(57)【要約】【課題】  下流側ストーカの温度低下を防止して有害物質の発生を確実に抑制し、かつ燃焼効率のさらなる向上を達成できるストーカ炉における廃棄物燃焼方法及び該ストーカ炉を提供する。【解決手段】  上流側ストーカ１４ａの下部より高温一次空気２２を導入して廃棄物を乾燥、熱分解する第１の燃焼域を設け、下流側ストーカ１４ｂの下部より酸素富化した一次空気２３を導入して前記熱分解により生成した焼却残渣を焼成する第２の燃焼域を設けたストーカ炉において、前記上流側ストーカ１４ａと下流側ストーカ１４ｂが段差部１７を介して連設され、前記上流側ストーカ１４ａでは、主として廃棄物層の下方から上方に向けて燃焼が進行し、廃棄物表層に未燃分が残留するように前記高温一次空気２２の温度、酸素濃度、空気過剰率が設定され、前記下流側ストーカでは、焼却残渣中に散在する未燃分の燃焼熱により該焼却残渣が均一に加熱されるように構成する。【選択図】      図１
2005321183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストーカ上の廃棄物を移送しながらストーカ下部より水蒸気を含有する高温一次空気を導入し、該廃棄物を乾燥、熱分解する第１の燃焼工程と、空気または酸素富化した空気を導入して前記熱分解により生成した焼却残渣を焼成する第２の燃焼工程と、を備えたストーカ炉における廃棄物燃焼方法において、
前記第１の燃焼工程にて、主として廃棄物層の下方から上方に向けて燃焼が進行し、廃棄物層に未燃分が残留するように前記高温一次空気の温度、酸素濃度、空気過剰率を設定し、該残留した未燃分の燃焼熱により前記焼却残渣を加熱するようにしたことを特徴とするストーカ炉における廃棄物燃焼方法。
【請求項２】
前記第１の燃焼工程の後段に前記焼却残渣を撹拌混合する混合工程を設け、前記第２の燃焼工程にて前記撹拌混合された焼却残渣中に散在する前記未燃分の燃焼熱により該焼却残渣を均一に加熱することを特徴とする請求項１記載のストーカ炉における廃棄物燃焼方法。
【請求項３】
前記第１の燃焼工程にて、前段側の高温一次空気供給量を後段側の高温一次空気供給量より大とし、前記廃棄物の着火を促進するようにしたことを特徴とする請求項１記載のストーカ炉における廃棄物燃焼方法。
【請求項４】
前記第１の燃焼工程にて導入する高温一次空気が、温度約200〜400℃、酸素濃度約8〜21％、空気過剰率約0.1〜0.5となるように設定したことを特徴とする請求項１記載のストーカ炉における廃棄物燃焼方法。
【請求項５】
前記第１の燃焼工程にて、前段側の高温一次空気の酸素濃度を約21％として主として廃棄物の着火を行い、後段側の高温一次空気の酸素濃度を約8〜21％として主として廃棄物の熱分解を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のストーカ炉における廃棄物燃焼方法。
【請求項６】
前記第１の燃焼工程における廃棄物層厚さが約0.3m以上となるように前記ストーカ炉を運転することを特徴とする請求項１記載のストーカ炉における廃棄物燃焼方法。
【請求項７】
廃棄物の移送方向上流側のストーカ下部より水蒸気を含有する高温一次空気を導入して廃棄物を乾燥、熱分解する第１の燃焼域を設けるとともに、移送方向下流側のストーカ下部より空気または酸素富化した空気を導入して前記熱分解により生成した焼却残渣を焼成する第２の燃焼域を設けたストーカ炉において、
前記第１の燃焼域では、主として廃棄物層の下方から上方に向けて燃焼が進行し、廃棄物層に未燃分が残留するように前記高温一次空気の温度、酸素濃度、空気過剰率が設定され、前記第２の燃焼域にて前記残留した未燃分により前記焼却残渣を加熱するようにしたことを特徴とするストーカ炉。
【請求項８】
前記第１の燃焼域と前記第２の燃焼域が段差部を介して連設され、前記第２の燃焼域では、前記段差部により混合され焼却残渣中に散在する未燃分の燃焼熱により該焼却残渣が均一に加熱されることを特徴とする請求項７記載のストーカ炉。
【請求項９】
前記第１の燃焼域に導入される高温一次空気が少なくとも２系統に分割されており、廃棄物投入側の高温一次空気供給量を前記第２の燃焼域側の高温一次空気供給量より大としたことを特徴とする請求項７記載のストーカ炉。
【請求項１０】
前記第１の燃焼域に導入する高温一次空気が、温度約200〜400℃、酸素濃度約8〜21％、空気過剰率約0.1〜0.5となるように設定したことを特徴とする請求項７記載のストーカ炉。
【請求項１１】
前記第１の燃焼域に導入される高温一次空気が少なくとも２系統に分割されており、廃棄物投入側の高温一次空気の酸素濃度を約21％として主として廃棄物の着火を行う着火域を形成させ、前記第２の燃焼域側の高温一次空気の酸素濃度を約8〜21％として主として廃棄物の熱分解を行う熱分解域を形成させたことを特徴とする請求項７記載のストーカ炉。
【請求項１２】
前記第１の燃焼域における廃棄物層厚さが約0.3ｍ以上となるように運転することを特徴とする請求項７記載のストーカ炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストーカ上の廃棄物を移送しながらストーカ下部より一次空気を導入して廃棄物を燃焼処理するストーカ炉における廃棄物燃焼方法及び該ストーカ炉に関し、特にストーカ上流側と下流側との一次空気の条件を異ならせて廃棄物の乾燥、熱分解から焼成まで一貫して行なうことを可能としたストーカ炉における廃棄物燃焼方法及び該ストーカ炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般廃棄物、産業廃棄物等を焼却処理する際に、運転の安定性、経済性の面で優れたストーカ炉が広く用いられている。一般にストーカ炉は、ストーカ上に投入された廃棄物を移送しながら炉底より一次空気を導入し、前記ストーカ上に形成された一次燃焼室にて廃棄物の乾燥、熱分解を行なった後、ストーカ下流側にて後燃焼を行なう構成となっている。また、一次燃焼室にて発生した排ガス中に含まれる未燃分は、該一次燃焼室の上方に位置する二次燃焼室にて二次空気の導入により完全燃焼される。
このようなストーカ炉では、廃棄物の燃焼に伴い排ガス中に生成されるダイオキシン類、ＮＯＸ等の有害物質、焼却残渣に含まれる重金属類等の有害物質の処理が問題となっている。
【０００３】
そこで、特許文献１（特開２００３−３２９２２８号公報）では、ＮＯＸの発生を抑制するために、炉底より導入する一次空気を酸素富化空気とし、該一次空気の酸素濃度が廃棄物の進行方向に行くに従って低下するように構成している。これにより多くの酸素を必要とする廃棄物の燃焼初期においては酸素濃度の高い一次空気を供給し、燃焼終了近くで高温となっている部分では酸素濃度の低い一次空気を供給して、ＮＯＸの発生を抑制するとともに安定な燃焼を実現している。このように、前記一次空気の酸素濃度を廃棄物の進行方向に沿って順次低下させることによりＮＯＸの発生は抑制可能であるが、ストーカ上流側で廃棄物の完全燃焼を図っているため、ストーカ下流側では燃焼熱が確保できずに温度低下を引き起こし、外部からの熱補給が必要となり燃料コストが増大してしまうという問題を有していた。
【０００４】
一方、従来ではストーカ炉にて発生する焼却灰の処理には、ストーカ炉とは別に設けた溶融炉にて溶融処理し減容化、無害化処理を行なっていたが、設備の省スペース化、処理の簡素化を目的として焼却〜溶融を一貫して行なう焼却設備が提案されている。
例えば、特許文献２（特開平９−２６１１７号公報）には、ストーカ炉の終端のストーカから排出された焼却灰を、その高温状態を保持した状態で受け入れられる溶融炉を付設し、焼却灰の有する予熱と未燃炭素分を利用して高温燃焼させて焼却灰を溶融する焼却設備が開示されている。これにより、焼却〜溶融を一貫して行なう設備とすることができるが、かかる設備は単に溶融炉を併設した構成であるため、設備の小型化は殆ど期待できない。
【０００５】
また、近年ではこれらのストーカ炉をさらに改良し、低公害型でかつ排ガス量の大幅低減を可能とし、さらには重金属類の溶出性を低減できるストーカ炉が特許文献３（特開２００３−１６６７０５号公報）等に提案されている。
図５に示すようにかかるストーカ炉５０では、ホッパ５１よりストーカ５２上に投入された廃棄物を、上流側ストーカの下部から加熱一次空気６０を空気過剰率１以下で吹き込みながら乾燥、熱分解、燃焼ガス化させるとともに、下流側ストーカの下部から常温または高温酸素富化空気６１を吹き込んで、前記上流側ストーカで生成した焼却残渣を未燃炭素分の燃焼熱にて焼成を行なう構成としている。また、燃焼により発生した排ガスは、二次燃焼室５５にて噴出ノズル５６から二次空気を導入しながら完全燃焼される。
【０００６】
前記ストーカ炉５０が特許文献１及び特許文献２に記載したストーカ炉と異なる構成は、熱分解／燃焼する上流側と、焼成する下流側とにストーカ５２を分離した点であり、これにより焼却〜灰処理までの一貫した処理をストーカ炉内で行なうことができ、設備の小型化、処理時間の短縮化が達成できる。また、前記ストーカ炉５０では、上流側一次空気の条件を一次空気温度120〜800℃、酸素濃度8〜30％、空気過剰率0.2〜1.0とし、下流側一次空気の条件を酸素濃度21〜30％としており、このように空気過剰率を従来より大幅に低減することで排ガスの発生量を大幅に低減し、さらに空気過剰率の低減による燃焼の不安定化を一次空気温度等の他の条件により解決することにより、安定した燃焼を可能とし、灰及び排ガス性状の向上を可能とするものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３２９２２８号公報
【特許文献２】特開平９−２６１１７号公報
【特許文献３】特開２００３−１６６７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、前記特許文献３のストーカ炉は従来の問題点が改善され、飛躍的に進歩した技術であるが、前記ストーカ炉ではストーカ上流側で燃え残った未燃分が、ストーカ下流側で塊状に存在することにより局所的な高温部が形成され、ＮＯＸ、ダイオキシン類等の発生を招いてしまう惧れがある。また、ストーカ下流側における焼却残渣の焼成に必要な熱量を有する未燃分が下流側で存在するとは限らず、ストーカ下流側の温度低下が懸念される。
従って、本発明は上記従来技術をさらに発展させた技術として、焼却残渣の焼成に必要とされる未燃分をストーカ下流側に存在させ、ストーカ下流側の温度低下を防止して有害物質の発生を確実に抑制でき、かつ燃焼効率のさらなる向上を達成できるストーカ炉における廃棄物燃焼方法及び該ストーカ炉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】
【０００９】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
ストーカ上の廃棄物を移送しながらストーカ下部より水蒸気を含有する高温一次空気を導入し、該廃棄物を乾燥、熱分解する第１の燃焼工程と、空気または酸素富化した空気を導入して前記熱分解により生成した焼却残渣を焼成する第２の燃焼工程と、を備えたストーカ炉における廃棄物燃焼方法において、
前記第１の燃焼工程にて、主として廃棄物層の下方から上方に向けて燃焼が進行し、廃棄物層に未燃分が残留するように前記高温一次空気の温度、酸素濃度、空気過剰率を設定し、該残留した未燃分の燃焼熱により前記焼却残渣を加熱するようにしたことを特徴とする。
このとき、前記第１の燃焼工程の後段に前記焼却残渣を撹拌混合する混合工程を設け、前記第２の燃焼工程にて前記撹拌混合された焼却残渣中に散在する前記未燃分の燃焼熱により該焼却残渣を均一に加熱することが好適である。
【００１０】
従来のストーカ炉における燃焼反応は、図４（ｂ）に示されるように進行する。即ち、ストーカ１４の下部から導入される一次空気と、廃棄物からなるごみ層２１の上部から供給される放射熱によりごみ層２１の表層が着火し、主として該表層の着火部２８より下方に向けて徐々に燃焼反応が進行される。
これに対して本発明は図４（ａ）に示されるように、ストーカ１４の下部より供給される高温一次空気によりごみ層２１の下部が着火し、この着火部２８より上方に向けて燃焼が進行する反応が主体となる。このような燃焼反応は、前記一次空気の温度、酸素濃度、空気過剰率を調整することにより達成され、好適には前記高温一次空気の条件が、温度約200〜400℃、酸素濃度約8〜21％、好ましくは酸素濃度約8〜15％、空気過剰率約0.1〜0.5となるように設定すると良い。
【００１１】
これにより、廃棄物層内に未燃物を残し、かつ残存する未燃物量を容易に調整することが可能となる。さらに、第２の燃焼工程の加熱に必要な量の未燃分を確実に残存させることができ、該第２の燃焼工程を高温に保持することができる。
また、第１の燃焼工程では廃棄物層下部から着火する構成としているため、火炎面より上側の廃棄物層は火炎面からの高温、低酸素濃度のガスが供給され、熱分解ガス化が促進される。さらに、火炎面が上方に向けて進行する際に、熱の浮力が利用されて従来炉で見られる火炎面の下側移動よりも燃焼速度が速い。さらにまた、これらの作用によりストーカ炉をコンパクト化することができる。
尚、前記廃棄物層は、火格子により常時撹拌されているが、この撹拌が弱い時には灰層表面に固定炭素（未燃分）が残る可能性がある。従って、段差部等の混合工程を設けることが好ましく、これにより全体を均一に焼成することが可能となる。
また、前記高温一次空気の温度条件で下限を200℃とすることにより、上記したように廃棄物層下部に着火することができ、上方に向けて進行する燃焼反応を主体とすることができる。また、上限を400℃とすることで、ストーカ炉の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
また、第１の燃焼工程での廃棄物層厚さを厚くすることにより、廃棄物層下部に形成した火炎面からの熱の多くをごみの熱分解ガス化に使用することができる。火炎面から発生した高温、低酸素濃度ガスはごみの隙間に沿って上昇するため、廃棄物層が薄いとその熱を十分廃棄物の熱分解に利用することができなくなり、廃棄物熱分解のためにさらなる一次空気が必要になる。これに対し、廃棄物層厚さを厚くすることで、火炎面から発生する熱を廃棄物の熱分解に有効利用することができるため、一次空気量を少なくすることができ、排ガス量の低減により排ガス機器のコンパクト化が可能になる。
さらに、廃棄物層厚さを厚くすることで、第２の燃焼工程における主灰の焼成をより効率的に行なうことができ、主灰からの重金属溶出量を減らすことができる。これは、炉壁や炉底の温度が放熱により低下するため、これらの近傍における焼成効果は必然的に低下するが、廃棄物層厚さが高くなり灰層厚さも厚くなると、相対的に焼成できない灰の割合を減らすことができるためである。
また、廃棄物層厚さを大きくすることで廃棄物の滞留時間が長くなるため、ストーカ炉自体をコンパクト化することができる。
従来炉の廃棄物層厚さは0.3m〜1.0mであり、従来炉よりもコンパクト化するためには廃棄物層厚さは0.3m以上が必要であるが、大幅なコンパクト化のためには廃棄物層厚さ1.5m以上であることが好適である。
【００１３】
また、前記第１の燃焼工程における高温一次空気の酸素濃度を21％以下とすることで、廃棄物層内の火炎面での緩慢燃焼を実現することができる。これにより、急激な燃焼によって生じる局所的酸素不足領域が減少するため、ダイオキシン類の発生抑制が達成できる。さらに、酸素濃度を8％以下に下げすぎないことで、火炎面温度を高く保ち廃棄物層内の鉛等の重金属類を気化させることができ、主灰の再利用が可能となる。尚、残留する重金属類はストーカ下流側で焼成される。
【００１４】
さらにまた、本発明の特徴的な構成として、前記焼却残渣を撹拌混合する混合工程を設けた点が挙げられる。これにより、未燃分と焼却残渣とが混合され、焼却残渣中に未燃分が均一に存在することによる燃焼温度の均一化が達成され、第２の工程にて炉内を高温に維持可能で、重金属類を気化除去できるとともに、局所的な高温部が形成されないため排ガス中へのダイオキシン類、ＮＯＸ等の有害物質の生成を抑制できる。
【００１５】
また、前記第１の燃焼工程にて、前段側の高温一次空気供給量を後段側の高温一次空気供給量より大とし、前記廃棄物の着火を促進するようにしたことを特徴とする。
このように、前記第１の燃焼工程にて、廃棄物投入側の高温一次空気供給量の配分を後段側より大とすることにより、廃棄物層下部の着火を速やかに起こすことができ、燃焼効率が向上するとともに炉のコンパクト化が達成できる。
【００１６】
また、前記第１の燃焼工程にて、前段側の高温一次空気の酸素濃度を約21％として主として廃棄物の着火を行い、後段側の高温一次空気の酸素濃度を約8〜21％として主として廃棄物の熱分解を行うようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、前記前段側に酸素濃度が21％の高温一次空気を導入することにより廃棄物層下部が速やかに且つ確実に着火され、また前記後段側の酸素濃度を約8〜21％として上記したような燃焼反応、即ち下方から上方に向けて主体的に燃焼を進行させることにより燃焼速度が速くなり、熱分解ガス化を促進することができる。
尚、本発明において、好適には前記前段側の高温一次空気の温度は約200〜400℃、空気過剰率は約0.1〜0.2で、前記後段側の高温一次空気の温度は約200〜400℃、空気過剰率は約0.1〜0.4とする。
【００１７】
これらの発明によれば、炉下部から低酸素濃度の高温一次空気を導入しているため、灰が焼結し難く、比較的小粒径の灰が得られる。従って、灰処理において灰の篩い分けや破砕が不要となり処理工程が簡素化し、また搬送などのハンドリング性が向上し、さらに、灰の比表面積が大きくなるため更なる焙焼や溶融処理、洗浄処理などに適している。
【００１８】
また、上記した発明を好適に実施する装置の発明として、廃棄物の移送方向上流側のストーカ下部より水蒸気を含有する高温一次空気を導入して廃棄物を乾燥、熱分解する第１の燃焼域を設けるとともに、移送方向下流側のストーカ下部より空気または酸素富化した空気を導入して前記熱分解により生成した焼却残渣を焼成する第２の燃焼域を設けたストーカ炉において、
前記第１の燃焼域では、主として廃棄物層の下方から上方に向けて燃焼が進行し、廃棄物層に未燃分が残留するように前記高温一次空気の温度、酸素濃度、空気過剰率が設定され、前記第２の燃焼域にて前記残留した未燃分により前記焼却残渣を加熱するようにしたことを特徴とする。
このとき、前記第１の燃焼域と前記第２の燃焼域が段差部を介して連設され、前記第２の燃焼域では、前記段差部により混合され焼却残渣中に散在する未燃分の燃焼熱により該焼却残渣が均一に加熱される構成とすることが好適である。
【００１９】
さらに、前記第１の燃焼域に導入される高温一次空気が少なくとも２系統に分割されており、廃棄物投入側の高温一次空気供給量を前記第２の燃焼域側の高温一次空気供給量より大としたことを特徴とする。
さらにまた、前記第１の燃焼工程にて導入する一次空気を、温度約200〜400℃、酸素濃度約8〜21％、好ましくは酸素濃度約約8〜15％、空気過剰率約0.1〜0.5となるように設定することが好適である。
【００２０】
また、前記第１の燃焼域に導入される高温一次空気が少なくとも２系統に分割されており、廃棄物投入側の高温一次空気の酸素濃度を約21％として主として廃棄物の着火を行う着火域を形成させ、前記第２の燃焼域側の高温一次空気の酸素濃度を約8〜21％として主として廃棄物の熱分解を行う熱分解域を形成させたことを特徴とする。
また、前記第１の燃焼域における廃棄物層厚さが約0.3ｍ以上となるように運転することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上記載のごとく本発明によれば、ストーカの下部より上方に向けて燃焼反応を進行させることにより燃焼に要する時間の短縮化が図れ、燃焼効率が向上し、さらに炉のコンパクト化が可能となる。
また本発明によれば、第２の燃焼工程（域）の加熱に必要な量の未燃分を確実に残存させることができ、第２の燃焼工程（域）における炉内温度の低下を防止することができる。
また、混合工程（段差部）を設けることにより第２の燃焼工程（域）での局所的な高温部の生成を抑制できるため、ダイオキシン類、ＮＯＸ等の有害物質の発生、排出を防止することが可能となる。
【００２２】
さらに、第１の燃焼工程（域）において、前段側の高温一次空気量を後段側より大とすることで、着火が速やかに起こり、燃焼効率が向上し、炉のコンパクト化が達成できる。
さらにまた、第１の燃焼工程（域）において、前段側の高温一次空気の酸素濃度を約21％とすることにより廃棄物層下部が速やかに且つ確実に着火され、また前記後段側の高温一次空気の酸素濃度を約8〜21％とし、下方から上方に向けて燃焼を進行させることにより、燃焼速度が速くなり、熱分解ガス化を促進することができる。
また、これらの発明によれば、炉下部から低酸素濃度の高温一次空気を導入しているため、灰が焼結し難く、比較的小粒径の灰が得られる。従って、灰処理において灰の篩い分けや破砕が不要となり灰処理工程が簡素化し、また搬送などのハンドリング性が向上し、さらに、灰の比表面積が大きくなるため更なる焙焼や溶融処理、洗浄処理などに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例１に係るストーカ炉の概略断面図、図２は本発明の実施例２に係るストーカ炉の概略断面図、図３は本発明の実施例３に係るストーカ炉の概略断面図である。
【実施例１】
【００２４】
図１において、本実施例に係るストーカ炉１０は、ごみ２０を受け入れて所定量ずつ炉内に供給するごみ投入ホッパ１１と、ごみ２０が積層されたごみ層２１を移送するストーカ１４を具備してごみを乾燥、熱分解、焼成する一次燃焼室１２と、該一次燃焼室１２の上方に設けられ、燃焼により発生した排ガス中に含まれる未燃分を完全燃焼する二次燃焼室１３と、を主要構成とする。
前記一次燃焼室１２には、ストーカ１４の下部より一次空気２２、２３を導入する一次空気導入口１５が複数設けられ、前記ストーカ１４のごみ移送方向上流側と下流側とに独立して一次空気２２、２３を供給する構成となっている。
また、前記二次燃焼室１３には、二次空気２４を供給する二次空気噴出しノズル１８が複数設けられている。
【００２５】
前記ストーカ１４は固定段と可動段が交互に配置された構造を有し、前記ごみ投入ホッパ１１側の上流側ストーカ１４ａと、灰出しシュート１６側の下流側ストーカ１４ｂの間には段差部１７が設けられている。該段差部１７では、前記上流側ストーカ１４ａから移送されてきたごみ層２１が反転し、撹拌、混合されて前記下流側ストーカ１４ｂに移送されるようになっている。
前記上流側ストーカ１４ａは、ごみ投入ホッパ１１より供給されたごみ層２１に高温一次空気２２を導入し、乾燥と部分燃焼による熱分解を惹起させてガス化する第１の燃焼域（乾燥・熱分解域）を形成する。該第１の燃焼域の上流側部位ではごみの乾燥による多量の水蒸気と未燃ガスを放出し、その下流側部位では前記未燃ガスを着火、輝炎燃焼させる。前記高温一次空気２２の条件は、前記ごみ層２１の下部から着火して上方に向けて燃焼が進行し、ごみ層２１の表層に未燃分が残留するような温度、酸素濃度、空気過剰率とする。好適には、温度約200〜400℃、酸素濃度8〜21％、好ましくは酸素濃度約8〜15％、水蒸気濃度0〜15％、空気過剰率0.1〜0.5とする。
【００２６】
本実施例において、前記高温一次空気２２は、例えば前記一次燃焼室１２より排出されるＥＧＲ（燃焼排ガス）２７、空気、ボイラ蒸気のうち少なくとも２以上を組み合わせ、これらの配分比を調整することにより前記条件の高温一次空気２２を生成することが好ましい。さらに、生成した一次空気が所定温度に達しない場合には、外部に併設したヒータ、又は前記ストーカ炉１０の排ガスを利用した熱交換器等により昇温する。
このように、前記高温一次空気２２の温度を約200〜400℃とすることで、ごみ層２１の下部から着火することができ、主として上方に向けて燃焼反応が進行するため、燃焼が短時間で行なわれ、さらに炉のコンパクト化が図れる。勿論、ごみ層２１を吹き抜けた高温一次空気２２によりごみ層２１の表層からの燃焼も同時に進行する。
また、本実施例のように、ごみ層２１の下部より着火させた場合には、火炎面より上側のごみ層２１は、火炎からの高温、低酸素濃度ガスが供給されるため熱分解ガス化が促進される。
【００２７】
また、前記高温一次空気２２の酸素濃度を21％以下とすることで、ごみ層２１の火炎面での緩慢燃焼を達成することができる。これにより、急激な燃焼によって生じる局所的酸素不足領域が減少するため、排ガスへのダイオキシン類、ＮＯＸ等の有害物質の発生を抑制できる。さらに、酸素濃度を8％以下に下げ過ぎないことで火炎面温度を高く保ち、ごみ層２１内の鉛等の重金属類を気化させることができる。ごみ層２１から重金属類が除去されることにより、主灰の再利用が可能となる。
さらにまた、前記高温一次空気２２に含有される水蒸気は、ごみ層２１の熱分解反応時に発生するタール類のガス化を促進させるため、クリーンな燃焼が実現可能である。
また、本実施例の構成によれば、炉下部から低酸素濃度の高温一次空気２２を導入しているため、灰が焼結し難く、比較的小粒径の灰が得られる。従って、灰処理において灰の篩い分けや破砕が不要となり灰処理の簡素化が可能で、また搬送などのハンドリング性が向上し、さらに、灰の比表面積が大きくなるため更なる焙焼や溶融処理、洗浄処理などに適している。
【００２８】
また本実施例では、前記上流側ストーカ１４ａにてストーカ下部から上方に向けて燃焼を進行させ、未燃分がごみ層２１の表層に残留する構成としている。残留させる未燃分量は、下流側ストーカ１４ｂにおける焼却残渣の焼成に要する燃焼熱を保有する未燃分量とする。尚、従来炉よりもコンパクト化するために、前記上流側ストーカ１４ａにおけるごみ層厚さは0.3m以上とし、さらに大幅なコンパクト化のためにはごみ層厚さを1.5m以上とすることが好適である。
前記段差部１７の混合域では、ごみ層２１が落下して反転し、ごみ層２１の表層に残存する未燃分がごみ層内部に混合される。
前記下流側ストーカ１４ｂの第２の燃焼域（焼成域）では、ストーカ下部より導入される一次空気２３により、ごみ層２１の内部に散在する未燃分が燃焼して焼却残渣が均一に加熱され、焼却残渣に含まれる鉛等の重金属類が気化する。このとき、前段の前記混合域にて未燃分と焼却残渣が撹拌、混合されているため、焼却残渣の均一な加熱が可能となる。該第２の燃焼域で、焼却残渣中に含まれる有害物質が除去されるため、灰出しシュート１６より排出される主灰の再利用が可能となる。
【００２９】
前記下流側ストーカ１４ｂに導入される一次空気２３は、温度が常温〜400℃、酸素濃度約21〜30％、空気過剰率0.1〜0.5とすることが好適である。
また、本実施例において、前記段差部１７の近傍に不燃物除去設備を設けても良い。このように不燃物除去設備を設けることで、下流側ストーカ１４ｂの温度がより上昇し、焼成が効率良く行なわれる。
前記一次燃焼室１２にて発生した排ガスは、前記上流側ストーカ１４ａの上方に設けられた二次燃焼室１３に流入し、前記二次空気噴出しノズル１８より噴出させた二次空気２４と混合撹拌されて均一に燃焼される。該二次燃焼室１３では、排ガスの高温燃焼がなされ、ダイオキシン類、ＮＯＸ等の有害物質の低減を可能としている。
該二次燃焼室１３から排出される排ガス２６は、後段の排ガス処理設備（不図示）に送給され、冷却、除塵等の処理が施される。
【実施例２】
【００３０】
図２に本実施例２に係るストーカ炉１０を示す。以下、実施例２、実施例３において図１に示した実施例１と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
本実施例２では前記実施例１と同様に、ごみ投入ホッパ１１より炉内に供給されたごみ２０は、ストーカ１４上に積層されたごみ層２１を形成し、該ごみ層２１はストーカ上を移送される間に、上流側ストーカ１４ａの前段側にてストーカ下部より供給される一次空気２２ａにより主に乾燥、着火され、後段側のストーカ下部より供給される一次空気２２ｂにより主に熱分解され、さらに下流側ストーカ１４ｂにてストーカ下部より供給される一次空気２３により主に焼成されて、主灰２５は灰出しシュート１６より排出される。
一方、前記一次燃焼室１２にて発生した排ガスは、該一次燃焼室１２の上方に設けられた二次燃焼室１３に導かれ、炉壁に設けられた二次空気噴出しノズル１８より噴出される二次空気２４と撹拌、混合されながら完全燃焼され、排ガス２６は排ガス処理設備等に送給される。
【００３１】
本実施例２では、前記一次燃焼室１２の上流側ストーカ１４ａに導入する一次空気導入口１５を少なくとも２系統に分割し、前段側から導入する高温一次空気２２ａと後段側から導入する高温一次空気２２ｂの供給量配分を異ならせ、前段側の高温一次空気２２ａの供給流量が後段側の高温一次空気２２ｂの供給流量より大となるようにする。このとき、好適には高温一次空気の供給量の配分比が、（前段側の高温一次空気２２ａ）：（後段側の高温一次空気供給量２２ｂ）＝７：３程度とすると良い。
本実施例のごとく、ごみ投入側の高温一次空気の供給量を大とすることで、ごみ層２２の下部からの着火を速やかに起こすことができ、燃焼効率が向上するとともに、炉のコンパクト化が達成できる。
【実施例３】
【００３２】
図３に本実施例３に係るストーカ炉１０を示す。本実施例３では、ごみ投入ホッパ１１より炉内に供給されたごみ２０は、ストーカ１４上に積層されたごみ層２１を形成し、該ごみ層２１は前記ストーカ１４上を移送される間に、上流側ストーカ１４ａの前段側にて供給される一次空気２２ｃにより主に乾燥、着火され、後段側のストーカ下部より供給される一次空気２２ｄにより主に熱分解され、さらに下流側ストーカ１４ｂの下部より供給される一次空気２３により主に焼成されて、主灰２５は灰出しシュート１６より排出される。
一方、前記一次燃焼室１２にて発生した排ガスは、該一次燃焼室１２の上方に設けられた二次燃焼室１３に導かれ、炉壁に設けられた二次空気噴出しノズル１８より噴出される二次空気２４と撹拌、混合されながら完全燃焼され、排ガス２６は排ガス処理設備等に送給される。
【００３３】
本実施例３では、前記一次燃焼室１２の上流側ストーカ１４ａに導入する一次空気導入口１５を少なくとも２系統に分割し、前段側、特にごみ投入ホッパ１１近傍に導入する高温一次空気２２ｃの酸素濃度を約21％とし、且つその後段側に導入する高温一次空気２２ｄの酸素濃度を約8〜21％とする。このとき、好適には前記前段側の高温一次空気２２ｃの温度を約200〜400℃、空気過剰率を約0.1〜0.2とし、前記後段側の高温一次空気２２ｄの温度を約200〜400℃、空気過剰率を約0.1〜0.4とする。そして、上流側ストーカ１４ａにて供給する高温一次空気２２ｃ、２２ｄの空気過剰率の総計は、0.5以下とすることが好ましい。
一例として前記前段側の高温一次空気２２ｃとしては、外気を昇温した高温空気を用いることができ、また前記後段側の高温一次空気２２ｄとしては、排ガスを再循環して外気と混合した高温空気を用いることができる。
【００３４】
本実施例によれば、前記上流側ストーカ１４ａにて、前段側に酸素濃度が約21％の高温一次空気２２ｃを導入することによりごみ層下部が短時間で速やかに着火され、且つ、前記後段側の高温一次空気２２ｄの酸素濃度を約8〜21％とし、下方から上方に向けて燃焼を進行させることにより燃焼速度が速くなり、熱分解ガス化を促進することができる。また、燃焼が主体的に行われる領域（本実施例では上流側ストーカ１４ａの後段側）においてストーカ下部から低酸素濃度の高温一次空気２２ｄを導入することにより、灰が焼結し難く、比較的小粒径の灰が得られる。従って、灰処理において灰の篩い分けや破砕が不要となり灰処理設備の簡素化が可能となる。また灰の比表面積が大きくなるため灰溶融処理する場合や、骨材等の路盤材として再利用する場合などに特に適している。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本実施例に示した下流側ストーカ１４ｂを、キルン式焙焼炉、エコバーナを具備するバーナ式焙焼炉、固定床のバーナ加熱による表面溶融炉のうち何れかに置き換えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１に係るストーカ炉の概略断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係るストーカ炉の概略断面図である。
【図３】本発明の実施例３に係るストーカ炉の概略断面図である。
【図４】ストーカ炉における燃焼反応を説明する図であり、（ａ）は本発明における燃焼反応、（ｂ）は従来技術における燃焼反応を示す図である。
【図５】従来のストーカ炉の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    ストーカ炉
１１    ごみ投入ホッパ
１２    一次燃焼室
１３    二次燃焼室
１４    ストーカ
１５    一次空気導入口
１７    段差部
１８    二次空気導入口
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  高温一次空気
２３    一次空気
２４    二次空気
２８    着火部
【図１】
2005321183.tif 000003
【図２】
2005321183.tif 000004
【図３】
2005321183.tif 000005
【図４】
2005321183.tif 000006
【図５】
2005321183.tif 000007