JPH06313534A - 可燃物焼却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は可燃物、特にごみを燃焼するに当た
り、燃焼効率を高め、排ガス量と排ガス中の有害物質を
顕著に減少させ、かつ燃焼残渣の有効利用を可能にし
た、全設備を小型化し設備費用を軽減した工業的に極め
て有利な燃焼法を提供する。 【構成】 ストーカ格子を備えた焼却設備においてスト
ーカ格子の下部に一次空気を可燃物層中に、又二次空気
を可燃物層の上方に供給して可燃物、特にごみを焼却す
る方法は、燃焼ストーカ上での可燃物の燃焼強度が一次
空気の酸素比を高めることによって強められ、又、二次
燃焼帯内の燃焼強度が二次空気中の酸素比を減らすこと
によって絞られ、そして、二次空気中の酸素比を減らす
ために、好ましくは、燃焼プロセスから還流した排ガス
を用いるように、制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ストーカ格子を備えた
焼却設備においてストーカ格子の下方に一次空気を可燃
物層中に、又、二次空気を可燃物層の上方に供給して可
燃物、特にごみを焼却する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この一般的種類の方法は、以前から知ら
れている。ごみの焼却は、政策上の目標設定に基づい
て、環境影響が防止されるように行わねばならない。こ
の目標を達成するために従来一般に行われる処理方式で
は、ストーカ格子に沿って、又二次燃焼帯範囲内でも、
燃焼用空気を量及び分布を選択して供給することによっ
て、ストーカ格子上での燃焼過程を行った。そして、後
段のガス洗浄のために高価な装置が常に使用される。こ
れは、かかる設備の排出物を極度に減らしたものであ
る。しかし、この設備の操業と結び付いた廃棄処理費の
著しい上昇と、炉とエネルギー利用装置、例えば蒸気発
生装置とからなる従来の設備部分に比べて排ガス洗浄装
置の増大をもたらした。その間に排ガス洗浄設備におい
て標準が達成されたが、この標準の99％の洗浄効率が達
成されるのは、分離能力を一層向上させてきわめて高い
補助経費を要してのみ期待することができる。実験によ
れば、費用と洗浄能力との間に指数的依存関係があり、
洗浄効率を更に向上させることは、工業的に利用できな
い。現在知られている処理では、工業的に利用可能な排
ガス洗浄の限界に達している。特に近年、付加的に、燃
焼プロセスを調節することによって更なる向上を達成す
る試みがなされた。

【０００３】ドイツ公開特許公報第3915992号により、
後段に設けられた洗浄設備において費用の節減を可能と
するために、窒素酸化物の発生をどのように防止するこ
とができるかが知られている。この公知方法の基本原理
は、まず第一に、火炎ピーク中で1300℃を超えない温度
とするために火格子上での燃焼を減衰された形で行うた
めに、燃焼プロセスから還流した排ガスを混加すること
によって一次空気の酸素含量を変更することにある。な
ぜなら、この温度以上では窒素酸化物の発生が強力に始
まるからである。この公知の方法では、二次空気は２段
で導入される。下段では、乱流を発生するために主に還
流排ガスが導入され、第２段では、所要の排ガス燃焼を
達成するために周囲空気が供給される。しかし、燃焼反
応をこのように適切に減速させると、燃焼格子上でごみ
の固形成分の着火が著しく劣化する。そのため、燃焼残
渣物中に未燃物質の割合が高まり、又、火床温度が低い
ことにより残渣物中、即ち灰中に有害物質が結合される
可能性が大となる。従ってこの方法では、窒素酸化物の
割合が減少するが、酸化潜在能力が低下するため可燃性
有害物質の割合が高まる。

【０００４】ドイツ公開特許公報第4027908号による公
知の別の方法では、燃焼用一次空気及び燃焼用二次空気
中での酸素比が変更され、この変更は、周囲空気に対し
て酸素比を高めることから、周囲空気に比べて酸素比を
下げることにまで及んでいる。このために、酸素の供給
によって酸素比を高めるため、そして窒素の供給によっ
て燃焼用空気中の酸素比を低下させるために、空気分離
設備内で得られる酸素とそこで得られる窒素が使用され
る。この処理方式は、炉又は燃焼室の主要燃焼範囲にお
いて燃焼を向上させることができるが、設備全体で、特
に排ガス洗浄設備内でも、発生する排ガス体積流の低減
をもたらさない。ごみ焼却設備の環境影響を評価する場
合、従来は、大抵、排ガス中の有害物質の濃度から出発
点として現在適用されている排出基準、つまりごみ焼却
に係わるドイツの第17連邦発散物保護法又はＥＣ指針
は、これに関する仮命令も、濃度に係わる限界値によっ
て、かかる設備の条件を規制している。しかしこの観察
方式は、環境への有害物質の排出を不完全に再現するだ
けである。それは、排出源から排出される相対量だけを
確認するものであって、実際量ではないからである。他
方、有害物質負荷量の評価は、排出源の生態学的に重要
な意味をもつ。最新排ガス洗浄設備の実務から得られた
諸経験が示すように、達成可能な有害物質及び純ガス濃
度は洗浄装置に入る排ガスの有害物質濃度に殆ど依存し
ておらず、排ガス洗浄の最後における濃度値は一定して
いる。これは、既に上で示唆したように、使用される集
成装置の分離度とその装置の設備費用又は寸法設計とに
極めて関係がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
予想された以上の洗浄効率を有する燃焼部の後段に設け
られる集成装置の技術的効率を一層高め又寸法設計を一
層小さくして、環境中に排出される有害物質負荷量の低
減を達成することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ストー
カ格子上での可燃物の燃焼強度が一次空気の酸素比を高
めることによって少なくとも部分的に強められ、そし
て、二次燃焼帯内の燃焼強度が二次空気中の酸素比を減
らすことによって絞られることによって解決される。二
次空気中の酸素比を減らすために、好ましくは、燃焼プ
ロセスから還流した排ガスが用いられる。反応帯が例え
ば予熱帯、主燃焼帯又は終最燃焼帯であるかによるが、
燃焼用一次空気の酸素比を部分的にかなり高めることに
よって、必然的に窒素比が減少し、これにより、無駄な
ものの原料となる窒素が減るので、燃焼強度をかなり高
め、所要の空気体積が著しく低下する。こうして、燃焼
用空気の体積が既にかなり節減され、一次空気送風機及
び一次空気通路の寸法設計が低減するだけでなく、特
に、蒸気発生器、排ガス洗浄器、誘引通風機、煙突等
の、後段に設けられる集成装置の小形化が可能となる。
一次燃焼の強度がかなり高まると、一般に、燃焼格子上
の火床温度が高まり、又二次燃焼帯内の火炎温度が高ま
る。一層高い火床温度は燃焼物固形分の燃焼が向上する
という有利な効果と、焼結に基づいて燃焼灰中への有害
物質の結合向上とをもたらす。一方、二次燃焼温度の上
昇は窒素酸化物の発生増をもたらす（熱によるＮ
Ｏ_X）。この理由から、前記公知の方法では、燃焼過程
は、既にストーカ格子上でかなり絞られる。つまり本発
明は、まず、従来の知識によれば間違いと見做されるよ
うな工程を行い、まず、一次空気量の著しい減少と灰の
品質の改善と可燃性有害物質、即ち被酸化性有害物質の
低下とを達成するために、ストーカ格子上の燃焼を従来
一般的であった程度を超えて強め、次の二次燃焼帯で
は、その除去にかなりの費用が伴う窒素酸化物の発生増
を生じることのないように、この工程が修正される。即
ち、本発明によれば、可燃物層の上方での燃焼プロセス
は、一般に始まる窒素酸化物の発生が生じないか又は著
しく低下した程度に生じるだけとなるように、二次燃焼
帯の初めで燃焼層上の燃焼つまり、この減衰措置は、被
酸化性有害物質の除去が、強められた燃焼プロセスによ
って既に殆ど終了した時点に始まる。一次空気中の酸素
比の著しい上昇から、この一次空気が可燃物層を通過し
た後も、二次燃焼範囲において希望する絞られた燃焼を
可能とするのにいまなお十分な酸素が存在する。この燃
焼は、窒素酸化物の発生を生じる温度が現れることのな
いように制御されて経過しなければならない。この絞り
を達成するために、本発明によれば、好ましくは、この
燃焼プロセスからの排ガスが使用される。本発明方法で
は、後燃焼を減衰するために、酸素含量の著しく低減し
た排ガスが使用される。つまり、排ガスを使用すること
により、もはや付加的に低酸素ガス又は不活性ガスを供
給する必要がない。それ故に、従来から公知の方法の場
合のように二次燃焼範囲での十分な燃焼にもかかわらず
ガス量を高める必要がない。公知の方法では二次燃焼帯
の範囲で二次空気ノズルを介して付加的に燃焼用空気が
周囲空気の形で供給された。純粋の燃焼用空気が供給さ
れない方法の場合でも、尚且つガス量が高められてい
る。なぜなら、周囲空気と排ガス又は不活性ガス、例え
ば窒素との混合物が供給される。そのことで総量が高ま
るからである。つまり、二次燃焼帯内での減衰措置は、
本発明の場合、好ましくは、一次燃焼時、即ちストーカ
格子上での可燃物層の燃焼時に発生する排ガスを利用し
て行われ、こうして付加的ガス量は必要ないか又は僅か
な程度に必要であるにすぎない。

【０００７】最新のごみ焼却設備は、普通、一次空気65
％、二次空気35％に分割した燃焼用空気で運転される。
つまり、二次燃焼帯内で求める減衰過程を達成するため
に、例えば二次空気全体が還流排ガス、即ち再循環ガス
に取り替えられると、この措置によって、設備内を流れ
る総ガス量の35％が節減される。これにより、一次空気
中の酸素増加措置と合わせて、全体として、後段に設け
られた集成装置を流れるガスの量を２/３減らすことが
できる。しかし、先に確認されたように、排ガス洗浄の
最後で有害物質の濃度値が排ガス洗浄前の有害物質濃度
に依存しない場合、総ガス体積を発生量の２/３以下に
低減することによって、有害物質負荷量、即ち、排出源
から排出される有害物質の量は、従来通り運転される設
備に比べて、低減することができる。

【０００８】上に述べた一般的基本理論から出発して、
本発明の特殊な１態様では、ストーカ格子上にある可燃
物層の燃焼状態又は燃焼強度により、周囲空気の酸素含
量からの一次空気の酸素含量が局所的に高められ、又、
周囲空気の酸素含量に還流排ガスを混加することによっ
て二次空気の酸素含量が減らされ、そして、可燃物層の
上方で窒素酸化物の発生が殆ど防止されるように、二次
空気が、組成、量、供給箇所及び二次燃焼帯内の高乱流
に関して局所的に調整される。局所的実情に適応するこ
とによって、即ち、ストーカ格子に沿って可燃物のさま
ざまな状態を考慮することによって、一次空気は、希望
する上昇した燃焼効果が、従って被酸化性有害物質の燃
焼が現れるように、それぞれの実情に適応させて調整す
ることができる。このために、例えば、温度を測定する
公知の熱電対、又は可燃物層から直接発生した固体放射
を検出する赤外線カメラが利用される。ストーカ格子の
その都度の箇所で、燃焼強度上昇をもたらすのに必要な
酸素比を調整するために、前記固体放射は火床温度、即
ち燃焼中の可燃物配合物の温度を推論させることができ
る。前記調整は、例えば、燃焼格子用押込ガイドを適宜
に分割することによって可能である。これに関して、ド
イツ特許公報第3825931号により、該当する提案がなさ
れている。この場合決定的なのは、酸素比が基本的に制
御可能であるという周知の事実ではなく、むしろ、本発
明では、予想される諸欠点の故に従来は操業されなかっ
たような燃焼強度及びそれに伴う被酸化性有害物質の減
少が達成されるように、酸素比が強く高められる点が決
定的である。これらの欠点は例えば、窒素酸化物の熱に
よる生成、燃焼室の保護ライニングの過熱に見ることが
できるが、しかし本発明によれば、予想される諸欠点が
現れることのないように、可燃物層を介して、温度推移
及びその他の条件の調整に関して適切な減衰措置を導入
することによって前記欠点は防止される。これらの減衰
措置には、基本的に、既に先に述べたように酸素比の減
少が含まれる。その際、いかなる量の二次空気を、可燃
物層又は燃焼室を基準にどの箇所で、又いかなる乱流
で、二次空気と呼ばれるガス量を二次空気ノズルを介し
て供給するかが大きく影響する。特に有利に作用するの
が、高乱流の発生である。というのも、これによって、
しばしば不規則である酸素分布を補償し、こうして既存
酸素を良好に利用することができ、これにより、比較的
低い温度において、二次燃焼範囲において希望する燃焼
経過が達成可能となるからである。例えば、温度1300℃
が限界値であり、それより上では窒素酸化物の発生増を
予想しなければならないことが既知であるなら、赤外線
カメラ又は火炎監視装置による温度測定及び監視によっ
て、燃焼室ライニングにとって及び窒素酸化物の発生に
とって有害な温度が阻止されるように、二次燃焼範囲内
の条件を調整することが可能となる。

【０００９】燃焼すべき物質の種類に応じて、一次空気
の酸素含量をストーカ格子の主燃焼帯内でのみ高めるの
が有利なことがある。なぜなら、他の範囲では可燃物が
まず予熱され、又は、例えば完全燃焼帯の場合のよう
に、燃焼値が既に十分に低いからである。一次空気の酸
素含量は、ストーカ格子上の燃焼区間の長さを基準に局
所的にさまざまに調整されるが、25〜50容量％、好まし
くは35容量％に調整することができる。これにより、一
次空気の量は、以下に詳しく説明する、図２として示さ
れた図表に応じて減らすことができる。

【００１０】本発明によれば一次燃焼帯の内部でストー
カ格子上の燃焼強度が特に強く高められるので、可燃物
層を通過する空気中になお十分な酸素が二次燃焼用に残
り、本発明の別の１態様によれば、二次燃焼帯に還流す
る排ガスは、燃焼プロセスに供給される空気及びガス総
量の20〜65％、好ましくは35％を占めることができる。
例えば、空気及びガス総量の好ましくは35％が還流排ガ
スとして利用され、又二次空気が総ガス量の35％を占め
ると前提するなら、二次空気ノズルを通して導入される
総ガス量は還流排ガスから構成することができる。還流
ガスとする場合、この措置によって総ガス量の１/３以
上が節減される。酸素含量の制御にとって好ましいパラ
メータは、一次燃焼空気を基準に燃焼物の表面温度であ
り、又、二次空気を基準に、二次燃焼帯内の温度、又は
燃焼室内における火炎の垂直方向長さである。還流すべ
き排ガスは好ましくはボイラを通過後に吸引され、これ
により、排ガス還流から生じるガス体積の減少は排ガス
洗浄設備においてはじめて顕著となる。特別の事例で
は、還流すべき排ガスを可燃物層のすぐ上で吸引するこ
とも可能な場合がある。

【００１１】一次空気中の酸素含量の調整は、従ってス
トーカ格子上の一次燃焼帯における燃焼強度の意図的上
昇は、本発明の減衰措置によって除かれる後の諸事情を
考慮することなく、ストーカ格子上の燃焼プロセスが実
質的に、ストーカ格子の操業能力から生じる諸条件によ
って限定されるまでに、進めることができる。その際、
通常の燃焼プロセスに比べて、可燃物層中で300℃以下
の温度上昇が可能である。標準外気で燃焼する場合より
も、火床温度を300℃以下まで高くすることができるの
で、灰中の有害物質の結合度が高まる。これによって有
害物質の浸出性が低下し、灰を建材として使用する可能
性を向上させ、又は残渣物投棄に要求される条件を軽減
する。基本的に、燃焼用一次空気中での酸素含量をリッ
チにすることによりさまざまな顕著な利点が得られる。
ガス体積の総量を２/３にまで下げることができ、これ
によって、設備全体の寸法設計が小さくなり又それに伴
いかなりの経費削減が得られることは、既に詳しく強調
した事実である。一次空気中の酸素含量を増やすことに
よって、必然的に、供給される窒素が極度に減少する。
この窒素は利用されない無駄なものと見做すことができ
るだけであり、従来は熱効率を著しく低減させた。熱効
率に対するこの低減作用は窒素を減らすことによってそ
れ相応に低下し、こうして熱効率が向上する。酸素比の
増加は、個々の火格子が過度に加熱されることによりそ
の限界がある。実用上判明したように、酸素比は、火格
子要素の破損を生じることなく、供給される一次空気量
の50容量％以下を占めることができる。ガス体積流の減
少によって、軽量の小さなごみ粒子の飛沫が巻き込まれ
ることが減少され、ガス流中にこれらの粒子は火格子上
で又はそのすぐ上で燃焼し、未燃部分として洗浄設備内
に達することはない。こうして集塵器は、排ガス体積の
減少によって可能となる小型化を補足して、一層弱く寸
法設計することができる。本発明に基づいて調整され
る、明確に強力な燃焼は、火格子上の可燃物粒子の温度
自体を高めるだけでなく、可燃物層のすぐ上でガス温度
の上昇ももたらし、そのことから一酸化炭素濃度及び残
留炭化水素濃度が低下する。更に、いわゆる先駆物質で
ある燃焼ガスが後の冷却段階で、ダイオキシン及びフラ
ンを発生することがある物質の濃度が低下する。

【００１２】二次燃焼範囲において好ましくは排ガスを
還流させて燃焼過程を極度に絞ることによって、従来の
ような火格子上での酸素リッチによって現れた諸欠点が
防止される。周囲空気を二次燃焼範囲に供給する場合、
この範囲での過熱が確認されている。熱により発生する
窒素酸化物の割合が増加し、燃焼室範囲のセラミック保
護ライニングが長期的に不可避的に破壊される。これら
の欠点は、可燃物層の上方で、即ち二次燃焼範囲内で燃
焼経過を極度に絞ることによって防止される。再循環ガ
スと一次燃焼帯からの燃焼ガスとの間に酸素濃度勾配を
避けるために二次燃焼範囲内で必要となる完全混合は、
再循環ガスを二次燃焼帯に供給することによって達成さ
れる。その際、ここで供給されるガス量は、所要の乱流
を生じるのに十分である。可燃物層の内部及びその上方
での僅かな粉塵渦流化は、ダストフィルタの前記僅かな
設計を補足して、ボイラ内の加熱面の汚れ低下ももたら
し、従って、ボイラ有効性、２つの加熱面洗浄時間、及
びボイラ効率に関して、一層好ましい操業条件ももたら
す。ガス量の著しい減少によって、可燃物量が同じ場
合、必然的に、排ガス洗浄設備によって分離すべき各種
有害物質の濃度が比例的に上昇する。このことは、図３
〜図６に示した線図から明らかとなる。排ガス洗浄部に
有価物質回収部が設けられている場合、例えば、分離さ
れた有害物質から塩酸及び石膏を回収するとき、このプ
ロセスの効率及び支出が本質的に向上する。

【００１３】以下、本方法を実施する焼却設備に基づい
て、さまざまな実験結果を示す線図と合わせて、本発明
を例示的に説明する。

【００１４】

【実施例】図面から明らかとなるように、上記方法を実
施する炉設備は、投入ホッパ１と、それに続いて可燃物
を投入テーブル３上に投入するための投入シュート２と
を有し、投入シュートからくる可燃物をストーカ格子５
上に投入するために前記テーブル上に投入ピストン４が
往復動可能に設けられており、前記火格子上で可燃物の
燃焼が起きる。この場合、いかなる原理のものにせよ、
火格子が傾斜していても水平であってもよい。ストーカ
格子５の下方で、全体に符号６とされた燃焼用一次空気
供給装置が配置されており、該装置は複数の室７〜11を
含むことができ、送風機12により導管13を介して前記室
に燃焼用一次空気が供給される。室７〜11の配置によっ
て、ストーカ格子は複数の押込帯に分割されており、燃
焼用一次空気はストーカ格子上の必要に応じてさまざま
に調整することができる。この押込帯はストーカ格子の
幅に応じて横方向でも分割しておくことができ、こうし
て一次空気の供給を制御することができる。ストーカ格
子５の上に燃焼室14があり、該室は上部は排ガス通路15
が覆っており、この通路に、例えば排ガスボイラ、排ガ
ス洗浄設備等の図示省略した集成装置が続いている。後
部範囲において燃焼室14は天井16、後壁17及び側壁18に
よって構成されている。符号19とした可燃物の燃焼はス
トーカ格子５の前部で行われ、その上に排ガス通路15が
ある。この範囲において室７，８，９を通して大部分の
燃焼用一次空気が供給される。ストーカ格子５の後部に
は完全燃焼した可燃物のみ、例えば灰があり、この範囲
には燃焼用一次空気が室10，11を介して実質的にこの灰
を冷やすためにのみ供給される。完全燃焼した部分は、
次に、ストーカ格子５の末端で火格子排出部20内に落下
する。排ガス通路15の下部範囲に一連の二次空気ノズル
21，22が設けられており、排ガス中にある可燃性成分の
後燃焼を引き起こすために、上昇する排ガスに前記ノズ
ルが燃焼用二次空気を供給する。

【００１５】二次空気ノズル列21，22が空気集合器27
ａ，27ｂに接続されており、該集合器は導管26を介して
送風機25により給気され、送風機は一方で導管28を介し
て焼却設備の更に後方の部分から排ガスを吸引し、又場
合によっては導管29を介して周囲空気を吸引する。図示
省略した空気分離設備から、送風機30により、導管31を
介して純粋酸素、又は酸素リッチ周囲空気が吸引され、
導管32を介して燃焼用一次空気用導管13に供給される。
室７〜11内の各空気量の調整は制御装置33によって行わ
れ、該装置は個々の室７〜11への空気・酸素混合物の供
給を制御する。勿論、各室７〜11は、個々の室内で一次
空気の酸素含量をさまざまに調整することができるよう
にするために、分離した酸素導管を有することができ
る。燃焼プロセスを制御するためにビデオカメラ又はサ
ーモグラフカメラ34、モニタ35、自由にプログラム可能
な計算機36、制御ユニット37が設けられている。ビデオ
カメラ又はサーモグラフカメラ34は、燃焼室14を通して
ストーカ格子５上の可燃物層19を上から観察することが
できるように整列している。ビデオカメラはモニタ35及
び自由にプログラム可能な計算機36と接続されており、
計算機は受信画像を適宜に分解し、こうして得られた、
各燃焼帯上の輝度の尺度であるディジタル値を、所定の
基準値と比較し、偏差がある場合、制御ユニット37を介
して適宜な工程を制御する制御ユニットは個々の室７〜
11内で、フラップ又はスライダとして構成された制御装
置33を調整する。こうして、ビデオカメラ34は、可燃物
層19から受信された固体放射に基づいて、可燃物層19の
温度値を提供する。制御装置33の調整によって一次空気
の量が調整され、導管31内の制御装置38の調整によっ
て、制御ユニット37を介して一次空気の酸素含量が調整
される。一次空気の量の調整と酸素含量の調整は、スト
ーカ格子のその都度監視する帯内でストーカ格子５上の
可燃物層19の燃焼状態に依存して行われる。二次燃焼帯
の範囲に熱電対が設けられており、そのうち図面には１
つの熱電対39のみ示してある。熱電対39は、二次燃焼帯
内の温度を監視するために役立ち、自由にプログラム可
能な計算機36と接続されており、他方で計算機は制御ユ
ニット37と接続されている。該ユニットは、制御装置4
0，41を介して、二次空気ノズル21，22に供給すべき排
ガスの量、及び場合によっては、制御装置41を介して調
整される周囲空気の量を調整する。熱電対39に代え、音
響高温計（パイロソニック）による温度測定、又はレー
ザ・ドップラー法による温度測定も行うことができる。

【００１６】この制御装置及び適宜な監視装置により、
燃焼用空気中の一次空気量及び酸素比を制御することに
よってストーカ格子上の強力燃焼と、大部分が排ガスか
らなる二次空気を調整することによって二次燃焼帯内の
挙動を制御することが可能である。これにより、二次燃
焼範囲内で過度の温度上昇が防止され、設備全体を流れ
るガス量が減少する。その際、付加的周囲空気が吸引さ
れないとき、ガス量の減少が最大である。一次空気の酸
素含量が周囲空気に比べて増加され、こうしてばら物と
して働く窒素が減らされることにより、一次空気の量
は、従来知られている焼却設備に比べて低下する。

【００１７】図２には、一方で一次空気の酸素濃度に依
存し、他方で二次空気量に占める再循環量の割合に依存
して達成可能な排ガス量減少率が線図で示してある。０
〜100％の相対排ガス体積が縦軸に、二次空気量に占め
る再循環量の割合０〜100％が横軸に記入してある。記
入された４つの曲線は一次空気の酸素濃度に依存した排
ガス量の減少率を示す。

【００１８】図３〜図６にさまざまな実験結果がまとめ
てある。以下に述べるすべての実験において、設備には
ごみからなる可燃物が投入され、可燃物に関して同じ出
発条件で本発明による措置の効果が明確となるように、
いずれの実験でも単位時間当たり投入量及び発熱量が一
定に保たれる。

【００１９】すべての実験線図において範囲ａ内に単位
時間当たり投入されるごみ量と発熱量が、そして範囲ｂ
内に一次空気量、総燃焼用空気に占める一次空気の割
合、λ値、一次空気中の酸素濃度及び再循環成分が記載
してある。範囲ｃには、火格子範囲で発生する排ガス
量、酸素濃度及び主要有害物質分の濃度が挙げてある。
範囲ｄは二次空気の量及び酸素濃度を示す。範囲ｅには
排ガス量、排ガス中の酸素濃度、各種有害物質の量が記
載してある。範囲ｆにはボイラ内を流れる排ガス量、ボ
イラ内で測定した空気過剰係数、酸素濃度、各種有害物
質の濃度がmg/Nm³でまとめて記載してある。範囲ｇ，ｈ
には排ガス量、酸素濃度、各種有害物質の濃度が、それ
ぞれ燃焼ガス洗浄の前と後とでまとめてある。範囲ｉに
は、燃焼ガス洗浄後に煙突から排出される有害物質負荷
量がｇ/ｈで記載してある。この範囲ｉの下に排ガス減
少率が％で記載してある。

【００２０】図３には、焼却設備の標準操業時の実験結
果がまとめてある。この標準操業のとき、設備は一次空
気として標準外気、二次空気として標準外気で操業され
る。この場合、一次空気と二次空気との比は65：35であ
る。二次空気用に標準外気が用いられるので、排ガスの
循環は行われない。図３にまとめられた第１実験のとき
標準操業が再現される一方、図４〜図６の線図からは、
本発明による燃焼法の主要結果として、標準操業に対し
て達成可能な排ガス量減少率と、発生する有害物質負荷
量を認めることができる。

【００２１】図４に示された実験結果では、一次空気中
の酸素比35容量％、一次空気と二次空気との比49.3：5
0.7で、排ガスを還流させることなく設備が運転され、
二次空気用に標準外気が用いられた。この場合、図３の
標準操業に比べて、31％の排ガス量減少率を達成するこ
とができた。煙突から排出される被酸化性有害物質の単
位時間当たり有害物質負荷量は、範囲ｉに挙げた数字の
比較から明らかとなるように、標準操業に比べて既にか
なり低減させることができた。他方、ＮＯ_X成分は図３
に比べて僅かに高まったが、このことは一次空気中の酸
素含量の増加に帰すことができる。しかし、ＮＯ_X負荷
量は、排ガス量減少の故に小さい。

【００２２】図５にまとめられた別の実験結果から、標
準操業に比べて62％の排ガス量減少率と、煙突から排出
される有害物質負荷量の更なる極度な低減を確認するこ
とができる。この場合、一次空気中の酸素含量35容量
％、一次空気と二次空気との比65：35、再循環100％で
設備が操業された。一次空気中の酸素比が高いにもかか
わらずＮＯ_X成分が著しく減少することは、排ガス再循
環による減衰措置に帰すことができる。

【００２３】図６に示された実験では、一次空気中の酸
素50容量％、一次空気と二次空気との比50：50、再循環
100％で設備が操業された。この場合、標準操業に比べ
て75％の排ガス量減少率が達成された。この実験の範囲
ｉに記載された有害物質負荷量を図３の標準操業と比較
すると、塩化水素負荷量が34.4ｇ/ｈから8.5ｇ/ｈに低
下したことが確認され、これは標準操業に比べて約75％
の低下に相当する。別の有害物質負荷量の場合、標準操
業に比べてやはり約75％の減少が見られる。つまり、図
６による実験では標準操業に比べて75％の排ガス量減少
率だけでなく、有害物質負荷量のそれ相応に大きな減少
も達成された。例えば図３に示す実験における、つまり
標準操業の場合の、燃焼ガス洗浄後の排ガス中の有害物
質濃度と、図６に示す実験における有害物質濃度が、そ
れぞれ範囲ｈ内に記載してあり、これらの数値を検討す
ると、数値が同一であり、他方、燃焼ガス洗浄前の当該
数値は図６の実験の場合、図３の実験、つまり標準操業
時の約４倍であることが確認される。そのことから認め
られるように、燃焼ガス洗浄前に、排ガス量減少によっ
て、標準立方メートルを基準に、排ガス中の有害物質濃
度が本質的に高く、即ち約４倍であり、これにより、こ
の排ガスは例えば塩酸回収及び石膏回収にとって、標準
操業時の排ガスよりもはるかに良好な前提条件を提供す
る。つまり、標準操業では、比較的低い有害物質濃度か
ら出発して塩酸回収及び石膏回収を可能とするために、
きわめて高い装置支出で操業しなければならない。

【００２４】

【発明の効果】本発明は可燃物、特にごみを燃焼するに
当たり、燃焼効率を高め、排ガス量と排ガス中の有害物
質を顕著に減少させ、かつ燃焼残渣の有効利用を可能に
した、全設備を小型化し設備費用を軽減した工業的に極
めて有利な燃焼法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】炉設備の縦断面図である。

【図２】一次空気中のさまざまな酸素濃度と、二次空気
量に対する再循環量のさまざまな割合とにおける排ガス
量減少率に係わる線図である。

【図３】二次空気の排ガスを還流させることなく、外気
を一次空気として用いて焼却設備を操業する際の実験結
果を示す。

【図４】排ガスを還流することなく、酸素比35容量％で
焼却設備を操業する際の実験結果を示す。

【図５】一次空気中の酸素35容量％で、排ガスを完全に
還流して焼却設備を操業する際の実験結果を示す。

【図６】一次空気中の酸素50容量％で、排ガスを100 ％
還流して焼却設備を操業する際の実験結果を示す。

【符号の説明】

１ 投入ホッパ ２ 投入シュート ３ 投入テーブル ４ 投入ピストン ５ ストーカ格子 ６ 燃焼用一次空気供給装置 ７，８，９，10，11 室 12 一次空気送風機 13 一次空気導管 14 燃焼室 15 排ガス通路 16 燃焼室天井 17 燃焼室後壁 18 燃焼室側壁 19 可燃物層 20 燃焼残渣排出部 21，22 二次空気ノズル 25 二次空気送風機 26 二次空気導管 27ａ，27ｂ 二次空気集合器 28，29 二次空気導管 30 一次空気送風機 31，32 一次空気導管 33 室内空気制御装置 34 サーモグラフカメラ 35 モニタ 36 計算機 37 制御ユニット 38 制御装置 39 熱電対 40，41 制御装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｌ 9/02 ＺＡＢ 7367−3Ｋ (72)発明者 ヨハネス ヨーゼフ エドムント マルテ ィン ドイツ連邦共和国 デー−81929 ミュン ヘン，ヘルマン−グマイナー−ヴェーク ８ (72)発明者 ヨアヒム ホルン ドイツ連邦共和国 デー−80636 ミュン ヘン，ユタシュトラーセ 18 (72)発明者 ミカエル ブシュ ドイツ連邦共和国 デー−83026 ローゼ ンハイムイー．オーベーベー．ホイベルク シュトラーセ 62

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストーカ格子を備えた焼却設備において
   ストーカ格子の下部より一次空気を可燃物層中に供給
   し、二次空気を可燃物層の上方に供給して可燃物を焼却
   する方法において、ストーカ格子上での可燃物の燃焼強
   度が一次空気の酸素比を高めることによって少なくとも
   部分的に強められ、そして、二次燃焼帯内の燃焼強度が
   二次空気中の酸素比を減らすことによって絞られること
   を特徴とする可燃物焼却方法。
2. 【請求項２】 二次空気中の酸素比を減らすために、燃
   焼プロセスから還流した排ガスを用いることを特徴とす
   る請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 ストーカ格子上にある可燃物層の燃焼状
   態又は燃焼強度に応じて、周囲空気の酸素比以上に一次
   空気の酸素含量を局所的に高め、又、還流排ガスを混加
   することによって周囲空気の酸素含量以下に二次空気の
   酸素含量を減らして、可燃物層の上方で窒素酸化物の発
   生が防止されるように、二次空気が、組成、量、供給箇
   所及び二次燃焼帯内の高乱流により局所的に調整される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】 一次空気の酸素含量がストーカ格子の主
   燃焼帯内でのみ高められることを特徴とする請求項１に
   記載の方法。
5. 【請求項５】 一次空気の酸素含量が25〜50容量％に調
   整されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 一次空気の酸素含量が約35容量％である
   請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 二次燃焼帯に還流する排ガスが、燃焼プ
   ロセスに供給される空気及びガス総量の20〜65％を占め
   ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 排ガスが燃焼プロセスに供給される空気
   及びガス総量の約35％を占める請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 燃焼用一次空気の酸素含量が燃焼物の表
   面温度に応じて調整されることを特徴とする請求項１に
   記載の方法。
10. 【請求項１０】 二次空気中の酸素含量が二次燃焼帯内
    の温度に応じて調整されることを特徴とする請求項１に
    記載の方法。
11. 【請求項１１】 二次空気中の酸素含量の調整が燃焼室
    内における火炎の垂直方向長さに依存して行われること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 【請求項１２】 還流排ガスが、ボイラ通過後に吸引さ
    れることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 還流排ガスが、可燃物層のすぐ上で吸
    引されることを特徴とする請求項１に記載の方法。