(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱分解する熱分解装置と、熱分解により生成された熱分解ガスと不揮発性残留物を同一燃焼室内で燃焼させて廃棄物中の灰分を溶融スラグ化する熱分解生成物燃焼装置とを備えた廃棄物の焼却処理設備において、前記熱分解生成物燃焼装置の燃焼室を遠心分離器反転型構造とし、この燃焼室の上部側に前記熱分解ガスを該燃焼室にて旋回させながら燃焼させる熱分解ガス燃焼用のバーナと該熱分解ガスの燃焼後の排ガスを排出する排気部を設置し、前記燃焼室の下部側に前記不揮発性残留物を該燃焼室にて旋回させながら高温燃焼させる不揮発性残留物燃焼用のバーナと高温燃焼により生成される溶融スラグの排出部を設置して成ることを特徴とする廃棄物の焼却処理設備。
【請求項２】
廃棄物を熱分解する熱分解装置と、熱分解により生成された熱分解ガスと不揮発性残留物を同一燃焼室内で燃焼させて廃棄物中の灰分を溶融スラグ化する熱分解生成物燃焼装置とを備えた廃棄物の焼却処理設備において、前記熱分解生成物燃焼装置の燃焼室を横型の遠心分離器反転型構造とし、この燃焼室の一端側に前記熱分解ガスを該燃焼室にて旋回させながら燃焼させる熱分解ガス燃焼用のバーナと該熱分解ガスの燃焼後の排ガスを排出する排気部を設置し、前記燃焼室の他端側に前記不揮発性残留物を該燃焼室にて旋回させながら高温燃焼させる不揮発性残留物燃焼用のバーナと高温燃焼により生成される溶融スラグの排出部を設置して成ることを特徴とする廃棄物の焼却処理設備。
【請求項３】
前記熱分解ガス燃焼用バーナは、前記熱分解装置から熱分解ガスを導くと共に外部から新鮮な加熱空気を導入して熱分解ガスを加熱空気と反応させて燃焼させる構成とし、このバーナの取付角を該バーナから吹き出す火炎が前記燃焼室内で旋回流を起こす角度に設定してあり、
一方、前記不揮発性残留物燃焼用バーナは、前記熱分解装置から不揮発性残留物を導くと共に外部から新鮮な加熱空気を導入して不揮発性残留物を加熱空気と反応させて燃焼させる構成とし、このバーナの取付角を該バーナから吹き出す火炎が前記燃焼室内で旋回流を起こす角度に設定してある請求項１又は請求項２記載の廃棄物の焼却処理設備。
【請求項４】
前記熱分解ガス燃焼用バーナから前記燃焼室へ流入する燃焼流の流入速度を遠心分離器としての性能が確保可能な範囲で低く設定し、一方、前記不揮発性残留物燃焼用バーナから前記燃焼室へ流入する燃焼流の流入速度を前記熱分解ガス燃焼用バーナからの燃焼流の流入速度より高く設定して成る請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の廃棄物の焼却処理設備。
【請求項５】
前記熱分解生成物燃焼装置の前記燃焼室の前段に、該燃焼室よりも容積を小さくしたもう一つの熱分解ガス燃焼用のガス燃焼室を設置し、
且つ必要に応じて前記熱分解装置を稼働させつつ前記熱分解生成物燃焼装置に熱分解ガスのみを供給し不揮発性残留物の供給を停止させる運転モードを設定可能とし、この運転モード時に前記の前段ガス燃焼室により前記熱分解装置からの熱分解ガスを単独燃焼させて熱分解ガスの燃焼火炎を安定させる構成とした請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の廃棄物の焼却処理設備。
【請求項６】
前記熱分解生成物燃焼装置の燃焼室内は貫通部を有する仕切り壁を介して連通状態で２室に分けられ、その一室側を前記熱分解ガスの燃焼旋回領域とし、もう一室側を前記不揮発性残留物の燃焼旋回領域としてある請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の廃棄物の焼却処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物を熱分解後に高効率で高温燃焼させて溶融スラグ化する廃棄物の焼却処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般ごみ等の廃棄物の焼却処理は、廃棄物の有力な処理方法の１つとして広く行われており、特に国土が狭く埋立て処分が困難な日本に於いては、１９９１年時点で総ゴミ発生量の７０％以上に当る約１４万トンが毎日焼却処理されている。
【０００３】
この大量の廃棄物の焼却の際に発生する灰は従来埋立て処理されてきたが、近年首都圏での埋立て処分場の逼迫、灰の埋立て基準の強化の動きを背景に灰を溶融スラグ化し減量、無害化する必要が生じている。
【０００４】
廃棄物中に含まれる灰分を廃棄物の持つ熱量を使って溶融スラグ化する従来技術として、既に、特開昭６４−４９８１６号公報の廃棄物熱処理装置及び方法が知られている。
【０００５】
この従来技術は、廃棄物を３００〜６００℃の温度で空気（酸素）の遮断下に低温乾留（熱分解）した後、熱分解により発生したガス（熱分解ガス）を高温燃焼室にバーナを介して導き、一方、熱分解によりガス化しなかった不揮発性残留物を篩いにかけて不燃性成分（石，カレット，陶磁器，金属成分等）から分離した可燃性成分を取り出し粉砕し細かくした後、上記高温燃焼室に上記バーナ或いは独自の粉塵バーナを介して導く技術が提案されている。
【０００６】
この廃棄物熱処理方式は、高温燃焼室のバーナに熱分解ガス及び粉砕後の不揮発性残留物（可燃性成分）と共に加熱された新鮮な空気を送り込んで、熱分解ガス及び不揮発性残留物を過剰な酸素と反応させて燃焼させ炎を伴って高温燃焼室に吹き出させて１２００℃以上の温度で燃焼させようとするものである。この高温による完全燃焼により熱分解ガスに含まれる有害成分も分解され無害化し、また、不揮発性残留物中の有機有害物質も分解して無害化すると共に溶融スラグ化し、さらに、金属成分を含む粗粒分は予め篩いにかけて高温燃焼室に導入されず、また僅少量の重金属が不揮発性残留物中に含まれていたとしても、それらは最終的に溶融スラグ内に封入され、環境汚染を防止できるものとして評価されている。
【０００７】
なお、溶融スラグは、例えば湿式スラグ除去装置の水槽中で急冷されてガラス状の比較的粗い顆粒物となり、これは道路工事の舗装材料や建材分野等で再利用できる利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した如く廃棄物を熱分解した後に高温処理して廃棄物を溶融スラグ化する熱処理方式（焼却方式）は、環境汚染防止，資源の再利用を図れるため、今後、広く普及されることが予想される。
【０００９】
ところで、このような単一の燃焼室で熱分解ガスと不揮発性残留物を混合して燃焼する方式においても、できるだけ電気や燃料の消費を少なくして効率の良い溶融スラグ化を図ることが望まれる。
【００１０】
しかし一般的な廃棄物の中には発熱量の低いものもあり，特に家庭から排出される生ごみの場合には、水分を多量に含むために廃棄物の発熱量が低く、そのため熱分解生成物の発熱量が低下することから、廃棄物の熱分解後の灰分を熱分解生成物自身の熱量で直接溶融スラグ化する事は難しく、焼却炉とは別に、電気又は灯油を燃料とした焼却灰溶融炉の設置が進められているのが実状である。従って、できるだけ電気や石油等の燃料に頼らず廃棄物の熱分解生成物自身の持つ熱量で灰分を効率的に溶融スラグ化する技術の開発が、現在の研究開発課題と位置付けられる。
【００１１】
本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、発熱量の低い廃棄物を対象とした場合でも、熱分解生成物である熱分解ガスと不揮発性残留物をそれらの持つ熱量で効率良く燃焼させて、外部からの燃料供給を必用最小限に抑えつつ、廃棄物中の灰分を直接溶融スラグ化する廃棄物焼却処理設備を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述したように廃棄物の発熱量が低下した場合には、熱分解生成物の平均発熱量は廃棄物と同様に低下する。しかし、廃棄物の発熱量が低下した場合の熱分解生成物の発熱量を調査した結果、熱分解ガスの発熱量は大きく低下するが、不揮発性残留物の発熱量は約３０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上で安定しておりほとんど変化しないことが判明した。
【００１３】
本発明は以上の現象に着目して、同一燃焼室内で廃棄物の熱分解生成物を燃焼させる場合、溶融スラグ化のために高温燃焼が必要とされる不揮発性残留物の燃焼には、廃棄物の熱量に左右され易い熱分解ガスの影響をできるだけ受けないようにし、逆に、発熱量の低下した熱分解ガスについては不揮発性残留物の安定した発熱量の影響を受ける〔ただし上記不揮発性残留物の溶融スラグ化（高温燃焼）に支障にならない程度に受ける〕ようにすれば良いのではといった着想の下になされたもので、次のように構成する。
【００１４】
すなわち、本発明の要旨は、廃棄物を熱分解する熱分解装置と、熱分解により生成された熱分解ガスと不揮発性残留物を同一燃焼室内で燃焼させて廃棄物中の灰分を溶融スラグ化する熱分解生成物燃焼装置とを備えた廃棄物の焼却処理設備において、
前記熱分解生成物燃焼装置の燃焼室を遠心分離器反転型構造とし、この燃焼室の上部側（横型燃焼室の場合はその一端側）に前記熱分解ガスを該燃焼室にて旋回させながら燃焼させる熱分解ガス燃焼用のバーナと該熱分解ガスの燃焼後の排ガスを排出する排気部を設置し、前記燃焼室の下部側（横型燃焼室の場合はその他端側）に前記不揮発性残留物を該燃焼室にて旋回させながら高温燃焼させる不揮発性残留物燃焼用のバーナと高温燃焼により生成される溶融スラグの排出部を設置して成ることを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記熱分解ガス燃焼用バーナ及び不揮発性残留物燃焼用バーナは、例えば新鮮な加熱空気を導入して、前者の場合は熱分解ガスを加熱空気と反応させて燃焼させ、後者の場合は不揮発性残留物を加熱空気と反応させて燃焼させるもので、それぞれバーナの取付角を該バーナから吹き出す火炎が前記燃焼室内で旋回流を起こす角度に設定してある。
【００１６】
上記構成によれば、次のような作用がなされる。
【００１７】
熱分解装置で生成された熱分解生成物（熱分解ガス，不揮発性残留物）のうち、熱分解ガスは前記熱分解ガス燃焼用のバーナを介して燃焼を伴いながら燃焼室上部に吹き出し、燃焼室上部にて旋回を伴いながら燃焼する。その旋回流により熱分解ガス中に含まれる灰分が遠心分離されて燃焼室内壁を伝わり落ちて燃焼室内下部に集塵される。
【００１８】
一方、不揮発性残留物は、例えば燃焼室の下部に設置する不揮発性残留物燃焼用のバーナに空気移送されることで、燃焼室下部で旋回を伴いながら高温燃焼する。
【００１９】
上記熱分解ガス燃焼用バーナを介して燃焼室上部から流入した熱分解ガスは、燃焼及び旋回を伴いながら下方に向かっていくが、燃焼室下部に熱分解ガスと別に形成された不揮発性残留物の燃焼旋回領域（高温燃焼領域）が存在するので、その不揮発性残留物の燃焼旋回エネルギーにより熱分解ガスの燃焼旋回流が不揮発性残留物燃焼領域に達する前にほとんど反転して上部側に向かう流れが生じ〔すなわち、熱分解ガス燃焼旋回流，不揮発性残留物燃焼旋回流の境界で熱分解ガス燃焼旋回流が押し返される状態（反転）となり、この反転した熱分解ガス（燃焼ガス）が熱分解ガス燃焼旋回流の内側（低圧領域）を通って燃焼室上方に向う〕、この一連の流れにより熱分解ガスの滞留時間を確保し完全燃焼させて熱分解ガスの燃焼後の無害化されたガスが燃焼室上部から排出される。また、燃焼室上部は、燃焼室下部の高温燃焼領域（不揮発性残留物の燃焼領域）の熱的影響を受けて加熱されるので、廃棄物の発熱量が低下ひいては熱分解ガスの発熱量が低下しても、上記滞留時間との相乗作用により熱分解ガスを完全燃焼させる。
【００２０】
一方、燃焼室下部の不揮発性残留物の高温燃焼部では、上記したように自身の旋回流により熱分解ガスの旋回流を押し返すので、熱分解ガスとの混合を避け、廃棄物の発熱量が低下（換言すれば熱分解ガスの発熱量の低下）しても発熱量が約３０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上で安定している不揮発性残留物を燃焼室下部に旋回供給し高温燃焼させ、廃棄物中の灰分（不揮発性残留物及び熱分解ガスから遠心分離された灰分）を効率的に溶融スラグ化する。
【００２１】
なお、燃焼室において、上記した熱分解ガスの燃焼旋回流よりも不揮発性残留物の燃焼旋回流の速度が高くなるよう旋回速度差を設定しておけば、不揮発性残留物の燃焼旋回エネルギーが相対的に大きくなり、熱分解ガスの燃焼旋回流を反転させるエネルギーが大きくなって、熱分解ガスの燃焼旋回流を不揮発性残留物燃焼領域に達する前の反転度を増大させることが可能になる。
【００２２】
このように旋回流に速度差を設けるには、前記熱分解ガス燃焼用バーナから前記燃焼室へ流入する燃焼流の流入速度を遠心分離器としての性能が確保可能な範囲で低く設定し、一方、前記不揮発性残留物燃焼用バーナから前記燃焼室へ流入する燃焼流の流入速度を前記熱分解ガス燃焼用バーナからの燃焼流の流入速度より高く設定することで実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係わる廃棄物焼却処理設備の概略構成図である。
【００２５】
図１において、１は熱分解装置（熱分解炉）、２は熱分解生成物燃焼装置である。この燃焼装置２は、不揮発性残留物燃焼用バーナ１００、熱分解ガス燃焼用バーナ２００、燃焼室３００から構成する。
【００２６】
廃棄物は投入装置８により熱分解装置１に供給され、熱分解装置１にて空気遮断下（すなわち無酸素もしくは低酸素雰囲気下）で４５０〜５００℃の低温乾留により熱分解される。なお廃棄物の熱分解温度は３００℃以上であれば良く、熱分解生成物の対象に応じて適宜選択すれば良い。熱分解生成物として熱分解ガスと不揮発性残留物を得る。
【００２７】
熱分解装置１の加熱手段は加熱空気である。すなわち、廃棄物ピットから空気送給器３１を介して吸引した外部空気を空気供給配管１８を介して空気過熱器４に移送し、５００〜６００℃に加熱して熱分解系の空気供給管１９により熱分解装置１の加熱系に供給する。
【００２８】
加熱空気は、熱分解装置１を加熱した後、約３００℃程度の温度となって熱分解装置１の加熱系の出口側配管から排出され、その一部が燃焼用空気として空気供給管２１を介して熱分解生成物燃焼装置２の熱分解ガス燃焼用のガスバーナ２００に供給され、同様にして空気供給配管２０を介して不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００に供給される。残りの約３００℃の加熱空気は、熱分解装置１の加熱空気再循環配管２２を介して空気供給配管１８に再循環し熱分解装置１の加熱に再利用される。
【００２９】
熱分解装置１で生成された熱分解ガスは、熱分解ガス移送配管１０を介して熱分解生成物燃焼装置２の上部に設けた熱分解ガス燃焼用のバーナ２００に送られる。このバーナ２００には、上記したように空気供給管２１を介して約３００℃加熱空気も送られる。
【００３０】
一方、熱分解装置１で生成された不揮発性残留物は、篩い３０にかけられて不燃成分（金属，陶器，ガラス等）を分離し可燃成分だけを取り出して供給装置９を介して熱分解生成物燃焼装置２の下部に設けた不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００に空気移送される。このバーナ１００には、上記したように空気供給管２０を介して約３００℃の加熱空気も送られる。
【００３１】
熱分解生成物燃焼装置２は、その燃焼室３００が遠心分離器反転型の構造をなす。遠心分離器反転型構造とは、遠心分離に用いる旋回流が何らかの反転力を受けてその進行方向を途中で反転させるものである。ここでは、バーナ２００から燃焼室３００に流入する熱分解ガスの燃焼旋回流がその中に含まれる微細灰分を遠心分離している。この点については後で詳述する。
【００３２】
熱分解生成物燃焼装置２の上部に設けた熱分解ガス燃焼用のバーナ２００は、移送配管１０を介して導いた熱分解ガスを空気供給管２１を介して導入した加熱空気と反応させて燃焼させる構成とする。図３は熱分解生成物燃焼装置２を上面からみた図（図２のＡ−Ａ線矢視図）であり、図３に示すようにこのバーナ２００の取付角を該バーナから吹き出す火炎（燃焼ガス）が燃焼室３００内上部で旋回流Ｘを起こす角度に設定してある。
【００３３】
一方、燃焼装置２の下部に設けた不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００は、空気移送管９を介して導いた不揮発性残留物を空気供給管２０を介して導入した加熱空気と反応させて燃焼させる構成とする。図４は熱分解生成物燃焼装置の下部を断面してみた図であり（図２のＢ−Ｂ線矢視図）であり、図４に示ようにこのバーナ１００の取付角を該バーナから吹き出す火炎が燃焼室３００内下部で旋回流Ｙを起こす角度に設定してある。
【００３４】
本実施形態では、図４に示すように、不揮発性残留物の供給を不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００のみの１箇所とし、燃焼用の加熱空気を空気供給分岐管２０−１〜２０−４を介して不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００を含めて４箇所から供給している。
【００３５】
その理由は、不揮発性残留物及び燃焼用の加熱空気を１箇所から供給した場合、高温の不揮発性残留物の燃焼火炎が長くなり、燃焼室３００の耐火壁面を痛める可能性が有るためである。燃焼用空気を４箇所から供給して、それぞれの火炎を干渉させて耐火壁を保護する設計としている。
【００３６】
なお、本実施形態では不揮発性残留物燃焼用バーナ１００を１箇所とし、燃焼空気を４箇所から供給する設計例を示したが、バーナの数及び燃焼用空気を供給する配管の数は変更することも可能である。
【００３７】
本例では、熱分解ガス燃焼用のバーナ２００から燃焼室３００へ流入する燃焼流（熱分解ガスと加熱空気が反応したもの）の流入速度を低くし、一方、不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００から燃焼室３００へ流入する燃焼流（不揮発性残留物と加熱空気とが反応したもの）の流入速度を高くして、両者の燃焼室３００の旋回速度に差を設けている（熱分解ガスの燃焼旋回流の速度＜不揮発性残留物の燃焼旋回流の速度）。この速度差を設ける理由は、熱分解ガスを完全燃焼させる意図と、熱分解ガスの燃焼旋回流に反転力を与えるためであり、その詳細は図２に用いて後述する。
【００３８】
上記熱分解ガス燃焼用のバーナ２００から燃焼室３００へ流入する燃焼流の流入速度は、遠心分離器としての性能が確保できる範囲で低く設定し、１０〜１５ｍ／ｓ程度としてある。
【００３９】
一方、不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００から燃焼室３００へ流入する燃焼流の流入速度は、１５〜３０ｍ／ｓ程度としてある。
【００４０】
このような流入速度差はバーナのノズル径を変えることで実現できる。そのほか、バーナの取付角を調整することで燃焼室３００の燃焼流の旋回半径を変え、これにより旋回エネルギーを調整することも可能である。
【００４１】
熱分解装置１で生成された熱分解生成物（熱分解ガス，不揮発性残留物）のうち、熱分解ガスは熱分解ガス燃焼用のバーナ２００を介して燃焼を伴いながら燃焼室３００上部に吹き出し（流入し）、燃焼室上部にて旋回を伴いながら燃焼する。その旋回流により熱分解ガス中に含まれる灰分が遠心分離されて燃焼室３００内壁を伝わり落ちて燃焼室３００内下部に集塵される。
【００４２】
一方、不揮発性残留物は、不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００を介して燃焼室３００下部で旋回を伴いながら高温燃焼する。
【００４３】
図２の符号Ｘは燃焼室３００内における熱分解ガスの燃焼旋回流の挙動を示し、符号Ｙは燃焼室３００内における不揮発性残留物の燃焼旋回流の挙動を示す。
【００４４】
図２の符号Ｘに示すように、燃焼室３００上部から流入した熱分解ガスは、燃焼及び旋回を伴いながら下方に向かっていくが、燃焼室３００下部に熱分解ガスの燃焼旋回流よりも旋回速度の速い不揮発性残留物の燃焼旋回流（高温燃焼領域）Ｙが存在するので、その燃焼旋回流Ｙの旋回エネルギーにより旋回流Ｘ，Ｙ境界で熱分解ガス旋回流Ｘが押し返される状態（反転）となり、この反転した熱分解ガスの燃焼流が熱分解ガス燃焼旋回流の中心（低圧領域）を通って燃焼室上方に向う。
【００４５】
この一連の流れにより熱分解ガスの燃焼滞留時間を充分に確保して熱分解ガスを完全燃焼させることができ、この燃焼後の排ガスが燃焼室３００上部の排出部（燃焼排ガス移送配管）１１から排出される。また、燃焼室３００上部は、燃焼室下部の高温燃焼領域（不揮発性残留物の燃焼領域Ｙ）の熱的影響を受けて加熱されるので、廃棄物の発熱量が低下ひいては熱分解ガスの発熱量が低下しても、上記滞留時間との相乗作用により熱分解ガスを完全燃焼させることができる。
【００４６】
一方、燃焼室３００下部の不揮発性残留物の高温燃焼部では、上記したように自身の旋回流Ｙの旋回エネルギーにより熱分解ガスの燃焼旋回流Ｘを不揮発性残留物燃焼部に達する前にその大部分の流れの向きを変えさせる（反転させる）ので、熱分解ガスの影響をさほど受けることがない。
【００４７】
したがって、廃棄物の発熱量が低下しても（換言すれば熱分解ガスの発熱量が低下しても）、燃焼室３００下部（不揮発性残留物燃焼部）では発熱量が約３０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上で安定している不揮発性残留物を熱分解ガスの影響を受けることなく旋回供給して高温燃焼させ、廃棄物中の灰分（不揮発性残留物及び熱分解ガスから遠心分離された灰分）を効率的に溶融スラグ化する。溶融スラグは、排出孔１７を介して排出される。
【００４８】
熱分解生成物燃焼装置２で発生する燃焼排ガスは、燃焼排ガス移送配管１１により廃熱蒸気発生装置３に供給され、ここで熱回収される。次いで、排ガスは廃熱蒸気発生装置３の出口配管１２を介して空気過熱器４へ送られ、ここで燃焼用及び熱分解用の加熱源となる空気が加熱される。加熱対象の空気は空気送給器３１から吸引した外部の新鮮な空気で、空気供給配管１８を介して空気過熱器４に導入することは既述した通りである。
【００４９】
廃熱蒸気発生装置３及び空気過熱器４で熱回収した排ガスは、空気過熱器出口配管１３により排ガス処理装置５へ供給されて排ガス処理され、排ガス処理装置出口配管１４を経て排気筒６に排出される。
【００５０】
給水は、給水配管１５で廃熱蒸気発生装置３に供給され蒸気を発生させる。この蒸気は、蒸気出口配管１６で発電設備７に供給される。
【００５１】
本実施形態によれば、廃棄物の熱量が低下した場合であっても、熱分解生成物の熱量だけで或いは電気や石油等の外部燃料供給を必要最小限に抑えつつ、熱分解ガスの完全燃焼を図ることができ、しかも、不揮発性残留物（熱分解ガス中の灰分を含む）を効率的に溶融スラグ化することができる。特に、不揮発性残留物高温燃焼部への熱分解ガスの熱的影響防止と不揮発性残留物燃焼部の強い旋回力により廃棄物中の灰分のスラグ化率を９０％以上としている。その結果、廃棄物の発熱量が約１５００ｋｃａｌ／ｋｇ程度まで低下しても、２０ｔ／日以上の廃棄物処理設備であれば、廃棄物（熱分解生成物）の持つ熱量だけで安定して廃棄物中の灰分（不揮発性残留物の可燃成分）の溶融スラグ化が達成できる。
【００５２】
しかも熱分解ガスと不揮発性残留物の燃焼室の組合わせにより、最小限の設備で上記した熱分解ガスの完全燃焼化と不揮発性残留物の溶融スラグ化を可能とする。
【００５３】
第１の実施形態では、熱分解生成物燃焼装置２の燃焼室３００の構造を遠心分離器としての性能が有利である立型構造としたが、横型での設計も可能である。
【００５４】
横型の場合には、図１０に示すように燃焼室３００の一端側に熱分解ガス燃焼用のバーナ２００と排気部１１を設置し、燃焼室３００の他端側に不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００と溶融スラグ排出部１７を設置する。
【００５５】
この場合にも、燃焼室３００への燃焼流の流入速度を熱分解ガス燃焼用のバーナ２００よりも不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００の方を高く設定し、燃焼室３００一端側の熱分解ガスの燃焼旋回流よりも燃焼室３００他端の不揮発性残留物の燃焼旋回流の速度を高く設定する。溶融スラグ排出部１７は燃焼室３００を横に設置した場合に地側となる位置に設ける。なお、図１０に示す符号で図１と同一符号は同一或いは共通する要素を示す。
【００５６】
〔第２の実施形態〕
図５は第２の実施形態に係わる廃棄物焼却処理設備の概略構成図、図６は本実施形態に用いる熱分解物生成物燃焼装置の概要図、図７は図６のＡ−Ａ線矢視図である。なお図６のＢ−Ｂ線矢視図は図４と同一であるので、図示省略する。図６〜図７において、第１の実施形態の説明に用いた図１〜４の符号と同一符号は同一或いは共通する要素である。
【００５７】
本例において、熱分解生成物燃焼装置２の構造以外は第１の実施形態と同一である。したがって、ここでは、熱分解生成物燃焼装置２に係わる部分について第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５８】
熱分解生成物燃焼装置２は、不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００、熱分解ガス燃焼用のバーナ２００、燃焼室３００を有する他に、もう一つの熱分解ガス燃焼室４００を備えて成る。
【００５９】
熱分解ガス燃焼用のバーナ２００，不揮発性残留物燃焼用のバーナ１００の燃焼室３００に対する配置関係は第１実施例と同様である。
【００６０】
熱分解ガス燃焼室４００は、バーナ２００と燃焼室３００の間、すなわち燃焼室３００の前段に設置してある。この前段の熱分解ガス燃焼室４００はバーナ２００よりも幾分大きめの容積とし、後段の燃焼室３００よりは十分に小さくしてある。
【００６１】
本例では、熱分解ガス移送配管１０から供給される熱分解ガスをバーナ２００により空気供給管２１から送られる加熱空気と反応させて燃焼させ、この燃焼ガスは前段燃焼室４００に導入される。燃焼室４００は、燃焼室３００に較べて容積が小さいので、熱分解ガスを希薄化させることなく十分に燃焼させることができ、熱分解ガスの燃焼を進行させた後、この燃焼ガスが後段の燃焼室３００に送られる。燃焼室３００では、熱分解ガスの燃焼旋回流が形成され第１の実施形態と同様の反転動作を行うことで、熱分解ガスの滞留時間を長くして完全燃焼がなされる。
【００６２】
不揮発性残留物の燃焼室３００での燃焼挙動は第１実施形態同様なので、ここでの説明は省略する。
【００６３】
本実施形態では、必要に応じて熱分解装置１を稼働させつつ熱分解生成物燃焼装置２に熱分解ガスのみを供給し不揮発性残留物の供給を停止させる運転モードを設定可能とし、この運転モード時に前記した前段のガス燃焼室４００により熱分解装置１からの熱分解ガスを単独燃焼させて熱分解ガスの燃焼火炎を安定させる構成とした。このように構成することにより、第１の実施形態と同様の効果を奏するほかに、次のような効果を奏することができる。
【００６４】
すなわち、この種の焼却処理設備においては、熱分解装置１については常時稼働させる一方で、高温燃焼を必要とする熱分解生成物処理装置２については、夜間等において安全性の面，監視負担の軽減等から起動停止させ、熱分解ガスのみの燃焼だけを単独で実施できるようにすれば便利である。
【００６５】
このような要求に対しては、燃焼室３００の前段にもう一つの容積の小さい燃焼室４００を設ければ、不揮発性残留物の高温燃焼領域の熱エネルギーを受けなくとも熱分解ガスに対して単独で安定した燃焼を保証し、燃焼室４００さらには燃焼室３００を通過する過程において、廃棄物の熱量が低下した場合であっても熱分解ガスは完全燃焼することが可能になるので、夜間等に不揮発性残留物燃焼停止（熱分解生成物燃焼装置２の起動停止）させても、熱分解ガスの単独燃焼を容易に実施可能にする。
【００６６】
その結果、本実施形態では起動停止時の熱分解生成物燃焼装置２の安定性の向上と、夜間等に廃棄物の処理量を変えること無しに不揮発性残留物の燃焼を停止させつつ熱分解装置１の運転を容易に実施可能とした。
【００６７】
以上に示した第１、第２の実施形態では、熱分解生成物燃焼装置２の燃焼室３００内に仕切り等を設けることなく熱分解ガスの燃焼領域と不揮発性残留物の燃焼領域を分けた例について記載したが、図８及び図９に示すように、燃焼室３００を仕切り壁４０により上下２室６００，５００に分け、且つこれらの仕切り壁４０は室６００，５００を完全に遮るのではなく、仕切り壁４０中央に貫通部４１を設けて室６００と室５００との連通状態を確保するようにしてもよい。本例では、室５００は不揮発性残留物燃焼室としてあり、６００は熱分解ガス燃焼室としてある。ほかの構成は第１実施形態或いは第２の実施形態同様にする。
【００６８】
本例によれば、熱分解ガスの燃焼旋回領域と不揮発性残留物の燃焼旋回領域を仕切り壁４０を介してはっきりと分けることができ、しかも燃焼室３００上部の前記熱分解ガス燃焼旋回領域６００は貫通部４１を介して不揮発性残留物の燃焼室５００により加熱され、また、熱分解ガスの燃焼旋回流の反転メカニズムも第１実施形態同様である。したがって、第１実施形態同様の作用，効果を奏する。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発熱量の低い廃棄物を対象とした場合でも、熱分解生成物である熱分解ガスと不揮発性残留物をそれらの持つ熱量で効率良く燃焼させて、外部からの燃料供給を必用最小限に抑えつつ、廃棄物中の灰分を直接溶融スラグ化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の概念的な構成を示す説明図。
【図２】上記第１実施形態に用いる熱分解生成物燃焼装置の原理説明図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面矢視図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面矢視図。
【図５】本発明の第２の実施形態の概念的な構成を示す説明図。
【図６】上記第２実施形態に用いる熱分解生成物燃焼装置の説明図。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面矢視図。
【図８】上記熱分解生成物燃焼装置の他の応用例を示す説明図。
【図９】図８のＡ−Ａ線断面矢視図。
【図１０】上記熱分解生成物燃焼装置の他の応用例を示す説明図。
【符号の説明】
１…熱分解装置、２…燃焼装置、３…廃熱蒸気発生装置、４…空気過熱器、５…排ガス処理装置、６…排気筒、７…発電設備、８…廃棄物投入装置、９…不揮発性残留物供給配管、１０…熱分解ガス移送配管、１１…燃焼排ガス移送配管、１７…スラグ排出孔、１８…空気供給配管、１９…熱分解炉加熱空気供給配管、２０…燃焼用空気供給管、２１…燃焼用空気供給管、１００…不揮発性残留物燃焼用バーナ、２００…熱分解ガス燃焼用バーナ、３００…燃焼室。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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