7587798 廃棄物焼却設備

(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】2024-11-13

(45)【発行日】2024-11-21

(54)【発明の名称】廃棄物焼却設備

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/44 20060101AFI20241114BHJP

   F23C 9/00 20060101ALI20241114BHJP

   F23G 5/00 20060101ALI20241114BHJP

   F23J 15/00 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

F23G5/44 B

F23C9/00

F23G5/00 B

F23J15/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023567761

(86)(22)【出願日】2022-12-09

(86)【国際出願番号】 JP2022045527

(87)【国際公開番号】W WO2023112863

(87)【国際公開日】2023-06-22

【審査請求日】2024-07-09

(31)【優先権主張番号】P 2021202827

(32)【優先日】2021-12-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】カナデビア株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】古林 通孝

(72)【発明者】

【氏名】安井 裕

(72)【発明者】

【氏名】永森 稔朗

(72)【発明者】

【氏名】冨山 茂男

(72)【発明者】

【氏名】植田 全紀

(72)【発明者】

【氏名】原田 浩希

(72)【発明者】

【氏名】高岡 昌輝

【審査官】大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０２６４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９４８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６４２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３０９０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０７４４０９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｇ ５／４４

Ｆ２３Ｃ ９／００

Ｆ２３Ｇ ５／００

Ｆ２３Ｊ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃棄物焼却設備であって、
廃棄物を焼却する焼却炉と、
前記焼却炉への投入前の廃棄物を貯留する廃棄物ピットと、
前記焼却炉から排出される排ガスが流れる排ガス流路と、
前記排ガス流路に設けられる集じん器と、
前記排ガス流路において前記集じん器よりも下流側に設けられ、前記排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置を通過した前記排ガスの少なくとも一部を処理済みガスとして前記廃棄物ピットへと供給する処理済みガスラインと、
前記廃棄物ピット内のガスを抜き出しガスとして抜き出して前記焼却炉内に供給する抜き出しガスラインと、
を備える廃棄物焼却設備。

【請求項2】

請求項１に記載の廃棄物焼却設備であって、
前記抜き出しガスラインを流れる前記抜き出しガスに対して、空気よりも酸素濃度が高いガスを混合する酸素混合部と、
をさらに備える廃棄物焼却設備。

【請求項3】

廃棄物焼却設備であって、
廃棄物を焼却する焼却炉と、
前記焼却炉への投入前の廃棄物を貯留する廃棄物ピットと、
前記焼却炉から排出される排ガスが流れる排ガス流路と、
前記排ガス流路に設けられる集じん器と、
前記排ガス流路において前記集じん器よりも下流側に設けられ、前記排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置を通過した前記排ガスの少なくとも一部を処理済みガスとして前記廃棄物ピットへと供給する処理済みガスラインと、
を備え、
前記処理済みガスラインから前記廃棄物ピットの下部に前記処理済みガスが供給され、前記廃棄物ピット内の廃棄物の堆積層を通過した前記処理済みガスが前記焼却炉内に供給される廃棄物焼却設備。

【請求項4】

請求項１に記載の廃棄物焼却設備であって、
前記廃棄物ピットに接続するプラットホームにおいて、二重扉構造が設けられる廃棄物焼却設備。

【請求項5】

請求項１に記載の廃棄物焼却設備であって、
前記処理済みガスラインにおいて前記処理済みガスから水を除去する分離膜をさらに備える廃棄物焼却設備。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１つに記載の廃棄物焼却設備であって、
前記処理済みガスラインが、前記二酸化炭素回収装置を通過した前記排ガスの全部を前記処理済みガスとして前記廃棄物ピットへと供給する廃棄物焼却設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃棄物焼却設備に関する。
［関連出願の参照］
本願は、２０２１年１２月１４日に出願された日本国特許出願ＪＰ２０２１－２０２８２７からの優先権の利益を主張し、当該出願の全ての開示は、本願に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

従来、廃棄物焼却設備では、排ガス流路を流れる排ガスの一部を再循環排ガスとして取り出して焼却炉内に供給することが行われている。再循環排ガスの利用により、廃棄物焼却設備からの排ガス量を低減することが可能となる。例えば、特開平１０－９５３８号公報（文献１）では、第一燃焼炉に投入された都市ごみを酸素の供給により燃焼するとともに、ボイラーを経た排ガスの一部を第一燃焼炉内に循環させる焼却施設が開示されている。また、文献１では、排ガスから二酸化炭素および水を回収し、煙突を不要とすることも記載されている。

【0003】

なお、特開２０１５－２０９９９２号公報（文献２）では、焼却前の廃棄物を排ガスによって乾燥する廃棄物焼却処理装置が開示されている。具体的には、廃棄物ピットと廃棄物焼却炉との間の位置に、廃棄物を一時係留する中間係留部が設けられる。除塵装置を通過した排ガスが、中間係留部内の廃棄物と熱交換することにより、廃棄物が乾燥する。当該排ガスは、中間係留部から煙突へと導かれ、大気へ放出される。

【0004】

近年、廃棄物焼却設備からの排ガス量の更なる低減が求められている。しかしながら、廃棄物の燃焼に必要な酸素量を確保するため、再循環排ガスが利用可能な量には制限がある。したがって、排ガス量を低減する新規な手法が求められている。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、廃棄物焼却設備に向けられており、廃棄物焼却設備において外部に排出する排ガス量を低減することを目的としている。

【0006】

本発明の態様１は、廃棄物焼却設備であって、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉への投入前の廃棄物を貯留する廃棄物ピットと、前記焼却炉から排出される排ガスが流れる排ガス流路と、前記排ガス流路に設けられる集じん器と、前記排ガス流路において前記集じん器よりも下流側に設けられ、前記排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、前記二酸化炭素回収装置を通過した前記排ガスの少なくとも一部を処理済みガスとして前記廃棄物ピットまたは／および前記焼却炉へと供給する処理済みガスラインとを備える。

【0007】

本発明によれば、廃棄物焼却設備において外部に排出する排ガス量を低減することができる。

【0008】

本発明の態様２は、態様１の廃棄物焼却設備であって、前記処理済みガスが前記廃棄物ピットに供給されており、前記廃棄物ピット内のガスを抜き出しガスとして抜き出して前記焼却炉内に供給する抜き出しガスラインと、前記抜き出しガスラインを流れる前記抜き出しガスに対して、空気よりも酸素濃度が高いガスを混合する酸素混合部とをさらに備える。

【0009】

本発明の態様３は、態様１（態様１または２であってもよい。）の廃棄物焼却設備であって、前記処理済みガスラインから前記廃棄物ピットの下部に前記処理済みガスが供給され、前記廃棄物ピット内の廃棄物の堆積層を通過した前記処理済みガスが前記焼却炉内に供給される。

【0010】

本発明の態様４は、態様１（態様１ないし３のいずれか１つであってもよい。）の廃棄物焼却設備であって、前記排ガス流路において前記集じん器よりも下流側、かつ、前記二酸化炭素回収装置よりも上流側の取出位置に接続され、前記排ガス流路を流れる前記排ガスの一部を再循環排ガスとして取り出して前記焼却炉内に供給する再循環排ガスラインをさらに備え、前記処理済みガスラインが、前記再循環排ガスラインを流れる前記再循環排ガスに前記処理済みガスを混合し、前記再循環排ガスラインを介して前記処理済みガスを前記焼却炉へと供給する。

【0011】

本発明の態様５は、態様１（態様１ないし４のいずれか１つであってもよい。）の廃棄物焼却設備であって、前記廃棄物ピットに接続するプラットホームにおいて、二重扉構造が設けられる。

【0012】

本発明の態様６は、態様１（態様１ないし５のいずれか１つであってもよい。）の廃棄物焼却設備であって、前記処理済みガスラインにおいて前記処理済みガスから水を除去する分離膜をさらに備える。

【0013】

本発明の態様７は、態様１ないし６のいずれか１つの廃棄物焼却設備であって、前記処理済みガスラインが、前記二酸化炭素回収装置を通過した前記排ガスの全部を前記処理済みガスとして前記廃棄物ピットまたは／および前記焼却炉へと供給する。

【0014】

上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係るごみ焼却設備の構成を示すブロック図である。

【図2】ごみピットおよび焼却炉の構成を示す図である。

【図3】第２実施形態に係るごみ焼却設備の一部を示す図である。

【図4】第３実施形態に係るごみ焼却設備を示すブロック図である。

【図5】第４実施形態に係るごみ焼却設備を示すブロック図である。

【図6】第５実施形態に係るごみ焼却設備を示すブロック図である。

【図7】第６実施形態に係るごみ焼却設備を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るごみ焼却設備１の構成を示すブロック図である。ごみ焼却設備１は、廃棄物焼却設備であり、ごみピット２と、焼却炉３と、排ガス流路４と、制御部（図示省略）とを備える。制御部は、例えば、ＣＰＵ等を備えるコンピュータであり、ごみ焼却設備１の全体制御を担う。ごみピット２は、廃棄物ピットであり、廃棄物であるごみを貯留する。焼却炉３は、ごみピット２から投入されるごみを焼却する。排ガス流路４は、焼却炉３から排出される排ガスが流れる煙道である。図１の例では、排ガス流路４は、焼却炉３から後述の二酸化炭素回収装置４４に至る流路である。図１では、焼却炉３と後述のボイラ管群４１との間の矢印のみに符号４を付している。ごみピット２および焼却炉３の詳細については後述する。

【0017】

ごみ焼却設備１は、ボイラ管群４１と、ろ過式集じん器４２（以下、単に「集じん器４２」という。）と、湿式洗煙塔４３と、二酸化炭素回収装置４４とをさらに備える。ボイラ管群４１、集じん器４２、湿式洗煙塔４３および二酸化炭素回収装置４４は、排ガス流路４に設けられ、排ガスの流れ方向における上流側から下流側に向かって（すなわち、焼却炉３から離れる方向に向かって）順に配置される。

【0018】

ボイラ管群４１は、焼却炉３から排出される排ガスを熱源として蒸気を生成する。集じん器４２は、いわゆるバグフィルタであり、排ガスに含まれる飛灰をろ布により捕集する。集じん器４２の上流側において、粉末状の排ガス処理薬剤が排ガスに供給され、集じん器４２において飛灰と共に当該排ガス処理薬剤が捕集されてもよい。排ガス処理薬剤は、硫黄酸化物、塩化水素、ダイオキシン類、水銀化合物等の除去に利用される。集じん器４２の出口における排ガスの温度は、例えば１５０℃～２００℃である。集じん器４２を通過した排ガスは湿式洗煙塔４３に流入する。

【0019】

湿式洗煙塔４３は、例えば、苛性ソーダ等のアルカリ薬剤および水を含む液体を排ガス中に噴霧する。これにより、排ガスの温度を、例えば３０℃～７０℃に低下させるとともに、排ガスに含まれる硫黄酸化物、塩化水素等を除去する。また、排ガスの温度低下にともない、排ガス中に含まれる水分量も減る。湿式洗煙塔４３は、排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫部であり、排ガス中の塩化水素を除去する脱塩部でもある。二酸化炭素回収装置４４は、湿式洗煙塔４３を通過した排ガスから二酸化炭素を回収する。二酸化炭素回収装置４４の一例は、化学吸収法により二酸化炭素を回収するものであり、吸収塔と、再生塔とを備える。吸収塔では、例えば、アミンおよび水を含む液体が排ガス中に噴霧され、二酸化炭素が当該液体に吸収される。すなわち、排ガスから二酸化炭素が除去される。二酸化炭素を吸収した液体は、再生塔に送られて加熱され、二酸化炭素が取り出されて回収される。回収された二酸化炭素は、メタネーションによるメタンの生成等に利用されたり、地中等に貯留される（ＣＣＵＳ（Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage））。後述の再循環排ガスライン６が設けられるごみ焼却設備１では、排ガス中の二酸化炭素濃度が高くなっているため、ＣＣＵＳを容易に行うことができる。二酸化炭素回収装置４４は、化学吸収法以外の方式により二酸化炭素を回収するものであってもよい。

【0020】

以上のように、湿式洗煙塔４３および二酸化炭素回収装置４４は、集じん器４２を通過した排ガスに対して水を含む液体を供給して、排ガスから所定成分を除去する排ガス処理部４５である。以下の説明では、湿式洗煙塔４３および二酸化炭素回収装置４４（排ガス処理部４５）を通過した排ガスを、「処理済みガス」という。ごみ焼却設備１における処理済みガスは、水、酸素および窒素を多く含むガスである。

【0021】

ごみ焼却設備１は、処理済みガスライン５と、排ガス再加熱器５１と、誘引通風機５２とをさらに備える。処理済みガスライン５は、二酸化炭素回収装置４４から排出される処理済みガスが流れる流路である。処理済みガスライン５は２つに分岐しており、一方がごみピット２に接続され、他方が煙突５９に接続される。排ガス再加熱器５１および誘引通風機５２は、処理済みガスライン５に設けられ、処理済みガスの流れにおける上流側から下流側に向かって（すなわち、二酸化炭素回収装置４４から離れる方向に向かって）順に配置される。図１の例では、処理済みガスライン５の上記分岐点が、誘引通風機５２の下流側に設けられる。図１では、二酸化炭素回収装置４４と排ガス再加熱器５１との間の矢印のみに符号５を付している。

【0022】

排ガス再加熱器５１は、例えば、ボイラ（ボイラ管群４１）からの蒸気を熱媒体として用いて処理済みガスを加熱する。これにより、処理済みガスライン５において水分が凝縮することが抑制される。その結果、処理済みガス中の硫黄酸化物、塩化水素等の酸性ガスが、凝縮した水に溶け込むことによる処理済みガスライン５の管壁の腐食が抑制される。誘引通風機５２は、排ガス流路４および処理済みガスライン５において上流側から下流側へと向かうガスの流れ（すなわち、焼却炉３から集じん器４２、二酸化炭素回収装置４４等を介してごみピット２および煙突５９へと向かうガスの流れ）を形成する。二酸化炭素回収装置４４、排ガス再加熱器５１および誘引通風機５２を通過した処理済みガスの一部は、ごみピット２に供給され、残りの処理済みガスは、煙突５９から外部に排出される。処理済みガスライン５の分岐点は、誘引通風機５２の上流側に設けられてもよい。この場合、処理済みガスライン５において当該分岐点とごみピット２との間にファンが設けられる。ごみ焼却設備１では、例えば、アンモニア水等の還元剤を焼却炉３内に噴出する還元剤供給部が設けられ、無触媒脱硝（ＳＮＣＲ）が行われてもよい。二酸化炭素回収装置４４を通過した排ガスは、通常、空気よりも酸素濃度が高いため、ごみ焼却設備１が設けられる施設の屋上や、土壌中に排出されてもよい。また、処理済みガスを焼却炉３内に戻すことで、二酸化炭素回収装置４４を通過した処理済みガスに含まれる余剰酸素を再度燃焼に利用することができる。

【0023】

ごみ焼却設備１は、再循環排ガスライン６と、ファン６６と、予熱器６７と、酸素混合部６８とをさらに備える。再循環排ガスライン６は、後述の再循環排ガスが流れる流路であり、再循環排ガスライン６の一端は、排ガス流路４において集じん器４２よりも下流側の取出位置Ｐ１に接続される。図１の例では、取出位置Ｐ１は、湿式洗煙塔４３と二酸化炭素回収装置４４との間の位置である。再循環排ガスライン６により、排ガス流路４を流れる排ガスの一部が再循環排ガスとして取り出される。既述の二酸化炭素回収装置４４は、排ガス流路４において取出位置Ｐ１よりも下流側に設けられるため、取出位置Ｐ１から取り出された再循環排ガスは、高い二酸化炭素濃度、および、低い酸素濃度を有する。再循環排ガスライン６の他端は、焼却炉３に接続され、当該再循環排ガスが焼却炉３内に供給される。図１では、取出位置Ｐ１に接続する矢印のみに符号６を付している。

【0024】

ファン６６および予熱器６７は、再循環排ガスライン６に設けられる。ごみ焼却設備１の一例では、再循環排ガスの流れにおける上流側から下流側に向かって（すなわち、取出位置Ｐ１から離れる方向に向かって）、予熱器６７およびファン６６が順に配置される。２つの予熱器（第１および第２予熱器）が用いられ、上流側から下流側に向かって第１予熱器、ファン６６および第２予熱器が順に配置されてもよい。再循環排ガスライン６におけるファン６６および予熱器６７の順序は任意に決定されてよい。

【0025】

ファン６６は、再循環排ガスライン６の上流側から下流側へと向かう再循環排ガスの流れを形成する。予熱器６７は、例えば、ボイラ（ボイラ管群４１）からの蒸気を熱媒体として用いて再循環排ガスを加熱可能である。予熱器６７は、必要に応じて再循環排ガスを加熱するのみであってよい。

【0026】

酸素混合部６８は、空気よりも酸素濃度（体積濃度）が高いガス（以下、単に「高濃度酸素ガス」という。）を空気から生成する装置であり、例えば、ＰＳＡ式の酸素ガス発生装置である。酸素混合部６８で生成された高濃度酸素ガスは、再循環排ガスライン６において再循環排ガスに混合される。第１予熱器、ファン６６および第２予熱器が設けられる例では、ファン６６と第２予熱器との間に高濃度酸素ガスが混合される。高濃度酸素ガスの混合により、取出位置Ｐ１における排ガスよりも酸素濃度が高い再循環排ガスが得られ、焼却炉３に供給される。高濃度酸素ガスは、空気よりも十分に酸素濃度が高く、当該酸素濃度は、例えば、５０ｖｏｌ％以上であり、好ましくは、６５ｖｏｌ％以上であり、より好ましくは、８０ｖｏｌ％以上であり、さらに好ましくは、１００％である。高濃度酸素ガスは、空気以外から生成されてもよい。例えば、水の電気分解により、高濃度酸素ガスを生成してもよい。

【0027】

図２は、ごみピット２および焼却炉３の構成を示す図である。既述のように、ごみピット２では、ごみが貯留されており、ごみの堆積層９１（以下、「ごみ堆積層９１」という。）が形成される。既述の処理済みガスライン５は、ごみピット２の下部に接続される。ごみピット２の下部は、プラットホーム２２よりも下方の側部、および、底部を含む。ごみピット２の一例では、処理済みガスの噴出口が、側部に設けられる。底面に向かって開口する噴出口が設けられてもよい。処理済みガスライン５からごみピット２内に供給された処理済みガスは、ごみピット２内のごみ堆積層９１を通過して、上方に広がる。すなわち、ごみ堆積層９１のごみ間の無数の隙間に分散して、処理済みガスがごみ堆積層９１の上方へと到達する。したがって、ごみ堆積層９１の上方の空間では、ガスの流れが緩やかとなる。また、処理済みガスに含まれる酸性ガス等が、ごみが含有する水分に溶解し、処理済みガスから除去される。

【0028】

ごみピット２の上部には、ガス流路である抜き出しガスライン２１の一端が接続される。ごみピット２の上部は、焼却炉３における後述の投入ホッパ３１の投入口よりも上方の側部、および、天井部を含む。抜き出しガスライン２１には、図示省略のファンが設けられる。これにより、ごみピット２内のガスが抜き出しガスライン２１から抜き出しガスとして抜き出される。ごみピット２内のガスは、ごみ堆積層９１を通過した処理済みガス、および、プラットホーム２２の投入扉からごみピット２内に流入する空気を含む。ごみピット２では、内部の圧力が大気圧よりも小さい負圧とされ、ごみピット２内の臭気の外部への漏出が抑制される。

【0029】

既述のように、処理済みガスに含まれる酸性ガス等がごみ堆積層９１にて除去されることにより、抜き出しガスライン２１において抜き出しガス中の水分が凝縮する場合でも、抜き出しガスライン２１の管壁が腐食することが抑制される。後述するように、図２の例では、抜き出しガスライン２１の他端は、再循環排ガスライン６に接続される。抜き出しガスライン２１に、予熱器が設けられてもよい。

【0030】

好ましいごみ焼却設備１では、ごみピット２に接続するプラットホーム２２において、二重扉構造が設けられる。具体的には、ごみ収集車が停車するプラットホーム２２では、ごみピット２との間に、外側扉２２１と、内側扉２２２とが設けられる。ごみ収集車がごみピット２にごみを投入する際には、内側扉２２２を閉じた状態で、外側扉２２１が開けられ、ごみ収集車からごみが投入される。当該ごみは、内側扉２２２と外側扉２２１との間にて一時的に保持される。ごみ収集車がごみを投入完了した際には、外側扉２２１が閉じられ、続いて、内側扉２２２が開けられる。これにより、ごみピット２にごみが投入される。ごみピット２にごみを投入完了後、内側扉２２２が閉じられる。上記二重扉構造では、ごみピット２内に流入する空気の量を低減することが可能となる。

【0031】

焼却炉３は、投入ホッパ３１と、ごみ供給部３２と、一次燃焼室３３と、二次燃焼室３４とを備える。投入ホッパ３１には、ごみクレーン２３によりごみピット２からごみが投入される。ごみ供給部３２は、プッシャまたはスクリューフィーダ等を有し、投入ホッパ３１の底部から一次燃焼室３３内にごみを供給する。

【0032】

一次燃焼室３３の底部には、ごみ供給部３２から離れる方向に向かって順に、乾燥火格子部３３１、燃焼火格子部３３２、後燃焼火格子部３３３および排出口３３４が配列される。乾燥火格子部３３１、燃焼火格子部３３２および後燃焼火格子部３３３では、周知の搬送動作により、ごみ供給部３２側から排出口３３４に向かってごみが搬送される。乾燥火格子部３３１、燃焼火格子部３３２および後燃焼火格子部３３３のそれぞれでは、後述の一次燃焼用ガスが一次燃焼室３３内に向けて噴出され、搬送途上のごみが燃焼する。燃焼後のごみ（主として灰）は排出口３３４を介して一次燃焼室３３外に排出される。

【0033】

二次燃焼室３４は、側壁部に囲まれた空間であり、一次燃焼室３３から直接的に連続して一次燃焼室３３から排出される排ガスの流路を形成する。図２の例では、二次燃焼室３４は、一次燃焼室３３の床面積に比べて十分に小さい流路面積となって上方に向かう空間である。二次燃焼室３４の側壁部には複数のノズル３４１が設けられ、後述の二次燃焼用ガスが複数のノズル３４１から噴出される。これにより、一次燃焼室３３内で発生した未燃ガスが燃焼する。二次燃焼室３４は焼却炉３の一部であり、二次燃焼室３４の出口から下流側の流路が、既述の排ガス流路４である。図２では、ボイラ管群４１が設けられる領域に符号４１を付している。

【0034】

図２の例では、再循環排ガスライン６は、酸素混合部６８による高濃度酸素ガスの混合位置よりも下流側（焼却炉３側）の分岐点Ｐ２にて、一次燃焼用ガスライン６１と、二次燃焼用ガスライン６２とに分岐する。一次燃焼用ガスライン６１は、複数のラインに分岐して、乾燥火格子部３３１、燃焼火格子部３３２および後燃焼火格子部３３３の風箱にそれぞれ接続する。二次燃焼用ガスライン６２は、複数のラインに分岐して、複数のノズル３４１にそれぞれ接続する。

【0035】

再循環排ガスライン６において分岐点Ｐ２よりも上流側の位置には、抜き出しガスライン２１が接続される。これにより、高濃度酸素ガスが混合された再循環排ガスに、ごみピット２からの抜き出しガスがさらに混合される。再循環排ガス、高濃度酸素ガスおよび抜き出しガスの混合ガスは、一次燃焼用ガスライン６１および二次燃焼用ガスライン６２に流入する。以下の説明では、一次燃焼用ガスライン６１を流れるガスを「一次燃焼用ガス」といい、二次燃焼用ガスライン６２を流れるガスを「二次燃焼用ガス」という。一次燃焼用ガスは、乾燥火格子部３３１、燃焼火格子部３３２および後燃焼火格子部３３３から一次燃焼室３３内に供給される。二次燃焼用ガスは、複数のノズル３４１から二次燃焼室３４内に供給される。

【0036】

一次燃焼用ガスおよび二次燃焼用ガスの酸素濃度は、例えば、３０ｖｏｌ％以下であり、典型例では、２５ｖｏｌ％以下である。当該酸素濃度は、例えば０ｖｏｌ％よりも大きく、好ましくは３ｖｏｌ％以上である。図２の例における一次燃焼用ガスおよび二次燃焼用ガスの酸素濃度は、再循環排ガス、高濃度酸素ガスおよび抜き出しガスの混合比の変更や、高濃度酸素ガスの酸素濃度の変更等により調整可能である。また、一次燃焼用ガスおよび二次燃焼用ガスのそれぞれの酸素濃度が、個別に調整可能であってもよい。この場合、例えば、一次燃焼用ガスライン６１および二次燃焼用ガスライン６２のそれぞれにおいて、再循環排ガス、高濃度酸素ガスおよび抜き出しガスの混合比が個別に変更可能なように、配管設計が変更されるとともに、ダンパおよび流量計等が設けられる。さらに、乾燥火格子部３３１、燃焼火格子部３３２および後燃焼火格子部３３３のそれぞれにおける一次燃焼用ガスの酸素濃度が、個別に調整可能であってもよい。同様に、複数のノズル３４１のそれぞれにおける二次燃焼用ガスの酸素濃度が、個別に調整可能であってもよい。ごみ焼却設備１では、複数の混合部が設けられ、再循環排ガス、高濃度酸素ガスおよび抜き出しガスの混合比が互いに独立して可変とされ、焼却炉３内に供給されてもよい。

【0037】

以上に説明したように、好ましいごみ焼却設備１は、排ガス流路４を流れる排ガスの一部を再循環排ガスとして取り出して焼却炉３内に供給する再循環排ガスライン６と、再循環排ガスライン６を流れる再循環排ガスに対して、空気よりも酸素濃度が高いガス（上述の高濃度酸素ガス）を混合する酸素混合部６８とを備える。ごみ焼却設備１では、再循環排ガスに高濃度酸素ガスを混合して、焼却炉３における燃焼用ガスとして利用することにより、再循環排ガスに空気を混合する場合に比べて、排ガス流路４から取り出す再循環排ガスの量を多くすることができる。その結果、排ガス流路４において再循環排ガスライン６の接続位置（すなわち、取出位置Ｐ１）よりも下流側に流れる排ガス量を容易に低減することができる。また、系外から焼却炉３内に供給される空気（特に、窒素）の量を極力少なくして運転を続けることで、排ガスに含まれる窒素の量が徐々に減少し、二酸化炭素回収装置４４を通過する排ガスの主な成分を二酸化炭素、水および余剰酸素にすることができる。このような運転をする場合、排ガスに含まれる二酸化炭素濃度が高くなるため、二酸化炭素回収装置４４にて効率よく二酸化炭素を分離することができる。また、このような運転をする場合、湿式洗煙塔４３において、排ガスの温度低下にともない、排ガス中に含まれる水分量も減るため、再循環排ガスに含まれる水分を除去することもできる。

【0038】

好ましくは、再循環排ガスライン６が、焼却炉３の一次燃焼室３３および二次燃焼室３４に接続され、高濃度酸素ガスが混合された再循環排ガスが、一次燃焼用ガスおよび二次燃焼用ガスとして利用される。これにより、再循環排ガスの使用量をより確実に多くして、排ガス流路４において取出位置Ｐ１よりも下流側に流れる排ガス量をさらに低減することができる。ごみ焼却設備１では、再循環排ガスライン６が、一次燃焼室３３のみに接続されてもよく、二次燃焼室３４のみに接続されてもよい。この場合も、再循環排ガスのある程度の使用量を確保して、排ガス量を低減することができる。以上のように、ごみ焼却設備１では、再循環排ガスライン６が、焼却炉の一次燃焼室３３または／および二次燃焼室３４に接続され、高濃度酸素ガスが混合された再循環排ガスが、一次燃焼用ガスまたは／および二次燃焼用ガスとして利用されることが好ましい。ごみ焼却設備１では、系外から焼却炉３内に供給される空気の量を極力少なくすることが好ましい。すなわち、運転稼働中は、プラットホーム２２の投入扉等からごみピット２内に流入する空気、機器のパージ空気、機器の冷却空気、ごみにより持ち込まれる空気等の焼却炉３内に入り込む空気等以外は、系外から焼却炉３内に供給される空気を無くすことが好ましい。なお、初期運転時においては、系外から焼却炉３内に空気が供給されてもよい。

【0039】

好ましくは、ごみ焼却設備１は、再循環排ガスライン６に設けられ、再循環排ガスを加熱する予熱器６７を備える。これにより、燃焼用ガスとしての利用に適した温度に再循環排ガスを加熱することができる。

【0040】

好ましくは、ごみ焼却設備１は、焼却炉３への投入前のごみを貯留するごみピット２と、排ガス流路４において集じん器４２よりも下流側に設けられ、排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置４４と、二酸化炭素回収装置４４を通過した排ガスを処理済みガスとしてごみピット２へと供給する処理済みガスライン５とを備える。これにより、ごみ焼却設備１では、煙突５９から外部に排出する排ガスを少なくすることができる。

【0041】

好ましくは、処理済みガスライン５からごみピット２の下部に処理済みガスが供給され、ごみピット２内のごみ堆積層９１を通過した処理済みガスが焼却炉３内に供給される。ここで、仮に、ごみピット２においてごみ堆積層９１よりも上方の位置から処理済みガスを噴出する場合、ごみピット２内においてガスの激しい流れが発生し、ごみピット２内を一定の負圧とする圧力の制御が難しくなる。これに対し、ごみピット２の下部から処理済みガスを噴出するごみ焼却設備１では、ごみピット２内における処理済みガスの流れを緩和することができ、ごみピット２内を負圧とする圧力の制御が容易になる。また、処理済みガスに含まれる酸性ガス等をごみ堆積層９１により除去することができ、ごみピット２内のガスを抜き出すライン（すなわち、抜き出しガスライン２１）において腐食の発生を抑制することができる。

【0042】

好ましくは、ごみ焼却設備１は、ごみピット２の上部に接続され、ごみピット２内のガスを抜き出しガスとして抜き出す抜き出しガスライン２１を備え、再循環排ガスライン６を流れる再循環排ガスに抜き出しガスが混合される。これにより、ごみピット２内に充填される処理済みガスを、焼却炉３における燃焼用ガスとして適切に利用することができる。

【0043】

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るごみ焼却設備１の一部を示す図であり、図２に対応する。図３のごみ焼却設備１では、再循環排ガスライン６および抜き出しガスライン２１の構成が図１と相違し、再循環排ガスと抜き出しガスとが個別に焼却炉３内に供給される。他の構成は図１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。

【0044】

再循環排ガスライン６は、一次燃焼用ガスラインとして乾燥火格子部３３１、燃焼火格子部３３２および後燃焼火格子部３３３の風箱に接続される。酸素混合部６８により高濃度酸素ガスが混合された再循環排ガスが、一次燃焼用ガスとして一次燃焼室３３内に供給される。また、抜き出しガスライン２１は、二次燃焼用ガスラインとして複数のノズル３４１に接続される。ごみ焼却設備１では、酸素混合部６８と同様の酸素混合部２１１が設けられており（図１では、破線のブロックにて示す。）、酸素混合部２１１で生成された、空気よりも酸素濃度が高いガス（すなわち、高濃度酸素ガス）が、抜き出しガスライン２１を流れる抜き出しガスに混合される。これにより、ごみピット２に供給される処理済みガスよりも酸素濃度が高い抜き出しガスが、二次燃焼用ガスとして二次燃焼室３４内に供給される。図３のごみ焼却設備１では、一次燃焼用ガスの酸素濃度と二次燃焼用ガスの酸素濃度とを個別に（例えば、異なる値に）設定することが容易に可能となる。

【0045】

図３は一例に過ぎず、乾燥火格子部３３１、燃焼火格子部３３２および後燃焼火格子部３３３の全部または一部が、抜き出しガスライン２１に接続されてもよい。同様に、複数のノズル３４１の全部または一部が、再循環排ガスライン６に接続されてもよい。

【0046】

以上のように、図３のごみ焼却設備１は、ごみピット２の上部に接続され、ごみピット２内のガスを抜き出しガスとして抜き出して焼却炉３内に供給する抜き出しガスライン２１と、抜き出しガスライン２１を流れる抜き出しガスに対して、空気よりも酸素濃度が高いガスを混合する酸素混合部２１１とを備える。これにより、ごみピット２内に充填される処理済みガスを焼却炉３における燃焼用ガスとして適切に利用することができる。

【0047】

上記のごみ焼却設備１では、二酸化炭素回収装置４４により二酸化炭素が除去された排ガスが処理済みガスとしてごみピット２に供給されるが、図１中に破線にて示すように、処理済みガスライン５ａが焼却炉３に接続され、処理済みガスが焼却炉３に直接供給されてもよい。この場合、当該処理済みガスは、一次燃焼用ガスまたは／および二次燃焼用ガスとして利用されることが好ましい。また、当該処理済みガスが、再循環排ガスと混合されてもよく、処理済みガスライン５ａにおいて、焼却炉３に供給される処理済みガスに対して高濃度酸素ガスを混合する酸素混合部２１１が設けられてもよい。当該処理済みガスは、ごみピット２および焼却炉３に分配されてもよい。以上のように、ごみ焼却設備１では、二酸化炭素回収装置４４を通過した排ガスを処理済みガスとしてごみピット２または／および焼却炉３へと供給する処理済みガスライン５が設けられることが好ましい。これにより、煙突５９から外部に排出する排ガスを少なくすることができる。

【0048】

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態に係るごみ焼却設備１を示すブロック図である。図４のごみ焼却設備１では、酸素混合部６８に抜き出しガスライン２１が接続される。他の構成は、図１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。図４のごみ焼却設備１では、ごみピット２から抜き出された抜き出しガスが、抜き出しガスライン２１を介して酸素混合部６８に供給される。酸素混合部６８では、供給される抜き出しガスの全部または一部から高濃度酸素ガスが生成される。高濃度酸素ガスは、再循環排ガスライン６を流れる再循環排ガスに混合され、焼却炉３に供給される。以上のように、図４の酸素混合部６８では、抜き出しガスの少なくとも一部から高濃度酸素ガスが生成される。そして、当該高濃度酸素ガスを再循環排ガスに混合して、焼却炉３における燃焼用ガスとして利用することにより、煙突５９から排出する排ガス量を大幅に低減することができる。

【0049】

酸素混合部６８では、抜き出しガスの一部から高濃度酸素ガスが生成され、当該高濃度酸素ガスが、抜き出しガスライン２１を流れる残りの抜き出しガスに混合されて焼却炉３に供給されてもよい（図３参照）。なお、ＰＳＡ式の酸素ガス発生装置である酸素混合部６８では、高濃度酸素ガスの生成時に吸着剤に吸着するガス（すなわち、酸素以外のガスであり、窒素ガス等）は、活性炭層等が設けられた脱臭装置において脱臭された後、大気に放出される。

【0050】

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態に係るごみ焼却設備１を示すブロック図である。図５のごみ焼却設備１では、処理済みガスライン５が再循環排ガスライン６に接続される。他の構成は、図１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。図５のごみ焼却設備１では、二酸化炭素回収装置４４から排出される処理済みガスが、処理済みガスライン５を介して再循環排ガスライン６に供給される。すなわち、処理済みガスが、再循環排ガスライン６を流れる再循環排ガスに混合され、再循環排ガスライン６を介して焼却炉３に供給される。図５の例においても同様に、煙突５９から外部に排出する排ガスを少なくすることができる。既述のように、処理済みガスライン５の分岐点が、誘引通風機５２の上流側に設けられてもよい。また、再循環排ガスライン６において、処理済みガスライン５が接続される位置は任意に決定されてよい。なお、図５の酸素混合部６８では、ごみピット２内に流入する空気から高濃度酸素ガスが生成される。

【0051】

（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態に係るごみ焼却設備１を示すブロック図である。図６のごみ焼却設備１では、処理済みガスライン５において排ガス再加熱器５１に代えて分離膜５１ａが設けられるとともに、再循環排ガスライン６に分離膜６５が設けられる。他の構成は、図１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。

【0052】

分離膜５１ａは、脱水膜であり、例えば、アモルファスシリカ膜である。分離膜５１ａは、他の種類の脱水膜であってもよい。分離膜５１ａは、処理済みガスライン５において排ガス処理部４５の直後の位置に配置される。分離膜５１ａでは、排ガス処理部４５を通過した直後の処理済みガスから水が除去される。処理済みガスの湿度を低下させることにより、処理済みガスの温度低下により処理済みガスライン５において水分が凝縮することが抑制される。その結果、処理済みガス中の硫黄酸化物、塩化水素等の酸性ガスが、凝縮した水に溶け込むことによる処理済みガスライン５の管壁の腐食が抑制される。分離膜５１ａでは、他の成分が水と共に処理済みガスから除去されてもよい。

【0053】

分離膜６５は、脱水部であり、例えば、アモルファスシリカ膜である。分離膜６５は、他の種類の脱水膜であってもよい。分離膜６５は、再循環排ガスライン６において任意の位置に設けられる。分離膜６５では、再循環排ガスから水が除去される。これにより、再循環排ガスライン６における水の凝縮および管壁の腐食が抑制される。分離膜６５では、酸性ガス等、他の成分が水と共に再循環排ガスから除去されてもよい。

【0054】

以上のように、図６のごみ焼却設備１は、排ガス流路４において集じん器４２よりも下流側に設けられ、排ガスに対して水を含む液体を供給して排ガスから所定成分を除去する排ガス処理部４５（図６では、湿式洗煙塔４３および二酸化炭素回収装置４４）と、排ガス処理部４５を通過した直後の排ガスから水を除去する分離膜５１ａとを備える。これにより、湿式の処理が行われる排ガス処理部４５の下流側において水の凝縮に起因する腐食が生じることを抑制することができる。また、分離膜５１ａにより処理済みガスの湿度を低下させることにより、ごみピット２内のごみを処理済みガスにより効率よく乾燥させることも可能となる。

【0055】

ごみ焼却設備１は、再循環排ガスライン６に設けられ、再循環排ガスから水を除去する脱水部（図６では、分離膜６５）を備える。これにより、再循環排ガスにおける水の凝縮をより確実に抑制し、再循環排ガスライン６において水の凝縮に起因する腐食が生じることを抑制することができる。ごみ焼却設備１の設計によっては、脱水部が分離膜６５以外であってもよい。排ガス流路４では、集じん器４２と取出位置Ｐ１との間に（図６では、取出位置Ｐ１の直前に）湿式洗煙塔４３が設けられる。湿式洗煙塔４３では、酸性ガスの濃度の抑制に加えて、排ガス温度の低下により排ガスに含まれる水分の絶対量を低くすることが可能となる。

【0056】

（第６実施形態）
図７は、本発明の第６実施形態に係るごみ焼却設備１を示すブロック図である。図７のごみ焼却設備１では、再循環排ガスライン６が接続される取出位置Ｐ１が、排ガス流路４において集じん器４２と湿式洗煙塔４３との間に設けられる。他の構成は、図６と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。

【0057】

図７のごみ焼却設備１では、排ガス流路４において集じん器４２を通過した直後の排ガスの一部が、再循環排ガスライン６により再循環排ガスとして取り出される。再循環排ガスライン６では、分離膜６５により再循環排ガスから水が除去され、再循環排ガスの湿度が低下する。これにより、再循環排ガスの温度低下により再循環排ガスライン６において水分が凝縮することが抑制される。その結果、再循環排ガス中の硫黄酸化物、塩化水素等の酸性ガスが、凝縮した水に溶け込むことによる再循環排ガスライン６の管壁の腐食が抑制される。分離膜６５では、他の成分が水と共に再循環排ガスから除去されてもよい。

【0058】

上述のごみ焼却設備１と同様に、再循環排ガスには、酸素混合部６８で生成された高濃度酸素ガスが混合され、取出位置Ｐ１における排ガスよりも酸素濃度が高い再循環排ガスが得られる。再循環排ガスライン６は、焼却炉３の一次燃焼室３３または／および二次燃焼室３４に接続されており、当該再循環排ガスが、一次燃焼用ガスまたは／および二次燃焼用ガスとして利用される。

【0059】

以上のように、図７のごみ焼却設備１においても、再循環排ガスに高濃度酸素ガスを混合して、焼却炉３における燃焼用ガスとして利用することにより、再循環排ガスに空気を混合する場合に比べて、排ガス流路４から取り出す再循環排ガスの量を多くすることができる。その結果、排ガス流路４において再循環排ガスライン６の接続位置（すなわち、取出位置Ｐ１）よりも下流側に流れる排ガス量を容易に低減することができる。図１ないし図５のごみ焼却設備１において、取出位置Ｐ１が集じん器４２と湿式洗煙塔４３との間に設けられてもよい。

【0060】

上記ごみ焼却設備１では様々な変形が可能である。

【0061】

ごみ焼却設備１では、再循環排ガスライン６が省略されてもよい。

【0062】

ごみ焼却設備１では、二酸化炭素回収装置４４を通過した処理済みガスの全部がごみピット２または／および焼却炉３、または、再循環排ガスライン６へと供給され、煙突５９が省略されてもよい。ごみ焼却設備１において外部に排出する排ガス量を低減するには、二酸化炭素回収装置４４を通過した排ガス（分離膜５１ａを設ける場合、二酸化炭素回収装置４４および分離膜５１ａを通過した排ガス）の少なくとも一部を処理済みガスとして、ごみピット２または／および焼却炉３、または、再循環排ガスライン６へと供給する処理済みガスライン５を設けることが好ましい。

【0063】

再循環排ガスライン６の取出位置は、排ガス流路４において集じん器４２よりも下流側、かつ、二酸化炭素回収装置４４よりも上流側の任意の位置であってよい。抜き出しガスライン２１は、ごみピット２の任意の位置に接続されてよい。

【0064】

焼却炉３は、ストーカ式の焼却炉以外の焼却炉（例えば、流動床炉、キルン炉等）であってもよい。ごみ焼却設備１は、ごみ以外の一般廃棄物や、産業廃棄物を焼却する廃棄物焼却設備として利用されてよい。脱水部（分離膜６５）を用いて再循環排ガスから水を除去する手法、および、分離膜５１ａを用いて排ガス処理部４５を通過した直後の排ガスから水を除去する手法は、独立して用いられてよい。

【0065】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【0066】

発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。

【符号の説明】

【0067】

１ ごみ焼却設備
２ ごみピット
３ 焼却炉
４ 排ガス流路
５，５ａ 処理済みガスライン
６ 再循環排ガスライン
２１ 抜き出しガスライン
２２ プラットホーム
４２ 集じん器
４４ 二酸化炭素回収装置
５１ａ （処理済みガス用の）分離膜
９１ ごみ堆積層
２１１ （抜き出しガス用の）酸素混合部
２２１，２２２ 扉
Ｐ１ 取出位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】