JP7416822B2 - ストーカ炉 - Google Patents

Description

本開示は、ストーカ炉に関する。
本願は、２０１９年１１月２９日に出願された特願２０１９－２１６５４０号に対して優先権を主張し、その内容をここに援用する。

廃棄物（被焼却物）を焼却するための装置として、ストーカ炉がこれまで広く用いられている。例えば特許文献１に記載されているように、ストーカ炉は、搬送方向の上流側から下流側に向かって順に配列された乾燥段、燃焼段、後燃焼段を有する主燃焼室と、主燃焼室内に乾燥段側から被焼却物を供給するフィーダと、主燃焼室で発生した排ガスを排出するための火炉と、を備えている。

主燃焼室内では、被焼却物の燃焼に伴う火炎が形成される。この火炎によって生じた排ガスは、燃焼段の上方に位置する火炉を通じて外部に排出される。

特許第６０３０９１３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されている装置のように、火炎の形成される位置と火炉の水平方向における位置が同じである場合、火炎の外側の領域（即ち、乾燥段側の領域や、後燃焼段側の領域）では、火炎の熱が十分に到達しないために、乾燥や後燃焼が促進されにくくなってしまう。その結果、ＮＯｘの増加や未燃ガスの増加による装置の効率低下を招く虞がある。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、火炎の形成される位置を適正化することで、より高い効率で運用することが可能なストーカ炉を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係るストーカ炉は、搬送方向に被焼却物を搬送し、前記搬送方向の下流側に向かって順に配列された乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段上に処理空間を画成する炉本体と、前記炉本体から上方に向かって延び、前記処理空間で発生した排ガスを排出する火炉と、前記排ガスの一部を前記処理空間内に噴射する第一ガスポートと、を備え、前記火炉の中心軸は、前記燃焼段よりも前記搬送方向の下流側に偏って配置され、前記第一ガスポートは、前記炉本体における前記燃焼段よりも前記搬送方向の上流側の上流面に設けられ、前記搬送方向の下流側に向かって、かつ、前記処理空間内で形成された火炎の上方に向かって前記排ガスを噴射することにより、前記火炎を前記燃焼段よりも上流側に成長させる。
本開示に係るストーカ炉は、搬送方向に被焼却物を搬送し、前記搬送方向の下流側に向かって順に配列された乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段上に処理空間を画成する炉本体と、前記炉本体から上方に向かって延び、前記処理空間で発生した排ガスを排出する火炉と、前記排ガスの一部を前記処理空間内に噴射する第一ガスポートと、を備え、前記火炉の中心軸は、前記燃焼段よりも前記搬送方向の上流側に偏って配置され、前記第一ガスポートは、前記炉本体における前記燃焼段よりも前記搬送方向の下流側の下流面に設けられ、前記搬送方向の上流側に向かって、かつ、前記処理空間内で形成された火炎の上方に向かって前記排ガスを噴射することにより、前記火炎を前記燃焼段よりも下流側に成長させる。
本開示に係るストーカ炉は、搬送方向に被焼却物を搬送し、燃焼を行う燃焼段を含む処理空間を画成する炉本体と、前記炉本体から上方に向かって延び、前記処理空間で発生した排ガスを排出する火炉と、前記排ガスの一部を前記処理空間内に噴射する第一ガスポートと、を備え、前記火炉の中心軸は、前記搬送方向で前記燃焼段とは異なる位置に偏って配置され、前記第一ガスポートは、前記搬送方向における前記火炉の偏位方向とは反対側から、前記処理空間内で形成された火炎の上方に前記排ガスを噴射し、前記排ガスの一部を抽気して、前記処理空間内に上方から噴射する第二ガスポートをさらに備え、前記搬送方向に直交する水平方向で、該第二ガスポートは、前記第一ガスポートと異なる位置に設けられており、前記搬送方向に間隔をあけて配列された複数の前記第二ガスポートと、前記処理空間内の温度分布を検出する温度検出部と、前記温度分布に基づいて、前記複数の前記第二ガスポートからそれぞれ噴射される前記排ガスの流量配分を変化させる流量制御部と、をさらに備える。

本開示のストーカ炉によれば、火炎の形成される位置を適正化することで、より高い効率で運用することができる。

本開示の第一実施形態に係る焼却システムの構成を示す全体図である。 本開示の第一実施形態に係るストーカ炉の構成を示す断面図である。 本開示の第一実施形態に係るストーカ炉の構成を示す平面図である。 本開示の第二実施形態に係るストーカ炉の構成を示す断面図である。 本開示の第二実施形態に係るストーカ炉の構成を示す平面図である。 本開示の第三実施形態に係るストーカ炉の構成を示す断面図である。 本開示の第四実施形態に係るストーカ炉の構成を示す断面図である。 本開示の第五実施形態に係るストーカ炉の構成を示す断面図である。

＜第一実施形態＞
（焼却システムの構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る焼却システム１００、及びストーカ炉１の構成について、図１から図３を参照して説明する。焼却システム１００は、被焼却物としての廃棄物を焼却処理するための設備である。図１に示すように、焼却システム１００は、ストーカ炉１と、排熱回収ボイラ８と、減温塔９と、集塵装置１１と、煙突１２と、を備えている。

ストーカ炉１は、被焼却物を搬送しながら燃焼させる。燃焼に伴って、ストーカ炉１からは排ガスが発生する。この排ガスは、ストーカ炉１の下流側に設けられた排熱回収ボイラ８に送られる。排熱回収ボイラ８は、排ガスと水との間で熱交換を行うことで水を加熱して蒸気を発生させる。この蒸気は、図示しない外部の機器で利用される。排熱回収ボイラ８を通過した排ガスは、減温塔９で冷却された後、集塵装置１１に送られる。集塵装置１１でススや塵埃が除去された後、排ガスは煙突１２を通じて大気中に放散される。

（ストーカ炉の構成）
次いで、ストーカ炉１の構成について説明する。図１に示すように、ストーカ炉１は、炉本体１０と、炉本体１０から上方に延びる火炉７と、被焼却物を一時的に貯留するホッパ３と、ホッパ３から炉本体１０内に被焼却物を供給するフィーダ３１と、炉本体１０の底部に設けられたストーカ６と、ストーカ６の下方に設けられた風箱２と、送風機Ｂ１と、一次空気ラインＬ１と、二次空気ラインＬ２と、排ガスの一部を抽気して炉本体１０内に循環させるガス循環部４と、を有している。

炉本体１０の内部には、被焼却物を燃焼させるための処理空間Ｖが形成されている。この処理空間Ｖ内では、ストーカ６によって被焼却物が搬送方向Ｄａ（図２参照）に搬送される。本実施形態では搬送方向Ｄａは水平方向とされている。一方で、搬送方向Ｄａとして、水平面に対して傾斜した方向を採ることも可能である。火炉７は、炉本体１０の上部から上方に向かって延びている。火炉７を通じて、処理空間Ｖ内の排ガスが排熱回収ボイラ８に送られる。一次空気ラインＬ１は、送風機Ｂ１と風箱２とを接続している。送風機Ｂ１を駆動することで、一次空気ラインＬ１を通じて空気が風箱２に供給される。風箱２は、処理空間Ｖ内に空気を供給する。二次空気ラインＬ２は、送風機Ｂ１と火炉７内とを接続している。二次空気ラインＬ２を通じて、燃焼用の空気が火炉７内に供給される。

（ガス循環部の構成）
ガス循環部４は、集塵装置１１と煙突１２とを繋ぐ排ガスの流路から抽気した排ガスを処理空間Ｖ内に供給することで、当該処理空間Ｖ内に形成される火炎Ｆの位置、形状、及び温度を調節する。ガス循環部４は、排ガス循環ラインＬ３と、送風機Ｂ２及びＢ３と、第一ガスポート４１と、第二ガスポート４２と、を有している。排ガス循環ラインＬ３は、集塵装置１１と煙突１２とを繋ぐ排ガスの流路の中途位置と、処理空間Ｖとを接続している。送風機Ｂ２及びＢ３は、排ガス循環ラインＬ３中の排ガスを処理空間Ｖ側に向けて圧送する。第一ガスポート４１及び第二ガスポート４２は、処理空間Ｖ内の火炎Ｆに向けて排ガスを噴射する。

図２を参照して、炉本体１０の構成と第一ガスポート４１及び第二ガスポート４２の配置について詳述する。同図に示すように、炉本体１０内の処理空間Ｖは、搬送方向Ｄａにおける上流側に位置する上流面１０Ａと、処理空間Ｖを挟んで風箱２の上方に位置する上面１０Ｂと、搬送方向Ｄａにおける下流側に位置する下流面１０Ｃと、複数の風箱２によって画成されている。

風箱２は、処理空間Ｖの底面を形成している。風箱２は、搬送方向Ｄａに複数（一例として５つ）配列されている。これら風箱２のうち、搬送方向Ｄａにおける上流側（つまり、ホッパ３側）から数えて２つの風箱２は、乾燥段２１を形成する。乾燥段２１の下流側に位置する１つの風箱２は燃焼段２２を形成し、さらに下流側の２つの風箱２は後燃焼段２３を形成している。乾燥段２１は、ホッパ３から供給された被焼却物を、燃焼に先立って乾燥させる。燃焼段２２及び後燃焼段２３では、乾燥した状態の被焼却物を燃焼させる。燃焼した被焼却物は、下流側に設けられた排出シュート１３を通じて外部に排出される。燃焼に伴う火炎Ｆは、主として燃焼段２２の上方に形成される。

火炉７は、炉本体１０の中央部を基準として、搬送方向Ｄａにおける下流側（後燃焼段２３側）に偏った位置に配置されている。より具体的には火炉７の中心線Ｏ（中心軸）は、搬送方向Ｄａにおいて上記の燃焼段２２とは異なる位置（重複しない位置）に配置されている。さらに詳細には、処理空間Ｖの搬送方向Ｄａにおける寸法を１００％とした場合に、中心線Ｏは下流面１０Ｃから２５％以内の位置に配置されている。なお、以降の説明では、炉本体１０の中央部を基準として、この火炉７の中心線Ｏが配置されている方向を単に「偏位方向」と呼ぶことがある。

第一ガスポート４１は、上流面１０Ａ上に設けられている。第一ガスポート４１は、上記火炉７の偏位方向とは反対側に位置する上流面１０Ａから搬送方向Ｄａの下流側に向かって排ガスを噴射する。より具体的には、第一ガスポート４１から噴射されたガスの流れは、処理空間Ｖ内に形成される火炎Ｆの上方を通るように噴射方向が調整されている。また、図３に示すように、第一ガスポート４１は、搬送方向Ｄａに直交する水平方向（幅方向Ｄｂ）に間隔をあけて複数配列されている。

再び図２に示すように、第二ガスポート４２は、上面１０Ｂ上に設けられている。第二ガスポート４２は、上面１０Ｂから下方に向かって排ガスを噴射する。第二ガスポート４２は、搬送方向Ｄａにおいて燃焼段２２の上方か、又は後燃焼段２３側にわずかに偏った位置に設けられている。さらに、図３に示すように、第二ガスポート４２は、上記の幅方向Ｄｂに間隔をあけて複数配列されている。なお、同図に示すように、第一ガスポート４１と第二ガスポート４２の幅方向Ｄｂにおける位置は互いに異なっている。つまり、搬送方向Ｄａから見て、第一ガスポート４１と第二ガスポート４２は重複していない。さらに言い換えれば、幅方向Ｄｂにおいて第一ガスポート４１と第二ガスポート４２は交互に配置されている。

（作用効果）
上記のストーカ炉１を運転するに当たっては、まずホッパ３から処理空間Ｖ内に被焼却物を供給し、風箱２から送風した状態で、被焼却物が乾燥した後で着火する。この状態で、ストーカ６を駆動することによって被焼却物が搬送方向Ｄａの下流側に搬送される。搬送に伴って、被焼却物は乾燥段２１による乾燥と、燃焼段２２及び後燃焼段２３による燃焼とを経た後、排出シュート１３を通じて外部に排出される。ここで、被焼却物の燃焼に伴う火炎Ｆは、燃焼段２２の上方に形成される。乾燥段２１では、この火炎Ｆの輻射熱を用いて被焼却物に乾燥処理を施す。

ここで、本実施形態では、第一ガスポート４１を通じて排ガスの一部が火炎Ｆの上部に供給される。第一ガスポートは、乾燥段２１側から処理空間Ｖ内に排ガスを噴射する。この排ガスの流れＡ１（図２参照）によって、処理空間Ｖ内では燃焼段２２側から乾燥段２１側に向かう二次流れＡ２が形成される。したがって、主に燃焼段２２で形成された火炎Ｆは、当該二次流れＡ２に引き寄せられて、当該燃焼段２２から離間するように乾燥段２１側に向かって成長する。つまり、火炎Ｆは、搬送方向Ｄａにおいて火炉７から離間する方向に成長する。この火炎Ｆの熱によって、乾燥段２１における被焼却物の乾燥が促進される。その結果、ＮＯｘの低減と、未燃ガスの低減とを実現することができる。

さらに、上記構成によれば、処理空間Ｖの上方から第二ガスポート４２を通じて排ガスを噴射することで、火炎Ｆに乱れが生じる。この乱れを生じさせることで可燃ガスと酸素が反応し、火炎Ｆ中の酸素が不足している領域が拡大する。つまり、燃料リッチな領域が拡大する。その結果、ＮＯｘの発生量をさらに低減することができる。加えて、第二ガスポート４２は、水平方向（幅方向Ｄｂ）において第一ガスポート４１と異なる位置に設けられている。これにより、第一ガスポート４１から噴射される排ガスの流れＡ１と、第二ガスポート４２から噴射される排ガスの流れＡ３とが互いに干渉しにくくなる。一方で、これら２つの流れＡ１、Ａ３が干渉している場合、いずれの流れも火炎Ｆに到達し難くなってしまう。上記構成によれば、このような可能性を低減することができる。

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について、図４と図５を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図４に示すように、本実施形態に係る炉本体１０は、炉本体１０の上面１０Ｂに、処理空間Ｖ内の温度分布を検出する温度検出部２０と、複数の第二ガスポート４２Ａ、４２Ｂと、流量制御部５０と、をさらに備えている。

温度検出部２０として具体的にはサーモカメラが好適に用いられる。また、図５に示すように、温度検出部２０は、幅方向Ｄｂに間隔をあけて複数（一例として２つ）設けられることが望ましい。

第二ガスポート４２Ａ、４２Ｂは、上面１０Ｂ上で搬送方向Ｄａに間隔をあけて配列されている。なお、３つ以上の第二ガスポートを設ける構成を採ることも可能である。流量制御部５０は、温度検出部２０によって検出された温度分布に基づいて、第二ガスポート４２Ａ、４２Ｂからそれぞれ噴射される排ガスの流量配分を変化させる。より具体的には、２つの第二ガスポート４２Ａ、４２Ｂごとにバルブ（不図示）の開度を調節することで、上記のように流量配分を変化させる構成が採られる。

上記構成によれば、例えば処理空間Ｖ内における後燃焼段２３側の温度が相対的に高くなっている場合には、当該後燃焼段２３側の第二ガスポート４２Ｂからの排ガスの流量を相対的に大きくすることで、火炎Ｆを乾燥段２１側に移動させることができる。反対に、処理空間Ｖ内における乾燥段２１側の温度が相対的に高くなっている場合（より具体的には、乾燥段２１の温度が許容値よりも高くなった場合や、サーマルＮＯｘの発生温度よりも高くなった場合）には、当該乾燥段２１側の第二ガスポート４２Ａからの排ガスの流量を相対的に大きくすることで、火炎Ｆを後燃焼段２３側に移動させることができる。これにより、処理空間Ｖ内の温度分布が適正化され、ＮＯｘや未燃ガスの発生量を抑えることができる。また、これにより、機器の寿命を延ばすこともできる。

＜第三実施形態＞
続いて、本開示の第三実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、上記第一実施形態の構成に加えて、ガス循環部４が、排ガスの一部を下流面１０Ｃから噴射する第三ガスポート４３をさらに有している。第三ガスポート４３は、第一ガスポート４１よりも下方に設けられている。第三ガスポート４３は、第一ガスポート４１とは反対側から処理空間Ｖ内に排ガスを噴射する。つまり、第三ガスポート４３から噴射されたガスの流れＡ４は、処理空間Ｖ内の火炎Ｆに対して、搬送方向Ｄａの下流側から衝突する。

上記構成によれば、第一ガスポート４１から噴射された排ガスによる二次流れＡ２に加えて、第三ガスポート４３から噴射される流れＡ４の流体力によって、火炎Ｆをさらに第一ガスポート４１側（乾燥段２１側）に移動させることができる。これにより、処理空間Ｖ内での火炎Ｆの形成位置が適正化され、乾燥段２１での乾燥処理が促進される。その結果、ＮＯｘや未燃ガスの発生量をさらに低減することができる。

＜第四実施形態＞
次に、本開示の第四実施形態について、図７を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、炉本体１０の上面１０Ｂに、第二実施形態で説明した温度検出部２０に加えて、第二ガスポート４２Ｃと、第二ガスポート４２Ｃを搬送方向Ｄａに移動可能に支持する移動部７０と、温度検出部２０の検出結果に基づいて移動部７０を動作させる移動制御部６０と、が設けられている。

上記構成によれば、移動部７０によって第二ガスポート４２Ｃの搬送方向Ｄａにおける位置が調節可能とされている。第二ガスポート４２Ｃの位置は、処理空間Ｖ内の温度分布に基づいて調節される（変化する）。したがって、例えば処理空間Ｖ内における後燃焼段２３側の温度が相対的に高くなっている場合には、当該後燃焼段２３側に第二ガスポート４２Ｃを移動させることで、火炎Ｆを乾燥段２１側に移動させることができる。反対に、処理空間Ｖ内における乾燥段２１側の温度が相対的に高くなっている場合（より具体的には、乾燥段２１の温度が許容値よりも高くなった場合や、サーマルＮＯｘの発生温度よりも高くなった場合）には、当該乾燥段２１側に第二ガスポート４２Ｃを移動させることで、火炎Ｆを後燃焼段２３側に移動させることができる。これにより、処理空間Ｖ内の温度分布が適正化され、ＮＯｘや未燃ガスの発生量を抑えることができる。また、これにより、機器の寿命を延ばすこともできる。

なお、上記第四実施形態で説明した構成に替えて、移動部７０は、第二ガスポート４２Ｃを、第二ガスポート４２Ｃの排ガスを噴出する方向を搬送方向Ｄａに沿って変更可能に支持してもよい。移動制御部６０は、処理空間Ｖ内の温度分布に基づいて、炉本体１０の上面１０Ｂに対する第二ガスポート４２Ｃの角度を変更し、第二ガスポート４２Ｃからの排ガスの噴出方向を、搬送方向Ｄａに沿って変化させる。そして、上記第四実施形態と同様に、処理空間Ｖ内における後燃焼段２３側の温度が相対的に高くなっている場合には、後燃焼段２３に向けて第二ガスポート４２Ｃからの排ガスの噴出方向を変化させて、火炎Ｆを乾燥段２１側に移動させることができる。また、処理空間Ｖ内における乾燥段２１側の温度が相対的に高くなっている場合には、乾燥段２１に向けて第二ガスポート４２Ｃからの排ガスの噴出方向を変化させて、火炎Ｆを後燃焼段２３側に移動させることができる。
また、上記第四実施形態で説明した構成に、第二実施形態で説明した温度検出部２０と、複数の第二ガスポート４２Ａ、４２Ｂと、流量制御部５０とを備える構成を組み合わせることも可能である。

＜第五実施形態＞
続いて、本開示の第五実施形態について、図８を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、上記の各実施形態とは異なり、火炉７Ｂの中心線Ｏ（中心軸）が、搬送方向Ｄａにおける乾燥段２１側に偏って配置されている。より具体的には火炉７の中心線Ｏ（中心軸）は、搬送方向Ｄａにおいて上記の燃焼段２２とは異なる位置（重複しない位置）に配置されている。さらに詳細には、処理空間Ｖの搬送方向Ｄａにおける寸法を１００％とした場合に、中心線Ｏは上流面１０Ａ´から３０％以内の位置に配置されている。

さらに、第一ガスポート４１´は、炉本体１０´における後燃焼段２３側の面（下流面１０Ｃ´）に設けられ、後燃焼段２３側から乾燥段２１側に向かって排ガスを噴射する。また、炉本体１０´における乾燥段２１側の面（上流面１０Ａ´）には、第三ガスポート４３´が設けられている。第三ガスポート４３´は、第一ガスポート４１´よりも下方に設けられている。第三ガスポート４３´は、第一ガスポート４１´とは反対側から処理空間Ｖ内に排ガスを噴射する。つまり、第三ガスポート４３´から噴射されたガスの流れＡ４´は、処理空間Ｖ内の火炎Ｆに対して、搬送方向Ｄａの上流側から衝突する。

上記構成によれば、火炉７Ｂの中心線Ｏが乾燥段２１側に偏って設けられている。さらに、第一ガスポート４１´は、後燃焼段２３側から処理空間Ｖ内に排ガスを噴射する。この排ガスの流れＡ１´によって、処理空間Ｖ内では燃焼段２２側から後燃焼段２３側に向かう二次流れＡ２´が形成される。したがって、主に燃焼段２２で形成された火炎Ｆは、当該二次流れＡ２´に引き寄せられて、当該燃焼段２２から離間するように後燃焼段２３側に向かって成長する。つまり、火炎Ｆは、搬送方向Ｄａにおいて火炉７Ｂから離間する方向に成長する。この火炎Ｆの熱によって、後燃焼段２３における被焼却物の後燃焼が促進される。その結果、ＮＯｘの低減と、未燃ガスの低減とを実現することができる。また、第一ガスポート４１´から噴射された排ガスによる二次流れＡ２´に加えて、第三ガスポート４３´から噴射される排ガスの流れＡ４´の流体力によって、火炎Ｆをさらに第一ガスポート４１´側（後燃焼段２３側）に移動させることができる。これにより、処理空間Ｖ内での火炎Ｆの形成位置が適正化され、後燃焼段２３での後燃焼が促進される。その結果、ＮＯｘや未燃ガスの発生量をさらに低減することができる。なお、火炎Ｆを燃焼段２２から離間させる上では、第三ガスポート４３´は必須ではなく、第一ガスポート４１´のみを備える構成でも火炎Ｆの位置を上記のように適正化することが可能である。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 例えば、上記第五実施形態で説明した構成に対して、第一実施形態、第二実施形態及び第四実施形態で説明した第二ガスポート４２に係る構成（又は、第二ガスポート４２Ａ，４２Ｂの流量配分を変化させる構成、及び第二ガスポート４２Ｃを搬送方向Ｄａに移動させる構成）を追加することも可能である。

＜付記＞
各実施形態に記載のストーカ炉１は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係るストーカ炉１は、搬送方向Ｄａに被焼却物を搬送し、燃焼を行う燃焼段２２を含む処理空間Ｖを画成する炉本体１０と、前記炉本体１０から上方に向かって延び、前記処理空間Ｖで発生した排ガスを排出する火炉７と、前記排ガスの一部を処理空間Ｖ内に噴射する第一ガスポート４１と、を備え、前記火炉７の中心線Ｏは、前記搬送方向Ｄａで前記燃焼段２２とは異なる位置に偏って配置され、前記第一ガスポート４１は、前記搬送方向Ｄａにおける前記火炉７の偏位方向とは反対側から、前記処理空間Ｖ内で形成された火炎Ｆの上方に前記排ガスを噴射する。

上記構成によれば、火炉７の中心軸（中心線Ｏ）が燃焼段２２とは異なる位置に偏って設けられている。さらに、第一ガスポート４１は、火炉７の偏位方向とは反対側から処理空間Ｖ内に排ガスを噴射する。この排ガスの流れによって、処理空間Ｖ内では火炉７の偏位方向とは反対側に向かう二次流れが形成される。したがって、主に燃焼段２２で形成された火炎Ｆは、当該二次流れに引き寄せられて、当該燃焼段２２から離間する方向に向かって成長する。つまり、火炎Ｆは、搬送方向Ｄａにおいて火炉７から離間する方向に成長する。この火炎Ｆの熱によって、乾燥段２１における被焼却物の乾燥、又は後燃焼段２３における後燃焼が促進される。その結果、ＮＯｘの低減と、未燃ガスの低減とを実現することができる。

（２）第２の態様に係るストーカ炉１では、前記火炉７の中心軸（中心線Ｏ）は、前記搬送方向Ｄａにおける前記後燃焼段２３側に偏って配置され、前記第一ガスポート４１は、前記炉本体１０における前記乾燥段２１側に設けられ、該乾燥段２１側から前記後燃焼段２３側に向かって前記排ガスを噴射する。

上記構成によれば、火炉７の中心軸（中心線Ｏ）が後燃焼段２３側に偏って設けられている。さらに、第一ガスポート４１は、乾燥段２１側から処理空間Ｖ内に排ガスを噴射する。この排ガスの流れによって、処理空間Ｖ内では燃焼段２２側から乾燥段２１側に向かう二次流れが形成される。したがって、主に燃焼段２２で形成された火炎Ｆは、当該二次流れに引き寄せられて、当該燃焼段２２から離間するように乾燥段２１側に向かって成長する。つまり、火炎Ｆは、搬送方向Ｄａにおいて火炉７から離間する方向に成長する。この火炎Ｆの熱によって、乾燥段２１における被焼却物の乾燥が促進される。その結果、ＮＯｘの低減と、未燃ガスの低減とを実現することができる。

（３）第３の態様に係るストーカ炉１では、前記火炉７Ｂの中心軸（中心線Ｏ）は、前記搬送方向Ｄａにおける前記乾燥段２１側に偏って配置され、前記第一ガスポート４１´は、前記炉本体１０´における前記後燃焼段２３側に設けられ、該後燃焼段２３側から前記乾燥段２１側に向かって前記排ガスを噴射する。

上記構成によれば、火炉７Ｂの中心軸（中心線Ｏ）が乾燥段２１側に偏って設けられている。さらに、第一ガスポート４１´は、後燃焼段２３側から処理空間Ｖ内に排ガスを噴射する。この排ガスの流れによって、処理空間Ｖ内では燃焼段２２側から後燃焼段２３側に向かう二次流れが形成される。したがって、主に燃焼段２２で形成された火炎Ｆは、当該二次流れに引き寄せられて、当該燃焼段２２から離間するように後燃焼段２３側に向かって成長する。つまり、火炎Ｆは、搬送方向Ｄａにおいて火炉７Ｂから離間する方向に成長する。この火炎Ｆの熱によって、後燃焼段２３における被焼却物の後燃焼が促進される。その結果、ＮＯｘの低減と、未燃ガスの低減とを実現することができる。

（４）第４の態様に係るストーカ炉１では、前記ガス循環部４は、前記排ガスの一部を抽気して、前記処理空間Ｖ内に上方から噴射する第二ガスポート４２をさらに有し、前記搬送方向Ｄａに直交する水平方向で、該第二ガスポート４２は、前記第一ガスポート４１と異なる位置に設けられている。

上記構成によれば、処理空間Ｖの上方から第二ガスポート４２を通じて排ガスを噴射することで、火炎Ｆに乱れが生じる。この乱れを生じさせることで、火炎Ｆ中の酸素が不足している領域が拡大する。つまり、燃料リッチな領域が拡大する。その結果、ＮＯｘの発生量をさらに低減することができる。加えて、第二ガスポート４２は、水平方向において第一ガスポート４１と異なる位置に設けられている。これにより、第一ガスポート４１から噴射される排ガスの流れと、第二ガスポート４２から噴射される排ガスの流れとが互いに干渉しにくくなる。一方で、これら２つの流れが干渉している場合、いずれの流れも火炎Ｆに到達し難くなってしまう。上記構成によれば、このような可能性を低減することができる。

（５）第５の態様に係るストーカ炉１は、前記搬送方向Ｄａに間隔をあけて配列された複数の前記第二ガスポート４２Ａ、４２Ｂと、前記処理空間Ｖ内の温度分布を検出する温度検出部２０と、前記温度分布に基づいて、前記複数の前記第二ガスポート４２Ａ、４２Ｂからそれぞれ噴射される前記排ガスの流量配分を変化させる流量制御部５０と、をさらに備える。

上記構成によれば、搬送方向Ｄａに間隔をあけて複数の第二ガスポート４２Ａ、４２Ｂが配列され、これら第二ガスポート４２Ａ、４２Ｂから噴射される排ガスの流量の配分は、処理空間Ｖ内の温度分布に基づいて調節される（変化する）。したがって、例えば処理空間Ｖ内における後燃焼段２３側の温度が相対的に高くなっている場合には、当該後燃焼段２３側の第二ガスポート４２Ｂからの排ガスの流量を相対的に大きくすることで、火炎Ｆを乾燥段側に移動させることができる。これにより、処理空間Ｖ内の温度分布が適正化され、ＮＯｘや未燃ガスの発生量を抑えることができる。

（６）第６の態様に係るストーカ炉１は、前記第二ガスポート４２Ｃを前記搬送方向Ｄａに移動させる移動部７０と、前記処理空間Ｖ内の温度分布を検出する温度検出部２０と、前記温度分布に基づいて、前記移動部７０を動作させることで前記第二ガスポート４２Ｃの位置又は前記第二ガスポート４２Ｃから前記排ガスが噴射される方向を、前記搬送方向Ｄａに沿って変化させる移動制御部６０と、をさらに備える。

上記構成によれば、移動部７０によって第二ガスポート４２Ｃの搬送方向Ｄａにおける位置が調節可能とされるか、前記第二ガスポート４２Ｃの前記排ガスを噴射する方向が、搬送方向Ｄａに沿って変更可能とされている。移動制御部６０は、第二ガスポート４２Ｃの位置、又は炉本体１０の上面１０Ｂに対する第二ガスポート４２Ｃの角度を、処理空間Ｖ内の温度分布に基づいて調節する（変化させる）。したがって、処理空間Ｖ内における後燃焼段２３側の温度が相対的に高くなっている場合には、当該後燃焼段２３側に第二ガスポート４２Ｃを移動させたり後燃焼段２３に向けて第二ガスポート４２Ｃからの排ガスの噴出方向を変化させたりすることで、火炎Ｆを乾燥段２１側に移動させることができる。また、処理空間Ｖ内における乾燥段２１側の温度が相対的に高くなっている場合には、乾燥段２１側に第二ガスポート４２Ｃを移動させたり乾燥段２１に向けて第二ガスポート４２Ｃからの排ガスの噴出方向を変化させたりすることで、火炎Ｆを後燃焼段２３側に移動させることができる。これにより、処理空間Ｖ内の温度分布が適正化され、ＮＯｘや未燃ガスの発生量を抑えることができる。

（７）第７の態様に係るストーカ炉１では、前記ガス循環部４は、前記第一ガスポート４１よりも下方であって、前記第一ガスポート４１とは反対側から前記処理空間Ｖ内に前記排ガスを噴射する第三ガスポート４３をさらに有する。

上記構成によれば、第一ガスポート４１から噴射された排ガスによる二次流れに加えて、第三ガスポート４３から噴射される排ガスの流体力によって、火炎Ｆをさらに第一ガスポート４１側に移動させることができる。これにより、処理空間Ｖ内での火炎Ｆの形成位置が適正化され、ＮＯｘや未燃ガスの発生量をさらに低減することができる。

本発明は、廃棄物を焼却する装置としてのストーカ炉に関する。本発明によれば、炉本体の内部の火炎が形成される位置を適正化することで、より高い効率で運用することができる。

１００ 焼却システム
１ ストーカ炉
２ 風箱
３ ホッパ
４ ガス循環部
６ ストーカ
７，７Ｂ 火炉
８ 排熱回収ボイラ
９ 減温塔
１０ 炉本体
１０Ａ 上流面
１０Ｂ 上面
１０Ｃ 下流面
１１ 集塵装置
１２ 煙突
１３ 排出シュート
２０ 温度検出部
２１ 乾燥段
２２ 燃焼段
２３ 後燃焼段
３１ フィーダ
４１ 第一ガスポート
４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ 第二ガスポート
４３ 第三ガスポート
５０ 流量制御部
６０ 移動制御部
７０ 移動部
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 送風機
Ｆ 火炎
Ｌ１ 一次空気ライン
Ｌ２ 二次空気ライン
Ｌ３ 排ガス循環ライン
Ｏ 中心線（中心軸）
Ｖ 処理空間

Claims (6)

1. 搬送方向に被焼却物を搬送し、前記搬送方向の下流側に向かって順に配列された乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段上に処理空間を画成する炉本体と、
   前記炉本体から上方に向かって延び、前記処理空間で発生した排ガスを排出する火炉と、
   前記排ガスの一部を前記処理空間内に噴射する第一ガスポートと、
   を備え、
   前記火炉の中心軸は、前記燃焼段よりも前記搬送方向の下流側に偏って配置され、
   前記第一ガスポートは、前記炉本体における前記燃焼段よりも前記搬送方向の上流側の上流面に設けられ、前記搬送方向の下流側に向かって、かつ、前記処理空間内で形成された火炎の上方に向かって前記排ガスを噴射することにより、前記火炎を前記燃焼段よりも上流側に成長させるストーカ炉。
2. 搬送方向に被焼却物を搬送し、前記搬送方向の下流側に向かって順に配列された乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段上に処理空間を画成する炉本体と、
   前記炉本体から上方に向かって延び、前記処理空間で発生した排ガスを排出する火炉と、
   前記排ガスの一部を前記処理空間内に噴射する第一ガスポートと、
   を備え、
   前記火炉の中心軸は、前記燃焼段よりも前記搬送方向の上流側に偏って配置され、
   前記第一ガスポートは、前記炉本体における前記燃焼段よりも前記搬送方向の下流側の下流面に設けられ、前記搬送方向の上流側に向かって、かつ、前記処理空間内で形成された火炎の上方に向かって前記排ガスを噴射することにより、前記火炎を前記燃焼段よりも下流側に成長させるストーカ炉。
3. 搬送方向に被焼却物を搬送し、燃焼を行う燃焼段を含む処理空間を画成する炉本体と、
   前記炉本体から上方に向かって延び、前記処理空間で発生した排ガスを排出する火炉と、
   前記排ガスの一部を前記処理空間内に噴射する第一ガスポートと、
   を備え、
   前記火炉の中心軸は、前記搬送方向で前記燃焼段とは異なる位置に偏って配置され、
   前記第一ガスポートは、前記搬送方向における前記火炉の偏位方向とは反対側から、前記処理空間内で形成された火炎の上方に前記排ガスを噴射し、
   前記排ガスの一部を抽気して、前記処理空間内に上方から噴射する第二ガスポートをさらに備え、
   前記搬送方向に直交する水平方向で、該第二ガスポートは、前記第一ガスポートと異なる位置に設けられており、
   前記搬送方向に間隔をあけて配列された複数の前記第二ガスポートと、
   前記処理空間内の温度分布を検出する温度検出部と、
   前記温度分布に基づいて、前記複数の前記第二ガスポートからそれぞれ噴射される前記排ガスの流量配分を変化させる流量制御部と、
   をさらに備えるストーカ炉。
4. 前記火炉の中心軸は、前記搬送方向における後燃焼段側に偏って配置され、
   前記第一ガスポートは、前記炉本体における乾燥段側に設けられ、該乾燥段側から前記後燃焼段側に向かって前記排ガスを噴射する請求項３に記載のストーカ炉。
5. 前記火炉の中心軸は、前記搬送方向における乾燥段側に偏って配置され、
   前記第一ガスポートは、前記炉本体における後燃焼段側に設けられ、該後燃焼段側から前記乾燥段側に向かって前記排ガスを噴射する請求項３に記載のストーカ炉。
6. 前記第一ガスポートよりも下方であって、前記第一ガスポートとは反対側から前記処理空間内に前記排ガスを噴射する第三ガスポートをさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載のストーカ炉。

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