JP6616945B2 - 焼却プラント - Google Patents

Description

本発明は、ごみ等の廃棄物を処理する焼却プラントに関する。

従来から、廃棄物を焼却する火炉室を有する焼却炉を含む焼却プラントが知られている。このような焼却プラントでは、火炉室における燃焼後に生じる排ガス（焼却炉排ガス）に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を低減することが求められる。これに関し、焼却炉排ガスに含まれるこれらの物質を低減するためには、火炉室内での局部燃焼（過高温域の発生）を抑制し、緩慢燃焼による適切な燃焼状態を確立することが有効である。このため、酸素濃度の低い排ガスを火炉室に導入するように構成された焼却プラントが提案されている。例えば、特許文献１には、火炉室における燃焼後に生じる排ガスを火炉室に再度導入する構成が開示されている。また、特許文献２には、バイオマスを発酵させる発酵槽で発生したバイオガスを燃焼器で燃焼させることによって生じる排ガスを火炉室に導入する構成が開示されている。

特開平１０−３３２１２０号公報 特開２０１３−１３３９８３号公報

しかし、このような排ガスは、酸素濃度は低いが塩素分や硫黄分等の腐食性物質の濃度は高く、排ガスを火炉室に導入する際に、その導入経路に塩素分や硫黄分による腐食を防止するための対策を講じる必要があり、腐食対策箇所が増大すると、焼却炉の設置および維持のためのコストが増大する。

そこで、本発明は、燃焼の際に生じる窒素酸化物濃度の低減を図るため、排ガスを火炉室へ導入する際の腐食対策箇所の増大を抑制しつつ火炉室内での局部燃焼の発生を抑制することができる焼却プラントを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の一態様に係る焼却プラントは、酸素含有ガスを用いて廃棄物を焼却するための火炉室を有する焼却炉と、化石燃料を空気を用いて燃焼させる機器と、前記機器における燃焼後に生じる機器排ガスを前記酸素含有ガスの一部として前記火炉室内に導入する第１導入経路と、を備えている。

化石燃料の燃焼によって生じる機器排ガスは、腐食性が低く、性状が安定している。そのためこのような機器排ガスを酸素含有ガスの一部として火炉室内に導入することにより、酸素濃度の低い排ガスを導入経路の腐食対策を要することなく導入することができる。したがって、上記構成によれば、排ガスを火炉室へ導入するための腐食対策箇所の増大を抑制しつつ火炉室内での局部燃焼の発生を抑制することができる。

前記焼却プラントは、前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるための調整装置と、前記火炉室内の燃焼状態に応じて前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるように前記調整装置を制御する制御装置と、を備えてもよい。これにより、火炉室内の燃焼状態に応じて前記機器排ガスの導入量を変化させることができ、火炉室内での局部燃焼の発生を効果的に抑制することができる。

前記調整装置は、前記第１導入経路に設けられた、前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるための第１調整機構を含んでもよい。これにより、簡単な構成で、火炉室への機器排ガスの導入量を精度よく変化させることができる。

前記焼却プラントは、前記第１導入経路から分岐して前記火炉室における燃焼後に生じる焼却炉排ガスが通過する排気経路へ接続されるバイパス経路を備え、前記機器排ガスのうち、前記第１調整機構によって前記火炉室へ導入される機器排ガスの残りの機器排ガスが、前記バイパス経路を介して前記排気経路へ導入されるように構成されてもよい。これにより、機器排ガスの不要分と焼却炉排ガスとを共通の排気経路を用いて排気することができるため、焼却プラントの小面積化、低コスト化を図ることができる。

前記調整装置は、前記機器の化石燃料使用量を変化させることで前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させる化石燃料使用量調整機構を含み、前記制御装置は、前記化石燃料使用量調整機構を制御して、前記機器の化石燃料使用量を変化させることにより前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させてもよい。これによれば、化石燃料使用量を変化させることにより、機器排ガスの発生量が変化するため、機器排ガスの火炉室への導入量を変化させることができる。

前記制御装置は、前記火炉室における燃焼後に生じる焼却炉排ガスの酸素濃度に応じて前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるように前記調整装置を制御してもよい。これによれば、焼却炉排ガスの酸素濃度に応じて機器排ガスの火炉室への導入量を変化させることにより、火炉室内の酸素濃度を容易かつ適切に制御することができる。

前記制御装置は、前記火炉室内の温度に応じて前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるように前記調整装置を制御してもよい。これによれば、火炉室内の温度に応じて機器排ガスの火炉室への導入量を変化させることにより、火炉室内をＮＯ_ｘ発生量が抑制される温度に制御することができる。

前記機器は、前記焼却プラントで用いられる電力を発生させる発電機を含んでもよい。これによれば、焼却プラントに予め設けられている、機器を用いることにより、機器の設置コストを低減することができる。

前記機器は、化石燃料を空気を用いて燃焼させることにより蒸気を発生させる蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を利用する蒸気利用設備と、を備え、前記焼却プラントは、前記火炉室の排気経路下流側に設けられ、排熱を蒸気として回収する蒸気回収装置と、前記蒸気回収装置で回収された蒸気を前記蒸気利用設備に利用するための蒸気導入経路と、を備え、前記調整装置は、前記蒸気導入経路に設けられた、前記蒸気回収装置で回収された蒸気の前記蒸気利用設備への導入量を変化させることで前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるための第２調整機構を含んでもよい。これによれば、火炉室における燃焼後に生じる焼却炉排ガスの排熱から蒸気回収装置で生成される蒸気を蒸気利用設備に利用することで機器の蒸気発生装置における蒸気発生のための化石燃料の使用量を低減させることができる。さらに、化石燃料の使用量を変化させることにより機器排ガスの量を変化させることができる。したがって、蒸気回収装置から蒸気利用設備へ導入される蒸気の量を第２調整機構を制御することにより変化させることで、機器排ガスの発生量が変化するため、機器排ガスの火炉室への導入量を変化させることができる。

前記焼却炉は、前記火炉室の下方に設けられたストーカと、前記ストーカの下方から前記火炉室内へ空気を導入する第１空気導入部と、を備え、前記第１導入経路は、前記第１空気導入部に接続されてもよい。これにより、ストーカの下方から火炉室内へ空気を導入する第１空気導入部から機器排ガスを導入することができるため、酸素濃度の低い機器排ガスを火炉室の燃焼状態に直接的に作用させることができる。また、機器排ガスは腐食性が低いため、ストーカ等焼却炉の主要な燃焼機構の腐食対策を要することなく、第１空気導入部から酸素濃度の低い排ガスを導入することができる。

前記焼却炉は、前記火炉室の下方に設けられたストーカと、前記ストーカの下方以外の箇所から前記火炉室内へ空気を導入する第２空気導入部と、前記火炉室における燃焼後に生じる焼却炉排ガスを前記第２空気導入部に導入する第２導入経路と、を備えてもよい。これによれば、腐食対策が比較的容易な第２空気導入部に焼却炉排ガスを再導入させることにより、機器排ガスの排出量に拘わらず、酸素濃度の低い排ガスをより大量かつ広範囲に導入することができる。

前記焼却プラントは、前記機器排ガスの導入量を調整する調整装置と、前記火炉室内の燃焼状態に応じて前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるように前記調整装置を制御する制御装置と、を備え、前記焼却炉は、前記第１空気導入部とは異なる箇所から前記火炉室内へ空気を導入する第２空気導入部を備え、前記第１導入経路は、前記第１空気導入部および前記第２空気導入部に接続され、前記調整装置は、前記第１導入経路から前記第１空気導入部への前記機器排ガスの導入量を変化させるための第１空気導入部調整機構と、前記第１導入経路から前記第２空気導入部への前記機器排ガスの導入量を変化させるための第２空気導入部調整機構と、を含み、前記制御装置は、前記火炉室内の燃焼状態に応じて前記第１空気導入部および前記第２空気導入部のそれぞれから前記火炉室内へ導入される前記機器排ガスの導入量をそれぞれ制御してもよい。これにより、より火炉室内の燃焼状態に応じた機器排ガスの導入を行うことができ、火炉室内での局部燃焼の発生をより効果的に抑制することができる。

本発明の焼却プラントによれば、排ガスを火炉室へ導入するための腐食対策箇所の増大を抑制しつつ火炉室内での局部燃焼の発生を抑制することができる。

図１は本発明の実施の形態１に係る焼却プラントを示す概略構成図である。 図２は図１に示す焼却プラントの焼却炉への空気の導入経路を示す概略図である。 図３は本発明の実施の形態２に係る焼却プラントを示す概略構成図である。 図４は本発明の実施の形態３に係る焼却プラントを示す概略構成図である。 図５は図４に示す焼却プラントの焼却炉への空気の導入経路を示す概略図である。 図６は本発明の実施の形態４に係る焼却プラントを示す概略構成図である。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る焼却プラント１を示す概略構成図である。この焼却プラント１は、酸素含有ガスを用いて廃棄物を焼却するための火炉室２１を有する焼却炉２と、焼却炉２から排出される焼却炉排ガスから排熱を蒸気として回収する蒸気回収装置であるボイラ４と、を含む。焼却炉２のボイラ４とは反対側には、ホッパー１１および給じん機１２が配置されており、ボイラ４からは、排ガスの排気経路１５が煙突１８まで延びている。排気経路１５には、上流側から順に、エコノマイザー（図示せず）、減温塔（図示せず）、集塵機１６およびブロワ１７が設けられている。

ホッパー１１には、図示しないピットに貯められた廃棄物が図示しないクレーンにより投入される。給じん機１２は、所定のインターバル（例えば、０．５〜３分間隔）で間欠的に作動することにより、ホッパー１１に投入された廃棄物を焼却炉２の火炉室２１内に送り込む。

焼却炉２は、火炉室２１の下方に設けられたストーカを有している。ストーカは、廃棄物の搬送手段として機能する。ストーカは、給じん機１２に近い側から順に乾燥ストーカ３１、燃焼ストーカ３２および後燃焼ストーカ３３を有する。すなわち、これらのストーカ３１〜３３は、廃棄物の移動方向に配列されている。乾燥、燃焼および後燃焼ストーカ３１〜３３の下方には、風箱３４〜３６がそれぞれ設けられている。さらに、焼却炉２は、火炉室２１とボイラ４との間に火炉室２１と連続する再燃焼室２２を有する。なお、燃焼ストーカ３２は、図例では１段であるが、２段以上設けられていてもよい。乾燥、燃焼および後燃焼ストーカ３１〜３３は、例えば、互いに異なるインターバルで間欠的に作動する。

本実施形態では、全てのストーカ３１〜３３が水平であり、乾燥ストーカ３１と燃焼ストーカ３２が同じ高さ、後燃焼ストーカ３３が少し下方に位置している。ただし、後燃焼ストーカ３３は、乾燥および燃焼ストーカ３１，３２と同じ高さに位置していてもよい。あるいは、乾燥、燃焼および後燃焼ストーカ３１〜３３は、全てが傾斜した姿勢でそれらの間に段差が形成されるように並んでいてもよい。

火炉室２１には、ストーカ３１〜３３越しに一次空気が供給されるとともに、ストーカ３１〜３３の上方で二次空気が供給される。すなわち、焼却プラント１は、ストーカ３１〜３３の下方の風箱３４〜３６内に一次空気を供給する第１供給路１３と、火炉室２１および後述する中間室２３内に二次空気を供給する第２供給路１４とを含む。風箱３４，３５は、ストーカ３１，３２の下方から火炉室２１内へ空気（一次空気）を導入する第１空気導入部として機能し、火炉室２１の上部および中間室２３に第２空気導入部（後述）が設けられる。

火炉室２１では、廃棄物の熱分解および部分酸化反応により燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスが廃棄物と共に燃焼される。再燃焼室２２は、火炉室２１から流出する燃焼ガスを完全燃焼させるためのものである。廃棄物の燃焼後の灰は、後燃焼ストーカ３３に隣接して設けられた排出口２４から排出される。

本実施形態では、火炉室２１が、廃棄物の移動方向と同方向に燃焼ガスが流れる並行流型である。再燃焼室２２は、火炉室２１から流出する燃焼ガスを反転させる。より詳しくは、再燃焼室２２は、燃焼ガスの流れ方向において火炉室２１の下流側端部から火炉室２１と重なるように斜め上向きに延びている。ただし、火炉室２１は必ずしも並行流型である必要はなく、火炉室２１内で燃焼ガスが上向きに流れるように、再燃焼室２２が火炉室２１の中央から上向きに延びていてもよい。

火炉室２１と再燃焼室２２との間には、これらで挟まれた中間室２３が形成されている。上述したように、第２供給路１４は、この中間室２３に二次空気を供給する。図２は図１に示す焼却プラントの焼却炉への空気の導入経路を示す概略図である。図２に示すように、中間室２３には、当該中間室２３に供給された二次空気を火炉室２１内に吹き込むための吹出口２３ａが設けられている。また、第２供給路１４は、火炉室２１内に二次空気を直接的に吹き出すための複数の吹出口１４ａ（図２では、図面の簡略化のために１つだけを図示）を有する。

ボイラ４では、焼却炉２から排出される排ガス（排熱）によって水蒸気が生成される。より詳しくは、図１に示すように、ボイラ４は、再燃焼室２２の上方に配置された放射室４１と、放射室４１と上部同士が連通する第１煙道４２と、第１煙道４２と下部同士が連通する第２煙道４３と、を含む。ボイラ４で排熱から生成された水蒸気は、発電機１９Ｂと連結されたタービン１９Ａに送られて発電に利用される。ボイラ４を通過した排ガスの大部分は、排気経路１５を流れた後に、煙突１８から大気中へ放出される。

本実施形態の焼却プラント１は、焼却炉２とは別に化石燃料を空気を用いて燃焼させる機器５を備えている。機器５は、焼却プラント１で用いられる電力を発電する発電機５３を含む。機器５は、化石燃料（例えば石油、天然ガス等）を空気を用いて燃焼させることにより蒸気を発生させる蒸気発生装置（ボイラ）５１と、蒸気発生装置５１で発生した蒸気を利用する蒸気利用設備とを備えている。蒸気利用設備は、蒸気発生装置５１で発生した蒸気を噴射することにより回転駆動する蒸気タービン５２と、蒸気タービン５２の回転に基づいて電力を発電する発電機５３とを備えている。蒸気発生装置５１は、化石燃料を空気を用いて燃焼させた後の機器排ガスが排気口５１ａから排出される。化石燃料は、投入口５１ｂから蒸気発生装置５１内に投入される。なお、蒸気利用設備は、発電のための設備に限られず、例えば蒸気発生装置５１で発生した蒸気を利用する温水設備や空気加熱設備等であってもよい。

焼却プラント１は、機器５から排出された機器排ガスを酸素含有ガスの一部として焼却炉２の火炉室２１内に導入する第１導入経路（機器排ガス導入経路）５４を備えている。第１導入経路５４にはブロワ５０が設けられている。ブロワ５０は、機器排ガスが火炉室２１内へ導入されるのを促進するよう構成される。

さらに、焼却プラント１は、機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるための調整装置と、火炉室２１内の燃焼状態に応じて機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるように調整装置を制御する制御装置７と、を備えている。本実施の形態において、調整装置は、第１導入経路５４に設けられた、機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるための第１調整機構（第１導入経路調整機構）５５を含む。なお、図１においては第１調整機構５５をブロワ５０の下流側に設置しているが、第１調整機構５５をブロワ５０の上流側（すなわち蒸気発生装置５１の排気口５１ａとブロワ５０との間の第１導入経路５４）に設けてもよい。また、第１導入経路５４の蒸気発生装置５１の排気口５１ａと第１調整機構５５との間には、分岐経路５６が設けられ、当該分岐経路５６には調整装置として機能する分岐経路調整機構５７が設けられる。分岐経路５６は、脱硝装置や煙突等の機器５の排気経路（図示せず）に接続される。

第１調整機構５５および分岐経路調整機構５７は、例えば各調整機構５５，５７が設けられる径路の排ガスの流量を変化させるダンパ（例えば中心回転式ダンパ）等により構成される。これらの調整機構５５，５７は、第１導入経路５４および分岐経路５６に流れる機器排ガスの比率を変更する分配器として機能する。機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるための調整装置としてダンパ等の既存の調整機構を用いることにより、簡単な構成で、火炉室２１への導入量を精度よく変化させることができる。なお、第１調整機構５５を第１導入経路５４と分岐経路５６との交点に設けた端部回転式ダンパとして構成し、分岐経路調整機構５７を省略してもよい。

制御装置７は、火炉室２１内の燃焼状態に応じて機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるように第１調整機構５５および分岐経路調整機構５７を制御する。この際、制御装置７は、調整装置である第１調整機構５５および分岐経路調整機構５７を利用して、機器５の本来の用途における出力の制御に影響を及ぼさないように機器排ガスの導入量を制御する。例えば、機器５が出力一定制御されている場合、機器排ガスの排出量も大体一定となる。このとき、制御装置７は、火炉室２１内に導入すべき機器排ガスの量が機器５の機器排ガスの排出量を上回ったとしても、機器５により排出される機器排ガスの範囲内で火炉室２１内に機器排ガスを導入する（火炉室２１内に導入される機器排ガスの最大値が機器５から排出される機器排ガスの排出量となる）よう制御する。機器５本来の用途における出力の制御に影響を及ぼさないように機器排ガスの導入量を制御することにより、機器排ガスの利用による機器５への影響を抑制することができる。

図２に示すように、第１導入経路５４は、一次空気を導入する第１空気導入部（風箱３４〜３６）および二次空気を導入する第２空気導入部に接続される。より具体的には、第１導入経路５４は、第１調整機構５５の下流側において第１空気導入部に接続される第１空気導入経路５８と、第１空気導入経路５８から分岐して第２空気導入部に接続される第２空気導入経路５９とを有する。

第１空気導入経路５８は、第１導入経路５４から乾燥、燃焼および後燃焼ストーカ３１〜３３の下方の風箱３４〜３６の少なくとも１つへ機器排ガスを導く。すなわち、風箱３４〜３６の少なくとも１つが第１空気導入部に相当する。本実施形態では、乾燥ストーカ３１の下方の風箱３４および燃焼ストーカ３２の下方の風箱３５が第１空気導入部として機能し、第１空気導入経路５８は、風箱３４，３５へ機器排ガスを導く。

第１空気導入経路５８には、調整装置として、第１導入経路５４から第１空気導入部への機器排ガスの導入量を変化させるための第１空気導入部調整機構６０を備えている。第１空気導入部調整機構６０は例えば中心回転式のダンパにより構成される。制御装置７は、火炉室２１内の燃焼状態に応じて第１空気導入部調整機構６０を制御し、第１空気導入部から火炉室２１内へ導入される機器排ガスの導入量をそれぞれ制御する。

第２空気導入経路５９は、第１導入経路５４から火炉室２１における乾燥ストーカ３１および燃焼ストーカ３２の上方空間へ機器排ガスを導く。火炉室２１の天井には、複数の下向き吹出し口６２と、火炉室２１の両側壁に配置された複数の横向き吹出し口６３とが設けられている。複数の下向き吹出し口６２および複数の横向き吹出し口６３には、それぞれ第２空気導入経路５９が分岐して接続される。したがって、本実施形態では、複数の下向き吹出し口６２および複数の横向き吹出し口６３が第２空気導入部として機能する。

第２空気導入経路５９には、調整装置として、第１導入経路５４から第２空気導入部への機器排気ガスの導入量を変化させるための第２空気導入部調整機構６１を備えている。さらに、複数の下向き吹出し口６２への分岐路のそれぞれには、補助調整機構（ダンパ）６４が設けられている。

さらに、第２空気導入経路５９には、分岐経路である撹拌経路６５が接続される。撹拌経路６５は、第１導入経路５４から第２空気導入経路５９を介して火炉室２１における後燃焼ストーカ３３の上方空間へ機器排ガスを導く。第２空気導入経路５９における撹拌経路６５の分岐点は、例えば第２空気導入部調整機構６１よりも上流側に位置する。なお、撹拌経路６５は、必ずしも第２空気導入経路５９から分岐している必要はなく、第１空気導入経路５８または第１導入経路５４から分岐してもよい。撹拌経路６５が第１空気導入経路５８から分岐する場合、第１空気導入経路５８における撹拌経路６５の分岐点は、例えば第１空気導入部調整機構６０よりも上流側に位置する。

撹拌経路６５には、撹拌調整機構（ダンパ）６６が設けられている。また、撹拌経路６５は、後燃焼ストーカ３３の上方で燃焼ガスの流れを横切るように配置された噴射管６７を有する。噴射管６７には、燃焼ガスの流れ方向と反対方向に機器排ガスが噴射されるように、複数の噴射穴（図示せず）が形成されている。これにより、機器排ガスを利用して、燃焼ガスを撹拌させることができる。なお、噴射管６７が燃焼ストーカ３２の上方に配置されていて、撹拌経路６５が火炉室２１における燃焼ストーカ３２の上方空間へ機器排ガスを導くように構成されてもよい。

制御装置７は、火炉室２１内の燃焼状態に応じて第１空気導入部調整機構６０および第２空気導入部調整機構６１を制御し、第１空気導入部および第２空気導入部のそれぞれから火炉室２１内へ導入される機器排ガスの導入量をそれぞれ制御可能に構成されている。さらに、制御装置７は、補助調整機構６４および撹拌調整機構６６を機器排ガスの導入量を調整するための調整装置として制御することも可能である（図２においては制御線の図示を省略している）。

第１空気導入部調整機構６０および第２空気導入部調整機構６１は、第１空気導入経路５８および第２空気導入経路５９に流れる機器排ガスの比率を変更する分配器を構成する。なお、分配器として、第１空気導入部調整機構６０および第２空気導入部調整機構６１の代わりに、第１空気導入経路５８と第２空気導入経路５９との分岐点に、例えば端部回転式ダンパにより構成される調整機構を設けることとしてもよい。

焼却炉２の火炉室２１から排出される焼却炉排ガスは、塩素分（例えば数１００ｐｐｍ）および硫黄分（例えば数１０ｐｐｍ）が多く、焼却炉排ガスを火炉室２１内に再導入する場合には導入経路の腐食対策が必要となる。また、バイオガスについても特に硫黄分（例えば数１０００ｐｐｍ）が多く含まれる場合が多く、バイオガスの燃焼後の排ガスを火炉室２１内に導入する場合には導入経路の腐食対策が必要となる。また、焼却炉排ガスやバイオガスの燃焼後の排ガスは、廃棄物やバイオマスの原料によって成分が大きく変動し、不純物が多く、導入量に応じた安定的な局部燃焼発生抑制効果を発揮できない恐れがある。これに対し、化石燃料の燃焼によって生じる機器排ガスは、塩素分は略０であり、硫黄分も１０ｐｐｍ以下であり、腐食性が低い。また、化石燃料の成分は略均質であり、導入量に応じた安定的な局部燃焼発生抑制効果が期待できる。

このため、機器排ガスを酸素含有ガスの一部として火炉室２１内に導入することにより、酸素濃度の低い排ガスを導入経路の腐食対策を要することなく導入することができる。すなわち、本実施の形態においては、第１導入経路５４、第１空気導入経路５８、第２空気導入経路５９、撹拌経路６５、各調整機構５５，５７，６０，６１，６４，６６、第１空気導入部３４，３５、第２空気導入部６２，６３、および噴射管６７の腐食対策が不要となる。したがって、排ガスを火炉室２１へ導入するための腐食対策箇所の増大を抑制しつつ火炉室２１内での局部燃焼の発生を抑制することができる。特に、ストーカ３１〜３３等焼却炉２の主要な燃焼機構の腐食対策を要することなく、ストーカ３１〜３３の下方から火炉室２１内へ空気を導入する第１空気導入部から機器排ガスを導入することができる。火炉室２１の下方から酸素濃度の低い機器排ガスを導入することにより、機器排ガスの熱で火炉室２１内の温度が低下するのを抑制しつつ、酸素濃度の低い機器排ガスを火炉室２１の燃焼状態に直接的に作用させることができる。

例えば化石燃料としてガソリンを燃焼させた場合、機器排ガス中の酸素濃度は５〜１０％程度となる。排ガス中の酸素濃度が低いほど局部燃焼の発生を抑制することができる。また、焼却プラント１に予め設けられている、機器５の排ガスを用いることにより、機器５の設置コストを低減することができる。さらに、火炉室２１内の燃焼状態に応じて機器排ガスの導入量を変化させることができるため、火炉室２１内での局部燃焼の発生を効果的に抑制することができる。

火炉室２１内の燃焼状態を把握する態様は特に限定されない。例えば、図１に示すように、焼却炉２からの排気経路１５には、排気経路１５を通過する焼却炉排ガスの酸素濃度を計測する酸素濃度計６８が設けられる。酸素濃度計６８で検出された酸素濃度は制御装置７に送られる。制御装置７は、火炉室２１における燃焼後に生じる焼却炉排ガスの酸素濃度に応じて機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるように調整装置を制御する。

例えば、酸素濃度計６８で検出された酸素濃度が６％以下の場合、制御装置７は機器排ガスの火炉室２１への導入量を減少させるよう調整装置を制御する。例えば制御装置７は第１調整機構５５のダンパ開度を小さくし、分岐経路調整機構５７のダンパ開度を大きくするように制御する。また、例えば酸素濃度計６８で検出された酸素濃度が７％以上の場合、制御装置７は機器排ガスの火炉室２１への導入量を増大させるよう調整装置を制御する。例えば制御装置７は第１調整機構５５のダンパ開度を大きくし、分岐経路調整機構５７のダンパ開度を小さくするように制御する。また、例えば酸素濃度計６８で検出された酸素濃度が６％より大きく７％より小さい場合、制御装置７は機器排ガスの火炉室２１への導入量を現状維持させるよう調整装置を制御する。

焼却炉排ガスの酸素濃度が予め定められる下限値より低い場合には火炉室２１内における酸素濃度が低く燃焼が不十分である可能性がある。一方、焼却炉排ガスの酸素濃度が予め定められる上限値より高い場合には火炉室２１内の酸素濃度が高過ぎ、局部燃焼が起こり易い状況になっている可能性がある。したがって、このように焼却炉排ガスの酸素濃度に応じて機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させることにより、火炉室２１内の酸素濃度を容易かつ適切に制御することができる。

また、これに加えてまたはこれに代えて、制御装置７は、火炉室２１内の温度に応じて機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるように調整装置を制御してもよい。図２に示すように、火炉室２１内には、複数の温度計６９が設けられる。本実施の形態においては、３つの温度計６９が、乾燥ストーカ３１上、燃焼ストーカ３２上および燃焼ストーカ３２と後燃焼ストーカ３３との境界上にそれぞれ設けられる。これらの温度計６９で検出された火炉室２１内の温度は制御装置７に送られる。図２では燃焼ストーカ３２と後燃焼ストーカ３３との境界上に設けられた温度計６９と制御装置７との間の制御線のみ記し、その他の温度計６９と制御装置７との間の制御線は省略している。制御装置７は火炉室２１内の温度に応じて機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるように調整装置を制御する。

例えば、複数の温度計６９で検出された温度の何れかが８５０度以下の場合、制御装置７は機器排ガスの火炉室２１への導入量を減少させるよう調整装置を制御する。また、例えば複数の温度計６９で検出された温度の何れかが９５０度以上の場合、制御装置７は機器排ガスの火炉室２１への導入量を増大させるよう調整装置を制御する。また、例えば複数の温度計６９で検出された温度の何れかが８５０度より大きく９５０度より小さい場合、制御装置７は機器排ガスの火炉室２１への導入量を現状維持させるよう調整装置を制御する。

火炉室２１内の温度をなるべく一定に保つことにより、ＮＯ_ｘの発生量が低減される。したがって、火炉室２１内の温度に応じて機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させることにより、火炉室２１内をＮＯ_ｘ発生量が抑制される温度に制御することができる。

その他、焼却炉排ガスの流量、火炉室２１での発熱量、および廃棄物の処理量等の何れかに基づいて制御装置７が機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるように調整装置を制御してもよい。複数の制御を組み合わせることも可能である。

制御装置７は、火炉室２１内の燃焼状態に応じて第１空気導入部および第２空気導入部のそれぞれから火炉室２１内へ導入される機器排ガスの導入量をそれぞれ制御してもよい。例えば、制御装置７は、廃棄物の水分量に応じて第１空気導入部調整機構６０および第２空気導入部調整機構６１をそれぞれ独立して制御する。

例えば、廃棄物の水分量が所定の下限値と所定の上限値との間である（基準ごみの）場合、制御装置７は、第１空気導入部調整機構６０および第２空気導入部調整機構６１の開度が同じ（例えば何れも５０％）に維持されるように制御する。廃棄物の水分量が所定の上限値以上である（低質ごみの）場合、制御装置７は、第１空気導入部調整機構６０の開度を第２空気導入部調整機構６１の開度より大きくするように制御する。例えば、制御装置７は、第１空気導入部調整機構６０の開度を大きくし（５０％から７０％に変化させ）、第２空気導入部調整機構６１の開度を小さくする（５０％から３０％に変化させる）。また、廃棄物の水分量が所定の下限値以下である（高質ごみの）場合、制御装置７は、第１空気導入部調整機構６０の開度を小さくし（５０％から３０％に変化させ）、第２空気導入部調整機構６１の開度を大きくする（５０％から７０％に変化させる）。

廃棄物の水分量が予め定められる上限値以上の場合には、予め熱を有する機器排ガスを一次空気として第１空気導入部から多く導入することにより、廃棄物の乾燥を促進させることができる。一方、廃棄物の水分量が予め定められる下限値以下の場合には、廃棄物が乾燥していることにより局部燃焼が発生し易い状況と言える。したがって、この場合には機器排ガスを二次空気として第２空気導入部から多く導入することにより、局部燃焼の発生を抑制することができる。このように、複数の空気導入部のうち機器排ガスを導入する箇所およびその導入量を火炉室２１内の燃焼状態に応じて変更することにより、火炉室２１内の燃焼状態の制御をより適切に行うことができ、火炉室２１内での局部燃焼の発生をより効果的に抑制することができる。

なお、各空気導入部調整機構６０，６１の開度は、上記に限定されず、０％（当該箇所からは導入しない）から１００％まで焼却炉２の構成、火炉室２１の燃焼状態に応じて種々設定可能である。また、すべての風箱３４〜３６を第１空気導入部として設定し、各風箱３４〜３６への機器排ガスの導入量を火炉室２１の燃焼状態に応じて個別に制御してもよい。また、第２空気導入部（下向き吹出し口６２および横向き吹出し口６３）への機器排ガスの導入量を火炉室２１の燃焼状態に応じて個別に制御してもよい。噴射管６７への機器排ガスの導入量も火炉室２１の燃焼状態に応じて他とは独立して制御してもよい。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図３は本発明の実施の形態２に係る焼却プラント１Ｂを示す概略構成図である。実施の形態２において実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

図３に示すように、本実施の形態における焼却プラント１Ｂが実施の形態１における焼却プラント１と異なる点は、第１導入経路５４から分岐して火炉室２１における燃焼後に生じる焼却炉排ガスが通過する排気経路１５へ接続されるバイパス経路７０を備え、機器排ガスのうち、第１調整機構５５によって火炉室２１へ導入される機器排ガスの残りの機器排ガスが、バイパス経路７０を介して排気経路１５へ導入されるように構成されることである。より具体的には、本実施の形態において、バイパス経路７０は、集塵機１６と煙突１８との間の排気経路１５に接続される。本実施の形態においては、バイパス経路７０は、排気経路１５のうちブロワ１７の出口側（ブロワ１７と煙突１８との間）に接続される。さらに、バイパス経路７０には、調整装置としてバイパス経路調整機構７１が設けられ、制御装置７は、火炉室２１内の燃焼状態に応じて機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させるように第１調整機構５５およびバイパス経路調整機構７１を制御する。

バイパス経路７０を備えることにより、機器排ガスのうち、第１導入経路５４を介して火炉室２１内に導入されない、残りの機器排ガスはバイパス経路７０を介して排気経路１５に導入される。その後、残りの機器排ガスは、煙突１８を通じて排気される。

このように、機器排ガスの不要分と焼却炉排ガスとを共通の排気経路１５を用いて排気することができるため、煙突１８等の排気設備を焼却炉２と機器５とで共通化することができ、焼却プラント１Ｂの小面積化、低コスト化を図ることができる。なお、上記態様に代えて、機器排ガス中のダストを除去するために、バイパス経路７０をボイラ４と集塵機１６との間の排気経路１５に接続してもよい。また、バイパス経路７０を集塵機１６とブロワ１７との間に接続してもよい。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図４は本発明の実施の形態３に係る焼却プラント１Ｃを示す概略構成図である。実施の形態３において実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

図４に示すように、本実施の形態における焼却プラント１Ｃが実施の形態１における焼却プラント１と異なる点は、火炉室２１における燃焼後に生じる焼却炉排ガスを第２空気導入部に導入する第２導入経路（再循環導入経路）７２を備えていることである。第２導入経路７２には、ブロワ７３が介装される。

図５は図４に示す焼却プラントの焼却炉への空気の導入経路を示す概略図である。図５に示すように、第２導入経路７２は、第２空気導入部調整機構６１を介して第２空気導入経路５９に接続されるとともに、撹拌調整機構６６を介して撹拌経路６５に接続される。一方、第１導入経路５４は、第１調整機構５５を介して第１空気導入経路５８に接続される。

このように、腐食対策が比較的容易な第２空気導入部に焼却炉排ガスを再導入させることにより、機器排ガスの排出量に拘わらず、酸素濃度の低い排ガスをより大量かつ広範囲に導入することができる。

＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図６は本発明の実施の形態４に係る焼却プラント１Ｄを示す概略構成図である。実施の形態４において実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

図６に示すように、本実施の形態における焼却プラント１Ｄが実施の形態１における焼却プラント１と異なる点は、調整装置が、機器５の化石燃料使用量を変化させることで機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させる化石燃料使用量調整機構７４を含み、制御装置７が、化石燃料使用量調整機構７４を制御して、機器５の化石燃料使用量を変化させることにより機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させることである。化石燃料使用量調整機構７４は、化石燃料の投入口５１ｂに至る化石燃料搬送経路７７に設けられる。

機器５において、化石燃料の使用量を変化させることにより、機器排ガスの発生量が変化するため、制御装置７が化石燃料使用量調整機構７４を制御することにより、機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させることができる。

なお、機器５における化石燃料の使用量が変化して蒸気タービン５２の回転数が変化すると発電機５３の出力（電力）も変化する。機器５が焼却プラント１Ｄで用いられる電力を発電する発電機５３を含む場合、発電機５３の出力は一定（所定の範囲内）に維持されることが好ましい。

そこで、本実施の形態における焼却プラント１Ｄは、ボイラ４で回収された蒸気を機器５の蒸気タービン５２の回転駆動に利用するための蒸気導入経路７５を備えている。さらに、焼却プラント１Ｄは、調整装置として、蒸気導入経路７５に、第２調整機構（蒸気導入経路調整機構）７６が設けられる。第２調整機構７６は、例えば中心回転式ダンパ等により構成される。発電機５３が出力一定制御を行っている状態で、制御装置７は、第２調整機構７６を制御して、ボイラ４で回収された蒸気の蒸気タービン５２への導入量を変化させることで機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させる。すなわち、第２調整機構７６のダンパ開度を大きくして蒸気タービン５２に導入される蒸気の導入量を増やすことにより、発電機５３が同じ出力を得るために必要とされる化石燃料の使用量が減少する。したがって、制御装置７は、化石燃料使用量調整機構７４を制御して、蒸気発生装置５１へ投入される化石燃料の量を減少させる。これにより、化石燃料が燃焼することによって発生する機器排ガスの量が減少し、火炉室２１へ導入可能な機器排ガスの量が減少する。その逆も同様であり、第２調整機構７６により蒸気タービン５２に導入される蒸気の導入量を減らすことにより、火炉室２１へ導入可能な機器排ガスの量が増大する。

このように、火炉室２１における燃焼後に生じる焼却炉排ガスの排熱からボイラ４で生成される蒸気を発電機５３の発電のための蒸気タービン５２の回転駆動に利用することで機器５の蒸気タービン５２における蒸気発生のための化石燃料の使用量を低減させることができる。さらに、化石燃料の使用量を変化させることにより機器排ガスの量を変化させることができる。したがって、ボイラ４から蒸気タービン５２へ導入される蒸気の量を第２調整機構７６を制御することにより変化させることで、機器排ガスの発生量が変化するため、機器排ガスの火炉室２１への導入量を変化させることができる。これにより、機器５本来の用途における出力の制御に影響を及ぼさないように機器排ガスの導入量を制御することができ、機器排ガスの利用による機器５への影響を抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、図６に示すように、第１導入経路５４から第１空気導入部および第２空気導入部までの経路に設けられる第１調整機構５５等の調整装置を不要とすることができる。ただし、実施の形態１等で説明した調整装置をさらに設けることとしてもよい。また、機器５における出力の変化が許容される場合には、制御装置７は、化石燃料使用量調整機構７４を第２調整機構７６と独立して制御してもよい。さらにこの場合には、蒸気導入経路７５および第２調整機構７６自体を設けなくてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。例えば、一の実施の形態において説明した構成の一部を他の実施の形態において適用することも可能である。

例えば、上記実施の形態においては機器５における燃焼後に生じる機器排ガスが少なくともストーカ３１，３２の下方の第１空気導入部から導入される構成について説明したが、機器排ガスを火炉室２１内へ導入する導入部はこれに限られず、例えば第２空気導入部のみから機器排ガスを火炉室２１内へ導入する構成としてもよい。また、第２空気導入部から機器排ガスを火炉室２１内へ導入する構成において、火炉室２１における燃焼後に生じる焼却炉排ガスを第２空気導入部から火炉室２１内へ導入する構成としてもよい。この場合、複数の第２空気導入部を、機器排ガスを導入する導入部と、焼却炉排ガスを導入する導入部とに分けてもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 焼却プラント
２ 焼却炉
４ ボイラ（蒸気回収装置）
５ 機器
７ 制御装置
１５ 排気経路
２１ 火炉室
３１，３２，３３ ストーカ
３４，３５，３６ 風箱（第１空気導入部）
５１ 蒸気発生装置
５２ 蒸気タービン（蒸気利用設備）
５３ 発電機（蒸気利用設備）
５４ 第１導入経路
５５ 第１調整機構（調整装置）
６０ 第１空気導入部調整機構（調整装置）
６１ 第２空気導入部調整機構（調整装置）
６２，６３ 吹出し口（第２空気導入部）
６８ 酸素濃度計
６９ 温度計
７０ バイパス経路
７２ 第２導入経路
７４ 化石燃料使用量調整機構（調整装置）
７５ 蒸気導入経路
７６ 第２調整機構（調整装置）

Claims (9)

1. 酸素含有ガスを用いて廃棄物を焼却するための火炉室を有する焼却炉と、
   化石燃料を空気を用いて燃焼させる機器と、を備えた焼却プラントであって、
   前記焼却炉は、
   前記火炉室の下方に設けられたストーカと、
   前記ストーカの下方から前記火炉室内へ空気を導入する第１空気導入部と、
   前記ストーカの下方以外の箇所から前記火炉室内へ空気を導入する第２空気導入部と、を備え、
   前記焼却プラントは、
   前記機器における燃焼後に生じる機器排ガスを前記酸素含有ガスの一部として前記第１空気導入部に導入する第１導入経路と、
   前記火炉室における燃焼後に生じる焼却炉排ガスを前記第２空気導入部に導入する第２導入経路と、を備えた、焼却プラント。
2. 前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるための調整装置と、
   前記火炉室内の燃焼状態に応じて前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるように前記調整装置を制御する制御装置と、を備えた、請求項１に記載の焼却プラント。
3. 前記調整装置は、前記第１導入経路に設けられた、前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるための第１調整機構を含む、請求項２に記載の焼却プラント。
4. 前記第１導入経路から分岐して前記火炉室における燃焼後に生じる焼却炉排ガスが通過する排気経路へ接続されるバイパス経路を備え、
   前記機器排ガスのうち、前記第１調整機構によって前記火炉室へ導入される機器排ガスの残りの機器排ガスが、前記バイパス経路を介して前記排気経路へ導入されるように構成される、請求項３に記載の焼却プラント。
5. 前記調整装置は、前記機器の化石燃料使用量を変化させることで前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させる化石燃料使用量調整機構を含み、
   前記制御装置は、前記化石燃料使用量調整機構を制御して、前記機器の化石燃料使用量を変化させることにより前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させる、請求項２に記載の焼却プラント。
6. 前記制御装置は、前記火炉室における燃焼後に生じる焼却炉排ガスの酸素濃度に応じて前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるように前記調整装置を制御する、請求項２から５の何れかに記載の焼却プラント。
7. 前記制御装置は、前記火炉室内の温度に応じて前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるように前記調整装置を制御する、請求項２から６の何れかに記載の焼却プラント。
8. 前記機器は、前記焼却プラントで用いられる電力を発生させる発電機を含む、請求項１から７の何れかに記載の焼却プラント。
9. 前記機器は、化石燃料を空気を用いて燃焼させることにより蒸気を発生させる蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を利用する蒸気利用設備と、を備え、
   前記焼却プラントは、
   前記火炉室の排気経路下流側に設けられ、排熱を蒸気として回収する蒸気回収装置と、
   前記蒸気回収装置で回収された蒸気を前記蒸気利用設備に利用するための蒸気導入経路と、を備え、
   前記調整装置は、前記蒸気導入経路に設けられた、前記蒸気回収装置で回収された蒸気の前記蒸気利用設備への導入量を変化させることで前記機器排ガスの前記火炉室への導入量を変化させるための第２調整機構を含む、請求項２から７の何れかに記載の焼却プラント。

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