JP2013253720A

JP2013253720A - 階段式焼却炉

Info

Publication number: JP2013253720A
Application number: JP2012128598A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ayukawa; 大祐鮎川
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-06-06
Also published as: JP5931593B2

Abstract

【課題】乾燥機等の高価な設備を設けずに高含水率の廃棄物等を燃焼できると共に、亜酸化窒素の発生が少なく、また、アンモニアガスを除去できて脱臭効果が高められると共に、ダイオキシン類の発生が少ない燃焼ガス温度が８５０℃以上を達成できる。
【解決手段】乾燥ストーカ９ａ及び燃焼ストーカ９ｂから成るストーカ９を備え、ストーカ９下からストーカ９上方の一次燃焼室１２に一次燃焼空気を供給してストーカ上に供給された高含水率の廃棄物や燃料を一次燃焼させると共に、一次燃焼室１２上方の二次燃焼室１３で未燃ガスや未燃物を二次燃焼させるようにした階段式焼却炉１に於いて、前記階段式焼却炉１は、階段式焼却炉１の排ガス排出ラインから排ガスＧ′の一部を引き抜いて乾燥ストーカ９ａ下へ供給する排ガス供給路２０と、乾燥ストーカ９ａ上の廃棄物や燃料を通過した排ガスＧ′を嵌装ストーカ９ａ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜いて排ガス排出ラインに戻す排ガス戻り路２２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚泥、食品残渣、生ごみ等の高含水率の廃棄物やスカム、チップダスト、バーク、バガス等の高含水率の燃料をストーカ上で燃焼させる階段式焼却炉の改良に係り、特に、乾燥機等の高価な設備を設けずに高含水率の廃棄物や燃料を燃焼できると共に、ある程度のアンモニアガスを除去できるため、代表的な温室効果ガスの一つである亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の発生が少なく、脱臭効果が高められると共に、ダイオキシン類（ＤＸＮｓ）の発生が少ない燃焼ガス温度が８５０℃以上を達成できるようにした階段式焼却炉に関するものである。

一般に、高含水率の廃棄物や燃料は、これらを脱水、乾燥させた上でストーカ式焼却炉や流動床式焼却炉に投入することによって、焼却処理されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。

ところで、高含水率の廃棄物や燃料をストーカ式焼却炉や流動床式焼却炉で焼却する際には、完全燃焼及び燃焼排ガス中のダイオキシン類や亜酸化窒素、臭気等を極力少なくするために、炉内の燃焼温度を８５０℃以上にする必要がある。

しかし、高含水率の廃棄物や燃料には、水分が多く含まれているため、炉内の燃焼温度が８５０℃以上にならず、灯油やＬＰＧ等の燃料が補助燃料として必要であったり、或いは、汚泥等の乾燥機を設けたりする必要があり、回収熱によるエネルギー利用が困難であった、
特に、脱水後の下水汚泥は、含水率が８０％程度あるため、燃焼して減容化を図るには乾燥機や空気加熱器を新たに設けたり、多大な補助燃料が必要であった。

図５は高含水率の廃棄物や燃料を焼却する従来の階段式焼却炉を備えた焼却プラントの一例を示し、また、図６は高含水率の廃棄物や燃料を焼却する従来の流動床式焼却炉を備えた焼却プラントの一例を示すものである。

前者の焼却プラントは、図５に示す如く、階段式焼却炉３０、ボイラ３１、集じん器３２、ガス洗浄塔３３、誘引ファン３４、煙突３５、汚泥乾燥機４６等から構成されており、高含水率の廃棄物や燃料、例えば脱水汚泥Ｓを汚泥乾燥機４６で乾燥して階段式式焼却炉３０で焼却処理して減量化及び減容化すると共に、階段式焼却炉３０内で発生した高温の燃焼ガスＧ及び加熱された水蒸気Ｈをボイラ３１で熱回収し、集じん器３２及びガス洗浄塔３３を通過させてクリーンガスとした後、誘引ファン３４を通して煙突３５から大気中へ放出するようにしたものである。

また、階段式焼却炉３０は、炉本体３６、乾燥ストーカ３７ａ及び燃焼ストーカ３７ｂから成るストーカ３７、ストーカ下ホッパ３８、供給フィーダー３９、一次燃焼空気供給ダクト４０、二次燃焼空気供給ダクト４１、燃焼用空気ファン４２、空気加熱器４３、補助バーナ４４、灰排出コンベヤ４５、蒸気加熱式の汚泥乾燥機４６、スクラバー４７、キャリアーガス加熱器４８、キャリアーガスファン４９及び汚泥供給コンベヤ５０等から構成されている。

而して、前記階段式焼却炉３０によれば、脱水装置により脱水処理されて含有水分をある程度低減（約８０％に低減）された汚泥Ｓは、蒸気加熱式の汚泥乾燥機４６により含水率が約４０％程度に乾燥された後、汚泥供給コンベヤ５０により供給フィーダー３９に送られ、当該供給フィーダー３９により炉内へ定量供給され、乾燥ストーカ３７ａ上で加熱・乾燥されると共に、燃焼ストーカ３７ｂ上で完全燃焼されるようになっている。
また、汚泥乾燥機４６では、汚泥Ｓ中から蒸発した水分（蒸気）とアンモニアガスがキャリアーガスと共にスクラバー４７に送られ、ここで水分（蒸気）とアンモニアガスが除去され、キャリアーガスのみが汚泥乾燥機４６に戻されるようになっている。

ところで、前記階段式焼却炉３０では、水分が４０％程度まで除去された汚泥Ｓを燃焼させているため、炉内の燃焼温度を８５０℃以上に保つことは容易である。

しかし、上述した階段式焼却炉３０に於いては、汚泥乾燥機４６や汚泥乾燥機４６への蒸気供給系が必要となり、高価な設備になると共に、汚泥乾燥機４６やスクラバー４７等の設置用のスペースが新たに必要になると云う問題があった。
また、ボイラ３１で発生した蒸気のうち、８０％程度の蒸気を汚泥乾燥機４６やキャリアーガス加熱器４８で消費するため、余剰蒸気が少なくなると云う問題があった。

一方、後者の焼却プラントは、図６に示す如く、流動床式焼却炉５１、空気加熱器５２、燃焼用空気ファン５３、冷却塔５４、集じん器５５、ガス洗浄塔５６、誘引ファン５７及び煙突５８等から構成されており、流動床式焼却炉５１で高含水率の廃棄物や燃料、例えば脱水汚泥Ｓを焼却処理すると共に、流動床式焼却炉５１内で発生した高温の燃焼ガスＧと加熱された水蒸気Ｈを空気加熱器５２で熱回収してから冷却塔５４で冷却し、集じん器５５及びガス洗浄塔５６を通過させてクリーンガスとした後、誘引ファン５７を通して煙突５８から大気中へ放出するようにしたものである。

また、流動床式焼却炉５１は、炉本体５９、珪砂等の流動媒体から成る流動層６０、流動層用散気ノズル（図示省略）、供給フィーダー６１及び補助バーナ６２等から構成されている。

而して、前記流動床式焼却炉５１によれば、含水率が８０％程度の脱水汚泥Ｓは、供給フィーダー６１から炉内に定量供給され、流動層６０内に於いて流動層用散気ノズルから噴出される燃焼用空気により流動している流動媒体と混合攪拌されつつ燃焼されるようになっている。

ところで、前記流動床式焼却炉５１では、空気加熱器５２で約５００℃に加熱された燃焼用空気が流動層６０に送られているが、汚泥Ｓに含まれている水分を蒸発させ、燃焼温度を８５０℃まで昇温させてその温度を維持するためには、補助バーナ６２による助燃が必要であった。
そのため、流動床式焼却炉５１に於いては、補助バーナ６２の補助燃料が大量に必要になり、ランニングコストが高騰すると云う問題があった。
また、流動層６０に供給する燃焼用空気を空気加熱器５２で燃焼ガスＧ及び加熱された水蒸気Ｈにより加熱しているため、空気加熱器５２出口の燃焼ガスの温度が２５０℃程度となり、ボイラで熱回収するには温度が低すぎ、ボイラを設置することが困難であった。
更に、汚泥Ｓに含まれているアンモニアが燃焼前に除去されていないため、全量燃焼ガスとなり、温室効果ガスである亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の発生や酸性ガスであるＮＯｘの発生があると云う問題があった。
そのうえ、蒸発した汚泥Ｓの水蒸気Ｈが凝集されず、排ガス中に含まれるため、全て排ガス処理設備を通過することになり、排ガス処理設備や誘引ファンの容量が大きくなると共に、それに伴って電力消費量が高くなると云う問題があった。

特開昭６１−１３４５１９号公報特開平１１−０６３４５８号公報特開２００４−２７８９５０号公報

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、乾燥機等の高価な設備を設けずに高含水率の廃棄物や燃料を燃焼できると共に、ある程度のアンモニアガスを除去できるため、代表的な温室効果ガスの一つである亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の発生が少なく、脱臭効果が高められると共に、ダイオキシン類（ＤＸＮｓ）の発生が少ない燃焼ガス温度が８５０℃以上を達成できるようにした階段式焼却炉を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、乾燥ストーカ及び燃焼ストーカから成るストーカを備え、ストーカ下からストーカ上方の一次燃焼室に一次燃焼空気を供給してストーカ上に供給された高含水率の廃棄物や燃料を一次燃焼させると共に、一次燃焼室上方の二次燃焼室で未燃ガスや未燃物を二次燃焼させるようにした階段式焼却炉に於いて、前記階段式焼却炉は、階段式焼却炉の排ガス排出ラインから排ガスの一部を引き抜いて乾燥ストーカ下へ供給する排ガス供給路と、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した排ガスを乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜いて排ガス排出ラインに戻す排ガス戻り路とを備えていることに特徴がある。

本発明の請求項２の発明は、乾燥ストーカ及び燃焼ストーカから成るストーカを備え、ストーカ下からストーカ上方の一次燃焼室に一次燃焼空気を供給してストーカ上に供給された高含水率の廃棄物や燃料を一次燃焼させると共に、一次燃焼室上方の二次燃焼室で未燃ガスや未燃物を二次燃焼させるようにした階段式焼却炉に於いて、前記階段式焼却炉は、乾燥ストーカ下へ供給されて乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した一次燃焼空気を乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、一次燃焼空気のみを二次燃焼空気として二次燃焼室に供給する二次燃焼空気供給路と、二次燃焼空気供給路に介設され、一次燃焼空気と共に引き抜かれた蒸気やアンモニアガスを凝縮して除去する洗浄塔とを備えていることに特徴がある。

本発明の請求項３の発明は、乾燥ストーカ及び燃焼ストーカから成るストーカを備え、ストーカ下からストーカ上方の一次燃焼室に一次燃焼空気を供給してストーカ上に供給された高含水率の廃棄物や燃料を一次燃焼させると共に、一次燃焼室上方の二次燃焼室で未燃ガスや未燃物を二次燃焼させるようにした階段式焼却炉に於いて、前記階段式焼却炉は、階段式焼却炉の排ガス排出ラインから排ガスの一部を引き抜いて乾燥ストーカ下へ供給する排ガス供給路と、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した排ガスを乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、排ガスのみを再循環ガスとして二次燃焼室に供給する排ガス再循環路と、排ガス再循環路に介設され、排ガスと共に引き抜かれた蒸気やアンモニアガスを凝縮して除去する洗浄塔とを備えていることに特徴がある。

本発明の請求項４の発明は、乾燥ストーカの上方位置に、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した排ガス又は一次燃焼空気と乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスが二次燃焼室側へ流れるのを阻止すると共に、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料に輻射熱を与える輻射板を配設したことに特徴がある。

本発明の請求項１の階段式焼却炉は、階段式焼却炉の排ガス排出ラインから排ガスの一部を引き抜き、これを乾燥ストーカ下へ供給して乾燥ストーカ上の高含水率の廃棄物等を乾燥させ、また、乾燥ストーカ及び廃棄物等を通過した排ガスを乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜いて排ガス排出ラインに戻すようにしているため、炉内の燃焼ガス温度を８５０℃以上に上げることができると共に、廃棄物中にに含まれているアンモニアを燃焼前にある程度除去（約３０％除去）することができる。

その結果、本発明の請求項１のこの階段式焼却炉は、従来の階段式焼却炉のように高含水率の廃棄物等を乾燥させる乾燥機や乾燥機への蒸気供給系を必要とすると云うことがなく、乾燥機等の高価な設備を設けずに高含水率の廃棄物等を燃焼できると共に、乾燥機等の設置スペースも不要となるうえ、余剰蒸気も多くなる。
また、本発明の請求項１のこの階段式焼却炉は、蒸気を乾燥ストーカ上方から引き抜くことで燃焼ガスＧ温度を８５０℃以上に上げることができるため、補助バーナによる助燃が不要となり、補助燃料の消費量が少なくなってランニングコストの低減を図れる。
更に、本発明の請求項１のこの階段式焼却炉は、炉内の燃焼ガス温度を８５０℃以上に上げることができると共に、廃棄物等に含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができるため、温室効果ガスである亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）や酸性ガスであるＮＯｘの発生も少なくなるうえ、脱臭効果も高められる。

本発明の請求項２の階段式焼却炉は、乾燥ストーカ及び乾燥ストーカ上の廃棄物等を通過した一次燃焼空気を乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、一次燃焼空気中の蒸気やアンモニアガスを洗浄塔により除去し、一次燃焼空気のみを二次燃焼空気として二次燃焼室へ供給するようにしているため、炉内の燃焼ガス温度を８５０℃以上に上げることができると共に、廃棄物等に含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができ、図１に示す階段式焼却炉と同様の作用効果を奏することができる。
特に、本発明の請求項２の階段式焼却炉は、廃棄物等の乾燥により蒸発した水分（蒸気）とアンモニアガスを洗浄塔で凝縮して除去するようにしているため、排ガス排出ラインに設置したガス洗浄塔の容量を小さくすることができる。また、ランニングコストも低減できる。

本発明の請求項３の階段式焼却炉は、階段式焼却炉の排ガス排出ラインから排ガスの一部を引き抜き、これを乾燥ストーカ下へ供給して乾燥ストーカ上の高含水率の廃棄物等を乾燥させ、また、乾燥ストーカ及び廃棄物等を通過した排ガスを乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、排ガス中の蒸気やアンモニアガスを洗浄塔により除去し、排ガスのみを再循環ガスとして二次燃焼室へ供給するようにしているため、炉内の燃焼ガス温度を８５０℃以上に上げることができると共に、廃棄物等に含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができ、図１に示す階段式焼却炉と同様の作用効果を奏することができる。
特に、本発明の請求項３の階段式焼却炉は、廃棄物等の乾燥により蒸発した水分（蒸気）とアンモニアガスを洗浄塔で凝縮して除去するようにしているため、排ガス排出ラインに設置したガス洗浄塔の容量を小さくすることができる。
また、本発明の請求項３の階段式焼却炉は、乾燥ストーカの上方から引き抜いた排ガスを再循環ガスとして二次燃焼室１３へ供給しているため、ＮＯｘの低減を図れる。

本発明の請求項４の階段式焼却炉は、乾燥ストーカの上方位置に輻射板を配設しているため、乾燥ストーカ上の廃棄物等を輻射熱により確実且つ良好に乾燥させることができると共に、乾燥ストーカ上方の排ガス又は一次燃焼空気と蒸気やアンモニアガスが二次燃焼室側へ流れるのを阻止することができ、蒸気やアンモニアガスの引き抜きを良好に行える。

本発明の第１の実施形態に係る階段式焼却炉を備えた焼却プラントの概略系統図である。乾燥ストーカ上方の蒸気を引き抜く効果を示した説明図であり、（Ａ）は汚泥中の蒸発した蒸気の全量が燃焼ガスに混ざった場合（従来の階段式焼却炉に相当）を示し、（Ｂ）は汚泥中の蒸発した蒸気を引き抜いた場合（本発明の階段式焼却炉に相当）を示すものである。本発明の第２の実施形態に係る階段式焼却炉を備えた焼却プラントの概略系統図である。本発明の第３の実施形態に係る階段式焼却炉を備えた焼却プラントの概略系統図である。従来の階段式焼却炉を備えた焼却プラントの概略系統図である。従来の流動床式焼却炉を備えた焼却プラントの概略系統図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る階段式焼却炉１を用いた焼却プラントを示し、当該焼却プラントは、高含水率の廃棄物や燃料、例えば脱水汚泥Ｓ（以下、汚泥Ｓと呼ぶ）を焼却する階段式焼却炉１と、階段式焼却炉１の排ガス出口に接続され、高温の燃焼ガスＧ′から熱を回収して蒸気を発生するボイラ２と、ボイラ２にガスダクト３を介して接続され、排ガスＧ′中のダスト類を除去する集じん器４と、集じん器４にガスダクト３を介して接続され、排ガスＧ′中の酸性ガス（ＳＯｘやＨＣｌ等）を除去するガス洗浄塔５と、ガス洗浄塔５にガスダクト３を介して接続され、階段式焼却炉１内の燃焼ガスＧ′を誘引する誘引ファン６と、誘引ファン６を通過したクリーンな排ガスＧ′を大気中へ放出する煙突７とから構成されている。

前記階段式焼却炉１は、図１に示す如く、炉本体８と、汚泥Ｓを乾燥・燃焼させる乾燥ストーカ９ａ及び燃焼ストーカ９ｂから成る階段摺動式のストーカ９と、ストーカ９の下方に配設したストーカ下ホッパ１０と、ストーカ９上へ汚泥Ｓを定量供給する供給フィーダー１１と、ストーカ９の上方に形成された一次燃焼室１２と、一次燃焼室１２の上方に形成された二次燃焼室１３と、燃焼ストーカ９ｂ下へ一次燃焼空気を供給する燃焼用空気ファン１４及び一次燃焼空気供給ダクト１５と、一次燃焼空気供給ダクト１５に分岐状に接続されて二次燃焼室１３へ二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給ダクト１６と、一次燃焼空気及び二次燃焼空気をボイラ２からの蒸気により加熱する空気加熱器１７と、炉の立上げ時等に使用する補助バーナ１８と、ストーカ下ホッパ１０へ落下した灰を搬出する灰排出コンベヤ１９と、階段式焼却炉１の排ガス排出ラインから排ガスＧ′の一部を引き抜いて乾燥ストーカ９ａ下へ供給する排ガス供給路２０と、排ガス供給路２０に介設した乾燥キャリアーファン２１と、乾燥ストーカ９ａ及び乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを通過して乾燥ストーカ９ａの上方に流れたキャリアーガスＧ″を乾燥ストーカ９ａ上で発生した蒸気Ｈ_１やアンモニアガスと共に引き抜いて排ガス排出ラインに戻す排ガス戻り路２２と、乾燥ストーカ９ａ上方の一次燃焼室１２内に配設した輻射板２３とから構成されており、階段式焼却炉１の排ガス排出ラインから熱回収された排ガスＧ′の一部を引き抜き、これを乾燥ストーカ９ａ下へ供給して乾燥ストーカ９ａの火格子及び乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを通過させ、汚泥Ｓを通過したキャリアーガスＧ″を蒸発した汚泥Ｓ中の水分（蒸気Ｈ_１）とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ９ａの上方から引き抜いて排ガス排出ラインに戻し、排ガス排出ラインを流れている排ガスＧ′と共に集じん器４及びガス洗浄塔５で排ガス処理するようにしたものである。

また、前記排ガス供給路２０は、一端部がボイラ２と集じん器４を接続するガスダクト３に接続され、他端部が乾燥ストーカ９ａの下方位置に配置されたストーカ下ホッパ１０に接続された排ガス供給ダクト２０ａと、排ガス供給路２０に介設した乾燥キャリアーファン２１とから成り、乾燥キャリアーファン２１の吸引力により排ガス排出ラインから温度が２００℃〜２５０℃の排ガスＧ′の一部を引き抜き、この引き抜いた排ガスＧ′をキャリアーガスＧ″として乾燥ストーカ９ａへ供給するようにしたものである。

更に、前記排ガス戻り路２２は、乾燥ストーカ９ａ上方の炉壁に形成したラッパ状の引き抜き口２２ａと、一端部が引き抜き口２２ａに接続され、他端部がボイラ２と集じん器４を接続するガスダクト３に接続された排ガス戻りダクト２２ｂとから成り、乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを通過したキャリアーガスＧ″を誘引ファン６の吸引力により蒸発した汚泥Ｓ中の水分（蒸気Ｈ_１）とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ９ａの上方の引き抜き口２２ａから引き抜き、この引き抜いたキャリアーガスＧ″、蒸気Ｈ_１及びアンモニアガスを排ガス排出ラインに戻すようにしたものである。

そして、前記輻射板２３は、鋼板材により形成されており、炉本体８の乾燥ストーカ９ａ上方の炉壁から燃焼ストーカ９ｂ側へ張り出した状態で乾燥ストーカ９ａの上方位置に配設されている。この輻射板２３は、乾燥ストーカ９ａ上方の排ガスＧ′、蒸気Ｈ_１及びアンモニアガスが二次燃焼室１３側へ流れないようにすると共に、乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓに輻射熱を与えて脱水汚泥Ｓの乾燥効果を高めるものである。
尚、Ｃｌ等の腐食成分が多く含まる廃棄物等を燃焼させる場合には輻射板２３を省略しても良い。この場合、輻射板２３からの輻射熱を得られないため、乾燥ストーカ９ａ上の脱水汚泥Ｓが燃焼ガスＧからの輻射熱を多く得られるように乾燥ストーカ９ａを長くする。
また、輻射板２３を耐食性に優れた耐火物材により形成しても良い。この場合、腐食成分を多く含む廃棄物等を燃焼させる場合でも、輻射板２３を省略しなくても良く、輻射板２３の輻射熱により乾燥効果が高められる。

次に、上述した階段式焼却炉１を用いて汚泥Ｓを焼却処理する場合について説明する。

汚泥Ｓは、供給フィーダー１１により乾燥ストーカ９ａ上へ定量供給され、乾燥ストーカ９ａ上で排ガス供給路２０により排ガス排出ラインから引き抜かれて乾燥ストーカ９ａの下方から供給される２００℃〜２５０℃のキャリアーガスＧ″と燃焼ガスＧや燃焼火炎により加熱された輻射板２３からの輻射熱により加熱・乾燥される。

乾燥ストーカ９ａの火格子及び乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを通過したキャリアーガスＧ″と脱水汚泥Ｓの加熱・乾燥により発生した蒸気Ｈ_１及びアンモニアガスは、その大部分が乾燥ストーカ９ａの上方から排ガス戻り路２２により引き抜かれ、排ガス排出ラインに戻されて排ガス排出ラインを流れている排ガスＧ′と共に集じん器４及びガス洗浄塔５により排ガス処理される。

乾燥された汚泥Ｓは、引き続き乾燥ストーカ９ａから燃焼ストーカ９ｂ上へ送られ、燃焼ストーカ９ｂ上で下方から供給される一次燃焼空気によって火炎を上げて燃焼すると共に、燃焼ストーカ９ｂ上で完全燃焼し、灰となって燃焼ストーカ９ｂの下流側の灰出し口から落下排出される。尚、図１に於いて、Ｈ_２は燃焼ストーカ９ｂで発生した蒸気である。

一方、燃焼ガス中の未燃ガスや未燃物は、二次燃焼室１３内に於いて二次燃焼空気により撹拌・混合され、完全燃焼した後、排ガス出口から排出される。

図２は乾燥ストーカ９ａ上方の蒸気を引き抜く効果を示した説明図であり、（Ａ）は汚泥Ｓ中から発生した蒸気Ｈ（Ｈ_１＋Ｈ_２）の全量が燃焼ガスＧに混ざった場合（乾燥ストーカ９ａ上方から蒸気を引き抜かない従来の階段式焼却炉１に相当）を示し、（Ｂ）は汚泥Ｓ中から発生した蒸気Ｈ_２の２０％の量が燃焼ガスＧと混ざり、残りの８０％の蒸気Ｈ_１がキャリアーガスＧ″と排出された場合（乾燥ストーカ９ａ上方から蒸気を引き抜く本発明の階段式焼却炉１に相当）を示し、キャリアーガス（排ガスＧ″）の供給量は１０００Ｎｍ^３／ｈ、温度は２００℃とした。

従来の階段式焼却炉と本発明の階段式焼却炉１の試算に用いた数値は下記の通りである。
脱水した汚泥Ｓの水分７８％、脱水した汚泥Ｓの発熱量４１０ｋｃａｌ／ｋｇ（湿汚泥Ｓ）、脱水した汚泥Ｓの供給量１０００ｋｇ／ｈ、燃焼用空気３４３０Ｎｍ^３／ｈ（空気比１．４程度）、燃焼用空気の温度１５０℃、焼却炉からの放熱２％、燃焼ガスＧ′比熱０．３５ｋｃａｌ／Ｎｍ^３・℃とした。
その結果、図２からも明らかなように、従来の階段式焼却炉１では燃焼ガスＧ′温度が６４２℃になるのに対し、乾燥ストーカ９ａ上方の蒸気Ｈ_１を引き抜いた本発明の階段式焼却炉１では燃焼ガスＧ′温度が９００℃となり、燃焼ガスＧ′温度を約２５０℃程度上げることができた。

このように、上述した階段式焼却炉１は、排ガス供給路２０により排ガス排出ラインから２００℃〜２５０℃のキャリアーガスＧ″を引き抜き、これを乾燥ストーカ９ａ下へ供給して乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを乾燥させ、また、排ガス戻り路２２により乾燥ストーカ９ａ上で発生した蒸気Ｈ_１とアンモニアガスをキャリアーガスＧ″と一緒に引き抜き、排ガス排出ラインに戻すようにしているため、炉内の燃焼ガスＧ′温度を８５０℃以上に上げることができると共に、汚泥Ｓに含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができる。

その結果、この階段式焼却炉１は、従来の階段式焼却炉のように汚泥Ｓを乾燥させる汚泥乾燥機や汚泥乾燥機への蒸気供給系を必要とすると云うことがなく、汚泥乾燥機等の高価な設備を設けずに高含水率の廃棄物や燃料を燃焼できると共に、汚泥乾燥機等の設置スペースも不要となるうえ、余剰蒸気も多くなる。
また、この階段式焼却炉１は、蒸気を乾燥ストーカ９ａ上方から引き抜くことで燃焼ガスＧ′温度を８５０℃以上に上げることができるため、補補助バーナ１８による助燃が不要となり、補助燃料の消費量が少なくなってランニングコストの低減を図れる。
更に、この階段式焼却炉１は、炉内の燃焼ガスＧ′温度を８５０℃以上に上げることができると共に、汚泥Ｓに含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができるため、温室効果ガスである亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）や酸性ガスであるＮＯｘの発生も少なくなるうえ、脱臭効果も高められる。
加えて、この階段式焼却炉１は、乾燥ストーカ９ａの上方位置に輻射板２３を配設しているため、乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを輻射熱により確実且つ良好に乾燥させることができると共に、乾燥ストーカ９ａ上方のキャリアーガスＧ″や蒸気Ｈ_１、アンモニアガスが二次燃焼室１３側へ流れるのを阻止することができ、蒸気やアンモニアガスの引き抜きを良好に行える。

図３は本発明の第２の実施形態に係る階段式焼却炉１を用いた焼却プラントを示し、当該焼却プラントは、階段式焼却炉１、ボイラ２、集じん器４、ガス洗浄塔５、誘引ファン６及び煙突７から構成されている。
尚、図１に示す階段式焼却炉１及び焼却プラントと同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

前記階段式焼却炉１は、図３に示す如く、炉本体８、乾燥ストーカ９ａ及び燃焼ストーカ９ｂから成る階段摺動式のストーカ９、ストーカ下ホッパ１０、供給フィーダー１１、一次燃焼室１２、二次燃焼室１３、燃焼用空気ファン１４、一次燃焼空気供給ダクト１５、空気加熱器１７、空気加熱器１７ｂ、補助バーナ１８、灰排出コンベヤ１９、二次燃焼空気供給路２４、二次燃焼空気ファン２５、洗浄塔２６及び輻射板２３から構成されており、乾燥ストーカ９ａ下へ空気加熱器１７により加熱された一次燃焼空気を供給し、乾燥ストーカ９ａ及び乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを通過して乾燥ストーカ９ａの上方に流れた一次燃焼空気を蒸発した汚泥Ｓ中の水分（蒸気Ｈ_１）とアンモニアガスと共に引き抜き、洗浄塔２６で一次燃焼空気中の蒸気及びアンモニアガスを凝縮して除去した後、空気加熱器１７ｂで加熱してから一次燃焼空気を二次燃焼空気として二次燃焼室１３に供給するようにしたものである。

また、前記二次燃焼空気供給路２４は、乾燥ストーカ９ａ上方の炉壁に形成したラッパ状の引き抜き口２４ａと、二次燃焼室１３の炉壁に形成した複数の吹き込み口２４ｂと、引き抜き口２４ａと吹き込み口２４ｂを連通状に接続する二次燃焼空気供給ダクト２４ｃと、二次燃焼空気供給ダクト２４ｃに介設した空気加熱器１７ｂ及び二次燃焼空気ファン２５とから成り、二次燃焼空気ファン２５により乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを通過した一次燃焼空気を蒸発した汚泥Ｓ中の水分（蒸気Ｈ_１）とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ９ａの上方の引き抜き口２４ａから引き抜き、二次燃焼空気供給路２４に介設した洗浄塔２６により一次燃焼空気中の蒸気Ｈ_１及びアンモニアガスを除去した後、空気加熱器１７ｂで加熱してから一次燃焼空気のみを二次燃焼空気として吹き込み口２４ａから二次燃焼室１３へ吹き込めるようになっている。

更に、前記洗浄塔２６は、二次燃焼空気供給路２４の二次燃焼空気ファン２５よりも上流側位置に介設されており、水等の洗浄液を噴射して一次燃焼空気中の蒸気及びアンモニアガスを凝縮して除去するようになっている。

この階段式焼却炉１は、二次燃焼空気供給路２４により乾燥ストーカ９ａ上で発生した蒸気とアンモニアガスを一次燃焼空気と一緒に引き抜き、二次燃焼空気供給路２４に介設した洗浄塔２６により一次燃焼空気中の蒸気及びアンモニアガスを除去し、一次燃焼空気のみを二次燃焼空気として二次燃焼室１３へ供給するようにしているため、炉内の燃焼ガスＧ温度を８５０℃以上に上げることができると共に、汚泥Ｓに含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができ、図１に示す階段式焼却炉１と同様の作用効果を奏することができる。
特に、この階段式焼却炉１は、汚泥Ｓの乾燥により蒸発した水分（蒸気）とアンモニアガスを二次燃焼空気供給路２４に介設した洗浄塔２６で凝縮して除去するようにしているため、排ガス排出ラインに設置したガス洗浄塔５の容量を小さくすることができる。また、ランニングコストを低減できる。

図４は本発明の第３の実施形態に係る階段式焼却炉１を用いた焼却プラントを示し、当該焼却プラントは、階段式焼却炉１、ボイラ２、集じん器４、ガス洗浄塔５、誘引ファン６及び煙突７から構成されている。
尚、図１に示す階段式焼却炉１及び焼却プラントと同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

前記階段式焼却炉１は、図４に示す如く、炉本体８、乾燥ストーカ９ａ及び燃焼ストーカ９ｂから成る階段摺動式のストーカ９、ストーカ下ホッパ１０、供給フィーダー１１、一次燃焼室１２、二次燃焼室１３、燃焼用空気ファン１４、一次燃焼空気供給ダクト１５、空気加熱器１７、ガス加熱器１７ｃ、補助バーナ１８、灰排出コンベヤ１９、排ガス供給路２０、乾燥キャリアーファン２１、排ガス循環路２７、排ガス循環ファン２８、洗浄塔２９及び輻射板２３から構成されており、階段式焼却炉１の排ガス排出ラインから熱回収されて除塵された排ガスＧ′の一部を引き抜き、これを乾燥ストーカ９ａ下へ供給して乾燥ストーカ９ａの火格子及び乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを通過させ、汚泥Ｓを通過したキャリアーガスＧ″を蒸発した汚泥Ｓ中の水分（蒸気Ｈ_１）とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ９ａの上方から引き抜き、洗浄塔２９でキャリアーガスＧ″中の蒸気Ｈ_１及びアンモニアガスを凝縮して除去した後、ガス加熱器１７ｃで加熱してからキャリアーガスＧ″を再循環ガスとして二次燃焼室１３へ供給するようにしたものである。

また、前記排ガス供給路２０は、一端部が集じん器４とガス洗浄塔５を接続するガスダクト３に接続され、他端部が乾燥ストーカ９ａの下方位置に配置されたストーカ下ホッパ１０に接続された排ガス供給ダクト２０ａと、排ガス供給路２０に介設した乾燥キャリアーファン２１とから成り、乾燥キャリアーファン２１の吸引力により排ガス排出ラインから温度が２００℃〜２５０℃の排ガスＧ′の一部を引き抜き、この引き抜いた排ガスＧ′をキャリアーガスＧ″として乾燥ストーカ９ａへ供給するようにしたものである。

更に、前記排ガス循環路２７は、乾燥ストーカ９ａ上方の炉壁に形成したラッパ状の引き抜き口２７ａと、二次燃焼室１３の炉壁に形成した複数の吹き込み口２７ｂと、引き抜き口２７ａと吹き込み口２７ｂを連通状に接続する排ガス循環ダクト２７ｃと、排ガス循環ダクト２７ｃに介設した排ガス循環ファン２８とから成り、排ガス循環ファン２８により乾燥ストーカ９ａ上の汚泥Ｓを通過したキャリアーガスＧ″を蒸発した汚泥Ｓ中の水分（蒸気Ｈ_１）とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ９ａの上方の引き抜き口２７ａから引き抜き、排ガス循環路２７に介設した洗浄塔２９によりキャリアーガスＧ″中の蒸気Ｈ_１及びアンモニアガスを除去した後、ガス加熱器１７ｃで加熱してキャリアーガスＧ″のみを再循環ガスとして吹き込み口２７ｂから二次燃焼室１３へ供給するようになっている。

更に、前記洗浄塔２９は、排ガス循環路２７の排ガス循環ファン２８よりも上流側位置に介設されており、水等の洗浄液を噴射してキャリアーガスＧ″中の蒸気Ｈ_１及びアンモニアガスを凝縮して除去するようになっている。

この階段式焼却炉１は、排ガス循環路２７により乾燥ストーカ９ａ上で発生した蒸気Ｈ_１とアンモニアガスをキャリアーガスＧ″と一緒に引き抜き、排ガス循環路２７に介設した洗浄塔２９により排ガスＧ′中の蒸気及びアンモニアガスを除去し、キャリアーガスＧ″のみを再循環ガスとして二次燃焼室１３へ供給するようにしているため、炉内の燃焼ガスＧ温度を８５０℃以上に上げることができると共に、汚泥Ｓに含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができ、図１に示す階段式焼却炉１と同様の作用効果を奏することができる。
特に、この階段式焼却炉１は、汚泥Ｓの乾燥により蒸発した水分（蒸気）とアンモニアガスを洗浄塔２９で凝縮して除去するようにしているため、排ガス排出ラインに設置したガス洗浄塔５の容量を小さくすることができる。
また、この階段式焼却炉１は、乾燥ストーカ９ａの上方から引き抜いたキャリアーガスＧ″を再循環ガスとして二次燃焼室１３へ供給するようにしているため、ＮＯｘの低減を図れる。

１は階段式焼却炉、９はストーカ、９ａは乾燥ストーカ、９ｂは燃焼ストーカ、１２は一次燃焼室、１３は二次燃焼室、２０は排ガス供給路、２２は排ガス戻り路、２３は輻射板、２４は二次燃焼空気供給路、２６は洗浄塔、２７は排ガス循環路、２９は洗浄塔。

Claims

乾燥ストーカ及び燃焼ストーカから成るストーカを備え、ストーカ下からストーカ上方の一次燃焼室に一次燃焼空気を供給してストーカ上に供給された高含水率の廃棄物や燃料を一次燃焼させると共に、一次燃焼室上方の二次燃焼室で未燃ガスや未燃物を二次燃焼させるようにした階段式焼却炉に於いて、前記階段式焼却炉は、階段式焼却炉の排ガス排出ラインから排ガスの一部を引き抜いて乾燥ストーカ下へ供給する排ガス供給路と、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した排ガスを乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜いて排ガス排出ラインに戻す排ガス戻り路とを備えていることを特徴とする階段式焼却炉。
乾燥ストーカ及び燃焼ストーカから成るストーカを備え、ストーカ下からストーカ上方の一次燃焼室に一次燃焼空気を供給してストーカ上に供給された高含水率の廃棄物や燃料を一次燃焼させると共に、一次燃焼室上方の二次燃焼室で未燃ガスや未燃物を二次燃焼させるようにした階段式焼却炉に於いて、前記階段式焼却炉は、乾燥ストーカ下へ供給されて乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した一次燃焼空気を乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、一次燃焼空気のみを二次燃焼空気として二次燃焼室に供給する二次燃焼空気供給路と、二次燃焼空気供給路に介設され、一次燃焼空気と共に引き抜かれた蒸気やアンモニアガスを凝縮して除去する洗浄塔とを備えていることを特徴とする階段式焼却炉。
乾燥ストーカ及び燃焼ストーカから成るストーカを備え、ストーカ下からストーカ上方の一次燃焼室に一次燃焼空気を供給してストーカ上に供給された高含水率の廃棄物や燃料を一次燃焼させると共に、一次燃焼室上方の二次燃焼室で未燃ガスや未燃物を二次燃焼させるようにした階段式焼却炉に於いて、前記階段式焼却炉は、階段式焼却炉の排ガス排出ラインから排ガスの一部を引き抜いて乾燥ストーカ下へ供給する排ガス供給路と、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した排ガスを乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、排ガスのみを再循環ガスとして二次燃焼室に供給する排ガス再循環路と、排ガス再循環路に介設され、排ガスと共に引き抜かれた蒸気やアンモニアガスを凝縮して除去する洗浄塔とを備えていることを特徴とする階段式焼却炉。
乾燥ストーカの上方位置に、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した排ガス又は一次燃焼空気と乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスが二次燃焼室側へ流れるのを阻止すると共に、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料に輻射熱を与える輻射板を配設したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の階段式焼却炉。