(57)【要約】【課題】空気比が１．５以下の低空気比のもとでも、燃焼を安定させ、有害物質の発生量を抑制できる廃棄物焼却炉及び焼却方法を提供する。【解決手段】火格子５を備えた燃焼室２と、二次燃焼室１１と、一次空気Ｆを燃焼室２に吹き込む一次空気供給手段７ａ〜７ｃ,８，９と、高温ガスＨ１〜Ｈ３を燃焼室２の天井から吹き込む高温ガス供給手段２０，２１〜２３，２７〜２９と、二次燃焼用ガスＣを二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段１２，１３，１４，１５とを有し、高温ガス供給手段は炉長方向に三段の高温ガス吹込口２１〜２３を備え、一段目の高温ガス吹込口２１が高温ガスＨ１を初期燃焼領域Ａ１に向かって、二段目の高温ガス吹込口２２が高温ガスＨ２を主燃焼領域Ａ２に向かって、三段目の高温ガス吹込口２３が高温ガスＨ３を後燃焼領域Ａ３に向かってそれぞれ吹き込む。【選択図】図１
2020063876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
【請求項２】
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、乾燥火格子の後流部上方の天井に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、燃焼火格子上方の天井に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、後燃焼火格子上方の天井に配設されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
【請求項３】
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【請求項４】
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量、及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定するとともに、理論酸素量に対する、一段目の高温ガス吹込口から燃焼室内の初期燃焼領域に向かって吹き込む高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ1を０.０５以上０.１２以下とするように設定されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【請求項５】
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、乾燥火格子の後流部上方の天井に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、燃焼火格子上方の天井に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、後燃焼火格子上方の天井に配設され、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【請求項６】
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、乾燥火格子の後流部上方の天井に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、燃焼火格子上方の天井に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、後燃焼火格子上方の天井に配設され、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量、及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定するとともに、理論酸素量に対する、一段目の高温ガス吹込口から吹き込む高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ1を０.０５以上０.１２以下とするように設定されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【請求項７】
燃焼室の天井が火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向で後部に向かって下方に傾斜していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１つに記載の火格子式廃棄物焼却炉。
【請求項８】
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込み、
二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込み、
三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込む、
ことを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
【請求項９】
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
乾燥火格子の後流部上方の天井に配設された一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
燃焼火格子上方の天井に配設された二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
後燃焼火格子上方の天井に配設された三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込む、ことを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
【請求項１０】
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込み、
二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込み、
三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込み、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【請求項１１】
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込み、
二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込み、
三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込み、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量、及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定するとともに、理論酸素量に対する、一段目の高温ガス吹込口から燃焼室内の初期燃焼領域に向かって吹き込む高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ1を０.０５以上０.１２以下とするように設定することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【請求項１２】
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
乾燥火格子の後流部上方の天井に配設された一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
燃焼火格子上方の天井に配設された二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
後燃焼火格子上方の天井に配設された三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【請求項１３】
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
乾燥火格子の後流部上方の天井に配設された一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
燃焼火格子上方の天井に配設された二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
後燃焼火格子上方の天井に配設された三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量、及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定するとともに、理論酸素量に対する、一段目の高温ガス吹込口から吹き込む高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ1を０.０５以上０.１２以下とするように設定することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を焼却する火格子式の廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する焼却炉として、火格子式廃棄物焼却炉が広く用いられている。その代表的なものの構成の概要を以下に説明する。
【０００３】
火格子式廃棄物焼却炉は、廃棄物を燃焼する燃焼室の下部に廃棄物の移動方向で上流側から下流側へ向け配置され三段から成る火格子（乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子）を有し、後燃焼火格子の上方に位置する燃焼室出口に二次燃焼室が連設されている。上記燃焼室には乾燥火格子の上流側で上方に位置して廃棄物投入口が設けられている。そして後燃焼火格子の廃棄物の移動方向下流側下方には灰落下口が設けられている。通常、上記二次燃焼室は廃熱回収用の廃熱ボイラの一部でもあり、その入口近傍部分である。また、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子それぞれの火格子の下から燃焼用の一次空気を吹き込む一次空気吹込み機構が設けられている。
【０００４】
このような火格子式廃棄物焼却炉において、廃棄物投入口から燃焼室内に投入された廃棄物は、乾燥火格子上に堆積され、乾燥火格子の下方からの一次空気と炉内の輻射熱により乾燥されると共に、昇温されて燃焼が開始する。すなわち、乾燥火格子の廃棄物の移動方向の上流部で乾燥と燃焼開始が行われる。燃焼を開始した廃棄物は、乾燥火格子の下流部で廃棄物の一部が燃焼し始め初期燃焼され直上方空間に初期燃焼領域が形成される。廃棄物は乾燥火格子から燃焼火格子上に送られ、廃棄物が熱分解されて可燃性ガスが発生し、燃焼火格子の下方から送られる一次空気により可燃性ガスと固形分が燃焼し、燃焼火格子の直上方空間で主燃焼領域が形成される。そして、更に後燃焼火格子上で、固定炭素など未燃分が完全に燃焼し、該後燃焼火格子の直上方空間で後燃焼領域が形成される。しかる後、燃焼後に残った灰は、灰落下口より外部に排出される。
【０００５】
かくして、火格子式廃棄物焼却炉では、廃棄物は燃焼室にて三段の火格子の下から吹き込まれる燃焼用の一次空気により燃焼する。さらに、燃焼室からの燃焼排ガスに含まれている可燃性ガスの未燃分は、二次燃焼室で二次燃焼用ガスを受けて燃焼する。 
【０００６】
従来の火格子式廃棄物焼却炉では、実際に焼却炉内に供給する空気量を廃棄物の燃焼に必要な理論空気量で除した比（空気比）は、通常、１．６程度である。これは、一般燃料の燃焼に必要な空気比である１．０５〜１．２に比べて大きくなっている。その理由は、廃棄物には、一般燃料としての液体燃料や気体燃料に比べて不燃分が多く、かつ不均質なため、空気の利用効率が低く、燃焼を行うには多量の空気が必要となるためである。しかし、単に供給空気を多くすると、空気比が大きくなるにしたがって排ガス量も多くなるので、これに伴ってより大きな排ガス処理設備が必要となる。
【０００７】
廃棄物焼却炉において空気比を小さくした状態で、支障なく廃棄物を燃焼することができれば、排ガス量は低減し、排ガス処理設備がコンパクトになり、その結果、廃棄物焼却施設全体が小型化して設備費を低減できる。これに加えて、排ガス処理のための薬剤使用量も低減するので、運転費を低減できる。さらには、排ガス量の低減により廃熱ボイラの熱回収率を向上できるので、熱回収できずに大気に捨てられる熱量を低減させ、これに伴って廃棄物焼却廃熱を利用する発電の効率を上げることができる。 
【０００８】
このように、低空気比燃焼を行う利点は大きいが、一方で、空気比が１．５以下の低空気比燃焼では燃焼が不安定になるという問題が生じる。すなわち、低空気比で廃棄物を燃焼させると、燃焼が不安定となり、ＣＯの発生が増加したり、火炎温度が局所的に上昇してＮＯｘが急増したり、煤が大量に発生したりして排ガス中の有害物が増加するという問題が生じ、また、局所的な高温により廃棄物や灰が溶融して炉壁に付着してクリンカが発生したり、炉壁の耐火物の寿命が短くなるという問題点がある。 
【０００９】
このような状況のもとで、空気比が１．５以下の低空気比で安定して燃焼することができる廃棄物焼却炉が検討されており、特許文献１に開示されている。この特許文献１では、廃棄物焼却炉の燃焼室の天井に設けた高温ガス吹込口から高温ガスを燃焼室内に吹き込むことにより、以下の効果が得られるとしている。
【００１０】
即ち、高温ガスの顕熱と輻射により廃棄物の熱分解を促進すること、酸素を含んだ高温ガスの吹込みにより廃棄物の熱分解により発生した可燃性ガスの燃焼を促進すること、さらに高温ガスを燃焼室の天井に設けた高温ガス吹込口から燃焼室内に吹き込み、この高温ガスの流れと、廃棄物から発生した可燃性ガスと燃焼ガスとの上昇流とを衝突させ、廃棄物層直上に流れの遅いよどみ領域を形成することにより、可燃性ガスの流れが緩やかになり、可燃性ガスが燃焼用の一次空気や高温ガスによって供給される酸化剤成分と十分に混合されるため、燃焼が促進され、また安定した燃焼が行われることなどの効果があり、高温ガスを燃焼室内に吹き込むことにより、低空気比燃焼操業下で廃棄物の燃焼を安定して行わせることができるとしている。そして、廃棄物が熱分解されて発生する可燃性ガスの燃焼を安定して行うことができ、燃焼によって発生するＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質の発生量を抑制することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−２１３６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示された廃棄物焼却炉では、燃焼室天井に設けた高温ガス吹込口から高温ガスを燃焼室内に下向きに吹き込み、廃棄物層からの可燃性ガスと燃焼ガスとの上昇流に対して、天井からの下向きの高温ガスの流れを衝突させてよどみ領域を形成することで、燃焼促進効果そして燃焼安定効果という効果が得られる。また、廃棄物層直上にこのよどみ領域を効果的に形成するためには、燃焼室天井高さを従来の火格子式焼却炉の高さより低くすることになり、その結果、焼却炉設備の高さを低くすることができ建設費用を低減できるという構造上の効果がある。しかし、燃焼室容積が小さくなり炉内火炉負荷が高くなって、炉内温度が従来より高温化することになる。炉内温度が高温化すると、廃棄物や空気の窒素分が高温下で反応して発生するＮＯｘ発生量が多くなり排ガス中のＮＯｘ濃度が高くなるという問題が生じる。また、燃焼室天井高さを従来の火格子式焼却炉の高さより低くした廃棄物焼却炉だけでなく、従来の廃棄物焼却炉でも、廃棄物の燃焼状況によっては、廃棄物に含まれる窒素分や空気中の窒素が高温下で反応してＮＯｘが発生する。このように廃棄物焼却の際に発生するＮＯｘに対して、焼却炉から排出される排ガスを煙突から大気中に排出する際に、ＮＯｘ濃度を規制値以下にしなければならないため、排ガス処理装置を備えてＮＯｘを除去しているが、焼却炉内で発生するＮＯｘ量を抑制することが根本的な対策であり、この焼却炉内で発生するＮＯｘ量を抑制することが要望されている。
【００１３】
本発明は、かかる事情に鑑み、空気比が１．５以下の低空気比燃焼操業を行った場合においても、廃棄物の燃焼を安定して行うことができ、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害物質の発生量を抑制でき、燃焼操業を問題なく行うことが可能な火格子式廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、上述の課題は、 火格子式廃棄物燃焼炉に関しては次の第一ないし第七発明、その廃棄物焼却方法に関しては第八ないし第十三発明により解決される。
【００１５】
［火格子式廃棄物焼却炉］
＜第一発明＞
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
【００１６】
＜第二発明＞
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、乾燥火格子の後流部上方の天井に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、燃焼火格子上方の天井に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、後燃焼火格子上方の天井に配設されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
【００１７】
＜第三発明＞
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【００１８】
＜第四発明＞
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込む位置に配設され、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量、及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定するとともに、理論酸素量に対する、一段目の高温ガス吹込口から燃焼室内の初期燃焼領域に向かって吹き込む高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ1を０.０５以上０.１２以下とするように設定されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【００１９】
＜第五発明＞
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、乾燥火格子の後流部上方の天井に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、燃焼火格子上方の天井に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、後燃焼火格子上方の天井に配設され、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【００２０】
＜第六発明＞
火格子式廃棄物焼却炉であって、
火格子を備え該火格子上の廃棄物を燃焼する燃焼室と、
燃焼室に連設されて燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、
一次空気を上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込む一次空気供給手段と、
高温ガスを上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込む高温ガス供給手段と、
二次燃焼用ガスを上記二次燃焼室内に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段とを有する火格子式廃棄物焼却炉において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口が、乾燥火格子の後流部上方の天井に配設され、
二段目の高温ガス吹込口が、燃焼火格子上方の天井に配設され、
三段目の高温ガス吹込口が、後燃焼火格子上方の天井に配設され、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量、及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定するとともに、理論酸素量に対する、一段目の高温ガス吹込口から吹き込む高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ1を０.０５以上０.１２以下とするように設定されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【００２１】
＜第七発明＞
燃焼室の天井が火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向で後部に向かって下方に傾斜していることを特徴とする第一発明ないし第六発明のうちいずれか１つに記載の火格子式廃棄物焼却炉。
【００２２】
［火格子式廃棄物焼却方法］
＜第八発明＞
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込み、
二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込み、
三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込む、
ことを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
【００２３】
＜第九発明＞
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
乾燥火格子の後流部上方の天井に配設された一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
燃焼火格子上方の天井に配設された二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
後燃焼火格子上方の天井に配設された三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込む、ことを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
【００２４】
＜第十発明＞
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込み、
二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込み、
三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込み、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【００２５】
＜第十一発明＞
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを初期燃焼領域に向かって吹き込み、
二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを主燃焼領域に向かって吹き込み、
三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを後燃焼領域に向かって吹き込み、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量、及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定するとともに、理論酸素量に対する、一段目の高温ガス吹込口から燃焼室内の初期燃焼領域に向かって吹き込む高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ1を０.０５以上０.１２以下とするように設定することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【００２６】
＜第十二発明＞
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
乾燥火格子の後流部上方の天井に配設された一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
燃焼火格子上方の天井に配設された二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
後燃焼火格子上方の天井に配設された三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【００２７】
＜第十三発明＞
火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法であって、
火格子を備えた燃焼室で該火格子上の廃棄物を燃焼し、
燃焼室に連設された二次燃焼室で燃焼室からの未燃ガスを二次燃焼し、
一次空気を一次空気供給手段で上記火格子の下から上記燃焼室内に吹き込み、
高温ガスを高温ガス供給手段で上記燃焼室の天井から燃焼室内に吹き込み、
二次燃焼用ガスを二次燃焼用ガス供給手段で上記二次燃焼室内に吹き込むこととする廃棄物焼却方法において、
上記高温ガス供給手段は、火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向に三段の高温ガス吹込口を備え、
乾燥火格子の後流部上方の天井に配設された一段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
燃焼火格子上方の天井に配設された二段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
後燃焼火格子上方の天井に配設された三段目の高温ガス吹込口から高温ガスを吹き込み、
一次空気供給手段、高温ガス供給手段及び二次燃焼用ガス供給手段が、一次空気供給量、高温ガス供給量、及び二次燃焼用ガス供給量を、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量に対する、一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈと、二次燃焼用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとが、下式（１）及び（２）を満足するように設定するとともに、理論酸素量に対する、一段目の高温ガス吹込口から吹き込む高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ1を０.０５以上０.１２以下とするように設定することを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法。
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、以上のように、高温ガス供給手段により、燃焼室の天井から燃焼室へ高温ガスを吹き込むこととし、その吹込みを三段の高温ガス吹込口から、それぞれ初期燃焼領域、主燃焼領域および後燃焼領域に向かって吹き込むこととしたので、又は、三段の高温ガス吹込口を乾燥火格子後流部、燃焼火格子、後燃焼火格子の上方の天井に設けることとしたので、次のような効果を得る。
【００２９】
(効果１）高温ガス吹込みによる燃焼安定化効果
廃棄物焼却炉の燃焼室の天井に設けた三段の高温ガス吹込口から高温ガスを下向きに吹き込み、高温ガスの顕熱と輻射により廃棄物の熱分解を促進することができ、廃棄物の熱分解により発生した可燃性ガスの燃焼を促進することができ、さらに、高温ガスの下向きの流れと、廃棄物層から発生する可燃性ガスと燃焼ガスとの上向きの流れとを衝突させ、対向流場を形成し、廃棄物層直上でガス流れが緩やかなよどみ領域又は上下方向に循環する循環領域を燃焼室の幅方向と長さ方向の広い範囲に亘って形成することができるので、可燃性ガスの流れが緩やかになり、可燃性ガスが燃焼用の一次空気や高温ガスによって供給される酸化剤成分と十分に混合されるため安定した燃焼が行われ、平面状燃焼領域（火炎）を定在させることができる。また、定在する平面状火炎の輻射などにより廃棄物の熱分解をさらに促進することができる。このように三段の高温ガス吹込口からの高温ガス吹き込みにより、空気比が１．５以下の低空気比燃焼においても廃棄物と、発生する可燃性ガスを安定して燃焼することができる。そして、燃焼が安定するため、廃棄物焼却炉から排出される排ガス中のＣＯ、ＮＯｘなど有害物の発生量を抑制することができる。
【００３０】
(効果２）高温ガスの三段吹込みによるＮＯｘ発生量抑制効果
廃棄物焼却炉では、廃棄物に含まれる窒素分や空気中の窒素が高温下で反応してＮＯｘが発生する。焼却炉から排出される排ガスを煙突から大気中に排出する際に、ＮＯｘ濃度を規制値以下にしなければならないため、排ガス処理装置を備えてＮＯｘを除去しているが、焼却炉内で発生するＮＯｘ量を抑制することが根本的な対策であり、この焼却炉内で発生するＮＯｘ量を抑制することが要望されている。燃焼室の天井から吹き込まれる高温ガスを、三段の高温ガス吹込口から個々に制御して吹き込むようにしたので、燃焼用の一次空気と相俟って初期燃焼領域の雰囲気を低酸素濃度雰囲気とすることができ、その結果、初期燃焼領域で低酸素濃度雰囲気の下で廃棄物を熱分解・部分酸化させて、可燃性ガスと還元ガスとを得て、主燃焼領域で発生したＮＯｘを初期燃焼領域で得られた還元ガスにより分解することで、発生したＮＯｘを消失させ焼却炉からのＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００３１】
(効果３）高温ガスの三段吹込みによる後燃焼促進効果
燃焼室の天井に設けた三段の高温ガス吹込口から高温ガスを個々に制御して吹き込むようにしたので、主燃焼領域では上述の（効果１）記載のとおり、廃棄物の熱分解を促進することができ、廃棄物の熱分解により発生した可燃性ガスの燃焼を促進することができ、さらに、高温ガスによりよどみ領域を形成して廃棄物の熱分解をさらに促進することができる。また、第三段目の高温ガス吹込口から後燃焼領域に向けて高温ガスを制御して吹き込むようにしたので、高温ガスの顕熱と輻射により後燃焼火格子上の廃棄物の未燃分の燃焼を促進することができる。このように第三段目の高温ガス吹込口から後燃焼領域に向かって高温ガスを吹き込むことにより、空気比が１．５以下の低空気比燃焼においても廃棄物の未燃分を後燃焼領域で安定して後燃焼することができ、排出する焼却灰に含まれる未燃分量を低減できる。
【００３２】
以上、上述した（効果１）〜（効果３）で述べたように、高温ガス吹込みにより、例えば、空気比が１．５以下の低空気比燃焼においても、廃棄物と、発生する可燃性ガスを安定して燃焼することができ、廃棄物焼却炉から排出される排ガス中のＣＯの発生量を抑制することができる。さらに、燃焼室の天井に設けた三段の高温ガス吹込口から高温ガスを個々に制御して吹き込むようにしたので、初期燃焼領域において低酸素濃度雰囲気下で発生させた還元ガスにより主燃焼領域で発生したＮＯｘを分解して消失させ、廃棄物焼却炉から排出される排ガス中のＮＯｘの排出量を抑制することができる。そのため、ＮＯｘを除去するための排ガス処理装置のコストを低減することができる。また、廃棄物の熱分解、燃焼を促進することができるため、廃棄物焼却処理量に対して燃焼室内容積を小さくすることができ、焼却炉の炉高を低くすることができ、廃棄物焼却設備をコンパクトにすることにより設備費用と運転費用を低減することができる。また、廃棄物の未燃分の後燃焼を促進することができ、排出する焼却灰に含まれる未燃分量を低減できる。
【００３３】
（効果４）傾斜天井の効果
さらには、本発明において燃焼室の天井が火格子上の廃棄物の移動方向である炉長方向で後部に向かって下方に傾斜して設けられている場合には、廃棄物の熱分解により発生する可燃性ガスの存在量が多くなる炉長方向での後部領域で、火格子上の廃棄物層と天井の高温ガス吹込口との距離が近くなるので、高温ガスの勢いが強くなり、天井から高温ガスを吹き込むことにより対向流場を形成し燃焼を安定化させる効果がより大きくなり、さらに、上記後部領域で燃焼室高さが低くなり空間が狭くなるため、可燃性ガスと高温ガス、一次空気との混合が促進されるため、可燃性ガスの燃焼が十分に行われ、可燃性ガスの未燃分（未燃ガス）が二次燃焼室に流れる量が低減される。そのため、二次燃焼室で未燃ガスが過剰に燃焼し局所的な高温場が発生しＮＯｘが発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る廃棄物焼却炉の概要を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態により本発明を詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００３６】
＜天井からの高温ガス吹込み＞
本発明の一実施形態に係る廃棄物焼却炉は、天井に高温ガス吹込口が炉長方向に三段設けられ高温ガスを燃焼室へ吹き込みつつ、火格子上の廃棄物を、下方からの燃焼用の一次空気により燃焼するものである。廃棄物の燃焼に際しては、天井に設けられた高温ガス吹込口から高温ガスを下向きに吹き込み、この高温ガスと、廃棄物から上昇してくる廃棄物に熱分解・部分酸化により発生する可燃性ガスと燃焼ガスとの上昇流とを衝突させ、廃棄物層直上に流れの遅いよどみ領域又は上下方向に循環する循環領域を形成し、平面状燃焼領域（平面火炎）を定在させる。これにより、安定した燃焼が可能となる。
【００３７】
このように、本発明では、高温ガスを燃焼室天井から下向きに吹き込むことにより、次の（１）〜（４）のような作用をもたらす。
【００３８】
（１）高温ガスの顕熱と輻射により廃棄物の熱分解を促進する。
【００３９】
（２）酸素を含んだ高温ガスの吹込みにより廃棄物の熱分解により発生した可燃性ガスの燃焼を促進する。
【００４０】
（３）高温ガスを燃焼室の天井に設けた高温ガス吹込口から燃焼室内に下向きに吹き込み、高温ガスの下向きの流れと、廃棄物から発生する可燃性ガスと燃焼ガスとの上昇流とを対向させ、廃棄物層直上に流れの遅いよどみ領域又は流れが上下方向に循環する循環領域を形成することにより、可燃性ガスの流れが緩やかになり、可燃性ガスが燃焼用一次空気や高温ガスによって供給される酸化剤成分と十分に混合されるため安定した燃焼が行われる。この廃棄物層直上のよどみ領域又は循環領域で可燃性ガスが安定して燃焼し平面状燃焼領域（平面火炎）が形成され、定在する。
【００４１】
（４）定在する平面火炎の輻射により廃棄物の熱分解を促進する。
【００４２】
かくして、（１）〜（４）の作用により、低空気比燃焼操業下でも廃棄物の燃焼を安定して行わせることができる。そして、燃焼が安定するため可燃性ガスが十分に燃焼され、焼却炉から排出される排ガス中のＣＯ，ＮＯｘなど有害物の発生量を抑制することができる。
【００４３】
本実施形態では、さらに後述するように、廃棄物の燃焼により発生したＮＯｘを還元ガスにより分解して消失させ、ＮＯｘ排出量を削減する効果がある。
【００４４】
以下、本発明の一実施形態の火格子式焼却炉の基本構成、各構成装置そして作用について説明する。
【００４５】
図１は本発明の一実施形態に係る廃棄物焼却炉を示す概略側断面図である。まず、本発明の一実施形態に係る廃棄物焼却炉の基本構成をその焼却方法の概要とともに説明し、次いで廃棄物焼却炉の各構成装置の詳細を説明する。この実施形態において、燃焼室内での廃棄物の移動方向における燃焼室の上流側を前部、下流側を後部という。
【００４６】
＜火格子式焼却炉の基本構成＞
本実施形態に係る廃棄物焼却炉１は、燃焼室２と、この燃焼室２の廃棄物Ｗの流れ方向の上流側（図１の左側）上方に配置され、廃棄物Ｗを燃焼室２内に投入するための廃棄物投入口３と、燃焼室２の廃棄物Ｗの流れ方向の下流側（図１の右側）の上方に連設されるボイラ４とを備える火格子式の焼却炉である。
【００４７】
燃焼室２の底部には、廃棄物Ｗを移動させながら燃焼させる火格子（ストーカ）５が設けられている。この火格子５は、廃棄物投入口３に近い方から、すなわち、上流側から乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ、後燃焼火格子５ｃの順に設けられている。
【００４８】
乾燥火格子５ａでは主として廃棄物Ｗの乾燥と着火と初期燃焼が行われる。燃焼火格子５ｂでは主として廃棄物Ｗの熱分解、部分酸化が行われ、熱分解により発生した可燃性ガスと固形分の燃焼が主燃焼として行われる。後燃焼火格子５ｃ上では、僅かに残った廃棄物中の未燃分を完全に燃焼させることが後燃焼として行われる。完全に燃焼した後の燃焼灰は、灰落下口６より排出される。 
【００４９】
このような本実施形態の焼却炉では、乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂそして後燃焼火格子５ｃの上に廃棄物Ｗの層が形成され、その燃焼により、燃焼室２内の空間には、各火格子５ａ〜５ｃ上の廃棄物層の直上空間に、次のような燃焼領域Ａ１〜Ａ３が形成される。各燃焼領域別に高温ガスの吹込み量を調整して各燃焼領域Ａ１〜Ａ３の雰囲気を制御することを後で説明する。
【００５０】
乾燥火格子５ａの直上方で廃棄物投入口３の下方に対応して位置する、該乾燥火格子５ａの廃棄物の流れ方向の上流側範囲（前部）の廃棄物Ｗは乾燥され着火して燃焼が開始される。
【００５１】
乾燥火格子５ａの下流側範囲（後部）の上方には、乾燥された後に廃棄物Ｗの一部の燃焼が開始され廃棄物Ｗの熱分解・部分酸化が始まった状態である初期燃焼が行われる初期燃焼領域Ａ１が形成される。すなわち、乾燥火格子５ａの廃棄物Ｗは、乾燥火格子５ａ上の上流側範囲で乾燥され着火して、下流側範囲で燃焼が開始され初期燃焼される。
【００５２】
燃焼火格子５ｂ上の廃棄物Ｗはここで熱分解そして部分酸化が盛んに行われ、可燃性ガスが発生し、その可燃性ガスと廃棄物Ｗの固形分が燃焼する。廃棄物Ｗはこの燃焼火格子５ｂ上で実質的に殆んど燃焼される。こうして、上記燃焼火格子５ｂ上の廃棄物Ｗの層の直上に主燃焼領域Ａ２が形成される。
【００５３】
しかる後、僅かに残った廃棄物Ｗ中の固定炭素など未燃分が後燃焼火格子５ｃ上で完全に燃焼される。この後燃焼火格子５ｃ上の廃棄物Ｗの層の直上に後燃焼領域Ａ３が形成される。
【００５４】
廃棄物Ｗが焼却される場合、まず乾燥火格子５ａ上で水分の蒸発が起こり、次いで熱分解と部分酸化反応が起こり、可燃性ガスが生成し始める。ここで初期燃焼領域Ａ１とは、乾燥火格子５ａの後流部で廃棄物Ｗの燃焼が始まった後に、廃棄物Ｗの熱分解、部分酸化により可燃性ガスが生成し始め、廃棄物Ｗの一部が燃焼し始める領域である。また、主燃焼領域Ａ２とは、燃焼火格子５ｂ上で廃棄物Ｗの熱分解、部分酸化が盛んに行われ可燃性ガスが発生し、その可燃性ガスが火炎を伴って燃焼しているとともに廃棄物Ｗの固形分が燃焼する燃焼領域であり、火炎を伴う燃焼が完了する点（燃え切り点）までの領域である。後燃焼火格子５ｃ上で燃え切り点より後の領域では、廃棄物Ｗ中の固形未燃分（チャー）が燃焼する後燃焼領域Ａ３となる。
【００５５】
上記燃焼室２内の乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ及び後燃焼火格子５ｃの下部には、それぞれ風箱７ａ，７ｂ，７ｃが設けられている。ブロワ８により供給される燃焼用の一次空気Ｆは、一次空気供給のための管路９を通って上記各風箱７ａ，７ｂ，７ｃに供給され、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃを通って燃焼室２内に供給される。なお、各火格子５ａ〜５ｃの下から供給される一次空気Ｆは、火格子５ａ，５ｂ，５ｃ上の廃棄物Ｗの乾燥及び燃焼に使われるほか、火格子５ａ，５ｂ，５ｃの冷却作用、廃棄物Ｗの攪拌作用を有する。
【００５６】
上記燃焼室２の下流側における該燃焼室２の出口にはボイラ４が連設され、ボイラ４の入口近傍が燃焼室２から排出されるガス中の未燃ガスを燃焼する二次燃焼室１１となっている。該二次燃焼室１１には、ブロワ１３とダンパ１５が設けられた管路１４により供給される二次燃焼用ガスＣを該二次燃焼室１１へ吹き込む二次燃焼用ガス吹込口１２が設けられており、ボイラ４の一部である二次燃焼室１１内へ上記二次燃焼用ガス吹込口１２から二次燃焼用ガスＣを吹き込み、未燃ガスを二次燃焼し、この二次燃焼の後に燃焼排ガスはボイラ４で熱回収される。熱回収された後、ボイラ４から排出された燃焼排ガスは、図示しない排ガス処理装置系で消石灰等による酸性ガスの除去が行われ、さらに図示しない除塵装置に送られ、酸性ガスと消石灰等との反応生成物、ダストなどが回収される。上記除塵装置で除塵され、無害化された後の燃焼排ガスは、図示しない誘引ファンにより誘引され、煙突から大気中に放出される。
【００５７】
このような基本構成である火格子式焼却炉において、本実施形態に係る廃棄物焼却炉１は、燃焼用の一次空気Ｆを上記火格子５ａ〜５ｃの下から上記燃焼室２内に吹き込む一次空気供給手段と、炉長方向に三段の高温ガス吹込口２１〜２３を備えていて高温ガスを上記燃焼室２の天井から下向きに吹き込む高温ガス吹込み手段と、二次燃焼用ガス供給手段を具備している。
【００５８】
＜一次空気供給手段＞
本実施形態では、廃棄物焼却炉１は、一次空気供給手段として、燃焼用空気となる一次空気Ｆの一次空気供給系を備えている。一次空気供給系は、空気供給源からの一次空気Ｆを管路９を経て、乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ及び後燃焼火格子５ｃのそれぞれの風箱７ａ，７ｂ，７ｃに分岐供給管から送り込むようになっており、上記管路９には、ブロワ８そして流量調整機構としてのダンパ１０が設けられている。
【００５９】
＜高温ガス吹込み手段＞
本実施形態では、図１に示されるように、廃棄物焼却炉１は、高温ガスを上記燃焼室２の天井１９から下向きに吹き込む高温ガス吹込み手段を備えている。該高温ガス吹込み手段により、一段目の高温ガス吹込口２１から高温ガスＨ１を初期燃焼領域Ａ１に向かって吹き込み、二段目の高温ガス吹込口２２から高温ガスＨ２を主燃焼領域Ａ２に向かって吹き込み、三段目の高温ガス吹込口２３から高温ガスＨ３を後燃焼領域Ａ３に向かって吹き込む。
【００６０】
このような高温ガスＨ１〜Ｈ３の吹込みを行うために、高温ガス吹込み手段は、燃焼室２の外に設けられた高温ガス供給装置２０と、燃焼室２の初期燃焼領域Ａ１に向かって高温ガスＨ１を吹き込む一段目の高温ガス吹込口２１、管路２４、流量調整機構としてのダンパ２７、燃焼室２の主燃焼領域Ａ２に向かって高温ガスＨ２を吹き込む二段目の高温ガス吹込口２２、管路２５、流量調整機構としてのダンパ２８、燃焼室２の後燃焼領域Ａ３に向かって高温ガスＨ３を吹き込む三段目の高温ガス吹込口２３、管路２６、流量調整機構としてのダンパ２９、高温ガスを上記高温ガス供給装置２０から上記管路２４，２５，２６へ導く管路２０Ａとを有している。
【００６１】
一段目の高温ガス吹込口２１は、乾燥火格子５ａ上の廃棄物Ｗの移動方向下流側（後流部）の範囲で乾燥火格子５ａの直上の位置で燃焼室２の天井１９に設けられている。
【００６２】
二段目の高温ガス吹込口２２は、燃焼火格子５ｂの直上の位置で燃焼室２の天井１９に設けられている。三段目の高温ガス吹込口２３は、後燃焼火格子５ｃの直上の位置で燃焼室２の天井１９に設けられている。
【００６３】
高温ガス吹込み手段は、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３が下方に吹き込まれるように、高温ガス吹込口２１，２２，２３の向きが定められている。かくして、一段目の高温ガス吹込口２１から高温ガスＨ１を初期燃焼領域Ａ１に向かって吹き込み、二段目の高温ガス吹込口２２から高温ガスＨ２を主燃焼領域Ａ２に向かって吹き込み、三段目の高温ガス吹込口２３から高温ガスＨ３を後燃焼領域Ａ３に向かって吹き込む。
【００６４】
上記高温ガス吹込口２１，２２，２３は、それぞれ図１に見られるごとく炉長方向の複数位置に分布して配置されるだけでなく、炉幅方向（図１にて紙面に対して直角な方向）にも複数箇所に分布して設けられている。
【００６５】
＜二次燃焼用ガス供給手段＞
また、本実施形態の廃棄物焼却炉１は、二次燃焼用ガスＣをボイラ４の入口近傍に相当する二次燃焼室１１に吹き込む二次燃焼用ガス供給手段を備えている。二次燃焼用ガス供給手段は、二次燃焼用ガスＣを管路１４を経て、二次燃焼室１１に設けられた二次燃焼用ガス吹込口１２に送り込むようになっており、上記管路１４には、ブロワ１３そして流量調整機構としてのダンパ１５が設けられている。二次燃焼用ガス吹込口１２は、ボイラ４の入口近傍にある二次燃焼室１１に二次燃焼用ガスＣを吹き込むように、ボイラ４の周壁に設けられている。燃焼室２内で発生した可燃性ガスはそのほとんどが燃焼室２内で燃焼され、残存する未燃ガスは、後燃焼火格子５ｃの上方に連接される二次燃焼室１１に流入して、ここで二次燃焼用ガスＣが供給されて、二次燃焼される。
【００６６】
なお、本発明において、上記燃焼用の一次空気Ｆ、高温ガスＨ１〜Ｈ３そして二次燃焼用ガスＣを供給するための管路等の構成は図示したものに限定されず、焼却炉の規模、形状、用途等により適宜選択され得る。
【００６７】
燃焼室２の天井１９は、炉長方向で乾燥火格子５ａから後燃焼火格子５ｃの後部までにわたっていて、後方（下流側）に向け低くなるよう傾斜している。すなわち、火格子５から天井１９までの高さが後方に向け低くなっている。
【００６８】
燃焼室２の天井１９が炉長方向後部に向って下方に傾斜しているので、炉長方向で３箇所に位置する高温ガス吹込口２１，２２，２３は順次低い位置に設けられていることになる。すなわち、火格子５から高温ガス吹込口２１，２２，２３までの高さが順次低くなっている。
【００６９】
このように、燃焼室２の天井１９から高温ガスＨ１〜Ｈ３を吹き込む火格子式廃棄物焼却炉において、炉長方向で後部に向け、天井１９が低くなるように形成し、あるいは火格子５ａ〜５ｃから天井１９までの高さ、すなわち、燃焼室高さが低くなるようにしたので、廃棄物Ｗの熱分解により発生する可燃性ガスの存在量が多くなる主燃焼領域Ａ２から後燃焼領域Ａ３の範囲で、廃棄物Ｗの層と高温ガス吹込口２２，２３との距離が近くなり、高温ガスＨ２、Ｈ３の勢いが強くなり、天井１９から高温ガスＨ２、Ｈ３を吹き込むことにより、高温ガスＨ２、Ｈ３と、火格子５ｂ〜５ｃ上の廃棄物から上昇する可燃性ガスと燃焼ガスとが衝突して上下方向の対向流場を形成し燃焼を安定化させる効果がより高くなる。さらに、主燃焼領域Ａ２から後燃焼領域Ａ３の範囲で燃焼室高さが低くなり空間が狭くなるので、廃棄物Ｗの層から上昇する可燃性ガスと天井１９から降下する高温ガス、さらには火格子５ａ〜５ｃを透過上昇する一次空気との混合が促進されるため、可燃性ガスの燃焼が十分に行われ、可燃性ガスの未燃分が二次燃焼室１１に流れる量を低減できる。そのため、二次燃焼室１１で未燃ガスが過剰に燃焼し局所的な高温場が発生しＮＯｘが発生することを防止できる。
【００７０】
また、炉長方向の後方（下流側）では、前方（上流側）に比して、燃焼室２の天井１９と廃棄物Ｗとの間の距離が狭くなっており、すなわち、燃焼ガスが燃焼室２の出口へ向かって流れる流路の流路断面積が小さくなることに加え、天井１９から吹き出され廃棄物Ｗの上面に到達する高温ガスの勢いが強くなるので、燃焼ガスが二次燃焼室１１へ流出する流れが抑制されるような作用を受ける。そのため、可燃性ガスが未燃のまま二次燃焼室１１へ流入することが抑制され、可燃性ガスが燃焼室２内に滞留する時間を長くでき、可燃性ガスの殆どがこの燃焼室２で燃焼される。それでもなお、この燃焼室２で燃焼しきれなかった可燃性ガスの未燃分のみが二次燃焼室１１へ流入することになる。したがって、可燃性ガスが過度に二次燃焼室１１に流入することが抑制され、二次燃焼室１１で未燃ガスが激しく燃焼し局所的な高温場が発生しＮＯｘが発生することを防止できる。
【００７１】
次に、このように構成される本実施形態の廃棄物焼却炉での廃棄物の焼却状況の概要、燃焼用の一次空気、高温ガスの吹込みによる作用、高温ガスの調製、吹込口、二次燃焼用ガスの吹込み、一次空気、高温ガス、二次燃焼用ガスの吹込み量を酸素量比により制御することについて順次説明する。
【００７２】
＜焼却状況の概要＞
先ず、廃棄物投入口３へ廃棄物Ｗを投入すると、廃棄物Ｗは押出装置（図示せず）により乾燥火格子５ａ上に押し出され、各火格子５ａ〜５ｃの動作により、燃焼火格子５ｂ上そして後燃焼火格子５ｃ上へと移動し、各火格子５ａ〜５ｃ上に廃棄物Ｗの層を形成する。各火格子５ａ〜５ｃは、風箱７ａ〜７ｃを経て、燃焼用の一次空気Ｆを受けており、これにより各火格子５ａ〜５ｃ上の廃棄物Ｗは乾燥そして燃焼される。
【００７３】
乾燥火格子５ａの上流側範囲（前部）上では主として廃棄物Ｗの乾燥と着火が行われる。すなわち、乾燥火格子５ａの廃棄物Ｗは、上流側範囲で乾燥され着火して、燃焼が開始する。乾燥火格子５ａの下流側範囲（後流部）では初期燃焼が行われる。燃焼火格子５ｂ上では廃棄物Ｗの熱分解、部分酸化が盛んに行われ、可燃性ガスと廃棄物Ｗ中の固形分の燃焼が行われ主燃焼が行われる。燃焼火格子５ｂ上において廃棄物Ｗの燃焼は実質的に完了する。後燃焼火格子５ｃ上では、僅かに残った廃棄物Ｗ中の固定炭素など未燃分を完全燃焼させ、後燃焼が行われる。完全燃焼した後の燃焼灰は、灰落下口６より排出される。このように廃棄物Ｗが燃焼している状態で、図１に見られるように、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃの直上空間には、初期燃焼領域Ａ１、主燃焼領域Ａ２そして後燃焼領域Ａ３がそれぞれ形成される。
【００７４】
既述のごとく、燃焼室２の出口に、廃熱ボイラ４が連設されていて、廃熱ボイラ４の入口近傍が二次燃焼室１１となっている。したがって、燃焼室２内で発生した未燃ガスは、二次燃焼室１１に導かれ、そこで二次燃焼用ガスＣと混合・攪拌され、二次燃焼する。二次燃焼の後に燃焼排ガスは廃熱ボイラ４で熱回収される。熱回収された後、廃熱ボイラ４から排出された燃焼排ガスは、消石灰等による酸性ガスの除去が行われ、さらに除塵装置（図示せず）に送られ、酸性ガスと消石灰等の反応生成物、ダストなどが回収される。上記除塵装置で除塵され、無害化された後の燃焼排ガスは、誘引ファン（図示せず）により誘引され、煙突から大気中に放出される。なお、上記除塵装置としては、例えば、バグフィルタ方式、電気集塵方式等の除塵装置を用いることができる。
【００７５】
＜燃焼用の一次空気の吹込み＞
燃焼用の一次空気Ｆは、ブロワ８から一次空気供給のための管路９を通って乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ及び後燃焼火格子５ｃのそれぞれの下部に設けられた風箱７ａ，７ｂ，７ｃに供給された後、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃを通って燃焼室２内に供給される。燃焼室２内に供給される燃焼用の一次空気Ｆの流量は、管路９に設けられた流量調節ダンパ１０により調整され、さらに、各風箱７ａ，７ｂ，７ｃに供給される流量は、各風箱７ａ〜７ｃに分岐して設けられたそれぞれの供給管に備える流量調節ダンパ（図示省略）により調節される。また、風箱７ａ，７ｂ，７ｃ及び燃焼用の一次空気Ｆを供給するための管路９等の構成は図示したものに限定されず、焼却炉の規模、形状、用途等により適宜選択され得る。
【００７６】
燃焼用の一次空気Ｆとしては、空気を用いてもよいし、酸素を含有するガス及び焼却炉から排出される排ガスの一部である返送排ガスと空気との混合ガスのいずれかを用いてもよい。また、一次空気Ｆとして、温度が常温〜２００℃の範囲であり、酸素濃度が１５〜２１体積％の範囲のガスを用いることとしてもよい。
【００７７】
＜高温ガス吹込みによる燃焼安定化＞
図１に見られるように、高温ガスＨ１が、一段目の高温ガス吹込口２１から、初期燃焼領域Ａ１に向かって吹き込まれ、高温ガスＨ２が、二段目の高温ガス吹込口２２から、主燃焼領域Ａ２に向かって吹き込まれ、高温ガスＨ３が、三段目の高温ガス吹込口２３から、後燃焼領域Ａ３に向かって吹き込まれ、全体で、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３が、燃焼室２内の初期燃焼領域Ａ１から後燃焼領域Ａ３の前部までの領域において、廃棄物Ｗの層に向かって下向きに吹き込まれる。
【００７８】
一段目の高温ガス吹込口２１そして二段目の高温ガス吹込口２２から、高温ガスＨ１、Ｈ２を燃焼室２内の初期燃焼領域Ａ１から主燃焼領域Ａ２までの領域に、かつ廃棄物層Ｗ直上に向かって下向きに吹き込むことにより、下向きに吹き込まれる高温ガスＨ１，Ｈ２は、廃棄物Ｗの熱分解・部分酸化により生じた可燃性ガスと燃焼ガスとの上昇流と対向し、双方のガス流れが衝突し、廃棄物Ｗの層の直上に平面状の流れの遅いよどみ領域または上下方向に循環する循環領域が生じる。これらの領域はガス流れの速度が遅いため、可燃性ガスが燃焼する火炎が定在することになり、すなわち廃棄物Ｗの層の直上に平面状燃焼領域（平面火炎）が定在し、可燃性ガスが安定して燃焼される。その結果、低空気比燃焼においてもＣＯ，ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質の発生を抑制すると共に煤の生成を抑制することができる。このため、低空気比燃焼を支障なく行うことができる。
【００７９】
また、高温ガスの熱輻射と顕熱によって廃棄物が加熱され、熱分解・部分酸化が促進されることに加えて、廃棄物Ｗの層の直上に平面状燃焼領域（平面火炎）が定在するので、この平面火炎からの熱輻射と顕熱によって廃棄物が加熱され、熱分解・部分酸化がさらに促進される。
【００８０】
＜高温ガスの三段吹込みによるＮＯｘ排出量抑制＞
廃棄物焼却炉では、廃棄物に含まれる窒素分や空気中の窒素が高温下で反応してＮＯｘが発生する。本実施形態では、高温ガスＨ１〜Ｈ３を廃棄物Ｗの流れ方向で三段の高温ガス吹込口２１〜２３から吹き込むこととし、初期燃焼領域Ａ１に向かって一段目の高温ガス吹込口２１から高温ガスＨ１を吹き込む際に初期燃焼領域Ａ１に低酸素濃度雰囲気を形成して、廃棄物を低酸素濃度雰囲気の下で部分酸化して可燃性ガスとともに還元ガスを生成するようにし、この還元ガスにより、廃棄物の燃焼により発生したＮＯｘを分解して消失させるようにしたので、ＮＯｘ排出量を抑制することができる。
【００８１】
ＮＯｘ排出量を抑制するように高温ガスＨ１〜Ｈ３を吹き込む運転を行う際の、廃棄物焼却炉内の燃焼状態を説明する。廃棄物Ｗの初期燃焼領域Ａ１に向かって一段目の高温ガス吹込口２１から高温ガスを吹き込む際に、高温ガスＨ１〜Ｈ３の供給量を調整し、燃焼用の一次空気Ｆと合わせた酸化剤供給量を調整して、初期燃焼領域Ａ１を、例えば、酸素濃度２Ｖｏｌ％ｄｒｙ以下の低酸素濃度雰囲気とする。低酸素濃度雰囲気での廃棄物Ｗの熱分解・部分酸化により、可燃性ガスであるＣＯ，ＣｍＨｎと、還元ガスであるＨＣＮ，ＮＨｎが生ずる。発生した可燃性ガスは前述したように高温ガスＨ１〜Ｈ３と廃棄物Ｗからの上昇流とにより形成された平面状燃焼領域で、均一で安定して燃焼される。還元ガスは燃焼室２内を下流側に導かれ、廃棄物の燃焼により発生するＮＯｘを分解するように働き、ＮＯｘを消失させ、ＮＯｘ排出量を抑制することができる。
【００８２】
このように、初期燃焼領域Ａ１を低酸素濃度雰囲気とするように高温ガスＨ１を吹き込むことにより、ＮＯｘを分解する還元ガスであるＨＣＮ，ＮＨｎを発生させ、還元ガスが発生したＮＯｘを分解して消失させ、ＮＯｘ排出量を抑制することができる。初期燃焼領域Ａ１の雰囲気酸素濃度が好適な範囲より過剰に小さいと、還元ガスの発生が過剰になり、ＮＯｘを分解する反応に寄与せず残存する余剰のＮＨｎから後流側でＮＯｘが生成されたり、可燃性ガスの発生が過剰になり、その結果、燃焼室２で燃焼できず未燃のまま排出される未燃ガスの量が過剰となったり、酸素不足のため廃棄物の燃焼が不活発となり廃棄物の乾燥と熱分解・部分酸化に必要な熱量を確保することができなくなるなど不具合が生じることがある。また、初期燃焼領域Ａ１の雰囲気酸素濃度が好適な範囲より過剰に大きいと低酸素濃度雰囲気とならず、還元ガスの発生量が少なくなり、廃棄物の燃焼により発生したＮＯxの分解を十分に行えずＮＯxの排出量を低減することができなくなり不具合が生じる。このような不具合の発生を回避するため、初期燃焼領域Ａ１の雰囲気酸素濃度を適正な範囲とするように、一段目の高温ガス吹込口２１から吹き込む高温ガスＨ１による酸素供給量を適正な範囲に制御することや、焼却炉の各部に供給される一次空気、二次燃焼用空気、高温ガスによる酸素供給量の配分比率を適正に制御することが好ましい。低空気比燃焼を実現するとともに、ＮＯｘ排出量を抑制することができるように、それぞれ吹き込む気体の酸素供給量の配分比率を適正に制御することの詳しい説明については後述する。
【００８３】
また、二段目の高温ガス吹込口２２から高温ガスＨ２を吹き込む際に、高温ガスＨ２の供給量を調整し、燃焼用の一次空気Ｆと合わせた酸化剤供給量を調整して、主燃焼領域Ａ２の後部から後燃焼領域Ａ３の前部までの領域を、例えば、酸素濃度が５〜８ｖｏｌ％ｄｒｙの酸素過剰雰囲気とすることが好ましい。主燃焼領域Ａ２の後部から後燃焼領域Ａ３の前部までの領域の雰囲気酸素濃度が好適な範囲より過少であると廃棄物の固体燃焼が十分に行われずに未燃分が多くなり不適となり、雰囲気酸素濃度が好適な範囲より過剰であるとＮＯｘ発生量が多くなり不適となるため、吹き込む高温ガスＨ２による酸素供給量を適正な範囲に制御することが好ましい。
【００８４】
高温ガスＨ１〜Ｈ３の供給量は、例えば、高温ガス供給装置２０からの高温ガスＨ１〜Ｈ３を送るブロワの送風量調整やダンパ２７〜２９の開度調整などにより調整される。
【００８５】
図１の実施形態の廃棄物焼却炉では、高温ガス吹込み手段は、一つの高温ガス供給装置２０から高温ガス吹込口２１，２２，２３へ供給する高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の供給量をそれぞれダンパ２７，２８，２９の開度調整などにより調整して、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の供給量を所定の範囲に制御することとしている。
【００８６】
主燃焼領域Ａ２から後燃焼領域Ａ３で発生したＮＯｘが、上述の還元ガスと、酸素過剰雰囲気のもとで反応して分解され消失して、排ガス中のＮＯｘ含有量が低減され排出ガスのＮＯｘ濃度が抑制される。また、ＮＯｘとの反応に寄与する還元ガスのうちＨＣＮ，ＮＨｎの余剰分は、酸素過剰雰囲気中で酸素と反応して分解されたりＮ２が生成されて、ＨＣＮ，ＮＨｎはそのままでは排出されないので支障が生じない。
【００８７】
次に、高温ガスＨ１〜Ｈ３についてその調製、吹込口について、順次説明する。
【００８８】
＜高温ガスの調製＞
高温ガス吹込口２１，２２，２３から吹き込まれる高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の温度は、１００〜４００℃の範囲とすることが好ましく、２００℃程度にガス温度を設定することがより好ましい。その理由は、１００℃未満の温度のガスを吹き込むと炉内温度が低下し、燃焼が不安定となりＣＯ発生量が増加し、４００℃を超えるガスを吹き込むと燃焼室２内における火炎温度が著しく高温になり、クリンカの生成が助長されるなど問題が生じるからである。
【００８９】
また、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の含有する酸素濃度は５〜３０体積％程度、望ましくは５〜１５体積％に酸素濃度を設定することが好ましい。これにより、上述の温度設定による効果がより良好に発揮され、排ガスの低ＮＯｘ化、低ＣＯ化がより促進される。
【００９０】
上述のガス温度設定及び酸素濃度設定を行うための高温ガスとしては、二次燃焼室１１又はボイラ４から下流側で排ガスの一部を抜き出し返送した返送排ガス、又は返送排ガスと空気の混合ガスを用いることが好適である。返送排ガスとしては、廃棄物焼却炉１から排出された排ガスを除塵、中和処理した排ガス、すなわち、バグフィルタから排出される排ガスの一部を返送して用いることが好ましい。また、空気を必要に応じてボイラ４で発生させた蒸気により加熱して高温空気とし、返送排ガスと混合して高温ガスとしてもよい。このような混合ガス等をガス温度と酸素濃度が上記所定の条件を満たすような高温ガスとして燃焼室２内に吹き込むのが良い。
【００９１】
このように、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３を調製する際に、返送排ガス又は返送排ガスと空気との混合ガス等の混合割合や加熱条件などを調整して、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の温度、酸素濃度を所望の範囲とする。
【００９２】
＜高温ガス吹込口＞
一段目の高温ガス吹込口２１は、乾燥火格子５ａ上の廃棄物の移動方向下流側（後部）の乾燥火格子５ａの直上の位置で燃焼室２の天井１９に設けられていて、初期燃焼領域Ａ１に向かって高温ガスＨ１を吹き込むようにされている。
【００９３】
二段目の高温ガス吹込口２２は、燃焼火格子５ｂの直上の位置で燃焼室２の天井１９に設けられていて、主燃焼領域Ａ２に向かって高温ガスＨ２を吹き込むようにされている。
【００９４】
三段目の高温ガス吹込口２３は、後燃焼火格子５ｃの直上の位置で燃焼室２の天井１９に設けられていて、後燃焼領域Ａ３に向かって高温ガスＨ３を吹き込むようにされている。
【００９５】
三段の高温ガス吹込口２１，２２，２３は、それぞれ図１に示されるごとく燃焼室２の長さ（廃棄物の移動方向距離）方向に、複数配置されるだけでなく、それぞれ燃焼室２の幅方向に、複数配置されるようにしてもよい。高温ガス吹込口２１，２２，２３は、ノズル型でもスリット型でもよい。
【００９６】
燃焼室２内の廃棄物Ｗの層の直上で幅方向と長さ方向の広い範囲に亘って平面状燃焼領域が安定して形成されるように、廃棄物Ｗからの可燃ガスの上昇流と対向させる高温ガスＨ１〜Ｈ３の流れの状況を好ましい状態に制御するために、高温ガス吹込口２１〜２３の配置位置、配置数、配置間隔、吹込み方向、吹込口の形状、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の吹込み流速及び吹込み流量のうち少なくとも一つを、設定又は調整する。
【００９７】
図１においては、高温ガス吹込口２１，２２，２３から廃棄物Ｗの層に向かって下向きに高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３をそれぞれ吹き込んでいる。ここで、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の吹込み方向としては、廃棄物Ｗの層に対する垂線から２０°までの角度範囲の吹込み方向で吹き込むことが望ましい。これは、吹き込んだ高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３と、廃棄物Ｗの熱分解・部分酸化によって生じる可燃性ガスと燃焼ガスの上昇流とが衝突して生じる流れ場を対向流場とするためであり、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の吹込み方向が廃棄物Ｗの層に対する垂線から２０°より大きい範囲となると、適切な対向流場が形成されなくなるためである。 
【００９８】
廃棄物焼却炉に供給される廃棄物の種類や供給量の変動によって生じる、燃焼室２で廃棄物Ｗから発生する可燃性ガスと燃焼ガスの発生量の変動に対応して、廃棄物Ｗの層の直上に平面状燃焼領域を変動なく定在させるように、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の吹込み流量を調整することが好ましい。平面状燃焼領域の状態が変動すると、可燃性ガスの燃焼状態が変化し燃焼排ガス中のＣＯ濃度、酸素濃度などが変動するため、監視因子としてボイラ４から排出される排ガスのＣＯ濃度、酸素濃度を計測しその変化に対応して、高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の吹込み流量を調整するようにしてもよい。
【００９９】
＜二次燃焼用ガスの吹込み＞
二次燃焼用ガスＣが二次燃焼室１１に吹き込まれ、燃焼室２からの未燃ガスが二次燃焼される。二次燃焼用ガスＣとして、温度は常温〜２００℃の範囲であり、酸素濃度は１５〜２１体積％の範囲のガスを用いることが好ましい。二次燃焼用ガスＣとして、空気、酸素を含有するガス、返送排ガスを用いてよいし、これらの混合ガスを用いてもよい。
【０１００】
上記二次燃焼用ガス吹込口１２は、二次燃焼室２内に旋回流が生じる方向に二次燃焼用ガスＣを吹き込めるように１つ又は複数設置することが好ましい。二次燃焼用ガスＣを二次燃焼室１１内に旋回流が生じる方向に吹き込むことにより、二次燃焼室１１内のガス温度及び酸素濃度分布を均一化、平均化でき、未燃ガスの二次燃焼が安定して行われ、局所高温領域の発生を抑制し、サーマルＮＯｘの発生を抑制して、排ガスのさらなるＮＯｘ濃度低減化が可能となる。さらに、未燃ガスと酸化剤との混合が促進されるため燃焼安定性が向上し、完全燃焼が達成できるため、排ガスのＣＯ濃度低減化も可能となる。
【０１０１】
二次燃焼用ガスＣとしては、ブロワ１３により供給される燃焼用二次空気のみ、ブロワ１３による供給後の燃焼用二次空気に希釈剤を混合し酸素濃度を調整したガス、除塵装置を通過した後の排ガスの一部を抜き出した返送排ガスのみ、又は上記燃焼用二次空気と返送排ガスを混合したガス等を用いることができる。
【０１０２】
希釈剤としては、窒素、二酸化炭素などが考えられる。
【０１０３】
上記二次燃焼室１１内のガス温度が、８００〜１０５０℃の範囲となるように、上記二次燃焼用ガスＣの流量を調整することが好ましい。その理由は、二次燃焼室１１内のガス温度が８００℃未満となると未燃ガスの燃焼が不十分となり、未燃のＣＯが残存し排ガス中のＣＯ濃度が増加するし、また、二次燃焼室１１内のガス温度が１０５０℃を超えると二次燃焼室１１内におけるクリンカの生成が助長され、さらに、局所高温領域の発生によりＮＯｘが発生し排ガス中のＮＯｘ濃度が増加するからである。
【０１０４】
＜低空気比燃焼とＮＯｘ排出量抑制を実現するための酸素量比配分＞
次に、本実施形態の廃棄物焼却炉において低空気比燃焼を実現するとともに、ＮＯｘ排出量を抑制するために好適な、それぞれのガスの酸素量比配分について説明する。
【０１０５】
廃棄物Ｗの燃焼に必要な単位時間当たりの理論酸素量に対する、各火格子５ａ〜５ｃの下から燃焼室２内に吹き込まれる燃焼用の一次空気Ｆにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、燃焼室２内の初期燃焼領域Ａ１、主燃焼領域Ａ２そして後燃焼領域Ａ３に向かって一段目、二段目そして三段目の高温ガス吹込口２１，２２，２３から吹き込まれる高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３により供給される単位時間当りの酸素量総量の比Ｑｈと、二次燃焼室１１に吹き込まれる二次燃焼用ガスＣにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃとは、下式（１）及び（２）を満足するように、それぞれのガスを吹き込むことが好ましい。また、Ｑｆ、Ｑｈ、Ｑｃが、下式（１）及び（２）を満足するように、それぞれのガスを吹き込むとともに、理論酸素量に対する、燃焼室内の初期燃焼領域Ａ１に向かって一段目の高温ガス吹込口２１から吹き込む高温ガスＨ１により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ1を０.０５以上０.１２以下とすることがより好ましい。このように酸素量比配分を制御することにより、焼却炉全体へ供給する空気量を空気比１．４以下の低空気比での燃焼を実現できるとともに、ＮＯｘ排出量を削減することができる。
【０１０６】
Ｑｆ：Ｑｈ：Ｑｃ＝0.80〜1.0：0.25〜0.35：0.05〜0.15  （１）
1.2≦Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃ≦1.4                           （２）
【０１０７】
ここで、上記廃棄物Ｗの燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量は、燃焼室２内に投入される廃棄物Ｗの性状及び成分等から決定される廃棄物Ｗの単位質量当りの燃焼に必要な酸素量（Ｎｍ３／ｋｇ）と、焼却炉における廃棄物Ｗの単位時間当たりの焼却処理量（ｋｇ／ｈｒ）との積（Ｎｍ３／ｈｒ）により決定される。
【０１０８】
また、上記Ｑｆの値は、各火格子５ａ〜５ｃの下方から燃焼室２内に供給される燃焼用の一次空気Ｆにより供給される単位時間当りの酸素量の理論酸素量に対する比であり、上記一次空気Ｆの流量を増減させることにより調整する。また、Ｑｈの値は、燃焼室２内の初期燃焼領域Ａ１、主燃焼領域Ａ２そして後燃焼領域Ａ３に向かって一段目、二段目そして三段目の高温ガス吹込口２１，２２，２３からそれぞれ吹き込まれる高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３の流量を増減させることにより調整される。また、Ｑｃの値は、二次燃焼室１１に吹き込まれる二次燃焼用ガスＣの流量を増減させることにより調整される。
【０１０９】
なお、以下において、Ｑｆ＋Ｑｈ＋Ｑｃをλと記載する。
【０１１０】
上記比Ｑｆ，Ｑｈ，Ｑｃを上式（１），（２）を満足する範囲とすることにより、又は、Ｑｆ，Ｑｈ，Ｑｃを上式（１），（２）を満足する範囲とするとともに、Ｑｈ１を０.０５以上０.１２以下の範囲とすることにより、廃棄物焼却炉において低酸素比燃焼（１．２≦λ≦１．４）（すなわち、低空気比燃焼に相当する）を行った場合においても、ＣＯやＮＯｘ等の有害ガスの発生量が低減でき、焼却炉から排出される排ガス総量を大幅に低減できるとともに、発生したＮＯｘを分解してＮＯｘ排出量を低減することができる。
【０１１１】
＜酸素量比配分範囲の根拠＞
Ｑｆ，Ｑｈ，Ｑｃを上式（１）及び（２）を満足する範囲に規定する根拠とＱｈ１を上記範囲に規定する根拠を説明する。
【０１１２】
≪一次空気酸素量比Ｑｆ≫
廃棄物燃焼に必要な理論酸素量に対する、燃焼用の一次空気Ｆにより供給される酸素量の比率Ｑｆは、下限値より少ないと燃焼室内の酸素濃度が低下し、燃焼が安定せず排ガス中のＣＯ濃度が増大することや、廃棄物Ｗの不完全燃焼により、未燃分が増大し熱勺減量が増大し灰分排出量が増大することが生じ好ましくない。また、上限値より多いと燃焼用の一次空気Ｆの供給量が多いことを意味しており、排ガス発生量が増大し、排ガス処理設備に過剰な負荷がかかると共に、排ガスによりボイラ４外へもち出す熱量が大きくなることによりボイラ４での熱回収率が低下してしまうため好ましくない。
【０１１３】
≪高温ガス酸素量比Ｑｈ≫
廃棄物燃焼に必要な理論酸素量に対する、高温ガスＨ１〜Ｈ３により供給される酸素量の比率Ｑｈは、下限値より少ないと廃棄物Ｗの層の上方に安定した燃焼場が形成されず、燃焼火炎からの廃棄物や炉内に与える輻射熱が少なくなり、効率的な廃棄物の燃焼ができなくなり好ましくない。また、上限値より多いと高温ガスＨ１〜Ｈ３の供給量が多いことを意味しており、排ガス発生量が増大し、排ガス処理設備に過剰な負荷がかかると共に、排ガスによりボイラ外へもち出す熱量が大きくなることによりボイラ４での熱回収率が低下してしまうだけでなく、高温ガスを製造するための空気の加熱に要するエネルギーを多く必要とし、運転コストが増大するため好ましくない。
【０１１４】
≪二次燃焼用ガス酸素量比Ｑｃ≫
廃棄物燃焼に必要な理論酸素量に対する、二次燃焼用ガスＣにより供給される酸素量の比率Ｑｃは、下限値より少ないと二次燃焼室１１における未燃ガスの燃焼反応が十分に行われず、二次燃焼室１１の出口での排ガス中のＣＯ濃度が増大するため好ましくない。また、上限値より多いと、二次燃焼室内に局所的に酸素濃度が高く酸素分圧が上昇し過剰燃焼となり局所高温領域が生じ、空気中の窒素から発生するサーマルＮＯxが生成され易くなるため好ましくない。
【０１１５】
≪初期燃焼領域への高温ガス酸素量比Ｑｈ1≫
廃棄物燃焼に必要な理論酸素量に対する、燃焼室２内の初期燃焼領域Ａ１に向かって一段目の高温ガス吹込口２１から吹き込まれる高温ガスＨ１により供給される酸素量の比Ｑｈ1は、０.０５以上０.１２以下の範囲とすることが好ましい。その理由は、下限値より少ないと、初期燃焼における廃棄物Ｗの熱分解・部分酸化のための酸素量が不十分となり、廃棄物Ｗの一部を燃焼して発生させる熱量が不十分となり、熱分解・部分酸化を開始し継続して行うための熱量を十分に確保することができず、初期燃焼が不活発となるため、好ましくないし、また、上限値より大きいと、初期燃焼領域Ａ１の雰囲気を低酸素濃度雰囲気として還元ガスを発生させることが十分に行えず、還元ガスの発生が不十分となるため、主燃焼領域Ａ１で発生したＮＯｘを分解する還元ガスの量が不十分となりＮＯｘ排出量を低減することができないため好ましくないからである。
【０１１６】
≪酸素量比配分の好適例≫
廃棄物Ｗの燃焼に必要な単位時間当たりの理論酸素量に対する、各火格子５ａ〜５ｃの下から燃焼室２内に吹き込まれる燃焼用の一次空気Ｆにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｆと、燃焼室２内の初期燃焼領域Ａ１、主燃焼領域Ａ２そして後燃焼領域Ａ３に向かって一段目、二段目そして三段目の高温ガス吹込口２１，２２，２３のそれぞれから吹き込まれる高温ガスＨ１，Ｈ２，Ｈ３により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｈ１，Ｑｈ２，Ｑｈ３と、二次燃焼室１１に吹き込まれる二次燃焼用ガスＣにより供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑｃと、λ（Ｑｆ＋Ｑｈ１+Ｑｈ２+Ｑｈ３＋Ｑｃ）の好適例を以下に記載する。このような酸素量比配分のとき、上述した効果が十分に発揮される。
【０１１７】
Ｑｆ：Ｑｈ１：Ｑｈ２：Ｑｈ３：Ｑｃ＝0.95：0.05：0.15：0.05：0.10、λ＝1.30
Ｑｆ：Ｑｈ１：Ｑｈ２：Ｑｈ３：Ｑｃ＝0.91：0.11：0.07：0.05：0.17、λ＝1.31
Ｑｆ：Ｑｈ１：Ｑｈ２：Ｑｈ３：Ｑｃ＝0.92：0.12：0.07：0.05：0.16、λ＝1.32  
Ｑｆ：Ｑｈ１：Ｑｈ２：Ｑｈ３：Ｑｃ＝0.94：0.05：0.08：0.05：0.10、λ＝1.22
Ｑｆ：Ｑｈ１：Ｑｈ２：Ｑｈ３：Ｑｃ＝0.92：0.08：0.08：0.04：0.13、λ＝1.25
Ｑｆ：Ｑｈ１：Ｑｈ２：Ｑｈ３：Ｑｃ＝0.95：0.12：0.05：0.05：0.10、λ＝1.27
Ｑｆ：Ｑｈ１：Ｑｈ２：Ｑｈ３：Ｑｃ＝0.95：0.09：0.13：0.06：0.15、λ＝1.38
【０１１８】
以上説明したように本発明によれば、高温ガス吹き込みにより、燃焼室内の廃棄物層直上付近に安定なよどみ領域又は循環領域を形成させることができ、平面状燃焼領域を定在させ、空気比が１．５以下の低空気比燃焼を行った場合においても、燃焼の安定性が維持され、かつ、初期燃焼領域で還元ガスを発生させて、廃棄物燃焼により生じたＮＯｘを分解して消失させ、ＮＯｘ排出量を抑制することができる廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法が提供される。低空気比燃焼を行えるので焼却炉から排出される排ガス量を大幅に低減でき、また、廃熱の回収効率を向上させることができる。
【０１１９】
さらに、三段に設けられた高温ガス吹込口から高温ガスを吹込み、一次空気、高温ガス、二次燃焼用ガスの各吹込み手段から燃焼室と二次燃焼室に供給する各気体の酸素量の理論酸素量に対する比率の好適な配分範囲を定め、初期燃焼領域に向かって一段目の高温ガス吹込口から吹き込む高温ガスにより供給する酸素量の廃棄物燃焼に必要な理論酸素量に対する比率を所定範囲とすることにより、廃棄物燃焼により発生したＮＯｘの分解と消失が促進され、ＮＯｘの排出量が低減でき、排ガス処理装置のコストを低減できる廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法が提供される。
【０１２０】
また、定在する平面火炎の輻射などにより廃棄物の熱分解を促進することができるため、火格子に供給する廃棄物の量（火格子負荷）および燃焼室内に供給する廃棄物の熱量（火炉負荷）を大きくすることができる。このため廃棄物焼却処理量に対して燃焼室内容積を小さくすることができ、焼却炉の炉高を低くすることができ、また、焼却炉の炉高を低くすることにより焼却炉内が高温となりＮＯｘ発生量が増大することに対しても、上記の高温ガスによる酸素供給比率の最適化によりＮＯｘの排出量を低減できるため、廃棄物焼却設備をコンパクトにすることにより設備費用及び運転費用を低減することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１  （火格子式）廃棄物焼却炉
２  燃焼室
５  火格子
５ａ  乾燥火格子
５ｂ  燃焼火格子
５ｃ  後燃焼火格子
８〜１０  一次空気供給手段
８  ブロワ
９  管路
１０  ダンパ
１１  二次燃焼室
１２〜１５  二次燃焼用ガス供給手段
１２  二次燃焼用ガス吹込口
１３  ブロワ
１４  管路
１５  ダンパ
２０〜２９  高温ガス供給手段
２０  高温ガス供給装置
２１〜２３  高温ガス吹込口
２４〜２６  管路
２７〜２９  ダンパ
Ａ１  初期燃焼領域
Ａ２  主燃焼領域
Ａ３  後燃焼領域
Ｈ１〜Ｈ３  高温ガス
Ｗ  廃棄物
【図１】
2020063876.tif 000003