废弃物处理方法及废弃物焚烧炉.pdf

本发明涉及废弃物处理方法及废弃物焚烧炉，尤其涉及对城市垃圾、撕碎机碎屑、废旧塑料等废弃物进行焚烧处理的废弃物处理方法及废弃物焚烧炉。废弃物处理方法是，在通过焚烧炉(1)焚烧处理废弃物的废弃物处理方法中，将一次空气比设为0.3～0.8使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，向所生成的可燃气体中供给二次燃烧用空气并进行水喷雾，使可燃气体在存在水分的条件下二次燃烧。

权利要求书
1.  一种废弃物处理方法，通过焚烧炉焚烧处理废弃物，其特征在于，将一次空气比设为0.3～0.8使废弃物的一部分燃烧、生成可燃气体，向所生成的可燃气体供给二次燃烧用空气并进行水喷雾，使可燃气体在存在水分的条件下二次燃烧。

2.  根据权利要求1所述的废弃物处理方法，其特征在于，所述水喷雾量为每1吨湿重量的废弃物30～600升。

3.  根据权利要求1或2所述的废弃物处理方法，其特征在于，所述焚烧炉为流化床炉，作为一次空气，以使流化空气量按照空气比计为0.3～0.8的方式进行供给。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的废弃物处理方法，其特征在于，所述焚烧炉为流化床炉，对向流化床内供给的流化空气量分区域地设置差别，使至少一个区域的流化速度比其他区域的流化速度大，在所述其他区域内形成流化沙下沉的移动层，在所述至少一个区域内形成流化沙上升的流化层，向所述移动层供给废弃物。

5.  根据权利要求3至4中任一项所述的废弃物处理方法，其特征在于，将所述流化床炉的炉床温度维持在500～650℃。

6.  根据权利要求1或2所述的废弃物处理方法，其特征在于，所述焚烧炉为炉排炉，从所述炉排炉的主燃区炉箅的下方向废弃物中供给一次燃烧用空气使废弃物的一部分燃烧、生成可燃气体，并且，在向主燃区的上方供给二次燃烧用空气的同时进行水喷雾，由此在水分共存的条件下进行可燃气体的二次燃烧。

7.  根据权利要求1或2所述的废弃物处理方法，其特征在于，所述焚烧炉具有圆筒状的窑、和设置在所述窑的出口处的二次燃烧室，向所述窑内供给一次燃烧用空气使废弃物的一部分燃烧、生成可燃气体，并且，在所述二次燃烧室内在供给所述二次燃烧用空气的同时进行所述水喷雾，由此在水分共存的条件下进行可燃气体的二次燃烧。

8.  根据权利要求1或2所述的废弃物处理方法，其特征在于，所述焚烧炉是具有使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体的一次炉、和使所述可燃气体二次燃烧的二次炉的气化燃烧炉，在所述一次炉内供给一次燃烧用空气生成可燃气体，在所述二次炉内在供给所述二次燃烧用空气的同时进行水喷雾，由此在水分共存的条件下进行可燃气体的二次燃烧。

9.  一种焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉焚烧处理废弃物，具有使可燃气体从废弃物中生成的一次燃烧部、使所生成的可燃气体燃烧的二次燃烧部、向所述一次燃烧部供给空气的一次燃烧用空气供给机构、向所述二次燃烧部供给空气的二次燃烧用空气供给机构、和向所述二次燃烧部进行水喷雾的水喷雾机构，通过所述一次燃烧用空气供给机构，以0.3～0.8的空气比向一次燃烧部供给一次燃烧用空气而使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，在所述二次燃烧部内通过所述二次燃烧用空气供给机构供给二次燃烧用空气、同时通过所述水喷雾机构进行水喷雾，使所述可燃气体在存在水分的条件下二次燃烧。

10.  根据权利要求9所述的焚烧炉，其特征在于，所述水喷雾机构的水喷雾量为每1吨湿重量的废弃物30～600升。

11.  根据权利要求9或10所述的焚烧炉，其特征在于，使所述水喷雾机构插入所述二次燃烧用空气供给机构内。

12.  根据权利要求9至11中任一项所述的焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉为流化床焚烧炉，通过所述一次燃烧用空气供给机构向所述流化床内供给流化空气，由此使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，在通过所述二次燃烧用空气供给机构向自由空间区内供给二次燃烧用空气的同时，通过所述水喷雾机构向自由空间区内进行水喷雾，由此使可燃气体在水分共存的条件下燃烧。

13.  根据权利要求12所述的焚烧炉，其特征在于，将所述流化床的温度维持在500～650℃。

14.  根据权利要求12或13所述的焚烧炉，其特征在于，对向所 述流化床内供给的流化空气量分区域地设置差别，使至少一个区域的流化速度比其他区域的流化速度大，在所述其他区域内形成流化沙下沉的移动层，在所述至少一个区域内形成流化沙上升的流化层，向所述移动层供给废弃物。

15.  根据权利要求9至11中任一项所述的焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉是具有主燃区炉箅的炉排炉，通过所述一次燃烧用空气供给机构从所述主燃区炉箅的下方向废弃物中供给一次燃烧用空气而使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，并且，通过所述二次燃烧用空气供给机构向燃烧室内的主燃区的上方供给二次燃烧用空气、同时通过所述水喷雾机构进行水喷雾，由此在存在水分的条件下进行可燃气体的二次燃烧。

16.  根据权利要求9至11中任一项所述的焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉具有圆筒状的窑和设置在所述窑的出口处的二次燃烧室，通过所述一次燃烧用空气供给机构向窑内供给一次燃烧用空气而使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，并且，在所述二次燃烧室内通过所述二次燃烧用空气供给机构供给二次燃烧用空气、同时通过所述水喷雾机构进行所述水喷雾，由此使可燃气体在水分共存的条件下二次燃烧。

17.  根据权利要求9至11中任一项所述的焚烧炉，其特征在于，所述焚烧炉是具有使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体的一次炉、和使所述可燃气体二次燃烧的二次炉的气化燃烧炉，在所述一次炉内通过所述一次燃烧用空气供给机构供给一次燃烧用空气从而生成可燃气体，并且，在所述二次炉内通过所述二次燃烧用空气供给机构供给二次燃烧用空气、同时通过所述水喷雾机构进行水喷雾，由此使可燃气体在水分共存的条件下二次燃烧。

说明书废弃物处理方法及废弃物焚烧炉
技术领域
本发明涉及废弃物处理方法及废弃物焚烧炉，尤其涉及对城市垃圾、撕碎机碎屑、废旧塑料等废弃物进行焚烧处理的废弃物处理方法及废弃物焚烧炉。
背景技术
为了高效率且卫生地对城市垃圾、撕碎机碎屑、废旧塑料等废弃物进行压缩减容，一直都是通过焚烧炉来焚烧处理废弃物。由于通过焚烧处理会产生氮氧化物(NOx)，所以从焚烧炉排出的废气中含有较大量的NOx。关于NOx的产生原因，是因为有焚烧物中的氮化合物的氧化(燃料型NOx(Fuel-NOx))和空气中的氮的氧化(热力型NOx(Thermal-NOx))，但在垃圾焚烧炉中可以说燃料型NOx(Fuel-NOx)是主体。
为了减少从垃圾焚烧炉排出的NOx，例如，非专利文献1中公开了一种垃圾焚化厂废气的氮氧化物减少对策。非专利文献1中有如下记载。
为了在焚烧过程中抑制NOx的产生量，减少氮向NOx的转换，并通过从炉的干燥、热解过程等中产生的NH3、CO、烃等还原性气体对所产生的NOx进行还原的方法(自脱硝反应)是有效的。在这样的脱硝法中有减少燃烧空气来进行焚烧的低氧燃烧，但由于燃烧温度会上升，会损伤焚烧炉并产生熔渣，所以需要降低燃烧气体的温度。在其方法中，存在向炉内喷洒水雾(炉内水喷雾法)，或使温度下降后的燃烧废气再次返回炉内的方法(废气再循环法)。另外，在积极地进行自脱硝反应的方法中有一种将燃烧气体与来自干燥炉排炉(drying stoker)的还原性气体混合的还原两段式燃烧法。
根据非专利文献1，在炉内水喷雾法中，通过相对于焚烧量12.5t/h进行2.0t/h的水喷雾，NOx能够从120～150ppm大幅减少至平均85.9ppm，这时的氧浓度为平均6.8％，并且若进一步增加水喷雾量则存在NOx会进一步减少的可能性。但是，若水喷雾量变得过多的话，则炉温会过度降低，容易造成未燃气体的生成和燃烧速度的降低，且会损坏炉壁砖，因此无法大量地喷洒水雾。
进一步地，根据非专利文献1，在废气循环法中，在20％的废气循环率下NOx浓度降低约30％，变成约84ppm，但其为通过氧浓度的降低来减少NOx，并未发现通过废气循环的有无而产生的显著差异。
另外，专利文献1中给出了一种朝向正在炉排式焚烧炉的炉箅子上燃烧着的垃圾进行水喷雾的NOx抑制方法，并且实施例的图11(a)中记载了能够将NOx浓度控制在平均50ppm。
以往，一直使用向从焚烧炉排出的废气中吹入氨，并通过催化剂选择性地使氨与NOx发生反应而分解成水和氮的催化剂脱硝法，但由于催化剂很昂贵，所以也使用向废气中吹入氨、不使用催化剂地将NOx分解的无催化剂脱硝法。关于流化床炉中的无催化剂脱硝法，专利文献2中公开了如下方法：向从流化床炉内的流化沙层的正上方位置到2次空气吹入部正下方位置的范围内吹入尿素水或氨水等还原剂，从而将NOx浓度抑制在70ppm以下。
另外，专利文献3中公开了一种方法，即，在向多处吹入流化空气及燃烧空气的流化层锅炉的燃烧炉中，混合装入挥发成分为10～25质量％(湿基准)的煤和与该煤相比挥发成分更高的煤，当使混煤后的煤的挥发成分比例相对于混煤前增加5质量％以上并使其燃烧时，事先向吹入流化层锅炉的燃烧炉内的流化空气和燃烧空气中的至少一方添加水分、或者直接向流化层锅炉的燃烧炉内输入水分，并在流化层锅炉的燃烧炉内进行脱硫，从而使燃烧废气中的NOx及SOx减少。专利文献3的实施例中记载了能够将NOx浓度抑制在50～60ppm。
专利文献1：日本特开平10-148319号公报
专利文献2：日本特开平5-332521号公报
专利文献3：日本特开2009-216353号公报
非专利文献1：东京都环境科学研究所年报1988，p.30-36，“关于垃圾焚化厂废气的氮氧化物减少对策”，辰市祐久等。
发明内容
在包括上述非专利文献1及专利文献1～3在内的现有技术文献所公开的现有技术中，一直都在谋求使空气比降低的同时抑制NOx，但若过度降低空气比的话，则会因为氧气不足造成的不完全燃烧而产生CO，因此，NOx浓度顶多只能抑制到50ppm左右，而使低NOx及低CO同时实现是很困难的。
在这些现有技术中，即使是进行水喷雾的情况下，在以往所知的焚烧炉中也只不过是单纯地进行水喷雾，NOx的抑制效果也是有限的。
本发明的发明人等在废弃物焚烧炉内对水喷雾量和喷雾位置进行各种改变并进行反复操作的过程中，发现仅使水喷雾量和喷雾位置最优化只能获得达到与现有技术相同程度的NOx抑制效果，并且在上述过程中对于进行水喷雾的焚化地本身设定各种条件并验证NOx的产生量，从而得到了本发明。
作为一例，在流化床焚烧炉中，在流化层(沙层)内进行废弃物的一次燃烧，并在自由空间区(free board)内进行剩余的二次燃烧。在以往的流化床焚烧炉中，都是提高沙层中的一次燃烧比例，并运用其作为维持流化层温度的热源。在很多流化床焚烧炉中，为了使未在沙层中燃尽的未燃成分在自由空间区内燃烧并促进完全燃烧而供给燃烧用空气，为了避免在炉壁上附着生成熔渣的麻烦而通过水喷雾来进行炉内温度的调节，但NOx的产生量几乎不会因水喷雾量和喷雾位置而发生变化。
本发明的发明人等发现，在流化床焚烧炉中减少沙层中的一次 燃烧比例，使一次燃烧在流化层(沙层)内缓慢地进行，并向自由空间区供给较大量的可燃气体，当在自由空间区内进行二次燃烧时，在供给燃烧用空气的同时进行水喷雾，由此，能够将NOx浓度大幅降低到20ppm以下。这种情况下，确认了即使二次燃烧中的总空气比变成较高的1.5以上，也能充分地抑制NOx。进一步地，还发现通过使炉床温度降低到600℃以下，并在炉床上缓慢地进行一次燃烧，能够以1.5～1.7左右的空气比将NOx浓度降低到20ppm以下，同时CO浓度也能稳定地保持在10ppm左右以下。
本发明的发明人基于上述所知发现，通过不仅将水喷雾量和喷雾位置、还将进行水喷雾的焚化地设定成特定条件，能降低NOx浓度，从而得到了本发明的技术方案。
即，本发明的目的在于，提供一种废弃物处理方法及废弃物焚烧炉，其不设置脱硝催化剂设备等新设备、且不使用氨和尿素水等药物，而是通过水喷雾这种简便的方法就能同时实现NOx浓度的降低和CO浓度的降低。
为了达成上述目的，本发明的废弃物处理方法的特征在于，在通过焚烧炉焚烧处理废弃物的废弃物处理方法中，将一次空气比设为0.3～0.8使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，向所生成的可燃气体中供给二次燃烧用空气的同时进行水喷雾，使可燃气体在存在水分的条件下二次燃烧。
根据本发明，在对城市垃圾、撕碎机碎屑、废旧塑料等以气化燃烧为主体的废弃物进行焚烧处理的情况下，通过将一次空气比设为0.3～0.8使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，在二次燃烧中在供给二次燃烧用空气的同时进行水喷雾，能够使可燃气体在存在水分的条件下燃烧，抑制氮氧化物(NOx)的生成。对于水喷雾来说，通过与二次燃烧用空气一同吹入水来降低二次燃烧处的燃烧温度，并在二次燃烧处中通过使水分共存来抑制NOx生成反应。
在本发明中，空气比是指实际供给的空气量相对于废弃物的燃烧所需的理论燃烧空气量的比。
本发明的优选方式的特征在于，所述水喷雾量为每1吨湿重量的废弃物为30～600升。
水喷雾量根据焚烧对象物的发热量和挥发成分含量而变化，但根据本发明，水喷雾量在每1吨(湿重量)废弃物为30～600升的范围内时，脱硝效果随着水喷雾量的增加而变大。
本发明的优选方式的特征在于，所述焚烧炉为流化床炉，作为一次空气，以使流化空气量按照空气比计为0.3～0.8的方式进行供给。
通过使焚烧炉为流化床炉并将流化空气调节到该范围内，能够向二次燃烧处即自由空间区内供给适度的未燃气体及还原物质，并能通过二次燃烧用空气及水喷雾来抑制NOx生成反应。
本发明的优选方式的特征在于，所述焚烧炉为流化床炉，对向流化床内供给的流化空气量分区域地设置差别，使至少一个区域的流化速度比其他区域的流化速度大，在所述其他区域内形成流化沙下沉的移动层，在所述至少一个区域内形成流化沙上升的流化层，向所述移动层供给废弃物。
根据本发明，向移动层供给废弃物，所供给的废弃物被吸入到移动层中并与流化沙一同向下方移动。在移动层中废弃物热解，从而产生可燃气体和未燃物(烧焦物)。所产生的未燃物(烧焦物)与流化沙一同靠近流化层，并在流化层中燃烧一部分来加热流化沙。流化沙在流化层中上升到能够在移动层适当地进行废弃物的热解的温度。
本发明的优选方式的特征在于，将所述流化床炉的炉床温度维持在500～650℃。
通过将流化床炉的炉床温度调节到该温度范围内，能够使气化反应在流化床内缓慢地进行，并向二次燃烧处即自由空间区内稳定地供给可燃气体，还能在二次燃烧处内通过二次燃烧用空气及水喷雾来抑制NOx生成反应。
本发明的优选方式的特征在于，所述焚烧炉为炉排炉(stoker)，从该炉排炉的主燃区炉箅的下方向废弃物中供给一次燃烧用空气而 使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，在向主燃区的上方供给二次燃烧用空气的同时进行水喷雾，由此在水分共存的条件下进行可燃气体的二次燃烧。
根据本发明，使用炉排炉作为焚烧炉，通过从炉排炉的主燃区炉箅下方向焚烧对象物中以空气比变成0.3～0.8的方式供给一次燃烧用空气，能够生成可燃气体；通过在从主燃区上方的侧壁供给二次燃烧用空气的同时进行水喷雾，能够在存在水分的条件下进行可燃气体的二次燃烧。
本发明的优选方式的特征在于，所述焚烧炉具有圆筒状的窑(kiln)、和设置在所述窑的出口处的二次燃烧室，向所述窑内供给一次燃烧用空气而使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，在所述二次燃烧室内供给所述二次燃烧用空气同时进行所述水喷雾，由此在水分共存的条件下进行可燃气体的二次燃烧。
根据本发明，焚烧炉为窑炉，通过以空气比变成0.3～0.8的方式向圆筒状的窑内供给一次燃烧用空气并进行一次燃烧，能够生成可燃气体；通过在与窑出口连接的二次燃烧室内进行二次燃烧用空气的供给以及水喷雾，能够在存在水分的条件下进行可燃气体的二次燃烧。
本发明的优选方式的特征在于，所述焚烧炉是具有使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体的一次炉、和使所述可燃气体二次燃烧的二次炉的气化燃烧炉，在所述一次炉内供给一次燃烧用空气使可燃气体生成，在所述二次炉内供给所述二次燃烧用空气、同时进行水喷雾，由此在水分共存的条件下进行可燃气体的二次燃烧。
根据本发明，焚烧炉是由一次炉和二次炉构成的气化燃烧炉，通过在一次炉内以空气比变成0.3～0.8的方式供给一次燃烧用空气而生成可燃气体，在二次炉内在供给二次燃烧用空气的同时进行水喷雾，能够在存在水分的条件下进行可燃气体的二次燃烧。
本发明的焚烧炉的特征在于，在焚烧处理废弃物的焚烧炉中，具有使可燃气体从废弃物中生成的一次燃烧部、使所生成的可燃气 体燃烧的二次燃烧部、向所述一次燃烧部供给空气的一次燃烧用空气供给机构、向所述二次燃烧部供给空气的二次燃烧用空气供给机构、和向所述二次燃烧部进行水喷雾的水喷雾机构，通过所述一次燃烧用空气供给机构，以0.3～0.8的空气比向一次燃烧部供给一次燃烧用空气而使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，并在所述二次燃烧部内通过所述二次燃烧用空气供给机构供给二次燃烧用空气、同时通过所述水喷雾机构进行水喷雾，使所述可燃气体在存在水分的条件下二次燃烧。
根据本发明，在对城市垃圾、撕碎机碎屑、废旧塑料等以气化燃烧为主体的废弃物进行焚烧处理的情况下，通过将一次空气比设为0.3～0.8、使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，并在二次燃烧中在供给二次燃烧用空气的同时进行水喷雾，能够在存在水分的条件下使可燃气体燃烧，并抑制氮氧化物(NOx)的生成。水喷雾通过与二次燃烧用空气一同吹入水来降低二次燃烧处的燃烧温度，并在二次燃烧处中通过使水分共存来抑制NOx生成反应。
本发明的优选方式的特征在于，所述水喷雾机构的水喷雾量为每1吨湿重量的废弃物30～600升。
根据本发明，在水喷雾量为每1吨(湿重量)废弃物30～600升的范围内，脱硝效果随着水喷雾量的增加而变大。
本发明的优选方式的特征在于，使所述水喷雾机构插入所述二次燃烧用空气供给机构内。
根据本发明，通过将进行水喷雾的水喷雾装置插入供给燃烧用空气的吹入管内，能够在供给燃烧用空气的同时进行水喷雾，并能向二次燃烧处适当地供给水，因此，在降低燃烧温度的同时向二次燃烧处供给水分来抑制NOx生成反应。
本发明的优选方式的特征在于，所述焚烧炉为流化床焚烧炉，通过所述一次燃烧用空气供给机构向所述流化床内供给流化空气，由此使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，通过所述二次燃烧用空气供给机构向自由空间区内供给二次燃烧用空气、并通过所述水喷 雾机构向自由空间区内进行水喷雾，由此使可燃气体在水分共存的条件下燃烧。
根据本发明，废弃物焚烧炉为流化床焚烧炉，通过一次燃烧用空气供给机构向流化床内供给流化空气，能够将流化床的沙中空气比设为0.3～0.8使废弃物进行部分燃烧生成可燃气体；通过二次燃烧用空气供给机构向自由空间区内供给二次燃烧用空气、且通过水喷雾机构向自由空间区内进行水喷雾，能够在自由空间区内使可燃气体在存在水分的条件下燃烧。
本发明的优选方式的特征在于，将所述流化床的温度维持在500～650℃。
通过将流化床的温度调节到该温度范围内，能够使气化反应在流化床内缓慢地进行，并向二次燃烧处即自由空间区内稳定地供给可燃气体，还能在二次燃烧处内通过二次燃烧用空气及水喷雾来抑制NOx生成反应。
本发明的优选方式的特征在于，对向所述流化床内供给的流化空气量分区域地设置差别，使至少一个区域的流化速度比其他区域的流化速度大，在所述其他区域内形成流化沙下沉的移动层，在所述至少一个区域内形成流化沙上升的流化层，向所述移动层供给废弃物。
根据本发明，向移动层供给废弃物，所供给的废弃物被吸入到移动层中并与流化沙一同向下方移动。在移动层中将废弃物热解，使可燃气体和未燃物(烧焦物)产生。所产生的未燃物(烧焦物)与流化沙一同靠近流化层，并在流化层中燃烧一部分来加热流化沙。流化沙在流化层中上升到能够在移动层适当地进行废弃物的热解的温度。
本发明的优选方式的特征在于，所述焚烧炉是具有主燃区炉箅的炉排炉，通过所述一次燃烧用空气供给机构从所述主燃区炉箅的下方向废弃物中供给一次燃烧用空气而使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，并向燃烧室内的主燃区的上方通过所述二次燃烧用空气 供给机构供给二次燃烧用空气、且通过所述水喷雾机构进行水喷雾，由此在存在水分的条件下进行可燃气体的二次燃烧。
根据本发明，使用炉排炉作为焚烧炉，通过从炉排炉的主燃区炉箅下方向焚烧对象物中以空气比为0.3～0.8的方式供给一次燃烧用空气，从而生成可燃气体；通过从主燃区上方的侧壁供给二次燃烧用空气且进行水喷雾，能够在存在水分的条件下进行可燃气体的二次燃烧。
本发明的优选方式的特征在于，所述焚烧炉具有圆筒状的窑和设置在所述窑的出口处的二次燃烧室，通过所述一次燃烧用空气供给机构向窑内供给一次燃烧用空气而使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体，并且在所述二次燃烧室内通过所述二次燃烧用空气供给机构供给二次燃烧用空气、且通过所述水喷雾机构进行所述水喷雾，由此使可燃气体在存在水分的条件下二次燃烧。
根据本发明，焚烧炉为窑炉，以空气比为0.3～0.8的方式向圆筒状的窑内供给一次燃烧用空气、进行一次燃烧生成可燃气体，并在与窑出口连接的二次燃烧室内进行二次燃烧用空气的供给以及水喷雾，由此能够使可燃气体在存在水分的条件下二次燃烧。
本发明的优选方式的特征在于，所述焚烧炉是具有使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体的一次炉、和使所述可燃气体二次燃烧的二次炉的气化燃烧炉，在所述一次炉内通过所述一次燃烧用空气供给机构供给一次燃烧用空气而使可燃气体生成，并在所述二次炉内通过所述二次燃烧用空气供给机构供给二次燃烧用空气、且通过所述水喷雾机构进行水喷雾，由此使可燃气体在水分共存的条件下二次燃烧。
根据本发明，焚烧炉是由一次炉和二次炉构成的气化燃烧炉，通过在一次炉内以空气比为0.3～0.8的方式供给一次燃烧用空气使可燃气体生成，并在二次炉内供给二次燃烧用空气且进行水喷雾，能够使可燃气体在存在水分的条件下二次燃烧。
发明效果
根据本发明，不设置脱硝催化剂设备等新设备、且不使用氨等药物，而是通过水喷雾这种简便的方法就能将NOx浓度降低到20ppm以下、将CO浓度降低到10ppm以下，获得能够同时实现低NOx及低CO的效果。
通过本发明能够进一步获得以下附带效果。
(1)由于无需脱硝催化剂，仅通过水喷雾就能进行脱销，所以无需设置氨和尿素水等脱销用的药物储存设备及药物添加装置，设备变得简化且价格低廉。
(2)虽然脱硝催化剂设置在废气除尘设备的下游，但为了提升催化剂活性，并抑制催化剂中毒成分即酸性硫酸铵的生成，需要通过蒸汽等对除尘后的废气进行再加热而使其上升到不会生成酸性硫酸铵的温度(210℃左右)之后使其导入催化剂中，而本发明由于无需使用催化剂，所以能够在设备流程中设计一个在焚烧炉之后温度依次下降的合理系统，并且无需多余的蒸汽消耗，能够同时实现热回收的最大化和高度废气处理。
(3)由于实现热回收最大化且无需废气再加热等多余的蒸汽消耗，所以能够实现发电的最大化，并能将售电收入最大化，并且削减药物费用、削减催化剂更换费用，结果能够大幅削减设备的维持管理费用。
(4)在现有的焚烧炉中仅通过进行燃烧用空气的调节和水喷雾装置的增设就能够实施本发明，因此，能够低价进行现有设备的大幅度的功能改善。
附图说明
图1是表示本发明的废弃物焚烧炉的一实施方式即流化床焚烧炉的纵剖视图。
图2是图1的Ⅱ-Ⅱ线剖视图。
图3是表示本发明的流化床焚烧炉的其他实施方式的纵剖视图。
图4是图3的Ⅳ-Ⅳ线剖视图。
图5是表示本发明的废弃物焚烧炉的一实施方式即炉排炉的纵剖视图。
图6是图5的Ⅵ-Ⅵ线剖视图。
图7是表示本发明的废弃物焚烧炉的一实施方式即窑式炉排炉的纵剖视图。
图8是表示本发明的废弃物焚烧炉的一实施方式即气化燃烧炉的纵剖视图。
图9A是表示从焚烧炉排出的废气的处理流程的框图，图9A表示以往的处理流程。
图9B是表示从焚烧炉排出的废气的处理流程的框图，图9B表示本发明的处理流程。
图10表示实施试验后的设备的处理流程。
图11是表示用图3所示的流化床焚烧炉进行试验的结果的表。
图12A是表示用图3所示的流化床焚烧炉进行试验的结果的表。
图12B是表示用图3所示的流化床焚烧炉进行试验的结果的表。
图13是表示总空气比与NOx浓度的关系的图。
图14是表示炉内水喷雾量与NOx浓度的关系的图。
图15是表示总空气比与CO浓度的关系的图。
具体实施方式
以下，参照图1～图15说明本发明的废弃物处理方法及废弃物焚烧炉的实施方式。在图1～图15中，对于同一或等同的构成要素标注相同附图标记，并省略重复的说明。
图1是表示本发明的废弃物焚烧炉的一实施方式即流化床焚烧炉的纵剖视图。图2是图1的Ⅱ-Ⅱ线剖视图。如图1及图2所示，流化床焚烧炉1具有处理废弃物的炉主体2、将导入的废弃物热解并使一部分燃烧的流化床3、和支撑流化床3的床板4。流化床3典型的是硅砂等沙子即流化介质集聚形成的沙层。炉主体2内的处于流化床3上方的空间成为自由空间区7。炉主体2由炉床的水平截面形 成为圆形的圆筒状炉主体构成。在炉主体2的底部，在圆筒状的炉主体的中心部设置有不燃物排出口5。此外，炉主体2还可以是炉床的水平截面形成为矩形的大致方筒形状。
位于炉主体2底部的床板4以不燃物排出口5为中心形成为大致倒圆锥状(研钵状)，在床板4上配置有用于向炉内喷出作为流化气体的流化空气的多个散气喷嘴(未图示)。在炉主体2的炉壁上形成有用于向炉内投入废弃物的供给滑道37，在炉主体2的顶部形成有排出废气的排气口6。
如图1及图2所示，在炉主体2的炉壁上设置有多个二次燃烧用空气吹入喷嘴8。二次燃烧用空气吹入喷嘴8若设置在自由空间区7内的话，由于通过二次燃烧用空气的吹入进行可燃气体的二次燃烧，所以二次燃烧用空气吹入喷嘴8的设置位置并不受限制，但优选设置在自由空间区内尽可能低的位置，从炉壁的圆周方向的两处以上的多处吹入二次燃烧用空气，有效地活用自由空间区容量而能够确保二次燃烧所需的滞留时间。在二次燃烧用空气吹入喷嘴8内插入有水雾喷嘴9，从而能够在从二次燃烧用空气吹入喷嘴8吹入二次燃烧用空气的同时，从水雾喷嘴9进行水喷雾。水雾喷嘴9可以使用仅喷雾水的单流体喷嘴或喷雾空气和水的双流体喷嘴中的任一种。
在如图1及图2所示地构成的流化床焚烧炉1中，将废弃物从供给滑道37向流化床3供给。这时，从床板4的散气喷嘴遍布流化床3整体地喷出均匀空气量的流化空气，并且，流化床3成为流化介质上下活跃流动的流化层。以沙中空气比为0.3～0.8、优选为0.5～0.8、更优选为0.5～0.7的方式，向流化床3内供给流化空气(一次空气)，流化床3的温度由插入沙层中的炉床温度计38测量，维持在500～650℃，优选为550℃～600℃。
供给到炉内的废弃物在流化床3内被热解，且一部分燃烧产生可燃气体，但此时如果沙中空气比为0.3以下，则可燃气体的生成量变得过大，二次燃烧的比例变得过大，从而为了减少NOx所必需的 水喷雾量变得过多。另外，若沙中空气比变成0.8以上，则二次燃烧比例会变得过小，从而通过水喷雾实现的NOx减少效果会明显减少。
为了控制热解速度来稳定地生成可燃气体，炉床温度低时较好，若炉床温度超过650℃，则废弃物的干燥、热解的速度会变快，可燃气体的生成量会根据废弃物的质和量的变动而发生变动，在水喷雾量一定的情况下，NOx削减效果会变得容易发生变动。相反地，若炉床温度变得过低为500℃以下，则热解被抑制，可燃气体的生成被抑制，并且若废弃物的水分暂时变大，则炉床温度会降低，热解被抑制，未燃物质在炉床内的燃烧被抑制，炉床温度急剧地过度降低从而炉床温度的维持变得困难。
通过调节流化空气的空气量、或者向炉床内供给水(炉床注水)，可以控制流化床3的温度。
另外，从二次燃烧用空气吹入喷嘴8向自由空间区7内吹入二次燃烧用空气。这时，二次燃烧用空气可以单独吹入空气，也可以作为空气与废气的混合气体吹入。与此同时，从插入二次燃烧用空气吹入喷嘴8内的水雾喷嘴9向自由空间区7内进行水喷雾。这时的水喷雾量为每1吨(t)废弃物30～600升(L)，优选为每1吨废弃物50～300升。当水喷雾量不足30L/1t废弃物时难以获得脱硝效果，虽然随着水喷雾量的增加，脱硝效果变大，但随着水喷雾量的增加脱硝效果会达到顶点，当为600L/1t废弃物以上时，脱硝效果几乎不再变化。若水喷雾量增加，则燃烧温度会降低，并且因不完全燃烧会生成CO等，因此，将上限值设为600L/1t废弃物，以用设置在自由空间区内的炉顶温度计39测量得到的炉顶温度不会变成850℃以下的方式，根据焚烧对象物的发热量及总空气比来决定水喷雾量。关于二次燃烧用空气吹入，为了抑制CO的产生，最好将总空气比设成1.2以上，并且从热回收的观点来看最好设成1.8左右以下。
对于向自由空间区内的水喷雾，通过与二次燃烧用空气一同吹入，能够向二次燃烧处适当地供给水，因此，在降低燃烧温度的同时，在水分共存的条件下进行二次燃烧，从而抑制NOx生成反应。 作为水喷雾的方法，除了使用上述水雾喷嘴之外，还可以向二次燃烧用空气中添加喷雾(mist)。
在将水雾喷嘴9插入二次燃烧用空气吹入喷嘴8内的情况下，水雾喷嘴9的前端部分还可以从二次燃烧用空气吹入喷嘴8的前端向外侧稍微突出。另外，还可以将水雾喷嘴9与二次燃烧用空气吹入喷嘴8分别单独设置，向二次燃烧用空气吹入目标即二次燃烧处内进行水喷雾。
在一处二次燃烧用空气吹入喷嘴8内插入的水雾喷嘴9的个数不仅可以是一个，还可以是两个以上。
使水雾喷嘴9插入二次燃烧用空气吹入喷嘴8内的方案，能够向二次燃烧处内确实地同时供给燃烧用空气和喷雾水，并能保护水雾喷嘴避免损伤，故为优选。
图3是表示本发明的流化床焚烧炉的其他实施方式的纵剖视图。图4是图3的Ⅳ-Ⅳ线剖视图。如图3及图4所示，流化床焚烧炉11具有处理废弃物的炉主体12、将导入的废弃物热解并使一部分燃烧的流化床13、和支撑流化床13的床板14。流化床13典型的是硅砂等沙子即流化介质集聚而形成的沙层。炉主体12由水平截面大致形成为矩形的大致方筒形状的炉主体构成。处于炉主体12内的流化床13上方的空间成为自由空间区17。
如图3所示，大致方筒形状的炉主体12由一部分向内侧凹陷的相对的一对侧壁21a、21a和与一对侧壁21a、21a连接的相对的一对侧壁(图4中为21b)构成。炉主体12的凹陷通过侧壁21a、21a从下方朝向上方向炉主体12的内侧倾斜的倾斜部21S1、和设置在倾斜部21S1上方且从下方朝向上方向外侧倾斜的倾斜部21S2形成。倾斜部21S1作为使上升的流化介质容易向炉主体12的内部侧翻转的偏转装置(deflector)而发挥作用。
在炉主体12的侧壁21a上形成有用于将废弃物投入到炉内的投入口(未图示)，在炉主体12的顶部形成有排出废气的排气口16。设置在炉主体12内的床板14形成为中央高、且随着靠近两侧缘而 逐渐变低的山形。而且，在床板14的两侧缘与侧壁21a、21a之间，形成有不燃物排出口15、15。床板14设置成具有下降梯度，即中央最高、且随着靠近两侧缘而逐渐变低。在图3中，床板14在与纸面正交的方向上不倾斜且形成为平面。在床板14上配置有用于向炉内喷出作为流化气体的流化空气的多个散气喷嘴。
如图3所示，在床板14的下方，与床板14隔开间隔地设置有底板27，床板14与底板27之间的空间通过从床板14延伸至底板27的三个分隔板24而被分隔成四个空间。通过像这样用三个分隔板24对床板14与底板27之间的空间进行分隔，从而在床板14的下方形成中央部的两个空气箱25、25和两侧部的两个空气箱26、26。在图3中，为了严格区别形成中央部的两个空气箱25、25的两个床板和形成两侧部的两个空气箱26、26的两个床板，将空气箱25、25用的床板表示为床板14A、14A，将空气箱26、26用的床板表示为床板14B、14B。
如图3所示，在四个空气箱25、25、26、26上分别连接有用于从炉外导入流化空气的空气管31A、31B、32A、32B。在空气管31A、31B、32A、32B上分别配置有用于调节在内部流动的空气流量的调节阀V1-1、V1-2、V2-1、V2-2。四根空气管31A、31B、32A、32B在最上游部合流成为一根空气管35，在空气管35上配置有用于压送流化空气的空气鼓风机36。此外，也可以在四根空气管31A、31B、32A、32B上分别设置鼓风机。
如图3及图4所示，在炉主体12的侧壁上设置有多个二次燃烧用空气吹入喷嘴18。二次燃烧用空气吹入喷嘴18是用于通过向自由空间区17内吹入二次燃烧用空气来使可燃气体燃烧的喷嘴。二次燃烧用空气吹入喷嘴18从侧壁的两处以上的多处吹入二次燃烧用空气。在二次燃烧用空气吹入喷嘴18内插入有水雾喷嘴19，从而能够在从二次燃烧用空气吹入喷嘴18吹入二次燃烧用空气的同时，从水雾喷嘴19进行水喷雾。
在将水雾喷嘴19插入二次燃烧用空气吹入喷嘴18内的情况下， 水雾喷嘴19的前端部分还可以从二次燃烧用空气吹入喷嘴18的前端向外侧稍微突出。另外，还可以将水雾喷嘴19与二次燃烧用空气吹入喷嘴18分别单独设置，并向二次燃烧用空气吹入目标即二次燃烧处内进行水喷雾。
在一处二次燃烧用空气吹入喷嘴18内插入的水雾喷嘴19的个数不仅可以是一个，还可以是两个以上。
将水雾喷嘴19插入二次燃烧用空气吹入喷嘴18时，能够向二次燃烧处内确实地同时供给燃烧用空气和喷雾水，并能保护水雾喷嘴避免损伤，故为优选。
作为水喷雾的方法，除了使用上述水雾喷嘴之外，还可以向二次燃烧用空气中添加喷雾。
在如图3及图4所示地构成的流化床焚烧炉11中，通过调节调节阀V1-1、V1-2的开度来对在空气管31A、31B中流动的空气流量进行调节，从而以赋予实质上很小的流化速度的方式从配置在中央部的两个床板14A、14A上的散气喷嘴喷出流化空气。其结果是，在中央部的两个床板14A、14A上方形成流化介质以比较缓慢的速度流动的弱流化区域。另外，通过调节调节阀V2-1、V2-2的开度来对在空气管32A、32B中流动的空气流量进行调节，从而以赋予实质上很大的流化速度的方式从配置在两侧部的两个床板14B、14B上的散气喷嘴喷出流化空气。其结果是，在两侧部的两个床板14B、14B上方形成流化介质活跃地流动的强流化区域。
形成在中央部的两个床板14A、14A上方的弱流化区域、和形成在两侧部的两个床板14B、14B上方的强流化区域分别相邻接存在，其结果是，在弱流化区域内形成流化介质以比较缓慢的速度从上方向下方移动的移动层22，在强流化区域内形成流化介质从下方向上方移动的流化层23。因此，在弱流化区域与强流化区域相邻接的整个区域内，流化介质在下部从移动层22向流化层23移动，并在上部从流化层23向移动层22移动，由此在左右形成流化介质在移动层22与流化层23之间循环的循环流。
供给到炉内的废弃物被吸入到移动层22中并与流化介质一同向下方移动。废弃物在移动层22中干燥/热解，从而产生可燃气体。通过热解产生的未燃物(烧焦物)与流化介质一同靠近流化层23，并在流化层23中一部分燃烧来加热流化介质。流化介质(流化沙)在流化层23中上升到能够在循环到移动层22后适当地进行废弃物的干燥/热解的温度。以沙中空气比为0.3～0.8、优选为0.5～0.8的方式，向由移动层22及流化层23构成的流化床13内供给流化空气(一次空气)，流化床13的温度由炉床温度计28测量，维持在500～650℃，优选为550℃～600℃。设计这些沙中空气比及炉床温度的范围的意义如前所述。
另外，从二次燃烧用空气吹入喷嘴18向自由空间区17内吹入二次燃烧用空气。这时，二次燃烧用空气可以单独吹入空气，也可以作为空气与废气的混合气体吹入。与此同时，从插入二次燃烧用空气吹入喷嘴18内的水雾喷嘴19向自由空间区17内进行水喷雾。这时的水喷雾量为每1吨(t)废弃物30～600升(L)，优选为每1吨废弃物50～300升。若水喷雾量增加，则燃烧温度会降低，并且因不完全燃烧会生成CO等，因此，将上限值设为600L/1t废弃物，以用设置在自由空间区内的炉顶温度计29测量得到的炉顶温度不会变成850℃以下的方式，根据焚烧对象物的发热量及总空气比来决定水喷雾量。关于二次燃烧用空气吹入，为了抑制CO的产生，最好将总空气比设成1.2以上，并且从热回收的观点来看最好设成1.8左右以下。
向自由空间区内的水喷雾能够通过将二次燃烧用空气与水一同吹入而向二次燃烧处适当地供给水，因此，在降低燃烧温度的同时，通过使水分在二次燃烧处内共存来抑制NOx生成反应。作为水喷雾的方法，除了使用上述水雾喷嘴之外，还可以向二次燃烧用空气中添加喷雾。
图5是表示本发明的废弃物焚烧炉的一实施方式即炉排炉的纵剖视图。图6是图5的Ⅵ-Ⅵ线剖视图。但是，图6中省略了一部分 炉排炉上部的侧壁45的图示。
如图5及图6所示，从设置在炉排炉41上的供给滑道47供给废弃物，并通过设置在供给滑道47下部的废弃物供给推杆43将其供给到炉内。通过炉箅组44的往复动作，在对供给到炉内的废弃物进行搅拌的同时将其依次向干燥区的炉箅组44A、主燃区的炉箅组44B和后燃区的炉箅组44C输送。在干燥区内，从未图示的空气鼓风机经由空气供给管55从炉箅46下方根据调节阀51A的开度向废弃物中供给预热后的干燥用空气，使废弃物的水分蒸发来进行干燥，在温度上升的同时，挥发成分开始挥发。在主燃区内，从炉箅46下方根据调节阀51B的开度向废弃物中供给一次燃烧用空气，废弃物的一部分燃烧生成可燃气体。向主燃区供给的一次燃烧用空气以空气比0.3～0.8来生成可燃气体。在设于主燃区上方的燃烧室57内，从多个设置在炉的两侧壁45上的二次燃烧用空气吹入喷嘴48向所生成的可燃气体中供给二次燃烧用空气，并通过水雾喷嘴49进行每1吨(t)废弃物30～600升的水喷雾，从而在存在水分的条件下进行二次燃烧来抑制NOx生成。若水喷雾量增加，则燃烧温度会降低，并且因不完全燃烧会生成CO等，因此，将上限值设为600L/1t废弃物，且以用设置在燃烧室内的炉顶温度计59测量得到的炉顶温度不会变成850℃以下的方式，根据焚烧对象物的发热量及总空气比来决定水喷雾量。关于二次燃烧用空气吹入，为了抑制CO的产生，最好将总空气比设成1.2以上，并且从热回收的观点来看最好设成1.8左右以下。此外，将包括未燃成分(是在主燃区内部分燃烧后残留的未燃成分)在内的废弃物向后燃区输送，并进一步从炉箅46下方根据调节阀51C的开度向废弃物中供给后燃用空气，从而废弃物中的未燃成分燃烧，并变成含有不燃物的炉渣而被从后燃区的炉箅组44C的下游端排出。在炉排炉41内将一次燃烧用空气的空气比的范围设为0.3～0.8的意义与上述流化床焚烧炉1的情况相同。
水喷雾通过与前述的流化床焚烧炉基本相同的结构来进行。因此，可以通过将水雾喷嘴49插入到二次燃烧用空气吹入喷嘴48内、 或者向二次燃烧用空气中添加喷雾来进行。还可以通过二次燃烧用空气吹入喷嘴48而将废气等与二次燃烧用空气一起循环并供给。
图7是表示本发明的废弃物焚烧炉的一实施方式即窑式炉排炉的纵剖视图。
如图7所示，窑式炉排炉72具有圆筒状的窑(kiln)61、和设置在窑61的出口处的炉排炉62，炉排炉62具有二次燃烧室63。废弃物从设置在窑61的入口处的供给滑道67被投入到窑61内。窑61以从入口朝向出口下降的方式倾斜，投入到窑61内的废弃物通过窑61的旋转而被从窑61的入口朝向出口输送。在窑入口一并设置有启动用燃烧器、一次燃烧用空气供给喷嘴65和燃料供给喷嘴66，向窑61内供给一次燃烧用空气使所述废弃物的一部分燃烧。在本实施方式中，将从所述一次燃烧用空气供给喷嘴65供给的一次燃烧用空气的空气比设为0.3～0.8，并使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体。在设于窑出口处的二次燃烧室63内设置有二次燃烧用空气供给喷嘴68及水雾喷嘴69，通过二次燃烧用空气吹入喷嘴68供给二次燃烧用空气，并通过水雾喷嘴69进行每1吨(t)废弃物30～600升的水喷雾，在存在水分的条件下进行可燃气体的二次燃烧来抑制NOx生成。若水喷雾量增加，则燃烧温度会降低，并且因不完全燃烧会生成CO等，因此，将上限值设为600L/1t废弃物、且以用设置在二次燃烧室内的炉顶温度计71测量得到的炉顶温度不会变成850℃以下的方式，根据焚烧对象物的发热量及总空气比来决定水喷雾量。关于二次燃烧用空气吹入，为了抑制CO的产生，最好将总空气比设成1.2以上，并且从热回收的观点来看最好设成1.8左右以下。在窑式炉排炉72内将一次燃烧用空气的空气比的范围设为0.3～0.8的意义与上述流化床焚烧炉1的情况相同。
水喷雾通过与前述的流化床焚烧炉基本相同的结构来进行。因此，可以通过将水雾喷嘴69插入到二次燃烧用空气吹入喷嘴68内、或者向二次燃烧用空气中添加喷雾来进行。还可以通过二次燃烧用空气吹入喷嘴68而将废气等与二次燃烧用空气一起循环并供给。
图8是表示本发明的废弃物焚烧炉的一实施方式即气化燃烧炉的纵剖视图。
如图8所示，气化燃烧炉81具有使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体的一次炉(气化室)82、和使所述可燃气体二次燃烧的二次炉(气体燃烧室)83，废弃物经由未图示的双挡板(double damper)等而从设置在一次炉82上的供给滑道87被投入一次炉82内。在一次炉82内从一次燃烧用空气供给管85供给一次燃烧用空气来使废弃物的一部分燃烧生成可燃气体。在本发明中，从一次燃烧用空气供给管85供给的一次燃烧用空气以0.3～0.8的空气比使所述废弃物的一部分燃烧生成可燃气体。
在图8中，由于将一次炉82的炉箅86作为固定床，所以会从设置在一次炉82侧壁上的未图示的检修孔(manhole)排出含有不燃物的炉渣，但也可以使炉箅运转来自动排出炉渣。
关于在一次炉82中生成的可燃气体，在二次炉83中通过二次燃烧用空气吹入喷嘴88供给二次燃烧用空气，并通过水雾喷嘴89进行每1吨(t)废弃物30～600升的水喷雾，在存在水分的条件下进行可燃气体的二次燃烧来抑制NOx生成。若水喷雾量增加，则燃烧温度会降低，并且因不完全燃烧会生成CO等，因此，将上限值设为600L/1t废弃物、且以用设置在二次炉内的炉顶温度计84测量得到的炉顶温度不会变成850℃以下的方式，根据焚烧对象物的发热量及总空气比来决定水喷雾量。关于二次燃烧用空气吹入，为了抑制CO的产生，最好将总空气比设成1.2以上，并且从热回收的观点来看最好设成1.8左右以下。在气化燃烧炉81内将一次燃烧用空气的空气比的范围设为0.3～0.8的意义与上述流化床焚烧炉1的情况相同。
水喷雾通过与前述的流化床焚烧炉基本相同的结构来进行。因此，可以通过将水雾喷嘴89插入到二次燃烧用空气吹入喷嘴88内、或者向二次燃烧用空气中添加喷雾来进行。
图9A、图9B是表示从焚烧炉排出的废气的处理流程的框图， 图9A表示以往的处理流程，图9B表示本发明的处理流程。如图9A所示，以往，在使NOx为50ppm以下的情况下，从焚烧炉排出的废气在通过废气冷却设备而冷却(降温、热回收)至200℃以下之后，通过由袋式过滤器构成的除尘设备进行除尘，然后用再加热器再加热至210℃左右并导入到催化剂塔中。在除尘设备的上游向废气中添加熟石灰及活性炭等药物，除去HCl、SOx等酸性气体和二噁英类，并在催化剂塔的入口处添加氨，在催化剂塔内通过催化剂选择性地使氨和NOx反应而使NOx分解。很多情况下，由袋式过滤器构成的除尘设备中的酸性气体及二恶英类的除去效率会随着温度越低而效率越高，而且，为了提高热回收效率，在最新的设备中，除尘设备的入口废气温度会降低至180℃以下左右。另一方面，由于催化剂塔的分解效率随着温度越高而提高、并且酸性硫酸铵导致的催化剂中毒随着温度越低而越容易恶化，所以使用回收蒸汽将从除尘设备排出的废气再加热至210℃左右。该再加热过程中的蒸汽使用成为使发电效率降低的一个原因，近年来多采用如下应对方法，即，使用低温活性催化剂或在除尘设备上游的添加药剂中使用小苏打(碳酸氢钠)来提高SOx的去除率，从而防止酸性硫酸铵的生成等。
相对于此，根据本发明，能够在焚烧炉中将NOx的生成抑制在20ppm以下，因此，如图9B所示，废气处理系统中无需设置催化剂塔。如图9B所示，从焚烧炉排出的废气在通过废气冷却设备冷却(降温、热回收)至200℃以下之后，通过由袋式过滤器构成的除尘设备进行除尘，然后在除尘设备的上游添加熟石灰等药物除去HCl、SOx等酸性气体即可。进一步地，在高效率地除去二噁英类和汞等有害物质时，在除尘设备的下游设置活性炭塔即可。由袋式过滤器构成的除尘设备中的酸性气体的除去效率随着温度越低而效率越高，且活性炭塔的有害物质去除功能也是随着温度越低而效率越高，因此，组成了提高热回收效率并使除尘设备的入口废气温度降低至180℃以下的合理流程。
接着，在由图10表示流程的设备中通过图3所示的流化床焚烧 炉进行试验的结果如图11所示。废弃物使用的是城市垃圾。除了特别记载的情况外，试验结果示出了各试验中稳定的一小时的数据的平均值。使用红外光谱仪在烟囱处连续测定NOx浓度及CO浓度，并使用磁氧分析仪的氧浓度作为氧12％换算浓度。
Run0中的数据是根据以往的运转条件获得的数据。在以往的通常运转中，流化空气量较多，空气比为0.9；炉床温度也稍高，为630℃。虽然通过炉顶水喷雾将炉顶温度调节到了900℃左右，但水喷雾量较少，为30L/1t垃圾。通过二次燃烧用空气吹入，总空气比为1.7，CO浓度为0ppm，但NOx浓度为82ppm。
Run1所示的数据是使用本发明的流化床焚烧炉进行试验的结果。在该试验运转中，通过将流化空气的一次空气比抑制在0.56，炉内压变动的周期变长，炉床温度降为575℃，热解及一部分的燃烧反应变得缓慢。
Run1中，在热解及一部分燃烧缓慢化的同时，使沙中空气比及总空气比降低了，即，一次空气比(沙中空气比)为0.56，总空气比为1.5左右。
通过从二次空气吹入口进行200L/1t垃圾左右的炉内水喷雾，NOx浓度从Run0的82ppm大幅减少到了Run1的26ppm。CO浓度的平均值为1.8ppm。
在本发明的运转即Run1的示例中，通过抑制流化并进行缓慢的燃烧，在鼓风机的情况下能够削减12～14％的动力消耗，在诱导风机的情况下能够削减约30％的动力消耗。
Run2所示的数据是本发明的流化床焚烧炉的另一试验结果。在Run2中，一次空气比为0.55，但二次燃烧时的总空气比为1.7。炉床温度为600℃，炉顶温度为880℃。
通过从二次空气吹入口进行250L/1t垃圾左右的炉内水喷雾，NOx浓度被抑制在13ppm，CO浓度也变成了9.6ppm。
这样，在本发明的流化床焚烧炉中，在炉床内缓慢地进行干燥、热解及一部分的燃烧，并在自由空间区内会形成一样的燃烧处。认 为通过抑制流化空气量、控制流化床内的燃烧比例来生成可燃气体，并在自由空间区内在供给二次燃烧用空气的同时喷雾水而进行可燃气体的二次燃烧，由此在抑制NOx生成方面发挥极其有效的作用。
从上述试验结果中能够确认以下事项。
1.通过将沙中空气比设为0.55～0.56左右、将总空气比设为1.5～1.7左右并向炉内供给二次燃烧用空气的同时进行200～250L/1t垃圾的注水，能够在使CO浓度成为10ppm以下的同时，使NOx浓度成为30ppm以下。
2.抑制流化空气量，促进气化的缓慢化，并且将总空气比抑制在1.5左右，用鼓风机能够削减12～14％的动力消耗，用诱导风机能够削减约30％的动力消耗。
图12A及图12B表示在由图10表示流程的设备的图3所示的流化床焚烧炉中进行试验的结果。
NOx浓度及CO浓度的测定方法与前述方法相同，但图12中的NOx浓度及CO浓度并不进行氧12％换算。
图12A的Run11～Run20表示稳定状态持续了10分钟左右时的试验结果的数据。Run11～Run13表示不向二次燃烧处内进行炉内水喷雾的以往例1～3的数据，Run14～Run20表示将一次空气比抑制在0.47～0.68的范围内、并在使流化缓慢进行的条件下将总空气比设定在1.18～1.51的范围内的实施例1～7的数据。
图13是在图12A所示的Run11～Run20的数据中以炉内水喷雾量为参数来表示总空气比与NOx浓度的关系的图表。如图13所示，NOx浓度随着总空气的降低而降低，但如实施例1～7的数据所示，通过实施炉内水喷雾，NOx浓度与水喷雾量成比例地进一步大幅度地减少了。在将总空气比设为1.3～1.4且不进行炉内水喷雾的以往例中，NOx浓度为70ppm左右，但在以大约90L/1t垃圾的量进行了炉内水喷雾的实施例1～4的情况下，NOx浓度降低至约30ppm；在将炉内水喷雾量进一步增加到190L/1t垃圾的实施例5～6的情况下，NOx浓度降低至10ppm以下。
图12B的Run21～Run27表示在设定好的条件下进行了一个小时以上的运转的情况下的平均值数据。Run21表示不进行炉内水喷雾的以往例11的数据，Run22～Run23表示将一次空气比设为0.8以上且实施了炉内水喷雾的参考例1～2的数据，Run24～Run27表示将一次空气比设定在0.55～0.66的范围内的实施例11～14的数据。图12B所示的Run21～Run27中的总空气比设定在1.32～1.39的范围内。
图14针对总空气比大致一定的图12B所示的Run21～Run27，将一次空气比(流化空气比)区分成约0.8和0.56～0.66两个组，由此来表示炉内水喷雾量与NOx浓度的关系。由图14可知，虽然当增加炉内水喷雾量时NOx浓度会降低，但在流化空气比为0.8以上的参考例1～2的情况下，与流化空气比为0.55～0.66的实施例11～14的情况相比，NOx浓度水平大幅增高了约60ppm。
根据图14，在流化空气比为0.8左右的情况下为了将NOx浓度控制在20ppm以下，估计需要大约300L/1t垃圾的水喷雾量。
从图13所示的总空气比与NOx浓度的关系可知，总空气比每变大0.2，NOx浓度就会增加约20ppm。当通过炉内水喷雾来降低该20ppm的NOx浓度增加量时，需要约100L/1t垃圾的水喷雾。因此，当条件是流化空气比约为0.8且总空气比约为1.8～2.0时，为了将NOx浓度控制在20ppm以下，则需要大量的水喷雾量，估计需要500～600L/1t垃圾左右的水喷雾量。
图15针对总空气比设定在1.32～1.39范围内的图12B所示的Run21～Run27，表示总空气比与CO浓度的关系。
如图15所示，出现了当总空气比低于1.35时CO浓度变高的情况。尤其是，在一次空气比(流化空气比)较大而成为0.87的参考例1(Run22)中，总空气比变成了1.32且CO浓度变成了61ppm。另一方面，在参考例2(Run23)中，虽然一次空气比(0.82)与总空气比(1.39)是与参考例1(Run22)大致相同的值，但CO浓度减小到了5.9ppm。参考例1(Run22)与参考例2(Run23)的很大 区别就在于炉内水喷雾量的不同。
根据图15所示的虚线图表可知，在总空气比为1.4的情况下能够将CO浓度稳定地降低到10ppm以下。根据图13研究总空气比为1.4时的NOx浓度可知，当炉内水喷雾量约为90L/1t垃圾时，NOx浓度变成约30ppm，若进一步将炉内水喷雾量增加到大约190L/1t垃圾的话，则能够将NOx浓度降低到10ppm以下。即，能够很容易地实现低NOx(20ppm以下)及低CO(10ppm以下)。
根据图12A～图12B所示的试验结果，能够确认以下事项。
1.当总空气比在1.18～1.51的范围内时，随着总空气比的降低，NOx浓度也降低。
2.在一次空气比为0.47～0.68左右的情况下，即使总空气比相同，但通过向炉内供给二次燃烧用空气的同时进行水喷雾，NOx浓度也降低了。另外，NOx浓度随着水喷雾量的增加而降低，在总空气比为1.4的情况下，若将炉内水喷雾量控制在90L/1t垃圾，则能使NOx浓度成为30ppm以下，若使炉内水喷雾量为190L/1t垃圾，则能使NOx浓度成为10ppm以下。
3.在总空气比为1.32～1.39且在供给二次燃烧用空气的同时进行炉内水喷雾的情况下，即使炉内水喷雾量相同，但在一次空气比为0.55～0.66的情况下，与一次空气比为0.82及0.87的情况相比，NOx浓度降低了大约60ppm。
至此对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，当然还可以在其技术思想的范围内以各种不同的方式来实施。例如，实施方式中将二次燃烧用空气吹入喷嘴与水雾喷嘴的个数设成了相同的，但二次燃烧用空气吹入喷嘴与水雾喷嘴的个数也可以不同。另外，实施方式中是将水雾喷嘴插入到二次燃烧用空气吹入喷嘴内，但只要能够使二次燃烧用空气与水分在二次燃烧处共存，就还可以分别单独设置二次燃烧用空气吹入喷嘴和水雾喷嘴。 产业上的可利用性
本发明可以应用于对城市垃圾、撕碎机碎屑、废旧塑料等废弃物进行焚烧处理的废弃物处理方法及废弃物焚烧炉。
附图标记说明
1、11    流化床焚烧炉
2、12    炉主体
3、13    流化床
4、14、14A、14B    床板
5、15    不燃物排出口
6、16    排气口
7、17    自由空间区
8、18    二次燃烧用空气吹入喷嘴
9、19    水雾喷嘴
21a、21b、45    侧壁
21S1、22S2    倾斜部
22    移动层
23    流化层
24    分隔板
25、26    空气箱
27    底板
28、38    炉床温度计
31A、31B、32A、32B、35    空气管
36    空气鼓风机
37、47、67、87    供给滑道
39、59、71、84    炉顶温度计
V1-1、V1-2、V2-1、V2-2、51A、51B、51C    调节阀
41    炉排炉
43    推杆
44、44A、44B、44C、64    炉箅组
46、86    炉箅
48、68、88    二次燃烧用空气吹入喷嘴
49、69、89    水雾喷嘴
55    空气供给管
57    燃烧室
61    窑
62    炉排炉
63    二次燃烧室
65    一次燃烧用空气吹入喷嘴
66    燃料供给喷嘴
72    窑式炉排炉
81    气化燃烧炉
82    一次炉
83    二次炉
85    一次燃烧用空气供给管