JP2003194315A - 焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来と同量の燃焼量でありながら燃焼効率お
よび排気ガスの冷却効率がよく、もって焼却炉全体を小
型化することを課題とする。 【解決手段】燃焼物が投入されるホッパー１と、一次燃
焼室２と、この一次燃焼室用の一次燃焼バーナ２２と、
一次燃焼室２と熱伝導性の良い隔壁を接して隣接された
二次燃焼室３と、この二次燃焼室用の二次燃焼バーナ３
２と、二次燃焼室３からの高温排気ガスの冷却装置４
と、サイクロン集塵器５と、サイクロン集塵器から排出
される排気ガスを下方へと導くダクト６内に散水装置６
２と、前記ダクト６を下方より上方へと斜めに横断する
冷却用パイプ６３とを備え、前記排気ガスの冷却を行う
冷却ダクト６と、該冷却ダクト６の下端に水槽７０を介
して設けられたスクラバー排気ガス処理装置７と、該ス
クラバー排気ガス処理装置７の末端に設けられた吸引フ
ァン８と、排気筒９とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は焼却炉に関し、詳
しくは主として建築廃材を焼却するための焼却炉に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、木造家屋の新築時に出る端材や解
体廃材の処分用として種々の焼却炉が知られている(例
えば特開２０００−１９３２１６号、特開平１１−６６
０９号、特開平１１−１３２４２８号等)。

【０００３】ところで、これら廃材を焼却炉で焼却する
際には、特にダイオキシン類の発生を抑制する必要があ
り、このためそれぞれの焼却炉では、例えば燃焼温度を
８００℃以上で燃焼するように燃焼温度を高めたり、あ
るいは外気に排出される燃焼ガスを冷却するため、排気
経路に冷却装置を設けたり、さらには排気ガスに含まれ
る煤塵類を除去する装置を設けるなど種々の装置が付設
されている。

【０００４】しかしながら、燃焼温度を８００℃以上の
高温に維持するにはかなりカロリーの高い燃焼バーナー
を要し、しかも一次燃焼バーナー、二次燃焼バーナーと
複数時に分けて燃焼するなど熱エネルギもかなり必要と
する問題があった。

【０００５】また、燃焼ガスを大気に排出する場合、今
度は高温排気ガスを一定温度以下に冷却しなければなら
ず、その冷却のために長い冷却経路を設ける必要が生じ
少容量の焼却炉であっても付属装置が大掛かりとなって
しまう問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記問題を
解消し、従来と同量の燃焼量でありながら燃焼効率およ
び排気ガスの冷却効率がよく、もって焼却炉全体を小型
化することを課題としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１の焼却炉は、燃焼物が投入されるホッパー
と、該ホッパー下部と連通した一次燃焼室と、この一次
燃焼室用の一次燃焼バーナと、前記一次燃焼室から排気
ガスが流入し、前記一次燃焼室に熱伝導性の良い隔壁を
接して隣接された二次燃焼室と、この二次燃焼室用の二
次燃焼バーナと、前記二次燃焼室からの高温排気ガスを
水冷ジャケットで冷却する冷却装置と、該冷却装置の水
冷ジャケットで発生した水蒸気と前記二次燃焼室からの
排ガスとが吹きこまれるサイクロン集塵器と、該サイク
ロン集塵器から排出される排気ガスを下方へと導くダク
トと、該ダクト内に散水する散水装置と、前記ダクトを
下方より上方へと斜めに横断して貫通する外気空気流通
用の冷却筒と、該ダクトの下端に水槽を介して設けられ
たスクラバー排気ガス処理装置と、該スクラバー排気ガ
ス処理装置の末端に設けられた吸引ファンと、該吸引フ
ァンの排気側に設けられた排気筒とからなるものであ
る。

【０００８】即ち、この焼却炉は、一次燃焼室と二次燃
焼室とが熱伝導性の良い隔壁を接して隣接されているの
で、二次燃焼室での燃焼熱に一次燃焼室の伝導熱を利用
でき、高温焼却での熱エネルギの有効利用ができる。ま
た、スクラバー排気ガス処理装置に送り込まれる排気ガ
スを、水噴射と外気空気流通用の冷却筒とで冷却するの
でスクラバー排気ガス処理装置直前での排気ガス温度の
上昇が防げる。

【０００９】請求項２の焼却炉は、請求項１の焼却炉に
おいて、ホッパー上面が耐熱断熱材よりなる蓋体で密閉
可能とされ、該ホッパー下部にはホッパー外部より一次
燃焼室へ向け空気供給ノズルが設けられてなるものであ
る。

【００１０】従ってホッパー下部での廃材の燃焼が効率
良く行え、またホッパー開口よりの排気ガス、煤煙など
の流出が防げる。請求項３の焼却炉は、上記請求項１又
は請求項２の焼却炉において、一次燃焼室の平面形状が
ホッパー側を長辺とした等脚台形状とされ、互いに対向
する斜辺部に前記ホッパーへ向けて火焔を噴射する一次
燃焼バーナを設けてなるものである。

【００１１】従って、燃焼で発生した高温ガスは、向き
合ったバーナーの間を通って二次燃焼室へと流れるの
で、高温ガスは熱が失なわれにくく、高温を維持したま
ま二次燃焼室へと送りこむことができるのである。

【００１２】

【実施の形態】次に、この発明の実施の形態である焼却
炉について説明する。図１は、実施の形態である焼却炉
の正面図、図２は図１のＸ−Ｘ線矢視断面図、図３は図
１のＹ−Ｙ線矢視断面図、図４は実施の形態である焼却
炉の要部平面図である。

【００１３】焼却炉は、ホッパー１と一次燃焼室２、二
次燃焼室３、二次燃焼室からの高温排気ガスの冷却装置
４、サイクロン集塵器５、該サイクロン集塵器からの排
気ガスを案内し同時に冷却するダクト６、スクラバー排
気ガス処理装置７、吸引ファン８および排気筒９とから
なる。

【００１４】次に各部について説明する。ホッパー１
は、図２に示すように、上方が広く下方が漏斗状に狭め
られた形状をなし、周壁１０は耐熱キャスター、耐火煉
瓦などで形成されている。

【００１５】このホッパー１の上面１１は、同じく耐熱
キャスターなどより形成された開閉蓋１２で密閉可能と
されている。この開閉蓋１２は、ホッパー１の上部開口
の両側に設けられたレール１３、１３にジャッキ１４ａ
を備えた車輪１４、１４を介して走行可能に支持され、
図４に示すようにホッパー１の両側に張り出して付設さ
れたレール１３…１３に沿って走行することによりホッ
パー１上面１１の開閉を行うようにされている。

【００１６】なお、図２において１５は開閉蓋１２の開
閉動作のための電動駆動装置を示し、開閉時はこのジャ
ッキ１４ａにより開閉蓋１２を持ち上げ、その状態で電
動駆動装置１５によりレール１３上を走行駆動すること
によって開閉を行うようにされている。

【００１７】ホッパー１１の下方には、燃焼灰を落とす
火格子１６と、燃焼ガスを第一の燃焼室へ排出する開口
１７とが設けられ、この開口１７にも格子１８が設けら
れている。

【００１８】また、火格子１６の下方には燃焼灰を受け
る台車１９が配設されている。図中２０は、ホッパー１
下方に設けた空気供給ノズルを示し、一次燃焼室方向へ
向けて燃焼用空気を供給するように配設されている。

【００１９】一次燃焼室２は、ホッパー１下面の開口１
７に連通して設けられ、平面視が、図３に示すようにホ
ッパー１側が長辺となる等脚台形状をなし、斜辺を構成
する室壁２１、２１に一次燃焼バーナー２２、２２が設
けられている。

【００２０】一次燃焼バーナー２２、２２の火焔噴射方
向は、室壁２１に対して直交する方向とされている。従
って、火焔は開口１７方向に向け斜方向から噴射される
ようにされている。

【００２１】また、この一次燃焼室２内面もホッパー１
壁と同様耐熱キャスターや耐熱煉瓦などで構成されてい
る。なお、図２において２３は点検用扉を示し通常は閉
じられている。また、２４は温度センサーを示し、一次
燃焼室２内の温度を測定し燃料供給など自動制御のデー
タとされる。

【００２２】２５は一次燃焼室２と二次燃焼室３との間
の隔壁を示し、図示例の場合は耐熱ステンレスよりなる
筒体とされている。二次燃焼室３は、一次燃焼室２内に
内包されるように設けられ、ホッパー１から遠い側に排
気ガス流入口３０を有し、この廃棄ガス流入口３０側か
ら末端３１方向へ向けて火焔を吹きこむ二次燃焼バーナ
ー３２が設けられている。従って、二次燃焼室３内の温
度は一次燃焼室２内の温度雰囲気がベースとなり、一次
燃焼室２の燃焼熱がこの二次燃焼室３の燃焼熱に有効利
用される。

【００２３】二次燃焼室３の末端３１側に排気ガスの出
口３３が設けられ、排気ガスを導くダクト４０が出口３
３に開通されている。このダクト４０は断熱材３５で覆
われ、二次燃焼室３の無駄な熱放射が防止されている。
また、３４は温度センサーを示し、二次燃焼室３内の温
度を測定し燃料供給など自動制御のデータとされる。

【００２４】ダクト４０は二次燃焼室３から出た部分か
ら側面視がＳ字状に屈曲する蛇行部とされ、この蛇行部
が水冷ジャケット４１とされている。即ち、水冷ジャケ
ット４１はダクト４０の蛇行部４２を覆う水槽４３と、
この水槽４３内と連通し蛇行部４２を貫通する、点線で
示すように多数の冷却水管４４…４４とからなり、下方
より給水された水が、ダクト４０の蛇行部４２における
熱交換により水蒸気となり、やがて上方の排気管４５よ
り排出されるように構成されている。

【００２５】そして、冷却装置４の排気側４６に図１に
示すようにサイクロン集塵器５が設けられている。この
サイクロン集塵器５は遠心力を利用して集塵を行う従来
使用されているものと同じ構造のもので、図３に明示す
るように、冷却装置４の排気側４６と水蒸気を排出する
排気管４５とが連通されている。

【００２６】なお、図１において、５０は下方へ細くな
る円錐状の集塵筒、５１は塵埃取出口を示す。サイクロ
ン集塵器５からの排気は、逆Ｕ字状ダクト６で下方へと
導かれ下端部分６０でスクラバー排気ガス処理装置７に
連通されている。

【００２７】なお、逆Ｕ字状ダクト６の下降部分６１に
は、上部に散水ノズル６２、６２が設けられ、この散水
によって排気ガスの冷却が行われるようにされている。
また散水ノズル６２、６２の下方には、図５に示すよう
にダクト６の下降部分６１を下方より上方へ斜めに横切
って貫通する冷却空気パイプ６３…６３が設けられ、こ
のパイプ６３によっても排気ガスが冷却されるようにさ
れている。

【００２８】冷却パイプ６３は斜めに取付けられている
ので排気ガスとの熱交換でパイプ６３…内の空気が加熱
されれば、パイプ内を伝って加熱空気が上昇し、やがて
斜め上方から外部へと矢印で示すように流出し、一方斜
め下方からは新たな低温空気が流入するので連続的な冷
却が行われる。

【００２９】この部分は、次のスクラバー排気ガス処理
装置７へ向け空気圧が一時上昇する部分となり放置すれ
ば温度が上昇しやすい箇所であるが、上記の冷却により
このような温度上昇が防げる。

【００３０】また、図１において６４は点検用扉を示
し、通常時は閉じられている。逆Ｕ字状ダクト６の下端
部分６０にはスクラバー水槽７０が設けられ、水面をく
ぐるようにして排気ガスが移流し、このとき排気ガス中
の種々の有害物質を含む煤塵類が除去されるようにされ
ている。

【００３１】なお、図１において、７１…７１はスクラ
バー排気ガス処理装置７から出た排気ガスの流通邪魔板
を示し、排気ガスの流通経路を長くするとともに、まだ
残存する水蒸気、煤塵類を効率良く補足するためのもの
である。また、７２は冷却水の予備タンクを示し、必要
に応じ設けられる。

【００３２】スクラバー排気ガス処理装置７から排気ガ
スを吸引する吸引ファン８が設けられ、この吸引ファン
８の排気側８１が外気排気筒９に連通され、除塵され冷
却されたガスが外部へと排出されるのである。

【００３３】次に、この発明の実施の形態である焼却炉
の作用について説明する。木造建築の廃材は、ホッパー
１の開閉蓋１２を開放することにより投入され、投入が
終われば閉じてホッパー１を密閉する。

【００３４】次いで、一次燃焼バーナー２２を着火し、
開口１７から廃材に向け火焔を吹きつけ燃焼を開始す
る。この時、空気供給ノズル２０から燃焼に必要な空気
を供給し、廃材を燃焼させる。また、空気の供給は燃焼
に必要な最小限の空気として、この部分での燃焼を還元
燃焼とすることが好ましい。

【００３５】燃焼により生じた灰は火格子１６から台車
１９へと落下し、それにともなって新たな廃材がホッパ
ー上部より供給されてくる。また、燃焼により生じた排
気ガスは一次燃焼室２から排気ガス流入口３０より二次
燃焼室３へと流入する。

【００３６】この二次燃焼室３は一次燃焼室２内に伝熱
性のよい隔壁で仕切られて設けられているので、一次燃
焼室２の燃焼熱が二次燃焼室３へと迅速に伝わり、二次
燃焼室３の温度雰囲気が高くなる。従って、二次燃焼室
３での燃焼エネルギがその分少なくて済む。

【００３７】二次燃焼室３では、二次燃焼バーナー３２
により、高温燃焼が行われるが、このとき酸素を豊富に
供給し酸化燃焼させることが望ましい。この酸化燃焼に
より、今までの未燃ガスが一気に燃焼し、二次燃焼バー
ナー３２の噴射火焔との共同により、短期間に燃焼温度
が８００℃を超える高温となり、また、一次燃焼室２か
らの温度保証によつて必要な時間の高温維持、例えば２
〜３秒以上の上記高温が維持される。

【００３８】従って、迅速な温度上昇と、高温条件の必
要な時間の維持によりダイオキシン類の発生も抑制され
る。このように高温に熱せられた排気ガスは、ダクト４
０から水冷ジャケット４１へと導かれ、水槽４３内に供
給される冷却水と冷却水管４４…４４を介して熱交換を
行い、８００℃以上の高温も急速に温度が下げられ４０
０〜３００℃以下とされる。

【００３９】従って、この急速冷却によっても、ダイオ
キシン類の発生が抑制される。一方、冷却水も高温排気
ガスとの熱交換により急速に熱せられ、水蒸気となって
排気管４５からサイクロン集塵器５へと送られ、冷却さ
れた排気ガスも同時にサイクロン集塵器５へと送られ
て、先の水蒸気と共に集塵筒５０内で旋回流を形成す
る。

【００４０】この旋回流の遠心力によって煤塵類は集塵
筒５０の周壁に沿って落下し、塵埃取出口５１から外部
へ排出される。また、除塵された排気ガスは、サイクロ
ン集塵器５の上部排気管より逆Ｕ字状ダクト６から下降
部分６１へ流れる。

【００４１】この下降部分６１では排気ガスに冷却水が
散水ノズル６２、６２より霧状に撒布され、排気ガスの
残熱が水の潜熱により奪われ，さらに冷却空気パイプ６
３…６３でパイプ内外で熱交換が行われ、排気ガスの残
熱がパイプ内を自然流通する外気を介して外部へ放出さ
れる。

【００４２】従って、スクラバー排気ガス処理装置７に
入る排気ガスの温度を十分に下げることができる。排気
ガスは、最終的にスクラバー排気ガス処理装置７で煤塵
類を除去したあと、吸引ファンより吸引されて排気筒９
より外部へ放出されるのである。

【００４３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、木造建
築などで出る廃材などを焼却する場合ホッパーから供給
される廃材の燃焼温度を一次燃焼室、二次燃焼室により
急速かつ高温で燃焼することができ、しかもその後は急
速に冷却するので、ダイオキシン類の発生が抑制され、
サイクロン集塵器やスクラバー排気ガス処理装置との組
み合わせによって大気汚染の恐れのない焼却が可能とな
るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態である焼却炉の正面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ線矢視断面図である。

【図４】実施の形態である焼却炉の要部平面図である。

【図５】図１のＺ−Ｚ線矢視断面図である。

【符号の説明】

１ ホッパー ２ 一次燃焼室 ３ 二次燃焼室 ４ 高温排気ガスの冷却装置 ５ サイクロン集塵器 ６ サイクロン集塵器からの排気ガスを案内し同時に
冷却するダクト ７ スクラバー排気ガス処理装置 ８ 吸引ファン ９ 排気筒 ２２ 一次燃焼バーナー ３２ 二次燃焼バーナー

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/44 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ｂ Ｆ２３Ｊ 15/06 Ｆターム(参考） 3K065 AA18 AB01 EA06 EA16 EA57 GA03 GA12 GA22 GA34 3K070 DA04 DA05 DA07 DA29 DA36 DA37 DA48 DA64 3K078 BA03 CA02 CA07 CA25 4D002 AA17 AC04 BA02 BA13 BA14 CA01 EA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼物が投入されるホッパーと、該ホッ
   パー下部と連通した一次燃焼室と、この一次燃焼室用の
   一次燃焼バーナと、前記一次燃焼室から排気ガスが流入
   し、前記一次燃焼室に熱伝導性の良い隔壁を接して隣接
   された二次燃焼室と、この二次燃焼室用の二次燃焼バー
   ナと、前記二次燃焼室からの高温排気ガスを水冷ジャケ
   ットで冷却する冷却装置と、該冷却装置の水冷ジャケッ
   トで発生した水蒸気と前記二次燃焼室からの排ガスとが
   吹きこまれるサイクロン集塵器と、該サイクロン集塵器
   から排出される排気ガスを下方へと導くダクトと、該ダ
   クト内に散水する散水装置と、前記ダクトを下方より上
   方へと斜めに横断して貫通する外気空気流通用の冷却筒
   と、該ダクトの下端に水槽を介して設けられたスクラバ
   ー排気ガス処理装置と、該スクラバー排気ガス処理装置
   の末端に設けられた吸引ファンと、該吸引ファンの排気
   側に設けられた排気筒とからなる焼却炉。
2. 【請求項２】請求項１の焼却炉において、ホッパー上面
   が耐熱断熱材よりなる蓋体で密閉可能とされ、該ホッパ
   ー下部にはホッパー外部より一次燃焼室へ向け空気供給
   ノズルが設けられてなる焼却炉。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２の焼却炉において、
   一次燃焼室の平面形状がホッパー側を長辺とした等脚台
   形状とされ、互いに対向する斜辺部に前記ホッパーへ向
   けて火焔を噴射する一次燃焼バーナを設けてなる焼却
   炉。