WO2004092648A1

WO2004092648A1 - 火格子式廃棄物焼却炉及びその燃焼制御方法

Info

Publication number: WO2004092648A1
Application number: PCT/JP2004/005232
Authority: WO
Inventors: Minoru Suzuki; Teruo Tatefuku; Hiroshi Yamamoto; Masaaki Nishino; Yasuhiro Miyagoshi
Original assignee: Jfe Engineering Corporation
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2004-10-28
Also published as: CN1777776A; KR20060005352A; CN100467948C; JP4479655B2; JPWO2004092648A1; KR100705204B1

Abstract

火格子式廃棄物焼却炉の燃焼制御方法であって、燃焼用一次空気Ａを火格子下から燃焼室内に吹き込み、高温ガスＢを前記燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込み、焼却炉から排出された排出ガスを少なくとも一部に含む循環排ガスＣを前記高温ガスＢの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込み、空気、循環排ガス、又は、空気と循環排ガスとの混合ガスのいずれかからなる攪拌用ガスＤを二次燃焼領域に吹き込む。

Description

明細書

火格子式廃棄物焼却炉及びその燃焼制御方法

技術分野

本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物、下水汚泥等の廃棄物を焼却する火格子式廃棄物焼却炉の燃焼制御方法、及びこのような燃焼制御方法を実施するのに好適な火格子式廃棄物焼却に関する。

都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する焼却炉として、火格子式廃棄物焼却炉が広く用いられている。その代表的なものの概略図を図 3に示す。ホッパ 3 1に投入された廃棄物 3 2は、シュートを通して乾燥火格子 3 3に送られ、下からの空気と炉内の輻射熱により乾燥されると共に、昇温されて着火する。着火して燃焼を開始した廃棄物 3 2は、燃焼火格子 3 4に送られ、下から送られる燃焼空気により熱分解されてガス化され、一部は燃焼する。そして、更に後燃焼火格子 3 5で、廃棄物中の未燃分が完全に燃焼する。そして、燃焼後に残った灰は、主灰シュート 3 6より外部に取り出される。

燃焼は燃焼室 3 7内で行われ、二次燃焼室 4 1で二次的な燃焼が行われて可燃性ガスが完全に燃焼する。二次燃焼室 4 1からの排ガスは、廃熱ボイラ 4 3に送られ、熱交換された後に減温塔、バグフィル夕等を経由して外部に放出される。

このような火格子式廃棄物焼却炉において、廃棄物を焼却処理する場合、廃棄物が性状の異なる数多くの物質からなるため、炉内の燃焼状態を一定に維持することは困難であり、燃焼室 3 7内の温度や燃焼ガスの濃度の分布が時間的、空間的に不均一となることは避けられない。

このような課題を解決する方法として、特開平 1 1 - 2 1 1 0 4 4号公報（特許文献 1 ) には、蓄熱式パーナで発生させた高温気体を、焼却炉の主燃焼室又は二次燃焼室に吹き込む方法が開示されている。この技術は、焼却炉において発生する排ガス中の、 c 〇及び芳香族系炭化水素等を多く含む未燃ガスや有害物質等を低減させることを目的としたものである。

また、特開平 1 1— 2 7 0 8 2 9号公報（特許文献 2 ) には、ごみ焼却炉において発生した燃焼排ガス中の C O濃度が、予め設定されているダイォキシン低減のための値となるように、燃焼排ガス中の C O値、 0₂値および焼却炉の炉内温度に基づいて、ごみ焼却炉の火格子速度、燃焼用空気量および炉温冷却用空気量を制御する方法が開示されている。

【特許文献 1 ] 特開平 1 1 — 2 1 1 0 4 4号公報

【特許文献 2】特開平 1 1 - 2 7 0 8 2 9号公報

従来、廃棄物焼却炉において、廃棄物の燃焼に必要な理論空気量で実際に炉内に供給する空気量を除した比（空気比）は 1 . 7〜2 . 0程度である。これは、一般的な燃料の燃焼に必要な空気比である 1 . 0 5〜1 . 2に比べて大きくなつている。この理由は、廃棄物には他の液体燃料や気体燃料に比べて不燃分が多く、かつ不均質なため、空気の利用効率が低く、燃焼を行うには多量の空気が必要となるためである。しかし、空気比が多くなるに従つて排ガス量も多くなり、これに伴ってより大きな排ガス処理設備が必要となる。

空気比を小さくすれば排ガス量は低減し、排ガス処理設備がコンパクトになり、その結果、廃棄物焼却施設全体が小型化して設備費を低減することができる。これに加えて、排ガス処理のための薬剤量も低減できるので、運転費を低減できる。さらに、熱回収できずに大気に捨てられる熱量を低減できるので、廃熱ボイラの熱回収率が向上し、これに伴ってごみ発電の効率を上げることができる。

このように、低空気比燃焼に対する利点は大きいが、低空気比燃焼では燃焼が不安定になるという問題がある。すなわち、低空気比で燃焼させると、燃焼が不安定となり、 C Oの発生が増加したり、火炎温度が局所的に上昇して N O Xが急増したり、煤が大量に発生したり、クリン力が発生したり、局所的な高温により炉の耐火物の寿命が短くなるという問題点があった。上記特許文献 1及び特許文献 2に記載されている燃焼技術では、このような問題点を角军決することが不十分であった。

また、炉温冷却用空気として、空気のみ、或いは、空気に焼却炉からの排ガスを混合して用いることは、新たな空気を炉内に導入することとなるので排ガス総量の低減ができないという問題もある。

また、予熱空気や酸素富化空気を適用して、燃焼の安定性の改善ゃ排ガス中の未燃分を低減する方法が知られているが、ランニングコストゃ設備コス卜の増大を引き起こすと共に、 N O xが増加する傾向にあり実用上問題がある。

—方、旋回燃焼に代表されるように、炉内への空気の吹き込み形態を工夫することにより、排ガス中の未燃分の濃度を低減する方法が一般に適用されているが、燃焼性を改善するためにはより多くの空気を必要とし、より大きな送ゃ排ガス処理設備が必要であり、ランニングコストと設備コストが増加すると共に排ガスが持ち去る熱量（顕熱）が増加するため、発電効率が低くなるという問題がある。

また、二次燃焼領域のように燃料濃度が低い領域に排ガスを過大に吹き込むと反応性の低下に伴って燃焼が不安定になり、失火ゃ排ガス中未燃分の増加を引き起こす場合がある。特に、ごみ質の変動が大きい場合にはこのような現象が増幅して現れるため、公害対策上問題がある。

以上に述べたように、従来の燃焼改善手段単独では、低公害化（N O x、 C O等の低減）と低コスト化との同時達成は困難である。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、廃棄物焼却炉において低空気比燃焼を行った場合においても C Oや N Ox等の有害ガスの発生量が低減でき、さらに、煙突から排出される排ガス総量を大幅に低減できる廃棄物焼却炉の燃焼制御方法及び廃棄物焼却炉を提供することを目的とする。発明の開示

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。

[ 1 ] . 火格子式廃棄物焼却炉の燃焼制御方法であって、燃焼用一次空気 Aを火格子下から燃焼室内に吹き込み、高温ガス Bを前記燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込み、焼却炉から排出された排出ガスを少なくとも一部に含む循環排ガス Cを前記高温ガス Bの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込み、空気、循環排ガス、又は、空気と循環排ガスとの混合ガスのいずれかからなる攪拌用ガス Dを二次燃焼領域に吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法でめ。

[2] . 上記 [1] において、循環排ガス Cが焼却炉から排出された排ガスのみからなることを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[3] . 上記 [1]又は [2] において、燃焼用一次空気 Aにより供給される単位時間当りの酸素量 Q1と、高温ガス Bにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 2と、循環排ガス Cにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 3と、攪拌用ガス Dにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 4とが、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量を 1とした場合に、下式 (1) 及び (2) を満足することを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

Q1 : Q2 : Q3 : Q4 =0.75〜1.20： 0.05—0.20： 0.02〜0.20： 0.02—0.25 ( 1 ) 1. 2≤Q1 + Q2+Q3 + Q4≤ 1. 5 (2)

[4] . 上記 [1]又は [2] において、燃焼用一次空気 Aにより供給される単位時間当りの酸素量 Q1と、高温ガス Bにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 2と、循環排ガス Cにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 3と、攪袢用ガス Dにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 4とが、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量を

1とした場合に、下式（3) 及び（4) を満足することを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

Q 1 ： Q 2 ： Q 3 ： Q4 =0.75-1.1： 0·07〜0.15： 0.02〜0.15： 0.02〜0.25 ( 3 ) 1. 25≤Q1+Q2+Q3+Q4≤1. 35 (4)

[5] . 上記 [1]乃至 [4] のいずれかにおいて、 Q 1と Q 2とを所定の値に維持しつつ、 Q 3及び/又は Q 4を焼却炉内の状況を監視する因子に基づいて調節することを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[6] . 上記 [5] において、焼却炉内の状況を監視する因子が、燃焼室内で発生した可燃性ガスの二次燃焼を行う二次燃焼領域出口近傍における、ガス温度、ガス中 0₂濃度、ガス中 CO濃度、ガス中 NO_x濃度のいずれか一つ以上であることを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[7] . 上記 [1] 乃至 [6] のいずれかにおいて、高温ガス Bが、燃焼室高さの 5 0 %を超えない高さ位置から燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれることを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[8] . 上記 [1]乃至 [7]のいずれかにおいて、高温ガス Bが、火格子上の廃棄物層表面から鉛直上方に 0. 2〜1. 5mの範囲内の高さ位置から、燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれることを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[9] . 上記 [1]乃至 [7]のいずれかにおいて、高温ガス Bが、火格子面から鉛直上方に 0. 2〜2. 5 mの範囲内の高さ位置から、燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれることを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[10] . 上記 [1]乃至 [9]のいずれかにおいて、高温ガス Bが、少なくとも 10 m/ s 以上の吹き込み速度で燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれることを特徴とする燃焼制御方法である。

[11] . 上記 [1]乃至 [10]のいずれかにおいて、二次燃焼領域のガス温度が 8 00- 1050°Cの範囲となるように、循環排ガス C及び/又は攪拌用ガス Dの流量を調整することを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[12] . 上記 [1]乃至 [11]のいずれかにおいて、二次燃焼領域内に旋回流が形成されるように、攪拌用ガス Dを吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[13] . 上記 [1]乃至 [12]のいずれかにおいて、燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度が、後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度より高くなるように、高温ガス Bの流量を調整することを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[14] . 上記 [1]乃至 [13]のいずれかにおいて、主燃焼領域及び後燃焼領域の温度がそれそれ 800〜1050°Cの範囲内となるように、高温ガス B及び/又は循環排ガス Cの流量を調整することを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。

[15] . 上記 [1]乃至 [14]のいずれかにおいて、主燃焼領域及び後燃焼領域の温度がそれぞれ 800〜1050°Cの範囲内となるように、高温ガス Bの酸素濃度及び /又はガス温度を調整することを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法である。 [16] . 燃焼用一次空気 Aを火格子下から燃焼室内に吹き込む燃焼用一次空気吹き込み手段と、高温ガス Bを前記燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込む高温ガス吹き込み手段と、焼却炉から排出された排ガスを少なくとも一部に含む循環排ガス Cを前記高温ガス Bの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込む循環排ガス吹き込み手段と、空気、循環排ガス、又は、空気と循璟排ガスとの混合ガスの内いずれかからなる攪拌用ガス Dを二次燃焼領域に吹き込む攪拌用ガス吹き込み手段とを備えることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉である。

[17] . 上記 [16] において、高温ガス Bの吹き込みノズルが、燃焼室高さの 5 0 %を超えない高さ位置に設けられていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉である。

[18] . 上記 [16]又は [17] のいずれかにおいて、高温ガス Bの吹き込みノズルが、火格子上の廃棄物層表面から鉛直上方に 0. 2〜1. 5 mの範囲内の高さ位置に設けられていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉である。 -

[19] . 上言己 [16]又は [17] のいずれかにおいて、高温ガス Bの吹き込みノズルが、火格子面から鉛直上方に 0. 2〜2. 5 mの範囲内の高さ位置に設けられていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉である。

[20] . 上記 [16]乃至 [19] のいずれかにおいて、二次燃焼領域に旋回流が形成されるように、攪拌用ガス Dの吹き込みノズルが設けられていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉である。

[21] . 上記 [16]乃至 [20] のいずれかにおいて、燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスのが、後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの離より高くなるように、高温ガス Bの流量を調整可能な手段を備えたことを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉である。

[22] . 上記 [16]乃至 [21] のいずれかにおいて、高温ガス B及び/又は循環排ガス Cの流量を調整可能な手段を備えたことを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉である。

[23] . 上記 [16]乃至 [22] のいずれかにおいて、高温ガス Bの酸素濃度及び /又はガス温度を調整可能な手段を備えたことを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る廃棄物焼却炉の一実施形態を示す概略側断面図である。

図 2は、本発明に係る排ガスに混合される空気量調節手段の概略構成の一例を示す図である。 .

図 3は、従来技術に係る廃棄物焼却炉の一例を示す概略側断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施形態を説明する。

図 1は本発明に係る廃棄物焼却炉 3 0の一実施形態を示す概略側断面図である。

図 1に示す廃棄物焼却炉 3 0は、燃焼室 3と、この燃焼室 3の上流側（図 1の左側）に配置され廃棄物 2を燃焼室 3内に投入するためのホヅパ 1と、このホヅパ 1と反対側の燃焼室 3下流側の上方に連設されるボイラ 1 2とを有する火格子式の二回流炉である。燃焼室 3の底部には、廃棄物 2·.を移動させながら燃焼させる火格子（スト一力）が設けられている。この火格子は、ホヅパ 1から遠ざかるに従って下がるように傾斜して設けられている。この火格子には 2つの段差が形成されており、 3つの部分に分かれる。この 3つの火格子を、ホッパ 1に近い方から、乾燥火格子 5、燃焼火格子 6、後燃焼火格子 7と呼んでいる。乾燥火格子 5では主として廃棄物 2の乾燥と着火が行われる。燃焼火格子 6では主として廃棄物 2の熱分解、部分酸化が行われ、可燃性ガスの燃焼が行われる。燃焼火格子 6において廃棄物 2の燃焼は実質的に完了する。後燃焼火格子 7上では、僅かに残った廃棄物 2中の未燃分を完全に燃焼させる。完全に燃焼した後の燃焼灰は、主灰シュート 1 5より排出される。

上記乾燥火格子 5、燃焼火格子 6及び後燃焼火格子 7の下部には、それそれ風箱 8， 9， 1 0が設けられている。ブロワ 1 3により供給される燃焼用一次空気は、燃焼用一次空気供給管 1 6を通って前記各風箱 8， 9 , 1 0に供給され、各火格子 5 , 6 , 7を通つて燃焼室 3内に供給される。なお、火格子下から供給される燃焼用一次空気は、火格子上の廃棄物 2の乾燥及び燃焼に使われるほか、火格子の冷却作用、廃棄物の攪拌作用を有する。

ホヅパ 1と反対側の燃焼室 3出口には、廃熱ボイラ 1 2の二次燃焼領域 1 7が連設されている。そして、燃焼室 3内には、燃焼室 3の出口近傍に、廃棄物から発生した可燃性ガスと燃焼ガスを分流するための障壁 (中間天井) 1 1が設けられ、可燃性ガスと燃焼ガスの流れを主煙道 2 0と副煙道 2 1に分流している。前記主煙道 2 0と副煙道 2 1 に分流された可燃性ガスと燃焼ガスは、廃熱ボイラ 1 2に導かれ、そこで混合'攪拌され、廃熱ボイラ 1 2の一部である二次燃焼領域 1 7内で二次燃焼し、この二次燃焼により発生した燃焼排ガスは廃熱ボイラ 1 2で熱回収される。熱回収された後、廃熱ボイラ 1 2から排出された燃焼排ガスは、ダクト 1 4を通って第一の除麈装置 1 8に送られ、そこで前記燃焼排ガス中に含まれる飛灰の回収が行われる。前記第一の除麈装置 1 8で除麈された後の燃焼排ガスは、消石灰による酸性ガスの中和と、活性炭によるダイォキシン類の吸着が行われ、さらに第二の除麈装置 1 9に送られ、活性炭などが回収される。前記第二の除塵装置 1 9で除塵され、無害化された後の燃焼排ガスは、誘引ファン 2 2 により誘引され、煙突 2 3から大気中に放出される。なお、前記除塵装置 1 8 , 1 9としては、例えば、バグフィル夕方式、サイクロン方式、電気集塵方式等の除塵装置を用いることができる。

このような装置構成において、本発明は、燃焼用一次空気を火格子下から燃焼室内に吹き込み、高温ガスを前記燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込み、焼却炉から排出された排ガスを少なくとも一部に含む循環排ガスを前記高温ガスの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込むと共に、空気、循環排ガス、又は、空気と循環排ガスとの混合ガスの内のいずれかからなる攪袢用ガスを二次燃焼領域に吹き込むことにより、廃棄物焼却炉の燃焼制御を行うものである。なお、図 1においては、中間天井 1 1を有し、火格子力 ^si頃斜して設けられている炉を図示しているが、本発明はこのような中間天井を有しない炉ゃ火格子が水平に設けられている炉においても適用できることは言うまでもない。

[燃焼用一次空気の吹き込み]

ここで、前記燃焼用一次空気は、上述したように、ブロワ 1 3から燃焼用一次空気供給管 1 6を通って各乾燥火格子 5、燃焼火格子 6及び後燃焼火格子 7のそれぞれの下部に設けられた風箱 8 , 9 , 1 0に供給された後、各火格子 5 , 6， 7を通って燃焼室 3 内に供給される。燃焼室 3内に供給される燃焼用一次空気の流量は、前記燃焼用一次空気供給管 1 6に設けられた流量調節弁 2 4により調整され、さらに、各風箱に供給される流量は、各風箱に分岐して設けられたそれそれの供給管 1 6 a， 1 6 b， 1 6 c , 1 6 dに備える流量調節弁 2 4 a , 2 4 b , 2 4 c , 2 4 dにより調節される。また、前記風箱及び燃焼用一次空気を供給するための燃焼用一次空気供給管等の構成は図示したものに限定されず、焼却炉の規模、 m , 用途等により適宜選択され得る。

[高温ガスの吹き込み]

前記高温ガスは、燃焼室 3内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれる。これは、高温ガスは火炎が存在し、可燃性ガスが多く存在する領域に吹き込むことが燃焼を安定させる上で好ましいためである。なお、火格子式の廃棄物焼却炉において、可燃性ガスが多く存在する領域は、燃焼開始領域から主燃焼領域までである。 ' 廃棄物が焼却される場合、まず水分の蒸発が起こり、次いで熱分解と部分酸化反応が起こり、可燃性ガスが生成し始める。ここで燃焼開始領域とは、廃棄物の燃焼が始まり、廃棄物の熱分解、部分酸ィ匕により可燃性ガスが生成し始める領域である。また、主燃焼領域とは、廃棄物の熱分解、部分酸化と燃焼が行われ、可燃性ガスが発生し火炎を伴つて燃焼している領域であり、火炎を伴う燃焼が完了する点（燃え切り点）までの領域である。燃え切り点より後の領域では、廃棄物中の固形未燃分（チヤ一）が燃焼するチヤー燃焼領域（β焼領域）となる。火格子式焼却炉では燃焼開始領域は乾燥火格子の上方空間であり、主燃焼領域は燃焼火格子の上方空間に相当する。

高温ガスを燃焼室 3内の燃焼開始領域から主燃焼領域に吹き込むことにより廃棄物層直上によどみ領域または旋回領域を形成して、廃棄物から発生した可燃性ガスの混合、攪拌が促進されるので安定した燃焼が行われる。その結果、 C O , N〇x、ダイォキシン類等の有害物質の発生を抑制すると共に煤の生成を抑制することができる。このため、焼却炉全体に吹き込む空気の量を減少させ、低空気比燃焼を行うことができる。

また、廃棄物層の直上に高温ガスが吹き込まれるので、高温ガスからの熱輻射と顕熱によって加熱され、廃棄物の熱分解が促進される。ここで、前記ガス吹き込み口 2 5から吹き込まれる高温ガスのは、 3 0. 0〜6 0 0 °Cの範囲とすることが好ましい。 3 0 0 °C未満のガスを吹き込むと、炉内の温度が低下し、燃焼が不安定となり、 C Oが増加する。 6 0 0 °Cを超えるガスを吹き込むと炉内におけるクリン力の生成が助長される他、高温化に見合つた絰済的効果がない。高温力' スの温度を 3 0 0〜6 0 0 °Cの範囲とすることにより、炉内の廃棄物層直上付近に流体力学的に安定なよどみ領域が形成され安定した燃焼が行われる。また、高温ガスの含有する酸素濃度が 5〜1 8 %程度のものを用いることが好ましい。これにより、上述の効果がより効果的に発揮され、低 N O x化、低 C O化がより促進される。

前記のガス温度及び酸素濃度となるような高温ガスとしては、返送排ガス又は返送排ガスと空気の混合ガスを用いることが好適である。返送排ガスは、廃棄物焼却炉より排出される排ガスの一部であり、 ί ^はこれを燃焼室内あるいは二次燃焼領域に戻すことによりその顕熱を利用したり、燃焼室内のガス混合を改善して燃焼状態の改善を図ることに用いられているものである。

前記返送排ガスが所定の条件を満たしている場合は、返送排ガスをそのまま炉内に吹き込めばよいが、返送排ガスの ί が低く、かつ、酸素濃度が低いことがある。この場合、バ一ナ燃焼ガス等の高温燃焼ガス、或いは、高温空気製造装置や熱風炉による高温の空気を返送排ガスに混合して、温度と酸素濃度が所定の条件を満たすような高温ガスとして炉内に吹き込むか、又は、返送排ガスを加熱して炉内に吹き込むようにしてもよい。

また、二次燃焼領域からの排ガスを返送して使用する場合、その返送排ガスが、温度が十分高く、かつ酸素濃度が高いものであれば、高温空気製造装置等を設けることなく、その返送排ガスを高温空気の代わりに使って、空気と混合して吹き込んでもよい。さらに、二次燃焼領域からの返送排ガスの温度と酸素濃度が所定の条件を満たすようなものであれば、その返送排ガスを高温ガスとして直接炉内に吹き込んでもよい。

前記高温空気製造装置の例としては、蓄熱バ一ナや、レキュペレ一夕、燃焼パーナからの燃焼ガスに空気や酸素を混合するもの、酸素富化パーナ等が使用できる。

ここで、返送排ガスと、高温燃焼ガス或いは高温空気とをガス混合装置により混合して高温ガスを調製する場合に、前記ガス混合装置をェゼク夕装置 2 9とすることもできる。この場合、前記高焼ガス或いは高温空気をェゼク夕装置 2 9に導いて、これを駆動流として、前記返送排ガスを吸引しながら混合して、燃焼室 3内に吹き込むようにする。このようにすれば、返送排ガスを導出するためのブロワが必要でないので、装置構成が簡単になると共に、返送排ガス中に含まれるダスト等によるトラブルを軽減することが可能となる。

図 1においては、高温ガス吹き込み口 2 5は燃焼室 3内の燃焼開始領域から主燃焼領域に相当する乾燥火格子 5の上方及び燃焼火格子 6の上方に設置されている。ここで、廃棄物の熱分解反応は^^が 2 0 0 °C程度で起こり、温度が 4 0 0 °C程度となった段階でほぼ完了する。高温ガスを可燃性ガスが生成している領域に少なくとも一対のガス吹き出し口を対向させ、かつ、ガスの吹き込み方向が水平又は下向きとなるように吹込むことにより、炉内の廃棄物層直上付近に流体力学的に安定なよどみ領域を形成させ安定しこ燃焼が行われる。図 1に示す例では、乾燥火格子 5の後部及び燃焼火格子 6の前部に相当するので、これらの位置にガス吹き込み口 2 5を設けて高温ガスを吹き込んでいる。廃棄物 2の糸誠、性状によっては、もっと高い温度で熱分解反応が完了するものがあり、この場合は、図 1に示す位置より後側（図の右側）にも、ガス吹き込み口 2 5を設けることが好ましい。なお、ガス吹き込み口 2 5の設置数或いは吹き出し口の开狱は焼却炉の規模、犬、用途等により適宜選択され得る。

また、ガス吹き込み口 2 5は、図 1に示すように、燃焼開始領域から主燃焼領域の各領域における燃焼室高さの 5 0 %を超えない高さ位置に、より好ましくは燃焼室高さの 4 0 %を超えない高さ位置、具体的には火格子上の廃棄物層表面から鉛直上方に 0 . 2 〜1 . 5 mの範囲内の高さ位置に、又は火格子面から鉛直上方に 0 . 2 π！〜 2 . 5 mの範囲内の高さ位置に少なくとも一対のガス吹き出し口を対向させて設けることが好ましい。これにより、燃焼室内の廃棄物層直上において、ガス吹き込み口 2 5から吹き込まれた高温ガスによって保炎効果が現われるため、炉内の廃棄物層直上に高温領域（火炎）を定在させることができる。よって、廃棄物の熱分解が効率的に行われると共に、高温領域が天井から遠くなるので、天井の焼損程度を軽減することができる。なお、前記燃焼室高さとは、火格子の各部において、主燃焼が行われる空間の高さであって、火格子から燃焼室天井までの高さをいう。図 1においては、燃焼室 3の両側面に対向して少なくとも一対のガス吹き込み口 2 5 を設け、ここから高温ガスを吹き込んでいる。ここで、ガス吹き込み口 2 5は上述したように、ガスの吹き込み方向が水平、又は下向きとなるように設けることが好ましい。廃棄物から発生する可燃性ガスは、通常上向きに流れる。よって、高温ガスの吹き込み方向が上向きであると、可燃性ガスと高温ガスの流れが同じ方向の速度成分を持つことになり、ガスの流れをせき止める効果が小さくなり、高温ガス吹き込みの効果が低減する。これに対し、高温ガスの吹き込み方向が水平あるいは下向きであると、上昇する可燃性ガスと高温ガスとのよどみ領域が形成され、ここでのガスの実質滞留時間が増加することにより、可燃性ガスの反応量力曽加すると共に火炎が引き延ばされるため、 N O xの発生量が低下する。このような作用を促す意味では、ガス吹き出し口は下向けに設けることが好ましいが、あまり角度を付けすぎると、燃焼室 3の幅方向全体に高温ガスが届かなくなると共に、炉壁近傍に局所高温領域が形成され、クリン力の形成ゃ炉壁の焼損を助長する。よって角度は下向き 1 0〜2 0 ° の範囲とすることが特に好ましい。なお、一般に焼却炉の燃焼におけるダイォキシン類などの有害物質を低減する要因は 3 Tといわれている。これらは、温度（Temperature) 、攪袢（Turbulence) 、滞留時間 (Time)であるが、特に、高温ガスを高速で吹き込むことにより、高温ガスの噴流が周囲のガスを巻き込むため攪袢 (Turbulence) と滞留時間 (Time)を向上させることができ、焼却炉内の空間温度をより均一化することができる。

なお、前記高温ガスの燃焼室 3内への吹き込みは燃焼室 3の片側側面からのみ行うようにしてもよい。さらに、燃焼室 3の側面からではなく、中間天井、又は天井から吹き込むようにしてもよい。但し、いずれの場合にも、燃焼室の天井付近でのクリン力生成や炉材の焼損を防止するための注意が必要である。

また、前記ガス吹き込み口 2 5から吹き込まれる高温ガスは、少なくとも 1 0 m/ s 以上の吹き込み速度で燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込むことが好ましい。 1 O m/ s以上の吹き込み速度とするのは、炉内における平均の空塔速度（ma x l mZs程度）の 1 0倍以上の相対速度を確保するためである。なお、前記高温ガスの吹き込み速度は、例えば、返送排ガスの混合割合を調整することにより行われる。これにより、炉内の廃棄物層直上付近に安定なよどみ領域を形成させることができ、安定した燃焼が行われ、 C O , N O x、ダイォキシン類等の有害物質の発生を抑制すると共に煤の生成を抑制することができる。このため、焼却炉全体に吹き込む空気の量を減少させ、低空気比燃焼を行うことができる。 '

また、燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度が、後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度より高くなるように、複数設置された吹き込みノズルから吹き込まれる高温ガスの吹き込み流量を調整することが好ましい。ここで、焼却炉の燃焼室内での燃焼を一次燃焼とよび、前記燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスとは、図 1において、副煙道 2 1を通過するガスをいい、前記後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスとは、図 1において、主煙道 2 0を通過するガスをいう。 ' 燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度が後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度より高くなるような燃焼状態とすることにより、燃焼開始領域又は主燃焼領域での廃棄物の熱分解が促進され、二次燃焼領域への可燃性ガスの供給が促進される。また、酸素含有量の多い後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度を下げることで一次燃焼領域又は二次燃焼領域での急激な燃焼を抑制し低 N 0 X化を図ることが可能となる。

ここで、前記燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度、及び後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度は、 8 0 0〜 1 0 5 0 °Cの範囲内となるように調整することが好ましい。前記燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度が 1 0 5 0 °Cを超えると炉内におけるクリン力の生成が助長される。また、前記後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度が 8 0 0 °C未満となると二次燃焼領域の温度が低下し燃焼が不十分となり、 C Oが増加する。

前記一次燃焼排ガスガス温度の調節は、複数設置された吹き込みノズルから吹き込まれる高温ガス及び/又は循環排ガスの吹き込み流量を調整することにより行われる。燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度を上げるときは、この領域に供給される高温ガスの流量を増力 []、循環排ガスの流量を減少させることにより調整する。また、一次燃焼排ガスの温度を下げるときは、この領域に供給される高温ガスの流量を減少、循環排ガスの流量を増加させることにより調整する。前記後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度調整も同様に行われる。

また、一次燃焼排ガス温度の調節は、複数設置された吹き込みノズルから吹き込まれる高温ガスの酸素濃度及び/又はガス温度を調整することにより行うこともできる。燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度を上げるときは、この領域に供給される高温ガスの酸素濃度を増加、ガス温度を上昇させることにより調整する。前記一次燃焼排ガスの温度を下げるときは、この領域に供給される高温ガスの酸素濃度を減少、ガス温度を下降させることにより調整する。

前記後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度調整も同様に行われる。

ここで、前記複数設置された吹き込みノズルから吹き込まれる高温ガスの酸素濃度の調整は、 5〜 1 8 %の範囲で行うことが好ましい。一次燃焼領域又は二次燃焼領域における燃焼の自己維持及び温度調節の制御性を確保するためである。

また、前記複数設置された吹き込みノズルから吹き込まれる高温ガスの温度は、 3 0 0 ~ 6 0 0 °Cの範囲とすることが好ましい。 3 0 0 °C未満のガスを吹き込むと、炉内の温度が低下し、燃焼が不安定となり、 C Oが増加する。 6 0 0 °Cを超えるガスを吹き込むと炉内におけるクリン力の生成が助長される他、高温化に見合った経済的効果がない。高温ガスの^を 3 0 0 - 6 0 0 °Cの範囲とすることにより、炉内の廃棄物層直上付近に流体力学的に安定なよどみ領域が形成され安定した燃焼が行われる。

[焼却炉から排出された排出ガスを少なくとも一部に含む循環排ガスの吹き込み] 前記焼却炉から排出された排出ガス又は空気を少なくとも一部に含む循環排ガスは、燃焼室 3内の前記高温ガスの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込まれる。なお、前記ガス流れ方向下流側とは、炉内のガス流れ方向に対して下流側を意味する。また、前記ガスとは、主に燃焼室内で発生する可燃性ガス及び燃焼排ガスを意味す。

ここで、前記焼却炉から排出された排出ガスを少なくとも一部に含む循環排ガスとしては、図 1に示すように、例えば、焼却炉 3 0から排出され第一の除麈装置 1 8を通過した後の排ガスの一部を抜き出したガス（ガス温度： 1 5 0〜 2 0 0 °C程度、酸素濃度： 4〜 8 %程度）、或いは、第二の除塵装置 1 9を通過した後の排ガスの一部を抜き出したガス（ガス温度： 1 5 0〜 1 9 0 °C程度、酸素濃度： 4〜 8 %程度）を用いることができる。また、前記循環排ガスは、焼却炉 3 0から排出された排出ガスをそのまま用いても良く、空気を混合したものであっても良い。

前記排出ガスに空気を混合する場合、混合する空気を駆動流とするェゼクタを用いて排出ガスを吸弓 Iしながら混合して、燃焼室 3内の後燃焼領域に吹き込むようにしてもよい。このようにすれば、排ガスを抜き出すためのプロヮが必要でないので、装置構成が簡単になると共に、排ガス中に含まれる腐食性ガス等によるトラブルを軽減することが可能となる。

前記循環排ガスを前記高温ガスの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込むことにより、燃焼室 3内の高温ガスの吹き込みによつて安定化された燃焼領域の上方又はガス流れ方向下流側の火炎温度を低下させ、広範囲に及ぶ高温領域の発生を防止して、 N〇xの発生をより効果的に抑制する。さらに、低酸素濃度（4 ~ 8 %程度）の循璟排ガスを吹き込むことにより、前記高温ガスの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側領域を還元雰囲気に近づけ、 N O Xの発生を抑制する。

ここでは、高温ガスの吹込みによつて形成されたガスのよどみ領域の上方又はガス流れ方向下流側領域に前記循環排ガスを吹込むことで、よどみ領域の上方又はガス流れ方向下流側における局所高温領域の発生を抑制、つまり温度分布を平均化し、さらに、当該領域での攪拌を促進させることで酸素濃度分布の平均化を図ることで、さらに優れた低 N O x化を達成することが可能となる。

また、前記高温ガスの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側領域に循環排ガスを吹き込むための循環排ガス吹き込み口 2 7は、高温ガス吹き込み口 2 5の上方又はガス流れ方向下流側（図 1の場合直上）に、燃焼室高さの 1 0 %程度の距離を離して設置することが好ましい。安定したよどみ領域の形成及び局所高温領域の発生の抑制を効果的に行うことにより、 N Oxの発生をより顕著に抑制するためである。

但し、循環排ガス吹き込み口 2 7と高温ガス吹き込み口 2 5とを 1枚の隔壁で分離した一体型の吹き込み口とすることもできる。この場合、前記の場合と比較して NO xの発生抑制効果はわずかに劣るものの、施工費は一体型の吹き込み口の方が低減でき、また、スペースの確保の面でも有利である。

なお、前記循環排ガス吹き込み口 2 7は、高'温ガスの吹込みによって形成されたガスのよどみ領域の上方又はガス流れ方向下流側領域のガス温度分布及び酸素濃度分布を平均化するのが目的であるため、少なくとも一対を対向させ或いはガスの吹き込み方向が水平又は下向きとなるように設ける必要はない。

[ίΐ拌用ガスの吹き込み]

空気、循環排ガス、又は、空気と循環排ガスとの混合ガスのいずれかからなる攪拌用ガスが二次燃焼領域に吹き込まれる。

ここで、前記攪拌用ガスの吹き込み口 3 1は、二次燃焼領域 1 7内に旋回流が生じる方向にガスを吹き込めるように 1又は複数設置することが好ましい。ガスを二次燃焼領域 1 7内に旋回吹き込みすることにより、二次燃焼領域 1 7内のガス温度及び酸素濃度分布を平均化でき、局所高温領域の発生を抑制し、さらなる低 N O x化を図ることが可能となる。さらに、可燃成分と酸素との混合が促進されるため燃焼の安定性が向上し、完全燃焼が達成できるため低 C〇化を図ることも可能となる。

前記攪拌用ガスは、図 1に示すように、ブロワ 5 6により供給される燃焼用二次空気のみ、第一の除麈装置 1 8を通過した後の排ガスの一部、或いは、第二の除塵装置 1 9 を通過した後の排ガスの一部を抜き出した循環排ガスのみ、又は、前記燃焼用二次空気と循環排ガスを混合したガスのいずれかを用いることができる。

ここで、前記二次燃焼領域 1 7内のガス温度は、 8 0 0〜1 0 5 0 °Cの範囲となるように、前記循環排ガス及び/又は攪拌用ガスの流量を調整することが好ましい。二次燃焼領域 1 7内のガス温度が 8 0 0 °C未満となると燃焼が不十分となり、 C Oが増加する。また、二次燃焼領域 1 7内のガス温度が 1 0 5 0 Cを超えると二次燃焼領域 1 7内におけるクリン力の生成が助長され、さらに、 N O xが増加する。

前記循環排ガスの流量を低減することにより二次燃焼領域 1 7内のガス温度を上昇させることができ、前記攪拌用ガスの流量を増やすことにより二次燃焼領域 1 7内のガス温度を低下させることができる。

また、前記火格子下から燃焼室 3内に吹き込まれる燃焼用一次空気により供給される単位時間当りの酸素量 Q 1と、前記燃焼室 3内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれる高温ガスにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 2と、前記高温ガスの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込まれる循環排ガスにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 3と、前記二次燃焼領域に吹き込まれる攪拌用ガスにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 4とは、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量を 1とした場合に、下式（1) 及び（2) 、より好ましくは下式 (3)及び（4) を満足するように吹き込むことが好ましい。

Q 1 ： Q 2 ： Q 3 ： Q 4 =0.75〜： 1.20： 0.05〜0.20： 0.02〜0.20： 0.02〜(！ 25 ( 1 ) 1. 2≤Q 1+Q2 + Q3 + Q4≤ 1. 5 (2)

Q1 : Q2 : Q3 : Q4 =0.75〜： 1.1： 0.07〜0.15： 0.02-0.15： 0.02〜0.25 ( 3 ) 1. 25≤Q 1 +Q2+Q3+Q4≤ 1. 35 (4)

ここで、前記廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量は、燃焼室内に投入される廃棄物の性状及び成分等から決定される廃棄物の単位質量当りの燃焼に必要な酸素量（Nm³/kg) と、焼却炉における廃棄物の焼却速度（kg/hr) との積（Nm ³/ r) により決定される。また、前記 Q 1は、火格子 5, 6, 7から燃焼室 3内に供給される燃焼用一次空気により供給される単位時間当りの酸素量であり、前記燃焼用一次空気の流量を増減させることにより調整する。また、 Q2は、燃焼室 3内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれる高温ガスの流量を増減させることにより調整される。また、 Q3は、燃焼室 3内の前記高温ガスの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込まれる循環排ガスの流量を増減させることにより調整される。また、 Q4は、二次燃焼領域に吹き込まれる攪拌用ガスの流量を増減させることにより調整される。

なお、以下において、 Q1+Q2+Q3+Q4を λと記載する。

前記 Q l， Q2, Q3₃ Q 4を上式の範囲とすることにより、廃棄物焼却炉において低酸素比燃焼（1. 2≤ぇ≤1. 5) (すなわち、低空気比燃焼に相当する）を行った場合においても COや NOx等の有害ガスの発生量が低減でき、焼却炉から排出される排ガス総量を大幅に低減できる。

廃棄物の燃え残りや有害物質の発生を抑制して安定した低空気比燃焼を達成させる配分比としては、 Q 1 ： Q2 ： Q3 ： Q 4 =0.98： 0.10： 0.12： 0.10、え = 1. 30を基準とし、炉内に投入される廃棄物の組成や性状等に基づきえを 1. 2〜1. 5の範囲で Q 1， Q2, Q3, Q 4を上記の範囲内で調整する。 0 ε · ΐ =Ύ 、ΟΖΌ： 5V0： SVO： 08'0= ¾ G5 2δ

o ε ' ΐ =γ 、sro： εΐΌ： ζνο： 08Ό= ο TO ο ε ' τ =γ 、s o： SVQ： oro： os'o= o TO

0 ε · ΐ = γ 、Ζ Ό： sro： SVO： 8ん Ό= 5 CD z τ¾

0 ε " Τ =Υ 、 Ό： ΖΙΌ： ξΤΟ： 8ん Ό= 5 TO ο ε * τ

o i ο ε ' τ =γ ^ΓΟ： svo： svo： sfo= o z

0 ε ' T =Y ΟΧΌ： SVO： SIO： 06'0= o τ o o ε · ΐ =Y 、 ·ο： εοΌ： zvo： ο6·ο= ¾

ο ε · τ =Υ ^νεΐΌ： zvo： ςνο： ο6·ο= 5 T¾

0 S · Τ = Υ 、9Γ0： ZVO ZVO： 06Ό= 0 T¾

0 C " ΐ =Y 、SIO： SVO： ΟΓΟ： 06Ό= Q Ζ 5 τδ

0 C ' T =Y 、8Γ0： ZVO： ΟΓΟ： 06·0= ¾

0 ε · Τ =Ύ ^ν50Ό： ΟΙΌ： ?0Ό： ΟΓΐ= 5 TO

0 ' ΐ =Υ 、90Ό： SVO： ΠΌ： 50 = D

0 ' ΐ =Y 、80Ό.: εΐΌ： ΠΌ： 0 = D g ε · τ =γ 、9ΟΌ： ΖΤΌ： zvo： scn= o z TO

9 C · T =Y ^ν80Ό： ΟΐΌ： ZVO： 50'1=

0 ε " Τ =Υ 、ん ΟΌ： 80Ό： ΟΐΌ： ζΟ = 5

0 ε Ί =Ύ 、90Ό： 60Ό： ΟΙΌ： 50 = ε¾ ID

9 ε · Τ =Υ ΓΟ： ZVO： ΟΓΟ： 86Ό二 D εδ z δ ΐ 5

9 ε · ΐ =γ ΤΌ： εΐΌ： oro： 86·ο= ¾

9 S ' T =Υ ^νΖΧΌ： 5V0： ΟΓΟ： 86·0= ¾ Z ¾ ΐ¾

O S · T =Y 90Ό： ZTO： ΠΌ： 86Ό= ¾ Z 5 ΐ¾

O S · ΐ = γ 、80Ό： ZVO： ZTO： 86Ό= f ¾ Z 5 τδ ο ε · ΐ = γ ^νοχΌ： zvo： oro： se = ε5 τδ H¾»0g3丄 ¾ ネ ωγ ^{c c}

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ZCZS00/t700idf/X3d 8 9Z60/tO0Z OAV 以下、 Ql, Q2, Q3, Q 4の調整基準を説明する。

[Q1の調整基準]

通常の都市ごみ等の廃棄物を乾燥させ燃焼させるには Q 1 = 0. 9を基準とし、灰分の少ない廃棄物や水分の少ない廃棄物、例えばプラスチック等を燃焼する際には、 Q 1 を 0. 75〜0. 9程度に減らし、その代わりに Q 2を増加させる。

[Q 2の調整基準]

通常の都市ごみ等の廃棄物を燃焼させるには Q 2 = 0. 1を基準とし、灰分や水分が少なく可燃分が大部分である廃棄物、例えばプラスチック等、或いは、揮発分の大きい廃棄物を燃焼させる場合には、 Q 2を増加させる。 Q 2が少ないと、上述の高温ガス吹き込みの効果が十分に得られない。なお、上記範囲を超えて Q 2を増加させると、低空気比燃焼が達成できず、高温ガスを発生させるための燃料代が嵩むと共に、燃焼室内の温度が過大となり、内壁にクリン力が生成したり、 NOxが増加する。

[Q3, Q 4の調整基準]

まず、廃棄物焼却炉の標準操業基準として、上記基準に基づき、廃棄物の組成や性状等を考慮して Q 1及び Q 2を決定し、次いで Q 3及び Q 4の標準値を設定する。

ここで、 Q 3の値を調整することで燃焼室内での燃焼状態を調整し、 Q 4の値を調整することで二次燃焼領域内での燃焼状態を調整する。 Q3は、 Q3 = 0. 12を基準とし、 0. 02〜0. 2の範囲で調整する。 Q4は、 Q4 = 0. 18を基準とし、 0. 0 2〜0. 25の範囲で調整する。 Q3+Q4は、 Q3+Q4 = 0. 3を基準とし、 0. 15-0. 4の範囲で調整するものとする。

廃棄物焼却炉の実際の操業では標準操業基準で操業していても、焼却炉内の燃焼状況が変化し排出される排ガス中の有害物質量が変動することがある。そこで、前記決定した Q 1及び Q 2の値は維持したまま、廃棄物焼却炉内の状況を監視する因子に基づいて Q3、 Q4、又は、 Q 3と Q 4とを合計した値の内のいずれかを調節する。このような燃焼制御方法をとることにより、焼却炉内の燃焼状況が変化しても、燃焼を安定して行うように調整でき、最終的に廃棄物焼却炉から排出される排ガス中の有害物質量を制御しゃすくなり、さらに、焼却炉の燃焼制御系を簡単にすることができる。

ここで、前記廃棄物焼却炉内の状況を監視する因子としては、例えば、燃焼室 3内で発生した可燃性ガスと燃焼ガスの二次燃焼を行う二次燃焼領域 1 7出口近傍における、ガス温度、ガス中 0 ₂濃度、ガス中 C〇濃度、ガス中 N O _x濃度のいずれか一つ以上とすることが好ましい。前記監視因子の具体的な組み合わせとしては、例えば、（1 ) ガス温度、（2 ) ガス中 0 ₂濃度、（3 ) ガス温度とガス中 0₂濃度、（4 ) ガス温度とガス中 C O濃度、（5 ) ガス中 N 0 _X濃度とガス温度、（6 ) ガス中 N 0 _X濃度とガス中 C O濃度、を用いることができる。

また、前記 Q 3を調節する方法としては、燃焼室 3内の後燃焼領域に吹き込まれる循環排ガスが焼却炉から排出された排ガスのみからなる場合には、前記排ガスの流量を調節することにより行われ、前記循環排ガスが、例えば、焼却炉から排出された排ガスと空気との混合ガスである場合には、この混合される空気量を調節することにより行うことができる。

図 2に、 Q 3の調節方法として、排ガスに混合される空気量を調節する場合における調節手段 2 6の概略構成の一例を示す。図 2に示す調節手段 2 6は、第一の除麈装置 1 8を通過した後の排ガスの一部、或いは、第二の除塵装置 1 9を通過した後の排ガスの一部を抜き出し、ブロワ 5 2を介して燃焼室 3の高温ガスの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に設けた循環排ガス吹き込み口 2 7から循環排ガスを吹き込むための配管 2 8の途中に設けられる。前記調節手段 2 6は、排ガスと空気を混合するためのガス混合装置 5 0と、前記ガス混合装置 5 0に空気を供給するための空気供給配管 5 1と、前記ガス混合装置 5 0に供給する空気量を制御するための空気量制御装置 5 8とを有する。

前記空気供給配管 5 1には、空気を取り込むためのブロワ 5 6と、ガス混合装置 5 0 に供給する空気量を調節する流量調節弁 5 4とが備えられている。また、前記空気量制御装置 5 8は、前記監視因子を計測する計測手段 5 9からの計測信号に基づき排ガスに混合する空気量を決定し、その空気量となるように前記流量調節弁 5 4を制御する。なお、前記高温ガスの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込まれる循環排ガスが焼却炉から排出された排ガスのみからなる場合には、前記配管 2 8の途中に設けられたダンパの開度を制御することにより循環排ガス流量の調節が行われる o

また、前記 Q 4を調節する方法としては、二次燃焼領域に吹き込まれる攪拌用ガスが空気のみ或いは循璟排ガスのみからなる場合には、前記空気或いは循環排ガスの流量を調節することにより行われる。前記攪拌用ガスが空気と循環排ガスとの混合ガスである場合には、この混合される空気量或いは循環排ガス量を調節することにより行うことができる。

表 1及び表 2に実際の廃棄物焼却炉における Q 3、 Q4、又は、 Q3と Q4とを合計した値の調節方法の一例を示す。監視因子が基準値から変動した場合における排ガス中における有害物質量の変動と、 Q3、 Q4、又は、 Q 3と Q4とを合計した値をどのように調節するのかを示している。

なお、前記攪袢用ガスは、二次燃焼領域 17入口近傍の側壁から、水平面上で後燃焼領域内の雰囲気ガスの流れに対向する方向に旋回流を形成するように吹き込む。

ここで、前記廃棄物焼却炉内の状況を監視する因子である二次燃焼領域 17出口近傍でのガス温度、ガス中 0₂濃度、ガス中 C〇濃度、ガス中 NO_x濃度のそれそれの基準値、及び、その計測手段は以下に示すとおりである。ガス温度： 950± 50°C

ガス中 0₂濃度： 5. 5±0. 5%

ガス中 C 0濃度：平均 30 p pm以下

(瞬間値が 10 Oppmを超えないように制御）

ガス中 NO_x濃度： 10 Oppm以下

[計測手段]

ガス温度：温度センサ（熱電対、放射温度計）

ガス中 0₂濃度：酸素濃度計

ガス中 CO濃度： CO濃度計

ガス中 NO_x濃度： NO_x濃度計【表 1】

【表 2】

焼却炉内で廃棄物と熱分解によって発生する可燃性ガスを適正な酸素濃度や温度等の範囲内で燃焼させた場合に、 C0 N0x DXN (ダイォキシン類）等の有害物質の発生が最も抑制される。

表 1において、二次燃焼領域 17出口近傍でのガス温度が高い場合 ( (1) の場合）は、燃焼室での燃焼が抑制され、その結果二次燃焼領域での燃焼が急激に行われるためガス温度が上昇していると考えられる。この場合、焼却炉から排出される CO濃度及び DXN濃度は減少するか変化が無いが NOx濃度は増加する。そのため、 Q 3のみを調整する場合は、 Q 3を増加させて燃焼室内への酸素の供給量を増加し、燃焼室内での燃焼を活発に行うようにして二次燃焼領域での燃焼を適正化させる。 Q 4のみを調整する場合は、 Q 4を減少させ、二次燃焼領域への酸素の供給量を減少させて二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。 Q 3 +Q 4の合計値を調整する場合は、 Q 3を増加させ、 Q4を減少させて、 Q3 + Q4の合計値は増加させるか変化無しで燃焼室及び二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

二次燃焼領域 17出口近傍でのガス中 0₂濃度が高い場合 ( (2) の場合) は、焼却炉から排出される CO濃度及び DXN濃度は減少するか変化は無いが、 NOx濃度は増加する。そのため、 Q 3のみを調整する場合は、 Q 3を増加させて燃焼室内への酸素の供給量を増加し、燃焼室での燃焼を活発に行うようにして酸素の消費量を増加させる。 Q 4のみを調整する場合は、 Q 4を減少させ、二次燃焼領域への酸素の供給量を減少させて二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。 Q 3 +Q 4の合計値を調整する場合は、 Q 3を増加させ、 Q 4を減少させて、 Q 3 +Q 4の合計値は増加させるか変ィ匕無しで燃焼室及び二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

反対に、二次燃焼領域 17出口近傍でのガス中 0₂濃度が低い場合（（3) の場合）は、焼却炉から排出される NOx濃度は減少するが、 CO濃度及び: DXN濃度は増加するか変化の無い状態となる。そのため、 Q 3のみを調整する場合は、 Q 3を減少させて燃焼室内での循環排ガスによる希釈割合を減らし、二次燃焼領域における酸素濃度を高める。 Q 4のみを調整する場合は、 Q 4を増加させ、二次燃焼領域への酸素の供給量を増やす。 Q 3 + Q 4の合計値を調整する場合は、 Q 3を減少させ、 Q 4を増加させて、 Q3 + Q4の合計値は増加させて燃焼室及び二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

二次燃焼領域 17出口近傍でのガス中 CO濃度が高い場合（（4) の場合）は、二次燃焼領域での燃焼が不十分であり、未燃焼の可燃性ガスが残存していると考えられる。そのため、 Q 3のみを調整する場合は、 Q 3を減少させて二次燃焼領域での温度を高めて燃焼を安定ィ匕させ COの排出を抑制する。 Q4のみを調整する場合は、 Q4を増加させて二次燃焼領域への酸素の供給量を増やし二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。 Q 3 +Q 4の合計値は増加させて燃焼室及び二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

二次燃焼領域 17出口近傍でのガス温度が低く、ガス中 0₂濃度が高い場合（（5) の場合）は、攪拌用ガスの流量が過剰であるため、二次燃焼領域内の温度が低下し、燃焼が不安定になっていると考えられる。この場合、焼却炉から排出される CO濃度及び D XN濃度が増加する。そのため、 Q 3は増加か変ィ匕無しで、 Q 4を減少させ、二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

二次燃焼領域 1 7出口近傍でのガス温度が低く、ガス中 0₂濃度が低い場合（（6 ) の場合）は、二次燃焼領域内での燃焼が抑制され、ガス温度が低下していると考えられる。この場合、焼却炉から排出される C O濃度及び D XN濃度が増加する。そのため、 Q 3を減少させ燃焼室での温度を高めて可燃性ガスの二次燃焼領域への流入量を増やし、 Q 4を増加させて二次燃焼領域への酸素の供給量を増やし二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。 Q 3 + Q 4の合計値は増加させるか変化無しで燃焼室及び二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

二次燃焼領域 1 7出口近傍でのガス中 C O濃度が高く、ガス温度が高い場合 ( ( 7 ) の場合）は、燃焼室での燃焼が不完全で、二次燃焼領域での燃焼が急激に行われるためガス温度が上昇しており、また、未燃焼の可燃性ガスが残存していると考えられる。この場合、焼却炉から排出される C O濃度及び D X N濃度が増加する。そのため、 Q 3を増加させて燃焼室内のを低下させると共に、 Q 4を増加させて二次燃焼領域の温度を低下させつつ二次燃焼領域への酸素の供給量を増やし二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

二次燃焼領域 1 7出口近傍でのガス中 C O濃度が高く、ガス温度が低い場合（（8 ) の場合）は、廃棄物の供給量が減って燃焼室内に吹き込む循環排ガスの流量が過剰になったため、炉内温度が低下し、燃焼が不安定になっていると考えられる。この場合、焼却炉から排出される C O濃度及び D XN濃度が増加する。そのため、 Q 3を減少させて炉内を上昇させ燃焼を安定ィ匕させると共に、 Q 4を増加させて二次燃焼領域への酸素の供給量を増やし二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。 Q 3 + Q 4の合計値は増加させるか変化無しで燃焼室及び二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

二次燃焼領域 1 7出口近傍でのガス中 N O _x濃度が高く、ガス温度が高い場合 ( ( 9 ) の場合）は、燃焼室での燃焼が抑制され、その結果二次燃焼領域での燃焼が急激に行われるためガス温度が上昇し、ガス中 N O _x濃度が増加していると考えられる。そのため、 Q 3を増加させて燃焼室内の温度を低下させ、燃焼室での燃焼を抑制すると共に、 Q 4を減少させ、二次燃焼領域への酸素の供給量を減少させて二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。 Q 3 + Q 4の合計値は増加させるか変化無しで燃焼室及び二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

二次燃焼領域 17出口近傍でのガス中 NO_x濃度が低いが、 CO濃度が高い場合 ( (10) の場合）は、二次燃焼領域内での燃焼が不十分であり、未燃焼の可燃性ガスが残存していると考えられる。そのため、 Q 3を減少させ燃焼室内での温度を高めて可燃性ガスの二次燃焼領域への流入量を増やし、 Q 4を増加させて二次燃焼領域への酸素の供給量を増やし二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。 Q3 + Q4の合計値は増加させて燃焼室及び二次燃焼領域での燃焼を適正に行うようにする。

二次燃焼領域 17出口近傍でのガス中 NO_x濃度が低く、 CO濃度も低い場合（ (1 1)の場合）は、炉内の燃焼が適正に行われている状態と考えられる。この場合は特に調節の必要は無く Q3, Q4, Q 3 + Q 4の合計値はそのままで維持する。

上記のように制御することにより、複雑な制御を行うことなく効果的に廃棄物焼却炉から排出される C0、 NOx、 DXN等の有害物質の量を低減することが可能となる。また、表 3には、実際の廃棄物焼却炉において、実施例として Q1 ： Q2： Q3： Q 4二 0.98： 0.10： 0.12： 0.10、え = 1. 30として廃棄物の燃焼を行った場合に、焼却炉から排出される排ガス中の CO濃度、 NOx濃度、 DXN濃度を測定した結果を示す。なお、直には、比較例 1及び比較例 2として、従来技術に係る廃棄物焼却炉において、火格子下から吹き込む燃焼用一次空気により供給される単位時間当りの酸素量 r 1、主燃焼領域に吹き込む空気により供給される単位時間当りの酸素量 r 2、後燃焼領域に吹き込む空気により供給される単位時間当りの酸素量 r 3及びえ，二 r l + r2 + r3を表 2に示すように設定した場合の焼却炉の炉出口から排出される排ガス中の CO濃度、 NOx濃度、 DXN濃度を測定した結果を示す。：表 3】

表 3に示すように、実施例では、低空気比燃焼（え二 1 . 3 0 ) が達成でき、 C〇、 ΝΌ χ、 D X Nの発生が抑制されている。それに対し、比較例 1では、低空気比燃焼が達成できず（え' = 1 . 7 ) 、また N O xの発生量が多い。比較例 2では、低空気比燃焼（え， = 1 - 3 ) を行うと、 N O xの発生量は低くなるが、 C Oの発生が多い。これは、炉内の燃焼状態が不安定になり、可燃性ガスが未燃のまま C Oとして排出されており、さらに煤などの未燃分が発生し、これらによりダイォキシン類の発生量も高くなっていると考えられる。

また、高温ガス、循環排ガス及び攪拌用ガスの吹き込み流量の調整を焼却炉から排出される排ガス流量に対する比率を用いて行ってもよい。これにより、簡便に吹き込み流量の設定や調整を行うことができる。

なお、上述した廃棄物焼却炉が灰溶融炉を一体化した灰溶融炉ー体型廃棄物焼却炉である場合、上述の循環排ガス及び/又は攪拌用ガスの全部又は一部を灰溶融炉の排ガスを使用するようにしてもよい。また、前記灰溶融炉が、キルンフードを備えたキルン式灰溶融炉である場合には、上述の高温ガス及び/又は攪拌用ガスの全部又は一部に前記キルンフードを介して誘引された該キルンフード内で加熱された空気を使用することもできる。灰溶融炉の排ガス又はキルンフード内で加熱された空気を用いることにより廃熱を有効に活用することができ、省エネルギー化を図ることが可能となる。以上説明したように本発明によれば、廃棄物焼却炉において低空気比燃焼を行った場合においても燃焼の安定性が維持され、且つ、局所高温領域の発生が抑制され、 C Oや N 0 X等の有害ガスの発生量が低減できる廃棄物焼却炉の燃焼制御方法及び廃棄物焼却炉が提供される。さらに、低空気比燃焼を行えるので焼却炉から排出される排ガス総量を大幅に低減でき、また、廃熱の回収効率を向上できる廃棄物焼却炉の燃焼制御方法及び廃棄物焼却炉が提供される o

Claims

請求の範囲

1. 火格子式廃棄物焼却炉の燃焼制御方法であって、

燃焼用一次空気 Aを火格子下から燃焼室内に吹き込み、

高温ガス Bを前記燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹さ込み、一

焼却炉から排出された排出ガスを少なくとも一部に含む循環排ガス Cを前記高温ガス Bの吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込み、

空気、循環排ガス、又は、空気と循環排ガスとの混合ガスのいずれかからなる攪拌用ガス Dを二次燃焼領域に吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

2. 循環排ガス Cが焼却炉から排出された排ガスのみからなることを特徴とする請求項 1に記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

3. 燃焼用一次空気 Aにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 1と、

高温ガス Bにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 2と、

循環排ガス Cにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 3と、

攪拌用ガス Dにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 4とが、

廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量を 1とした場合に、下式（1) 及び ( 2 ) を満足することを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

Q1 : Q2 : Q3 : Q4 =0.75〜： 1.20： 0.05~0.20： 0.02〜0.20： 0.02〜0.25 ( 1 ) 1. 2≤Q1+Q2 + Q3 + Q4≤ 1. 5 (2)

4. 燃焼用一次空気 Aにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 1と、

高温ガス Bにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 2と、

攪拌用ガス Dにより供給される単位時間当りの酸素量 Q 4とが、廃棄物の燃焼に必要な単位時間当りの理論酸素量を 1とした場合に、下式（3)及び (4) を満足することを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

Q1 : Q2 : Q3 : Q4 =0.75〜： 1.1： 0.07〜0.15： 0.02〜0.15： 0.02〜0.25 ( 3 )

1. 25≤Q1+Q2+Q3+Q4≤1. 35 (4)

5. Q 1と Q 2とを所定の値に維持しつつ、

Q 3及び/又は Q 4を焼却炉内の状況を監視する因子に基づいて調節することを特徴とする請求項 1乃至請求項 4のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

6. 焼却炉内の状況を監視する因子が、燃焼室内で発生した可燃性ガスの二次燃焼を行う二次燃焼領域出口近傍における、ガス温度、ガス中 0₂濃度、ガス中 CO濃度、ガス '中 NO_x濃度のいずれか一つ以上であることを特徴とする請求項 5に記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

7. 高温ガス Bが、燃焼室高さの 50%を超えない高さ位置から燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれることを特徴とする請求項 1乃至請求項 6のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

8. 高温ガス Bが、火格子上の廃棄物層表面から鉛直上方に 0. 2〜1. 5 mの範囲内の高さ位置から、燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれることを特徴とする請求項 1乃至請求項 7のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

9. 高温ガス Bが、火格子面から鉛直上方に 0. 2〜2. 5mの範囲内の高さ位置から、燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれることを特徴とする請求項 1乃至請求項 7のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

1 0 . 高温ガス 33が、少なくとも 1 0 m/ s 以上の吹き込み速度で燃焼室内の燃焼閧始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込まれることを特徴とする請求項 1 乃至請求項 9のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

1 1 . 二次燃焼領域のガス温度が 8 0 0〜： L 0 5 0 °Cの範囲となるように、循環排ガス C及び/又は攪拌用ガス Dの流量を調整することを特徴とする請求項 1乃至請求項 1 0 のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

1 2 . 二次燃焼領域内に旋回流が形成されるように、攪拌用ガス Dを吹き込むことを特徴とする請求項 1乃至請求項 1 1のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

1 3 . 燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度が、後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの ^^より高くなるように、高温ガス Bの流量を調整することを特徴とする請求項 1乃至請求項 1 2のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法 _c

1 4 . 主燃焼領域及び後燃焼領域の温度がそれそれ 8 0 0〜1 0 5 0 °Cの範囲内となるように、高温ガス B及び/又は循環排ガス Cの流量を調整することを特徴とする請求項 1乃至請求項 1 3のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

1 5 . 主燃焼領域及び後燃焼領域の温度がそれそれ 8 0 0〜 1 0 5 0 °Cの範囲内となるように、高温ガス Bの酸素濃度及び/又はガス温度を調整することを特徴とする請求項 1乃至請求項 1 4のいずれかに記載の廃棄物焼却炉の燃焼制御方法。

1 6 . 燃焼用一次空気 Aを火格子下から燃焼室内に吹き込む燃焼用一次空気吹き込み手段と、

高温ガス Bを前記燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域までの間の任意の領域に吹き込む高温ガス吹き込み手段と、

焼却炉から排出された排ガスを少なくとも一部に含む循環排ガス Cを前記高温ガス B の吹き込み位置の上方又はガス流れ方向下流側に吹き込む循環排ガス吹き込み手段と、空気、循環排ガス、又は、空気と循環排ガスとの混合ガスの内のいずれかからなる攪拌用ガス Dを二次燃焼領域に吹き込む攪拌用ガス吹き込み手段とを備えることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。

17. 高温ガス Bの吹き込みノズルが、燃焼室高さの 50%を超えない高さ位置に設けられていることを特徴とする請求項 16に記載の火格子式廃棄物焼却炉。

18. 高温ガス Bの吹き込みノズルが、火格子上の廃棄物層表面から鉛直上方に 0. 2 〜1. 5mの範囲内の高さ位置に設けられていることを特徴とする請求項 16又は請求項 17に記載の火格子式廃棄物焼却炉。

19. 高温ガス Bの吹き込みノズルが、火格子面から鉛直上方に 0. 2~2. 5 mの範囲内の高さ位置に設けられていることを特徴とする請求項 16又は請求項 17に記載の火格子式廃棄物焼却炉。

20. 二次燃焼領域に旋回流が形成されるように、攪拌用ガス Dの吹き込みノズルが設けられていることを特徴とする請求項 16乃至請求項 19のいずれかに記載の火格子式廃棄物焼却炉。

21. 燃焼開始領域又は主燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの温度が、後燃焼領域を経由した一次燃焼排ガスの ί¾¾より高くなるように、高温ガス Bの流量を調整可能な手段を備えたことを特徴とする請求項 Γ 6乃至請求項 20のいずれかに記載の火格子式廃棄物焼却炉。

22. 高温ガス B及び/又は循環排ガス Cの流量を調整可能な手段を備えたことを特徴とする請求項 16乃至請求項 21のいずれかに記載の火格子式廃棄物焼却炉。

2 3 . 高温ガス Bの酸素濃度及び/又はガス温度を調整可能な手段を備えたことを特徴とする請求項 1 6乃至請求項 2 2のいずれかに記載の火格子式廃棄物焼却炉。