JP2793451B2 - ごみ焼却炉におけるダイオキシン類の低減化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ごみ焼却炉におけるダ
イオキシン類の低減化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、家庭等から排出される可燃ごみ
は、回収され、ごみ焼却炉で焼却して処分されている
（例えば、特開平３−２８６１７号公報参照）。

【０００３】このような焼却炉は、ごみクレーンにより
ごみが供給されるホッパと、このホッパからごみを案内
するホッパシュートと、このホッパシュートのごみを移
送するごみ押出機を有する給塵装置と、給塵装置により
供給されたごみを乾燥する乾燥ストーカと、乾燥ストー
カからのごみを燃焼する燃焼ストーカと、燃焼ストーカ
からのごみをおき火燃焼させる後燃焼ストーカとを備え
ている。

【０００４】乾燥ストーカ，燃焼ストーカ，後燃焼スト
ーカは、燃焼室を形成する。この燃焼室は、炉体下部に
設けられている。そして、炉体上部には排ガス冷却室が
形成され、さらに、ガス冷却室上端には排ガスを排出す
る排出口が形成されている。

【０００５】乾燥ストーカ，燃焼ストーカ，後燃焼スト
ーカ内には、それらの各下部空気吹込口から、高温の一
次燃焼空気が吹き込まれる。ごみは、乾燥ストーカにお
いて、攪拌・解きほぐされながら前方に移送され、乾燥
ストーカから燃焼ストーカに運ばれ、さらに、燃焼スト
ーカで、攪拌・解きほぐされながら一次燃焼され、前方
に移送して後燃焼ストーカに運ばれる。

【０００６】そして、炉冷却ファンと呼ばれて炉出口付
近に設けられた送風機は、燃焼温度が高くなった場合に
常温の空気を吹き込むように操作され、炉体上部の排ガ
ス冷却室に導かれた排ガスを冷却していた。

【０００７】すなわち、一次燃焼による燃焼温度が上昇
したときのみ、ごみ焼却炉の炉出口の排ガス温度制御と
して、冷却空気を吹き込むといった考え方で燃焼が制御
されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、炉出口
付近に設けられる送風機は、炉冷却ファンと呼ばれ、炉
温が高くなった場合に吹き込むように操作され、炉温が
制御されていたが、燃焼制御ではなかった。

【０００９】従来におけるごみ焼却炉の二次燃焼は、炉
体の形状の工夫等により、高温の排ガスと未燃ガスとを
接触させることにより、また、その滞留時間をより長く
取る方が良いとされ、排ガスの二次燃焼のために再燃空
気を積極的に吹き込むことは行われていなかった。

【００１０】このような状況下、近年、ダイオキシンの
問題等により、ごみの完全燃焼の達成が求められるよう
になってきた。従来の炉温をある範囲にすれば良いとい
うだけの炉温管理から、より高度の完全燃焼管理が求め
られるようになってきた。完全燃焼達成は、排ガス中の
ＣＯ濃度や排ガス中のカーボンの残量等により評価され
る。

【００１１】このように排ガスの浄化が求められている
中、炉体の燃焼ストーカ上の燃焼帶でのごみは、完全燃
焼若しくはそれに近い状態で燃焼され、ほぼ完全燃焼さ
れた高温の排ガスが発生するが、乾燥ストーカ上の乾燥
帶では、未だ充分に乾いていないごみが燃焼されること
から、不完全燃焼の比較的低温の未燃ガスを含む排ガス
が発生するおそれが多い。

【００１２】そこで、ごみの完全燃焼を達成させるに
は、一次燃焼側のより安定した燃焼（ごみ供給量，一次
燃焼空気量制御）と、一次燃焼では取り残される高温の
排ガス中の未燃ガスを、二次燃焼区間にて、二次燃焼空
気と混合させ、二次燃焼を促進させることが要求され
る。

【００１３】ところが、二次燃焼を促進させようとして
も、炉冷却用として二次燃焼区間へ一次燃焼空気を送る
制御では、特に、炉温低下時に、二次燃焼空気が吹き込
まれなくなるため、二次燃焼空気の供給量が一次燃焼空
気量に対して不足したり、或いは、混合用の風速が得ら
れなくなり、完全燃焼の達成には遠く、例えば、ＣＯ濃
度は、通常炉温時の１０〜１００倍のピーク値となるこ
ともある。

【００１４】一方、都市ごみ焼却炉におけるダイオキシ
ン類の生成には、都市ごみ成分中に含まれていたダイ
オキシン類が、焼却炉内で熱分解・酸化分解を受けない
で通過してしまったもの、焼却炉出口以降における気
相反応とフライアッシュ表面が関与した気固反応により
生成されるもの、排ガス冷却過程において、３００℃
付近で生成するものとがある。

【００１５】これらの生成を抑制するには、完全燃焼に
よる排ガス中の未燃炭素の低減や、３００℃付近でのフ
ライアッシュの滞留時間の短縮が有効であることが確認
されている。

【００１６】そこで、本発明の目的は、このような事実
に基づき、ごみ焼却炉の完全燃焼と３００℃付近の排ガ
スの滞留時間の短縮を可能とするごみ焼却炉におけるダ
イオキシン類の低減化方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、燃焼室に一次
燃焼空気を供給してごみを燃焼し、燃焼室で発生する排
ガス中の残留未燃ガスを二次燃焼室で燃焼し、排ガスを
ガス冷却室および空気予熱器で冷却し、電気集塵器また
はバグフィルターで排ガス中の煤塵を除去するごみ焼却
炉の燃焼方法において、一次燃焼空気量１に対して０．
４〜０．６の二次燃焼空気を、排ガスの上昇流の流速の
約６〜８倍の流速で供給して排ガス中の未燃ガスと燃焼
ガスとを縦方向に混合し排ガス中の残留未燃ガスを再燃
し、さらに、一次燃焼空気量１に対して０．３〜０．４
の常温の三次燃焼空気を、二次燃焼空気の風速の約２倍
の風速で供給して排ガス中の残留未燃ガスと燃焼ガスと
を水平方向に混合し排ガス中の残留未燃ガスを再燃し、
ついで、排ガスをガス冷却室で急冷して空気予熱器出口
の排ガス温度を約２００〜２５０℃にするものである。

【００１８】

【作用】本発明においては、二次燃焼室の下部に二次燃
焼空気を吹き込み、二次燃焼室下部において、乾燥ゾー
ンで発生する未燃ガスと燃焼ゾーンからの高温の燃焼ガ
スとを縦方向に混合し、急激な部分燃焼によるサーマル
ＮＯｘの発生を抑制しながら未燃ガスの再燃焼を行う。

【００１９】つぎに、二次燃焼室上部において、三次燃
焼空気による急速水平混合がなされ、二次燃焼室での未
燃ガスの完全燃焼がほぼ達成され、ＣＯを低減すること
ができる。

【００２０】そして、二次燃焼室の上部または隣接して
配設されたガス冷却室において、水または空気が噴射さ
れ、下流側の空気予熱器出口の排ガス温度が約２００〜
２５０℃になるように急冷される。

【００２１】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１は本発明の実施例に係わるごみ焼却炉の構
成図である。

【００２２】図１において、符号１はごみ焼却炉を示し
ている。このごみ焼却炉１は、ごみピット１Ａと、この
ごみピット１Ａのごみ投入側に設けた投入扉１Ｂと、ご
みピット１Ａの上部に設けたごみクレーン１Ｃと、この
ごみクレーン１Ｃによりごみが供給されるホッパ２と、
このホッパ２からごみを案内するホッパシュート３と、
このホッパシュート３のごみを移送するごみ押出機４を
有する給塵装置と、給塵装置により供給されたごみを乾
燥する乾燥ストーカ５と、乾燥ストーカ５からのごみを
燃焼する燃焼ストーカ６と、燃焼ストーカ６からのごみ
をおき火燃焼させる後燃焼ストーカ７とを備えている。

【００２３】ごみ押出機４は、ホッパシュート３の下部
に設けられている。乾燥ストーカ５，燃焼ストーカ６，
後燃焼ストーカ７は、炉体８内に収容され、この炉体８
の上端には燃焼ガスを排出する排出口９が形成され、炉
体８の側壁面には、冷却水供給口１０と、二次燃焼空気
用送風機１１と、冷却水供給口１０と二次燃焼空気用送
風機１１の間の三次燃焼空気用送風機１２とが配設さ
れ、炉体８の下端には助燃バーナ１３が配設されてい
る。

【００２４】炉体８の内部は、乾燥ストーカ５，燃焼ス
トーカ６，後燃焼ストーカ７の上方にある一次燃焼室１
４と、二次燃焼空気用送風機１１付近の二次燃焼室１５
と、二次燃焼室１５の上方の三次燃焼室１６と、三次燃
焼室１６の上方のガス冷却室１７とで構成されている。

【００２５】二次燃焼空気用送風機１１は炉体８の一次
燃焼室１４の直上に設けられている。二次燃焼空気吹込
ノズル１１Ａは、二次燃焼室１５の上部側と下部側に設
けられている。

【００２６】二次燃焼空気吹込ノズル１１Ａより吹き込
まれた二次燃焼空気は、炉体８の二次燃焼室１５の下部
から上部に向かってほぼＳ字状（蛇行状）を描きながら
縦方向に排ガスの上昇流と混合される。

【００２７】炉体８の三次燃焼室１６，ガス冷却室１７
付近の断面は円形状に構成され、図２に示すように、炉
体８の三次燃焼室１６における壁面には、三次燃焼空気
用送風機１２から空気が送られる複数の三次燃焼空気吹
込ノズル１２Ａが所定の間隔で円周状に設けられてい
る。

【００２８】各三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａの吹込方
向は、それぞれ炉体８の壁面に対して所定の傾斜角度
で、かつ炉体８の接線方向に対して同一傾斜角度となっ
ており、炉体８内に二次燃焼空気の渦流を生成するよう
になっている。

【００２９】なお、三次燃焼室１６の径が大きくなった
場合、中心部の吹き抜け防止を行い、混合効率を高める
に、三次空気吹込ノズル１２Ａの吹込角度をそれぞれ変
えると良い。

【００３０】そして、空気供給管１８の一端は、ごみピ
ット１Ａに接続され、その他端側は途中で分岐して、炉
体８の乾燥ストーカ５の下部８Ａに接続する第１分岐管
１８Ａ、燃焼ストーカ６の下部８Ｂに接続する第２分岐
管１８Ｂ、後燃焼ストーカ７の下部８Ｃに接続する第３
分岐管１８Ｃを構成している。

【００３１】乾燥ストーカ５の下部８Ａと燃焼ストーカ
６の下部８Ｂには、炉下コンベヤ２６が設けられててい
る。この炉下コンベヤ２６と後燃焼ストーカ７の下部８
Ｃとは、主灰出しコンベヤ２７と連絡している。この主
灰出しコンベヤ２７は、灰バンカ２７と連絡している。

【００３２】空気供給管１８の途中には、風量調整ダン
パ（図示せず）と、一次燃焼空気用送風機２０と、一次
燃焼空気温度調整ダンパ２０Ａとが設けられている。第
１分岐管１８Ａの途中には一次燃焼空気振分け第１ダン
パ２１Ａが、第２分岐管１８Ｂの途中には一次燃焼空気
振分け第２ダンパ２１Ｂが、第３分岐管１８Ｃの途中に
は一次燃焼空気振分け第３ダンパ２１Ｃがそれぞれ設け
られている。

【００３３】また、炉体８の排出口９には、排出ダクト
２２が接続され、その途中に空気予熱器２３，電気集塵
器２４が順番に介装されている。空気供給管１８の一次
燃焼空気温度調整ダンパ２０Ａの両側部分には、空気予
熱器２３を通る熱交換用空気管２５と温水発生器１９が
接続されている。

【００３４】空気予熱器２３を介して、排出ダクト２２
中の排気ガスと、熱交換用空気管２５および温水発生器
１９内の一次燃焼空気が熱交換され、空気供給管１８内
の一次燃焼空気が高温になるとともに排出ダクト２２中
の排気ガスが冷却される。

【００３５】空気予熱器２３と電気集塵器２４とを結ぶ
ダクト２８には、配管３１を介して消石灰タンク２９が
連絡している。消石灰タンク２９内の消石灰は、消石灰
吹込ブロア３０によって供給される。

【００３６】電気集塵器２４の下部には、集塵灰加湿機
３２が設けられている。この集塵灰加湿機３２の下部
は、灰バンカ２７と連絡している。電気集塵器２４の下
流側は、ダクト３３を介して誘引送風機３４が設けられ
ている。この誘引送風機３４は、煙突３５と連絡してい
る。

【００３７】つぎに、図１ないし図４に基づいてこのよ
うに構成されたごみ焼却炉による燃焼制御方法について
説明する。本実施例においては、乾燥ストーカ５の下部
８Ａに、燃焼ストーカ６の下部８Ｂに、後燃焼ストーカ
７の下部８Ｃにそれぞれ高温の一次燃焼空気が吹き込ま
れ、ごみ供給量，一次燃焼空気量制御により、乾燥スト
ーカ５，燃焼ストーカ６，後燃焼ストーカ７上のごみが
安定燃焼されて排ガスが生成され、この排ガスは炉体８
内を上昇し、二次燃焼室１５内に至る。

【００３８】通常、この排ガスの上昇流の流速は、約２
〜３ｍ/secである。一方、二次燃焼空気用送風機１１か
ら一次燃焼空気に対応した量の二次燃焼空気が、その送
風速度を排ガスの上昇流の流速の約６〜８倍程度にし
て、二次燃焼室１５内に吹き込まれ、二次燃焼室１５の
下部において、乾燥ゾーンで発生する未燃ガスと燃焼ゾ
ーンからの高温の燃焼ガスとを縦方向に混合し、急激な
部分燃焼によるサーマルＮＯｘの発生を抑制しながら未
燃ガスの再燃焼を行う。

【００３９】ここで、二次燃焼空気の吹込量は、一次燃
焼空気量を１とすると、１：0.4 〜0.6 とされている。
また、二次燃焼空気については、従来炉温冷却としての
使用目的のため常温の空気が用いられていたのに対し
て、本実施例においては、二次燃焼を主目的に二次燃焼
空気を吹き込むので、二次燃焼空気も高温に設定され、
二次燃焼をより効果的にしている。

【００４０】さらに、二次燃焼により生成された排ガス
は、一次燃焼により生成された排ガスとともに上昇し、
三次燃焼室１６に至る。一方、三次燃焼空気用送風機１
２から複数の三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａを介して三
次燃焼空気が、その送風速度を二次燃焼空気の吹込風速
の約２倍程度の値にして、三次燃焼室１６内に吹き込ま
れる。

【００４１】ここで、三次燃焼空気の吹込量は、一次燃
焼空気量を１とすると、１：0.3 〜0.4 とされている。
三次燃焼室１６内では、三次燃焼空気と、二次燃焼によ
ってもまだ燃焼していない排ガス中の残留未燃ガスとの
混合が促進される。

【００４２】この場合、三次燃焼空気は常温とされ、排
ガスに対する冷却をより効果的にしており、また、複数
の三次燃焼空気吹込ノズル１２Ａを介して炉体８内へ常
温の三次燃焼空気が渦巻くように吹き込まれるので、三
次燃焼空気と排ガス中の残留未燃ガスとの混合の促進を
効果的にしている。

【００４３】かかる状態で、三次燃焼室１６にて、三次
燃焼が促進される。そして、一次燃焼，二次燃焼，三次
燃焼により生成された排ガスは、ガス冷却室１７に導か
れ、冷却水供給口１０から噴霧された冷却水により急冷
される。

【００４４】ここでの急冷は、空気予熱器２３の出口２
３Ａの排ガス温度を約２００〜２５０℃にするためのも
のであり、冷却水供給口１０からの噴霧水量を変えるこ
とによって行われる。

【００４５】その後、排ガスは、排出口９に導かれ、さ
らに、排出ダクト２２から空気予熱器２３を経て冷却さ
れ、電気集塵器２４に至る。電気集塵器２４の入口温度
は、約２００〜２５０℃とされる。

【００４６】電気集塵器２４では、排ガス中の煤塵が除
去され、基準値以下にされる。そして、冷却・清浄化さ
れた排ガスは、誘引送風機３４にて煙突３５へ排出され
る。

【００４７】一方、燃焼室１４で完全に燃え尽き灰とな
ったごみ、主灰出しコンベヤ２７内のシール水により加
湿・冷却される。また、電気集塵器２４のダストは、細
かく、比重も小さいので集塵加湿機３２で、加湿し、主
灰出しコンベヤ２７で排出される。

【００４８】焼却炉からの灰である燃渣と電気集塵器２
４のダストは、灰バンカ２７に貯留される。排ガスで空
気を予熱し、予熱空気を温水発生器１９に通過すること
により、予熱利用設備で必要とする熱を回収する。

【００４９】空気予熱器２３を出た排ガス中に消石灰を
吹き込むことによって、排ガス中に含まれる塩化水素を
基準値以下にする。消石灰と反応した塩化水素は、塩化
カルシウムとして電気集塵器２４で捕集・除去される。

【００５０】以上の如き構成によれば、排ガス中の残留
未燃ガスとの混合を促進するように一次燃焼空気に対応
した量の二次燃焼空気が、炉体８内に縦方向に混合する
ように供給されるので、一次燃焼で生成された排ガス中
の残留未燃ガスと高温の燃焼ガスとを緩やかに縦方向に
混合し、急激な部分燃焼によるサーマルＮＯｘの発生を
抑制しながら未燃ガスの再燃焼が行われる。

【００５１】したがって、排ガス中の未燃ガスの残存率
を少なくしてごみをより完全燃焼させることができる。
特に、炉温低下時にも、二次燃焼空気が吹き込まれ、二
次燃焼空気の供給量が一次燃焼空気量に対して対応した
量となるので、二次燃焼空気の量が不足することなく、
あるいは、混合用としての二次燃焼空気の風速を得るこ
とができ、完全燃焼の達成に近くなり、例えば、ＣＯ濃
度を低減することができる。

【００５２】そして、一次燃焼で生成された排ガス中の
残留未燃ガスを二次燃焼し、さらに、二次燃焼後の排ガ
ス温度は、約８００℃〜９００℃となるため、二次燃焼
した排ガス中に、三次燃焼空気を送り込み、再混合する
ことにより、排ガス中の残留未燃ガスを再燃させること
ができる。

【００５３】したがって、排ガス中の未燃ガスの残存率
を少なくしてごみをより完全燃焼させることができる。
しかも、二次燃焼した排ガス中に残留未燃ガスがほぼ無
くなったとしても、三次燃焼空気吹き込みによる冷却効
果を得ることができる。

【００５４】したがって、炉体８のガス冷却室１７への
冷却水の供給量を低減し、排ガス中の水分を低減し、ご
み焼却炉１から排出される白煙の量を少なくすることが
できる。

【００５５】さらに、ダイオキシン対策として、例え
ば、既設のごみ焼却炉においても、炉体８の排出ダクト
２２の途中に設けた電気集塵器２４の入口の排ガス温度
を約２００℃に設備設計した場合、ガス冷却室１７の容
量や冷却水供給口１０による噴霧水量を増やして、急冷
することによって対応できる。

【００５６】このような既設のごみ焼却炉においても、
前述の二次燃焼空気供給とともに三次燃焼空気供給を図
ることにより、ごみ焼却炉の全体としての冷却能力を向
上させ、ガス冷却室１７の容量や冷却水噴霧設備の改修
をしないで、排ガス温度の冷却目標値を達成することが
できる。

【００５７】なお、本実施例では、電気集塵器２４を用
いたが、バグフィルターとしても良い。つぎに、本実施
例による具体例を表１および表２に示す。

【００５８】表１は、本発明にもとづくごみ焼却炉の制
御方法による測定値を示し、表２は三次燃焼を行わない
通常のごみ焼却炉の制御方法による測定値を示す。表１
から、明らかなように、ダイオキシン類毒性換算値（I-
TEQng/Nm³ ）が通常の焼却炉に比して遙かに低い2.6ng/
Nm³ を示した。

【００５９】なお、電気集塵器２４に代えてバグフィル
ターを用いれば、煙突３５から排出さる排ガス中のダイ
オキシン類毒性換算値（I-TEQng/Nm³ ）を0.5ng/Nm³ 以
下にできる。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【表２】

【００６２】なお、図５に示すように、ガス冷却室を別
置型としても良い。この場合には、空気による冷却も可
能である。この場合においては、表３に示すように、そ
のダイオキシン類毒性換算値（I-TEQng/Nm³ ）は、上記
実施例よりもさらに低い2.0ng/Nm³ を示した。

【００６３】なお、電気集塵器２４に代えてバグフィル
ターを用いれば、煙突３５から排出さる排ガス中のダイ
オキシン類毒性換算値（I-TEQng/Nm³ ）を0.5ng/Nm³ 以
下にできる。

【００６４】

【表３】

【００６５】つぎに、図６にしたがって本発明のごみ焼
却炉について説明する。ごみ焼却炉の能力は、25ｔ／16
ｈ×２炉＝50t/day 、形式は、准連続燃焼式焼却炉とし
た。そのフローは、図６に示すとおりである。

【００６６】まず、立上時のＣＯ濃度経時変化を図７に
示す。一段混合していた従来の方法（以下、従来システ
ムと呼ぶ）で立ち上げた場合のＣＯ濃度を破線で示し、
本発明のごみ焼却炉を用いた場合を一点鎖線で示す。

【００６７】従来システムでは、立上時に1000ppm を超
えるＣＯ濃度のピークが生じていた。立上時のＣＯ濃度
低減対策として、バーナの昇温と三次燃焼空気の併用
で、ＣＯ濃度のピークを700ppm程度に低減することがで
きる。

【００６８】さらに、立上時にごみ供給量制御と一次燃
焼空気量制御にファジィ制御を用いた自動燃焼制御シス
テムと併用することで、立上時のＣＯ濃度のピークを30
0ppmまで低減することができる。

【００６９】つぎに、定常運転時のＣＯ濃度とＮＯｘ濃
度の経時的変化について、従来システムと本発明の塵焼
却炉を使った場合との測定結果を図８に示す。また、本
発明のごみ焼却炉を用いた場合と、本発明のごみ焼却炉
を自動燃焼制御システムと併用した場合についての経時
変化を図９に示す。

【００７０】従来システムに対し、本発明のごみ焼却炉
を用いた場合、ＣＯ濃度は約２／３に低減され、ＮＯｘ
濃度も約２／３に低減された。このことから、本発明の
ごみ燃焼炉では、ＣＯ濃度を低減させる混合を行いなが
ら、ＮＯｘ濃度を低レベルで管理することのできるシス
テムであることが確認できた。

【００７１】さらに、自動燃焼制御システムを併用した
場合、ＮＯｘ濃度は本発明のごみ焼却炉を単独で使用し
た場合と同レベルであったが、ＣＯ濃度は約１／２に低
減された。

【００７２】また、従来システムと本発明のごみ焼却炉
を用いた場合、および自動燃焼制御システムを併用した
場合の集塵灰中の有機炭素量（Ｔ−Ｃ）（％）の測定結
果は、従来システムでは 1.9％、本発明では 1.4％、自
動燃焼制御システムを併用した場合では0.75％であっ
た。

【００７３】このデータは、１６時間運転の定常時に３
時間ごとに４回サンプリングを行い、コンポジットした
資料について分析したものである。従来システムでは、
1.9％であったが、本発明のごみ燃焼炉を用いた場合は
1.4 ％となり、ＣＯ濃度同様約２／３に低減されてい
た。自動燃焼制御システムを併用した場合には、0.75％
となっており、さらに約１／２に低減されていた。

【００７４】このことから、本発明のごみ焼却炉によ
り、二次燃焼室での混合効率が向上し、排ガス中の未燃
分のほとんどが熱分解され、より完全燃焼に近づけるこ
とができた。

【００７５】さらに、自動燃焼制御システムを併用する
ことで、二次燃焼室へ入る排ガス量や排ガス温度が常に
安定化され、二次燃焼室における混合がより効果的に働
き、完全燃焼に対して非常に有効な組合せ（トータルシ
ステム）となることが確認できた。

【００７６】自動燃焼システムを用いた電気集塵器入口
排ガス温度 220℃で運転管理した状態で、三次燃焼空気
を使用しない場合と、使用して運転した場合について、
電気集塵器出口排ガス中のダイオキシン類同族体濃度を
測定した。その結果を図１０に示す。

【００７７】三次燃焼空気を使用した場合、PCDFにおい
ては、H₇CDD_S およびO₇CDDが多少増えたものの、他の同
族体は減少していて、全体としてダイオキシン類は低減
されていた。排ガスの冷却プロセスと冷却条件を同じに
していることから、三次燃焼空気を用いることにより二
次燃焼室出口までに生成されるダイオキシン類が低減さ
れたと考えられる。

【００７８】また、三次燃焼空気を使用しないで運転し
た場合の TEQは3.3ng/Nm³ で、使用した場合は2.6ng/Nm
³ と減少していた。以上のことから、三次燃焼空気を使
用することにより、二次燃焼室出口で完全燃焼がより達
成され、ダイオキシン類の低減に対しても有効であるこ
とが確認できた。

【００７９】つぎに、ガス冷却室１７と電気集塵器２４
間に設置されている空気予熱器２３でもダイオキシン類
が生成されていることが報告されているので、ダイオキ
シン類の低減化の一方法として、ガス冷却室１７の出口
１７の排ガス温度を低くすることがあげられる。

【００８０】ガス冷却室１７の出口１７の排ガス温度
は、ガス冷却室１７の噴霧水量によって変えられ、この
噴霧水量は電気集塵器２４の入口２４Ａの排ガス温度の
設定条件で制御される。

【００８１】したがって、運転条件を電気集塵器２４の
入口２４Ａの排ガス設定温度とした。この運転条件と、
運転結果を表４に示す。表中、ＥＰとは電気集塵器を表
す。電気集塵器２４の入口２４Ａの排ガス温度を、２０
０℃，２２０℃，２３５℃，２５０℃に設定した場合、
ガス冷却室１７の出口１７の排ガス温度は、それぞれ２
６０℃，２７３℃，２８５℃，２９７℃となっていた。

【００８２】ガス冷却室１７の入口では、９００℃前後
ある排ガス温度が、水噴霧により３００℃以下に急冷さ
れているにもかかわらず、電気集塵器２４の出口２４Ｂ
の排ガス中のＣＯ濃度はいずれも30ppm 以下となってい
た。

【００８３】ただし、集塵灰中の有機炭素量は電気集塵
器２４の入口２４Ａの排ガス温度を２００℃としたRUN1
で、他の運転条件により1.5 〜2.2 倍大きくなってい
た。これらのことから、自動燃焼制御システムと本発明
のごみ焼却炉により、排ガス中の未燃分は一瞬にて熱分
解が完了するが、フライアッシュ中の未燃分の熱分解は
滞留時間が重要なファクターとなり、ガス冷却室１７の
水噴霧条件によって影響を受けるものと思われる。

【００８４】したがって、ガス冷却室炉上型の場合、滞
留時間を２秒程度取れる二次燃焼室容量とすることで、
別置型の場合も同様に２秒程度の滞留時間を取ることに
より、ほぼ完全燃焼が達成される。

【００８５】

【表４】

【００８６】RUN1〜RUN4の定常運転時における電気集塵
器２４の出口２４Ｂのダイオキシン類濃度を表５に示
す。

【００８７】

【表５】

【００８８】焼却炉一体形ガス冷却室を備えた施設にお
けるTEQ としては、どの条件においても4ng/Nm³ 以下と
非常に低い値となっている。これは、自動燃焼制御シス
テムと、本発明により、完全燃焼が達成されている効果
はガス冷却室１７での排ガス急冷効果であると考えられ
る。

【００８９】また、集塵灰Ｔ−Ｃ(%) と、電気集塵器２
４の出口２４Ｂの排ガス中のTEQ の関係を図１１に示
す。集塵灰Ｔ−Ｃ(%) とTEQ に正の相関があった。

【００９０】このことから、飛灰中の有機炭素量がダイ
オキシン類の生成に影響を与えていることが考えられ
る。つぎに、電気集塵器２４の出口２４Ｂの排ガス温度
を、２００℃〜２５０℃に変えた場合（RUN1〜RUN4）の
ダイオキシン類同族体の濃度を図１２および図１３に示
す。

【００９１】電気集塵器２４の入口２４Ａの排ガス温度
を、２３５℃、および２５０℃に設定したRUN3,4では、
ダイオキシン類の各同族体濃度の割合はほぼ同レベルで
あった。

【００９２】しかし、２００℃まで下げたRUN1において
は、ダイオキシン類濃度が逆に高くなっていた。これ
は、ガス冷却室１７の噴霧水量が多くなり、ガス冷却室
１７の蒸発熱負荷が設定条件より大きくなり過ぎたため
と考えられる。

【００９３】各運転条件におけるガス冷却室実蒸発熱負
荷は表６に示す通りである。ここで、ガス冷却室容積
は、噴霧ノズル取付位置下部1.0mからガス冷却室出口ま
でを見込んでいる。

【００９４】これらのことから、焼却炉一体形ガス冷却
室では、排ガスを急冷することによりガス冷却室以降の
ダイオキシン類生成に対して低減効果があるものの、蒸
発熱負荷が高くなり過ぎた場合、二次燃焼室における未
燃分の熱分解に悪影響を与え、有機炭素の残留が増え、
T₄CDD_S ダイオキシン類同族体などが増大してしまうこ
とから、蒸発熱負荷が130,000Kcal/m³・h を超えるよう
な水噴霧は行わないほうが良いであろう。

【００９５】

【表６】

【００９６】RUN2の運転条件でサンプリングした電気集
塵器の集塵灰のダイオキシン類同族体のうど電気集塵器
出口排ガス中のダイオキシン類同族体濃度を図１４に示
す。なお、集塵灰のダイオキシン類は、電気集塵器入口
ダスト濃度から出口ダスト濃度を差し引いた値2.96g/Nm
³ を乗じて１Nm³ 当たりに換算して値で示した。

【００９７】系外へ持ち出されるダイオキシン類として
は集塵灰中のPCDDが一番多くなっていた。また、排ガス
中のTEQ は、2.6ng/Nm³ で、集塵灰中のTEQ は、2.4ng/
Nm³となっており、同規模の施設に比べ低い値であっ
た。

【００９８】このことは、自動燃焼制御システムと本発
明により、燃焼室での発生制御がなされたことと、ガス
冷却室出口排ガス温度が２８０℃以下に急冷したことに
より、ガス冷却室〜電気集塵器間でのダイオキシン類生
成が低減されたことの相乗効果であると考えられる。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
まず、一次燃焼空気１に対して０．４〜０．６の二次燃
焼空気を、排ガスの上昇流の流速の約６〜８倍の流速で
供給して排ガス中の未燃ガスと燃焼ガスとを縦方向に混
合し排ガス中の残留未燃ガスを再燃するので、高温の燃
焼ガスと未燃排ガスとが急激な部分燃焼を起こすことな
く緩やかに燃焼し、サーマルＮＯｘの発生を抑制しなが
ら未燃ガスの再燃焼を行うことができる。

【０１００】つぎに、一次燃焼空気量１に対して０．３
〜０．４の常温の三次燃焼空気を、二次燃焼空気の風速
の約２倍の風速で供給して排ガス中の残留未燃ガスと燃
焼ガスとを水平方向に混合し排ガス中の残留未燃ガスを
再燃するので、残留未燃ガスを水平方向に急激に燃焼し
て完全燃焼に近づけることが可能となり、ＣＯ濃度を低
減することができる。

【０１０１】その後、排ガスをガス冷却室で急冷して空
気予熱器出口の排ガス温度を約２００〜２５０℃にする
ため、ダイオキシン類の低減が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るごみ焼却炉の構成図であ
る。

【図２】図１の炉体の三次燃焼空気吹込ノズルを示す炉
体の断面図である。

【図３】本発明の実施例に係るごみ焼却炉の概要を示す
斜視図である。

【図４】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステム概
要図である。

【図５】本発明の実施例に係るごみ焼却炉の変形例を示
す斜視図である。

【図６】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステムに
基づく処理フローである。

【図７】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステムに
基づく立上時のＣＯ濃度経時変化を示すグラフである。

【図８】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステムに
基づく定常運転時ＣＯ，ＮＯｘ濃度経時変化を示すグラ
フである。

【図９】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステムを
自動燃焼制御システムと併用した場合の定常運転時Ｃ
Ｏ，ＮＯｘ濃度経時変化を示すグラフである。

【図１０】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステム
を自動燃焼制御システムと併用した場合のＩ−ＴＥＱ同
族体濃度を示すグラフである。

【図１１】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステム
を自動燃焼制御システムと併用した場合の集塵灰と電気
集塵器出口排ガス中のＩ−ＴＥＱ同族体濃度を示すグラ
フである。

【図１２】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステム
を自動燃焼制御システムと併用した場合の電気集塵器出
口排ガス温度とダイオキシン類同族体濃度を示すグラフ
である。

【図１３】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステム
を自動燃焼制御システムと併用した場合の電気集塵器出
口排ガス温度とダイオキシン類同族体濃度を示すグラフ
である。

【図１４】本発明の実施例に係るごみ焼却炉のシステム
を自動燃焼制御システムと併用した場合の集塵灰および
電気集塵器出口排ガス中のダイオキシン類同族体濃度を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ ごみ焼却炉 ５ 乾燥ストーカ ６ 燃焼ストーカ ７ 後燃焼ストーカ ８ 炉体 １０ 冷却水供給口 １４ 一次燃焼室 １５ 二次燃焼室 １６ 三次燃焼室 １７ ガス冷却室 ２３ 空気予熱器 ２４ 電気集塵器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−9419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−100220（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−111981（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−115235（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−34434（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23G 5/00,5/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室に一次燃焼空気を供給してごみを
   燃焼し、燃焼室で発生する排ガス中の残留未燃ガスを二
   次燃焼室で燃焼し、排ガスをガス冷却室および空気予熱
   器で冷却し、電気集塵器またはバグフィルターで排ガス
   中の煤塵を除去するごみ焼却炉の燃焼方法において、 一次燃焼空気量１に対して０．４〜０．６の二次燃焼空
   気を、排ガスの上昇流の流速の約６〜８倍の流速で供給
   して排ガス中の未燃ガスと燃焼ガスとを縦方向に混合し
   排ガス中の残留未燃ガスを再燃し、 さらに、一次燃焼空気量１に対して０．３〜０．４の常
   温の三次燃焼空気を、二次燃焼空気の風速の約２倍の風
   速で供給して排ガス中の残留未燃ガスと燃焼ガスとを水
   平方向に混合し排ガス中の残留未燃ガスを再燃し、 ついで、排ガスをガス冷却室で急冷して空気予熱器出口
   の排ガス温度を約２００〜２５０℃にすることを特徴と
   するごみ焼却炉におけるダイオキシン類の低減化方法。