(57)【要約】【課題】  燃焼装置に構造上の大幅な改変を加えたり、処理用薬剤を使用したりすることなしに、クロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉からの排出される燃焼残渣内の６価クロムやダイオキシン類等の有害物質の生成を抑制し、燃焼残渣の有効利用を可能にする。【課題解決の手段】  流動層式燃焼炉の炉本体部に、クロムを含有する有機物燃料を１次還元燃焼させる流動層部と、前記流動層部の下流側で再循環ガスの吹き込み下で流動層部からの燃焼ガスを高温下で２次還元燃焼させる２次還元燃焼ゾーンと、前記２次還元燃焼ゾーンの下流側で３次燃焼空気の吹き込み下で２次還元燃焼ゾーンからの燃焼ガスを完全燃焼させる３次燃焼ゾーンを形成すると共に、前記各流動層部、２次還元燃焼ゾーン、３次燃焼ゾーンの燃焼温度と酸素濃度を制御することにより、燃料内に含まれる３価クロムが６価クロムに転化するのを抑制すると共にダイオキシン類等の有害物質の生成を抑制する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉において、炉本体内の燃焼温度及び燃焼ガスの酸素濃度を制御することにより、燃料内に含まれる３価クロムが６価クロムへ転化するのを抑制することを特徴とするクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項２】
クロムを含有する有機物を木質バイオマスとした請求項１に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項３】
炉本体内の燃焼温度を８００〜８６０℃に保持すると共に炉本体出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０〜６．０％に保持するようにした請求項１に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項４】
炉本体内の燃焼温度を８００〜８１５℃に保持すると共に炉本体出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０〜４．５％に保持するようにした請求項３に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項５】
流動層式燃焼炉の炉本体部に、クロムを含有する有機物を１次還元燃焼させる流動層部と、前記流動層部の下流側で再循環ガスの吹き込み下で流動層部からの燃焼ガスを高温下で２次還元燃焼させる２次還元燃焼ゾーンと、前記２次還元燃焼ゾーンの下流側で３次燃焼空気の吹き込み下で２次還元燃焼ゾーンからの燃焼ガスを完全燃焼させる３次燃焼ゾーンを形成すると共に、前記各流動層部、２次還元燃焼ゾーン、３次燃焼ゾーンの燃焼温度と酸素濃度を制御することにより、燃料内に含まれる３価クロムが６価クロムに転化するのを抑制すると共にダイオキシン類等の有害物質の生成を抑制するようにしたことを特徴とするクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項６】
３次燃焼ゾーンの燃焼温度を８００〜８６０℃とすると共に、３次燃焼ゾーン出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０〜６．０％とするようにした請求項５に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項７】
３次燃焼ゾーンの燃焼温度を８００〜８１５℃とすると共に３次燃焼ゾーン出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０〜４．５％とするようにした請求項６に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項８】
流動層部の燃焼温度を８００℃以上とすると共に流動層部の空気比を１．０以下及び炉本体出口の空気比を１．２〜１．４とするようにした請求項４に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項９】
２次還元燃焼ゾーンの燃焼温度を９５０℃以下とすると共に燃焼ガス中の酸素濃度を１％以下とするようにした請求項５に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項１０】
流動層部の燃焼温度を８００℃以上とすると共に流動層部の空気比を１．０以下及び炉本体出口の空気比を１．２〜１．４とし、また、２次還元燃焼ゾーンの燃焼温度を９５０℃以下とすると共に燃焼ガス中の酸素濃度を１％以下とするようにした請求項５に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項１１】
流動層部の燃焼温度を８００℃以上とすると共に流動層部の空気比を１．０以下及び炉本体出口の空気比を１．２〜１．４とし、また、２次還元燃焼ゾーンの燃焼温度を９５０℃以下とすると共に燃焼ガス中の酸素濃度を１％以下とし、更に、３次燃焼ゾーンの燃焼温度を８００〜８６０℃とすると共にその燃焼ガス内の酸素濃度を４．０〜６．０％とするようにした請求項５に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【請求項１２】
クロムを含有する有機物を木質バイオマスとした請求項５に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法に関するものであり、燃焼中に薬剤等を一切添加することなしに燃焼条件の制御のみにより、有害物質である６価クロムの生成を大幅に抑制することを可能としたクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の燃焼制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バガスや廃木材等の木質バイオマスは、所謂バイオマスエネルギーの有効利用を図ると云う観点からエネルギー源として注目されている。
しかしながら、木質バイオマスにはクロムが含まれており、これ等クロムが含まれている有機物を燃料とするボイラ等の燃焼装置や廃棄物焼却処理炉から排出された燃焼残渣中には、有害物質である６価クロムが含まれていることが多くあり、環境保全を図る上で様々な問題が起生する。
【０００３】
図６は、クロムを含有する有機物を燃料とする公知の流動層式燃焼炉Ｋの一例を示すものであり、図６において、１は炉本体、２は流動層部（１次燃焼ゾーン）、３はフリーボード部、４はボイラ部、５は燃料供給装置、６は節炭器、７はマルチサイクロン、８はバグフィルタ、９は燃焼用空気供給ファン、１０は誘引ファン、１１は煙突である。
【０００４】
炉本体１の流動層部２へ供給された燃料は、１次空気Ａ1の供給により流動層が形成されている流動層部２で所謂流動層燃焼（１次燃焼）されたあと、フリーボード部３で２次空気Ａ2を供給することにより２次燃焼される。
フリーボード部３からの燃焼排ガスＧはボイラ部４や節炭器６で熱回収をされたあと、マルチサイクロン７、バクフィルタ８等で飛灰の除去や浄化処理を行ったあと、大気中へ放散されて行く。
【０００５】
前記ボイラ部４やマルチサイクロン７、バグフィルタ８等で回収されたボイラ飛灰には、使用する燃料によって前述の如く、有害な重金属類が多量に含まれる場合がある。特に、６価クロムについては、バフフィルタ８で捕集された飛灰中に比較的多く含まれることが判明しており、例えば、バグフィルタ８で捕集されたボイラ飛灰１ｋｇ内の全クロム重量を２０〜２００ｍｇとすると、その内の１５〜６０％が６価クロムであることが判明している。
【０００６】
而して、従前のクロムを含有する有機物を燃料とする燃焼炉や燃焼処理炉では、主として排出された燃焼残渣や飛灰に薬剤を加えることにより、６価クロムやその他の有害な重金属類を除去処理している（特許第３６７６７６８号、特開２００５−２９６７３１号、特開２００５−３３６１２８号等）。
例えば、特許第３６７６７６８号では、６価クロム等有害重金属を含む焼却灰を酸化カルシウムや酸化マグネシウム等のアルカリ性物質の存在下で、酸素含有率１．５％以上及び温度６００〜１０００℃の第１反応域と、酸素含有率１．５％以下及び５００〜１０００℃の第２反応域との両高温域で２回反応させることにより、灰を無害化するようにしている。しかし、この発明では、焼却灰を６００〜１０００℃と５００〜１０００℃の両高温域で２回反応させることにより無害化するものであるため、エネルギー消費が大きく、しかも、各反応域間の縁切りが必要なために設備が複雑化するうえ、第２反応域では窒素ガスの吹込みを行うので、エネルギー消費が増大すると云う難点がある。
【０００７】
同様に、特開２００５−９７６７３１号では、６価クロムを含む焼却灰（飛灰）を硫酸第一鉄（還元剤）を用いて処理することにより、また、特開２００５−３３６１２８号では、６価クロム等の有害重金属を含む飛灰にキレート剤を混練して固化させることにより、焼却灰（飛灰）を夫々無害化するようにしている。しかし、前者にあっては、薬剤（還元剤）を必要とするうえ、処理後の焼却灰は埋立廃棄を必要とし、灰の有効利用が図れないと云う問題がある。また、後者には、キレートへの封じ込めの長期安定性の点に問題があり、結果として灰の有効利用が阻害されると云う難点がある。
【０００８】
一方、上述の如き薬剤を用いた処理における問題を解決するものとして、６価クロムを含む木材そのものを安全な燃料資源に転換する技術（特開２００５−１９９１１２号等）や６価クロムの生成を抑制するようにした廃棄物の燃焼制御方法（特開２００５−３２１１８２号等）の開発が進められている。
【０００９】
即ち、前者の特開２００５−１９９１１２号では、銅、クロム、砒素（ＣＣＡ処理剤）等の重金属類を含む廃木材に消石灰を添加し、還元雰囲気下で加熱して無害な炭化物を生成することにより、炭として再資源化するようにしたものである。
しかし、廃木材を無害な炭に転換するには相当の処理費用が掛かるため、廃木材を直接燃料として利用する場合とは経済性の点で比較にならないうえ、廃木材から生成した木炭に対しては需要そのものが極めて少ないという問題がある。
【００１０】
また、前記特開２００５−３２１１８２号では、ストーカ式ごみ燃焼炉の一般廃棄物（燃料）の燃焼方法に改良を加えることにより、燃料内に含まれている無害な３価クロム化合物から有害な６価クロム化合物が、燃焼中に生成されるのを抑制するようにしている。
【００１１】
即ち、廃棄物（燃料）中に多く含有されている３価クロムは、高温雰囲気に長時間晒されることにより、有害な６価クロムに酸化されることが判っている。
そのため、予め実験により、６価クロム溶出値と燃焼時のストーカ上のごみ層温度及び燃焼時間の関係を調査することにより、図７に示す如き特性グラフを作成する。そして、ストーカ式燃焼炉の運転に際しては、ごみ層内温度の時間積分値が、図７の６価クロム溶出値の基準値に対応する値以下となるように、ごみ投入量、ごみ移送速度及び一次空気供給量中の何れか一つ以上を調整する構成としたものである。
尚、上記焼却灰内の６価クロム溶出値の基準値は、所謂環境庁告示第１３号規定に基づく値である。
【００１２】
上記特開２００５−３２１１８２号の技術は、ストーカ上の廃棄物層内温度の検出値を制御の基準とするものであるため、廃棄物層内温度の正確且つ安定した検出が不可欠となる。
しかし、ストーカ上の廃棄物は、現実にはストーカ上を複雑な運動を行いつつ下流へ向けて移動するうえ、ごみ層厚さ自体もごみ質に応じて大きく変動するため、廃棄物の層内温度を正確に検出することは著しく困難であって、結果として、６価クロムの生成をほぼ完全に基準値以下に制御した状態でストーカ式焼却炉を安定運転することは、現実には不可能に近いと云う問題がある。
【００１３】
また、ストーカ式焼却炉では、焼却中にストーカの隙間からストーカ下方のホッパ内へ落下する燃焼残渣が相当にあり、これ等のストーカ下方のホッパより抜き出した６価クロム等の比重の大きな重金属を含む灰は、別途に処理する必要がある。そのため、特開２００５−３２１１８２号に記載の技術のみでは、排出されてくる全ての焼却残渣について、その６価クロムを有効に低減させることができないと云う問題がある。
【００１４】
【特許文献１】特許第３６７６７６８号公報
【特許文献２】特開２００５−９７６７３１号公報
【特許文献３】特開２００５−３３６１２８号公報
【特許文献４】特開２００５−１９９１１２号公報
【特許文献５】特開２００５−３２１１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、従前のこの種のクロムを含有する有機物を燃料とする燃焼炉や燃焼装置等から排出される燃焼残渣の無害化処理、特に６価クロムの除去処理に於ける上述の如き問題、即ちイ）薬剤を使用して燃焼残渣を処理する方法にあっては、処理コストやエネルギー消費が増大するだけでなく、灰の有効利用が困難なこと、ロ）廃木材等を炭化させることにより無害化する方法は、経済性に欠けて実用的でないこと、及びハ）クロムを含有する有機物燃料の燃焼方法自体に改良を加えることにより、６価クロムを含む重金属類の発生を抑制する方法は、ストーカ式燃焼炉のみを適用の対象とするものであるうえ、廃棄物層内の燃焼温度の正確な検出が困難なため、安定した６価クロムの削減を図った燃焼が困難なこと、等の問題を解決せんとするものであり、流動層式燃焼炉におけるクロムを含有する有機物燃料の燃焼条件（燃焼温度や燃焼ガス内の酸素濃度等）を制御することにより、６価クロムやダイオキシン類等有害物質の生成の仰制を図りつつ安定したクロムを含有する有機物燃料の燃焼を可能とした、流動層式燃焼炉の燃焼制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願発明者等は、永年に亘る流動層式燃焼炉の開発並びに実機燃焼試験を通して、クロムを含有する有機物燃料に含まれるクロムは、３価クロムの形態で含有されており、これが燃焼中に酸化されることにより有害な６価クロムに転化されること、一般的な７００℃〜１０００℃の燃焼温度範囲では、高温になるほど６価クロムの生成が促進させること、及びダイオキシン類等の有機塩素化合物を分解するためには、８００℃以上（望ましくは８５０℃以上・２秒間）の燃焼温度が必要であること等を知得すると共に、そこから、酸素濃度と燃焼温度の両方を同時に制御することにより、３価クロムが６価クロムへ転化するのを抑制しつつ、ダイオキシン類等の有機塩素化合物の分解と未燃ガスの完全燃焼を行なえるようにすることを着想した。
【００１７】
そのため、先ず、本願発明者等は、３価クロムから６価クロムへの転化率（Ｐ＝１０％及びＰ＝１３％）と、流動層燃焼における燃焼ガスの燃焼温度（Ｔ℃）と、燃焼ガスの酸素濃度（Ｅ％）との関係を実動機の作動試験結果から求めると共に、これにＣＯ抑制に必要な最低酸素濃度（Ｘ＝４％）、ダイオキシン等有害物質抑制に必要な最低温度（Ｄ＝８００℃）を加味することにより、図２に示す如き燃焼制御特性図を作成し、当該燃焼制御特性図から、６価クロムへの転化やダイオキシン等有害物質の生成を抑制するためには、燃焼温度Ｔが８００〜８６０℃及び燃料供給量に対する燃焼ガス中の酸素濃度Ｘが４．０〜６．０％の範囲の燃焼状態に制御することが好ましく、また、燃焼温度Ｔが８００〜８１５℃及び燃焼ガスの酸素濃度Ｘが４．０〜４．５％の範囲の燃焼状態に制御することが、さらに好ましいことを見出した。
【００１８】
本願発明は、上記着想及びこれに基づく実機を用いた各種試験の結果を基に創作されたものであり、請求項１の発明は、クロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉において、炉本体内の燃焼温度及び燃焼ガスの酸素濃度を制御することにより、燃料内に含まれる３価クロムが６価クロムへ転化するのを抑制することを発明の基本構成とするものである。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、クロムを含有する有機物を木質バイオマスとするようにしたものである。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、炉本体内の燃焼温度を８００〜８６０℃に保持すると共に炉本体出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０〜６．０％に保持するようにしたものである。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、炉本体内の燃焼温度を８００〜８１５℃に保持すると共に炉本体出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０〜４．５％に保持するようにしたものである。
【００２２】
請求項５の発明は、流動層式燃焼炉の炉本体部に、クロムを含有する有機物を１次還元燃焼させる流動層部と、前記流動層部の下流側で再循環ガスの混合下で流動層部からの燃焼ガスを高温下で２次還元燃焼させる２次還元燃焼ゾーンと、前記２次還元燃焼ゾーンの下流側で３次燃焼空気の吹き込み下で２次還元燃焼ゾーンからの燃焼ガスを完全燃焼させる３次燃焼ゾーンを形成すると共に、前記各流動層部、２次還元燃焼ゾーン、３次燃焼ゾーンの燃焼温度と酸素濃度を制御することにより、燃料内に含まれる３価クロムが６価クロムに転化するのを抑制すると共にダイオキシン類等の有害物質の生成を抑制するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、３次燃焼ゾーンの燃焼温度を８００〜８６０℃とすると共に、３次燃焼ゾーン出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０〜６．０％とするようにしたものである。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、３次燃焼ゾーンの燃焼温度を８００〜８１５℃とすると共に３次燃焼ゾーン出口の燃焼ガスの酸素濃度を４．０〜４．５％とするようにしたものである。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項５の発明において、流動層部の燃焼温度を８００℃以上とすると共に流動層部の空気比を１．０以下及び炉本体出口の空気比を１．２〜１．４とするようにしたものである。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項５の発明において、２次還元燃焼ゾーンの燃焼温度を９５０℃以下とすると共に燃焼ガス中の酸素濃度を１％以下とするようにしたものである。
【００２７】
請求項１０の発明は、請求項５の発明において、流動層部の燃焼温度を８００℃以上とすると共に流動層部の空気比を１．０以下及び炉本体出口の空気比を１．２〜１．４とし、また、２次還元燃焼ゾーンの燃焼温度を９５０℃以下とすると共に燃焼ガス中の酸素濃度を１％以下とするようにしたものである。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項５の発明において、流動層部の燃焼温度を８００℃以上とすると共に流動層部の空気比を１．０以下及び炉本体出口の空気比を１．２〜１．４とし、また、２次還元燃焼ゾーンの燃焼温度を９５０℃以下とすると共に燃焼ガス内の酸素濃度を１％以下とし、更に、３次燃焼ゾーンの燃焼温度を８００〜８６０℃とすると共にその燃焼ガス中の酸素濃度を４．０〜６．０％とするようにしたものである。
【００２９】
請求項１２の発明は、請求項５の発明において、クロムを含有する有機物を木質バイオマスとしたものである。
【発明の効果】
【００３０】
本願請求項１の発明においては、クロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉において、炉本体内の燃焼温度と燃焼ガスの酸素濃度を所望の範囲内の値に制御することだけで、燃焼残渣内の３価クロムが６価クロムに転化する割合を制御することができ、安価にしかも確実に６価クロムの溶出量を規制値以下に保持することができる。
【００３１】
本願請求項３の発明では、燃焼温度を８００〜８６０℃及び燃焼排ガスの酸素濃度を４．０〜６．０％の範囲に制御することにより、３価クロムが６価クロムに転化する割合を１０〜１３％（従来の２０〜８０％）に制御することができ、６価クロム溶出基準を満たすことが可能となる。
【００３２】
本願請求項５の発明では、流動層部における１次還元燃焼と、高温下での２次還元燃焼と、３次燃焼ゾーンにおける酸化燃焼との３段燃焼を採用すると共に、各燃焼ゾーンにおける燃焼温度と燃焼ガス中の酸素濃度を所望の範囲内に制御する構成としているため、流動層式燃焼炉の構造を特別に変更することなしに、安価に且つ確実に３価クロムの６価クロムへの転化と、ダイオキシン類等有害物質の生成とを同時に抑制することができる。
【００３３】
本願請求項６、請求項７、請求項８又は請求項９の発明においては、３価クロムが６価クロムに転化する割合を１０〜１３％（従前の２０〜８０％）に抑制することができ、燃焼残渣内の６価クロムの量を溶出基準を十分に満たす値にまで減少させることができると共に、ダイオキシン等有害物質の生成を抑制することができる。
【００３４】
更に、本願請求項１０乃至請求項１１の発明においては、３価クロムが６価クロムに転化する割合の大幅な抑制をより確実に達成できるだけでなく、ダイオキシン等有害物質の生成の大幅な抑制もより確実に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施に使用する流動層式燃焼炉の構成系統図であり、図６に示した従前の流動層式燃焼炉と異なる点は、燃焼排ガスＧｏの再循環ライン１２を設け、誘引ファン１０の出口側から分岐した燃焼排ガスＧの一部Ｇｏを再循環ファン１３を通してフリーボード部３の下方の２次還元燃焼ゾーン（還元ゾーン）３ａへ供給すると共に、必要に応じて当該再循環ガスＧｏ内へ２次空気Ａ2を混合供給できるようにした点と、後述するようにフリーボード部３の下方部を２次還元燃焼ゾーン（還元ゾーン）３ａに、また、その上方部を３次燃焼ゾーン（酸化ゾーン）３ｂとして燃焼を行うようにした点と、燃焼温度検出器Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3及び酸素濃度検出器Ｏ1、Ｏ2、Ｏ3を各燃焼ゾーン２，３ａ，３ｂに夫々配設するようにした点のみである。
尚、図１において、前記図６と同じ部位・部材には同じ参照番号が使用されている。
【００３６】
図１を参照して、燃料供給装置５から供給されたクロムを含有する有機物燃料例えば木質バイオマス燃料は、１次空気Ａ1の吹き込みにより流動層を形成している流動層部２へ供給される。
当該流動層部２への１次空気Ａ1の供給量は、空気比で１．０以下（望ましくは０．９以下）になるように制御されており、これによって流動層部２は還元ゾーンを形成しており、供給されたクロムを含有する有機物燃料はここで所謂一次還元燃焼をされる。
【００３７】
また、当該流動層部２の燃焼温度は燃料供給量と一次空気Ａ1の供給量との制御により８００℃〜８６０℃に制御されており、より望ましくは８００〜８１５℃の温度に制御される。尚、流動層部２での燃焼温度を８００℃〜８６０℃とするのは、図２の燃焼特性図からも明らかなように、６価クロムへの転化率を１３％以下に抑えると共に、ダイオキシン等の有害物質の生成の抑制を行うためである。
【００３８】
流動層部２で形成された可燃性の未燃物を含有する燃焼ガスは、引き続きフリーボード部３の下方の２次還元燃焼ゾーン３ａへ流入し、ここで２次空気Ａ2を含んだ再循環ガスＧｏ（又は２次空気Ａ2を含まない再循環ガスＧｏ）の吹き込みにより、酸素濃度を押え乍ら９５０℃以下の温度で高温燃焼をされる。具体的には、２次還元燃焼ゾーン３ａに於いて、図２の還元ゾーン３ａの燃焼制御範囲３ａｏに示す如く、酸素濃度は１％以下及び燃焼温度は９５０℃以下とするのが望ましく、より望ましくは、酸素濃度１％以下及び燃焼温度９００℃以下の図２の斜線領域内とすることである。
当該２次還元燃焼ゾーン３ａにおける燃焼ガスの所謂二次還元燃焼により、ダイオキシンやＮＯｘ等の有害物質の発生及び６価クロムへの転化を抑えつつ、燃焼排ガス内の可燃物の燃焼が行われる。
【００３９】
前記２次還元燃焼ゾーン３ａからの燃焼ガスは、引き続きフリーボード３の上部の３次燃焼ゾーン３ｂに導され、ここで燃焼用空気供給ファン９から３次空気Ａ3が吹き込みされることにより８００〜８６０℃の比較的低温下で３次燃焼され、燃焼ガス内の未燃物が完全燃焼される。
【００４０】
具体的には、前記３次燃焼ゾーン３ｂに於ける燃焼は、図２の３次燃焼ゾーン３ｂの燃焼制御範囲３ｂｏに示す如く、酸素濃度４．０〜６．０％及び燃焼温度８００〜８６０℃にするのが望ましく、より望ましくは酸素濃度４．０〜４．５％、燃焼温度８００〜８１５℃とすることである。
【００４１】
３次燃焼ゾーン３ｂを出た燃焼ガスＧは、ボイラ部４で熱回収をされたあと、節炭器６、マルチサイクロン７、バグフィルタ８及び誘引ファン１０を経て大気中へ放出されて行く。
また、流動層部２、２次還元燃焼ゾーン３ａ及び３次燃焼ゾーン３ｂにおける燃焼温度及び酸素濃度は、熱電対等の温度検出器Ｔ1〜Ｔ3及びレーザー式酸素濃度検出器Ｏ1〜Ｏ3によって連続的に計測されており、燃焼制御Ｆへ入力されている。
更に、燃焼制御装置Ｆからは燃料供給装置５の駆動部、各ファン９、１０、１３の駆動部及び各制御ダンパＤ1〜Ｄ4の駆動部等へ制御信号が出力される。
尚、燃焼排ガスＧの一部は、再循環ガスＧｏとして還元ゾーン３ａへ吹き込まれる。
【００４２】
試験の結果によれば、木質バイオマス燃料中の全クロムの６価クロムへの転化割合を１３％以下に抑えると、バグフィルタ８で捕集された飛灰中の６価クロムの溶出量を０．２〜１．５ｍｇ／ｌとすることができ、前記環境庁告示第１３号に規定の埋立基準を満たすことができることが判明している。尚、６価クロムへの転化割合は１０％以下とするのが望ましい。
従って、流動層部２とフリーボード部の２次還元燃焼ゾーン３ａと３次燃焼ゾーン３ｂとに於ける燃焼温度及び酸素濃度を連続的に検出して、流動層部２、フリーボード３の２次還元燃焼ゾーン３ａ及び３次燃焼ゾーン３ｂにおける燃料及び燃焼ガスの燃焼を、前記図２に示したような温度及び酸素温度条件で行うことにより、ボイラ部４、マルチサイクロン７及びバグフィルタ８から回収された飛灰や流動層部２から排出された灰は、所謂安全な灰として再利用に供したり、或いは安全に埋立処理することが可能となる。
【００４３】
以下に、本願発明の基礎を成す各種試験並びに実験の結果を示す。
【００４４】
［実験例１］
図１に示す如き構成の小型流動層炉を用いて、木質バイオマス燃料を燃焼させた。流動層部２の燃焼温度を８００℃とし、燃焼ガス中の酸素量を４〜１０vol％dryで変化させた。
捕集した飛灰中の含有全クロムに対する６価クロムへの転化割合を測定した結果は、表１の通りであった。また、図３は、表１の結果をグラフ化したものである。燃焼ガスの酸素量を減少させると、３価クロムの６価クロムへの転化割合が下がり、燃焼ガスの酸素量４．５vol％dry以下にすることで、転化割合が１０％以下となった。
【００４５】
【表１】
2008002782.tif 000003
【００４６】
［実験例２］
図１に示す如き構成の小型流動層炉を用いて、クロムを含有する有機物燃料を燃焼させた。燃焼ガス中の酸素量を９vol％dryとし、流動層部２の燃焼温度を６００〜８００℃で変化させた。
捕集した飛灰中の含有全クロムに対する６価クロムへの転化割合を測定した結果は、表２の通りである。また、図４は表２の結果をグラフ化したものである。燃焼温度を下げると、３価クロムの６価クロムへの転化割合が下がり、燃焼温度６８０℃以下にすることで転化割合が１０％以下となった。
【００４７】
【表２】
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【実施例１】
【００４８】
図１に示した小型の流動層式燃焼炉を用いて、クロムを含有する有機物燃料を燃焼させ、燃焼部２の燃焼ガス中の酸素濃度（Ｏ3の酸素濃度）を６％、燃焼温度（Ｔ3の温度）を８００℃、２次燃焼ゾーン３ａの燃焼温度（Ｔ2の温度）９３０℃とし、１次空気Ａ１及び２次空気Ａ２の供給比を変化させて１次空気比を０．７〜１．４にし、１次及び２次還元燃焼の６価クロムへの転換率に対する効果を確認した。
【００４９】
表３は、上記燃焼中にバグフィルタ８で捕集した飛灰中の含有全クロムに対する６価クロムへの転化率を測定したものであり、２次還元燃焼ゾーン３ａ及び１次還元燃焼部２の空気比が低く且つ当該２次還元燃焼ゾーン３ａ及び１次還元燃焼部２での滞留時間の長い方が、６価クロムへの転化をより有効に抑制できることが示されている。
【００５０】
【表３】
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【００５１】
尚、図５は、前記表３のデータをグラフ化したものであり、流動層部２及び２次還元燃焼ゾーン３ａの空気比が０．７以下で燃焼ガスの滞留時間が３秒以上の場合には、６価クロムへの転化率が１０％以下になることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本願発明は流動層式燃焼炉のみならず、流動層式の各種燃焼装置へ適用することができる。
また、本願発明はストーカ式燃焼炉等へも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施に用いた流動層式ボイラの構成系統図である。
【図２】流動層燃焼における燃焼ガスの燃焼温度と燃焼ガスの酸素濃度と３価クロムから６価クロムへの転化率等との関係を示す燃焼特性図である。
【図３】実験例１で得た表１のデータを図示したものであり、燃焼温度を８００℃としたときの燃焼ガスの酸素濃度と、６価クロムへの転化率の関係を示す線図である。
【図４】実験例２で得た表２のデータを図示したものであり、燃焼ガスの酸素濃度を９ｖｏｌ％としたときの燃焼温度と、６価クロムへの転化率の関係を示す線図である。
【図５】実施例１で得た表３のデータを図示したものであり、還元ゾーン２、３ａにおける燃焼ガスの滞留時間と６価クロムへの転化率との関係を示す線図である。
【図６】従前のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼炉の一例を示すものである。
【図７】特開２００５−３２１１８２号に開示の焼却残渣からの６価クロムの溶出量とごみ層内最高温度の時間積分値との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｆ・・流動層式燃焼炉
Ｐ・・３価クロムから６価クロムへの転化率（％）
Ｔ・・燃焼温度（℃）
Ｅ・・酸素濃度（％）
Ｘ・・ＣＯ抑制に必要な最低酸素濃度（％）
Ｄ・・ダイオキシン等の抑制に必要な最低温度（℃）
Ａ1・・１次燃焼用空気
Ａ2・・２次燃焼用空気
Ａ3・・３次燃焼用空気
Ｇ・・燃焼排ガス
Ｇｏ・・再循環ガス
Ｏ1〜Ｏ3・・酸素濃度検出器
Ｆ・・燃焼制御装置
Ｄ1〜Ｄ4・・制御ダンパ
Ｔ1〜Ｔ3・・温度検出器
１・・炉本体
２・・流動層部（還元ゾーン）
３・・フリーボード部
３ａ・・２次還元燃焼ゾーン（還元ゾーン）
３ｂ・・３次燃焼ゾーン（酸化ゾーン）
３ｂｏ・・酸化ゾーン３ｂの燃焼制御範囲
３ａｏ・・還元ゾーン３ａの燃焼制御範囲
４・・ボイラ部
５・・燃料供給装置
６・・節炭器
７・・マルチサイクロン
８・・バグフィルタ
９・・燃焼用空気供給ファン
１０・・誘引ファン
１１・・煙突
１２・・再循環ライン
１３・・再循環ファン
１４・１４ａ・・空気供給ライン
【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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