JP2006002947A - バーナー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 焼却炉内に装填されたごみの略中央位置に空気の供給を行うようにした上でごみの着火を確実に行うことができ、これによって引き続きごみに効率的な焼却処理を施すことができるようにする。
【解決手段】 投入されたごみＤを焼却処理する焼却炉２０と、この焼却炉２０内に空気を供給する送気管４１と、焼却炉２０内で形成した燃焼排ガスを排気する排気管５１とを備えてなるごみ焼却装置１０であり、焼却炉２０は、その内部に設けられたごみ支持用のロストル２９２と、このロストル２９２の下部に設けられた着火用の着火バーナー６０とを有し、送気管４１は、空気吹出し口４１１が焼却炉２０内のごみＤの略中心位置に位置するように配設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可燃物である通常の可燃性ごみや生ごみ、さらには各種の廃棄物等を効率的に燃焼処理するための使用が好適なバーナー装置に関するものである。

可燃物の燃焼装置の一種であるごみの焼却装置は、ごみに対して焼却処理を施す焼却炉と、この焼却炉にごみを投入するごみ投入装置と、焼却炉内で生成した燃焼排ガスを吸引して所定の清浄化処理を施したのち排気する排気装置とを備えて構成されているのが一般的である。焼却炉には、空気を取り入れるための空気取入れ口が設けられ、この取入れ口から導入された空気がごみの燃焼に供されるようになっている。

ところで、焼却炉内に導入された空気は、炉内に堆積しているごみの堆積物の周面から当該堆積物に供給されるため、ごみに対する空気の供給状態が均一ではなく、したがって、空気が直接当る部分は良好に燃焼が進行するのに対し、空気が当らない陰になっている部分や堆積物の内部については即座に燃焼するわけではなく、周りの高温環境により熱分解して生成した燃焼ガスがごみから立ち昇り、この燃焼ガスがごみの外部で空気と接触して燃焼するという、いわゆる二次的燃焼によって燃焼する。

したがって、ごみの堆積物の内部など、空気が直接供給されない部分は、燃焼が良好に進行せず、全体的にみて燃焼効率が劣ったものになるばかりか、最悪の場合、燃え残りが生じて完全な焼却処理を達成し得なくなる場合があるなど、改良すべき点が多々存在する。

一方、特許文献１には、ゴムタイヤ等の廃棄物の熱分解装置が記載されている。この熱分解装置は、円筒状のガス発生筒に周壁を貫通した上下方向に延びる小径の送風筒を装備し、この送風筒の下流端をガス発生筒の略中央部に位置させる一方、送風筒の上流端に送風機と燃料筒とを接続してなるものである。かかる熱分解装置のガス発生筒の中にゴムタイヤ等の廃棄物を装填した上で、送風筒に燃料筒からの燃料および送風機からの空気を送り込み、所定の着火装置で着火することにより、燃料の燃焼による火炎が送風筒を通ってガス発生筒内の廃棄物中に到達し、火炎による加熱で廃棄物が熱分解され、これによって可燃性のガスが回収されることになる。

そして、一旦ガス発生筒内の廃棄物が着火すると、後は、燃料筒からの燃料の供給を停止しても、送風機からの空気を送風筒を介してガス発生筒内に送り込むだけで廃棄物が自然し、これによって廃棄物の熱分解が継続すると記載されている。

この熱分解装置の空気送り込みの技術をごみの焼却装置に適用すれば、焼却炉内に装填されたごみの中央部に空気を送り込むことができるため、従来のようにごみの堆積物の表面にだけ空気が供給されるものに比べてより均一かつ迅速なごみ焼却処理の実現が期待される。
特開平１１−３７４２８号公報

しかしながら、上記特許文献１の熱分解装置をごみの焼却装置に適用した場合、送風筒の下流端を焼却装置内の略中央部に位置させた状態で、ごみ着火用の火炎が送風筒の上流端から下方のごみに向けて供給されることになるが、火炎は上方に向けて立ち昇るものであるため、当該火炎を送風筒の下流端から焼却炉内に噴出させることは困難であるという問題点が存在する。

本発明は、かかる状況に鑑みなされたものであって、燃焼炉内に装填されたごみ等の可燃物の略中央位置に空気の供給を行うようにした上で可燃物に対する着火を確実に行うことができ、これによって引き続き可燃物に効率的な燃焼処理を施すことができるバーナー装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、投入された可燃物を燃焼処理する燃焼炉と、この燃焼炉内に空気を供給する送気管と、前記燃焼炉内で形成した燃焼排ガスを排気する排気管とを備えてなるバーナー装置であって、前記燃焼炉は、その内部に設けられた可燃物支持用のロストルと、このロストルの下部に設けられた着火装置とを有し、前記送気管は、空気吹出し口が前記燃焼炉内の可燃物の略中心位置に位置するように配設されていることを特徴とするものである。

かかる構成によれば、可燃物が燃焼炉内に装填された状態で送気管から空気吹出し口を介して空気を吹き出させることにより、この空気は、可燃物の略中心位置に供給され、可燃物の中を満遍なく通過して四方に拡散していくため、可燃物の燃焼は、その略中心位置から四方に広がっていき、均一に燃焼されることで燃え残りのない確実な燃焼処理が実現する。

したがって、従来の可燃物燃焼装置においては、空気が燃焼炉の壁面の一部に開口された空気取入口や、燃焼炉内のロストルの下部から空気が燃焼炉内に導入され、これによって燃焼炉内の可燃物の一面にしか空気が供給されないことから、可燃物に対する空気の供給が不均一になり、これによって可燃物の均一でかつ効率的な燃焼処理が実現し難かったという不都合が確実に解消される。

そして、可燃物を着火するためのバーナー装置が燃焼炉の内部に設けられた可燃物支持用のロストルの下部に設けられ、これによってバーナー装置からの火炎は、ロストルを介して上部の可燃物に向けて立ち昇るため、可燃物は、この立ち昇った火炎に炙られて直ちに着火する。したがって、従来のように、燃焼炉に付設された上下方向に延びる送気管の上端部から火炎を下方に向けて送り込むものに比べて着火不良で燃焼炉を正常に運転し得なくなるような不都合の発生が有効に防止される。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記燃焼炉には、可燃物を連続的に燃焼炉内に供給する可燃物連続供給装置と、大型可燃物を投入するための大型可燃物投入口とが付設されていることを特徴とするものである。

かかる構成によれば、生ごみや紙製品等の比較的容量の小さい可燃物は、連続供給装置によって連続的に燃焼炉に供給することができる一方、廃タイヤや不要家具等の大型可燃物は、大型可燃物投入口から燃焼炉に投入することができ、バーナー装置は、処理対処の可燃物の種類に応じた汎用性に富んだものになる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記送気管には、燃焼炉内の可燃物に向けて空気を送り込む送風ブロワが接続され、前記排気管には、燃焼炉内で形成した燃焼排ガスから排熱を回収する排熱回収装置と、この排熱回収装置を介して燃焼排ガスを吸引する吸引ブロワとが接続されていることを特徴とするものである。

かかる構成によれば、燃焼炉内には、送風ブロワからの空気が強制供給されるとともに、生成した燃焼排ガスは、吸引ブロワによって強制吸引されるため、これら送風ブロワおよび吸引ブロワの運転を適正に制御することによって、燃焼炉内の環境を可燃物の燃焼に最適の状態にすることが可能になり、効率的な可燃物の燃焼処理が実現する。

また、燃焼炉で生成した燃焼排ガスは、その排熱が排熱回収装置によって回収されるため、エネルギーの有効利用に貢献する。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記燃焼炉は、可燃物が燃焼される燃焼室と、この燃焼室に下部が自由端となるように燃焼炉の天板から垂下された仕切り壁と、この仕切り壁を介して前記燃焼室に隣設された可燃物受入室とを備えて構成されていることを特徴とするものである。

かかる構成によれば、燃焼炉に導入された可燃物は、一旦可燃物受入室に投入され、ここで予熱処理が施されるため、可燃物を直接燃焼室に導入する場合に比較し、燃焼室内での可燃物の燃焼がより円滑に行われ、結果として燃焼処理の熱効率が向上する。

請求項１記載の発明によれば、可燃物が燃焼炉内に装填された状態で送気管から空気吹出し口を介して空気を吹き出させることにより、この空気は、可燃物の略中心位置に供給され、可燃物の中を満遍なく通過して四方に拡散していくため、可燃物の燃焼は、その略中心位置から四方に広がっていき、可燃物が均一に燃焼されることで燃え残りのない確実、かつ、効率的な燃焼処理を実現することができる。

そして、可燃物を着火するためのバーナー装置が燃焼炉の内部に設けられた可燃物支持用のロストルの下部に設けられ、これによってバーナー装置からの火炎は、ロストルを介して上部の可燃物に向けて立ち昇るため、この立ち昇った火炎によって可燃物を直ちに着火することができる。したがって、従来のように、燃焼炉に付設された上下方向に延びる送気管の上端部から火炎を下方に向けて送り込むものに比べて着火不良で燃焼炉を正常に運転し得なくなるような不都合の発生を有効に防止することができる。

請求項２記載の発明によれば、生ごみや紙製品等の比較的容量の小さい可燃物は、連続供給装置によって連続的に燃焼炉に供給することができる一方、廃タイヤや不要家具等の大型可燃物は、大型可燃物投入口から燃焼炉に投入することができ、バーナー装置を、処理対処の可燃物の種類に応じた汎用性に富んだものにすることができる。

請求項３記載の発明によれば、燃焼炉内には、送風ブロワからの空気が強制供給されるとともに、生成した燃焼排ガスは、吸引ブロワによって強制吸引されるため、これら送風ブロワおよび吸引ブロワの運転を適正に制御することによって、燃焼炉内の環境を可燃物の燃焼に最適の状態にすることが可能になり、これによって効率的な可燃物の燃焼処理を実現することができる。

また、燃焼炉で生成した燃焼排ガスは、その排熱が排熱回収装置によって回収されるため、エネルギーの有効利用に貢献することができる。

請求項４記載の発明によれば、燃焼炉に導入された可燃物は、一旦可燃物受入室に投入され、ここで予熱処理が施されるため、可燃物を直接燃焼室に導入する場合に比較し、燃焼室内での可燃物の燃焼がより円滑に行われ、結果として燃焼処理の熱効率を向上させることができる。

以下、図１を基に、本発明に係るバーナー装置を実施するための最良の形態として、ごみ焼却装置１０について説明するが、本発明は、バーナー装置がごみ焼却装置１０であることに限定されるものではなく、可燃物としてごみ以外の各種の可燃材料を適用することができる他、当該バーナー装置を金属材料を溶融する溶融炉としても使用し得るものである。

図１は、本発明に係るごみ焼却装置の一実施形態を示す一部切欠き斜視図であり、図２は、そのＡ−Ａ線断面図である。なお、これらの図において、Ｘ−Ｘ方向を幅方向、Ｙ−Ｙ方向を前後方向といい、特に−Ｘ方向を左方、＋Ｘ方向を右方、−Ｙ方向を後方、＋Ｙ方向を前方という。これらの図に示すように、ごみ焼却装置（バーナー装置）１０は、ごみ（可燃物）Ｄが装填される焼却炉２０と、この焼却炉２０にごみＤを自動的に供給するごみ自動供給装置（可燃物連続供給装置）３０と、焼却炉２０内に空気を送り込む送気装置４０と、焼却炉２０内で生成した燃焼排ガスを吸気する吸気装置５０と、焼却炉２０内のごみＤに着火処理を施す着火バーナー（着火装置）６０とを備えた基本構成を有している。

前記焼却炉２０は、平面視で円弧状を呈しており、炉床２１と、前方平板壁２２と、一対の側壁２３と、円弧壁２４と、天壁２５と、後方平板壁２６と、蓋体２７とを備えて構成され、これら各壁および蓋体２７に囲繞されることによって内部が空洞に形成されている。

前記炉床２１は、焼却炉２０内でごみＤが燃焼することにより形成された焼却灰を受けるものであり、図２に示すように、後方に向って先下がりに傾斜した傾斜面を有している。前記前方平板壁２２は、炉床２１の平面視で円弧状を呈する弦の部分から立ち上がった状態で形成されている。

また、前記側壁２３は、前記前方平板壁２２の幅方向両側縁部から前方に向けて一対で延設されている。また、前記円弧壁２４は、これら一対の側壁２３間に前記炉床２１の円弧円部に沿った状態で架設されている。かかる円弧壁２４は、高さ寸法が前記前方平板壁２２より低めに設定されている。また、前記天壁２５は、円弧壁２４の上面を覆うものである。また、前記後方平板壁２６は、天壁２５より上方位置で一対の側壁２３の後縁部間に架設されることによって形成されている。

前記蓋体２７は、前方平板壁２２、一対の側壁２３および後方平板壁２６によって形成された角筒体の上面開口を開閉自在に閉止するものであり、後方平板壁２６の上縁部に設けられた蝶板２７１の軸回りに回動自在に取り付けられ、開閉自在になっている。また、前記後方平板壁２６の下縁部からは下縁部が自由端とされた仕切り壁２８が垂下されている。

このような焼却炉２０において、炉床２１の若干上方位置にごみＤを受けるとともに焼却灰を通過させるロストル部材２９が設けられている。このロストル部材２９は、焼却炉２０の平面視での内面形状に沿った支持枠体２９１と、この支持枠体２９１内に等ピッチで架設された複数本のロストル２９２とから構成され、焼却炉２０内に投入されたごみＤは、これら複数本のロストル２９２によって支持されるようになっている。前記仕切り壁２８は、その下端縁部がロストル２９２より相当上方に位置するように上下寸法が設定されている。かかるロストル２９２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等からなるセラミック製のものが採用され、これによって焼却炉２０内が高温（例えば１０００〜１８００℃）になっても溶融しないようになされている。

また、前記前方平板壁２２には、その上部位置に前記ごみ自動供給装置３０からのごみＤ（図２）を焼却炉２０内に投入するためのごみ投入口２２１が設けられている。そして、このような焼却炉２０のロストル部材２９より上方位置における前方平板壁２２と、一対の側壁２３と、後方平板壁２６とに囲まれた空間にごみ投入口２２１を介して投入されたごみＤを一旦受け入れるごみ受入室２０１が形成されているとともに、同上方位置における円弧壁２４と、仕切り壁２８と、天壁２５とに囲まれた空間にごみＤを燃焼させて焼却処理する燃焼室２０２が形成されている。

したがって、ごみ自動供給装置３０からごみ投入口２２１を介してごみ受入室２０１に投入されたごみＤは、ここで一時的に滞留した後、仕切り壁２８の下端縁部とロストル２９２との間に形成された隙間を通って燃焼室２０２内に導入され、燃焼室２０２で燃焼処理に付されることになる。

かかる焼却炉２０は、その本体が構造材としての鉄皮２０３の内面に耐火煉瓦や耐火モルタル等の耐火材２０４が内張りされることによって形成されている。また、前記仕切り壁２８についても、鉄皮２０３が延設されることによって形成された芯材の表裏面に耐火材２０４が張設されている。耐火材２０４が鉄皮２０３に張設されることにより、焼却炉２０は、燃焼室２０２内の高温に対抗し得るようになっている。

そして、焼却炉２０内におけるロストル部材２９より下方位置には、燃焼室２０２からロストル２９２を介して落下した焼却灰を貯留する灰貯留室２０５が形成されているとともに、前記前方平板壁２２におけるロストル部材２９より下方位置には灰掻出し口２０６と、この灰掻出し口２０６を開閉自在に閉止する開閉蓋２０７とが設けられ、適宜この開閉蓋２０７を開放することにより灰貯留室２０５内に溜まった焼却灰を灰掻出し口２０６を介して掻き出し得るようになっている。

前記ごみ自動供給装置３０は、前記ごみ投入口２２１と連通するように前方平板壁２２から前方に向って延設されたごみ供給筒３１と、このごみ供給筒３１内に同心で装着されるスパイラルフィーダ３２と、このスパイラルフィーダ３２を軸心回りに駆動回転させる電動モータ３３と、ごみ供給筒３１の前端上部に固定されたごみホッパー３４とを備えて構成されている。

前記スパイラルフィーダ３２は、電動モータ３３の駆動軸に同心で一体回転可能に連結されたフィーダ軸３２１と、このフィーダ軸３２１周りに螺旋状で形成されたスパイラルフィン３２２とを備えている。そして、かかるスパイラルフィーダ３２のスパイラルフィン３２２が電動モータ３３の駆動でフィーダ軸３２１回りに一体回転することにより、前記ごみホッパー３４から導入されたごみＤがごみ投入口２２１に向けて搬送されるようになっている。

前記ごみホッパー３４は、逆円錐状に形成され、ごみＤが上面開口から投入され得るようになっている。一方、ごみ供給筒３１の前端上部には、ごみホッパー３４の下面開口に対向した貫通孔３１１が穿設され、ごみホッパー３４へ投入されたごみＤは、この貫通孔３１１を介してごみ供給筒３１内に供給されるようになっている。なお、ごみＤが廃タイヤのように大型のものである場合には、当該大型ごみは、ごみ自動供給装置３０を介することなく、蓋体２７を回動操作してごみ受入室２０１の頂部の大型ごみ投入口２２２を開放し、この大型ごみ投入口２２２からごみ受入室２０１内に直接投入される。

このように構成されたごみ自動供給装置３０は、ごみ供給筒３１の先端側が敷地に立設された一対の支柱３５に梁材３５１を介して支持されることにより設置状態が安定するようになされている。

前記送気装置４０は、焼却炉２０の燃焼室２０２に対して空気を供給するものであり、焼却炉２０の天壁２５の略中央位置を上下に貫通した送気管４１と、この送気管４１を介して燃焼室２０２内に空気を送り込む送風ブロワ４２とを備えて構成されている。前記送気管４１は、下端部がロストル２９２の若干上方位置に位置するように燃焼室２０２内での上下寸法が設定され、これによって送気管４１の下端部の空気吹出し口４１１から送気された空気は、燃焼室２０２内に存在するごみＤの略中央部に向けて供給されるようになっている。したがって、燃焼室２０２内のごみＤは、その中央部から四方に向けて放射状に吹き出してくる空気の供給を受けて燃焼することになる。

かかる送気管４１にも、燃焼室２０２に位置する部分に耐火材２０４が全外周面に亘って張設され、この耐火材２０４の断熱効果によって、送気管４１は、燃焼室２０２内で高温に曝されても溶融しないようになされている。

前記吸気装置５０は、ごみＤの焼却処理によって燃焼室２０２内で生成した燃焼排ガスを吸引処理するものであり、焼却炉２０の円弧壁２４上部に穿設された排ガス導出口２４１を介して燃焼室２０２と連通した排気管５１と、この排気管５１の下流端に接続された排熱回収装置５２と、この排熱回収装置５２の下流側に接続された吸引ブロワ５３とを備えて構成されている。そして、吸引ブロワ５３の駆動により燃焼室２０２内で生成した排ガスは、排気管５１内を通り排熱回収装置５２において所定の熱交換器による熱交換で排熱が回収された後、吸引ブロワ５３を介して系外に排気されるようになっている。

このように吸気装置５０に排熱回収装置５２を含ませることにより、燃焼排ガス中の排熱が回収されてエネルギーの有効活用が推進されるとともに、高温の燃焼排ガスが排熱回収装置５２での熱交換で冷却されるため、吸引ブロワ５３の運転に支障をきたすような不都合が回避される。

前記着火バーナー（着火装置）６０は、ごみ焼却装置１０の運転初期に燃焼室２０２内に導入されたごみＤに着火処理を施すものであり、火炎噴射口がロストル２９２の下部で送気管４１の空気吹出し口４１１と対応するように円弧壁２４を貫通した状態で焼却炉２０に取り付けられている。

図３は、本発明に係るごみ焼却装置１０へ好適に適用することができる着火バーナー６０の一実施形態を示す側面視の断面図である。図３に示すように、着火バーナー６０は、外筒６１と、この外筒６１に同心で装着される内筒６２と、この内筒６２に装着される通電発熱体６３と、外筒６１を貫通して外筒６１内に燃料を供給する燃料供給管６４と、外筒６１内および外筒６１内を介して内筒６２内に空気を供給する空気供給管６５とを備えて構成されている。

前記外筒６１は、上流端側が閉止板６１１によって閉止され、この閉止板６１１の中央部に穿設された孔に連通するように空気供給管６５が固定されている一方、下流端側は開放され、内筒６２の外周面と外筒６１の内周面との間に空気を噴出する環状空気噴出口６１２が形成されている。

前記内筒６２内には、上流端を閉止した閉止板６２１から下流側に向けて同心で突設された燃料分配筒６２２と、この燃料分配筒６２２内に閉止板６２１から同心で突設されることによって形成された着火筒６２３とが内装されている。前記内筒６２と燃料分配筒６２２との間には燃料供給管６４からの液体燃料が通過する環状の燃料通過室６２０が形成されている。

この燃料通過室６２０の下流端は閉止されている一方、同上流側には空気を導入するための空気孔が設けられている。かかる燃料分配筒６２２の燃料供給管６４と対向した周面には、筒心方向に１列で複数の燃料供給孔６２２ａが穿設されているとともに、各燃料供給孔６２２ａにピン６６が差し通されている。ピン６６の一部のものは先端が着火筒６２３を貫通している。

前記通電発熱体６３３には、閉止板６２１を貫通した通電発熱体６３の先端が内装されているとともに、先端を閉止した閉止板には着火炎排出孔６２３ａが穿設され、通電発熱体６３によって着火された炎がこの着火筒６２３から排出されるようになっている。そして、着火筒６２３の外周面と、燃料分配筒６２２の内周面との間の環状隙間と、着火筒６２３内とには、セラミック製の塊状を呈した多孔質体６７が内装されている。

そして、着火バーナー６０には、燃料ポンプ６８からの液体燃料が燃料供給管６４を介して供給されるとともに、空気ポンプ６９からの空気が空気供給管６５を介して供給されるようになっている。

このように構成された着火バーナー６０によれば、液体燃料が燃料ポンプ６８の駆動で燃料供給管６４を介して燃料通過室６２０に供給された液体燃料は、燃料供給孔６２２ａの内周面とピン６６との間の環状隙間を通って着火筒６２３の外周面に滴下され、当該外周面と燃料分配筒６２２の内周面との間に内装されている多孔質体６７に吸着されるとともに、一部の液体燃料は、ピン６６を伝って着火筒６２３内にまで侵入し、ここに内装されている多孔質体６７に吸着される。液体燃料は、多数の多孔質体６７に吸着されることによって、内筒６２内に満遍なく行き渡ることになる。

ついで、空気ポンプ６９の駆動で空気供給管６５を介して空気を外筒６１内に供給すると、一部は、環状空気噴出口６１２から外部へ放出されるとともに、残部が燃料通過室６２０および着火筒６２３の外周面と燃料分配筒６２２の内周面との隙間に供給され、当該隙間内および着火筒６２３内は、多孔質体６７から気化した気化燃料と空気とが混合した混合気が充満した状態になる。この状態で、通電発熱体６３に通電することにより、当該通電発熱体６３の発熱によって混合気が引火し、これによって着火バーナー６０が着火する。

そして、一旦着火バーナー６０が着火すると、着火筒６２３の外周面と燃料分配筒６２２の内周面と隙間から放出された火炎および未だ燃焼していない液体燃料の飛沫が環状空気噴出口６１２から放出される空気によって包まれた状態になり、これによる液体燃料の完全燃焼でさらに大きな火炎が形成され、この火炎が灰貯留室２０５に放出されることになるため、ロストル２９２に支持されている燃焼室２０２内のごみＤは、即座に着火されることになる。

したがって、予めごみ自動供給装置３０の駆動によりごみＤを燃焼室２０２内に装填し、かつ、送風ブロワ４２および吸引ブロワ５３を駆動させた状態で、着火バーナー６０を着火することにより、燃焼室２０２内のごみＤも着火し、その後は、着火バーナー６０を消火しても、一旦着火したごみＤは、送気管４１を介して供給される空気によって燃焼を継続することになる。

因みに、本実施形態においては、着火バーナー６０用の液体燃料として軽油あるいは灯油が採用されているが、着火バーナー６０は、上記のような特殊な構造によって液体燃料が極めて効率よく燃焼するため、軽油や灯油に代えて使用済みのいわゆる廃油であっても好適に使用することが可能であり、燃料コストの低減化に貢献することができる。

図４は、排熱回収装置５２の一実施形態を説明するための図であり、（イ）は、排熱回収装置５２の側面視の断面図、（ロ）は、熱交換パイプの一実施形態を示す一部切欠き側面図である。図４の（イ）に示すように、排熱回収装置５２は、熱交換装置の一種であり、筒状を呈した長尺の装置本体５２１と、この装置本体５２１に内装された複数本の熱交換パイプ５５とを備えた基本構成を有している。

前記装置本体５２１は、例えば円筒状の周壁５２２と、この周壁５２２の各端面に設けられた一対の端壁５２３とを備えている。各端壁５２３の中心位置には、装置本体５２１内と連通する接続管５２４がそれぞれ設けられ、上流側（図４の左方）の接続管５２４には前記排気管５１が接続されているとともに、下流側の接続管５２４には前記吸引ブロワ５３へと続く第２排気管５４が接続されている。

また、装置本体５２１内の上流側および下流側には、仕切り壁５２５がそれぞれ設けられ、これによって装置本体５２１内は、上流側の仕切り壁５２５のさらに上流側に形成された前室５２１ａと、一対の仕切り壁５２５に挟まれた熱交換室５２１ｂと、下流側の仕切り壁５２５のさらに下流側に形成された後室５２１ｃとに仕切られている。

そして、前記各熱交換パイプ５５は、前記熱交換室５２１ｂ内において、一対の仕切り壁５２５間に架設され、これによって前記前室５２１ａと後室５２１ｃとは、複数本の熱交換パイプ５５を介して互いに連通した状態になっている。したがって、排気管５１および接続管５２４を介して前室５２１ａに導入された焼却炉２０からの排気は、装置本体５２１内で各熱交換パイプ５５に分配された後、熱交換パイプ５５内を通って後室５２１ｃに集合され、第２排気管５４および吸引ブロワ５３介し系外に排出されることになる。。

また、装置本体５２１の周壁５２２には、下流側の仕切り壁５２５より若干上流位置に所定の熱媒体を熱交換室５２１ｂ内に導入するための熱媒体導入管５２６が接続されているとともに、上流側の仕切り壁５２５より若干下流位置に熱媒体導出管５２７が接続されている。

したがって、焼却炉２０からの排気を排気管５１、接続管５２４および前室５２１ａを介して装置本体５２１内の各熱交換パイプ５５に導入した状態で、熱媒体を熱媒体導入管５２６から熱交換室５２１ｂ内に導入することにより、当該熱媒体は、熱交換パイプ５５を介して排気と熱交換されて加熱される一方、熱交換パイプ５５内を流通する排気は冷却され、後室５２１ｃ、下流側の接続管５２４、第２排気管５４および吸引ブロワ５３を通って系外に排出されることになる。

そして、熱交換パイプ５５は、内面側の断面積の合計の値が排気管５１の内面側の断面積より大きくなるように各熱交換パイプ５５の断面積やや採用本数が設定され、これによって燃焼排ガスの熱交換パイプ５５内での圧力損失が大きくなるのを防止している。

本実施形態においては、熱媒体として水（図４に破線の矢印で表示）が採用され、この水が焼却炉２０からの高温の燃焼排ガス（図４に実線の矢印で表示）と熱交換されることによって蒸気となって熱媒体導出管５２７から導出されるように設計されている。したがって、例えば、得られた蒸気で発電用のタービンを駆動させることで排熱の有効利用を図ることができる。なお、蒸気の利用は発電に限らず、暖房用の熱源など、各種の用途に利用可能である。

また、熱媒体は水であることに限定されるものではなく、熱交換用のオイルなど用途に応じて各種の液体を利用することができる。

そして、本実施形態においては、高温の排ガスに対応することができるように、接続管５２４の内周面および前室５２１ａの内壁面に、焼却炉２０の場合と同様の耐火材２０４が内張りされ、これによって排熱回収装置５２の上流側が高熱から保護されている。

さらに、熱交換パイプ５５は、排熱の高温に耐えるために特殊な構造のものが採用されている。すなわち、かかる熱交換パイプ５５は、図４の（ロ）に示すように、炭化ケイ素等のセラミック材料からなるセラミックパイプ５５１と、このセラミックパイプ５５１に密着状態で外嵌された金属パイプ５５２とから構成されている。本実施形態においては、金属パイプ５５２としてステンレススチール製のものが採用されているが、金属パイプ５５２がステンレススチール製であることに限定されない。

このような熱交換パイプ５５が採用されることにより、１０００℃〜１８００℃の高温の排気が熱交換パイプ５５内に導入されても、セラミックパイプ５５１の断熱効果によって熱交換パイプ５５が熱損傷するような不都合を確実に回避することができる。

図５は、本発明に係るごみ焼却装置１０の作用を説明するための説明図である。本発明に係るごみ焼却装置１０は、送気管４１の空気吹出し口４１１が焼却炉２０の燃焼室２０２内に装填されたごみＤの堆積物の略中心位置に位置するように設定されているため、空気吹出し口４１１から吹き出した空気は、図５に実線矢印で示すように、堆積したごみＤに対して満遍なく均等に供給される。したがって、従来のように、堆積したごみＤの山の一側面や下面側から空気が供給される場合に比較し、ごみＤの山において供給空気に対して陰になる部分が存在せず、これによってごみＤは燃え残りのない状態で均等に完全燃焼して焼却される。

そして、燃焼室２０２内で発生した燃焼排ガスは、図５に白抜き矢印で示すように、吸引ブロワ５３の駆動で排気管５１へ吸引されるため、燃焼室２０２内は常に新たな空気に満たされた状態になり、ごみＤの円滑、かつ、効率的な焼却処理が実現する。

以上詳述したように、本発明に係るごみ焼却装置１０は、投入されたごみＤを焼却処理する焼却炉２０と、この焼却炉２０内に空気を供給する送気管４１と、焼却炉２０内で形成した燃焼排ガスを排気する排気管５１とを備えてなるものであり、焼却炉２０は、その内部に設けられたごみ支持用のロストル２９２と、このロストル２９２の下部に設けられた着火用の着火バーナー６０とを有し、送気管４１は、空気吹出し口４１１が焼却炉２０内のごみＤの略中心位置に位置するように配設されている。

したがって、ごみＤが焼却炉２０内に装填された状態で送気管４１から空気吹出し口４１１を介して空気を吹き出させることにより、この空気は、ごみＤの略中心位置に供給され、ごみＤの中を満遍なく通過して四方に拡散していくため、ごみＤの燃焼は、その略中心位置から四方に広がっていき、均一に燃焼されることで燃え残りのない確実な焼却処理を実現することができる。

したがって、従来のごみ焼却装置においては、空気が焼却炉２０の壁面の一部に開口された空気取入口や、焼却炉２０内のロストル２９２の下部から空気が焼却炉２０内に導入され、これによって焼却炉２０内のごみＤの一面にしか空気が供給されないことから、ごみＤに対する空気の供給が不均一になり、これによってごみＤの均一でかつ効率的な焼却処理が実現し難かったという不都合を確実に解消することができる。

そして、ごみＤを着火するための着火バーナー６０が焼却炉２０の内部に設けられたごみ支持用のロストル２９２の下部に設けられ、これによって着火バーナー６０からの火炎は、ロストル２９２を介して上部のごみＤに向けて立ち昇るため、ごみＤは、この立ち昇った火炎に炙られて直ちに着火する。したがって、従来のように、焼却炉２０に付設された上下方向に延びる送気管４１の上端部から火炎を下方に向けて送り込むものに比べて着火不良で焼却炉２０を正常に運転し得なくなるような不都合の発生を有効に防止することができる。

また、焼却炉２０には、ごみＤを連続的に焼却炉２０内に供給するごみ自動供給装置３０と、大型ごみを投入するための大型ごみ投入口２２２とが付設されているため、生ごみや紙製品等の比較的容量の小さいごみＤは、ごみ自動供給装置３０によって連続的に焼却炉２０に供給することができる一方、廃タイヤや不要家具等の大型ごみは、大型ごみ投入口２２２から焼却炉２０に投入することができ、ごみ焼却装置１０を、処理対処であるごみの種類に応じて汎用性に富んだものにすることができる。

また、送気管４１には、焼却炉２０内のごみＤに向けて空気を送り込む送風ブロワ４２が接続され、排気管５１には、焼却炉２０内で形成した燃焼排ガスから排熱を回収する排熱回収装置５２と、この排熱回収装置５２を介して燃焼排ガスを吸引する吸引ブロワ５３とが接続されているため、焼却炉２０内には、送風ブロワ４２からの空気が強制供給されるとともに、生成した燃焼排ガスは、吸引ブロワ５３によって強制吸引され、これら送風ブロワ４２および吸引ブロワ５３の運転を適正に制御することによって、焼却炉内の環境をごみＤの燃焼に最適の状態にすることが可能になり、効率的なごみＤの燃焼処理を達成することができる。

また、焼却炉２０で生成した燃焼排ガスは、その排熱が排熱回収装置５２によって回収されるため、エネルギーの有効利用に貢献することができる。

そして、焼却炉２０は、ごみＤが燃焼される燃焼室２０２と、この燃焼室２０２に下部が自由端となるように焼却炉２０の天板から垂下された仕切り壁２８と、この仕切り壁２８を介して燃焼室２０２に隣設されたごみ受入室２０１とを備えて構成されているため、焼却炉２０に導入されたごみＤは、一旦ごみ受入室２０１に投入され、ここで予熱処理が施され、これによってごみＤを直接燃焼室２０２に導入する場合に比較し、燃焼室２０２内でのごみＤの燃焼がより円滑に行われ、結果として焼却処理の熱効率を向上させることができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の内容をも包含するものである。

（１）上記の実施形態においては、焼却炉２０は、平面視で円弧状を呈するものが採用されているが、本発明は、焼却炉２０が平面視で円弧状をていするものであることに限定されるものではなく、全体的に円筒状であってもよいし、直方体状を呈するものであってもよく、状況に応じて適宜最適な立体形状が設定される。

（２）上記の実施形態では、ごみ自動供給装置３０において電動モータ３３の駆動軸ががスパイラルフィーダ３２のフィーダ軸３２１に直接連結されているが、本発明は、電動モータ３３の駆動軸をフィーダ軸３２１に直結することに限定されるものではなく、各種のギヤを組み合わせて形成されたギヤ機構を介して減速状態で電動モータ３３の駆動力をスパイラルフィーダ３２に伝達するようにしてもよい。

（３）上記の実施形態においては、燃焼室２０２内に装填されたごみＤを着火するための着火装置として、特殊な構造の着火バーナー６０が採用されているが、本発明は、かかる着火バーナー６０を採用することに限定されるものではなく、市販されている通常のバーナー装置を採用してもよい。

（４）上記の実施形態においては、着火バーナー６０を燃焼室２０２内のごみＤの着火時に使用するようにしているが、本発明は、着火バーナー６０をごみＤの着火時のみに使用することに限定されるものではなく、ごみＤの種類や量等の状況に応じて適宜使用してもよい。例えば大型ごみが多くて燃えにくい場合など、送気装置４０からの空気供給による大型ごみの自然に加えて着火バーナー６０による強制燃焼を加味することにより、焼却処理がより効率的に行われる。

（５）上記の実施形態においては、着火バーナー６０を横置きで灰貯留室２０５内に装着しているが、本発明は、着火バーナー６０を横置きで装着することに限定されるものではなく、火炎噴射口を上に向けた縦置きで装着してもよい。こうすることによって着火バーナー６０からの火炎がロストル２９２間の隙間を介してごみＤに直接当るため、ごみＤの着火がより迅速に行われる。

（６）上記の実施形態においては、排熱回収装置５２として焼却炉２０からの高温の排気を熱交換パイプ５５内に通すことによって当該熱交換パイプ５５内の高温の排気と、熱交換パイプ５５の外側の熱媒体との熱交換を行わせるようにしているが、これとは逆に、焼却炉２０からの高温の排気を熱交換パイプ５５内に通し、熱交換パイプ５５の外側に供給された熱媒体との熱交換で当該熱媒体を加熱するようにしてもよい。但し、この場合には、上記の実施形態とは逆に、セラミックパイプ５５１を金属パイプ５５２に外嵌する必要がある。

本発明に係るごみ焼却装置の一実施形態を示す一部切欠き斜視図である。 図１に示すごみ焼却装置のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係るごみ焼却装置へ好適に適用することができる着火バーナーの一実施形態を示す側面視の断面図である。 排熱回収装置の一実施形態を説明するための図であり、（イ）は、排熱回収装置の側面視の断面図、（ロ）は、熱交換パイプの一実施形態を示す一部切欠き側面図である。 本発明に係るごみ焼却装置の作用を説明するための説明図である。

符号の説明

１０ ごみ焼却装置（バーナー装置）
２０ 焼却炉
２０１ ごみ受入室 ２０２ 燃焼室
２０３ 鉄皮 ２０４ 耐火材
２０５ 灰貯留室 ２０６ 灰掻出し口
２０７ 開閉蓋 ２１ 炉床
２２ 前方平板壁 ２２１ ごみ投入口
２２２ 大型ごみ投入口 ２３ 側壁
２４ 円弧壁 ２４１ 排ガス導出口
２５ 天壁 ２６ 後方平板壁
２７ 蓋体 ２７１ 蝶板
２８ 仕切り壁 ２９ ロストル部材
２９１ 支持枠体 ２９２ ロストル
３０ ごみ自動供給装置（可燃物連続供給装置）
３１ ごみ供給筒 ３１１ 貫通孔
３２ スパイラルフィーダ ３２１ フィーダ軸
３２２ スパイラルフィン ３３ 電動モータ
３４ ごみホッパー ３５ 支柱
３５１ 梁材 ４０ 送気装置
４１ 送気管 ４１１ 空気吹出し口
４２ 送風ブロワ ５０ 吸気装置
５１ 排気管 ５２ 排熱回収装置
５２１ 装置本体 ５２１ａ 前室
５２１ｂ 熱交換室 ５２１ｃ 後室
５２２ 周壁 ５２３ 端壁
５２４ 接続管 ５２５ 仕切り壁
５２６ 熱媒体導入管 ５２７ 熱媒体導出管
５３ 吸引ブロワ ５４ 第２排気管
５５ 熱交換パイプ ５５１ セラミックパイプ
５５２ 金属パイプ ６０ 着火バーナー（着火装置）
６１ 外筒 ６１１ 閉止板
６１２ 環状空気噴出口 ６２ 内筒
６２０ 燃料通過室 ６２１ 閉止板
６２２ 燃料分配筒 ６２２ａ 燃料供給孔
６２３ 着火筒 ６２３ａ 着火炎排出孔
６３ 通電発熱体 ６４ 燃料供給管
６５ 空気供給管 ６６ ピン
６７ 多孔質体 ６８ 燃料ポンプ
６８ 空気ポンプ Ｄ ごみ

Claims (4)

1. 投入された可燃物を燃焼処理する燃焼炉と、この燃焼炉内に空気を供給する送気管と、前記燃焼炉内で形成した燃焼排ガスを排気する排気管とを備えてなるバーナー装置であって、
   前記燃焼炉は、その内部に設けられた可燃物支持用のロストルと、このロストルの下部に設けられた着火装置とを有し、
   前記送気管は、空気吹出し口が前記燃焼炉内の可燃物の略中心位置に位置するように配設されていることを特徴とするバーナー装置。
2. 前記燃焼炉には、可燃物を連続的に燃焼炉内に供給する可燃物連続供給装置と、大型可燃物を投入するための大型可燃物投入口とが付設されていることを特徴とする請求項１記載のバーナー装置。
3. 前記送気管には、燃焼炉内の可燃物に向けて空気を送り込む送風ブロワが接続され、前記排気管には、燃焼炉内で形成した燃焼排ガスから排熱を回収する排熱回収装置と、この排熱回収装置を介して燃焼排ガスを吸引する吸引ブロワとが接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のバーナー装置。
4. 前記燃焼炉は、可燃物が燃焼される燃焼室と、この燃焼室に下部が自由端となるように燃焼炉の天板から垂下された仕切り壁と、この仕切り壁を介して前記燃焼室に隣設された可燃物受入室とを備えて構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバーナー装置。

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