(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を燃焼する主燃焼室を有し、主燃焼室での燃焼後の未燃ガスを燃焼する二次燃焼室が該主燃焼室の出口側に接続されており、主燃焼室下部に、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子が設けられていると共に、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子のそれぞれの下方から一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている廃棄物焼却炉において、
主燃焼室へ高温ガスを吹き込む高温ガス吹込み手段と、二次燃焼室へ二次燃焼用ガスを吹き込む二次燃焼用ガス吹込み手段とを有し、
上記高温ガス吹込み手段は、側部吹込み口と上部吹込み口と高温ガス吹込み制御手段とを有し、
側部吹込み口は主燃焼室の側壁に設けられ主燃焼室の内方に向けかつ斜め下方に高温ガスを吹き込み、上部吹込み口は主燃焼室の天井壁の廃棄物の移動方向で側部吹込み口に対応する位置かつ天井壁の幅方向の中央部位置に設けられ下向きに高温ガスを吹き込み、
高温ガス吹込み手段が、側部吹込み口と上部吹込み口から吹き込む高温ガスを廃棄物の熱分解・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て衝突させ、主燃焼室の側壁近傍から中央に亘る主燃焼室全域で、火格子上の廃棄物層の直上に隙間なくよどみ領域又は循環領域を形成し平面状燃焼領域を定在させ、
高温ガス吹込み制御手段は、側部吹込み口と上部吹込み口との高温ガス吹込み流量比率と、高温ガスの吹込み流速及び吹込み流量のうち少なくとも一つとを設定又は調整することにより、平面状燃焼領域の状態を所望の状態に制御することを特徴とする廃棄物焼却炉。
【請求項２】
二次燃焼室から排出される燃焼排ガス中のＣＯ濃度又は酸素濃度を計測する手段と、計測したＣＯ濃度又は酸素濃度の変化に対応して高温ガスの吹込み流量を調整する手段を有することとする請求項１に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項３】
高温ガス吹込み手段は、高温ガスの温度、酸素濃度、流量及び流速のうち少なくとも一つを調整する高温ガス調整手段を備えることとする請求項１又は請求項２に記載の廃棄物焼却炉。
【請求項４】
高温ガス吹込み手段は、温度が１００〜３００℃の範囲であり、酸素濃度が５〜２１体積％の範囲である高温ガスを吹き込むこととする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の廃棄物焼却炉。
【請求項５】
高温ガス吹込み手段は、高温ガスを、主燃焼室内ガス流量を主燃焼室内断面積で除した空塔速度の５〜２０倍の流速で吹き込むこととする請求項１ないし請求項４のうちの一つに記載の廃棄物焼却炉。
【請求項６】
高温ガス吹込み手段は、空気、酸素を含有するガス及び焼却炉から排出された循環排ガスのうち少なくとも一つを高温ガスとして供給する高温ガス供給源を備えることとする請求項１ないし請求項５のうちの一つに記載の廃棄物焼却炉。
【請求項７】
廃棄物を燃焼する主燃焼室を有し、主燃焼室での燃焼後の未燃ガスを燃焼する二次燃焼室が該主燃焼室の出口側に接続されており、主燃焼室下部に、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子が設けられていると共に、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子のそれぞれの下方から一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている廃棄物焼却炉による廃棄物焼却方法において、
高温ガスを、主燃焼室の側壁に設けられた側部吹込み口から主燃焼室の内方に向けかつ斜め下方に吹き込むと共に、主燃焼室の天井壁の廃棄物の移動方向で側部吹込み口に対応する位置かつ天井壁の幅方向の中央部位置に設けられた上部吹込み口から下向きに吹き込み、
側部吹込み口と上部吹込み口から吹き込む高温ガスを、廃棄物の熱分解・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て衝突させ、主燃焼室の側壁近傍から中央に亘る主燃焼室全域で、火格子上の廃棄物層の直上に隙間なくよどみ領域又は循環領域を形成し平面状燃焼領域を定在させ、
側部吹込み口と上部吹込み口との高温ガス吹込み流量比率と、高温ガスの吹込み流速及び吹込み流量のうち少なくとも一つとを設定又は調整することにより、平面状燃焼領域の状態を所望の状態に制御することを特徴とする廃棄物焼却方法。
【請求項８】
二次燃焼室から排出される燃焼排ガス中のＣＯ濃度又は酸素濃度を計測し、計測したＣＯ濃度又は酸素濃度の変化に対応して高温ガスの吹込み流量を調整することとする請求項７に記載の廃棄物焼却方法。
【請求項９】
高温ガスの温度、酸素濃度、流量及び流速のうち少なくとも一つを調整し、高温ガス吹込み口に供給することとする請求項７又は請求項８に記載の廃棄物焼却方法。
【請求項１０】
高温ガスは、温度が１００〜３００℃の範囲であり、酸素濃度が５〜２１体積％の範囲であることとする請求項７ないし請求項９のうちの一つに記載の廃棄物焼却方法。
【請求項１１】
高温ガスを、主燃焼室内ガス流量を主燃焼室内断面積で除した空塔速度の５〜２０倍の流速で吹き込むこととする請求項７ないし請求項１０のうちの一つに記載の廃棄物焼却方法。
【請求項１２】
高温ガスは、空気、酸素を含有するガス及び焼却炉から排出された循環排ガスのうち少なくとも一つであることとする請求項７ないし請求項１１のうちの一つに記載の廃棄物焼却方法。
【請求項１３】
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燃焼用一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑ１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Ｑ２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Ｑ３とが、下式（１）及び（２）を満足することとする請求項７ないし請求項１２のうちの一つに記載の廃棄物焼却方法。
Q1：Q2：Q3＝0.75〜1.10：0.05〜0.40：0.10〜0.40 ………（１）
1.0≦Q1＋Q2＋Q3≦1.5 …………………………………………（２）
【請求項１４】
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燃焼用一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑ１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Ｑ２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Ｑ３とが、下式（３）及び（４）を満足することを特徴とする請求項７ないし請求項１２のうちの一つに記載の廃棄物焼却方法。
Q1：Q2：Q3＝0.80〜1.00：0.10〜0.30：0.10〜0.30 ………（３）
1.1≦Q1＋Q2＋Q3≦1.3 …………………………………………（４）
【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概要構成を以下に説明する。
【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に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の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下から燃焼用一次空気を吹き込む燃焼用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、乾燥火格子の下からの空気と炉内の輻射熱により乾燥されると共に、昇温されて着火する。すなわち、上記乾燥火格子の直上方では、廃棄物の移動方向の上流側空間で乾燥領域が形成され、下流側空間では燃焼開始領域が形成される。燃焼開始領域で着火して燃焼を開始した廃棄物は、燃焼火格子上に送られ、廃棄物が熱分解され可燃性ガスが発生し、燃焼火格子の下から送られる燃焼用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。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、二次燃焼室で二次空気を受けて燃焼する。
【０００５】
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は（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。
【０００６】
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。
【０００７】
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残る。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、局所的な高温により炉の耐火物の寿命が短くなるという問題点がある。
【０００８】
このような状況のもとで、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（特許文献１、段落［００６３］）。
【０００９】
廃棄物焼却炉の二次燃焼領域の出口側から高温排ガスを導出し除塵した後、空気と混合し高温ガスとし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。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き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側壁に設けたノズルから燃焼室内に吹き込み（特許文献１、段落［００４０］）、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、低空気比燃焼下で廃棄物の燃焼を安定して行わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−８４９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
廃棄物焼却炉による廃棄物の燃焼では、低空気比のもとにおいても、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、燃焼によって発生するＣＯ、ＮＯｘなど有害物の発生量を抑制することに大きく寄与する。特許文献１による廃棄物焼却炉では、燃焼室の幅方向両端部に位置する側壁に設けたノズルから高温ガスを燃焼室内に吹き込むようになっている。この場合、側壁から吹き込まれた高温ガスが、側壁近傍から幅方向中央部までの燃焼室全般に亘って、上述の効果を偏りなく奏して、低空気比燃焼操業下で廃棄物層から発生する可燃性ガスの燃焼を安定して行うことが、必ずしもできないことがある。また、廃棄物の焼却処理量が多く燃焼室幅が広い焼却炉の場合には、側壁から吹き込まれた高温ガスが、燃焼室中央付近まで到達せず、燃焼促進効果や燃焼安定化効果を発揮できない。そのため、低空気比燃焼を安定して行えない問題がある。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑み、廃棄物焼却炉の燃焼室の大きさにかかわらず、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、燃焼室側壁近傍から中央部までの燃焼室全般に亘って、廃棄物の燃焼を安定して行うことができ、ＣＯ，ＮＯｘ等の有害物の発生量を抑制でき、低空気比燃焼を安定して問題なく行うことができる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】
【００１３】
本発明によると、上述の課題は、次のように構成される廃棄物焼却炉そして廃棄物焼却方法によって解決される。
【００１４】
＜廃棄物焼却炉＞
本発明に係る廃棄物焼却炉は、廃棄物を燃焼する主燃焼室を有し、主燃焼室での燃焼後の未燃ガスを燃焼する二次燃焼室が該主燃焼室の出口側に接続されており、主燃焼室下部に、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子が設けられていると共に、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子のそれぞれの下方から一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている。
【００１５】
かかる廃棄物焼却炉において、本発明では、主燃焼室へ高温ガスを吹き込む高温ガス吹込み手段と、二次燃焼室へ二次燃焼用ガスを吹き込む二次燃焼用ガス吹込み手段とを有し、上記高温ガス吹込み手段は、主燃焼室の側壁に設けられた側部吹込み口と、主燃焼室の天井壁に設けられた上部吹込み口とを有し、側部吹込み口は主燃焼室の内方に向けかつ斜め下方に高温ガスを吹き込むように設定され、上部吹込み口は主燃焼室幅方向の中央部位置で下向きに高温ガスを吹き込むように設定されていて、火格子上の廃棄物層の直上によどみ領域又は循環領域を形成し平面状燃焼領域を定在させることを特徴としている。
【００１６】
本発明において、高温ガス吹込み口の配置位置、配置数、配置間隔、吹込み方向、吹込み口形状、側部吹込み口と上部吹込み口との吹込み流量比率、高温ガス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ことにより、平面状燃焼領域の状態を所望の状態に制御可能としていることが好ましい。
【００１７】
本発明において、高温ガス吹込み手段は、高温ガスの温度、酸素濃度、流量及び流速のうち少なくとも一つを調整する高温ガス調整手段を備えることが好ましい。
【００１８】
本発明において、高温ガス吹込み手段は、温度が１００〜３００℃の範囲であり、酸素濃度が５〜２１体積％の範囲である高温ガスを吹き込むことが好ましい。
【００１９】
本発明において、高温ガス吹込み手段は、高温ガスを、主燃焼室内ガス流量を主燃焼室内断面積で除した空塔速度の５〜２０倍の流速で吹き込むことが好ましい。
【００２０】
本発明において、高温ガス吹込み手段は、空気、酸素を含有するガス及び焼却炉から排出された循環排ガスのうち少なくとも一つを高温ガスとして供給する高温ガス供給源を備えることが好ましい。
【００２１】
＜廃棄物焼却方法＞
廃棄物を燃焼する主燃焼室を有し、主燃焼室での燃焼後の未燃ガスを燃焼する二次燃焼室が該主燃焼室の出口側に接続されており、主燃焼室下部に、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子が設けられていると共に、乾燥火格子、燃焼火格子そして後燃焼火格子のそれぞれの下方から一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている廃棄物焼却炉により廃棄物が焼却される。
【００２２】
かかる廃棄物焼却方法において、高温ガスを、主燃焼室の側壁に設けられた側部吹込み口から吹き込むと共に主燃焼室の天井壁に設けられた上部吹込み口から吹き込み、側部吹込み口からの高温ガスの吹込みは主燃焼室の内方に向けかつ斜め下方に向け行われ、上部吹込み口からの高温ガスの吹込みは主燃焼室幅方向の中央部位置で下向きに行われ、火格子上の廃棄物層の直上に燃焼ガスのよどみ領域又は循環領域を形成し平面状燃焼領域を定在させることを特徴としている。
【００２３】
本発明において、高温ガス吹込み口の配置位置、配置数、配置間隔、吹込み方向、吹込み口形状、側部吹込み口と上部吹込み口との吹込み流量比率、高温ガスの吹込み流速、吹込み流量のうち少なくとも一つを設定又は調整することにより、平面状燃焼領域を所望の状態に制御することが好ましい。
【００２４】
本発明において、高温ガスの温度、酸素濃度、流量及び流速のうち少なくとも一つを調整し、高温ガス吹込み口に供給することが好ましい。
【００２５】
本発明において、高温ガスは、温度が１００〜３００℃の範囲であり、酸素濃度が５〜２１体積％の範囲であることが好ましい。
【００２６】
本発明において、高温ガスを、主燃焼室内ガス流量を主燃焼室内断面積で除した空塔速度の５〜２０倍の流速で吹き込むことが好ましい。
【００２７】
本発明において、高温ガスは、空気、酸素を含有するガス及び焼却炉から排出された循環排ガスのうち少なくとも一つであることが好ましい。
【００２８】
本発明においては、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燃焼用一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑ１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Ｑ２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Ｑ３とが、下式（１）及び（２）を満足するように定めることができる。
【００２９】
Q1：Q2：Q3＝0.75〜1.10：0.05〜0.40：0.10〜0.40 ………（１）
1.0≦Q1＋Q2＋Q3≦1.5 …………………………………………（２）
【００３０】
本発明においては、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燃焼用一次空気により供給される単位時間当りの酸素量の比Ｑ１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Ｑ２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Ｑ３とが、下式（３）及び（４）を満足するように定めることができる。
【００３１】
Q1：Q2：Q3＝0.80〜1.00：0.10〜0.30：0.10〜0.30 ………（３）
1.1≦Q1＋Q2＋Q3≦1.3 …………………………………………（４）
【００３２】
＜高温ガス吹込みによる作用＞
このような本発明の廃棄物焼却炉そして廃棄物焼却方法では、側壁の側部吹込み口から斜め下向きに吹き込まれ、主燃焼室天井の幅方向中央部の上部吹込み口から下向きに吹き込まれる高温ガスは、次のように寄与する。
（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。
（２）酸素を含んだ高温ガスの吹き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。
（３）高温ガスを、側壁に設けた側部吹込み口から斜め下向きに吹き込み、主燃焼室天井の幅方向中央部に設けた上部吹込み口から主燃焼室内に下向きに吹き込み、高温ガスの斜め下向きの流れと下向きの流れと、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し、その結果、可燃性ガスの流れが緩やかになり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（平面状火炎）が形成され定在する。
（４）定在する平面状火炎の輻射により廃棄物の熱分解を促進する。
【００３３】
上記（１）〜（４）の作用により、低空気比燃焼下でも廃棄物の燃焼が安定する。したがって、燃焼が安定するため可燃性ガスが十分に燃焼され、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が抑制され、そのため、低空気比燃焼を達成できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、以上のように、廃棄物焼却炉の主燃焼室にて、高温ガスを主燃焼室の側壁に設けた側部吹込み口から斜め下向きに吹き込み、主燃焼室天井の幅方向中央部に設けた上部吹込み口から高温ガスを下向きに吹き込むこととしたので、高温ガスの斜め下向きの流れと下向きの流れと、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対向させることで、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主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となり、平面状燃焼領域を定在させることができ、その結果、焼却炉の大きさに関わらず、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。そのため、低空気比燃焼を安定して行うことができる。
【００３５】
さらには、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促進することができるため、火格子に供給する廃棄物量（火格子負荷）および主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主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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態としての廃棄物焼却炉装置の概要構成図である。
【図２】図２（Ａ）は焼却炉内燃焼状態を説明するための図１装置の主燃焼室幅方向の断面図であり、図２（Ｂ）の従来装置の対応断面図と対比して示されている。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面の図１及び図２にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００３８】
＜実施形態＞  
図１に示される本実施形態の廃棄物焼却炉は、廃棄物Ｐを燃焼するための主燃焼室１１の出口側に二次燃焼室１２が連設されている。二次燃焼室１２は廃熱回収のための廃熱ボイラ１７の一部でもあり入口近傍部分である。
【００３９】
主燃焼室１１の下部には、廃棄物Ｐの移動方向（図では右方向）で、上流側から乾燥火格子１１ａ、燃焼火格子１１ｂ、そして後燃焼火格子１１ｃが順に設けられている。各火格子１１ａ，１１ｂ，１１ｃはそれぞれ、火格子上の廃棄物Ｐを右方に移動させる動作を
伴っている。
【００４０】
上記焼却炉では、乾燥火格子１１ａの廃棄物の流れ方向上流側の上方に、廃棄物投入口１３が設けられており、該廃棄物投入口１３から垂下するシュート１４により上記主燃焼室１１の上部空間に連通していて、廃棄物投入口１３から投入された廃棄物Ｐが上記シュート１４を経て廃棄物供給手段（図示せず）により、上記乾燥火格子１１ａに落下するようになっている。該乾燥火格子１１ａ上に落下した廃棄物Ｐは、各火格子１１ａ〜１１ｃの動作によって、火格子上に廃棄物Ｐの層を形成しつつ燃焼火格子１１ｂそして後燃焼火格子１１ｃへと移動する。各火格子１１ａ〜１１ｃの下方には、燃焼用のガスの供給を受けるための風箱１１ａ−１，１１ｂ−１，１１ｃ−１が設けられている。風箱１１ａには乾燥用の一次空気が供給され、風箱１１ｂ−１，１１ｃ−１には燃焼用の一次空気が供給される。該乾燥用の一次空気は、乾燥火格子１１ａ上の廃棄物Ｐの攪拌そして乾燥・着火に供され、燃焼用の一次空気は、燃焼火格子１１ｂそして後燃焼火格子１１ｃ上の廃棄物Ｐの燃焼に使われるほか、火格子の冷却作用、廃棄物Ｐの攪拌作用を有する。また、後燃焼火格子１１ｃに対して下流側で隣接する位置に、下方に開口する灰落下口１５が設けられている。
【００４１】
主燃焼室１１の出口部（下流側）の上方位置で該主燃焼室１１に二次燃焼室１２が連設されている。廃熱ボイラ１７はその入口近傍部分が二次燃焼室１２であり、二次燃焼室１２に続いて屈曲流路空間が形成され、内壁面の水冷壁や伝熱管群により廃熱を回収し、上方の排出口１７ａからの排ガスを無害化処理した後に大気中へ排出するようになっている。
【００４２】
本実施形態では、焼却炉は、燃焼用空気となる一次空気供給のための一次空気供給手段２１と二次燃焼用ガス供給のための二次燃焼用ガス供給手段２５の２系統の空気供給手段を備えている。
【００４３】
一次空気供給手段２１は、外部に設けられた空気供給源からの空気を管路２２を経て、乾燥火格子１１ａ、燃焼火格子１１ｂ、そして後燃焼火格子１１ｃのそれぞれの風箱１１ａ−１，１１ｂ−１そして１１ｃ−１に分岐供給管２１ａ，２１ｂそして２１ｃから送り込むようになっており、上記管路２２には、圧送用ファン２３そして流量調整機構としてのダンパ２４が設けられている。また、二次燃焼用ガス供給手段２５は、例えば、外部に設けられた空気供給源からの空気を二次燃焼用ガスとして管路２６を経て二次燃焼室１２に吹込み口２５Ａから送り込むようになっており、二次燃焼用ガス供給手段２５の管路２６には、一次空気供給手段２１の場合と同様に、圧送用ファン２７そして流量調整機構としてのダンパ２８が設けられている。
【００４４】
本実施形態では、図１に見られるように、上記一次空気供給手段２１そして二次燃焼用ガス供給手段２５に加え、主燃焼室１１へ高温ガスを吹き込む高温ガス吹込み手段３０をも有している。該高温ガス吹込み手段３０は、図１に見られるように、炉外に設けられた高温ガス供給源３１と、該高温ガス供給源３１から高温ガスを受けて、主燃焼室１１の幅方向（図１にて紙面に直角方向）端部に位置する主燃焼室１１の側壁に設けられた側部吹込み口３２と、主燃焼室１１の天井壁の幅方向の中央部に設けられた上部吹込み口３３を有している。
【００４５】
側部吹込み口３２は、図１に見られるように、廃棄物の流れ方向（図１にて左から右に向う方向）にて、乾燥火格子１１ａと燃焼火格子１１ｂの範囲の上方で、主燃焼室１１の両方の側壁に複数（図１にて３つ）設けられていて、図２（Ａ）に見られるように、上記幅方向で内方かつ下向きに傾いた方向に高温ガスを吹き込むようになっている。これに対し、上部吹込み口３３は、廃棄物の移動方向で上記側部吹込み口３２に対応する位置（図１参照）かつ上記幅方向の中央位置（図２（Ａ）参照）に設けられており、下方向に向けて高温ガスを吹き込むようになっている。側部吹込み口３２そして上部吹込み口３３を有する高温ガス吹込み手段３０から吹き込まれる高温ガスそしてその挙動については、再度後述する。
【００４６】
以上のように構成される本実施形態の廃棄物焼却炉は、次の要領で運転され、廃棄物を焼却する。
【００４７】
＜焼却方法の概要＞
先ず、廃棄物投入口１３へ廃棄物を投入すると、廃棄物供給手段により廃棄物は落下して乾燥火格子１１ａに堆積され、各火格子１１ａ〜１１ｃの動作により、乾燥火格子１１ａ上から燃焼火格子１１ｂ上そして後燃焼火格子１１ｃ上へと移動し、これらの各火格子上に廃棄物の層を形成する。各火格子１１ａ〜１１ｃは、風箱１１ａ−１〜１１ｃ−１を経て、燃焼用の一次空気を受けており、これにより各火格子の廃棄物は乾燥そして燃焼される。
【００４８】
このような本実施形態の焼却炉では、乾燥火格子１１ａと燃焼火格子１１ｂの上に形成された廃棄物の層が燃焼することで、主燃焼室内の空間には、廃棄物層の直上空間に次のような諸領域が形成される。
【００４９】
乾燥火格子１１ａの直上方で廃棄物投入口１３の下方に対応して位置する、乾燥火格子１１ａの範囲のうちの上流側範囲には乾燥領域が形成され、該乾燥火格子１１ａの下流側範囲には燃焼開始領域が形成される。すなわち、乾燥火格子１１ａ上の廃棄物は、上記上流側範囲で乾燥され、上記下流側範囲で着火して燃焼が開始する。
【００５０】
乾燥火格子１１ａから運ばれた燃焼火格子１１ｂ上の廃棄物はここで熱分解そして部分酸化が行われ、可燃性ガスと固形分が燃焼する。廃棄物はこの燃焼火格子１１ｂ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１１ｂの直上空間に主燃焼領域が形成される。しかる後、僅かに残った廃棄物中の固定炭素など未燃分が後燃焼火格子１１ｃ上で完全に燃焼される。この後燃焼火格子１１ｃの直上空間に後燃焼領域が形成される。後燃焼火格子１１ｃ上では、僅かに残った廃棄物中の固定炭素など未燃分を完全におき燃焼させる。完全に燃焼した後の燃焼灰は、灰落下口１５より排出される。このように廃棄物が燃焼している状態で、各火格子直上空間には、上述の乾燥領域、燃焼開始領域、主燃焼領域そして後燃焼領域がそれぞれ形成される。
【００５１】
主燃焼室１１内で発生した可燃性ガスはそのほとんどが主燃焼室１１内で燃焼され、残存する未燃ガスは、後燃焼火格子１１ｃの上方に連接される廃熱ボイラ１７の入口近傍に相当する二次燃焼室１２に流入して、ここで二次燃焼用ガスが供給され、二次燃焼する。
【００５２】
既述のごとく、主燃焼室１１の出口に、二次燃焼室１２が設けられていて、二次燃焼室１２の入口近傍空間が二次燃焼領域となっている。したがって、主燃焼室１１内で発生した未燃ガスは、二次燃焼領域に導かれ、そこで二次燃焼用ガスと混合・攪拌され、二次燃焼し、二次燃焼の後に燃焼排ガスは廃熱ボイラ１７で熱回収される。熱回収された後、廃熱ボイラ１７から排出口１７ａを経て排出された燃焼排ガスは、消石灰による酸性ガスの中和と、活性炭によるダイオキシン類の吸着が行われ、さらに除塵装置（図示せず）に送られ、中和反応生成物、活性炭、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。
【００５３】
次に、一次燃焼用空気、高温ガス、二次燃焼用ガスの吹き込みについて詳細に説明する。
【００５４】
＜燃焼用一次空気の吹き込み＞
燃焼用一次空気は、圧送用ファン２３から一次燃焼用空気供給用の管路２２を通って各乾燥火格子１１ａ、燃焼火格子１１ｂ及び後燃焼火格子１１ｃのそれぞれの下部に設けられた風箱１１ａ−１，１１ｂ−１，１１ｃ−１に供給された後、各火格子を通過上昇して主燃焼室１１内に供給される。主燃焼室１１内に供給される一次燃焼用空気の流量は、上記管路２２に設けられた流量調節用のダンパ２４により調整され、さらに、各風箱に供給される流量は、各風箱に分岐して設けられたそれぞれの分岐供給管２１ａ，２１ｂ，２１ｃに備える流量調節ダンパ（図示せず）により調節される。また、風箱及び一次燃焼用空気を供給するための管路２２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。
【００５５】
燃焼用一次空気として、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。燃焼用一次空気として、空気、酸素を含有するガス、循環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。 
【００５６】
＜高温ガスの吹き込み＞
高温ガスは、主燃焼室１１内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域において、廃棄物層に向かって、側部吹込み口３２から斜め下向きに、天井の幅方向中央部の上部吹込み口３３から下向きに吹き込まれる。これは、火炎が存在し可燃性ガスが多く存在する領域に、高温ガスを吹き込むことが燃焼を安定させる上で好ましいためである。なお、火格子式廃棄物焼却炉において、可燃性ガスが多く存在する領域は、燃焼開始領域から主燃焼領域までである。
【００５７】
廃棄物が焼却される場合、乾燥火格子１１ａ上で、まず乾燥領域で水分の蒸発が起こり、次いで燃焼開始領域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。ここで燃焼開始領域とは、廃棄物の燃焼が始まり、廃棄物の熱分解、部分酸化により可燃性ガスが生成し始める空間の領域である。また、燃焼火格子１１ｂの直上の主燃焼領域とは、廃棄物の熱分解、部分酸化と燃焼が行われ、可燃性ガスが発生し火炎を伴って燃焼している空間の領域であり、火炎を伴う燃焼が完了する点（燃え切り点）までの空間の領域である。燃え切り点より後の空間の領域では、廃棄物中の固形未燃分（チャー）が燃焼するチャー燃焼領域（熾燃焼領域）となる。火格子式廃棄物焼却炉では燃焼開始領域は、上述のごとく、乾燥火格子の上方空間であり、主燃焼領域は燃焼火格子の上方空間に相当する。
【００５８】
高温ガスを主燃焼室１１内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に，廃棄物層直上に向かって、側部吹込み口３２から斜め下向きに、天井の幅方向中央部の上部吹込み口３３から下向きに吹き込むことにより、吹き込まれる高温ガスは、廃棄物の熱分解・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、廃棄物層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とになる。
【００５９】
このよどみ領域または循環領域では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、すなわち廃棄物層直上に平面状燃焼領域Ｆ（平面火炎）が定在し、可燃性ガスの安定した燃焼が行われる（図２（Ａ）参照）。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。また、廃棄物層の直上に平面状燃焼領域が上述のように定在するので、この平面状燃焼領域からの熱輻射と顕熱によって廃棄物が加熱され、熱分解・部分酸化が促進される。
【００６０】
ここで、側部吹込み口３２そして上部吹込み口３３から吹き込まれる高温ガスの温度は、１００〜３００℃の範囲とすることが好ましい。その理由は、吹き込む高温ガスの温度を１００℃未満とすると、炉内の温度が低下し、燃焼が不安定となり、ＣＯが増加してしまうし、高温ガスの温度が３００℃を超えると炉内におけるクリンカの生成が助長される他、高温化に見合った経済的効果がないからである。また、高温ガスの酸素濃度が５〜２１体積％程度のものを用いることが好ましい。これにより、上述の可燃性ガスの燃焼安定化効果がより効果的に発揮され、低ＮＯｘ化、低ＣＯ化がより促進される。
【００６１】
上述のガス温度範囲そして酸素濃度を５〜２１％とし燃焼開始領域から主燃焼領域に吹き込まれる高温ガスとしては、二次燃焼室１２以降の排ガスを返送排ガスとして又はこの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。返送排ガス又は返送排ガスと空気の混合ガスを必要に応じて廃熱ボイラ１７で発生させた蒸気により加熱して、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主燃焼室１１内に吹き込む。このように、高温ガスを調製する際の返送排ガスと空気の混合割合や、返送排ガス又は返送排ガスと空気の混合ガスの加熱条件などを調整して、高温ガスの温度、酸素濃度を所望の範囲とする。
【００６２】
図１に見られるように、高温ガス吹込み用の側部吹込み口３２と上部吹込み口３３は主燃焼室１１内の燃焼開始領域から主燃焼領域に相当する乾燥火格子１１ａの廃棄物移動方向の下流側域の上方及び燃焼火格子１１ｂの直上方に設置されている。
【００６３】
主燃焼室１１の両側面で紙面に対して直角方向に対向して少なくとも一対の側部吹込み口３２を設け、ここから高温ガスを斜め下向きに吹き込み、さらに、天井の主燃焼室１１の幅方向の中央部に上部吹込み口３３を設け、下向きに高温ガスを吹き込んでいる。
【００６４】
かかる上部吹込み口３３からの高温ガスの下向きの吹込みがないと、側壁から吹き込まれた高温ガスが、燃焼室中央付近まで到達せず、燃焼室中央では廃棄物から発生する可燃性ガスは、図２（Ｂ）のように、よどみ領域または循環領域を形成せずに、上向きに流れてしまう。よって、本発明のごとく、高温ガスの吹込み方向が側部吹込み口３２から斜め下向きそして上部吹込み口３３から下向きに行われると、燃焼室の側壁近傍から中央に亘る燃焼室燃全域で、上昇する可燃性ガスと燃焼ガスと、高温ガスとが対向してよどみ領域または循環領域が安定して形成され、可燃性ガスが燃焼され平面状燃焼領域が定在する。本発明では、このような高温ガス吹込みにより、炉内の廃棄物層直上付近に安定なよどみ領域または循環領域を形成させることができ、安定した燃焼が行われ、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。その結果、焼却炉全体に吹き込む空気の量を減少させ、低空気比燃焼を安定して行うことができる。
【００６５】
＜高温ガス吹込口＞
高温ガス吹込み手段３０として、主燃焼室１１の側壁に側部吹込み口３２そして主燃焼室１１の天井中央部に上部吹込み口３３が、乾燥火格子１１ａの廃棄物の移動方向下流側から燃焼火格子１１ｂの範囲内での火格子直上の任意位置に設けられている。焼却炉の幅方向と長さ方向との複数の列にそって配置される。側部吹込み口３２と上部吹込み口３３は、ノズル型でもスリット型でもよい。
【００６６】
側部吹込み口３２と上部吹込み口３３の配置位置、配置数、配置間隔、吹込み方向、吹込口の形状（吹込まれた高温ガスＢの広がり形状に関係する）、側部吹込み口３２と上部吹込み口３３との吹込み流量比率、高温ガスの吹込み流速、吹込み流量などの高温ガス吹込口の設定及び操作条件は、廃棄物焼却炉の処理量、容積、廃棄物の性状などに合わせ平面状燃焼領域の状態そして形状を所望の状態に制御するように設定又は調整される。燃焼室内の廃棄物層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形成されるように、廃棄物からの上昇流と対向させる高温ガスの流れの状況を好ましい状態に制御するように、高温ガス吹込口の配置位置、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。
【００６７】
図１においては、主燃焼室１１の天井の幅方向中央部に上部吹込み口３３を設け、ここから廃棄物層に向かって下向きに高温ガスを吹き込んでいる。ここで、高温ガスの吹込み方向としては，廃棄物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まれることが望ましい。これは，吹き込んだ高温ガスと、廃棄物の熱分解・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、高温ガスの吹込み方向が廃棄物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。
【００６８】
＜高温ガス吹込流速、吹込み流量＞
高温ガス吹込み口から吹き込まれる高温ガスは、５〜２０ｍ／ｓ程度の吹込み速度で主燃焼室１１内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込むことが好ましい。５〜２０ｍ／ｓの吹込み速度とするのは、主燃焼室１１内における空塔速度（主燃焼室内ガス流量を主燃焼室内断面積で除した流速であって、最大１ｍ／ｓ程度である）の５〜２０倍の相対速度とすることにより、主燃焼室内ガス流れによる影響を受けずに、上記対向流場を安定して形成することができるためである。高温ガスの吹込み速度は、例えば、高温ガスＢを送るブロワの送風量を調整することなどにより調整される。高温ガス吹込み用の側部吹込み口３２そして上部吹込み口３３が複数ある場合、高温ガスは各側部吹込み口３２からそして各上部吹込口３３から必ずしも等流速で吹き込まれる必要はなく、焼却炉の規模、形状、用途或いは廃棄物性状、量、廃棄物層厚さ等により、各吹込口３２，３３からの吹き込み流速は異なるように適宜変更され得る。主燃焼室２で廃棄物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Ｂの吹き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、ボイラから排出される排ガスのＣＯ濃度、酸素濃度を計測し変化に対応して、高温ガスＢの吹き込み流量を調整するようにしてもよい。
【００６９】
上記のような高温ガス吹き込みにより、炉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、安定した燃焼が行われる結果、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、焼却炉全体に吹き込む空気の量を減少させ、低空気比燃焼を問題なく行うことができるようになる。
【００７０】
＜二次燃焼用ガスの吹込み＞
二次燃焼用ガスが二次燃焼用ガス吹込み口２５Ａから二次燃焼室１２に吹き込まれ、未燃ガスが二次燃焼される。二次燃焼用ガスとしては、温度が常温〜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。二次燃焼用ガスとして、空気、酸素を含有するガス、循環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。
【００７１】
上記二次燃焼用ガス吹込み口２５Ａは、二次燃焼室１２内に旋回流が生じる方向にガスを吹き込めるように１個又は複数個設置することが好ましい。二次燃焼用ガスを二次燃焼室１２内に旋回流が生じる方向に吹込むことにより、二次燃焼室１２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、排ガスのさらなる低ＮＯｘ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低ＣＯ化も可能となる。
【００７２】
二次燃焼用ガスとしては、圧送用ファン２７により供給される二次燃焼用空気のみを、あるいは、ブロワ供給後の二次燃焼用空気に希釈剤を混合し酸素濃度を調整したガスを、あるいは、除塵装置を通過した後の排ガスの一部を抜き出した循環排ガスのみを、さらには、上記二次燃焼用二次空気と循環排ガスを混合したガス等を用いることができる。希釈剤としては窒素、二酸化炭素などが考えられる。
【００７３】
上記二次燃焼室１２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の流量を調整することが好ましい。二次燃焼室１２内のガス温度が８００℃未満となると燃焼が不十分となり、ＣＯが増加するし、また、二次燃焼室１２内のガス温度が１０５０℃を超えると二次燃焼室１２内におけるクリンカの生成が助長され、さらに、ＮＯｘが増加してしまうからである。
【００７４】
＜低空気比燃焼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ための吹き込むガスの酸素量比配分について説明する。
【００７５】
廃棄物の燃焼に必要な単位時間当たりの理論酸素量（Ｘ）に対する、火格子下から主燃焼室内に吹き込まれる燃焼用一次空気により供給される単位時間当りの酸素量（Ｙ１）の比Ｑ１（＝Ｙ１／Ｘ）と、主燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹込まれる高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量（Ｙ２）の比Ｑ２（＝Ｙ２／Ｘ）と、二次燃焼領域に吹込まれる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（Ｙ３）の比Ｑ３（＝Ｙ３／Ｘ）とは、下式（１）及び（２）、より好ましくは下式（３）及び（４）を満足するように、それぞれのガスを吹込むことが好ましい。下式（３）及び（４）を満足するように、それぞれのガスを吹き込む比率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１．３以下のより低空気比での燃焼を実現できる。
【００７６】
Q1：Q2：Q3＝0.75〜1.10：0.05〜0.40：0.10〜0.40 ………（１）
1.0≦Q1＋Q2＋Q3≦1.5 …………………………………………（２）
Q1：Q2：Q3＝0.80〜1.0：0.10〜0.30：0.10〜0.30…………（３）
1.1≦Q1＋Q2＋Q3≦1.3  ……………………………………… （４）
ここで、上記廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量（Ｘ）は、主燃焼室内に投入される廃棄物の性状及び成分等から決定される廃棄物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の焼却処理速度（ｋｇ／ｈｒ）との積（Ｎｍ３／ｈｒ）により決定される。
【００７７】
また、上記Ｑ１の値は、火格子の下方から主燃焼室内に供給される一次燃焼用空気により供給される単位時間当りの酸素量（Ｙ１）の理論酸素量に対する比であり、上記一次燃焼用空気の流量を増減させることにより調整する。また、Ｑ２の値は、主燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹込まれる高温ガスの流量を増減させることにより調整される。また、Ｑ３の値は、二次燃焼領域に吹込まれる二次燃焼用ガスの流量を増減させることにより調整される。
【００７８】
なお、以下において、Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３をλと記載する。
【００７９】
上記比Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を上式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（１．０≦λ≦１．５）（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。
【００８０】
＜さらなる低空気比（空気比１．３以下で）の燃焼を実現するための酸素量比配分＞
廃棄物の燃え残りや有害物質の発生を抑制して安定した低空気比燃焼を達成させることができるより好ましい配分比としては、Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝０．９０：０．１５：０１５、λ＝１．２０を基準とし、焼却炉内に投入される廃棄物の組成や性状等に基づきλを１．１〜１．３の範囲でＱ１，Ｑ２，Ｑ３を上記の範囲内で調整する。
Ｑ１，Ｑ２,Ｑ３，λの具体例を以下に記載する。
【００８１】
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.90：0.05：0.25、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.90：0.10：0.20、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.90：0.20：0.10、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.90：0.25：0.05、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝1.00：0.05：0.15、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝1.00：0.10：0.10、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝1.00：0.15：0.05、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.85：0.10：0.25、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.85：0.20：0.15、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.80：0.15：0.25、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.80：0.20：0.20、λ＝１．２０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.75：0.20：0.20、λ＝１．１５
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.80：0.15：0.20、λ＝１．１５
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.80：0.10：0.20、λ＝１．１０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.80：0.15：0.15、λ＝１．１０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.85：0.20：0.25、λ＝１．３０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝0.90：0.15：0.25、λ＝１．３０
Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝1.00：0.10：0.20、λ＝１．３０ 
【００８２】
［燃焼用一次空気の比率Ｑ１の調整基準］
以下、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の調整基準を説明する。
【００８３】
通常の都市ごみ等の廃棄物を乾燥させ燃焼させるにはＱ１は0.90を基準とし、灰分の少ない廃棄物や水分の少ない廃棄物、例えばプラスチック等を燃焼する際には、Ｑ１を０．７５〜０．８５程度に減らし、その代わりに高温ガスについての比率Ｑ２を増加させる。
【００８４】
［高温ガスについての比率Ｑ２の調整基準］
通常の都市ごみ等の廃棄物を燃焼させるにはＱ２は０．１５を基準とし、灰分や水分が少なく可燃分が大部分である廃棄物、例えばプラスチック等、或いは、揮発分の大きい廃棄物を燃焼させる場合には、Ｑ２を０．２０〜０．２５程度に増加させる。Ｑ２が少ないと、上述の高温ガス吹込みの効果が十分に得られないため、ＣＯが増加し、上記範囲を超えてＱ２を増加させると、低空気比燃焼が達成できず、高温ガスを調製するための燃料代などが嵩むと共に、主燃焼室内の温度が過大となり、内壁にクリンカが生成したり、ＮＯｘが増加するなどの問題が生じるので好ましくないためである。
【００８５】
［二次燃焼用ガスについての比率Ｑ３の調整基準］
まず、廃棄物焼却炉の標準操業基準として、上記基準に基づき、廃棄物の組成や性状等を考慮してＱ１及びＱ２を決定し、次いでＱ３の標準値を設定する。Ｑ３は、０．１５を基準とし、０．１０〜０．４０の範囲で調整する。
【００８６】
Ｑ３の値を調整することで二次燃焼領域内での燃焼状態を調整する。
【００８７】
廃棄物焼却炉の実際の操業では標準操業基準で操業していても、焼却炉内の燃焼状況が変化し排出される排ガス中の有害物質量が変動することがある。そこで、上述のようにして決定したＱ１及びＱ２の値は維持したまま、廃棄物焼却炉内の状況を監視する因子に基づいてＱ３を増減するように調節する。このような燃焼制御方法をとることにより、焼却炉内の燃焼状況が変化しても、燃焼を安定して行うように調整でき、最終的に廃棄物焼却炉から排出される排ガス中の有害物質量を制御しやすくなり、さらに、焼却炉の燃焼制御系を簡単にすることができる。
【００８８】
ここで、前記廃棄物焼却炉内の状況を監視する因子としては、例えば、主燃焼室から排出される未燃ガスの二次燃焼を行う二次燃焼領域出口近傍又は廃熱ボイラ出口における、排ガス温度、排ガス中の酸素濃度、ＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度のいずれか一つ以上とすることが好ましい。これらの濃度を計測するための計測手段は、例えば、次のごとくのものがある。
【００８９】
ガス温度：温度センサ（熱電対、放射温度計）
ガス中Ｏ２濃度：酸素濃度計
ガス中ＣＯ濃度：ＣＯ濃度計
ガス中ＮＯｘ濃度：ＮＯｘ濃度計
【００９０】
以上説明したように本発明によれば、廃棄物焼却炉の燃焼室の大きさにかかわらず、廃棄物焼却炉において低空気比燃焼を行った場合においても、燃焼室内の幅方向と長さ方向の全域に亘って燃焼の安定性が維持され、かつ、局所高温領域の発生が抑制され、ＣＯやＮＯｘ等の有害ガスの発生量が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。さらに、従来よりさらに低空気比で燃焼を行えるので焼却炉から排出される排ガス総量をさらに大幅に低減でき、また、廃熱の回収効率を向上できる廃棄物焼却炉及び廃棄物焼却方法が提供される。
【符号の説明】
【００９１】
１１  主燃焼室
１１ａ  乾燥火格子
１１ｂ  燃焼火格子
１１ｃ  後燃焼火格子
１２  二次燃焼室
１３  廃棄物投入口
２１  一次空気供給手段
２５  二次燃焼用ガス供給手段
３０  高温ガス吹込み手段
３２  側部吹込み口
３３  上部吹込み口
【図１】
0005861880.tif 000002
【図２】
0005861880.tif 000003