(57)【要約】【課題】低空気比燃焼でも、ＣＯやＮＯｘ等の有害ガスの発生量が低減される廃棄物焼却炉及びその焼却炉の操業方法を提供すること。【解決手段】階段式火格子を備えた廃棄物焼却炉であって、乾燥火格子４と燃焼火格子５の間の段差部の壁に、燃焼火格子５上の廃棄物上へガスを吹き込むガス吹き込み口１４が設けられ、このガス吹き込み口１４に高温ガスを吹き込む機構が接続されている。ガス吹き込み口１４には、水平又は斜め下方を指向したノズル１５が取り付けられている。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
階段式火格子を備えた廃棄物焼却炉であって、乾燥火格子と燃焼火格子の間の段差部に、燃焼火格子上の廃棄物上へガスを吹き込むガス吹き込み口を設けたことを特徴とする廃棄物焼却炉。
【請求項２】
請求項１に記載の廃棄物焼却炉であって、ガス吹き込み口に接続して高温ガスを吹き込む機構を設けたことを特徴とする廃棄物焼却炉。
【請求項３】
請求項１に記載の廃棄物焼却炉であって、ガス吹き込み口に接続して酸素を含む高温ガスを吹き込む機構を設けたことを特徴とする廃棄物焼却炉。
【請求項４】
階段式火格子を有する廃棄物焼却炉の操業方法であって、乾燥火格子と燃焼火格子の間の段差部から燃焼火格子上の廃棄物上へガスを吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法。
【請求項５】
請求項４に記載の廃棄物焼却炉の操業方法であって、段差部から燃焼火格子上の廃棄物上へ吹き込むガスが高温ガスであることを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法。
【請求項６】
請求項５に記載の廃棄物焼却炉の操業方法であって、乾燥火格子と燃焼火格子の間の段差部から、その温度［℃］Ｔが２００以上で、かつ、その中に含まれる酸素の濃度［ｖｏｌ．％］Ｃとの関係が、以下の式で表される範囲にあるガスを、吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法。
ｅｘｐ（８．０５−０．２３Ｃ）≦Ｔ≦ｅｘｐ（７．４０−０．０９Ｃ）…（１）
【請求項７】
請求項４から請求項６のうちのいずれか１項に記載の廃棄物焼却炉の操業方法であって、ガスの吹き込み量が一次空気量の２０％〜３０％であることを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法。
【請求項８】
請求項４から請求項６のうちのいずれか１項に記載の廃棄物焼却炉の操業方法であって、ガスの吹き込み量が廃棄物を燃焼させる理論空気量の２０％〜３０％であることを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法。
【請求項９】
請求項４から請求項８のうちいずれか１項に記載の廃棄物焼却炉の操業方法であって、ガスの吹き込み方向が水平あるいは斜め下向きであることを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物、下水汚泥等の廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉及びその操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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略図を図８に示す。ホッパ３１に投入された廃棄物３２は、シュートを通って乾燥火格子３３に送られ、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。着火して燃焼を開始した廃棄物３２は、燃焼火格子３４に送られ、下から送られる燃焼空気により熱分解されてガス化され、一部は燃焼する。そして、更に後燃焼火格子３５で、廃棄物中の未燃分が完全に燃焼する。そして、燃焼後に残った灰は、主灰シュート３６より外部に取り出される。
【０００３】
燃焼は燃焼室３７内で行われ、発生した燃焼ガスは、中間天井３８の存在により、主煙道３９と副煙道４０に別れて排出される。主煙道３９を通る排ガスには、未燃分はほとんど含まれず、酸素が１０％程度以上含まれている。副煙道４０を通る排ガスには、可燃性ガスが８％程度含まれている。これらの排ガスは、二次燃焼室４１で混合され、２次的な燃焼が行われて可燃性ガスが完全に燃焼する。二次燃焼室４１からの排ガスは、廃熱ボイラ４３に送られ、熱交換された後に減温塔、バグフィルタ等を経由して外部に放出される。
【０００４】
このような火格子式廃棄物焼却炉において、廃棄物を焼却処理する場合、廃棄物が性状の異なる数多くの物質からなるため、炉内の燃焼状態を一定に維持することは困難であり、燃焼室３７内の温度や燃焼ガスの濃度の分布が時間的、空間的に不均一となることは避けられず、局所的に高温領域や燃焼不安定領域が発生する。
【０００５】
このような課題を解決する方法として、特開平１１−２１１０４４号公報（特許文献１）には、蓄熱式バーナで発生させた高温気体を、焼却炉の燃焼室又は二次燃焼室に吹き込む方法が開示されている。
【０００６】
また、特開平１１−２２３３２３号公報（特許文献２）には、蓄熱式バーナで発生させた高温気体を、８００℃以上の温度で炉内に吹き込む方法が開示されている。これらの技術は、いずれも焼却炉において発生する排ガス中の、ＣＯ及び芳香族系炭化水素等を多く含む可燃性ガスや有害物質等を低減させることを目的としたものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２１１０４４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−２２３３２３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来、廃棄物焼却炉において、廃棄物の燃焼に必要な理論空気量で実際に炉内に供給する空気量を除した比（空気比）は１．７〜２．０程度である。これは一般的な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。この理由は、液体燃料に比べて廃棄物には不燃分が多く、かつ不均質なため、燃焼を行うには多量の空気が必要なためである。しかし、空気比が多くなるに従って排ガス量も多くなり、一般的な燃焼炉に比べて大きな排ガス処理設備が必要となっている。
【００１０】
空気比を小さくす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することができる。これに加えて、排ガス処理のための薬剤量も低減できるので、運転費を低減できる。さらに、熱回収できずに失われる熱量を低減できるので、廃熱ボイラの熱回収率が向上し、これに伴ってごみ発電の発電効率を上げることができる。
【００１１】
このように、低空気比燃焼に対する利点は大きいが、低空気比燃焼では燃焼が不安定になるという問題がある。すなわち、低空気比で燃焼させると、燃焼が不安定となり、ＣＯの発生が増加したり、炉内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、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った。特許文献１及び特許文献２に記載されている燃焼技術では、このような問題点を解決することが不十分であった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、低空気比燃焼でも、ＣＯやＮＯｘ等の有害ガスの発生量が低減される廃棄物焼却炉及びその焼却炉の操業方法を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、階段式火格子を備えた廃棄物焼却炉であって、乾燥火格子と燃焼火格子の間の段差部に、燃焼火格子上の廃棄物上へガスを吹き込むガス吹き込み口を設けたことを特徴とする廃棄物焼却炉（請求項１）である。
【００１４】
火格子下以外から燃焼室へ吹き込む空気は、廃棄物の熱分解によって生成した可燃性ガスを攪拌して混合し、その燃焼を促進させるように吹き込まれるが、燃焼室の側壁にガス吹き込み口を設けた従来技術の焼却炉においては、大量の空気を高速で吹き込まなければ、炉内のガスを十分に攪拌することはできない。
【００１５】
又、空気または高温ガスの吹き込みを行う場合、乾燥のみが行われている領域に吹き込んでも、排ガスの低ＮＯｘ、低ＣＯ化を促進する効果が小さい。すなわち、廃棄物の熱分解により発生した可燃性ガスが多く存在する領域に吹き込むことが好ましい。この領域にガス吹込みをすることにより、可燃性ガスの燃焼が安定して行われる。
【００１６】
このため、本発明においては、少ない量のガス吹き込みで、効率のよいガス攪拌を行うために、乾燥火格子と燃焼火格子の間の段差部にガス吹き込み口を設け、このガス吹き込み口から、廃棄物の進行方向に向け、廃棄物上へガス吹き込みを行う。
【００１７】
上記段差部に近い燃焼火格子の上流部においては、乾燥火格子から廃棄物が落下し、その廃棄物が反転したり、塊がほぐれたりするので、廃棄物の熱分解が促進され、多量の可燃性ガスが発生する。
【００１８】
そこで、本発明では、乾燥火格子と燃焼火格子の間の段差部から、乾燥火格子から廃棄物が落下する箇所へガス吹き込みをする。このガス吹き込みにより、廃棄物の熱分解が促進されて多量の可燃性ガスが発生する燃焼火格子の上流部において、可燃性ガスと吹き込みガスの混合が効率よく行われ、均一で安定した燃焼が行われる。このため、ＮＯｘ、ＣＯ等の有害ガスの発生を大幅に低減できる。
【００１９】
又、廃棄物層の表面にガスが吹き込まれるので、廃棄物の熱分解も促進される。このため、燃焼火格子上の廃棄物の燃しきりが早くなり、廃棄物の燃焼に必要な火格子の長さが短くなるので、焼却炉のコンパクト化が可能になる。
【００２０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、ガス吹き込み口に接続して高温ガスを吹き込む機構を設けたことを特徴とする廃棄物焼却炉（請求項２）である。
【００２１】
段差部から吹き込むガスが高温ガスであると、燃焼火格子上の廃棄物が高温ガスからの熱輻射と顕熱によって加熱され、廃棄物の熱分解が促進される。また高温ガスは粘性が高いので、滞留時間が長くなり発生した可燃性ガスとの混合が促進される。
【００２２】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、ガス吹き込み口に接続して酸素を含む高温ガスを吹き込む機構を設けたことを特徴とする廃棄物焼却炉（請求項３）である。
【００２３】
段差部から吹き込む高温ガスが酸素を含有していると、可燃性ガスの燃焼が促進され、ＣＯの発生量が減少する。
【００２４】
前記課題を解決するための第４の手段は、階段式火格子を有する廃棄物焼却炉の操業方法であって、乾燥火格子と燃焼火格子の間の段差部から燃焼火格子上の廃棄物上へガスを吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法（請求項４）である。
【００２５】
段差部から燃焼火格子上の廃棄物上へガスを吹き込むことにより、燃焼火格子上の可燃性ガスが均一に混合されて燃焼し、ＮＯｘ、ＣＯ等の有害ガスの発生が大幅に低減されると共に、焼却炉全体に吹き込む空気の量を減少させ、低空気比燃焼を行うことができる。
【００２６】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第４の手段であって、段差部から燃焼火格子上の廃棄物上へ吹き込むガスが高温ガスであることを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法（請求項５）である。
【００２７】
段差部から吹き込むガスが高温ガスであると、燃焼火格子上の廃棄物が高温ガスからの熱輻射と顕熱によって加熱され、廃棄物の熱分解が促進される。また高温ガスは粘性が高いので、滞留時間が長くなり発生した可燃性ガスとの混合が促進される。
【００２８】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第５の手段であって、乾燥火格子と燃焼火格子の間の段差部から、その温度［℃］Ｔが２００以上で、かつ、その中に含まれる酸素の濃度［ｖｏｌ．％］Ｃとの関係が、以下の式で表される範囲にあるガスを、吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法（請求項６）である。
ｅｘｐ（８．０５−０．２３Ｃ）≦Ｔ≦ｅｘｐ（７．４０−０．０９Ｃ）…（１）
発明者等は、廃棄物焼却炉において、燃焼室内で発生するＣＯ、ＮＯｘと、段差部から燃焼室内に吹き込まれる高温ガス中の酸素濃度、高温ガスの温度についてその関係の調査を行った。その結果、排ガス中のＣＯ及びＮＯｘを効率よく同時に低減できる高温ガス中の酸素濃度、高温ガスの温度の範囲は、図１においてＡ線、Ｂ線、及びＣ線で囲まれた領域であることを見いだした。炉内に吹き込まれる時点での高温ガスの温度をＴ［℃］、高温ガス中の酸素濃度をＣ［ｖｏｌ．％］とすると、Ａ線は
Ｔ＝ｅｘｐ（８．０５−０．２３Ｃ）
Ｂ線は、
Ｔ≦ｅｘｐ（７．４０−０．０９Ｃ）
Ｃ線は
Ｔ＝２００
に相当する。
【００２９】
乾燥火格子と燃焼火格子の間の段差部から、Ａ線、Ｂ線、及びＣ線で囲まれた領域の酸素濃度と温度を有する高温ガスを吹き込むことにより、廃棄物の熱分解を促進し、均一で安定した燃焼が促進されるので、ＮＯｘ、ＣＯの発生を大幅に低減できる。
【００３０】
Ａ線より下方の領域では、酸素量が不足し、また、吹き込むガスの温度が低いので可燃性ガスの燃焼が不安定となり、その結果ＣＯの発生が増加する。またＢ線より上方の領域では、高温燃焼となり、その結果、廃棄物の可燃性ガス化反応が過度に促進され、かつ、局所的に高温になるので、ＮＯｘが増加する。また、Ｃ線より下方の領域では、吹き込みガスからの熱輻射と顕熱によって廃棄物が加熱される度合いが小さいので、廃棄物の熱分解が促進されない。
【００３１】
例えば廃棄物の組成、性状によるが、高温ガス中の酸素濃度が１２％の場合、低ＮＯｘ、低ＣＯを共に達成する高温ガスの温度は２００〜５５０℃の範囲となる。高温ガス中の酸素濃度が１５％の場合、低ＮＯｘ、低ＣＯを共に達成する高温ガスの温度は２００〜４００℃の範囲となる。
【００３２】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第４の手段から第６の手段のうちのいずれかの手段であって、ガスの吹き込み量が一次空気量の２０％〜３０％であることを特徴とするもの（請求項７）である。
【００３３】
一次空気とは、火格子式廃棄物焼却炉において廃棄物を燃焼させるために火格子下から吹き込まれる空気のことである。
【００３４】
段差部からのガスの吹き込み量が一次空気量の２０％未満であると、炉内ガスの攪拌に必要な運動量を持たないので、ガス吹き込みの効果が十分には発揮されない場合がある。また、ガスの吹き込み量が一次空気量の３０％を超えると、排ガスの低ＮＯｘ、低ＣＯ化の効果が飽和して、ガスの吹き込み量を増やす意味が無くなるばかりでなく、いたずらに排ガス量を増加させ、排ガス処理設備の増大を招くので好ましくない。よって、本手段においては、ガスの吹き込み量を一次空気量の２０％〜３０％の範囲に限定する。
【００３５】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第４の手段から第６の手段うちのいずれかの手段であって、ガスの吹き込み量が廃棄物を燃焼させる理論空気量の２０％〜３０％であることを特徴とするもの（請求項８）である。
【００３６】
前記第７の手段においては、ガスの吹き込み量の基準値として一次空気量を用いたが、場合によっては、一次空気量が、廃棄物を完全燃焼させるために必要な理論空気量以下となる場合がある。このような場合は、ガスの吹き込み量を、廃棄物を燃焼させる理論空気量の２０％〜３０％とする。なお、理論空気量は、廃棄物の組成、性状から決定する。
【００３７】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第４の手段から第８の手段うちのいずれかの手段であって、ガスの吹き込み方向が水平あるいは斜め下向きであることを特徴とするもの（請求項９）である。
【００３８】
廃棄物から発生する可燃性ガスは、通常上向きに流れる。よって、ガスの吹き込み方向が上向きであると、可燃性ガスと吹き込みガスの流れが同じ方向の速度成分を持つことになり、攪拌の効果が小さくなって、ガス吹き込みの効果が低減する。これに対し、ガスの吹き込み方向が水平あるいは斜め下向きであると、上昇する可燃性ガスと吹き込みガスが良く攪拌されるようになり、ガスの吹き込み効果を高めることができる。一般に高温ガスの吹き込みに効果がある要因は３Ｔといわれている。これらは、温度（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、攪拌（Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）、滞留時間（Ｔｉｍｅ）であるが、特に、高温ガスを斜め下向きに吹き込むことにより、攪拌（Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）と滞留時間（Ｔｉｍｅ）を向上させることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図２は本発明の実施の形態の１例である廃棄物焼却炉を示す図である。図２中の１は燃焼室であり、この燃焼室１の一方の側（図２の左側）には、廃棄物３を燃焼室１内に投入するためのホッパ２が設けられている。
【００４０】
燃焼室１の底部には、廃棄物３を移動させながら燃焼させる火格子（ストーカ）が設けられている。この火格子は、廃棄物の移動方向に向かって傾斜して設けられると共に、２つの段差が設けられて階段式に形成され、３つの部分に分かれる。この３つの火格子を、ホッパ２に近い方から、乾燥火格子４、燃焼火格子５、後燃焼火格子６と呼んでいる。乾燥火格子４では主として廃棄物３の乾燥と着火が行われる。燃焼火格子５では主として廃棄物３の燃焼が行われるが、廃棄物３は燃焼すると共に熱分解し、可燃性ガスが発生する。可燃性ガスの一部は燃焼し、残りは可燃性ガスとなり、燃焼ガスと共に放出される。廃棄物３の燃焼は、実質的には、燃焼火格子５で完了する。後燃焼火格子６上では、僅かに残った廃棄物３中の未燃分を完全に燃焼させる。完全に燃焼した後の燃焼残滓は、主灰シュート７より排出される。
【００４１】
上記各火格子の下部には、それぞれ燃焼用空気を供給するための供給管を連結した風箱８が設けられている。
【００４２】
ホッパ２と反対側の燃焼室１の上方には、廃熱ボイラ１１の二次燃焼室１２が接続して設けられている。
【００４３】
そして、乾燥火格子４と燃焼火格子５の間の段差部には、ガス吹き込み口１４が設けられており、燃焼火格子５の上の廃棄物上へガスの吹き込みが行われるようになっている。ガス吹き込み口は、図３及び図４に示すように、段差部の壁１３の廃棄物で覆われない高さの位置に、火格子の幅方向に複数設けられており、それぞれのガス吹き込み口１４には、ノズル１５が取り付けられている。ノズル１５は水平又は斜め下方を指向しており、廃棄物の移動方向に向かって廃棄物上へガスが吹き込まれるようになっている。図３中、１６は各ノズル１５に吹き込みガスを分配するためのヘッダー管、３は廃棄物である。
【００４４】
なお、ガス吹き込み口１４は、図４のような火格子の幅方向に複数設けるものに限定されるものではなく、図５のように、火格子の幅方向にスリット状に形成したものであってもよい。
【００４５】
次に、上記の構成による廃棄物焼却炉の操業方法を説明する。図２に示すように、ホッパ２から燃焼室１内に廃棄物３を投入すると共に、燃焼用空気を風箱８を通して、火格子上を移動する廃棄物３に供給しながら廃棄物３を乾燥させ、さらに燃焼させる。
【００４６】
又、乾燥火格子４と燃焼火格子５の間の段差部の壁に設けられているガス吹き込み口１４から、高温ガスが燃焼火格子５の上の廃棄物上に吹き込まれる。なお、廃棄物上に吹き込まれる高温ガスは、吹き込まれる時点での温度が２００℃以上で、かつ、温度と酸素濃度の関係が前記（１）式を満足するように調整されている。
【００４７】
図２の廃棄物焼却炉において、廃棄物３が焼却される場合、まず水分の蒸発が起こり、次いで熱分解・部分酸化反応が起こる。ここで、熱分解反応は温度が２００℃程度で起こり、温度が約４００℃程度となった段階でほぼ完了する。この熱分解反応が起こる領域は、図２に示す例では、燃焼火格子５の上流部に相当するので、乾燥火格子４と燃焼火格子５の間の段差部にガス吹き込み口１４を設け、燃焼火格子５の廃棄物上へ高温ガスを吹き込んでいる。
【００４８】
ガス吹き込み口１４からの高温ガスの吹き込み量としては、排ガス処理等を考えると、できるだけ少ない方が良い。しかしながら、吹き込み量が少なくなると、完全燃焼をさせることができなくなり、ＣＯが発生し易くなる。このため、ガス吹き込み口１４から吹き込むガス量は、風箱８から吹き込まれる一次空気量の２０％〜３０％の吹き込み量とすることが望ましい。これにより、ＣＯの発生を問題ない程度に抑えることができる。前述のように、吹き込む高温ガスの量は、目的が達成される範囲でできるだけ少ない方が好ましい。よって、排出されるＣＯやＮＯｘの量を監視しながら、吹き込み量を一次空気量の２０％〜３０％の範囲で加減することが好ましい。
【００４９】
特に、廃棄物３の種類の変動があった場合、吹き込まれる一次空気の量が、廃棄物３を燃焼させるために必要な理論空気量より少なくなることもあり、この場合には多量の高温ガスを吹き込んで、廃棄物３の完全燃焼を促し、ＣＯの発生を防止することが好ましい。
【００５０】
吹き込まれる一次空気の量が少ないことが分かっている場合は、吹き込む高温ガスの量を、廃棄物３を燃焼させるために必要な理論空気量の２０％〜３０％の範囲となるようにしてもよい。
【００５１】
図２においては、乾燥火格子４と燃焼火格子５の間の段差部に設けたガス吹き込み口１４から高温ガスを吹き込むが、高温ガスの吹き込み方向は水平、又は斜め下向きであることが好ましい。このようにすることにより、上昇する可燃性ガスとノズルから噴出する高温ガスで攪拌作用を起こさせ、可燃性ガスの燃焼を促すことができる。
【００５２】
以上の実施の形態においては、ＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン等の微量有害物質の低減に効果があるが、炉内へのガス吹き込みに際しては、さらに、炉の側面、あるいは天井からの吹き込みを併用してもよい。
【００５３】
これらの実施の形態において、炉内へ高温ガスを吹き込む場合、段差部のガス吹き込み口から噴出させる高温ガスとしては、循環排ガスと空気の混合ガスを用いることが適当である。循環排ガスとは、廃棄物焼却炉より排出される排ガスであり、その一部を燃焼室内に戻し、その顕熱を利用したり、未燃ガスを再燃焼させたり、排ガス中の残留酸素を有効利用したりするものである。
【００５４】
循環排ガスが本発明の（１）式による限定を満たしている場合は、循環排ガスをそのまま炉内に吹き込めばよいが、用いられる循環排ガスの温度が２００℃より低く、かつ、低空気比燃焼下では、酸素濃度は１０％より低いことがある。このため、高温空気製造装置や熱風炉により高温の空気を作り、これを循環排ガスに混合して、温度が２００℃以上で酸素濃度と温度との関係が（１）式を満たすような高温ガスとして、炉内に吹き込むようにする。
【００５５】
また、二次燃焼室からの排ガスを使用する場合、その排ガスが、温度が十分高く、かつ酸素濃度が高いものであれば、高温空気製造装置を設けることなく、その排ガスを高温ガスの代わりに使って、空気と混合して吹き込んでもよい。さらに、二次燃焼室からの排ガスの温度が２００℃以上で酸素濃度と温度との関係が（１）式を満たすようなものであれば、その排ガスを直接炉内に吹き込んでもよい。
【００５６】
炉内へ吹き込む高温ガスとして、焼却炉から発生する排ガスを全量使用したり、高温ガスの一部のガスとして焼却炉から発生する排ガスを使用する場合は、排ガス中に含まれるダストに含有されるナトリウム塩やカリウム塩等が配管の管壁に付着し、腐食を起こしたり、配管を閉塞させる可能性がある。また、ダストを除去せずに炉内に吹き込んだ場合には、ダストに含まれる有害物質（例えばダイオキシン類）により、排出されるこれら有害物質の濃度がかえって増加する危険性も考えられる。
【００５７】
このような問題の発生を防ぐためにも、排ガス中のダストを除去することが好ましい。除塵の方法としては、フィルタ方式、サイクロン方式等、周知のものが使用できる。フィルタ方式には濾布を使用するもの、セラミックス系フィルタを使用するものがあるが、排ガスの温度が高い場合は、セラミックス系のフィルタの方が、耐久性、耐熱性の面で優れている。金属繊維で加工された濾布も、使用温度によっては有効である。また、移動層式の除塵装置を用いてもよい。ダストを除去する場所は、できるだけ排ガスの取り出し口に近い方が、除塵前の配管が短くなるので好ましい。
【００５８】
排ガスの取り出し口は、排ガスの温度が高い場所に設けることが望ましく、廃熱ボイラ付の焼却炉の場合には、ボイラ部から取り出すことが効果的である。ボイラ部では８００℃の高温排ガスを抜き出すことが可能である。
【００５９】
高温空気製造装置の例としては、１対の蓄熱体を用意し、燃焼バーナからの高温排ガスにより第１の蓄熱体を加熱蓄熱し、既に加熱蓄熱されている第２の蓄熱体に空気を入れて、蓄熱体により空気を加熱し、高温排ガスによる蓄熱体の加熱と、蓄熱体による空気の加熱を、切り換えて行うことにより、高温の空気を発生させる蓄熱バーナや、レキュペレータ、燃焼バーナからの燃焼ガスに空気や酸素を混合するもの、酸素富化バーナ等が使用できる。
【００６０】
高温空気製造装置や熱風炉からの高温空気と循環排ガスを混合する場合は、エジェクター装置によって混合して炉内に吹き込むようにすることが好ましい。すなわち、高温空気をエジェクター装置に導いて、これを駆動流として循環排ガスを吸引しながら混合して、炉内に吹き込むようにする。このようにすれば、循環排ガスを吸引するためのファン等の特別の可動部を有する装置が必要でないので、装置構成が簡単になると共に、ダストトラブルを軽減することができる。
【００６１】
循環排ガスがダストを除去され、温度が４００℃程度以下の排ガスであれば、ブロアを用いて炉内に吹込むことができる。
【００６２】
図６に、本発明の実施の形態に係る１例の廃棄物焼却炉における排ガス循環系統の概要を示す。焼却炉の燃焼室１から排出された排ガスは二次燃焼室１２で２次燃焼した後、廃熱ボイラ１１に導かれて熱交換され、排ガス処理設備２２で清浄化処理されて、煙突２３から大気放散される。
【００６３】
図６は、図２及び図３に示すガス吹き込み口１４から高温ガスを吹き込む機構を示すものであって、この実施の形態においては、排ガス処理設備の下流側から、ブロア２４によって排ガスを吸引し、ガス混合装置２５に導いている。ガス混合装置２５には、バーナ燃焼ガス等の高温燃焼ガスが、高温燃焼ガス調節弁２６を介して導入されていると共に、調整用空気が調整用空気調節弁２７を介して導入されている。
【００６４】
ガス混合装置２５は、排ガス、高温燃焼ガス、調整用空気を混合し、高温ガスを発生させる。この高温ガスの配管は図２に示すガス吹き込み口１４に接続されており、この高温ガスはガス吹き込み口１４から燃焼室１内に吹き込まれる。この高温ガス中の酸素濃度は、酸素濃度調節装置２９で調節される。酸素濃度調節装置２９は、高温ガス中の酸素濃度が所定の濃度になるように、調整用空気調節弁２７の開度を調整する。また、高温ガスの温度は、温度調節装置２８で調節される。温度調節装置２８は、高温ガスの温度が（１）式で示された範囲になるように高温燃焼ガス調節弁２６の開度または調整用空気調節弁２７の開度を調整する。
【００６５】
このように、この実施の形態においては、燃焼室内に吹き込まれる高温ガス中の酸素濃度と温度を調節する機能を有しているので、燃焼室内に吹き込まれる高温ガス中の酸素濃度と温度を適当な範囲に保つことができる。吹き込まれる高温ガスの流量や流速を調整したい場合は、ブロア２４の回転数を調整することや、高温燃焼ガス調節弁２６や調整用空気調節弁２７の開度を調整すること等の手段により調整すればよい。
【００６６】
図７は図６に示した排ガス循環系の変形例を示す。この例においては、排ガスを取り出す場所が廃熱ボイラ１１の出口である点が図６に示した例と異なっており、全体としての機能は同じであるので、図６と異なる部分のみを説明する。図６における例においては、排ガスは排ガス処理設備２２の後方から取り出されているので、その中のダストは除去されており清浄である。しかし、温度は低下してしまっている。
【００６７】
図７に示す例では、廃熱ボイラ１１の出口から排ガスを取り出しているので、温度の高い排ガスを使用することができる。しかし、この排ガスにはダストが含まれており前述のような弊害があるので、ブロワ２４に至る配管系統に除塵装置３０を設け、ダストを除去して清浄化した排ガスをブロワ２４に送出している。
【００６８】
なお、この場合は、排ガスの温度が高いので、吹き込みガス温度によっては、高温燃焼ガス製造装置、高温燃焼ガス調節弁２６を省略することもできる。
【００６９】
図６及び図７に示す例では、循環排ガスにバーナ燃焼ガス等の高温燃焼ガスと調整用空気を混合する例を示しているが、前述のような高温空気製造装置により製造された高温空気を、高温燃焼ガスに代えてガス燃焼装置に導くこともできる。なお、この場合は、調整用空気をガス混合装置に導入して調整する代わりに、高温空気製造装置に導入する空気量を調節して、高温ガスの酸素濃度を調節するようにしてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低空気比燃焼でも、ＣＯやＮＯｘ等の有害ガスの発生量が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】炉内に吹き込むガスの温度と酸素濃度の関係を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の１例である廃棄物焼却炉を示す図である。
【図３】図２におけるガス吹き込み口を示す図である。
【図４】ガス吹き込み口の配置の一例を示す図である。
【図５】ガス吹き込み口の配置の他の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る１例の廃棄物焼却炉における排ガス循環系統の概要を示す。
【図７】図６に示した排ガス循環系の変形例を示す。
【図８】従来の廃棄物焼却炉の例を示す概要図である。
【符号の説明】
１…燃焼室、２…ホッパ、３…廃棄物、４…乾燥火格子、５…燃焼火格子、６…後燃焼火格子、７…主灰シュート、８…風箱、１１…廃熱ボイラ、１２…二次燃焼室、１３…段差部の壁、１４…ガス吹き込み口、１５…ノズル、１６…ヘッダー管、２２…排ガス処理設備、２３…煙突、２４…ブロア、２５…ガス混合装置、２６…高温燃焼ガス調節弁、２７…調整用空気調節弁、２８…温度調節装置、２９…酸素濃度調節装置、３０…除塵装置
【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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