(57)【要約】  焼却処理中に発生するダイオキシン類の再合成を抑制する燃焼と、中和処理と、浮遊粒子状物質の除去を効率よく且つ安価に行うことができる装置及び方法提供する。  第一段旋回流動層室と第二段ガス旋回流室とガス燃焼室とガス冷却室と排ガスチャンバーと排気筒を具備する二段旋回流動層焼却炉と、ガス冷却室と排ガスチャンバーとの間に流体連通状態で設けられている湿式超音波集塵装置及び熱交換器とを具備し、熱交換器により熱交換された熱エネルギーを焼却炉にて利用する二段旋回流動層焼却炉システム。
2010010630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一段旋回流動層室と、当該第一段旋回流動層室の上部と流体連通する第二段ガス旋回室と、当該第二段ガス旋回室の上部と流体連通するガス燃焼室と、当該ガス燃焼室の上部に設けられた濡れ壁式ガス冷却室と、当該濡れ壁式ガス冷却室の上部側面と流体連通する湿式超音波集塵装置と、当該湿式超音波集塵装置と流体連通する旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器と、当該湿式超音波集塵装置において除塵され並びに旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器において熱交換された燃焼排ガスを系外に排出する排気筒を具備する排ガスチャンバーと、当該旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器において熱交換して得られる熱エネルギーを当該第一段旋回流動層室、当該第二段ガス旋回室及び当該排気筒における旋回流の発生に利用する、二段旋回流動層式焼却炉システムであって、
当該第一段旋回流動層室には、多数のオリフィスノズル及び熱媒体取り出し口が設けられている円錐形底板と、当該円錐形底板の下方に設けられている風箱と、当該風箱に加圧空気を送り込む熱風送気管とが設けられ、当該円錐形底板の上方には予め熱媒体が充填されていて、当該熱風送気管から送り込まれた加圧空気を多数のオリフィスノズルを通して、当該円錐形底板の上方に吹き出すことによって当該熱媒体を吹き上げて流動層を形成するように構成されており、当該第一段旋回流動層室上部内壁には、タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズルが設けられ、当該第一段旋回流動層室上部外壁には当該タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズルと、流体連通する環状の風箱が設けられ、当該風箱には加圧空気を送り込む熱風送気管が取り付けられていて、当該風箱に送り込まれた加圧空気を当該タンジェンシャルに多数配列された、オリフィスノズルを通して当該第一段旋回流動層室に送り込み、当該流動層を形成している熱媒体を旋回させるように構成されており、
当該第一段旋回流動層室と当該第二段ガス旋回室との間には、被焼却物投入口、中和剤投入口、熱媒体循環口及びバーナーが設けられ、被焼却物、中和剤及び熱媒体を当該流動層に投入して、旋回させながら当該第二段ガス旋回室に上昇させるように構成されており、当該第二段ガス旋回室上部内壁には多数のオリフィスノズルが設けられ、当該第二段ガス旋回室上部外壁には、当該オリフィスノズルと流体連通する環状の風箱が設けられ、当該風箱には、加圧空気を送り込む熱風送気管が取り付けられていて、当該風箱に送り込まれた加圧空気を当該オリフィスノズルを通して、当該第二ガス旋回室に吹き込み、当該第一段旋回流動層室から上昇してくる燃焼排ガスを更に旋回させるように構成されており、
当該ガス燃焼室上部には、当該濡れ壁式ガス冷却室と流体連通する排ガス出口管が設けられ、燃焼ガス及び燃焼飛灰を当該濡れ壁式ガス冷却室に導入するように構成されており、
当該濡れ壁式ガス冷却室には、当該ガス燃焼室の当該排ガス出口管を覆うように陣笠が設けられており、当該陣笠の上面中央部には冷却水入口管が設けられ、当該陣笠の下方で且つ当該排ガス出口管の外周部に、高圧空気を送気する高圧空気入口管が当該濡れ壁式ガス冷却室外壁を貫通して設けられており、当該陣笠上面に沿って冷却水を連続且つ平均的に送水して、当該陣笠の下端にて当該ガス燃焼室から上昇してくる燃焼排ガス及び飛灰と接触させ、且つ当該排ガス出口管の外周部と当該濡れ壁式冷却室外壁との間の空間に、燃焼排ガス及び飛灰を含んだ冷却水を貯留するように構成されており、
当該排ガスチャンバーには、飛灰を捕集した後の燃焼排ガスを導入する燃焼排ガス入口管と、白煙防止用熱風入口管と、排気筒とが設けられており、当該排気筒の最下段に環状の風箱を設け、当該排気筒側板にタンジェンシャルに配列させた多数のオリフィスノズルを設け、当該排気筒の外側に加圧空気を送り込む熱風送気管を設け、加圧空気を当熱風送気管から当該風箱を経由して当該オリフィスノズルから、当該排気筒に吹き込んで旋回流を発生させるように構成されている、二段旋回流動層式焼却炉システム。
【請求項２】
前記湿式超音波集塵装置は、角断面で円錐形の排ガス入口管と、ガス整流板ユニットと、多数の圧電素子の振動子ユニットと、ミスト・セパレーターと、角断面で円錐形の排ガス出口管とを具備し、
前記旋回用空気熱交換器は、角断面で円錐形の排ガス入口管と、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、角断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の第一段旋回流動層室、第二段ガス旋回室及び排ガスチャンバーに熱風を送気する配管と、を具備し、
前記流動用空気熱交換器は、前記旋回用空気熱交換器の下流に設けられており、前記旋回用空気熱交換器と流体連通するダクトと、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、角断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の底部に流動層を発生させるための熱風を送気する配管と、前記二段旋回流動層焼却炉の排ガスチャンバーに排ガスを送気する配管と、煤塵貯留チャンバーと、煤塵出口管と、を具備する、
請求項１に記載の二段旋回流動層式焼却炉システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の二段旋回流動層式焼却炉システムを用いて被焼却物を焼却する方法であって、
前記第一段旋回流動層室から旋回上昇してくる熱媒体に、前記被焼却物投入口より被焼却物を投入し、前記ガス燃焼室内での旋回流の外側温度を850℃以上に保持し且つ旋回流の中心軸温度を1300℃以上に維持して、被焼却物を完全燃焼させ、
中和剤を前記中和剤投入口より投入して、被焼却物の燃焼産物である酸性ガスを中和させ、
被焼却物の燃焼によって発生する燃焼ガス及び飛灰を、前記ガス燃焼室の前記排ガス出口管より、前記濡れ壁式冷却室に導入し、
前記冷却水入口管より冷却水を供給して前記陣笠の上面に沿って連続且つ平均的に送水し、燃焼排ガス及び飛灰と冷却水とを接触させて、前記排ガス出口管の外周部と、前記濡れ壁式冷却室外壁との間の空間に燃焼排ガス及び飛灰を含んだ冷却排水を貯留し、前記高圧空気入口管から高圧空気を送気して、当該燃焼排ガスと当該飛灰とを混合した後排水し、残りの燃焼ガスを排出し、
前記濡れ壁式冷却室から排出した燃焼ガスを除塵して、熱交換した後、前記排ガスチャンバーに戻し、前記排気筒に上昇させて旋回流を発生させ、燃焼ガス中の水分を気化させ、
燃焼ガスの熱交換によって回収した熱エネルギーを前記第一段旋回流動層室、前記第二ガス旋回室及び前記排気筒における旋回流の発生並びに前記第一段旋回流動層室下方での流動層の形成に利用する、
燃焼酸性ガスを中和し且つダイオキシン類の再合成を抑制する焼却方法。
【請求項４】
請求項２に記載の二段旋回流動層式焼却炉を用いて被焼却物を焼却する方法であって、
前記濡れ壁式冷却室の上方の側面に設けられた前記排ガス出口管から排出された前記燃焼排ガス及び燃焼飛灰を含む流れは、前記湿式超音波集塵装置の前記ガス整流板ユニットで均等化され、
前記多数の圧電素子の振動子ユニットにおいて発生させた２８ＫＨｚ／Ｓ前後音波領域の振動を与えて形成した微細な水滴に燃焼飛灰を吸収させて、燃焼排ガスから分離し、
燃焼排ガス中の残りの水滴を前記ミスト・セパレーターで除去し、
次いで、除塵した燃焼排ガスを前記旋回用空気熱交換器と前記流動用空気熱交換器に送り、熱交換した後、前記排ガスチャンバーに導入する、
請求項３に記載の焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二段旋回流動層式焼却炉に関する。特に、本発明は、多種多様化した廃棄物の単独或は混合燃焼の高温熱分解により、発生した燃焼ガス中の有害物質を安定物質に置換して無害化すること、浮遊粒子物質を分離除去すること、燃焼排ガスが保有する熱エネルギーを利用して加圧空気を熱風加圧空気に転換することが可能な二段旋回流動層式焼却炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に廃棄物は、植物性又は動物性の食品屑等いわゆる厨芥、紙・繊維・木・竹・プラスチック類・ゴム・皮革・落葉等の雑芥、その他土砂ガラス・陶磁器・金属類などを含む。厨芥と雑芥は６０〜８０％の水分を含む可燃物であるが、土砂・ガラス・陶磁器・金属類は不燃物である。これらの可燃物と不燃物の比率は、地域別の差は殆どない。混合芥では、可燃物が約８０％、不燃物が約２０％の比率である。尚、パルプ廃液や石油精製における硫酸滓その他各種の可燃物には、多少の差はあっても不燃物が含まれている。また、化学製品の普及によって、焼却処理施設から発生する焼却灰及び燃焼飛灰の中には、猛毒の芳香族系有機塩素化合物であるダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類が多量に含まれている。これらの有害物質が自然界に流出すると、自然環境や健康に直接影響を及ぼす弊害が現れるため、大きな社会問題となっている。【０００３】
現在のところ、廃棄物の焼却処理は、固定炉床式、ストーカー（ロストル）式、流動床式及びガス化溶融式等によって行われている。しかし、これらの焼却処理方式ではダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類等の再合成を抑制することは不可能である。発生する焼却灰及び集塵装置で捕集された燃焼飛灰の中には、必ずダイオキシン類・多塩化ジベンゾフラン類や重金属が含まれている。焼却灰及び燃焼飛灰は、溶融炉等でエンドレスに再処理が繰り返されているだけで、特別な焼却方式によってダイオキシン類・多塩化ジベンゾフラン類等の再合成を抑制する措置は採られていないのが実情である。【０００４】
従来の焼却装置は、被焼却物に混入している石・ガラス・陶磁器・金属類等の不燃物の処理に関して何ら考慮されていないものが多い。たとえ焼却装置の前処理工程中に不燃物除去装置や破砕装置を設けても、効率の良い焼却処理が得られていない。塵芥以外の可燃物、例えばパルプ廃液・硫酸滓であっても同様の課題が残されている。さらに、被焼却物の燃焼によって発生する塩化水素（HCl）、酸素（O２）、一酸化炭素（CO）から、燃焼飛灰中の重金属や燃え残った炭素によって、猛毒のダイオキシン類が再合成され、多塩化ジベンゾフラン類が発生し、重大な社会問題を引き起こしている。しかし、従来の焼却処理方式では、この問題の解決はなされていない。【０００５】
傾斜した火床上に被焼却物を上方から投入し、その下方からの空気を上方の斜めの邪魔板に沿って吹き上げて空気の循環流を作る燃焼装置が、例えば特開昭４６−８９２号公報に記載されている。この装置では、空気の循環が不充分であり、しかも被焼却物は直接装置内に投入されるために、完全燃焼は殆ど望めないという欠点がある。【０００６】
また、炉の頂部の開口部から被焼却物を投入し、被焼却物の下部に設けた散気管からの吹き込み空気によって、投入された被焼却物を流動化させ燃焼させた後、不燃物を散気管の下部に設けたスクリューコンベアで、装置外に排出するようにした一段燃焼方式（例えば特開昭４９−１０８８５６号公報）もある。しかし、この方式では、被焼却物で形成した流動層での完全燃焼は不可能であり、水分の多い被焼却物の燃焼は不完全燃焼となる。【０００７】
さらに、パドルフィーダーを焼却炉の底部に設け、パドルフィーダーの下方から散気管を介して空気を吹き込む一段式の燃焼装置が特開昭５２−９０１７４号公報に記載されている。この燃焼装置においては、被焼却物をパドルフィーダーの一端から該炉内に搬送し、このパドルフィーダートラフの下方から吹き込んだ空気によって、被焼却物の流動化を形成する。しかし、この方法も一段式燃焼装置のために必ずしも完全な燃焼は得られない。【０００８】
前記特開昭５２−９０１７４号公報の装置とは異なり、被焼却物を焼却炉本体の流動層室の斜め上方から投下し、熱媒体（硅砂等）によって形成された流動層中に落下させて被焼却物の一部を燃焼させ、流動層を通過してパドルフィーダーに落下した被焼却物は、パドルフィ―ダーで粉砕されフィーダートラフからの空気の吹き上げと、流動層室の中間部に設けた散気管によって安定した流動層を形成し、この散気管の上方の一方の壁から斜め上方に、更にその対向壁から斜め下方に、当該炉外で熱交換した空気を風箱から吹き込んで旋回流動層を形成する二段燃焼方式の燃焼方法が特開昭５５−９５０１６号公報に記載されている。この場合、被焼却物は旋回流に乗って完全な燃焼が行われる。しかし、炉内に投入された被焼却物の中には、パドル間隔以上の大きな石塊や金属塊等の不燃物が混入することも多いことから、パドルフィーダーの回転停止が起こり、可燃物の粉砕と不燃物の搬送が順調に行われないため、充分な二段燃焼が不可能となることも多い。その上、焼却装置そのものの一時停止を余儀なくされる等の基本的な欠点がある。また、被焼却物の燃焼によって発生する酸性ガス、例えば塩化水素等によって、特殊な例を除いて殆どの当該装置は、炉本体内壁の耐火材が著しく劣化し、当該装置そのものの機能を完全に損ね、焼却処理が不可能となる。したがって、これらを補うための手間や修繕等にかかる経費が増大する。さらに、焼却装置内において、猛毒の芳香族系有機塩素化合物であるダイオキシン類や、多塩化ジベンゾフラン類等の再合成は、ほとんど抑制できない。【０００９】
今までに開発された集塵装置は、（１）サイクロンと（２）洗浄集塵装置（ベンチュリースクラバー）と（３）電気集塵装置と（４）バックフィルターと（５）音波集塵装置がある。この中で音波集塵装置は、処理ガスに音波によって振動を与えると、浮遊粒子はお互いに衝突し凝集する。凝集粒子は、見かけ上、粒径が大きくなるので、サイクロンなどによって容易に捕集できる。しかし、音波による騒音公害の問題があり、現在は殆ど使用されていない。サイクロンは、粒子径５μｍ〜１０μｍに適応するため、問題となる１μｍ前後の含有粒子には適応できないという欠点がある。洗浄集塵装置の捕集性能は、サイクロンとバックフィルターの中間であり、大量の粉塵を含んだ排水が発生するために、大規模の排水処理が必要となる。電気集塵装置は、帯電粒子を正極板方向に移動させて正極板に付着させ、処理ガスと分離する。付着した粒子の除去には、機械的にハンマーリングなどによって正極板から剥離する方法（乾式法）と、水流で流し去る方法（湿式法）とがある。電気集塵装置は、各種集塵装置の中でも、最も微小な粒子（０．１μｍ程度）まで捕集でき、さらに高温高圧でも使用でき、圧力損失も小さく（１０ｍｍ水柱程度）、運転費が安いので、大量のガス処理用として用いられることが多い。しかし、電気集塵装置は、高電圧（数千ボルト以上）及び整流器を必要とするので設備費は最も高く、正極板に付着した粒子を機械的にハンマーリングなどによって剥離する際（４回以上／時間）には大量の粉塵が大気中に放出され、一方、水流で流し去る場合は排水処理が必要となるという欠点がある。バックフィルターは、粉塵がろ布上に堆積すると処理ガス圧力の損失が大きくなるため、粉塵を一定間隔で払い落とす要があり、このために付着性のある粉塵や水分の多い処理ガスの集塵は不可能である。払い落とし方式は、逆気流吹き込みや機械的振動があるが、払い落とし中は、ろ過操作を中止するか、バッグを幾つかのグループに分け、順次払い落としていく方法が用いられるが、非常に不合理なものであり、前記の問題点は殆ど解決していない。【００１０】
廃棄物焼却施設の燃焼排ガスから熱エネルギー回収する熱交換器は、通常、出来る限り高温側に配設するのが望ましい。しかし、当該燃焼排ガス中には水分と浮遊粒子が多いため、熱交換器と集塵装置との組み合わせが難しい。さらに、当該熱交換器に浮遊粒子が付着し易い為に、当該熱交換器を低温側に配設しなければならない。したがって、効果的な熱エネルギーの回収が実現できていないのが実情である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決し、被焼却物の燃焼によって発生する猛毒のダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類等の再合成を抑制し、粉塵を効果的に集塵し、熱エネルギーを効果的に回収し、大気中に放出す燃焼排ガスの白濁を防止することができる焼却装置及び焼却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、第一段旋回流動層室と、当該第一段旋回流動層室の上部と流体連通する第二段ガス旋回室と、当該第二段ガス旋回室の上部と流体連通するガス燃焼室と、当該ガス燃焼室の上部に設けられた濡れ壁式ガス冷却室と、当該濡れ壁式ガス冷却室の上部側面と流体連通する湿式超音波集塵装置と、当該湿式超音波集塵装置と流体連通する旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器と、当該湿式超音波集塵装置において除塵され並びに旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器において熱交換された燃焼排ガスを系外に排出する排気筒を具備する排ガスチャンバーと、当該旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器において熱交換して得られる熱エネルギーを当該第一段旋回流動層室、当該第二段ガス旋回室及び当該排気筒における旋回流の発生に利用する、二段旋回流動層式焼却炉システムが提供される。当該第一段旋回流動層室には、多数のオリフィスノズル及び熱媒体取り出し口が設けられている円錐形底板と、当該円錐形底板の下方に設けられている風箱と、当該風箱に加圧空気を送り込む熱風送気管とが設けられ、当該円錐形底板の上方には予め熱媒体が充填されていて、当該熱風送気管から送り込まれた加圧空気を多数のオリフィスノズルを通して、当該円錐形底板の上方に吹き出すことによって当該熱媒体を吹き上げて流動層を形成するように構成されており、当該第一段旋回流動層室上部内壁には、タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズルが設けられ、当該第一段旋回流動層室上部外壁には当該タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズルと、流体連通する環状の風箱が設けられ、当該風箱には加圧空気を送り込む熱風送気管が取り付けられていて、当該風箱に送り込まれた加圧空気を当該タンジェンシャルに多数配列された、オリフィスノズルを通して当該第一段旋回流動層室に送り込み、当該流動層を形成している熱媒体を旋回させるように構成されている。当該第一段旋回流動層室と当該第二段ガス旋回室との間には、被焼却物投入口、中和剤投入口、熱媒体循環口及びバーナーが設けられ、被焼却物、中和剤及び熱媒体を当該流動層に投入して、旋回させながら当該第二段ガス旋回室に上昇させるように構成されており、当該第二段ガス旋回室上部内壁には多数のオリフィスノズルが設けられ、当該第二段ガス旋回室上部外壁には、当該オリフィスノズルと流体連通する環状の風箱が設けられ、当該風箱には、加圧空気を送り込む熱風送気管が取り付けられていて、当該風箱に送り込まれた加圧空気を当該オリフィスノズルを通して、当該第二ガス旋回室に吹き込み、当該第一段旋回流動層室から上昇してくる燃焼排ガスを更に旋回させるように構成されている。当該ガス燃焼室上部には、当該濡れ壁式ガス冷却室と流体連通する排ガス出口管が設けられ、燃焼ガス及び燃焼飛灰を当該濡れ壁式ガス冷却室に導入するように構成されている。当該濡れ壁式ガス冷却室には、当該ガス燃焼室の当該排ガス出口管を覆うように陣笠が設けられており、当該陣笠の上面中央部には冷却水入口管が設けられ、当該陣笠の下方で且つ当該排ガス出口管の外周部に、高圧空気を送気する高圧空気入口管が当該濡れ壁式ガス冷却室外壁を貫通して設けられており、当該陣笠上面に沿って冷却水を連続且つ平均的に送水して、当該陣笠の下端にて当該ガス燃焼室から上昇してくる燃焼排ガス及び飛灰と接触して、冷し且つ当該排ガス出口管の外周部と当該濡れ壁式冷却室外壁との間の空間に、燃焼排ガス及び飛灰を含んだ冷却水を貯留するように構成されている。当該排ガスチャンバーには、飛灰を捕集した後の処理ガスを導入する処理ガス入口管と、白煙防止用熱風入口管と、排気筒とが設けられており、当該排気筒の最下段に環状の風箱を設け、当該排気筒側板にタンジェンシャルに配列させた多数のオリフィスノズルを設け、当該排気筒の外側に加圧空気を送り込む熱風送気管を設け、加圧空気を当熱風送気管から当該風箱を経由して当該オリフィスノズルから、当該排気筒に吹き込んで旋回流を発生させるように構成されている。【００１３】
前記湿式超音波集塵装置は、角断面で円錐形の排ガス入口管と、ガス整流板ユニットと、多数の圧電素子の振動子ユニットと、ミスト・セパレーターと、角断面で円錐形の排ガス出口管とを具備することが好ましい。【００１４】
前記旋回用空気熱交換器は、角断面で円錐形の排ガス入口管と、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、角断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の第一段旋回流動層室、第二段ガス旋回室及び排ガスチャンバーに熱風を送気する配管と、を具備することが好ましい。【００１５】
前記流動用空気熱交換器は、前記旋回用空気熱交換器の下流に設けられており、前記旋回用空気熱交換器と流体連通するダクトと、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、角断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の底部に流動層を発生させるための熱風を送気する配管と、前記二段旋回流動層焼却炉の排ガスチャンバーに排ガスを送気する配管と、煤塵貯留チャンバーと、煤塵出口管と、を具備することが好ましい。【００１６】
また、本発明によれば上記二段旋回流動層式焼却炉システムを用いて被焼却物を焼却する方法が提供される。本方法は、前記第一段旋回流動層室から旋回上昇してくる熱媒体に、前記被焼却物投入口より被焼却物を投入し、前記ガス燃焼室内での旋回流の外側温度を８５０℃以上に保持し且つ旋回流の中心軸温度を１３００℃以上に維持して、被焼却物を完全燃焼させ、中和剤を前記中和剤投入口より投入して、被焼却物の燃焼産物である酸性ガスを中和させ、被焼却物の燃焼によって発生する燃焼ガス及び飛灰を、前記ガス燃焼室の前記排ガス出口管より、前記濡れ壁式冷却室に導入し、前記冷却水入口管より冷却水を供給して前記陣笠の上面に沿って連続且つ平均的に送水し、燃焼排ガス及び飛灰と冷却水とを接触させて、前記排ガス出口管の外周部と、前記濡れ壁式冷却室外壁との間の空間に燃焼排ガス及び飛灰を含んだ冷却排水を貯留し、前記高圧空気入口管から高圧空気を送気して、当該燃焼排ガスと当該飛灰とを混合した後排水し、残りの燃焼ガスを排出し、前記濡れ壁式冷却室から排出した燃焼ガスを除塵して、熱交換した後、前記排ガスチャンバーに戻し、前記排気筒に上昇させて旋回流を発生させ、燃焼ガス中の水分を気化させ、燃焼ガスの熱交換によって回収した熱エネルギーを前記第一段旋回流動層室、前記第二ガス旋回室及び前記排気筒における旋回流の発生並びに前記第一段旋回流動層室下方での流動層の形成に利用することで、燃焼酸性ガスを中和し且つダイオキシン類の再合成を抑制することを特徴とする。【００１７】
また、前記濡れ壁式冷却室の上方の側面に設けられた前記排ガス出口管から排出された前記燃焼排ガス及び燃焼飛灰を含む流れは、前記湿式超音波集塵装置の前記ガス整流板ユニットで均等化され、前記多数の圧電素子の振動子ユニットにおいて発生させた２８ＫＨｚ／Ｓ前後音波領域の振動を与えて形成した微細な水滴に燃焼飛灰を吸収させて、燃焼排ガスから分離し、燃焼排ガス中の残りの水滴を前記ミスト・セパレーターで除去し、次いで、除塵した燃焼排ガスを前記旋回用空気熱交換器と前記流動用空気熱交換器に送り、熱交換した後、前記排ガスチャンバーに導入する、ことが好ましい。【００１８】
一般的に焼却処理システムにおけるダイオキシン類の生成過程は、二次燃焼室において完全燃焼できないで残留した未燃焼成分あるいは前駆物質が、二次燃焼室から集塵装置・熱交換器を通過する間に、温度・雰囲気・触媒などの諸条件が適当に揃ってしまい、燃焼によって発生した塩化水素と反応して生成されると考えられている。この生成反応には、１）３００〜５００℃の雰囲気温度で、煤塵中の重金属（特に銅）が触媒となり、未燃焼炭素などからダイオキシン類が合成される反応経路と、２）クロロフェノールやクロロベンゼンなどの前駆物質が分解し、次いでダイオキシン類が合成される反応経路とがある。特に１）の合成反応は、関連の薄い物質から、新たに合成されると言った意味でDe Novo Synthesisとよばれている。毒性の強いダイオキシン類は、その化学的構造からもわかるように、本質的には一酸化炭素（CO）や各種炭化水素（HC）などと同様、未燃焼分の一種と考えられている。したがって、焼却炉内でのダイオキシン類生成抑制法は、高い燃焼温度（Temperature）、燃焼ガスの充分な滞留時間（Time）及び未燃焼ガスと空気との良好な乱流混合（Turbulence）が最も重要となる。そこで、酸素（O2）濃度のコントロールを前提として、これらの三要素の良好なバランスを図れば殆どのダイオキシン類の再合成の抑制が可能となる。これら三要素の良好なバランスの図れた燃焼条件下で、燃焼によって発生した塩化水素を同時に生石灰（CaO）による中和処理に供することで、安定した無害の塩化カルシウム（CaCl2）と水（H2O）が生成される。重金属の触媒が燃焼排ガス中に存在しても、塩化カルシウム（CaCl2）と水（H2O）は殆ど反応しないため、燃焼排ガスに見合った中和剤の自動供給によってダイオキシン類の再合成の抑制効果を高めることができる。【００１９】
燃焼排ガス中の飛灰と重金属類は、二段旋回流動層式焼却炉の上部に設けられた陣笠付の濡れ壁式ガス冷却室の冷却水に吸収される。飛灰と重金属類を吸収した冷却水は、湿式超音波集塵装置からの排水と共に凝集沈澱式排水処理装置にて処理水と汚泥に分離される。処理水は、濡れ壁式ガス冷却室に再循環して、冷却水として再利用する。こうして、湿式超音波集塵装置の燃焼排ガス中の水分量を最小限に保ち、空気熱交換器に飛灰等が付着することを防止することができる。よって、燃焼排ガスの高温側に該空気熱交換器を配設することができる。【００２０】
また、本発明の燃焼装置では水によって集塵を行っているため、音波集塵装置の音波による騒音公害の問題も解決できる。【００２１】
さらに、本発明の燃焼装置では、大気中に放出す燃焼排ガスの白煙に旋回流を発生させて熱風と混合することで、白濁を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（ａ）は、本発明に係る二段旋回流層層式焼却炉を概念的に示す縦断面図、（ｂ）〜（ｄ）は、その一部を其々示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線で切断した平面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線で切断した平面図である。
【図４】図１におけるＣ−Ｃ線で切断した平面図である。
【図５】本発明の二段旋回流式燃焼炉システムの概略を示す系統図である。
【符号の説明】
【００２３】
１・・・炉本体
１−１・・・第一段旋回流動室
１−２・・・第二段ガス旋回室
１−３・・・ガス燃焼室
２・・・熱媒体取出口
３・・・オリフィスノズル
４・・・風箱
５・・・熱風送気管
６・・・オリフィスノズル
７・・・風箱
８・・・環状ヘッダー管
９、１０、１１・・・熱風送気管
１２・・・ダンパー
１３・・・固形状被焼却物入口
１４・・・液状被焼却物入口
１５・・・熱媒体循環口
１６・・・中和剤投入口
１７・・・バーナー
１８・・・オリフィスノズル
１９・・・風箱
２０・・・環状ヘッダー管
２１、２２、２３・・・熱風送気管
２４・・・ダンパー
２５・・・排ガス出口管
２６・・・燃焼ガス緊急放出口
２７・・・ガス冷却室（濡れ壁式）
２８・・・排ガス出口管
２９・・・排ガスチャンバー
３０・・・排ガス入口管
３１・・・白煙防止用熱風入口管
３２・・・排気筒
３３・・・風箱
３４・・・オリフィスノズル
３５・・・環状ヘッダー管
３６、３７・・・熱風送気管
３８・・・ダンパー
３９・・・熱風送気管
４０・・・冷却水入口管
４１・・・圧力空気入口管
４２・・・陣笠
４３・・・処理物収納箱
４４・・・電動横行ホイスト
４５・・・電動ブロック
４６・・・圧縮せん断機
４７・・・No.１処理物搬送機
４８・・・処理物貯留槽
４９・・・自動切出装置
５０・・・No.２処理物搬送機
５１・・・給塵装置
５２・・・液状被焼却物貯留槽
５３・・・残渣油貯留槽
５４、５５・・・ポンプユニット
５６・・・混合槽
５７・・・ポンプユニット
５８・・・混合液噴霧装置
５９・・・分級器
６０・・・熱媒体循環装置
６１・・・ロータリーフィーダー
６２・・・熱媒体貯留槽
６３・・・不燃物搬送機
６４・・・不燃物貯留箱
６５・・・中和剤貯留槽
６６・・・除湿器
６７・・・定量切出装置
６８・・・熱風送気管
６９・・・補助燃料貯留槽
７０・・・オイルポンプユニット
７１・・・燃焼用送風機
７２・・・湿式超音波集塵装置
７２ａ・・排ガス入口管
７２ｂ・・ガス整流板ユニット
７２ｃ・・振動子ユニット
７２ｄ・・ミスト・セパレーター
７２ｅ・・排ガス出口管
７３・・・旋回用空気熱交換器
７３ａ・・排ガス入口管
７３ｂ・・エキスパンション
７４・・・旋回用送風機
７５・・・流動用空気熱交換器
７５ａ・・ダクト
７５ｂ・・エキスパンション
７６・・・流動用送風機
７７・・・誘引送風機
７８・・・散気管
７９・・・煤塵バンカー
８０・・・二重ダンパー
８１・・・飛灰搬送機
８２・・・加湿器
８３・・・灰バンカー
８４・・・空気圧縮機
８５・・・熱風発生装置
８５ａ・・オイルバーナー
ａ・・・熱媒体
ｂ・・・固形状被焼却物
ｃ・・・液状被焼却物
ｄ・・・不燃物
ｅ・・・熱風
ｆ・・・耐火材
ｇ・・・中和剤
ｈ・・・燃焼ガス
ｉ・・・燃焼飛灰
ｊ・・・排ガス
ｋ・・・熱風
ｌ・・・冷却水（処理水）
ｍ・・・補助燃料
ｎ・・・円錐形底板
ｏ・・・高圧空気
ｐ・・・残渣油
ｑ・・・排水
ｒ・・・混合液
ｓ・・・新水
ｔ・・・空気
ｕ・・・加圧空気
【発明の実施の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳説する。
【００２５】
図１は本発明に係る主装置である焼却炉を概念的に示す断面図である。二段旋回流動層式焼却炉１は第一段旋回流動層室１−１と、第一段旋回流動層室１−１の上部と流体連通する第二段ガス旋回室１−２と、第二段ガス旋回室１−２の上部と流体連通するガス燃焼室１−３と、ガス燃焼室１−３の上部に設けられた濡れ壁式ガス冷却室２７と、を具備する。
【００２６】
第一段旋回流動層室１−１には、多数のオリフィスノズル３及び熱媒体取出口２が設けられている円錐形底板ｎと、円錐形底板ｎの下方に設けられている風箱４と、風箱４に熱風ｋを送り込む熱風送気管５と、が設けられている。円錐形底板ｎは、すり鉢状になだらかに傾斜している。円錐形底板nの中央を通って、最下部に抜ける熱媒体取出口２が設けられている。円錐形底板nのほぼ全面に亙って、多数のオリフィスノズル３が垂直に配列して設けられている。これらのオリフィスノズル３は、円錐形底板nの下側に設けた風箱４と連通している。円錐形底板ｎの上方には熱媒体ａが充填されている。熱風送気管５から送り込まれた熱風ｋを多数のオリフィスノズル３を通して円錐形底板ｎの上方に吹き出すことによって、熱媒体ａを吹き上げて流動層を形成するように構成されている。熱風ｋは、図５に示す消音器付送風機７６で送気され、空気熱交換器７５によって熱交換された後、オリフィスノズル３を通過して第一段旋回流動層室１−１内に吹き込まれ、予め充填された熱媒体aを吹き上げて流動層炉を形成する。
【００２７】
第一段旋回流動層室１−１の上部内壁には、図３に示すように任意の角度を有するタンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズル６が設けられている。第一段旋回流動層室１−１の上部外壁には、炉本体１の外板と耐火材ｆとの間に、タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズル６と流体連通する環状の風箱７が設けられている。図２に詳細に示すように、風箱７には、炉本体１の外側に配設した環状ヘッダー管８の一部に、熱風ｋを送り込む熱風送気管９が取り付けられている。環状ヘッダー管８と風箱７との間には、熱風送気管１０、ダンパー１２及び熱風送気管１１が設けられている。熱風送気管９から送り込まれた熱風ｋは、環状ヘッダー管８、熱風送気管１０、ダンパー１２及び熱風送気管１１を経由して、風箱７に送り込まれる。風箱７に送り込まれた熱風ｋは、タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズル６を通して第１段旋回流動層室１−１に吹き込まれ、流動層を形成している熱媒体ａを旋回させて安定した第一段目の旋回流動層を形成するように構成されている。
【００２８】
第一段旋回流動層室１−１と第二段ガス旋回室１−２との間には、バーナー１７が設けられている。バーナー１７の取り付け位置と同じ円周上の他の箇所に、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、固形物被焼却物投入口１３、液状被焼却物注入口１４、熱媒体循環口１５、斜め下方に傾斜する中和剤投入口１６が設けられ、固形物被焼却物ｂ、液状被焼却物ｃ、熱媒体ａ及び中和剤ｇを当該流動層に投入して旋回させながら第二段ガス旋回室１−２に上昇させるように構成されている。
【００２９】
第二段ガス旋回室１−２の上部内壁には、オリフィスノズル１８が設けられている。第二段ガス旋回室１−２の上部外壁には、オリフィスノズル１８と流体連通する環状の風箱１９が設けられている。図３に示すように、風箱１９には、環状ヘッダー管２０の一部に、熱風ｋを送り込む熱風送気管２１が取り付けられている。環状ヘッダー管２０と風箱１９との間には、熱風送気管２２、ダンパー２４及び熱風送気管２３が設けられている。熱風送気管２１から送り込まれた熱風ｋは、環状ヘッダー管２０、熱風送気管２２、ダンパー２４及び熱風送気管２３を経由して、風箱１９に送り込まれる。風箱１９に送り込まれた熱風ｋは、オリフィスノズル１８を通して第二段ガス旋回室１−２に吹き込まれ、第一段旋回流動層室１−１から上昇してくる旋回流動層をさらに旋回させて、一層強靱な第二段旋回流動層を形成するように構成されている。
【００３０】
ガス燃焼室１−３の上部には、濡れ壁式ガス冷却室２７と流体連通する排ガス出口管２８が設けられ、燃焼ガスｈ及び燃焼飛灰ｉを濡れ壁式ガス冷却室２７に導入するように構成されている。
【００３１】
濡れ壁式ガス冷却室２７には、ガス燃焼室１−３の排ガス出口管２８を覆うように陣笠４２が設けられている。陣笠４２の上面中央部には冷却水入口管４０が設けられている。陣笠４２の下方で且つ排ガス出口管２８の外周部に高圧空気を送気する高圧空気入口管４１が濡れ壁式ガス冷却室２７の外壁を貫通して設けられている。陣笠４２の上面に沿って、冷却水ｌを連続且つ平均的に送水して、陣笠４２の下端にて、ガス燃焼室１−３から上昇してくる燃焼ガスｈ及び燃焼飛灰ｉと接触して冷却し、且つ排ガス出口管２８の外周部と濡れ壁式冷却室２７の外壁との間の空間に燃焼ガスｈ及び燃焼飛灰ｉを含んだ冷却水ｌを貯留するように構成されている。
【００３２】
濡れ壁式ガス冷却室２７の排ガス出口管２８は、湿式超音波集塵装置７２に連結されている。湿式超音波集塵装置７２は、角断面で円錐形の排ガス入口管７２ａと、ガス整流板ユニット７２ｂと、多数の圧電素子の振動子ユニット７２ｃと、ミスト・セパレーター７２ｄと、角断面で円錐形の排ガス出口管７２ｅとを具備する。
【００３３】
湿式超音波集塵装置７２は、配管を介して旋回空気熱交換器７３及び流動層用空気熱交換器７５に連結されている。
【００３４】
旋回用空気熱交換器７３は、角断面で円錐形の排ガス入口管７３ａと、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管７８と、角断面のエキスパンション７３ｂと、前記二段旋回流動層焼却炉の第一段旋回流動層室１−１、第二段ガス旋回室１−２及び排ガスチャンバー２９に熱風ｋを送気する配管と、を具備する。
【００３５】
流動用空気熱交換器７５は、旋回用空気熱交換器７３の下流に設けられており、旋回用空気熱交換器７３と流体連通するダクト７５ａと、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管７８と、角断面のエキスパンション７５ｂと、二段旋回流動層焼却炉の底部に流動層を発生させるための熱風ｋを送気する配管と、二段旋回流動層焼却炉の排ガスチャンバー２９に排ガスｊを送気する配管と、煤塵貯留チャンバー７９と、煤塵出口管８０と、を具備する。濡れ壁式ガス冷却室２７から排ガス出口管２８を介して搬送される燃焼飛灰ｉは、散気管７８からの気体流によって流動層用空気熱交換器７５の下部の煤塵バンカー７９に集められる。
【００３６】
また、旋回空気熱交換器７３には、第一段旋回流動層室１−１の熱風送気管９、第二段ガス旋回室１−２の熱風送気管２１及び排ガスチャンバー２９の下方の排ガス入口管３０にそれぞれ熱風ｋ（２００℃）を送気する配管が連結されている。さらに、流動層用空気熱交換器７５には、第一段旋回流動層室１−１の下方の風箱４に熱風ｋ（２００℃）を送気する配管が連結されている。
【００３７】
濡れ壁式冷却室２７の上方には、排ガスチャンバー２９がさらに設けられている。排ガスチャンバー２９には、燃焼飛灰ｉを捕集した後の排ガスｊを再循環させる排ガス入口管３０と、白煙防止用熱風入口３１と、排気筒３２とが設けられている。排気筒３２の最下段に環状の風箱３３が設けられている。風箱３３には、図４に示すように、排気筒３２の外側に配設した環状ヘッダー管３５の一部に、熱風ｋを送り込む熱風送気管３９が取り付けられている。環状ヘッダー管３５と風箱３３との間には、熱風送気管３５、ダンパー３８及び熱風送気管３６が設けられている。熱風送気管３９から送り込まれた熱風ｋは、環状ヘッダー管３３、熱風送気管３６、ダンパー３８及び熱風送気管３７を経由して、風箱３３に送り込まれる。風箱３３に送り込まれた熱風ｋは、タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズル３４を通して排気筒３２に吹き込まれ、旋回流を発生させている排ガスｊとよく混合して、排ガスｊ中の水蒸気を気化して白煙の発生を防止するように構成されている。白煙防止用熱風入口管３１は、該チャンバー２９の排ガス入口管３０と同レベルの任意の位置に設けられている。白煙防止用熱風入口管３１は、別に設けられた熱風発生装置８５に連結されている。熱風発生装置８５は、オイルバーナー８５ａを具備し、補助燃料ｍと加圧空気ｕを混合して燃焼させて発生させた燃焼ガスと、熱風発生装置８５の側面から吸入した空気ｔとからガス温度を６００℃に調整した熱風ｅを発生させる。
【００３８】
次に本発明の二段旋回流動層式燃焼炉システムを用いて被焼却物を燃焼処理する方法を説明する。
【００３９】
固形状被焼却物ｂは、図５に示す処理物収納箱４３に一定容量貯留し、電動横行ホイスト４４と、電動ブロック４５を用い圧縮せん断機４６の投入口に移動して装入する。圧縮せん断機４６に装入された固形状被焼却物ｂは、５０ｍｍ角以下に切断され、図５に示すNo.１処理物搬送機４７で処理物貯留槽４８に搬送され一時的に貯留される。その後、自動切出装置４９を経由して、定量ずつNo.２処理物搬送機５０で搬送され、給塵装置５１を経由して、定量ずつ前記固形状被焼却物投入口１３より第一段旋回流動層室１−１内に投入される。
【００４０】
液状被焼却物ｃは、液状被焼却物貯留槽５２に一時的に貯留される。液状被焼却物ｃの熱量調整に用いる残渣油ｐは、残渣油貯留槽５３に一時的に貯留される。液状被焼却物ｃ及び残渣油ｐは、それぞれポンプユニット５４及び５５によって混合槽５６に送られ、熱量調整される。その後、液状被焼却物ｃ及び残渣油ｐの混合液ｒをポンプユニット５７によって、液状被焼却物注入口１４に送り、混合噴霧装置５８により第一段旋回流動層室１−１内に噴霧される。
【００４１】
このようにして第一段旋回流動層室１−１内に送り込まれた被焼却物は、瞬時に乾燥され、ガス化され、及び一部が燃焼して、第一段目の燃焼工程が完了する。同時に、不燃物ｄは第一段旋回流動層室１−１内で可燃分と分離され、円錐形底板ｎ上に一時滞留した後、一部の熱媒体ａと一緒に熱媒体取出口２より炉外に搬出され、図５に示す分級器５９に送られ、分級器５９において熱媒体ａと不燃物ｄとに分離される。分離された熱媒体ａは、図５に示す熱媒体循環装置６０でロータリーフィーダー６１まで搬送される。オーバーフローした熱媒体ａは、熱媒体貯留槽６２に一時的に貯留された後、熱媒体循環装置６０に順次戻され、第一段旋回流動層室１−１と第二段ガス旋回流室１−２の間の内壁に設けられた熱媒体循環口１５（図１（ｃ）参照）から第一段旋回流動層室１−１の流動層内に定量ずつ戻されて再利用される。一方、不燃物ｄは、図５に示す不燃物搬送機６３によって、不燃物貯留箱６４に送られ、一時貯留した後、系外に搬出される。本発明において、熱媒体ａは、定格運転で常に負圧状態で運転する必要性から外気との気密性が要求される焼却炉の外気とのシール（サンドシール）をも提供する。
【００４２】
中和剤ｇ（ＣａＯ等）を第一段旋回流動層室１−１内の旋回流動層内に投入し、固形状被焼却物ｂ及び液状被焼却物ｃの燃焼によって発生した酸性ガス、例えば塩化水素等を化学反応によって、中和処理する。中和剤ｇは、中和剤貯留槽６５に貯留され、除湿器６６を経由した加圧空気ｕと混合された後、定量切出装置６７で定量ずつ熱風送気管６８によって、中和剤投入口１６より投入される。本発明において、中和剤ｇは、旋回流動層の竜巻流（乱流）に乗って燃焼ガスとの直接混合する時間が長くなり、効率良い中和反応が行われダイオキシン類の抑制効果を発揮する。
【００４３】
バーナー１７は、重油等の高発熱量の補助燃料ｍを燃焼させる。補助燃料ｍは、補助燃料貯留槽６９に貯留され、オイルポンプユニット７０により送油される。補助燃料ｍは、燃焼用送風機７１から送気された高圧空気ｏと混合されて、燃焼する。熱媒体ａが旋回流動状態において着火し、燃焼し、炉内温度が設定温度に上昇した時点で、固形状被焼却物ｂ及び液状被焼却物ｃを単独或いは同時に第一段旋回流動層室１−１内に供給する。バーナー１７を用いて、竜巻流の外側温度を８５０℃以上に保持して固形状被焼却物ｂ及び液状被焼却物ｃの燃焼を安定化させると共に竜巻流のエネルギー、即ち、竜巻流の中心軸温度を１３００℃以上に維持させることができる。
【００４４】
環状ヘッダー管２０には、図５に示す消音器付旋回用送風機７４から送気され、旋回空気熱交換器７３によって熱交換された熱風ｋ（２００℃）が送り込まれる。この熱風ｋは、ダンパー２４によって平均的な酸素濃度（空気量）に調整され、風箱１９に送気され、各オリフィスノズル１８から第二段ガス旋回流室１−２に吹き出され、第一段旋回流動層室１−１で発生する旋回流（竜巻流）よりも一層強靱な第二段目の旋回流を形成する。
【００４５】
この第二段目の旋回流（竜巻流）は、旋回流の外側にある物質を旋回流の中心に引き寄せる特性を有している。この特性は、焼却炉１において発生した燃焼ガス（酸性ガス）を旋回流の中心部に引き寄せるため、焼却炉１の内壁面に用いられる耐火材ｆに対する酸性ガスによる腐食を完全に阻止することができ、燃焼ガスの炉内での滞留時間を引き延ばすことができ、さらに、旋回流の中心部の温度を１３００℃以上に保持することができる。こうして、第二段旋回流は、酸性ガスの中和処理と固形状被焼却物ｂ及び液体被焼却物ｃの完全燃焼をほぼ達成できることになり、ダイオキシン類の発生を顕著に抑制する。
【００４６】
固形状被焼却物ｂ及び液状被焼却物ｃは、第二段ガス旋回流室１−２において発生させた旋回流によって旋回しながらガス燃焼室１−３に上昇して、燃焼する。燃焼完了した後の燃焼ガスｈ及び燃焼飛灰ｉは、炉本体１のガス燃焼室１−３の頂部に設けた排ガス出口管２５より排出され、ガス冷却室（濡れ壁式）２７に導かれる。このとき、冷却水ｌを陣笠４２の中心部に設けた冷却水入口管４０より連続且つ平均的に送水して、上昇してくる燃焼ガスｈ及び燃焼飛灰ｉと対向接触させる。上昇する燃焼ガスｈ及び燃焼飛灰ｉは、冷却水ｌと接触することで、５００〜４００℃まで冷却されると共に、ガス燃焼室１−３の排ガス出口管２５の外周部と濡れ壁式冷却室２７の外壁との間の空間に燃焼飛灰ｉを含んだ排水が貯留される。この排水に、圧力空気入口管４１より高圧空気ｏを送気して良く混合することで、燃焼飛灰ｉの５０％以上を排水中に平均的に浮遊懸濁させることができる。残りの燃焼飛灰ｉを含んだ燃焼ガスｈは、冷却水ｌによって５００〜４００℃に降温された後、ガス冷却室（濡れ壁式）２７の上部側面に設けた排ガス出口管２８から排出される。尚、ガス燃焼室１−３の頂部には、燃焼ガス緊急放出口管２６を設け、未燃焼ガスによる爆発事故を防止するように構成することが好ましい。
【００４７】
排ガス出口管２８から排出された燃焼飛灰ｉを含む燃焼排ガスｊは、図５に示す湿式超音波集塵装置７２に送られる。湿式超音波集塵装置７２は、重金属類を含んだ飛灰を捕集し、排ガスｊから分離する。好適には、ガス整流板ユニット７２ｂで均等化された後、多数の圧電素子の振動子ユニット７２ｃにおいて発生させた２８ＫＨｚ／Ｓ前後音波領域の振動を与えて形成した微細な水滴に燃焼飛灰を吸収させて、燃焼排ガスから分離する。燃焼排ガス中の残りの水滴は、ミスト・セパレーター７２ｄで除去される。こうして、飛灰が分離除去された後の排ガスｊは、旋回用空気熱交換器７３及び流動用空気熱交換器７５に送られる。排ガスｊは、旋回用空気熱交換器７３において、消音器付旋回用送風機７４から送気された空気と熱交換して空気を暖め、旋回用の熱風ｋ（２００℃）を形成させる。流動用空気熱交換器７５において、排ガスｊは、消音器付流動用送風機７６から送気された空気と熱交換して空気を暖め、流動用の熱風ｋ（２００℃）を形成させる。流動用の熱風ｋは、配管を経由して熱風送気管５及び風箱４を介して第一段旋回流動室１−１の底部から導入される。旋回用の熱風ｋは、配管を経由して熱風送気管９及び風箱７を介して第一段旋回流動室１−１に導入され、熱風送気管２１及び風箱１９を介して第二段ガス旋回室１−２に導入され、熱風送気管３６及び風箱３３を介して排気筒３２に導入される。
【００４８】
一方、流動用空気熱交換器７５で熱交換された排ガスｊは、誘因送風機７７により吸引され、配管を経由して、排ガスチャンバー２９の下部の側面に設けられている排ガス導入管３０から排ガスチャンバー２９に導入される。同時に、排ガスチャンバー２９には、熱風発生装置８５からの６００℃の熱風ｅが、白煙防止用熱風入口管３１から導入される。排ガスチャンバー２９内で、排ガスｊと熱風ｅ（６００℃）とは十分に混合されて、排気筒３２に上昇する。排気筒３２には、旋回空気熱交換器７３で熱交換された熱風ｋ（２００℃）が旋回流として導入され、排ガスｊ及び熱風ｅと十分に混合される。こうして、排ガスｊ中の水蒸気は熱風ｅ及びｋによって気化されるので、白煙の発生が防止される。処理後のダイオキシン類などを含まない排ガスは排気筒３２の頂部から系外に排出される。
【００４９】
一方、旋回空気熱交換器７３及び流動空気熱交換器７５に導入された排ガスｊ中に随伴されている燃焼飛灰ｉは、熱交換器７３及び７５に付着することがある。これら付着した煤塵（燃焼飛灰）は、熱交換器７３及び７５の上部に設けられた散気管７８から間歇的に空気を導入することで、流動空気熱交換器７５の下部に設けた煤塵バンカー７９に貯留される。その後、二重ダンパー８０を経由して飛灰搬送機８１で加湿器８２に搬送して飛散防止を図りながら、灰バンカー８３に一時貯留した後、系外に搬出する。
【００５０】
ガス冷却室（濡れ壁式）２７及び湿式超音波集塵装置７２で発生した排水ｑは、凝集沈澱式排水処理装置（図略）によって処理する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明による二段旋回流動層式焼却炉を主装置として用いた焼却処理システムは、焼却炉内に旋回流（竜巻流）を発生させる。二段旋回流動層式焼却炉の特性である旋回流の外側に存在する物質を旋回流の中心軸に引き寄せる特性を充分に活用して、旋回流の外側温度を８５０℃以上に保持して安定した燃焼を継続することができると共に、旋回流のエネルギー、即ち、旋回流の中心軸温度を１３００℃以上に維持できる。また、炉内における燃焼ガスの滞留時間を大幅に引き延ばし、９９．９９９９％のほぼ完全に近い燃焼が可能となった。したがって、燃焼排ガス中に未燃焼炭素が殆ど含まれず、燃焼により発生する酸性ガス（塩化水素）の中和反応効率も良好で、ダイオキシン類の再合成を阻止することができる。また、二段旋回流動層式焼却炉の上部に設けられた陣笠付の濡れ壁式ガス冷却室の配設によって、燃焼排ガス中の５０％以上の浮遊縣濁物質（飛灰等）を冷却水に吸収させて、凝集沈殿式排水処理装置で処理することができるため、燃焼排ガス中に含有する水分量を最小限に保持することができる。また、濡れ壁式ガス冷却室において燃焼排ガスから固形分を減少させ、さらに、集塵効率の高い湿式超音波集塵装置を用いることで、燃焼排ガス中の固形分（飛灰）を激減させることができ、燃焼排ガスの高温側に空気熱交換器の配設を可能とした。こうして、焼却炉から発生する熱エネルギーを再利用して、流動層及び旋回流を発生させることができる。また、排ガスチャンバーと排気筒に熱風の旋回流を発生させることで、大気中に放出する燃焼排ガスの水蒸気を気化させ、白濁を防止することができる。結果的に、建設・修繕費及びランニングコストを著しく軽減させることができるようになった。従来の焼却処理システムは、炉の下部に堆積する焼却灰及び燃焼飛灰中のダイオキシン類を、活性炭に吸着させたものを混合して、溶融炉及びガス化溶融炉によって廃棄物を直接燃焼溶融する方法が主流である。直接燃焼溶融するガス化溶融炉であっても、燃焼排ガス中にダイオキシン類は常に混入しているため、燃焼飛灰と活性炭に吸着させたものは、エンドレスに処理しなければならないことから、莫大な建設費とランニングコストを必要とする。
【図１】
2010010630.tif 000003
【図２】
2010010630.tif 000004
【図３】
2010010630.tif 000005
【図４】
2010010630.tif 000006
【図５】
2010010630.tif 000007
【国際調査報告】
2010010630.tif 000008
2010010630.tif 000009