JP2001082726A

JP2001082726A - 焼却炉

Info

Publication number: JP2001082726A
Application number: JP26261199A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Takahashi; 善勝高橋; Teruo Hirose; 輝夫広瀬; Mamoru Matsuo; 護松尾
Original assignee: Nippon Furnace Co Ltd
Current assignee: Nippon Furnace Co Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス切替時のパージを最小限、望ましくは不
要とする。また、可燃成分を含む廃棄ガスの焼却におい
て希釈を不要にする。【解決手段】処理対象となる廃棄ガスを供給する廃棄
ガス供給系と炉内２７から処理済ガスを排出する排気系
のいずれか一方と炉内２７との接続を選択的に切り替え
る１ヶの切替器４と１ヶの蓄熱器３とを直接接続してユ
ニット化した切替式蓄熱器２を３ユニット以上備え、蓄
熱器３と切替器４との間のダクト分のパージ容積が不要
となる分だけ残留する廃棄ガス量を、切替時に残留する
排気ガスが処理済ガスに混入しても問題とならないほど
の極微量として、廃棄ガスを置換ガスで置換する必要を
なくすようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は化学プラント、製鉄
プラント、自動車製造プラント、熱処理装置等から排出
される廃棄ガス中に含まれる可燃性物質や臭気成分を焼
却あるいは熱分解して除去する脱臭炉や焼却炉（本明細
書中ではこれらを総称して焼却炉と呼ぶ）に関する。更
に詳述すると、本発明は再生式熱交換器を用いて処理対
象ガスの予熱を行うようにした焼却炉の構造の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、化学プラント等から排出されるガ
ス中に含まれる可燃性物質や臭気成分を焼却して除去す
るための焼却炉に対して、再生式熱交換器を用いて処理
対象ガス・廃棄ガスの予熱が行われている。

【０００３】再生式熱交換器としては、蓄熱体そのもの
あるいはそれを収容するケース若しくは切替ディスクを
回転して蓄熱体の同じ部位に焼却（脱臭）処理前の廃棄
ガスと処理済ガスとを交互に通過させてそれらの間の熱
交換を連続的に行う回転式と、対をなす蓄熱器に処理前
の廃棄ガスと処理済ガスを一定周期のもとに交互に供給
して処理前廃棄ガスと処理済ガスとの間の熱交換を行う
交互切替式とがある。

【０００４】交互切替型再生熱交換器を焼却炉に適用す
る場合には、少なくとも３基の蓄熱器あるいは数対の蓄
熱器を備え、これらを順繰りに切替えることで切替時の
ガス流の停滞を防止するように配慮されている。また、
蓄熱器を通過させるガスを廃棄ガスから処理済ガスに切
替える際に、切替器（切替弁）と蓄熱器及びこれらを繋
ぐダクト部分に残存する廃棄ガスが無視できない量とな
るためこれが処理済ガスへ混入するのを防止するため
に、切替直前に切替器と蓄熱器並びにこれらの間のダク
ト部分に残存する廃棄ガスを新鮮な空気あるいは炉外へ
一旦取り出された処理済ガスの一部で置換してから、炉
内の処理済ガスを取り出すように切替えるようにしてい
る。

【０００５】例えば、図８に示す交互切替型再生熱交換
システムのように、焼却炉１０１に設置されている３基
の蓄熱器１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃのそれぞれに切
替器・バルブ１０３Ａ，１０４Ａ，１０５Ａ，…１０５
Ｃを介して廃棄ガス供給系統１０６、処理済ガス排気系
統１０８及び置換用ガス供給系統１０７の３系統の流路
が接続され、それぞれの蓄熱器１０２Ａ，１０２Ｂ，１
０２Ｃが接続される系統１０６，１０７，１０８をタイ
ミングをずらして順繰りに切替えて廃棄ガス供給→置換
ガス供給→処理済ガス排出をそれぞれの蓄熱器１０２
Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃを介して行い、ガス流の停滞を
招かずに炉内１１１への廃棄ガス供給と炉内１１１から
の処理済ガス排出を行うようにしている。即ち、具体的
には、図８の状態から一定時間経過したら、［蓄熱器１
０２Ｂの置換ガスを止め、処理済ガスを流す。］→［蓄
熱器１０２Ｃの処理済ガスを止めて、廃棄ガスに切替え
る。］→［蓄熱器１０２Ａの廃棄ガスを止めて、置換ガ
スを流す。］を順次切り替える。そして、この状態で一
定時間経過したら、今度は［蓄熱器１０２Ａの置換ガス
を止め、処理済ガスを流す。］→［蓄熱器１０２Ｂの処
理済ガスを止め、廃棄ガスに切替える。］→［蓄熱器１
０２Ｃの廃棄ガスを止めて、置換ガスを流す。］と順次
切り替える。更に、この状態から一定時間経過したら、
［蓄熱器１０２Ｃの置換ガスを止め、処理済ガスを流
す。］→［蓄熱器１０２Ａの処理済ガスを止めて、廃棄
ガスに切替える。］→［蓄熱器１０２Ｂの廃棄ガスを止
めて、置換ガスを流す。］と切り替える。かくして操作
は一巡し図８に示す状態に戻り、再び上述の操作を繰返
すことになる。

【０００６】尚、炉１０１の上部には増熱用のバーナ１
１２が設けられて廃棄ガスを所定の温度で焼却するよう
所定の燃焼量で燃焼している。

【０００７】一方で、廃棄ガス中に可燃性物質を含む場
合、可燃性物質の混入率によっては、焼却炉内の処理済
ガスの温度が上昇し、焼却炉及び蓄熱器の制限温度をは
るかに越えることがある。図９は蓄熱器の温度効率が８
５％のときの廃棄ガスの発熱量と処理済ガスの温度の関
係を示した。これによると、例えば廃棄ガスの発熱量が
１３０kcal/m³N（これはメタンガスが約１.５％含まれ
ている廃棄ガスに相当する）を焼却したときの温度は１
６９０℃にも達する。そこで、この処理済ガスの温度暴
走を防止するために、従来の焼却炉では、例えば図８に
示すように廃棄ガス系統１０６または置換ガス系統１０
７に希釈空気注入系統１０９と希釈空気取入バルブ１１
０を設けて炉内１１１に温度の低い空気を混入して温度
を下げるなどの処置をするのが普通である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転型
再生熱交換器では、回転部に接触する廃棄ガスと処理済
ガスの隔壁を完全にシールすることができないから、熱
交換器内で高圧側の廃棄ガスが低圧側の処理済ガスに漏
れるため焼却率あるいは脱臭率を高くすることができな
い。また、回転部における摩耗やスティッキングなどの
機械的故障が起き易く、熱交換器の大容量化が困難であ
る。

【０００９】他方、交互切替式再生熱交換器では、ガス
流れ切替時に廃棄ガスが処理済ガスへ漏れるのを防ぐた
め廃棄ガスから処理済みガスへの切替の都度、切換器以
降に残留する廃棄ガスをパージして無臭無害な置換ガス
に置換するための流路切替システムを複雑にすると共に
置換に要する時間またはガス量が多くなり、その分だけ
多くの置換ガスが排気温度にまで加熱されて無駄に大気
に放出されるので損失熱を増やしてしまう。このことは
切替器と蓄熱器が離れて設置されている場合ほど無視で
きない大きな問題となる。しかも、廃棄ガスのパージの
ための置換ガスが奪い去る熱量を考慮してその分だけ余
分な容量の蓄熱器が必要となる問題がある。

【００１０】また、可燃性物質を含む廃棄ガスを処理す
る場合などに焼却炉内での処理済ガスの温度が焼却炉及
び蓄熱器の制限温度をはるかに越えて上昇することを防
止するため、炉内に温度の低い希釈空気を導入するよう
にしていることから、蓄熱器を通過する廃棄ガス量に比
して炉内で発生する処理済ガス量がはるかに多くなり、
そのため焼却や脱臭を完結するために必要な炉内滞留時
間確保のため炉容積を必要以上に大きくしたり、熱交換
後の処理済ガスの最終排気温度が高くなるなどの問題が
あった。例えば廃棄ガスの発熱量が１３０kcal/m³Nの場
合で、炉または蓄熱器の耐熱温度が１３００℃以下であ
るとすると、廃棄ガスの３０％以上の希釈空気を吹込ま
なければならない。即ち、希釈を必要としないときに較
べて、希釈を必要とする場合では、炉内で発生する処理
済ガス量がはるかに多くなり（この例では約１.３
倍）、そのため焼却や脱臭を完結するために必要な炉内
滞留時間確保のため炉容積をその分大きくすることが必
要である。

【００１１】また、熱交換後の処理済ガスの最終排気温
度も希釈率に応じて高くなり排気損失を増やしてしまう
から排気損失を増やさないようにするためにはより大き
な蓄熱器を必要とする。

【００１２】本発明は、切替時のパージ・置換を最小
限、望ましくは不要とする焼却炉を提供することを目的
とする。また、本発明は、可燃成分を含む廃棄ガスの焼
却において希釈を不要にする焼却炉を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、廃棄ガスを予熱して炉内へ
供給し、炉内で廃棄ガス中に含まれる可燃性物質や臭気
成分を焼却して除去する焼却炉において、処理対象とな
る廃棄ガスを供給する廃棄ガス供給系と炉内から処理済
ガスを排出する排気系のいずれか一方と炉内との接続を
選択的に切り替える１ヶの切替器と１ヶの蓄熱器とを直
接接続してユニット化した切替式蓄熱器を３ユニット以
上備え、全ユニットが固定的な対を組まないで互いにず
れて廃棄ガスの供給と処理済ガスの排出とを順次切替え
る再生式熱交換器を装備するようにしている。

【００１４】したがって、蓄熱器と切替器との間のダク
ト分のパージ容積が不要となる分だけ残留する廃棄ガス
量が少なくなり、切替時に残留する廃気ガスが処理済ガ
スに混入しても問題とならないほどの極微量となるた
め、廃棄ガスを置換ガスで置換する必要がなくなる。ま
た、蓄熱器毎に切替器を直結してユニット化しているの
で、大容量化にはユニット数の増加で容易に対応でき、
必要以上に切替器を大型化することもない。更に、少な
くとも３ユニット以上の切替式蓄熱器を備えているの
で、廃棄ガスの供給と処理済ガスの排出とのバランスを
崩すことによって、炉内圧を容易に増減させ得る。

【００１５】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の焼却炉において、炉には増熱用燃料ノズルまたはバ
ーナを装備するようにしている。この場合、可燃成分を
含まないか極微量でそれだけでは自燃不能な廃棄ガスで
も、増熱用の燃料ノズルまたはバーナによる燃焼で得た
熱で臭気成分や極微量の可燃成分を燃焼させて除去でき
る。

【００１６】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載の焼却炉において、可燃成分を含む廃棄ガス
中に燃焼用空気を補充する手段を有するようにしてい
る。この場合、蓄熱器を経て予熱された廃棄ガスは自己
着火温度以上に達している場合には直ちに自燃し、また
自己着火温度に達していない場合には炉温やバーナの燃
焼熱を受けて廃棄ガス中の可燃成分の燃焼を可能とす
る。

【００１７】また、請求項４記載の発明は、請求項１な
いし３のいずれかに記載の焼却炉において、蓄熱器に付
着した廃棄ガス中のミストなどが乾留・分解して付着し
た炭化物などを焼却させるための小容量のバーナを切替
器と蓄熱器の間に設けるようにしている。この場合、ミ
ストを含む廃棄ガスを処理したために蓄熱器の高温部で
ミストが乾留や熱分解した炭化物などが付着しても、運
転停止時などに切替器と蓄熱器の間のバーナを燃焼して
得た熱風を蓄熱器に供給して炭化物を焼却できる。

【００１８】また、請求項５の発明は、請求項１ないし
４のいずれかに記載の焼却炉において、炉内の処理済ガ
スの一部を蓄熱器を通さずに直接炉外へ排出する手段を
備えるようにしている。この場合、蓄熱器を通って炉外
へ排出される処理済ガスの量が少なくなるため、その分
だけ廃棄ガスの予熱温度が低くなり、炉内温度が下が
る。

【００１９】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の焼却炉において、処理済ガスの一部を排出する手段
を介して直接炉外へ排出する処理済ガスの排熱を熱交換
器によって回収するようにしている。この場合、バイパ
スした温度の高い処理済ガスによつてヒートパイプなど
の熱交換器によって熱回収することによって、廃ガス中
の可燃成分の熱エネルギを無駄に捨てずに回収すること
ができる。

【００２０】更に、請求項７記載の発明は、請求項５ま
たは６に記載の焼却炉において、炉内の処理済ガスの温
度を検出して、当該温度を所定値に保つように蓄熱器を
通す処理済ガスと直接炉外へ排出する処理済ガスの比率
を調節する機構を設けるようにしている。この場合、炉
内の処理済ガスの温度を焼却炉及び蓄熱器の制限温度を
超えない範囲で高温に維持し、尚かつ最終排気温度も最
も低くできる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

【００２２】図１〜図３に本発明の焼却炉の一実施形態
を示す。この実施形態の焼却炉１は、１基の蓄熱器３と
１基の切替器４とを直接接続してユニット化した切替式
蓄熱器２を数ユニット設けて順次に廃棄ガスと処理済ガ
スを切替えるもので、５ユニットの切替式蓄熱器２を備
えて全ユニットが固定的な対を組まないで互いにずれて
廃棄ガスの供給と処理済ガスの排出とを順次切替えるよ
うに図示していない制御装置で制御している。

【００２３】この５ユニットの切替式蓄熱器２は、中央
の増熱用バーナ２６を囲むようにして炉天井部分に環状
に配置され、増熱用バーナ２６の火炎の周りから廃棄ガ
スを噴射し、また処理済ガスの取り出しを行うようにし
ている。廃棄ガスは炉中央に噴出される増熱用バーナ２
６の熱を受けて含有する可燃成分を自燃させ、あるいは
臭気成分を熱分解させて除去する。尚、増熱用バーナ２
６は廃棄ガス中に可燃成分を含まないか、極微少でそれ
だけでは自燃不能な場合、あるいは起動時に炉温を所定
温度に上げるため使用されるもので、通常、拡散バーナ
や予混合バーナの使用が一般的であるがその他のバーナ
でも使用可能であり、場合によっては廃棄ガス中の酸素
濃度が十分に高く燃焼空気として用いることが可能なと
きは燃料ノズルのみを機能させるようにしてもよい。即
ち、廃気ガス中の酸素濃度が十分に高いときには、スタ
ートアップ時にのみバーナを使用し、炉温が所定温度に
達した運転時にはバーナとは別に設けられた燃料ノズル
から燃料だけを炉内へ噴射させる構造としても良い。

【００２４】また、可燃成分を含む廃棄ガスを処理する
焼却炉の場合、廃棄ガスが炉１に入る直前に蓄熱器３で
高温に予熱されるため、炉内２７では自己着火温度に達
し熱源なしでも可燃成分を燃焼させ得る。したがって、
立ち上げ後の定格運転時などにはバーナなどの熱源を特
に必要としない。しかしながら、立ち上げ時などの炉温
が一定温度にまで達していないときには何らかの熱源を
必要とする。

【００２５】ここで、切替式蓄熱器２は、廃棄ガスを供
給する廃棄ガス供給系２５と炉内２７から処理済ガスを
排出する排気系２４のいずれか一方と炉内２７との接続
を選択的に切り替える１ヶの切替器４と、１ヶの蓄熱器
３とを直接接続してユニット化したものである。

【００２６】切替器４は、例えば図２に示すように、ピ
ストン状の弁子１５を上下に移動することによって２系
統の流路２４，２５を選択的に開閉するもので、上方に
あるときは処理済ガスを通過させ、下方にあるときは廃
棄ガスを通過させるようにしている。即ち、この切替器
４は、処理済ガスを排出する排気系統（ダクト）２４を
接続する第１のポート部材７と、廃棄ガスを供給する廃
気ガス供給系統（ダクト）２５を接続する第２のポート
部材８とこれらの間でピストン弁子１５の切替移動を許
容する空間を確保する中間ポート部材９との３パーツか
ら構成され、アクチュエータ例えばエアシリンダ１６で
ピストン弁子１５を移動可能としている。第１のポート
部材７には、中間ポート部材９との境界を仕切る仕切壁
１３を、この仕切壁１３の中央に処理済ガス排気系統が
接続された内筒１０が開口すると共にその周りに蓄熱器
３と連通する空間１１と中間ポート部材９の内部空間１
７とを連通させる連通口１２が設けられている。内筒１
０の開口端縁は弁座２０として機能し、弁口２１を形成
している。第２のポート部材８は中間ポート部材９との
境界に仕切壁１４を有し、その中央に僅かに突出した環
状の弁座１８とそれによって形成されている弁口１９と
を設けている。また、エアシリンダ１６は第２のポート
部材８及びその弁口１９を貫通して中間ポート部材９内
にその先端が導入され、ピストン弁子１５が装着されて
いる。したがって、蓄熱器３に連通する第１ポート部材
７の外側流路・空間１１は連通口１２を経て中間ポート
部材９の内部空間１７と連通し、中間ポート部材９内の
ピストン弁子１５の動き、即ち上下動によって選択的に
開閉される処理済ガス排気系統２４あるいは廃棄ガス供
給系統２５のいずれかと連通する。例えば、図２の状態
では、蓄熱器３を通過した処理済ガスは連通口１２を経
て中間ポート部材９の内部空間１７へ流入し、処理済ガ
ス排気系統２４から排出される。尚、符号２２，２３は
各々ポートである。

【００２７】本実施形態の切替式蓄熱器２は、蓄熱器３
と切替器４とを１基ずつ直接接続してユニット化してい
るので、大容量化にはユニット数を増すことで容易に対
応できる。そこで、必要以上に切替器４を大きくしなく
ともよく、スティッキング（sticking）などの機械的故
障を引き起こすことがない。しかも、切替器４と蓄熱器
３は近接して設けられているから、廃棄ガスから処理済
ガスへの切替時に切替器４以降に残存する廃棄ガスの量
は蓄熱器３内の空隙のみの極微量であり、置換を必要と
しない。

【００２８】また、蓄熱器３は、蓄熱メディア５とこれ
を収容するメディアケース６とから成り、後端のフラン
ジ部分６ａを残して大部分が炉体１の取付口２８に嵌め
込まれるようにして炉体に組み込まれ、先端の開口部の
みが炉内２７に望むように設けられている。この蓄熱器
３と流路切替手段たる切替器４とは図１及び図２に示す
ように、縦に並べて直接組み付けられ、１つのユニット
として構成されている。本実施形態の場合、メディアケ
ース６は、先端が絞られた円筒形を成すが、これに特に
限られず角形筒や三角筒形あるいはその他の多角形の筒
形若しくは楕円形筒などの必要に応じた断面形状が適宜
採用される。

【００２９】メディアケース６と蓄熱メディア５との間
には好ましくはガスケット（図示省略）が充填されてい
る。ガスケットは、高温で適度の流動性を有しかつ低温
では固化ないし高粘着性を有するもの、例えば接着剤、
接合剤、硬化剤、充填剤などを含む耐熱接着剤、具体的
には水ガラス（アルカリケイ酸塩の濃厚水溶液）やケイ
酸カリウムなどのアルカリ金属系シリケート系、無機充
填剤が加えられた金属リン酸塩などのホースフェート系
あるいはコロダイルシリカ系などの耐熱接着剤の使用が
可能であり、より好ましくは水ガラスまたはケイ酸カリ
ウムまたはこれらと他の組成物との混合物が使用され
る。ここで、混合物としては、アルミナ粉などのセラミ
ックス微粉やモルタル等の耐火物微粉などの使用が好ま
しい。特に、水ガラス、例えばＳｉＯ_２（３５−３８
％）、Ｎａ_２Ｏ（１７−１９％）、Ｆｅ（０．０２％以
下）、Ｈ_２Ｏ（約５０％以下）からなる組成の水ガラス
は、経済的でかつ所望の効果を奏することから好まし
い。この組成の水ガラスの場合、低温時の固定効果が高
いだけでなく、１０００〜１２００℃程度の高温でもタ
ール程度あるいはそれよりも僅かに低い程度の高粘性を
示して２．８×１０^−３ｇｆ／ｍｍ^２以上の接着力を有
し、尚かつ安価である。

【００３０】このようなガスケットの存在は、高温時に
はメディアケース６内で蓄熱メディア５を束縛すること
な自由に移動可能に保持しつつも、低温時には粘性を増
し更には固化することによってメディアケース６への固
定を可能とする。これによって、蓄熱メディア５とメデ
ィアケース６との間に隙間がなくなり、蓄熱メディア５
の周りをすり抜けるガスの流れを阻止してほぼ全量が蓄
熱メディア５を通過するようにできる。同時に、蓄熱メ
ディア５の中を均一にガスが流れてサーマルクラックな
どの発生を防止できる。尚、水ガラスのガスケットとし
ての使用はアルミナ製蓄熱メディアなどには好適である
が、コージライトから成る蓄熱メディアの場合には、水
ガラス中のナトリウム成分が触れるとコロージョンを起
こす虞があるのでケイ酸カリウムの使用が好ましい。

【００３１】また、ガスケットとしての水ガラスはそれ
単独で蓄熱メディア５とメディアケース６との間の隙間
に配置されることも可能であるが、場合によっては使用
温度において耐熱性を有するガラスファイバやセラミッ
クファイバあるいはこれらの織物ないし不織布、更には
耐熱金属の織物ないし不織布などの耐熱性補強材（図示
省略）に含浸させて配置することも可能である。この場
合、耐熱性補強材によってガスケットが補強されかつ耐
熱性補強材を伸縮させながらいつも蓄熱メディア５と周
辺のメディアケース６とに固定されているため、より弾
力的に蓄熱メディア５を保持できると共にガスケットそ
のものの保持力を増して蓄熱メディア５の周りをすり抜
ける流体の漏れを少なくして蓄熱メディア５に均一に流
体を通過させ得る。また、耐熱性補強材の介在により、
蓄熱メディア５とメディアケース６とが直接接触して衝
撃により割れが生じるのを防ぐことができる。

【００３２】一方、蓄熱メディア５は、その材質、構造
については特に限定を受けるものではないが、比較的圧
力損失が低い割に熱容量が大きく耐久性の高い構造及び
材料、例えばセラミックスで成形されたハニカム形状の
セル孔を多数有する筒体の使用が好ましい。この場合、
蓄熱容量の割に圧損が低いため、給気及び排気用ブロワ
（ファン）の能力を上げずに給気と排気とが実施可能で
ある。例えば３００mmＡｑ以下の低圧損で実現できる。
ここで、蓄熱メディア５としては、例えば、排ガスのよ
うに１０００℃前後の高温流体と燃焼用空気のように２
０℃前後の低温流体との熱交換には、コージライトやム
ライト、アルミナ等のセラミックスを材料として押し出
し成形によって製造されるハニカム形状のものの使用が
好ましい。また、蓄熱メディア５は、その他のセラミッ
クスやセラミックス以外の素材例えば耐熱鋼等の金属あ
るいはセラミックスと金属の複合体例えばポーラスな骨
格を有するセラミックスの気孔中に溶融した金属を自発
浸透させ、その金属の一部を酸化あるいは窒化させてセ
ラミックス化し、気孔を完全に埋め尽くしたＡｌ_２Ｏ_３
−Ａｌ複合体、ＳｉＣ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ａｌ複合体などを
用いて製作しても良い。尚、ハニカム形状とは、本来六
角形のセル（穴）を意味しているが、本明細書では本来
の六角形のみならず四角形や三角形のセルを無数にあけ
たものを含む。また、一体成形せずに管などを束ねるこ
とによってハニカム形状の蓄熱メディアを得るようにし
ても良い。尚、ハニカム形状とは、本来六角形のセル
（穴）を意味しているが、本明細書では本来の六角形の
みならず四角形や三角形のセルを無数にあけたものを含
む。

【００３３】また、蓄熱メディア５の形状も特に図示の
ハニカム形状に限定されず、図示していないが筒状のメ
ディアケース６に平板形状や波板形状の蓄熱材料を放射
状にあるいは環状に配置したり、パイプ形状の蓄熱材料
を軸方向に流体が通過するように充填したり、ボール状
やナゲット状の蓄熱体を充填したり、更には多孔、耐熱
鋼板等を収納したものであっても良い。また、一体成形
せずに管などを束ねることによって全体としてハニカム
形状の蓄熱メディアを得るようにしても良い。

【００３４】また、炉体には可燃成分を多く含む廃棄ガ
スの焼却温度の暴走を防止するために、炉内２７の処理
済ガスの一部を切替式蓄熱器２を通さずに炉外に直接排
出するための取出口２９が設けられ、熱交換器３０によ
ってその排熱が燃焼用空気の予熱やその他流体の加熱等
に使われて回収されるように設けられている。取出口２
９から必要に応じて抜き取られる処理済ガスのバイパス
流は、熱交換器３０を経て低温にされてから切替式蓄熱
器２を経て排出される処理済ガスと混合されて排気処分
に施される。

【００３５】更に、図示していないが、炉内２７の適宜
箇所に炉内２７の処理済ガスの温度を検出する温度セン
サを設置し、該センサからの信号を受けて炉内の処理済
ガスの温度が所定値を保つように切替式蓄熱器２を通し
て排出する処理済ガス量と取出口２９から抜き取って炉
外へ直接排出する処理済ガス量との比率を調整する調整
機構を備え、処理済ガス量のバイパス率を自動的に調節
できるようにすることもある。この場合、炉内２７の処
理済ガスの温度を焼却炉１及び蓄熱器３の制限温度を超
えない範囲で高温に維持し、尚かつ最終排気温度を最も
低くできる。

【００３６】以上のように構成された本実施形態の焼却
炉によると、次のようにして排気ガスが焼却されて臭気
成分や可燃成分が除去される。

【００３７】図３に図１の焼却炉の５ユニットの切替式
蓄熱器を展開して示す。この図ではユニットＡとＣに廃
棄ガスが供給され、ユニットＢ、Ｄ、Ｅには処理済ガス
が供給されている状態を示している。また、図４には１
サイクルを５０秒としたときの各ユニットの操作手順が
示されている。

【００３８】まず、運転指令がでたとき（０秒）の各ユ
ニットの状況は図３に示した通り、ユニットＡとＣに廃
棄ガスが供給され、ユニットＢ、Ｄ、Ｅからは処理済ガ
スが排出されている状態である。１０秒後、ユニット
ＣとユニットＤの流路を切替えてユニットＡとユニット
Ｄに廃棄ガスを、ユニットＢ、Ｃ、Ｅに処理済ガスを流
す。２０秒後、ユニットＡとユニットＢの流路を切替
えてユニットＢとユニットＤに廃棄ガスを、ユニット
Ａ、Ｃ、Ｅに処理済ガスを流す。３０秒後、ユニット
ＤとユニットＥの流路を切替えてユニットＢとユニット
Ｅに廃棄ガスを、ユニットＡ、Ｃ、Ｄに処理済ガスを流
す。４０秒後、ユニットＢとユニットＣの流路を切替
えてユニットＣとユニットＥに廃棄ガスを、ユニット
Ａ、Ｂ、Ｄに処理済ガスを流す。５０秒後、ユニット
ＡとユニットＥの流路を切替えてユニットＡとユニット
Ｃに廃棄ガスを、ユニットＢ、Ｄ、Ｅに処理済ガスを流
す。

【００３９】斯くして、各ユニットの切替操作は一巡
し、０秒の状態となり、以下同じ手順で切替操作を繰返
すことになる。

【００４０】本例では、５ヶの切替式蓄熱器２のうち、
常に２ユニットに廃棄ガスを、３ユニットに処理済ガス
が供給されてガス流の停滞を招かないようにしている
が、逆に３ユニットに廃棄ガス、２ユニットに処理済ガ
スを供給するようにしてもよい。廃棄ガスを供給する切
替式蓄熱器２の数に対して処理済ガスを通過させる切替
式蓄熱器２の数の多いほど炉内圧力は低くなり、逆に少
ないほど炉内圧力を高くなる。炉内圧が低くなると、圧
損が小さくなって送風機の能力を小さくできるし、炉内
圧が高いと、炉内の処理済ガスの一部を取出口から抜き
出すときに専用のファンなどを使わずとも抜ける。

【００４１】したがって、もし炉内の圧力を極力低くし
たい場合には、廃棄ガスを供給する蓄熱器３の数に対し
て処理済ガスを通過させる蓄熱器３の数を極力多くすれ
ばよいし、炉内の高温ガスの一部を抜き出して利用する
ために炉内の圧力を高めたい場合には、逆に廃棄ガスを
供給する蓄熱器３の数に対して処理済ガスを通過させる
蓄熱器３の数を極力少なくすればよい。

【００４２】また、切替式蓄熱器２のユニット数も本例
のように５ユニットに限定するものではなく、連続的な
切替えを可能とする３ユニット以上であれば何ユニット
でもよい。

【００４３】また、１サイクルの時間も５０秒に限定す
るものではなく、蓄熱器３の温度効率を損なわない範囲
の時間であれば何秒でもよい。通常は３０秒から２分程
度の時間とする。

【００４４】一方で、可燃成分を含む廃棄ガスを対象と
する焼却炉１では、可燃成分の含有率が高いと図９に示
したように焼却温度が炉や蓄熱器の耐熱温度（例えば１
３００℃）以上に上昇してしまう。そこで、このような
場合には、炉内２７で発生した焼却ガス・処理済ガスの
一部を蓄熱器３を通さずに直接炉外にバイパスすること
によって、焼却温度の異常上昇を防ぐことができる。

【００４５】図５は、廃棄ガスの発熱量ごとに炉外への
バイパス率と焼却温度の関係を示したものである。

【００４６】例えば廃棄ガスの発熱量が１３０kcal/m³N
（これはメタンガスが約１.５％含まれている廃棄ガス
に相当する）の場合で、炉内の焼却温度を１３００℃に
したければ炉外へのバイパス率を約１６％にすれば良
く、１０００℃でよければバイパス率を約３４％にすれ
ばよい。

【００４７】この場合、炉内の処理済ガスの温度を検出
して、その温度を制限温度に保つように炉外へのバイパ
ス率を自動的に調節するとよい。さらに、炉外にバイパ
スした温度の高い処理済ガスをヒートパイプなどの熱交
換器３０によって熱回収することによって、処理ガス中
の可燃成分の熱エネルギーを有効に利用することができ
る。

【００４８】以上は、主として廃棄ガス中に焼却用の酸
素が十分含まれている場合について記述したが、酸素を
含まないか、不十分の時は、廃棄ガスに酸素または空気
を補充する。

【００４９】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、本実施形態では炉内で焼却によって有害
成分や臭気成分を除去する例について主に説明したが、
これに特に限定されるものではなく、触媒などを利用し
て有害成分や臭気成分を酸化分解するようにして除去す
ることも可能である。

【００５０】また、ミストを含む廃棄ガスでは、蓄熱器
３の高温部でミストが乾留や熱分解した炭化物などが付
着しガス通路を塞いだり、熱交換を妨げる虞がある。そ
こで、図７に示すように、切替器４と蓄熱器３の間に小
容量のバーナ３１を設け、運転停止時などに、バーナ３
１を燃焼して得た熱風を蓄熱器３に供給して炭化物を焼
却することが好ましい。

【００５１】更に、切替器４は、図２に示すピストン式
のものに特に限られず、図６に示すようなフラッパ式の
三方切替弁を用いるようにしても良い。この三方切換の
フラッパー弁４は、蓄熱器に直結されるポート４１ｂに
対し斜交する２つの斜面に他の２つのポート４１ａ，４
１ｃを設けたハウジング４２と、２つの斜面の間のコー
ナー部分に配置される切替シャフト４３と、該切替シャ
フト４３に支持されて２つの斜面のポート４１ａ，４１
ｃの間で揺動し両ポート４１ａ，４１ｃのいずれか一方
を閉じるフラッパ４４と、切替シャフト４３を所定角度
内で揺動させるアクチュエータ（図示省略）とから構成
されている。斜面の一方のポート４１ａには廃気ガス供
給系統２５が、他方のポート４１ｃには処理済ガス排気
系統２４がそれぞれ連結されている。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明によると、蓄熱器と切換器との間のダクト
分のパージ容積が不要となる分だけ残留する廃棄ガス量
が少なくなり、切替時に残留する排気ガスが処理済ガス
に混入しても問題とならないほどの極微量となるため、
廃棄ガスを置換ガスで置換する必要がなくなる。また、
蓄熱器毎に切換器を直結してユニット化しているので、
大容量化にはユニット数の増加で容易に対応でき、必要
以上に切換器を大型化することもない。このため、ステ
ィックなどの機械的故障が少ない。

【００５３】また、請求項２記載の発明によると、可燃
成分を含まないか極微量でそれだけでは自燃不能な廃棄
ガスでも、増熱用の燃料ノズルまたはバーナによる燃焼
で得た熱で臭気成分や極微量の可燃成分を熱分解あるい
は燃焼させて除去できる。

【００５４】また、請求項３記載の発明によると、廃棄
ガスの酸素濃度を十分に高くして燃焼用空気として利用
することを可能とするので、燃料ノズルによる燃料の供
給だけで燃焼を成立させたり、あるいはバーナによる燃
焼熱で廃棄ガス中の可燃成分の燃焼を可能とする。

【００５５】また、請求項４記載の発明によると、ミス
トを含む廃棄ガスを処理したために蓄熱器の高温部でミ
ストが乾留や熱分解した炭化物などが付着しても、運転
停止時などに切替器と蓄熱器の間のバーナを燃焼して得
た熱風を蓄熱器に供給して炭化物を焼却・除去できる。

【００５６】また、請求項５記載の発明によると、蓄熱
器を通って炉外へ排出される処理済ガスの量を少なくし
てその分だけ廃棄ガスの予熱温度を低くできることか
ら、炉内温度・処理済ガス温度を下げ得る。依って、焼
却温度の異常上昇を防ぐことができる。

【００５７】また、請求項６記載の発明によると、バイ
パスした温度の高い処理済ガスによつてヒートパイプな
どの熱交換器によって熱回収することによって、廃ガス
中の可燃成分の熱エネルギを無駄に捨てずに回収するこ
とができる。

【００５８】また、請求項７記載の発明によると、炉内
の処理済ガスの温度を焼却炉及び蓄熱器の制限温度を越
えない範囲で高温に維持し、尚かつ最終排気温度も最も
低くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼却炉の一実施形態を示す一部断面斜
視図である。

【図２】切替器と蓄熱器を一体化した切替式蓄熱器の一
実施形態を示す縦断面図である。

【図３】図１に示す焼却炉の５ユニットの切替式蓄熱器
と増熱用バーナとの展開図である。

【図４】図３のユニットの操作手順の一例を示す説明図
である。

【図５】廃棄ガスの発熱量ごとのバイパス率と処理済ガ
スの温度の関係とを示すグラフである。

【図６】切替器の他の実施形態を示す縦断面図である。

【図７】付着炭化物等の焼却用バーナを備えた実施形態
の中央縦断面図である。

【図８】従来の再生式熱交換器を備えた焼却炉の一例を
示す概略原理図である。

【図９】温度効率＝８５％、バイパス率＝０％における
廃棄ガスの発熱量と処理済ガスの焼却温度および焼却前
の廃気ガスの予熱温度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】１焼却炉２ユニット化された切替式蓄熱器３蓄熱器４切替器５蓄熱メディア２４処理済ガス排気系統２５廃気ガス供給系統２６増熱用バーナ２７炉内２９炉内から処理済ガスの一部を抜き取る取出口３０熱交換器３１炭化物焼却用バーナ

フロントページの続き (72)発明者松尾護神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53号日本ファーネス工業株式会社内Ｆターム(参考） 3K078 BA01 BA21 CA01 CA09 EA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄ガスを予熱して炉内へ供給し、炉内
で廃棄ガス中に含まれる可燃性物質や臭気成分を焼却あ
るいは熱分解して除去する焼却炉において、処理対象と
なる前記廃棄ガスを供給する廃棄ガス供給系と前記炉内
から処理済ガスを排出する排気系のいずれか一方と前記
炉内との接続を選択的に切り替える１ヶの切替器と１ヶ
の蓄熱器とを直接接続してユニット化した切替式蓄熱器
を３ユニット以上備え、全ユニットが固定的な対を組ま
ないで互いにずれて廃棄ガスの供給と処理済ガスの排出
とを順次切替える再生式熱交換器を装備した焼却炉。
【請求項２】前記炉には増熱用燃料ノズルまたはバー
ナを装備した請求項１記載の焼却炉。
【請求項３】可燃成分を含む前記廃棄ガス中に燃焼用
空気を補充する手段を有する請求項１または２記載の焼
却炉。
【請求項４】前記蓄熱器に付着した廃棄ガス中のミス
トなどが乾留・分解して付着した炭化物などを焼却させ
るための小容量のバーナを前記切替器と前記蓄熱器の間
に設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の焼却炉。
【請求項５】前記炉内の処理済ガスの一部を前記蓄熱
器を通さずに直接炉外へ排出する手段を有することを特
徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項６】前記処理済ガスの一部を排出する前記手
段を介して直接炉外へ排出する処理済ガスの排熱を熱交
換器によって回収することを特徴とする請求項５記載の
焼却炉。
【請求項７】前記炉内の処理済ガスの温度を検出し
て、当該温度を所定値に保つように前記蓄熱器を通す処
理済ガスと直接炉外へ排出する処理済ガスの比率を調節
する機構を設けたことを特徴とする請求項５または６に
記載の焼却炉。