JP2005061717A

JP2005061717A - 焼却炉

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Publication number: JP2005061717A
Application number: JP2003292961A
Authority: JP
Inventors: Hidehito Aoki; 秀仁青木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】焼却物を燃焼した際に未燃焼物質を残存させず、悪臭、煤塵、ダイオキシン等の有害物質を発生させないと共に、構造が簡単で製造コストを低く抑えた焼却炉に関するものである。
【解決手段】焼却物を投入する投入口を有する１次燃焼室１２と、該１次燃焼室１２と連通する２次燃焼室１３と、該２次燃焼室１３と連通する集塵器１４と、該集塵器１４と連通する煙突１５とを少なくとも備え、前記１次燃焼室１２は、少なくとも一対の電極１７、１７を有し、且つ所定の発熱体１８が充填され、前記２次燃焼室１３は、所定の蓄熱材２２と、該蓄熱材２２を加熱するバーナ２３とを備え、前記煙突１５は、前記蓄熱材を介して２次燃焼室１３内の空気を排出するためのブロワ１６が連通している焼却炉１１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼却炉に関するものであり、更に詳しくは、焼却物を燃焼した際に未燃焼物質を残存させず、悪臭や煤塵、更にはダイオキシン等の有害物質を発生させない焼却炉に関するものである。

従来、この種の焼却炉としては、次のような構成のものが知られている。この焼却炉は、１次燃焼室と、この１次燃焼室が連通する２次燃焼室と、この２次燃焼室が連通する排気筒とを少なくとも備え、前記１次燃焼室及び２次燃焼室の内部には、それぞれ一対の電極が設けられていると共に所定の発熱体が充填され、更に、前記排気筒には、両燃焼室内の空気を排気するためのブロワが送風管を介して連通している構成である（特許文献１参照）。

発熱体は、非金属質発熱材を粒状又は塊状に形成したものであり、具体的には炭素質発熱材、炭化ケイ素発熱材、又はモリブデン質発熱材等から形成された発熱体である。

そして、ブロワから排気筒に圧縮空気を送風することによって、１次燃焼室及び２次燃焼室内の空気を吸引して外部に排出し、燃焼室内を低酸素状態にする。また、１次燃焼室及び２次燃焼室では、電極に通電して、隣接状態に充填されている発熱体の間にアーク放電を起こし、発熱体自体の抵抗によって１７００〜３０００℃程度の高温に発熱させる。従って、高温且つ低酸素状態で焼却物を燃焼するので、焼却灰が残存せず有害成分の発生を防止できるのである。

特開２００２−８９８１４号公報（第３頁、図１乃至図３）。

この従来例の焼却炉においては、１次燃焼室と２次燃焼室との両方の燃焼室に電極を備え、且つ発熱体を充填する構造であるために、焼却物を高温で燃焼できるものの、構造が複雑になり、製造コストが高くなるという問題点を有している。

また、具体的に説明すると、１個の発熱体の単価が約２５００円程度であり、仮に１つの燃焼室に約８００個の発熱体を充填したとすると、両方の燃焼室に充填する発熱体の費用だけで約４００万円が嵩むこととなり、結果的に製造価格が割高となるという欠点がある。

従って、従来例における焼却炉においては、焼却物を高温で燃焼できる構造を維持しつつ、構造を比較的簡単にすると共に、製造コストを低く抑えることに解決しなければならない課題を有している。

前記従来例の課題を解決する具体的手段として本発明は、焼却物を投入する投入口を有する１次燃焼室と、該１次燃焼室と連通する２次燃焼室と、該２次燃焼室と連通する集塵器と、該集塵器と連通する煙突とを少なくとも備え、前記１次燃焼室は、少なくとも一対の電極を有し、且つ所定の発熱体が充填され、前記２次燃焼室は、所定の蓄熱材と、該蓄熱材を加熱するバーナとを備え、前記煙突は、前記蓄熱材を介して２次燃焼室内の空気を排出するためのブロワが連通していることを特徴とする焼却炉を提供するものである。

また、前記発熱体は、非金属質発熱材を球状、粒状又は塊状に形成した構成としたものであり、そして、前記蓄熱材は、微細な空孔を多数有する多孔体のセラミック材で形成される構成としたものであり、更に、前記蓄熱材は、筒状に形成される構成としたものである。

本発明に係る焼却炉においては、２次燃焼室に電極を設けない構造であるので、従来例の焼却炉に比較して構造が簡単になり、製造コストを低く抑えることができる。更に、２次燃焼室には発熱体が必要ないので、その分の発熱体の費用が必要なく、結果的に製造価格を低く抑えることができる。

本発明に係る焼却炉においては、焼却物を投入する投入口を有する１次燃焼室と、該１次燃焼室と連通する２次燃焼室と、該２次燃焼室と連通する集塵器と、該集塵器と連通する煙突とを少なくとも備え、前記１次燃焼室は、少なくとも一対の電極を有し、且つ所定の発熱体が充填され、前記２次燃焼室は、所定の蓄熱材と、該蓄熱材を加熱するバーナとを備え、前記煙突は、前記蓄熱材を介して２次燃焼室内の空気を排出するためのブロワが連通していることによって、特に２次燃焼室には電極が無いので、従来例の焼却炉に比較して構造が簡単になり、製造コストを低く抑えることができる。そして、２次燃焼室には発熱体が必要ないので、その分の発熱体の費用が必要なく、結果的に製造価格を低く抑えることができるという種々の優れた効果を奏する。

また、発熱体は、非金属質発熱材を球状、粒状又は塊状に形成したものであることによって、１次燃焼室の電極に通電すると約１７００〜３０００℃程度に発熱するという優れた効果を奏する。

そして、蓄熱材は、微細な空孔を多数有する多孔体のセラミック材で形成されることによって、バーナで加熱すると約１０００〜１５００℃程度の高温状態を維持するという優れた効果を奏する。

更に、蓄熱材は、筒状に形成されることによって、中央の孔部を煤煙等が通過できるので、その通過の時に煤煙等が燃焼するという優れた効果を奏する。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。まず、図１及び図２において、符号１１は第１実施例に係る焼却炉を示し、この焼却炉１１は、焼却物を投入する投入口を有する１次燃焼室１２と、この１次燃焼室１２と連通する２次燃焼室１３と、この２次燃焼室１３と連通する集塵器１４と、この集塵器１４と連通する煙突１５と、この煙突１５に連通するブロア１６とから構成されている。

１次燃焼室１２は、箱状に形成されて耐火材２０で包囲されると共に、燃焼室１２内に少なくとも一対の電極１７、１７を備え、且つ所定の発熱体１８、１８…が隣接状態に多数充填される。

耐火材２０は、例えば耐火レンガと耐火断熱レンガと保温レンガとを内側から順に重ねて所用厚さに形成しており、燃焼室内の燃焼温度が１７００〜３０００℃以上の高温であっても耐えられるように構成されている。
なお、耐火材２０の外側には図示しない鋼板が配設されている。

電極１７、１７は、導電性の良好な且つ耐熱性を有する金属製材料で形成されており、１次燃焼室１２の室内にそれぞれ対向した状態で配設されている。また、電極１７、１７は、図示しないコードを介して所定の電源に接続している。
なお、電極１７、１７は、燃焼室の容積等に対応させて二対以上設けてもよいことは勿論である。

発熱体１８は、非金属質発熱材を球状、粒状又は塊状に形成したものであり、具体的には炭素質発熱材、モリブデン質発熱材、黒鉛発熱材等から形成された発熱体、及びそれらの物質を主体にして改良を加えた発熱体である。
そして、電極１７、１７に所定の電流を通電すると隣接状態に充填されている発熱体１８、１８…間にアーク放電を起こし、発熱体１８自体の抵抗によって約１７００〜３０００℃程度の高温に発熱する。

以上のように構成される１次燃焼室１２の所要位置には、扉１９が開閉可能に取り付けられており、この扉１９が投入口を密閉状態に施蓋できるようになっている。

２次燃焼室１３は、箱状に形成されて耐火材２１で包囲されると共に、複数の蓄熱材２２と、この蓄熱材２２を加熱するバーナ２３と、空気（酸素）を供給するための空気孔２４とを備えている。
なお、耐火材２１は、前記１次燃焼室１２の耐火材２０と同様であるので説明を省略する。

蓄熱材２２は、図３（Ｂ）に示すように、筒状に形成されており、蓄熱材２２の中央には、孔部２２ａが形成されている。
また、蓄熱材２２は、ミリ単位又はミクロン単位の微細な空孔を多数有する多孔質のセラミック材で形成されている。具体的に蓄熱材２２は、コージェライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２０_３・５ＳｉＯ_２）とアルミナ（Ａｌ_２０_３）とを主成分とするセラミック材であることが望ましい。

このような蓄熱材２２は、図１及び図３（Ａ）に示すように、２次燃焼室１３内の水平方向に設けられた煙道１３ａに、順次積み重ねられた状態で設置されており、この複数の蓄熱材２２が通気可能な壁状に形成されている。また、バーナ２３で蓄熱材２２を加熱すると約１０００〜１５００℃程度の高温状態を維持することとなる。そして、煤煙等が蓄熱材２２の孔部２２ａや、蓄熱材２２同士の間を通過する時に高温で燃焼するのである。

バーナ２３は、２次燃焼室１３の外側に設けられていると共に、噴射筒２３ａが耐火材２１を貫通して２次燃焼室１３内に延設されており、噴射口２３ｂが蓄熱材２２に向けて設けられている。

空気孔２４は、耐火材２１を貫通して複数箇所に設けられており、２次燃焼室１３の外側に沿って配設されたパイプ２５に接続している。また、パイプ２５は、空気供給用ブロワ２６に接続している。即ち、空気供給用ブロワ２６から送られる空気（酸素）がパイプ２５を通って空気孔２４から２次燃焼室１３内に供給されるのである。

集塵器１４は、２次燃焼室１３の煙道１３ａと連通する筒部１４ａと、この筒部１４ａの上を塞ぐ上部１４ｂと、筒部１４ａの下部に設けられる縮径部１４ｃと、この縮径部１４ｃの底部にボルト等で取り外し自在に設けられる施蓋部１４ｄとを有する。そして、煙道１３ａから流入する煤煙等が集塵器１４内を渦巻き状に流れるときに、遠心力によって煤塵等とガスとに分離して、煤塵等が施蓋部１４ｄの上に蓄積する仕組みになっている。この蓄積した煤塵等は、施蓋部１４ｄを適宜に取り外して取り除くことができる。

煙突１５は、立設した状態に設けられると共に、一端１５ａが前記集塵器１４の上部１４ｂを貫通して集塵器１４の内部に設けられ、他端１５ｂが集塵器１４の外部に設けられている。なお、図中符号２７は、煙突１５の所要位置に設けられた排ガス測定口を示し、符号２９は、排気口を示す。

ブロア１６は、送風管２８を介して煙突１５内に連通しており、このブロア１６からの圧縮空気の送風によって、１次燃焼室１２及び２次燃焼室１３内の空気を、前記蓄熱材２２を介して吸引して排気口２９から外部に排出するのである。

次に、以上のような構成の焼却炉１１の作動手順について説明する。まず、１次燃焼室１２に所定量の発熱体１８を充填しておき、１次燃焼室１２の扉１９を開けて投入口から焼却物を投入して発熱体１８と一緒にする。

そして、図示しないコントロールユニットのスイッチをオン状態すると、１次燃焼室１２の電極１７、１７に通電されて発熱体１８、１８…が発熱する。また、バーナ２３に点火されて蓄熱材２２を加熱する。更に、ブロア１６が作動して１次燃焼室１２と２次燃焼室１３との空気を排出する。
１次燃焼室１２では燃焼温度が１７００〜３０００℃の予め設定した温度に上昇して焼却物を燃焼するが、この時、１次燃焼室１２で焼却物が燃焼して気化したガスは２次燃焼室１３に導入されて、約１０００〜１５００℃程度の高温状態を維持する蓄熱材２２、２２…の間又は孔部２２ａを通過する際に再度燃焼する。つまり、１次燃焼室１２の燃焼で未燃焼成分が残存したとしても、その残存成分は２次燃焼室１３で完全に燃焼するので、有害成分の発生は完全に防止できるのである。
このように、燃焼温度が高温であるので、注射針等の医療廃棄物やペットボトル、生ゴミ等の一般廃棄物など種々な廃棄物を焼却することができる。
更に、焼却物は完全に燃焼するので焼却灰が残存せず、次に焼却炉１１を使用する時には、焼却灰の処理をすることなく１次燃焼室１２の中に焼却物を投入して上記の作動手順を繰り返せばよい。
なお、図示しないコントロールユニットは燃焼温度や燃焼時間を予め設定できるので、焼却物の内容や量等に応じて適宜に調節すればよい。

次に、本発明の焼却炉１１と重油を使用して燃焼させる従来の焼却炉との相違を表１に示す。

表１に示すように、本発明の焼却炉１１は、１０００〜３０００℃程度の高温で燃焼物を焼却し、特に１次燃焼室１２では酸素を必要としないことから、ダイオキシン等の有害物質が発生せず、臭気も無く、煙や焼却灰も出ない。そして、重油を使用して燃焼させる従来の焼却炉のように高温の煙が出ないことから、その煙を冷やす冷却装置が必要ない。

次に、図４及び図５に第２実施例に係る焼却炉３１を示す。この第２実施例において、前記第１実施例の焼却炉１１と同一部分には同一符号を付してその詳細は省略する。

この焼却炉３１は、２次燃焼室３２が縦長に形成されており、耐火材２１の縦方向に沿って空気孔３３が複数設けられている。また、２次燃焼室３２の外周は、空気室形成部材３４で囲われており、この空気室形成部材３４と２次燃焼室３２の外周面との間に空気室３５が設けられている。要するに、空気孔３３は、耐火材２１を貫通して複数箇所に設けられており、２次燃焼室１３の外周の空気室３５に接続している。また、空気室３５は、空気室形成部材３４を貫通してパイプ２５に接続しており、パイプ２５は、空気供給用ブロワ２６に接続している。即ち、空気供給用ブロワ２６から送られる空気（酸素）がパイプ２５を通って空気室３５に流入し、更に、空気孔２４から２次燃焼室３２内に供給されるのである。
このように２次燃焼室３２が縦長で広めに形成されることから、第１実施例の２次燃焼室１３に比較して、燃焼物を長時間燃焼させることができるのである。

以上のように、第１及び第２実施例の焼却炉１１、３１は、２次燃焼室１３、３２に電極を設けない構造なので、従来例の焼却炉に比較して構造が簡単で製造コストを低く抑えることができる。更に、２次燃焼室１３、３２には発熱体が必要ないので、その分の発熱体の費用が必要なく、結果的に製造価格を低く抑えることができるのである。

本発明の第１実施例に係る焼却炉の正面図である。本発明の第１実施例に係る焼却炉の側面図である。（Ａ）複数の蓄熱材を２次燃焼室内に配置した状態を示す正面図である。（Ｂ）蓄熱材の斜視図である。本発明の第２実施例に係る焼却炉の正面図である。本発明の第２実施例に係る焼却炉の側面図である。

符号の説明

１１焼却炉
１２１次燃焼室
１３２次燃焼室
１３ａ煙道
１４集塵器
１４ａ筒部
１４ｂ上部
１４ｃ縮径部
１４ｄ施蓋部
１５煙突
１５ａ一端
１５ｂ他端
１６ブロア
１７電極
１８発熱体
１９扉
２０、２１耐火材
２２蓄熱材
２２ａ孔部
２３バーナ
２３ａ噴射筒
２３ｂ噴射口
２４空気孔
２５パイプ
２６空気供給用ブロワ
２７排ガス測定口
２８送風管
２９排気口
３１焼却炉
３２２次燃焼室
３３空気孔
３４空気室形成部材
３５空気室

Claims

焼却物を投入する投入口を有する１次燃焼室と、該１次燃焼室と連通する２次燃焼室と、該２次燃焼室と連通する集塵器と、該集塵器と連通する煙突とを少なくとも備え、
前記１次燃焼室は、少なくとも一対の電極を有し、且つ所定の発熱体が充填され、
前記２次燃焼室は、所定の蓄熱材と、該蓄熱材を加熱するバーナとを備え、
前記煙突は、前記蓄熱材を介して２次燃焼室内の空気を排出するためのブロワが連通していること、
を特徴とする焼却炉。
発熱体は、非金属質発熱材を球状、粒状又は塊状に形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の焼却炉。
蓄熱材は、微細な空孔を多数有する多孔質のセラミック材で形成されることを特徴とする請求項１に記載の焼却炉。
蓄熱材は、筒状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の焼却炉。