(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を燃焼させ、焼却処理する焼却炉に脱硝薬剤を吹き込んで脱硝する脱硝薬剤供給手段を有する廃棄物焼却プラントであって、
前記焼却炉は、前記焼却炉内に一次空気を導入して前記廃棄物を焼却処理する一次燃焼領域と、前記廃棄物の未燃焼物あるいは不完全燃焼物を二次空気により二次燃焼させる二次燃焼領域と、前記焼却炉の壁面に設けられ、前記廃棄物を焼却処理することにより生じた燃焼排ガスに脱硝薬剤溶液を噴霧する脱硝薬剤供給ノズルとを有すると共に、
前記脱硝薬剤供給ノズルよりも前記燃焼排ガスのガス流れ方向の上流側であって、前記二次空気を供給する二次空気供給ノズルよりも前記燃焼排ガスのガス流れ方向の下流側の前記焼却炉の壁面に設けられ、前記燃焼排ガスを撹拌する撹拌用空気を供給する撹拌用空気供給ノズルを有することを特徴とする廃棄物焼却プラント。
【請求項２】
請求項１において、
さらに、前記燃焼排ガスに水を噴霧する水噴霧ノズルを有する廃棄物焼却プラント。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記二次空気供給ノズルの設置位置から前記燃焼排ガス撹拌手段の設置位置との間における前記燃焼排ガスの滞留時間が、下記式（１）、（２）を満たす廃棄物焼却プラント。
１秒≦Ｓ≦２秒  ・・・（１）
Ｓ＝Ａ／Ｇ  ・・・（２）
尚、式中、二次空気供給ノズルの設置位置から燃焼排ガス撹拌手段の設置位置までの間における燃焼排ガスの滞留時間をＳとし、二次空気供給ノズルの設置位置から燃焼排ガス撹拌手段の設置位置までの間における空間の容積をＡとし、二次燃焼室内を通過する全ガス量をＧとする。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つにおいて、
前記焼却炉は、前記撹拌用空気供給ノズルより前記燃焼排ガスのガス流れ方向の下流側の壁面に絞り部を有する廃棄物焼却プラント。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１つにおいて、
前記脱硝薬剤供給ノズルが複数設けられ、
各脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される前記脱硝薬剤溶液の濃度および前記脱硝薬剤溶液の平均粒子径が各々異なる廃棄物焼却プラント。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１つにおいて、
前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される前記脱硝薬剤溶液の平均粒子径を調整する廃棄物焼却プラント。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１つにおいて、
前記脱硝薬剤供給ノズルが、
前記脱硝薬剤溶液の濃度が１質量％以上〜５質量％以下であって、平均粒子径が５０μｍ以上〜３００μｍ以下の脱硝薬剤溶液を噴霧する第１の脱硝薬剤供給ノズルと、
前記脱硝薬剤溶液の濃度が３質量％以上〜２０質量％以下であって、平均粒子径が３０μｍ以上〜１００μｍ以下の脱硝薬剤溶液を噴霧する第２の脱硝薬剤供給ノズルと、
を含み、
前記第１の脱硝薬剤供給ノズルの両側に前記第２の脱硝薬剤供給ノズルを設けた３つの脱硝薬剤供給ノズルを１組として前記二次燃焼室の壁面に設けられる廃棄物焼却プラント。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１つにおいて、
炉内温度に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度を調整する廃棄物焼却プラント。
【請求項９】
廃棄物を燃焼させ、焼却処理する焼却炉に脱硝薬剤を吹き込んで脱硝する脱硝薬剤供給手段を有する廃棄物焼却プラントであって、
前記焼却炉は、前記焼却炉内に一次空気を導入して前記廃棄物を焼却処理する一次燃焼領域と、前記廃棄物の未燃焼物あるいは不完全燃焼物を二次空気により二次燃焼させる二次燃焼領域と、前記焼却炉の壁面に設けられ、前記廃棄物を焼却処理することにより生じた燃焼排ガスに脱硝薬剤溶液を噴霧する脱硝薬剤供給ノズルとを有し、
前記脱硝薬剤供給ノズルが、
前記脱硝薬剤溶液の濃度が１質量％以上〜５質量％以下であって、平均粒子径が５０μｍ以上〜３００μｍ以下の脱硝薬剤溶液を噴霧する第１の脱硝薬剤供給ノズルと、
前記脱硝薬剤溶液の濃度が３質量％以上〜２０質量％以下であって、平均粒子径が３０μｍ以上〜１００μｍ以下の脱硝薬剤溶液を噴霧する第２の脱硝薬剤供給ノズルと、
を含み、
前記第１の脱硝薬剤供給ノズルの両側に前記第２の脱硝薬剤供給ノズルを設けた３つの脱硝薬剤供給ノズルを１組とし、当該１組の脱硝薬剤供給ノズルが前記二次燃焼室の壁面に対向して設けられることを特徴とする廃棄物焼却プラント。
【請求項１０】
請求項９において、
前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される前記脱硝薬剤溶液の平均粒子径を調整する廃棄物焼却プラント。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
炉内温度に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度を調整する廃棄物焼却プラント。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか１つにおいて、
前記焼却炉から排出される前記燃焼排ガスを用いて蒸気を発生させるボイラを有する廃棄物焼却プラント。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記ボイラで発生する蒸気発生量に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度を調整する廃棄物焼却プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみや産業廃棄物などの被燃焼物を燃焼させ焼却処理する焼却炉にアンモニア水又は尿素水などの脱硝薬剤を供給し脱硝処理するための廃棄物焼却プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ごみや産業廃棄物などの被燃焼物を焼却処理するごみ焼却炉として、ストーカ式焼却炉が用いられている。ストーカ式焼却炉は、固定段と可動段の火格子を交互に配置してなるストーカを備え、油圧装置により可動段を往復移動させることにより、ホッパから投入された被燃焼物の攪拌と移送を行いながら、ストーカの上流側に配置された乾燥帯でごみの乾燥を行い、次の主燃焼帯で一次空気を投入しながら主燃焼を行い、最下流側のおき燃焼帯で燃え残り分のおき燃焼を行うように構成された焼却炉である。ストーカ式焼却炉は、二次燃焼室から排出される排ガスをボイラに導き、このボイラにおいて排ガス熱により蒸気を発生させて排ガス熱を回収し、蒸気を発生させている。
【０００３】
廃棄物焼却炉などから排出される排ガスは窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質等を含む。そのため、排ガス中に含まれるＮＯｘを除去するため、焼却炉内にアンモニア（ＮＨ3）水や尿素水などのような脱硝薬剤を噴霧して脱硝する方法、いわゆる無触媒脱硝方法（選択性無触媒還元法：ＳＮＣＲ）を用いた無触媒脱硝システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
いわゆる無触媒脱硝方法は、焼却炉内の燃焼排ガス中に脱硝薬剤を吹込み、焼却過程にて生成したＮＯｘを還元する方法である。焼却炉の壁面には脱硝薬剤を炉内へ供給する脱硝薬剤ノズルを複数個備えている。脱硝薬剤としてＮＨ3を用いた場合、被燃焼物を燃焼することで発生する一酸化窒素（ＮＯ）とＮＨ3との反応は、８００℃〜１０００℃の温度範囲で行うことが最適とされている。そのため、この温度領域にＮＨ3水など脱硝薬剤を噴霧することで、最も効果的に脱硝を行うことができる。よって、従来の無触媒脱硝システムは、炉内の温度分布を計測またはシミュレーションにより推定して、８００℃〜１０００℃のガス温度範囲に脱硝薬剤を噴霧するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０３３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、燃料として用いる被燃焼物はごみや産業廃棄物などのような固体であるため、被燃焼物の燃料性状や燃焼状態が大きく変化し易いため、燃料性状や燃焼状態に応じて炉内の温度分布（温度場）や燃焼排ガス組成などの変動が生じ易い。すなわち、焼却炉の稼動中に被燃焼物の燃料性状が大きく変化し、被燃焼物の発熱量が低下または上昇した場合や、ストーカ上で急激に燃焼反応が進行した場合、焼却炉内の温度分布や燃焼排ガスのガス組成などが大きく変化する。
【０００７】
従来の無触媒脱硝システムは、被燃焼物の燃料性状や燃焼状態が変化し、炉内の温度場や燃焼排ガスのガス組成などの変動が生じた際、脱硝薬剤を脱硝に適した温度領域（例えば、８００℃〜１０００℃）に噴霧することができず、燃焼排ガス中に含まれるＮＯｘの脱硝反応を効率良く行うことができない場合がある、という問題があった。
【０００８】
また、炉内に温度分布計測手段やシミュレーション装置などを設置する必要があり、焼却炉内の構成が複雑となり、設備コストが増大する、という問題がある。
【０００９】
そのため、炉内の温度場や燃焼排ガスのガス組成などの変動が生じた際、炉内の温度場の変動を迅速かつ適切に抑制し、脱硝に適した温度領域（例えば、８００℃〜１０００℃）に脱硝薬剤を噴霧し、脱硝を安定して効率良く行うことを可能としつつ、簡素な装置構成で実現することができる廃棄物を焼却する焼却炉がもとめられている。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、炉内の温度場や燃焼排ガスのガス組成などの変動が生じた場合であっても、炉内の温度場の変動を迅速かつ適切に抑制し、安定して効率良く脱硝を行うことができると共に、簡素な装置構成で実現することができる廃棄物焼却プラント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】
【００１１】
上述した課題を解決するための本発明に係る第１の発明は、廃棄物を燃焼させ、焼却処理する焼却炉に脱硝薬剤を吹き込んで脱硝する脱硝薬剤供給手段を有する廃棄物焼却プラントであって、前記焼却炉は、前記焼却炉内に一次空気を導入して前記廃棄物を焼却処理する一次燃焼領域と、前記廃棄物の未燃焼物あるいは不完全燃焼物を二次空気により二次燃焼させる二次燃焼領域と、前記焼却炉の壁面に設けられ、前記廃棄物を焼却処理することにより生じた燃焼排ガスに脱硝薬剤溶液を噴霧する脱硝薬剤供給ノズルとを有すると共に、前記脱硝薬剤供給ノズルよりも前記燃焼排ガスのガス流れ方向の上流側であって、前記二次空気を供給する二次空気供給ノズルよりも前記燃焼排ガスのガス流れ方向の下流側の前記焼却炉の壁面に設けられ、前記燃焼排ガスを撹拌する撹拌用空気を供給する撹拌用空気供給ノズルを有することを特徴とする廃棄物焼却プラントである。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、さらに、前記燃焼排ガスに水を噴霧する水噴霧ノズルを有する廃棄物焼却プラントである。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記二次空気供給ノズルの設置位置から前記燃焼排ガス撹拌手段の設置位置との間における前記燃焼排ガスの滞留時間が、下記式（１）、（２）を満たす廃棄物焼却プラントである。
１秒≦Ｓ≦２秒  ・・・（１）
Ｓ＝Ａ／Ｇ  ・・・（２）
尚、式中、二次空気供給ノズルの設置位置から燃焼排ガス撹拌手段の設置位置までの間における燃焼排ガスの滞留時間をＳとし、二次空気供給ノズルの設置位置から燃焼排ガス撹拌手段の設置位置までの間における空間の容積をＡとし、二次燃焼室内を通過する全ガス量をＧとする。
【００１４】
第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、前記焼却炉は、前記撹拌用空気供給ノズルより前記燃焼排ガスのガス流れ方向の下流側の壁面に絞り部を有する廃棄物焼却プラントである。
【００１５】
第５の発明は、第１から第４の何れか１つの発明において、前記脱硝薬剤供給ノズルが複数設けられ、各脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される前記脱硝薬剤溶液の濃度および前記脱硝薬剤溶液の平均粒子径が各々異なる廃棄物焼却プラントである。
【００１６】
第６の発明は、第１から第５の何れか１つの発明において、前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される前記脱硝薬剤溶液の平均粒子径を調整する廃棄物焼却プラントである。
【００１７】
第７の発明は、第１から第６の何れか１つの発明において、前記脱硝薬剤供給ノズルが、前記脱硝薬剤溶液の濃度が１質量％以上〜５質量％以下であって、平均粒子径が５０μｍ以上〜３００μｍ以下の脱硝薬剤溶液を噴霧する第１の脱硝薬剤供給ノズルと、前記脱硝薬剤溶液の濃度が３質量％以上〜２０質量％以下であって、平均粒子径が３０μｍ以上〜１００μｍ以下の脱硝薬剤溶液を噴霧する第２の脱硝薬剤供給ノズルと、を含み、前記第１の脱硝薬剤供給ノズルの両側に前記第２の脱硝薬剤供給ノズルを設けた３つの脱硝薬剤供給ノズルを１組として前記二次燃焼室の壁面に設けられる廃棄物焼却プラントである。
【００１８】
第８の発明は、第１から第７の何れか１つの発明において、炉内温度に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度を調整する廃棄物焼却プラントである。
【００１９】
第９の発明は、廃棄物を燃焼させ、焼却処理する焼却炉に脱硝薬剤を吹き込んで脱硝する脱硝薬剤供給手段を有する廃棄物焼却プラントであって、前記焼却炉は、前記焼却炉内に一次空気を導入して前記廃棄物を焼却処理する一次燃焼領域と、前記廃棄物の未燃焼物あるいは不完全燃焼物を二次空気により二次燃焼させる二次燃焼領域と、前記焼却炉の壁面に設けられ、前記廃棄物を焼却処理することにより生じた燃焼排ガスに脱硝薬剤溶液を噴霧する脱硝薬剤供給ノズルとを有し、前記脱硝薬剤供給ノズルが、前記脱硝薬剤溶液の濃度が１質量％以上〜５質量％以下であって、平均粒子径が５０μｍ以上〜３００μｍ以下の脱硝薬剤溶液を噴霧する第１の脱硝薬剤供給ノズルと、前記脱硝薬剤溶液の濃度が３質量％以上〜２０質量％以下であって、平均粒子径が３０μｍ以上〜１００μｍ以下の脱硝薬剤溶液を噴霧する第２の脱硝薬剤供給ノズルと、を含み、前記第１の脱硝薬剤供給ノズルの両側に前記第２の脱硝薬剤供給ノズルを設けた３つの脱硝薬剤供給ノズルを１組とし、当該１組の脱硝薬剤供給ノズルが前記二次燃焼室の壁面に対向して設けられることを特徴とする廃棄物焼却プラントである。
【００２０】
第１０の発明は、第９の発明において、前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される前記脱硝薬剤溶液の平均粒子径を調整する廃棄物焼却プラントである。
【００２２】
第１１の発明は、第９または第１０の発明において、炉内温度に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度を調整する廃棄物焼却プラントである。
【００２３】
第１２の発明は、第１から第１１の何れか１つの発明において、前記焼却炉から排出される前記燃焼排ガスを用いて蒸気を発生させるボイラを有する廃棄物焼却プラントである。
【００２４】
第１３の発明は、第１２の発明において、前記ボイラで発生する蒸気発生量に応じて前記脱硝薬剤供給ノズルに供給される前記脱硝薬剤溶液の濃度を調整する廃棄物焼却プラントである。
【発明の効果】
【００２５】
このように、本発明によれば、焼却炉が、燃焼排ガスを攪拌するための燃焼排ガス撹拌手段を有することで、炉内の温度場や燃焼排ガスのガス組成などの変動が生じた場合であっても、炉内の温度場の変動を迅速かつ適切に抑制し、安定して効率良く脱硝を行うことができると共に、簡素な装置構成で実現することができる。
また、本発明によれば、焼却炉が、燃焼排ガスに脱硝薬剤溶液を噴霧する脱硝薬剤供給ノズルを複数設け、各脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される前記脱硝薬剤溶液の濃度および前記脱硝薬剤溶液の平均粒子径を各々異なるようにすることで、炉内の温度場や燃焼排ガスのガス組成などの変動が生じた場合であっても、炉内の温度場の変動に対して迅速かつ適切に対応し、安定して効率良く脱硝を行うことができると共に、簡素な装置構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本実施形態に係る廃棄物焼却プラントの構成を示す図である。
【図２】図２は、脱硝薬剤供給ノズル、攪拌用空気ノズル（水噴霧ノズル）、二次空気供給ノズルの位置関係を示す図である。
【図３】図３は、滞留時間と燃焼排ガス中のＯ2濃度との関係を示す図である。
【図４】図４は、炉内温度または蒸気流量の増減に対して脱硝薬剤溶液４１の濃度を変化させるタイミングを示すチャートである。
【図５】図５は、炉内温度が所定の温度範囲内の場合における脱硝薬剤溶液の分散状態を模式的に示す図である。
【図６】図６は、炉内温度が所定の温度範囲の上限閾値以上になった場合における脱硝薬剤溶液の分散状態を模式的に示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係る廃棄物焼却プラントの構成を簡略に示す図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態に係る廃棄物焼却プラントの二次燃焼室の断面の構成を簡略に示す図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施形態に係る廃棄物焼却プラントの構成を簡略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を好適に実施するための形態（以下、実施形態という。）につき、詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態および実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態および実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態および実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
【００２８】
［第１の実施形態］
本発明による第１の実施形態に係る廃棄物焼却プラントについて説明する。図１は、本実施形態に係る廃棄物焼却プラントの構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ａは、ごみホッパ１１と、燃焼炉（ストーカ炉）１２と、脱硝薬剤供給手段１３と、撹拌用空気供給ノズル１４と、水噴霧ノズル１５、ボイラ１６とを有するものである。本実施形態では、撹拌用空気供給ノズル１４および水噴霧ノズル１５が、燃焼排ガス撹拌手段として用いられる。
【００２９】
被燃焼物１７がごみホッパ１１に投入される。被燃焼物１７としては、例えば、ごみ、廃棄物、産業廃棄物等が挙げられる。ごみホッパ１１に投入された被燃焼物１７は間欠的に往復運動する給塵装置（フィーダ）１８により焼却炉１２内へと供給される。
【００３０】
焼却炉１２は、ごみホッパ１１に投入された被燃焼物１７を攪拌、前進させながら乾燥、燃焼する炉である。焼却炉１２は、ストーカ２１と、一次燃焼室２２と、二次燃焼室２３とを有する。ストーカ２１は、焼却炉１２の炉内底部に設けられ、ごみホッパ１１から供給された被燃焼物１７を移送する。ストーカ２１は、主として乾燥帯を構成する乾燥帯ストーカ２１ａと、主として燃焼帯を構成する主燃焼帯ストーカ２１ｂと、主としておき燃焼帯を構成するおき燃焼帯ストーカ２１ｃとで構成される。乾燥帯ストーカ２１ａは、ごみホッパ１１からの投入口に対して最上流側に位置し、主燃焼帯ストーカ２１ｂは乾燥帯ストーカ２１ａの下流側に位置し、おき燃焼帯ストーカ２１ｃは主燃焼帯ストーカ２１ｂの下流で最下流側に位置している。ここで、主燃焼帯とは、ごみ層上で火炎を上げて燃えている領域を指している。
【００３１】
ストーカ２１は、固定火格子の間に配設した移動火格子を備えている。移動火格子の往復運動により被燃焼物１７をごみホッパ１１からストーカ２１に投入した後、被燃焼物１７を乾燥帯ストーカ２１ａで乾燥し、主燃焼帯ストーカ２１ｂで主燃焼を行い、最後におき燃焼帯ストーカ２１ｃでおき燃焼を行う。なお、本実施形態では主燃焼帯ストーカ２１ｂは３つ設けるようにしているが、１つでも複数でもよい。おき燃焼帯ストーカ２１ｃの下流側には灰ホッパシュート２６が設けられている。また、ストーカ２１の上方には一次燃焼室２２が設けられ、更にその上方には二次燃焼室２３が設けられている。おき燃焼帯ストーカ２１ｃでの燃焼後の主灰は、灰ホッパシュート２６で捕集されて排出される。
【００３２】
ストーカ２１には、ストーカ２１の下部の風箱に開口する一次空気管２７が配設されている。これら一次空気管２７は、一次空気主管２８から分配されており、この一次空気主管２８には一次空気供給用の押込送風機（ファン）３１と蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）３２とが設置されている。すなわち、ファン３１から圧送された一次空気３３は、一次空気主管２８を通って予熱された後、一次空気管２７からストーカ２１に供給される。また、一次空気管２７内には、一次空気管２７内の通路を開閉する開閉弁３４ａがそれぞれ設けられ、一次空気主管２８内には、一次空気主管２８内の通路を開閉する開閉弁３４ｂが設けられている。また、開閉弁３４ａ、３４ｂは、一次空気管２７、一次空気主管２８内の通路の開閉を調整できるものであれば、特に限定されるものではなく、オリフィスを用いてもよい。
【００３３】
一次燃焼室２２は、炉内に投入された廃棄物を火格子上にて移送しながら火格子の下方から一次空気３３を導入して火格子上方で一次空気３３により廃棄物を焼却処理する炉内の領域である。本実施形態において、一次燃焼室２２は、焼却炉１２内に一次空気３３を導入して廃棄物を焼却処理する一次燃焼領域となる。焼却炉１２内のストーカ２１には、一次空気管２７を介してそれぞれ一次空気３３が供給され、一次燃焼室２２で被燃焼物１７が高温燃焼される。
【００３４】
二次燃焼室２３は、一次燃焼室２２の上方に設けられ、一次燃焼室２２から発生した未燃ガスを二次空気３５により二次燃焼を行う炉内の領域である。本実施形態において、二次燃焼室２３は、被燃焼物１７の未燃焼物あるいは不完全燃焼物を二次空気３５により二次燃焼を行う二次燃焼領域となる。二次燃焼室２３の壁面には、二次空気供給ノズル３６ａ〜３６ｄが設けられている。二次空気供給ノズル３６ａ、３６ｂは一次燃焼室２２の乾燥帯側に設けられ、二次空気供給ノズル３６ｃ、３６ｄは二次燃焼室２３のおき燃焼帯側に設けられている。二次空気供給用の押込送風機（ファン）３７には二次空気管３８が連結されている。二次空気管３８には蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）３９が設けられている。二次空気管３８は蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）３９の下流側で２つに分岐しており、１本の二次空気管３８ａは乾燥側の二次空気供給ノズル３６ａ、３６ｂに接続され、１本の二次空気管３８ｂはおき燃焼帯側の二次空気供給ノズル３６ｃ、３６ｄに接続されている。分岐した二次空気管３８ａ、３８ｂには、それぞれ開閉弁３４ｃが設けられており、乾燥帯側とおき燃焼帯側の二次空気供給ノズル３６ａ〜３６ｄで、二次空気３５の供給量を調整することができる。なお、乾燥帯側とおき燃焼帯側の二次空気供給ノズル３６ａ〜３６ｄは、それぞれガス流に沿って二次燃焼室２３に複数段設けてもよい。その場合、その数に合わせて二次空気管３８を分岐する。
【００３５】
燃焼排ガスは、二次空気供給ノズル３６ａ〜３６ｄから供給される二次空気３５によって二次燃焼室２３において更なる高温燃焼がなされて完全燃焼される。
【００３６】
脱硝薬剤供給手段１３は、焼却炉１２に脱硝薬剤溶液４１を供給するものである。脱硝薬剤供給手段１３は、脱硝薬剤溶液４１を貯蔵する脱硝薬剤貯蔵タンク４２と、脱硝薬剤溶液４１を供給する脱硝薬剤供給管４３と、脱硝薬剤溶液４１を二次燃焼室２３内に噴霧する脱硝薬剤供給ノズル４４とを有する。脱硝薬剤供給ノズル４４は、二次燃焼室２３の壁面に対向するように少なくとも１対設けられ、燃焼排ガスに脱硝薬剤溶液４１を噴霧する。脱硝薬剤としては、例えば、アンモニア水（ＮＨ3水）や尿素水などが挙げられる。脱硝薬剤供給管４３には、調節弁Ｖ１１が設けられ、脱硝薬剤溶液４１の供給量を調整する。脱硝薬剤溶液４１は、脱硝薬剤貯蔵タンク４２から脱硝薬剤供給管４３を介して二次燃焼室２３に送給され、脱硝薬剤供給ノズル４４から二次燃焼室２３内に噴霧される。
【００３７】
脱硝薬剤供給手段１３は、脱硝薬剤供給管４３に水４５を供給し、脱硝薬剤溶液４１の脱硝薬剤の濃度を１質量％〜１０質量％の所定濃度に調整する。水４５は、水供給タンク４６から水供給管４７を介して脱硝薬剤供給管４３に供給される。水供給管４７には、調節弁Ｖ１２が設けられ、水４５の供給量を調整する。脱硝薬剤溶液４１がＮＨ3水である場合、ＮＨ3の濃度は例えば２５質量％程度であり、脱硝薬剤溶液４１が尿素水である場合、尿素水の濃度は例えば４０質量％程度である。そのため、脱硝薬剤貯蔵タンク４２内に含まれる脱硝薬剤溶液４１の濃度は比較的高濃度（例えば２５質量％〜４０質量％）である。この場合、脱硝薬剤供給ノズル４４から二次燃焼室２３内に噴霧される脱硝薬剤溶液４１の分散性は低く、貫通力が低いため、脱硝効率が低下する。脱硝薬剤溶液４１に水４５を供給し、脱硝薬剤溶液４１の濃度を上記のような所定濃度に調整することで、脱硝薬剤の供給量が同一の場合における脱硝薬剤溶液４１の炉内における噴霧貫通力を増大することができるため、より少ない脱硝薬剤で同等の脱硝性能を得ることができる。
【００３８】
燃焼排ガス撹拌手段として、撹拌用空気供給ノズル１４および水噴霧ノズル１５が、焼却炉１２の壁面に設けられている。撹拌用空気供給ノズル１４および水噴霧ノズル１５は、脱硝薬剤供給ノズル４４の燃焼排ガスのガス流れ方向の上流側であって、二次空気３５を供給する二次空気供給ノズル３６ａ〜３６ｄよりも燃焼排ガスのガス流れ方向の下流側の焼却炉１２の壁面に設けられている。本実施形態においては、燃焼排ガス撹拌手段として、撹拌用空気供給ノズル１４と水噴霧ノズル１５との両方を用いているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、撹拌用空気供給ノズル１４と水噴霧ノズル１５との何れか一方でもよい。
【００３９】
撹拌用空気供給ノズル１４は、燃焼排ガスを攪拌する撹拌用空気４８を供給するものであり、水噴霧ノズル１５と同程度の高さに設けられている。撹拌用空気４８は、二次空気管３８ｃから供給される二次空気３５が用いられる。撹拌用空気４８は、二次空気３５が用いられる場合に限定されるものではなく、一次燃焼室２２から抜き出した燃焼排ガスを二次空気３５として二次燃焼室２３に再循環させる循環排ガス、または排ガス処理設備を通過した後の燃焼排ガス（図示しない）を二次空気３５として二次燃焼室２３に再循環させる循環排ガスであってもよい。
【００４０】
水噴霧ノズル１５は、炉内に水４９を噴霧するためのノズルである。水４９は、水供給タンク４６から水供給管５０を介して水噴霧ノズル１５に供給される。
【００４１】
よって、撹拌用空気供給ノズル１４および水噴霧ノズル１５を、脱硝薬剤供給ノズル４４の燃焼排ガスのガス流れ方向の上流側であって、二次空気３５を供給する二次空気供給ノズル３６ａ〜３６ｄよりも燃焼排ガスのガス流れ方向の下流側の焼却炉１２の壁面に設け、炉内に撹拌用空気４８、水４９の何れか一方又は両方を噴霧することができる。これにより、燃焼排ガスは、撹拌用空気４８と水４９との何れか一方又は両方により混合される。撹拌用空気４８と水４９との何れか一方又は両方による燃焼排ガスとの混合作用により、炉内の燃焼排ガスのガス温度の分布およびガス成分の濃度の均一化を図ることができる。この結果、脱硝薬剤を燃焼排ガスに供給する前に、脱硝に最適な温度場を形成することができると共に、燃焼排ガスの空間的な温度場、濃度場の均一化を促進することができ、脱硝性能の安定化を最小の部品点数で図ることができる。
【００４２】
撹拌用空気４８および水４９は、燃焼排ガスを二次空気３５と完全燃焼させた後に供給されることが脱硝効率の向上を図る観点から好ましく、撹拌用空気供給ノズル１４および水噴霧ノズル１５は、二次空気供給ノズル３６ｂ、３６ｄの設置位置から燃焼排ガスのガス流れ方向の下流側に所定距離離れた位置に設けるのが好ましい。図２は、脱硝薬剤供給ノズル、攪拌用空気ノズル（水噴霧ノズル）、二次空気供給ノズルの位置関係を示す図である。図２に示すように、二次空気供給ノズル３６ｂ、３６ｄの設置位置から撹拌用空気供給ノズル１４と水噴霧ノズル１５との何れか一方または両方の設置位置までの間における燃焼排ガスの滞留時間は、下記式（１）、（２）を満たすことが好ましい。
１ｓｅｃ≦Ｓ≦２ｓｅｃ  ・・・（１）
Ｓ＝Ａ／Ｇ  ・・・（２）
尚、二次空気供給ノズル３６ｂ、３６ｄの設置位置から撹拌用空気供給ノズル１４と水噴霧ノズル１５との何れか一方または両方の設置位置までの間における燃焼排ガスの滞留時間をＳとし、二次空気供給ノズル３６ｂ、３６ｄの設置位置から撹拌用空気供給ノズル１４と水噴霧ノズル１５との何れか一方または両方の設置位置までの間における空間の容積をＡとし、二次燃焼室２３内を通過する全ガス量をＧとする。
【００４３】
燃焼排ガスの滞留時間Ｓを、上記式（１）のように、１秒以上とするのは、燃焼排ガスを二次空気３５と完全燃焼させるために要する時間であるからである。燃焼排ガスを二次空気３５と完全燃焼させることができたか否かは、例えば、燃焼排ガス中のＯ2濃度から求めることができる。燃焼排ガスの滞留時間Ｓと燃焼排ガス中のＯ2濃度との関係を予め求めておき、燃焼排ガス中のＯ2濃度が所定値近傍になった時間まで燃焼させることで、燃焼排ガスを二次空気３５と完全燃焼させることができることになる。
【００４４】
図３は、滞留時間と燃焼排ガス中のＯ2濃度との関係を示す図である。図３に示すように、燃焼排ガスの滞留時間Ｓが１秒程度で燃焼排ガス中のＯ2濃度が所定値で安定する。よって、燃焼排ガスの滞留時間Ｓが１秒以上の場合には、燃焼排ガスは二次空気３５と完全燃焼させることができるといえる。
【００４５】
したがって、燃焼排ガスの滞留時間Ｓが、上記式（１）、（２）を満たすことにより、撹拌用空気供給ノズル１４および水噴霧ノズル１５の何れか一方又は両方の設置位置を、二次空気供給ノズル３６ａ〜３６ｄの設置位置よりも燃焼排ガスの滞留時間Ｓで少なくとも１秒以上下流側に設けることとなる。焼却炉１２内における燃焼反応は、通常、混合律速であり、二次空気供給ノズル３６ｂ、３６ｄからの二次空気３５と燃焼排ガスとの混合は、燃焼排ガスの滞留時間Ｓが約１秒程度経過した段階で完了する。二次空気３５と燃焼排ガスとの混合が完了した後、燃焼排ガスに脱硝薬剤を供給する前に、撹拌用空気供給ノズル１４から供給される撹拌用空気４８および水噴霧ノズル１５から噴霧される水４９の何れか一方又は両方を燃焼排ガスに予め供給する。これにより、燃焼排ガスのガス温度場、ガス成分の濃度場を均一にした状態で燃焼排ガスに脱硝薬剤を供給することができるため、安定した脱硝を行うことができる。また、燃料発熱量が高い場合には、撹拌用空気供給ノズル１４から供給される撹拌用空気４８および水噴霧ノズル１５から噴霧される水４９の何れか一方又は両方は、燃焼排ガスのガス温度を冷却することもできるため、脱硝薬剤供給ノズル４４のノズル位置で、脱硝を行うために最適な温度領域（例えば、８００℃〜１０００℃）に保つことができる。
【００４６】
このように、燃焼排ガスを二次空気３５と完全燃焼させた後、脱硝薬剤を燃焼排ガスに供給することができるため、被燃焼物１７と二次空気３５とが反応する燃焼反応が不十分であったことにより生じるＣＯ等の未燃成分の排出を抑制することができる。また、燃焼排ガスを二次空気３５と完全燃焼させた後、攪拌用空気４８や水４９を燃焼排ガスとの混合撹拌に活用し、排ガス温度の調整を行うことができ、脱硝薬剤を適正な温度領域に噴霧することができるため、脱硝薬剤の供給量の低減を図ることができ、脱硝効率の向上を図ることができる。
【００４７】
二次燃焼室２３内には、二次燃焼室２３内の炉内温度を測定するための排ガス温度計５１ａが設けられている。これにより、炉内温度を早期かつ正確に測定することができる。排ガス温度計５１ａとしては、例えば、熱電対、赤外線高温計などが用いられる。また、図１では、排ガス温度計５１ａは、１つしか設けていないが、二次燃焼室２３内の鉛直軸方向または水平方向に複数設けるようにしてもよい。これにより、二次燃焼室２３内の温度分布を測定することができる。また、本実施形態では、二次燃焼室２３の下流側に排ガス温度計５１ｂを設けている。この排ガス温度計５１ｂで二次燃焼室２３内の炉内温度を測定するようにしてもよい。
【００４８】
二次燃焼室２３にて燃焼後、脱硝薬剤を含んだ排ガスは、二次燃焼室２３からボイラ１６に供給される。
【００４９】
ボイラ１６は、焼却炉１２からの燃焼排ガスで蒸気を発生させるためのものである。ボイラ１６の排ガス出口には、煙道５３が設けられている。ボイラ１６は、燃焼排ガスとボイラ１６内を循環する水と熱交換して蒸気を発生させる。燃焼排ガスはボイラ１６で熱回収された後、煙道５３を通過して排ガス処理設備を通過後、外部に排出される。
【００５０】
ボイラ１６内には、燃焼排ガスと水と熱交換して発生した蒸気流量を測定するための蒸気流量測定器５４が設けられている。これにより、ボイラ１６において発生した蒸気流量を測定することができる。
【００５１】
煙道５３の出口には、燃焼排ガス中の酸素（Ｏ2）濃度または一酸化炭素濃度（ＣＯ）を測定するための酸素（Ｏ2）／一酸化炭素（ＣＯ）濃度測定器５５を設けるようにしてもよい。また、高温、高ばいじん雰囲気でＯ2濃度やＣＯ濃度の測定が可能な測定器である場合には、Ｏ2／ＣＯ濃度測定器５５を焼却炉１２の出口により近い位置に設ける。これにより、より短い時間の誤差で焼却炉１２における燃焼状態の変化を把握することができ、より高い応答性で燃焼制御をすることができる。
【００５２】
さらに煙道５３の燃焼排ガスの下流側には、燃焼排ガスを降温するための減温塔（図示省略）と、燃焼排ガス中から飛灰等を取り除くためのバグフィルタ（図示省略）と、燃焼排ガスを外気へと排出するための煙突（図示省略）とが、順次、設けられている。煙道５３から排出された燃焼排ガスは、ガス温度を下げ、飛灰等を除去した後、大気中に排出される。
【００５３】
本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ａは、制御装置６０を有する。制御装置６０は、ボイラ１６での蒸気流量を安定して発生させるために焼却炉１２で燃焼を制御するほか、脱硝薬剤溶液４１の供給量、脱硝薬剤の濃度を調整し、効率よく脱硝薬剤溶液４１を燃焼排ガスに供給するようにする。制御装置６０は、開閉弁３４ａ〜３４ｄ、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２、排ガス温度計５１ａ、５１ｂ、蒸気流量測定器５４およびＯ2／ＣＯ濃度測定器５５と電気的に接続されている。排ガス温度計５１ａ、５１ｂ、蒸気流量測定器５４およびＯ2／ＣＯ濃度測定器５５は、各々測定した値を制御装置６０へと信号として送信している。制御装置６０は、一次空気管２７や二次空気管３８等の各開閉弁３４ａ〜３４ｄ、調節弁Ｖ１１、Ｖ１２の開度を個別に調整し、制御している。
【００５４】
（脱硝薬剤溶液の脱硝薬剤濃度の制御）
制御装置６０は、排ガス温度計５１ａで測定される二次燃焼室２３の炉内温度や蒸気流量測定器５４で測定されるボイラ１６で発生するボイラ１６の蒸気流量の値に基づいて脱硝薬剤供給ノズル４４から噴霧される脱硝薬剤溶液４１の濃度を調整する。
【００５５】
図４は、炉内温度または蒸気流量の増減に対して脱硝薬剤溶液４１の濃度を変化させるタイミングを示すチャートである。図４に示すように、炉内温度が、設定値から上限閾値（例えば設定値＋５０℃）と下限閾値（例えば設定値−５０℃）との範囲内の場合、脱硝薬剤が通常の所定濃度の脱硝薬剤溶液４１を供給する。このとき、脱硝薬剤の濃度の増減信号はＯＦＦとなる。図４に示す設定値とは、炉内温度が脱硝薬剤が脱硝反応を行うのに最適な温度領域（８００℃〜１０００℃）内の温度の値、または焼却炉の処理負荷設定としてのボイラ１６の蒸気流量の設定値をいう。
【００５６】
図５は、炉内温度が所定の温度範囲内の場合における脱硝薬剤溶液４１の分散状態を模式的に示す図である。図５に示すように、炉内温度が所定の温度範囲内の場合では、脱硝薬剤供給ノズル４４から噴霧された脱硝薬剤溶液４１は、燃焼排ガスの流れに沿って下流側に流れる。そのため、脱硝薬剤供給ノズル４４から噴霧された脱硝薬剤溶液４１の到達領域Ａは、脱硝に適した温度領域Ｂとその領域Ｂの炉内中心部分に形成される主要な還元反応領域Ｃに重なる。主要な還元反応領域Ｃは、脱硝反応を行うのに最適な温度領域（８００℃〜１０００℃）である。このとき、二次燃焼室２３内に液体で供給されている脱硝薬剤は、蒸発してガス化してから燃焼排ガスの主要な還元反応領域Ｃに供給できるため、燃焼排ガスと混合して脱硝反応を安定して行うことができる。
【００５７】
炉内温度が下限閾値（例えば設定値−５０℃）以下になった場合は、制御装置６０は、脱硝薬剤溶液４１の脱硝薬剤の供給濃度を増大させる必要があると判断する。このとき、脱硝薬剤の濃度の増減信号は、脱硝薬剤の濃度の増大側にＯＮとなる。そして、制御装置６０は、脱硝薬剤貯蔵タンク４２から供給される脱硝薬剤溶液４１の供給量は変化させず、脱硝薬剤の供給量を一定としたまま、水４５の供給量を減少させる。これにより、炉内に噴霧される脱硝薬剤溶液４１の濃度を高くすることができるため、炉内温度が下限閾値において形成される炉内の適正な脱硝領域に脱硝薬剤溶液４１を噴霧し、脱硝薬剤を供給することができ、脱硝効率を高めることができる。
【００５８】
また、焼却炉１２内で急激に燃焼反応が進行し、炉内温度が上限閾値（例えば設定値＋５０℃）以上になった場合は、制御装置６０は、脱硝薬剤溶液４１の脱硝薬剤の供給濃度を減少させる必要があると判断する。このとき、脱硝薬剤の濃度の増減信号は、脱硝薬剤の濃度の減少側にＯＮとなる。図６は、炉内温度が所定の温度範囲の上限閾値以上になった場合における脱硝薬剤溶液４１の分散状態を模式的に示す図である。図６に示すように、炉内温度が所定の温度範囲の上限閾値以上の場合では、脱硝に適した温度領域Ｂは燃焼ガスのガス流れ方向の下流側に移動するため、領域Ｂの炉内中心部分に形成される主要な還元反応領域Ｃも燃焼ガスのガス流れ方向の下流側に移動する。そのため、炉内温度が所定の温度範囲内の場合と同様にして、所定の脱硝薬剤の濃度の脱硝薬剤溶液４１を脱硝薬剤供給ノズル４４から噴霧しても、脱硝薬剤溶液４１が蒸発して生じる脱硝薬剤を主要な還元反応領域Ｃに到達させることはできない。よって、安定した脱硝を行うことができないこととなる。
【００５９】
そこで、制御装置６０は、脱硝薬剤貯蔵タンク４２から供給される脱硝薬剤溶液４１の供給量は変化させず、脱硝薬剤の供給量を一定としたまま、水４５の供給量を増大させる。これにより、噴霧された脱硝薬剤溶液４１の蒸発が遅れ、炉内温度が上限閾値において形成される炉内の適正な脱硝領域にガス状の脱硝薬剤を供給することができ、脱硝効率を高めることができる。
【００６０】
また、脱硝薬剤溶液４１の濃度の調整については、上記の炉内温度による制御に替えて又は併用して、蒸気流量に基づいて調整を行うようにしてもよい。すなわち、蒸気流量が下限閾値（例えば設定値−５％ｔ／ｈ）以下になった場合や、上限閾値（例えば設定値＋５％ｔ／ｈ）以上になった場合に上記と同様に、制御装置６０は、蒸気流量に応じて炉内に噴霧される脱硝薬剤溶液４１の脱硝薬剤の供給濃度を制御し、炉内の適正な脱硝領域に脱硝薬剤溶液４１を噴霧することで、脱硝効率を高めることができる。
【００６１】
したがって、本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ａは、排ガス温度計５１ａ、蒸気流量測定器５４により、焼却炉１２での燃焼状態の変化を検知することで、制御装置６０は脱硝薬剤溶液４１の供給濃度により早くフィードバックすることが可能となり、焼却設備系外に排出されるＮＯｘ排出量を低減することが可能となる。すなわち、脱硝薬剤の供給量自体は変化させず、脱硝薬剤溶液４１の脱硝薬剤濃度を変化させることで、脱硝薬剤溶液４１の噴霧貫通力（噴霧蒸発時間）を調整することにより、噴霧された脱硝薬剤が蒸発して脱硝反応に最適な空間領域に到達させることを実現することができる。これにより、少ない脱硝薬剤供給ノズル本数で、脱硝反応に最適な空間領域に脱硝薬剤の供給量の制御が可能となる。更に、炉内温度計は運転管理のために通常設置されており、ボイラ１６において蒸気流量測定器５４などのようなボイラ蒸発量検出手段は通常設置されているため、付加的な検出手段を設けることなく行うことが可能となる。
【００６２】
なお、炉内温度、蒸気流量は、測定した瞬間の値に基づいて制御する他に、一定時間にわたって測定した平均値（移動平均）や、その平均値との偏差、または変化の勾配を算出して、これらの下限閾値または上限閾値を設定して制御することもできる。このように平均値、偏差、変化の勾配を用いることで、炉内温度、蒸気流量の急激な変化に対して過剰に応答することを防ぎ、脱硝効率の更なる安定化を図ることができる。
【００６３】
本実施形態においては、炉内温度、蒸気流量のいずれか１つを用いる場合について説明したが、炉内温度および蒸気流量の両方を用いて制御を行うこともできる。例えば、その中の炉内温度および蒸気流量の両方が閾値を超える場合には、脱硝薬剤溶液４１の脱硝薬剤の供給濃度の増減の制御を行うようにすることで、急激な変化に過剰に応答することを防ぎ、脱硝効率の更なる安定化を図ることができる。
【００６４】
このように、本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ａによれば、焼却炉１２内の温度場や燃焼排ガスのガス組成などの変動が生じた場合であっても、炉内の温度場の変動を迅速かつ適切に抑制し、安定して効率良く脱硝を行うことができると共に、簡素な装置構成で実現することができる。
【００６５】
また、本実施形態においては、燃焼排ガス撹拌手段として、撹拌用空気供給ノズル１４および水噴霧ノズル１５を用いた場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、燃焼排ガスを撹拌できるものであれば、撹拌用空気供給ノズル１４および水噴霧ノズル１５にかえて用いてもよいし、これらと併用してもよい。
【００６６】
また、本実施形態においては、ボイラを設けるようにしているが、本実施形態に係る廃棄物焼却プラントは、これに限定されるものではなく、ボイラ１６を設けなくてもよい。
【００６７】
［第２の実施形態］
本発明による第２の実施形態に係る廃棄物焼却プラントについて、図面を参照して説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る廃棄物焼却プラントの構成を簡略に示す図である。なお、第１の実施形態と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。図７に示すように、本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ｂは、図１に示す第１の実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ａの二次燃焼室２３の撹拌用空気供給ノズル１４より下流側の壁面に断面を狭くした絞り部６１を有し、脱硝薬剤供給ノズル４４の噴霧位置を絞り部６１とほぼ同等の位置となるようにしたものである。
【００６８】
二次燃焼室２３の炉の断面形状を絞り、焼却炉１２の鉛直軸方向における断面積を小さくすることで、絞り部６１の位置に設けた脱硝薬剤供給ノズル４４から供給された脱硝薬剤溶液４１はより少ないノズル本数で空間的な温度場、濃度場の均一化を実現することができる。また、絞り部６１により焼却炉１２の鉛直軸方向における断面積を小さくすることで、絞り部６１の上流付近に燃焼排ガスが集まるため、燃焼排ガスの温度場、濃度場の均一化を促進することができる。
【００６９】
よって、本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ｂによれば、脱硝薬剤溶液４１の噴霧領域における二次燃焼室２３内の脱硝薬剤供給ノズル４４の噴霧位置の炉断面積を狭くしているため、燃焼排ガスの空間的な温度場、濃度場の均一化をさせた領域に脱硝薬剤溶液４１を噴霧させることができ、脱硝性能を更に高めることができる。
【００７０】
なお、本実施形態においては、絞り部６１を脱硝薬剤供給ノズル４４の噴霧位置とほぼ同等の位置に設けるようにしたが、本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ｂはこれに限定されるものではなく、撹拌用空気供給ノズル１４より下流側の壁面であれば特に限定されるものではない。
【００７１】
［第３の実施形態］
本発明による第３の実施形態に係る廃棄物焼却プラントについて、図面を参照して説明する。本実施形態に係る廃棄物焼却プラントは、図１に示す本発明の第１の実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ａの構成と同様であるため、本実施形態においては、二次燃焼室の断面を示す図のみを用いて説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係る廃棄物焼却プラントの二次燃焼室の断面の構成を簡略に示す図である。なお、第１の実施形態と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。図８に示すように、本実施形態に係る廃棄物焼却プラントは、二次燃焼室２３の壁面に、脱硝薬剤の濃度が低く、平均粒子径が大きい脱硝薬剤溶液４１Ａを噴霧する第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと、脱硝薬剤の濃度が高く、平均粒子径が小さい脱硝薬剤溶液４１Ｂを噴霧する第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂとを有するものである。また、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａの両側に設けた１対の第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂとを１組として二次燃焼室２３の壁面に対抗するように設けている。
【００７２】
なお、本実施形態において、脱硝薬剤溶液４１Ａの脱硝薬剤の濃度が低いとは、脱硝薬剤の濃度が、例えば、１質量％以上〜５質量％以下をいい、脱硝薬剤溶液４１Ｂの脱硝薬剤の濃度が高いとは、脱硝薬剤の濃度が、例えば、３質量％以上〜２０質量％以下をいう。
【００７３】
また、脱硝薬剤溶液４１Ａの平均粒子径が大きいとは、平均粒子径が、例えば、５０μｍ以上〜３００μｍ以下をいい、脱硝薬剤溶液４１Ｂの平均粒子径が小さいとは、平均粒子径が、例えば、３０μｍ以上〜１００μｍ以下をいう。
【００７４】
第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａから噴霧される脱硝薬剤溶液４１Ａは平均粒子径が大きいため、脱硝薬剤溶液４１Ａの蒸発時間が長くなり、二次燃焼室２３内の中心部分まで到達することができ、脱硝薬剤溶液４１Ａの噴霧領域Ａは広くなる。一方、第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂから噴霧される脱硝薬剤溶液４１Ｂは平均粒子径が小さいため、脱硝薬剤溶液４１Ｂの蒸発時間が短くなり、第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂの近傍にしか到達することができず、脱硝薬剤溶液４１Ｂの噴霧領域Ｂは狭い。
【００７５】
よって、本実施形態に係る廃棄物焼却プラントによれば、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａの両側に設けた一対の第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂを１組として二次燃焼室２３の壁面に設けている。そして、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａおよび一対の第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂから脱硝薬剤溶液４１Ａ、４１Ｂを噴霧することで、脱硝薬剤溶液４１Ａ、４１Ｂの蒸発時間を調整して脱硝薬剤を二次燃焼室２３内に噴霧させることができる。これにより、二次燃焼室２３内に脱硝薬剤溶液４１Ａ、４１Ｂの分散の均一化を図ることができるため、脱硝効率を更に高めることができる。
【００７６】
本実施形態においては、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂとを設けるようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、複数の脱硝薬剤供給ノズル同士の間で、各脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される脱硝薬剤溶液の濃度および前記脱硝薬剤溶液の平均粒子径が各々異なるようにしたものであればよい。
【００７７】
また、本実施形態においては、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂとを設けるようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、脱硝薬剤供給ノズルに供給される脱硝薬剤溶液の濃度に応じて脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される脱硝薬剤溶液の平均粒子径を調整するようにしたものであればよい。
【００７８】
［第４の実施形態］
本発明による第４の実施形態に係る廃棄物焼却プラントについて、図面を参照して説明する。図９は、本発明の第４の実施形態に係る廃棄物焼却プラントの構成を簡略に示す図である。なお、第１の実施形態から第３の実施形態と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。図９に示すように、本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ｃは、図１に示す第１の実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ａの燃焼排ガス撹拌手段として用いられる撹拌用空気供給ノズル１４および水噴霧ノズル１５を設けずに、脱硝薬剤供給ノズル４４を複数設け、各脱硝薬剤供給ノズル４４から噴霧される脱硝薬剤溶液４１の濃度および脱硝薬剤溶液４１の平均粒子径が各々異なるようにしたものである。
【００７９】
脱硝薬剤供給ノズル４４は、上記の図８に示すように、二次燃焼室２３の壁面に、脱硝薬剤の濃度が低く、平均粒子径が大きい脱硝薬剤溶液４１Ａを噴霧する第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと、脱硝薬剤の濃度が高く、平均粒子径が小さい脱硝薬剤溶液４１Ｂを噴霧する第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂとを有するようにする。また、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａの両側に設けた１対の第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂとを１組として二次燃焼室２３の壁面に対抗するように設けられる。
【００８０】
上述の通り、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａから噴霧される脱硝薬剤溶液４１Ａは平均粒子径が大きいため、脱硝薬剤溶液４１Ａの蒸発時間が長くなり、二次燃焼室２３内の中心部分まで到達することができ、脱硝薬剤溶液４１Ａの噴霧領域Ａは広くなる。一方、第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂから噴霧される脱硝薬剤溶液４１Ｂは平均粒子径が小さいため、脱硝薬剤溶液４１Ｂの蒸発時間が短くなり、第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂの近傍にしか到達することができず、脱硝薬剤溶液４１Ｂの噴霧領域Ｂは狭い。
【００８１】
よって、本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ｃによれば、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと、一対の第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂとを１組として二次燃焼室２３の壁面に設けているため、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａおよび一対の第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂから脱硝薬剤溶液４１Ａ、４１Ｂの蒸発時間を調整して脱硝薬剤を二次燃焼室２３内に噴霧させることができる。これにより、二次燃焼室２３内に脱硝薬剤溶液４１Ａ、４１Ｂの分散の均一化を図ることができるため、脱硝効率を更に高めることができる。
【００８２】
本実施形態においては、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂとを設けるようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、複数の脱硝薬剤供給ノズル同士の間で、各脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される脱硝薬剤溶液の濃度および前記脱硝薬剤溶液の平均粒子径が各々異なるようにしたものであればよい。
【００８３】
また、本実施形態においては、第１の脱硝薬剤供給ノズル４４Ａと第２の脱硝薬剤供給ノズル４４Ｂとを設けるようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、脱硝薬剤供給ノズルに供給される脱硝薬剤溶液の濃度に応じて脱硝薬剤供給ノズルから噴霧される脱硝薬剤溶液の平均粒子径を調整するようにしたものであればよい。
【００８４】
このように、本実施形態に係る廃棄物焼却プラント１０Ｃによれば、焼却炉１２内の温度場や燃焼排ガスのガス組成などの変動が生じた場合であっても、炉内の温度場の変動に対して迅速かつ適切に対応し、安定して効率良く脱硝を行うことができると共に、簡素な装置構成で実現することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０Ａ〜１０Ｃ  廃棄物焼却プラント
１１  ごみホッパ
１２  焼却炉（ストーカ炉）
１３  脱硝薬剤供給手段
１４  撹拌用空気供給ノズル
１５  水噴霧ノズル
１６  ボイラ
１７  被燃焼物
１８  給塵装置
２１  ストーカ
２１ａ  乾燥帯ストーカ
２１ｂ  主燃焼帯ストーカ
２１ｃ  おき燃焼帯ストーカ
２２  一次燃焼室
２３  二次燃焼室
２６  灰ホッパシュート
２７  一次空気管
２８  一次空気主管
３１、３７  押込送風機（ファン）
３２、３９  蒸気式空気予熱器（ＳＡＨ）
３３  一次空気
３４ａ〜３４ｄ  開閉弁
３５  二次空気
３６ａ〜３６ｄ  二次空気供給ノズル
３８、３８ａ、３８ｂ  二次空気管
４１、４１Ａ、４１Ｂ  脱硝薬剤溶液
４２  脱硝薬剤貯蔵タンク
４３  脱硝薬剤供給管
４４、４４Ａ、４４Ｂ  脱硝薬剤供給ノズル
４５、４９  水
４６  水供給タンク
４７、５０  水供給管
４８  撹拌用空気
５１ａ、５１ｂ  排ガス温度計
５３  煙道
５４  蒸気流量測定器
５５  酸素／一酸化炭素濃度測定器
６０  制御装置
６１  絞り部
Ｖ１１、Ｖ１２  調節弁
【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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