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公開番号2024101967
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-30
出願番号2023006224
出願日2023-01-18
発明の名称竪型ごみ焼却炉及び竪型ごみ焼却炉の燃焼方法
出願人株式会社プランテック
代理人個人
主分類F23G 5/50 20060101AFI20240723BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】窒素酸化物の発生を抑制しつつダイオキシン類を確実に分解することが可能で、かつ、排出される燃焼排ガス流量を削減することが可能な竪型ごみ焼却炉を提供する。
【解決手段】本発明の竪型ごみ焼却炉は、略重力方向に延伸する略筒状の形状を呈する炉本体1、炉本体の底部に向けて廃棄物を投入するごみ投入手段2、底部に設けられ上方に廃棄物を堆積させる灰排出手段3、灰排出手段の下方から理論空気比未満の一次燃焼空気を供給することで、下段から灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層が積層される層状反応ゾーン1a、層状反応ゾーンの上方において前記一次燃焼空気との合計の空気比が1.0以下となるよう二次燃焼空気を供給する二次燃焼供給部5を備えるとともに当該二次燃焼空気供給部よりも所定距離上方において二次燃焼により発生した燃焼排ガスを炉内横断面略全域にわたって混合するガス整流装置6を配設することにより形成される高温燃焼ゾーン1bを有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
略重力方向に延伸する略筒状の形状を呈する炉本体、
前記炉本体の底部に向けて廃棄物を投入するごみ投入手段、
前記底部に設けられ上方に前記廃棄物を堆積させる灰排出手段、
前記灰排出手段の下方から理論空気比未満の一次燃焼空気を供給することで、下段から灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層が積層される層状反応ゾーン、
前記層状反応ゾーンの上方において前記一次燃焼空気との合計の空気比が１．０以下となるよう二次燃焼空気を供給する二次燃焼供給部を備えるとともに当該二次燃焼空気供給部よりも所定距離上方において二次燃焼により発生した燃焼排ガスを炉内横断面略全域にわたって混合するガス整流装置を配設することにより形成される高温燃焼ゾーン、
を有することを特徴とする竪型ごみ焼却炉。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記ガス整流装置の上方において、前記一次燃焼空気及び前記二次燃焼空気との合計の空気比が１．２以下となるよう調整された追加空気、及び、前記燃焼排ガス中の酸素濃度を実質的に増加させず当該燃焼排ガスを冷却する混合流体を供給することで形成されるガス混合ゾーンをさらに備え、
前記ガス混合ゾーンで燃焼され冷却された燃焼排ガスが前記炉本体の頂部から排出される、
請求項１に記載の竪型ごみ焼却炉。
【請求項３】
前記燃焼排ガス中の酸素濃度を実質的に増加させない混合流体として水を使用する、
請求項２に記載の竪型ごみ焼却炉。
【請求項４】
前記燃焼排ガス中の酸素濃度を実質的に増加させない混合流体として浄化後の燃焼排ガスを再循環させた再循環ガスを使用する、
請求項２に記載の竪型ごみ焼却炉。
【請求項５】
前記ガス整流装置が中空構造の耐火物によって構成され、前記中空構造を冷却媒体が流通する、
請求項１～４のいずれかに記載の竪型ごみ焼却炉。
【請求項６】
略重力方向に延伸する略筒状の形状を呈する炉本体の底部に向けて廃棄物を投入し、前記底部に設けられた灰排出手段の上方に廃棄物を堆積させるステップ、
前記灰排出手段の下方から理論空気量未満の一次燃焼空気を供給することで、下段から灰層、燃焼層、炭化層、乾燥層が積層される層状反応ゾーンを形成するステップ、
前記層状反応ゾーンの上方において前記一次燃焼空気との合計の空気比が１．０以下となるよう二次燃焼空気を供給するとともに当該二次燃焼空気の供給により発生する燃焼排ガスを炉内横断面略全域にわたって混合することで高温燃焼ゾーンを形成するステップ、
を有することを特徴とする竪型ごみ焼却炉の燃焼方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、竪型ごみ焼却炉及び竪型ごみ焼却炉の燃焼方法に関し、特に、ごみ焼却炉から排出される燃焼排ガス中の未燃ガスを完全燃焼し、ダイオキシン類等の微量有害有機物を分解すると共に窒素酸化物を低減する技術に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、都市ごみや産業廃棄物を焼却処理するためには、高温の焼却炉内に燃焼用空気などの酸化剤を吹き込み完全燃焼し、ダイオキシン類等を分解する。ダイオキシン類を分解するためには、高温状態を生成することが必要である一方で、高温下で酸素が過剰に存在すると、廃棄物に含まれる窒素と酸化剤に含まれる酸素が化学反応を起こすことで窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）が発生する。また、高温燃焼領域においては、燃焼用空気中に含まれる窒素と酸素が反応することによって窒素酸化物（サーマルＮＯｘ）が発生する。廃棄物の焼却に伴い発生したダイオキシン類や窒素酸化物は公害を引き起こす原因物質となるため、国や地方自治体による排出基準が設けられている。
【０００３】
煙突から排出される燃焼排ガス中のダイオキシン類濃度を排出基準以下に低減するためにろ過式集じん器入口で活性炭を吹き込んだ入り、触媒により分解する方法が適用されている（特許文献１）。
【０００４】
また、煙突から排出される燃焼排ガス中の窒素酸化物濃度を排出基準以下に低減する技術としては、焼却脱硝触媒を用いてアンモニアと反応させ分解する技術が知られている（特許文献２）。
【０００５】
このように、排ガス処理装置としてダイオキシン類及び窒素酸化物を除去するための装置を設置することは、効果的にこれらを低減できる一方で、別途そのための装置を設置するためのスペースが必要となり、また除去のための薬剤が必要となる。
【０００６】
そこで、発生した後のダイオキシン類や窒素酸化物を分離回収するのではなく、相反する条件で生成するダイオキシン類と窒素酸化物を同時に抑制する廃棄物焼却技術が望まれている。
【０００７】
窒素酸化物は酸素が過剰な状態（酸化雰囲気）で燃焼反応が生じることで発生するため、酸素が不足した状態（還元雰囲気）で燃焼反応を生じさせることで、発生を抑制することができる。
【０００８】
ここで、図１に、焼却炉において廃棄物を焼却するために用いられる燃焼用空気（温度は３００℃と仮定）の空気比と燃焼排ガス温度の関係を示す。空気比１．０は投入された廃棄物を完全燃焼させるために必要な空気を投入したケースを示し、空気比１．０以下では酸素不足の状態、空気比１．０以上では酸素過剰の状態となる。図１に示すように、理論的には、発熱量が一定であると仮定すると空気比が１．０に近いほど燃焼排ガス温度が上がり、空気比が１．０を超えると燃焼排ガス温度が下がる。これは、過剰に供給された空気は燃焼反応に寄与せず、低温のまま燃焼排ガスに混合されるためである。しかしながら、実際には、廃棄物は性状が不均一でしかも焼却炉内に分散して存在するため、空気比を１．０とすると未反応の廃棄物が残存してしまう。そのため、通常では空気比を１．３～２．０として運転するが、酸素が過剰な状態で燃焼反応が進行するため、窒素酸化物が多量に発生することとなる。
【０００９】
次に、代表的な炉形式の焼却炉における燃焼用空気の空気比について言及する。
【００１０】
例えば、前後又は左右方向に複数配設された火格子の前後の往復運動に伴い、廃棄物が前方に移動しながら徐々に乾燥及び燃焼する型式の焼却炉であるストーカ式焼却炉は、比較的単純な構造でありながら、投入されるごみの水分や発熱量によらず大量の廃棄物を処理することができるため、多くの焼却処理施設において採用されている（特許文献３）。
（【００１１】以降は省略されています）

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