(57)【要約】【課題】焼却灰全体に対して焼却灰の重金属類の溶出を抑制する無害化処理を行うことができ、さらにその無害化処理の効率を向上させることができる、廃棄物焼却装置、廃棄物焼却方法、焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法を提供することを課題とする。【解決手段】廃棄物を燃焼する焼却炉１の燃焼室に、乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ及び後燃焼火格子５ｃが設けられ、それぞれの火格子の下方へ一次空気を供給する一次空気供給手段IIが設けられている火格子式廃棄物焼却装置において、焼却炉１の排ガスの一部を、乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ及び後燃焼火格子５ｃの下方へ供給する循環排ガス供給手段IVと、それぞれの火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの酸素濃度を調整する酸素濃度調整手段を有している。【選択図】図１
2017215124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を燃焼する焼却炉の燃焼室に、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子が設けられ、それぞれの火格子の下方へ一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている火格子式廃棄物焼却装置において、
焼却炉の排ガスの一部を、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ供給する循環排ガス供給手段と、それぞれの火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの酸素濃度を調整する酸素濃度調整手段を有していることを特徴とする火格子式廃棄物焼却装置。 
【請求項２】
酸素濃度調整手段は、乾燥火格子及び燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％にそれぞれ調整することとする請求項１に記載の火格子式廃棄物焼却装置。 
【請求項３】
後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を所定温度に制御する焼却灰層温度制御手段を有し、焼却灰層温度制御手段は、後燃焼火格子の下方へ供給する一次空気供給量及び循環排ガス供給量のうち少なくとも一つを制御することとする請求項１又は２に記載の火格子式廃棄物焼却装置。 
【請求項４】
焼却灰層温度制御手段は、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御することとする請求項３に記載の火格子式廃棄物焼却装置。 
【請求項５】
廃棄物を燃焼する焼却炉の燃焼室に設けられた、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ一次空気を供給する廃棄物焼却方法において、 
焼却炉の排ガスの一部を、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ供給するとともに、それぞれの火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの酸素濃度を調整することを特徴とする廃棄物焼却方法。 
【請求項６】
乾燥火格子及び燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％にそれぞれ調整することとする請求項５に記載の廃棄物焼却方法。 
【請求項７】
後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御することとする請求項５又は６に記載の火格子式廃棄物焼却方法。 
【請求項８】
廃棄物を燃焼する焼却炉の燃焼室に、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子が設けられ、それぞれの火格子の下方へ一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている火格子式廃棄物焼却炉で廃棄物を燃焼して発生する焼却灰の処理装置であって、
焼却炉の排ガスの一部を、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ供給する循環排ガス供給手段と、それぞれの火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの酸素濃度を調整する酸素濃度調整手段を有していることを特徴とする焼却灰処理装置。 
【請求項９】
酸素濃度調整手段は、乾燥火格子及び燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％にそれぞれ調整することとする請求項８に記載の焼却灰処理装置。
【請求項１０】
後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を所定温度に制御する焼却灰層温度制御手段を有し、焼却灰層温度制御手段は、後燃焼火格子の下方へ供給する一次空気供給量及び循環排ガス供給量のうち少なくとも一つを制御することとする請求項８又は９に記載の焼却灰処理装置。 
【請求項１１】
焼却灰層温度制御手段は、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御することとする請求項１０に記載の焼却灰処理装置。
【請求項１２】
廃棄物を燃焼する焼却炉の燃焼室に設けられた乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている火格子式廃棄物焼却炉を用いて廃棄物を燃焼して発生する焼却灰の処理方法であって、
焼却炉の排ガスの一部を、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ供給するとともに、それぞれの火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの酸素濃度を調整することを特徴とする焼却灰処理方法。 
【請求項１３】
乾燥火格子及び燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％にそれぞれ調整することとする請求項１２に記載の焼却灰処理方法。
【請求項１４】
後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御することとする請求項１２又は１３に記載の焼却灰処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を焼却する火格子式の廃棄物焼却装置及び廃棄物焼却方法、廃棄物焼却炉から排出される焼却灰中の有害物を無害化処理する焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物を焼却した際に発生する焼却残渣は、その殆どが埋め立て処分されている。しかし、近年、埋め立て処分場の確保が困難になり、埋め立て量を減少させることが要望されている。このため、廃棄物焼却炉から排出される焼却残渣（以下、「焼却灰」という）を資源として有効利用し、埋立て処分量を減少させる試みがなされている。 
【０００３】
しかし、焼却灰には、有害物質、特に重金属類が含まれている。したがって、焼却灰からの重金属類の溶出量が基準値以上の場合は、そのままでの資源としての利用が困難である。このような状況に対処するためには、上述のような性状の焼却灰を資源として利用するために、焼却灰から重金属類を除去する処理を行うか、または重金属類を安定化させて焼却灰からの溶出量を基準値以下とする処理を行わなければならない。なお、焼却灰に含まれている重金属類のうち、特に鉛の含有量が多いため、処理の対象になっている重金属類は主として鉛である。
【０００４】
焼却灰中の重金属類としての鉛の難溶性化に関しては、次のようなことが知られている。
【０００５】
（１）焼却灰に含まれる鉛は、該鉛を二酸化炭素と反応させて炭酸化物を生成することにより、水に対する溶解度が低下する性質を有する。具体的には、酸化鉛ＰｂＯから炭酸鉛ＰｂＣＯ３に変化することにより、水に対する溶解度は酸化鉛で１０７ｍｇ／ｌであるところ、炭酸鉛では２．５ｍｇ／ｌと大幅に低下し、難溶性になる。
【０００６】
（２）また、焼却灰は塩基性であって溶出液のｐＨが高い。焼却灰のｐＨに関しては、焼却灰に含まれる酸化カルシウムＣａＯあるいは水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）2を二酸化炭素と反応させて炭酸カルシウムＣａＣＯ３とせしめることにより、焼却灰のｐＨを重金属類が難溶性を示す低ｐＨの難溶性領域とすることも行われる。焼却灰中の重金属類のうち、特に含有量が多い鉛は両性金属であり、強い塩基性を示す焼却灰に対してｐＨを低下させる処理を施し、難溶性領域とすることで、鉛の溶出量を減少させることができる。
【０００７】
このように、（１）鉛などの重金属類の炭酸化反応により炭酸鉛などを生成させ難溶性にすることと共に、（２）焼却灰のｐＨを低下させ難溶性領域にすることも同時に行うことにより、重金属類を難溶化し、焼却灰からの重金属類の溶出を抑制でき、焼却灰を土木資材として利用する際の基準値となる土壌環境基準における重金属類溶出基準を満足させることができる。
【０００８】
現状における焼却灰の鉛の溶出量に対する基準値は、資源として有効利用する場合、鉛の溶出量が０．０１ｍｇ／ｌである。このため、焼却灰を利用する場合には、焼却灰をこれらの基準値以下の性状にするための処理をしなければならない。
【０００９】
このような焼却灰に含まれる重金属類の難溶性化処理が知られている状況のもとで、焼却灰の無害化処理方法として、特許文献１の段落［００４０］〜［００４２］、図４に開示されている方法が知られている。特許文献１に開示されている焼却灰の重金属類の無害化処理方法では、廃棄物焼却炉からの燃焼排ガスが送風機により煙道から抜き出され、熱風発生炉で発生した高温の燃焼ガスと混合されて４００℃〜６００℃の範囲内の所定温度まで加熱された後、後燃焼火格子へ導入されるようになっており、廃棄物焼却炉の排ガスを後燃焼火格子上の焼却灰に通気することにより、焼却灰中の成分と排ガス中の炭酸ガスとの反応がなされ、鉛などの重金属類の炭酸化反応により炭酸鉛などを生成させ難溶性にすることと共に、焼却灰のｐＨを低下させ難溶性領域にすることも行なわれることにより、焼却灰からの重金属類の溶出を抑制する焼却灰の無害化処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３４０３９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された方法にあっては、後燃焼火格子上の焼却灰の粒子同士が凝集融着していて大径となっている場合には、焼却灰粒子の表面でしか反応が進行しないので、焼却灰全体に十分な無害化処理を行うことができず、無害化処理の効率が低いという問題がある。また、燃焼排ガスと混合する高温の燃焼ガスを発生させるために熱風発生炉が追加的に必要であり、設備費用と運転費用が嵩むという問題がある。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑み、焼却灰全体に対して焼却灰の重金属類の溶出を抑制する無害化処理を行うことができ、さらにその無害化処理の効率を向上させることができる、廃棄物焼却装置、廃棄物焼却方法、焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、上述の課題は、次の第一発明に係る廃棄物焼却装置、第二発明に係る廃棄物焼却方法、第三発明に係る焼却灰処理装置、第四発明に係る焼却灰処理方法により解決される。
【００１４】
＜第一発明＞
廃棄物を燃焼する焼却炉の燃焼室に、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子が設けられ、それぞれの火格子の下方へ一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている火格子式廃棄物焼却装置において、
焼却炉の排ガスの一部を、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ供給する循環排ガス供給手段と、それぞれの火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの酸素濃度を調整する酸素濃度調整手段を有していることを特徴とする火格子式廃棄物焼却装置。 
【００１５】
本発明において、酸素濃度調整手段は、乾燥火格子及び燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％にそれぞれ調整することが好ましい。
【００１６】
本発明において、さらに、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を所定温度に制御する焼却灰層温度制御手段を有し、焼却灰層温度制御手段は、後燃焼火格子の下方へ供給する一次空気供給量及び循環排ガス供給量のうち少なくとも一つを制御することが好ましい。また、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御することが好ましい。
【００１７】
＜第二発明＞
廃棄物を燃焼する焼却炉の燃焼室に設けられた、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子のそれぞれの火格子の下方へ一次空気を供給する廃棄物焼却方法において、 
焼却炉の排ガスの一部を、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ供給するとともに、それぞれの火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの酸素濃度を調整することを特徴とする廃棄物焼却方法。
【００１８】
本発明において、 乾燥火格子及び燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％にそれぞれ調整することが好ましい。
【００１９】
本発明において、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御することが好ましい。
【００２０】
＜第三発明＞
廃棄物を燃焼する焼却炉の燃焼室に、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子が設けられ、それぞれの火格子の下方へ一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている火格子式廃棄物焼却炉で廃棄物を燃焼して発生する焼却灰の処理装置であって、
焼却炉の排ガスの一部を、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ供給する循環排ガス供給手段と、それぞれの火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの酸素濃度を調整する酸素濃度調整手段を有していることを特徴とする焼却灰の処理装置。 
【００２１】
本発明において、酸素濃度調整手段は、乾燥火格子及び燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％にそれぞれ調整することが好ましい。
【００２２】
本発明において、さらに、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を所定温度に制御する焼却灰層温度制御手段を有し、焼却灰層温度制御手段は、後燃焼火格子の下方へ供給する一次空気供給量及び循環排ガス供給量のうち少なくとも一つを制御することが好ましい。また、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御することが好ましい。
【００２３】
＜第四発明＞
廃棄物を燃焼する焼却炉の燃焼室に設けられた乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子のそれぞれの火格子の下方へ一次空気を供給する一次空気供給手段が設けられている火格子式廃棄物焼却炉を用いて廃棄物を燃焼して発生する焼却灰の処理方法であって、
焼却炉の排ガスの一部を、乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ供給するとともに、それぞれの火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの酸素濃度を調整することを特徴とする焼却灰の処理方法。
【００２４】
本発明において、 乾燥火格子及び燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％にそれぞれ調整することが好ましい。
【００２５】
本発明において、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、以上のように、後燃焼火格子上の焼却灰に循環排ガス中の二酸化炭素を供給して接触させることで焼却灰に無害化処理を施す際に、循環排ガスを後燃焼火格子のみならず、乾燥火格子そして燃焼火格子上の廃棄物へも供給することとしたので、循環排ガスにより廃棄物の燃焼時の雰囲気温度が過剰に高温とならないように燃焼を抑制し、その結果、焼却灰粒子は凝集融着しないまま小粒径に保たれた状態で、後燃焼火格子上で循環排ガス中の二酸化炭素と十分な接触面積で接触して無害化処理が確実に行われることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る廃棄物焼却装置の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る廃棄物焼却装置の全体構成を示しており、この廃棄物焼却装置は、焼却炉Ｉに一次空気供給手段IIそして後続装置IIIさらには循環排ガス供給手段IVが接続されて構成されている。そして、本実施形態装置では、上記装置、手段等に加え、一次空気供給手段の一部と循環排ガス供給手段の一部とで構成される混合ガス酸素濃度調整手段をも有している。以下、焼却炉Ｉ、一次空気供給手段II、後続装置III、循環排ガス供給手段IVそして混合ガス酸素濃度調整手段について説明する。
【００３０】
焼却炉Ｉは、炉本体１に、例えば産業廃棄物や家庭ごみ等の廃棄物を燃焼するための燃焼室２と、この燃焼室２の廃棄物の流れ方向の上流側（図１の左側）の上方に配置され、廃棄物を燃焼室２内に投入するための廃棄物投入口３と、燃焼室２の廃棄物の流れ方向の下流側（図１の右側）の上方に連設される二次燃焼室４とを備える火格子式の焼却炉である。燃焼室２に連設された二次燃焼室４では、燃焼室２で発生した燃焼ガス中の可燃性ガスの未燃分（未燃ガス）が燃焼（二次燃焼）される。
【００３１】
燃焼室２の底部には、廃棄物を移動させながら燃焼させる火格子（ストーカ）５が設けられている。この火格子５は、廃棄物投入口３に近い方から、すなわち、上流側から乾燥域を形成する乾燥火格子５ａ、燃焼域を形成する燃焼火格子５ｂ、後燃焼域を形成する後燃焼火格子５ｃの順に設けられていて、主に乾燥火格子５ａと燃焼火格子５ｂの上に廃棄物層が形成され、後燃焼火格子の下流部に焼却灰層が形成されている。
【００３２】
乾燥火格子５ａでは主として廃棄物の乾燥と着火が行われる。燃焼火格子５ｂでは主として廃棄物の熱分解、部分酸化が行われ、熱分解により発生した可燃性ガスと固形分の燃焼が行われ、可燃性ガスが燃焼する際に火炎を形成する。後燃焼火格子５ｃ上では、燃え残った廃棄物中の固形分の未燃分を完全に燃焼させる熾燃焼が行われ、廃棄物中の固形分が燃焼する際には火炎は発生せず熾燃焼する。この結果、後燃焼火格子５ｃの下流側部分（図１での右半部）上には、完全に燃焼した後の焼却灰の層が形成される。該焼却灰は灰排出部６から落下排出される。
【００３３】
一次空気供給手段IIは、燃焼室２内の乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ及び後燃焼火格子５ｃの下方に、風箱が設けられているとともに、各風箱へ一次空気を送る送風機７が設けられている。送風機７により供給される燃焼用の一次空気が一次空気供給ライン８を通って各風箱に供給され、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃを通って燃焼室２内に供給される。一次空気供給ライン８は、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃへの分岐ライン８ａ，８ｂ，８ｃを有し、各分岐ラインには流量調整機構としてのダンパ又はバルブ９ａ，９ｂ，９ｃが設けられている。なお、燃焼用の一次空気は、火格子５ａ，５ｂ，５ｃ上の廃棄物の乾燥及び燃焼に使われるほか、火格子５ａ，５ｂ，５ｃの冷却作用、廃棄物の攪拌作用を有する。
【００３４】
上記燃焼炉Ｉに接続されている後続装置IIIは、焼却炉Ｉから排出された排ガスとの熱交換により熱回収を行い蒸気を発生させる熱回収系統としてのボイラ１０と、該ボイラ１０で熱回収された排ガスを除塵するバグフィルタ１１と、該バグフィルタ１１で除塵された排ガスを大気中へ放出するための煙突１２とを備えている。
【００３５】
本実施形態では、さらに循環排ガス供給手段IVが設けられている。該循環排ガス供給手段IVは、バグフィルタ１１の出口側の排ガスダクト（煙道）と乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ、後燃焼火格子５ｃの下方の風箱とを循環排ガス供給ライン１３で接続していて、バグフィルタ１１による除塵後の排ガスを循環排ガスとして各風箱へ送り込むようになっている。循環排ガス供給ライン１３は、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃへの分岐ライン１３ａ，１３ｂ，１３ｃを有している。各分岐ライン１３ａ，１３ｂ，１３ｃには流量調整を行うダンパ又はバルブ１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設けられている。また、上記循環排ガス供給ライン１３には送風機１５が設けられている。
【００３６】
かくして、それぞれの火格子５ａ，５ｂ，５ｃ下の風箱に一次空気と循環排ガスが、それぞれの流量が調整されて供給され、混合ガスとして火格子５ａ，５ｂ，５ｃへ供給され、廃棄物、焼却灰に通気される。なお、上記風箱への一次空気そして循環排ガスを供給するためのライン等の構成は図示したものに限定されず、焼却炉の規模、形状、用途等により適宜選択され得る。
【００３７】
一次空気供給手段IIからの一次空気と循環排ガス供給手段IVからの循環排ガスとの混合ガスは、本実施形態では、酸素濃度調整手段によりその酸素濃度が調整される。該酸素濃度調整手段は、循環排ガス供給手段IVの送風機１５、ダンパ又はバルブ１４ａ，１４ｂ，１４ｃと一次空気供給手段IIのダンパ又はバルブ９ａ，９ｂ，９ｃにより構成されている。かくして、混合ガスの酸素濃度は、上記送風機１５による循環排ガスの供給量、各ダンパ又はバルブ１４ａ，１４ｂ，１４ｃと各ダンパ又はバルブ９ａ，９ｂ，９ｃのそれぞれの開度の加減により調整される。
【００３８】
次に、かかる酸素濃度調整手段による調整についてさらに詳述する。
【００３９】
酸素濃度調整手段により、乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂに供給する混合ガスの酸素濃度を、従来の空気を供給する際の２１vol％より低くするとともに、混合ガスの流量を従来の空気を供給する際の流量より多くする。このように、酸素濃度を低くすることにより廃棄物と酸素との反応（燃焼）を緩慢にし、流量を多くすることにより廃棄物燃焼に寄与しない窒素量を多くして過剰な温度上昇を抑制して、火格子上の廃棄物の燃焼する温度雰囲気が過剰に高温とならないようにする。
【００４０】
こうして、廃棄物が燃焼して生成した焼却灰は上記温度雰囲気下で過剰に加熱されない結果、焼却灰粒子は、凝集融着されずに小粒径形状を維持し、後燃焼火格子５ｃへ送られ該後燃焼火格子５ｃ上での循環排ガス中の二酸化炭素との反応による無害化処理のための反応効率が高くなる。
【００４１】
本発明では、乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂに対する混合ガスの酸素濃度を従来よりも低くするが、流量は従来の空気を供給する際よりも多くし、燃焼室２内に供給する酸素総量は従来にくらべて変化させず、廃棄物の燃焼に必要な酸素量を供給する。その結果、廃棄物の燃焼は安定して行え、廃棄物は完全燃焼される。
【００４２】
混合ガスの生成には、バグフィルタ１１から排出される排ガスの一部を抜きだし、循環排ガスとして用いる。循環排ガスの酸素濃度は２〜５ｖｏｌ％であり、循環排ガスと空気とを混合して混合ガスとして各火格子５ａ，５ｂ，５ｃへ供給する。
【００４３】
混合ガスの酸素濃度と供給流量は、循環排ガス供給流量、空気供給流量を制御して所望の酸素濃度と供給流量に制御する。
【００４４】
本実施形態では、酸素濃度調整手段により、乾燥火格子５ａ及び燃焼火格子５ｂの下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に調整することが好ましい。その理由は、下限の１４ｖｏｌ％未満であると、廃棄物の燃焼が安定せず、ＣＯや煤の発生量が増加するため不適であり、また、上限の１８ｖｏｌ％より高いと、火格子上で廃棄物が燃焼する際の温度雰囲気が過剰に高温になることを抑制できず、焼却灰粒子の凝集融着が発生し大粒径焼却灰粒子の存在割合が高くなり、後燃焼火格子５ｃ上での焼却灰の無害化処理効率が低くなるため不適となるからである。
【００４５】
また、酸素濃度調整手段により、後燃焼火格子５ｃの下方へ供給する混合ガスの酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％に調整することが好ましい。その理由は、下限の２ｖｏｌ％未満であると、熾燃焼を十分に行えず不適であり、上限の１４ｖｏｌ％より高いと二酸化炭素と焼却灰との反応効率が低くなり不適となるからである。
【００４６】
さらに、燃焼火格子５ｂ上で廃棄物が燃焼し生成する焼却灰粒子の粒径の好ましい範囲は、焼却灰全体重量の８０％以上の焼却灰粒子の粒径が、５ｍｍ以下となることが好ましく、このような焼却灰粒子の粒径範囲となるように、酸素濃度調整手段により燃焼火格子５ｂへ供給する混合ガスの酸素濃度を調整する。
【００４７】
このような本実施形態の焼却炉は、次の要領で運転される。
【００４８】
先ず、廃棄物投入口３へ廃棄物Ｗを投入すると、廃棄物Ｗは乾燥火格子５ａに堆積され、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃの動作により、燃焼火格子５ｂ上そして後燃焼火格子５ｃ上へと移動し、各火格子５ａ，５ｂ，５ｃ上に廃棄物の層を形成する。
【００４９】
乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂは風箱を経て循環排ガスと空気の混合ガスを乾燥用ガス、燃焼用ガスとしてそれぞれ受け、これにより乾燥火格子５ａ、燃焼火格子５ｂ上の廃棄物は乾燥されてから燃焼される。後燃焼火格子５ｃでは、風箱を経て循環排ガスと空気の混合ガスを後燃焼用ガスそして焼却灰無害化処理用ガスとして受け、後燃焼そして焼却灰無害化処理が行われる。
【００５０】
燃焼室２内で発生した未燃ガスは、二次燃焼室４に導かれ、そこで二次空気と混合・攪拌され二次燃焼し、二次燃焼室４からの燃焼排ガスは廃熱ボイラ１０で熱回収される。熱回収された後、廃熱ボイラ１０から排出された燃焼排ガスは、バグフィルタ１１に送られ除塵される。バグフィルタ１１で除塵されて無害化された後の燃焼排ガスは、煙突１２から大気中に放出される。
【００５１】
乾燥火格子５ａでは主として廃棄物Ｗの乾燥と着火が行われる。すなわち、乾燥火格子５ａの廃棄物Ｗの流れ方向の上流側域で乾燥がそして下流側域で着火（燃焼開始が）行われる。したがって、この乾燥火格子５ａ上での廃棄物Ｗの乾燥と着火には加熱のために熱は必要であるが酸素はさほど必要としない。このような状況で、風箱から送入される酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に調整した循環排ガスと空気の混合ガスは、上述の乾燥そして着火のための乾燥用そして着火用ガスとして好適である。
【００５２】
次に、燃焼火格子５ｂでは、該燃焼火格子５ｂ下から吹き込まれる酸素濃度を１４〜１８ｖｏｌ％に調整した循環排ガスと空気の混合ガスを受けて、主として廃棄物Ｗの熱分解、部分酸化が行われ可燃性ガスが発生し、可燃性ガスと固形分の燃焼が行われる。燃焼火格子５ｂにおいて廃棄物Ｗの燃焼は実質的に完了する。この燃焼において混合ガスの酸素濃度が空気より低い濃度に調整されているので、温度雰囲気が過剰に高温になることを抑制して、焼却灰粒子同士が凝集融着して大粒径粒子となることが防止され、焼却灰は小粒径を維持することができる。
【００５３】
しかる後、後燃焼火格子５ｃ上では、該後燃焼火格子５ｃ下から吹き込まれる酸素濃度を２〜１４ｖｏｌ％に調整した循環排ガスと空気の混合ガスを受けて、僅かに残った廃棄物Ｗ中の固定炭素など未燃分を完全に熾燃焼させるともに、焼却灰の無害化処理が行われる。無害化処理された後の焼却灰は、灰排出部６より排出される。
【００５４】
後燃焼火格子５ｃ上での焼却灰の無害化処理は、循環排ガスに含まれる二酸化炭素と焼却灰に含まれる鉛とが反応して炭酸化物化して難溶性化することにより、焼却灰からの鉛の溶出が抑制されることによりなされる。また、その際、循環排ガスに含まれる二酸化炭素と焼却灰に含まれる酸化カルシウムとが反応して炭酸カルシウムとなることにより、焼却灰は、ｐＨが低下して、鉛が難溶性を示す難溶性領域となり、焼却灰からの鉛の溶出がさらに抑制される。
【００５５】
燃焼火格子５ｂ上では、焼却灰は凝集融着せず小粒径粒子形状を維持しているので、後燃焼火格子５ｃ上での焼却灰粒子と二酸化炭素との接触効率が高く、無害化処理効率を高くすることができる。かくして、後燃焼火格子５ｃ上での焼却灰の無害化処理が十分に進行するため、焼却灰を排出後さらに別の無害化処理を行う必要がなく、処理費用を低くすることができる。
【００５６】
本実施形態の焼却炉において、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御する焼却灰層温度制御手段を設け、焼却灰層温度制御手段は、後燃焼火格子の下方へ供給する一次空気供給量及び循環排ガス供給量のうち少なくとも一つを制御することとするようにしてもよい。後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を４００〜７００℃の範囲に制御することにより、焼却灰に含まれる酸化カルシウムあるいは水酸化カルシウムが循環排ガス中の二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを生成する反応を促進させて、焼却灰のｐＨを鉛が難溶性を示す低ｐＨの難溶性領域とする処理を促進させることができる。焼却灰層の温度を６００〜７００℃の範囲とすることがより好ましい。焼却灰層の温度が４００℃未満では、前記の反応が生じないし、７００℃より高いと生成した炭酸カルシウムが分解される逆反応が生じるため、好ましくない。
【００５７】
後燃焼火格子の温度と後燃焼火格子上の焼却灰層の温度との相関関係を予め把握しておき、後燃焼火格子の温度を測定し後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を求め、求めた焼却灰層の温度に基づき、後燃焼火格子の下方へ供給する一次空気供給量及び循環排ガス供給量のうち少なくとも一つを制御することが好ましい。後燃焼火格子の下方へ供給する一次空気供給量は、一次空気供給手段IIのダンパ又はバルブ９ｃの開度の加減により調整され、循環排ガス供給量は、循環排ガス供給手段IVの送風機１５による循環排ガスの供給量、ダンパ又はバルブ１４ｃの開度の加減により調整される。
【実施例】
【００５８】
図１に示す廃棄物焼却装置を用いて廃棄物を焼却し、焼却炉から排出された焼却灰を環境省告示４６号土壌の汚染に係る環境基準による試験方法に基づき鉛溶出試験を行ない、溶出液ｐＨおよび溶出鉛濃度を測定した。また、焼却灰粒子の平均粒径を測定した。次に、比較例と実施例を、一次空気等の供給状況、得られた焼却灰の平均粒径、焼却灰の溶出液ｐＨそして鉛溶出濃度とともにその結果を示す。
【００５９】
＜比較例＞
乾燥火格子、燃焼火格子、後燃焼火格子に空気を供給
焼却灰の平均粒径  ７ｍｍ
溶出液ｐＨ  １２．５
鉛溶出濃度  １．６ｍｇ／ｌ
【００６０】
＜実施例＞
乾燥火格子、燃焼火格子、後燃焼火格子に循環排ガスと空気の混合ガスを供給
焼却灰の平均粒径  １．４ｍｍ
溶出液ｐＨ  １１．５
鉛溶出濃度  ０．０１ｍｇ／ｌ未満
【００６１】
このような結果からも判るように、実施例では、焼却灰を埋立路盤材等の土木資材として利用することができる鉛の溶出基準である０．０１ｍｇ/ｌ未満とすることができた。比較例では上記溶出基準を超過した。
【符号の説明】
【００６２】
１  焼却炉
２  燃焼室
５ａ  乾燥火格子
５ｂ  燃焼火格子
５ｃ  後燃焼火格子
II  一次空気供給手段
IV  循環排ガス供給手段
【図１】
2017215124.tif 000003