JP2005043029A - 焼却方法および焼却炉 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の簡易な焼却炉には、有機物から燃焼ガスを取り出す気体化工程の機能が備えられていないことから、不完全燃焼原因が常に内存しています。
【解決手段】Ａ燃焼室の上方部位にＢ燃焼室を備える焼却炉を用い、有機物から燃焼ガスを取り出す気体化工程の後工程に、該燃焼ガスを導入外気と共にＡ燃焼室内で燃焼させる第一燃焼工程が、さらに助燃手段を備える８００℃以上の高温に保持されたＢ燃焼室内で残余の燃焼ガスを再度燃焼させる第二燃焼工程が夫々に実施される焼却方法。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、Ａ燃焼室の上方部位にＢ燃焼室を備える簡易な焼却炉（主に火床面積０．５ｍ ^２以下のもの）であって、家庭から排出される厨芥など・事務所から排出される麈芥など・店舗から排出される廃棄物など・・・等々の有機物を焼却処分する為の焼却炉に関する。

本出願人は、特許第２５３９５６８号に基づいた焼却炉の製造と販売をしています。本件特許の特徴のひとつは、「・・・周壁１の中間高さ位置に適数の吸気口４」が配設されている点にあります。

発明が解決しようとする課題

しかしながら係る焼却炉であっても、有機物から燃焼ガスを取り出す気体化工程の機能が備えて無く、対象物によっては不完全燃焼傾向が発生しています。即ち、気体化工程の機能が具備されていない点に課題があります。

課題を解決するための手段

請求項１記載の発明は、Ａ燃焼室の上方部位にＢ燃焼室を備える焼却炉を用い、有機物から燃焼ガスを取り出す気体化工程の後工程に、該燃焼ガスを導入外気と共にＡ燃焼室内で燃焼させる第一燃焼工程が、さらに助燃手段を備える８００℃以上の高温に保持されたＢ燃焼室内で残余の燃焼ガスを再度燃焼させる第二燃焼工程が夫々に実施される焼却方法。請求項２記載の発明は、Ａ燃焼室の上方部位にＢ燃焼室を備える焼却炉であって、有機物の収納が可能な上部のみ開放された開放容器をＡ燃焼室の下部に出し入れ自在構造で配設すると共に該Ａ燃焼室の上部燃焼部位周辺へ外気を導入する為の外気導入手段を備え、更にＢ燃焼室には助燃手段を備える構成の焼却炉。請求項３記載の発明は、前記焼却炉のＡ燃焼室とＢ燃焼室が分離可能な別体構造に構成されている請求項２記載の焼却炉。請求項４記載の発明は、前記Ａ燃焼室と前記Ｂ燃焼室間にＧ保温手段を介在させ構成されている請求項２および３記載の焼却炉。請求項５記載の発明は、前記上部のみ開放された開放容器を加熱する加熱手段が具備されている構成の請求項２から４記載の焼却炉。請求項６記載の発明は、前記焼却炉に於けるＢ燃焼室内の耐火材製構成要素が該Ｂ燃焼室に対して分離可能な着脱自在構造に構成されている請求項２から５記載の焼却炉。請求項７記載の発明は、前記Ｂ燃焼室が冷却手段およびＣ燃焼室を備える構造に構成されている請求項２から６記載の焼却炉。請求項８記載の発明は、前記Ｃ燃焼室がＨ保温手段を備える構造に構成されている請求項７記載の焼却炉。

燃焼のしくみを説明します。通常簡易な焼却炉で燃焼処理する有機物には、厨芥・塵芥・紙屑・木屑・油脂・廃棄物・合成樹脂類があります。これらは、炭素・水素・酸素・窒素および微量の硫黄と塩素で構成され、これを完全燃焼させると、二酸化炭素・水・酸素・窒素になり、空気の構成要素そのものに戻ります。前記有機物は、点火により着火してから順次延焼しながら、且つその時の燃焼熱で揮発成分を熱分解して先ずは気体である燃焼ガスにします。揮発しない成分は、主に灰分と固定炭素です。

高温の環境であれば、該燃焼ガスと空気中の酸素が充分に化学反応し炎となり、低温の環境であれば、該燃焼ガスがそのまま大気に放出されて燻った煙となり、中温の環境であれば、燃え易い水素成分だけが先に燃え尽き炭素成分が残されて不完全燃焼の黒い煙となります。固定炭素は、表面燃焼のみで徐々に空気中の酸素と直接化学反応しながら非常に遅い燃焼速度で燃焼し灰となります。

そこで、本実施例に於いては、Ａ燃焼室の上方部位にＢ燃焼室を備える従来の焼却炉を用いるに際しても、有機物から燃焼ガスを取り出す気体化工程を先行実施し、もって燃焼ガスの発生量を多大化させます。

その上で、該燃焼ガスを導入外気と共にＡ燃焼室内で燃焼させる第一燃焼工程が、さらに助燃手段を備える８００℃以上の高温に保持されたＢ燃焼室内で残余の燃焼ガスを再度燃焼させる第二燃焼工程が夫々に実施される焼却方法を用います。

同様に、Ａ燃焼室の上方部位にＢ燃焼室を備える従来の焼却炉に於いても、有機物の収納が可能な上部のみ開放された開放容器をＡ燃焼室の下部に出し入れ自在構造で配設すると共に該Ａ燃焼室の上部燃焼部位周辺へ外気を導入する為の外気導入手段を備え、更にＢ燃焼室には助燃手段を備える構成の焼却炉とします。

即ち、前記開放容器が前記Ａ燃焼室の下部に出し入れ自在構造で配設されていることから、開放容器とＡ燃焼室間には隙間があり、該隙間がつくる空間を活用して開放容器内の有機物が着火してから順次延焼する時に発生する燃焼熱で開放容器の外壁を加熱しながら有機物のもつ揮発成分を熱分解し先ず気体である燃焼ガスにします。その上で、該Ａ燃焼室に備える外気導入手段からの外気と共に該燃焼ガスを上部燃焼部位で燃焼させ、更に助燃手段を備え且つ該助燃手段の稼動で８００℃以上の高温に保持されたＢ燃焼室内で残余の前記燃焼ガスを再度燃焼させます。

従って、特許第２５３９５６８号に基づいた焼却炉よりも揮発成分の熱分解が活性化されて燃焼ガスの発生が多量となり、燃焼効率の著しく優れた焼却を実施することが可能になります。

図１の焼却炉鳥瞰図および図２の部分切断端面図を用いて具体的な実施例に就いて詳説します。図１の焼却炉１１は、基本構成要素がＡ燃焼室１２とＢ燃焼室１３および煙突１４並びに有機物の収納が可能な上部のみ開放された開放容器１５から構成されています。

そして、図１および図２に示すように、Ａ燃焼室１２の下部には開放容器１５の出し入れが可能な開口部１２１を備え且つ該開口部１２１の開閉機能を備えるゲート１２２およびＡ燃焼室１２の上部燃焼部位周辺へ外気を導入する為の外気導入手段１２３を備えています。該外気導入手段１２３は、上部燃焼部位周辺に適数を設けた通気口１２４および該通気口１２４へ向けて矢印の下方指向方向から外気を導入し得る樋状の外気誘導部材１２５から構成されています。

開放容器１５は、上部面に開口部１５１が設けてあり、該開口部１５１を介して有機物１５２の取入れ・取出しが行われます。底面を含む他の５面は、密閉構造になし、油脂など液体の収納も可能です。さらに、有機物の収納が可能な上部のみ開放された開放容器１５の底面には、移動手段１５３が具備されていて地表或いは該地表に設けた基盤１５０を自在に移動することが可能です。

移動手段１５３の具体例は、開放容器１５の底面と接する鋼球１５４の適数が該底面に取り付けた保持具１５５で可回動状態に保持される可回動構造となすか、または、鋼球１５４をシューに置換えて滑動状態に保持される滑動構造となし、前記基盤１５０上面の図示しない溝に案内されての開放容器１５の移動を可能にします。

Ｂ燃焼室１３は、Ａ燃焼室１２の上方部位に載置される構造です。図１および図２に示す実施例は、両者をボルト接合する構造ですが、インローへ嵌め込んでから単にＢ燃焼室１３を載せる構造になしてもよい。

図２および図３のＢ燃焼室１３に関する部分切断端面図を用い、さらに詳説します。Ｂ燃焼室１３の内壁には、耐火材（キャスターなど）１３１が充分に埋め込まれその耐熱性の強化をはっかています。そして、Ｂ燃焼室１３の側面には、助燃手段１３２が備えてあり、後述する加熱手段２０に於ける貯蔵容器２０４から液化天然ガスの供給を受け、図示しないノズルを介し矢印の指向方向へ向けて燃焼させながらＢ燃焼室１３の室温を８００℃以上に保持します。

図３は、耐火材１３１を図２に示す如くＢ燃焼室１３の内壁へ密着させて埋め込まずに、該Ｂ燃焼室１３に対して分離可能な着脱自在構造に構成する耐火材製構成要素１３３を示します。図４に示す耐火材製構成要素１３３は、Ｂ燃焼室１３との結合部位１３４と耐火材部位１３５から成り、その外部形状がＢ燃焼室１３の内壁形状と同じサイコロ様形状で少し小型に形成され、煙突１４に連通する通気口１３６および助燃手段１３２用の開口部１３７を備えると共に内壁形状が所望肉厚を残す円筒形に形成されています。本実施例に於いては、前記結合部位１３４に外気導入用の切欠き１３８を適数備え且つ該切欠き１３８をＢ燃焼室１３の内壁と耐火材部位１３５の外壁間に形成されている周辺部の空隙１３９へ連絡させます。

ここで、焼却炉の操作手順に就いて具体的に説明をします。
（１）開放容器１５は、焼却炉の外部定位置に固定してあります。該定位置で上部面の開口部１５１から有機物１５２を取入れます。同時に油脂など液様物を取入れることも可能です。満杯状態に達した時、基盤１５０に沿って開口部１２１からＡ燃焼室１２の内部深くまで移動させた後、開放容器１５を定位置に固定します。ゲート１２２を確実に閉める作業の終了をもって、有機物１５２の燃焼炉１１への取入れ作業は完了します。
（２）点火による着火で燃焼が始まり、該燃焼は周囲へ向けての延焼を順次に拡大しながら下方へ向けての延焼も開始します。同時に、外気導入手段１２３からの外気供給と共にＡ燃焼室１２の上部燃焼部位での燃焼が始まり、以後安定的に継続されます。
（３）係る第一燃焼工程は、上部燃焼部位での燃焼に伴う燃焼熱および開放容器１５とＡ燃焼室１２間の隙間がつくる空間の活用によって、開放容器１５内の有機物１５２を加熱しそして揮発成分を熱分解して気体である燃焼ガスとする際の生成助長を強化し、その発生量を多大化させます。
（４）その上で、助燃手段１３２の稼動で８００℃以上の高温に保持されているＢ燃焼室１３内に於いて残余の前記燃焼ガスを再度燃焼させる第二燃焼工程を実施します。助燃手段１３２の燃料は、貯蔵容器２０４からの液化天然ガスを使用します。
（５）燃焼が完了し、Ａ燃焼室１２の冷却も終了した時に、ゲート１２２を開いて開放容器１５をＡ燃焼室１２の内部から外部定位置へ基盤１５０に沿って移動させて固定します。開放容器１５内の焼却灰は、図示しない除去手段を用い取出し、手順（１）に戻ります。尚、開放容器１５の複数を交互に使用してもよい。

図２に示す強制外気導入手段２０１は、送風機２０２からの外気を上部燃焼部位の矢印方向へ指向させ、強制的に適量を調整しながら導入し得る構造に構成されています。この際の外気は、Ａ燃焼室１２の内壁に設けた配管２０３を経由し且つ適数配置の図示しないノズルから供給されます。

外気導入手段１２３を比較するに、実施例３に於ける通気口１２４および外気誘導部材１２５から構成される自然導入タイプのものは、実施例４に於ける送風機２０２からの強制的な外気導入タイプのものよりも炎の中心部位への外気供給量の多少で著差があります。従って、短時間での焼却を希望する場合には、実施例４の強制的な外気導入タイプを選択するべきです。

図２に示す加熱手段２０は、上部のみ開放された開放容器１５の外壁を強制的に加熱して有機物のもつ揮発成分の熱分解を活性化させ、もって燃焼ガスの発生量を多大化させる構成になされていす。具体的には、Ａ燃焼室１２の内壁に設けた配管２０３を経由し且つ適数配置の図示しないノズルから供給される液化天然ガスを矢印の指向方向へ向けて燃焼させ、上部のみ開放された開放容器１５の外壁周囲を強制的に加熱します。

前記の実施例２に於ける自然加熱と比較した場合には、その加熱温度の安定的高温持続性に優れていることから有機物のもつ揮発成分の熱分解を特に活性化させるものとなり、低温の冬季に於いて著効を奏します。或いは点火の前工程として実施する場合には、着火作業およびその後の安定的な燃焼を極めて容易とします。さらに、高含水率のパンパース・ペットの汚物・・・などを焼却させることも充分に可能な焼却炉が得られます。なお、燃料に灯油などを使用してもよいが、液化天然ガスと比べ利便性に難点が有ります。

図３を用い、Ｃ燃焼室１６と該Ｃ燃焼室１６へ向け外気を導入する経路の途中に形成される冷却手段１７の各機能に就いて詳述します。前述した外気導入用の切欠き１３８には、外気の流入量のＯＮ・ＯＦＦをも調整可能にする流入量調整手段１７１が具備されていて、該流入量調整手段１７１のＯＮ・ＯＦＦ操作または微調整操作と煙突１４の吸上げ機能との相乗効果で、該煙突１４へ向け外気が矢印の指向方向に沿って導入されます。よって、流入量調整手段１７１がＯＦＦである時には煙突１４へ向けての外気の導入は全く無く、流入量調整手段１７１がＯＮである時には煙突１４へ向けての外気の導入は最大量となり、そして外気の流入量は前記流入量調整手段１７１の微調整操作で調整します。

次に、Ｃ燃焼室１６および冷却手段１７の各作用に就いて詳述します。冷却手段１７は、Ｃ燃焼室１６へ向け矢印の指向方向に沿って外気を導入する経路途中で耐火材製構成要素１３３の外壁を冷却しながら逆に該外気を暖めます。暖められた外気は、Ｃ燃焼室１６を冷却すること無しに、Ｂ燃焼室１３からの残余燃焼ガスと共にこれを完全燃焼させる第三燃焼工程を実施します。

第三燃焼工程は、流入量調整手段１７１の微調整操作により切欠き１３８から導入される外気量の多少調整を行い、結果的には第一燃焼工程および第二燃焼工程の夫々に於ける外気導入手段１２３（又は２０１）からの外気量の多少調整をも行います。即ち、極めて燃え易い段ボールなどである時は、第一燃焼工程で過剰燃焼現象（俗に暴走と言う）が発生します。該暴走を防止する為には、前記切欠き１３８から導入される外気量を積極的に増大する調整を行うことで、他方に於ける外気導入手段１２３（又は２０１）からの外気の導入量が減少することに成り、結果的には第一燃焼工程に於ける燃焼速度が減速され暴走も防止されます。明らかな点は、Ｃ燃焼室１６へ向け外気の導入を流入量調整手段１７１の微調整操作により実施する機能が、第一燃焼工程に於ける燃焼速度の速遅を調整可能に成し、且つ焼却炉１１の燃焼効率を飛躍的に向上させる著効を奏することです。

図５は、Ｇ保温手段１８の斜視図です。該Ｇ保温手段１８は、Ａ燃焼室１２とＢ燃焼室１３間に位置し、ボルト接合用に適数のボルト穴１８１を備える基板１８２と保温板１８３および連結部材１８４から構成された一体構造です。図２に示すＧ保温手段１８は、Ａ燃焼室１２の内壁に固着された支持部材１８５の支持部位１８６へ保温板１８３を着脱自在に載置する構造の構成です。そして、該保温板１８３の外部形状がＢ燃焼室１３の内壁形状と同様形状で且つ少し小型に形成され、よって両者間には狭い適宜幅の空隙１８７がその周囲に形成されます。尚、適所に適数の通気口１８８を備える構造は、保温板１８３の昇温到達時間が該通気口１８７の備えの無い場合に比べ短時間で到達する著効を奏します。

従って、前記空隙１８７に於けるオリフィス効果と煙突１４の吸上げ機能との相反関係でＡ燃焼室１２に於ける燃焼ガスの滞留時間が決定されます。該滞留時間の長短調整は、外気導入手段１２３からの外気量の増減により実施が可能です。本焼却炉１１は、係る機能を備えています。そして、有機物１５２に於ける燃焼の難易度を考慮して前記外気量の増減を予め調整しながら最適な好ましい燃焼作業が実施できる優れた作用を奏します。さらに、燃焼に伴う燃焼熱での昇温に加え助燃手段１３２による加熱も加算されて保温板１８３は暖められ、常に高温状態を保持することが可能です。従って、Ｂ燃焼室１３へ向かう燃焼ガスは、該保温板１８３が保持している保温熱によっても燃焼させられます。

図３に示すＨ保温手段１９は、Ｃ燃焼室１６と煙突１４間に位置させ且つ詳細な図示および説明は省略しますが、Ｇ保温手段１８同様の構造および同様の機能を備え同様の作用を奏します。勿論、必要に応じて具備すればよい。

発明の効果

本発明は、有機物から燃焼ガスを取り出す気体化工程を備えている特徴から、簡単な構造の低価格帯焼却炉でありながらも高価格帯焼却炉に負けない燃焼効率の著しく優れた焼却方法を実施することが可能です。

加えて、有機物を収納する上部のみ開放された開放容器がＡ燃焼室の下部に出し入れ自在構造で配設される焼却炉であることから、外部に於いての収納作業が可能であると共に該開放容器への充満率を高め且つ固体のみならず液体の収納も可能な著効を奏します。

焼却炉鳥瞰図 部分切断端面図 Ｂ燃焼室およびＣ燃焼室の部分切断端面図 耐火材製構成要素 Ｇ保温手段の斜視図

符号の説明

１１ ‥‥‥‥‥ 焼却炉 １５３ ‥‥‥‥ 移動手段
１２ ‥‥‥‥‥ Ａ燃焼室 １５４ ‥‥‥‥ 鋼球
ｌ２１ ‥‥‥‥ 開口部 １５５ ‥‥‥‥ 保持具
１２２ ‥‥‥‥ ゲート １６ ‥‥‥‥‥ Ｃ燃焼室
１２３ ‥‥‥‥ 外気導入手段 １７ ‥‥‥‥‥ 冷却手段
１２４ ‥‥‥‥ 通気口 １７１ ‥‥‥‥ 流入量調整手段
１２５ ‥‥‥‥ 外気誘導部材 １８ ‥‥‥‥‥ Ｇ保温手段
１３ ‥‥‥‥‥ Ｂ燃焼室 １８１ ‥‥‥‥ ボルト穴
１３１ ‥‥‥‥ 耐火材 １８２ ‥‥‥‥ 基板
１３２ ‥‥‥‥ 助燃手段 １８３ ‥‥‥‥ 保温板
１３３ ‥‥‥‥ 耐火材製構成要素 １８４ ‥‥‥‥ 連結部材
１３４ ‥‥‥‥ 結合部位 １８５ ‥‥‥‥ 支持部材
１３５ ‥‥‥‥ 耐火材部位 １８６ ‥‥‥‥ 支持部位
１３６ ‥‥‥‥ 通気口 １８７ ‥‥‥‥ 空隙
１３７ ‥‥‥‥ 開口部 １８８ ‥‥‥‥ 通気口
１３８ ‥‥‥‥ 切欠き １９ ‥‥‥‥‥ Ｈ保温手段
１３９ ‥‥‥‥ 空隙 ２０ ‥‥‥‥ 加熱手段
１４ ‥‥‥‥‥ 煙突 ２０１ ‥‥‥‥ 強制外気導入手段
１５ ‥‥‥‥‥ 開放容器 ２０２ ‥‥‥‥ 送風機
１５０ ‥‥‥‥ 基盤 ２０３ ‥‥‥‥ 配管
１５１ ‥‥‥‥ 開口部 ２０４ ‥‥‥‥ 貯蔵容器
１５２ ‥‥‥‥ 有機物

Claims (2)

1. Ａ燃焼室の上方部位にＢ燃焼室を備える焼却炉を用い、有機物から燃焼ガスを取り出す気体化工程の後工程に、該燃焼ガスを導入外気と共にＡ燃焼室内で燃焼させる第一燃焼工程が、さらに助燃手段を備える８００℃以上の高温に保持されたＢ燃焼室内で残余の燃焼ガスを再度燃焼させる第二燃焼工程が夫々に実施される焼却方法。
2. Ａ燃焼室の上方部位にＢ燃焼室を備える焼却炉であって、有機物の収納が可能な上部のみ開放された開放容器をＡ燃焼室の下部に出し入れ自在構造で配設すると共に該Ａ燃焼室の上部燃焼部位周辺へ外気を導入する為の外気導入手段を備え、更にＢ燃焼室には助燃手段を備える構成の焼却炉。

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