(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-17
(45)【発行日】2024-04-25
(54)【発明の名称】焼却炉
(51)【国際特許分類】
F23G 5/00 20060101AFI20240418BHJP
F23G 5/44 20060101ALI20240418BHJP
F23L 9/02 20060101ALI20240418BHJP
【ＦＩ】
F23G5/00 109
F23G5/44 F
F23G5/00 C
F23L9/02
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021507227
(86)(22)【出願日】2020-03-10
(86)【国際出願番号】 JP2020010168
(87)【国際公開番号】W WO2020189394
(87)【国際公開日】2020-09-24
【審査請求日】2022-12-21
(31)【優先権主張番号】P 2019047859
(32)【優先日】2019-03-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005119
【氏名又は名称】日立造船株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001298
【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】重政 祥子
(72)【発明者】
【氏名】古林 通孝
【審査官】伊藤 紀史
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１３／１４７０３０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０５－１１３２０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５１３７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１７２５０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２０１５４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１２１７４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２３６３８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２０８１５４４８５（ＣＮ，Ｕ）
【文献】独国特許出願公開第１９６４８６３９（ＤＥ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０２９８０１９４（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４５９７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４５９８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６７３５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２０２６９２０７４（ＣＮ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２３Ｇ ５／００
Ｆ２３Ｇ ５／４４
Ｆ２３Ｃ ９／０８
Ｆ２３Ｃ ９９／００
Ｆ２３Ｌ ９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜し、前側の天井壁と後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備え、
一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
前側の天井壁に、一次燃焼室内にガスを供給するノズルが設置されず、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せるものであり、
二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませるものであり、
複数の二次燃焼用ガス供給ノズルが上下多段に設置されており、最下段の後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ね、
最下段の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を定量とし、他の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を調節することで、二次空気の供給量の調節機能を発揮するものであることを特徴とする焼却炉。
【請求項2】
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室と、
制御装置とを備え、
一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、少なくとも空気を一次燃焼室に供給するものであり、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せるものであり、
制御装置は、一次燃焼室用後部供給ノズルから一次燃焼室へのガスの供給量を制御することで一次燃焼室における酸素濃度を調節するためのものであり、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルが上下多段に設置されており、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルにおいて、一部の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を制御することで、一次燃焼室における酸素濃度を調節するものであり、
二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませるものであることを特徴とする焼却炉。
【請求項3】
前部供給ノズルからの供給ガスが、一次燃焼室用後部供給ノズルからの供給ガスと干渉しないように、前部供給ノズルと一次燃焼室用後部供給ノズルとが互い違いに配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の焼却炉。
【請求項4】
一次燃焼室は、投入ホッパと、投入ホッパから繋がる間口と、間口から繋がる前側の天井壁とを備え、前側の天井壁の後部において一次燃焼室が二次燃焼室に接続され、
前部供給ノズルは、ガス流を水平方向または水平方向よりも下向きに噴射するものであり、
前側の天井壁は、前側から後側に向かうにつれて、水平方向に対し上向きに０度を超えかつ６０度以下である角度で傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の焼却炉。
【請求項5】
二次燃焼室は、前部供給ノズルを設置するための前壁を有し、この前壁は、乾燥段の後端よりも後側に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の焼却炉。
【請求項6】
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜し、前側の天井壁と後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備える焼却炉の運転方法であって、
一次燃焼室が後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に有する一次燃焼室用後部供給ノズルは、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給し、
前側の天井壁に、一次燃焼室内にガスを供給するノズルが設置されず、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せ、
二次燃焼室が有する前部供給ノズルは、後側に向けてガス流を供給し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませ、
複数の二次燃焼用ガス供給ノズルが上下多段に設置されており、最下段の後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ね、
最下段の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を定量とし、他の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を調節することで、二次空気の供給量の調節機能を発揮することを特徴とする焼却炉の運転方法。
【請求項7】
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室と、制御装置とを備える焼却炉の運転方法であって、
一次燃焼室が後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に有する一次燃焼室用後部供給ノズルは、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給し、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、少なくとも空気を一次燃焼室に供給し、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せ、
制御装置は、一次燃焼室用後部供給ノズルから一次燃焼室へのガスの供給量を制御することで一次燃焼室における酸素濃度を調節し、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルが上下多段に設置されており、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルにおいて、一部の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を制御することで、一次燃焼室における酸素濃度を調節し、
二次燃焼室が有する前部供給ノズルは、後側に向けてガス流を供給し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませることを特徴とする焼却炉の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は焼却炉に関する。
【背景技術】
【0002】
ＪＰＨ０５－１１３２０８Ａには、焼却炉において、二次燃焼室に適当量の二次空気を供給するとともに、ＥＧＲガス（Exhaust Gas Recirculation におけるガス）を一次燃焼室の後側の天井部から供給するようにしたものが開示されている。これにより、二次空気によって二次燃焼室における未燃ガスの燃焼に必要な最低限の酸素量を確保するとともに、ＥＧＲガスの供給により発生する撹拌気流によって二次空気と未燃ガスとの十分な撹拌を行うようにしている。ＪＰＨ０５－１１３２０８Ａの段落００１５では、このようにすることで、高い燃焼ガス温度を維持して一酸化炭素（ＣＯ）およびダイオキシン類の生成を抑制することができると説明されている。
【0003】
ＪＰＨ０７－１５８８２７Ａには、焼却炉において、一次燃焼室の後側の天井部に二次燃焼用空気の供給用のノズルを設け、当該ノズルから廃棄物の燃焼火炎の内方もしくはその先端部近傍に二次燃焼用空気を供給するようにしたものが開示されている。ＪＰＨ０７－１５８８２７Ａの段落００１３には、供給された二次燃焼空気が高温の火炎へ直接に接触し、火炎の内方及び火炎の外周部近傍の酸素濃度が高まることにより、火炎の外周部近傍に存在する多量の未燃煤媒やＣＯ等の未燃ガスが旺盛に燃焼すると記載されている。そして、その結果、二次燃焼室内へ移行する未燃煤媒やＣＯの総量が減少して、黒煙の発生が防止されると共に、排ガス中のＣＯ濃度が減少すると説明されている。
【0004】
しかしながら、ＪＰＨ０５－１１３２０８ＡやＪＰＨ０７－１５８８２７Ａに記載の技術では、多量の未燃煤媒やＣＯ等の未燃ガスが一次燃焼室において旺盛に燃焼するが、一次燃焼室における後燃焼火格子（後側）と、この後燃焼火格子が設けられた燃焼室の天井壁との間の空間が十分に活用されていない。このため一次燃焼室内または二次燃焼室内の未燃ガスの濃度が局所的に高くなり、それを原因として窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生するという問題がある。
【0005】
この問題を解決するために、ＪＰ２０１４－１６７３５３Ａでは、焼却炉の一次燃焼室における前側の天井壁から後方に向けて前側からの再循環排ガスを供給するとともに、同一次燃焼室における後壁または後側天井壁から前方に向けて後側からの再循環排ガスを供給するようにしたものが開示されている。このような構成であると、一次燃焼室における燃焼位置が基準範囲に比べて前寄りにある場合と、後寄りにある場合と、基準範囲内にある場合とに場合分けし、各場合に応じて前側からの再循環排ガスと後側からの再循環排ガスとの配分比を変更することで、ＮＯｘ濃度の大幅な低減を可能とすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、ＪＰ２０１４－１６７３５３Ａに記載された技術をさらに改良して、焼却炉の一次燃焼室における前側の天井壁から後方に向けて前側からの再循環排ガスを供給するとともに、同一次燃焼室における後壁または後側天井壁から前方に向けて後側からの再循環排ガスを供給することでＮＯｘ濃度の大幅な低減を可能とするようにしたものと比べて、より簡単な構成でありながら同様のＮＯｘ低減効果を発揮することができる焼却炉を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため本発明の焼却炉は、
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜し、前側の天井壁と後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備え、
一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
前側の天井壁に、一次燃焼室内にガスを供給するノズルが設置されず、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せるものであり、
二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませるものであり、
複数の二次燃焼用ガス供給ノズルが上下多段に設置されており、最下段の後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ね、
最下段の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を定量とし、他の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を調節することで、二次空気の供給量の調節機能を発揮するものであることを特徴とする。
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜し、前側の天井壁と後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備え、
一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
前側の天井壁に、一次燃焼室内にガスを供給するノズルが設置されず、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せるものであり、
二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませるものであり、
複数の二次燃焼用ガス供給ノズルが上下多段に設置されており、最下段の後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ね、
最下段の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を定量とし、他の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を調節することで、二次空気の供給量の調節機能を発揮するものであることを特徴とする。
【0008】
上記目的を達成するため本発明の焼却炉は、
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室と、
制御装置とを備え、
一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、少なくとも空気を一次燃焼室に供給するものであり、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せるものであり、
制御装置は、一次燃焼室用後部供給ノズルから一次燃焼室へのガスの供給量を制御することで一次燃焼室における酸素濃度を調節するためのものであり、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルが上下多段に設置されており、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルにおいて、一部の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を制御することで、一次燃焼室における酸素濃度を調節するものであり、
二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませるものであることを特徴とする。
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室と、
制御装置とを備え、
一次燃焼室には、後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給する一次燃焼室用後部供給ノズルを有し、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、少なくとも空気を一次燃焼室に供給するものであり、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せるものであり、
制御装置は、一次燃焼室用後部供給ノズルから一次燃焼室へのガスの供給量を制御することで一次燃焼室における酸素濃度を調節するためのものであり、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルが上下多段に設置されており、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルにおいて、一部の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を制御することで、一次燃焼室における酸素濃度を調節するものであり、
二次燃焼室には、後側に向けてガス流を供給する前部供給ノズルを有し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませるものであることを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、上記の焼却炉において、前部供給ノズルからの供給ガスが、一次燃焼室用後部供給ノズルからの供給ガスと干渉しないように、前部供給ノズルと一次燃焼室用後部供給ノズルとが互い違いに配置されていることが好適である。
【0010】
本発明によれば、上記の焼却炉において、一次燃焼室は、投入ホッパと、投入ホッパから繋がる間口と、間口から繋がる前側の天井壁とを備え、
前側の天井壁の後部において一次燃焼室が二次燃焼室に接続され、
前部供給ノズルは、ガス流を水平方向または水平方向よりも下向きに噴射するものであり、
前側の天井壁は、前側から後側に向かうにつれて、水平方向に対し上向きに０度を超えかつ６０度以下である角度で傾斜していることが好適である。
前側の天井壁の後部において一次燃焼室が二次燃焼室に接続され、
前部供給ノズルは、ガス流を水平方向または水平方向よりも下向きに噴射するものであり、
前側の天井壁は、前側から後側に向かうにつれて、水平方向に対し上向きに０度を超えかつ６０度以下である角度で傾斜していることが好適である。
【0011】
本発明によれば、上記の焼却炉において、二次燃焼室は、前部供給ノズルを設置するための前壁を有し、この前壁は、乾燥段の後端よりも後側に位置することが好適である。
【0012】
本発明の焼却炉の運転方法は、
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜し、前側の天井壁と後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備える焼却炉の運転方法であって、
一次燃焼室が後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に有する一次燃焼室用後部供給ノズルは、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給し、
前側の天井壁に、一次燃焼室内にガスを供給するノズルが設置されず、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せ、
二次燃焼室が有する前部供給ノズルは、後側に向けてガス流を供給し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませ、
複数の二次燃焼用ガス供給ノズルが上下多段に設置されており、最下段の後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ね、
最下段の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を定量とし、他の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を調節することで、二次空気の供給量の調節機能を発揮することを特徴とする。
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、乾燥段から燃焼段に向けて下向きに傾斜し、前側の天井壁と後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室とを備える焼却炉の運転方法であって、
一次燃焼室が後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に有する一次燃焼室用後部供給ノズルは、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給し、
前側の天井壁に、一次燃焼室内にガスを供給するノズルが設置されず、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せ、
二次燃焼室が有する前部供給ノズルは、後側に向けてガス流を供給し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませ、
複数の二次燃焼用ガス供給ノズルが上下多段に設置されており、最下段の後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズルが前部供給ノズルを兼ね、
最下段の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を定量とし、他の二次燃焼用ガス供給ノズルからの流量を調節することで、二次空気の供給量の調節機能を発揮することを特徴とする。
【0013】
本発明の焼却炉の運転方法は、
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室と、制御装置とを備える焼却炉の運転方法であって、
一次燃焼室が後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に有する一次燃焼室用後部供給ノズルは、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給し、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、少なくとも空気を一次燃焼室に供給し、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せ、
制御装置は、一次燃焼室用後部供給ノズルから一次燃焼室へのガスの供給量を制御することで一次燃焼室における酸素濃度を調節し、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルが上下多段に設置されており、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルにおいて、一部の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を制御することで、一次燃焼室における酸素濃度を調節し、
二次燃焼室が有する前部供給ノズルは、後側に向けてガス流を供給し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませることを特徴とする。
前側から後側に向けて乾燥段と燃焼段と後燃焼段とをこの順に有するとともに、後側の天井壁と後壁とを有した一次燃焼室と、
一次燃焼室の出口側に接続して設けられるとともに二次燃焼用ガス供給ノズルを有した二次燃焼室と、制御装置とを備える焼却炉の運転方法であって、
一次燃焼室が後側の天井壁と後壁とのうちの少なくともいずれか一方に有する一次燃焼室用後部供給ノズルは、空気と、ＥＧＲガスと、空気およびＥＧＲガスの混合ガスとのうちいずれかを前側に向けて供給し、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、少なくとも空気を一次燃焼室に供給し、
一次燃焼室用後部供給ノズルは、この一次燃焼室用後部供給ノズルから供給されるガス流によって、燃焼段で発生した未燃ガスを後壁側に引き寄せ、
制御装置は、一次燃焼室用後部供給ノズルから一次燃焼室へのガスの供給量を制御することで一次燃焼室における酸素濃度を調節し、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルが上下多段に設置されており、
複数の一次燃焼室用後部供給ノズルにおいて、一部の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズルにおけるガス供給量を制御することで、一次燃焼室における酸素濃度を調節し、
二次燃焼室が有する前部供給ノズルは、後側に向けてガス流を供給し、
前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せたうえで二次燃焼室に流れ込ませることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、前部供給ノズルは、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せ、二次燃焼室に流れ込ませることができるため、焼却炉の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低減効果の達成に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
図１に示される焼却炉は、ごみ供給部１１と、一次燃焼室１２と、二次燃焼室１３と、排ガス経路１４とを備える。一次燃焼室１２と二次燃焼室１３とでは、ごみの燃焼と、ごみから発生した炭素と水素を主成分とする未燃ガスの燃焼とが行われる。一次燃焼室１２は、上部に排ガスの出口１５が設けられ、この出口１５によって一次燃焼室１２と二次燃焼室１３とが連通している。ごみ供給部１１は、ごみ受け入れ用の投入ホッパ１６と、図外のごみピットからのごみ１７を投入ホッパ１６に投入するクレーン１８と、投入ホッパ１６の底部から一次燃焼室１２の内部にごみを供給するための給塵装置としてのプッシャ１９とを備える。
【0022】
図示の焼却炉において、一次燃焼室１２は、複数の壁部によって構築されている。詳細には、投入ホッパ１６が設けられている側を前側と規定するとともに、投入ホッパ１６から離れた側を後側と規定すると、一次燃焼室１２は、投入ホッパから繋がる間口２０と、間口２０の上端から後側に向かうにつれて次第に上昇するように傾斜して設けられた前側の天井壁２１と、他方で、後側に設置される上下方向の後壁２２と、後壁２２の上端から前側に向かうにつれて次第に上昇するように傾斜して設けられた後側の天井壁２３とを有する。一次燃焼室１２からの排ガスの出口１５は、前側の天井壁２１の後部と後側の天井壁２３の前部との間に設けられている。
【0023】
本発明において、前側の天井壁２１には、一次燃焼室１２内にガスを供給するノズルは設置されない。なぜなら、ごみ焼却炉内に供給することが可能なトータルのガス供給量（「流量」とも称する）は、排ガスの酸素濃度や炉内の温度が適切な値になるように適切な量が決められることから、前側の天井壁２１に一次燃焼室１２内にガスを供給するノズルを設置しないことにより、ごみ焼却炉に設置している他のノズル（特に、後述する二次燃焼用ガス供給ノズル４４及び一次燃焼室用後部供給ノズル４０）が供給することが可能なガス供給量を増加させることが出来るためである。また、イニシャルコストの削減、省スペース化などの利点もあるためである。
【0024】
前側の天井壁２１は、乾燥段２４の天井壁２１にノズルを設置せずとも、乾燥段２４で発生した未燃ガスを一次燃焼室１２の前側の部分に流しやすいように、水平方向に対する天井壁２１の傾斜角をたとえば１５度以上かつ４０度以下とすることが好ましく、１５度以上かつ３０度以下とすることがさらに好ましい。前側の天井壁２１の長さは、１ｍ以上かつ５ｍ以下であることが好ましく、２ｍ以上かつ４ｍ以下であることがさらに好ましい。
【0025】
後側の天井壁２３は、一次燃焼室１２において、燃焼段２５や後燃焼段２６での燃焼により生成され二次燃焼室１３へと向かう未燃ガスを、図１において符号６４で示すように、一次燃焼室１２の後壁２２側へ引き寄せるようにするため、水平方向に対する天井壁２３の傾斜角を１５度以上かつ６０度以下とすることが好ましく、１５度以上かつ３５度以下とすることがさらに好ましい。後側の天井壁２３の長さは、２ｍ以上かつ８ｍ以下であることが好ましく、４ｍ以上かつ７ｍ以下であることがさらに好ましい。
【0026】
一次燃焼室１２は、プッシャ１９に続いて、前側から後側に向けて乾燥段２４と燃焼段２５と後燃焼段２６とを、この順に有する。そして、乾燥段２４の底部には乾燥用火格子２７が設けられ、燃焼段２５の底部には燃焼用火格子２８が設けられ、後燃焼段２６の底部には後燃焼用火格子２９が設けられている（以下、乾燥用火格子２７、燃焼用火格子２８、後燃焼用火格子２９は、それぞれ単に「火格子」と称することもある）。図示の焼却炉では、各火格子２７、２８、２９のうち、乾燥用火格子２７と燃焼用火格子２８とが、前側から後側に向けて、すなわち乾燥段２４から燃焼段２５に向かう方向に沿って、下向きに傾斜して設けられている。そして、図示の焼却炉では、後燃焼用火格子２９は、水平方向に設けられている。後燃焼段２６よりも後側には、ごみ１７を焼却することで発生した灰の排出口３０が設けられている。乾燥用火格子２７と燃焼用火格子２８と後燃焼用火格子２９を傾斜させる場合において、その傾斜角は、いずれも、一次燃焼室１２内においてごみ１７を容易に後側へ移送させるために、水平方向に対して０度以上かつ２０度以下であることが好ましく、１０度以上かつ２０度以下であることがさらに好ましい。
【0027】
一次空気供給路３１は、一次燃焼室１２へ一次空気（燃焼用空気、以下、燃焼用空気は、単に「空気」と称することもある）を供給するための配管である。この一次空気供給路３１は、各火格子２７、２８、２９に対応して分岐されたうえで、各火格子２７、２８、２９の下側にそれぞれ設けられた風箱３２、３３、３４に接続されている。送風機（ファン）により、一次空気供給路３１からの一次空気が各火格子を介して一次燃焼室１２の内部に供給される。
【0028】
一次燃焼室１２には、一次燃焼室用後部供給ノズル４０が設けられる。この一次燃焼室用後部供給ノズル４０は、後側の天井壁２３と後壁２２とのうちの少なくともいずれか一方に設けられる。また、焼却炉のサイズに応じて、一次燃焼室１２の幅方向に所定間隔おきに並列して複数本が設置される。
【0029】
一次燃焼室用後部供給ノズル４０は、その複数が上下多段且つ幅方向に同列に設置されていることが好ましい。また、一次燃焼室用後部供給ノズル４０は、その複数が上下多段に設置されている場合、一部の一次燃焼室用後部供給ノズル４０におけるガス供給量を固定し、その他の一次燃焼室用後部供給ノズル４０におけるガス供給量を制御することによって、一次燃焼室用後部供給ガスのガス供給量を制御することが好ましい。このようにすることで、ガス供給量が固定された一次燃焼室用後部供給ノズル４０から供給される充分な流速のガス流によって、特に燃焼段２５で発生した排ガスおよび未燃ガスを、後燃焼段２６における一次燃焼室１２内の上部の空間６５に流れ込ませて、図１において符号６４で示す一次燃焼室内の流れを、安定的に保つことができる。その結果、一次燃焼室１２における後燃焼火格子２９と、一次燃焼室１２における後燃焼火格子２９が設けられた部分の天井壁２３との間の空間６５が十分に活用されて、未燃ガスの燃焼がなされる。例えば、ガス供給量が固定される一次燃焼室用後部供給ノズル４０の供給量は、ノズルの口径によっても異なるが、流速が３５ｍ／ｓ～７０ｍ／ｓとなるようにすることが好ましい。
【0030】
上記した一部を除くところの、その他の一次燃焼室用後部供給ノズル４０は、上述のように酸素を含むガスの供給量を制御できるものであることが好ましい。酸素を含むガスの供給量が制御される一次燃焼室用後部供給ノズル４０によって、一次燃焼室１２内における酸素濃度を調節することができて、後燃焼火格子２９が設けられた一次燃焼室１２の空間６５において、未燃ガスが適切な酸素濃度で効果的に燃焼される。一次燃焼室１２の空間６５において、未燃ガスが適切な酸素濃度で効果的に燃焼されることによって、不完全燃焼で発生するＣＯおよびダイオキシン類の生成も抑制することができる。
【0031】
このような場合、特に、最下段の一次燃焼室用後部供給ノズル４０の供給量を固定し、最下段以外のその他の一次燃焼室用後部供給ノズル４０の供給量を制御することが好ましい。最下段の一次燃焼室用後部供給ノズル４０の供給量を固定することで、特に燃焼段２５で発生した排ガスおよび未燃ガスを、後燃焼段２６における一次燃焼室１２の上部の空間６５に流れ込ませることができ、燃焼室１２における後燃焼火格子２９の上部の空間６５が十分に活用されて未燃ガスの燃焼がなされる。
【0032】
図１の例では、一次燃焼室用後部供給ノズル４０は、上下２段で後側の天井壁２３に設けられている。そして、図２に示すように、一次燃焼室用後部供給ノズル４０は、一次燃焼室１２の幅方向に並列に各２本が設置されている。すなわち、４０ａは上段側の２本のノズル、４０ｂは下段側の２本のノズルで、これらは所定間隔おきに幅方向に同列に配置されている。そして、図示の例では、上下両段のノズル４０ａ、４０ｂが、いずれも後側の天井壁２３における後端側（後燃焼段２６上の天井壁２３）の部分に設けられている。なお、図２は、その右側の部分において、一次燃焼室１２における下段側の一次燃焼室用後部供給ノズル４０ｂを設置した部分を断面表示するとともに、その左側の部分において、二次燃焼室１３における後述の前部供給ノズル４４を設置した部分を断面表示したものである。一次燃焼室用後部供給ノズル４０は、前部供給ノズル４４のガス流と互いに干渉することを避けるために、図示のように前部供給ノズル４４と互い違い（千鳥状）に配置することが好ましい。なお、図２において、一点鎖線３８は、燃焼室１２、１３における中央の位置を示す。
【0033】
あるいは、図２の構成に代えて、一次燃焼室用後部供給ノズル４０は、一次燃焼室１２のたとえば幅方向のサイズに応じて、その設置数を任意に変更することができる。たとえば、一次燃焼室１２の幅方向のサイズが大きい場合には、上段側のノズル４０ａおよび下段側のノズル４０ｂともに、一次燃焼室１２の幅方向に並列に３本ずつ設置することもできる。その場合は、それに応じて二次燃焼室１３のサイズも大きくなることに対応して、前部供給ノズル４４も二次燃焼室１３の幅方向に並列に３本設置することができる。そして、そのような場合には、上記とは異なって、一次燃焼室用後部供給ノズル４０のガス流と、前部供給ノズル４４のガス流とが互いに衝突する構成とすることもできる。
【0034】
さらに、炉の形状によっては、図２の構成に代えて、一次燃焼室用後部供給ノズル４０と前部供給ノズル４４との少なくともいずれかを中央の位置３８に配置することが好ましい場合もある。
【0035】
ガス供給路４１は、一次燃焼室用後部供給ノズル４０へ、空気と、ＥＧＲガスと、空気及びＥＧＲガスの混合ガスとのうちの一つであるところの後部供給ガスを供給する配管である。そして、図示しない送風機（ファン）により、ガス供給路４１から後部供給ガスが一次燃焼室用後部供給ノズル４０を介して一次燃焼室１２に供給される。このようにすることで、特に燃焼段２５で発生した排ガスおよび未燃ガスを、後燃焼段２６における一次燃焼室１２の上部の空間６５に流れ込ませること（旋回させること）ができ、一次燃焼室１２における後燃焼火格子２９と、この後燃焼火格子２９が設けられた一次燃焼室１２の天井壁２３との間の空間６５において、未燃ガスの燃焼がなされる。
【0036】
二次燃焼室１３は、上述のように一次燃焼室１２の出口１５に接続して上向きに設けられている。二次燃焼室１３は、その横断面を矩形状として設置されており、４２は二次燃焼室１３の前壁、４３は二次燃焼室１３の後壁である。そして、前側の天井壁２１と前壁４２とは、前側の交差部６３Ａにおいて接続されている。また、後側の天井壁２３と後壁４３とは、後側の交差部６３Ｂにおいて接続されている。前側の交差部６３Ａと後側の交差部６３Ｂとは、同じ高さとすることが好ましい。なお、前側の交差部６３Ａは、前側の天井壁２１の後端と前壁４２の下端とが断面円弧状に接続されていることが好ましい。火格子２７、２８から前側の交差部６３Ａまでの高さは、１．０ｍ～５．０ｍであることが好ましく、２．０ｍ～４．０ｍであることがさらに好ましい。
【0037】
図１および図３に示すように、二次燃焼室１３の前壁４２及び後壁４３には、二次燃焼室１３に二次燃焼用ガスを供給する二次燃焼用ガス供給ノズル４４が設けられている。二次燃焼用ガス供給ノズル４４は、上下多段に設置されており、各段において、焼却炉のサイズに応じて所定間隔おきに幅方向に並列に複数本が設けられている。図１に示される焼却炉においては、前壁４２における二次燃焼用ガス供給ノズル４４は、上下２段に設けられている。４４ａは上段側のノズル、４４ｂは下段側のノズルである。図３に示すように、各段において、二次燃焼用ガス供給ノズル４４は、前壁４２及び後壁４３に、互いに干渉することを避けるために、互い違い（千鳥状）に配置される。
【0038】
図３は、図２に示すように一次燃焼室用後部供給ノズル４０が一次燃焼室１２の幅方向に２本設置されている場合についての、二次燃焼室１３の前壁４２および後壁４３における二次燃焼用ガス供給ノズル４４の配置例を示す。図示のように、前壁４２には２本の二次燃焼用ガス供給ノズル４４が設けられ、後壁４３には３本の二次燃焼用ガス供給ノズル４４が設けられている。
【0039】
これに対し、たとえば上述のように一次燃焼室１２の幅方向のサイズが大きく、それに応じて一次燃焼室用後部供給ノズル４０を一次燃焼室１２の幅方向に並列に３本設置するような場合には、それにしたがって二次燃焼室１３のサイズも大きくなるため、二次燃焼室１３の後壁４３の二次燃焼用ガス供給ノズル４４も、たとえば二次燃焼室１３の幅方向に並列に４本設置することができる。なお、二次燃焼用ガス供給ノズル４４の設置本数は、上記の例に限られるものではなく、炉のサイズすなわち二次燃焼室１３のサイズに応じて任意である。
【0040】
二次燃焼用ガス供給ノズル４４から供給される二次燃焼用ガスは、乾燥段２４からの未燃ガスの一部６１と、燃焼段２５から一次燃焼室１２の後壁２２側へ引き寄せた後の未燃ガスの一部６４とが合流した後の未燃ガスの燃焼を促す為のものである。二次燃焼用ガスは、二次空気（燃焼用空気）と、ＥＧＲガスと、二次空気およびＥＧＲガスの混合ガスのうちのいずれかである。
【0041】
二次燃焼室１３の前壁４２の位置は、乾燥段２４の後端よりも一次燃焼室１２の後壁２２側であることが望ましい。なぜなら、後述する前部供給ノズル４４から供給されるガス流によって、乾燥段２４で発生した未燃ガスを前壁４２側に引き寄せ、また一次燃焼室用後部供給ノズル４０から供給されるガス流によって、乾燥段２４および燃焼段２５で発生した未燃ガスを後壁２２側に引き寄せるコントロールがしやすいためである。
【0042】
二次燃焼室１３の前壁４２には、前部供給ノズル４４が設けられる。この前部供給ノズル４４は、二次燃焼室１３の前壁４２における下端の近傍の位置に設けられる。具体的には、前壁４２における下端から好ましくは０ｍｍ～２０００ｍｍの間に設けられ、さらに好ましくは３００ｍｍ～８００ｍｍの間に配置される。前部供給ノズルが上下多段に設けられる場合、１段目は、下端から好ましくは０ｍｍ～１０００ｍｍの間、さらに好ましくは５００ｍｍ～８００ｍｍの間に配置される。また２段目は、下端から好ましく３００ｍｍ～２０００ｍｍの間、さらに好ましくは５００ｍｍ～８００ｍｍの間に配置される。また、上述のように、焼却炉のサイズに応じて、二次燃焼室１３の前壁４２の幅方向に並列して複数本が設置される。
【0043】
前部供給ノズル４４は、水平方向又は水平方向より下向きに噴出させることが好ましい。具体的には、前部供給ノズル４４は、水平方向から０度以上かつ３０度以下の角度でガスを噴出させることが好ましい。前部供給ノズル４４、流速が２０ｍ／ｓ～６０ｍ／ｓになるようにガス供給量が制御される。
【0044】
図１の焼却炉においては、二次燃焼室１３の前壁４２における下端の近傍の位置に設けられ後側に向けてガス流を供給する二次燃焼用ガス供給ノズル４４が、前部供給ノズル４４を兼ねている例が示されている。すなわち、一次燃焼室１２との連通口である出口１５の近傍における二次燃焼室１３の前壁４２の下端の近傍の位置に、前部供給ノズルを兼ねている二次燃焼用ガス供給ノズル４４が設けられている。なお、図１に示される焼却炉においては、二次燃焼用ガス供給ノズル４４は、二次燃焼室１３の後壁４３の下端の近傍にも、前部供給ノズルを兼ねている二次燃焼用ガス供給ノズル４４と対峙して、二次燃焼室１３の未燃ガスを攪拌するために設けられている。
【0045】
図１に示される焼却炉においては、二次燃焼室１３に接続される排ガス経路１４よりも下流側に、バグフィルタ４５と誘引ファン４６と煙突４７とが設けられている。その他に、減温塔やエコノマイザ等を適宜設けることもできる。
【0046】
排ガス経路１４には、排ガスを熱源とするボイラ４８が設けられている。流量計４９は、ボイラ４８からの蒸気流量を測定するためのものである。また、排ガス経路１４には、この経路１４を通る排ガスの酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ５１が設けられている。酸素濃度計５２は、酸素濃度センサ５１からの信号を受けて酸素濃度を演算する。煙突４７や他の排ガス路の部分には、単数種類または複数種類の排ガスセンサ５３が設けられている。この排ガスセンサ５３は、ＮＯｘ計やＳＯｘ計やＣＯ計や酸素濃度計などの排ガス測定計５５に接続されている。
【0047】
図１において、５４は制御装置で、図示された焼却炉の燃焼状態を制御するためのものである。詳細な説明は省略するが、一次空気供給路３１における各分岐路や、二次燃焼用ガス供給ノズル４４へのガス供給路や、一次燃焼室用後部供給ノズル４０へのガス供給路４１には、流量計やダンパが設けられている。制御装置５４は、各流量計からの信号を受取ったうえで、各ダンパが所要の開度となるように制御する。
【0048】
このような構成において、一次燃焼室１２と二次燃焼室１３とでは、ごみ１７の燃焼と、ごみ１７から発生した炭素と水素を主成分とする未燃ガスの燃焼とが行われる。特に、二次燃焼室１３では、二次燃焼用ガス供給ノズル４４からの酸素を含むガスによって、一次燃焼室１２で発生した未燃ガスが燃焼される。詳細には、プッシャ１９によって投入ホッパ１６から一次燃焼室１２に送り込まれたごみ１７は、乾燥段２４において乾燥され、乾燥段２４への次のごみの送り込みに伴って燃焼段２５へ送り込まれ、燃焼段２５で燃焼されたうえで、同様に後燃焼段２６へ送り込まれて、後燃焼の対象とされる。その結果生じた焼却灰は、排出口３０から炉外へ排出される。乾燥用火格子２７と燃焼用火格子２８とが後ろ側に向けて下向きに傾斜しているため、ごみを容易に後側に搬送させることができる。
【0049】
二次燃焼室１３の前壁４２に設けられた前部供給ノズルを兼ねている二次燃焼用ガス供給ノズル４４から、二次燃焼室１３の後壁４３に向けてガスを噴出させる。すると、その噴出流によって、乾燥段２４にて発生した未燃ガスの一部６１は、一次燃焼室用後部供給ノズル４０から供給されるガス流によって後壁２２側に引き寄せられることはない。このため、乾燥段２４からの未燃ガスの一部６１の流れを安定的に保つことができ状態で、この未燃ガスの一部６１を二次燃焼室１３に流れ込ませることが出来る。
【0050】
図１に示される焼却炉においては、二次燃焼用ガス供給ノズル４４は、上述のように、上段側のノズル４４ａと下段側のノズル４４ｂとの上下２段構造とされていることで、たとえば、下段側のノズル４４ｂからの流量を定量（固定）としたうえで、上段側のノズル４４ａからの流量を調節して、二次燃焼用ガス供給ノズル４４の全体の流量を制御することが好ましい。つまり、下段側のノズル４４ｂは、前部供給ノズルとして、上述のように乾燥段２４にて発生した未燃ガスの一部６１を上部の空間６２へ流して、一次燃焼室１２において燃焼させるために必要な流速および流量を確保することを目的として用いられる。これに対し上段側のノズル４４ａは、二次燃焼室１３における酸素濃度を調整するために用いることができる。
【0051】
例えば、焼却対象としてのごみ１７の質や量が変化した場合には、上段側のノズル４４ａにおけるガス供給量の調節を行う。これらのガス供給量の調節は、二次燃焼用ガス供給ノズル４４へのガス供給路に設けられるところの、図示を省略した制御式のダンパや手動式のダンパにて行うことができる。
【0052】
以上のように前部供給ノズルを兼ねる二次燃焼用ガス供給ノズル４４を動作させることで、この前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段２４にて発生した未燃ガスの一部６１をこの乾燥段２４内の上部の空間６２に流れ込ませることが可能となる。
【0053】
以下では、一次燃焼室用後部供給ノズル４０の動作について説明する。この一次燃焼室用後部供給ノズル４０から、ガス流を、後側の天井壁２３の傾斜に合わせて、間口２０側に向けて水平方向又は水平方向より上向きに噴出させることで、一次燃焼室１２において、乾燥段２４、燃焼段２５、後燃焼段２６での燃焼により生成され二次燃焼室１３へと向かう未燃ガスを、図１において符号６４で示すように、一次燃焼室１２の後壁２２側へ引き寄せるようにすることができる。これにより、特に燃焼段２５で発生した排ガスおよび未燃ガスを、後燃焼段２６における一次燃焼室１２の上部の空間６５に流れ込ませ（旋回させ）、また攪拌させることができる。このため、一次燃焼室１２の内部の未燃ガスの濃度が局部的に高くなり過ぎることがない。また、後燃焼段２６における上部の空間６５にて未燃ガスを時間をかけて燃焼させることができて、二次燃焼室１３へ送られる未燃ガスの量を低減あるいは適宜にコントロールすることができる。
【0054】
一次燃焼室用後部供給ノズル４０のガス供給量は、各火格子２７、２８、２９上の燃焼位置に基づいて、場合分けすることが好ましい。例えば、燃焼位置が前寄りにある場合は、一次燃焼室用後部供給ノズル４０のガス供給量を上げることが好ましい。また、燃焼位置が後ろ寄りにある場合は、一次燃焼室用後部供給ノズル４０のガス供給量を下げるように制御すればよい。燃焼位置が後ろ寄りにある場合は、燃焼位置が基準範囲内にある場合と同じ制御としてもよい。なお、燃焼位置は、各火格子２７、２８、２９上の燃焼開始位置および／または燃え切り位置に基づいて判断され、図示していない赤外線カメラ、工業用カメラによって確認されることが好ましい。
【0055】
図１に示される焼却炉において、一次燃焼室用後部供給ノズル４０は、上述のように上段側の一次燃焼室用後部供給ノズル４０ａと下段側の一次燃焼室用後部供給ノズル４０ｂとの上下２段の構成である。その場合には、下段側の一次燃焼室用後部供給ノズル４０ｂを流速確保用とするとともに、上段側の一次燃焼室用後部供給ノズル４０ａを、必要な流量を確保するための補助用とすることが好ましい。なぜなら、１本の一次燃焼室用後部供給ノズル４０からあまり高速でガスを噴出しすぎると、一次燃焼室用後部供給ノズル４０のノズル口径から噴出できるガスの最大量を超えて、その流れが乱れて、所要の引き寄せ効果を発揮できず、また一次燃焼室１２の内部のガスを良好に撹拌することができなくなるためである。なお、下段側の一次燃焼室用後部供給ノズル４０ｂを所要の引き寄せ効果を発揮する為の流速確保用とすることで、上段側の一次燃焼室用後部供給ノズル４０ａを流速確保用とする場合に比べて、未燃ガスを含む排ガスを一次燃焼室１２の後方へ引き寄せ、空間６５のより後方において燃焼させることが出来る。
【0056】
一次燃焼室用後部供給ノズル４０からのガス流の傾斜角度は、できるだけ上向きである方が、未燃ガスを含む排ガスを一次燃焼室１２の後方へ引き寄せやすくなる。しかし、上向き過ぎると、天井壁２３との摩擦により減衰して、所要の機能を発揮できなくなる。未燃ガスを含む排ガスを著しい減衰なく後側へ引き寄せるために、一次燃焼室用後部供給ノズル４０からのガス流の傾斜角度は、天井壁２３の傾斜角度からマイナス３５度以内であることが好ましく、天井壁２３の傾斜角度からマイナス２０度以内であることがいっそう好ましい。一次燃焼室用後部供給ノズル４０からのガス流の傾斜角度の下限は、このガス流による各火格子２７、２８、２９上の火炎域への直接的な影響を考慮すると、０度すなわち水平方向であることが好ましい。
【0057】
以上のように本発明によれば、二次燃焼室１３の前壁４２に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル４４から、二次燃焼室１３の後壁４３に向けてガスを噴出させることで、乾燥段２４にて発生した未燃ガスの一部６１を、前側に引き寄せる。すなわち、一次燃焼室用後部供給ノズル４０から供給されるガス流によって未燃ガスの一部６１を後壁側に引き寄せることなく、これを乾燥用火格子２７よりも上部の空間６２へ流れ込ませて、一次燃焼室１２の前側の天井壁２１から後方に向けて再循環排ガスなどを供給する供給装置を設けることなしに、この供給装置を設けたのと同様の作用効果を発揮することができ、同様の顕著なＮＯｘ低減効果を得ることができるものである。
【0058】
さらに、本発明によれば、次のような利点も得ることができる。すなわち、一次燃焼室１２において、ＪＰ２０１４－１６７３５３Ａと比べて、乾燥用火格子２７及び燃焼用火格子２８と前部供給ノズル（前部供給ノズルを兼ねる二次燃焼用ガス供給ノズル４４）との距離を近づけ、公知の技術において設置していた乾燥段天井でのガス供給ノズルによる撹拌効果を前部供給ノズル（前部供給ノズルを兼ねる二次燃焼用ガス供給ノズル４４）からのガス流によって行うようにしたため、そして、特に、一次燃焼室１２を傾斜型としたうえで、乾燥段２４における天井壁２１の傾斜角度を６０度以下、好ましくは３０度以下、さらに好ましくは１５～２５度としたため、乾燥段２４の天井壁２１にノズルを設置せずとも、燃焼排ガスの一部が一次燃焼室１２の前側の部分を流れやすいようにして、ＪＰ２０１４－１６７３５３Ａのように前側の天井壁２１にノズルを設置した場合と同様のＮＯｘ低減効果を得ることができる。このように前側の天井壁２１にノズルを設置せずに、一次燃焼室１２に設置しているノズルの数を減らすことで、一次燃焼室１２に設置している他のノズルが供給することが可能なトータルの流量の制限が緩和される。つまり、ごみ焼却炉に設置している他のノズル（特に、後述する二次燃焼用ガス供給ノズル４４及び一次燃焼室用後部供給ノズル４０）が供給することが可能なガス供給量を増加させることが出来る。従って、一次燃焼室１２に設置している他のノズルの流量を増やして流速を上げることができ、これにより排ガスの撹拌を行いやすくすることができる。
【0059】
上記においては、二次燃焼用ガス供給ノズル４４が前部供給ノズルを兼ねる例について説明したが、兼ねない構成とすることもできる。
【0060】
また、後燃焼段２６における特に上部の空間６５が上部の空間６２に比べて広いので、未燃ガスなどの滞留時間を長く保ちながら、未燃ガスが局所的に集まるのを防ぎつつ、上部の空間６５で未燃ガスをじわじわ燃やすことができる。その結果、空間６５を経由して二次燃焼室１３に流れ込ませる未燃ガスを減少させ、このため二次燃焼室１３でも局所的に燃焼温度が上がらず、したがってＮＯｘが発生しにくい多段燃焼が可能となる。
【0061】
また、一次燃焼室用後部供給ノズル４０から供給されるガス流によって、燃焼段２５等で発生した未燃ガスを後壁２２側に引き寄せ、他方で、前部供給ノズルから供給されるガス流によって、乾燥段２４で発生した未燃ガスを、前側に引き寄せる。すなわち、一次燃焼室用後部供給ノズル４０から供給されるガス流によって乾燥段２４で発生した未燃ガスを後壁２２側に引き寄せることなく、二次燃焼室１３に流れ込ませる。そして、二次燃焼室１３にて両方の未燃ガスを合流させるため、二次燃焼室１３にて未燃ガスの調整をすることができ、このため局所的に燃焼温度が上がることがなく、したがってＮＯｘが発生しにくい。
【0062】
さらに、一次燃焼室１２において十分な燃焼を行うことが可能であるために、二次燃焼室１３における二次燃焼用ガス供給ノズル４４からの酸素（二次空気）の供給量を必要最小限に抑えながら、未燃ガスと二次空気との十分な撹拌を確保することができる。したがって、酸素の供給量を必要最小限に抑えることができ、このためにＮＯｘの生成を抑制しながら、ＣＯおよびダイオキシン類の生成も抑制することができる。
【0063】
また、一次燃焼室１２の空間６５においても、一次燃焼室用後部供給ノズル４０から空気を供給することにより、適切な酸素濃度を維持することができる。このため、燃焼が不安定となってＣＯおよびダイオキシン類が生成することを、抑制することができる。
【0064】
一方で、酸素濃度が低い低空気比では燃焼が不安定になるという問題が生じる。詳細には、低空気比で未燃ガスを燃焼させると、燃焼が不安定となり、ＣＯの発生が増加したり、火炎温度が局所的に上昇してＮＯｘが急増したり、煤が大量に発生したりして、排ガス中の有害物が増加するという問題が生じる。また、ごみ焼却炉では、火格子を介して一次燃焼室内に供給する空気の供給量を、ボイラにおける発生蒸気量等に応じて増減する制御が行われる。このような制御において、一次燃焼室１２に投入されるごみのごみ質が高く（例えば、単位重量当たりの発生熱量が高く）、ボイラ４８における発生蒸気量が大きくなる場合には、火格子２７、２８、２９を介して供給される空気の量が減少され、このため一次燃焼室１２から二次燃焼室１３に流入する排ガスにおいて未燃ガスの濃度が高くなる。この場合、二次燃焼室１３に配置されたノズル４４から噴出される空気により、二次燃焼室１３へと到達した未燃ガスが一気に燃焼し、当該ノズル４４の近傍において高温域が形成される。その結果、二次燃焼室１３から排出される排ガスにおけるＮＯｘ濃度が上昇してしまうという問題が生じる。
【0065】
この問題を解決するための、一次燃焼室用後部供給ノズル４０から、空気と、ＥＧＲガスと、空気とＥＧＲガスの混合ガスとのうちの少なくとも一つを供給する場合の、一次燃焼室用後部供給ガスの供給量の制御方法について説明する。
【0066】
まず、二次燃焼用ガス供給ノズル４４からの燃焼用の二次空気の供給量の制御について説明する。二次燃焼用ガス供給ノズル４４からの燃焼用の二次空気の供給量は、酸素濃度計５２の測定結果にもとづいて、制御装置５４によって制御する。具体的には、酸素濃度計５２により測定される酸素濃度が３～５％となるように、燃焼用の二次空気の供給量を制御する。二次空気の供給量を減らすことで、焼却炉からの排ガスの量を減らすことができる。
【0067】
各火格子２７、２８、２９を介して供給される一次空気の供給量の制御について説明する。一次空気の供給量は、ボイラ４８からの蒸気量を目標蒸気量に近づけるように、制御装置５４によって制御される。例えば、ボイラ４８からの蒸気量が目標蒸気量よりも多い場合には、プッシャ１９によるごみ送り速度の指令値が現在の値から低減される。あわせて、乾燥用火格子２７、燃焼用火格子２８、後燃焼用火格子２９が前後方向に移動してごみを後側に順送りすることができる構成である場合には、その送り速度を遅くするように制御される。そして、一次空気供給量の指令値が、現在の値から低減される。
【0068】
一次燃焼室用後部供給ノズル４０からの空気の供給量の制御について説明する。一次燃焼室用後部供給ノズル４０からの空気の供給量は、一次燃焼室１２の内部で発生した未燃ガスを燃焼させるために必要な量とする。具体的には、一次燃焼室１２の内部における空気比（以下、「一次燃焼室空気比」と称する）が所定の値（例えば、０．７～１．２、好ましくは０．９５～１．１０）となるように、酸素濃度計５２にて測定された酸素濃度に応じて制御装置５４にて一次燃焼室用後部供給ノズル４０からの空気の供給量を制御する。
【0069】
一次燃焼室空気比は、下記（１）式にて算出される。
一次燃焼室空気比［－］
＝火格子下空気比［－］＋後燃天井空気比［－］・・・（１）
ここで、火格子下空気比は、下記（２）式にて定義されるものである。後燃天井空気比は、下記（３）式にて定義されるものである。
一次燃焼室空気比［－］
＝火格子下空気比［－］＋後燃天井空気比［－］・・・（１）
ここで、火格子下空気比は、下記（２）式にて定義されるものである。後燃天井空気比は、下記（３）式にて定義されるものである。
【0070】
【数1】
【0071】
【数2】
【0072】
上記の（３）式において、後燃天井空気流量は、一次燃焼室用後部供給ノズル４０から噴出されるガスに含まれる空気の流量のことである。また上記の（２）式および（３）式において、総流入空気量は、火格子下空気流量と、後側天井の一次燃焼室用後部供給ガス流量と、二次燃焼室１３における二次空気流量との合計である。
【0073】
一次燃焼室１２における後燃焼段２６すなわち後燃焼用火格子２９の上部の空間６５において、未燃ガスを燃焼させる際には、一次燃焼室１２の内部の酸素濃度を制御することが好ましい。一次燃焼室１２の内部の酸素濃度を制御することで、燃焼が不安定となって、ＣＯの発生が増加したり、火炎温度が局所的に上昇してＮＯｘが急増したり、煤が大量に発生したりして排ガス中の有害物が増加するという問題を最適化することができる。
【0074】
（本発明を実施するための他の形態）
図１では一次燃焼室用後部供給ノズル４０を後側の天井壁２３に設置したものを例示したが、これを後壁２２に設置することもできる。
図１では一次燃焼室用後部供給ノズル４０を後側の天井壁２３に設置したものを例示したが、これを後壁２２に設置することもできる。
【0075】
焼却炉が大型である場合や、空気流量および／またはＥＧＲガス流量が不足する場合には、ノズルから供給される流速が低下することがある。そのような場合には、流路すなわち一次燃焼室１２の出口１５（二次燃焼室１３の入口）に絞りなどを設置して、この絞りのエゼクタ効果により、燃焼排ガスの流速を増加させて必要流速を達成できるようにすることが望ましい。
【0076】
図１に示す焼却炉では、二次燃焼室１３においては、二次燃焼用ガス供給ノズル４４が前壁４２と後壁４３との両方に設置されている。この場合には、前壁４２に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル４４からのガス流と後壁４３に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル４４からのガス流とが互いに干渉することを避けるために、これらの二次燃焼用ガス供給ノズル４４を平面視において互い違い（千鳥状）に配置することが好ましい。すなわち、前壁４２に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル４４と、後壁４３に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル４４とが、図１における紙面に垂直な方向に沿った別個の位置にそれぞれ設置されていることが好ましい。
【0077】
なお、焼却炉において、二次燃焼室１３の前壁４２に設けられた二次燃焼用ガス供給ノズル４４から、二次燃焼室１３の後壁４３に向けて水平方向に噴出されたガスによって、一次燃焼室１２の前側の天井壁２１に設けられた供給装置から後方に向けて再循環排ガスなどを供給したときと同様の動作を行わせるためには、その動作を行うことができるように、二次燃焼用ガス供給ノズル４４の設置位置や、特に一次燃焼室１２の前側の天井壁２１によって形成される空間形状や、一次燃焼室１２におけるその他の構成などを、適宜のものとすることが出来る。
【図1】
【図2】
【図3】