(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却により固形廃棄物のエネルギー分を他のエネルギーキャリアに変換する方法において、
焼却炉が第一燃焼チャンバ及び１以上の第二燃焼チャンバを含み、
前記第一燃焼チャンバにおいて固形廃棄物を焼却し、
前記第二燃焼チャンバにおいて前記第一燃焼チャンバから排出される燃焼ガスを燃焼することにより燃焼プロセスを完了させる、方法であって、
前記第一燃焼チャンバと前記第二燃焼チャンバに導入される新鮮な空気の流量を、一以上の独立に調節されるゾーンにおいて別々に調節することにより、且つ、前記各燃焼チャンバへの意図しない空気の入り込みを防ぐために周囲の雰囲気に対する前記各燃焼チャンバ全体の気密性を担保することにより、前記第一燃焼チャンバ内の酸素流量と前記第二燃焼チャンバ内の酸素流量を厳密に制御すること、
前記酸素流量の調節に加え、前記第一燃焼チャンバと前記第二燃焼チャンバに導入される前記新鮮な空気を、流量調節されたリサイクル煙道ガスと前記各一以上の独立に調節されるゾーンにおいて混合することにより、前記第一燃焼チャンバ内の温度と前記第二燃焼チャンバ内の温度は厳密に制御され、
前記酸素流量の調節及びリサイクル煙道ガスとの混合率の調節は、前記第一燃焼チャンバの独立した二以上の導入口又は独立した二以上の導入口グループ、及び、前記第二燃焼チャンバの独立した二以上の導入口又は独立した二以上の導入口グループにおいて行われ、並びに、
前記第一燃焼チャンバ内の燃焼ゾーンからのガスを、該ガスが前記第一燃焼チャンバを出る前に、前記第一燃焼チャンバの固形廃棄物分の少なくとも一部に通過させることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第一燃焼チャンバの４群の独立した導入口グループ、及び、前記第二燃焼チャンバの４群の独立した導入口グループにおいて、酸素量の調節及びリサイクル煙道ガスとの混合率の調節を行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
圧縮され、プラスチックホイルで包まれ、無臭のブロックに形成した都市固形廃棄物を、前記第一燃焼チャンバに燃料として供給することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
都市固形廃棄物を処理せずにそのまま前記第一燃焼チャンバに燃料として供給することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
低熱量廃棄物を燃焼させたときに前記第一燃焼チャンバにおいて安定燃焼ゾーンを得ること、
前記第一燃焼チャンバに導入される前記新鮮な空気及びリサイクル煙道ガスの混合及び量を調節して、混合された導入ガス中の酸素濃度を約１０ｖｏｌ．％とし、且つ、前記第一燃焼チャンバから排出される燃焼ガスの温度を７００〜８００℃とすること、及び
前記第二燃焼チャンバに導入される新鮮な空気及びリサイクル煙道ガスの混合及び量を調節して、前記第二燃焼チャンバから排出される煙道ガスを酸素濃度約６ｖｏｌ．％、温度約１０５０℃、総ガスフロー約２６００Ｎｍ3／ＭＷｈとすることを特徴とする、請求項１〜４に記載の方法。
【請求項６】
第二燃焼チャンバから排出される煙道ガスのＮＯx濃度を、酸素濃度、温度、及び総ガスフローと共にモニターして、第二燃焼チャンバから排出される煙道ガスの酸素濃度を４〜８ｖｏｌ．％の範囲で変化させることを許容しつつ、前記煙道ガスのＮＯx量を最小にするように当該第二燃焼チャンバに導入される新鮮な空気及びリサイクル煙道ガスの混合及び量を更に調節することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第二燃焼チャンバに一以上のガスサイクロンを備え、投入されるリサイクル煙道ガスと新鮮な空気の混合ガスと燃焼ガスとを激しく混合して、前記燃焼ガスを完全燃焼させることを特徴とする、請求項１〜６に記載の方法。
【請求項８】
第一燃焼チャンバに設けられた吐出口によりブロックの形状とした前記固形廃棄物を前記第一燃焼チャンバ内に気密性を保持しつつ吐出すること、及び
マントルにより包囲され外部と隔絶された灰吐出口を介して第一燃焼チャンバからボトム灰を吐出することを特徴とする、請求項１〜７に記載の方法。
【請求項９】
熱分解チャンバからの揮発物(vapours)及びガスを前記第一燃焼チャンバに導入し、燃焼ガスのメインフローに加えることを特徴とする、請求項１〜８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第二燃焼チャンバの個数は１である、請求項１〜９に記載の方法。
【請求項１１】
焼却により固形廃棄物のエネルギーを他のエネルギーキャリアに変換する装置であって、第一燃焼チャンバと、これに接続されている１以上の設置個数の第二燃焼チャンバが配備され、一以上のサイクロンと、煙道ガスの熱エネルギーを他の熱キャリアに転換するユニットと、ガスフィルタと、新鮮な空気とリサイクル煙道ガスを混合し各燃焼チャンバへ供給する輸送システムとを含み、前記第一燃焼チャンバと第二燃焼チャンバは、下記（１）及び（２）に従うことを特徴とする装置。
（１）当該第一燃焼チャンバは、断面が長方形の竪型シャフトとして設計され、この竪型シャフトは長手方向側壁の下部同士が互いに内側に傾き狭くなってシャフト下部の形状を先端が切り取られたＶ字形状となっており、
当該シャフトの上部は、圧縮された固形廃棄物のブロック形状の燃料を吐出させるための気密性の高い吐出口を構成し、前記の傾斜した長手方向側壁の先端が切り取られたＶ字形状はボトム灰を除去するための灰吐出口で終っており、
当該灰吐出口は前記竪型シャフトに接続した気密性の高いマントルによって周囲の雰囲気から隔絶されており、
前記の傾斜した長手方向側壁の各々は新鮮な空気とリサイクル煙道ガスの混合ガスを導入するための一以上の導入口又は内部で接続された導入口グループを備えており、
前記竪型シャフトの横方向側壁の少なくとも一方に、前記第一燃焼チャンバで形成された燃焼ガスを排出するための一以上の排出口を備えており、
前記一以上の導入口又は内部で接続された導入口グループに、各導入口又は内部で接続された導入口グループ毎に独立して新鮮な空気及びリサイクル煙道ガスの混合率及び総ガスフローを調節する手段として、チューブ状チャネルと当該チャネル内に設けられた同軸ランスを備えており、
一以上の排出口が第二の燃焼チャンバに接続している。
（２）前記第二燃焼チャンバは、新鮮な空気とリサイクル煙道ガスの混合ガスを投入するための一以上の導入口を備えていること、及び
前記一以上の導入口は、新鮮な空気とリサイクル煙道ガスの混合率及び総ガスフローを独立に調節できる手段を備えている。
【請求項１２】
前記焼却炉に低熱量の固形廃棄物を燃料として供給するとき、
前記第一燃焼チャンバの一排出口に直結した第二燃焼チャンバを用いること、及び
当該第二燃焼チャンバは、円筒状燃焼ケーシング及び当該ケーシングに挿入された貫通孔付円筒体を含み、且つ、当該円筒体とケーシングとが、前記導入口に接続するチューブ状チャネルを形成するように外方に突出した一以上のフランジを、当該第二燃焼チャンバが備えることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記焼却炉に高熱量の固形廃棄物を燃料として供給するとき、
配管を介して第一燃焼チャンバの排出口と接続される第二燃焼チャンバを用い、当該配管の中へ炎の舌が突出するように小孔を設けたダンパによって当該排出口をシールすること、
第一燃焼チャンバの上部に設けられた前記排出口とは別個の排出口を介して第一燃焼チャンバ内から前記の第二燃焼チャンバへと接続された配管へ燃焼ガスを導入すること、及び
前記の第二燃焼チャンバにおいて、その導入口を構成する、横方向に配置された貫通孔付円筒体を一以上備えたケーシングを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
第一燃焼チャンバと第二燃焼チャンバを接続する配管が、第一燃焼チャンバに設けられた下部の排出口及び別個の排出口の双方に接続されていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記灰吐出口は、各前記傾斜側壁の下端に長手方向に延びる三角形状部材の間に配置され、水平方向を長手方向とする円筒の形状であること、及び
当該灰吐出口が回転したときにボトム灰を吐出するように、当該灰吐出口の円筒部は一以上の溝を備えていることを特徴とする、請求項１１〜１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第一燃焼チャンバから排出される燃焼ガスの温度を計測する手段を、前記第一燃焼チャンバのアクティブな(active)排出口各々に備えること、及び、
前記第二燃焼チャンバから排出される煙道ガスの総ガスフロー、温度、酸素量、ＮＯx量を計測する手段を、前記第二燃焼チャンバの排出口各々に備えることを特徴とする、請求項１１〜１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第一燃焼チャンバから排出される燃焼ガスの温度を計測する前記手段を、前記一以上の第一燃焼チャンバの導入口を介して導入される新鮮な空気とリサイクル煙道ガスの混合ガスの混合及び流量を調節する手段に接続すること、及び
前記第二燃焼チャンバから排出される煙道ガスの温度、ガス流量、酸素量、ＮＯx量を計測する前記手段を、前記一以上の第二燃焼チャンバの導入口を介して導入される新鮮な空気とリサイクル煙道ガスの混合ガスの混合及び流量を調節する手段に接続することを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第二燃焼チャンバから排出された煙道ガスを導くための配管において熱分解チャンバを配置することを特徴とする、請求項１１〜１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第二燃焼チャンバの個数は１である、請求項１１〜１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ＮＯx、ＣＯ、フライアッシュの排出レベルを非常に低く抑えながら、固形燃料の燃焼、特に生物有機燃料や都市固形廃棄物の焼却により熱エネルギーを得るエネルギー変換方法及び装置に関する。
【０００２】
（背景）
工業化された生活様式においては、ゴムタイヤ、建築廃材等の膨大な量の都市固形廃棄物等が排出される。これらの膨大な量の固形廃棄物が人口過密地域において主要な汚染問題となっているのはひとえにその容積の大きさによるものであって、その地域における許容廃棄量の大部分は固形廃棄物で占められている。更に、これらの廃棄物は生分解が非常に遅く有毒物質を含むことが多いため、廃棄場所に対する規制が厳しいことも多い。
【０００３】
焼却炉で固形廃棄物を燃焼することは、都市固形廃棄物の容積や重量を減らし、有毒物質の多くを分解する非常に有効な方法である。焼却炉で燃焼させると廃棄物の容積は９０％も減少し、埋立地に廃棄される不活性な灰残留物、ガラス、金属、その他のボトム灰と呼ばれる各種固形物質が残る。燃焼プロセスを注意深く制御すれば、廃棄物の可燃部分は大部分がＣＯ2、Ｈ2Ｏ、熱に変換されるだろう。
【０００４】
都市廃棄物は様々な物質の混合物であり、燃焼特性の幅も広い。従って、実際には、固形廃棄物焼却炉内ではある程度不完全燃焼が起こり、ＣＯやフライアッシュと呼ばれる微粒子状物質等のガス状副産物が発生する。フライアッシュには、シンダ(燃え殻)、ダスト、煤が含まれる。更に、許容し得る廃棄物燃焼レベルを達成するように十分高温に、且つ、ＮＯxの生成を避けるように低温に、焼却炉内温度を注意深く制御することも困難である。
【０００５】
これらＮＯx等の化合物が大気に達することを防ぐために、当今の焼却炉は、布製バッグフィルタ、酸性ガススクラバ、静電集塵器等の大規模な排ガス制御装置を備えなければならない。これらの排ガス制御装置を備えようとすると、相当なコスト負担がプロセスにかかってくる。その結果、技術水準を構成する排ガス制御装置を備えた焼却炉は、通常、熱水や蒸気の形態で３０〜３００ＭＷの熱エネルギーを生産する容量にまで大規模化されている。このような大規模なプラントは非常に膨大な量の都市廃棄物（あるいはその他の燃料）を必要とし、広範囲にわたる多数の消費者に熱エネルギーを搬送する大規模なパイプラインを有するものも多い。従って、この解決方法は大都市や人口過密地域にのみ適するものである。
【０００６】
小容量のプラントについては、排ガス制御装置の投資、運用コストが高いため、現状では大容量プラントと同レベルの排ガス制御は得ることができない。このため、熱エネルギー生産量３０ＭＷ未満の、比較的小さな町や人口の少ない地域に用いられる小容量の廃棄物焼却プラントについては、現在、排ガス許容値は緩いものとなっている。
【０００７】
排ガスの許容値を緩く設定することが環境にとってあるべき解決策でないことは明らかである。現代社会では、人口やエネルギー消費が増加する一方であるので、汚染が環境に与える負荷は大きくなりつつある。人口過密地域で最も緊急を要する汚染問題の一つは、大気汚染である。自動車の過度な使用、木や化石燃料による暖房、産業等により、人口過密地域の大気は、燃料の部分的未燃あるいは完全未燃発癌性残留物（煤、ＰＡＨ等）の小さな粒子、酸性ガス（ＮＯx、ＳＯ2等）、有毒化合物（ＣＯ、ダイオキシン、オゾン等）等によって局所的に汚染されていることが多い。最近では、以前考えられていたよりもこの種の大気汚染が人間の健康に与える影響はかなり大きく、癌、自己免疫性疾患、呼吸器系疾患等の多くの共通する疾患を引き起こすことがわかってきた。オスロ市（人口約５０万人）の場合、最近の調査では、一年に４００名の人が汚染された大気に起因する疾患で死亡し、例えば喘息の頻度は、人口の少ない地域よりも多い地域の方が非常に高いとされている。このような知見により、上述の化合物の排出許容値を厳しくする要求が高まっている。
【０００８】
このように、小さなコミュニティーや人口密度の低い地域から排出される小廃棄物容積の場合でも、熱エネルギー価格を高くせずに完全な排ガス浄化容量を有し、大容量の焼却炉（＞３０ＭＷ）と同レベルの排ガス制御で運転が可能な廃棄物焼却炉に対するニーズが存在する。ここで、２５０ｋＷ〜５ＭＷの範囲を小容量プラントの通常の容量とする。
【０００９】
（先行技術）
焼却炉の多くは、第一燃焼チャンバと第二燃焼チャンバの２種の燃焼チャンバを用いており、第一燃焼チャンバでは、水分が除去され、廃棄物が点火されて気化物を生成する。第二燃焼チャンバでは、残留している未燃ガスや未燃粒子が酸化され、排ガス中の臭いを取り除き、またフライアッシュの量を減少させる。第一燃焼チャンバと第二燃焼チャンバの両方に酸素を十分に送るために、火格子下方の開口部から空気を頻繁に供給し燃焼残留物と混合させるか、上方から空気をその領域に入れるか、あるいはその両方を組み合わせる。空気の流れを維持する方法としては、煙突内の自然ドラフトによる方法や強制ドラフトファンを用いて機械的に実施する方法がよく知られている。
【００１０】
燃焼ゾーンの温度条件が燃焼プロセスを支配する主要ファクタであることはよく知られている。燃焼ゾーン全体において、十分高温レベルで、一定且つ均一な温度を達成することが非常に重要である。温度が低すぎると、廃棄物の燃焼速度が遅くなり、不完全燃焼が拡大するため、排ガス中の未燃残留分（ＣＯ、ＰＡＨ、ＶＯＣ、煤、ダイオキシン等）が増加する。一方、温度が高すぎると、ＮＯx量が増加する。従って、燃焼ゾーンの温度は１２００℃未満で均一且つ一定に維持しなければならない。
【００１１】
燃焼ゾーンへ投入する空気量を適切に制御するために多くの試みが鋭意なされてきたが、技術水準を構成する焼却炉はフライアッシュやその他上述の汚染物質を未だに高排出レベルで排出しており、環境的に許容できるレベルを達成するためには、数種の排ガス制御装置を用いて排ガスの大規模な浄化を行わなければならない。更に、従来の焼却炉には、廃棄物燃料を改良するために高コストの前処理をした廃棄物燃料を使用して、フライアッシュ等の生成を減少させなければならないものも多い。
【００１２】
（発明の目的）
本発明の主目的は、排ガス排出口に中程度に排ガス制御を行う装置を用いて、３０ＭＷ超の焼却炉に適用される排ガス規制値を十分に下回って運転できる固形廃棄物用エネルギー変換プラントを提供することである。
【００１３】
また、本発明の別の目的は、連続プロセスで運転し、３０ＭＷ超の大容量焼却炉と同等の価格レベルで熱水や蒸気の形態で熱エネルギーを生産する、小規模（２５０ｋＷ〜５ＭＷ）の都市固形廃棄物用エネルギー変換プラントを提供することである。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、都市固形廃棄物、ゴム廃棄物、紙廃棄物等全ての種類の廃棄物（水分含有量が約６０％以下）を用いることができ、非常に簡便で低コストの燃料前処理によって運転可能な、小規模（２５０ｋＷ〜５ＭＷ）の固形廃棄物用エネルギー変換プラントを提供することである。
【００１５】
（発明の簡単な説明）
本発明の目的は、各請求項及び以下の説明によるエネルギー変換プラントによって達成される。
【００１６】
本発明の目的は、以下の１）〜３）に従って運転される固形燃料用焼却プラント等のエネルギー変換器により達成される。
１）燃焼チャンバに導入される新鮮な空気の流量を一以上の分離されたゾーンにおいて調節し、且つこの燃焼チャンバに意図しない空気が入り込むことを防ぐために燃焼チャンバ全体を外部と隔絶することにより燃焼チャンバ内の酸素流量制御を確実に行う。
２）流量調節されたリサイクル煙道ガスと、燃焼チャンバに導入される新鮮な空気とを一以上の分離された各ゾーンで混合することにより、燃焼チャンバの温度制御を確実に行う。
３）リサイクル煙道ガス及び新鮮な燃焼ガスを、これらガスが第二燃焼チャンバに入る前に、第一燃焼チャンバ内の未燃固形廃棄物に対向流として通して濾過する。
【００１７】
燃焼チャンバ内の燃焼速度及び温度条件は、主として燃焼チャンバへの酸素流量によって制御される。従って、燃焼チャンバへ投入される新鮮な空気の全ての投入点における投入速度、即ち空気流量速度の制御を完全なものとすることは特に重要なことである。また、燃焼プロセスにおける局所的な変動に合わせるためには、投入点毎に独立して調節できることが有利である。更に、意図しない空気が入り込むと燃焼プロセスに制御不能な影響を与え、完全燃焼が起こりにくくなり、煙道ガス中の汚染物質が増加するため、燃焼チャンバに意図しない空気が入り込むことを防止することが重要である。従来技術において、意図しない空気の入り込みは共通の深刻な問題である。本発明では、周囲の雰囲気から燃焼チャンバ全体を隔絶し、燃焼チャンバ上部へ固形廃棄物を吐出し、燃焼チャンバ底部からボトム灰を取り出すことにより、意図しない空気の入り込みの問題を解決している。
【００１８】
従来の焼却炉では、煙道ガスのＣＯ濃度が低い時にＮＯx濃度が高くなることや、逆にＮＯx濃度が低い時にＣＯ濃度が高くなることがしばしば見受けられた。これは、従来の焼却炉では焼却炉内部の燃焼ゾーンにおける温度調節が難しいことを示している。既に述べたように、燃焼温度が低すぎる場合は、完全燃焼の割合が減るため煙道ガス中のＣＯ濃度が高くなる。一方、燃焼温度が高すぎる場合は、ＮＯxが生成される。従って、燃焼ゾーンに入る酸素（空気）量の調節だけで燃焼温度を制御する場合、酸素導入口付近の領域とバルク燃焼ゾーンの両方の燃焼温度を同時に且つ適切に制御することは困難であることが判った。即ち、ＮＯx生成を防止するために導入口付近の領域を十分に低い温度にすることと、ＣＯ生成を防止するためにバルク領域を十分に高温（速い燃焼速度）にすることの両方を達成することは困難である。従来技術では、実際には、バルク燃焼領域の温度が適切である場合は酸素導入口領域の温度が高すぎ、また、酸素導入口領域の温度が適切である場合はバルク燃焼領域の温度が低くなる。本発明においては、燃焼チャンバ内の酸素濃度を下げる希釈剤としても冷却流体としても機能する不活性なリサイクル煙道ガスを混合することにより、この問題を解決している。この結果、酸素供給速度を十分高く保持でき、酸素導入口ゾーンを過熱することなく、バルク領域を十分に高温に維持することが可能になっている。燃焼ゾーンにおいてリサイクル煙道ガスと新鮮な空気を混合することにより、全体の燃焼速度を速い状態に維持できる、即ち、燃焼ゾーンを過熱する危険を冒すことなく焼却容量を大容量とすることが可能になるという利点もある。
【００１９】
焼却炉に共通の問題は、燃焼チャンバ内の空気流速が速く、フライアッシュ、ダスト等の多量の粒状物質を伴出することである。この場合、上述のように、フライアッシュやダストは焼却プラント全体におけるガスフローにおいて許容できない程高濃度となり、排ガス排出口に大規模な浄化装置を備え付けることが必要となる。第一燃焼ゾーンの煙道ガス及び未燃燃焼ガスを、第一燃焼チャンバ内の未燃固形廃棄物の少なくとも一部に、対向流として通して濾過することで、フライアッシュに起因する問題を顕著に減少／削減できる。この濾過により、第一燃焼チャンバから排出されるガスに伴出されるフライアッシュや他の固形粒子の大部分を除去することができる。従って、焼却プラントの後続の燃焼チャンバからもフライアッシュや他の固形粒子の大部分を除去することができるため、排ガス浄化に対するニーズが減少／削減できる。これは、焼却炉から排出される排ガスに含まれるフライアッシュやその他の固形粒子に関する問題に対する、非常に有効で低コストの解決方法となる。
【００２０】
フライアッシュの多くを第一燃焼チャンバに留めておくので、固形廃棄物の前処理に対してそれほど厳しい要求はせずにプラントを運転できることも利点である。従来技術の焼却炉は、ソーティング、化学処理、炭化水素燃料の追加、ペレット化等によって廃棄物を前処理及び／又は改良し、フライアッシュの生成を少なくすることでフライアッシュの問題を解決することが多かった。本発明の焼却炉では、これらの対策はもはや必要ではない。このため、固形廃棄物の扱いが非常にシンプルになり、費用効果が高い。廃棄物の形状は、圧縮したり、ブロック化することにより大きな塊とし、これをポリエチレン（ＰＥ）ホイル等のプラスチックホイルに包むことが好ましい。この形状にすると、扱いが簡単になる他、臭いも少なく、燃焼チャンバに吐出させやすくなる。
【００２１】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明の好ましい実施形態を示す添付図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【００２２】
第１図及び第２図に示すように、本発明の焼却プラントの好ましい実施形態は、第一燃焼チャンバ１、サイクロン（図示せず）を有する第二燃焼チャンバ３０、ボイラ４０、フィルタ４３、煙道ガスをリサイクルし輸送するための配管システム、新鮮な空気を供給するための配管システム、圧縮した固形廃棄物のブロック８０を搬送し挿入するための手段を含む。
【００２３】
第一燃焼チャンバ
第一燃焼チャンバ１の本体（第１図〜第３図参照）は、断面が長方形の竪型シャフトの形状を有する。燃料の堆積を防ぐためにシャフトは下方に向かってやや広がった形状となっている。シャフトの上部は、燃料（都市固形廃棄物ブロック８０）を挿入するための気密性の高い耐火性の吐出口２を構成し、取り外し可能なハッチ７を挿入することによってシャフト上部のセクション５が区切られている。このようにセクション５は、側壁、上部ハッチ６、底部ハッチ７で囲まれた上部吐出チャンバを形成する。この吐出チャンバ５は、リサイクルされた煙道ガスの導入口３及び排出口４を有する。更に、予期しえない激しく制御不能なガスの発生や爆発が燃焼チャンバ内で起こった場合に安全口として作用するサイドハッチ８を設ける。導入口３に入るリサイクル煙道ガスは、排気管５０から取り出され配管５１によって輸送される（第２図参照）。配管５１にはバルブ５２が設けられている。排出口４は、ジャンクション６６に煙道ガスを送るバイパス配管５４に接続されている。ジャンクション６６において、リサイクル煙道ガスと新鮮な空気が混合され、第一燃焼チャンバに送られる。燃料吐出チャンバ５の機能を以下に説明する。最初、底部ハッチ７及びバルブ５２、５３は閉じている。次に上部ハッチ６を開き、ＰＥホイルに包まれた固形廃棄物ブロック８０を上部ハッチの開口部から降ろす。固形廃棄物ブロックの断面積は、シャフト（吐出チャンバ５及び燃焼チャンバ１）の断面積よりもやや小さい。ブロック８０を吐出チャンバ５内に置いた後、上部ハッチ６を閉じ、バルブ５２、５３を開ける（底部ハッチ７は閉じたまま）。リサイクル煙道ガスを吐出チャンバ内の空間に流し、燃料ブロック８０の導入時にチャンバに入った新鮮な空気を排気する。その後、底部ハッチ７を開けて燃料ブロックを燃焼チャンバ１に投入し、導入口３から入ってくるリサイクル煙道ガスが燃焼チャンバに入るように排出口バルブ５３を閉じる。底部ハッチ７は常にその開口部を閉じようとするが、圧力センサ（図示せず）を備えており、開口部における廃棄物ブロックの存在を素早く感知し底部ハッチ７を開位置に戻す。こうして、一旦燃料ブロックが底部ハッチ７直下のレベルにまで落ちると底部ハッチは閉じ、吐出プロセスが繰り返される。このように、空気の入り込みを実際に１００％制御しながらいつでも燃焼チャンバ１に燃料を連続的に積み上げることができるので、燃焼プロセスをほとんど乱すことなく、燃焼チャンバに燃料を適切に且つ静かに投入することができる。これにより制御不能なガス爆発の可能性を最小限に抑えることができる。しかし、第一燃焼チャンバ内で固形廃棄物が偶発的に詰まることを防ぐために、第一燃焼チャンバ１内で所定量の固形燃料が燃焼し十分な隙間が形成されるまで、燃料吐出プロセスを遅らせる。その後、次の固形廃棄物ブロックをブリッジ部／詰まり部上に落とし、詰まった部分を壊し開ける。このような遅延手段は、燃焼プロセスの影響を許容範囲内に抑えながらプラントの定格(full)運転中に実施可能な極めて実際的な解決策である。
【００２４】
燃焼チャンバ１の下部は長手方向の側壁９が互いに内側に傾き狭くなっているため、燃焼チャンバの下部は先端が切り取られたＶ字形状をしている(第３図、第４図参照）。水平方向を長手方向とする回転可能な円筒状灰吐出口１０は、燃焼チャンバ１の底部に、傾斜側壁９の面によって形成される交差線の上方に一定の距離をおいて配置される。長手方向に延びる三角形状部材１２は、円筒状灰処理部１０の両側の傾斜側壁９に取り付けられる。こうして三角形状部材１２と円筒状灰吐出口１０は燃焼チャンバ１の底部を構成し、灰やその他の固形が燃焼チャンバから落下する又は滑り落ちるのを防ぐ。したがって、固形不燃残留物（ボトム灰）は三角形状部材１２と灰吐出口１０の上方に堆積する。円筒状灰吐出口１０は、その円周に沿って設けられた複数の溝１１（第５図参照)を有する。円筒状灰吐出口１０が回転し始めると、溝１１が燃焼チャンバ側に面した際に該溝はボトム灰で満たされ、その後下側に面した際に該溝は空になる。こうしてボトム灰は、円筒状灰吐出口１０下方に吐出口１０と平行に設けられた長手方向に延びる振動トレー１３に流れ落ちる。空気の入り込みを完全に制御するために、灰吐出口１０と振動トレー１３は、第一燃焼チャンバ１の側壁下部に気密に取り付けられたマントル１４で覆われている。
【００２５】
灰吐出口は、その回転を自動制御するコマンドロジック（図示せず）を有する。熱電対１５は、灰吐出口１０の上方に所定の距離をおいて横方向側壁に設けられている（第４図参照）。この熱電対は、燃焼チャンバ１の底部に堆積したボトム灰の温度を連続的に測定し、測定温度データを灰吐出口１０のコマンドロジックに送る。円筒状灰吐出口１０は、該吐出口の回転を監視するセンサを備えた電気モータ（図示せず）によって駆動される。灰内部の温度が２００℃まで下がった際に、このコマンドロジックによりモータが起動し、灰吐出口１０は任意の一方向に回転する。古く冷えたボトム灰が除去されて新しい灰に置き換わるので、灰吐出口が回転する限りボトム灰の温度は上昇する。灰の温度が３００℃に達するとコマンドロジックにより灰吐出口の回転は停止する。円筒状灰吐出口１０が、例えば円筒状灰吐出口１０と一方の三角形状部材１２の間に堆積したボトム灰中の固形残留物の塊により停止する場合は、コマンドロジックにより灰吐出口１０を逆方向に回転させる。多くの場合、この塊は灰吐出口１０の回転に追従し、灰吐出口１０の反対側のもう一方の三角形状部材１２に到達する。この塊が反対側でも詰まる場合は、コマンドロジックによりもう一度灰吐出口１０を逆方向に回転させる。必要な限り、灰吐出口１０の往復回転を継続させる。大きすぎて処理できないボトム灰中の塊の多くは、燃焼ゾーンが高温のために脆く壊れやすくなった廃棄物中の大きめの金属残留物である。多くの場合、このような灰吐出口１０の往復運動により塊は小さく砕かれ燃焼チャンバから排出される。このような方法は、例えば、自動車のタイヤを燃焼する際のスチールコード残留物の処理に有効である。金属残留物が大きすぎて円筒状灰吐出口１０の粉砕操作が阻まれることがある。燃焼チャンバが不燃物で埋まることを避けるため、一定の間隔でこのような残留物を燃焼チャンバから除去しなければならない。したがって、燃焼チャンバの正常な運転を妨害することなく効果的に且つ素早くこのような固形物を取り除くために、手動であるいはコマンドロジックによって自動で降下することができるように復元可能に（resiliently）円筒状灰吐出口１０を取り付ける。円筒状灰吐出口１０を降下させる手段（図示せず）は当業者に知られている従来のものであり、更に説明する必要はない。但し、灰吐出口を降下し回転させるための補助手段はすべてマントル１４内に設けられるので、円筒状灰吐出口１０を降下させるときは入り込む空気を制御し続ける必要がある。マントル１４が閉じている限り、意図しない空気の入り込みはない。このように、燃料入口と灰出口の両方が周囲の雰囲気に対して密閉されているので、本発明のエネルギー変換プラントでは意図しない空気の入り込みの問題は実際排除されている。
【００２６】
燃焼ゾーンに入る新鮮な空気とリサイクル煙道ガスは、傾斜した長手方向側壁９に設けられた一以上の導入口１６を介して投入される（第４図〜第６図参照）。好ましい実施形態においては、各側壁９には、一列１２個の導入口１６が８列分存在する（第５図参照）。煙道ガスは、排気管５０から取り出され配管５５を介して移送される。配管５５は、第二燃焼チャンバ３０に煙道ガスを供給するための分岐管５６と第一燃焼チャンバ１に煙道ガスを供給するための分岐管５７に分岐されている（第２図参照）。新鮮な空気は、ボイラ４０を出た排ガスからの熱を交換する熱交換器７１を用いて予め加熱され、配管６０を介して移送される。配管６０は、第二燃焼チャンバ３０に新鮮な空気を供給するための分岐管６１と第一燃焼チャンバ１に新鮮な空気を供給するための分岐管６２に分岐されている。分岐管５６と分岐管６１はジャンクション６５で合流し、分岐管５７と分岐管６２はジャンクション６６で合流する。また、分岐管５６はバルブ５８を、分岐管５７はバルブ５９を、分岐管６１はバルブ６３を、分岐管６２はバルブ６４をそれぞれ有する。このような配置によって、バルブ５８、５９、６３、６４を個別に調節／制御することにより、燃焼チャンバ１及び３０に供給する新鮮な空気と煙道ガスの量や比を独立に調節することができる。予め加熱された新鮮な空気と煙道ガスは、ジャンクション６５、６６で混合された後、それぞれ、配管６９を介して第二燃焼チャンバ３０の導入口３１へ、配管７０を介して第一燃焼チャンバ１の導入口１６へ送られる。配管６９、７０には、各燃焼チャンバに混合ガスを投入する前に昇圧するためのファン６７、６８がそれぞれ設けられている。ファン６７、６８両方には、混合ガスの投入圧力を調節／制御する調節手段（図示せず）が設けられており、互いに独立に調節される。このように、新鮮な空気／煙道ガスの比を新鮮な空気比０〜１００％の任意な値に容易に調節することができ、また、燃焼チャンバ１、３０に投入される混合ガスの量も０〜数千Ｎｍ3／時間の範囲で容易に調節することができる。
【００２７】
ここで再度、第一燃焼チャンバ１について説明する。上述のように、本発明の好ましい実施形態において、傾斜した長手方向側壁９は、一列１２個の導入口１６を８列分有する（第５図参照）。第４図〜第６図に示すように、各導入口１６は直径３２ｍｍのチューブ状チャネル１７と内径３ｍｍの同軸ランス１８とを有する。チューブ状チャネル１７の断面積は、ランス１８の断面積の約１００倍となる。従って、圧力も１００倍低下する。断面積の大きいチューブ状チャネル１７によって低流速で低圧の気流が形成され、一方、断面積の小さいランス１８によって高流速の加圧気流が形成される。また、各列の全てのチューブ状チャネル１７は、傾斜側壁９の外側に水平に延在する空洞セクション２０の一つに（傾斜側壁９を介して）延在し、接続されている。各チューブ状チャネルは、耐火性のライニング２１内の円形孔と、その円形孔の中心に突出したランス１８によって形成されている。従って、一つの空洞セクション２０に供給されたガスは各列の全てのチューブ状チャネル１７を流れる。また、各側壁９の２×２列の空洞セクション２０は互いに連結し、この２列の空洞セクションによって１つの調節ゾーンを構成している。また、各調節ゾーンは、該ゾーンの二つの空洞セクション２０内のガスフロー及びガス圧力を調節／制御するための制御手段（図示せず）を有する。各列のランス１８は、チューブ状チャネル１７の場合と同様に、空洞セクション２０の外側に設けられた空洞セクション１９へと延設され、接続されている（各ランスは空洞セクション２０を介して延在している）。ランス１８は、各側壁９の隣接する２列から成る４つの調節ゾーンを構成する。各調節ゾーンは、該ゾーンの二つの空洞セクション１９内のガスフロー及びガス圧力を調節／制御するための手段（図示せず）を有する。チューブ状チャネル１７及びランス１８を介して燃焼チャンバ１に入るガスの比率は、各調節ゾーンのランス１８によって、独立して０〜１００％の任意の比に調節することができる。このような構成によって、第一燃焼チャンバの４つの独立したゾーンへのガスフローを、任意の流速で、且つ混合ガス中の新鮮な空気と煙道ガスの比をそれぞれ０〜１００％の範囲内で自由に制御できる（第３図のＡ方向の縦中心面上方において気流の制御は対称となる）。例えば、焼却炉の運転開始時に、可能な限り早く、制御され安定化した燃焼ゾーンを確立することができる。これは、最大加熱（forge）効果を得るよう固形廃棄物中に比較的強い気流を流すために、ほぼ純粋な空気から成りランス１８を介して導入される混合ガスを用いることによって達成される。燃焼プロセスの開始時に、必要な熱エネルギーは横方向側壁２３上に熱電対１５上方に所定の距離を隔てて設けられた従来のオイル／ガスバーナー２２によって供給される（第４図参照）。バーナー２２は燃焼プロセス開始時のみに用い、プラントの通常運転時にはバーナーは消される。焼却ゾーンがほぼ確立され温度が比較的高くなる後段階においては、局所的な過熱を防ぐため加熱（forge）効果を低下させなければならない。これは、上記混合ガスの流速を下げ該ガス中の酸素濃度を低くするよう、該ガスをチューブ状チャネルを介して導入し、該ガスを煙道ガスと混合することによって達成することができる。これらの特徴を燃焼チャンバ内に燃料を投入し該チャンバから灰を排出する特徴と組み合わせることによって、燃焼ゾーン全体の酸素フローをより良く制御し、意図しない空気の入り込みの問題を実際上無くすることができる。また、煙道ガスを新鮮な空気と混合することによって、燃焼ゾーン各所の過熱を防ぎながら、高焼却容量を有し且つ比較的高いバルクゾーン温度を有する焼却プラントを運転することができる。従って、従来の焼却炉と比較して、ＣＯやＮＯXの放出レベルを低くしながら、高容量の焼却プラントを運転することが可能である。本発明の他の利点は、供給される煙道ガスと新鮮な空気の総量を調節し、且つ各調節ゾーンを介して燃焼チャンバ１に導入されるガスの相対量を調節することによって、エネルギー需要の変化に対し迅速に且つ容易に焼却プラントの容量を変えることができる点にある。このように、燃焼ゾーンの「サイズ」を調節しエネルギー生産を調整することによって、燃焼ゾーンの最適温度条件を維持することが可能となる。
【００２８】
第一燃焼チャンバは、一以上のガス排出口、通常二以上のガス排出口を有する。第一排出口２４は、横方向側壁２３の縦中心線上に、ガスバーナー２２上方に所定の距離を隔てて設けられており、第二排出口２５は、横方向側壁２３上に、第一排出口２４上方に比較的距離を隔てて設けられている（第３図及び第４図参照）。第一排出口２４は、第一燃焼チャンバ１から燃焼ガスを低い流速で排出させるよう、比較的大きな直径を有する。燃焼ガスを低い流速で排出することによって、燃焼ガスに同伴するフライアッシュを減少させることができる。また、フライアッシュは、燃焼ガスが燃焼ゾーンと排出口２４との間に存在する固形廃棄物を通過する際に、該ガスから取り除かれる。排出口２４が燃焼チャンバの比較的低い位置に設けられている場合（即ち、燃焼ガスが比較的少量の固形廃棄物によって濾過される場合）であっても、焼却プラントに熱量の低い固形廃棄物が供給される場合、上述の効果は第一燃焼チャンバから排出される燃焼ガス中のフライアッシュ量を許容レベルにまで減少させるのに十分である。低熱量廃棄物の焼却時に下部排出口２４が用いられている場合、上部ガス排出口２５は閉じている。排出口２４は、燃焼ガスを第二燃焼チャンバ３０の導入口３１に導く配管２６に接続されている。この場合、第一焼却ゾーンから排出される燃焼ガスの温度は、７００〜８００℃の範囲に保つ必要がある。この燃焼ガスの温度は排出口２４において測定し、測定温度データは、第一燃焼チャンバ１内のガスフロー調節に用いられるコマンドロジック（図示せず）に送られる。
【００２９】
高熱量の廃棄物を燃焼する場合、第一燃焼チャンバ内で多量のガスが生成され、その結果燃焼ガスの流速が上昇する。このように多量の燃焼ガスが生成される際には、燃焼ガスに同伴するフライアッシュを濾過する容量を大きくする必要がある。この場合、ダンパ（図示せず）を挿入して排出口２４を閉じ、燃焼ガスが強制的に第一燃焼チャンバ１の本体を上方に向かって流れるよう、上部排出口２５を開けることによって、チャンバ内の多量の固形廃棄物を用いて燃焼ガスを濾過する。排出口２５は、燃焼ガスを配管２６に送る配管２７に接続されている。しかし、多量の固形廃棄物によって長時間濾過されるため、燃焼ガスはこの固形廃棄物によってかなり冷却される。従って、燃焼ガスが第二燃焼チャンバ３０に投入される前に、配管２７を流れる燃焼ガスに点火する必要がある。この点火は、小孔を有する排出口２４を密封するダンパを設けることによって容易に行うことができる。炎の舌を第一燃焼チャンバ１から配管２６に突き出し、燃焼ガスが第二燃焼チャンバ３０の導入口３１に向かって流れる途中で、この燃焼ガスに点火する。
【００３０】
上述のように、第一燃焼チャンバ１の燃焼ゾーンから排出された高温の燃焼ガスは、第一燃焼チャンバから排出される途中で、まだ燃焼していない固形廃棄物を通過する。その際、燃焼ガスから固形廃棄物に熱が与えられ、固形廃棄物が予熱される。予熱温度は固形廃棄物の場所によって変わり、燃焼ゾーンの近くにある固形廃棄物は非常に高温となり、燃焼チャンバから上方に離れた所にある廃棄物では温度は低くなる。このように、第一燃焼チャンバにおける焼却プロセスは、燃焼、熱分解、そしてガス化の組合せからなる。
【００３１】
円筒状灰吐出口１０を除いて、第一燃焼チャンバ１の内壁は、約１０ｃｍの耐熱性並びに耐衝撃性を有する材料によって覆われている。市販の材料（商品名：ＢｏｒｇＣａｓｔ８５）（組成：Ａｌ2Ｏ3（８２〜８４％）、ＳｉＯ2（１０〜１２％）、Ｆｅ2Ｏ3（１〜２％））を用いるのが好ましい。
【００３２】
上部導入口１６と同じ高さに配置した下部排出口２４を有する好ましい実施形態を一例として挙げて本発明を説明してきたが、本発明が、それぞれ異なる直径を有しそれぞれ異なる高さに配置された複数の排出口を有し、その複数の排出口を同時に用いる焼却炉によっても実現されることは当然である。非常に高い熱量を有する燃料（例えば、自動車のタイヤ）を用いる場合、焼却プラント内のガスフローが高くなり、第二燃焼チャンバ３０の容量が不足し、第一燃焼チャンバから排出されたガスを完全に燃焼させることができなくなることが考えられる。そのような場合には、水平に並んで設けられた二つの第二燃焼チャンバと、並んで配置された二つの排出口２４を有する第一燃焼チャンバとを用い、各々が小孔を有する複数のダンパによってこれら排出口２４を閉じ、各第二燃焼チャンバ３０用の供給ライン２６に分岐された排出口２５から燃焼ガスを排出することによって焼却プラントを運転することができる。
【００３３】
第二燃焼チャンバ
低熱量の燃料を焼却する場合、第７図及び第８図に示す第二燃焼チャンバ３０を用いるのが好ましい。本実施形態において、第二燃焼チャンバ３０は、第一燃焼チャンバ１の排出口２４から排出された燃焼ガスを導く配管２６と一体に構成される。配管２６の内部は、耐熱性材料２８によってライニングされている。ライニング部分の厚さは約１０ｃｍで、ライニング部分の組成は次の通りである（Ａｌ2Ｏ3：３５〜３９％、ＳｉＯ2：３５〜３９％、Ｆｅ2Ｏ3：６〜８％）。第二燃焼チャンバの燃焼ガス導入口は、第７図に示すフランジ３３であり、配管２６の他方側はフランジ２９を有する。フランジ２９のサイズは、第一燃焼チャンバの排出口２４に取り付けられたフランジ２９Ａのサイズと同じである（第３図参照）。フランジ２９とフランジ２９Ａをボルト締めすることによって、配管２６と第二燃焼チャンバとが第一燃焼チャンバ１に取り付けられる。
【００３４】
更に第二燃焼チャンバは、新鮮な空気とリサイクル煙道ガスの加圧混合ガスを導入するための複数の導入口３１を有する。低熱量の燃料を用いることを意図した好ましい本実施形態には、４つの導入口３１が含まれる（第７図参照）。各導入口３１は、第一燃焼チャンバ１のガス導入口１６の各調節ゾーンと同様にガスフロー、圧力、並びに新鮮な空気／煙道ガス比を調節する手段（図示せず）を有する。第二燃焼チャンバ３０は、燃焼ガス導入口３３に向かって径が小さくなっている円筒状燃焼ケーシング３２から成る。このように、第二燃焼チャンバは、燃焼ガスの流速を低下させ、該チャンバ内での混合時間、並びに燃焼時間を長くするよう、下流側に向かって径が拡大している。燃焼ケーシング３２の内部には、燃焼ケーシング３２に嵌挿されるように設計された第二の貫通孔付円筒体３４（第８図参照）が配置されている。円筒体３４の直径は、燃焼ケーシング３２の内径に比べて若干小さい。円筒体３４は、燃焼ケーシング３２内部に嵌挿されるように設計された、外側に突出する複数のフランジ３５を有する。フランジ３５の外径は、ケーシング３２の内径と全く同じである。こうしてフランジ３５によって、燃焼ケーシング３２と貫通孔付円筒体３４によって囲まれた環状空間を環状チャネルへと分割する隔壁が形成される。本実施形態においては、仕切りフランジ３５が３つあるので、環状空間が４つのチャンバへと分割される。各チャンバは、各ガス導入口３１に対応する。導入口３１を介して送られた新鮮な空気と煙道ガスの加圧混合ガスは、仕切りフランジ３５、燃焼ケーシング３２及び貫通孔付円筒体３４によって囲まれた環状チャンバに入る。該混合ガスは、環状チャンバを出て、穴３６を介してチューブ３７へと流れ、更にチューブ３７によって円筒体３４の内部を覆うライニング２８へと導かれる（ライニングは第８図には示されていない）。円筒体３４の内部において、該混合ガスは高温の燃焼ガスと混合される。こうして、４つの分割された調節ゾーンにおいて、燃焼ガスと酸素含有混合ガスとを均一にむら無く混合することができる。このように、第二燃焼チャンバ内部において、燃焼条件および温度条件をより良く制御することができる。第二燃焼チャンバ内において、温度は約１０５０℃に維持する必要がある。ＮＯXの生成を防ぐため、該チャンバ内がより高温にならないようにしなければならない。
【００３５】
ガスサイクロンは、第二燃焼チャンバの排出口においてフランジ３８に取り付けられている。ガスサイクロンは、燃焼プロセスが容易に行えるよう、燃焼ガスと酸素含有ガスとを激しく混合するために取り付けられている。該サイクロンによって、フライアッシュの量を減少させ、又、ガスフローに同伴する他の固形粒子を減少させることができる。該サイクロンは当業者によく知られている従来のものであり、更に説明する必要はない。
【００３６】
高熱量の燃料を焼却する場合、第９図に示す第二燃焼チャンバの第二の実施形態を用いることが好ましい。本実施形態において、燃焼ガスは第一燃焼チャンバから排出口２５を介して排出され、配管２７を介し、閉じた排出口２４の外側の配管２６へと送られる。排出口２４は、その下部に小孔を有するダンパ３９によって閉じられており、その穴から炎の舌３９Ａが配管２６内に突出する。第二燃焼チャンバ３０は配管２６に取り付けられており、本実施形態において、該チャンバ３０は、配管２６に向かって径が小さくなっている円筒状燃焼ケーシング３２から成る。第二燃焼チャンバ内には、内部円筒体の代わりに、燃焼ケーシング３２の内部を横切って設けられた穴付シリンダ３１から成る複数の導入口３１が設けられている。第９図に示すように、第二の好ましい実施形態においては、５つの導入口３１が設けられている。第一の導入口は配管２６内に配置されており、混合ガスが炎の舌３９Ａによって点火される前に、該第一導入口によって、配管２７から入ってくる燃焼ガスと配管６９から導入される酸素含有混合ガスとが第二燃焼チャンバに供給される。次いで、これらのガスは、縦に並んで配置された４つの導入口シリンダ３１を通過し、酸素含有混合ガスの更なる供給を受ける。第一の好ましい実施形態と同様に、本実施形態においても、各導入口３１において混合ガスの組成と圧力を独立して調節する手段（図示せず）が設けられている。本実施形態においても、ガスサイクロンが第二燃焼チャンバの排出口に設けられているが、気流速度が十分に大きいため、第二燃焼チャンバ内において燃焼ガスと混合ガスとは激しく混合する。本実施形態においても、燃焼ゾーンの温度は約１０５０℃に維持する必要がある。
【００３７】
第二燃焼ゾーンの調節は、全ての導入ゾーン３１を調節するコマンドロジック（図示せず）によって行われる。コマンドロジックには、ガスサイクロンから排出されるガスの総量、酸素濃度及び温度に関するデータが連続的に送られ、これらデータを用いて、煙道ガスの温度を１０５０℃に調節し、酸素濃度を６％に調節する。
【００３８】
補助設備
燃焼ガスは、ガスサイクロン中で留まっている間に高温の煙道ガスとなる。ガスサイクロンから排出された煙道ガスは、ボイラ４０に送られ、煙道ガスの熱エネルギーは他の熱キャリアへと変換される（第２図参照）。その後、煙道ガスはガスフィルタ４３へ移送され、該フィルタ内で煙道ガス中のフライアッシュや他の汚染物質を更に減少させた後、該煙道ガスは排気ガスとして排出される。ボイラ４０並びにガスフィルタは煙道ガス用のバイパス配管を有し、燃焼チャンバの運転中に該ボイラ及び／又は該フィルタをシャットダウンさせるようになっている。焼却プラント中のガスフローは、第一及び第二燃焼チャンバの導入口を加圧するためのファン、並びに排気管５０に配置されたファン４７によって支配される。ファン４７によって、ガス圧力の低下によるわずかな吸引が起こり、焼却プラント内の通気が良くなる。上記補助設備の全ての構成要素は、従来、当業者によく知られているので、更に説明する必要はない。
【００３９】
実施例１
以下、ノルウェーでクラスＣに分類される通常の都市廃棄物を焼却する例を挙げながら、本発明の好ましい実施形態を更に説明する。この廃棄物は低熱量の燃料と考えられる。従って、本実施例では、第一燃焼チャンバのガス排出口２４に第二燃焼チャンバが取り付けられた第一の好ましい実施形態を用いる。この場合、上部ガス排出口２５は閉じられている。
【００４０】
この都市廃棄物を体積約１ｍ3の大きいブロックに圧縮し、次いでＰＥホイルで包む。得られたブロックを、第一燃焼チャンバ内が常に固形廃棄物で満たされるよう、第一燃焼チャンバの上部から吐出口５を介して投入する。この廃棄物の前処理は、従来の焼却炉に必要な前処理に比べて、コストが抑えられ且つ非常に簡易なものである。焼却プロセスが安定した燃焼ゾーンによって確立された後、第一燃焼チャンバに導入された混合ガスを導入口１６のチューブ状チャネル１７を介して投入し、この混合ガス中の酸素濃度を約１０％に維持する。この濃度の場合、燃焼ゾーンにおいては酸素不足（oxygen deficit）となる。第一燃焼チャンバから排出された燃焼ガスの温度を７００〜８００℃の範囲に維持し、第一燃焼チャンバ内部のガス圧力を周囲の雰囲気圧より低い約８０Ｐａに維持する。導入口３１を介して第二燃焼チャンバ３０に導入される混合ガス中の酸素濃度は、総ガスフロー（total gas flow）が約２６００Ｎｍ3／ＭＷｈ、総ガスフローの温度が約１０５０℃、そして総ガスフロー中の酸素濃度が約６％となるように調節される。第二燃焼チャンバ内部の圧力は、第一燃焼チャンバ内部の圧力よりも低い約３０Ｐａに維持される。ダイオキシンやフランの放出レベルを極めて低くするために、煙道ガスがボイラ４０を出てフィルタ４３に入った直後に、煙道ガスに吸着剤を添加することができる。吸着剤の添加を行うための方法や手段は従来のものであり、当業者にはよく知られているため、上では特に図示や説明を行っていない。好ましい吸着剤は、石灰８０％と活性炭２０％の混合物であり、燃料メートリックトン当り約３．５ｋｇ添加される。
【００４１】
上記パラメータを用いて、ノルウェーの分類・検証企業である「Ｄｅｔ  Ｎｏｒｓｋｅ  Ｖｅｒｉｔａｓ」によって本発明の焼却プラントをテストした。エネルギー生産量は約２．２ＭＷであった。焼却プラントから排出された煙道ガス中のフライアッシュ量及び他の汚染物質量を測定した。その結果を、各構成物質の公式放出制限値と共に第１表に示す。公式放出制限値として、既存の焼却プラントに対する現在有効な制限値と、１９９９年６月１日付でＥＵ草案「廃棄物焼却に関する指令（Council Directive）のための草案」によって提案された将来の制限値とを示す。
【００４２】
第１表から明らかなように、本発明の好ましい実施形態を用いた場合、汚染物質の放出レベルが既存の焼却炉に対し認められた公式制限値に比べて十分低く、１／１０以下となっている。非常に厳しいと考えられる将来のＥＵ制限値に比べても、ＮＯXの値（ＥＵ制限値に比べてわずかに低い）を除いては問題がないことがわかる。他の化合物の放出レベルに関しては将来の制限値に比べて十分に低い。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
ガスサイクロンから排出される煙道ガス中のＮＯX濃度を、酸素濃度、温度、並びに流速と共に測定し、測定データを第二燃焼チャンバ３０の導入口３１を制御するコマンドロジックに送るように、最近、焼却プラントを改良した。コマンドロジックによって、酸素濃度を４〜８％の範囲で自由に変えることができる。他の全てのパラメータは変更せずにそのままにした。この改良した焼却プラントを用いて、テストを行った結果、通常約１００ｍｇ／Ｎｍ3ｖ／１１％Ｏ2であるＮＯX放出量が、５０ｍｇ／Ｎｍ3ｖ／１１％Ｏ2のレベルまで低下したことがわかった。第１表に示す他の汚染物質は、プラント改良による影響を受けなかった。
【００４５】
吸着剤による処理を行わずに煙道ガスを放出した場合でも、ダイオキシン及びフランの放出レベルが０．１５〜０．１６ｎｇ／Ｎｍ3ｖ／１１％Ｏ2のオーダーである（即ち、現在の放出制限値よりも十分に低い）ことは注目に値する。従って、本発明は吸着剤処理を行なわずに現在用いることができる。
【００４６】
実施例２
都市廃棄物から発生する通常の灰とは異なり、個別処理を必要とする灰を発生させる有害廃棄物や特殊廃棄物の処理に上述の本発明の好ましい実施形態を適用させるため、第二燃焼チャンバ３０から排出される煙道ガス気流中に熱分解チャンバを設けることが考えられる。煙道ガスの温度は１０００〜１２００℃であり、大抵の有機並びに無機化合物を分解するには十分に高い温度である。熱分解チャンバ及び熱分解チャンバを含む煙道ガス配管４１の設計については従来、当業者によく知られているので、更に説明する必要はない。
【００４７】
独立した熱分解チャンバを設けることによって、廃棄物流（bulk waste stream）から特殊廃棄物を分離することができ、またこの特殊廃棄物を熱分解チャンバ内で分解することができる。そうすることによって、特殊廃棄物から発生する灰を廃棄物の塊から発生する灰から分離することができ、従って、灰全体を特殊廃棄物として処理する必要がなくなる。このような熱分解チャンバを用いる方法は、特殊廃棄物が有害である場合、ペットを火葬する場合、灰が追跡可能でなければならない場合等に有効である。
【００４８】
熱分解チャンバから発生する蒸気やガスは第一燃焼チャンバに導入することができ、燃焼ガスのメインフローに投入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の焼却プラントの好ましい実施形態を示す上方からの斜視図である。
【図２】  第１図の焼却プラントの概要を示すダイアグラムである。
【図３】  第１図の焼却プラントの第一燃焼チャンバの拡大図である。
【図４】  第３図のＡから見た第一燃焼チャンバ底部の拡大側面図である。
【図５】  第３図のＢから見た第一燃焼チャンバ底部の拡大側面図である。
【図６】  第４図のＣで囲った部分における傾斜側壁の拡大断面図である。Ａから見た断面図であり、空気及び煙道ガスの導入口の拡大図である。
【図７】  本発明の好ましい実施形態による低熱量燃料用第二燃焼チャンバの側部を示す図である。
【図８】  第７図の第二燃焼チャンバの内部部品を示す分解組立図である。
【図９】  本発明の第二好ましい実施形態による高熱量燃料用第二燃焼チャンバの側面図である。
【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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