(57)【要約】【課題】流動層式焼却炉内で、ダイオキシン類を処理し、且つ施設の建設費、維持管理費を低減する。【解決手段】炉の構造強度を受け持つ容器は水平断面を円形として強度上かつ熱損出上有利な円筒形状の長所を活かし、流動層部の炉床は不燃物排出口に向かって下りの傾斜平板形状で、少なくとも不燃物排出口に接する該炉床の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁の水平断面形状を直線とする炉構造とし、内部循環流の流れ方向を流動媒体反転壁の直角方向として流動層は矩形の内部循環流の長所を継承し、廃棄物の緩慢なガス化・燃焼を得る。そこでダイオキシン類の発生領域を絞り込み、該部分にダイオキシン類分解用燃焼空気量と前記流動層部に供給する空気量の合計を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の１００％以上とし、ダイオキシン類の発生直後の拡散されていない濃度の高い状態の場所に向けて十分な酸素量と高温でダイオキシン類及びその前駆体を高効率に分解・燃焼する。結果として施設の建設費、維持管理費を減らすことが可能となる。【選択図】 図１
2014040938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層部と、フリーボードと、下方の該流動層部と上方の該フリーボードをつなぐ流路とを有し、耐火断熱材による構造物からなる廃棄物の流動層式熱反応装置であって、
前記流動層部は、散気ノズルにより構成される炉床と、緩慢流動層を形成するような空気量を該炉床上の流動媒体の下から供給する緩慢流動層用の第１の空気室と、上昇する活発流動層を形成するような空気量を該流動媒体の下から供給する活発流動層用の第２の空気室と、該流動媒体の熱反応によって残る不燃物を該流動媒体とともに排出する不燃物排出シュートと、前記流動層部の上部に設けられ、該上昇する活発流動層の流動媒体が沈降する該緩慢流動層に向かう移動の内部循環流を促進するとともに、該熱反応により生成するガス化ガスとチャーを前記流路に導く流動媒体反転壁とを備え、少なくとも前記不燃物排出シュートに接する前記炉床の水平面形状及び前記流動媒体反転壁の水平断面形状は直線として前記内部循環流の流れ方向を前記流動媒体反転壁の直角方向とし、
前記フリーボードは、前記流路との接続部近傍から上方に向かって円錐形状に広がり、水平断面が円形の円筒形状となるものであって、前記流路を経由した未燃ガスやチャーの完全燃焼を行う容器であり、且つ前記沈降する緩慢流動層上に前記廃棄物を導く廃棄物投入部と、完全燃焼した燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出口を備え、
前記流路は、前記沈降する緩慢流動層の直上に開口し、水平断面積は、前記流動層部と前記フリーボードの水平断面積よりも小さく、前記流路の入口にダイオキシン類及びその前駆体の分解・燃焼に用いる燃焼空気を供給する第１の空気供給ノズルと、前記流路の出口に前記フリーボードでの完全燃焼に用いる第２の空気供給ノズルを備え、
前記フリーボードの円筒部の外郭に前記フリーボードを支える構造強度鉄皮と、前記フリーボードの円形部分より下部の炉の少なくとも前記流動媒体反転壁を設置する辺の外郭に耐火断熱材を支える平板形状の鉄皮を備えた
ことを特徴とする流動層式熱反応装置。
【請求項２】
前記廃棄物投入部であって前記緩慢流動層の上部近傍に供給するダイオキシン類分解用燃焼空気をダイオキシン類及びその前駆体を多く含む未燃ガス上昇領域に集中するために、当該部近傍に前記空気を供給する空気供給ノズルを近づけるよう前記流動媒体反転壁の炉内側に突き出ている側壁に前記空気供給ノズルを設けた
ことを特徴とする請求項１記載の流動層式熱反応装置。
【請求項３】
前記第１の空気室と第２の空気室と前記不燃物排出シュートとが、前記流動層部の中心線から相対する左右の辺に向かって順に配置された
ことを特徴とする請求項１記載の流動層式熱反応装置。
【請求項４】
前記第１の空気室と前記第２の空気室と前記不燃物排出シュートとが、廃棄物投入口側から対面の辺に向かって順に設置された
ことを特徴とする請求項１の流動層式熱反応装置。
【請求項５】
前記廃棄物投入部であって前記緩慢流動層の上部近傍に供給するダイオキシン類分解用燃焼空気をダイオキシン類及びその前駆体を多く含む未燃ガス上昇領域に集中するために、廃棄物投入口の左右からダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域に空気を供給するように前記第１の空気供給ノズルを配置した
ことを特徴とする請求項４記載の流動層式熱反応装置。
【請求項６】
前記廃棄物が投入される前記流動層部の上部近傍に対応する、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス発生・上昇領域に供給するダイオキシン類分解用燃焼空気の量を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の４０〜７０％とし、この空気量と前記流動層部に供給する空気量の合計を被燃焼廃棄物全体に対する理論燃焼空気量の１００％以上とし、前記ダイオキシン類及びその前駆体の発生直後の濃縮した状態で拡散する前に当該ダイオキシン類及びその前駆体を分解させる
ことを特徴とする請求項１〜５記載のいずれかに記載の流動層式熱反応装置。
【請求項７】
流動層部とフリーボードと、下方の該流動層部と上方の該フリーボードをつなぐ流路からなる廃棄物の流動層式熱反応炉による廃棄物の処理方法において、
前記流動層部を４５０℃から６００℃に維持し、炉底から比較的少ない第１の流動化空気を供給して流動媒体が沈降する緩慢流動層を形成するとともに、その近傍に比較的多い第２の流動化空気を供給して上昇する活発流動層を形成して、流動媒体の循環流を形成し、
前記廃棄物を前記沈降する緩慢流動層に供給して前記流動媒体とともに沈降させて前記活発流動層に移動させ、該移動中に該廃棄物をガス化して可燃ガスとチャーと不燃物に分離させ、該活発流動層にてチャーを燃焼し微粒子化するとともに不燃物を流動媒体とともに分離排出し、
該活発流動層にて上昇する流動媒体を該沈降する緩慢流動層に向けて反転させるとともに、該緩慢流動層からガス化により生成する可燃ガスと該活発流動層にてチャーの燃焼により生成する燃焼ガスとチャーの微粒子を、前記沈降する緩慢流動層の直上に開口し水平断面積が前記流動層部と前記フリーボードの水平断面積よりも小さい前記流路に導き、
該流路の入口で空気を供給して９００℃から１１００℃としてダイオキシン類及びその前駆体を発生直後の濃縮した状態で拡散する前に集中的に分解し、該流路の出口で二次空気を供給して該フリーボードを８５０℃から１０５０℃として残留する可燃ガス及びチャーを滞留させて完全燃焼させ、残留する微量のダイオキシン類及びその前駆体を完全近くに分解する
ことを特徴とする流動層熱反応炉による廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ、固形化燃料、スラリー化燃料、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、低品位炭、廃油、汚泥等の各種廃棄物を燃焼する流動層式熱反応炉の構造とその廃棄物の処理方法に関し、特に、ダイオキシン類の発生領域を絞り込み、該部分にダイオキシン類分解用燃焼空気を集中供給し、ダイオキシン類及びその前駆体を高効率に分解・燃焼し、施設の建設費、維持管理費を低減する流動層式熱反応炉の構造及びその廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の廃棄物焼却法に代わる環境保全型の廃棄物処理技術として、ガス化と高温燃焼を組み合わせた「ガス化溶融システム」の開発が各社により競われ、既に相当数実用域に達している。こうした技術が登場するに至った最大の背景は、払底逼迫する埋立地の延命化を図るため、灰を無害化しリサイクル利用するための灰溶融のニーズが急速に高まってきたこと、及びダイオキシン類の規制強化に対応し早急な解決が必要であったことである。灰溶融炉は実用化されていたが、膨大なエネルギーを使用するので、廃棄物自身の保有エネルギーを利用して１３００℃以上の高温場を作り、灰を溶融すると共に、この高温場を利用してダイオキシン類を分解するというものであった。
【０００３】
「ガス化溶融システム」において実用化されているものに、ガス化炉に竪型炉を用いる方式（シャフト方式）、回転炉を用いる方式（キルン方式）やサーモセレクト社のプッシャー方式、及び流動層を用いる方式（流動層方式）などがあり、各方式共に一長一短がある。
【０００４】
流動層方式では、廃棄物は、破砕後、流動層式の反応炉に供給され、５５０〜６５０℃の流動媒体中の部分燃焼で乾燥・熱分解ガス化される。部分燃焼とは、酸素不足の状態で流動化させ酸素の含有分だけ燃焼させて流動媒体の温度を維持するものであり、このときの流動化用の空気量は被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の約３０％程度である。生成されたガスやチャーは、炉上部から後段の旋回式溶融炉に供給され、約１３００℃以上で高温燃焼され灰分を溶融スラグ化し、同時にダイオキシン類が分解される。流動層方式の例として、内部循環型流動層ガス化炉であって１３００℃以上の高温域を使用する「ガス化溶融システム」が特許文献１、２に記載されており、また高温域を使用しない従来の流動層式廃棄物焼却法が特許文献３、４、５に記載されている。
【０００５】
いずれの方式についても、自治体などは、経費削減のため、１３００℃以上の高温域を使用する「ガス化溶融システム」から、高温域を使用しない従来の廃棄物焼却法を採用し始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４８３１８号公報
【特許文献２】特開２００５−３０８３９０号公報
【特許文献３】特公昭６２−５２４２号公報
【特許文献４】特開平９−２３６２２７号公報
【特許文献５】特開平９−５００７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のシャフト方式やキルン方式に比べ、流動層方式では、構造がシンプルであり、かつ炉内には大量の廃棄物が滞留していないので、他の方式よりは安全でかつ運転が容易である。しかしながら、問題は、シャフト方式やキルン方式についてもいえることであるが、実質的なガス化温度が低く、かつ酸素不足のため、生成ガス発生時に多量のダイオキシン類も発生することである。すなわち、「ガス化溶融システム」ではダイオキシン類を大量に発生させて、次工程の高温燃焼で灰を溶融すると同時にそのダイオキシン類を分解するということになる。そのためには高温燃焼が必須である。なお、ダイオキシン類は約８５０℃から分解が始まり高温になる程分解が早いが、適切な炉構造で適切な運転を行えば、ガス化溶融システムのような高温でなくてもダイオキシン類は１０００℃程度でほぼ確実に分解・燃焼する。
【０００８】
このように、「ガス化溶融システム」では、高温燃焼が必須であるため、耐火材料や高温用材料の補修など維持管理費が高い。よって、自治体などは、経費削減のため、１３００℃以上の高温域を使用する「ガス化溶融システム」から、高温域を使用しない従来の廃棄物焼却法を採用し始めている。しかし、従来の廃棄物焼却の構造及び使用方法では、炉出口のダイオキシン類濃度は高いので、その処理のために設けられた後段のダイオキシン類吸着活性炭の使用量が多くなり、また同じく設けられた後段のダイオキシン類分解触媒装置の触媒の寿命が短くなり、早期交換が必要である。そのため、社会が望む施設の建設費、維持管理費の低減、一酸化炭素及びダイオキシン類の低減などの要望には応えきれていない。
【０００９】
従来の流動層式廃棄物焼却炉の構造には、炉の水平断面が円形のものと、矩形のものがある。各構造について「燃焼反応の安定性」、「一酸化炭素の抑制の適性」、「ダイオキシンの排出濃度」、「不燃物の排出能力」、「炉内圧力変動に対する強度」、「炉の補強の要否」及び「コスト」の順に見ていくと、円形構造のバブリング型は内部循環流が無いため緩慢な流動層を形成することができず流動層温度を下げることが困難であること、また炉床全体が活発流動層であるためガス化・燃焼反応が速く燃焼が不安定で一酸化炭素の抑制が困難であり、炉出口のダイオキシン類濃度は高い。また、不燃物の排出能力に劣るが、円形構造は、構造強度及び炉内圧の変動に対して構造上有利であるため、強度補強部材が不要のため安価である。
【００１０】
矩形構造で、緩慢流動層と活発流動層の間で流動媒体の内部循環流を生じさせる公知の内部循環型流動層炉では、廃棄物投入部が流動層温度の低い緩慢流動層でガス化・燃焼反応が遅いため燃焼が安定で一酸化炭素の抑制が可能である。しかし、炉出口のダイオキシン類濃度は高い。また、不燃物の排出能力に勝るが、矩形構造は平板のため、構造強度及び炉内圧の変動に対して構造上不利であるため、強度補強部材が必要のため高価となる。
【００１１】
円形構造で、緩慢流動層と活発流動層の間で流動媒体の内部循環流を生じさせる内部循環型流動層炉では、燃焼がバブリング式よりも安定で一酸化炭素の抑制がある程度可能であり、イニシャルコストは低いが、炉出口のダイオキシン類濃度は高く、不燃物の排出能力に劣る。この理由は、円形構造は炉床周辺全体が不燃物排出口となるため、内部循環流方向の両面が不燃物排出口となる矩形構造に対して不燃物排出口の水平断面積は約2倍となり、流動媒体の排出量を同一とすると不燃物排出シュート内の流動媒体の排出速度は１／２となるからである。流動媒体の排出量を２倍とすれば不燃物排出シュート内の流動媒体の排出速度は同じとなるが、高温の流動媒体の排出量を増やせば、流動媒体は系外で冷却されて不燃物を分離後に炉内に戻るので熱損失が約2倍となり、高い熱回収率を求められる要望には不向きである。
【００１２】
そこで、上記に鑑みてなされた本発明の目的は、炉の構造強度を向上し、且つダイオキシン類及びその前駆体を高効率に分解・燃焼させる流動層式熱反応装置及び廃棄物の処理方法を提供することである。本発明のその他の目的及び利点は、図面、実施例の説明で明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第一の側面における流動層式熱反応装置は、炉の構造強度を受け持つ容器は水平断面を円形として強度上かつ熱損出上有利な円筒形状であり、流動層部の炉床は不燃物排出口に向かって下りの傾斜平板形状で、少なくとも不燃物排出口に接する該炉床の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁の水平断面形状を直線とする炉構造とし、内部循環流の流れ方向を流動媒体反転壁の直角方向として流動層は矩形の内部循環流の長所を継承するものである。そして各種廃棄物を流動層式熱反応炉の流動層部にて、例えば、４５０〜６００℃で緩慢に乾燥し熱分解ガス化し、次いで上部空間のフリーボードにて生成ガス及びチャーを、例えば、８５０〜１０５０℃で燃焼することにより完全燃焼を達成しようとする流動層式熱反応炉である。この熱反応炉は、前記流動層部では、前記廃棄物投入部の緩慢流動層中を流動媒体が流動化しつつ下降し、前記流動層式熱反応炉の不燃物排出側の活発流動層中を前記流動媒体が流動化しつつ上昇すると同時に、当該活発流動層部の上部にて前記流動媒体が流動媒体反転壁で反転して前記廃棄物投入部へ移動し、当該緩慢流動層部の下部にて流動媒体が廃棄物投入部から不燃物排出側へ流動化しつつ移動するような前記流動媒体の内部循環流を生ぜさせる内部循環型流動層炉を有する。そして、この流動層式熱反応炉では、空気を流動層下部の散気ノズルから供給し、流動層部に供給する空気量を被燃焼物全量に対する理論燃焼空気量の３０〜６０％とすることにより、流動層内での燃焼を抑制し、流動層温度を低目に設定することができる。
【００１４】
なお、流動層部に供給する空気量が前述の「ガス化溶融システム」より多いのは、「ガス化溶融システム」ではチャーや生成ガスを次工程の溶融炉での高温燃焼の熱源として利用するため、流動層部の水平断面積を小さくして該空気量を少なくし流動層内での燃焼を流動媒体の温度維持だけに抑えるためである。また、従来の流動層式廃棄物焼却炉での流動層部に供給する空気量は被燃焼物全量に対する理論燃焼空気量の５０〜８０％程度の多目としていたのは、流動層内で生成した生成ガスやチャーなどを極力流動層内で燃焼させようとした技術思想があったからである。特に初期の流動層式廃棄物焼却炉では、流動層部に供給する空気量を被燃焼物全量に対する理論燃焼空気量の１００％以上とし、流動層の温度を８００℃程度としていた。
【００１５】
さらに、好ましい態様では、流動層断面に占める緩慢流動層の面積割合を５０〜６５％とし、緩慢流動層における流動化ガスの質量速度を最小流動化質量速度の２〜４倍とし、活発流動層における流動化ガスの質量速度を緩慢流動層における流動化ガスの質量速度の２〜３倍としている。
【００１６】
さらに、好ましい態様では、各種廃棄物は該緩慢流動層の表面に向けて落下させられる。
【００１７】
本発明の第二の側面における流動層式熱反応装置は、各種廃棄物を流動層式熱反応炉の流動層部にて４５０〜６００℃で乾燥し熱分解ガス化し、次いで上部空間のフリーボードにて生成ガス及びチャーを８５０〜１０５０℃で燃焼することにより完全燃焼を達成しようとする流動層式熱反応炉であって、各種廃棄物が投下される層上部近傍、すなわちダイオキシン類及びその前駆体を多く含む未燃ガス発生・上昇領域に供給する空気量を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の４０〜７０％とし、この空気量と前記流動層部に供給する空気量の合計を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の１００％以上とし、フリーボ−ドに至る前でかつダイオキシン類及びその前駆体が拡散する前の該未燃ガス上昇領域の温度を９５０〜１１００℃とする。これにより、ダイオキシン類及びその前駆体の発生直後に十分な酸素量と高温でダイオキシン類及びその前駆体を高効率に分解・燃焼させる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に用いられる流動層式熱反応炉の実施例の図解的な垂直断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図を示す。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図を示す。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図を示す。
【図５】本発明の第２の実施の形態の流動層式熱反応炉の断面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図を示す。
【図７】図５の構成の他の実施例のＡ−Ａ断面図を示す。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図を示す。
【図９】図７の構成の他の実施例を示す。
【図１０】図９のＢ−Ｂ断面を示す。
【図１１】図１０の構成の他の実施例を示す。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の流動層式熱反応炉の断面図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ断面図を示す。
【図１４】図１３の構成の他の実施例を示す。
【図１５】図１４の構成の他の実施例を示す。
【図１６】図１５の構成の他の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上記の第一の側面において、炉の強度を受け持つ容器は水平断面が円形であり、形状を円筒型とし、流動層部は少なくとも前記不燃物排出シュートに接する前記炉床の水平面形状及びその上部の前記流動媒体反転壁の水平断面形状は直線とする炉構造であり、内部循環流の流れ方向を前記流動媒体反転壁の直角方向として流動層は矩形の内部循環流の長所を継承する。前記炉の強度を受け持つ容器の水平断面が矩形の場合には、炉の構造強度を受け持つ形状は平板のため、構造強度をもたせるための補強、及び炉内圧の変動を受けさせるための補強が必要であり、部材が多くかつ製作に手間がかかり高価となる。また、現地作業にも手間がかかり多くの工数、日数を要する。容器の形状を円筒型とすることは構造強度上の理想であり、次の効果がある。
【００２０】
構造強度をもたせるための補強、及び炉内圧力の変動を受けさせるための補強は不要であり、部材が少なくかつ製作に手間がかからないので安価となる。また、小型炉の場合は工場完成品として現地へ輸送でき、大型炉の場合には現地組み立て作業も容易で、短期間で組み立てができるので、工程を短縮することができる。工程の短縮は建設コストの低減に効果がある。
【００２１】
排ガスを完全燃焼させる空間であるフリーボードは、十分な排ガスの滞留時間を持たせるため大きな構造物となり、そこで使用される耐火断熱材は大量のものとなる。フリーボード形状の違いによる耐火断熱材の量を比較するため、円形と矩形（正方形）の周長を計算する。矩形の１辺長をＬ円の半径をｒとし水平断面積を同一とすると、Ｌ２＝πｒ２なのでＬ＝ｒ√πであり、周長の比は円形：矩形＝２πｒ：４Ｌ＝２πｒ：４ｒ√π＝√π：２＝０．８８６：１となる。すなわち円形の方が小さくでき、耐火断熱材の量も少なくでき、イニシャルコスト、耐火断熱材の打ち替えコストも安価になる。また、矩形の場合には４隅の角部分は有効に使われないため、実質の差はもっと大きなものとなる。更に表面積が小さくなるので、放熱損失が小さくなる。
【００２２】
そして、流動層部は少なくとも前記不燃物排出シュートに接する前記炉床の水平面形状及びその上部の前記流動媒体反転壁の水平断面形状は直線とし、緩慢流動層中を流動媒体が流動化しつつ下降し、不燃物排出側の活発流動層中を流動媒体が流動化しつつ上昇し、不燃物排出側の活発流動層上部にて流動媒体が流動媒体反転壁で反転して廃棄物投入部へ移動し、緩慢流動層下部にて流動媒体が廃棄物投入部から不燃物排出側へ流動化しつつ移動するような流動媒体の内部循環流を生ぜしめることで、次の作用効果が得られる。
【００２３】
（１）緩慢流動層中で生成する微細化される前の炭化物は、緩慢流動層上に浮遊・堆積せず、流動層内に良好・均一に分散され、活発流動層において炭化物の粉砕・酸化が効率良く行われる。炭化物の酸化により発生する熱量は、流動媒体に速やかに伝達され、廃棄物投入部の緩慢流動層中の廃棄物の乾燥・ガス化の熱源として有効利用される。
【００２４】
（２）流動媒体反転壁によって流動媒体は廃棄物投入部へ津波のように覆い、次に流動媒体は不燃物排出側へ沈降・移動する。この流動媒体の横方向の動きにより、廃棄物は、無破砕に近い状態で炉へ供給することができる。このため、破砕設備を軽度のもの又は省略することができ、破砕用電力を節減できる。廃棄物中の不燃物を排出する不燃物排出シュートは、炉床の周辺部左右に設ける場合と周辺部４辺の内の１辺に1箇所設ける場合がある。大型炉では周辺部左右２箇所とする。
【００２５】
（３）流動媒体が常に一定量横方向に動くことにより、流動媒体が廃棄物を横方向に滞留無く一定量を搬送することができ、廃棄物を層内で拡散することができる。そして、不燃物の排出量も滞留無く一定で最小限の量とすることができるので、廃棄物投入は不燃物排出シュートが2箇所の場合はその間、不燃物排出シュートが1箇所の場合はその対面の緩慢流動層の層上部近傍に投入される。
【００２６】
上記の第二の側面において、廃棄物はまず水分が蒸発して乾燥され、ガス化する。該緩慢流動層の層上部近傍に各種廃棄物がほぼ全量供給されるので、極端な酸素不足の環境下となり、ダイオキシン類及びその前駆体が発生する。なお、ダイオキシン前駆体はダイオキシン類を生成するとされている有機塩素化合物であり、ダイオキシン類が発生するメカニズムからダイオキシン類の濃度と相関が強い。そのため連続的かつ迅速な計測ができないダイオキシン類の間接的な指標としてダイオキシン前駆体モニタが商品化されている。
【００２７】
ここで、発生したダイオキシン類及びその前駆体を、炉上部のフリーボードで二次空気により生成ガス及びチャーを燃焼した熱で分解する方式では、フリーボード空間が広く、ガスの混合・攪拌に限界があり、ダイオキシン類及びその前駆体の高効率分解・燃焼には限界があるため、後工程でバグフイルターに活性炭などを散布したり、触媒装置を新たに設置すると、この活性炭のコストや触媒の費用がランニングコストに大きく影響を与えるが、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス発生・上昇領域のダイオキシン類及びその前駆体発生直後にすなわちフリーボ−ドに至る前でかつダイオキシン類及びその前駆体が拡散する前の該未燃ガス上昇領域にダイオキシン類及びその前駆体高度分解・燃焼に必要な高温場を得るために必要な空気量を供給し、この空気量と前記流動層部に供給する空気量の合計を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の１００％以上とすることにより、該領域の温度は９００〜１１００℃となり、ダイオキシン類及びその前駆体の発生直後でかつ拡散する前に十分な温度でダイオキシン類及びその前駆体を完全に近く分解・燃焼することができる。
【００２８】
なお、フリーボードでの燃焼温度は従来同様８５０〜１０５０℃で良い。フリーボードでの燃焼温度の上限を１０５０℃としているのは、該温度を超えると飛灰によっては粒子の表面が溶融し始め、フリーボード表面や排ガス出口煙道に付着し始めるからである。本発明では、該未燃ガス上昇領域部分の燃焼温度の上限を１１００℃としているのは、該部分が流動層部に近いので粒子の表面が溶融し始め付着し始めても流動している低温の流動媒体により洗われること及び排ガス出口煙道までの距離が長いため、フリーボード上昇中に溶融表面が固化するので局部高温が生じ易い通常のフリーボード燃焼より飛灰の付着に対して許容温度が高いためである。
【００２９】
なお、各種廃棄物は雑多で形状も物質も不均一のため、従来の高めの流動層温度では熱反応速度が速く、該未燃ガス発生・上昇領域で発生する未燃ガス量は安定しない。従って、該未燃ガス上昇領域部分の燃焼温度を一定温度になるように供給する空気量をコントロールしようとすると制御が困難であり、むしろ高度な制御は運転が安定しない。後述するように、流動層温度を４５０〜６００℃と低く運転できれば、廃棄物と流動媒体の熱反応速度が緩慢になりガス化・燃焼反応は抑制されるので運転は安定する。そのため、供給する空気量の制御は容易である。
【００３０】
また、ダイオキシン類の分解のために、従来フリーボードでの燃焼温度は８５０〜１０５０℃で排ガスの滞留時間2秒以上と定められているが、前述のように、各種廃棄物は雑多で形状も物質も不均一のため、従来の高温の流動層温度では熱反応速度が速く、該未燃ガス発生・上昇領域で発生する未燃ガス量は安定せず、かつ突沸によってフリーボードでの排ガスの滞留時間2秒以下で通過する場合があり、ダイオキシン類は分解しないまま炉を出ることがある。後述するように、流動層温度を４５０〜６００℃と低く運転できれば、廃棄物と流動媒体の熱反応速度が緩慢になりガス化・燃焼反応は抑制されるので突沸は抑制され運転は安定する。そのため、微量のダイオキシン類はフリーボードでの排ガスの滞留時間2秒以下で通過することはない。
【００３１】
一般廃棄物の場合の実験事例では、該未燃ガス上昇領域部分の燃焼温度が９００〜１１００℃となった時の該未燃ガス上昇領域に供給した空気量は被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の４０〜７０％の範囲内であった。被燃焼物中に揮発成分が多い場合には廃棄物が投下される層上部の生成ガス及びチャー量が多くなるので空気量は多めに、水分が多い場合には少なめに供給する。流動層部に供給する空気量が被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の３０〜６０％であり、被燃焼物中に揮発成分が多い場合には層内での燃焼を抑えるために空気量は少なめに、水分が多い場合には層内での燃焼を増やすために空気量は多めに供給する。該未燃ガス上昇領域に供給する空気量と該流動層部に供給する空気量の合計を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の１００％以上とし、残りの空気量をフリーボードに供給し、炉全体の総空気比を１．３〜１．４とする。流動層内燃焼が１段目、層上燃焼を２段目、そしてフリーボード燃焼が３段目ということになり、３段燃焼により従来の２段燃焼よりもNOXを低減できる。
【００３２】
ダイオキシン類濃度の分析は費用が高価で、かつ時間を要するため常時監視はできず、年1回の分析が義務付けされている。ダイオキシン類濃度は一酸化炭素濃度と相関があるとされているので、煙突出口の一酸化炭素濃度を常時監視して一酸化炭素濃度は１００ｐｐｍ以下（廃棄物の処理及び清掃に関する法律施工規則）とされている。また、平成9年1月に厚生省から発表された「ごみ処理に関わるダイオキシン類発生防止等ガイドラインについて」では５０ｐｐｍ以下とされている。このように炉出口の一酸化炭素を低減させるほど炉内で完全燃焼できており、ダイオキシン類も低減できるとされている。
【００３３】
一酸化炭素を低減するには、炉の上部のフリーボードで未燃ガスやチャー（微細炭素粒子）をフリーボードに供給する二次空気で燃焼させ、８５０℃以上を確保することにより達成される。しかし、一酸化炭素濃度規制値は、自治体などの顧客によっては更に上乗せ規制あるいは目標値として、最近では１０ｐｐｍ以下を要求されるようになっている。従来は、流動層の温度が高いと廃棄物と流動媒体の熱反応速度が速く、雑多で形状も物質も不均一な各種廃棄物の燃焼では流動層内で発生する一酸化炭素濃度は激しく乱れ、高濃度の一酸化炭素濃度を生じさせる。高濃度の一酸化炭素濃度が生じる時は、炉全体の必要酸素が不足する時であり、フリーボードに供給される二次空気では炉全体の必要酸素濃度が維持できないため、一酸化炭素は十分に燃焼できず、一酸化炭素濃度規制値は守れないおそれがある。このような状況において、一酸化炭素濃度規制値を守るために二つの方策が可能である。ひとつはフリーボードの容積を大きくして排ガス量の変動に対してクッション効果をもたせるものである。しかし、この方法はある程度効果はあるがイニシャルコストが高くなる。流動層式焼却炉での二つ目の方策は、流動媒体の温度を低めに設定して廃棄物と流動媒体の熱反応速度を緩慢にすることにより、流動層内で発生する一酸化炭素濃度の乱れを抑え、一酸化炭素濃度を低めで安定させ、フリーボードに供給される二次空気で十分に一酸化炭素を燃焼させて一酸化炭素濃度規制値を守るような運転管理がなされている。しかし、従来の方法ではフリーボードに供給される二次空気はフリーボードの水平断面が大きく広がる部位に供給されるため、未燃ガスやチャーとの接触効率が悪く、多くの空気を必要とし、空気比が高くなりNOXも高くなる。
【００３４】
なお、流動媒体の温度を低めに設定して廃棄物と流動媒体の熱反応速度を緩慢にすることにより、流動層内で発生する一酸化炭素濃度の乱れを抑え、一酸化炭素濃度を低めで安定させることはできるが、流動層部における緩慢流動層部と活発流動層部への空気量の配分を適正にしないと、流動層内でのチャーが完全燃焼し切らない内に一部はフリーボードへ飛散し、一部は流動媒体と不燃物に随伴して不燃物排出シュートから炉外に出される。この時、流動媒体の減温過程でチャーが触媒になってダイオキシン類が再合成される。適正な空気量の配分とは、緩慢流動層における流動化ガスの質量速度を最小流動化質量速度の２〜４倍のうちの低目とし、かつ活発流動層における流動化ガスの質量速度を緩慢流動層における流動化ガスの質量速度の２〜３倍程度のうちの高めとすることである。このことにより廃棄物投入部の緩慢流動層の空気比が低くなり温度を低くすることができ、一方活発流動層の空気比が高くなり流動層内のチャーが良く燃焼するので流動層温度が高くなる。そして活発流動層の流動媒体はその内部循環流により廃棄物投入部の緩慢流動層部へ移動し、廃棄物の乾燥・ガス化の熱源となる。
【００３５】
ダイオキシン類濃度規制は煙突出口のみであり、炉出口の規制はない。そのため通常、ダイオキシン類濃度測定は煙突出口に注目されている。運転中の内部循環型流動層焼却炉において、流動媒体温度を５００℃程度として運転したところ、一酸化炭素濃度が連続して１ｐｐｍ以下という極めて安定した運転ができた。しかし、炉出口のダイオキシン類濃度を測定してみると、一酸化炭素濃度が高い場合よりも高めの数値が測定された。また各所の一般廃棄物焼却炉の分析データを調査すると、炉出口の一酸化炭素濃度が１〜１０ｐｐｍという低いレベルでも、炉出口のダイオキシン類濃度は０．１〜１２ｎｇ―ＴＥＱ／Ｎｍ３と幅広く分布していた。そして炉出口のダイオキシン類濃度が高い程廃熱ボイラ出口のダイオキシン類濃度は増量していた。一例を示すと、炉出口のダイオキシン類濃度約１ｎｇ―ＴＥＱ／Ｎｍ３の場合、廃熱ボイラ出口のダイオキシン類濃度は約６ｎｇ―ＴＥＱ／Ｎｍ３、炉出口のダイオキシン類濃度約１２ｎｇ―ＴＥＱ／Ｎｍ３の場合には、廃熱ボイラ出口のダイオキシン類濃度は約４６ｎｇ―ＴＥＱ／Ｎｍ３に増量した。すなわち現行の焼却炉システムにおいては、一酸化炭素濃度が１〜１０ｐｐｍという低レベルの領域では、炉出口の一酸化炭素濃度と炉出口のダイオキシン類濃度との相関は無く参考値でしかない。なお、廃熱ボイラ内でダイオキシン類が再合成されることは良く知られていることであり、塩化銅などの金属塩化物が触媒として作用している。そして未燃炭素としてのチャー及びダイオキシン前駆体の濃度もダイオキシン類再合成に大きく寄与している。このことから、ダイオキシン類及びその前駆体の発生直後に十分な酸素量と高温でダイオキシン類及びその前駆体を高効率に分解・燃焼させることは、緩慢流動層上で発生するチャーも同時に燃焼させることになるので、ダイオキシン類再合成の触媒となるチャー及びダイオキシン前駆体の濃度を低減する効果にも繋がる。
【００３６】
また、従来の焼却炉はほとんどバグフイルターを設置して、ここで活性炭などを噴霧してダイオキシン類を吸着除去し、更に後段にダイオキシン類分解触媒装置を設置して2重に対策を採っている。そのため炉出口のダイオキシン類濃度にはあまり注目していない。しかし、炉出口のダイオキシン類及びその前駆体及びチャーの濃度が高いと、廃熱ボイラ出口のダイオキシン類濃度は増量し、後段のダイオキシン類吸着活性炭の使用量が増え、ダイオキシン類分解触媒装置の触媒の寿命が短くなり早期交換が必要になる。この活性炭と触媒の費用はかなり高価なものである。従って、炉出口でのダイオキシン類濃度規制はなくても、炉出口のダイオキシン類及びその前駆体及びチャーの濃度を低減することは、維持管理費低減に大きな意義をもつ。また、炉出口のダイオキシン類及びその前駆体濃度を低減できれば、炉から飛散して煙道へ導かれバグフイルターで捕集される飛灰中のダイオキシン類濃度も低減できる。飛灰中のダイオキシン類濃度が低減できれば、捕集された灰の処理も容易になる。
【００３７】
上述のように、流動層式焼却炉に係らず、焼却施設全般で炉出口の一酸化炭素濃度を低減する各種の方策が採られてきたが、炉出口のダイオキシン類濃度は参考値であり、これまで炉出口のダイオキシン類濃度の低減策はほとんど検討・実施されていない。その理由のひとつに、活性炭や触媒を安易に使い、結果として安全のための処理費用の増加は止むを得ないとの考え方が基本にあったと考えられる。しかし近年、自治体の焼却施設は、20年間の維持管理費も含めた総括契約が多くなり、維持管理費の低減及び施設の安全性・安定性は企業の死活問題にクローズアップしてきた。そこで、以下に説明する本発明の実施形態によれば、かかる維持管理費の低減と施設の安全性・安定性が提供される。
【００３８】
以下では、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、適用される技術的範
囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における流動層式熱反応炉の図解的な垂直断面図である。図１において、流動層式熱反応炉１は、流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２（図中の太線で示す）、耐火断熱材を支える鉄皮３（図中の太線の長い点線で示す）、鉄皮２と３で囲まれる空間４、耐火断熱材５、外気導入口６、暖気排出口７、散気ノズルを取り付けた炉床８、不燃物排出シュート９、流動媒体反転壁１０、フリーボード１１、フリーボード二次空気供給口１２、廃棄物投入口１３、緩慢流動層用の空気室１４、活発流動層用の空気室１５、緩慢流動層１６、活発流動層１７を含む。炉床８は、図１の点線で示すように、多数の空気放出穴を備えるベッドで構成され、この空気放出穴に下部からの空気を四方に散らす散気ノズルが取り付けられる。流動層式熱反応炉１は、各種廃棄物１８、緩慢流動層用の空気２０、活発流動層用の空気２１を供給され、燃焼ガス２２を排出する。図１の流動層式熱反応炉１は、内部循環型流動層であり、散気ノズルを取り付けた炉床８は炉中央部が最も高く左右の不燃物排出シュート９へ向かって傾斜している。この傾斜角度は１５〜２０°程度が最適である。散気ノズルを取り付けた炉床８上の流動層は、緩慢流動層１６及び活発流動層１７を含む。図では緩慢流動層用の空気室１４は１室、活発流動層用の空気室１５は左右２室としているが、これに限定されるものではなく、炉が大型になれば各室を更に区分けする。流動媒体反転壁１０の傾斜角度は３５°程度が最適である。なお、流動層を形成する流動媒体は、通常、平均粒子径０．４ｍｍ〜０．８ｍｍ程度の硅砂を使用する。
【００４０】
図１は流動層式熱反応炉１の流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２は水平断面が円形であるが、緩慢流動層１６，活発流動層１７の散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁１０を含む流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の内部断面βの水平断面形状を矩形とする炉構造である。そして、本実施の形態では、廃棄物中の不燃物を排出する不燃物排出シュート９を、散気ノズルを取り付けた炉床８の周辺部左右に設けた例を示す。流動層式熱反応炉の大きなフリーボード１１の多大な重量と炉内の圧力変動を受け支える構造強度を受け持つ構造強度鉄皮２を円筒型とすることにより、そのほかに更に構造強度をもたせるための補強、及び炉内圧力の変動を受けさせるための補強は不要である。一方、フリーボード１１より下部から流動層部の散気ノズルを取り付けた炉床８までの内部水平断面形状を矩形とするため、フリーボード１１より下部の耐火断熱材を支える鉄皮３の流動層部分は平板となるため該部分の耐火断熱材５を支える程度の補強は必要であるが、大きなフリーボード１１の多大な重量を支える構造強度を受け持つ必要はないので軽度な補強で済ませることができる。この補強（図示せず）は、流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２から支えても良い。また、フリーボード１１より下部の耐火断熱材５を支える鉄皮３を冷却するため、２と３で囲まれる空間４に外気を導入するための外気導入口６及び暖気排出口７を設ける。なお、炉上部に廃熱ボイラを設ける場合のボイラの水平断面は円形でも矩形でも良い。
【００４１】
流動層部の散気ノズルを取り付けた炉床８を矩形とし、炉底中央部の緩慢流動層１６中を流動媒体が流動化しつつ下降し、左右の活発流動層１７中を流動媒体が流動化しつつ上昇し、不燃物排出シュート９側の活発流動層１７上部にて流動媒体が流動媒体反転壁１０で反転して廃棄物投入部１９へ移動し、緩慢流動層１６下部にて流動媒体が廃棄物投入部１９から不燃物排出シュート９側へ流動化しつつ移動するような流動媒体の内部循環流を生ぜさせる。
【００４２】
廃棄物投入部１９は緩慢流動層１６の層上に位置し、この下方の緩慢流動層内が廃棄物乾燥・ガス生成主領域２５となる。ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３は、できるだけダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６に近づけて、廃棄物乾燥・ガス生成主領域２５の上部のダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６に向けてダイオキシン類分解用燃焼空気２４を吹き付ける。ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３を該未燃ガス上昇領域２６に近づける理由は、遠くから該空気を吹き付けると空気が該未燃ガス上昇領域２６近傍に到着する前に活発流動層１７の層上で、吹き付けられた空気中の酸素が燃焼で消費されてダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６まで十分に届かないからである。また、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３は、単に金属管で炉内に突き出すのでは高温及び腐食ガスによる腐食、流動媒体による磨耗の相乗効果により短期間で腐食・磨耗する。その対応のために、流動媒体反転壁１０を構成する炉内側に突き出ている側壁にダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３を設置する。
【００４３】
ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３は、運転中の流動層平均表面２７の層上部から２ｍ以内、望ましくは１ｍ以内とする。層上部から２ｍ以内、望ましくは１ｍ以内とするのは、ダイオキシン類及びその前駆体発生直後の拡散されていない濃度の高い状態の場所に向けてダイオキシン類分解用燃焼空気２４を集中供給するためである。これより高い位置に設置すると、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６の未燃ガスがすでにフリーボード１１の大きな空間へ拡散してしまっているので、ダイオキシン類分解用燃焼空気２４を効率良く利用できないためである。また、従来の二次空気供給口の出口で高温燃焼した際に、灰分の表面が溶融して、空気の流れに沿った筒状のクリンカが形成されることがあるが、流動層表面近傍であれば、流動媒体の循環流で常時洗われているので筒状のクリンカが成長することはない。なお、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３の段数は本図では１段で記してあるが、その段数と個数は炉の大きさなどで任意に設計される。
【００４４】
流動層部断面α、該流動層部と上方の該フリーボード１１をつなぐ流路の断面β、この断面部にダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３が設置される。そしてフリーボード１１の断面γとすると、断面積の大きさは、大きい方からγ＞α＞βとなる。ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６は最も狭い水平断面であり、該断面βより広い断面積を持つ該断面αの活発流動層から上昇する流動層内で発生した未燃ガスや燃焼ガス及びダイオキシン類などが流動媒体反転壁１０で反転して該未燃ガス上昇領域２６へ送られ該未燃ガス上昇領域２６に集中されるに加え、流動媒体反転壁１０で反転して津波のように覆ってくる流動媒体、更にダイオキシン類分解用燃焼空気２４の吹き込みにより、該断面βの狭い空間は嵐のような激しい混合・撹拌状態の中で、未燃ガスやチャーを瞬時に燃焼し、高温になり、ダイオキシン類及びその前駆体は瞬時に高効率で分解・燃焼する。すなわち、ダイオキシン類分解用燃焼空気２４は単なる二次空気の供給とは異なり、ダイオキシン類及びその前駆体を発生直後の濃縮した状態で拡散する前に高効率で分解・燃焼させるという技術思想である。
【００４５】
一部の未燃ガスやチャーは、該断面βの上端からフリーボード１１の円形断面γに向けて拡大していく傾斜壁の最下方に設置したフリーボード二次空気供給口１２から供給される空気により完全に近く燃焼される。該空気はフリーボードの水平断面が大きく広がる前に供給されるため、未燃ガスやチャーとの接触効率が良く、多くの空気を必要としないので、空気比が低くなりNOXも低くなる。フリーボード二次空気供給口１２はダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３の上段に配置されるため流動層表面に配置できないが、従来の二次空気と異なりダイオキシン類分解用燃焼空気２４で大部分が燃焼された後のため、燃焼負荷が低く筒状のクリンカが形成されることはない。本方式により、フリーボード１１の容積は従来より小さくすることができる。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は矩形で、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。また、二次空気供給口１２は炉の全周に配置されるが、その個数は炉の大きさなどで任意に設計される。
【００４６】
図２は図１のＡ−Ａ断面図を示す。廃棄物投入口１３から投入された各種廃棄物１８は緩慢流動層１６の層上の廃棄物投入部１９に到着し、沈降しながら乾燥・ガス化し、廃棄物乾燥・ガス生成主領域２５を形成する。この廃棄物乾燥・ガス生成主領域２５は、最も酸素不足の領域となる。例えば、押込送風機（図示せず）から流動層部に供給する空気量を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の３０〜６０％の中間値４５％とし、流動層断面に占める緩慢流動層１６の面積割合を５０％として設計し、活発流動層１７における流動化ガスの質量速度を緩慢流動層１６における流動化ガスの質量速度の２倍となるようダンパ（図示せず）で調整すると、緩慢流動層１６の理論燃焼空気量は被燃焼物全体に対して４５％の１／３なので、１５％となる。更に廃棄物乾燥・ガス生成主領域２５は炉幅の１／３程度であるので、その面積も緩慢流動層１６の面積の約１／３程度であり、廃棄物乾燥・ガス生成主領域２５の燃焼空気量は被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の５％という異常に低い酸素不足の領域となるので熱反応速度は抑制され、緩慢で安定なガス化・燃焼となる。しかし、一方で、該領域２５は最もダイオキシン類及びその前駆体が発生することになる。
【００４７】
廃棄物乾燥・ガス生成主領域２５では、まず投入された廃棄物のほぼ全量の水分が蒸発し、その後に流動媒体の熱で熱分解ガス化する。すなわち、熱分解ガスは周辺に大量の水蒸気に囲まれているので、蒸し焼きのような状態であり、ミクロ的には流動媒体の温度より低い状況下にある。そのために、廃棄物乾燥・ガス生成主領域２５は、最もダイオキシン類及びその前駆体を発生させる領域でもあった。従来、該領域のダイオキシン類及びその前駆体発生源に空気を集中供給する発想がなかったため、ここで発生したダイオキシン類及びその前駆体が、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６となって、フリーボード１１へ上昇する。フリーボード１１では二次空気供給口１２から供給される二次空気により未燃ガス及びチャーを燃焼させる。しかし未燃ガス及び低めの濃度で安定している一酸化炭素は簡単に燃焼するが、フリーボード空間は広く、ガスの混合・攪拌に限界があり、チャーは固形粒子のため完全に近くは燃焼しづらく、またダイオキシン類及びその前駆体は完全に近く分解・燃焼するには至らなかったのである。
【００４８】
そこで以上の、廃棄物乾燥・ガス生成主領域２５の燃焼空気量は被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の５％という異常に低い酸素不足の領域となり熱反応速度は抑制されるがダイオキシン類及びその前駆体を多量に発生させること、及びフリーボード空間は広く、ガスの混合・攪拌に限界があり、チャーは固形粒子のため完全に近くは燃焼困難で、またダイオキシン類は完全に近く分解・燃焼するには至らないという従来技術の作用的問題点に鑑み、本発明では、狭い空間である前記流路の未燃ガス発生・上昇領域２６に未燃ガス及びチャー、ダイオキシン類及びその前駆体を集中させ、そこに供給する空気量を、被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の４０〜７０％とし、この空気量と前記流動層部に供給する空気量の合計を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の１００％以上とするように空気供給ノズル２３から供給することによりダイオキシン類及びその前駆体を発生直後の濃縮した状態で拡散する前に十分な温度でダイオキシン類を完全に近く分解・燃焼することができることを見出した。
【００４９】
図３は図１のＢ―Ｂ断面図を示す。水平断面が円形の流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２の内部に矩形の耐火断熱材５を支える鉄皮３が設置され、設計上必要な厚さを持つ耐火断熱材５で流動層部の炉壁を構成し、不燃物排出シュート９を備えた散気ノズルを取り付けた炉床８で矩形の流動層部を形成する。なお、耐火断熱材５は耐火断熱材を支える鉄皮３側に断熱材、流動層部側を耐火材とする。流動層部の耐火断熱材５を矩形とするため、耐火断熱材５を支える鉄皮３の流動層部分は平板となるため耐火断熱材５を支える程度の補強は必要であるが、大きなフリーボード１１の多大な重量を支える構造強度を受け持つ必要はないので軽度な補強で済ませることができる。また、この補強（図示せず）は、流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２から支えても良い。図３の弓形の部分は流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２と耐火断熱材を支える鉄皮３で囲まれる空間４である。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は矩形で、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。前記フリーボード１１は、前記流路との接続部近傍の矩形形状から上方に向かって円錐形状に広がる特殊な形状であるが、耐火断熱材５はキャスタブルと呼ばれる不定形物であり、セメントのように型枠内に流し込むため成型は容易である。以下の実施例も同様である。
【００５０】
図４は図１のＣ−Ｃ断面を示す。基本的には図１の説明と同じであり、図４は図３の不燃物排出シュート９と図１の流動媒体反転壁１０の関係を示すための図である。不燃物排出シュート９は図中の矩形の点線で示す。図４では不燃物排出シュート９に接する散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状は直線（a）、及びその上部の流動媒体反転壁１０の水平断面形状は直線（b）とし、散気ノズルを取り付けた炉床８の他の２辺の水平面形状は直線（c）、及びその上部の流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状も直線（d）、すなわち散気ノズルを取り付けた炉床８で矩形の流動層部とした実施例である。以降の実施例では不燃物排出シュート９に接する散気ノズルを取り付けた炉床８及びその上部の流動媒体反転壁１０に接しない他の辺の形状は直線と円弧の任意の形状をとられるが、以降全ての実施の形態において少なくとも不燃物排出シュート９に接する散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状は直線（a）、及びその上部の流動媒体反転壁１０の水平断面形状は直線（b）であり、不燃物排出シュート９とその上部の流動媒体反転壁１０の位置関係は本図と同様である。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図５は第２の実施の形態の断面図を示す。図１の第１の実施の形態で示したものと同一のものは同一の符号を使用し、その説明は省略する。図１の第１の実施の形態と異なる部分は、流動層部分の流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２と耐火断熱材を支える鉄皮３で囲まれる空間４を小さくするため、流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２の流動層部をフリーボード１１部分の直径より小さく絞ったものである。なお、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３及びフリーボード二次空気供給口１２の高さ方向の位置及び段数と個数は図１の第１の実施の形態と同様である。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は矩形で、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。
【００５２】
図６は図５のＢ−Ｂ断面図を示す。流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２の流動層部をフリーボード１１部分の直径より小さく絞ることにより、該構造強度鉄皮２と耐火断熱材を支える鉄皮３で囲まれる空間４を小さくすることができるが、流動層部左右の不燃物排出シュート９の耐火断熱材を支える鉄皮３側の４箇所の角が耐火断熱材５を支える鉄皮３との距離が短縮され、必要な耐火断熱機能が損なわれる。わずかな角のために流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮２の流動層部の直径を大きくすることは経済的ではないので、不燃物排出シュート９の４箇所の角をカットし、該角と耐火断熱材５を支える鉄皮３との距離をとって、耐火断熱材５の必要厚みをとれるようにしたものである。図２の断面と同様に廃棄物投入部１９は緩慢流動層１６の中心部であり、内部循環流方向は図５に示されるように不燃物排出シュート９の方向であり、大きな不燃物はほぼ廃棄物投入部１９の幅に沿って不燃物排出シュート９の方向に向かうため、大きな不燃物は不燃物排出シュート９の該角には移動しない。そのために、不燃物排出シュート９の４箇所の角をカットし、排出幅を狭めても不燃物の排出機能に影響はない。弓形の部分の説明は図３と同様である。なお、前記４箇所の角に冷却パイプを設置して耐火断熱材５の必要厚みを小さくしても良い。
【００５３】
図７は図５の第２の実施の形態の他の実施例のＡ−Ａ断面図を示す。図８は、図７のＢ−Ｂ断面図である。図７及び図８において、図５で示したものと同一のものは同一の符号で示し、その説明を省略する。図７において、図５との相違は、図７のＢ−Ｂ断面図を示す図８と共に説明する。図４で説明したと同様に、不燃物排出シュート９に接する散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁１０の水平断面形状は直線であり、他の２辺の散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状は直線である。本実施例では、該炉床８から流動層上部へ向けて直線から円弧へと耐火断熱材５にて流動層傾斜部３０を構成したものである。このことにより、図７及び図８に図示していないが、耐火断熱材を支える鉄皮３は、図５で示される流動媒体反転壁１０を設置する辺のみとなり構造が簡素化される。なお、流動層傾斜部３０の上部の流動層部で、近傍の散気ノズルからの空気による流動の影響を受けない部分は固定層となるため、層上部にはチャーが堆積して、チャーの発熱により流動媒体が表面溶融しアグロメレーションを形成することがある。この対策として、この実施例では、チャー堆積防止空気供給口３１から空気を供給し、チャーを堆積させないようにする。チャー堆積防止空気供給口３１からの空気の供給は連続でなくても良い。なお、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３及びフリーボード二次空気供給口１２の高さ方向の位置及び段数と個数は図１と同様である。また、チャー堆積防止空気供給口３１の個数も同様である。廃棄物投入シュート３２は、各種廃棄物１８が廃棄物投入部１９に向けて落下するように耐火断熱材５にて形成される。不燃物排出シュート９の４箇所の角のカット又は冷却パイプの設置は図６と同様であり、以下の実施例でも共通である。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は流動媒体反転壁の辺のみ直線であり他の２辺は円弧であり、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。
【００５４】
図９は図５及び図７の構成の他の実施例を示す。図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。図９及び図１０において、図７及び図８で示したものと同一のものは同一の符号で示し、その説明を省略する。図７との相違は、図９のＢ−Ｂ断面図を示す図１０で説明する。図４で説明したと同様に、不燃物排出シュート９に接する散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁１０の水平断面形状は直線であり、他の２辺の散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面の形状は図中点線で記した直線とする。このことにより、図９及び図１０に図示していないが、耐火断熱材を支える鉄皮３は、図５で示される流動媒体反転壁１０を設置する辺のみとなり構造が更に簡素化され、耐火断熱材５の形状がシンプルとなる。一方、前記弓形炉床の部分には散気ノズルを設置しないので固定層３３となるので、図７及び図８と同様チャー堆積防止空気供給口３１から空気を供給する。図７及び図８と同様チャー堆積防止空気供給口３１からの空気の供給は連続でなくても良い。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は図８と同様直線と円弧の組み合わせで、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。
【００５５】
図１１は図１０の他の実施例を示す。図１１において、図１０で示したものと同一のものは同一の符号で示し、その説明を省略する。本実施例では、図１１に示すように、不燃物排出シュート９に接する散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁１０の水平断面形状は直線であり、他の２辺の散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状は円弧としたものである。このことにより、図１１に図示していんが、耐火断熱材を支える鉄皮３は、図５で示される流動媒体反転壁１０の設置する辺のみとなり、構造が簡素化される。また該炉床８は全面流動層となるので図１０のチャー堆積防止空気供給口３１は不要であり、構造が最も簡素化される。また、炉床の構造が最もシンプルとなる。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は図１０と同様直線と円弧の組み合わせで、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図１２は第３の実施の形態の流動層式熱反応炉の断面図である。図１２の第３の実施の形態は、図１の流動層部分の内部循環流を片側のみとした実施例を示す。本実施例は中小型炉用であり、流動層部分の内部循環流を片側半分とした以外の構造、機能は図１乃至図５の実施の形態と同様である。図１２において、図１乃至図１１で説明したものと同一のものは同一の符号で示し、その説明を省略する。この実施の形態では、散気ノズルを取り付けた炉床８は廃棄物投入口１３の下部が最も高く、不燃物排出シュート９へ向かって傾斜している。本実施例では、廃棄物投入口１３の高さ方向の位置を低くすることができるので、廃棄物供給系（図示せず）の高さレベルが低くなり、建屋の高さが低くなり、建設コストが安くなる。また、廃棄物は雑多なものがお互いに絡み合っているので、ある重量を持つ塊にならないと炉内に落下しない。通常この状況を“ドカ落ち”と表現しており特に中小型炉では燃焼が不安定になる。廃棄物投入口１３の高さ方向の位置を運転中の流動層平均表面２７の層上部に配置することにより、流動媒体反転壁１０で反転し廃棄物投入口１３へ津波のように覆う流動媒体によって、廃棄物投入口１３から炉内へ押し出された廃棄物を連続的に掻き落とすことができるので、廃棄物の均一定量供給ができ中小型炉でもガス化・燃焼が安定する。図１２では緩慢流動層用の空気室１４及び活発流動層用の空気室１５は各々１室としているが、これに限定されるものではない。また、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３及びフリーボード二次空気供給口１２の高さ方向の位置及び段数と個数は図１と同様であるが、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３の水平方向の位置は図１と異なる。
【００５７】
図１３は図１２のＢ−Ｂ断面図を示す。散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状は、不燃物排出シュート９及びその上部の流動媒体反転壁１０の対面にある廃棄物投入口１３の辺を円弧とし、他の３辺を直線としたものである。廃棄物投入口１３の辺の弓形炉床の部分は有効な流動層として活用できるので、緩慢流動層を構成しチャー堆積防止空気供給口３１は不要である。ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル２３は、廃棄物投入口１３の左右からダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けて設置される。この理由は、これまでの説明のようにチャーや未燃ガス及びダイオキシン類を集中させた状態のまま直ちに燃焼させるために、流動層部分の内部循環流を片側のみとした実施例では、図１のような流動媒体反転壁１０を構成する炉内側に突き出ている側壁に設置するより、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６に近く設置できるからである。
【００５８】
なお、ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域へ向けての空気供給ノズル２３の段数は１段で、水平方向の個数は６個で記してあるが、その段数、個数は炉の大きさなどで任意に設計される。以降の実施例も同様である。フリーボード二次空気供給口１２も同様である。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は廃棄物投入口１３の辺のみ円弧であり他の辺は直線で、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。
【００５９】
又、図１３において、図示していないが廃棄物投入口１３の辺の該炉床８の水平面形状を直線とし、流動層上部へ向けて直線から円弧へと耐火断熱材５で流動層傾斜部３０を形成することもできる。この場合、流動層傾斜部３０の上部の流動層部で、近傍の散気ノズルからの空気による流動の影響を受けない部分は固定層となるが、流動媒体反転壁１０から流動媒体が津波のように覆ってくるため流動媒体は常に動いており、チャー堆積防止空気供給口３１は不要である。
【００６０】
図１４は図１３の断面構成の他の実施例を示す。図１４において、図１３で示したものは同一の符号で示し、その説明は省略する。図１４に示すように、不燃物排出シュート９に接する散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁１０の水平断面は直線とし、不燃物排出シュート９と廃棄物投入口１３に接しない該炉床８の他の２辺の水平面形状は直線であるが、流動層上部へ向けて直線から円弧へと耐火断熱材５で流動層傾斜部３０を形成し、不燃物排出シュート９の対面の廃棄物投入口１３に接する散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状を円弧とする炉構造としたものである。このことにより、図１４に図示していないが、耐火断熱材を支える鉄皮３は、図１２で示される流動媒体反転壁１０を設置する辺のみとなり構造が簡素化される。なお、廃棄物投入口１３に接する弓形炉床の部分は図１３と同様有効な流動層として活用できるので、緩慢流動層を構成しチャー堆積防止空気供給口３１は不要である。流動層部傾斜耐火材３０を設ける２辺は図８で説明したものと同様チャー堆積防止空気供給口３１を設置する。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は流動媒体反転壁の辺のみ直線であり他の辺は円弧（優弧）で、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。
【００６１】
図１５は図１４の断面構成の他の実施例を示す。図１５において、図１３及び図１４で示したものは同一の符号で示し、その説明は省略する。図１５に示すように、不燃物排出シュート９に接する散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁１０の水平断面は直線とし、不燃物排出シュート９と廃棄物投入口１３に接しない他の２辺の散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状を直線とし、不燃物排出シュート９の対面の廃棄物投入口１３に接する該炉床８の水平面形状を円弧とする炉構造としたものである。流動層を形成する散気ノズルを取り付けた炉床８は図１５の点線で記した直線と不燃物排出シュート９に接する直線と廃棄物投入口１３の辺の円弧で囲まれたドーム形であり、半弓形の散気ノズルを取り付けない炉床は固定層３３となる。このことにより、図１４と同様に図１５に図示していないが、耐火断熱材を支える鉄皮３は、図１２で示される流動媒体反転壁１０を設置する辺のみとなり構造が簡素化される。なお、前記半弓形炉床の部分には散気ノズルを設置しないので固定層となるので、図１４同様チャー堆積防止空気供給口３１から空気を供給する。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は流動媒体反転壁の辺のみ直線であり他は円弧（優弧）で、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。
【００６２】
図１６は図１５の断面構成の他の実施例を示す。図１６において、図１３乃至図１５で示したものは同一の符号で示し、その説明は省略する。図１６に示すように、不燃物排出シュート９に接する散気ノズルを取り付けた炉床８の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁１０の水平断面は直線とし、他の該炉床８の水平面形状を円弧（優弧）としたものである。このことにより、図１４と同様に図１６に図示していないが、耐火断熱材を支える鉄皮３は、図１２で示される流動媒体反転壁１０を設置する辺のみとなり、また該炉床８は全面流動層となるので図１５のチャー堆積防止空気供給口３１は不要であり、構造が最も簡素化される。また、炉床の構造が最もシンプルとなる。なお、流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面βの水平断面形状は流動媒体反転壁の辺のみ直線であり他の辺は円弧（優弧）で、フリーボード１１の断面γの水平断面形状は円形である。
【００６３】
従来の流動層式廃棄物焼却炉の構造には、炉の水平断面が円形のものと、矩形のものがある。円形構造のバブリング型は内部循環流が無いため緩慢な流動層を形成することができず流動層温度を下げることが困難であること、また炉床全体が活発流動層であるためガス化・燃焼反応が速く燃焼が不安定で一酸化炭素の抑制が困難であり、炉出口のダイオキシン類濃度は高い。また、不燃物の排出能力に劣るが、円形構造は、構造強度及び炉内圧力の変動に対して構造上有利であるため、強度補強部材が不要のため安価である。矩形構造で、緩慢流動層と活発流動層の間で流動媒体の内部循環流を生じさせる公知の内部循環型流動層炉では、廃棄物投入部が流動層温度の低い緩慢流動層でガス化・燃焼反応が遅いためガス化・燃焼が安定で一酸化炭素の抑制が可能であるが、炉出口のダイオキシン類濃度は高い。また、不燃物の排出能力に勝るが、矩形構造は平板のため、構造強度及び炉内圧力の変動に対して構造上不利であるため、強度補強部材が必要のため高価となる。円形構造で、緩慢流動層と活発流動層の間で流動媒体の内部循環流を生じさせる内部循環型流動層炉では、燃焼がバブリング式よりも安定で一酸化炭素の抑制がある程度可能であり、イニシャルコストは低いが炉出口のダイオキシン類濃度は高く、不燃物の排出能力に劣る。
【００６４】
また、従来の流動層式熱反応炉では、まず投入された廃棄物は投入場所近傍の流動層部で該廃棄物のほぼ全量の水分が蒸発し、その後に流動媒体の熱で熱分解ガス化する。すなわち、熱分解ガスは周辺に大量の水蒸気に囲まれているので、蒸し焼きのような状態であり、ミクロ的には流動媒体の温度より低い状況下にあると考えられる。そのために、廃棄物乾燥・ガス生成主領域は、最もダイオキシン類及びその前駆体を発生させる領域でもあった。これまで、該領域のダイオキシン類及びその前駆体発生源に空気を集中供給する発想がなかったため、ここで発生したダイオキシン類及びその前駆体が、ダイオキシン類及びその前駆体を多く含む未燃ガスとなって、フリーボードへ上昇する。フリーボードでは二次空気供給口から供給される二次空気により未燃ガス及びチャーを燃焼させる。しかし未燃ガス及び低めの濃度で安定している一酸化炭素は簡単に燃焼するが、フリーボード空間は広く、ガスの混合・攪拌に限界があり、チャーは固形粒子のため完全に近くは燃焼しづらく、またダイオキシン類及びその前駆体は完全に近く分解・燃焼するには至らなかった。
【００６５】
本発明の効果は、流動層式熱反応炉の強度構造を受け持つ容器は水平断面を円形として強度上かつ熱損出上有利な円筒形状の長所を活かしつつ、流動層部の炉床の少なくとも不燃物排出口に接する炉床の水平面形状及びその上部の流動媒体反転壁の水平断面形状を直線とする炉構造とすることにより、内部循環流の流れ方向を流動媒体反転壁の直角方向として流動層は矩形の内部循環流の長所を継承し、廃棄物の緩慢なガス化・燃焼を得る。そこでダイオキシン類の発生領域を絞り込み、該部分にダイオキシン類分解用燃焼空気量と前記流動層部に供給する空気量の合計を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の１００％以上とし、ダイオキシン類の発生直後の拡散されていない濃度の高い状態の場所に向けて十分な酸素量と高温でダイオキシン類及びその前駆体を高効率に分解・燃焼する。結果として施設の建設費、維持管理費が低減できる。
【００６６】
なお、流動層式熱反応炉の強度構造鉄皮の水平断面と流動層の炉床の水平面の形状を異なる形状とした事例は見当たらない。また、廃棄物投入部の上部に二次空気供給ノズルを設置した特許文献は存在するが、あくまでも通常の二次空気を意図しているものであり、本発明のようにダイオキシン類及びその前駆体の発生領域を絞り込み、該部分に二次空気ではなくダイオキシン類分解用燃焼空気を、被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の４０〜７０％の空気量とし、この空気量と前記流動層部に供給する空気量の合計を被燃焼物全体に対する理論燃焼空気量の１００％以上とし、ダイオキシン類及びその前駆体の発生直後の拡散されていない濃度の高い状態の場所に向けて十分な酸素量と高温でダイオキシン類及びその前駆体を高効率に分解・燃焼する思想ではない。本発明のその他の効果又は利点は、以下の通りである。
【００６７】
（１）流動層式熱反応炉の構造強度を受け持つ容器は水平断面が円形であり、形状は円筒型となる。流動層部の散気ノズルを取り付けた炉床の水平面形状は少なくとも不燃物排出口側を直線とする炉構造であるため、耐火断熱材を支える鉄皮の流動層部分は平板となる場合もあるが、大きなフリーボードの多大な重量を支える構造強度を受け持つ必要はないので軽度な補強で済ませることができる。
【００６８】
（２）容器の形状を円筒型とすることは構造強度上の理想であり、構造強度をもたせるための補強、及び炉内圧の変動を受けさせるための補強は不要であり、部材が少なくかつ製作に手間がかかないので安価となる。また、小型炉の場合は工場完成品として現地へ輸送でき、大型炉の場合には現地組み立て作業も容易で、短期間で組み立てができるので、工程を短縮することができる。工程の短縮は建設コストの低減に効果がある。
【００６９】
（３）排ガスを完全燃焼させる空間であるフリーボードは、十分な排ガスの滞留時間を持たせるため大きな構造物となり、そこで使用される耐火断熱材は大量のものとなるが、円筒型の方が耐火断熱材の量を少なくでき、イニシャルコスト、耐火断熱材の打ち替えコストも安価になる。
【００７０】
（４）ダイオキシン分解に関して、従来のガス化溶融システムと同等の性能でありながら、従来の焼却炉並み以下の省エネ、コンパクト化が実現した。
【００７１】
（５）流動層直上でダイオキシン類及びその前駆体が低減され、かつその直後でフリーボードの水平断面が大きく広がる前に二次空気が全量供給されるため、未燃ガスやチャーとの接触効率が良く、多くの空気を必要としないので、空気比が低くなりNOXも低くなる。そのためフリーボードの容積は従来より小さくすることができる。
【００７２】
（６）炉出口のダイオキシン類濃度が低く、かつチャー及びダイオキシン前駆体濃度も低いのでダイオキシン類を再合成させる廃熱ボイラなどの出口のダイオキシン類濃度が低く、後段のバグフイルターでのダイオキシン類吸着活性炭の使用量が低減でき、維持管理費は大幅に低減できる。
【００７３】
（７）炉出口のダイオキシン類濃度が低く、かつチャー及びダイオキシン前駆体濃度も低いのでダイオキシン類を再合成させる廃熱ボイラなどの出口のダイオキシン類濃度も低く、後段のダイオキシン類分解触媒装置の触媒が不要になる。あるいは触媒の寿命が長くなり早期交換が不要になり、維持管理費は大幅に低減できる。
【００７４】
（８）炉出口のダイオキシン類濃度が低く、かつチャー及びダイオキシン前駆体濃度も低いのでダイオキシン類を再合成させる廃熱ボイラなどの出口のダイオキシン類濃度も低く、後段のバグフイルターで捕集される飛灰中のダイオキシン類濃度も低減でき、飛灰中のダイオキシン類濃度を低減できるので、捕集灰の処理が容易になる。
【００７５】
（９）流動層内燃焼から層上燃焼、そしてフリーボード燃焼という３段燃焼により、従来の２段燃焼よりもNOXを低減できる。
【００７６】
（１０）少なくとも前記不燃物排出シュートに接する前記炉床の水平面形状及びその上部の前記流動媒体反転壁の水平断面形状は直線として前記内部循環流の流れ方向を前記流動媒体反転壁の直角方向としたことで、流動媒体が常に一定量横方向に動かせ、流動媒体が廃棄物を横方向に滞留無く一定量を搬送することができ、廃棄物を層内で拡散でき、また、不燃物の排出量も滞留無く一定で最小限の量とすることができるので、従来の円筒炉ではできなかった良好な流動媒体の循環流と不燃物の排出に伴う熱損失の低減ができ、従来の矩形炉でできなかったフリーボードにおける燃焼ムラや熱損失について対応できるようになった。
【符号の説明】
【００７７】
１：流動層式熱反応炉、２：流動層式熱反応炉の構造強度鉄皮、３：耐火断熱材を支える鉄皮、４：２と３で囲まれる空間、５：耐火断熱材、６：外気導入口、７：暖気排出口、８：散気ノズルを取り付けた炉床、９：不燃物排出シュート、１０：流動媒体反転壁、１１：フリーボード、１２：フリーボード二次空気供給口、１３：廃棄物投入口、１４：緩慢流動層用の空気室、１５：活発流動層用の空気室、１６：緩慢流動層、１７：活発流動層、１８：各種廃棄物、１９：廃棄物投入部（緩慢流動層１６の層上）、２０：緩慢流動層用の空気、２１：活発流動層用の空気、２２：燃焼ガス、２３：ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域２６へ向けての空気供給ノズル、２４：ダイオキシン類分解用燃焼空気、２５：廃棄物乾燥・ガス生成主領域、２６：ダイオキシン類を多く含む未燃ガス上昇領域、２７：運転中の流動層平均表面、２８：廃棄物落下領域、３０：流動層傾斜部、３１：チャー堆積防止空気供給口、３２：廃棄物投入シュート、３３：固定層、α：流動層部断面、β：流動層部と上方のフリーボード１１をつなぐ流路の断面、γ：フリーボード１１の断面
【図１】
2014040938.tif 000003
【図２】
2014040938.tif 000004
【図３】
2014040938.tif 000005
【図４】
2014040938.tif 000006
【図５】
2014040938.tif 000007
【図６】
2014040938.tif 000008
【図７】
2014040938.tif 000009
【図８】
2014040938.tif 000010
【図９】
2014040938.tif 000011
【図１０】
2014040938.tif 000012
【図１１】
2014040938.tif 000013
【図１２】
2014040938.tif 000014
【図１３】
2014040938.tif 000015
【図１４】
2014040938.tif 000016
【図１５】
2014040938.tif 000017
【図１６】
2014040938.tif 000018