(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-15
(45)【発行日】2022-11-24
(54)【発明の名称】燃焼設備、および制御装置
(51)【国際特許分類】
F23G 5/44 20060101AFI20221116BHJP
F23C 9/08 20060101ALI20221116BHJP
F23G 5/00 20060101ALI20221116BHJP
【ＦＩ】
F23G5/44 Z ZAB
F23C9/08 400
F23C9/08 500
F23G5/00 108Z
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022056371
(22)【出願日】2022-03-30
【審査請求日】2022-04-20
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】501370370
【氏名又は名称】三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】横井 智記
(72)【発明者】
【氏名】新家谷 英之
(72)【発明者】
【氏名】張 志
(72)【発明者】
【氏名】大丸 卓一郎
(72)【発明者】
【氏名】山本 研二
(72)【発明者】
【氏名】瀬戸口 稔彦
(72)【発明者】
【氏名】今田 潤司
(72)【発明者】
【氏名】百瀬 大峰
(72)【発明者】
【氏名】齊藤 芳久
(72)【発明者】
【氏名】栗山 修平
(72)【発明者】
【氏名】澤田 伸一
【審査官】礒部 賢
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１９０３７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１７４０５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６７３５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１９１５３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－２１１１９３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２３Ｇ ５／００ － ５／５０
Ｆ２３Ｃ １／００ － ９／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部で被焼却物を燃焼させながら搬送する炉本体と、前記炉本体から排出された排ガスの一部を前記炉本体の内部に供給するノズルと、
を備え、
前記ノズルは、前記炉本体の内部に供給された前記排ガスが前記炉本体の天井部に沿う壁面噴流を形成する向きで前記炉本体の炉尻に配置されており、
前記ノズルが前記排ガスを前記ノズルの開口から円錐状に広がるように供給することで、前記排ガスの一部が前記炉本体の天井部に下方側から衝突して前記壁面噴流が形成され、
前記ノズルは、前記炉尻に路幅方向に間隔をあけて複数配置され、
各前記ノズルから供給される前記排ガスが互いに合一した前記壁面噴流が形成されるように、複数の前記ノズル同士の間隔が設定されている燃焼設備。
【請求項2】
前記天井部は、前記炉尻に接続された状態で、前記被焼却物が搬送される方向に向かうにしたがって鉛直方向における高さが低くなる向きに傾斜し、前記天井部における前記炉尻との接続箇所である後端と、前記天井部における前記後端とは反対側の前端との間の水平方向距離をＸとし、
前記前端と前記ノズルの開口の中心との間の鉛直方向距離をＨとし、
前記天井部と水平面とが成す角度をαとし、
前記ノズルの中心線と前記水平面とが成す角度をβとした場合に、
前記ノズルは、
ａｔａｎ（（Ｈ／Ｘ）＋ｔａｎ（α））－β＜１０
を満たすように前記炉尻に配置されている請求項１に記載の燃焼設備。
【請求項3】
前記炉本体から上方に延び、内面が前記天井部に接続された火炉を更に備え、前記天井部は、
平面状を成す天井面と、
前記内面と前記天井面とを接続し、前記天井面から前記内面に向かうにしたがって上方を向くような曲面状を成す曲がり面と、
を有する請求項２に記載の燃焼設備。
【請求項4】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の燃焼設備の制御装置であって、前記燃焼設備は、排ガス再循環ラインを通じて前記排ガスの一部を前記ノズルに供給するファンを更に備え、
前記排ガス中のＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づき、前記排ガス中のＣＯ濃度とＮＯＸ濃度とのうち１つ以上が増減した際に、前記ファンの回転数を増減させる調整部と、を有する制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、燃焼設備、および制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、１次燃焼室において、２次空気供給ノズルがごみ送り方向に対向する位置に配設され、２次空気供給ノズルの噴口が火格子上のごみの上面に沿って２次空気を噴出するように向けられているごみ焼却炉が開示されている。自由噴流としての２次空気がごみの上面に沿って噴出されることにより、火炎の基部において燃焼ガスの混合および攪拌が起きるため、燃焼の促進効果が大きくなる。これにより、不完全燃焼の発生を抑制することで、未燃分が発生することを抑制している。一方、特許文献１に記載の技術では、２次空気によって１次燃焼室内のガスが押し流されるため、１次燃焼室内におけるガスの滞留時間が減少してしまう可能性がある。
【0003】
また、例えば、特許文献２には、焼却炉から排出された排気ガスを自由噴流として、焼却炉内の底部に複数備えた火格子の内、乾燥用火格子の上方に位置する炉の天井壁、および、炉内のごみ供給方向に対して後流側の炉の後壁から、炉底の火格子に直接当たらないようにかつ燃焼によって生じたガスを引き寄せるように供給する燃焼炉の燃焼運転方法が開示されている。炉内に再循環排ガスが供給されることで、炉内の一次燃焼室の全体を燃焼空間として活用し、炉出口における窒素酸化物を低減させている。特許文献２に記載の技術では、再循環排ガスが天井壁から影響を受けて減衰しないように、再循環排ガスの供給角度が設定されている。
【0004】
また、例えば、特許文献３には、燃焼炉の一次燃焼室において、後部供給ノズルから供給される自由噴流としてのガス流によって燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せ、前部供給ノズルから供給される自由噴流としてのガス流によって乾燥段で発生した未燃ガスを前側に引き寄せた上で二次燃焼室に流れ込ませる焼却炉が開示されている。これらのノズルによって、一次燃焼室における前側の天井壁から再循環排ガスを供給するようにした従来のものと同様のサーマルＮＯＸ低減に寄与している。
【0005】
また、例えば、特許文献４には、処理空間（炉本体内部）で発生した排ガスを排出する火炉の中心軸が燃焼段とは異なる位置に偏って配置され、第一ガスポートが火炉の変位方向とは反対側から処理空間内に自由噴流としての排ガスを噴出するストーカ炉が開示されている。これにより、処理空間内では火炉の変位方向とは反対側に向かう二次流れが形成されるため、火炎が火炉から離間する方向に成長する。この火炎の熱によって乾燥段における被焼却物の乾燥または後燃焼段における後燃焼が促進され、その結果、ＮＯＸおよび未燃ガスの低減を実現させている。
【0006】
また、例えば、特許文献５には、燃焼用空気の一部と燃焼ガスの一部とのうち、少なくとも一のガスを自由噴流の混合用ガスとして炉内に送るノズルを備えたストーカ式焼却設備が開示されている。ノズルは、混合用ガスがストーカ上の被焼却物の燃焼で形成される火炎の頂部に向かうことが可能に設けられている。これにより、ノズルから噴出させた混合用ガスを火炎の頂部または火炎の頂部よりも上の位置に届かせることができるとされている。その結果、混合用ガスの燃焼ガスへの混合率を高めることができ、燃焼ガスに含まれる未燃分の燃焼効率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特許第２６６２７４６号公報
【文献】特許第６１１６５４５号公報
【文献】国際公開第２０２０／１８９３９４号
【文献】国際公開第２０２１／１０６６４５号
【文献】国際公開第２０２０／０７１１４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ごみを焼却処理する燃焼設備の分野では、炉本体内における排ガスの滞留時間を増加させる技術が要求される。
【0009】
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、炉本体内における排ガスの滞留時間を増加させることができる燃焼設備、および制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本開示に係る燃焼設備は、内部で被焼却物を燃焼させながら搬送する炉本体と、前記炉本体から排出された排ガスの一部を前記炉本体の内部に供給するノズルと、を備え、前記ノズルは、前記炉本体の内部に供給された前記排ガスが前記炉本体の天井部に沿う壁面噴流を形成する向きで前記炉本体の炉尻に配置されており、前記ノズルは、前記排ガスを前記ノズルの開口から円錐状に広がるように供給することで、前記排ガスの一部が前記炉本体の天井部に下方側から衝突し、前記壁面噴流が形成され、前記ノズルは、前記炉尻に路幅方向に間隔をあけて複数配置され、各前記ノズルから供給される前記排ガスが互いに合一した前記壁面噴流が形成されるように、複数の前記ノズル同士の間隔が設定されている。
【0011】
本開示に係る制御装置は、上記燃焼設備の制御装置であって、前記燃焼設備は、排ガス再循環ラインを通じて前記排ガスの一部を前記ノズルに供給するファンを更に備え、前記排ガス中のＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づき、前記排ガス中のＣＯ濃度とＮＯＸ濃度とのうち１つ以上が増減した際に、前記ファンの回転数を増減させる調整部と、を有する。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、炉本体内における排ガスの滞留時間を増加させることができる燃焼設備、および制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本開示の実施形態に係る燃焼設備の構成を示す図である。
【図2】本開示の実施形態に係る燃焼設備の要部拡大図である。
【図3】本開示の実施形態に係るノズルの構成を示す図である。
【図4】本開示の実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図5】本開示の実施形態に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図6】本開示の実施形態に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図7】本開示の実施形態に係るコンピュータの構成を示すハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面を参照して、本開示による燃焼設備を実施するための形態を説明する。
【0015】
（燃焼設備）
燃焼設備は、例えば、都市ごみ、産業廃棄物、またはバイオマスなどを被焼却物として焼却処理するストーカ式燃焼炉である。以下では、説明の便宜上、「被焼却物」を「ごみ」と称する。ごみは、燃焼炉内で燃焼反応を発生させるための燃料である。
燃焼設備は、例えば、都市ごみ、産業廃棄物、またはバイオマスなどを被焼却物として焼却処理するストーカ式燃焼炉である。以下では、説明の便宜上、「被焼却物」を「ごみ」と称する。ごみは、燃焼炉内で燃焼反応を発生させるための燃料である。
【0016】
図１に示すように、燃焼設備１００は、燃焼炉１と、排熱回収ボイラ１２と、減温塔１３と、集塵装置１４と、出口流路１５と、煙突１６と、誘引ファン１７と、ごみピット１８と、灰押出装置１９と、灰ピット２０と、排ガス再循環系統２１と、排ガス濃度取得部２５と、制御装置３０とを備えている。
【0017】
（燃焼炉）
燃焼炉１は、内部でごみＷを搬送しながら燃焼させる炉である。燃焼炉１によるごみＷの燃焼に伴って、燃焼炉１からは排ガスが発生する。発生した排ガスは、燃焼炉１の上部に接続された排熱回収ボイラ１２へ送られる。
燃焼炉１は、内部でごみＷを搬送しながら燃焼させる炉である。燃焼炉１によるごみＷの燃焼に伴って、燃焼炉１からは排ガスが発生する。発生した排ガスは、燃焼炉１の上部に接続された排熱回収ボイラ１２へ送られる。
【0018】
排熱回収ボイラ１２は、排ガスと水との間で熱交換を行うことで水を加熱して蒸気を発生させる。発生した蒸気は、例えば、燃焼設備１００の外部における蒸気タービン等の機器（図示省略）で利用される。排熱回収ボイラ１２を通過した排ガスは、減温塔１３で冷却された後、集塵装置１４に送られる。集塵装置１４でススや塵埃が除去された排ガスは、出口流路１５および煙突１６を通じて大気中へ排出される。
【0019】
ここで、出口流路１５の中途には、燃焼炉１内で発生する排ガスを煙突１６に向かって誘引可能な誘引ファン１７（ＩＤＦ；Induced Draft Fan）が配置されている。誘引ファン１７は、燃焼炉１内から排ガスを誘引することで、燃焼炉１の内部を負圧の状態に維持する。
【0020】
燃焼炉１は、炉本体２と、燃料供給機構３と、ストーカ４と、風箱５と、排出シュート６と、火炉７と、押込送風機８と、１次空気ライン９と、空気予熱器１０と、２次空気ライン１１とを有している。
【0021】
（炉本体）
炉本体２は、複数の隔壁によって構成されている。炉本体２の内部には、ごみＷを燃焼させながら搬送するための処理空間Ｖが画成されている。処理空間Ｖでは、ごみＷが燃焼しながら搬送方向Ｄａ（図１および図２における左右方向）に搬送される。処理空間Ｖで焼却されたごみＷは、排出シュート６を通じて炉本体２の外部に排出される。
炉本体２は、複数の隔壁によって構成されている。炉本体２の内部には、ごみＷを燃焼させながら搬送するための処理空間Ｖが画成されている。処理空間Ｖでは、ごみＷが燃焼しながら搬送方向Ｄａ（図１および図２における左右方向）に搬送される。処理空間Ｖで焼却されたごみＷは、排出シュート６を通じて炉本体２の外部に排出される。
【0022】
以下では、説明の便宜上、搬送方向Ｄａにおける排出シュート６から燃料供給機構３へ向かう側（図１および図２における左側）を「一方側Ｄａｌ」と称する。また、一方側Ｄａｌとは反対側のごみＷが搬送される側（図１および図２における右側）を「他方側Ｄａｒ」と称する。
炉本体２の構成については、後述する。
炉本体２の構成については、後述する。
【0023】
（燃料供給機構）
燃料供給機構３は、ごみＷを燃焼炉１の外部から受け入れるとともに、受け入れたごみＷを炉本体２内部の処理空間Ｖに供給する機構である。本実施形態における燃料供給機構３は、ホッパ３００と、フィーダ３１０とを有している。
燃料供給機構３は、ごみＷを燃焼炉１の外部から受け入れるとともに、受け入れたごみＷを炉本体２内部の処理空間Ｖに供給する機構である。本実施形態における燃料供給機構３は、ホッパ３００と、フィーダ３１０とを有している。
【0024】
ホッパ３００は、炉本体２内部にごみＷを供給するための燃焼炉１の入口である。ホッパ３００には、燃焼炉１の外部からクレーン１８２によってごみＷが投入される。ホッパ３００は、入口部３０１と、出口部３０２とを有している。
【0025】
入口部３０１は、外部からごみＷが入るホッパ３００における入口部分である。入口部３０１は、水平面に対して垂直な方向である鉛直方向Ｄｖ（図１および図２における上下方向）の上方側から供給されたごみＷを下方側の出口部３０２へ導く。入口部３０１は、鉛直方向Ｄｖに延びる筒状を成している。入口部３０１の下部には出口部３０２が接続されている。したがって、入口部３０１に投入されたごみＷは、重力にしたがって下方側に落下する。
【0026】
以下では、説明の便宜上、鉛直方向Ｄｖにおける上方側（図１および図２における上側）を単に「上方側Ｄｖｕ」と称する。また、上方側Ｄｖｕとは反対の側（図１および図２における下側）を単に「下方側Ｄｖｄ」と称する。
【0027】
出口部３０２は、入口部３０１に投入されたごみＷを炉本体２内部の処理空間Ｖへ導くホッパ３００における出口部分である。出口部３０２は、ごみＷを炉本体２内部の処理空間Ｖへ供給する前に、ごみＷを一時的に貯留する貯留空間Ｒを内部に形成している。本実施形態における出口部３０２は、搬送方向Ｄａに延びる箱形形状を成している。
【0028】
フィーダ３１０は、ホッパ３００内のごみＷを炉本体２内部の処理空間Ｖに供給する装置である。フィーダ３１０は、出口部３０２の内面における上方側Ｄｖｕを向く床面３０２ａに対して搬送方向Ｄａに往復移動可能に配置されている。
【0029】
フィーダ３１０における一方側Ｄａｌの端部は、油圧等によってフィーダ３１０を往復移動させるフィーダ３１０駆動機構（図示省略）に接続されている。フィーダ３１０は、フィーダ３１０駆動機構によって、貯留空間Ｒ内を搬送方向Ｄａに往復移動可能とされている。すなわち、フィーダ３１０は、出口部３０２における床面３０２ａ上を一方側Ｄａｌから他方側Ｄａｒに向かって進退可能とされている。
【0030】
フィーダ３１０は、搬送方向Ｄａおよび炉幅方向Ｄｗに延びるとともに所定の厚さを有する板状を成している。フィーダ３１０は、上方側Ｄｖｕを向く上面３１１と、上面３１１に接続されるとともに他方側Ｄａｒを向く押出面３１２とを有している。以下では、説明の便宜上、搬送方向Ｄａおよび鉛直方向Ｄｖのそれぞれに対して垂直な方向である炉本体２の幅方向を「炉幅方向Ｄｗ」と称する。
【0031】
上面３１１は、入口部３０１から供給されたごみＷが堆積する面である。押出面３１２は、床面３０２ａ上に堆積したごみＷを他方側Ｄａｒに押し出す面である。すなわち、フィーダ３１０は、このフィーダ３１０自身が所定のタイミングで搬送方向Ｄａに往復移動することで、貯留空間Ｒ内のごみＷを処理空間Ｖに向かって間欠的に押し出す。
【0032】
つまり、フィーダ３１０における上面３１１上のごみＷ、および出口部３０２における床面３０２ａ上のごみＷは、貯留空間Ｒ内で一体になっている。そのため、フィーダ３１０の押出面３１２がごみＷを処理空間Ｖ側に押し出すことにより、上面３１１上に堆積したごみＷも連動して処理空間Ｖ側に移動する。
【0033】
（ストーカ）
ストーカ４は、複数の火格子（図示省略）により構成されており、この複数の火格子は、燃料供給機構３によってごみＷが層状に供給されるストーカ面４ａを形成している。火格子は、固定火格子と、可動火格子とを有している。
ストーカ４は、複数の火格子（図示省略）により構成されており、この複数の火格子は、燃料供給機構３によってごみＷが層状に供給されるストーカ面４ａを形成している。火格子は、固定火格子と、可動火格子とを有している。
【0034】
固定火格子は、風箱５の上方側Ｄｖｕを向く風箱５の表面に固定されている。可動火格子は、一定の速度で一方側Ｄａｌ（上流側）と他方側Ｄａｒ（下流側）へ移動することで、この可動火格子と固定火格子の上（ストーカ面４ａ上）にあるごみＷを攪拌混合させながら下流側へ搬送する。ストーカ４は、ストーカ面４ａに層状に供給されたごみＷを燃焼させながら、排出シュート６に向かって搬送している。
【0035】
ここで、炉本体２は、一方側Ｄａｌから順に、乾燥段５０、燃焼段５１、および後燃焼段５２を有している。これら乾燥段５０、燃焼段５１、および後燃焼段５２は、処理空間Ｖを搬送方向Ｄａに区画している。乾燥段５０は、ホッパ３００から供給されたごみＷを、ストーカ４上で燃焼に先立って乾燥させる領域である。すなわち、乾燥段５０では、水分が揮発するため、乾燥段５０からは主として蒸気が発生する。
【0036】
燃焼段５１および後燃焼段５２は、乾燥した状態のごみＷをストーカ４上で燃焼させる領域である。燃焼段５１では、ごみＷから発生する熱分解ガスによる拡散燃焼が起き、輝炎Ｆが生じる。後燃焼段５２では、拡散燃焼後のごみＷの固定炭素燃焼が起きるため、輝炎Ｆは生じない。したがって、燃焼に伴って生じる輝炎Ｆは、主として燃焼段５１に形成される。
【0037】
（風箱）
風箱５は、ストーカ４の下方から処理空間Ｖに向かって燃焼用の空気（１次空気Ａ１）を供給する。風箱５は、搬送方向Ｄａに複数配列されている。本実施形態では、風箱５によって炉本体２における乾燥段５０、燃焼段５１、および後燃焼段５２が区画されている。
風箱５は、ストーカ４の下方から処理空間Ｖに向かって燃焼用の空気（１次空気Ａ１）を供給する。風箱５は、搬送方向Ｄａに複数配列されている。本実施形態では、風箱５によって炉本体２における乾燥段５０、燃焼段５１、および後燃焼段５２が区画されている。
【0038】
（排出シュート）
排出シュート６は、燃焼を終えて灰となったごみＷを炉本体２よりも下方側Ｄｖｄに位置する灰押出装置１９へ落下させる装置である。排出シュート６は、後燃焼段５２の他方側Ｄａｒの端部に設けられている。
排出シュート６は、燃焼を終えて灰となったごみＷを炉本体２よりも下方側Ｄｖｄに位置する灰押出装置１９へ落下させる装置である。排出シュート６は、後燃焼段５２の他方側Ｄａｒの端部に設けられている。
【0039】
ここで、図２に示すように、炉本体２は、炉尻２０３と、天井部２００とを有している。炉尻２０３は、炉本体２における隔壁の一部である。炉尻２０３は、耐火材等によって形成されている。炉尻２０３は、風箱５によって区画された後燃焼段５２よりも他方側Ｄａｒに配置されている。炉尻２０３は、排出シュート６に上方側Ｄｖｕから接続されている。炉尻２０３は、一方側Ｄａｌを向く炉尻面２０４を有している。本実施形態における炉尻面２０４は、鉛直方向Ｄｖおよび炉幅方向Ｄｗに広がる平面状を成している。
【0040】
天井部２００は、炉本体２における隔壁の一部である。天井部２００は、耐火材等によって形成されている。天井部２００は、炉尻２０３よりも上方側Ｄｖｕに配置されている。天井部２００は、他方側Ｄａｒに向かうにしたがって鉛直方向Ｄｖにおける高さが低くなる向きに傾斜している。天井部２００における他方側Ｄａｒの端部は、炉尻２０３に接続されている。以下、説明の便宜上、天井部２００における炉尻２０３との接続箇所を「後端２０１ａ」と称する。また、天井部２００における後端２０１ａとは反対側の一方側Ｄａｌの端部を「前端２０１ｂ」と称する。
【0041】
天井部２００は、平面状を成す天井面２０１と、天井面２０１に一方側Ｄａｌから接続され、一方側Ｄａｌに向かうにしたがって上方側Ｄｖｕを向くような凸曲面状を成す曲がり面２０２とを有している。天井面２０１は、炉尻２０３における炉尻面２０４に一方側Ｄａｌから接続されている。したがって、天井面２０１における他方側Ｄａｒの端部が上記後端２０１ａである。本実施形態における天井面２０１は、鉛直方向Ｄｖで後燃焼段５２と対向するように配置されている。
【0042】
曲がり面２０２は、天井面２０１に一方側Ｄａｌから接続されている。炉幅方向Ｄｗから見た曲がり面２０２は、所定の曲率半径を有する円弧状に形成されている。以下、炉幅方向Ｄｗから見た際の曲がり面２０２の長さを「ＸＲ」とする。
【0043】
（火炉）
火炉７は、炉本体２から上方側Ｄｖｕに向かって延びている。処理空間Ｖ内でごみＷが燃焼することによって生じた排ガスＧは、火炉７を通じて排熱回収ボイラ１２に送られる。火炉７は、鉛直方向Ｄｖに延び、内面７０を有する筒状を成している。本実施形態における火炉７は、断面が矩形状を成している。
火炉７は、炉本体２から上方側Ｄｖｕに向かって延びている。処理空間Ｖ内でごみＷが燃焼することによって生じた排ガスＧは、火炉７を通じて排熱回収ボイラ１２に送られる。火炉７は、鉛直方向Ｄｖに延び、内面７０を有する筒状を成している。本実施形態における火炉７は、断面が矩形状を成している。
【0044】
火炉７は、天井部２００に一方側Ｄａｌから接続されている。火炉７の内面７０における一方側Ｄａｌを向く一方面７０ａは、天井部２００における曲がり面２０２に上方側Ｄｖｕから接続されている。したがって、内面７０における一方面７０ａの下方側Ｄｖｄの端部と曲がり面２０２における一方側Ｄａｌの端部との接続部分が上記前端２０１ｂである。一方面７０ａは、前端２０１ｂから上方側Ｄｖｕに立ち上がるように広がっている。また、火炉７は、ホッパ３００における出口部３０２に他方側Ｄａｒから接続されている。したがって、火炉７は、天井部２００と出口部３０２との間に配置されている。本実施形態における火炉７は、燃焼段５１の直上に配置されている。
【0045】
（押込送風機）
図１に示すように、押込送風機８は、処理空間ＶでごみＷを燃焼させるための空気を燃焼炉１の内部に向かって圧送する装置である。押込送風機８は、第１押込送風機８１と、第２押込送風機８２とを有している。第１押込送風機８１は、１次空気ライン９を通じて、風箱５に向かって燃焼用の空気を圧送する。第２押込送風機８２は、２次空気ライン１１を通じて、火炉７に向かって燃焼用の空気を圧送する。
図１に示すように、押込送風機８は、処理空間ＶでごみＷを燃焼させるための空気を燃焼炉１の内部に向かって圧送する装置である。押込送風機８は、第１押込送風機８１と、第２押込送風機８２とを有している。第１押込送風機８１は、１次空気ライン９を通じて、風箱５に向かって燃焼用の空気を圧送する。第２押込送風機８２は、２次空気ライン１１を通じて、火炉７に向かって燃焼用の空気を圧送する。
【0046】
（１次空気ライン）
１次空気ライン９は、第１押込送風機８１と風箱５とを接続している管である。第１押込送風機８１が駆動されることで、１次空気ライン９を通じてごみＷの燃焼に必要な空気が風箱５に供給される。１次空気ライン９は、風箱５に下方側Ｄｖｄから接続されている。風箱５に供給された空気は、ストーカ４の下方からごみＷへ向かう。以下、説明の便宜上、１次空気ライン９を通じて炉本体２の内部へ供給される空気を「１次空気Ａ１」と称する。
１次空気ライン９は、第１押込送風機８１と風箱５とを接続している管である。第１押込送風機８１が駆動されることで、１次空気ライン９を通じてごみＷの燃焼に必要な空気が風箱５に供給される。１次空気ライン９は、風箱５に下方側Ｄｖｄから接続されている。風箱５に供給された空気は、ストーカ４の下方からごみＷへ向かう。以下、説明の便宜上、１次空気ライン９を通じて炉本体２の内部へ供給される空気を「１次空気Ａ１」と称する。
【0047】
１次空気ライン９は、１次空気ダンパ９０を有している。１次空気ダンパ９０は、１次空気ライン９の中途に配置されており、１次空気ダンパ９０が有するダンパの開度によって１次空気ライン９内の１次空気Ａ１の流量を規制している。
【0048】
（空気予熱器）
空気予熱器１０は、第１押込送風機８１から圧送される空気を予熱する熱交換器である。空気予熱器１０は、１次空気ライン９の中途に設けられており、第１押込送風機８１から風箱５に向かって流れる燃焼空気を予熱する。
空気予熱器１０は、第１押込送風機８１から圧送される空気を予熱する熱交換器である。空気予熱器１０は、１次空気ライン９の中途に設けられており、第１押込送風機８１から風箱５に向かって流れる燃焼空気を予熱する。
【0049】
空気予熱器１０によって予熱された燃焼空気は、処理空間Ｖ内に供給され、ごみＷの燃焼に利用されるとともにごみＷの燃焼に伴って発生する排ガスＧと熱交換する。したがって、空気予熱器１０は、燃焼空気の温度を調整することで、排ガスＧの温度を調整可能とされている。
【0050】
（２次空気ライン）
２次空気ライン１１は、第２押込送風機８２と火炉７とを接続している管である。第２押込送風機８２が駆動されることで、２次空気ライン１１を通じて、ごみＷの燃焼に必要な空気が火炉７内に供給される。２次空気ライン１１は、火炉７を外側から貫通している。図２に示すように、２次空気ライン１１の先端は、火炉７の内面７０よりも内側に配置されている。火炉７内に供給された２次空気Ａ２は、ストーカ４の上方からごみＷへ向かう。以下、説明の便宜上、２次空気ライン１１を通じて炉本体２の内部へ供給される空気を「２次空気Ａ２」と称する。
２次空気ライン１１は、第２押込送風機８２と火炉７とを接続している管である。第２押込送風機８２が駆動されることで、２次空気ライン１１を通じて、ごみＷの燃焼に必要な空気が火炉７内に供給される。２次空気ライン１１は、火炉７を外側から貫通している。図２に示すように、２次空気ライン１１の先端は、火炉７の内面７０よりも内側に配置されている。火炉７内に供給された２次空気Ａ２は、ストーカ４の上方からごみＷへ向かう。以下、説明の便宜上、２次空気ライン１１を通じて炉本体２の内部へ供給される空気を「２次空気Ａ２」と称する。
【0051】
２次空気ライン１１は、２次空気ダンパ１１０を有している。２次空気ダンパ１１０は、２次空気ライン１１の中途に設けられており、２次空気ダンパ１１０が有するダンパの開度によって２次空気Ａ２の流量を規制している。
【0052】
（ごみピット）
図１に示すように、ごみピット１８は、ごみＷを貯留するとともに、ごみＷをホッパ３００に供給する。ごみピット１８は、ごみピット本体１８０と、プラットフォーム１８１と、クレーン１８２と、クレーン制御装置１８９とを有している。
図１に示すように、ごみピット１８は、ごみＷを貯留するとともに、ごみＷをホッパ３００に供給する。ごみピット１８は、ごみピット本体１８０と、プラットフォーム１８１と、クレーン１８２と、クレーン制御装置１８９とを有している。
【0053】
ごみピット本体１８０は、燃焼炉１よりも一方側ＤａｌでごみＷを貯留する室である。ごみピット本体１８０は、ホッパ３００の入口部３０１に接続されている。すなわち、ホッパ３００内部とごみピット本体１８０内部とは連通しており、ごみピット本体１８０内部からホッパ３００の内部へごみＷが供給可能とされている。
【0054】
プラットフォーム１８１は、ごみＷをごみピット本体１８０内部へ搬入するための搬入口である。プラットフォーム１８１は、ごみピット本体１８０の一方側Ｄａｌに形成されている搬入用の開口部に接続されている。プラットフォーム１８１には、燃焼設備１００の外部からごみ収集車Ｔが搬入される。ごみ収集車Ｔは、搬入したごみＷをごみピット本体１８０内部へ投入する。
【0055】
クレーン１８２は、ごみピット本体１８０内に貯留されたごみＷの一部を把持するとともに、把持したごみＷをごみピット本体１８０からホッパ３００の入口部３０１へ移送する。クレーン１８２は、ごみピット本体１８０の上方側Ｄｖｕの天井部２００分に設けられている。
【0056】
クレーン１８２は、天井に設けられているレール１８３と、レール１８３に沿って走行するガーダ１８４と、このガーダ１８４を横行するトロリ１８５と、このトロリ１８５から吊り下げられているワイヤ１８６と、このワイヤ１８６の巻き上げおよび巻き下げを行う巻上機１８７と、ワイヤ１８６の先端に取り付けられているグラップル１８８とを有している。
【0057】
クレーン制御装置１８９は、ガーダ１８４の走行、トロリ１８５の横行、巻上機１８７によるワイヤ１８６の巻き上げと巻き下げ、およびグラップル１８８の把持動作等を制御する装置である。
【0058】
（灰押出装置）
灰押出装置１９は、排出シュート６を通じて炉本体２よりも下方側Ｄｖｄに落下したごみＷ（灰）を受けるとともに、後続の灰ピット２０へ押し出す装置である。灰押出装置１９は、押出装置本体１９０と押出機構（図示省略）とを有している。
灰押出装置１９は、排出シュート６を通じて炉本体２よりも下方側Ｄｖｄに落下したごみＷ（灰）を受けるとともに、後続の灰ピット２０へ押し出す装置である。灰押出装置１９は、押出装置本体１９０と押出機構（図示省略）とを有している。
【0059】
押出装置本体１９０は、処理空間Ｖで燃焼を終えて灰となったごみＷを受けるとともに一時的に堆積させる。押出装置本体１９０は、炉本体２よりも下方側Ｄｖｄに配置されている。押出装置本体１９０は、排出シュート６に下方側Ｄｖｄから接続されている。押出機構は、灰ピット２０に向けて押出装置本体１９０内に落下したごみＷ（灰）を押し出す。
【0060】
（灰ピット）
灰ピット２０は、押出装置内のごみＷを受け入れるとともに内部に貯留する室である。本実施形態における灰ピット２０は、押出装置本体１９０に他方側Ｄａｒから接続されている。灰ピット２０内に貯留されたごみＷは、例えば灰クレーン等（図示省略）によって燃焼設備１００の外部へ移送される。
灰ピット２０は、押出装置内のごみＷを受け入れるとともに内部に貯留する室である。本実施形態における灰ピット２０は、押出装置本体１９０に他方側Ｄａｒから接続されている。灰ピット２０内に貯留されたごみＷは、例えば灰クレーン等（図示省略）によって燃焼設備１００の外部へ移送される。
【0061】
（排ガス再循環系統）
排ガス再循環系統２１は、出口流路１５内を流れる燃焼後の排ガスＧの一部を炉本体２の内部に還流させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）である。排ガス再循環系統２１は、排ガス再循環ライン２２と、ノズル２３と、ファン２４とを有している。
排ガス再循環系統２１は、出口流路１５内を流れる燃焼後の排ガスＧの一部を炉本体２の内部に還流させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）である。排ガス再循環系統２１は、排ガス再循環ライン２２と、ノズル２３と、ファン２４とを有している。
【0062】
（排ガス再循環ライン）
排ガス再循環ライン２２は、出口流路１５と炉本体２とを接続している。本実施形態における排ガス再循環ライン２２の一端は、出口流路１５における集塵装置１４近傍に接続されており、排ガス再循環ライン２２の他端は、ノズル２３を介して炉本体２における炉尻２０３に接続されている。
排ガス再循環ライン２２は、出口流路１５と炉本体２とを接続している。本実施形態における排ガス再循環ライン２２の一端は、出口流路１５における集塵装置１４近傍に接続されており、排ガス再循環ライン２２の他端は、ノズル２３を介して炉本体２における炉尻２０３に接続されている。
【0063】
（ノズル）
ノズル２３は、排ガス再循環ライン２２を通じて供給された排ガスＧを炉本体２の内部へ供給（放出）する円形ノズルである。ノズル２３は、排ガス再循環ライン２２の他端に接続されている。図２および図３に示すように、本実施形態におけるノズル２３は、中心線Ｏを中心に延びる円筒状を成している。ノズル２３は、炉尻２０３を貫通した状態で、炉尻２０３に固定されている。
ノズル２３は、排ガス再循環ライン２２を通じて供給された排ガスＧを炉本体２の内部へ供給（放出）する円形ノズルである。ノズル２３は、排ガス再循環ライン２２の他端に接続されている。図２および図３に示すように、本実施形態におけるノズル２３は、中心線Ｏを中心に延びる円筒状を成している。ノズル２３は、炉尻２０３を貫通した状態で、炉尻２０３に固定されている。
【0064】
ノズル２３は、鉛直方向Ｄｖにおける高さが同一の状態で、炉幅方向Ｄｗに間隔をあけて炉尻２０３に複数配置されている。本実施形態では、２つのノズル２３が炉幅方向Ｄｗに間隔をあけて炉尻２０３に配置されている。なお、図２では紙面の都合上、１つのノズル２３のみを示している。
【0065】
ノズル２３は、炉本体２の内部を向いた状態で炉本体２の内部に開口している。ノズル２３は、開口の中心が炉尻面２０４に揃うように炉尻２０３に固定されている。本実施形態では、ノズル２３が放出する排ガスＧは、ノズル２３の開口を中心に円錐状に広がる。以下、本実施形態におけるノズル２３の開口径を「Ｄ」とする。
【0066】
ここで、後端２０１ａと前端２０１ｂとの間の水平方向距離を「Ｘ」とし、前端２０１ｂとノズル２３の開口の中心との間の鉛直方向距離を「Ｈ」とし、天井と水平面Ｈｐとが成す角度を「α」とし、ノズル２３の中心線Ｏと水平面Ｈｐとが成す角度を「β」とする。この場合、ノズル２３は、下記式（Ｉ）を満たすように炉尻２０３に配置されている。
ａｔａｎ（（Ｈ／Ｘ）＋ｔａｎ（α））－β＜１０ …（Ｉ）
ａｔａｎ（（Ｈ／Ｘ）＋ｔａｎ（α））－β＜１０ …（Ｉ）
【0067】
なお、ここでいう水平方向距離とは、水平方向における２次元の幾何学的距離を意味する。また、鉛直方向距離とは、鉛直方向Ｄｖにおける１次元の幾何学的距離を意味する。また、式（Ｉ）における左辺の「ａｔａｎ（（Ｈ／Ｘ）＋ｔａｎ（α））－β」は、０よりも大きい。
【0068】
以下、式（Ｉ）の導出過程について説明する。前端２０１ｂと後端２０１ａとの間の鉛直方向距離を「Ｈ１」とし、後端２０１ａとノズル２３の開口の中心との間の鉛直方向距離を「Ｈ２」とし、ノズル２３の中心線Ｏを基準とした排ガスＧの放出角度を「γ」とした場合、下記式（ＩＩ）が成立する。なお、γは、０よりも大きい。
ａｔａｎ（（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｘ）＜β＋γ …（ＩＩ）
ａｔａｎ（（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｘ）＜β＋γ …（ＩＩ）
【0069】
式（ＩＩ）を式変形すると、下記式（ＩＩＩ）が得られる。
ａｔａｎ（（Ｈ１／Ｘ）＋（Ｈ２／Ｘ））＜β＋ａｔａｎ（０．１７２）…（ＩＩＩ）
ａｔａｎ（（Ｈ１／Ｘ）＋（Ｈ２／Ｘ））＜β＋ａｔａｎ（０．１７２）…（ＩＩＩ）
【0070】
ここで、式（ＩＩＩ）の右辺における０．１７２は、実験定数である。すなわち、図３に示すように、中心線Ｏ上における、ノズル２３の開口の中心からの所定の距離を「Ｄ１」とし、ノズル２３の開口の中心からこの所定の距離離れた位置における、中心線Ｏから排ガスＧの広がった距離を「Ｄ２」とした場合に、上記γとの関係で、下記式（ＩＶ）、すなわち下記式（ＩＶ）を上記式（ＩＩ）に代入することで、上記式（ＩＩＩ）が成立する。
γ＝ａｔａｎ（Ｄ２／Ｄ１）＝ａｔａｎ（０．１７２） …（ＩＶ）
γ＝ａｔａｎ（Ｄ２／Ｄ１）＝ａｔａｎ（０．１７２） …（ＩＶ）
【0071】
上記式（ＩＩＩ）を式変形すると、下記式（Ｖ）、すなわち上記式（Ｉ）が導出される。
ａｔａｎ（（Ｈ／Ｘ）＋ｔａｎ（α））－β＜９．７５９・・・≒１０ …（Ｖ）
ａｔａｎ（（Ｈ／Ｘ）＋ｔａｎ（α））－β＜９．７５９・・・≒１０ …（Ｖ）
【0072】
ここで、上記のノズル２３の開口径であるＤと、炉幅方向Ｄｗから見た際の曲がり面２０２の長さであるＸＲとの関係で、ノズル２３の開口径は、下記式（ＶＩ）が満たされるように設定される。
ＸＲ／Ｄ＜５２ …（ＶＩ）
ＸＲ／Ｄ＜５２ …（ＶＩ）
【0073】
また、本実施形態では、下記式（ＶＩＩ）から求められるｕｍは、式（ＶＩ）における左辺部分（ＸＲ／Ｄ）との関係で、下記式（ＶＩＩＩ）を満たすことが望ましい。
ｕｍ＝３．５（Ｄ／Ｄ１）０．５ｕ０ …（ＶＩＩ）
ｕｍ＞１．５ｅｘｐ（０．０７６８ＸＲ／Ｄ） …（ＶＩＩＩ）
ｕｍ＝３．５（Ｄ／Ｄ１）０．５ｕ０ …（ＶＩＩ）
ｕｍ＞１．５ｅｘｐ（０．０７６８ＸＲ／Ｄ） …（ＶＩＩＩ）
【0074】
なお、式（ＶＩＩ）におけるｕ０は、ノズル２３の種類等によって決定されるノズル流速である。また、式（ＶＩＩ）の出典は、社河内俊彦，「噴流工学」，森北出版（2004）である。また、式（ＶＩＩＩ）は、社河内俊彦，「日本機械学会論文集（Ｂ編）」，56，532(1990)より引用した試験データに基づいて、発明者らによって立てられた予測式である。
【0075】
（ファン）
ファン２４は、排ガス再循環ライン２２を通じて排ガスＧをノズル２３に供給する。図１に示すように、ファン２４は、排ガス再循環ライン２２の中途に配置されている。ファン２４は、駆動されることで、出口流路１５内の排ガスＧの一部をノズル２３に圧送する。ファン２４は、燃焼炉１の外部に配置された制御装置３０によって制御されている。
ファン２４は、排ガス再循環ライン２２を通じて排ガスＧをノズル２３に供給する。図１に示すように、ファン２４は、排ガス再循環ライン２２の中途に配置されている。ファン２４は、駆動されることで、出口流路１５内の排ガスＧの一部をノズル２３に圧送する。ファン２４は、燃焼炉１の外部に配置された制御装置３０によって制御されている。
【0076】
具体的には、ファン２４は、回転数を示す信号を制御装置３０から有線または無線通信を介して受信する。つまり、ファン２４は、当該信号が示す回転数に基づいて回転し、出口流路１５内の排ガスＧの一部を出口流路１５から引き出し、ノズル２３に向けて送気する。また、ファン２４は、自身の出力回転数を示す信号を制御装置３０に有線または無線通信を介して所定の時間間隔で送信する。
【0077】
（ノズルから放出される排ガスの動き）
以下、ノズル２３によって炉本体２の内部へ放出された排ガスＧの動きについて説明する。図２に示すように、上記の式（Ｉ）で示す関係を満たすノズル２３から放出された排ガスＧの一部は、天井部２００における天井面２０１に下方側Ｄｖｄから衝突する。以下、説明の便宜上、ノズル２３から放出された排ガスＧを、「ノズルガス」と称する。
以下、ノズル２３によって炉本体２の内部へ放出された排ガスＧの動きについて説明する。図２に示すように、上記の式（Ｉ）で示す関係を満たすノズル２３から放出された排ガスＧの一部は、天井部２００における天井面２０１に下方側Ｄｖｄから衝突する。以下、説明の便宜上、ノズル２３から放出された排ガスＧを、「ノズルガス」と称する。
【0078】
天井面２０１に衝突したノズルガスは、扁平化した状態で天井面２０１に沿って広がる壁面噴流Ｊｗを形成する。ノズルガスは、壁面噴流Ｊｗを形成しながら天井面２０１に沿って一方側Ｄａｌへ流れる。すなわち、壁面噴流Ｊｗは、天井面２０１に沿って広がるシート状を成す。この際、２つのノズル２３から放出されたノズルガスは、それぞれが天井面２０１に沿うことで、互いに合一した壁面噴流Ｊｗを形成する。
【0079】
天井面２０１よりも一方側Ｄａｌに配置された曲がり面２０２に到達した壁面噴流Ｊｗの一部は、天井面２０１の広がる方向へ直進する。以下、説明の便宜上、曲がり面２０２を経て天井面２０１の広がる方向で他方側Ｄａｒに直進するこの壁面噴流Ｊｗを「第１噴流Ｊｗ１」と称する。第１噴流Ｊｗ１は、火炉７における下方側Ｄｖｄを向く開口部のうち、燃焼段５１の上方側Ｄｖｕの部分を下方側Ｄｖｄから覆うように流れる。
【0080】
一方、曲がり面２０２に到達した壁面噴流Ｊｗのうち、第１噴流Ｊｗ１とは異なる壁面噴流Ｊｗの一部は、曲がり面２０２の曲面形状に沿って火炉７の内部へ流れる。すなわち、この壁面噴流Ｊｗは、コアンダ効果によって第１噴流Ｊｗ１よりも上方側Ｄｖｕで火炉７の内部を上方側Ｄｖｕに向かって流れる。以下、説明の便宜上、曲がり面２０２の曲面形状に沿って火炉７の内部に進出するこの壁面噴流Ｊｗを「第２噴流Ｊｗ２」と称する。なお、図２では、説明の簡単化のため、曲がり部を経た壁面噴流Ｊｗのうち、第１噴流Ｊｗ１と第２噴流Ｊｗ２の流れのみをハッチングで示している。
【0081】
（排ガス濃度取得部）
排ガス濃度取得部２５は、燃焼炉１から発生する排ガスＧ中に含まれるＣＯおよびＮＯＸの濃度を取得する。排ガス濃度取得部２５は、出口流路１５内に配置されている。排ガス濃度取得部２５は、ＣＯセンサ２５ａと、ＮＯＸセンサ２５ｂとを有している。以下、排ガスＧ中に含まれるＣＯの濃度を「ＣＯ濃度」と称し、排ガスＧ中に含まれるＮＯＸの濃度を「ＮＯＸ濃度」を称する。
排ガス濃度取得部２５は、燃焼炉１から発生する排ガスＧ中に含まれるＣＯおよびＮＯＸの濃度を取得する。排ガス濃度取得部２５は、出口流路１５内に配置されている。排ガス濃度取得部２５は、ＣＯセンサ２５ａと、ＮＯＸセンサ２５ｂとを有している。以下、排ガスＧ中に含まれるＣＯの濃度を「ＣＯ濃度」と称し、排ガスＧ中に含まれるＮＯＸの濃度を「ＮＯＸ濃度」を称する。
【0082】
ＣＯセンサ２５ａは、出口流路１５内を流れる排ガスＧのＣＯ濃度を所定の時間間隔で取得するとともに、ＣＯ濃度を示す信号を制御装置３０へ有線または無線通信を介して送信する。ＮＯＸセンサ２５ｂは、出口流路１５内を流れる排ガスＧのＮＯＸ濃度を所定の時間間隔で取得するとともに、ＮＯＸ濃度を示す信号を制御装置３０へ有線または無線通信を介して送信する。本実施形態におけるＣＯセンサ２５ａおよびＮＯＸセンサ２５ｂは、例えば、単位流量当たりにおける排ガスＧ中のＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を取得する。
【0083】
（制御装置）
制御装置３０は、上述した各種装置との間で信号を送受信することで、ノズル２３から放出される排ガスＧの流量を調整する。図４に示すように、本実施形態における制御装置３０は、検出部３１と、判定部３２と、調整部３３と、記憶部３４とを有している。
制御装置３０は、上述した各種装置との間で信号を送受信することで、ノズル２３から放出される排ガスＧの流量を調整する。図４に示すように、本実施形態における制御装置３０は、検出部３１と、判定部３２と、調整部３３と、記憶部３４とを有している。
【0084】
（検出部）
検出部３１は、排ガス濃度取得部２５のＣＯセンサ２５ａが取得したＣＯ濃度、およびＮＯＸセンサ２５ｂが取得したＮＯＸ濃度を示す信号を受信することで、出口流路１５内を流れる排ガスＧのＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を検出する。検出部３１は、検出結果（ＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度）を示す信号を判定部３２および調整部３３に送信する。
検出部３１は、排ガス濃度取得部２５のＣＯセンサ２５ａが取得したＣＯ濃度、およびＮＯＸセンサ２５ｂが取得したＮＯＸ濃度を示す信号を受信することで、出口流路１５内を流れる排ガスＧのＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を検出する。検出部３１は、検出結果（ＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度）を示す信号を判定部３２および調整部３３に送信する。
【0085】
（判定部）
判定部３２は、検出部３１が検出したＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度のそれぞれが適正な濃度であるか否かを判定する。具体的には、判定部３２は、検出部３１が検出したＣＯ濃度と、記憶部３４が記憶しているＣＯ濃度閾値とを比較する。
判定部３２は、検出部３１が検出したＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度のそれぞれが適正な濃度であるか否かを判定する。具体的には、判定部３２は、検出部３１が検出したＣＯ濃度と、記憶部３４が記憶しているＣＯ濃度閾値とを比較する。
【0086】
判定部３２は、検出部３１が検出したＣＯ濃度がＣＯ濃度閾値以下である場合、「ＣＯ濃度が適正である」と判定する。一方、判定部３２は、検出部３１が検出したＣＯ濃度がＣＯ濃度閾値よりも大きい場合、「ＣＯ濃度が適正でない」と判定する。
【0087】
また、判定部３２は、検出部３１が検出したＮＯＸ濃度がＮＯＸ濃度閾値以下である場合、「ＮＯＸ濃度が適正である」と判定する。一方、判定部３２は、検出部３１が検出したＮＯＸ濃度がＮＯＸ濃度閾値よりも大きい場合、「ＮＯＸ濃度が適正でない」と判定する。判定部３２は、判定結果を示す信号を調整部３３に送信する。
【0088】
（調整部）
調整部３３は、検出部３１から送信されたＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を受け付けた場合に、ノズル２３によって炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を調整する。また、調整部３３は、判定部３２の判定結果に基づいて、ノズル２３によって炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を調整する。
調整部３３は、検出部３１から送信されたＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を受け付けた場合に、ノズル２３によって炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を調整する。また、調整部３３は、判定部３２の判定結果に基づいて、ノズル２３によって炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を調整する。
【0089】
調整部３３は、検出部３１からＣＯ濃度を受け付けた場合、回転数上昇の旨を示す信号をファン２４に送信する。一方、調整部３３は、検出部３１からＮＯＸ濃度を受け付けた場合、回転数上昇の旨を示す信号をファン２４に送信する。
【0090】
また、調整部３３は、判定部３２が「ＣＯ濃度が適正である」と判定した場合、回転数低下の旨を示す信号をファン２４に送信する。一方、調整部３３は、判定部３２が「ＣＯ濃度が適正でない」と判定した場合、回転数上昇の旨を示す信号をファン２４に送信する。
【0091】
また、調整部３３は、判定部３２が「ＮＯＸ濃度が適正である」と判定した場合、回転数低下の旨を示す信号をファン２４に送信する。一方、調整部３３は、判定部３２が「ＮＯＸ濃度が適正でない」と判定した場合、回転数上昇の旨を示す信号をファン２４に送信する。
【0092】
（制御装置の動作）
続いて、制御装置３０の動作について説明する。以下、図５を参照して、検出部３１が排ガス濃度取得部２５からＣＯ濃度を示す信号を受信した場合の制御装置３０の動作の一例について説明する。
続いて、制御装置３０の動作について説明する。以下、図５を参照して、検出部３１が排ガス濃度取得部２５からＣＯ濃度を示す信号を受信した場合の制御装置３０の動作の一例について説明する。
【0093】
検出部３１は、排ガス濃度取得部２５からＣＯ濃度を受信することで、出口流路１５内における排ガスＧに含まれるＣＯ濃度を検出する（ステップＳ０）。次に、調整部３３は、検出部３１から検出結果を受け付けた際、回転数上昇の旨を示す信号をファン２４に送信し、炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を増加させる（ステップＳ１）。
【0094】
次に、判定部３２は、検出部３１から検出結果を受け付けた際、検出部３１が検出したＣＯ濃度が適正な濃度であるか否かを判定する（ステップＳ２）。判定部３２が「ＣＯ濃度が適正である」と判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、調整部３３は、回転数低下の旨を示す信号をファン２４に送信し、炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を低下させる（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理が終えられた場合、ステップＳ０の処理が再び行われる。
【0095】
判定部３２が「ＣＯ濃度が適正でない」と判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、調整部３３は、判定部３２から判定結果を受け付け、回転数上昇の旨を示す信号をファン２４に送信し、炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を増加させる（ステップＳ１´）。ステップＳ１´の処理が終えられた場合、ステップＳ２の処理が再び行われる。
【0096】
以上説明したステップＳ０からステップＳ３の処理は、燃焼設備１００の運転段階で繰り返し実行される。
【0097】
続いて、図６を参照して、検出部３１が排ガス濃度取得部２５からＮＯＸ濃度を示す信号を受信した場合の制御装置３０の動作の一例について説明する。
【0098】
検出部３１は、排ガス濃度取得部２５からＮＯＸ濃度を受信することで、出口流路１５内における排ガスＧに含まれるＮＯＸ濃度を検出する（ステップＳ１０）。次に、調整部３３は、検出部３１から検出結果を受け付けた際、回転数上昇の旨を示す信号をファン２４に送信し、炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を増加させる（ステップＳ１１）。
【0099】
次に、判定部３２は、検出部３１から検出結果を受け付けた際、検出部３１が検出したＮＯＸ濃度が適正な濃度であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。判定部３２が「ＮＯＸ濃度が適正である」と判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、調整部３３は、回転数低下の旨を示す信号をファン２４に送信し、炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を低下させる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理が終えられた場合、ステップＳ１０の処理が再び行われる。
【0100】
判定部３２が「ＮＯＸ濃度が適正でない」と判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、調整部３３は、判定部３２から判定結果を受け付け、回転数上昇の旨を示す信号をファン２４に送信し、炉本体２の内部へ供給される排ガスＧの流量を増加させる（ステップＳ１１´）。ステップＳ１１´の処理が終えられた場合、ステップＳ１２の処理が再び行われる。
【0101】
以上説明したステップＳ１０からステップＳ１３の処理は、燃焼設備１００の運転段階で繰り返し実行される。
【0102】
（作用効果）
上記実施形態に係る燃焼設備１００によれば、ノズル２３が、ノズルガスが炉本体２の天井部２００に沿う壁面噴流Ｊｗを形成する向きで炉尻２０３に配置されている。これにより、壁面噴流Ｊｗよりも下方側ＤｖｄでごみＷの燃焼に伴って上昇する排ガスＧの一部は、壁面噴流Ｊｗに下方側Ｄｖｄから衝突する。壁面噴流Ｊｗに衝突した排ガスＧの一部は、下方側Ｄｖｄへ跳ね返され、炉本体２の内部を滞留する。したがって、排ガスＧが火炉７内へ直接流出することが防がれるとともに、炉本体２の内部におけるＣＯ等の未燃ガスとの混合が強化されるため、炉本体２の内部で排ガスＧの滞留時間を増加させることができる。その結果、炉本体２内の排ガスＧ中におけるＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度の増加を抑制することができる。
上記実施形態に係る燃焼設備１００によれば、ノズル２３が、ノズルガスが炉本体２の天井部２００に沿う壁面噴流Ｊｗを形成する向きで炉尻２０３に配置されている。これにより、壁面噴流Ｊｗよりも下方側ＤｖｄでごみＷの燃焼に伴って上昇する排ガスＧの一部は、壁面噴流Ｊｗに下方側Ｄｖｄから衝突する。壁面噴流Ｊｗに衝突した排ガスＧの一部は、下方側Ｄｖｄへ跳ね返され、炉本体２の内部を滞留する。したがって、排ガスＧが火炉７内へ直接流出することが防がれるとともに、炉本体２の内部におけるＣＯ等の未燃ガスとの混合が強化されるため、炉本体２の内部で排ガスＧの滞留時間を増加させることができる。その結果、炉本体２内の排ガスＧ中におけるＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度の増加を抑制することができる。
【0103】
ここで、複数のノズル２３から放出されたノズルガスが天井部２００に沿わない自由噴流を形成する場合、各ノズル２３から放出された自由噴流の間に隙間が生じることがある。この際、ごみＷが燃焼することによって生じた排ガスＧが、自由噴流間の隙間を通じて上方側Ｄｖｕへすり抜ける場合がある。上記実施形態に係る燃焼設備１００によれば、複数のノズル２３から放出されたノズルガスは、天井部２００における天井面２０１に沿うことで互いに合一した壁面噴流Ｊｗとなるため、各ノズル２３から放出されたノズルガスが形成する壁面噴流Ｊｗ間に隙間が発生しにくくなる。したがって、ごみＷの燃焼に伴って発生した排ガスＧが、壁面噴流Ｊｗよりも上方側Ｄｖｕへすり抜けることを抑制することができる。その結果、炉本体２の内部における排ガスＧの滞留時間をより増加させることができる。また、ごみＷから発生する揮発分が、火炉７内の下部（火炉７と２次空気ライン１１との接続部分よりも下方側Ｄｖｄ）において局所的に高濃度の状態で存在することを抑制することができる。
【0104】
また、ノズルガスによって天井面２０１に沿う扁平化した壁面噴流Ｊｗが形成されるため、例えば、ノズルガスが自由噴流を形成する場合と比較して、ノズルガスの鉛直方向Ｄｖにおける噴流幅を小さく抑えることができる。これにより、ノズルガスが自由噴流を形成する場合と比較して、排ガスＧがノズルガスに衝突することで加速される位置がより上方側Ｄｖｕになる。つまり、炉本体２の内部における排ガスＧの滞留時間を増加させることができる。したがって、ノズルガスが自由噴流を形成する場合と比較して、排ガスＧを炉本体２の内部により長い時間留めることができる。
【0105】
また、上記実施形態に係る燃焼設備１００によれば、ノズル２３が上記の式（Ｉ）を満たすように炉尻２０３に配置されている。これにより、炉本体２の内部で、天井部２００に沿った壁面噴流Ｊｗを効果的に形成することができる。また、上述の作用効果を具体的な設定で実現することができる。
【0106】
また、上記実施形態に係る燃焼設備１００によれば、天井部２００が天井面２０１と火炉７の内面７０とを接続する曲がり面２０２を有している。これにより、曲がり面２０２が、壁面噴流Ｊｗに対してコアンダ効果を発現させる。すなわち、天井面２０１に沿って流れる壁面噴流Ｊｗの一部、すなわち第２噴流Ｊｗ２が、曲がり面２０２に沿って流れるとともに、火炉７の内部を上方側Ｄｖｕへ流れる。上方側Ｄｖｕへ流れた第２噴流Ｊｗ２は、火炉７内に広がって流れることで、ごみＷの燃焼に伴って生じるとともに火炉７内へ流れた排ガスＧと混合する。その結果、火炉７内の排ガスＧ中におけるＣＯおよびＮＯＸの分布の偏りを抑制することができる。
【0107】
また、上記実施形態に係る制御装置３０によれば、調整部３３が検出部３１の検出結果に基づいて、出口流路１５内を流れる排ガスＧ中のＣＯ濃度とＮＯＸ濃度とのうち１つ以上が増減した際にファン２４の回転数を増減させる。これにより、炉本体２の内部における排ガスＧおよび炉本体２の外部に排出された排ガスＧ中のＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を適正化することができる。例えば、ＣＯやＮＯＸが検出部３１によって検出された際、調整部３３がファン２４の回転数を増加させることによって上述の作用効果を高めることができる。その結果、排ガスＧ中のＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を低下させることができる。
【0108】
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は各実施形態の構成に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内での構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は各実施形態の構成に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内での構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【0109】
なお、図７は、本実施形態に係るコンピュータ１１００の構成を示すハードウェア構成図である。コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０、メインメモリ１１２０、ストレージ１１３０、インターフェース１１４０を備えている。
【0110】
上述の制御装置３０は、コンピュータ１１００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ１１３０に記憶されている。プロセッサ１１１０は、プログラムをストレージ１１３０から読み出してメインメモリ１１２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ１１１０は、プログラムに従って、上述した記憶部３４に対応する記憶領域をメインメモリ１１２０に確保する。
【0111】
プログラムは、コンピュータ１１００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。また、コンピュータ１１００は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ１１１０によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
【0112】
ストレージ１１３０の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１１３０は、コンピュータ１１００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース１１４０または通信回線を介してコンピュータ１１００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ１１００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１１００が当該プログラムをメインメモリ１１２０に展開し、上記処理を実行してもよい。上記実施形態では、ストレージ１１３０は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【0113】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【0114】
また、実施形態では、２つのノズル２３が炉幅方向Ｄｗに間隔をあけて炉尻２０３に配置されている構成を説明したが、この構成に限定されることはない。１つのノズル２３が炉尻２０３に配置されてもよい。また、３つ以上のノズル２３が炉幅方向Ｄｗに間隔をあけて炉尻２０３に配置されてもよい。
【0115】
また、実施形態で説明した天井部２００は、炉尻２０３よりも耐摩耗性の高い材料で形成されてもよい。天井部２００に採用する耐摩耗性の高い材料として、例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）が一例として挙げられる。これにより、壁面噴流Ｊｗに含まれるフライアッシュ（灰）が天井部２００に衝突した場合であっても、天井部２００の摩耗を抑制することができる。また、上記構成に加えて、火炉７が炉尻２０３よりも耐摩耗性の高い材料で形成されてもよい。
【0116】
また、実施形態では、ノズル２３が円形ノズルである構成を説明したが、円形ノズルに限定されることはない。
【0117】
また、実施形態では、燃焼設備１００がストーカ式燃焼炉とされているが、ストーカ式燃焼炉に限定されることはない。燃焼設備１００は、例えば、キルンストーカ炉、バイオマス流動床ボイラ、汚泥燃焼炉等であってもよい。したがって、上述の制御装置３０は、これらキルンストーカ炉、バイオマス流動床ボイラ、汚泥燃焼炉等の燃焼設備１００の制御装置であってもよい。
【0118】
＜付記＞
実施形態に記載の燃焼設備１００、および制御装置３０は、例えば以下のように把握される。
実施形態に記載の燃焼設備１００、および制御装置３０は、例えば以下のように把握される。
【0119】
（１）第１の態様に係る燃焼設備１００は、内部で被焼却物Ｗを燃焼させながら搬送する炉本体２と、前記炉本体２から排出された排ガスＧの一部を前記炉本体２の内部に供給するノズル２３と、を備え、前記ノズル２３は、前記炉本体２の内部に供給された前記排ガスＧが前記炉本体２の天井部２００に沿う壁面噴流Ｊｗを形成する向きで前記炉本体２の炉尻２０３に配置されている。
【0120】
これにより、壁面噴流Ｊｗよりも下方側Ｄｖｄで被焼却物Ｗの燃焼に伴って上昇する排ガスＧの一部は、壁面噴流Ｊｗに下方側Ｄｖｄから衝突する。壁面噴流Ｊｗに衝突したノズルガスの一部は、下方側Ｄｖｄへ跳ね返され、炉本体２の内部を滞留する。
【0121】
（２）第２の態様に係る燃焼設備１００は、（１）の燃焼設備１００であって、前記ノズル２３は、前記炉尻２０３に複数配置され、複数の前記ノズル２３は、前記排ガスＧが前記天井部２００に沿うことで、互いに合一した前記壁面噴流Ｊｗを形成するように配置されていてもよい。
【0122】
これにより、各ノズル２３から放出された排ガスＧが形成する壁面噴流Ｊｗ間に隙間が発生しにくくなる。したがって、被焼却物Ｗの燃焼に伴って発生した排ガスＧが、壁面噴流Ｊｗよりも上方側Ｄｖｕへすり抜けることを抑制することができる。
【0123】
（３）第３の態様に係る燃焼設備１００は、（１）または（２）の燃焼設備１００であって、前記天井部２００は、前記炉尻２０３に接続された状態で、前記被焼却物Ｗが搬送される方向に向かうにしたがって鉛直方向Ｄｖにおける高さが低くなる向きに傾斜し、前記天井部２００における前記炉尻２０３との接続箇所である後端２０１ａと、前記天井部２００における前記後端２０１ａとは反対側の前端２０１ｂとの間の水平方向距離をＸとし、前記前端２０１ｂと前記ノズル２３の開口の中心との間の鉛直方向距離をＨとし、前記天井部２００と水平面Ｈｐとが成す角度をαとし、前記ノズル２３の中心線Ｏと前記水平面Ｈｐとが成す角度をβとした場合に、前記ノズル２３は、ａｔａｎ（（Ｈ／Ｘ）＋ｔａｎ（α））－β＜１０を満たすように前記炉尻２０３に配置されていてもよい。
【0124】
これにより、上記作用を具体的な設定で実現することができる。
【0125】
（４）第４の態様に係る燃焼設備１００は、（３）の燃焼設備１００であって、前記炉本体２から上方に延び、内面７０が前記天井部２００に接続された火炉７を更に備え、前記天井部２００は、平面状を成す天井面２０１と、前記内面７０と前記天井面２０１とを接続し、前記天井面２０１から前記内面７０に向かうにしたがって上方を向くような曲面状を成す曲がり面２０２と、を有してもよい。
【0126】
これにより、曲がり面２０２が、壁面噴流Ｊｗに対してコアンダ効果を発現させる。すなわち、天井面２０１に沿って流れる壁面噴流Ｊｗの一部が、曲がり面２０２に沿って流れるとともに、火炉７の内部を上方側Ｄｖｕへ流れる。
【0127】
（５）第５の態様に係る制御装置３０は、（１）から（４）のうちいずれかの燃焼設備１００の制御装置３０であって、前記燃焼設備１００は、排ガス再循環ライン２２を通じて前記排ガスＧの一部を前記ノズル２３に供給するファン２４を更に備え、前記排ガスＧ中のＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を検出する検出部３１と、前記検出部３１の検出結果に基づき、前記排ガスＧ中のＣＯ濃度とＮＯＸ濃度とのうち１つ以上が増減した際に、前記ファン２４の回転数を増減させる調整部３３と、を有する。
【0128】
これにより、炉本体２の内部における排ガスＧおよび炉本体２の外部に排出された排ガスＧ中のＣＯ濃度およびＮＯＸ濃度を適正化することができる。
【符号の説明】
【0129】
１…燃焼炉 ２…炉本体 ３…燃料供給機構 ４…ストーカ ４ａ…ストーカ面 ５…風箱 ６…排出シュート ７…火炉 ８…押込送風機 ９…１次空気ライン １０…空気予熱器 １１…２次空気ライン １２…排熱回収ボイラ １３…減温塔 １４…集塵装置 １５…出口流路 １６…煙突 １７…誘引ファン １８…ごみピット １９…灰押出装置 ２０…灰ピット ２１…排ガス再循環系統 ２２…排ガス再循環ライン ２３…ノズル ２４…ファン ２５…排ガス濃度取得部 ２５ａ…ＣＯセンサ ２５ｂ…ＮＯＸセンサ ３０…制御装置 ３１…検出部 ３２…判定部 ３３…調整部 ３４…記憶部 ５０…乾燥段 ５１…燃焼段 ５２…後燃焼段 ７０…内面 ７０ａ…一方面 ８１…第１押込送風機 ８２…第２押込送風機 ９０…１次空気ダンパ １００…燃焼設備 １１０…２次空気ダンパ １８０…ごみピット本体 １８１…プラットフォーム １８２…クレーン １８３…レール １８４…ガーダ １８５…トロリ １８６…ワイヤ １８７…巻上機 １８８…グラップル １８９…クレーン制御装置 １９０…押出装置本体 ２００…天井部 ２０１…天井面 ２０１ａ…後端 ２０１ｂ…前端 ２０２…曲がり面 ２０３…炉尻 ２０４…炉尻面 ３００…ホッパ ３０１…入口部 ３０２…出口部 ３０２ａ…床面 ３１０…フィーダ ３１１…上面 ３１２…押出面 １１００…コンピュータ １１１０…プロセッサ １１２０…メインメモリ １１３０…ストレージ １１４０…インターフェース Ａ１…１次空気 Ａ２…２次空気 Ｄａ…搬送方向 Ｄａｌ…一方側 Ｄａｒ…他方側 Ｄｖ…鉛直方向 Ｄｖｄ…下方側 Ｄｖｕ…上方側 Ｄｗ…炉幅方向 Ｆ…輝炎 Ｇ…排ガス Ｈｐ…水平面 Ｊｗ…壁面噴流 Ｊｗ１…第１噴流 Ｊｗ２…第２噴流 Ｏ…中心線 Ｒ…貯留空間 Ｒ１…１次燃焼領域 Ｒ２…２次燃焼領域 Ｔ…ごみ収集車 Ｖ…処理空間 Ｗ…被焼却物，ごみ
【要約】
【課題】炉本体内における排ガスの滞留時間を増加させることができる燃焼設備、および制御装置を提供する。
【解決手段】内部で被焼却物を燃焼させながら搬送する炉本体と、炉本体から排出された排ガスの一部を炉本体の内部に供給するノズルと、を備え、ノズルは、炉本体の内部に供給された排ガスが炉本体の天井部に沿う壁面噴流を形成する向きで炉本体の炉尻に配置されている燃焼設備。
【選択図】図２
【解決手段】内部で被焼却物を燃焼させながら搬送する炉本体と、炉本体から排出された排ガスの一部を炉本体の内部に供給するノズルと、を備え、ノズルは、炉本体の内部に供給された排ガスが炉本体の天井部に沿う壁面噴流を形成する向きで炉本体の炉尻に配置されている燃焼設備。
【選択図】図２
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】