JP2000199620A - 廃棄物焼却・熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 灰熱処理炉の長時間安定操業を実現させると
共に、高性能化及び多機能化を実現させ、さらに廃棄物
の焼却から灰熱処理までのトータルシステムとしての省
エネルギー及び低公害化を実現させる。 【解決手段】 燃焼により生成された焼却灰４は、先細
煙道５、熱処理不適物検出・除去部６を経て、灰熱処理
炉８に入り、熱処理されてスラグ９となる。灰熱処理炉
８内には、ガス吹出し口２０が設けられ、廃棄物焼却炉
内で発生した可燃性ガス（焼却炉内未燃ガス）と高温空
気の混合気体が、高速で炉内に吹き込まれている。吹き
込まれた高温混合気体により、灰熱処理炉８内で旋回火
炎又は管状火炎が生成される。よって、これらの火炎か
らの輻射又は直接伝熱により炉の内壁がほぼ均一に加熱
される。従って、ダストやスラグの部分固化、あるいは
内壁の過熱による焼損トラブルが抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却炉と灰
熱処理炉が直結され、廃棄物を焼却し、その際に発生す
る灰を熱処理する廃棄物焼却・熱処理炉に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等の廃棄物の焼却から灰処理ま
でを一括して行う装置として、(1) 火格子式焼却炉の燃
焼領域の下流にスラグタップ式灰溶融炉を直結し、焼却
炉と灰溶融炉の煙道を共通にしたもの(特開昭６１−９
６１２８号公報、以下、「先行技術１」という)、(2)
火格子式焼却炉の燃焼領域の下流にバーナ式表面溶融炉
を直結したもの(特許２６８１１４０号公報、以下、
「先行技術２」という)、(3) 焼却炉の出口側に、ダム
が形成された回転キルン式灰溶融炉を設けると共に、前
記灰溶融炉の出口側に加熱バーナを設置したもの(特開
平５−３１２３１２号公報、以下、「先行技術３」とい
う)、(4) 焼却炉の燃焼領域の下流に焼却灰溶融炉を直
結し、焼却炉内の排ガスを酸化剤とし、かつ焼却灰中の
未燃物を熱源として灰が溶融するように配設したもの
(特公平６−３２９６号公報、以下、「先行技術４」と
いう)、(5) (4)において、灰溶融炉の炉床から熱風を吹
き込むことにより、炉内での燃焼温度を高めて灰の溶融
が促進されるようにしたもの(特開平９−１１２８５４
号公報、以下、「先行技術５」という)、(6) 焼却炉の
燃焼領域の下流に焼却灰溶融炉を直結し、前記灰溶融炉
の天井から灰層に向けて予熱空気を吹き込み、焼却灰中
の未燃物を熱源として、灰が溶融するように配設したも
の(特許２６８１１４０号公報、以下、「先行技術６」
という)、等が提案されている。すなわち、これら先行
技術(1)〜(6)は、全て廃棄物を焼却した後、灰を溶融処
理するものである。

【０００３】その代表的なものの概略図(先行技術２)を
図８に示す。図８において、４１はホッパ、４２は火格
子、４３は灰ホッパ、４４は溶融室、４５は溶融スラ
グ、４６はスラグ排出用シュート、４７は空気予熱器で
ある。

【０００４】ホッパー４１に投入された都市ごみは、給
塵器を介して焼却炉内の火格子４２上に送られ、下から
の空気と炉内の輻射熱により火格子４２上を移動しなが
ら着火し、燃焼する。そして、燃焼後に残った灰は、灰
ホッパー４３を経由して溶融室４４に送られる。溶融室
４４では、溶融用バーナ又は灰中の未燃物の燃焼熱、及
び炉内の輻射熱により灰が溶融し、溶融スラグ４５とな
って、スラグ排出用シュート４５を経由して炉外に排出
される。また、灰溶融炉内で発生した排ガスは、空気予
熱器４７を経由して焼却炉内に戻される。なお、灰中の
未燃物を熱源とする場合には、前記灰溶融炉内に予熱空
気が供給される。一方、焼却炉内で発生した燃焼排ガス
は、廃熱ボイラ、減温塔、バグフィルター、排煙設備等
を経由して大気に放出される。

【０００５】従来の廃棄物焼却・灰処理炉は、いずれ
も、炉内で灰を溶融させるものであり、灰溶融温度以下
で灰を熱処理するものではない。また、灰処理炉内温度
の空間分布や時間変動を平均化するための手段は備えら
れていない。また、灰処理不適物(金属、セラミックス
等の比較的大きな固まり)と灰処理可能な焼却灰とを区
別せずに一括処理される場合が多い。

【０００６】なお、灰中ダイオキシン類を熱処理するた
めの装置が、特公平６−３８８６３号公報に開示されて
いるが（先行技術７）、熱処理温度が200〜550℃の範囲
内に限定されているため、灰中の有害物質である重金属
類（鉛、砒素、カドミウム、水銀等）を揮散させる温度
には到達していない。

【０００７】また、焼却炉内排ガス循環設備としては、
排ガスを循環ブロワーにより搬送して炉内に吹き込むも
のの他、特許第２７６１４１７号に記載されているよう
に、冷空気によるエジェクター作用を利用して、排ガス
を搬送し、炉内に吹き込むものが公知となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記先行技術１から先
行技術６を都市ごみの焼却・灰処理分野に適用した場
合、以下のような個別又は共通の問題点がある。 (1) 灰処理炉内の局所低温領域でダストやスラグが部分
固化しやすく、炉内清掃が必要不可欠である(先行技術
１〜６)。 (2) 焼却排ガスや焼却灰の性状が変動するため、安定な
灰処理は難しい(先行技術１〜６)。 (3) (1)及び(2)に関連して、スラグの性状のバラツキが
大きく、スラグの有効利用が難しい(先行技術２〜６)。 (4) 焼却炉側の安定操業又は低公害化を優先させた場
合、灰処理炉の主要熱源としての炉内未燃ガス又は灰中
未燃物の発熱量が低くなり、補助燃料、熱風等の新たな
外部熱源が必要となり、ランニングコストが高くつくと
共に、操作が複雑になる(先行技術３〜６)。 (5) 灰処理炉出口からの灰の飛散を抑制する手段が備え
られていないため、高スラグ化率が達成できない(先行
技術２〜６)。 (6) 焼却排ガスの大部分が灰処理炉内を通過するように
配設されているため、灰処理炉内温度の均一化や灰処理
炉のコンパクト化が難しい(先行技術３)。 (7) バーナ火炎により、局所高温部が形成され、内壁等
が焼損する場合がある(先行技術２、３)。 (8) 灰処理炉の入口付近で焼却灰やダストの一部が溶融
・固化したり、灰処理不適物が曲がり部等に引っかかり
やすいため、棚吊りが発生しやすく、長時間安定操業が
難しい(先行技術２、４〜６)。 (9) 廃棄物焼却炉と先行技術７とからなる廃棄物焼却・
灰処理炉を用いた場合には、すでに述べたように、灰処
理温度が低いため、処理された灰の中に有害な重金属が
残留するので、灰の有効利用の障害となる。

【０００９】また、従来の排ガス循環方式においては、
以下のような問題点がある。すなわち、循環ブロワーを
用いた排ガス循環方式においては、 ブロワーを構成している部品の耐熱性に限界があり、
高温排ガスの循環が難しい。このため、排ガス循環によ
る熱効率の改善率が、小さな値に留まることとなる。 排ガス中のダスト等がブロワーの羽根等に付着するた
め、定期的に設備を停止して清掃することが必要とな
る。 ブロワーの設備費が高価である。 ブロワー用の電気代や、メンテナンス費用等のランニ
ングコストが高い。 焼却炉内に排ガスを吹き込む場合に、排ガスのＯ₂濃
度が低すぎて炉内での火炎の安定性が悪くなる。 排ガスの炉内への吹き込み圧が、ブロワーの出口圧で
規制されるため、吹き込み圧を高くすることが困難であ
る。というような問題点がある。

【００１０】冷空気のエジェクター作用を利用して排ガ
ス循環を行う方法においては、 吹き込むべき排ガスの温度が高いほど、駆動流として
の冷空気と排ガスの粘性の違いが顕著となり、エジェク
ターの効果が低くなる。 炉内に吹き込む冷空気と排ガスの混合気の平均温度が
低下し、炉内火炎の安定性が悪くなる。これに関連し
て、熱効率が低下する。という問題点がある。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するた
めに成されたものであり、上記の各問題点を発生させる
ことなく、灰処理炉の長時間安定操業を実現させると共
に、高性能化及び多機能化を実現させ、さらに廃棄物の
焼却から灰処理までのトータルシステムとしての省エネ
ルギー及び低公害化を実現させることを課題とする。

【００１２】

【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、廃棄物焼却炉と灰熱処理炉が直結さ
れ、廃棄物を焼却し、その際に発生する灰を熱処理する
廃棄物焼却・熱処理炉であって、廃棄物焼却炉内で発生
した可燃性ガスの一部と高温の空気とが、灰熱処理炉内
で旋回火炎又は管状火炎を形成する方向に向けて吹き込
まれていることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉(請
求項１)である。

【００１３】本手段においては、廃棄物焼却炉内で発生
した可燃性ガス（未燃成分を含む燃焼排ガス）の一部と
高温の空気とが灰熱処理炉内に吹き込まれ、炉軸に対し
てほぼ対称形状の旋回火炎又は管状火炎が形成される。
よって、これらの火炎からの輻射又は直接伝熱により炉
の内壁がほぼ均一に加熱される。従って、ダストやスラ
グの部分固化、あるいは内壁の過熱による焼損トラブル
が抑制される。さらに、灰熱処理炉内の旋回流の遠心効
果により、気流中の焼却灰やダストに半径方向外向きの
力が作用し、内壁に押し付けられるため、灰やダストの
炉外への飛散が抑制できる。

【００１４】灰熱処理炉内で旋回火炎又は管状火炎を形
成する方向としては、排ガス及び焼却灰の流れと直角な
方向で熱処理炉の炉壁に沿った方向が好ましい。特に熱
処理炉の断面形状が円形に近い場合には、吹き込み点に
おけるその略円形の接線方向に吹き込むことが望まし
い。

【００１５】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、前記高温空気発生装置が燃料
により空気を加熱するものであり、当該燃料の燃焼排ガ
スを、前記焼却炉内を攪拌するための気体として使用可
能なことを特徴とするもの（請求項２）である。

【００１６】本手段においては、高温空気発生装置から
排出された高温の燃焼排ガスを、たとえば廃棄物焼却炉
の２次燃焼領域に旋回吹き込みすることにより、空気過
剰率を変更することなく炉内を攪拌することができる。
よって、廃棄物焼却炉内での完全燃焼を促進させること
ができると共に、排ガスの低ＮＯ_x化にも有効である。

【００１７】前記課題を解決するための第３の手段は、
廃棄物焼却炉と灰熱処理炉が直結され、廃棄物を焼却
し、その際に発生する灰を熱処理する廃棄物用焼却炉で
あって、廃棄物焼却炉内で発生した可燃性ガスの一部
と、酸素濃度が調整された酸化剤とが、灰熱処理炉内で
旋回火炎又は管状火炎を形成する方向に向けて吹き込ま
れていることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉（請求
項３）である。

【００１８】本手段においても、第１の手段と同様に、
灰熱処理炉内に、炉軸に対してほぼ対称形状から成る旋
回火炎又は管状火炎が形成され、これらの火炎からの輻
射により炉の内壁がほぼ均一に加熱される。よって、ダ
ストやスラグの部分固化、あるいは内壁の過熱による焼
損トラブルが抑制される。さらに、灰熱処理炉内の旋回
流の遠心効果により、気流中の焼却灰やダストが内壁表
層部に押し付けられるため、灰の飛散が抑制できる。

【００１９】加えて、酸化剤中の酸素濃度を高めに設定
した場合、酸化剤の絶対流量が減少するため、灰溶融炉
内での気流の滞留時間が長くなり、これに伴ってさらに
灰の飛散を抑制できる。また、酸化剤中の酸素濃度を低
く設定することにより、灰熱処理炉内で低ＮＯ_x燃焼が
実現できる。

【００２０】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第３の手段であって、前記廃棄物焼却炉内で発生し
た排ガスの一部と酸素との混合気体を酸化剤として使用
可能なことを特徴とするもの（請求項４）である。

【００２１】本手段においては、焼却排ガスの顕熱や未
反応酸素が有効利用できるため、灰熱処理炉内での燃焼
反応が促進され、より低コストで灰熱処理炉内の高温化
が実現できる。また、空気を使用する場合に比して窒素
の量が少なくて済むので、ガスボリュームが小さくな
り、排ガス処理系統を小型化することができる。

【００２２】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、高
温の空気又は酸素濃度が調整された酸化剤の温度が、灰
熱処理炉内の温度を所定値に保つように調整されている
ことを特徴とするもの（請求項５）である。

【００２３】本手段によれば、廃棄物焼却炉側の炉況が
変化し、焼却排ガスや焼却灰の性状が変動した場合に
も、高温の空気又は酸素濃度が調整された酸化剤の温度
が調整され、常に灰熱処理炉内の温度が適正範囲内に維
持されるため、長時間安定操業が実現できる。また、酸
化剤中の酸素濃度の上昇に伴って、火炎温度が上昇し、
その結果、灰熱処理炉内の温度が上昇する効果も期待で
きる。これにより、廃棄物焼却炉側の安定化や低公害化
を優先して運転した場合にも、灰熱処理炉で生成された
スラグの性状の変動が小さく抑えられる。

【００２４】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、灰
熱処理炉内の温度を調整するための補助燃料の供給装置
が備えられていることを特徴とするもの（請求項６）で
ある。

【００２５】本手段によれば、前記第１の手段から第５
の手段の場合よりさらに直接的に灰熱処理炉内の温度調
整ができるため、焼却炉側の炉況が急激に悪化した場
合、あるいは何らかの原因で湯口が閉塞気味になった場
合に、焼却炉側の運転条件を変更することなく、迅速に
灰熱処理炉内温度を再調整できる。このため、プラント
の稼働率を高いレベルに維持することができる。

【００２６】また、灰熱処理炉内に燃料を供給すること
により、焼却炉側と独立に灰熱処理炉内温度の調整がで
きるため、プラントの立ち上げや立ち下げの作業時間を
短縮することができる。

【００２７】前記課題を解決するための第７の手段は、
前記第６の手段であって、前記補助燃料が炭素含有燃料
からなり、前記灰処理炉内に燃料と灰とを攪拌するため
の手段が設けられていることを特徴とするもの（請求項
７）である。

【００２８】本手段においては、補助燃料に炭素含有燃
料を使用し、かつ、灰処理炉内に燃料と灰とを攪拌する
ための手段が設けられているので、灰を還元性雰囲気で
熱処理することができる。その結果、灰中のダイオキシ
ン類の分解率を高めることができる。なお、炭素含有燃
料が、微粉コークスのように粒径が小さく、炉内の気流
への随伴性が良いばあいには、炉内での旋回流の遠心効
果により、その内壁に押しつけられるため、攪拌のため
の手段が無くても、ある程度の燃料の分散性が確保でき
ることはいうまでもない。

【００２９】前記課題を解決するための第８の手段は、
前記第１の手段から第７の手段のいずれかであって、前
記灰熱処理炉の下流側が出口に向けて次第に細くなるよ
うにされていることを特徴とするもの（請求項８）であ
る。

【００３０】本手段においては、灰熱処理炉の形状が出
口に向けて次第に細くなっているため、下流側ほど気流
の旋回流速が大きくなる。よって、灰やダストの捕集効
率が高まると共に、火炎による内壁の加熱がより効果的
に行えること、スラグが重力の影響を受けて一ヶ所に集
中して出湯するため湯口が閉塞しにくくなること、炉内
ガスの混合が促進されるため排ガスの低公害化が実現さ
れることなどのメリットが附加される。

【００３１】前記課題を解決するための第９の手段は、
前記第１の手段から第８の手段のいずれかであって、前
記灰熱処理炉内またはその上流に気体、液体、又は粒子
状の有害廃棄物が吹き込めるように有害廃棄物供給装置
が配設され、前記灰熱処理炉の下流に排ガス処理装置が
配設されていることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉
（請求項９）である。

【００３２】本手段においては、焼却灰の処理と並行し
て、飛灰、廃油等の有害物質が灰熱処理炉内で処理でき
るため、廃棄物処理装置としての省エネ化や多機能化が
実現できる。

【００３３】前記課題を解決するための第１０の手段
は、前記第１の手段から第９の手段のいずれかであっ
て、前記灰熱処理炉の上流側に焼却灰中の熱処理不適物
を検出して除去する不適物除去装置が配設されているこ
とを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉（請求項１０）で
ある。

【００３４】本手段においては、灰熱処理炉の上流で熱
処理不適物が検出・除去されるため、灰熱処理炉の入り
口付近での焼却灰の棚吊りや、出口の閉塞がなくなり、
長時間安定熱処理が実現できる。また、灰熱処理炉内に
熱処理不適物が介在しなくなれば、炉内の平均温度を低
めに設定できるため、省エネ化や排ガスの低ＮＯ_x化が
実現できる。

【００３５】前記課題を解決するための第１１の手段
は、前記第１の手段から第１０の手段のいずれかであっ
て、前記灰熱処理炉が回転キルン式灰熱処理炉であるこ
とを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉(請求項１１)であ
る。

【００３６】本手段においては、灰熱処理炉が下流側に
向けて下向きに傾斜し、かつ回転するため、たとえ熱処
理不適物が介在した場合でも、これらを炉内に滞留させ
ることなく、焼却灰を強制的に下流側に搬送することが
できる。また、灰熱処理炉の内壁に付着したダストが、
ある程度の大きさになると自重で離脱して下流側に搬送
されるため、灰熱処理炉内の清掃は不要となり、省力化
が実現できると共に、装置の稼働率を高めることができ
る。

【００３７】前記課題を解決するための第１２の手段
は、廃棄物焼却炉と灰熱処理炉が直結され、廃棄物を焼
却し、その際に発生する灰を熱処理する廃棄物焼却・熱
処理炉であって、廃棄物焼却炉と灰熱処理炉との連通部
に、廃棄物焼却炉から灰熱処理炉への焼却排ガスの流入
を抑制するためのダンパが備えられていることを特徴と
する廃棄物焼却・熱処理炉（請求項１２）である。

【００３８】本手段においては、ダンパの開度調整によ
り、低温の焼却排ガスが灰熱処理炉内に侵入するのを抑
制できるため、灰熱処理炉内が高温に維持され、安定な
熱処理が実現できると共に、加熱すべきガスの絶対量が
低減されるため、省エネルギー化が実現できる。また、
ダイオキシン類の構成元素の一つである塩素が、焼却排
ガスと共に灰熱処理炉内に侵入するのを抑制できるた
め、灰熱処理炉から下流でのダイオキシン類の生成を低
く抑えることができる。

【００３９】ダンパ開度の調節は以下のように行う。す
なわち、廃棄物焼却炉と灰熱処理炉の炉内圧力をそれぞ
れ検出し、灰熱処理炉の炉内圧力が廃棄物焼却炉の炉内
圧力より僅かに高めになるように、ダンパ開度を調整す
る。やむを得ず、灰熱処理炉の炉内圧力を廃棄物焼却炉
の炉内圧力より低めにせざるを得ないような場合でも、
その差圧が僅かになるようにダンパ開度を調節する。

【００４０】前記課題を解決するための第１３の手段
は、前記第１の手段から第１２の手段のいずれかであっ
て、高温空気を駆動流として、廃棄物焼却炉の排ガスを
搬送し、廃棄物焼却炉内に吹込みを行うエジェクター装
置が設けられていることを特徴とするもの（請求項１
３）である。

【００４１】本手段によれば、駆動流として高温空気を
利用したエジェクター装置により、廃棄物焼却炉の排ガ
ス（多くの場合排熱ボイラー出口における２次燃焼排ガ
ス）を搬送し、廃棄物焼却炉内に吹込みを行っているの
で、高温空気の高粘性及び運動エネルギーを利用して、
排ガスを炉内に高速で吹き込むことが可能となる。ま
た、この噴流の作用により、炉内火炎を直接制御するこ
とが可能となる。さらに、高温空気と排ガスとの混合気
の温度が高いため、混合気が高粘性となり、炉内攪拌を
より効果的に行うことができる。また、排ガス循環のた
めの所要動力がブロワー等に比して少なくて済むため、
省エネルギーが実現できる。さらに、高温含塵ガスの安
定した搬送が可能となるので、高温排ガスの再循環が実
現でき、熱効率が上がって省エネルギー化につながる。
なお、エジェクターは、排ガスの循環通路に設けてもよ
いし、炉内への吹き込み口に設けてもよい。ただし、前
者の場合、エジェクターのすぐ下流に火炎が形成される
ため、エジェクターの下流には耐火物施工を実施する必
要がある。

【００４２】前記課題を解決するための第１４の手段
は、前記第１の手段から第１３の手段のいずれかであっ
て、高温空気を駆動流として、廃棄物焼却炉内で発生し
た可燃性ガスを搬送し、灰熱処理炉内に吹込みを行うエ
ジェクター装置が設けられていることを特徴とするもの
（請求項１４）である。

【００４３】本手段においても、駆動流として高温空気
を利用したエジェクター装置により、廃棄物焼却炉内の
排ガス（廃棄物焼却炉内で発生する１次燃焼排ガス）を
搬送し、灰熱処理炉内に吹込みを行っているので、高温
空気の高粘性運動エネルギーを利用して、排ガスを炉内
に高速で吹き込むことが可能となる。また、この噴流の
作用により、炉内火炎を直接制御することが可能とな
る。よって、炉内火炎が安定し、低公害化や稼働率の向
上につながる。さらに、高温空気と排ガスとの混合気の
温度が高いため、混合気が高粘性となり、炉内攪拌をよ
り効果的に行うことができる。よって、低空気比燃焼が
可能となり、排ガス量が低減して省エネルギー化につな
がる。また、排ガス循環のための所要動力がブロワー等
に比して少なくて済むため、省エネルギーが実現でき
る。さらに、高温含塵ガスの安定した搬送が可能となる
ので、高温排ガスの再循環が実現でき、熱効率が上がっ
て省エネルギー化につながる。なお、エジェクターは、
排ガスの循環通路に設けてもよいし、炉内への吹き込み
口に設けてもよい。ただし、前者の場合、エジェクター
のすぐ下流に火炎が形成されるため、エジェクターの下
流には耐火物施工を実施する必要がある。

【００４４】前記課題を解決するための第１５の手段
は、前記第１３の手段又は第１４の手段における高温空
気に代えて、排ガス放散系統に設置された誘引ファンの
下流の排ガスを使用することを特徴とする廃棄物焼却・
熱処理炉（請求項１５）である。

【００４５】本手段においては、エジェクター装置の駆
動流として、排ガス放散系統に設置された誘引ファンの
下流の排ガスを使用しているので、排ガス循環用の専用
ブロワーが必要でなくなり、かつ排ガス処理設備を通過
した低温排ガスの顕熱を回収することができる。また、
低温排ガス中のＯ₂を、焼却炉内での燃焼用Ｏ₂として使
用できるので、供給空気量を低減できる。

【００４６】前記課題を解決するための第１６の手段
は、廃棄物焼却炉と灰熱処理炉が直結され、廃棄物を焼
却し、その際に発生する灰を熱処理する廃棄物焼却・熱
処理炉であって、前記廃棄物焼却炉が排ガス循環式焼却
炉で、かつ前記灰熱処理炉の排ガスが、前記廃棄物焼却
炉の排ガス循環ブロワで吸引されるようにされているこ
とを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉(請求項１６)であ
る。

【００４７】排ガス循環式焼却炉とは、焼却炉から排出
される排ガスの一部を再び焼却炉内に吹き込んで燃焼用
に使用する方式の焼却炉である。本手段においては、焼
却炉用排ガス循環ブロワを用いて灰熱処理炉の排ガスを
吸引することにより、焼却炉の上流域の未燃ガスをバイ
パス経由で灰熱処理炉内に引き込むことができ、灰熱処
理炉に燃焼排ガスを吹き込むための特別なブロワを設置
する必要が無く、かつ省エネルギーが実現できる。ま
た、灰熱処理炉の排ガスが、焼却炉の循環ブロワを経由
して焼却炉内に戻されるため、熱効率が向上すると共
に、灰熱処理炉単独で排ガス処理装置を備える必要がな
くなり、設備費の低減にもなる。さらに、前記第１２の
手段と組み合せた場合には、ダンパにより、焼却排ガス
が灰熱処理炉の入口から過剰に侵入するのを抑制するこ
とができる。

【００４８】前記課題を解決するための第１７の手段
は、前記第１の手段から第１５の手段のいずれかであっ
て、前記廃棄物焼却炉が、一次燃焼室内に中間天井を備
えた二回流式火格子焼却炉であることを特徴とするもの
（請求項１７）である。

【００４９】本手段においては、焼却炉内の中間天井に
より、未燃ガスを多く含む排ガスと未反応酸素を多く含
む排ガスとに明確に分離され、かつこれらの組成が比較
的安定しているため、前者の未燃ガスを灰熱処理炉の主
要熱源（可燃性ガス）として適用することにより、より
効果的に灰熱処理炉の長時間安定操業及び省エネルギー
化が実現できる。

【００５０】前記課題を解決するための第１８の手段
は、前記第１の手段から第１７の手段のいずれかであっ
て、前記灰熱処理炉内の温度を、８００℃以上で灰の溶
融温度以下に制御する温度制御装置が設けられているこ
とを特徴とするもの（請求項１８）である。

【００５１】本手段によれば、８００℃以上の温度を保
持することによりダイオキシン類の分解が可能になり、
かつ、灰の溶融温度以下に抑えることにより、灰やダス
トの溶着・固化によるトラブルが回避できる。

【００５２】前記課題を解決するための第１９の手段
は、前記第１の手段から第１８の手段のいずれかであっ
て、灰熱処理炉内が還元性雰囲気になるように、燃料及
び酸化剤の少なくとも一方を調整するための装置が備え
られていることを特徴とするもの（請求項１９）であ
る。

【００５３】本手段においては、灰熱処理炉内を還元性
雰囲気に保つことにより、灰中の重金属の揮散が促進さ
れると共に、ダイオキシン類の分解効率を高めることが
できる。また、灰熱処理炉の内壁近傍が還元性雰囲気と
なるため、内壁の焼損を抑制することができる。なお、
調整する燃料又は酸化剤は、廃棄物焼却炉に投入される
ものであっても、灰熱処理炉内に投入されるものであっ
てもよい。

【００５４】

【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１は、本発明の実施の形態の１
例を示す図である。図１において、１はホッパ、２はご
み、３は主燃焼室、４は焼却灰、５は先細煙道、６は熱
処理不適物検出・除去部、７は格子、８は灰熱処理炉、
９はスラグ、１０はスラグコンベア、１１はスラグ溜
め、１２は調整ダンパ、１３は除塵器、１４は熱交換
器、１５は排ガス循環ブロワ、１６は中間天井、１８は
排熱ボイラ、１９は炉内攪拌気体の出口、２０はガス吹
出し口である。

【００５５】ホッパ１に装入されたごみ２は、主燃焼室
３で火格子下からの熱風又は主燃焼室３内に設置された
助燃バーナ（図示せず）により着火し燃焼する。燃焼に
より生成された焼却灰４は、先細煙道５を通過し、熱処
理不適物検出・除去部６に入る。熱処理不適物検出・除
去部６には、後に説明するように、熱処理不適物の検出
器と、検出された熱処理不適物を炉外に排出する装置が
設けられている。熱処理不適物を除去された焼却灰４
は、格子７を通って落下し、灰熱処理炉８で熱処理され
てスラグ９となり、スラグコンベア１０上に落下して、
スラグ溜め１１に溜められる。スラグコンベア１０とス
ラグ溜め１１を設けず、スラグを水中に落下させ、水砕
スラグとすることもできる。

【００５６】熱処理不適物検出・除去部６と灰熱処理炉
８の間には、廃棄物焼却炉より灰熱処理炉８に入る排ガ
ス量を抑制する調整ダンパ１２が設けられ、灰熱処理炉
８側に燃焼排ガスが流れ込むのを防止している。なお、
調整ダンパ１２を設けずに、灰熱処理炉８の上流に常時
焼却灰４を満たすように運転し、マテリアルシールとす
るようにしてもよい。

【００５７】後に説明するように、灰熱処理炉８内に
は、ガス吹出し口２０が設けられ、Ａ−Ａ’断面図に示
されるように、このガス吹出し口２０からは、廃棄物焼
却炉内で発生した可燃性ガス（焼却炉内未燃ガス）と高
温空気の混合気体が、高速で炉内に吹き込まれている。
この高温混合気体の吹き込み方向は、Ａ−Ａ’断面図に
見られるように灰熱処理炉８の内壁の接線方向とされて
いるので、吹き込まれた高温混合気体により、灰熱処理
炉８内で図示されているように旋回火炎又は管状火炎が
生成される。

【００５８】よって、これらの火炎からの輻射又は直接
伝熱により炉の内壁がほぼ均一に加熱される。従って、
ダストやスラグの部分固化、あるいは内壁の過熱による
焼損トラブルが抑制される。さらに、灰熱処理炉内の旋
回流の遠心効果により、気流中の焼却灰やダストが内壁
表層部で捕集されるため、灰熱処理炉から下流へのダス
トの飛散が抑制される。

【００５９】灰熱処理炉８で焼却炉内未燃ガスが燃焼し
て発生した排ガスは、廃棄物焼却炉の排ガス循環系に導
入され、除塵器１３によりダストを除去され、熱交換器
１４で冷却された後、排ガス循環ブロワ１５を介して、
酸素と混合され、再び廃棄物焼却炉内に吹き込まれる。
このような系統とする代わりに、独立のブロワを設置
し、灰熱処理炉８を通過した排ガスを昇圧して、後に述
べる二次燃焼室１７での攪拌気体として使用することも
できる。

【００６０】主燃焼室３内には、中間天井１６が設けら
れており、これにより排ガスの流れが図の矢印のように
２つに分けられる。そして、中間天井１６の上部を通過
する排ガスは未燃ガスを多く含み、中間天井１６の下部
を通過する排ガスは未反応酸素を多く含んでおり、しか
もこれらの組成は比較的安定している。

【００６１】本実施の形態においては、この中間天井１
６の上部を通る排ガス、すなわち未燃ガスを多く含む排
ガスの一部を取出して焼却炉内未燃ガスとして灰熱処理
炉８内に吹き込んで、灰熱処理炉８の主要熱源として利
用している。すなわち、中間天井１６の上部を通る排ガ
スの一部は、排ガス循環ブロワ１５によって発生する負
圧により、ガス吹出し口２０を介して灰熱処理炉８内に
引き込まれていることになる。よって、焼却炉内未燃ガ
スを灰熱処理炉８内に吹き込むための特別なブロワは必
要ではない。

【００６２】一方、中間天井１６の下部を通る排ガスに
は、未燃分が少ししか含まれていないので、これを灰熱
処理炉８の中に入れても燃料として役立たず、かえって
灰熱処理炉８内の温度を下げると共に、前記排ガス中に
含有されるダイオキシン類やその出発原料としての塩素
が、灰熱処理炉に侵入するため好ましくない。前述の調
整ダンパ１２は、この排ガスが灰熱処理炉８内に流入す
るのを妨げるために設けられているものである。具体的
には、主燃焼室３と先細煙道５の境界付近の炉内圧力と
灰熱処理炉８内の圧力とを検出し、後者の圧力を前者の
圧力よりわずかに高く保つようにダンパ１２の開度を調
節する。

【００６３】炉の設計条件によっては、後者の圧力が前
者の圧力より低くならざるを得ないこともあるが（たと
えば、図１に示される実施の形態においては、排ガス循
環ブロワ１５により焼却炉内未燃ガスを灰熱処理炉８内
に引き込んでいるので、後者の圧力は前者の圧力より低
くなる。）、この場合でも、両者の圧力差を僅かなもの
に保ち、できるだけ排ガスが先細煙道５を通って灰熱処
理炉内に流入しないように開度を調節する。

【００６４】中間天井１６を迂回した排ガスの大部分
は、二次燃焼室１７に導かれ、ここで、炉内攪拌気体の
出口１９から吹出される攪拌気体により攪拌されて旋回
流となり、二次燃焼を効率的に行う。そして、排熱ボイ
ラ１８により熱交換を行った後、その大部分は除塵器１
３、熱交換器１４、排ガス循環ブロワ１５からなる排ガ
ス循環系に導かれ、酸素と混合されて、再び廃棄物焼却
炉内に吹き込まれる。排ガスの一部は、排ガス処理装置
に送られ、ダストや有害物質を除去された後に煙突から
大気中に放散される。

【００６５】図１に示される実施の形態においては、排
ガス循環ブロワ１５を通った排ガスを酸素と混合した気
体が火格子の下部から主燃焼室３内に吹き込まれている
が、排ガス中にＨCl等が含まれる場合には、火格子が腐
食される場合がある。このような場合には、火格子の下
からは空気を吹き込み、酸素と排ガスの混合気体は主燃
焼室に直接吹き込むようにすることが好ましい。

【００６６】灰熱処理炉８に吹込まれる高温空気は、図
示されていない高温空気発生装置により空気を加熱して
製造される。一般的には、燃料を燃焼させ、その熱によ
り空気を加熱する。このときの燃焼排ガスを、炉内攪拌
気体の出口１９から吹出される攪拌気体として利用する
と、空気過剰率を変更することなく炉内を攪拌すること
ができ、炉内での燃焼を促進させると共に、排ガスの低
ＮＯ_x化にも有効である。また、高温空気発生装置の燃
焼排ガス顕熱を排熱ボイラ１８で回収することができ
る。

【００６７】また、この実施の形態では、灰熱処理炉８
には、焼却炉内未然ガスと高温空気の混合気体を吹込ん
でいるが、高温空気の代わりに酸素濃度が調整された酸
化剤を使用してもよい。酸化剤は、例えば酸素と廃棄物
焼却炉の排ガスを混合して製造することができる。この
方法においては、酸化剤中の酸素濃度を高めに設定した
場合、酸化剤の絶対流量が減少するため、灰熱処理炉内
での気流の滞留時間が長くなり、これに伴ってさらに灰
やダストの捕集効率を高めることができる。また、酸化
剤中の酸素濃度を低く設定することにより、灰熱処理炉
内で低ＮＯ_x燃焼が実現できる。

【００６８】さらに、灰熱処理炉８内の温度を検出し、
この温度を一定に保つように、高温の空気又は酸素濃度
が調整された酸化剤の温度を調整することが好ましい。
これにより、廃棄物焼却炉側の炉況が変化し、焼却排ガ
スや焼却灰の性状が変動した場合にも、長時間安定操業
が実現できる。従って、廃棄物焼却炉側の安定化や低公
害化を優先して運転した場合にも、灰熱処理炉８で生成
されたスラグの性状の変動が小さく抑えられる。

【００６９】灰熱処理炉８内の温度を調節するのは、別
の手段を用いてもよい。このとき、灰熱処理炉８内の温
度は８００℃以上に制御することが好ましい。これによ
り、灰中のダイオキシン類と重金属類の同時低減が可能
となる。したがって、熱処理後の灰を有効利用すること
ができる。さらに、炉内が主な重金属の融点を上回って
いるので、これらが炉内で固化することを抑制すること
ができる。さらに、灰熱処理炉８内の温度は、灰の溶融
温度以下に制御することが好ましい。灰処理分野で特に
問題となる重金属の種類、融点、沸点（または昇華点）
は以下の通りである。

【００７０】

【表１】

【００７１】このうち、灰処理に伴って生成される純粋
な鉛は少なく、塩化鉛等の化合物として生成される場合
が多い。よって、表1から明らかなように、灰中の主な
重金属を揮散させるためには、炉内の温度分布を考慮し
たとしても、灰の溶融温度（1100〜1400℃）を超えない
範囲の加熱で十分である。よって、最高加熱温度は、灰
の種類にもよるが、1000℃以下の加熱とすれば、確実に
灰が溶融することなく、灰中の主な重金属を揮散させる
ことができて好ましい。

【００７２】実際に都市ごみ焼却灰を管状炉に充填し、
炉内を還元雰囲気として1000℃に加熱した結果、熱処理
前に1000〜2000mg/kg含まれていた鉛が、600mg/kg以下
に減少し、土壌環境基準値以下とすることができた。

【００７３】また、補助燃料供給装置を設けて灰熱処理
炉８内に補助燃料を吹き込み、補助燃料の量を調整する
ことにより灰熱処理炉８内の温度を調整するようにして
もよい。これにより、灰熱処理炉８内の温度が正確に制
御できるようになるため、焼却炉側の炉況が急激に悪化
した場合、あるいは何らかの原因で灰熱処理炉８の出口
が閉塞気味になった場合に、焼却炉側の運転条件を変更
することなく、迅速に灰熱処理炉内温度を再調整でき
る。このため、プラントの稼働率を高いレベルに維持す
ることができる。また、焼却炉側と独立に灰熱処理炉内
温度の調整ができるため、プラントの立ち上げや立ち下
げの作業時間を短縮することができる。

【００７４】吹き込む補助燃料としては、炭素を含有す
る燃料を、たとえば粉状にしたものを用いるのが好まし
い。このようにすると、吹き込んだ炭素含有燃料が、灰
と同様に内壁近傍に遠心力で押し付けられ、かつ、この
場所で炭素含有燃料が燃焼するため、灰近傍が選択的に
還元雰囲気となる。これにより、灰からの重金属の揮散
がさらに促進される。また、内壁近傍も還元雰囲気とな
るため、内壁の焼損が抑制される。その結果、装置の稼
働率が高まると共に、炉材の張り替え等の補修費の低減
効果がある。

【００７５】図２に、本発明の実施の形態の１例である
廃棄物焼却熱処理炉における排ガス、蒸気等の系統を示
す。酸素製造装置により空気から分離された酸素は、混
合器において排ガス循環系統の排ガスと混合され、焼却
炉内に吹込まれてごみを燃焼させる。焼却炉の排ガスの
大部分は、除塵器、熱交換器、ブロワからなる排ガス循
環系統に流れ、混合器で酸素と混合されて再び焼却炉内
に吹込まれる。この場合には、火格子の下からは空気が
吹き込まれ、混合器で酸素と混合された排ガスは直接燃
焼室内に吹き込まれている。混合される排ガスと酸素の
比率を変えることにより、焼却炉内でのごみの燃焼状態
を制御可能であると共に、空気を吹込む場合と異なり、
余分な窒素が炉内に吹込まれないので、排ガスボリュー
ムを小さくすることができ、排ガス処理設備の小型化を
図ることができる。

【００７６】排ガス循環系統に流れない排ガスのうち、
一部は前述したように灰熱処理炉８に流入し、他の一部
は排ガス処理設備に流入する。灰熱処理炉で燃焼して焼
却灰を加熱した排ガスは、前述したように除塵器に導か
れ、排ガス循環系統に入る。排ガス処理設備に流入した
排ガスは、水分を除去されて煙突から大気に放散され
る。ＣＯ₂固定化装置が設けられている場合は、排ガス
中のＣＯ₂は固定化されて大気に放散されることはな
い。排ガス処理設備で除去された水分は、排水処理設備
で処理された後放出される。

【００７７】焼却炉の排ガス顕熱の大部分は、排ガスボ
イラで蒸気を発生するのに使用され、発生した蒸気は、
発電プラントに利用される。図２においては、熱交換器
は、廃熱ボイラへの給水を加熱するのに使用されてい
る。

【００７８】図３に本発明の実施の形態の１例における
灰熱処理炉の例の詳細を示す。以下の図においては、発
明の実施の形態の欄における前出の図で示された構成要
素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省
略する。図３において、２１は焼却炉内未然ガス吹込
口、２２は高温空気吹込口、２３は出口である。

【００７９】灰熱処理炉８は横断面が略円形の炉であ
り、その下流側は、出口２３に近づくに従って次第に細
くなるようになっている。そして、その上流側の側壁の
一部には、ガス吹き出し口２０が設けられ、これは焼却
炉内未然ガス吹込口２１、高温空気吹込口２２に連結さ
れている。焼却炉炉内未然ガス吹込口２１から吹込まれ
る排ガスと、高温空気吹込口２２から吹込まれる高温空
気は、ガス吹き出し口２０で混合され、略円形断面の灰
熱処理炉８断面の接線方向に向かって、すなわち円周に
沿うように吹込まれる。これにより、炉軸に対してほぼ
対称形状の旋回火炎又は管状火炎が形成される。

【００８０】よって、これらの火炎からの輻射又は直接
伝熱により炉の内壁がほぼ均一に加熱される。従って、
ダストやスラグの部分固化、あるいは内壁の過熱による
焼損トラブルが抑制される。さらに、灰熱処理炉内の旋
回流の遠心効果により、気流中の焼却灰やダストが内壁
表層部で捕集されるため、高スラグ化率が達成できる。
また、廃棄物焼却炉と灰熱処理炉８とが直結されている
ため、高温の灰が冷却されずに灰熱処理炉８内に導かれ
るので、熱効率が高くなる。

【００８１】又、灰熱処理炉８の下流側は、出口２３に
近づくに従って細くなるようになっているので、下流側
ほど火炎の旋回流速が大きくなる。よって、灰やダスト
の捕集効率が高まる。又、火炎による内壁の加熱がより
効果的に行える。さらに、たとえば灰が溶融した場合
に、スラグが一ヶ所に集中して出湯するため湯口が閉塞
しにくくなる。加えて、炉内ガスの混合が促進されるた
め排ガスの低公害化が実現される。

【００８２】図４は、本発明の実施の形態の１例におけ
る、先細煙道、熱処理不適物検出・除去部と灰熱処理炉
の連結部の詳細を示す図である。図４において、２４は
高温空気発生装置、２５は有害物質供給装置である。Ｐ
ＣＢ等の粉体の有害物質は、有害物質供給装置２５から
熱処理不適物検出・除去部６に装入され、飛灰や廃油等
の気体・液体の有害物質は、焼却炉内未燃ガス吹込口２
１から焼却炉内未燃ガスと一緒に熱処理炉８内に吹込ま
れる。これらの物質は高温の灰熱処理炉８内で分解さ
れ、最終的には図２に示す排ガス処理装置で吸収処理さ
れる。

【００８３】粉体の有害物質を焼却炉内未燃ガス吹込口
２１から吹き込まず、熱処理不適物検出・除去部６に装
入しているのは、これらの物質を高温空気吹き込み口２
２から吹き込むと、灰熱処理炉８内で飛散し、十分に分
解が進まずに、灰熱処理炉８の出口から未処理のまま排
出される恐れがあるので、これを防止するためである。
よって、熱処理不適物検出・除去部６に装入し、焼却灰
４と一緒に灰熱処理炉８内に入れることにより分解を促
す。

【００８４】熱処理不適物検出・除去部６と灰熱処理炉
８の境界には、調整ダンパ１２が設けられており、油圧
シリンダによりダンパを上下させて、前述のように、廃
棄物焼却炉から灰熱処理炉８に流入する排ガスの量を抑
制する。実操業においては、ダンパの開度は、焼却灰４
の表面にほぼ一致するような開度となる。

【００８５】図５は、本発明の実施の形態の１例におけ
る熱処理不適物検出・除去部の詳細を示す図である。図
５において、２６はＴＶカメラ、２７はプッシャ、２８
は冷却用空気入口、２９は遮蔽板、３０はカバー、３１
は加振装置である。

【００８６】熱処理不適物とは、鋼材等の大きなかたま
りからなる不燃物で、ダイオキシン等の有害物質を含有
しないものであり、このようなものが灰熱処理炉に入る
と設備を破損したり、入口付近で焼却灰の棚吊りを発生
させたり、湯口を閉塞さたりする恐れがある。よって、
熱処理不適物検出・除去部６の出側には格子７が設けら
れており、これらの熱処理不適物が格子に邪魔されて落
下せず、灰熱処理炉には入らないようにされている。格
子７は中空であり、冷却用空気入口２７から供給される
空気により冷却されている。

【００８７】格子７上に残留した熱処理不適物をＴＶカ
メラ２６で監視し、プッシャ２７を作動させることによ
り、炉外に排出する。このとき、遮蔽板２９を上に上
げ、熱処理不適物が通過する空間を作る。カバー３０は
ヒンジにより上部構造物から垂下されており、熱処理不
適物に押されて回動し、これにより、熱処理不適物はカ
バー３０を通過して炉外に排出される。その後、プッシ
ャ２７を元の位置に戻し、遮蔽板２９を下げて炉内をシ
ールする。格子７には加振装置３１が設けられ、格子７
に振動を与えている。これにより、格子７上の焼却灰
は、格子７上に残留すること無く落下し、灰熱処理炉内
に導かれる。

【００８８】図６は、灰熱処理炉がロータリーキルン型
の本発明の実施の形態の例を示す図である。図６におい
て、８’は灰熱処理炉であるロータリーキルン、３２は
ローラであり、３３は、可燃性ガスと高温空気の混合気
体の吹き込み口である。ローラ３２の回転によりロータ
リーキルン８’が回転する。ロータリーキルン８’は、
下流側に向かって下向きに傾斜し、その下流側は先細と
なっている。

【００８９】可燃性ガスと高温空気は、吹き込み口３３
の直前で混合されてロータリーキルン８’内に吹き込ま
れる。吹き込み方向は、ロータリーキルン８’の中心軸
を通らず、壁面に向かって進行方向に斜め方向とされて
いる。よって、ロータリーキルン８’内には、旋回火炎
又は管状火炎が発生する。

【００９０】灰熱処理炉をロータリーキルン型とするこ
とにより、下流側に向けて下向きに傾斜し、かつ回転す
るため、たとえ熱処理不適物が介在した場合でも、これ
らを炉内に滞留させることなく、焼却灰を強制的に下流
側に搬送することができる。また、灰熱処理炉の内壁に
付着したダストが、ある程度の大きさになると自重で離
脱して下流側に搬送されるため、灰熱処理炉内の清掃は
不要となり、省力化が実現できる。

【００９１】図７は、本発明の実施の形態の１例にであ
るエジェクター装置を利用した炉内燃焼ガスと燃焼排ガ
スの循環系統の概要図を示す。図７において３４、３５
はエジェクターである。排熱ボイラー１８の入口近傍に
おいて２次燃焼を行った後の燃焼排ガス（ＥＲＧ）の一
部は、排ガス循環用配管を通って、エジェクター３４に
導かれる。エジェクター３４には、駆動流として高温空
気（燃焼排ガスの着火温度以上）が吹き込まれており、
ＥＲＧは、エジェクター３４に吸引され、高温空気と混
合されて、主燃焼室３に吹き込まれる。

【００９２】また、主燃焼室３内で発生した１次燃焼排
ガス（炉内未燃ガス）の一部は、配管によって取り出さ
れ、エジェクター３５に導かれる。エジェクター３５に
は、駆動流として高温空気（炉内未燃ガスの着火温度以
上）が吹き込まれており、一次燃焼排ガスは、エジェク
ター３５に吸引され、高温空気と混合されて、灰熱処理
炉８に吹き込まれる。

【００９３】エジェクター装置は構造が簡単であり、排
ガス中のダストが付着する可能性は少ないが、中でも、
排ガス配管中、一次燃焼ガス配管中に高温空気用配管を
挿入し、排ガス配管中、一次燃焼ガス配管方向に沿って
高温空気を噴出させるような簡単な構造のエジェクター
を用いることが好ましい。また、排ガス配管はなるべく
曲がりを少なくして、排ガス中のダストが、これら配管
中に付着するのを防止することが好ましい。さらに、排
ガス配管にパルスバーナーを付設して、排ガス配管中の
排ガスに脈動流を生じさせ、ダストの付着を抑制するこ
とが好ましい。

【００９４】また、図２における排ガス放散系統、すな
わち焼却炉から煙突に至るプロセス中に誘引ファンが設
けられている場合は、高温空気の代わりに、この誘引フ
ァンの下流の排ガスを使用することができる。特に、誘
引ファンが排ガス処理設備の後段に設けられている場合
には、誘引ファンの下流の排ガスは、排ガス処理設備に
おいて除塵されており、かつ圧力を有するので、エジェ
クターの駆動流として用いるのに好適である。これによ
り、排ガス循環用の専用ブロワーが不要となるので、設
備費が低減される他、電力の低減が可能となる。また、
駆動流となる排ガスの顕熱を回収することができるの
で、熱効率を上げることができ、省エネルギー化が実施
できる。さらに、排ガス中の残存Ｏ₂を焼却炉内で燃焼
用Ｏ₂として利用できるので、供給空気量を低減でき、
排ガス量も低減することができる。よって、省エネルギ
ー化、ＣＯ₂対策が実現できる。

【００９５】また、図示しないが、灰熱処理炉８内の雰
囲気をＯ₂計、ＣＯ計、ＣＯ₂計等により検出し、炉内雰
囲気が還元性に保たれるように、主燃焼室３内に設置さ
れた助燃バーナ（図示せず）からの燃料、主燃焼室３に
吹き込まれる熱風等の酸化剤、又は灰熱処理炉８内にガ
ス吹き出し口２０から吹き込まれる助燃ガス若しくは高
温空気等の酸化剤のいずれかを調節する灰熱処理炉内雰
囲気調節装置を設けてもよい。このようにして、灰熱処
理炉８内の雰囲気を積極的に還元性雰囲気に保つことに
より、灰中の重金属の揮散が促進されると共に、ダイオ
キシン類の分解効率を高めることができる。また、灰熱
処理炉の内壁近傍が還元性雰囲気となるため、内壁の焼
損を抑制することができる。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、廃棄物焼却炉と灰熱処理炉とを直結させ、焼却炉内
で生成した未燃ガスの一部と、高温空気や酸素冨化空気
のように反応性の高い酸化剤とを灰熱処理炉内に旋回吹
き込みすることにより、廃棄物を焼却しながら生成した
灰を連続的に熱処理するようにされているため、先行技
術の主な欠点であった、灰熱処理炉内温度分布の不均一
性に基づくスラグの部分固化や熱源としての焼却排ガス
や焼却灰中未燃物の性状変動に起因した湯口閉塞が回避
され、灰熱処理炉の長時間安定操業や炉材の長寿命化が
実現できると共に、トータルシステムとしての省エネル
ギー化及び省力化が実現できる。

【００９７】特に、灰熱処理炉中の温度をダイオキシン
の分解温度以上とし、かつ灰の溶融点以下の温度にする
ことにより、灰の溶融・固化に起因する問題を起こさ
ず、ダイオキシン類を分解し、有害な重金属類を揮散さ
せることができる。

【００９８】また、灰熱処理炉用として、反応性の高い
酸化剤、補助燃料、又は旋回燃焼を適用することによ
り、炉内での安定燃焼が促進され、ダイオキシン類、Ｃ
Ｏ等の有害物質の排出濃度が低く抑えられると共に、炉
の制御が容易になり、さらに内壁等の焼損が回避される
効果がある。

【００９９】さらに、灰熱処理炉用として、熱処理不適
物除去装置、調整ダンパ、又は回転キルン型炉を追加適
用することにより、熱処理すべき焼却灰に有効に熱が伝
達されると共に、灰熱処理炉内でのスラグ固化トラブル
がなくなり、稼働率が格段に向上するという効果が得ら
れる。

【０１００】一方、灰熱処理炉出口からの灰の飛散を抑
制する手段として、先細型の炉形状を採用することによ
り、下流に向けて旋回流速が著しく増大するため、内壁
への灰捕集効率が向上すると共に、炉内での完全燃焼が
促進される効果がある。

【０１０１】また、排ガス循環型焼却炉を適用対象とし
た場合、焼却炉内の高温未燃排ガスを灰熱処理炉内に引
き込む手段として、焼却炉用排ガス循環ブロワと灰熱処
理炉の下流端とを接続することにより、特殊な高温ブロ
ワを適用することなく、長時間安定操業が実現できる。

【０１０２】なお、高温空気発生装置を灰熱処理炉に適
用した場合、灰熱処理炉の入側での高温空気によるエジ
ェクト効果を利用して、焼却炉内で発生した可燃性ガス
を、循環ブロワなしで灰熱処理炉内に引き込むことがで
きる。高温空気発生装置から排出された高温の排ガスを
焼却炉内の混合性改善に利用することにより、焼却排ガ
スの低公害化と、排ガスの顕熱の有効利用(焼却炉の下
流のボイラにて熱回収)による省エネルギー化が実現で
きる。

【０１０３】また、灰熱処理炉内に炭素含有燃料を吹き
込むことにより、内壁近傍を選択的に加熱することがで
きると共に、灰が還元雰囲気で熱処理されるため、灰中
のダイオキシン類の分解効率が高まり、炉材の耐久性が
さらに向上する。

【０１０４】また、駆動流に高温空気を使用したエジェ
クター装置を用いて、廃棄物焼却炉の排ガスを搬送して
廃棄物焼却炉内に吹込んだり、廃棄物焼却炉内で発生し
た可燃性ガスを搬送して灰熱処理炉内に吹込んだりする
ことにより、低空気比燃焼が可能となり排ガス量が低減
できて省エネルギーにつながる。加えて、炉内火炎が安
定するので、低公害化が実現できる。また、排ガス循環
のための所要動力が少なくて済むので、省エネルギーが
図れると共に、高温含塵ガスを安定して搬送できるの
で、熱効率が向上し、この面でも省エネルギーが実現で
きる。

【０１０５】さらに、駆動流として高温空気の代わり
に、排ガス放散系統に設置された誘引ファンの下流の排
ガスを使用することにより、設備費が低減される他、電
力の低減が可能となる。また、熱効率を上げることがで
き、省エネルギー化が実施できる。さらに、排ガス中の
残存Ｏ₂を焼却炉内で燃焼用Ｏ₂として利用できるので、
供給空気量を低減でき、排ガス量も低減することができ
る。よって、省エネルギー化、ＣＯ₂対策が実現でき
る。

【０１０６】また、灰熱処理炉の炉内雰囲気が還元性に
保たれるように、燃料及び酸化剤の少なくとも一方を調
整する装置を設けることにより、灰中の重金属の揮散が
促進されると共に、ダイオキシン類の分解効率を高める
ことができる。また、灰熱処理炉の内壁近傍が還元性雰
囲気となるため、内壁の焼損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態の１例である廃棄物焼却・
灰熱処理炉における排ガス、蒸気等の系統を示す図であ
る

【図３】本発明の実施の形態の１例である灰熱処理炉例
の詳細を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態の１例における、先細煙
道、熱処理不適物検出・除去部と灰熱処理炉の連結部の
詳細を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態の１例における熱処理不適
物検出・除去部の詳細を示す図である。

【図６】灰熱処理炉がロータリーキルン型の本発明の実
施の形態の例を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態の１例にであるエジェクタ
ー装置を利用した炉内燃焼ガスと燃焼排ガスの循環系統
を示す概要図である。

【図８】従来の廃棄物焼却溶融炉の例を示す図である。

【符号の説明】

１…ホッパ、２…ごみ、３…主燃焼室、４…焼却灰、５
…先細煙道、６…熱処理不適物検出・除去部、７…格
子、８…灰熱処理炉、８’…ロータリーキルン、９…ス
ラグ、１０…スラグコンベア、１１…スラグ溜め、１２
…調整ダンパ、１３…除塵器、１４…熱交換器、１５…
排ガス循環ブロワ、１６…中間天井、１８…排熱ボイ
ラ、１９…炉内攪拌気体の出口、２０…ガス吹出し口、
２１…焼却炉内未然ガス吹込口、２２…高温空気吹込
口、２３…出口、２４…高温空気発生装置、２５…有害
物質供給装置、２６…ＴＶカメラ、２７…プッシャ、２
８…冷却用空気入口、２９…遮蔽板、３０…カバー、３
１…加振装置、３２…ローラ、３３…混合気体吹き込み
口、３４、３５…エジェクター

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｇ 5/44 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/44 ＺＡＢＦ Ｆ２３Ｌ 7/00 Ｆ２３Ｌ 7/00 Ｂ (72)発明者 中原 啓介 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 寺辻 和広 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3K061 AA02 AA07 AA23 AB01 AC01 AC19 BA06 BA08 CA07 DA18 DA19 DB20 FA10 FA21 FA24 FA28 NB06 NB21 NB30 3K065 AA02 AA07 AA23 AB01 AC01 AC19 BA06 BA08 GA03 GA08 GA13 GA14 GA23 GA28 GA35 GA53 3K078 AA06 AA08 BA03 BA24 BA26 CA02 CA06 CA11 CA18 CA21 CA24 CA27

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物焼却炉と灰熱処理炉が直結され、
   廃棄物を焼却し、その際に発生する灰を熱処理する廃棄
   物焼却・熱処理炉であって、廃棄物焼却炉内で発生した
   可燃性ガスの一部と、高温空気発生装置から発生した高
   温の空気とが、灰熱処理炉内で旋回火炎又は管状火炎を
   形成する方向に向けて吹き込まれていることを特徴とす
   る廃棄物焼却・熱処理炉。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の廃棄物焼却熱処理炉で
   あって、前記高温空気発生装置が燃料により空気を加熱
   するものであり、当該燃料の燃焼排ガスを、前記焼却炉
   内を攪拌するための気体として使用可能なことを特徴と
   する廃棄物焼却・熱処理炉。
3. 【請求項３】 廃棄物焼却炉と灰熱処理炉が直結され、
   廃棄物を焼却し、その際に発生する灰を熱処理する廃棄
   物焼却・熱処理炉であって、廃棄物焼却炉内で発生した
   可燃性ガスの一部と、酸素濃度が調整された酸化剤と
   が、灰熱処理炉内で旋回火炎又は管状火炎を形成する方
   向に向けて吹き込まれていることを特徴とする廃棄物焼
   却・熱処理炉。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の廃棄物焼却・熱処理炉
   であって、前記廃棄物焼却炉内で発生した排ガスの一部
   と酸素との混合気体を酸化剤として使用可能なことを特
   徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
   項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、高温の空気
   又は酸素濃度が調整された酸化剤の温度が、灰熱処理炉
   内の温度を所定値に保つように調整されていることを特
   徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５のうちいずれか１
   項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、灰熱処理炉
   内の温度を調整するための補助燃料の供給装置が備えら
   れていることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の廃棄物焼却・熱処理炉
   であって、前記補助燃料が炭素含有燃料からなり、前記
   灰処理炉内に燃料と灰とを攪拌するための手段が設けら
   れていることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のうちいずれか１
   項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、前記灰熱処
   理炉の下流側が出口に向けて次第に細くなるようにされ
   ていることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８のうちいずれか１
   項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、前記灰熱処
   理炉内またはその上流に気体、液体、又は粒子状の有害
   廃棄物が吹き込めるように有害廃棄物供給装置が配設さ
   れ、前記灰熱処理炉の下流に排ガス処理装置が配設され
   ていることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９のうちいずれか
    １項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、前記灰熱
    処理炉の上流側に焼却灰中の熱処理不適物を検出して除
    去する不適物除去装置が配設されていることを特徴とす
    る廃棄物焼却・熱処理炉。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項１０のうちいずれ
    か１項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、前記灰
    熱処理炉が回転キルン式灰熱処理炉であることを特徴と
    する廃棄物焼却・熱処理炉。
12. 【請求項１２】 廃棄物焼却炉と灰熱処理炉が直結さ
    れ、廃棄物を焼却し、その際に発生する灰を熱処理する
    廃棄物焼却・熱処理炉であって、廃棄物焼却炉と灰熱処
    理炉との連通部に、廃棄物焼却炉から灰熱処理炉への焼
    却排ガスの流入を抑制するためのダンパが備えられてい
    ることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
13. 【請求項１３】 請求項１から請求項１２のうちいずれ
    か１項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、高温空
    気を駆動流として、廃棄物焼却炉の排ガスを搬送し、廃
    棄物焼却炉内に吹込みを行うエジェクター装置が設けら
    れていることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
14. 【請求項１４】 請求項１から請求項１３のうちいずれ
    か１項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、高温空
    気を駆動流として、廃棄物焼却炉内で発生した可燃性ガ
    スを搬送し、灰熱処理炉内に吹込みを行うエジェクター
    装置が設けられていることを特徴とする廃棄物焼却・熱
    処理炉。
15. 【請求項１５】 請求項１３又は請求項１４に記載の廃
    棄物焼却・熱処理炉における高温空気に代えて、排ガス
    放散系統に設置された誘引ファンの下流の排ガスを使用
    することを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
16. 【請求項１６】 廃棄物焼却炉と灰熱処理炉が直結さ
    れ、廃棄物を焼却し、その際に発生する灰を熱処理する
    廃棄物焼却・熱処理炉であって、前記廃棄物焼却炉が排
    ガス循環式焼却炉で、かつ前記灰熱処理炉の排ガスが、
    前記廃棄物焼却炉の排ガス循環ブロワで吸引されるよう
    にされていることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。
17. 【請求項１７】 請求項１から請求項１６のうちいずれ
    か１項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、前記廃
    棄物焼却炉が、一次燃焼室（主燃焼室）内に中間天井を
    備えた二回流式火格子焼却炉であることを特徴とする廃
    棄物焼却・熱処理炉。
18. 【請求項１８】 請求項１から請求項１７のうちいずれ
    か１項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、前記灰
    熱処理炉内の温度を、８００℃以上で灰の溶融温度以下
    に制御する温度制御装置が設けられていることを特徴と
    する廃棄物焼却・熱処理炉。
19. 【請求項１９】 請求項１から請求項１８のうちいずれ
    か１項に記載の廃棄物焼却・熱処理炉であって、前記灰
    熱処理炉内が還元性雰囲気になるように、燃料及び酸化
    剤の少なくとも一方を調整するための装置が備えられて
    いることを特徴とする廃棄物焼却・熱処理炉。