特許 7582735 焼却炉、汚泥焼却方法及び焼却システム

(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】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】焼却炉、汚泥焼却方法及び焼却システム

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/00 20060101AFI20241106BHJP

   F23G 5/027 20060101ALI20241106BHJP

   F23G 5/04 20060101ALI20241106BHJP

   F23G 5/30 20060101ALI20241106BHJP

   F23G 7/00 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

F23G5/00 107

F23G5/027 B

F23G5/04 A

F23G5/04 H

F23G5/30 B

F23G7/00 104Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021185028

(22)【出願日】2021-11-12

(65)【公開番号】P2022140268

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2024-02-29

(31)【優先権主張番号】P 2021040010

(32)【優先日】2021-03-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094525

【弁理士】

【氏名又は名称】土井 健二

(74)【代理人】

【識別番号】100094514

【弁理士】

【氏名又は名称】林 恒徳

(72)【発明者】

【氏名】柳瀬 哲也

(72)【発明者】

【氏名】薗田 健一

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 正人

(72)【発明者】

【氏名】小関 泰志

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－１０６６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－０６１６３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０５－０９９４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－１７３６３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００１－０４１４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２１３２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４４３０９５０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０３７４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１５９１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４８－００１５８１（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開２０２２－０９２８５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｇ ５／００ － ７／１４

Ｆ２３Ｈ ７／００ － ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

汚泥を乾燥する乾燥室と、
前記乾燥室で乾燥された前記汚泥をさらに乾燥するとともに熱分解する熱分解室と、
前記熱分解室で熱分解した前記汚泥を燃焼する燃焼室と、
前記乾燥室または前記熱分解室の上方に設けられ、前記熱分解室における前記汚泥の熱分解に伴って発生したガスと前記燃焼室における前記汚泥の燃焼に伴って発生したガスとを燃焼する後燃焼室と、
前記熱分解室と前記燃焼室との間に、上方に突出する堰部と、を有する焼却炉。

【請求項2】

前記熱分解室は、前記堰部の上端よりも低い位置において前記熱分解室内に空気を噴出する第１管を有し、
前記第１管は、前記熱分解室内に噴出した前記空気によって、前記熱分解室で熱分解した前記汚泥を、前記堰部を超えて前記燃焼室に移送する、請求項１に記載の焼却炉。

【請求項3】

前記第１管は、長軸周りに揺動自在であって、前記熱分解室内において前記空気を下方に向けて噴出する、請求項２に記載の焼却炉。

【請求項4】

前記熱分解室と前記燃焼室とは、物理的に接続し、
前記熱分解室は、底部と側壁部とを有し、天井部が開放された構造であり、
前記燃焼室は、底部と側壁部とを有し、天井部が開放された構造であり、
前記熱分解室の底部は、前記焼却炉の垂直方向において、前記燃焼室の底部よりも高い位置に設けられ、
前記堰部は、前記熱分解室の側壁部と前記燃焼室の側壁部とが物理的に接続する位置に設けられる、請求項１に記載の焼却炉。

【請求項5】

さらに、前記燃焼室の温度分布を検知する検知装置を有し、
前記燃焼室は、前記堰部の上端よりも低い位置において前記燃焼室内に空気を噴出する第２管を有し、
前記第２管は、前記燃焼室内に対する前記空気の噴出量を調整する弁を有し、
前記弁は、前記検知装置が前記燃焼室において第１閾値よりも温度が低い第１領域を検知した場合、前記第２管から前記第１領域に対して噴出する空気の量を増加させ、前記検知装置が前記燃焼室において第２閾値よりも温度が高い第２領域を検知した場合、前記第２管から前記第２領域に対して噴出する空気の量を減少させる、請求項１に記載の焼却炉。

【請求項6】

汚泥を乾燥する乾燥室と、前記乾燥室で乾燥された前記汚泥をさらに乾燥するとともに熱分解する熱分解室と、前記熱分解室で熱分解した前記汚泥を燃焼する燃焼室と、前記乾燥室または前記熱分解室の上方に設けられ、前記熱分解室における前記汚泥の熱分解に伴って発生したガスと前記燃焼室における前記汚泥の燃焼に伴って発生したガスとを燃焼する後燃焼室と、前記熱分解室と前記燃焼室との間に、上方に突出する堰部と、を有し、前記熱分解室は、前記堰部の上端よりも低い位置において前記熱分解室内に空気を噴出する第１管を有する焼却炉における汚泥焼却方法であって、
前記第１管から空気を噴出することによって、前記熱分解室で熱分解した前記汚泥を、前記堰部を超えて前記燃焼室に移送する汚泥焼却方法。

【請求項7】

前記焼却炉は、前記燃焼室の温度分布を検知する検知装置を有し、
前記燃焼室は、前記堰部の上端よりも低い位置において前記燃焼室内に空気を噴出する第２管を有し、
前記検知装置が前記燃焼室において第１閾値よりも温度が低い第１領域を検知した場合、前記第２管から前記第１領域に対して噴出する空気の量を増加させ、前記検知装置が前記燃焼室において第２閾値よりも温度が高い第２領域を検知した場合、前記第２管から前記第２領域に対して噴出する空気の量を減少させる、請求項６に記載の汚泥焼却方法。

【請求項8】

汚泥を乾燥する乾燥機と、
前記乾燥機で乾燥された前記汚泥を焼却する焼却炉と、を有し、
前記焼却炉は、
前記乾燥機で乾燥された前記汚泥をさらに乾燥するとともに熱分解する熱分解室と、
前記熱分解室で熱分解した前記汚泥を燃焼する燃焼室と、
前記熱分解室の上方に設けられ、前記熱分解室における前記汚泥の熱分解に伴って発生したガスと、前記燃焼室における前記汚泥の燃焼に伴って発生したガスと、前記乾燥機で排出され、水蒸気を除去された乾燥ガスとを燃焼する後燃焼室と、
前記熱分解室と前記燃焼室との間に、上方に突出する堰部と、を有する焼却システム。

【請求項9】

汚泥を乾燥する乾燥機と、前記乾燥機で乾燥された前記汚泥を焼却する焼却炉と、を有し、前記焼却炉は、前記乾燥機で乾燥された前記汚泥をさらに乾燥するとともに熱分解する熱分解室と、前記熱分解室で熱分解した前記汚泥を燃焼する燃焼室と、前記熱分解室の上方に設けられ、前記熱分解室における前記汚泥の熱分解に伴って発生したガスと、前記燃焼室における前記汚泥の燃焼に伴って発生したガスと、前記乾燥機で排出され、水蒸気を除去された乾燥ガスとを燃焼する後燃焼室と、前記熱分解室と前記燃焼室との間に、上方に突出する堰部と、を有し、前記熱分解室は、前記堰部の上端よりも低い位置において前記熱分解室内に空気を噴出する第１管を有する焼却システムにおける汚泥焼却方法であって、
前記第１管から空気を噴出することによって、前記熱分解室で熱分解した前記汚泥を、前記堰部を超えて前記燃焼室に移送する汚泥焼却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼却炉、汚泥焼却方法及び焼却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、下水汚泥（以下、単に汚泥とも呼ぶ）等の被焼却物を焼却する焼却炉が様々提案されている。かかる焼却炉として、例えば、高温の流動媒体（例えば、流動砂）と接触させて汚泥を焼却する流動床式焼却炉や、火格子（ストーカ）の上において汚泥を焼却する固定床式焼却炉がある。

【0003】

また、例えば、汚泥を他の産業廃棄物や一般廃棄物に混合して焼却する場合、キルン式焼却炉が用いられる場合がある（特許文献１及び２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－１８１３１１号公報

【文献】特開平８－２６１４２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、上記のような流動床式焼却炉は、炉体の下部から空気を供給するための流動ブロワを設ける必要があるため、炉内に空気を供給するための動力が大きくなり、この動力を削減するという課題がある。

【0006】

これに対し、上記のような固定床式焼却炉では、流動床式焼却炉と異なり、流動用空気の供給に用いる流動ブロワを用いる必要がなく、炉内に空気を供給するためのブロワやファン類の動力を抑えることができるという特徴を有している。しかしながら、固定床式焼却炉を用いる場合、流動用空気の供給は不要であるが、複雑な構成を有する火格子を設ける必要があるため、焼却炉の維持管理を容易に行うことができないという課題がある。

【0007】

また、上記のようなキルン式焼却炉を用いる場合、汚泥を安定的に燃焼させる必要性から焼却炉の大きさ（キルンの大きさ）を他の焼却炉よりも大きくする必要があるため、設置面積や設備費が大きくなるという課題がある。さらに、キルン式焼却炉では、炉内において汚泥や廃棄物が拡散されにくいため、空気との接触効率が低く、焼却に要する時間が他の焼却炉よりも長くなる。

【0008】

本発明は、従来の流動床式焼却炉及び固定床式焼却炉が有する課題を同時に解決することを可能とする焼却炉、汚泥焼却方法及び焼却システム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】

【0009】

上記目的を達成するための本発明における焼却炉は、汚泥を乾燥する乾燥室と、前記乾燥室で乾燥された前記汚泥をさらに乾燥するとともに熱分解する熱分解室と、前記熱分解室で熱分解した前記汚泥を燃焼する燃焼室と、前記乾燥室または前記熱分解室の上方に設けられ、前記熱分解室における前記汚泥の熱分解に伴って発生したガスと前記燃焼室における前記汚泥の燃焼に伴って発生したガスとを燃焼する後燃焼室と、前記熱分解室と前記燃焼室との間に、上方に突出する堰部と、を有する。

【発明の効果】

【0010】

本発明における焼却炉によれば、従来の流動床式焼却炉及び固定床式焼却炉が有する課題を同時に解決することを可能とする焼却炉、汚泥焼却方法及び焼却システムを提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１の実施の形態における焼却炉１００の側面断面図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態における熱分解室１２及び燃焼室１３の上面図である。

【図3】図３は、第１の実施の形態における熱分解室１２及び燃焼室１３の側面断面図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態において焼却炉１００内に供給される気体の供給量の調整について説明する図である。

【図5】図５は、第１の実施の形態において焼却炉１００内に供給される気体の供給量の調整について説明する図である。

【図6】図６は、第１の実施の形態における焼却炉１００の第１の変形例を説明する図である。

【図7】図７は、第１の実施の形態における焼却炉１００の第２の変形例を説明する図である。

【図8】図８は、第１の実施の形態における焼却炉１００の第２の変形例を説明する図である。

【図9】図９は、第１の実施の形態における焼却炉１００の第３の変形例を説明する図である。

【図10】図１０は、第１の実施の形態における焼却炉１００の第３の変形例を説明する図である。

【図11】図１１は、第２の実施の形態における散気管１８ａの断面図である。

【図12】図１２は、第２の実施の形態における空気の噴出について説明する図である。

【図13】図１３は、第３の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆの概略構成図である。

【図14】図１４は、第３の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃの第１の噴出制御を説明するタイミングチャートである。

【図15】図１５は、第３の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃの第２の噴出制御を説明するタイミングチャートである。

【図16】図１６は、第４の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0013】

［第１の実施の形態］
初めに、第１の実施の形態における焼却炉１００について説明を行う。

【0014】

図１は、第１の実施の形態における焼却炉１００の概略構成図である。図１では、第１の実施の形態における焼却炉１００の側面断面を模式的に示している。また、図２及び図３は、第１の実施の形態における熱分解室１２及び燃焼室１３の概略構成図である。さらに、図４及び図５は、第１の実施の形態において焼却炉１００内に供給される気体の供給量の調整について説明する図である。この気体は、例えば、空気であり、後述するように、熱交換器２２により回収した廃熱により温度上昇した高温気体である。以下、この高温空気を単に空気とも表記する。なお、熱分解室１２に供給される空気は、主に汚泥を乾燥及び熱分解するための空気であり、燃焼室１３に供給される空気は、主に熱分解された汚泥を燃焼するための空気である。

【0015】

焼却炉１００は、図１に示すように、例えば、炉体１０と、炉体１０に対して汚泥１を投入する汚泥投入機２１とを有する。

【0016】

炉体１０は、例えば、汚泥投入機２１から汚泥投入口２１ａを介して投入された汚泥１を乾燥する乾燥室１１と、乾燥室１１で乾燥された汚泥１をさらに乾燥するとともに熱分解（ガス化）する熱分解室１２と、熱分解室１２で熱分解した汚泥１を燃焼する燃焼室１３とを有する。

【0017】

汚泥投入口２１ａを介して投入された汚泥１は、乾燥室１１、熱分解室１２及び燃焼室１３の順で移動する。すなわち、乾燥室１１と熱分解室１２とは、物理的に接続し、さらに、熱分解室１２と燃焼室１３とは、物理的に接続している。また、炉体１０は、例えば、乾燥室１１の上方に設けられ、燃焼室１３における汚泥１の燃焼に伴って発生したガス（図示せず）等を燃焼する後燃焼室１４と、熱分解室１２及び燃焼室１３において発生した燃焼熱を反射する反射壁１５とを有する。

【0018】

なお、以下、乾燥室１１で乾燥が行われている汚泥１を汚泥１ａとも表記し、熱分解室１２で熱分解が行われている汚泥１を汚泥１ｂとも表記し、燃焼室１３で燃焼が行われている汚泥を汚泥１ｃとも表記する。また、乾燥室、熱分解室、燃焼室及び後燃焼室のそれぞれは、乾燥ゾーン、熱分解ゾーン、燃焼ゾーン及び後燃焼ゾーンとも呼ばれる。

【0019】

次に、乾燥室１１について説明を行う。

【0020】

乾燥室１１では、熱分解室１２及び燃焼室１３において発生した排ガスの顕熱を利用することによって、汚泥投入口２１ａを介して投入された汚泥１の乾燥を行う。この場合、乾燥室１１では、汚泥投入機２１から投入される汚泥１の流れの向きと燃焼排ガスの流れの向きとが対抗するため、汚泥１の乾燥効率を向上させることが可能になる。なお、乾燥室１１は、例えば、回転によって汚泥１の撹拌が可能なロータリーキルン型の乾燥室であってよい。

【0021】

ここで、一般的に、固定床式焼却炉における乾燥室では、汚泥１の含水率が３０（％）以下になるように乾燥を行う。これに対し、本実施の形態における乾燥室１１では、汚泥１の含水率が３０（％）以上であってもよく、例えば、汚泥１の含水率が４０（％）から６０（％）程度になるように乾燥を行う。すなわち、本実施の形態における乾燥室１１では、塊状の汚泥１を熱分解室１２に供給する。

【0022】

これにより、焼却炉１００では、直径に対する長さを抑えたロータリーキルンを乾燥室１１として用いることが可能になる。具体的に、焼却炉１００では、例えば、直径に対する長さの割合が２程度のロータリーキルンを乾燥室１１として用いることが可能になる。

【0023】

次に、熱分解室１２及び燃焼室１３について説明を行う。

【0024】

図２は、第１の実施の形態における熱分解室１２及び燃焼室１３の上面図である。また、図３は、第１の実施の形態における熱分解室１２及び燃焼室１３の側面断面図である。なお、図２では、汚泥１の記載を省略している。

【0025】

熱分解室１２は、例えば、図２及び図３に示すように、図１の奥行方向に延びる側壁部１２ａ、底部１２ｂ及び側壁部１２ｃによって構成される矩形形状の空間であり、天井部が開口（開放）している。そして、熱分解室１２では、乾燥室１１から投入された汚泥１を乾燥させるとともに熱分解を行う。具体的に、熱分解室１２では、汚泥１の乾燥を行うとともに汚泥１を固形物（炭化物）とガスとに分解する。

【0026】

熱分解室１２の底部１２ｂは、図３に示すように、焼却炉１００の垂直方向において燃焼室１３の底部１３ｂよりも高い位置に設けられている。換言すれば、燃焼室１３の底部１３ｂは、熱分解室１２の底部１２ｂよりも低く、熱分解室１２と燃焼室１３との間において落差を有する。この落差を有することで、汚泥１を熱分解室１２から下方にある燃焼室１３に落下させることにより、熱分解室１２を燃焼室１３に対してスムーズに移動させることが可能になる。また、後述するように、汚泥１に空気を供給する場合、この落差を有することで、汚泥１が燃焼室１３から熱分解室１２に移動(逆流)することの防止が可能になる。

【0027】

また、熱分解室１２は、熱分解室１２内に空気を供給する散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃ（以下、第１管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃとも呼ぶ）を有する。散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれは、例えば、図１の奥行方向に向かって延びており、さらに、空気を噴出する空気噴出口（図示せず）が長軸方向に沿って１以上設けられている。また、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれは、図３に示すように、例えば、水平方向に隣接するように設置される。具体的に、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれは、例えば、一端部が炉体１０の外部に導出されて支持部材（図示せず）によって支持される。以下、熱分解室１２に設置される散気管が３本である場合について説明を行うが、熱分解室１２には、３本以外の本数の散気管が設けられるものであってもよい。

【0028】

散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれは、熱分解室１２内において空気を噴出して熱分解室１２内に堆積された汚泥１に対して均等に空気を供給するとともに、噴出した空気によって、乾燥及び熱分解が完了した汚泥１を燃焼室１３に対して順次移送する。

【0029】

具体的に、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれは、図３の実線矢印に示すように、空気を下方に向けて噴出することによって、乾燥室１１から投入された汚泥１を、図１の奥行方向に延びる堰部１６の近傍に移動させ、さらに、堰部１６の近傍に堆積されていた汚泥１を上方向に押し上げることによって堰部１６を超えさせる。

【0030】

ここで、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれは、熱分解室１２内において汚泥１が徐々に移動する程度の流速で空気を噴出させる。具体的に、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれは、例えば、熱分解室１２の底部における流速が０．２（ｍ／ｓ）から２（ｍ／ｓ）程度になるように空気を噴出させる。

【0031】

これにより、焼却炉１００は、例えば、流動砂を流動させる必要がある流動床式焼却炉と比較して、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃから空気を供給するために要する動力（流動ブロワによる動力）を抑えることが可能になる。

【0032】

また、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれは、この場合、熱分解室１２内の滞留時間が所定時間以下である汚泥１が発生しないように、熱分解室１２内に堆積された汚泥１を徐々に移動させる。ここでの所定時間は、例えば、熱分解室１２における汚泥１の乾燥及び熱分解が完了するまでに要すると判断可能な時間（例えば、数分程度）である。

【0033】

これにより、焼却炉１００では、例えば、乾燥及び熱分解が十分に行われていない汚泥１が燃焼室１３に移送されることを防止することが可能になる。

【0034】

なお、熱分解室１２における温度は、汚泥１の燃焼反応（汚泥１から熱分解したガスの燃焼反応）と汚泥１の熱分解の吸収反応とのバランスによって、例えば、５００（℃）から６００（℃）程度に維持される。

【0035】

燃焼室１３は、例えば、図２及び図３に示すように、図１の奥行方向に延びる側壁部１３ａ、底部１３ｂ及び側壁部１３ｃによって構成される矩形形状の空間であり、天井部が開口（開放）している。そして、燃焼室１３では、熱分解室１２から投入された汚泥１（固形物）の燃焼を行う。なお、上記の堰部１６は、例えば、熱分解室１２の側壁部１２ｃと燃焼室１３の側壁部１３ａとが物理的に接続する位置に設けられる。

【0036】

また、燃焼室１３は、燃焼室１３内に空気を供給する散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆ（以下、第２管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆとも呼ぶ）を有する。散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれは、例えば、図１の奥行方向に向かって延びており、さらに、空気を噴出する空気噴出口（図示せず）が長軸方向に沿って１以上設けられている。また、散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれは、図３に示すように、例えば、水平方向に隣接するように設置される。具体的に、散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれは、例えば、一端部が炉体１０の外部に導出されて支持部材（図示せず）によって支持される。以下、燃焼室１３に設置される散気管が３本である場合について説明を行うが、燃焼室１３には、３本以外の本数の散気管が設置されるものであってもよい。

【0037】

散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれは、燃焼室１３内において空気を噴出して燃焼室１３内に堆積された汚泥１に対して均等に空気を供給する。

【0038】

具体的に、散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれは、図３の実線矢印に示すように、空気を下方に向けて噴出することによって、例えば、熱分解室１２から投入された汚泥１を燃焼室１３内において移動させる。

【0039】

ここで、散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれは、燃焼室１３内において汚泥１が徐々に移動する程度の流速で空気を噴出させる。具体的に、散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれは、例えば、燃焼室１３の底部における流速が０．２（ｍ／ｓ）から２（ｍ／ｓ）程度になるように空気を噴出させる。

【0040】

これにより、焼却炉１００は、例えば、流動砂を流動させる必要がある流動床式焼却炉と比較して、散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆから空気を供給するために要するブロワやファン類の動力を抑えることが可能になる。

【0041】

また、燃焼室１３は、図１に示すように、例えば、底部１３ｂにおいて灰排出管１７を有する。そして、燃焼室１３では、底部１３ｂに堆積された焼却灰を灰排出管１７から外部に排出する。

【0042】

なお、燃焼室１３における温度は、クリンカの発生を抑制する観点から、例えば、９００（℃）以下（例えば、８５０℃）であることが好ましい。

【0043】

次に、図１に戻り、後燃焼室１４について説明を行う。

【0044】

後燃焼室１４は、図１に示す例では、乾燥室１１の上方に位置し、例えば、熱分解室１２における汚泥１の熱分解に伴って発生したガスと、燃焼室１３における汚泥１の燃焼に伴って発生したガス（ＣＯやＮ_２Ｏ等を含むガス）とを、空気を用いることによって完全燃焼させる。

【0045】

これにより、本実施の形態における焼却炉１００では、ＣＯの発生を抑制することが可能になり、さらに、Ｎ_２Ｏを分解することが可能になる。

【0046】

また、後燃焼室１４は、燃焼室１３や後燃焼室１４において発生した排ガスの熱回収を行うための熱媒油等の熱媒Ｍ１が流れる供給管１４ａを有する。具体的に、供給管１４ａは、図１に示すように、例えば、後燃焼室１４の炉壁（耐火物）の内部において螺旋状に埋め込まれる。

【0047】

これにより、後燃焼室１４では、供給管１４ａが吸熱を行うため、後燃焼室１４の炉壁を薄くすることが可能になる。

【0048】

なお、後燃焼室１４の炉壁に含まれる耐火物には、例えば、不定形耐火物のラミング材が用いられるものであってよい。

【0049】

そして、供給管１４ａを流れる熱媒Ｍ１によって回収された熱エネルギーは、例えば、発電システム２４に供給される。すなわち、熱媒Ｍ１によって回収された熱エネルギーは、熱媒Ｍ１が後燃焼室１４と発電システム２４との間を循環することによって発電システム２４に供給される。具体的に、熱媒Ｍ１は、例えば、ラインＬ１７を介して後燃焼室１４から発電システム２４に供給される。そして、発電システム２４に供給された後の熱媒Ｍ１は、例えば、ラインＬ１８を介して発電システム２４から後燃焼室１４に供給される。ラインＬ１７は、後燃焼室１４（供給管１４ａ）の出口側と発電システム２４の入口側とを連通する配管である。また、ラインＬ１８は、発電システム２４の出口側と後燃焼室１４（供給管１４ａ）の入口側とを連通する配管である。

【0050】

なお、供給管１４ａを流れる熱媒Ｍ１によって回収された熱エネルギーは、例えば、後燃焼室１４と発電システム２４との間を循環する循環水を介して発電システム２４に供給されるものであってもよい。

【0051】

一方、後燃焼室１４から排出された排ガスは、熱交換器２２に供給された後、洗煙処理塔２３に供給される。具体的に、後燃焼室１４から排出された排ガスは、例えば、ラインＬ１１を介して後燃焼室１４から熱交換器２２に供給される。また、熱交換器２２に供給された排ガスは、例えば、ラインＬ１２を介して熱交換器２２から洗煙処理塔２３に供給される。ラインＬ１１は、焼却炉１００（後燃焼室１４）の出口側と熱交換器２２の入口側とを連通する配管である。また、ラインＬ１２は、熱交換器２２の出口側と洗煙処理塔２３の入口側とを連通する配管である。

【0052】

熱交換器２２は、焼却炉１００（後燃焼室１４）から排出された排ガスから熱を回収する。そして、排ガスから回収された熱エネルギーは、例えば、熱媒油や循環水等の熱媒Ｍ２（熱交換器２２と発電システム２４との間を循環する熱媒Ｍ２）を介して発電システム２４に供給される。具体的に、熱媒Ｍ２は、例えば、ラインＬ１３を介して熱交換器２２から発電システム２４に供給される。また、発電システム２４に供給された後の熱媒Ｍ２は、例えば、ラインＬ１４を介して発電システム２４から熱交換器２２に供給される。ラインＬ１３は、熱交換器２２の出口側と発電システム２４の入口側とを連通する配管である。また、ラインＬ１４は、発電システム２４の出口側と熱交換器２２の入口側とを連通する配管である。

【0053】

また、熱交換器２２は、例えば、空気ブロワＰ１によって供給された空気（大気）を、排ガスから回収された熱エネルギーによって昇温する。そして、昇温された空気は、例えば、熱分解室１２、燃焼室１３及び後燃焼室１４のそれぞれに供給される空気として用いられる。具体的に、空気ブロワＰ１によって供給された空気は、例えば、ラインＬ１５を介して空気ブロワＰ１から熱交換器２２に供給される。また、空気ブロワＰ１から供給された後の空気は、例えば、ラインＬ１６を介して熱交換器２２から焼却炉１００（例えば、熱分解室１２、燃焼室１３及び後燃焼室１４のそれぞれ）に供給される。ラインＬ１５は、空気ブロワＰ１の出口側と熱交換器２２の入口側とを連通する配管である。また、ラインＬ１６は、熱交換器２２の出口側と焼却炉１００の入口側とを連通する配管である。

【0054】

洗煙処理塔２３は、熱交換器２２から供給された排ガスを水と接触させることによって、ＳＯ_ＸやＨＣｌ等の成分を除去する。

【0055】

具体的に、洗煙処理塔２３は、例えば、塔の下部から排ガスを導入する。そして、洗煙処理塔２３は、上部の散水ノズル（図示せず）から散水される水に接触させることによって、排ガス中のＳＯ_ＸやＨＣｌ等の成分を水に含ませて除去する。その後、洗煙処理塔２３は、洗浄した排ガスを煙突２３ａから大気に放出する。

【0056】

このように、本実施の形態における焼却炉１００は、含水率が４０（％）から６０（％）程度になるまで汚泥１を乾燥する乾燥室１１と、乾燥室１１で乾燥された汚泥１をさらに乾燥するとともに熱分解する熱分解室１２と、熱分解室１２で熱分解した汚泥１を燃焼する燃焼室１３と、乾燥室１１の上方に設けられ、燃焼室１３における汚泥１の燃焼に伴って発生した未燃ガスを燃焼する後燃焼室１４と、熱分解室１２と燃焼室１３との間において上方に突出する堰部１６とを有する。

【0057】

これにより、本実施の形態における焼却炉１００では、一般的な流動床式焼却炉のように、炉体１０の下部から空気を供給するためのブロワやファン類の動力を設ける必要がなくなる。また、本実施の形態における焼却炉１００では、一般的な流動床式焼却炉のように、焼却灰を集塵するための集塵装置を設ける必要がなくなる。さらに、本実施の形態における焼却炉１００では、一般的な固定床式焼却炉のように、複雑な構成を有する火格子を設ける必要がなくなる。

【0058】

そのため、本実施の形態における焼却炉１００では、設備全体を簡素化することが可能になり、焼却炉１００の設置コストや維持管理コストを抑えることが可能になる。すなわち、本実施の形態における焼却炉１００では、例えば、従来の流動床式焼却炉及び固定床式焼却炉が有する課題を同時に解決することが可能になる。

【0059】

また、本実施の形態における焼却炉１００では、例えば、熱分解室１２において行われる汚泥１の乾燥及び熱分解と、燃焼室１３において行われる汚泥１の燃焼と、後燃焼室１４において行われるガスの燃焼とを、それぞれの空気比を制御しながら行うことが可能である。そのため、本実施の形態における焼却炉１００では、例えば、汚泥１の性状が変化した場合であっても温度場の形成及び制御を容易に行うことが可能になり、さらに、Ｎ_２ＯやＮＯ_Ｘの低減を図ることが可能になる。

【0060】

また、本実施の形態における焼却炉１００では、熱分解室１２と燃焼室１３との間において堰部１６を有することで、乾燥及び熱分解が完了していない汚泥１が熱分解室１２から燃焼室１３に移動することの防止が可能になる。

【0061】

また、本実施の形態における焼却炉１００では、熱分解室１２と燃焼室１３との間に堰部１６が設けられているため、汚泥１の熱分解と燃焼とが同時に起こらないように制御することが可能になる。そのため、本実施の形態における焼却炉１００では、例えば、クリンカの発生を抑制することが可能になる。

【0062】

また、本実施の形態における焼却炉１００では、例えば、汚泥投入機２１において、汚泥１に対して珪砂（例えば、珪砂１号または珪砂２号）を添加するものであってもよい。具体的に、例えば、汚泥１に対する珪砂の灰分比が０．５から１程度になるように、珪砂の添加を行うものであってよい。

【0063】

これにより、乾燥室１１では、汚泥１の分散性を向上させることが可能になる。また、熱分解室１２及び燃焼室１３では、珪砂が熱媒体及び熱緩衝材として機能することで、燃焼状態の均一化を行うことが可能になる。特に、燃焼室１３では、固形物の燃焼による局所高温場の形成を抑制することが可能になる。

【0064】

なお、灰排出管１７では、例えば、篩（図示せず）等を用いることによって、図１に示すように、焼却灰と珪砂（以下、単に砂とも表記する）との分離を行うものであってもよい。そして、焼却灰から分離された珪砂は、例えば、汚泥投入機２１に再度供給されるものであってもよい。

【0065】

また、本実施の形態における焼却炉１００では、例えば、後燃焼室１４の出口の酸素濃度を計測することで、熱分解室１２、燃焼室１３及び後燃焼室１４のそれぞれにおける空気の供給量の制御を行うものであってもよい。具体的に、本実施の形態における焼却炉１００では、例えば、熱分解室１２における空気比が０．６±０．３になり、燃焼室１３における空気比が０．４±０．３になり、後燃焼室１４における空気比が０．３±０．２になるように制御を行うものであってよい。

【0066】

これにより、本実施の形態における焼却炉１００では、例えば、汚泥１の性状が変化した場合であっても、焼却炉１００における空気の供給量を制御することが可能になる。また、本実施の形態における焼却炉１００では、例えば、熱分解室１２、燃焼室１３及び後燃焼室１４のそれぞれにおける空気の供給量に加え、空気の温度についての制御を行うことによって、熱分解室１２、燃焼室１３及び後燃焼室１４のそれぞれにおける温度制御を行うことが可能になる。

【0067】

また、本実施の形態における焼却炉１００には、例えば、図４に示すように、熱分解室１２及び燃焼室１３における温度分布を検知する検知装置１９が設けられるものであってよい。検知装置１９は、例えば、赤外線カメラである。そして、焼却炉１００の外部に設置された制御装置（図示せず）は、例えば、検知装置１９による温度分布の検知結果を参照することによって、熱分解室１２及び燃焼室１３における空気の供給量を決定するものであってよい。制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びメモリ等を有するコンピュータである。

【0068】

具体的に、制御装置は、例えば、図５に示すように、検知装置１９が熱分解室１２または燃焼室１３において第１閾値よりも温度が低い領域Ｔ１１（以下、第１領域Ｔ１１とも呼ぶ）を検知した場合、検知した領域Ｔ１１に対して噴出する空気の量を増加させる。また、制御装置（図示せず）は、例えば、検知装置１９が熱分解室１２または燃焼室１３において第２閾値（第１閾値よりも高い閾値）よりも温度が高い領域Ｔ１２（以下、第２領域Ｔ１２とも呼ぶ）を検知した場合、検知した領域Ｔ１２に対して噴出する空気の量を減少させる。

【0069】

さらに具体的に、制御装置は、例えば、検知装置１９が領域Ｔ１１を検知した場合、領域Ｔ１１に最も近い位置に設けられた散気管１８ａの弁（図示せず）の開制御を行うことによって、散気管１８ａから噴出される空気の量を増加させる。また、制御装置は、例えば、検知装置１９が第２領域を検知した場合、領域Ｔ１２に最も近い位置に設けられた散気管１８ｆの弁（図示せず）の閉制御を行うことによって、散気管１８ｆから噴出される空気の量を減少させる。

【0070】

なお、検知装置１９による検知結果による弁の制御は、例えば、作業者が手動によって行うものであってもよい。

【0071】

また、乾燥室１１、熱分解室１２及び燃焼室１３のそれぞれには、乾燥室１１、熱分解室１２及び燃焼室１３のそれぞれの温度を測定する温度計が設けられているものであってもよい。そして、作業者または制御装置は、各温度計による測定結果に基づき、熱分解室１２及び燃焼室１３のそれぞれに供給する空気の量を制御するものであってもよい。具体的に、例えば、乾燥室１１の上部に第１の温度計が設けられ、熱分解室１２の上部に第２の温度計が設けられ、さらに、燃焼室１３の上部に第３の温度計が設けられるものであってよい。そして、作業者または制御装置は、第１から第３の温度計のそれぞれが測定した温度に基づき、熱分解室１２及び燃焼室１３のそれぞれに供給する空気の量を制御するものであってよい。

【0072】

［第１の実施の形態の変形例（１）］
次に、第１の実施の形態の第１の変形例について説明を行う。図６は、第１の実施の形態における焼却炉１００の第１の変形例を説明する図である。以下、図１等で説明した焼却炉１００と異なる点について説明を行う。

【0073】

図６に示す例において、後燃焼室１４は、熱分解室１２の上方に設けられている。また、乾燥室１１は、空気が供給される空気供給口１１ａを有している。

【0074】

すなわち、後燃焼室１４が熱分解室１２の上方に位置している場合、燃焼室１３において発生した排ガスは、後燃焼室１４に直接供給される。そのため、図６に示す乾燥室１１では、排ガスの顕熱の代わりに、空気供給口１１ａから供給された空気を用いることによって汚泥１の乾燥を行う。

【0075】

なお、図６に示す炉体１０は、図１に示す炉体１０よりも一体型の形状を有している。そのため、図６に示す焼却炉１００では、例えば、図１に示す焼却炉１００よりも製造コストを抑えることが可能になる。

【0076】

［第１の実施の形態の変形例（２）］
次に、第１の実施の形態の第２の変形例について説明を行う。図７及び図８は、第１の実施の形態における焼却炉１００の第２の変形例を説明する図である。具体的に、図７は、第２の変形例における焼却炉１００を説明する図である。また、図８は、第２の変形例における熱媒Ｍ１の循環経路について説明する図である。以下、図１等で説明した焼却炉１００と異なる点について説明を行う。

【0077】

図７に示す焼却炉１００は、図１等で説明した乾燥室１１を有する代わりに、炉体１０と別体の乾燥機３１と連通する。以下、焼却炉１００と乾燥機３１とを総称して焼却システム１０００とも呼ぶ。

【0078】

乾燥機３１は、図７に示すように、例えば、汚泥投入口２１ａを介して汚泥投入機２１から投入された汚泥１の乾燥を行う。以下、乾燥室１１で乾燥が行われている汚泥１を汚泥１ａ’とも表記する。

【0079】

具体的に、供給管１４ａにおいて熱エネルギーを回収した熱媒Ｍ１は、発電システム２４と乾燥機３１とのそれぞれに供給される。そして、乾燥機３１は、熱媒Ｍ１を介して供給された熱エネルギーを利用することによって、汚泥投入機２１から投入された汚泥１の乾燥を行う。その後、乾燥機３１は、乾燥した汚泥１ａ’を汚泥供給管３１ａから焼却炉１００（炉体１０）に供給する。

【0080】

すなわち、第２の変形例では、図１等で説明した場合と異なり、汚泥１の乾燥を乾燥機３１において行う。

【0081】

［熱媒Ｍ１の循環経路（１）］
次に、第２の変形例における熱媒Ｍ１の循環経路について説明を行う。

【0082】

熱媒Ｍ１は、図７及び図８に示すように、例えば、後燃焼室１４（供給管１４ａ）と熱交換器２２と乾燥機３１と発電システム２４との間を循環する。

【0083】

具体的に、図７及び図８に示すように、熱交換器２２から供給された熱媒Ｍ１（熱交換器２２において昇温された熱媒Ｍ１）は、例えば、ラインＬ２２を介して発電システム２４に供給されるとともに、ラインＬ２２及びラインＬ２４を介して乾燥機３１に供給される。また、後燃焼室１４から供給された熱媒Ｍ１（後燃焼室１４において昇温された熱媒Ｍ１）は、例えば、ラインＬ２１、及びラインＬ２２の一部を介して発電システム２４に供給されるとともに、ラインＬ２１、ラインＬ２２の一部及びラインＬ２４を介して乾燥機３１に供給される。ラインＬ２２は、熱交換器２２の出口側と発電システム２４の入口側とを連通する配管である。また、ラインＬ２１は、後燃焼室１４の出口側とラインＬ２２における熱交換器２２の出口下流側（以下、合流点Ｃ２とも呼ぶ）とを連通する配管である。さらに、ラインＬ２４は、ラインＬ２２における発電システム２４の入口上流側（以下、分岐点Ｂ１とも呼ぶ）と乾燥機３１の入口側とを連通する配管である。

【0084】

すなわち、図７及び図８に示す例において、後燃焼室１４から供給された熱媒Ｍ１（後燃焼室１４において昇温された熱媒Ｍ１）、及び、熱交換器２２から供給された熱媒Ｍ１（熱交換器２２において昇温された熱媒Ｍ１）は、合流点Ｃ２において合流する。そして、合流点Ｃ２において合流した熱媒Ｍ１は、分岐点Ｂ１において分岐し、乾燥機３１と発電システム２４とのそれぞれに供給される。

【0085】

これにより、乾燥機３１では、熱媒Ｍ１の熱エネルギーを利用することが可能になり、汚泥投入機２１から投入された汚泥１の乾燥を行うことが可能になる。また、発電システム２４では、熱媒Ｍ１の熱エネルギーを利用した発電を行うことが可能になる。

【0086】

その後、図７及び図８に示すように、発電システム２４から供給された熱媒Ｍ１（発電システム２４において熱エネルギーが利用された後の熱媒Ｍ１）は、例えば、ラインＬ２３を介して後燃焼室１４に供給されるとともに、ラインＬ２３の一部及びラインＬ２６を介して熱交換器２２に供給される。また、乾燥機３１から供給された熱媒Ｍ１（乾燥機３１において熱エネルギーが利用された後の熱媒Ｍ１）は、例えば、ラインＬ２５、及びラインＬ２３の一部を介して後燃焼室１４に供給されるとともに、ラインＬ２５、ラインＬ２３の一部及びラインＬ２６を介して熱交換器２２に供給される。ラインＬ２３は、発電システム２４の出口側と後燃焼室１４の上流側との連通する配管である。また、ラインＬ２５は、乾燥機３１の出口側とラインＬ２３における発電システム２４の出口下流側（以下、合流点Ｃ１とも呼ぶ）とを連通する配管である。さらに、ラインＬ２６は、ラインＬ２３における後燃焼室１４の入口上流側（以下、分岐点Ｂ２とも呼ぶ）と熱交換器２２の入口側とを連通する配管である。

【0087】

すなわち、図７及び図８に示す例において、乾燥機３１から供給された熱媒Ｍ１（乾燥機３１において熱エネルギーが利用された後の熱媒Ｍ１）、及び、発電システム２４から供給された熱媒Ｍ１（発電システム２４において熱エネルギーが利用された後の熱媒Ｍ１）は、合流点Ｃ１において合流する。そして、合流点Ｃ１において合流した熱媒Ｍ１は、分岐点Ｂ２において再度分岐し、後燃焼室１４と熱交換器２２とのそれぞれに再度供給される。

【0088】

これにより、後燃焼室１４及び熱交換器２２のそれぞれは、分岐点Ｂ２を介して供給された熱媒Ｍ１を再度昇温することが可能になる。

【0089】

図７に戻り、焼却システム１０００は、焼却炉１００及び乾燥機３１に加え、スクラバ３２を有する。

【0090】

スクラバ３２は、例えば、乾燥機３１から排出された乾燥ガスに含まれている水蒸気を除去する装置である。そして、乾燥ガス排気ファンＰ２は、例えば、スクラバ３２によって水蒸気の除去が行われた乾燥ガス中の臭気を燃焼分解するために焼却炉１００に供給する。具体的に、乾燥機３１から排出された乾燥ガスは、例えば、ラインＬ３１を介して乾燥機３１からスクラバ３２に供給される。また、スクラバ３２に供給された後の乾燥ガスは、例えば、ラインＬ３２を介して焼却炉１００に供給される。ラインＬ３１は、乾燥機３１の出口側とスクラバ３２の入口側とを連通する配管である。また、ラインＬ３２は、スクラバ３２の出口側と焼却炉１００の入口側とを連通する配管である。

【0091】

すなわち、水蒸気が十分に除去されてない乾燥ガスが焼却炉１００に供給されると、焼却炉１００の温度を上げるための余分な熱が必要になる場合や、焼却炉１００の後段（例えば、熱交換器２２）において十分に熱回収を行うことができない場合等が発生し得る。そのため、焼却炉１００では、スクラバ３２において水蒸気の除去を行った乾燥ガスを焼却炉１００に供給する。

【0092】

ここで、乾燥機３１では、図１等で説明した乾燥室１１における場合と異なり、例えば、汚泥１の含水率が３０（％）以下になるように乾燥を行う。

【0093】

すなわち、第２の変形例における焼却炉１００では、図１等で説明した場合よりも含水率が少ない汚泥１を熱分解室１２に供給することで、汚泥１に含まれる水分の温度上昇に要する熱エネルギーの量を抑制し、さらに、熱分解室１２における汚泥１の熱分解に要する熱エネルギーの全体量を抑制する。

【0094】

これにより、第２の変形例における焼却炉１００では、汚泥１の熱分解によって生じるガスの温度をより上昇させることが可能になり、例えば、図１等で説明した場合よりも温度が高く、かつ、図１等で説明した場合よりも含水率が低いガスを後燃焼室１４に供給することが可能になる。そのため、焼却炉１００では、後燃焼室１４における燃焼効率を向上させることが可能になり、後燃焼室１４において回収する熱エネルギーの量（供給管１４ａを流れる熱媒によって回収する熱エネルギーの量）を増加させることが可能になる。したがって、焼却炉１００では、例えば、発電システム２４における発電量を図１等で説明した場合よりも増加させることが可能になる。

【0095】

一方、第２の変形例における焼却炉１００では、熱分解室１２に供給される汚泥１ａ’の含水率が図１等で説明した場合よりも少ないため、例えば、熱分解室１２における空気比を図１等で説明した場合と同程度とする場合、燃焼効率の向上によって熱分解室１２内における温度が９００℃程度まで上昇し、熱分解室１２内においてクリンカが発生する可能性がある。

【0096】

そこで、第２の変形例における焼却炉１００では、例えは、熱分解室１２における空気比を図１等で説明した場合よりも抑制する。具体的に、第２の変形例における焼却炉１００では、例えば、熱分解室１２における空気比が０．４±０．３になるように制御を行う。

【0097】

これにより、第２の変形例における焼却炉１００では、例えば、熱分解室１２に供給される汚泥１ａ’の含水率が図１等で説明した場合よりも少ない状況下においても、熱分解室１２内における温度を５００℃から８００℃程度に維持することが可能になり、熱分解室１２内におけるクリンカの発生を抑制することが可能になる。言い換えれば、第２の変形例における焼却炉１００では、熱分解室１２内におけるクリンカの発生を抑制しながら、汚泥１の熱分解に伴って発生するガスの温度を上昇させることが可能になる。

【0098】

なお、第２の変形例における焼却炉１００では、例えば、熱分解室１２における空気比を図１等で説明した場合よりも少なくなるため、熱分解室１２において発生するガスの濃度が図１等で説明した場合よりも高くなる。

【0099】

また、第２の変形例における焼却炉１００では、例えば、燃焼室１３内に対して過剰に空気を供給し、燃焼室１３における空気比を図１等で説明した場合よりも増加させることにより、燃焼室１３内における温度を抑制する。具体的に、第２の変形例における焼却炉１００では、例えば、燃焼室１３における空気比が０．６±０．３になるように制御を行う。

【0100】

これにより、第２の変形例における焼却炉１００では、例えば、燃焼室１３に供給される汚泥１の含水率が図１等で説明した場合よりも少ない状況下においても、燃焼室１３内における温度を９００℃以下に維持することが可能になり、燃焼室１３内におけるクリンカの発生を抑制することが可能になる。

【0101】

なお、第２の変形例における焼却炉１００では、例えば、燃焼室１３内に対して過剰に空気を供給するため、燃焼室１３内に供給された空気の一部（未反応の空気）が燃焼室１３から後燃焼室１４に供給される。

【0102】

さらに、第２の変形例における焼却炉１００では、後燃焼室１４において、空気ブロワＰ１によって供給された空気に加えて、燃焼室１３から供給された乾燥ガスも用いることによって、熱分解室１２における汚泥１の熱分解に伴って発生したガスと燃焼室１３における汚泥１の燃焼に伴って発生したガスとを完全燃焼させる。

【0103】

これにより、第２の変形例における焼却炉１００では、例えば、熱分解室１２において発生するガスの濃度が図１等で説明した場合よりも高い場合であっても、後燃焼室１４において発生したガスと燃焼室１３において発生したガスとを完全燃焼させることが可能になる。

【0104】

なお、図７に示す例では、燃焼室１３内に対して過剰に空気を供給することによって燃焼室１３内における温度を抑制する場合について説明を行ったが、これに限られない。具体的に、燃焼室１３では、例えば、燃焼室１３内に対して過剰に空気を供給する代わりに、空気や温水等を媒体とする伝熱管を挿入することによって燃焼室１３内の抽熱を行うものであってもよい。

【0105】

また、図７に示す焼却炉１００では、例えば、熱分解室１２における空気比が０．４±０．３になり、燃焼室１３における空気比が０．６±０．３になり、後燃焼室１４における空気比が０．３±０．２になるように制御を行うことで、焼却炉１００に対して供給される空気の量を図１等で説明した場合と同等とすることが可能になる。

【0106】

［第１の実施の形態の変形例（３）］
次に、第１の実施の形態の第３の変形例について説明を行う。図９及び図１０は、第１の実施の形態における焼却炉１００の第３の変形例を説明する図である。具体的に、図９は、第３の変形例における焼却炉１００を説明する図である。また、図１０は、第３の変形例における熱媒Ｍ１の循環経路について説明する図である。以下、図７で説明した焼却炉１００（第２の変形例における焼却炉１００）と異なる点について説明を行う。

【0107】

第３の変形例における焼却炉１００（焼却システム１０００）では、図７で説明した焼却炉１００と異なり、後燃焼室１４と熱交換器２２とのそれぞれにおいて連続的に昇温された熱媒Ｍ１が乾燥機３１と発電システム２４とのそれぞれに供給される。

【0108】

すなわち、図７等で説明した第２の変形例では、後燃焼室１４による熱媒Ｍ１の昇温と熱交換器２２による熱媒Ｍ１の昇温とが並列に行われるのに対し、第３の変形例では、後燃焼室１４による熱媒Ｍ１の昇温と熱交換器２２による熱媒Ｍ１の昇温とが直列に行われる。

【0109】

［熱媒Ｍ１の循環経路（２）］
次に、第３の変形例における熱媒Ｍ１の循環経路について説明を行う。

【0110】

熱媒Ｍ１は、図９及び図１０に示すように、例えば、後燃焼室１４（供給管１４ａ）と熱交換器２２と乾燥機３１と発電システム２４との間を循環する。

【0111】

具体的に、図９及び図１０に示すように、後燃焼室１４から供給された熱媒Ｍ１（後燃焼室１４において昇温された熱媒Ｍ１は、例えば、ラインＬ２７を介して熱交換器２２に供給される。ラインＬ２７は、後燃焼室１４の出口側と熱交換器２２の入口側とを連通する配管である。そして、熱交換器２２から供給された熱媒Ｍ１（熱交換器２２において昇温された熱媒Ｍ１）は、例えば、ラインＬ２２を介して発電システム２４に供給されるとともに、ラインＬ２２の一部及びラインＬ２４を介して乾燥機３１に供給される。

【0112】

すなわち、図９及び図１０に示す例において、後燃焼室１４から供給された熱媒Ｍ１（後燃焼室１４において昇温された熱媒Ｍ１）は、熱交換器２２に供給され、熱交換器２２においてさらに昇温される。そして、熱交換器２２から供給された熱媒Ｍ１（熱交換器２２において昇温された熱媒Ｍ１）は、分岐点Ｂ１において分岐し、乾燥機３１と発電システム２４とのそれぞれに供給される。

【0113】

これにより、乾燥機３１は、熱媒Ｍ１の熱エネルギーを利用することが可能になり、汚泥投入機２１から投入された汚泥１の乾燥を行うことが可能になる。また、発電システム２４は、熱媒Ｍ１の熱エネルギーを利用した発電を行うことが可能になる。

【0114】

その後、図９及び図１０に示すように、発電システム２４から供給された熱媒Ｍ１（発電システム２４において熱エネルギーが利用された後の熱媒Ｍ１）は、例えば、ラインＬ２３を介して後燃焼室１４に供給される。また、乾燥機３１から供給された熱媒Ｍ１（乾燥機３１において熱エネルギーが利用された後の熱媒Ｍ１）は、例えば、ラインＬ２５及びラインＬ２３の一部を介して後燃焼室１４に供給される。

【0115】

すなわち、図９及び図１０に示す例において、乾燥機３１から供給された熱媒Ｍ１（乾燥機３１において熱エネルギーが利用された後の熱媒Ｍ１）、及び、発電システム２４から供給された熱媒Ｍ１（発電システム２４において熱エネルギーが利用された後の熱媒Ｍ１）は、合流点Ｃ１において合流する。そして、合流点Ｃ１において合流した熱媒Ｍ１は、後燃焼室１４に再度供給される。

【0116】

これにより、後燃焼室１４は、合流点Ｃ１を介して供給された熱媒Ｍ１を再度昇温することが可能になる。

【0117】

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態における焼却炉１００について説明を行う。

【0118】

図１１は、第２の実施の形態における散気管１８ａの断面図である。また、図１２は、第２の実施の形態における空気の噴出について説明する図である。なお、散気管１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆについては、散気管１８ａと同じ構成であるため説明を省略する。また、以下、第１の実施の形態と異なる点についてのみ説明を行う。

【0119】

第２の実施の形態における散気管１８ａは、例えば、一端部が炉体１０の外部に導出されて支持部材（図示せず）によって揺動自在に支持される。そして、散気管１８ａは、例えば、炉体１０の外部に導出した一端部と接続したモータ（図示せず）の駆動によって長軸周りに揺動する。

【0120】

すなわち、散気管１８ａは、図１１の矢印に示すように、モータの駆動によって周方向に回転する。このように、散気管１８ａが空気の噴出方向を変化させながら揺動することで、空気の吐出位置は、経時的に変化する。そして、空気の吐出位置が経時的に変化することで、汚泥１は、うねりを伴って徐々に落差ある方向に移動し、さらに、堰部１６を超えて熱分解室１２から燃焼室１３に移動する。

【0121】

具体的に、散気管１８ａは、例えば、図１１（Ａ）に示すように、散気管１８ａが時計回りに最も回転した場合であっても、空気噴出口１８ａ１が水平方向よりも高い位置に向かない範囲内において揺動する。同様に、散気管１８ａは、例えば、図１１（Ｂ）に示すように、散気管１８ａが反時計回りに最も回転した場合であっても、空気噴出口１８ａ１が水平方向よりも高い位置に向かない範囲内において揺動する。すなわち、散気管１８ａは、例えば、水平方向よりも上方に向けて空気が噴出されない範囲内において揺動することが好ましい。

【0122】

これにより、散気管１８ａは、例えば、燃焼室１３において発生した焼却灰の飛散を防止することが可能になる。

【0123】

そして、作業者は、例えば、炉体１０の内部を監視する監視装置（図示せず）が撮像した映像を監視することによって、熱分解室１２における汚泥１の熱分解の状況や燃焼室１３における汚泥１の燃焼状況を判断する。監視装置は、例えば、監視カメラである。その後、作業者は、例えば、散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれと接続した各モータ（図示せず）を制御することによって、散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれを揺動させ、散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれによる空気の噴出方向を随時調整する。すなわち、例えば、図１２（Ａ）における実線矢印に示すように、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれは、独立して異なる方向に空気を噴出することが可能になる。

【0124】

次に、汚泥１の移動について説明を行う。作業者は、例えば、監視カメラ、温度計の温度または赤外線カメラの温度分布等に基づき、熱分解室１２内の汚泥１の熱分解の状況を取得し、熱分解された汚泥１を燃焼室１３に移動するか否かについての判断を行う。

【0125】

ここで、図１２（Ａ）に示すように、熱分解室１２内における乾燥室１１側に多くの汚泥１が堆積されている状況を想定する。この場合、作業者は、図１２（Ｂ）に示すように、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃをそれぞれ揺動させながら空気の噴出を行う。

【0126】

この空気の噴出により、汚泥１は、うねりを伴って徐々に落差ある方向に移動する。この移動について詳細に説明する。噴出された空気は、汚泥１内を上昇し、上昇した空気は汚泥１内から汚泥１外に出る。この空気が上昇している状態を図１２（Ｂ）の点線矢印で示す。そして、汚泥１内から汚泥１外に空気が出る際に、空気の汚泥１に対する抵抗を下げるように、汚泥１内から汚泥１外に空気が出る領域に対応する汚泥１の一部が周囲に移動し、この領域に対応する汚泥１が凹む。この凹んだ部分、すなわち、汚泥１の高さが低くなる部分を符号１ｄで示す。

【0127】

また、汚泥１が周囲に移動すると、移動した部分の汚泥１の高さが高くなる。この汚泥１の高さが高くなる部分を符号１ｕで示す。そして、堰部１６付近にある汚泥１は、この空気の噴出により、堰部１６を超えて、燃焼室１３に移動する。この堰部１６を超えて燃焼室１３に移動している汚泥１を符号１ｍで示す。

【0128】

このように、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃの揺動制御が行われることによって、熱分解室１２内の汚泥１は、熱分解室１２内における乾燥室１１側から燃焼室１３に向かって波のように移動する。すなわち、この空気の噴出により、乾燥室１１側に堆積された汚泥１の一部を燃焼室１３側に移動させる。

【0129】

これにより、本実施の形態における焼却炉１００では、熱分解室１２に堆積された汚泥１を燃焼室１３に移動させるための細かい制御を行うことが可能になる。また、本実施の形態における焼却炉１００では、熱分解室１２における汚泥１の熱分解や燃焼室１３における汚泥１の燃焼についての細かい制御を行うことが可能になる。

【0130】

なお、焼却炉１００の外部には、例えば、監視装置が撮像した映像または温度計が測定した温度から熱分解室１２や燃焼室１３の状況を自動的に判断する制御装置が設置されるものであってもよい。そして、制御装置は、例えば、熱分解室１２における汚泥１の熱分解の状況や燃焼室１３における汚泥１の燃焼状況についての判断結果に応じて、散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆをそれぞれ揺動させ、散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれからの空気の噴出方向を自動的に調整するものであってもよい。

【0131】

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態における焼却炉１００について説明を行う。

【0132】

図１３は、第３の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆの概略構成図である。以下、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と異なる点についてのみ説明を行う。

【0133】

第３の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのそれぞれは、図１３に示すように、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５及びＶ６をそれぞれ有する。

【0134】

作業者は、各弁の開閉を制御することで、空気を異なるタイミングで供給できる。この弁の開閉制御により、空気の吐出位置は、経時的に変化する。そして、空気の吐出位置が経時的に変化することで、図１２で説明したように、汚泥１は、うねりを伴って徐々に落差ある方向に移動し、さらに、堰部１６を超えて熱分解室１２から燃焼室１３に移動する。

【0135】

具体的に、第２の実施の形態で説明したように汚泥１を移動させる場合、例えば、弁Ｖ１、Ｖ２及びＶ３の開閉を一定間隔ごとに制御する。以下、制御の第１の例を図１４に示す。図１４は、第３の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃの第１の噴出制御を説明するタイミングチャートである。

【0136】

タイミングＴ０からＴ１において、弁Ｖ１を開き（開度１００パーセント）、弁Ｖ２及びＶ３を閉じる（開度０パーセント）。そして、タイミングＴ１から一定時間経過後のタイミングＴ２からタイミングＴ３において、弁Ｖ２を開き、弁Ｖ１を閉じる。そして、タイミングＴ３から一定時間経過後のタイミングＴ４からＴ５において、弁Ｖ３を開き、弁Ｖ２を閉じる。このような、弁Ｖ１からＶ３の開閉制御を繰り返す。なお、上記弁の開閉は、制御装置（図示せず）が実行するものであってもよい。

【0137】

なお、この開閉制御は一例であり、例えば、タイミングＴ０からＴ１において、弁Ｖ１及びＶ２を開き、弁Ｖ３を閉じ、タイミングＴ２からタイミングＴ３において、弁Ｖ２及びＶ３を開き、弁Ｖ１を閉じる制御を繰り返すものであってもよい。また、弁Ｖ４、Ｖ５及びＶ６についても同様の開閉制御を繰り返すものであってよい。さらに、上記した一定時間については、任意に設定でき、例えば、一定時間を設けないものであってもよい。

【0138】

このように、弁の開度を０パーセンから１００パーセントに開閉制御することで、単位時間あたりの空気吐出量の変動幅は、急激に大きくなる。その結果、周囲に移動する汚泥１（図１２（Ｂ）で説明した移動する汚泥１）の量を多くすることが可能になる。すなわち、汚泥１の移動量を増やすことが可能になる。

【0139】

次に、弁Ｖ１、Ｖ２及びＶ３の開閉制御の第２の例を図１５に示す。図１５は、第３の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃの第２の噴出制御を説明するタイミングチャートである。

【0140】

図１４で説明した第１の例では、弁Ｖ１、Ｖ２及びＶ３の開閉を開度１００パーセント及び開度０パーセントで制御した。しかしながら、この制御では、弁の開度を０パーセント（完全閉）にするために、例えば、弁内の弁体や弁体と接触する部分が摩耗しやすくなり、その結果、弁の使用可能年数が減少する可能性がある。

【0141】

そこで、第２の例では、弁を完全に閉じず、弁の開閉を開度２０パーセントから開度１００パーセントまでの間で制御を行うことで、弁の摩耗を防ぐ開閉制御の例について説明を行う。この開閉制御では、弁を開度２０パーセントから開度１００パーセントまで徐々に開き（連続的に開度を増やす）、開度１００から開度２０パーセントまで徐々に閉じる（連続的に開度を減らす）制御を行う。以下、この制御を非完全閉制御とも表記する。

【0142】

図１５に示すように、タイミングＴ０において、弁Ｖ１に対して非完全閉制御を開始し、タイミングＴ１において、弁Ｖ１に対して非完全閉制御を停止する。そして、タイミングＴ０からＴ１の間のタイミングＴ２において、弁Ｖ２に対して非完全閉制御を開始し、タイミングＴ３において、弁Ｖ２に対して非完全閉制御を停止する。そして、タイミングＴ２からＴ３の間のタイミングＴ４において、弁Ｖ３に対して非完全閉制御を開始し、タイミングＴ５において、弁Ｖ３に対して非完全閉制御を停止する。このように、非完全閉制御を実行することで、弁の摩耗を防止する。

【0143】

また、異なる弁の開状態が時間的に重なる（ラップ）ことで、非完全閉制御を実行していても、空気供給が不足することを防止できる。図１５の例では、例えば、タイミングＴ２からＴ１の間において２つの弁Ｖ１、弁Ｖ２が開状態になる。

【0144】

上記した第１、第２の噴出制御により、本実施の形態における焼却炉１００では、熱分解室１２に堆積された汚泥１を燃焼室１３に移動させるための細かい制御を行うことが可能になる。また、本実施の形態における焼却炉１００では、熱分解室１２における汚泥１の熱分解や燃焼室１３における汚泥１の燃焼についての細かい制御を行うことが可能になる。

【0145】

また、作業者は、例えば、炉内を監視する監視装置が撮像した映像を監視することによって、熱分解室１２における汚泥１の熱分解の状況や燃焼室１３における汚泥１の燃焼状況を判断する。その後、作業者は、例えば、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５及びＶ６のそれぞれを開閉することによって、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５及びＶ６のそれぞれからの空気の噴出量を随時調整する。この場合、作業者は、例えば、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５及びＶ６のうちの少なくとも１つを完全に閉めることによって、散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆのうちの少なくとも１つからの空気の供給を停止（中断）するものであってもよい。

【0146】

なお、焼却炉１００の外部には、例えば、監視装置が撮像した映像から熱分解室１２や燃焼室１３の状況を自動的に判断する制御装置が設置されるものであってもよい。そして、制御装置は、例えば、熱分解室１２における汚泥１の熱分解の状況や燃焼室１３における汚泥１の燃焼状況についての判断結果に応じて、散気管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｅ及び１８ｆからの空気の噴出量を自動的に調整するものであってもよい。

【0147】

［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態における焼却炉１００について説明を行う。第４の実施の形態における焼却炉１００は、第２の実施の形態で説明した散気管の揺動制御と、第３の実施の形態で説明した散気管からの空気の噴出制御とを組み合わせた制御方式を有する。

【0148】

図１６は、第４の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃを説明する図である。なお、散気管１８ｄ、１８ｅ及び１８ｆについては、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃと同じ構成であるため説明を省略する。また、以下、第１の実施の形態から第３の実施の形態と異なる点についてのみ説明を行う。

【0149】

第４の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃは、第２の実施の形態において説明した場合と同様に、長軸周りに揺動することによって空気の噴出方向を調整することが可能であるとともに、第３の実施の形態において説明した場合と同様に、散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃのそれぞれから噴出される空気の噴出量を調整することが可能である。

【0150】

具体的に、第４の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃは、例えば、図１６（Ａ）に示すように、散気管１８ｂを揺動させることによって散気管１８ｂから噴出される空気の噴出方向を調整するとともに、散気管１８ａ及び散気管１８ｃからの空気の噴出を停止する。

【0151】

また、第４の実施の形態における散気管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃは、例えば、図１６（Ｂ）に示すように、散気管１８ａ及び１８ｂをそれぞれ揺動させることによって散気管１８ａ及び１８ｂのそれぞれから噴出される空気の噴出方向を調整するとともに、散気管１８ｃからの空気の噴出を停止する。

【0152】

これにより、本実施の形態における焼却炉１００では、熱分解室１２における堰部１６の近傍に堆積された汚泥１の燃焼室１３への移動をより精度良く制御することが可能になる。また、本実施の形態における焼却炉１００では、熱分解室１２における汚泥１の熱分解や燃焼室１３における汚泥１の燃焼をより精度良く制御することが可能になる。

【符号の説明】

【0153】

１：汚泥 １ａ：汚泥
１ｂ：汚泥 １ｃ：汚泥
１ｄ：汚泥 １０：炉体
１１：乾燥室 １１ａ：空気供給口
１２：熱分解室 １２ａ：側壁部
１２ｂ：底部 １２ｃ：側壁部
１３：燃焼室 １３ａ：側壁部
１３ｂ：底部 １３ｃ：側壁部
１４：後燃焼室 １４ａ：供給管
１５：反射壁 １６：堰部
１７：灰排出管 １８ａ：散気管
１８ｂ：散気管 １８ｃ：散気管
１８ｄ：散気管 １８ｅ：散気管
１８ｆ：散気管 １９：検知装置
２１：汚泥投入機 ２１ａ：汚泥投入口
２２：熱交換器 ２３：洗煙処理塔
２４：発電システム ３１：乾燥機
３１ａ：汚泥供給管 ３２：スクラバ
１００：焼却炉 １０００：焼却システム
Ｂ１：分岐点 Ｂ２：分岐点
Ｃ１：合流点 Ｃ２：合流点
Ｌ１１：ライン Ｌ１２：ライン
Ｌ１３：ライン Ｌ１４：ライン
Ｌ１５：ライン Ｌ１６：ライン
Ｌ１７：ライン Ｌ１８：ライン
Ｌ２１：ライン Ｌ２２：ライン
Ｌ２３：ライン Ｌ２４：ライン
Ｌ２５：ライン Ｌ２６：ライン
Ｌ２７：ライン Ｌ３１：ライン
Ｌ３２：ライン Ｍ１：熱媒
Ｍ２：熱媒 Ｐ１：空気ブロワ
Ｐ２：乾燥排気ファン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】