(57)【要約】【課題】焼却原料の燃焼によって発生した排ガスと二次燃焼用空気等の酸素含有気体との混合を簡単な構成で確実に行い，排ガスの二次燃焼の効率を向上させることができる流動床炉及び流動床炉の焼却方法を提供する。【解決手段】焼却原料を攪拌して燃焼させる流動層１０と，流動層１０の上方に設けられ，焼却原料の燃焼によって発生した排ガスを燃焼させる二次燃焼室Ｓ２とを備えた流動床炉１において，二次燃焼室Ｓ２に気体を供給する複数の気体供給口４０を，平面視において二次燃焼室Ｓ２の中央部を囲むように配置した。【選択図】  図１
2006308226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却原料の燃焼によって発生した排ガスを燃焼させる二次燃焼室を備えた流動床炉であって，
前記二次燃焼室に気体を供給する複数の気体供給口を，平面視において前記二次燃焼室の中央部を囲むように配置したことを特徴とする，流動床炉。
【請求項２】
前記二次燃焼室は，略角筒状の壁部に囲まれた内部空間であり，
前記気体供給口は，前記壁部の４つの内側面にそれぞれ設けられたことを特徴とする，請求項１に記載の流動床炉。
【請求項３】
前記気体供給口は，各内側面において横方向に並べられたことを特徴とする，請求項２に記載の流動床炉。
【請求項４】
前記気体供給口からの気体の供給方向を可変としたことを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の流動床炉。
【請求項５】
前記気体供給口からの気体の供給流量を可変としたことを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の流動床炉。
【請求項６】
焼却原料の燃焼により発生した排ガスを二次燃焼室において燃焼させる流動床炉の焼却方法であって，
前記二次燃焼室の周囲から気体を供給することにより，前記排ガスを前記二次燃焼室の中央部に通過させることを特徴とする，流動床炉の焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，流動床炉及び流動床炉の焼却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を焼却処理する施設は，様々な方式のものが提唱されているが，その一例として，流動床炉が知られている。流動床炉は，炉床部に珪砂等の流動砂を堆積させた流動層が設けられたものであり，炉床に設けられた空気供給口から流動層中に空気を噴出させることにより，流動砂を吹き上げ，攪拌させながら加熱する構成になっている。廃棄物等の焼却原料は高温の流動砂と混合されながら激しく攪拌され，乾燥，熱分解，燃焼させられる。この焼却原料の熱分解や燃焼により発生した排ガスには，ＣＯ（一酸化炭素）等の有害な未燃ガス成分が含まれており，また，微細な軽量の焼却原料が混合していることもあるので，これら未燃ガスや浮遊した焼却原料をさらに燃焼させるための二次燃焼室（フリーボード）と呼ばれる燃焼領域が，流動層の上方に設けられる（例えば，特許文献１，２，３参照）。焼却原料の燃焼によって発生した排ガスは，流動層から二次燃焼室に上昇して，二次燃焼用の空気等の酸素（Ｏ２）含有気体と混合させられながら，二次燃焼室において燃焼させられ，二次燃焼の上部から排出される。
【０００３】
かかる流動床炉として，従来，二次燃焼室の高さ方向に複数の空気供給口を設け，各空気供給口からの二次燃焼用空気の供給流量を調節し，炉内の温度分布を制御しながら燃焼させことにより，排ガスの完全燃焼を図るようにした構成が提案されている（例えば特許文献３参照。）。また，二次燃焼室の下端部内側面に，上方及び下方よりも流路断面積を小さくした絞り部を形成し，この絞り部に空気供給口を設け，空気がよく混合するようにした構成が提案されている（例えば特許文献２参照。）。さらに，絞り部に設けた空気供給口から流動層の上部空間に二次燃焼用空気が供給されるようにし，流動層上方において，二次燃焼用空気と排ガスとを混合させた旋回流を形成することにより，二次燃焼用空気と排ガスとの混合を促進させるようにした構成が提案されている（例えば特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１３５１１号公報
【特許文献２】特開平１０−２０５７３３号公報
【特許文献３】特開２００２−１８１３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，従来の流動床炉にあっては，二次燃焼用空気と排ガスとを十分に混合させることができず，二次燃焼の効率を向上させることが難しい問題があった。例えば，二次燃焼室の高さ方向に複数の空気供給口を設けた場合や，流動層上方において旋回流を形成する場合でも，炉内の気流の流れは流動層の攪拌等により複雑になっており，気流の挙動を予想するのは困難であるため，二次燃焼用空気の供給流量を適切に制御して二次燃焼用空気と排ガスとを確実に混合させることは難しかった。また，流動層での燃焼状態，二次燃焼室内での滞留時間，二次燃焼用空気の酸素濃度等，様々な制御要因を調節する必要があり，制御が複雑で，設備コストが高くなる問題があった。特に，様々な種類の成分が雑多に含まれる廃棄物，例えば廃棄自動車のシュレッダーダスト（ＡＳＲ：Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ  Ｓｈｒｅｄｄｅｒ  Ｒｅｓｉｄｕｅ）等を焼却する場合は，流動層での燃焼状態が複雑で，排ガスの気流等の制御が著しく困難となる。また，二次燃焼室の下端部に絞り部を設けた場合，絞り部の下部等にクリンカが付着しやすい問題があった。
【０００６】
本発明の目的は，焼却原料の燃焼によって発生した排ガスと二次燃焼用の空気等の気体との混合を簡単な構成で確実に行い，排ガスの二次燃焼の効率を向上させることができる流動床炉及び流動床炉の焼却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため，本発明によれば，焼却原料の燃焼によって発生した排ガスを燃焼させる二次燃焼室を備えた流動床炉であって，前記二次燃焼室に気体を供給する複数の気体供給口を，平面視において前記二次燃焼室の中央部を囲むように配置したことを特徴とする，流動床炉が提供される。かかる構成によれば，排ガスの周囲から供給される酸素含有気体等の気体によって，排ガスを二次燃焼室の中央部に集めながら，排ガスに対して気体を集中的に供給し，排ガスの流路を制御して，排ガスと気体とを確実に混合させることができる。
【０００８】
前記二次燃焼室は，略角筒状の壁部に囲まれた内部空間とし，前記気体供給口は，前記壁部の４つの内側面にそれぞれ設けても良い。前記気体供給口は，各内側面において横方向に並べても良い。また，前記気体供給口からの気体の供給方向を可変としても良い。前記気体供給口からの気体の供給流量を可変としても良い。
【０００９】
また，本発明によれば，焼却原料の燃焼により発生した排ガスを二次燃焼室において燃焼させる流動床炉の焼却方法であって，前記二次燃焼室の周囲から気体を供給することにより，前記排ガスを前記二次燃焼室の中央部に通過させることを特徴とする，流動床炉の焼却方法が提供される。
【００１０】
即ち，本発明は，流動床炉の二次燃焼室における燃焼状態を良好にするためのものであり，二次燃焼室の周囲から空気等の気体を供給することにより，排ガスを二次燃焼室の中央部に集めるようにしたことを特徴とするものである。排ガスの流路を狭くして，排ガスと空気等の気体とを確実に混合させることができ，二次燃焼を効率的に行うことができる。炉体の構造や制御を簡単にすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば，排ガスを二次燃焼室の中央部に集めながら，排ガスに対して二次燃焼用の空気等の気体を集中的に供給し，排ガスと気体とを確実に混合させることができ，二次燃焼を効率的に行うことができる。複雑な制御を行うことなく，簡単な構成によって，排ガスと気体とを確実に混合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下，本発明の好ましい実施の形態を，焼却原料としての廃棄自動車のシュレッダーダストを焼却する流動床炉に基づいて説明する。図１に示す流動床炉１は，傾斜分散型流動層燃焼炉であり，略角型の炉体２を有する。炉体２の内部空間のうち，下部は焼却原料の燃焼（一次燃焼）を行う一次燃焼室Ｓ１となっており，一次燃焼室Ｓ１の上部は，焼却原料の一次燃焼で発生した排ガスの燃焼（二次燃焼）を行う二次燃焼室（フリーボード）Ｓ２となっている。
【００１３】
炉体２の炉床５は，略長方形状をなし，幅方向を左右方向（図１においては手前側から後側へ向かう方向）に向け，前方（図１においては左方）から後方（図１においては右方）に向かうほど次第に低くなるように傾斜させて設けられている。炉床５の周縁部から略鉛直方向に立設された側壁部６は，略長方形状の横断面を有する。この側壁部６によって囲まれた内部空間が，一次燃焼室Ｓ１となっている。側壁部６の上方には，略長方形状のほぼ一様な横断面形状を有する略角筒状をなす側壁部７が，側壁部６と連続して設けられている。側壁部７は，長さ方向を高さ方向とし，略鉛直方向に立設された４つの内側面，即ち，図２に示す前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄを有している。図示の例では，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄは，側壁部６の後内側面，左内側面，右内側面とそれぞれ略鉛直な平面状に連続した面になっている。そして，側壁部７に囲まれた内部空間が，二次燃焼室Ｓ２となっている。二次燃焼室Ｓ２の下端部は，一次燃焼室Ｓ１の上部と上下に連通しており，一次燃焼室Ｓ１内の雰囲気は，二次燃焼室Ｓ２内に上昇気流となって導入されるようになっている。側壁部７の上端部は，天井部８によって閉塞されている。
【００１４】
図１に示すように，炉床５上，即ち一次燃焼室Ｓ１の底部には，粒子状の流動媒体である例えば珪砂等の流動砂が堆積させられ，焼却原料を攪拌しながら燃焼させる流動層１０が形成される。流動層１０の上方において，側壁部６の前内側面，即ち炉床５の最上部側上方には，一次燃焼室Ｓ１に焼却原料と流動砂とを投入する投入口１１が開口されている。投入口１１には通路１２が接続されている。焼却原料と流動砂は，ホッパー１３に投入され，ブレンダ１４によって混合されてから，給塵装置１５の稼動によって，所定の供給容量で，通路１２及び投入口１１を介して，一次燃焼室Ｓ１に連続的に供給されるようになっている。
【００１５】
図３に示すように，投入口１１は，平面視において側壁部６の前側面のほぼ中央に配置される中央の投入口１１ａと，側壁部６の前側面においてこの投入口１１ａの左右両側に配置される両側の投入口１１ｂ，１１ｂからなっている。これら投入口１１ａ及び投入口１１ｂ，１１ｂのそれぞれに給塵装置１５及び通路１２が接続してあり，各給塵装置１５の稼動を制御することによって，中央の投入口１１ａから供給される焼却原料及び流動砂の供給量と，両側の投入口１１ｂ，１１ｂから供給される焼却原料及び流動砂の供給量とを，それぞれ任意に設定できるようになっている。
【００１６】
図１に示すように，炉床５には，流動砂を吹き上げて流動化させるための流動化用ガスを一次燃焼室Ｓ１に供給する複数の流動化用ガス供給口２０が，炉床５全体に設けられている。炉床５の下方には，複数に分割された吹込み部２１が形成されている。図４に示すように，この実施の形態では，吹込み部２１は，炉床５の傾斜方向（即ち，側壁部６の前内側面から後内側面に向かう方向）に沿って４つに分割されて配置されると共に，炉床５の傾斜する方向と交差する幅方向（即ち，側壁部６の左内側面から右内側面に向かう方向）に沿って３つに分割されて配置されている。即ち，合計で，傾斜方向に４×幅方向に３＝１２に分割された吹込み部２１が，炉床５の下方全体に取り付けられている。そして，各吹込み部２１から流動化用ガス供給口２０を介して流動化用ガスを吹き込み，流動化用ガスを上方に向かって吐出させることによって，一次燃焼室Ｓ１内の流動砂を吹き上げて攪拌，流動化させ，流動層１０を形成させるようになっている。
【００１７】
図１に示すように，炉床５の最下部である後端部には，燃焼原料の燃えがら（不燃物）及び流動砂を一次燃焼室Ｓ１から取り出すための取出し口３０が設けられている。この取出し口３０には通路３１が接続してある。一次燃焼室Ｓ１から取出し口３０を通って通路３１に落下した燃焼原料の燃えがら及び流動砂は，排出装置３２，図示しないコンベア等の稼動によって搬出される。そして，図示しない篩等によって燃えがらと流動砂との選別が行われた後，流動砂が再びホッパー１３に戻されるようになっている。
【００１８】
また，一次燃焼室Ｓ１には，流動砂を冷却する冷却管３５が設けられている。冷却管３５は折り曲げられた金属パイプなどで構成されており，その内部に水などの冷媒を通すようになっている。また，冷却管３５は，流動床炉内１の下部に形成される流動層１０に冷却管３５の一部もしくは全部が埋る高さにおいてほぼ水平方向に沿って配置されており，冷却管３５の表面に流動化された流動砂が接するようになっている。そして，冷却管３５の内部に通水された冷媒と，冷却管３５の表面に接した流動砂が，冷却管３５の内外面を介して熱交換し，これによって流動砂が冷却されるようになっている。
【００１９】
側壁部７の下部には，気体として例えば空気等の酸素（Ｏ２）含有気体を二次燃焼室Ｓ２に供給する気体供給口（空気供給口）４０が，前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄにそれぞれ複数個ずつ設けられている。平面視においては，複数の気体供給口４０が二次燃焼室Ｓ２の下部中央部を囲むように配置されており，二次燃焼室Ｓ２下部の周囲全体から二次燃焼用空気を噴出させるようになっている。即ち，二次燃焼室Ｓ２内の排ガスの気流に対し，周囲全体から二次燃焼用空気の流れを衝突させて，排ガス対して二次燃焼用空気を混合させ，排ガスの燃焼を促進させるようになっている。このように，排ガスに対し周囲全体から二次燃焼用空気を供給することで，排ガスと二次燃焼用空気を確実に混合させることができる。なお，気体供給口４０から供給される酸素含有気体としては，例えば酸素濃度が高められた酸素富化空気を用いても良い。
【００２０】
また，焼却原料の燃焼時には，前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄの下部に沿って，ほぼ二次燃焼用空気のみからなる酸素濃度が高い空気層（気体供給口４０から供給された気体の層）が形成される。空気層は，各気体供給口４０を覆い，二次燃焼室Ｓ２の下部中央部を囲むように形成される。二次燃焼室Ｓ２内の排ガスは，二次燃焼用空気によって二次燃焼室Ｓ２の中央部側に押され，空気層には殆ど侵入せずに，二次燃焼室Ｓ２の中央部を通過して上昇する。従って，排ガスの燃焼は気体供給口４０の近傍では殆ど行われず，主に二次燃焼室Ｓ２の中央部側や上方において行われる。
【００２１】
各気体供給口４０の形状及び大きさはほぼ同じで，直径数十ｍｍ程度，例えば直径約２２ｍｍ以下程度の円形である。横方向に隣り合う気体供給口４０同士の間の間隔は，例えば気体供給口４０の直径の約５〜１０倍程度にしても良い。
【００２２】
各前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄにおいて，気体供給口４０は，上下複数段に並べて配列されており，各段において，幅方向（横方向，略水平方向）に等間隔を空けて，幅方向全体に渡って並べて設けられている。各前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄに設けられた気体供給口４０の段数は互いに同じであり，前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄの各段の高さは，それぞれ互いに同じ高さになっている。即ち，各段において，気体供給口４０が互いに同じ高さにて長方形の枠状に沿って等間隔で並べられており，各段の複数の気体供給口４０によって，二次燃焼室Ｓ２の中央部が囲まれるような配置になっている。このように，気体供給口４０を側壁部７の内側面全体に渡って同じ高さに等間隔で設けることにより，二次燃焼室Ｓ２内の排ガスに対し，周囲全体から二次燃焼用空気を均等に噴出させることができ，また，横方向において均等な厚さの空気層を形成させることができる。これにより，排ガスに対し二次燃焼用空気をむらなく均一に混合させやすくなる。
【００２３】
また，図示の例では，各段の各気体供給口４０は，そのすぐ下段又は上段の気体供給口４０に対して上下に並ばず，平面視において下段又は上段の気体供給口４０同士の間に配置されている。そして，一段おきに気体供給口４０が上下に一列に並ぶように配置されている。このようにすると，上下に隣り合う段の気体供給口４０から供給される二次燃焼用空気の流れが互いに衝突することや，圧力が部分的に高くなりすぎたり流速が速くなったりすることを防止できる。即ち，流速分布の均一性，圧力分布の均一性，二次燃焼用空気の分布の均一性を良好にすることができる。従って，排ガスと二次燃焼用空気とをむらなく均一に混合させやすくなり，また，排ガスを安定的に燃焼させることができる。
【００２４】
各気体供給口４０からは，各内側面に対して略垂直な方向，即ち略水平方向に，対向する内側面側に向かって二次燃焼用空気が供給される。前内側面７ａの各気体供給口４０からは前方から後方に向かって供給され，後内側面７ｂの各気体供給口４０からは後方から前方に向かって供給され，左内側面７ｃの各気体供給口４０からは左方から右方に向かって供給され，右内側面７ｄの各気体供給口４０からは右方から左方に向かって供給される。従って，二次燃焼室Ｓ２の中央部に対して四方から二次燃焼用空気が供給される。
【００２５】
側壁部７の外側には，気体供給口４０に二次燃焼用空気を供給する気体（空気）吹込み部４１が備えられている。気体吹込み部４１は，図２に示すように，複数に分割されている。この実施の形態では，側壁部７の前方及び後方に設けられた気体吹込み部４１は，３つの均等な大きさの箱状に分割されており，側壁部７の前外側面及び後外側面の幅方向全体に渡ってそれぞれ取り付けられている。また，側壁部７の左方及び右方に設けられた気体吹込み部４１は，２つの均等な大きさの箱状に分割されており，側壁部７の左外側面及び右外側面の幅方向全体に渡ってそれぞれ取り付けられている。各気体吹込み部４１には，気体（空気）供給路４２がそれぞれ接続されている。各気体供給路４２から各気体吹込み部４１に供給される二次燃焼用空気の供給流量は，それぞれ個別に可変になっている。従って，各気体吹込み部４１ごとに，気体供給口４０からの二次燃焼用空気の供給流量を任意に調節することができる。これにより，空気層の厚さや形状，排ガスと二次燃焼用空気との混合速度等を調節することができ，排ガスと二次燃焼用空気を確実に混合させることができる。
【００２６】
図１及び図２に示すように，側壁部７において，複数の気体供給口４０の下方には，火炎を噴射するバーナ４５の噴射口４５ａが備えられている。図示の例では，バーナ４５は，左内側面７ｃと右内側面７ｄにそれぞれ一つずつ，互いに対称な位置に設けられている。各バーナ４５は，二次燃焼路５の中央部側に向かうほど下方に傾斜する方向に向かって，即ち，斜め下方に向かって火炎を吹き出すように向けられている。なお，気体供給口４０の下方近傍にバーナ４５の噴射口４５ａを設けると，二次燃焼用空気の供給によって排ガスの流路が次第に狭くなる部分の入口近傍に火炎が噴射され，この場合，排ガスに火炎を集中的に噴射しすることができ，排ガスの燃焼を効率的に促進させることができる。
【００２７】
また，側壁部７において，複数の気体供給口４０の上方には，火炎を噴射する補助用のバーナ４６の噴射口４６ａが備えられている。バーナ４６は，左内側面７ｃと右内側面７ｄにそれぞれ一つずつ，互いに対称な位置に設けられている。各バーナ４６は，二次燃焼路５の中央部側に向かうほど下方に傾斜する方向に向かって，即ち，斜め下方に向かって火炎を吹き出すように向けられている。なお，気体供給口４０の上方近傍にバーナ４６の噴射口４６ａを設けると，二次燃焼用空気の供給によって狭くなった排ガスの流路が次第に広くなる部分の出口近傍に火炎が噴射され，この場合，排ガスに火炎を集中的に噴射することができ，排ガスの燃焼を効率的に促進させることができる。
【００２８】
後内側面７ｂの上端部には，二次燃焼室Ｓ２内の雰囲気を排気する排気口５０が開口されている。排気口５０には排気路５１が接続されている。この排気路５１はバグフィルタ５２に接続されている。一次燃焼室Ｓ１，二次燃焼室Ｓ２内の雰囲気は，二次燃焼室Ｓ２内を上昇して，排気口５０から排気される。そして，バグフィルタ５２で塵埃が捕捉された後，外部に排気されるようになっている。また，バグフィルタ５２で塵埃を捕捉された排ガスの一部は，戻し経路５３を通って，給気経路５４から供給された例えば空気等の酸素含有気体と混合されるようになっている。戻し経路５３及び給気経路５４は，供給経路５５を介して前述したガス吹込み部２１に接続されている。
【００２９】
図４に示すように，供給経路５５は，各ガス吹込み部２１ごとに接続されている。二次燃焼室Ｓ２から排気された排ガスを供給する戻し経路５３と空気等の酸素含有気体を供給する給気経路５４は，２つの混合チャンバ６０ａ，６０ｂに接続してあり，これら混合チャンバ６０ａ，６０ｂ内において排ガスと空気が混合され，その混合ガスが各供給経路５５から各ガス吹込み部２１にそれぞれ流動化用ガスとして供給される。一方の混合チャンバ６０ａでは，炉床５の傾斜する方向において高所側となる位置に配置された半分の各ガス吹込み部２１（炉床５の高所側において幅方向に２列に並んで配置された６つの各ガス吹込み部２１）に供給される流動化用混合ガスが作られる。また他方の混合チャンバ６０ｂでは，炉床５の傾斜する方向において低所側となる位置に配置された半分の各ガス吹込み部２１（炉床５の低所側において幅方向に２列に並んで配置された６つの各ガス吹込み部２１）に供給される流動化用ガスが作られるようになっている。
【００３０】
戻し経路５３には，混合チャンバ６０ａ，６０ｂ内に供給する排ガスの供給量を調整する排ガス流量調整弁６１が，各混合チャンバ６０ａ，６０ｂごとにそれぞれ装着され，同様に，給気経路５４には，混合チャンバ６０ａ，６０ｂ内に供給する空気の供給量を調整する空気流量調整弁６２が，各混合チャンバ６０ａ，６０ｂごとにそれぞれ装着されている。そして，排ガス流量調整弁６１と空気流量調整弁６２を調整することによって，各混合チャンバ６０ａ，６０ｂ内で作られる流動化用ガスにおける空気と排ガスの混合比がそれぞれ独立して可変に構成されている。排ガスは焼却で酸素が消費されたことによって酸素濃度が空気よりも低くなっているので，このように各混合チャンバ６０ａ，６０ｂ内で流動化用ガスを作る際に，空気と排ガスの混合比を変えることにより，各混合チャンバ６０ａ，６０ｂにおいて，流動化用ガス中の酸素量（即ち，流動化用ガス中の酸素濃度）をそれぞれ任意に制御することが可能である。
【００３１】
また各供給経路５５にも，各ガス吹込み部２１に供給する流動化用ガスの供給量を調整する流動化用ガス流量調整弁６３がそれぞれ装着されている。これら流動化用ガス流量調整弁６３を調整することによって，各ガス吹込み部２１に供給される流動化用ガスの流量がそれぞれ可変に構成されている。従って，各ガス吹込み部２１からの流動化用ガスの吹込み速度を増減させることによって，流動砂の吹き上げ高さを調整することができる。また，例えば幅方向において中央部分に配置されている４つのガス吹込み部２１からの流動化用ガスの吹込み量を相対的に少なくし，その左右両端部分に配置されるガス吹込み部２１からの流動化用ガスの吹込み量を相対的に多くするなど，任意に制御できるように構成されている。
【００３２】
次に，以上のように構成された流動床炉１を用いた焼却原料の焼却処理について説明する。先ず，ホッパー１３に投入された焼却原料と流動砂をブレンダ１４で混合し，給塵装置１５の稼動によって，所定の供給流量で，通路１２及び投入口１１を介して，炉床５の高所側の上方となる位置から一次燃焼室Ｓ１内に連続的に供給する。この時，中央に配置された投入口１１ａから供給する焼却原料の供給量を，両側に配置された投入口１１ｂ，１１ｂから供給する焼却原料の供給量よりも多くすることにより，炉床５の傾斜する方向と交差する幅方向において，中央には比較的多く焼却原料を供給し，その両側となる位置には比較的少なく焼却原料を供給することができる。
【００３３】
このように一次燃焼室Ｓ１内に供給される焼却原料は，例えば廃棄自動車からリサイクル備品を取除いた残りを粉砕したシュレッダーダスト（ＡＳＲ）である。ＡＳＲは，例えば廃棄自動車処理場などで粉砕され発生する。ＡＳＲの如き焼却原料は，無機物としてＦｅ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ等の金属，ガラス等を含み，また，有機化合物として，ゴム，繊維くずやウレタンなどの軟質樹脂，塩ビなどの硬質プラスチック等を含む。また，ＡＳＲの如き焼却原料は大きさや形状はまちまちであるので，焼却を安定させるために，破砕機やローラーミルによる粉砕などの前処理し，焼却原料の最大の粒径を５０ｍｍ以下としておくことが望ましい。また，振動ふるい機，風力選別機等による分級によって焼却原料中から微細に粉砕されたガラスを選択的に除去し，焼却原料の粒径のばらつきを小さくしておくことが望ましい。その他，磁力選別や渦電流選別，比重選別等によって，焼却原料中からＦｅ，Ｃｕ，Ａｌなどの金属成分を除去してから焼却することが望ましい。
【００３４】
一次燃焼室Ｓ１内に流動砂と焼却原料を連続的に供給する一方で，各ガス吹込み部２１から，空気と二次燃焼室Ｓ２からの排ガスとの混合ガスを流動化ガスとして一次燃焼室Ｓ１内に上向きに吹込み，流動砂を吹き上げて流動化させる。これにより，流動砂と一緒に投入した焼却原料を，流動化した流動砂により攪拌させながら加熱して，焼却する。すると，焼却原料中の樹脂，繊維くず等の可燃物が熱分解又は燃焼させられて，熱分解ガス，酸化ガス等のガス成分を含む排ガス（一次燃焼ガス）が生じる。排ガスは流動層１０から上昇して，流動層１０の上方に設けられた二次燃焼室Ｓ２に向かう。また，流動層１０は，冷却管３５の表面に接触し，冷却管３５の内部に通水された冷媒により冷却される。これにより，焼却原料のカロリーが高い場合であっても，流動層１０の温度が過度に高くなることが防止され，安定した燃焼処理ができる。ＡＳＲのような焼却原料についても安定した燃焼処理ができ，燃えがらを低減することができる。流動層１０の温度は，約６００〜８００℃程度に維持されることが好ましい。
【００３５】
焼却後に残った焼却原料の燃えがらと流動砂は，取り出し口３０から排出される。そして，篩等によって燃えがらが選別除去された後，流動砂がホッパー１３に戻される。
【００３６】
一方，一次燃焼室Ｓ１から二次燃焼室Ｓ２に上昇した排ガスは，二次燃焼室Ｓ２の下端部において，バーナ４５から供給された火炎が混合させられることにより加熱される。火炎は上昇する排ガスに対して左右両側の斜め上方からそれぞれ噴射され，排ガスに効果的に混合させられる。
【００３７】
二次燃焼室Ｓ２においては，各気体供給口４０から二次燃焼用空気（酸素含有気体）が供給されている。バーナ４５によって加熱された排ガスは，二次燃焼室Ｓ２の下部を通る際に，周囲の気体供給口４０から供給される二次燃焼用空気によって押され，二次燃焼室Ｓ２の中央部に押し寄せられながら上昇する。また，気体供給口４０から供給された二次燃焼用空気は，排ガスと混合しながら，排ガスの上昇気流によって押し上げられて上昇する。即ち，図２に示すように，複数の気体供給口４０から供給される二次燃焼用空気からなる空気層が，前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄの下部に沿って，気体供給口４０を覆うように形成された状態になり，排ガスの上昇気流と気体供給口４０から供給される二次燃焼用空気の流れとの相乗効果により，空気層に囲まれた中央部に，空気層の下方及び上方における流路断面積より小さくなった疑似的な絞り部が形成された状態となる。この絞り部を通過して，排ガスが気体供給口４０の上方に上昇するとともに，排ガスに対して二次燃焼用空気が混合させられる。
【００３８】
各気体供給口４０からは，例えばほぼ均等な供給流量の二次燃焼用空気が供給されており，空気層は，前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄの内側において，例えば横方向にほぼ均等な厚さで形成され，また，縦断面形状がほぼ同じ形状，即ち，例えば内側面側から二次燃焼室Ｓ２の中央部に向かう凸状になった状態で形成される。排ガスの流路は，例えば上方に向かうに従い次第に狭くなり，さらに上方においては，上方に向かうに従い次第に広くなる形状となる。なお，各気体供給路４２から各気体吹込み部４１に供給される二次燃焼用空気の供給流量をそれぞれ調節することにより，各気体吹込み部４１ごとに，各気体供給口４０から吐出される二次燃焼用空気の供給流量を調整し，空気層の厚さや形状（即ち，排ガスの流路の形状），また，排ガスと空気との混合速度等を適宜変化させることも可能である。例えば，排ガスの状態，焼却原料の成分，一次燃焼の進行具合等に応じて，各気体供給口４０からの二次燃焼用空気の供給流量を調節して，空気層の厚さや形状，排ガスと空気との混合速度等を適切に制御することができる。従って，排ガスと二次燃焼用空気とを確実に混合させ，二次燃焼に必要な酸素を十分に供給することができる。また，二次燃焼の進行具合にばらつきが生じることを防止でき，安定した二次燃焼を行うことができる。
【００３９】
こうして，排ガスの上昇気流の周囲全体から二次燃焼用空気が供給されることにより，排ガスが二次燃焼室Ｓ２の中央部に確実に集められ，二次燃焼用空気が集中的に四方から供給されることにより，排ガスに二次燃焼用空気が迅速かつ十分に混合される。また，空気層の存在によって排ガスの流路が狭くなるとともに，二次燃焼用空気と衝突することで排ガス及び二次燃焼用空気の気流が複雑化するので，排ガスと二次燃焼用空気とが複雑にかき混ぜられ，十分に混合される。排ガスと二次燃焼用空気とが十分に混合されることにより，排ガス中に含まれる未燃ガスや，排ガスと共に吹き上げられた微細な焼却原料に対して，二次燃焼用空気中の酸素が満遍なく供給され，未燃ガスや微細な焼却原料の酸化が効率良く促進される。従って，二次燃焼室Ｓ２において排ガスを確実に燃焼（二次燃焼）させることができる。また，二次燃焼用空気と衝突することで，排ガスの上昇速度が抑制される。従って，二次燃焼室Ｓ２内での排ガスの滞留時間が短くなることを防止でき，滞留時間を十分に確保し，二次燃焼を十分に行うことができる。
【００４０】
なお，各気体供給口４０から吐出される二次燃焼用空気の温度は，二次燃焼室Ｓ２内の温度に対して低く，二次燃焼室Ｓ２内を冷却する効果がある。そのため，二次燃焼用空気の供給は，二次燃焼室Ｓ２内の温度を適度に抑制する温度調整作用を兼ねている。これにより，排ガスのカロリーが高い場合であっても，二次燃焼室Ｓ２内の温度が過度に高くなることが防止され，安定した燃焼処理ができる。ＡＳＲのような焼却原料の排ガスについても安定した確実な燃焼処理ができる。二次燃焼室Ｓ２内の温度は，所定温度，例えば約８００℃程度に維持することが好ましい。気体供給口４０は二次燃焼室Ｓ２下部の周囲全体に設けられているので，二次燃焼用空気を二次燃焼室Ｓ２の周囲全体から供給することができ，二次燃焼室Ｓ２内の温度分布にばらつきが生じることを防止できる。また，各気体吹込み部４１ごとに，各気体供給口４０から吐出される二次燃焼用空気の供給流量をそれぞれ調整することで，二次燃焼室Ｓ２内の温度分布を適切に制御することも可能である。
【００４１】
また，空気層が形成されることによって，前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄの下部を覆う縦方向のエアーカーテンが形成された状態になる。排ガスや浮遊した微細な焼却原料は，空気層によって二次燃焼室Ｓ２の中央部側に押し寄せられ，空気層には殆ど侵入せずに，二次燃焼室Ｓ２中央の絞り部を通過する。排ガスの気流が複雑であったり気流の勢いが強い場合であったりしても，空気層中の排ガスの濃度は低く抑えられ，微細な焼却原料等が空気層中に侵入することも抑制される。また，空気層中では，二次燃焼用空気の低温により温度が低く抑えられる。そのため，空気層中では排ガスの燃焼が殆ど行われず，クリンカの原因となる物質も発生しない。また，空気層の周囲で燃焼が行われても，クリンカの原因となる物質が空気層中に侵入することを抑制できる。従って，空気層に覆われた内側面にクリンカが付着することを抑制できる。また，各気体供給口４０が空気層によって覆われるので，気体供給口４０にクリンカが詰まることを防止でき，二次燃焼用空気を確実に供給し続けることができる。
【００４２】
こうして二次燃焼用空気が混合された排ガスは，気体供給口４０の上方において，バーナ４６から供給された火炎と混合させられ，さらに加熱される。このバーナ４６の火炎により，排ガスの燃焼がさらに促進される。また，二次燃焼室Ｓ２内の温度分布が調整され，排ガスの燃焼状態のばらつきを低減することができる。
【００４３】
以上のようにして，排ガスは，二次燃焼させられながら二次燃焼室Ｓ２内を上昇し，未燃ガスや微細な焼却原料の燃焼が行われた後，排気口５０から排出される。そして，バグフィルタ５２によって排ガス中の飛灰等が集塵された後，外部に排出される。
【００４４】
かかる流動床炉１によれば，側壁部７の前内側面７ａ，後内側面７ｂ，左内側面７ｃ，右内側面７ｄにそれぞれ複数の気体供給口４０を設け，二次燃焼室Ｓ２内に上昇した排ガスに対して四方から二次燃焼用空気を供給する構成としたことにより，排ガスを二次燃焼室Ｓ２の中央部に集めながら，排ガスに対して二次燃焼用空気を集中的に供給し，排ガスの流路を制御して，排ガスと空気とを迅速かつ確実に混合させることができる。これにより，排ガスに含まれる未燃ガスや浮遊した微細な焼却原料に対して，二次燃焼用空気中の酸素を迅速かつ確実に供給することができ，二次燃焼を効率的に促進させ，排ガスの完全燃焼を図ることができる。また，二次燃焼が安定的に行われ，二次燃焼室Ｓ２の空間を有効に活用した二次燃焼を行うことができる。排ガス中のＣＯ，ダイオキシン類等の有害なガス成分を確実に燃焼させ，有害成分の濃度を十分に低減させることができ，特に，排ガス中のＣＯ濃度を０ｐｐｍ近くまで減少させることができる燃焼状態で連続的に操業することが可能となった。また，様々な成分が雑多に含まれるＡＳＲであっても，効率的に焼却処理することが可能である。排ガスと二次燃焼用空気との混合を，複雑な制御等を行うことなく，簡単な構成によって確実に実施することができるので，設備コストを抑えることができる。
【００４５】
また，各気体供給口４０から供給される二次燃焼用空気によって，空気層を形成することができ，この空気層に囲まれた疑似的な絞り部を形成できる。そのため，側壁部７の内側面を絞り部の形状にする必要が無く，簡単な形状にすることができる。従って，側壁部７の形状に絞り部を形成していた場合に懸念となっていた，絞り部へのクリンカ付着といった問題が無い。また，側壁部７の形状を簡単にすることでも，設備コストを低減することができる。
【００４６】
以上，本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４７】
以上の実施形態では，焼却原料としてＡＳＲを例示したが，焼却原料はかかるものに限定されず，各種の廃棄物，例えば，都市ごみの粉砕物，産業廃棄物の粉砕物，汚泥，木屑等であっても良い。また，例えばＡＳＲと産業廃棄物の粉砕物との混合物など，異なる種類の廃棄物を混合したものであっても良い。本発明にかかる流動床炉によれば，様々な性質の廃棄物を，例えば難燃性の廃棄物であっても，効率的に焼却処理することが可能である。
【００４８】
以上の実施形態では，各気体供給口４０からの二次燃焼用空気の供給流量は，分割された気体吹込み部４１ごとに可変としたが，気体吹込み部４１の分割の数は実施の形態に示したものに限定されない。また，各気体供給口４０からの供給流量をそれぞれ個別に可変としても良い。そうすれば，空気層の厚さや形状，また，排ガスと二次燃焼用空気との混合速度等をさらに細かく調節することができ，排ガスと二次燃焼用空気とをより確実に混合させることができる。
【００４９】
以上の実施形態では，各気体供給口４０からの二次燃焼用空気の供給方向は，各気体供給口４０が設けられている側壁部７の内側面に対して略垂直な方向としたが，二次燃焼用空気の供給方向はかかるものに限定されない。例えば，各気体供給口４０からの二次燃焼用空気の供給方向を，平面視において二次燃焼室Ｓ２の中心部を中心として互いに同じ回転方向に沿った向きに傾斜させても良い。この場合，二次燃焼室Ｓ２の中心部を中心とした螺旋状の気流を形成することができる。従って，排ガスを回転，攪拌させながら二次燃焼用空気と混合させることにより，排ガスと二次燃焼用空気とをより確実に混合させ易くなる。
【００５０】
また，各気体供給口４０からの二次燃焼用空気の供給方向を可変としても良く，さらに，各気体供給口４０からの二次燃焼用空気の供給方向をそれぞれ独立に調節可能にしても良い。この場合も，排ガスの状態等に応じて，二次燃焼用空気の空気層の厚さや形状，排ガスと二次燃焼用空気との混合速度等を調節することができ，排ガスと二次燃焼用空気とをより確実に混合させることができる。また，二次燃焼用空気の流れをより複雑にしたり，二次燃焼用空気によって排ガスを複雑に攪拌させたりすることにより，排ガスと二次燃焼用空気とをより確実に混合させることができる。例えば，排ガスの流れが複雑で，場所によって排ガスの流速や流れ方向のばらつきが大きい場合があるが，そのような場合も，排ガスの流速や流れ方向に対応させて，各気体供給口４０からの二次燃焼用空気の供給方向や供給流量を適切に調節し，排ガスと二次燃焼用空気とを十分に混合させることができる。
【００５１】
気体供給口４０の大きさ，形状，配列等は，以上の実施の形態に示したものには限定されない。例えば気体供給口４０の形状は円形としたが，長さ方向を横方向としたスリット状にしたり，長さ方向を縦方向としたスリット状にしたりしても良い。
【００５２】
図２に示した例では，前内側面７ａと後内側面７ｂの気体供給口４０は，互いに面対称な位置に配置されており，互いに真正面に対面するように配置されているが，前内側面７ａと後内側面７ｂの気体供給口４０は，互いに対面しないように，ずらした位置に配置しても良い。例えば，対向する内側面の気体供給口４０同士の間に対面するようにしても良い。同様に，図２に示した例では，左内側面７ｃと右内側面７ｄの気体供給口４０は，互いに面対称な位置に配置されており，互いに真正面に対面するように配置されているが，左内側面７ｃと右内側面７ｄの気体供給口４０は，互いに対面しないように，ずらした位置に配置しても良い。例えば，対向する内側面の気体供給口４０同士の間に対面するようにしても良い。このように，互いに対向する両内側面の気体供給口４０同士を対称な位置からずらして配置すれば，排ガスの上昇気流に対して二次燃焼用空気が前後左右から互い違いに供給され，排ガスと二次燃焼用空気とがさらに効果的に混合される。また，対向する両内側面の気体供給口４０から供給される二次燃焼用空気同士が衝突したり，気体供給口４０同士の間で圧力が高くなりすぎたり流速が速くなりすぎたりすることを防止でき，流速分布，圧力分布，二次燃焼用空気の分布を良好な状態にすることができる。従って，排ガスと二次燃焼用空気とをむらなく混合させやすくなり，また，排ガスを安定的に燃焼させることができる。
【００５３】
また，以上の実施形態では，流動床炉１は角型の傾斜分散型流動層燃焼炉としたが，本発明はかかるものには限定されず，各種の方式の流動床炉に適用できる。例えば，実施の形態に示した流動床炉１において，燃えがら及び流動砂の取出し方式は，傾斜した炉床５の最低部から取り出す片端抜き出し式であったが，かかる取出し方式は，炉床の中央部から燃えがら及び流動砂を取出すいわゆるセンター抜き出し式等であっても良い。また，炉体２の側壁部７の形状は円筒状であっても良く，五角形以上の断面形状を有する筒状であっても良い。そのような場合も，側壁部内の二次燃焼室に対して二次燃焼用の空気等の気体を供給する複数の気体供給口を，平面視において二次燃焼室の中央部を囲むように配置すれば，二次燃焼室内の排ガスに対して気体を効率良く供給でき，確実に混合させることができる。また，側壁部の内側面に沿って気体の層を形成し，気体の層によって二次燃焼室の中央部を囲むようにすることが可能である。
【００５４】
本発明は，ボイラーや発電設備等を付設した流動床炉１に適用することもできる。例えば，側壁部７に冷媒配管を内設して，冷媒配管の内部に通された冷媒と排ガスが冷媒配管の内外面を介して熱交換することで，排ガスの熱が回収される構成としても良い。また，二次燃焼後の排ガスをボイラに導入して，ボイラーの熱交換器において排ガスの熱を回収する構成としても良い。その場合，ボイラーは二次燃焼室Ｓ２とバグフィルタ５２との間に設け，排ガスをボイラーによって冷却した後，バグフィルタ５２において集塵することが好ましい。
【００５５】
また，以上の実施形態では，流動床炉１は廃棄物の焼却処理に用いるものとしたが，例えば石炭やごみ固形化燃料（ＲＤＦ：Ｒｅｆｕｓｅ  Ｄｅｒｉｖｅｄ  Ｆｕｅｌ）等を燃料（焼却原料）として用いる発電施設の燃焼炉に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は，各種焼却原料を焼却処理する流動床炉及び流動床炉の焼却方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施の形態にかかる流動床炉の概略縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線による断面図である。
【図４】流動化用ガスの吹込み部の斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ｓ１  一次燃焼室
Ｓ２  二次燃焼室
１    流動床炉
２    炉体
５    炉床
６，７  側壁部
７ａ  前内側面
７ｂ  後内側面
７ｃ  左内側面
７ｄ  右内側面
１０  流動層
４０  気体供給口
４１  気体吹込み部
４２  気体供給路
【図１】
2006308226.tif 000003
【図２】
2006308226.tif 000004
【図３】
2006308226.tif 000005
【図４】
2006308226.tif 000006