乾溜ガス化焼却処理装置
【課題】燃焼炉で可燃性ガスを安定して燃焼させることができ、助燃に要する時間と燃料を節約することができる乾溜ガス化焼却処理装置を提供する。
【解決手段】燃焼炉３は、乾溜炉１から導入された可燃性ガスが導入される混合部１８とバーナ部１９と燃焼部２０とから構成される。混合部１８は、燃焼炉３への酸素の供給が高濃度酸素に切り替えられているときに、可燃性ガスと高濃度酸素とを混合して第１混合ガスを生成する。バーナ部１９は、燃焼炉３への酸素の供給が高濃度酸素に切り替えられているときには、第１混合ガスを燃焼せしめると共に、燃焼炉３への酸素の供給が空気に切り替えられているときには、可燃性ガスと空気とを混合して第２混合ガスを生成し、生成した第２混合ガスを燃焼せしめる。燃焼部２０は、バーナ部１９で燃焼を開始した第１混合ガスまたは第２混合ガスが導入される。
【解決手段】燃焼炉３は、乾溜炉１から導入された可燃性ガスが導入される混合部１８とバーナ部１９と燃焼部２０とから構成される。混合部１８は、燃焼炉３への酸素の供給が高濃度酸素に切り替えられているときに、可燃性ガスと高濃度酸素とを混合して第１混合ガスを生成する。バーナ部１９は、燃焼炉３への酸素の供給が高濃度酸素に切り替えられているときには、第１混合ガスを燃焼せしめると共に、燃焼炉３への酸素の供給が空気に切り替えられているときには、可燃性ガスと空気とを混合して第２混合ガスを生成し、生成した第２混合ガスを燃焼せしめる。燃焼部２０は、バーナ部１９で燃焼を開始した第１混合ガスまたは第２混合ガスが導入される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を収納すると共に、廃棄物の一部を燃焼させつつ燃焼熱により廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを生じさせる乾溜ガス化炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物は、その成分が塩化ビニールなどの塩素分を多く含むものが多くなっているため、これらを焼却する焼却処理装置では、焼却の際に、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、ダイオキシン類等の大気汚染物質が発生し得る。そのため、これらの大気汚染物質に対しては、排出量を抑制する一定の環境基準が策定されている。
【０００３】
特に、廃棄物の焼却処理に伴って発生するダイオキシン類は、塩素分を含む廃棄物を２５０〜３５０℃程度の温度で燃焼させると、前記廃棄物から遊離する前記塩素と、樹脂等の不完全燃焼により生成する炭化水素とが、該廃棄物中に含まれる重金属を触媒として反応することによりダイオキシン類が生成するというものである。
【０００４】
前記廃棄物の焼却処理によるダイオキシン類の排出を防止するためには、前記廃棄物を８００℃以上の温度に２秒間以上滞留させて、生成したダイオキシン類を完全に熱分解させることが有効であるとされている。
【０００５】
ところで、本出願人は、先にダイオキシン類の排出を防止しつつ廃タイヤ等の廃棄物を焼却処理する装置として、該廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを生ぜしめる乾溜炉と、該可燃性ガスを該乾溜炉から導入して完全燃焼させる燃焼炉とを備える乾溜ガス化焼却処理装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
前記装置では、燃焼炉内の温度を他の燃料の燃焼によりダイオキシン類の熱分解が可能とされる８００℃以上に暖気した上で、廃棄物に着火して可燃性ガスを発生させ、発生した可燃性ガスを他の燃料と共に燃焼炉に燃焼させる。そして、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉の温度が８００℃より高温の安定温度を維持できるようになったときに他の燃料の燃焼を終了する。これにより、廃棄物の乾溜開始後、可燃性ガスが燃焼炉で自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでの段階において、燃焼炉内の温度を８００℃以上としてダイオキシン類の排出を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４００５７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記装置では、可燃性ガスが燃焼炉で自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでは、他の燃料を燃焼炉で燃焼させる必要があるため、かかる助燃に時間が掛かるとこれに要する燃料が嵩んで装置のランニングコストが高くなるという不都合を生じ得る。
【０００９】
特に、燃焼炉に導入された可燃性ガスを燃焼させるために燃焼炉に供給される空気の温度は、暖気により維持される燃焼炉の温度（８００℃以上）よりも低いために、燃焼炉の温度を低下させてしまうことになり、助燃に要する時間と燃料とが掛かる要因となっている。
【００１０】
ここで、可燃性ガスの燃焼に必要な酸素を空気に代えて、空気よりも酸素を高濃度で含む高濃度酸素で燃焼炉に導入することで、（空気中の約８０％の窒素成分による熱量の吸収を抑えて）助燃に要する時間と燃料とを低減させることも考えられるが、空気を高濃度酸素で置き換えただけでは、体積が空気の１／５となり、この体積の小さな高濃度酸素が可燃性ガスと十分に混合せず、燃焼炉における安定した燃焼状態を実現することはできない。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる不都合を解消するために、燃焼炉で可燃性ガスを安定して燃焼させることができ、助燃に要する時間と燃料を節約することができる乾溜ガス化焼却処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉と、該乾溜炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの燃焼に要する酸素を燃焼炉に供給する燃焼酸素供給手段と、該燃焼炉内における温度を検知する燃焼炉温度検知手段と、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼が開始された後に該燃焼炉温度検知手段により検知される該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持するように該乾溜炉への酸素供給量を調整しつつ該廃棄物の一部の燃焼に必要な酸素を該乾溜炉に供給する乾溜酸素供給手段とを備えた乾溜ガス化焼却処理装置であって、
前記燃焼酸素供給手段は、高濃度酸素を供給する第１酸素供給手段と、空気を供給する第２酸素供給手段と、前記燃焼炉への酸素の供給を該第１酸素供給手段と該第２酸素供給手段との間で切り替える供給制御手段とを有し、
前記供給制御手段は、可燃性ガスのみの燃焼で前記燃焼炉の温度がダイオキシン類の熱分解可能な温度より高温の所定温度となったことをトリガとして、該燃焼炉への酸素の供給を前記第１酸素供給手段から前記第２酸素供給手段に切り替え、
前記燃焼炉は、前記乾溜炉から導入された可燃性ガスが導入されると共に、前記第１酸素供給手段により高濃度酸素が供給される混合部と、該混合部に連通し、前記第２酸素供給手段により空気が供給されるバーナ部と、該バーナ部に連通した燃焼部とを有し、
前記混合部は、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第１酸素供給手段に切り替えられているときに、前記可燃性ガスと前記第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素とを混合して第１混合ガスを生成し、
前記バーナ部は、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第１酸素供給手段に切り替えられているときには、前記混合部により生成された前記第１混合ガスを燃焼せしめると共に、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第２酸素供給手段に切り替えられているときには、前記可燃性ガスと前記第２酸素供給手段により供給された空気とを混合して第２混合ガスを生成し、生成した該第２混合ガスを燃焼せしめ、
前記燃焼部は、前記バーナ部で燃焼を開始した前記第１混合ガスまたは前記第２混合ガスが導入されることを特徴とする。
【００１３】
第１発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、供給制御手段により燃焼炉への酸素の供給を、第１酸素供給手段による高濃度酸素または第２酸素供給手段による空気に、切り替えることができる。そのため、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉の温度がダイオキシン類の熱分解可能な温度より高温の所定温度となるまでは、第１酸素供給手段により供給した高濃度酸素により可燃性ガスを燃焼させることで、空気中の窒素成分による熱量の吸収を抑えて、助燃に要する時間と燃料とを節約することができる。
【００１４】
このとき、第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素は、バーナ部より上流側に設けられた専用の混合部により、可燃性ガスと混合される。そのため、体積の小さな高濃度酸素を可燃性ガスと十分に混合させることができ、燃焼炉で可燃性ガスを安定して燃焼させることができる。
【００１５】
加えて、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉の温度がダイオキシン類の熱分解可能な温度より高温の所定温度となった後は、燃焼炉への酸素の供給を第２酸素供給手段に切り替え、（高濃度酸素を消費せずに）バーナ部で空気と可燃性ガスを混合させて、燃焼炉で可燃性ガスを燃焼させることができる。これにより、第１酸素供給手段により高濃度酸素を燃焼炉に供給し続けることにより燃焼炉内の温度が高温となることを抑制することができる。
【００１６】
このように第１発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、燃焼炉で可燃性ガスを安定して燃焼させることができ、助燃に要する時間と燃料を節約することができる。
【００１７】
第２発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、第１発明において、
前記混合部は、筒状の混合器本体と、該混合器本体の一端から該混合器本体の中心軸と同軸上に前記可燃性ガスを導入するガス導入管と、前記第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素が前記ガス導入管の軸回りに回転する渦流状の酸素流となるように該高濃度酸素を混合器本体内に導入する酸素導入口と、該混合器本体の他端から前記バーナ部へ前記第１混合ガスを供給するガス供給口とを備えることを特徴とする。
【００１８】
第２発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素は、空気に比して１／５と体積が小さいが、ガス導入管の軸回りに渦流状の酸素流となるように混合器本体内に導入することで、ガス導入管から混合器本体内に導入された可燃性ガスと十分に混合させることができる。
【００１９】
このように、第２発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素と可燃性ガスとを混合させることができ、これを燃焼炉で安定して燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の乾溜ガス化焼却処理装置の一実施形態を示すシステム構成図。
【図２】弁開度と燃焼炉内の温度との経時変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の廃棄物の乾溜ガス化焼却処理装置は、廃紙、廃木材、廃プラスチック等を主とする各種廃棄物の混合物である廃棄物Ａを収容する乾溜炉１と、該乾溜炉１にガス通路２を介して接続される燃焼炉３とを備える。乾溜炉１の上面部には、開閉自在な投入扉４を備える投入口５が形成され、投入口５から廃棄物Ａを乾溜炉１内に投入可能とされている。そして、乾溜炉１はその投入扉４を閉じた状態では、その内部が実質的に外部と遮断されるようになっている。
【００２２】
乾溜炉１の外周部には、その冷却構造として、乾溜炉１の内部と隔離されたウォータージャケット６が形成されている。ウォータージャケット６は、図示しない給水装置により給水され、内部の水量が所定水位に維持されるようになっている。
【００２３】
乾溜炉１の下部は下方に突出した円錐台形状に形成され、その円錐台形状の下部の外周部には、乾溜炉１の内部と隔離された空室７が形成されている。この空室７は、乾溜炉１の内壁部に設けられた複数の給気ノズル８を介して、乾溜炉１の内部に連通している。
【００２４】
乾留炉１の下部の前記空室７には、乾留酸素供給路９が接続されている。乾留酸素供給路９は、空気供給路１０を介して押込ファン等により構成された空気供給源１１に接続されている。乾留酸素供給路９には制御弁１２が設けられ、制御弁１２は弁駆動器１３によりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器１３は、ＣＰＵ等を含む電子回路により構成された制御装置１４により制御される。
【００２５】
さらに、乾留炉１の下側には、制御装置１４に制御されて、乾留炉１に収容された廃棄物Ａに着火するための着火装置１５が取り付けられている。着火装置１５は点火バーナ等により構成され、重油等の燃料が貯留されている燃料供給装置１６から燃料供給路１７を介して供給される燃料を燃焼させることにより、廃棄物Ａに燃焼炎を供給する。
【００２６】
燃焼炉３は、乾溜炉１から導入された可燃性ガスが導入される混合部１８と、混合部１８に連通したバーナ部１９と、バーナ部１９に連通した燃焼部２０とを備える。
【００２７】
混合部１８は、有底筒状の混合器本体１８ａと、混合器本体１８ａの底部から混合器本体の中心軸と同軸上に可燃性ガスを導入するガス導入管１８ｂと、混合器本体１８ａの側部からその内部に高濃度酸素を導入する酸素導入口であって、ガス導入管１８ｂの軸回りに回転する渦流状の酸素流を生成する酸素導入口１８ｃと、混合器本体１８ａからバーナ部１９へ可燃性ガスと酸素との混合ガスを供給するガス供給口１８ｄとを有する。
【００２８】
混合器本体１８ａは、鋼材で構成され、その径および全長は、乾溜炉１から発生する可燃性ガスのガス量に応じて、この可燃性ガスと後述する高濃度酸素とが混合器本体１８ａ内で混合するように設計される。
【００２９】
ガス導入管１８ｂは、その後端部にガス通路２が接続され、乾留炉１における廃棄物Ａの乾留により生じた可燃性ガスがガス通路２を介してガス導入管１８ｂの先端部から混合器本体１８ａ内に導入される。
【００３０】
酸素導入口１８ｃには、例えば、酸素濃度が９０％以上の高濃度酸素を供給可能な酸素ボンベ等により構成された高濃度酸素供給源２１が酸素供給路２２を介して接続されている。酸素供給路２２には、制御弁２３が設けられ、制御弁２３は弁駆動器２４によりその開度が制御されるようになっている。そして、弁駆動器２４は、制御装置１４により制御される。
【００３１】
なお、高濃度酸素供給源２１および酸素供給路２２が、本発明の第１酸素供給手段に相当し、制御弁２３、弁駆動器２４および制御装置１４が、本発明の供給制御手段に相当する。
【００３２】
ガス供給口１８ｄは、混合器本体１８ａ内で混合された可燃性ガスと高濃度酸素との混合ガス（第１混合ガス）が、そのバーナ部１９への供給流速が、逆火となる流速より大きく、バーナ部１９における第１混合ガスの燃焼が阻害される流速より小さい所定範囲の流速となるように、混合器本体１８ａの先端部を縮径させた形状となっている。
【００３３】
バーナ部１９の外周部には、その内部と隔離された空室２５が形成され、空室２５はバーナ部１９の内周部に穿設された複数のノズル孔２６を介してバーナ部１９の内部に連通している。空室２５には、空気供給路１０から分岐する燃焼空気供給路２７が接続され、空気供給源１１から供給された空気が空室２５のノズル孔２６からバーナ部１９内に導入される。燃焼空気供給路２７には制御弁２８が設けられ、制御弁２８は弁駆動器２９によりその開度が制御されるようになっている。そして、弁駆動器２９は、前記制御装置１４により制御される。
【００３４】
バーナ部１９では、制御装置１４により高濃度酸素が混合器本体１８ａ内に供給されているときは、それにより生成された第１混合ガスが燃焼する。さらに、バーナ部１９では、制御装置１４により高濃度酸素が混合器本体１８ａ内に供給されずに、空気がバーナ部１９内に供給されているときは、バーナ部１９内で可燃性ガスと空気との混合した混合ガス（第２混合ガス）が生成され、その生成された第２混合ガスが燃焼する。
【００３５】
なお、空気供給源１１および燃焼空気供給路２７が本発明の第２酸素供給手段に相当し、
制御弁２８、弁駆動器２９および制御装置１４が、本発明の供給制御手段に相当する。
【００３６】
燃焼部２０は、バーナ部１９で燃焼を開始した第１混合ガスまたは第２混合ガスが導入されてその燃焼が連続的かつ空間的な広がりをもって持続される。その結果、燃焼部２０では、燃焼部２０内の気体がダイオキシン類が分解される所定温度（８００℃）以上で一定時間滞留するようになっている。
【００３７】
燃焼部２０の下側には、制御装置１４に制御されて、燃料供給装置１６から燃料供給路１７から分岐した燃料供給路３０を介して供給される重油等の燃料を燃焼させる燃焼装置３１が取り付けられている。燃焼装置３１は点火バーナ等により構成され、燃料の供給量を段階的に調整しながら燃焼させる。また、燃焼装置３１は、その火炎によりバーナ部１９に導入された第１混合ガスまたは第２混合ガスに着火する場合にも必要に応じて用いられる。
【００３８】
燃焼装置３１と燃焼部２０との間には、図示しないアクチュエータ等により開閉されるシャッタ３１ａが設けられており、燃焼装置３１の作動時にシャッタ３１ａが開放されると共に、非作動時にはシャッタ３１ａが閉鎖される。これにより、シャッタ３１ａは、高温の燃焼部２０から保護される。
【００３９】
燃焼部２０の先端部には、燃焼炉３内で燃焼された燃焼排気を冷却する冷却炉（温水ボイラ）３２が取り付けられている。冷却炉３２には図示しない給水装置により給水され、廃棄物の燃焼熱を利用して冷却炉３２で加熱された温水を空調等に利用できるようにしている。
【００４０】
冷却炉３２の出口側には、冷却された後の燃焼排気を排出するダクト３３ａが設けられており、ダクト３３ａは冷却塔３４の一端の端部に接続されている。
【００４１】
冷却塔３４は、冷却炉３２からの燃焼排気に散水するスプレー３４ａを備えており、スプレー３４ａに冷却水を供給する図示しない給水装置および空気圧縮機とが接続されている。
【００４２】
冷却塔３４の他方の端部は、ダクト３３ｂを介してバグフィルタ３５の一方の端部に接続されており、冷却塔３４からバグフィルタ３５に送られる燃焼排気には消石灰３５ａおよび活性炭３５ｂが混合され、脱硫および脱臭が行われる。
【００４３】
バグフィルタ３５は、図示しないフィルタ部と、フィルタ部によって排ガスから分離された灰等を回収する回収部とを備え、フィルタ部にはその清浄のための空気圧縮機が接続されている。
【００４４】
バグフィルタ３５の他方の端部は、ダクト３３ｃを介して煙突３６に接続されている。バグフィルタ３５と煙突３６との間には、燃焼炉３内の燃焼排気をダクト３３ａ〜３３ｃを介して煙突３６に誘引する誘引ファン３７が設けられており、誘引ファン３７を介して煙突３６から燃焼排気が大気中に排出される。誘引ファン３７は、制御装置１４により燃焼炉３内の燃焼排気を誘引する圧力が当該装置の運転状態に応じた所望の圧力となるように制御される。また、煙突３６の出口には、図示しない塩化水素濃度と一酸化炭素濃度とを検出するセンサがそれぞれ取り付けられており、煙突３６から排気される燃焼排気の塩化水素濃度と一酸化炭素濃度とが監視される。
【００４５】
さらに、本実施形態の装置において、乾溜炉１の下部には乾溜炉１内の温度Ｔ１を検知する温度センサ３８が取着され、燃焼炉３の下部には燃焼炉３内の温度Ｔ２を検知する温度センサ３９が取着されている。温度センサ３８，３９の検知信号は制御装置１４に入力される。
【００４６】
次に、本実施形態の装置による廃棄物の焼却処理方法について、図１および図２を参照しながら説明する。
【００４７】
図１に示す装置において、廃棄物Ａを焼却処理する際には、まず、乾溜炉１の投入扉４を開き、投入口５から廃棄物Ａを乾溜炉１内に投入する。前記廃棄物Ａは、廃紙、廃木材、廃プラスチック等を主とする各種廃棄物を混合して、乾溜炉１内における乾溜により発生する可燃性ガスが安定して燃焼を継続するときにその燃焼温度が８００℃以上になる熱量を有するように調整されており、本実施形態ではさらに燃焼温度が８５０℃以上になる熱量を有するように調整されている。
【００４８】
次いで、投入扉４を閉じて乾溜炉１内を密封状態としたのち、前記廃棄物Ａの着火に先立って、制御装置１４により燃焼炉３の燃焼装置３１を作動させることにより、前記燃料の燃焼による暖気運転を開始する。具体的には、図２に示す経時変化を示すグラフにおいて、時刻ｔ０で燃料の燃焼が開始される。
【００４９】
次に、燃焼炉３内の温度Ｔは前記燃料の燃焼により次第に上昇し、時刻ｔ1で温度センサ３９により検知される温度Ｔが８００℃を超えると、制御装置１４により乾溜炉１の着火装置１５が作動されて廃棄物Ａに着火され、廃棄物Ａの部分的燃焼により発生する可燃性ガスを前記燃料と共に燃焼炉３内で燃焼させる助燃運転が開始される。
【００５０】
この着火時の助燃運転では、図２に示すように、制御装置１４により酸素供給路２２の制御弁２３が徐々に開放される。これにより、乾溜炉１から混合部１８に導入された可燃性ガスと酸素供給源２１から供給された高濃度酸素とが混合器本体内で混合され、生成された第１混合ガスがバーナ部１９へ供給される。そして、バーナ部１９へ供給された第１混合ガスは、燃焼装置３１の火炎によりバーナ部１９内で燃焼を開始すると共に、燃焼部２０へと誘引される。
【００５１】
この助燃運転では、燃焼炉３内の温度センサ３９の検出温度が８００℃以下となると、燃焼装置３１を作動させて燃焼炉内の温度が８００℃を上回るように維持する。このような燃焼装置３１の動作により、燃焼炉３内の温度は、図２に示すように、８００℃前後で細かく振れ、燃焼装置３１の作動に応じてその燃料が消費される。
【００５２】
ここで、空気ではなく高濃度酸素で用いて可燃性ガスを燃焼させることで、空気中の窒素成分による熱量の吸収を抑えて、助燃に要する時間と燃料とを節約することができる。具体的には、図２に示すように、高濃度酸素を用いて助燃を行った場合の助燃運転終了時時刻ｔ２は、空気により助燃運転を行った場合の助燃運転終了時時刻ｔ２´に比して、約１／５〜１／６に短縮できる。さらに、これに伴い、助燃に要する燃料も約１／５〜１／６に節約できる。
【００５３】
次いで、時刻ｔ２で助燃運転が終了すると、乾溜炉１から供給される可燃性ガスの発生量の増加に伴って、燃焼炉３内の温度が上昇し、燃焼炉３内の温度センサ３９の検出温度が、時刻ｔ３で所定温度（例えば、１０００℃）となると、燃焼炉３への酸素の供給を高濃度酸素から空気に切り替える。
【００５４】
具体的には、図２に示すように、時刻ｔ３で酸素供給路２２に設けられた制御弁２３を絞ると同時に、空気供給路２７に設けられた制御弁２８を開放することにより、燃焼炉３への酸素の供給を高濃度酸素から空気に切り替える。このとき、可燃性ガスの燃焼を持続するのに必要な酸素量が、高濃度酸素で供給した場合と等しくなるように、空気供給路２７の制御弁２８の弁開度が調整される。正確には、高濃度酸素の供給量の５倍の空気がバーナ部１９に供給されるように、空気供給路２７の制御弁２８の弁開度が調整される。
【００５５】
なお、高濃度酸素の５倍の空気を供給するのは、空気中に含まれる酸素はその体積の約１／５だからである。これにより、可燃性ガスの燃焼を持続するのに必要な酸素量を維持することができる。
【００５６】
そして、空気供給路２７からバーナ部１９の空室２５に供給された空気は、ノズル孔２６からバーナ部１９内で導入されて、混合部１８のガス導入管１８ｂから放出されてバーナ部１９内に導入された可燃性ガスと混合されて第２混合ガスを生成する。生成した第２混合ガスは、燃焼炉３内の火炎若しくはその雰囲気温度により自然燃焼することで、第１混合ガスによる燃焼から第２混合ガスによる燃焼に燃焼状態が連続的に引き継がれる。
【００５７】
時刻ｔ３以降、第２混合ガスによる燃焼では、燃焼炉３内の温度は低下して、約８５０℃で維持される。これにより、燃焼炉３内の温度が高温となることを抑制することができると共に、高濃度酸素の消費量を節約することができる。
【００５８】
なお、時刻ｔ３以降も（燃焼炉３への酸素の供給を高濃度酸素から空気に切り替えることなく）、燃焼炉３への酸素の供給を高濃度酸素に維持し、燃焼炉３内の温度を１０００℃に維持するようにしてもよい。この場合には、高濃度酸素の消費量を節約することはできないが、窒素成分がなく燃焼排気量を小さくすることができる。
【００５９】
以上、詳しく説明したように本実施形態の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、空気に比して体積の小さな高濃度酸素により可燃性ガスを燃焼させる際には、バーナ部より上流側に設けられた混合部により、可燃性ガスと高濃度酸素が混合される。そのため、体積の小さな高濃度酸素を、バーナ部より小径の混合部で可燃性ガスと十分に混合させることができ、この第１混合ガスを所定の流速でバーナ部へ供給することで、燃焼炉で安定して第１混合ガスを燃焼させることができる。
【００６０】
一方、体積の大きな空気により可燃性ガス燃焼させる際には、バーナ部で直接、可燃性ガスと空気とを混合させることで、この第２混合ガスを燃焼炉３で安定して燃焼させることができる。
【００６１】
そして、助燃運転時には、高濃度酸素により可燃性ガスを燃焼炉３内で燃焼させることで、空気中の窒素成分による熱量の吸収を抑えて、短時間で助燃運転を終了することができ、助燃に要する時間と燃料とを節約することができる。
【００６２】
さらに、高濃度酸素による可燃性ガスの燃焼で、燃焼炉３内の温度が上昇した後は、可燃性ガスの燃焼を高濃度酸素から空気に切り替えることで、燃焼炉３内の温度が高温となることを抑制することができると共に、高濃度酸素の消費量を節約することができる。
【００６３】
このように本実施形態の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、燃焼炉で可燃性ガスを安定して燃焼させることができ、助燃に要する時間と燃料を節約することができる。
【００６４】
尚、本実施形態では、高濃度酸素供給源２１として酸素ボンベを用いたが、これに限定されるものではなく、既知の酸素発生装置等を用いるようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、乾溜炉１から燃焼炉３に導入された可燃性ガスを、混合部１９で高濃度酸素と混合、またはバーナ部１９で空気と混合する構成について説明したが、可燃性ガスを高濃度酸素とのみ混合して燃焼させる場合には、バーナ部１９を省略することができる。この場合には、燃焼排気量が小さくなるため、燃焼炉３以降の構成を小型化することができ、延いては、装置の導入コストおよび維持コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…乾溜炉、３…燃焼炉、１４…制御装置（供給切替手段）、１８…混合部、１８ａ…混合器本体、１８ｂ…ガス導入管、１８ｃ…酸素導入口、１８ｄ…ガス供給口、１９…バーナ部、２０…燃焼部、２２…酸素供給経路（第１酸素供給手段）、２７…空気供給経路（第２酸素供給手段）、Ａ…廃棄物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を収納すると共に、廃棄物の一部を燃焼させつつ燃焼熱により廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを生じさせる乾溜ガス化炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物は、その成分が塩化ビニールなどの塩素分を多く含むものが多くなっているため、これらを焼却する焼却処理装置では、焼却の際に、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、ダイオキシン類等の大気汚染物質が発生し得る。そのため、これらの大気汚染物質に対しては、排出量を抑制する一定の環境基準が策定されている。
【０００３】
特に、廃棄物の焼却処理に伴って発生するダイオキシン類は、塩素分を含む廃棄物を２５０〜３５０℃程度の温度で燃焼させると、前記廃棄物から遊離する前記塩素と、樹脂等の不完全燃焼により生成する炭化水素とが、該廃棄物中に含まれる重金属を触媒として反応することによりダイオキシン類が生成するというものである。
【０００４】
前記廃棄物の焼却処理によるダイオキシン類の排出を防止するためには、前記廃棄物を８００℃以上の温度に２秒間以上滞留させて、生成したダイオキシン類を完全に熱分解させることが有効であるとされている。
【０００５】
ところで、本出願人は、先にダイオキシン類の排出を防止しつつ廃タイヤ等の廃棄物を焼却処理する装置として、該廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを生ぜしめる乾溜炉と、該可燃性ガスを該乾溜炉から導入して完全燃焼させる燃焼炉とを備える乾溜ガス化焼却処理装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
前記装置では、燃焼炉内の温度を他の燃料の燃焼によりダイオキシン類の熱分解が可能とされる８００℃以上に暖気した上で、廃棄物に着火して可燃性ガスを発生させ、発生した可燃性ガスを他の燃料と共に燃焼炉に燃焼させる。そして、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉の温度が８００℃より高温の安定温度を維持できるようになったときに他の燃料の燃焼を終了する。これにより、廃棄物の乾溜開始後、可燃性ガスが燃焼炉で自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでの段階において、燃焼炉内の温度を８００℃以上としてダイオキシン類の排出を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４００５７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記装置では、可燃性ガスが燃焼炉で自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでは、他の燃料を燃焼炉で燃焼させる必要があるため、かかる助燃に時間が掛かるとこれに要する燃料が嵩んで装置のランニングコストが高くなるという不都合を生じ得る。
【０００９】
特に、燃焼炉に導入された可燃性ガスを燃焼させるために燃焼炉に供給される空気の温度は、暖気により維持される燃焼炉の温度（８００℃以上）よりも低いために、燃焼炉の温度を低下させてしまうことになり、助燃に要する時間と燃料とが掛かる要因となっている。
【００１０】
ここで、可燃性ガスの燃焼に必要な酸素を空気に代えて、空気よりも酸素を高濃度で含む高濃度酸素で燃焼炉に導入することで、（空気中の約８０％の窒素成分による熱量の吸収を抑えて）助燃に要する時間と燃料とを低減させることも考えられるが、空気を高濃度酸素で置き換えただけでは、体積が空気の１／５となり、この体積の小さな高濃度酸素が可燃性ガスと十分に混合せず、燃焼炉における安定した燃焼状態を実現することはできない。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる不都合を解消するために、燃焼炉で可燃性ガスを安定して燃焼させることができ、助燃に要する時間と燃料を節約することができる乾溜ガス化焼却処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉と、該乾溜炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの燃焼に要する酸素を燃焼炉に供給する燃焼酸素供給手段と、該燃焼炉内における温度を検知する燃焼炉温度検知手段と、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼が開始された後に該燃焼炉温度検知手段により検知される該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持するように該乾溜炉への酸素供給量を調整しつつ該廃棄物の一部の燃焼に必要な酸素を該乾溜炉に供給する乾溜酸素供給手段とを備えた乾溜ガス化焼却処理装置であって、
前記燃焼酸素供給手段は、高濃度酸素を供給する第１酸素供給手段と、空気を供給する第２酸素供給手段と、前記燃焼炉への酸素の供給を該第１酸素供給手段と該第２酸素供給手段との間で切り替える供給制御手段とを有し、
前記供給制御手段は、可燃性ガスのみの燃焼で前記燃焼炉の温度がダイオキシン類の熱分解可能な温度より高温の所定温度となったことをトリガとして、該燃焼炉への酸素の供給を前記第１酸素供給手段から前記第２酸素供給手段に切り替え、
前記燃焼炉は、前記乾溜炉から導入された可燃性ガスが導入されると共に、前記第１酸素供給手段により高濃度酸素が供給される混合部と、該混合部に連通し、前記第２酸素供給手段により空気が供給されるバーナ部と、該バーナ部に連通した燃焼部とを有し、
前記混合部は、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第１酸素供給手段に切り替えられているときに、前記可燃性ガスと前記第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素とを混合して第１混合ガスを生成し、
前記バーナ部は、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第１酸素供給手段に切り替えられているときには、前記混合部により生成された前記第１混合ガスを燃焼せしめると共に、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第２酸素供給手段に切り替えられているときには、前記可燃性ガスと前記第２酸素供給手段により供給された空気とを混合して第２混合ガスを生成し、生成した該第２混合ガスを燃焼せしめ、
前記燃焼部は、前記バーナ部で燃焼を開始した前記第１混合ガスまたは前記第２混合ガスが導入されることを特徴とする。
【００１３】
第１発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、供給制御手段により燃焼炉への酸素の供給を、第１酸素供給手段による高濃度酸素または第２酸素供給手段による空気に、切り替えることができる。そのため、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉の温度がダイオキシン類の熱分解可能な温度より高温の所定温度となるまでは、第１酸素供給手段により供給した高濃度酸素により可燃性ガスを燃焼させることで、空気中の窒素成分による熱量の吸収を抑えて、助燃に要する時間と燃料とを節約することができる。
【００１４】
このとき、第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素は、バーナ部より上流側に設けられた専用の混合部により、可燃性ガスと混合される。そのため、体積の小さな高濃度酸素を可燃性ガスと十分に混合させることができ、燃焼炉で可燃性ガスを安定して燃焼させることができる。
【００１５】
加えて、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉の温度がダイオキシン類の熱分解可能な温度より高温の所定温度となった後は、燃焼炉への酸素の供給を第２酸素供給手段に切り替え、（高濃度酸素を消費せずに）バーナ部で空気と可燃性ガスを混合させて、燃焼炉で可燃性ガスを燃焼させることができる。これにより、第１酸素供給手段により高濃度酸素を燃焼炉に供給し続けることにより燃焼炉内の温度が高温となることを抑制することができる。
【００１６】
このように第１発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、燃焼炉で可燃性ガスを安定して燃焼させることができ、助燃に要する時間と燃料を節約することができる。
【００１７】
第２発明の乾溜ガス化焼却処理装置は、第１発明において、
前記混合部は、筒状の混合器本体と、該混合器本体の一端から該混合器本体の中心軸と同軸上に前記可燃性ガスを導入するガス導入管と、前記第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素が前記ガス導入管の軸回りに回転する渦流状の酸素流となるように該高濃度酸素を混合器本体内に導入する酸素導入口と、該混合器本体の他端から前記バーナ部へ前記第１混合ガスを供給するガス供給口とを備えることを特徴とする。
【００１８】
第２発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素は、空気に比して１／５と体積が小さいが、ガス導入管の軸回りに渦流状の酸素流となるように混合器本体内に導入することで、ガス導入管から混合器本体内に導入された可燃性ガスと十分に混合させることができる。
【００１９】
このように、第２発明の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素と可燃性ガスとを混合させることができ、これを燃焼炉で安定して燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の乾溜ガス化焼却処理装置の一実施形態を示すシステム構成図。
【図２】弁開度と燃焼炉内の温度との経時変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の廃棄物の乾溜ガス化焼却処理装置は、廃紙、廃木材、廃プラスチック等を主とする各種廃棄物の混合物である廃棄物Ａを収容する乾溜炉１と、該乾溜炉１にガス通路２を介して接続される燃焼炉３とを備える。乾溜炉１の上面部には、開閉自在な投入扉４を備える投入口５が形成され、投入口５から廃棄物Ａを乾溜炉１内に投入可能とされている。そして、乾溜炉１はその投入扉４を閉じた状態では、その内部が実質的に外部と遮断されるようになっている。
【００２２】
乾溜炉１の外周部には、その冷却構造として、乾溜炉１の内部と隔離されたウォータージャケット６が形成されている。ウォータージャケット６は、図示しない給水装置により給水され、内部の水量が所定水位に維持されるようになっている。
【００２３】
乾溜炉１の下部は下方に突出した円錐台形状に形成され、その円錐台形状の下部の外周部には、乾溜炉１の内部と隔離された空室７が形成されている。この空室７は、乾溜炉１の内壁部に設けられた複数の給気ノズル８を介して、乾溜炉１の内部に連通している。
【００２４】
乾留炉１の下部の前記空室７には、乾留酸素供給路９が接続されている。乾留酸素供給路９は、空気供給路１０を介して押込ファン等により構成された空気供給源１１に接続されている。乾留酸素供給路９には制御弁１２が設けられ、制御弁１２は弁駆動器１３によりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器１３は、ＣＰＵ等を含む電子回路により構成された制御装置１４により制御される。
【００２５】
さらに、乾留炉１の下側には、制御装置１４に制御されて、乾留炉１に収容された廃棄物Ａに着火するための着火装置１５が取り付けられている。着火装置１５は点火バーナ等により構成され、重油等の燃料が貯留されている燃料供給装置１６から燃料供給路１７を介して供給される燃料を燃焼させることにより、廃棄物Ａに燃焼炎を供給する。
【００２６】
燃焼炉３は、乾溜炉１から導入された可燃性ガスが導入される混合部１８と、混合部１８に連通したバーナ部１９と、バーナ部１９に連通した燃焼部２０とを備える。
【００２７】
混合部１８は、有底筒状の混合器本体１８ａと、混合器本体１８ａの底部から混合器本体の中心軸と同軸上に可燃性ガスを導入するガス導入管１８ｂと、混合器本体１８ａの側部からその内部に高濃度酸素を導入する酸素導入口であって、ガス導入管１８ｂの軸回りに回転する渦流状の酸素流を生成する酸素導入口１８ｃと、混合器本体１８ａからバーナ部１９へ可燃性ガスと酸素との混合ガスを供給するガス供給口１８ｄとを有する。
【００２８】
混合器本体１８ａは、鋼材で構成され、その径および全長は、乾溜炉１から発生する可燃性ガスのガス量に応じて、この可燃性ガスと後述する高濃度酸素とが混合器本体１８ａ内で混合するように設計される。
【００２９】
ガス導入管１８ｂは、その後端部にガス通路２が接続され、乾留炉１における廃棄物Ａの乾留により生じた可燃性ガスがガス通路２を介してガス導入管１８ｂの先端部から混合器本体１８ａ内に導入される。
【００３０】
酸素導入口１８ｃには、例えば、酸素濃度が９０％以上の高濃度酸素を供給可能な酸素ボンベ等により構成された高濃度酸素供給源２１が酸素供給路２２を介して接続されている。酸素供給路２２には、制御弁２３が設けられ、制御弁２３は弁駆動器２４によりその開度が制御されるようになっている。そして、弁駆動器２４は、制御装置１４により制御される。
【００３１】
なお、高濃度酸素供給源２１および酸素供給路２２が、本発明の第１酸素供給手段に相当し、制御弁２３、弁駆動器２４および制御装置１４が、本発明の供給制御手段に相当する。
【００３２】
ガス供給口１８ｄは、混合器本体１８ａ内で混合された可燃性ガスと高濃度酸素との混合ガス（第１混合ガス）が、そのバーナ部１９への供給流速が、逆火となる流速より大きく、バーナ部１９における第１混合ガスの燃焼が阻害される流速より小さい所定範囲の流速となるように、混合器本体１８ａの先端部を縮径させた形状となっている。
【００３３】
バーナ部１９の外周部には、その内部と隔離された空室２５が形成され、空室２５はバーナ部１９の内周部に穿設された複数のノズル孔２６を介してバーナ部１９の内部に連通している。空室２５には、空気供給路１０から分岐する燃焼空気供給路２７が接続され、空気供給源１１から供給された空気が空室２５のノズル孔２６からバーナ部１９内に導入される。燃焼空気供給路２７には制御弁２８が設けられ、制御弁２８は弁駆動器２９によりその開度が制御されるようになっている。そして、弁駆動器２９は、前記制御装置１４により制御される。
【００３４】
バーナ部１９では、制御装置１４により高濃度酸素が混合器本体１８ａ内に供給されているときは、それにより生成された第１混合ガスが燃焼する。さらに、バーナ部１９では、制御装置１４により高濃度酸素が混合器本体１８ａ内に供給されずに、空気がバーナ部１９内に供給されているときは、バーナ部１９内で可燃性ガスと空気との混合した混合ガス（第２混合ガス）が生成され、その生成された第２混合ガスが燃焼する。
【００３５】
なお、空気供給源１１および燃焼空気供給路２７が本発明の第２酸素供給手段に相当し、
制御弁２８、弁駆動器２９および制御装置１４が、本発明の供給制御手段に相当する。
【００３６】
燃焼部２０は、バーナ部１９で燃焼を開始した第１混合ガスまたは第２混合ガスが導入されてその燃焼が連続的かつ空間的な広がりをもって持続される。その結果、燃焼部２０では、燃焼部２０内の気体がダイオキシン類が分解される所定温度（８００℃）以上で一定時間滞留するようになっている。
【００３７】
燃焼部２０の下側には、制御装置１４に制御されて、燃料供給装置１６から燃料供給路１７から分岐した燃料供給路３０を介して供給される重油等の燃料を燃焼させる燃焼装置３１が取り付けられている。燃焼装置３１は点火バーナ等により構成され、燃料の供給量を段階的に調整しながら燃焼させる。また、燃焼装置３１は、その火炎によりバーナ部１９に導入された第１混合ガスまたは第２混合ガスに着火する場合にも必要に応じて用いられる。
【００３８】
燃焼装置３１と燃焼部２０との間には、図示しないアクチュエータ等により開閉されるシャッタ３１ａが設けられており、燃焼装置３１の作動時にシャッタ３１ａが開放されると共に、非作動時にはシャッタ３１ａが閉鎖される。これにより、シャッタ３１ａは、高温の燃焼部２０から保護される。
【００３９】
燃焼部２０の先端部には、燃焼炉３内で燃焼された燃焼排気を冷却する冷却炉（温水ボイラ）３２が取り付けられている。冷却炉３２には図示しない給水装置により給水され、廃棄物の燃焼熱を利用して冷却炉３２で加熱された温水を空調等に利用できるようにしている。
【００４０】
冷却炉３２の出口側には、冷却された後の燃焼排気を排出するダクト３３ａが設けられており、ダクト３３ａは冷却塔３４の一端の端部に接続されている。
【００４１】
冷却塔３４は、冷却炉３２からの燃焼排気に散水するスプレー３４ａを備えており、スプレー３４ａに冷却水を供給する図示しない給水装置および空気圧縮機とが接続されている。
【００４２】
冷却塔３４の他方の端部は、ダクト３３ｂを介してバグフィルタ３５の一方の端部に接続されており、冷却塔３４からバグフィルタ３５に送られる燃焼排気には消石灰３５ａおよび活性炭３５ｂが混合され、脱硫および脱臭が行われる。
【００４３】
バグフィルタ３５は、図示しないフィルタ部と、フィルタ部によって排ガスから分離された灰等を回収する回収部とを備え、フィルタ部にはその清浄のための空気圧縮機が接続されている。
【００４４】
バグフィルタ３５の他方の端部は、ダクト３３ｃを介して煙突３６に接続されている。バグフィルタ３５と煙突３６との間には、燃焼炉３内の燃焼排気をダクト３３ａ〜３３ｃを介して煙突３６に誘引する誘引ファン３７が設けられており、誘引ファン３７を介して煙突３６から燃焼排気が大気中に排出される。誘引ファン３７は、制御装置１４により燃焼炉３内の燃焼排気を誘引する圧力が当該装置の運転状態に応じた所望の圧力となるように制御される。また、煙突３６の出口には、図示しない塩化水素濃度と一酸化炭素濃度とを検出するセンサがそれぞれ取り付けられており、煙突３６から排気される燃焼排気の塩化水素濃度と一酸化炭素濃度とが監視される。
【００４５】
さらに、本実施形態の装置において、乾溜炉１の下部には乾溜炉１内の温度Ｔ１を検知する温度センサ３８が取着され、燃焼炉３の下部には燃焼炉３内の温度Ｔ２を検知する温度センサ３９が取着されている。温度センサ３８，３９の検知信号は制御装置１４に入力される。
【００４６】
次に、本実施形態の装置による廃棄物の焼却処理方法について、図１および図２を参照しながら説明する。
【００４７】
図１に示す装置において、廃棄物Ａを焼却処理する際には、まず、乾溜炉１の投入扉４を開き、投入口５から廃棄物Ａを乾溜炉１内に投入する。前記廃棄物Ａは、廃紙、廃木材、廃プラスチック等を主とする各種廃棄物を混合して、乾溜炉１内における乾溜により発生する可燃性ガスが安定して燃焼を継続するときにその燃焼温度が８００℃以上になる熱量を有するように調整されており、本実施形態ではさらに燃焼温度が８５０℃以上になる熱量を有するように調整されている。
【００４８】
次いで、投入扉４を閉じて乾溜炉１内を密封状態としたのち、前記廃棄物Ａの着火に先立って、制御装置１４により燃焼炉３の燃焼装置３１を作動させることにより、前記燃料の燃焼による暖気運転を開始する。具体的には、図２に示す経時変化を示すグラフにおいて、時刻ｔ０で燃料の燃焼が開始される。
【００４９】
次に、燃焼炉３内の温度Ｔは前記燃料の燃焼により次第に上昇し、時刻ｔ1で温度センサ３９により検知される温度Ｔが８００℃を超えると、制御装置１４により乾溜炉１の着火装置１５が作動されて廃棄物Ａに着火され、廃棄物Ａの部分的燃焼により発生する可燃性ガスを前記燃料と共に燃焼炉３内で燃焼させる助燃運転が開始される。
【００５０】
この着火時の助燃運転では、図２に示すように、制御装置１４により酸素供給路２２の制御弁２３が徐々に開放される。これにより、乾溜炉１から混合部１８に導入された可燃性ガスと酸素供給源２１から供給された高濃度酸素とが混合器本体内で混合され、生成された第１混合ガスがバーナ部１９へ供給される。そして、バーナ部１９へ供給された第１混合ガスは、燃焼装置３１の火炎によりバーナ部１９内で燃焼を開始すると共に、燃焼部２０へと誘引される。
【００５１】
この助燃運転では、燃焼炉３内の温度センサ３９の検出温度が８００℃以下となると、燃焼装置３１を作動させて燃焼炉内の温度が８００℃を上回るように維持する。このような燃焼装置３１の動作により、燃焼炉３内の温度は、図２に示すように、８００℃前後で細かく振れ、燃焼装置３１の作動に応じてその燃料が消費される。
【００５２】
ここで、空気ではなく高濃度酸素で用いて可燃性ガスを燃焼させることで、空気中の窒素成分による熱量の吸収を抑えて、助燃に要する時間と燃料とを節約することができる。具体的には、図２に示すように、高濃度酸素を用いて助燃を行った場合の助燃運転終了時時刻ｔ２は、空気により助燃運転を行った場合の助燃運転終了時時刻ｔ２´に比して、約１／５〜１／６に短縮できる。さらに、これに伴い、助燃に要する燃料も約１／５〜１／６に節約できる。
【００５３】
次いで、時刻ｔ２で助燃運転が終了すると、乾溜炉１から供給される可燃性ガスの発生量の増加に伴って、燃焼炉３内の温度が上昇し、燃焼炉３内の温度センサ３９の検出温度が、時刻ｔ３で所定温度（例えば、１０００℃）となると、燃焼炉３への酸素の供給を高濃度酸素から空気に切り替える。
【００５４】
具体的には、図２に示すように、時刻ｔ３で酸素供給路２２に設けられた制御弁２３を絞ると同時に、空気供給路２７に設けられた制御弁２８を開放することにより、燃焼炉３への酸素の供給を高濃度酸素から空気に切り替える。このとき、可燃性ガスの燃焼を持続するのに必要な酸素量が、高濃度酸素で供給した場合と等しくなるように、空気供給路２７の制御弁２８の弁開度が調整される。正確には、高濃度酸素の供給量の５倍の空気がバーナ部１９に供給されるように、空気供給路２７の制御弁２８の弁開度が調整される。
【００５５】
なお、高濃度酸素の５倍の空気を供給するのは、空気中に含まれる酸素はその体積の約１／５だからである。これにより、可燃性ガスの燃焼を持続するのに必要な酸素量を維持することができる。
【００５６】
そして、空気供給路２７からバーナ部１９の空室２５に供給された空気は、ノズル孔２６からバーナ部１９内で導入されて、混合部１８のガス導入管１８ｂから放出されてバーナ部１９内に導入された可燃性ガスと混合されて第２混合ガスを生成する。生成した第２混合ガスは、燃焼炉３内の火炎若しくはその雰囲気温度により自然燃焼することで、第１混合ガスによる燃焼から第２混合ガスによる燃焼に燃焼状態が連続的に引き継がれる。
【００５７】
時刻ｔ３以降、第２混合ガスによる燃焼では、燃焼炉３内の温度は低下して、約８５０℃で維持される。これにより、燃焼炉３内の温度が高温となることを抑制することができると共に、高濃度酸素の消費量を節約することができる。
【００５８】
なお、時刻ｔ３以降も（燃焼炉３への酸素の供給を高濃度酸素から空気に切り替えることなく）、燃焼炉３への酸素の供給を高濃度酸素に維持し、燃焼炉３内の温度を１０００℃に維持するようにしてもよい。この場合には、高濃度酸素の消費量を節約することはできないが、窒素成分がなく燃焼排気量を小さくすることができる。
【００５９】
以上、詳しく説明したように本実施形態の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、空気に比して体積の小さな高濃度酸素により可燃性ガスを燃焼させる際には、バーナ部より上流側に設けられた混合部により、可燃性ガスと高濃度酸素が混合される。そのため、体積の小さな高濃度酸素を、バーナ部より小径の混合部で可燃性ガスと十分に混合させることができ、この第１混合ガスを所定の流速でバーナ部へ供給することで、燃焼炉で安定して第１混合ガスを燃焼させることができる。
【００６０】
一方、体積の大きな空気により可燃性ガス燃焼させる際には、バーナ部で直接、可燃性ガスと空気とを混合させることで、この第２混合ガスを燃焼炉３で安定して燃焼させることができる。
【００６１】
そして、助燃運転時には、高濃度酸素により可燃性ガスを燃焼炉３内で燃焼させることで、空気中の窒素成分による熱量の吸収を抑えて、短時間で助燃運転を終了することができ、助燃に要する時間と燃料とを節約することができる。
【００６２】
さらに、高濃度酸素による可燃性ガスの燃焼で、燃焼炉３内の温度が上昇した後は、可燃性ガスの燃焼を高濃度酸素から空気に切り替えることで、燃焼炉３内の温度が高温となることを抑制することができると共に、高濃度酸素の消費量を節約することができる。
【００６３】
このように本実施形態の乾溜ガス化焼却処理装置によれば、燃焼炉で可燃性ガスを安定して燃焼させることができ、助燃に要する時間と燃料を節約することができる。
【００６４】
尚、本実施形態では、高濃度酸素供給源２１として酸素ボンベを用いたが、これに限定されるものではなく、既知の酸素発生装置等を用いるようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、乾溜炉１から燃焼炉３に導入された可燃性ガスを、混合部１９で高濃度酸素と混合、またはバーナ部１９で空気と混合する構成について説明したが、可燃性ガスを高濃度酸素とのみ混合して燃焼させる場合には、バーナ部１９を省略することができる。この場合には、燃焼排気量が小さくなるため、燃焼炉３以降の構成を小型化することができ、延いては、装置の導入コストおよび維持コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…乾溜炉、３…燃焼炉、１４…制御装置（供給切替手段）、１８…混合部、１８ａ…混合器本体、１８ｂ…ガス導入管、１８ｃ…酸素導入口、１８ｄ…ガス供給口、１９…バーナ部、２０…燃焼部、２２…酸素供給経路（第１酸素供給手段）、２７…空気供給経路（第２酸素供給手段）、Ａ…廃棄物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉と、該乾溜炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの燃焼に要する酸素を燃焼炉に供給する燃焼酸素供給手段と、該燃焼炉内における温度を検知する燃焼炉温度検知手段と、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼が開始された後に該燃焼炉温度検知手段により検知される該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持するように該乾溜炉への酸素供給量を調整しつつ該廃棄物の一部の燃焼に必要な酸素を該乾溜炉に供給する乾溜酸素供給手段とを備えた乾溜ガス化焼却処理装置であって、
前記燃焼酸素供給手段は、高濃度酸素を供給する第１酸素供給手段と、空気を供給する第２酸素供給手段と、前記燃焼炉への酸素の供給を該第１酸素供給手段と該第２酸素供給手段との間で切り替える供給制御手段とを有し、
前記供給制御手段は、可燃性ガスのみの燃焼で前記燃焼炉の温度がダイオキシン類の熱分解可能な温度より高温の所定温度となったことをトリガとして、該燃焼炉への酸素の供給を前記第１酸素供給手段から前記第２酸素供給手段に切り替え、
前記燃焼炉は、前記乾溜炉から導入された可燃性ガスが導入されると共に、前記第１酸素供給手段により高濃度酸素が供給される混合部と、該混合部に連通し、前記第２酸素供給手段により空気が供給されるバーナ部と、該バーナ部に連通した燃焼部とを有し、
前記混合部は、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第１酸素供給手段に切り替えられているときに、前記可燃性ガスと前記第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素とを混合して第１混合ガスを生成し、
前記バーナ部は、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第１酸素供給手段に切り替えられているときには、前記混合部により生成された前記第１混合ガスを燃焼せしめると共に、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第２酸素供給手段に切り替えられているときには、前記可燃性ガスと前記第２酸素供給手段により供給された空気とを混合して第２混合ガスを生成し、生成した該第２混合ガスを燃焼せしめ、
前記燃焼部は、前記バーナ部で燃焼を開始した前記第１混合ガスまたは前記第２混合ガスが導入されることを特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の乾溜ガス化焼却処理装置において、
前記混合部は、筒状の混合器本体と、該混合器本体の一端から該混合器本体の中心軸と同軸上に前記可燃性ガスを導入するガス導入管と、前記第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素が前記ガス導入管の軸回りに回転する渦流状の酸素流となるように該高濃度酸素を混合器本体内に導入する酸素導入口と、該混合器本体の他端から前記バーナ部へ前記第１混合ガスを供給するガス供給口とを備えることを特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。
【請求項１】
廃棄物を収納すると共に、該廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉と、該乾溜炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの燃焼に要する酸素を燃焼炉に供給する燃焼酸素供給手段と、該燃焼炉内における温度を検知する燃焼炉温度検知手段と、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼が開始された後に該燃焼炉温度検知手段により検知される該燃焼炉内の温度を予め設定された設定温度に維持するように該乾溜炉への酸素供給量を調整しつつ該廃棄物の一部の燃焼に必要な酸素を該乾溜炉に供給する乾溜酸素供給手段とを備えた乾溜ガス化焼却処理装置であって、
前記燃焼酸素供給手段は、高濃度酸素を供給する第１酸素供給手段と、空気を供給する第２酸素供給手段と、前記燃焼炉への酸素の供給を該第１酸素供給手段と該第２酸素供給手段との間で切り替える供給制御手段とを有し、
前記供給制御手段は、可燃性ガスのみの燃焼で前記燃焼炉の温度がダイオキシン類の熱分解可能な温度より高温の所定温度となったことをトリガとして、該燃焼炉への酸素の供給を前記第１酸素供給手段から前記第２酸素供給手段に切り替え、
前記燃焼炉は、前記乾溜炉から導入された可燃性ガスが導入されると共に、前記第１酸素供給手段により高濃度酸素が供給される混合部と、該混合部に連通し、前記第２酸素供給手段により空気が供給されるバーナ部と、該バーナ部に連通した燃焼部とを有し、
前記混合部は、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第１酸素供給手段に切り替えられているときに、前記可燃性ガスと前記第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素とを混合して第１混合ガスを生成し、
前記バーナ部は、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第１酸素供給手段に切り替えられているときには、前記混合部により生成された前記第１混合ガスを燃焼せしめると共に、前記供給制御手段により該燃焼炉への酸素の供給が前記第２酸素供給手段に切り替えられているときには、前記可燃性ガスと前記第２酸素供給手段により供給された空気とを混合して第２混合ガスを生成し、生成した該第２混合ガスを燃焼せしめ、
前記燃焼部は、前記バーナ部で燃焼を開始した前記第１混合ガスまたは前記第２混合ガスが導入されることを特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の乾溜ガス化焼却処理装置において、
前記混合部は、筒状の混合器本体と、該混合器本体の一端から該混合器本体の中心軸と同軸上に前記可燃性ガスを導入するガス導入管と、前記第１酸素供給手段により供給された高濃度酸素が前記ガス導入管の軸回りに回転する渦流状の酸素流となるように該高濃度酸素を混合器本体内に導入する酸素導入口と、該混合器本体の他端から前記バーナ部へ前記第１混合ガスを供給するガス供給口とを備えることを特徴とする乾溜ガス化焼却処理装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−７８０３３（Ｐ２０１２−７８０３３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４９０７（Ｐ２０１０−２２４９０７）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（３９１０６０２８１）株式会社キンセイ産業 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（３９１０６０２８１）株式会社キンセイ産業 (17)
【Ｆターム（参考）】
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