JP2019039644A - 焼却プラント - Google Patents

Abstract

【課題】焼却炉からの排ガスの一部を循環排ガスとして焼却炉内に循環させる焼却プラントにおいて、窒素酸化物の発生を良好に抑制しながら、廃棄物の不完全燃焼を防止すると共にクリンカの発生量を低減する。【解決手段】燃焼プラントは、火炉室と、再燃焼室と、複数のストーカと、火炉室の上方空間と再燃焼室の上方空間とを仕切り下端が複数のストーカの上面と離隔して配置された中間仕切壁と、を有する焼却炉と、排ガスの一部を循環排ガスとして循環させる循環路と、中間仕切壁に対応する位置に設けられて循環路を通過した循環排ガスを火炉室内に噴射する噴射ノズルと、制御装置とを備え、制御装置が、搬送方向の下流側から上流側に向けて、噴射ノズルから循環排ガスを噴射させるように噴射ノズルを制御することで、火炉室から中間仕切壁に向けて反転し、中間仕切壁の下方を通って再燃焼室へ向かうガスの反転流が形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、ごみ等の廃棄物を処理する焼却プラントに関する。

廃棄物処理施設として、焼却炉を備える焼却プラントが知られている。焼却炉の形式としては、例えば、複数のストーカにより廃棄物を搬送しながら、廃棄物と燃焼ガス（可燃性ガス）とを燃焼するストーカ式が挙げられる。

焼却プラントとしては、例えば特許文献１に開示されるように、焼却炉からの排ガスの一部を循環排（ＥＧＲ）ガスとして焼却炉内に循環させることで、廃棄物の燃焼温度が過度に上昇するのを防止して窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制するものが知られている。

特開２０１６−７５４１５号公報

焼却炉内に循環排ガスを循環させると、窒素酸化物の発生は抑制されるものの、焼却炉内の燃焼ガス温度が低下して廃棄物の固形未燃分が残留する不完全燃焼や、焼却炉内の酸素濃度が不足して一酸化炭素（ＣＯ）が発生する不完全燃焼が生じる場合がある。

また焼却プラントでは、廃棄物の燃焼灰によりクリンカが発生して焼却炉の炉壁に付着し、焼却炉内における廃棄物やガスの流れを阻害する場合がある。このため、焼却炉の炉壁からクリンカを除去することが求められるが、メンテナンス作業の負担が増大する。

そこで本発明は、焼却炉からの排ガスの一部を循環排ガスとして焼却炉内に循環させる焼却プラントにおいて、窒素酸化物の発生を良好に抑制しながら、廃棄物の不完全燃焼を防止すると共にクリンカの発生量を低減することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る焼却プラントは、廃棄物を燃焼させる火炉室と、前記火炉室で廃棄物の燃焼により生じた燃焼ガスを燃焼させる再燃焼室と、前記火炉室と前記再燃焼室との下側に配置され且つ予め定められた搬送方向に廃棄物を搬送する複数のストーカと、前記火炉室の上方空間と前記再燃焼室の上方空間とを仕切り且つ下端が前記複数のストーカの上面と離隔して配置された中間仕切壁と、を有する焼却炉と、前記焼却炉から排出される排ガスの一部を循環排ガスとして循環させる循環路と、前記中間仕切壁に対応する位置に設けられて前記循環路を通過した循環排ガスを前記火炉室内に噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置が、前記搬送方向の下流側から上流側に向けて、前記噴射ノズルから前記火炉室内に循環排ガスを噴射させるように前記噴射ノズルを制御することにより、前記火炉室から前記中間仕切壁に向けて反転し、前記中間仕切壁の下方を通って前記再燃焼室へ向かうガスの反転流が形成される。

上記構成によれば、搬送方向の下流側から上流側に向けて、噴射ノズルから火炉室内に循環排ガスを噴射させることで、廃棄物と同方向に流れる燃焼ガスと、循環排ガスとを効率よく混合できる。また循環排ガスを、中間仕切壁に対応する位置に設けられた噴射ノズルから火炉室内に噴射させて、火炉室から中間仕切壁に向けて反転し、中間仕切壁の下方を通って再燃焼室へ向かうガスの反転流を形成することにより、火炉室内及び再燃焼室内において、燃焼ガス温度を均一に低減し易くすることができる。よって、焼却炉内で局所的に廃棄物の燃焼温度が過度に上昇するのを防止し、窒素酸化物の発生を良好に抑制できる。

また、上記したガスの反転流が形成されることで、火炉室内と再燃焼室内とにおける、廃棄物の燃焼に伴って生じる燃焼ガスの燃焼が緩慢になり、火炎が火炉室内と再燃焼室内とにわたって従来より下流側まで、また、より低く位置させられるので、この火炎により、燃焼中の廃棄物に含まれる固形未燃分を燃焼ガスの輻射熱等により燃焼させ、固形未燃分の残留による廃棄物の不完全燃焼を防止できる。

また、空気等に比べて酸素（Ｏ_２）濃度の低い循環排ガスが、中間仕切壁に対応する位置に設けられた噴射ノズルから火炉室内に噴射されるため、循環排ガスが噴射される中間仕切壁の周辺において、燃焼ガス温度が低下し、燃焼灰により生じるクリンカの発生量を低減できる。

前記噴射ノズルは、前記搬送方向に垂直な水平方向において、前記焼却炉の炉壁よりも前記焼却炉の内側に離隔した位置に配置されると共に、前記中間仕切壁から前記上流側に向けて斜め下方に循環排ガスを噴射可能に配置されていてもよい。

上記構成によれば、噴射ノズルは、搬送方向に垂直な水平方向において、焼却炉の炉壁よりも焼却炉の内側に離隔した位置から循環排ガスを噴射するので、噴射ノズルを焼却炉の搬送方向に垂直な方向の炉壁（側壁）に配置した場合に比べて、噴射ノズルから噴射される循環排ガスにより焼却炉内の高温のガスが炉壁近傍において温度低下するのが低減される。従って、炉壁近傍で燃焼灰によりクリンカが生じて炉壁に付着・成長するのが防止される。

また、中間仕切壁から前記搬送方向の上流側に向けて斜め下方に循環排ガスが噴射されることで、循環排ガスが火炉室の搬送方向上流側の炉壁や火炉室の天井に案内されて中間仕切壁に向けて反転し、中間仕切壁の下方を通って再燃焼室へ向かうガスの反転流が形成され易くなる。よって、焼却炉内の局所的な温度上昇が抑制され、廃棄物の燃焼温度が過度に上昇するのを良好に低減できる。

前記制御装置は、前記焼却炉内の循環排ガス量が理論空気量の１０％以上８０％以下の範囲の値となるように、前記噴射ノズルから前記火炉室内に循環排ガスを噴射させてもよい。或いは、前記火炉室の下方から前記火炉室内に一次空気を供給する供給路を更に備え、前記制御装置は、前記焼却炉内の循環排ガス量が前記焼却炉内の一次空気量の１０％以上８０％以下の範囲の値となるように、前記噴射ノズルから前記火炉室内に循環排ガスを噴射させてもよい。これにより、焼却炉内において、適切な酸素濃度の雰囲気で廃棄物を燃焼させることができ、廃棄物の燃焼温度が過度に上昇するのを低減できる。

排ガスの一酸化炭素濃度を測定する一酸化炭素濃度計を更に備え、前記制御装置は、排ガスの一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ以上であることを前記一酸化炭素濃度計により検出した場合、排ガスの一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ未満であることを前記一酸化炭素濃度計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を低減させてもよい。

これにより、焼却プラントから排出される一酸化炭素の排出量を適切に低減しながら、酸素不足或いは燃焼ガス温度の低下による廃棄物の不完全燃焼を防止して廃棄物を適切に燃焼させることができる。

前記焼却炉内の酸素濃度を測定する酸素濃度計を更に備え、前記制御装置は、前記焼却炉内の酸素濃度が３％以下であることを前記酸素濃度計により検出した場合、前記焼却炉内の酸素濃度が３％より多いことを前記酸素濃度計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を低減させてもよい。

このように、制御装置が焼却炉内の酸素濃度を基準にして噴射ノズルの噴射量を制御することで、廃棄物の燃焼温度の過度の上昇による窒素酸化物の発生を低減すると共に、酸素不足による廃棄物の不完全燃焼を防止して、廃棄物を良好に燃焼させることができる。

前記制御装置は、前記火炉室内に噴射する循環排ガス量をＶ１とし、前記焼却炉から排出される排ガス量をＶ２としたときのガス量比Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）が０．１５以上０．４０以下の範囲の値となるように、前記噴射ノズルから前記火炉室内に循環排ガスを噴射させてもよい。

このように、制御装置が所定の前記ガス量比に基づいて噴射ノズルを制御することで、廃棄物の燃焼温度の過度の上昇による窒素酸化物の発生を低減しながら、酸素不足による廃棄物の不完全燃焼を防止して廃棄物を適切に燃焼させることができる。

排ガスの窒素酸化物濃度を測定する窒素酸化物濃度計を更に備え、前記制御装置は、排ガスの窒素酸化物濃度が３０ｐｐｍ以上であることを前記窒素酸化物濃度計により検出した場合、排ガスの窒素酸化物濃度が３０ｐｐｍ未満であることを前記窒素酸化物濃度計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を増加させてもよい。

このように、制御装置が排ガスの窒素酸化物濃度に基づいて噴射ノズルの噴射量を制御することで、焼却炉内の酸素濃度を循環排ガスにより適切に低減させ、廃棄物の燃焼温度の過度の上昇を抑制して、窒素酸化物の発生を低減できると共に、酸素不足による廃棄物の不完全燃焼を防止して、廃棄物を適切に燃焼させることができる。

前記火炉室の出口におけるガス温度を測定するガス温度計を更に備え、前記制御装置は、前記火炉室の出口におけるガス温度が９００℃以下であることを前記ガス温度計により検出した場合、前記火炉室の前記出口におけるガス温度が９００℃より高いことを前記ガス温度計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を低減させてもよい。

このように、制御装置が火炉室の出口におけるガス温度に基づいて噴射ノズルの噴射量を制御することで、廃棄物の燃焼温度が低下した状態で循環排ガスを噴射したことにより燃焼ガス温度の低下による廃棄物の不完全燃焼が生じるのを防止して、廃棄物を安定して燃焼させることができる。

前記焼却炉の内圧を検出する圧力計を更に備え、前記制御装置は、前記焼却炉の内圧が基準値以上であることを前記圧力計により検出した場合、前記焼却炉の前記内圧が前記基準値未満であることを前記圧力計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を低減させてもよい。

このように、制御装置が焼却炉の内圧に基づいて噴射ノズルの噴射量を制御することで、焼却炉内の燃焼量が一時的に増加し、焼却炉の内圧が基準値よりも上昇して廃棄物の燃焼温度が過度に上昇したことによって窒素酸化物が発生するのを低減しながら、燃焼ガス温度の低下による廃棄物の不完全燃焼を防止して廃棄物を適切に燃焼させることができる。

前記複数のストーカは、前記火炉室の前記上流側に配置された乾燥ストーカと、前記乾燥ストーカの前記下流側に配置された燃焼ストーカと、前記燃焼ストーカの前記下流側に配置された後燃焼ストーカを含み、前記燃焼ストーカの上方と前記後燃焼ストーカの上方とにわたって、廃棄物の燃焼に伴って生じる火炎が位置させられてもよい。

上記構成によれば、前記燃焼ストーカの上方と前記後燃焼ストーカの上方とにわたって、廃棄物の燃焼に伴って生じる火炎が位置させられることで、廃棄物が搬送されながら十分に燃焼するので、窒素酸化物の発生を低減しながら、酸素不足或いは燃焼ガス温度の低下による廃棄物の不完全燃焼を防止できる。

上記した本発明の各態様によれば、焼却炉からの排ガスの一部を循環排ガスとして焼却炉内に循環させる焼却プラントにおいて、窒素酸化物の発生を良好に抑制しながら、廃棄物の不完全燃焼を防止すると共にクリンカの発生量を低減できる。

実施形態に係る焼却プラントの概略構成図である。 図１の焼却炉内で形成される火炎の形状を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。以下の説明において、「搬送方向」とは、焼却炉４内における廃棄物Ｗの搬送方向を指す。

図１は、実施形態に係る焼却プラント１の構成を示す図である。図２は、図１の焼却炉４内で形成される火炎の形状を示す模式図である。図１に示すように、焼却プラント１は、ホッパー２、給塵機３、焼却炉４、ボイラ５、集塵機６、煙突７、タービン８、発電機９、制御装置１０、ブロアＢ１，Ｂ２、供給路Ｒ１、排出路Ｒ２、循環路Ｒ３、及び流通路Ｒ４を備える。

ホッパー２は、焼却炉４における火炉室１１の搬送方向上流側に設けられ、焼却炉４の内部と連通している。ホッパー２には廃棄物Ｗが投入される。給塵機３は、ホッパー２から焼却炉４に供給される廃棄物Ｗを、予め定められた搬送方向に火炉室１１内に給塵する。

焼却炉４は、外部から供給される廃棄物Ｗを焼却処理する。本実施形態の焼却炉４は、廃棄物Ｗと廃棄物Ｗの燃焼により生じるガスの流れ方向が並行する並行流ストーカ式焼却炉であり、火炉室１１、再燃焼室１２、中間室１３、及び複数のストーカ（乾燥ストーカ１５、燃焼ストーカ１６、及び後燃焼ストーカ１７）を有する。

火炉室１１は、ホッパー２から供給される廃棄物Ｗを、燃焼中の廃棄物Ｗからの熱により乾燥させて燃焼する。再燃焼室１２は、火炉室１１の搬送方向下流側に配置されている。再燃焼室１２は、火炉室１１で廃棄物Ｗの燃焼により生じた燃焼ガスを燃焼させる。

中間室１３は、火炉室１１の上方と再燃焼室１２の上方との間に配置されている。中間室１３は、焼却炉４の上部から下方に延びる中間仕切壁２６によって、火炉室１１及び再燃焼室１２と区画されている。

中間仕切壁２６は、火炉室１１の上方空間と再燃焼室１２の上方空間とを仕切り且つ下端が複数のストーカ１５〜１７の上面と離隔して配置されている。本実施形態の中間仕切壁２６は、燃焼ストーカ１６の上方において、燃焼ストーカ１６の搬送方向上流端部よりも搬送方向下流側に位置しているが、これに限定されない。

中間室１３内には、搬送方向に垂直な水平方向（図１の紙面に垂直な方向）に延びる配管２７が配置されている。配管２７の周面には、１又は複数（ここでは複数）の噴射ノズル１４が設けられている。

噴射ノズル１４は、中間仕切壁２６に対応する位置に設けられている。噴射ノズル１４は、焼却炉４から排出される排ガスの一部である循環排ガス（ＥＧＲガス）を、排出路Ｒ２、循環路Ｒ３、及び配管２７を通過させて、火炉室１１内に噴射する。本実施形態の噴射ノズル１４は、一例として、循環排ガスと他のガス（空気等）との混合ガスではなく、循環排ガスのみを噴射する。噴射ノズル１４は、火炉室１１の天井の最も高い位置よりも下方に配置されている。中間仕切壁２６の噴射ノズル１４に対応する位置には、噴射ノズル１４の先端を火炉室１１内に露出させるための吹出口２６ａが設けられている。

本実施形態の噴射ノズル１４は、搬送方向に垂直な水平方向において、焼却炉４の炉壁よりも焼却炉４の内側に離隔した位置に配置されている。噴射ノズル１４の噴射方向は、適宜設定可能である。

本実施形態の噴射ノズル１４は、中間仕切壁２６から搬送方向上流側に向けて、斜め下方に循環排ガスを噴射可能に配置されている。これにより、噴射ノズル１４から循環排ガスが、焼却炉４内における廃棄物Ｗと燃焼ガスとの流れ方向と対向する方向に噴射される。一例として、噴射ノズル１４は、乾燥ストーカ１５の搬送方向上流端部上の廃棄物Ｗの表面に向けて循環排ガスを噴射可能に配置することで、後述するガスの反転流（図２参照）を形成し易くすることができる。

噴射ノズル１４から噴射される循環排ガスの温度は、焼却炉４内で燃焼する廃棄物Ｗの燃焼中の最高温度よりも低温である。例えば、ボイラ５の出口における循環排ガスの温度は１５０℃以上３００℃以下の範囲の値に設定でき、廃棄物Ｗの燃焼温度は、８５０℃以上１２００℃以下の範囲の値に設定できる。このため、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射することで、燃焼中の廃棄物Ｗの過度の温度上昇が抑制される。また、ストーカ１６，１７の上方空間を流通するガスの過度の温度上昇も抑制される。

なお、循環排ガスの温度が低過ぎると、廃棄物Ｗの燃焼温度を低下させ過ぎるおそれがあり、循環排ガスの温度が高過ぎると、廃棄物Ｗの燃焼温度及びストーカ１６，１７の上方空間を流通するガスの温度を低下させる効果が減るので留意する。

ここで噴射ノズル１４は、燃焼ストーカ１６上に位置する主燃焼領域と、後燃焼ストーカ１７上に位置する後燃焼領域とのいずれかの真上から循環排ガスを噴射するように設けられていることが望ましい。これにより、運転中の焼却炉４内で最も温度上昇する領域に対して、循環排ガスを効果的に噴射できる。また、循環排ガスを用いることで、主燃焼領域と後燃焼領域とにおける酸素濃度を低減し、燃焼を緩慢にして燃焼時間を延長し易くすることができる。

また複数の噴射ノズル１４を設ける場合、隣接する噴射ノズル１４の間隔は均一でもよいし、不均一でもよい。また複数の噴射ノズル１４を設ける場合、搬送方向又は搬送方向に垂直な方向（以下、単に垂直方向とも称する。）から見た各噴射ノズル１４の噴射方向は、平行でもよいし、交差していてもよい。

また搬送方向から見て、各噴射ノズル１４の噴射方向が交差する場合、各噴射ノズル１４の噴射方向は、ストーカ１６，１７上の同一位置に向けられていてもよいし、ストーカ１６，１７上の複数の位置に向けられていてもよい。また、各噴射ノズル１４の噴射方向は、廃棄物Ｗ上の搬送方向に垂直な方向における焼却炉４の内側に向けられていてもよい。

噴射ノズル１４の噴射方向が、搬送方向の下流側から上流側に向かう方向の成分を含むことにより、火炉室１１から中間仕切壁２６に向けて反転し、中間仕切壁２６の下方を通って再燃焼室１２へ向かうガスの反転流が形成される。

具体的には図２に示すように、垂直方向から見て、噴射ノズル１４から噴射された循環排ガスが、火炉室１１の搬送方向上流側の炉壁の下側から上方に向けて上昇し、火炉室１１の天井に案内されて中間仕切壁２６に向けて移動し、その後、中間仕切壁２６の下方を通って再燃焼室１２へ向かうガスの反転流が形成される。

このようなガスの反転流を形成することで、主燃焼領域で生成した高温のガスを乾燥ストーカ１５の上方に位置する乾燥領域に流通させ、乾燥領域の上部の温度を上昇できると共に、火炉室１１内の空間を有効利用して温度分布の均一化を図ることができる。また、火炉室１１内及び再燃焼室１２内の局所的な過度の温度上昇を防いで、窒素酸化物の発生を抑制しながら、焼却炉４に及ぶ負荷を軽減できる。

また、火炉室１１の搬送方向に垂直な方向の炉壁（側壁）にボイラパネル等を設置してもよい。これにより、火炉室１１内を流れる高温のガスから熱回収を効率よく図れるため、焼却プラント１の運転コスト等を低減できる。

噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射する際の吹込み流速は適宜設定可能であるが、吹込み流速が低過ぎる（吹込み量が少な過ぎる）と効果が少なく、吹込み流速が高過ぎる（吹込み量が多過ぎる）と燃焼ガスの燃焼不良を起こすと共に、中間仕切壁２６にクリンカが付着・成長するおそれがある。従って、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの吹込み流速は、適切に設定することが望ましく、一例として、２０ｍ／ｓ以上１００ｍ／ｓ以下の範囲の値に設定できる。

なお噴射ノズル１４からは、循環排ガスだけでなく、循環排ガスと共に空気等の酸化性ガスが火炉室１１内に噴射されてもよい。また循環排ガスは、中間室１３内の配管２７に設けられた噴射ノズル１４からだけでなく、例えば、火炉室１１の搬送方向に垂直な方向の炉壁（側壁）に設けられた別の噴射ノズルから火炉室１１内へ噴射されてもよい。

各ストーカ１５〜１７は、火炉室１１と再燃焼室１２との下側に配置され、搬送方向に廃棄物Ｗを搬送する。各ストーカ１５〜１７は、搬送方向に並べられた複数の火格子を有する。この火格子は、定位置に設けられた固定火格子と、搬送方向に一定範囲内で往復移動する可動火格子とを含む。この固定火格子と可動火格子とにより、各ストーカ１５〜１７に載置された廃棄物Ｗが搬送方向に搬送される。

乾燥ストーカ１５は、火炉室１１の下側且つ搬送方向上流側に配置されている。燃焼ストーカ１６は、火炉室１１の下側において、乾燥ストーカ１５よりも搬送方向下流側に配置されている。本実施形態の燃焼ストーカ１６の真上には、噴射ノズル１４の先端（吹出口２６ａ）が位置している。

後燃焼ストーカ１７は、再燃焼室１２の下側において、燃焼ストーカ１６よりも搬送方向下流側に配置されている。後燃焼ストーカ１７の上面は、燃焼ストーカ１６の上面よりも下方に位置している。焼却炉４の後燃焼ストーカ１７よりも搬送方向下流側には、廃棄物Ｗの燃焼灰を排出する排出口２８が配置されている。

焼却炉４の下方には、風箱１８〜２０が設けられている。風箱１８は、乾燥ストーカ１５の下方に配置されている。風箱１９は、燃焼ストーカ１６の下方に配置されている。風箱２０は、後燃焼ストーカ１７の下方に配置されている。風箱１８〜２０は、供給路Ｒ１と個別に接続されている。

供給路Ｒ１は、火炉室１１の下方から火炉室１１内に一次空気を供給する。空気は、廃棄物Ｗを燃焼するために用いられる。供給路Ｒ１を流通した一次空気は、風箱１８〜２０を介して、火炉室１１内に供給される。供給路Ｒ１から風箱１８〜２０に供給される一次空気量は、風箱１８〜２０毎に個別に調整可能である。図１では図示しないが、本実施形態では、火炉室１１の天井の位置から火炉室１１内へ二次空気が供給される。二次空気の供給位置は、これに限定されない。火炉室１１内に供給される一次空気量と二次空気量とは、空気量測定計を用いて、制御装置１０により制御される。

ボイラ５は、焼却炉４内で生じた燃焼ガスと排ガスとから熱回収する。ボイラ５は、放射室２１、第１煙道２２、及び第２煙道２３を有する。放射室２１は、再燃焼室１２の上部と連通して上下方向に延び、下方から上方へ向けて排ガスを案内する。

放射室２１の外側には、水蒸気が流通する流通路Ｒ４が設けられる。流通路Ｒ４は垂直方向に延びている。放射室２１を流通する高温の排ガスは、流通路Ｒ４を流通する水蒸気と熱交換される。これにより、温度上昇した水蒸気によってタービン８が回転する。発電機９は、タービン８の回転駆動力により発電する。

煙道２２，２３は、再燃焼室１２から流出した排ガスを流通させる。第１煙道２２は、放射室２１に隣接して配置され、放射室２１の上部と連通して上下方向に延び、上方から下方へ向けて排ガスを案内する。

第２煙道２３は、第１煙道２２に隣接して配置され、第１煙道２２の下部と連通して上下方向に延び、下方から上方へ向けて排ガスを案内する。第２煙道２３の途中には、過熱器２４が配置されている。過熱器２４は、第２煙道２３を流通する排ガスから熱回収する。

ボイラ５の後部には、排出路Ｒ２の上流端部が接続されている。排出路Ｒ２の下流端部は、煙突７に接続されている。排出路Ｒ２は、第２煙道２３から排出される排ガスを煙突７へ向けて案内する。

排出路Ｒ２の途中には、集塵機６とブロアＢ１とが設けられている。集塵機６にはバグフィルターが設けられ、排ガスから集塵する。集塵機６を通過した排ガスは、ブロアＢ１により誘引され、煙突７を流通して大気中に排出される。

排出路Ｒ２の集塵機６とブロアＢ１との間には、循環路Ｒ３の上流端部が接続されている。循環路Ｒ３の下流端部は、配管２７と接続されている。循環路Ｒ３は、焼却炉４から排出される排ガスの一部を循環排ガスとして循環させる。本実施形態の循環路Ｒ３は、焼却炉４とボイラ５とを通過した排ガスの一部を循環排ガスとして火炉室１１に循環させる。

循環路Ｒ３の途中には、ブロアＢ２が設けられている。循環路Ｒ３を流通した循環排ガスは、ブロアＢ２により誘引され、配管２７に設けられた噴射ノズル１４から火炉室１１内に噴射される。

なお循環路Ｒ３の上流端部は、排出路Ｒ２の集塵機６よりも排ガスの流通方向の上流側の部分に接続されていてもよいし、焼却炉４のボイラ５よりも排ガスの流通方向の上流側の部分に接続されていてもよい。

制御装置１０は、噴射ノズル１４を制御する。制御装置１０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを内蔵するコンピュータであり、所定の制御プログラムにより、配管２７に設けられた不図示のバルブの流量を調節することで噴射ノズル１４の噴射量を制御する。本実施形態の制御装置１０は、搬送方向の下流側から上流側に向けて、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射させるように噴射ノズル１４を制御する。

焼却プラント１は、焼却炉４内へ供給される一次空気量を測定するための空気量測定計３０と、排ガスの一酸化炭素濃度を測定するための一酸化炭素濃度計３１と、排ガスの窒素酸化物濃度を測定するための窒素酸化物濃度計３２と、火炉室１１の出口におけるガス温度を測定するためのガス温度計３３と、焼却炉４内の酸素濃度を測定するための酸素濃度計３４と、焼却炉４の内圧を測定するための圧力計３５とを更に備える。これらの計器３０〜３５は、制御装置１０に接続され、各測定値が制御装置１０により監視されている。本実施形態の制御装置１０は、制御プログラムに基づき、以下の項目（ａ）〜（ｉ）に示す具体的制御を行う。

（ａ）循環排ガス量が廃棄物の焼却量と焼却プラント１に設けられたボイラの蒸発量から求められる理論空気量の１０％以上８０％以下の範囲の値となるように、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射させる。

（ｂ）空気量測定計３０の測定値に基づいて、循環排ガス量が一次空気量の１０％以上８０％以下の範囲の値となるように、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射させる。

（ｃ）排ガスの一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ以上であることを一酸化炭素濃度計３１により検出した場合、排ガスの一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ未満であることを一酸化炭素濃度計３１により検出した場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を低減させる。

（ｄ）焼却炉４内の酸素濃度が３％以下であることを酸素濃度計３４により検出した場合、焼却炉４内の酸素濃度が３％より多いことを酸素濃度計３４により検出した場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を低減させる。

ここで酸素濃度計３４は、例えば焼却炉４の出口、又は、集塵機６に設けられたバグフィルターの出口に取り付けることができる。図１に示す例では、酸素濃度計３４は、焼却炉４の出口に取り付けられている。

（ｅ）火炉室１１内に噴射する循環排ガス量をＶ１とし、焼却炉４から排出される排ガス量をＶ２としたときのガス量比Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）が０．１５以上０．４０以下の範囲の値となるように、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射させる。

（ｆ）排ガスの窒素酸化物濃度が３０ｐｐｍ以上であることを窒素酸化物濃度計３２により検出した場合、排ガスの窒素酸化物濃度が３０ｐｐｍ未満であることを窒素酸化物濃度計３２により検出した場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を増加させる。

（ｇ）火炉室１１の出口におけるガス温度が９００℃以下であることをガス温度計３３により検出した場合、火炉室１１の出口におけるガス温度が９００℃より高いことをガス温度計３３により検出した場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を低減させる。

（ｈ）焼却炉４の内圧が基準値以上であることを圧力計３５により検出した場合、焼却炉４の内圧が基準値未満であることを圧力計３５により検出した場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を低減させる。

（ｉ）ボイラ５の出口、又は、火炉室１１の乾燥ストーカ１５上に位置する乾燥領域の上側に、焼却炉４内の温度を測定可能な温度計を設けた状態において、温度が所定の基準温度未満であることを温度計により検出した場合、温度が所定の基準温度以上であることを温度計により検出した場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を低減させる。

制御装置１０は、焼却炉４内の廃棄物Ｗの状態等を考慮して、項目（ａ）〜（ｉ）の制御のうち、いずれかを単独で行ってもよいし、２つ以上を組み合わせて行ってもよい。制御装置１０が項目（ａ）〜（ｉ）の制御を行う場合、例えば、オペレータが焼却炉４内の火炎の形状が図２に示した形状となるように、火炎の形状をモニタ等で確認しながら制御装置１０の調整を行ってもよい。また、項目（ｃ），（ｄ），（ｇ），（ｈ），及び（ｉ）の制御における「低減」の程度は、適宜調整可能であり、噴射ノズル１４からの循環排ガスの噴射の完全停止も含む。

制御装置１０がこのような噴射ノズル１４の制御を行うことで、焼却プラント１では、図２に示すように、火炉室１１から中間仕切壁２６に向けて反転し、中間仕切壁２６の下方を通って再燃焼室１２へ向かうガスの反転流が形成される。また、火炉室１１内と再燃焼室１２内とにわたって、廃棄物Ｗの燃焼に伴って生じる火炎が位置させられる。なお火炎は、燃焼ストーカ１６上の主燃焼領域と、後燃焼ストーカ１７上の後燃焼領域との両方における廃棄物Ｗの上方に向けて延びていてもよい。

以上説明したように、焼却プラント１では、搬送方向の下流側から上流側に向けて、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射させることで、廃棄物と同方向に流れる燃焼ガスと、循環排ガスとを効率よく混合できる。また循環排ガスを、中間仕切壁２６に対応する位置に設けられた噴射ノズル１４から火炉室１１内に噴射させて上記したガスの反転流を形成することにより、火炉室１１内及び再燃焼室１２内において、燃焼ガス温度を均一に低減し易くすることができる。よって、焼却炉４内で局所的に廃棄物Ｗの燃焼温度が過度に上昇するのを防止し、窒素酸化物の発生を良好に抑制できる。本実施形態では、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射することで、火炉室１１の出口における燃焼ガスの燃焼温度が１０００℃以下となるように調整され、窒素酸化物の発生が効果的に抑制される。

また、上記したガスの反転流が形成されることで、火炉室１１内と再燃焼室１２内とにおける、廃棄物Ｗの燃焼に伴って生じる燃焼ガスの燃焼が緩慢になり、火炎が火炉室１１内と再燃焼室１２内とにわたって従来より下流側まで、また、より低く位置させられるので、この火炎により、燃焼中の廃棄物Ｗに含まれる未燃分（特に後燃焼領域に堆積している廃棄物Ｗに含まれる未燃分）を、燃焼ガスの輻射熱等により燃焼させ、固形未燃物の残留による廃棄物Ｗの不完全燃焼を防止できる。

また、空気等に比べて酸素濃度の低い循環排ガスが、中間仕切壁２６に対応する位置に設けられた噴射ノズル１４から火炉室１１内に噴射されるため、循環排ガスが噴射される中間仕切壁２６の周辺において、燃焼ガス温度が低下し、燃焼灰により生じるクリンカの発生量を低減できる。

ここで、廃棄物Ｗの発熱量が低い場合等、廃棄物Ｗの乾燥に時間を要して廃棄物Ｗの着火が遅れる場合がある。これに対して本実施形態では、中間仕切壁２６に対応する位置に設けられた噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射させることで、主燃焼領域から高温のガスを乾燥領域に流通させ、乾燥領域を温度上昇させて廃棄物Ｗの乾燥効果を向上できる。これにより、焼却炉４に供給された廃棄物Ｗを早期に着火可能にし、主燃焼領域と後燃焼領域とにおいて、廃棄物Ｗを効率よく燃焼させて、固形未燃物の残留による廃棄物Ｗの不完全燃焼を防止できる。

また、従来の焼却炉の運転中の温度分布では、通常、主燃焼領域が最も高温となり、乾燥領域は比較的低温となる。本実施形態の焼却炉４では、上記のように乾燥領域を温度上昇できるため、焼却炉の乾燥領域の炉壁にボイラ水壁管を配置した場合、吸収熱量が高められると共に、乾燥領域よりも搬送方向下流側に配置されたボイラ５の伝熱面積を縮小できる。これにより、焼却プラント１の設備小型化を図り、焼却プラント１の熱回収率を高めることができる。

また、従来の運転中の焼却炉では、主燃焼領域が過度に温度上昇して窒素酸化物が発生し易くなる場合がある。これに対して本実施形態の焼却炉４では、中間仕切壁２６に対応する位置に設けられた噴射ノズル１４から循環排ガスが火炉室１１内に噴射されることで、主燃焼領域の過度の温度上昇が抑制されるため、窒素酸化物の発生を効果的に防止できる。また、焼却炉４の搬送方向に垂直な方向の炉壁（側壁）のうち、主燃焼領域に対応する部分の温度上昇が抑制されるので、当該炉壁部分にクリンカが付着するのを防止できる。

また、中間仕切壁２６に対応する位置に設けられた噴射ノズル１４から火炉室１１内に噴射された循環排ガスが、火炉室１１の搬送方向上流側の炉壁の下側から上方に向けて上昇し、火炉室１１の天井に案内されて中間仕切壁２６に向けて移動し、その後、中間仕切壁２６の下方を通って再燃焼室１２へ向かうガスの反転流が形成されることで（図２）、中間仕切壁２６におけるガスの反転混合撹拌効果を高めることができる。これにより、火炉室１１内の温度分布を均一化すると共に、低空気比化を図って一酸化炭素量を低減しながら、酸素不足或いは固形未燃物の残留による廃棄物Ｗの不完全燃焼を防止できる。

ここで従来の運転中の焼却炉では、主燃焼領域の周辺における焼却炉の炉壁から火炉室内に循環排ガスを噴射すると、主燃焼領域の周辺における高温のガスが炉壁近傍で滞留するようにガスの流れが形成され、廃棄物Ｗの燃焼灰により生じるクリンカが炉壁に付着・成長する場合がある。

これに対して本実施形態の焼却炉４では、噴射ノズル１４は、搬送方向に垂直な水平方向において、焼却炉４の炉壁よりも焼却炉４の内側に離隔した位置に配置されると共に、中間仕切壁２６から搬送方向上流側に向けて斜め下方に循環排ガスを噴射可能に配置されている。

これにより噴射ノズル１４は、搬送方向に垂直な水平方向において、焼却炉４の炉壁よりも焼却炉４の内側に離隔した位置から循環排ガスを噴射するので、噴射ノズル１４を焼却炉の搬送方向に垂直な方向の炉壁（側壁）に配置した場合に比べて、噴射ノズル１４から噴射される循環排ガスにより焼却炉内の高温のガスが炉壁近傍において温度低下するのが低減される。従って、炉壁近傍で燃焼灰によりクリンカが生じて炉壁に付着・成長するのが防止される。

また、焼却炉４の炉壁よりも焼却炉４の内側に離隔した位置で、中間仕切壁２６から搬送方向上流側に向けて斜め下方に循環排ガスを噴射することにより、中間仕切壁２６近傍においても、上記したような高温のガスの温度低下が防止される。このため、中間仕切壁２６にクリンカが付着・成長するのが防止される。

また、中間仕切壁２６から搬送方向の上流側に向けて斜め下方に循環排ガスが噴射されることで、循環排ガスが火炉室１１の搬送方向上流側の炉壁や火炉室１１の天井に案内されて中間仕切壁２６に向けて反転し、中間仕切壁２６の下方を通って再燃焼室１２へ向かうガスの反転流が形成され易くなる。よって、焼却炉４内の局所的な温度上昇が抑制され、廃棄物Ｗの燃焼温度が過度に上昇するのを良好に低減できる。

また制御装置１０は、焼却炉４内の循環排ガス量が理論空気量の１０％以上８０％以下の範囲の値となるように、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射させる。或いは制御装置１０は、焼却炉４内の循環排ガス量が焼却炉４内の一次空気量の１０％以上８０％以下の範囲の値となるように、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射させる。これにより、焼却炉４内において、適切な酸素濃度の雰囲気で廃棄物を燃焼させることができ、廃棄物Ｗの燃焼温度が過度に上昇するのを低減できる。

また制御装置１０は、排ガスの一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ以上である場合、排ガスの一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ未満である場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を低減させるので、焼却プラント１から排出される一酸化炭素の排出量を適切に低減しながら、酸素不足或いは燃焼ガス温度の低下による廃棄物Ｗの不完全燃焼を防止して廃棄物Ｗを適切に燃焼させることができる。

また制御装置１０は、焼却炉４内の酸素濃度が３％以下である場合、焼却炉４内の酸素濃度が３％より多い場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を低減させる。

このように、制御装置１０が焼却炉４内の酸素濃度を基準にして噴射ノズル１４の噴射量を制御することで、廃棄物Ｗの燃焼温度の過度の上昇による窒素酸化物の発生を低減すると共に、酸素不足による廃棄物Ｗの不完全燃焼を防止して、廃棄物Ｗを良好に燃焼させることができる。

また、ガス量比Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）が０．１５以上０．４０以下の範囲の値となるように、噴射ノズル１４から火炉室１１内に循環排ガスを噴射させるので、制御装置１０がガス量比Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）に基づいて噴射ノズル１４を制御することで、廃棄物Ｗの燃焼温度の過度の上昇による窒素酸化物の発生を低減しながら、酸素不足による廃棄物Ｗの不完全燃焼を防止して廃棄物Ｗを適切に燃焼させることができる。

また、制御装置１０は、排ガスの窒素酸化物濃度が３０ｐｐｍ以上である場合、排ガスの窒素酸化物濃度が３０ｐｐｍ未満である場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を増加させる。

このように、制御装置１０が排ガスの窒素酸化物濃度に基づいて噴射ノズル１４の噴射量を制御することで、焼却炉４内の酸素濃度を循環排ガスにより適切に低減させ、廃棄物Ｗの燃焼温度の過度の上昇を抑制して、窒素酸化物の発生を低減できると共に、酸素不足による廃棄物Ｗの不完全燃焼を防止して、廃棄物Ｗを適切に燃焼させることができる。

また制御装置１０は、火炉室１１の出口におけるガス温度が９００℃以下である場合、火炉室１１の出口におけるガス温度が９００℃より高い場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を低減させる。

このように、制御装置１０が火炉室１１の出口におけるガス温度に基づいて噴射ノズル１４の噴射量を制御することで、廃棄物Ｗの燃焼温度が低下した状態で循環排ガスを噴射したことにより燃焼ガス温度の低下による廃棄物Ｗの不完全燃焼が生じるのを防止して、廃棄物Ｗを安定して燃焼させることができる。

また制御装置１０は、焼却炉４の内圧が基準値以上である場合、焼却炉４の内圧が基準値未満である場合に比べて、噴射ノズル１４から火炉室１１内への循環排ガスの噴射量を低減させる。

このように、制御装置１０が焼却炉４の内圧に基づいて噴射ノズル１４の噴射量を制御することで、焼却炉４内の燃焼量が一時的に増加し、焼却炉４の内圧が基準値よりも上昇して廃棄物Ｗの燃焼温度が過度に上昇したことによって窒素酸化物が発生するのを低減しながら、燃焼ガス温度の低下による廃棄物Ｗの不完全燃焼を防止して廃棄物Ｗを適切に燃焼させることができる。

また、燃焼ストーカ１６の上方と後燃焼ストーカ１７の上方とにわたって、廃棄物Ｗの燃焼に伴って生じる火炎が位置させられることで、廃棄物Ｗが搬送されながら十分に燃焼するので、廃棄物Ｗの燃焼に伴って発生する窒素酸化物を低減しながら、酸素不足或いは燃焼ガス温度の低下による廃棄物Ｗの不完全燃焼を防止できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、本発明の構成及び方法を変更、追加、又は削除できる。

Ｒ１ 供給路
Ｒ３ 循環路
Ｗ 廃棄物
１ 焼却プラント
４ 焼却炉
１０ 制御装置
１１ 火炉室
１２ 再燃焼室
１４ 噴射ノズル
１５ 乾燥ストーカ（ストーカ）
１６ 燃焼ストーカ（ストーカ）
１７ 後燃焼ストーカ（ストーカ）
２６ 中間仕切壁

Claims (11)

1. 廃棄物を燃焼させる火炉室と、前記火炉室で廃棄物の燃焼により生じた燃焼ガスを燃焼させる再燃焼室と、前記火炉室と前記再燃焼室との下側に配置され且つ予め定められた搬送方向に廃棄物を搬送する複数のストーカと、前記火炉室の上方空間と前記再燃焼室の上方空間とを仕切り且つ下端が前記複数のストーカの上面と離隔して配置された中間仕切壁と、を有する焼却炉と、
   前記焼却炉から排出される排ガスの一部を循環排ガスとして循環させる循環路と、
   前記中間仕切壁に対応する位置に設けられて前記循環路を通過した循環排ガスを前記火炉室内に噴射する噴射ノズルと、
   前記噴射ノズルを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置が、前記搬送方向の下流側から上流側に向けて、前記噴射ノズルから前記火炉室内に循環排ガスを噴射させるように前記噴射ノズルを制御することにより、前記火炉室から前記中間仕切壁に向けて反転し、前記中間仕切壁の下方を通って前記再燃焼室へ向かうガスの反転流が形成される、焼却プラント。
2. 前記噴射ノズルは、前記搬送方向に垂直な水平方向において、前記焼却炉の炉壁よりも前記焼却炉の内側に離隔した位置に配置されると共に、前記中間仕切壁から前記上流側に向けて斜め下方に循環排ガスを噴射可能に配置されている、請求項１に記載の焼却プラント。
3. 前記制御装置は、前記焼却炉内の循環排ガス量が理論空気量の１０％以上８０％以下の範囲の値となるように、前記噴射ノズルから前記火炉室内に循環排ガスを噴射させる、請求項１又は２に記載の焼却プラント。
4. 前記火炉室の下方から前記火炉室内に一次空気を供給する供給路を更に備え、
   前記制御装置は、前記焼却炉内の循環排ガス量が前記焼却炉内の一次空気量の１０％以上８０％以下の範囲の値となるように、前記噴射ノズルから前記火炉室内に循環排ガスを噴射させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼却プラント。
5. 排ガスの一酸化炭素濃度を測定する一酸化炭素濃度計を更に備え、
   前記制御装置は、排ガスの一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ以上であることを前記一酸化炭素濃度計により検出した場合、排ガスの一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ未満であることを前記一酸化炭素濃度計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を低減させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼却プラント。
6. 前記焼却炉内の酸素濃度を測定する酸素濃度計を更に備え、
   前記制御装置は、前記焼却炉内の酸素濃度が３％以下であることを前記酸素濃度計により検出した場合、前記焼却炉内の酸素濃度が３％より多いことを前記酸素濃度計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を低減させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の焼却プラント。
7. 前記制御装置は、前記火炉室内に噴射する循環排ガス量をＶ１とし、前記焼却炉から排出される排ガス量をＶ２としたときのガス量比Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）が０．１５以上０．４０以下の範囲の値となるように、前記噴射ノズルから前記火炉室内に循環排ガスを噴射させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼却プラント。
8. 排ガスの窒素酸化物濃度を測定する窒素酸化物濃度計を更に備え、
   前記制御装置は、排ガスの窒素酸化物濃度が３０ｐｐｍ以上であることを前記窒素酸化物濃度計により検出した場合、排ガスの窒素酸化物濃度が３０ｐｐｍ未満であることを前記窒素酸化物濃度計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を増加させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の焼却プラント。
9. 前記火炉室の出口におけるガス温度を測定するガス温度計を更に備え、
   前記制御装置は、前記火炉室の出口におけるガス温度が９００℃以下であることを前記ガス温度計により検出した場合、前記火炉室の前記出口におけるガス温度が９００℃より高いことを前記ガス温度計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を低減させる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の焼却プラント。
10. 前記焼却炉の内圧を検出する圧力計を更に備え、
    前記制御装置は、前記焼却炉の内圧が基準値以上であることを前記圧力計により検出した場合、前記焼却炉の前記内圧が前記基準値未満であることを前記圧力計により検出した場合に比べて、前記噴射ノズルから前記火炉室内への循環排ガスの噴射量を低減させる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の焼却プラント。
11. 前記複数のストーカは、前記火炉室の前記上流側に配置された乾燥ストーカと、前記乾燥ストーカの前記下流側に配置された燃焼ストーカと、前記燃焼ストーカの前記下流側に配置された後燃焼ストーカを含み、
    前記燃焼ストーカの上方と前記後燃焼ストーカの上方とにわたって、廃棄物の燃焼に伴って生じる火炎が位置させられる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の焼却プラント。

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