JP2005308351A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 固形廃棄物等の固形燃料の燃焼により生じた燃焼ガス及び未燃焼ガスを、廃油等の液体燃料による燃焼にて再燃焼させることができるとともに、その燃焼効率及び火力が極めて高く、ダイオキシン類などの有害成分や悪臭や煤塵などの炉外への排出を有効に抑制でき、しかも全体的として有機的に統合された炉構造とすることができる燃焼装置を提供する。
【解決手段】 下部に、固形燃料を燃焼させるための固形燃料燃焼炉Ａ、中間部に、液体燃料を燃焼させるための液体燃料燃焼炉Ｂ、上部に、自動吸気によって渦流を生じさせるための自動吸気サイクロンＣを形成して、これらの内部を上下に連通させるとともに、自動吸気サイクロンの上端に煙突Ｅを連結する。固形燃料燃焼炉の炉体内での固形燃料の燃焼により生じた燃焼ガスを、液体燃料燃焼炉の炉体内へ上昇させてその中で液体燃料と共に再燃焼させ、液体燃料燃焼炉の炉体内から自動吸気サイクロンのサイクロン本体内に上昇してきたガスを、吸気小孔群からの自動吸気によって渦流となし、煙突を通じて排気する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、固形の可燃性廃棄物や廃油等を焼却したり燃料として利用する燃焼装置に関する。

特許文献１（特開平７−２８０２３３号公報）には、ゴミなどの固形廃棄物と共に家庭廃油などの廃油も焼却できるようにする焼却炉が開示されている。この焼却炉では、廃油を受け入れる廃油受け皿と、生ゴミなどを受け入れるかご形容器とを、炉体内に着脱自在に設置するようになっている。

廃油受け皿は、廃油を貯留できる凹溝を周縁に形成するとともに、多数の通気孔を形成した底板（支承板体）と、この底板の周縁から立ち上がり、多数の通気孔を形成するとともに、底板の凹溝を覆うリング状庇部（傾斜板部）を周縁に延設した壁体（立設板体）とからなる。この廃油受け皿は炉体内の下部に設置するようになっている。

かご形容器は、排液孔を兼ねる多数の通気孔を形成したもので、炉体内の上部に設置するようになっている。

炉体は、空隙を形成する内外二重の円筒構造で、その内筒の下部に多数の通気孔を形成している。炉体の上端は、多数の通気孔を有する蓋体によって閉塞されている。炉体には、外部から注油して廃油受け皿上へ散油できる注油パイプが、二重の円筒を貫通するように設けられている。

この焼却炉は、炉体内の上部に設置したかご形容器内の生ゴミを燃焼させると同時に、その下方、つまり炉体内の下部で廃油を液体燃料として燃焼させることで、炉体内の燃焼火力を増大させようとするものである。

しかしながら、この焼却炉によると、炉体内の上部で生ゴミの燃焼により生じた燃焼ガス及び未燃焼ガスは、再燃焼することなく炉外へ排気されてしまうので、ダイオキシン類などの公害物質の発生を抑えることができないとともに、悪臭や煤塵などの抑制も不充分である。
また、生ゴミの燃え滓である灰が、かご形容器から廃油受け皿上へ落下するため、廃油受け皿に多数の通気孔が設けてあっても、廃油受け皿上に堆積してしまい、廃油の燃焼を阻害することが充分に考えられる。
さらに、炉体の内筒下部に設けた多数の通気孔は、単に炉内の空気不足を補うだけのものに過ぎない。
特開平７−２８０２３３号公報

本発明の課題は、固形廃棄物等の固形燃料の燃焼により生じた燃焼ガス及び未燃焼ガスを、廃油等の液体燃料による燃焼にて再燃焼させることができるとともに、その燃焼効率及び火力が極めて高く、ダイオキシン類などの有害成分や悪臭や煤塵などの炉外への排出を有効に抑制でき、しかも全体的として有機的に統合された炉構造とすることができる燃焼装置を提供することにある。

本発明による燃焼装置は、下部に、固形燃料を燃焼させるための固形燃料燃焼炉、中間部に、液体燃料を燃焼させるための液体燃料燃焼炉、上部に、自動吸気によって渦流を生じさせるための自動吸気サイクロンを形成して、これらの内部を上下に連通させるとともに、自動吸気サイクロンの上端に煙突を連結した構造となっている。

固形燃料燃焼炉は、その炉体に固形燃料投入口を設けている。
液体燃料燃焼炉は、その炉体内に、外部から供給される液体燃料を受け入れて燃焼させる液体燃料床と、外部の送風機からの送風を該液体燃料床内に吹き込む給気ノズルとを設置している。
自動吸気サイクロンは、縦長筒状のサイクロン本体を有し、その周壁に、多数の吸気小孔を、上下に間隔をおいて並んで小孔列をなし、その小孔列が周方向に間隔をおいて複数列となり、しかも各吸気小孔が、サイクロン本体の外面から内面に向かって時計方向又は反時計方向の一方向に向いてサイクロン本体の内方へ傾斜するように、多段かつ多列の傾斜した小孔群として形成している。
そして、固形燃料燃焼炉の炉体内での固形燃料の燃焼により生じた燃焼ガスを、液体燃料燃焼炉の炉体内へ上昇させてその中で液体燃料と共に再燃焼させ、液体燃料燃焼炉の炉体内から自動吸気サイクロンのサイクロン本体内に上昇してきたガスを、吸気小孔群からの自動吸気によって渦流となし、煙突を通じて排気するようになっている。

各部の好ましい形態は次のとおりである。
サイクロン本体は、縦長円筒体の周壁に、円周方向に間隔をおいて複数の縦長スリットを形成し、多数の吸気小孔が上下に間隔をおいて形成されている縦長のアングル材を各縦長スリット内に固定して構成されている。

サイクロン本体の内径は、液体燃料燃焼炉の液体燃料床の内径よりも大きくする。
サイクロン本体の周囲に間隔をおいてフードを設ける。

液体燃料燃焼炉の液体燃料床は給気ノズルと共に炉体に対して着脱自在とする。

液体燃料燃焼炉の炉体内には、複数の給気ノズルを、その噴射方向が時計方向又は反時計方向に向くように配設し、液体燃料床内で給気による時計方向又は反時計方向の旋回流が生じるようにする。

液体燃料燃焼炉の炉体は、下部の固形燃料燃焼炉側から上部の自動吸気サイクロン側へ向かって先細状になる円錐筒形とする。

本発明によれば、下部の固形燃料燃焼炉内で固形燃料を燃焼させると同時に、中間部の液体燃料燃焼炉内で外部から送風しながら液体燃料を燃焼させるので、固体燃焼の燃焼による燃焼ガス及び未燃焼ガスを液体燃料燃焼炉内で再燃焼させることができるため、廃棄物を焼却処分したい場合には、生ゴミ等の固形廃棄物と廃油とを同時に焼却でき、その際、廃油の燃焼により火力を増大させて固形廃棄物を効率良く焼却できる。

特に、中間部の液体燃料燃焼炉内での再燃焼後に、上部の自動吸気サイクロン内で、多段かつ多列の傾斜した吸気小孔群からの自動吸気によって渦流とするので、燃焼によって生ずるダイオキシン類などの有害成分や悪臭や煤塵などの排出を極力抑えることができる。

すなわち、中間部の液体燃料燃焼炉内で外部から送風しながら液体燃料を燃焼させることにより、下部の固形燃料燃焼炉内で生じた燃焼ガス及び未燃焼ガスは、中間部の液体燃料燃焼炉内へ吸入されるとともに、中間部の液体燃料燃焼炉内での再燃焼により生じたガス及び炎は、上部の自動吸気サイクロン内へ押し上げられてその中を上昇する。その際、自動吸気サイクロン内が負圧になるので、自動吸気サイクロン内には、多数の吸気小孔群から外気が自動的に吸気される。このとき、多数の吸気小孔群は、上下に間隔をおいて並んで小孔列をなし、その小孔列が周方向に間隔をおいて複数列をなしており、しかも各吸気小孔が、サイクロン本体の外面から内面に向かって時計方向又は反時計方向の一方向に向いてサイクロン本体の内方へ傾斜しているので、自動吸気サイクロン内でその全域にわたり自動的に一方向（時計又は反時計方向）への渦流が生じ、液体燃料燃焼炉内での再燃焼により生じたガス及び炎は、吸気された外気と混合しながら、つまり強制的に多量の酸素を与えられて益々燃焼しながら渦流となって自動吸気サイクロン内を上昇する。このため、高温の完全燃焼となって有害成分及び悪臭の発生が抑えられ（分解浄化され）、また煤塵等は渦流によって集塵される。

請求項２記載の発明によれば、多数の吸気小孔を形成した縦長のアングル材を、サイクロン本体となる縦長円筒体の縦長スリットに固定することで、上記のような吸気小孔群を形成できるため、自動吸気サイクロンの製造が容易である。

請求項３記載の発明によれば、サイクロン本体の内径が液体燃料燃焼炉の液体燃料床の内径よりも大きいので、液体燃料床で生じた炎を拡散させながらサイクロン本体内に導入できることになり、自動吸気サイクロン内での火力の増大と燃焼による分解浄化と酸素混合を効率よく行える。

請求項４記載の発明によれば、サイクロン本体の周囲に間隔をおいてフードを設けたので、安全であるとともに、保温効果もある。

請求項５記載の発明によれば、液体燃料床が給気ノズルと共に炉体に対して着脱自在となっているので、液体燃料床及び給気ノズルの清掃やメンテナンスが容易であるとともに、液体燃料による燃焼を行わない固形燃料だけの燃焼（焼却）を行う使用形態とするときに至便である。

請求項６記載の発明によれば、複数の給気ノズルによって液体燃料床内で給気による旋回流を生じさせることができるので、液体燃料の燃焼を効率良く行うことができるとともに、その後に自動吸気サイクロン内で行われる上記のような作用を助長できる。

請求項７記載の発明によれば、液体燃料燃焼炉の炉体が、下部の固形燃料燃焼炉側から上部の自動吸気サイクロン側へ向かって先細状になる円錐筒形になっているので、固形燃料燃焼炉内から上昇してくる燃焼ガス及び未燃焼ガスを集めながら液体燃料による燃焼によって再燃焼させることができる。

次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図５に全体を示すように、本実施例の燃焼装置は、下部が、固形燃料を燃焼させるための固形燃料燃焼炉Ａ、中間部が、液体燃料を燃焼させるための液体燃料燃焼炉Ｂ、上部が、自動吸気によって渦流を生じさせるための自動吸気サイクロンＣとなっており、自動吸気サイクロンＣの上端に、円錐筒形の煙突継手Ｄによって煙突Ｅを連結している。

固形燃料燃焼炉Ａは、本燃焼装置全体を自立状態で設置できるように、横長の炉体１の外側に例えば４本の脚２を設けている。

液体燃料燃焼炉Ｂの炉体３は、下部の固形燃料燃焼炉Ａ側から上部の自動吸気サイクロンＢ側へ向かって先細状になる円錐筒形で、その下端は、固形燃料燃焼炉Ａの炉体１の上面よりも面積が小さいため、後者の炉体１の上面には、前者の炉体３が占めない残余部分が存在する。その上面残余部分において、正面側には、固形燃料を定期的に炉体１内へ投入するために、蓋付きの主投入口４が設けられ、側面側には、固形燃料を不定期に投入するために、蓋付きの副投入口６が設けられている。主投入口４は、蓋５の開度を調整することで炉体１内への通風量を調整できる通風調整口を兼ねる。

固形燃料燃焼炉Ａの炉体１の正面には、複数の通気口７が設けられているとともに、正面下部に蓋付きの残渣排出口８が設けられている。炉体１内の下部には図７に平面を示すロストル９が水平に架設され、主投入口４又は副投入口６から投入された固形燃料は、このロストル９上で、図示しないバーナによる強制燃焼によって、或いは点火器による点火後の自己燃焼のみによって燃焼される。その燃え滓である残渣はロストル９の下側の残渣溜まり１０に溜まり、残渣排出口８から排出できる。

液体燃料燃焼炉Ｂは、廃油等を燃焼させるための液体燃料バーナユニットｂが、副投入口６とは反対側から炉体３内に挿入することで着脱自在となっている。液体燃料バーナユニットｂは、図４、図５及び図６に示すように、深さ１０数ｃｍ程度の浅い円形容器である液体燃料床１１と、その内部に架設した複数の給気ノズル１２と、液体燃料床１１を下側から支持する送風管１４とを組み合わせたもので、コンロのバーナのような構造になっている。

液体燃料床１１内には、燃料パイプ１３を通じて外部から廃油等の液体燃料が供給される。複数の給気ノズル１２には、炉体３外において送風管１４に接続した送風機１５から同時に送風が行われる。これら給気ノズル１２は、送風管１４の先端部から上方へ突出して液体燃料床１１内に突入している支持管１４ｂに放射状に支持されている。本例では、給気ノズル１２は短い管であって、全部で４個有り、図８に示すように上から見ると十字状になっている。そして、給気ノズル１２から噴射される空気によって、液体燃料床１１内で一方向（時計又は反時計方向）への旋回流が生ずるように、各給気ノズル１２の片面には、多数の小さい噴射孔１２ａが管の長さ方向に間隔をおいて設けられている。

液体燃料燃焼炉Ｂの炉体３内の下端部には、五徳のような台座１６が設けられ、上記のような構造とした液体燃料バーナユニットｂはこの台座１６上に載置される。その載置を安定して行えるように、送風管１４の先端部１４ａ自体を円形に拡げて内部を空気室とするか、或いは送風管１４の先端部１４ａの下側に適宜の受け枠（又は受け台）が設けられている。なお、液体燃料バーナユニットｂ全体の揺動も規制されるようになっている。また、送風管１４及び液体燃料床１１と炉体３との間には、固形燃料燃焼炉Ａの炉体１から上昇してくる燃焼ガス及び未燃焼ガスが通過するに充分な間隙が形成される。

送風機１５は、炉外において脚付きの台枠１７上に載置される。液体燃料バーナユニットｂは、この送風機１５を含めて、又はこれとは別に、図２において矢印方向へ移動させて炉体３内への着脱を行う。

自動吸気サイクロンＣは、そのサイクロン本体１８が液体燃料床１１の内径よりも大きい内径の縦長円筒体で、その周囲に間隔をおいてフード１９を設けたものである。サイクロン本体１８は、内部が負圧になることで外気を自動的に吸気し、しかもそれを内部で自動的に渦流にするため、図９に示すように、複数の縦長スリット２０を周方向に等間隔に設けた縦長円筒体２１と、縦長スリット２０と同数のアングル材２２とで次のように構成されている。

アングル材２２は、長辺と短辺とによる不等辺アングルの短辺２２ａに、多数の吸気小孔２３を上下に等間隔をおいて列状に設けたものである。そして、図１０に示すようにその短辺２２ａが縦長円筒体２１の内側に入り込む向きにして、各アングル材２２を各縦長スリット２０に嵌めて溶接してある。これによりサイクロン本体１８周壁には、多数の吸気小孔２３が、上下に等間隔に並んで小孔列をなし、その小孔列が周方向に等間隔に離れて複数列となり、しかも各吸気小孔２３が、サイクロン本体１８の外面から内面に向かって時計方向又は反時計方向の一方向に向いてサイクロン本体１８の内方へ傾斜する、多段かつ多列の傾斜した小孔群となって形成されていることになる。

このようなサイクロン本体１８とフード１９との間には、全周にわたり空隙２４が形成され、この空隙２４の上端及び下端は開口しているため、外気は、この空隙２４から吸気小孔群２３を通じてサイクロン本体１８内に吸気されるようになっている。
円錐筒形の煙突継手Ｄには覗き窓２５が設けられている。

このような構造とした本燃焼装置は次のように使用する。
固形燃料燃焼炉Ａの炉体１内には、主投入口４から固形燃料として各種の固形廃棄物を定量ずつ定期的に投入し、副投入口６から固形廃棄物を不定期に投入する。投入された固形廃棄物は、ロストル９上でバーナにより強制的に燃焼され又は点火後に自己燃焼する。その際、複数の通気口７から外気が自然に吸入される。ロストル９の下側の残渣溜まり１０に落ちた燃え滓である残渣は残渣排出口８から随時排出する。

一方、液体燃料燃焼炉Ｂの炉体３内には、送風機１５から送風管１４を通じて送風することにより、４個の給気ノズル１２から空気を同時に噴射しながら、浅い円形容器である液体燃料床１１内に燃料パイプ１３を通じて廃油を適量ずつ補給し、液体燃料床１１内で廃油を強制的に燃焼させる。４個の給気ノズル１２は十字状配置になっているとともに、それらの片面の多数の噴射孔１２ａが一方向に向いているので、液体燃料床１１内で一方向（時計又は反時計方向）への旋回流が生じ、廃油による燃焼ガス及び炎は、液体燃料床１１が浅い容器であるため旋回流となって遠心拡散し、自動吸気サイクロンＣ内へと上昇する。

固形燃料燃焼炉Ａの炉体１内で固形廃棄物の燃焼により生じた燃焼ガス又は未燃焼ガスは、その上部の液体燃料燃焼炉Ｂの炉体３内で燃焼ガスが強制的に旋回しながら上昇することによりバキューム作用により吸い上げられ、液体燃料燃焼炉Ｂの炉体３内で廃油と共に再燃焼された後、廃油による燃焼ガス及び炎と共に自動吸気サイクロンＣのサイクロン本体１８内へ押し上げられる。

このとき、液体燃料燃焼炉Ｂの炉体３が、下部の固形燃料燃焼炉Ａ側から上部の自動吸気サイクロンＣ側へ向かって先細状になる円錐筒形になっているので、固形燃料燃焼炉Ａの炉体１内から上昇してくる燃焼ガス及び未燃焼ガスを集めながら、廃油による燃焼によって再燃焼させることができる。また、サイクロン本体１８の内径は液体燃料床１１の内径よりも大きいので、液体燃料床１１内からその上方の周囲へ拡散する燃焼ガス及び炎を、逆流させることなくバキューム作用により吸入できる。

サイクロン本体１８内は、その中を煙突Ｅへと向かって上昇する燃焼ガス及び炎によって負圧となる。サイクロン本体１８内が負圧になることにより、サイクロン本体１８の胴部の多数の吸気小孔群２３から外気が自動的に吸気される。このとき、多数の吸気小孔群２３は、上記のような配列及び向きになっているので、サイクロン本体１８内でその全域にわたり自動的に一方向（時計又は反時計方向）への渦流が生じ、液体燃料燃焼炉Ｂの炉体３内での再燃焼により生じたガス及び炎は、吸気された外気と混合しながら、つまり強制的に多量の酸素を与えられて益々燃焼しながら渦流となってサイクロン本体１８内を強制的に上昇される。このため、高温（１０００℃以上）の完全燃焼となって有害成分及び悪臭の発生が抑えられ（分解浄化され）、また煤塵等は渦流によって集塵される。

サイクロン本体１８内でこのように上昇する高温の渦流によって、その下側の液体燃料燃焼炉Ｂの炉体３内での燃焼ガス及び炎、さらには固形燃料燃焼炉Ａの炉体１内での燃焼ガス及び未燃焼ガスもバキューム作用により吸引される。

サイクロン本体１８内で上記のように有害成分や悪臭や煤塵等を除去されて浄化されたガスは、煙突Ｅを通じて大気中に排気される。サイクロン本体１８内の様子は煙突継手Ｄの覗き窓２５から監視できる。

なお、固形燃料燃焼炉Ａで燃焼させる固形燃料は廃棄物に限られるものではなく、また液体燃料燃焼炉Ｂで燃焼させる液体燃料も廃油に限られるものではない。

本発明の一例の燃焼装置全体の外観斜視図である。 同じく外観正面図である。 平面図である。 全体の正面断面図である。 同じく側面断面図である。 図４の一部分の拡大断面図である。 固形燃料燃焼炉内のロストルの平面図である。 簡略化した水平断面図である。 自動吸気サイクロンのサイクロン本体の分解斜視図である。 サイクロン本体の斜視図である。

符号の説明

Ａ 固形燃料燃焼炉
Ｂ 液体燃料燃焼炉
ｂ 液体燃料バーナユニット
Ｃ 自動吸気サイクロン
Ｄ 煙突継手
Ｅ 煙突
１ 固形燃料燃焼炉の炉体
２ 脚
３ 液体燃料燃焼炉の炉体
４ 主投入口
５ 蓋
６ 副投入口
７ 通気口
８ 残渣排出口
９ ロストル
１０ 残渣溜まり
１１ 液体燃料床
１２ 給気ノズル
１２ａ 噴射孔
１３ 燃料パイプ
１４ 送風管
１４ａ 送風管の先端部
１４ｂ 支持管
１５ 送風機
１６ 台座
１７ 台枠
１８ サイクロン本体
１９ フード
２０ 縦長スリット
２１ 縦長円筒体
２２ アングル材
アングル材の短辺
２３ 吸気小孔
２４ 空隙
２５ 覗き窓

Claims (7)

1. 下部に、固形燃料を燃焼させるための固形燃料燃焼炉、中間部に、液体燃料を燃焼させるための液体燃料燃焼炉、上部に、自動吸気によって渦流を生じさせるための自動吸気サイクロンを形成して、これらの内部を上下に連通させるとともに、自動吸気サイクロンの上端に煙突を連結し、
   前記固形燃料燃焼炉はその炉体に固形燃料投入口を設け、
   前記液体燃料燃焼炉は、その炉体内に、外部から供給される液体燃料を受け入れて燃焼させる液体燃料床と、外部の送風機からの送風を該液体燃料床内に吹き込む給気ノズルとを設置し、
   前記自動吸気サイクロンは、縦長筒状のサイクロン本体を有し、その周壁に、多数の吸気小孔を、上下に間隔をおいて並んで小孔列をなし、その小孔列が周方向に間隔をおいて複数列となり、しかも各吸気小孔が、サイクロン本体の外面から内面に向かって時計方向又は反時計方向の一方向に向いてサイクロン本体の内方へ傾斜するように、多段かつ多列の傾斜した小孔群として形成しており、
   固形燃料燃焼炉の炉体内での固形燃料の燃焼により生じた燃焼ガスを、液体燃料燃焼炉の炉体内へ上昇させてその中で液体燃料と共に再燃焼させ、液体燃料燃焼炉の炉体内から自動吸気サイクロンのサイクロン本体内に上昇してきたガスを、吸気小孔群からの自動吸気によって渦流となし、煙突を通じて排気することを特徴とする燃焼装置。
2. サイクロン本体は、縦長円筒体の周壁に、円周方向に間隔をおいて複数の縦長スリットを形成し、多数の吸気小孔が上下に間隔をおいて形成されている縦長のアングル材を各縦長スリット内に固定して構成されていることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
3. サイクロン本体の内径は液体燃料燃焼炉の液体燃料床の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼装置。
4. サイクロン本体の周囲に間隔をおいてフードを設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の燃焼装置。
5. 液体燃料燃焼炉の液体燃料床が給気ノズルと共に炉体に対して着脱自在となっていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の燃焼装置。
6. 複数の給気ノズルが、その噴射方向を時計方向又は反時計方向へ向けて液体燃料燃焼炉の炉体内に配設され、液体燃料床内で給気による時計方向又は反時計方向の旋回流が生じるようになっていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の燃焼装置。
7. 液体燃料燃焼炉の炉体は、下部の固形燃料燃焼炉側から上部の自動吸気サイクロン側へ向かって先細状になる円錐筒形になっていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の燃焼装置。

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