JP2001012714A

JP2001012714A - 再燃焼炉および再燃焼設備

Info

Publication number: JP2001012714A
Application number: JP11183462A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Fukuchi; 知行福地
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】前段燃焼炉で燃焼温度が上がらず、ダイオキ
シン等の有毒ガスが発生したとしても、再燃焼炉で後ガ
スを完全燃焼し、有毒ガスの除去を確実に行い、排ガス
を無害化して排出する。【解決手段】再燃焼炉は、他の燃焼設備からの排ガス
導入口と燃焼ガス排出口を有し、炉周壁に燃焼バーナー
および圧縮機に接続した空気供給口を備えたものとし、
燃焼バーナーの燃焼炎噴炎口（４ａ）および空気噴出口
（５ａ）の配置は、両者共同一水準に配置され、燃焼炎
噴炎口（４ａ）および空気噴出口（５ａ）が、円周上反
対位置にあって、放出方向を同じ周方向に配置され、他
の燃焼設備から導入された排気ガスは、炉内でバーナー
噴炎と噴出空気により旋回し攪拌されながら十分空気の
供給を受けて再燃焼させられ、再燃焼ガスは燃焼ガス排
出口を通じて排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、廃物処理
用燃焼炉の再燃焼炉に関するものであり、更に詳しく
は、廃物処理用燃焼炉の一次燃焼炉で発生する有害な後
ガスを再燃焼し、無害化した排ガスとすることのできる
再燃焼炉および再燃焼炉と有毒ガス吸収塔を組み合わせ
た燃焼設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】これまで廃棄物は、国土が狭
隘であるという我が国の事情もあって、それ自体の体積
または容量をできるだけ小さくなるように何らかの処理
を施し、縮小化処理されたものを埋め立てる等の方法を
とって、処分されてきた。一般に、産業廃棄物等を燃焼
炉により処理した場合、完全燃焼させた後に残される灰
分は、通常、産業廃棄物自体が当初有していた容量の約
１０分の１程度にまで減少することが知られている。

【０００３】このことから、従来より、処理方法の１つ
として廃棄の対象となる廃棄物、たとえば産業廃棄物、
ゴミ等の可燃性廃棄物は、焼却炉による燃焼処理が行わ
れてきたし、プラスチック材の廃棄物もこの焼却処理が
行われてきている。だが、近年では、上記従来の燃焼炉
を使用して、各家庭から排出される一般ゴミまたは産業
上排出される産業廃棄物、病院、学校等から排出される
ゴミ等を燃焼させたとき、ダイオキシン等の有害ガスの
発生が問題となってきている。

【０００４】燃焼炉については、一般的に、プラスチッ
クス廃材のような可燃性固体物質を燃焼する際、可燃性
固体物質は略５００℃の着火温度であって、略４００℃
で揮発ガス化し、略５００℃でこの揮発ガスが着火する
ことが知られている。そして、このプラスチックス廃材
は高分子重合体の材料であるため、燃焼時に空気不足と
なり、空気不足に起因して不完全燃焼が発生しやすくな
り、一酸化炭素、アルデヒド類、塩化水素、シアンガス
等の有毒ガスや煤煙が発生しやすいという問題があっ
た。

【０００５】そこで、従来より、燃焼炉で廃プラスチッ
クスを常時加熱溶融してガス化し、その上で十分に空気
を供給しながら完全燃焼させ、さらに発生した有毒ガス
をガス吸収塔で十分に気液接触させることによって、上
記問題を解消し、燃焼ガスを無害化して外部に排出し、
一酸化炭素、アルデヒド類、塩化水素、シアンガス等の
有毒ガスや煤煙が発生しないようにすることが検討され
てきている。

【０００６】また、病院などから廃棄されるディスポー
ザルのような人体に有毒または有害な化学物質、細菌、
ビールス等に汚染された廃プラスチックスの場合にも、
上記燃焼処理によってその有毒または有害物質を除去
し、大気汚染を防止するようにしている。しかし、ダイ
オキシン等の有害ガスの発生については、従来の燃焼処
理では、完全に除去することは困難であった。

【０００７】それと言うのも、ダイオキシン等の有害物
質の完全分解のためには、８００℃以上の高温での燃焼
が必要とされているが、空気を充分に供給する場合であ
っても、従来の方法、装置では、燃焼炉の温度は１５０
０℃以上にも達し、炉壁材料としてこれだけの高温に耐
えるものとすることは容易ではなく、また極めて高価な
ものとなって、その実現性において大きな制約があった
からである。

【０００８】このように、従来の燃焼炉においては、所
定の高温の燃焼温度が得られないときに発生する無機ガ
ス、ダイオキシン等の有害ガスは好ましいものではな
く、特にダイオキシンの除去については問題を残してい
た。そこで、この出願の発明は、以上のとおりの従来技
術の問題点を解消し、ダイオキシン等の有毒ガス物質の
発生を防止することのできる、新しい燃焼装置を提供す
ることを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第１には、縦型円筒状炉
本体の炉周壁に、燃焼バーナーの燃焼炎噴炎口と圧縮機
に接続される空気供給口を備え、且つ、炉壁に他の燃焼
設備から排気ガスを導入する排ガス導入口および燃焼ガ
スを排出する燃焼ガス排出口を有し、前記燃焼バーナー
の燃焼炎噴炎口および空気噴出口の取り付け位置を同一
水準に配置すると共に、燃焼炎噴炎口および空気噴出口
を、円周上互いに対向位置にあって、周方向に放出する
方向を同じくして配置し、他の燃焼設備から導入された
排気ガスを炉内でバーナー噴炎と噴出空気により旋回さ
せながら攪拌し再燃焼させ、燃焼ガス排出口を通じて再
燃焼ガスを排出することを特徴とする再燃焼炉を提供す
る。

【００１０】また、この出願の発明では、第２には、燃
焼炉内の排気ガスの流動形態によって、燃焼炉を円錐形
のサイクロン塔とし、他の燃焼設備から導入された排気
ガスを炉内でバーナー噴炎と噴出空気により下向きに旋
回させながら攪拌し再燃焼させる（ダウンスワールフロ
ー式）再燃焼炉を、また第３には、炉頂壁に円錐突起を
形成することによって、バーナー噴炎と噴出空気の噴流
との協働により、他の燃焼設備から導入された排気ガス
を炉内で上向きに旋回させながら攪拌し再燃焼させる
（アップスワールフロー式）再燃焼炉を提供する。

【００１１】そして、この出願の発明は、第４には、廃
物処理設備に使用する再燃焼炉も提供する。更にまた、
この出願の発明は、第５には、再燃焼炉の後段に有毒ガ
ス吸収塔を接続する再燃焼設備も提供する。以上のとお
りのこの出願の発明は、燃焼炉において、所定の高温の
燃焼温度が得られないことに起因して無機ガス、ダイオ
キシン等の有害ガスが発生するのを防止するため、燃焼
むらを少なくし、空気供給を充分にし、所定の高温の燃
焼温度を得て、後ガスの燃焼を完全に、且つ、確実に行
えるように、一次燃焼炉に再燃焼炉として付設すること
ができ、しかも特有の構成によって、一次燃焼炉の後ガ
スを再燃焼することができるようにしている。

【００１２】

【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記のとおり
の特徴を有するものであるが、以下にその実施の形態に
ついて説明する。この出願の発明の再燃焼炉は、前段の
燃焼設備から排気ガスを導入できる構造であればよいの
で、再燃焼炉として独立した燃焼炉に構築された、例え
ば図１に例示するような配置形態のものでもよいし、あ
るいは、このような独立した燃焼炉に替えて、他の燃焼
設備の一次燃焼炉に一体に構築されたものとしてもよ
い。

【００１３】いずれの場合も、この出願の発明の二次燃
焼炉としての再燃焼炉に排気ガスを導入するため適用さ
れる一次燃焼炉の形態は、炉床形炉、マッフル炉等既存
の各種の燃焼炉であってよく、再燃焼炉と同種の噴射バ
ーナーによる一次燃焼炉と組み合わせることもできる。
また、この出願の発明の再燃焼炉は、有毒ガスの回収を
図るため、図３に示すように煙道（５２）を介して接続
され、有毒ガス吸収液を使用するガス吸収塔を組み合わ
せて有害ガスの除去を一層確実にすることもできる。

【００１４】この場合、排気ガスと有害ガス吸収液との
気液混合を促進するため、ハニカム構造の素子、セラミ
ック製多孔質材の素子を組み込むことができるし、ハニ
カム構造の場合、耐蝕性の考慮から、金属、ポリマー、
セラミック等の材料を選択することができる。また、有
毒ガス吸収液として、石灰乳剤、Ｃａ（ＯＨ）₂等が選
択できるが、燃焼ガスに含まれる除去したい有毒ガスの
種類によって、これと反応させ系外に除去できるもので
あれば適宜選択して使用することも可能である。

【００１５】以下、この出願の発明を、図面を参照しな
がら、さらに詳しく説明する。図１（ａ）（ｂ）に示す
ように、この出願の発明のダウンスワールフロー型バー
ナー式再燃焼炉について例示説明する。再燃焼炉
（Ｂ₁）は、燃焼炉本体（１）、噴射バーナー（４）、
排ガス導入口（２）、燃焼ガス排出用煙道（３）を有し
ている。

【００１６】また、燃焼炉本体（１）は、上部が炉天井
部（１a ）を持つ縦円筒形に、下部が円錐形のサイクロ
ン塔部（１b ）として形成され、燃焼炉体の炉周壁に
は、バーナー噴炎口（４a ）を介して燃焼バーナー
（４）が取り付けられ、また炉壁に形成された空気噴出
口（５a ）は、空気供給弁（５）を介して圧縮機（Ｐ）
に接続されている。

【００１７】縦円筒型の燃焼炉本体（１）は、炉周壁の
上部に他の一次燃焼炉（Ａ）からの排気ガスを導入する
排ガス導入口（２）を有し、また炉天井部（１a ）に
は、燃焼ガス排出用煙道（３）を備え、燃焼ガス排出用
煙道（３）はサイクロン塔部（１b ）に同心的に配置さ
れ、サイクロン塔（１b ）下方位置で開口し、上開口か
ら燃焼ガスを排出する。前記バーナー噴炎口（４a ）お
よび空気噴出口（５a ）について、その取り付け位置は
両者同一レベルで対向位置に配置され、またその放出方
向は両者円周上同一方向になるよう配置される。もちろ
ん、ここで言うところの「同一」は、略同一という設計
上ないし組み立て施工上許容される自由度を持つものと
して理解されるべきである。

【００１８】図１（ｂ）においてより詳しく説明する
と、バーナー噴煙口（４ａ）と空気噴煙口（５ａ）は、
その口断面中心の位置（α）（β）が、燃焼炉設置に際
して地面からの高さが同一のレベルにあり、また各々の
中心位置（α）（β）が、炉本体（１）の垂直中心
（γ）に対して反対位置の関係にある。そして、バーナ
ー噴炎口（４ａ）からの噴炎の放出方向と、空気噴出口
（５ａ）からの空気の放出方向（ｖ）は、図１（ｂ）の
ように炉本体（１）の内周上で、互いの対称位置から、
同一方向になるようにしている。これにより強制旋回の
流れが生じることになる。

【００１９】ただ、図１（ａ）（ｂ）の例では、放出
は、図１（ａ）のように、斜め下方に向けてもいる。噴
炎口（４ａ）と空気噴出口（５a ）の口径の大きさは相
違していてもよい。噴炎口（４ａ）と空気噴出口（５a
）の前記の斜め下方噴出のための角度、即ち図１（a
）に示した傾斜角度θ₁、そして図１（ｂ）に示した
周方向放出のための角度θ₂は、一般的には、 θ₁＝０°〜６０°程度、好ましくはθ₁＝１０°〜４
０° θ₂＝５°〜６０°程度、好ましくはθ₁＝１０°〜４
０° である。

【００２０】排気ガスが前段の他の燃焼設備（Ａ）から
一次燃焼炉の煙道（５１）、排ガス導入口（２）を通じ
て再燃焼炉（Ｂ₁）に導入されると、サイクロン塔部
（１b）炉内では、一方で噴射バーナー（４）からバー
ナー噴炎がバーナー噴炎口（４a ）を通じて円周方向斜
め下方に向けて噴流し、他方で圧縮機（Ｐ）による加圧
空気が空気供給弁（５）を通じて空気噴出口（５a ）か
ら円周方向斜め下方に向けて噴流しているので、バーナ
ー噴炎と噴出空気によって、排気ガスは炉内で下向きに
旋回し攪拌されながら再燃焼させられ、燃焼ガス排出用
煙道（３）を通じて排出される。

【００２１】なお、サイクロン塔部（１b ）下部のダス
ト弁（６）およびダスト排出管（７）は、微粒粉塵が堆
積したときに、適宜排出するときに使用する。上記した
ように、排気ガスはサイクロン塔部（１b ）炉内で下向
きに旋回し攪拌（ダウンスワールフロー）されながら再
燃焼させられる。このダウンスワールフロー型バーナー
式再燃焼炉によれば、燃焼排ガスは８００℃以上の高温
で２秒以上の十分な時間燃焼炎に曝され、完全燃焼が達
成される。この燃焼条件は環境庁の規制値をクリアーし
ていることは勿論である。

【００２２】旋回し攪拌されながらの燃焼となるため、
極めて短時間での高温反応による分解燃焼が可能となる
ことから、炉壁に与える熱負荷は従来の場合に比べては
るかに軽いものとなり、設備構築のコストもより圧縮さ
れたものとなる。このダウンスワールフロー型バーナー
式再燃焼炉は、設置する場所に高さ制限を受ける場合、
一次燃焼炉の側方に併設する設計に有利である。

【００２３】次に、図２に示すように、この出願の発明
のアップスワールフロー型バーナー式再燃焼炉について
例示説明する。再燃焼炉（Ｂ₂）は、縦円筒型炉本体
（２１）を有し、その炉周壁（２１b ）には、燃焼バー
ナー（２４）が、燃焼炎噴炎口（２４a ）を介して取り
付けられ、また炉周壁（２１b ）に形成された空気噴出
口（２５ａ）は、空気供給弁（２５）を介して圧縮機
（Ｐ）に接続されている。排ガス導入口（２２）は、炉
周壁（２１b ）の下部に形成され、他の燃焼設備（Ａ）
からの排気ガスを導入する。燃焼ガス排出口（２３）
は、炉周壁（２１b ）の上部に形成され、燃焼ガスを排
出する。

【００２４】前記燃焼炎噴炎口（２４a ）および空気噴
出口（２５a ）について、その取り付け位置は、両者同
一レベルの対向位置に配置され、その放出方向は両者円
周方向同一に配置されている。炉天井部には円錐突起
（２１a ）が同心上に形成されている。この場合の「同
一」の規定も前記と同様である。他の燃焼設備（Ａ）か
らの煙道（５１）および排ガス導入口（２２）を通じて
排気ガスが導入されると、排気ガスは、炉内における噴
射バーナー（２４）のバーナー噴炎と圧縮機（Ｐ）から
の噴出空気の噴流および炉天井壁の円錐突起（２１a ）
との協働により上向きに旋回させられながら攪拌（アッ
プスワールフロー）されつつ再燃焼させられ、燃焼ガス
排出口を通じて再燃焼ガスが排出される。

【００２５】この上向きの旋回を与えるための噴炎口
（２４ａ）および空気噴出口（２５ａ）の、図２に示し
た傾斜角度（θ₃）についても、実験によって、適宜最
適なθ ₃値範囲を求めて、設定することができる。な
お、炉本体（２１）の下部には、ダスト弁（２６）およ
びダスト排出管（２７）が配備されるが、上述の実施例
１と同様、微粒粉塵が堆積したときに、適宜排出すると
きに使用する。

【００２６】このアップスワールフロー型バーナー式再
燃焼炉によっても、前記のダウンスワールフロー型バー
ナー式再燃焼炉と同様に、完全燃焼が達成され、環境庁
の規制値をクリアーする。旋回し攪拌されながらの燃焼
となるため、極めて短時間での高温反応による分解燃焼
が可能となることから、炉壁に与える熱負荷は従来の場
合に比べてはるかに軽いものとなり、設備構築のコスト
もより圧縮されたものとなる。

【００２７】このアップスワールフロー型バーナー式再
燃焼炉は、設置する場所で幅方向に制限を受ける場合、
一次、二次の各燃焼炉を併設する設計に有利である。図
３は、代表的に示した図１の再燃焼炉の後段に、更に有
毒ガス吸収塔（Ｃ）が、適宜数の煙道（５２）を介して
接続された例を示している。一次燃焼炉（Ａ）に続い
て、再燃焼炉（Ｂ）で排ガスが燃焼され、ダイオキシン
は完全に燃焼除去され、更に燃焼ガス中に塩化水素、無
水硫酸、亜硫酸ガスまたシアンガス等の有害ガス含まれ
る場合は、この吸収塔（Ｃ）を通すことによって効率的
に化学反応が促進され、固形物として系外に排除され、
燃焼ガスは無害化されて大気に放出される。

【００２８】

【発明の効果】一次燃焼炉で燃焼温度が上がらず、有毒
ガスが発生したとしても、有毒ガスを含んだ後ガスが再
燃焼炉に導入されると、この後ガスは、十分空気を供給
された状態で旋回しながら攪拌されつつ燃焼し、むらの
ない燃焼で完全燃焼が達成されるので、ダイオキシンの
場合でも有毒ガスの除去が確実に行われ、無害化したガ
スとして排出することができる。燃焼炉の熱負荷も従来
に比べてはるかに軽減される。

【００２９】また、この発明の再燃焼炉を噴射バーナー
による一次燃焼炉に連結して使用する場合には、一次燃
焼炉の負荷が軽減されるので、大量の燃焼処理が可能で
ある。さらに、ガス吸収塔の付設することにより有害ガ
ス成分の吸収率を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施例１のダウンスワールフロー型バ
ーナー式再燃焼炉の配置図と縦断面概要図であり、
（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ断面に沿って見た一部断面
図である。

【図２】実施例２のアップスワールフロー型バーナー式
再燃焼炉の配置図と縦断面概要図である。

【図３】再燃焼炉を一次燃焼炉、ガス吸収塔と組み合わ
せた配置図である。

【図４】従来の燃焼炉の配置図である。

【符号の説明】

Ｂ₁ ダウンスワールフロー型バーナー式再燃焼炉Ｂ₂ アップスワールフロー型バーナー式再燃焼炉１，２１炉本体１a 炉天井部２１a 円錐突起１b サイクロン塔部２１b 炉周壁２，２２排ガス導入口３燃焼ガス排出用煙道２３燃焼ガス排出口４，２４噴射バーナー４a ，２４a 噴炎口５，２５空気供給弁５a ，２５a 空気噴出口６，２６ダスト排出用弁７，２７ダスト排出管Ｐ圧縮機Ａ一次燃焼炉Ｃ有毒ガス吸収塔５０一次燃焼炉本体５１煙道５２煙道

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２３Ｇ 7/00 ＺＡＢＦ２３Ｇ 7/00 ＺＡＢＧ 7/06 ＺＡＢ 7/06 ＺＡＢＮＺＡＢ１０１１０１Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦型円筒状炉本体の炉周壁に、燃焼バー
ナーの燃焼炎噴炎口と圧縮機に接続される空気供給口を
備え、且つ炉壁に他の燃焼設備から排気ガスを導入する
排ガス導入口および燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出口
を有し、前記燃焼バーナーの燃焼炎噴炎口および空気噴
出口の取り付け位置を同一水準に配置すると共に、燃焼
炎噴炎口および空気噴出口を、円周上互いに対向位置に
あって、周方向に放出する方向を同じくして配置し、他
の燃焼設備から導入された排気ガスを炉内でバーナー噴
炎と噴出空気により旋回させながら攪拌し再燃焼させ、
燃焼ガス排出口を通じて再燃焼ガスを排出することを特
徴とする再燃焼炉。
【請求項２】請求項１の二次燃焼炉において、炉本体
は円錐形のサイクロン塔を有し、炉周壁の上部に他の燃
焼設備から排気ガスを導入する煙道入口を有し、炉天井
部に燃焼ガス排出用煙道がサイクロン塔内に同心的に配
置され、燃焼ガス排出用煙道はサイクロン塔の下方位置
で開口する共に炉天井部の上方位置に出口を有し、他の
燃焼設備から導入された排気ガスをサイクロン塔内でバ
ーナー噴炎と噴出空気により下向きに旋回させながら攪
拌し再燃焼させ、燃焼ガス排出用煙道を通じて燃焼ガス
を排出することを特徴とする再燃焼炉。
【請求項３】請求項１の二次燃焼炉において、炉周壁
の下部に他の燃焼設備から排気ガスを導入する煙道入口
を有すると共に炉周壁の上部に燃焼ガスを排出する燃焼
ガス排出口を有し、炉天井壁に同心状に円錐突起を形成
し、他の燃焼設備から導入された排気ガスを筒状炉内で
バーナー噴炎と噴出空気の噴流および円錐突起の協働に
より上向きに旋回させながら攪拌しつつ再燃焼させ、燃
焼ガス排出口を通じて燃焼ガスを排出することを特徴と
する再燃焼炉。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかの再燃焼炉
において、廃物処理設備に使用することを特徴とする再
燃焼炉。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかの再燃焼炉
において、再燃焼炉の後段に有毒ガス吸収塔を接続する
ことを特徴とする再燃焼設備。