(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の側壁を有する二次燃焼装置本体の側壁下部に、固形未燃分を含む未反応ガスを内部接線方向へ向けて導入可能なガス入口部を形成し、二次燃焼装置本体のガス入口部よりも下部に形成されたホッパ部に、ガス入口部から導入された未反応ガスによって吹上げ可能な高さまで粉粒体を堆積させたことを特徴とする二次燃焼装置。
【請求項２】
ガス入口部がホッパ部に堆積された粉粒体へ向くよう下方へ傾斜配置された請求項１記載の二次燃焼装置。
【請求項３】
二次燃焼装置本体に粉粒体供給弁を備えた粉粒体供給装置を設け、ホッパ部の下端に粉粒体レベル調整弁を備えて粉粒体を系外へ抜出し可能な抜出機構を設けると共に、二次燃焼装置本体に温度計測装置を設けて、温度計測装置で計測した温度計測信号と入力設定装置に入力した基準温度とを比較して、粉粒体供給弁へ粉粒体を投入させる制御信号、又は、粉粒体レベル調整弁に粉粒体を系外へ抜出させる制御信号を送る演算制御装置を設けた請求項１又は２記載の二次燃焼装置。
【請求項４】
二次燃焼装置本体に、粉粒体供給弁を備えた粉粒体供給装置を取付けると共に、二次燃焼装置本体のガス出口部分に一酸化炭素濃度検出器を設け、一酸化炭素濃度検出器で検出した一酸化炭素濃度検出信号と入力設定装置に入力した基準一酸化炭素濃度とを比較して、粉粒体供給弁へ粉粒体を投入させる制御信号を送る演算制御装置を設けた請求項１乃至３いずれか記載の二次燃焼装置。
【請求項５】
二次燃焼装置本体に、脱硝剤供給弁を備えた脱硝剤供給装置を取付けると共に、二次燃焼装置本体のガス出口部分に窒素酸化物濃度検出器を設け、窒素酸化物濃度検出器で検出した窒素酸化物濃度検出信号と入力設定装置に入力した基準窒素酸化物濃度とを比較して、脱硝剤供給弁へ脱硝剤を投入させる制御信号を送る演算制御装置を設けた請求項１乃至４いずれか記載の二次燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、二次燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば廃棄物焼却炉などの燃焼装置は、一般に、燃焼室へ都市ゴミその他の廃棄物を投入して燃焼させるものであり、燃焼室の内部では、廃棄物の熱分解と、熱分解によって発生された可燃ガスの燃焼という２つの過程を経て、廃棄物が燃焼されるようになっている。
【０００３】
ところが、従来の燃焼装置では、廃棄物の熱分解と可燃ガスの燃焼という二種類の反応を一つの燃焼室内で同時に行わせていたので、廃棄物の熱分解も、可燃ガスの燃焼も共に十分に行われない傾向にあった。
【０００４】
例えば、廃棄物の熱分解にあっては、可燃ガスの燃焼の影響による温度変化を受けて、熱分解速度を一定に保てなくなり易かった。
【０００５】
又、可燃ガスの燃焼にあっては、燃焼室内で空気の十分な混合が得られず、可燃ガスが不完全燃焼を起こして有害物質が発生され易く、有害物質がそのまま大気へ排出されてしまうおそれがあった。
【０００６】
そこで近年、既存の燃焼室を一次燃焼室とし、これに二次燃焼室を付設して、一次燃焼室で廃棄物の熱分解を専用に行わせ、熱分解によって発生した可燃ガスを二次燃焼室へ導いて、二次燃焼室で可燃ガスの完全燃焼を専用に行わせるようにした燃焼装置が提案されている。
【０００７】
図７は、現在提案されている二次燃焼室を有する燃焼装置を示すものである。
【０００８】
図中、１は上部に廃棄物供給口２を形成され下部にホッパ部３を形成された一次燃焼室、４は一次燃焼室１のホッパ部３の上部に間隔を置いて配置された水平な複数本の散気管、５は流動砂などの流動媒体で形成されて、散気管４から噴出される空気によって流動される流動層、６は一次燃焼室１の中間部に流動層５へ向けて取付けられたバーナである。
【０００９】
７はホッパ部３の下端に設けられた流動媒体出口、８は一次燃焼室１の中間部に形成された流動媒体入口、９は流動媒体出口７と流動媒体入口８との間を接続するバケットコンベヤなどの流動媒体循環路、１０は流動媒体循環路９の入側に設けられた流動媒体コンベヤ、１１は流動媒体コンベヤ１０出側に設けられた篩装置である。
【００１０】
又、１２は一次燃焼室１の上方に配設されて、上端に燃焼ガス排出口１３を有し、下端にホッパ部１４を有するほぼ円筒状の二次燃焼室、１５は一次燃焼室１で発生された、固形未燃分１６を含む可燃ガス、１７はホッパ部１４下端に形成された灰出口である。
【００１１】
そして、１８は一次燃焼室１からの可燃ガス１５を二次燃焼室１２へ送るための搾流通路、１９は二次燃焼室１２の側壁下部に対し接線方向へ向けて接続された接線方向接続部である。
【００１２】
２０は外部の通風機２１に接続された空気供給路、２２は空気供給路２０から分岐され散気管４へ空気を供給する一次空気供給路、２３，２４は前記空気供給路２０から分岐され搾流通路１８の数箇所の位置へ空気を供給し得るようにした二次空気供給路、２５，２６，２７はそれぞれ一次空気供給路２２及び二次空気供給路２３，２４の途中に設けられた弁である。
【００１３】
そして、通風機２１を作動して、空気供給路２０及び一次空気供給路２２を介し、一次燃焼室１の散気管４へ空気を供給することにより、流動層５を流動させると共に、バーナ６によって一次燃焼室１内の流動層５を予熱し、この状態で、廃棄物供給口２から一次燃焼室１内へ廃棄物を投入する。
【００１４】
すると、一次燃焼室１内へ投入された廃棄物は、予熱された流動層５内で熱分解され、熱分解により可燃ガス１５やチャー（炭）などの固形未燃分１６などが発生される。
【００１５】
そして、散気管４から一次燃焼室１へ供給された空気によってチャーなどの固形未燃分１６が燃焼され、この燃焼熱によって廃棄物の熱分解が促進される。
【００１６】
廃棄物の熱分解によって発生された可燃ガス１５は上昇し、搾流通路１８及び接線方向接続部１９を通して、二次燃焼室１２へ逃されるので、一次燃焼室１では可燃ガス１５の燃焼の影響を受けずに廃棄物を一定の速度で熱分解させることができる。
【００１７】
一方、搾流通路１８及び接線方向接続部１９を通って、二次燃焼室１２へと送られる可燃ガス１５と一部の固形未燃分１６は、途中、搾流通路１８で、二次空気供給路２３，２４からの空気を供給され、ある程度混合された後、ほぼ円筒状の二次燃焼室１２へ接線方向に導入される。
【００１８】
すると、二次燃焼室１２内では、空気を混合された可燃ガス１５による旋回流が形成され、該旋回流によって可燃ガス１５と空気との混合が更に促進される。加えて、旋回により二次燃焼室１２内部における可燃ガス１５の燃焼に必要な滞留時間が十分に確保されることとなるので、その間に可燃ガス１５が完全燃焼され、不完全燃焼による有害物質の発生などが抑制される。
【００１９】
そして、燃焼により生成された燃焼ガスは、二次燃焼室１２上端の燃焼ガス排出口１３から排出される。
【００２０】
又、上記とは別に、一次燃焼室１では、流動層５を構成する流動媒体の一部が、ホッパ部３下端の流動媒体出口７から流動媒体コンベヤ１０を介して篩装置１１へと送られ、篩装置１１で不燃物を除去された後に、流動媒体循環路９を介して流動媒体入口８から一次燃焼室１へと循環される。
【００２１】
更に、可燃ガス１５に同伴されて搾流通路１８を上昇した固形未燃分１６は、二次燃焼室１２で旋回流によって遠心分離され、灰分として二次燃焼室１２のホッパ部１４下端の灰出口１７から排出される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記燃焼装置における二次燃焼室には、以下のような問題があった。
【００２３】
即ち、廃棄物の熱分解を一次燃焼室１で、又、可燃ガス１５の燃焼を二次燃焼室１２でそれぞれ専用に行わせるようにした場合、かなり完全燃焼に近い状態で廃棄物を燃焼させることができるようになるが、二次燃焼室１２上端の燃焼ガス排出口１３から排出される燃焼ガス中には一酸化炭素がまだ９ｐｐｍ程度含まれている。この原因は、可燃ガス１５に含まれる固形未燃分１６が二次燃焼室１２内で燃焼し切れていないためであり、更に二次燃焼室１２における燃焼状態を改善する余地がある。
【００２４】
本発明は、上述の実情に鑑み、一般的な燃焼装置に取付けた場合に、より完全な燃焼状態が得られるようにした二次燃焼装置を提供することを目的とするものであり、更に、窒素酸化物の濃度が基準範囲内となるように効果的に制御し得るようにした二次燃焼装置を提供することを目的とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、円筒形の側壁を有する二次燃焼装置本体の側壁下部に、固形未燃分を含む未反応ガスを内部接線方向へ向けて導入可能なガス入口部を形成し、二次燃焼装置本体のガス入口部よりも下部に形成されたホッパ部に、ガス入口部から導入された未反応ガスによって吹上げ可能な高さまで粉粒体を堆積させたことを特徴とする二次燃焼装置にかかるものである。
【００２６】
この場合において、ガス入口部がホッパ部に堆積された粉粒体へ向くよう下方へ傾斜配置するようにしても良い。
【００２７】
又、二次燃焼装置本体に粉粒体供給弁を備えた粉粒体供給装置を設け、ホッパ部の下端に粉粒体レベル調整弁を備えて粉粒体を系外へ抜出し可能な抜出機構を設けると共に、二次燃焼装置本体に温度計測装置を設けて、温度計測装置で計測した温度計測信号と入力設定装置に入力した基準温度とを比較して、粉粒体供給弁へ粉粒体を投入させる制御信号、又は、粉粒体レベル調整弁に粉粒体を系外へ抜出させる制御信号を送る演算制御装置を設けるようにしても良い。
【００２８】
更に、二次燃焼装置本体に、粉粒体供給弁を備えた粉粒体供給装置を取付けると共に、二次燃焼装置本体のガス出口部分に一酸化炭素濃度検出器を設け、一酸化炭素濃度検出器で検出した一酸化炭素濃度検出信号と入力設定装置に入力した基準一酸化炭素濃度とを比較して、粉粒体供給弁へ粉粒体を投入させる制御信号を送る演算制御装置を設けるようにしても良い。
【００２９】
更に又、二次燃焼装置本体に、脱硝剤供給弁を備えた脱硝剤供給装置を取付けると共に、二次燃焼装置本体のガス出口部分に窒素酸化物濃度検出器を設け、窒素酸化物濃度検出器で検出した窒素酸化物濃度検出信号と入力設定装置に入力した基準窒素酸化物濃度とを比較して、脱硝剤供給弁へ脱硝剤を投入させる制御信号を送る演算制御装置を設けるようにしても良い。
【００３０】
【作用】
本発明の作用は以下の通りである。
【００３１】
不完全燃焼状態の未反応ガスは、ガス入口部を介しほぼ円筒状の二次燃焼装置本体へ接線方向に導入される。
【００３２】
そして、未反応ガスは、接線方向から導入されると、二次燃焼装置本体の側壁に沿った旋回上昇流となる。
【００３３】
この際、二次燃焼装置本体下部のホッパ部に粉粒体を堆積させておくことにより、堆積された粉粒体が導入された未反応ガスによって巻上げられ、旋回上昇流に同伴されて上昇されるようになる。尚、ガス入口部を下向きの傾斜配置とすることにより、粉粒体の炉内飛散量は増大する。
【００３４】
上記旋回上昇流によって、二次燃焼装置本体内部における未反応ガスの滞留時間が十分に確保される。
【００３５】
十分な滞留時間が確保されることによって、未反応ガスが完全燃焼され、不完全燃焼によるダイオキシンなどの有害物質の発生が抑制される。
【００３６】
同様に、ガス入口部から未反応ガスと共に二次燃焼装置本体へ入ったチャーなどの固形未燃分は、未反応ガスの旋回上昇流に同伴されて二次燃焼装置本体の内壁に沿って旋回上昇される。
【００３７】
そして、未反応ガスに同伴されて上昇した固形未燃分は、二次燃焼装置本体の上部で未反応ガスの旋回流の流速が低下した時に未反応ガスから分離され、自重で落下して、再び上流側の流速の高い旋回流に同伴されて上昇するという具合に、二次燃焼装置本体内部で循環され、これによって、二次燃焼装置本体内に固形未燃分の内部循環流が形成される。
【００３８】
この内部循環流によって、固形未燃分の炉内滞留時間が充分に長くなるため、固形未燃分の燃焼状態が改善される。
【００３９】
しかも、旋回流の遠心力により、固形未燃分が二次燃焼装置本体の内壁に沿って集まり、こうして内壁に沿って形成された固形未燃分の高濃度粒子群の中で、未反応ガスによって吹上げられ、上記内部循環流に乗って固形未燃分と共に循環されている粉粒体により、固形未燃分の表面が剥離されて常に新生面が現われるようになるので、固形未燃分の燃焼が促進される。
【００４０】
以上により、固形未燃分が難燃性であっても、より完全な（１桁以上高い）燃焼状態が達成され、従来は、二次燃焼装置本体上端の燃焼ガス排出口から排出される燃焼ガス中には、一酸化炭素がまだ９ｐｐｍ程度含まれているところ、本発明の場合には、燃焼ガス中の一酸化炭素を、１ｐｐｍ以下で、しかも、０ｐｐｍに極く近いレベルにまで落とすことが可能となる。
【００４１】
加えて、固形未燃分や粉粒体は、遠心力により二次燃焼装置本体の側壁に沿って集中的に流れるので、これらにより、二次燃焼装置本体内部がクリーニングされるという効果も得られる。
【００４２】
尚、本発明のホッパ部に粉粒体を堆積させる構成は、二次燃焼装置本体が小型の場合に特に適している。
【００４３】
ところで、ホッパ部へ堆積されている粉粒体の高さレベルや、粉粒体の炉内飛散量は、特に制御しなくとも、上記したような良好な燃焼状態を得るには十分であるが、燃焼性をより向上するために、以下のような制御を行うこともできる。
【００４４】
即ち、温度計測装置で二次燃焼装置本体の側壁下部におけるガス入口部の取付位置とほぼ同一高さレベルの部分の温度（この部分が最も温度が高くなる）を計測し、温度計測装置で計測した温度計測信号を演算制御装置へ送り、演算制御装置で入力設定装置からの基準温度などの入力信号と比較させる。
【００４５】
そして、比較の結果、温度計測装置で計測した温度計測信号の値が基準温度よりも高い場合には、未反応ガスと共に導入された融点の低いチャーなどの固形未燃分や、固形未燃分と共に二次燃焼装置本体内へ導入された灰や、固形未燃分が燃焼されてできた灰などが溶融して内壁に付着するおそれがあるので、演算制御装置が粉粒体供給弁へ制御信号を送って粉粒体供給弁を開け、粉粒体供給装置内の冷えた粉粒体をホッパ部へ多量に投下させることにより、炉内温度を低下させ、固形未燃分や灰などの溶融付着を防止させる。
【００４６】
尚、粉粒体供給装置を二次燃焼装置本体の上端部で炉壁沿いの位置に設けた場合は、粉粒体が二次燃焼装置本体の内壁に沿って落下されることにより、二次燃焼装置本体内部のクリーニング効果も期待できる。
【００４７】
又、一般に、炉内温度が高くなると、窒素酸化物の発生量が多くなる傾向にあるが、冷えた粉粒体を多量に投下して炉内温度を下げることにより、同時に窒素酸化物の発生を抑えることができる。
【００４８】
反対に、温度計測装置で計測した温度計測信号の値が基準温度よりも低い場合には、二次燃焼装置本体の燃焼効率が低下傾向にあることを示しているので、演算制御装置は粉粒体レベル調整弁へ制御信号を送り、通風機からの空気を抜出用空気供給路を介して抜出機構へ送ることにより、ホッパ部の粉粒体を系外へ排出させて、ホッパ部内の粉粒体の堆積量を減らし、炉内温度を上昇させて、燃焼効率の向上を図る。
【００４９】
更に、一般に、炉内温度が低くなると、一酸化炭素の発生量が多くなるけ傾向にあるので、演算制御装置は粉粒体供給弁へ制御信号を送り、粉粒体供給弁を開けて、粉粒体供給装置内の粉粒体をホッパ部へ少量投下させることにより、粉粒体の炉内飛散量を増やし、固形未燃分の燃焼を促進させて一酸化炭素の発生を抑えるようにすることもできる。
【００５０】
同様に、二次燃焼装置本体の燃焼ガス排出口に設けた一酸化炭素濃度検出器で一酸化炭素の濃度を検出して、一酸化炭素濃度検出器で検出した一酸化炭素濃度検出信号を演算制御装置へ送り、演算制御装置で、入力設定装置からの基準一酸化炭素濃度などの入力信号と比較させる。
【００５１】
そして、比較の結果、一酸化炭素濃度検出信号の値が基準一酸化炭素濃度よりも大きい場合には、粉粒体の炉内飛散量が不足して固形未燃分の燃焼性が低下していることを示しているので、演算制御装置は粉粒体供給弁へ制御信号を送り、粉粒体供給弁を開けて、粉粒体供給装置内の粉粒体をホッパ部へ少量投下させることにより、粉粒体の炉内飛散量を増やし、固形未燃分の分解及び燃焼を促進させる。
【００５２】
又、上記とは反対に、一酸化炭素濃度検出信号の値が基準一酸化炭素濃度よりも小さい場合には、燃焼状態が良好であることを示しているので、特に制御を行う必要はない。
【００５３】
同様に、二次燃焼装置本体の燃焼ガス排出口に設けた窒素酸化物濃度検出器で窒素酸化物の濃度を検出して、窒素酸化物濃度検出器で検出した窒素酸化物濃度検出信号を演算制御装置へ送り、演算制御装置で、入力設定装置からの基準窒素酸化物濃度などの入力信号と比較させる。
【００５４】
そして、比較の結果、窒素酸化物濃度検出信号の値が基準窒素酸化物濃度よりも大きい場合には、演算制御装置は脱硝剤供給弁へ制御信号を送って、脱硝剤供給装置の脱硝剤を炉内へ噴射させることにより、窒素酸化物を低減させる。
【００５５】
又、上記とは反対に、窒素酸化物濃度検出信号の値が基準窒素酸化物濃度よりも小さい場合には、燃焼状態が良好であることを示しているので、特に制御を行う必要はない。
【００５６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００５７】
図１〜図６は、本発明の一実施例である。
【００５８】
図中、２８は一次燃焼装置、２９は一次燃焼装置２８へ供給される燃料である。ここで、一次燃焼装置２８は、図７に示すような流動床式燃焼炉に限らず、ストーカ式燃焼炉や、ボイラや、大型ディーゼル機関など、燃焼ガスを発生する燃焼装置一般が広く適用可能である。
【００５９】
３０は外部の通風機３１からの空気を供給するための空気供給路、３２は空気供給路３０から分岐された、一次燃焼装置２８へ空気を供給するための一次空気供給路、３３は一次空気供給路３２の途中に設けられた弁である。
【００６０】
そして、一次燃焼装置２８の上方或いは側方に、図２に示すような、円筒形の側壁を有する独立した二次燃焼装置本体３４を並設し、該二次燃焼装置本体３４の上端軸心位置に燃焼ガス排出口３５を形成し、二次燃焼装置本体３４の下部にホッパ部３６を形成する。
【００６１】
更に、前記一次燃焼装置２８の上部と二次燃焼装置本体３４の側壁下部との間に、一次燃焼装置２８で発生した未反応ガス３７（二次燃焼装置本体３４において行われる反応を経る前のガス）を二次燃焼装置本体３４へ導くためのガス入口部３８を接続する。該ガス入口部３８は、二次燃焼装置本体３４に対し、接線方向へ接続すると共に、必要に応じて下り勾配を持たせて接続する。ガス入口部３８の角度θは、３０度程度とするのが最適である。
【００６２】
尚、３９は空気供給路３０から分岐された、ガス入口部３８へ空気を供給するための二次空気供給路、４０は二次空気供給路３９の途中に設けられた弁である。
【００６３】
本実施例では、二次燃焼装置本体３４のホッパ部３６に、ガス入口部３８の高さレベル近くまで粉粒体４１を堆積させ、二次燃焼装置本体３４のホッパ部３６下端に、粉粒体４１を外部へ抜出すためのＬ型弁などの抜出機構４２を取付けて、空気供給路３０とＬ型弁などの抜出機構４２との間に抜出用空気供給路４３を接続し、抜出用空気供給路４３の途中に粉粒体レベル調整弁４４を設ける。
【００６４】
ここで、ホッパ部３６へ堆積させる粉粒体４１としては、通常の砂やケイ砂などの流動砂や、脱硫剤粒や、脱硝剤粒、或いは、上記流動砂に脱硫剤粒や脱硝剤粒を混合したものなどを用いることができる。
【００６５】
尚、一次燃焼装置２８が流動層式の場合は、粉粒体４１を一次燃焼装置２８と同じ流動砂として、抜出機構４２から抜出される粉粒体４１を、矢印４５で示すように、一次燃焼装置２８へ送るようにしても良い。
【００６６】
又、二次燃焼装置本体３４に、粉粒体供給弁４６（場合により脱硝剤供給弁として用いられる）を介して粉粒体供給ホッパなどの粉粒体供給装置４７（場合により脱硝剤供給装置として用いられる）を設ける。粉粒体供給装置４７の取付け位置は任意であるが、クリーニング効果を得るためには二次燃焼装置本体３４の上端部で且つ二次燃焼装置本体３４の炉壁沿いの位置とするのが好ましい。
【００６７】
そして、粉粒体４１を堆積されるホッパ部３６に粉粒体レベル計測装置４８を取付け、二次燃焼装置本体３４の側壁下部におけるガス入口部３８の取付位置とほぼ同一高さレベルとなるよう温度計測装置４９を取付ける。
【００６８】
尚、温度計測装置４９の取付け位置は任意であるが、上記した位置が最も二次燃焼装置本体３４の温度が高くなるので、好ましい。
【００６９】
又、必要に応じて、二次燃焼装置本体３４上端部の燃焼ガス排出口３５に一酸化炭素濃度検出器５０や窒素酸化物濃度検出器５１を取付ける。
【００７０】
尚、一酸化炭素濃度検出器５０や窒素酸化物濃度検出器５１の取付け位置は任意であるが、上記した位置とするのが最も好ましい。又、これらによる制御は、温度計測装置４９による制御と一部重複することになるので、全く設けなくとも良く、或いは、どちらか一方のみ設けるようにしても良い。
【００７１】
更に、粉粒体レベル計測装置４８からの粉粒体レベル信号５２と、温度計測装置４９からの温度計測信号５３と、一酸化炭素濃度検出器５０からの一酸化炭素濃度検出信号５４と、窒素酸化物濃度検出器５１からの窒素酸化物濃度検出信号５５を入力して、入力設定装置５６からの基準レベルや基準温度や基準一酸化炭素濃度や基準窒素酸化物濃度などの各種入力信号５７と比較し、粉粒体レベル調整弁４４へ制御信号５８を送ると共に、粉粒体供給弁４６へ制御信号５９を送り、更に、必要な場合には、後述する流量調整弁７３（脱硝剤供給弁）へ制御信号７５を送る、演算制御装置６０を設ける。
【００７２】
尚、基準レベルや基準温度や基準一酸化炭素濃度や基準窒素酸化物濃度などは、特定の値としても、上限値と下限値を設定することにより範囲を持った値としても良い。
【００７３】
又、二次燃焼装置本体３４の側壁における下方に完全燃焼ゾーン６１を形成し、上方に薬剤反応ゾーン６２を形成する。尚、本実施例では、未反応ガス３７は、二次燃焼装置本体３４内をほぼ２秒かけて通過するように設定されており、うち、最初のほぼ１．５秒までの範囲が完全燃焼ゾーン６１で、残りの０．５秒の範囲が薬剤反応ゾーン６２となる。
【００７４】
そして、二次燃焼装置本体３４の側壁における下方の完全燃焼ゾーン６１と上方の薬剤反応ゾーン６２との境界位置に、脱硝剤や脱硫剤などの薬剤６３を二次燃焼装置本体３４の軸心位置へ向けて噴射供給可能な薬剤注入用ノズル６４を取付け、薬剤注入用ノズル６４に流量調整弁７３（脱硝剤供給弁），流量調整弁７４（脱硫剤供給弁）を介して脱硝剤タンク６５（脱硝剤供給装置）や、脱硫剤タンク６６（脱硫剤供給装置）を接続する。但し、薬剤注入用ノズル６４は、脱硝剤や脱硫剤ごとに個別に設けても良く、更に、上記以外の薬剤を注入可能としても良い。尚、粉粒体４１として脱硝剤粒や、脱硫剤粒などを使用する場合、及び、粉粒体４１に脱硫剤粒や脱硝剤粒などを混合する場合には、特に、設ける必要はない。
【００７５】
尚、図中、６７は一次燃焼装置２８で発生した未反応ガス３７に含まれるチャーなどの固形未燃分である（一部、灰を含む場合がある）。
【００７６】
又、６８は燃焼ガス排出口３５に接続された排ガスダクト、６９は排ガスダクト６８の途中に設けられた熱回収装置、７０は熱回収装置６９の下流側に必要に応じて設けられる集塵機、７１は集塵機７０の出側に設けられた、排ガス７２を大気へ放出するための煙突である。
【００７７】
次に、作動について説明する。
【００７８】
一次燃焼装置２８に空気供給路３０及び一次空気供給路３２を介して通風機３１からの空気を供給し、燃料２９を燃焼させる。
【００７９】
一次燃焼装置２８で燃焼を行った結果発生した不完全燃焼状態の未反応ガス３７は、ガス入口部３８を介しほぼ円筒状の二次燃焼装置本体３４へ接線方向で且つ下向きにほぼ３０度の角度で送られ、途中、空気供給路３０及び二次空気供給路３９を介して送給される通風機３１からの空気を混合される。
【００８０】
尚、一次燃焼装置２８で発生した未反応ガス３７の成分は、一次燃焼装置２８の種類、例えば、流動床式燃焼炉やストーカ式燃焼炉やボイラや大型ディーゼル機関や、その他の燃焼装置などによってそれぞれ異なる。
【００８１】
そして、本発明では、ホッパ部３６にガス入口部３８近くの高さまで粉粒体４１を堆積させているので、未反応ガス３７は、接線方向下向きに導入されることにより、二次燃焼装置本体３４内部で、先ず、ホッパ部３６に堆積されている粉粒体４１へ当り、これを吹上げた後、図３のグラフに示すように、二次燃焼装置本体３４の側壁に沿った旋回上昇流となる。
【００８２】
尚、ガス入口部３８を下向きとした場合には粉粒体４１の炉内飛散量を多くすることができるが、水平とした場合でも、必要十分な程度には粉粒体４１が吹上げられる。
【００８３】
上記旋回上昇流によって、未反応ガス３７と空気との混合が更に促進される。又、旋回されることにより二次燃焼装置本体３４内部における未反応ガス３７の滞留時間が十分に確保される。
【００８４】
これによって、未反応ガス３７が完全燃焼され、不完全燃焼によるダイオキシンなどの有害物質の発生が抑制される。
【００８５】
尚、未反応ガス３７が二次燃焼装置本体３４内部を通過する時間はほぼ２秒に設定されており、最初の約１．５秒の完全燃焼ゾーン６１の間に未反応ガス３７は完全燃焼される。
【００８６】
同様に、ガス入口部３８から未反応ガス３７と共に二次燃焼装置本体３４へ入ったチャーなどの固形未燃分６７は、未反応ガス３７の旋回上昇流に同伴されて二次燃焼装置本体３４の内壁に沿って旋回上昇される。
【００８７】
そして、未反応ガス３７に同伴されて上昇した固形未燃分６７は、二次燃焼装置本体３４の上部で未反応ガス３７の旋回流の流速が低下した時に未反応ガス３７から分離され、自重で落下して、再び上流側の流速の高い旋回流に同伴されて上昇するという具合に、二次燃焼装置本体３４内部で循環され、これによって、二次燃焼装置本体３４内に固形未燃分６７の内部循環流が形成される。
【００８８】
この内部循環流によって、固形未燃分６７の炉内滞留時間が充分に長くなるため、固形未燃分６７の燃焼状態が改善される。
【００８９】
しかも、旋回流の遠心力により、図４のグラフに示すように、固形未燃分６７が二次燃焼装置本体３４の内壁に沿って集まり、こうして内壁に沿って形成された固形未燃分６７の高濃度粒子群の中で、未反応ガス３７によって吹上げられ、上記内部循環流に乗って固形未燃分６７と共に循環されている粉粒体４１により、固形未燃分６７の表面が剥離されて常に新生面が現われるようになるので、固形未燃分６７の燃焼が促進される。
【００９０】
以上により、固形未燃分６７が難燃性であっても、より完全な（１桁以上高い）燃焼状態が達成され、図７の従来の場合には、二次燃焼装置本体１２，３４上端の燃焼ガス排出口１３，３５から排出される燃焼ガス中には、図６に線ハで示すように、一酸化炭素がまだ９ｐｐｍ程度含まれているところ、本発明の場合には、線ニで示すように、燃焼ガス中の一酸化炭素を、１ｐｐｍ以下で、しかも、０ｐｐｍに極く近いレベルにまで落とすことが可能となる。
【００９１】
加えて、固形未燃分６７や粉粒体４１は、図４のグラフに示すように、遠心力により二次燃焼装置本体３４の側壁に沿って集中的に流れるので、これらにより、二次燃焼装置本体３４内部がクリーニングされるという効果も得られる。
【００９２】
尚、本発明のホッパ部３６に粉粒体４１を堆積させる構成は、二次燃焼装置本体３４が小型の場合に特に適している。
【００９３】
ところで、ホッパ部３６へ堆積されている粉粒体４１の高さレベルや、粉粒体４１の炉内飛散量は、特に制御しなくとも、上記したような良好な燃焼状態を得るには十分であるが、燃焼性をより向上するために、以下のような制御を行うこともできる。
【００９４】
即ち、温度計測装置４９で二次燃焼装置本体３４の側壁下部におけるガス入口部３８の取付位置とほぼ同一高さレベルの部分の温度（この部分が最も温度が高くなる）を計測し、温度計測装置４９で計測した温度計測信号５３を演算制御装置６０へ送り、演算制御装置６０で入力設定装置５６からの基準温度などの入力信号５７と比較させる。
【００９５】
そして、比較の結果、温度計測装置４９で計測した温度計測信号５３の値が基準温度よりも高い場合には、未反応ガス３７と共に導入された融点の低いチャーなどの固形未燃分６７や、固形未燃分６７と共に二次燃焼装置本体３４内へ導入された灰や、固形未燃分６７が燃焼されてできた灰などが溶融して内壁に付着するおそれがあるので、演算制御装置６０が粉粒体供給弁４６へ制御信号５９を送って粉粒体供給弁４６を開け、粉粒体供給装置４７内の冷えた粉粒体４１をホッパ部３６へ多量に投下させることにより、炉内温度を低下させ、固形未燃分６７や灰などの溶融付着を防止させる。
【００９６】
尚、粉粒体供給装置４７を二次燃焼装置本体３４の上端部で炉壁沿いの位置に設けた場合は、粉粒体４１が二次燃焼装置本体３４の内壁に沿って落下されることにより、二次燃焼装置本体３４内部のクリーニング効果も期待できる。
【００９７】
又、一般に、炉内温度が高くなると、窒素酸化物の発生量が多くなる傾向にあるが、冷えた粉粒体４１を多量に投下して炉内温度を下げることにより、同時に窒素酸化物の発生を抑えることができる。しかも、投下した粉粒体４１が脱硝剤粒である場合や、粉粒体４１に脱硝剤粒が混合されている場合には、脱硝剤粒による窒素酸化物の低減効果も得られる。尚、粉粒体４１に脱硝剤粒が含まれていない場合には、演算制御装置６０が流量調整弁７３（脱硝剤供給弁）へ制御信号７５を送って、薬剤注入用ノズル６４から脱硝剤タンク６５内の脱硝剤を炉内へ噴射させるようにすることもできる。
【００９８】
反対に、温度計測装置４９で計測した温度計測信号５３の値が基準温度よりも低い場合には、二次燃焼装置本体３４の燃焼効率が低下傾向にあることを示しているので、演算制御装置６０は粉粒体レベル調整弁４４へ制御信号５８を送り、通風機３１からの空気を抜出用空気供給路４３を介してＬ型弁などの抜出機構４２へ送ることにより、ホッパ部３６の粉粒体４１を系外へ排出させて、ホッパ部３６内の粉粒体４１の堆積量を減らし、炉内温度を上昇させて、燃焼効率の向上を図る。
【００９９】
更に、一般に、炉内温度が低くなると、一酸化炭素の発生量が多くなる傾向にあるので、演算制御装置６０は粉粒体供給弁４６へ制御信号５９を送り、粉粒体供給弁４６を開けて、粉粒体供給装置４７内の粉粒体４１をホッパ部３６へ少量投下させることにより、粉粒体４１の炉内飛散量を増やし、固形未燃分６７の燃焼を促進させて一酸化炭素の発生を抑えるようにすることもできる。
【０１００】
同様に、二次燃焼装置本体３４の燃焼ガス排出口３５に設けた一酸化炭素濃度検出器５０で一酸化炭素の濃度を検出して、一酸化炭素濃度検出器５０で検出した一酸化炭素濃度検出信号５４を演算制御装置６０へ送り、演算制御装置６０で、入力設定装置５６からの基準一酸化炭素濃度などの入力信号５７と比較させる。
【０１０１】
そして、比較の結果、一酸化炭素濃度検出信号５４の値が基準一酸化炭素濃度よりも大きい場合には、粉粒体４１の炉内飛散量が不足して固形未燃分６７の燃焼性が低下していることを示しているので、演算制御装置６０は粉粒体供給弁４６へ制御信号５９を送り、粉粒体供給弁４６を開けて、粉粒体供給装置４７内の粉粒体４１をホッパ部３６へ少量投下させることにより、粉粒体４１の炉内飛散量を増やし、固形未燃分６７の分解及び燃焼を促進させる。
【０１０２】
又、上記したように一酸化炭素の発生量が多くなった場合には、炉内温度が下がっていることがあるので、ホッパ部３６における粉粒体４１の堆積量を減らすことにより、炉内温度を上げるようにしても良い。
【０１０３】
又、上記とは反対に、一酸化炭素濃度検出信号５４の値が基準一酸化炭素濃度よりも小さい場合には、燃焼状態が良好であることを示しているので、特に制御を行う必要はない。或いは、この間にホッパ部３６における粉粒体４１のレベルを基準レベルに調整するなどしても良い。
【０１０４】
同様に、二次燃焼装置本体３４の燃焼ガス排出口３５に設けた窒素酸化物濃度検出器５１で窒素酸化物の濃度を検出して、窒素酸化物濃度検出器５１で検出した窒素酸化物濃度検出信号５５を演算制御装置６０へ送り、演算制御装置６０で、入力設定装置５６からの基準窒素酸化物濃度などの入力信号５７と比較させる。
【０１０５】
そして、比較の結果、窒素酸化物濃度検出信号５５の値が基準窒素酸化物濃度よりも大きい場合には、演算制御装置６０は流量調整弁７３（脱硝剤供給弁）へ制御信号７５を送って、薬剤注入用ノズル６４から脱硝剤タンク６５（脱硝剤供給装置）内の脱硝剤を炉内へ噴射させることにより、窒素酸化物を低減させる。
【０１０６】
この際、粉粒体供給装置４７内の粉粒体４１をホッパ部３６へ少量投下させると、粉粒体４１が媒介となって脱硝剤による窒素酸化物の低減効果が増大される。
【０１０７】
或いは、粉粒体４１が脱硝剤粒である場合や、粉粒体４１に脱硝剤粒が混合されている場合には、粉粒体供給弁４６（脱硝剤供給弁）へ制御信号５９を送り、粉粒体供給弁４６を開けて、粉粒体供給装置４７内の粉粒体４１をホッパ部３６へ少量投下させることにより、窒素酸化物を低減させるようにする。
【０１０８】
更に、上記したように窒素酸化物の発生量が多くなった場合には、炉内温度が上がっていることがあるので、冷えた粉粒体４１を多量に投入させることにより、炉内温度を下げるようにしても良い。
【０１０９】
又、上記とは反対に、窒素酸化物濃度検出信号５５の値が基準窒素酸化物濃度よりも小さい場合には、燃焼状態が良好であることを示しているので、特に制御を行う必要はない。或いは、この間にホッパ部３６における粉粒体４１のレベルを基準レベルに調整するなどしても良い。
【０１１０】
尚、温度計測装置４９があれば一酸化炭素濃度検出器５０と窒素酸化物濃度検出器５１は特に設ける必要はないが、一酸化炭素濃度検出器５０と窒素酸化物濃度検出器５１を両方設けるようにしても、どちらか一方のみ設けるようにしても良い。
【０１１１】
又、ホッパ部３６内の粉粒体４１のレベルは、粉粒体レベル計測装置４８によって演算制御装置６０が監視し、最終的に基準レベルに戻されるよう制御される。又、一次燃焼装置２８が流動層式で、粉粒体４１が一次燃焼装置２８と同じ流動砂である場合には、抜出機構４２から抜出した粉粒体４１を、矢印４５で示すように、一次燃焼装置２８へ送るようにしても良い。
【０１１２】
尚、制御信号５８，５９によって粉粒体レベル調整弁４４や粉粒体供給弁４６を開けている時間は、演算制御装置６０の内部に設けられたのタイマーなどで制御しても良い。
【０１１３】
そして、完全燃焼ゾーン６１で未反応ガス３７及び固形未燃分６７の燃焼により生成された燃焼ガスは、次に、ほぼ０．５秒をかけて薬剤反応ゾーン６２を通過する。
【０１１４】
このとき、二次燃焼装置本体３４側壁における下部の完全燃焼ゾーン６１と上部の薬剤反応ゾーン６２との境界位置に設けられた薬剤注入用ノズル６４から、手動操作で、或いは、上記したように演算制御装置６０からの制御信号７５により、脱硝剤タンク６５内の脱硝剤や、脱硫剤タンク６６内の脱硫剤その他の薬剤６３を軸心位置へ向けて噴射供給するようにする。
【０１１５】
これにより、旋回流を利用して燃焼の終了した燃焼ガスへの薬剤６３の混合が促進され、無触媒状態で燃焼ガスの脱硝や脱硫やダイオキシンの分解などが行われる。尚、図４のグラフに示すように、薬剤６３は、旋回流に乗って二次燃焼装置本体３４の側壁部分に集中して流れ、燃焼ガスと効率良く混合されることになる。
【０１１６】
ここで、脱硝剤としては例えば尿素などが、又、脱硫剤としては例えば炭酸カルシウムなどが用いられ、これらは、水溶液の状態で噴射したり、粉末の状態で噴射供給したりするようにする。
【０１１７】
尚、薬剤６３の噴射位置を完全燃焼ゾーン６１と薬剤反応ゾーン６２との境界位置としたのは、完全燃焼ゾーン６１に設けると、未反応ガス３７と薬剤６３とが反応して、有害物質が生成される場合があるからである。又、薬剤反応ゾーン６２の出側寄りにすると、燃焼ガスへの薬剤６３の混合性が十分に確保できなくなるからであり、且つ、噴射位置における燃焼ガスの温度が脱硝反応などに最適な８５０〜９５０℃の範囲から外れるので、反応が効率的に行われなくなるからである。
【０１１８】
図５は、脱硝剤として尿素水を噴射した場合の実験データであり、線イに示すように、尿素水の供給量を、約２００ｍｌ／ｍｉｎから０ｍｌ／ｍｉｎに落し、次に約１５０ｍｌ／ｍｉｎに上げたところ、線ロで示すように、発生した窒素酸化物（ＮＯｘ）も２０ｐｐｍから約７５ｐｐｍに上がり、次に２５ｐｐｍに下がったので、完全燃焼ゾーン６１と薬剤反応ゾーン６２との境界位置からの薬剤６３の噴射が効果的であることが実際に確認された。
【０１１９】
そして、薬剤反応ゾーン６２で脱硝や脱硫を行われた燃焼ガスは、その後、二次燃焼装置本体３４上端の燃焼ガス排出口３５から排ガスダクト６８へ排出され、熱回収装置６９で熱を回収された後、集塵機７０で集塵され、排ガス７２として煙突７１から大気に放出される。
【０１２０】
尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の二次燃焼装置によれば、一般的な燃焼装置に取付けることにより、より完全な燃焼状態を得ることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】二次燃焼装置本体の径方向の位置と未反応ガス流量の関係を示すグラフである。
【図４】二次燃焼装置本体の径方向の位置と固形未燃分の濃度及び薬剤の濃度の関係を示すグラフである。
【図５】時間の経過に伴う尿素水噴射量とＮＯｘの量との関係を示すグラフである。
【図６】時間と二次燃焼装置本体から排出された燃焼ガス中に含まれる一酸化炭素濃度との関係を示すグラフである。
【図７】従来例の概略側断面図である。
【符号の説明】
３４    二次燃焼装置本体
３６    ホッパ部
３７    未反応ガス
３８    ガス入口部
４１    粉粒体
４２    抜出機構
４４    粉粒体レベル調整弁
４６    粉粒体供給弁（脱硝剤供給弁）
４７    粉粒体供給装置（脱硝剤供給装置）
４９    温度計測装置
５０    一酸化炭素濃度検出器
５１    窒素酸化物濃度検出器
５３    温度計測信号
５４    一酸化炭素濃度検出信号
５５    窒素酸化物濃度検出信号
５６    入力設定装置
５８，５９，７５            制御信号
６０    演算制御装置
６５    脱硝剤タンク（脱硝剤供給装置）
６７    固形未燃分
７３    流量調整弁（脱硝剤供給弁）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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