JP2006170472A - 焼却炉用外気遮断投入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被燃焼物としての発泡スチロール等の軽量焼却物を投入する外気遮断投入装置において、当該被燃焼物を焼却する焼却炉の発生熱量により、外気遮断投入装置内壁部が高温に達し、当該被燃焼物が軟化あるいは溶解し壁面に付着することを防ぎ、しかも、被燃焼物を収容する容積を大きくし、かつ連続投入を可能とすることを課題とする。
【解決手段】本発明は、被燃焼物を焼却炉内部へ投入する投入構造である外気遮断投入装置において、当該外気遮断投入装置の外郭を構成する筐体であるシュータと、上部に設けた投入用扉と、焼却炉体直前に付設された外気遮断用扉と、該外気遮断用扉を開閉するために外気遮断投入装置の外部に設けた回転構造を有する投入用レバーと、投入された該被燃焼物を後方より風力搬送すると共に焼却炉体内部へ円滑に投入を行うための空気を供給する風圧装置とから構成されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、被燃焼物としての廃棄物を焼却する焼却炉に取付けられた外気遮断投入装置関し、特に被燃焼物としての発泡スチロール等に代表される廃棄物の軽量焼却物を投入する焼却炉に取付けられた焼却炉用外気遮断投入装置に関する。

従来、発泡スチロール等に代表される廃棄物の軽量焼却物を被燃焼物とする焼却に関しては、当該被燃焼物を外気遮断投入装置に投入すると、当該被燃焼物が完全には焼却炉体内へ搬送されずに外気遮断投入装置内に付着し、追加の被燃焼物の投入を妨げることがあり、問題となっていた。

特許文献１に記載の発明には、「底部にロストルを備え、前壁に廃棄物投入口を有して一次燃焼室を形成する炉体と、この炉体部に連通し前記一次燃焼室から流れてくる燃焼ガスを高温化するバーナを有する排気筒と、この排気筒に連通して上端に排気口を有するとともに、筒内に加圧空気を供給する二次空気供給管を同心配置して二次燃焼室を形成する燃焼筒とを備えてなる小規模焼却炉と、前記小規模焼却炉の廃棄物投入口に該廃棄物投入口を開閉可能に設けられ、前記廃棄物投入口を閉塞した状態で廃棄物を炉体内の一次燃焼室に投入することができる外気遮断投入装置とからなる」外気遮断投入装置付小規模焼却炉が記載されている。しかし、当該外気遮断投入装置では、前記発泡スチロール等に代表される廃棄物の軽量焼却物を被燃焼物として投入する際に、外気遮断投入装置内で付着することに対する対策は取られていない。

また、特許文献２に記載の発明には、「一次燃焼室を形成する焼却炉体の底部にロストルを設け、該焼却炉体の一端側には焼却物投入口と焼却灰排出口とを設け、前記焼却物投入口と前記焼却灰排出口にそれぞれ密閉用扉を開閉自在に設けると共に前記焼却灰排出口の密閉用扉に燃焼空気供給調節口を設け、他方、前記焼却炉体の他端閉塞側には前記一次燃焼室に連通して二次燃焼室を形成する燃焼筒と該燃焼筒に連通する排気筒を設け、前記燃焼筒には二次燃焼室に連通し燃焼ガスを昇温させると共に空気を供給する一対の昇温用バーナを対向配置して設け、前記燃焼筒と排気筒との連結部に網目部材を設けたこと」が記載されている。しかし、当該発明は、被燃焼物を直接、焼却炉体内へ投入するものであり、外気遮断投入装置についての発明では無い。

また、特許文献３に記載の発明には、「上部にごみ投入口と煙突を有する縦型の焼却筒底部にロストルを設置し、焼却筒の中心にロストルを貫通して空気供給筒を起立し、空気供給筒の基端に送風機を接続するとともに空気供給筒の先端を閉じその周壁には多数の噴気口を形成し、さらに空気供給筒の外周をその外径より大きい金属製防護ネットで被覆するようにした」ことが記載されている。しかし、当該発明は、被燃焼物を直接、焼却炉体内へ投入するものであり、外気遮断投入装置についての発明では無い。

特開２００３−３１４８１０号公報（第２頁、右欄２８〜３８行目、及び図１〜図４） 特開２０００−１８５３２号公報（第２頁、右欄３〜１３行目、及び図１〜図２） 特開平１０−１８５１５０号公報（第２頁、左欄２３〜２９行目、及び図１）

ところで、廃棄物を焼却することによって、発生するダイオキシン類が人の生命及び健康に重大な影響を及ぼすおそれがあることから、ダイオキシン類による環境汚染の防止及びその除去のため「ダイオキシン類対策特別措置法（平成１１年法律第１０５号）」が制定され、小型焼却炉（焼却能力 ５０〜２００ｋｇ／ｈ）についてダイオキシン排出基準が制定された。

その排出基準は、ダイオキシン濃度 ５ｎｇ‐ＴＥＱ／ｍ^３Ｎ となっている。

さらに、環境省は、前記「ダイオキシン類対策特別措置法」を踏まえて「廃棄物の処理及び清掃に関する法律施行規則（昭和４６年厚生省令第３５号）」の一部改正が平成１３年３月２６日付けで公布され、平成１４年１２月より施行されている。

その改正内容は、下記の通りである。
第一条の七
令第三条第二号イの環境省令で定める構造は、次の通りとする。

１．空気取入口及び煙突の先端以外の焼却設備内と外気とが接触することなく、燃焼室において発生するガス（以下「燃焼ガス」という。）の温度が摂氏８００度以上の状態で廃棄物を焼却できるものであること。
２．焼却に必要な量の空気の通風が行われるものであること。
３．外気と遮断された状態で廃棄物を燃焼室に投入することができるものであること（ガス化燃焼方式のその他の構造上やむを得ないと認められる焼却設備の場合を除く。）。
４．燃焼中の燃焼ガスの温度を測定するための装置が設けられていること。
５．燃焼ガスの温度を保つために必要な助燃装置が設けられていること。

そこで、前記基準に適合するために、特許文献１に記載の焼却炉が開発された。当該焼却炉の発明の中で、外気遮断投入装置は、「外気と遮断された状態で廃棄物を燃焼室に投入することができるものであること」に適合するものである。

ところで、外気遮断投入装置へ発泡スチロール等に代表される廃棄物の軽量焼却物を被燃焼物として投入すると、以下のような問題点が指摘されている。すなわち、
１．従来の外気遮断投入装置の場合、焼却炉体内の焼却による発生熱量により外気遮断投入装置内壁部が高温に達し、発泡スチロール等に代表される廃棄物の軽量焼却物を投入すると、軟化あるいは溶解し壁面に張り付いてしまう。当該軽量焼却物は一度張り付くと、その後の軽量焼却物の投入が困難となり、更に当該軽量焼却物が冷え固まった場合には、当該軽量焼却物を剥離する作業により復旧する必要がある。
２．外気遮断投入装置の被燃焼物を収容する容積を大きくするには限度があり、一方、軽量焼却物である発泡スチロールは、その９５％が空気であることにより比重が小さく、被燃焼物の質量比に対する容積は膨大となる。従来の外気遮断投入装置によって被燃焼物を投入する投入作業を行う場合、当該外気遮断投入装置の被燃焼物を収容する容積に制限があるために少量ずつ投入を繰返し行えば処理することが可能であるが、その作業は著しく大であり困難を極めることになる。特に、特許文献１に記載の外気遮断投入装置では、側面より被燃焼物を投入するために、被燃焼物を収容する容積には限度がある。そこで、軽量焼却物である発泡スチロールの投入を行う場合は、より大き目の容積を要し、かつ連続投入が容易な構造であることが望ましい。

しかし、これらの問題点に対して、特許文献１〜３には、その解決策が示されていない。

そこで、本発明は上記に鑑みてなされたもので、被燃焼物としての発泡スチロール等の軽量焼却物を投入する外気遮断投入装置において、当該被燃焼物を焼却する焼却炉の発生熱量により、外気遮断投入装置内壁部が高温に達し、発泡スチロール等に代表される廃棄物の軽量焼却物を投入すると、軟化あるいは溶解し壁面に付着することを防ぎ、しかも、当該外気遮断投入装置の被燃焼物を収容する容積を大きくし、かつ連続投入を可能とすることを課題とする。更に、当然ながら、外気遮断投入装置は、焼却炉の基準である「廃棄物の処理及び清掃に関する法律施行規則（昭和４６年厚生省令第３５号）」（平成１４年１２月施行版）をクリアすることも課題である。

上記目的を達成するために、本発明の外気遮断投入装置においては、下記のような手段を取った。

請求項１記載の本発明は、軽量焼却物である被燃焼物を焼却炉内部へ投入する投入構造である外気遮断投入装置において、該外気遮断投入装置の外郭を構成する筐体であるシュータと、該外気遮断投入装置の上部に設けた投入用扉と、焼却炉体直前に付設された外気遮断用扉と、該外気遮断用扉を開閉するために外気遮断投入装置の外部に設けた回転構造を有する投入用レバーと、投入された該被燃焼物を後方より風力搬送すると共に焼却炉体内部へ円滑に投入を行うための空気を供給する風圧装置とから構成されたこと、を特徴とする焼却炉用外気遮断投入装置である。

これは、本発明の請求項1では、風圧装置を備えることにより、投入された該被燃焼物を後方より風力搬送すると共に焼却炉体内部へ円滑に投入を行うための風圧を与えることができるようになっている。

すなわち、シュータ内部の被燃焼物を滑走させる面であるシュータ底面を焼却炉体の炉体側投入口に対して上方位置へ勾配を付けて設置すると、シュータの上方位置に設けられた焼却物投入口から投入された被燃焼物は勾配付きのシュータ底面に投下され、シュータの上方に設置された風圧装置による風圧によってシュータ底面上を焼却炉体方向へ滑りながら搬送する。

また、請求項２記載の本発明は、前記風圧装置は、焼却炉体の外側面に設置されたブロアに接続された投入空気送風管と、該投入空気送風管に接続されると共にシュータ外側面の裏面側に設置された空気送風管と、該空気送風管に接続されると共にシュータ内部の上部より空気を供給する空気供給管とから構成されたこと、を特徴とする請求項１記載の外気遮断投入装置である。

これは、請求項２の風圧装置では、シュータ内部に設けられた空気送風管によりシュータ内部の上部より風圧を与えることにより被燃焼物を焼却炉体内部へ搬送させることができるようになっている。

すなわち、当該風圧装置は、シュータの上方に設置された空気供給管からの空気の噴射による風圧によって被燃焼物を焼却炉体内部へシュータ底面上を滑りながら搬送する。

また、請求項３記載の本発明は、前記風圧装置は、前記投入空気送風管から分岐したチャンバー空気送風管を有し、該チャンバー空気送風管は、シュータ外側面の下側に設けられたチャンバーボックスへ空気を供給し、該供給された空気はチャンバーボックスに設けられた複数の小孔から空気を焼却炉体内部へ供給すること、を特徴とする請求項２記載の外気遮断投入装置である。

これは、請求項３の風圧装置では、シュータ底面の下部に設けられたチャンバーボックスへ供給された空気はチャンバーボックスに設けられた複数の小孔から空気を上方へ噴出させて焼却炉体内部へ供給することができるので、被燃焼物を焼却炉体内部へ落下させることができるようになっている。

すなわち、焼却炉体付近に到着した被燃焼物は、シュータと焼却炉体との接合部付近に付設されたチャンバーボックスに設けられた複数の小孔から上方へ噴出した空気により、適度に浮き上がることにより、炉体側投入口に投入され、焼却炉体内部に落下する。

本発明の外気遮断投入装置は、以上の説明から、以下に記載されるような効果を奏する。

本発明の外気遮断投入装置内に発泡スチロール等の軽量焼却物が付着することが無く、焼却炉体に投入することができた。

また、本発明の外気遮断投入装置は、当該外気遮断投入装置の容積を大きくすることができ、従来よりも大容量の軽量焼却物の投入が可能になり、かつ連続投入の作業性も容易になった。

更に、本発明の外気遮断投入装置は、焼却炉の基準である「廃棄物の処理及び清掃に関する法律施行規則（昭和４６年厚生省令第３５号）」（平成１４年１２月施行版）をクリアするものである。

以下に、本発明の実施をするための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の外気遮断投入装置の一実施例の側面図の断面図である。図２は、本発明の外気遮断投入装置を取付けた焼却炉の正面図である。図３は、図２の側面図の断面図であり、外気遮断投入装置の空気の流れを説明するための図面である。図４は、図２の側面図の断面図であり、外気遮断投入装置に被燃焼物を投入した状態を説明するための図面である。図５は、図２の側面図の断面図であり、焼却炉体内への被燃焼物の投入原理を説明するための図面である。

また、図６は、焼却炉の昇温用バーナーを説明するための図２のＡ−Ａ断面図である。図７は、焼却炉の焼却炉体の段差を説明するための図２のＢ−Ｂ断面図である。図８は、昇温用バーナーのバーナー防護カバーを説明するための部分図である。

まず、図１〜５により、本発明の外気遮断投入装置の一実施例を説明する。尚、本発明の外気遮断投入装置を取付けた焼却炉の基本構成については、主に図１及び図２並びに図６〜図８に基づいて後記する。

図１〜図５に示すように、本発明の外気遮断投入装置１は、焼却炉５の焼却炉体２に取付けられている。

すなわち、外気遮断投入装置１は、発泡スチロール等の軽量焼却物を被燃焼物５１として焼却炉５へ投入する投入構造を有する装置であり、当該外気遮断投入装置１の外郭を構成する筐体であるシュータ１１と、当該外気遮断投入装置１の上部に設けた投入用扉１２と、焼却炉体２直前に付設された外気遮断用扉１３と、当該外気遮断用扉１３を開閉するために外気遮断投入装置１の外部に設けた回転構造を有する投入用レバー１４と、投入された該被燃焼物５１を後方より風力搬送すると共に焼却炉体２内部へ円滑に投入を行うための空気を供給する風圧装置１５と、から構成されたものである。

そして、前記風圧装置１５は、焼却炉体２の外側面に設置されたブロアに接続された投入空気送風管（図示せず）と、該投入空気送風管に接続されると共にシュータ１１外側面の裏面側に設置された空気送風管１５１と、該空気送風管１５１に接続されると共にシュータ１１内部の上部より空気を供給する空気供給管１５２と、から構成されたものである。

ここで、前記ブロアは、焼却炉体２の外側面の裏面側に設置されているブロア４６を利用するか、若しくは、焼却炉体２の外側面に新たにブロア（図示せず）を設置して利用することもできる。特に、ブロア４６の容量（吐出圧力、風量など）が不足するときには、新たなブロアを設置すると良い。

また、前記風圧装置１５は、前記投入空気送風管から分岐したチャンバー空気送風管１５３を有し、該チャンバー空気送風管１５３は、シュータ１１外側面の下側に設けられたチャンバーボックス１５４へ空気を供給し、該供給された空気はチャンバーボックス１５４に設けられた複数の小孔１５５、１５５、…から空気を焼却炉体２内部へ供給する。換言すると、前記投入空気送風管は、分岐して空気送風管１５１とチャンバー空気送風管１５３となる。

このように、本発明の外気遮断投入装置１は、空気送風管１５２より筐体であるシュータ１１の底面に当たるシュータ底面１１１の筐体内側に沿って空気を送り込むことにより、焼却物投入口１６より投入された発泡スチロール等の軽量焼却物がシュータ底面１１１との摩擦抵抗に対して充分な加速を得るために風圧装置１５を設けたものである。

また、図１〜図５では、被燃焼物５１を自然落下させるために、シュータ底面１１１を焼却炉体２に対して斜め上方へ取付けているので、被燃焼物５１は、自然落下と空気供給管１５２から噴出してくる空気の圧力とで炉体投入口２３側へ落下していく。尚、シュータ底面１１１は、斜め上方への取付けに限定されるものでは無く、水平に取付けても良い。この時、被燃焼物５１は、空気供給管１５２から噴出してくる空気の圧力で炉体側投入口２３側へ落下していくか、若しくは、人力により炉体側投入口２３側へ押し出していくことになる。

補足して説明すると、外気遮断投入装置１は、シュータ底面１１１に沿って空気供給管１５２から空気を送り込むことにより、シュータ１１特にシュータ底面１１１を冷却しながら投入した発泡スチロール等の軽量焼却物がシュータ底面１１１への付着を防止すると共に、軽量焼却物がシュータ底面１１１の摩擦係数に対して充分な加速を得て滑走するための風量、風圧等を設定するブロアを設けている。

また、外気遮断投入装置１は、シュータ１１と焼却炉体２との接合部付近、すなわち、シュータ底面１１１の下部にチャンバーボックス１５４を設け、該チャンバーボックス１５４に複数の小孔１５５，１５５、…を設けた空気流通経路を形成したことにより、当該複数の小孔１５５，１５５、…から噴出した空気により高温化した外気遮断用扉１３及びシュータ底面１１１の下部並びに焼却炉体２を冷却することによって、発泡スチロール等の軽量焼却物の滑走を円滑にし、かつ、発泡スチロール等の軽量焼却物の外気遮断用扉１３及びシュータ底面１１１への付着並びに焼却炉体２への付着を防止すると同時に発泡スチロール等の軽量焼却物をシュータ底面１１１から浮上させながら焼却炉体２内部へ落下させる構造とするものである。

更に、詳しく説明すると、焼却炉体２は、耐熱耐火に耐える耐火セメント製であるため、被燃焼物５１を投入するために開口された炉体側投入口２３の周部の端面を形成している炉体側肉厚部２３１は、耐火セメント製となっている。同様に、外気遮断投入装置１の焼却炉体２への取付け部である投入装置側投入口２５も耐火セメント製であるため、被燃焼物５１を投入する投入装置側投入口２５に開口された開口部２５２の周部の端面である装置側肉厚部２５１は耐火セメント製となっている。

ところで、耐火セメント製の表面は摩擦係数が大きく滑りにくい。換言すると、耐火セメント製の表面は、ざらざらしているので発泡スチロール等の軽量焼却物の被燃焼物５１に対して滑りにくい状態である。すなわち、耐火セメント製である炉体側肉厚部２３１及び装置側肉厚部２５１での被燃焼物５１は、摩擦抵抗のため滑りにくく引っ掛かり易い状態であるので、チャンバーボックス１５４に設けた複数の小孔１５５，１５５、…から噴出した空気により、被燃焼物５１を浮遊させて焼却炉体２内部へ落下させるのである。

詳しく説明すると、シュータ１１（当然ながら、シュータ底面１１１も含む）は鋼板製であるので、耐火セメント製よりも摩擦係数は低いので、被燃焼物５１はシュータ底面１１１上を滑りやすいが、前記する耐火セメント製である炉体側肉厚部２３１及び装置側肉厚部２５１上では滑りにくいので、前記複数の小孔１５５，１５５、…から噴出した空気により、被燃焼物５１を浮遊させて焼却炉体２内部へ落下させるのである。

尚、当該複数の小孔１５５，１５５、…から噴出した空気は、図１では、斜め上方へ噴出するように設定されているが、鉛直上方でも良い。当該複数の小孔１５５，１５５、…の方向は、被燃焼物５１である軽量焼却物が噴出した空気により浮上し、焼却炉体２内部へ落下するような方向にすれば良い。

ここで、図１〜図５により、外気遮断投入装置１における被燃焼物５１の投入過程をまとめる。図１は本発明の外気遮断投入装置の一実施例の側面図であり、図２は当該外気遮断投入装置を取付けた焼却炉の正面図であり、図３は当該外気遮断投入装置の空気の流れを説明するための図面であり、図４は当該外気遮断投入装置に被燃焼物を投入した状態を説明するための図面であり、図５は焼却炉体内への被燃焼物の投入原理を説明するための図面である。尚、図１、図３及び図５に付記された矢印は、空気の流れを示すものである。

図１及び図３に示すように、シュータ１１の上部に設けられた投入用扉１２に付設された扉用把手１２１の開閉動作により当該投入用扉１２を開放し、次に、発泡スチロール等の軽量焼却物である被燃焼物５１を焼却物投入口１６からシュータ１１内へ投入する。

次に、図３〜図５に示すように、シュータ１１のシュータ底面１１１を焼却炉体２に対して、上方位置へ勾配を付けて設置すると、シュータ底面１１の上方位置に設けられた焼却物投入口１６から投入された被燃焼物５１は、勾配付きのシュータ底面１１１に投下されると、当該被燃焼物５１の自然落下とシュータ１１の上部に設置された風圧装置１５の空気供給管１５２より吹き出た空気による風圧によってシュータ底面１１１上を焼却炉体２方向へ滑りながら移動する。

次に、図１及び図５に示すように、レバー用支軸１４１を支点とした回転構造の投入用レバー１４を図１の時計周りに回転すると、当該レバー用支軸１４１に固定された外気遮断用扉１３は、時計周りに図５に示す１３ａの位置まで回転し、投入装置側投入口２５を開口することにより、被燃焼物５１を焼却炉体２内部へ投入し、被燃焼物５１の投入が完了する。

このとき、図３〜図５に示すように、焼却炉体２付近に到着した被燃焼物５１は、シュータ１１と焼却炉体２との接合部付近に付設された複数の小孔１５５、１５５…より上方へ噴出した空気により適度に浮き上がり、外気遮断投入装置１の焼却炉体２への取付け部である耐火セメント製の炉体側投入口２３と投入装置側投入口２５の夫々の肉厚部である炉体側肉厚部２３１と装置側肉厚部２５２の摩擦抵抗の影響を受けずに焼却炉体２内へ落下して、被燃焼物５１の焼却炉体２内部への投入が完了する。

次に、投入用レバー１４を反時計周りに回転させて、外気遮断用扉１３を閉じて、次の被燃焼物５１を焼却物投入口１６から投入する。以上を、繰返して、連続投入を行う。

当該外気遮断投入装置１によれば、シュータ１１の上部から下部まで全体に渡って被燃焼物５１を収容することができるので、従来の外気遮断投入装置（例えば、特許文献１に開示された外気遮断投入装置）に比べて投入容積が大きくなり、被燃焼物５１である発泡スチロール等を一度により多く収容することができる。

次に、本発明の外気遮断投入装置１を取付けた焼却炉５について説明する。尚、以下に説明する焼却炉５の構造では、被燃焼物５１を廃棄物としてのプラスチックス（以下、廃プラと略称する）について説明しているが、前記で説明した外気遮断投入装置１の被燃焼物５１である発泡スチロール等に代表される廃棄物の軽量焼却物についても適用できるものである。すなわち、外気遮断投入装置１の被燃焼物５１も、焼却炉５の被燃焼物５１も、発泡スチロール等に代表される廃棄物並びに硬質材、軟質材及び発泡材等の廃プラ、他に適用できるものであって、被燃焼物５１を限定するものではない。また、一般に、廃プラと呼称されている場合には、硬質材、軟質材及び発泡材等を含んだ合成樹脂製品及び素材等の廃棄物を言う。

次に、図２〜図５により焼却炉５の基本構成について説明する。図示するように、被燃焼物５１を燃焼する一次燃焼室２１を形成する焼却炉体２の下部にロストル２２を設け、該焼却炉体２には焼却物投入口２３と燃焼灰排出口２４を設け、該焼却物投入口２３には外気遮断用扉１３を開閉自在に設け、該燃焼灰排出口２４には排出口密閉扉２６を開閉自在に設け、前記焼却炉体２の上面には前記一次燃焼室２１に連通する排気筒３を設け、該排気筒３に連通して二次燃焼室４１を形成すると共に上端部に排気口４２を有する燃焼筒４を設けた焼却炉５である。

尚、図２〜図５では、前記焼却炉体２の上面には排気筒３を設け、該排気筒３の上部に燃焼筒４を設けて、当該燃焼筒４に二次燃焼室４１を形成し上端部に排気口４２を有する構造としているが、当該排気筒３に二次燃焼室４１を形成し上端部に排気口４２を設けても良い。すなわち、図２〜図５では、排気筒３と燃焼筒４とにそれぞれフランジを介して複数のボルトとナットで連結しているが、燃焼筒４を廃止し、排気筒３に二次燃焼室４１を形成し上端部に排気口４２を設けても良いのである。尚、排気筒３と燃焼筒４とを連結した構造のときには、二次燃焼室４１は、当該排気筒３と燃焼筒４とは連通しているので排気筒３にも形成されたことになる。

また、燃焼筒４内には、二次燃焼室４１内に加圧空気を供給する二次空気供給管４３が該燃焼筒４と同心に配置され、下端を排気筒３内にのぞませている。尚、前記で説明した燃焼筒４を廃止し、排気筒３に二次燃焼室４１を形成し上端部に排気口４２を設けた焼却炉５においては、排気筒３内に、二次燃焼室４１内に加圧空気を供給する二次空気供給管４３が該排気筒３と同心に配置されている。

また、該二次空気供給管４３の下端面は閉塞されており、周壁には多数の空気噴射孔４４が穿設されている。これら空気噴射孔４４は、二次空気供給管４３の上半分を適宜な孔径に設定するとともに下半分を前記上半分の孔径に対し若干大きめに設定している。前記空気噴射孔４４は、上から見て渦巻き方向に噴射するよう設けられている。これにより、サイクロン効果でクリーンな燃焼ができ、さらに煤塵の発生及び排出を少なくできる。また、二次空気供給管４３の上端は、二次空気送風管４５を介してブロア４６に連通されている。

すなわち、ブロア４６から二次空気送風管４５を経て二次空気供給管４３に送給される空気は、空気噴射孔４４を通して燃焼筒４内に噴射される。したがって、その送風量は二次空気供給管４３の下端に近づくほど減少するため、これを二次空気供給管４３の長手軸方向に対して均等に放出させようとすれば、下半分に穿設する空気噴射孔４４の孔径を上半分に穿設した孔径より若干大きめにしなければならない。

また、前記焼却物投入口２３には、外気遮断投入装置１が設けられている。当該焼却物投入口２３には、外気遮断用扉１３が設けられている。当該外気遮断用扉１３は、外気との遮断をするもので、焼却炉体２内部と外気とが接することなく、焼却炉体２内部において発生するガスの温度が摂氏８００度以上の状態で被燃焼物を焼却できるようにしたものである。すなわち、外気遮断投入装置１は、ダイオキシン類対策特別措置法に基づく規制をクリアするものである。

尚、その他の焼却炉５の詳細は、同一出願人による特開２００３−３１４８１０号公報にて記載されている廃棄物焼却炉と同様のため、本明細書では省略する。

以上は、焼却炉の一般的な構造を説明したが、次に、昇温用バーナー及び焼却炉体内部の段差について説明する。

まず、図２〜図６により昇温用バーナーについて説明する。当該一対の昇温用バーナー６、６は、前記排気筒３に一次燃焼室２１から流れてくる燃焼ガスを昇温させるもので、排気筒３に燃焼ガスが上方へ流れ易いように取付角度αで斜め上方へ対向配置して設け、お互いに鉛直方向の高低差ｈをもって配置され、且つ、該一対の昇温用バーナー６，６の火炎が排気筒３の中を渦巻状に回流するように配置されている。尚、当該高低差ｈは、排気筒３の上下全体で当該火炎が渦巻状に回流し易いようにしたものである。

尚、上方角度αの適正角度は、実験によれば１０度が適正である。しかし、排気筒３の円筒直径等が上方角度αの適正に影響すると思われるので、１０度に限定されるものではない。また、当該火炎が排気筒３の中を渦巻状に回流するように、当該昇温用バーナー６は、排気筒３の中心に対して、当該中心からの離間距離βだけオフセットした状態で設置されている。尚、当該昇温用バーナー６の火炎は、図６では、反時計回りに回流している。これにより、サイクロン効果でクリーンな燃焼ができ、さらに煤塵の発生及び排出を少なくできる。

すなわち、図２〜図６の焼却炉５は、一対の昇温用バーナー６，６をお互いに高低差ｈをもって配置し、当該一対の昇温用バーナー６，６の火炎が排気筒３の中を渦巻状に回流することによって、被燃焼物５１の完全燃焼を図ることができる。尚、当該被燃焼物５１には、廃プラ、木材、紙類、その他の廃棄物が含まれているが、当該焼却炉５は、特に廃プラの完全燃焼を図るようにしたものである。

また、排気筒３と燃焼筒４とを連通することにより、当該排気筒３と燃焼筒４とは一体となり実質的な二次燃焼室４１の容積が大きくなり、更に当該一対の昇温用バーナー６、６を鉛直方向に適正な高低差ｈを持たせて設置したことにより、実質的に二次燃焼室４１の高温容積が更に大きくなり、当該二次燃焼室４１にて黒煙及び悪臭の原因となる化学物質を充分に分解したことにより、排気口４２からの排ガス中からは当該黒煙及び悪臭を除去することができるようになった。尚、前記するように、図２〜図５と相違して、排気筒３のみで燃焼筒４がない場合でも、一対の昇温用バーナー６、６を鉛直方向に適正な高低差ｈを持たせて設置したことにより、二次燃焼室４１の有効な高温容積が大きくなり、当該二次燃焼室４１にて黒煙及び悪臭の原因となる化学物質を分解したことにより、排気口４２からの排ガス中からは当該黒煙及び悪臭を除去することができるようになった。

また、図２及び図６では、一対の昇温用バーナー６、６となっているが、２個の昇温用バーナー６、６に限定するものでは無く、複数個の昇温用バーナー６，６、…をそれぞれ高低差を持たせ、且つ排気筒３の中心からの離間距離βだけオフセットして設置しても良い。場合によっては、１個の昇温用バーナー６を設置しても良い。

また、一対の昇温用バーナー６、６は、図２に示すように燃料供給管７１を介して燃料タンク７に連通されている。但し、図２では、右側の昇温用バーナー６は連通する燃料供給管７１の図示を省略している。更に、図８に示すように、当該一対の昇温用バーナー６、６には、一対のバーナー防護カバー６１、６１が取付けられている。当該一対のバーナー防護カバー６１、６１は、一対の昇温用バーナー６、６を防護すると共に、一対の昇温用バーナー６、６の温度測定用の計器類を外部より防護するものである。

次に、図３〜図５及び図７により焼却炉体内に設けられた段差について説明する。図示するように、前記焼却炉体２には、焼却炉体２の下部に設けたロストル２２の上面位置に、焼却炉体２の内面に該焼却炉体２の内側へ斜め下方に傾斜した突起状の段差８を設けたものである。当該段差８は、当該焼却炉体２の内側へ斜め下方へ傾斜した傾斜面８１と該傾斜面８１の端部から下方への垂直面８２と該垂直面８２の下端から焼却炉体２の側壁への水平面８３とから形成されている。

すなわち、ロストル２２の上面位置に、焼却炉体２の内面に該焼却炉体２の内側へ斜め下方に傾斜した突起状の段差８を設けたことにより、焼却炉体２内部では燃えながら液化した廃プラを当該段差８で受け止めて流出を回避すると共に、傾斜した段差８から燃えながら流れ落ちた液化した廃プラは、焼却炉体２内部の底面に載置された灰受箱８４に滞留しながら燃焼することによって完全燃焼するようにしたものである。すなわち、焼却炉体２内部で燃焼し、灰受箱８４で燃焼するという二重燃焼方式である。尚、液化した廃プラには、不完全燃焼の他の被燃焼物５１も含まれている場合もある。

また、当該段差８を焼却炉体２内部において焼却炉体２内の側壁を伝わる液化した廃プラが灰受箱８４内へ流れ込むように当該側壁の内周に水平方向直線状の突起とし、更に焼却炉体２の底面に灰受箱８４を載置したことにより、当該段差８により燃焼熱により液化した廃プラが焼却炉体２内部及び外部へ流出することを回避することができ、及び灰受箱８４により焼却灰の取り出しを容易にすることができるようになった。

次に、図２〜図５により、排出口密閉扉及び外気調節扉について説明する。図示するように、焼却炉体２の下部に設けられた燃焼灰排出口２４に排出口密閉扉２６が開閉自在に設けられている。当該排出口密閉扉２６には、燃焼空気供給調節口２６１が設けられ、当該燃焼空気供給調節口２６１には外気調節扉２６２が開閉自在に設けられている。当該開閉自在は、ヒンジによる開閉、摺動式による開閉等考えられるが、いずれの方式にも限定されるものではない。

また、燃焼の当初は、焼却炉体２前面に設けた当該排出口密閉扉２６は閉じた状態で、しかも当該外気調節扉２６２は、閉じた状態で燃焼を開始し、一定の時間が経過し、燃焼が継続し焼却炉体２の温度が上昇し安定してから当該外気調節扉２６２を開口し、燃焼空気供給調節口２６１より適切量の外気を供給すると良い。すなわち、燃焼が継続し焼却炉体２の温度が上昇し安定してから当該燃焼空気供給調節口２６１を開口して、廃プラに必要最小限かつ微量な空気を加えて燃焼を継続させることにより、完全燃焼が図れる。また、一対の昇温用バーナー６，６を高低差ｈを設けて設置したことにより二次燃焼室４１の容積が大きくなり、燃焼空気供給調節口２６１を全開にしても黒煙や悪臭は発生しなくなり空気量を多く与えることにより燃焼時間を早めることができるようになった。実験によれば、燃焼時間３０分後より当該外気調節扉２６２を開くと、トータルの燃焼時間を短縮することができるとともに、完全燃焼が図れる。

次に、燃焼の過程について説明する。被燃焼物５１としての廃プラは、焼却炉５の上部に設けられた開閉自在の外気遮断用扉１３を開き、被燃焼物５１である廃プラを焼却物投入口２３より、焼却炉体２の中へ投入する。当該被燃焼物５１は、焼却炉体２の中の一次燃焼室２１で燃焼した後、焼却炉体２の内壁に設けられた突起状の段差８を伝わり、ロストル２２を通過して、当該ロストル２２の下側に載置された灰受箱８４に流れ落ちて燃焼を続ける。これは、被燃焼物５１が一次燃焼室２１にて液化して流動して下方へ流れ落ちたものを、更に燃焼させることにより完全燃焼を図るものである。更に、当該液化した被燃焼物５１が焼却炉体２の炉外ヘ流出するのを防ぐ効果がある。従来の段差のない焼却炉では液化した廃プラが焼却炉体２外へ流出していたものを、灰受箱８４で再度燃焼することが出来るとともに、完全燃焼することができるようになった。また、焼却炉体２の底面に載置された引出式の灰受箱８４を容易に取り出すことができるので、焼却灰の処理が容易にできるようになった。尚、廃プラを燃焼する際には、図３の焼却炉体２外の左側に設けられたブロア４６の下側に位置する一次空気送風管からの送風空気は、バルブを閉じて焼却炉体２内へ供給されないが、他の一般の被燃焼物を燃焼する際には、当該バルブを開けて焼却炉体２内へ供給する。

次に、一次燃焼室２１で燃焼した被燃焼物５１は、排気筒３に設けられた昇温用バーナー６，６にて、被燃焼物の燃焼ガスを昇温させて、当該燃焼ガスが燃焼筒４へ流れる。当該燃焼ガスは、燃焼灰の二次燃焼室４１にて二次空気供給管４３に設けられた空気噴射口４４より噴射された空気により完全燃焼し、当該燃焼ガスは、燃焼炉５の上部に設けられた排気口４２により外部へ流出する。当該外部へ流出した燃焼ガスは、ダイオキシン等の有害物質を含まないクリーンな状態のガスで、ダイオキシン等の排出基準に合致したものとなっている。

以上の説明は、開示された実施の形態のすべての点で例示であり制限的なものではない。従って、本発明の範囲は、上記の説明に限定されたものではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図されている。

本発明は、被燃焼物として発泡スチロール等に代表される廃棄物の軽量焼却物を焼却する外気遮断投入装置に適用できる。尚、被燃焼物には、廃プラと呼称される硬質材、軟質材及び発泡材等を含んだ合成樹脂製品及び素材等の廃棄物、その他も含まれる。

図１は、本発明の外気遮断投入装置の一実施例の側面図の断面図である。 図２は、本発明の外気遮断投入装置を取付けた焼却炉の正面図である。 図３は、図２の側面図の断面図であり、外気遮断投入装置の空気の流れを説明するための図面である。 図４は、図２の側面図の断面図であり、外気遮断投入装置に被燃焼物を投入した状態を説明するための図面である。 図５は、図２の側面図の断面図であり、焼却炉体内への被燃焼物の投入原理を説明するための図面である。 図６は、焼却炉の昇温用バーナーを説明するための図２のＡ−Ａ断面図である。 図７は、焼却炉の焼却炉体の段差を説明するための図２のＢ−Ｂ断面図である。 図８は、昇温用バーナーのバーナー防護カバーを説明するための部分図である。

符号の説明

１ 外気遮断投入装置
１１シュータ １１１ シュータ底面
１２ 投入用扉 １２１ 扉用把手 １３、１３ａ 外気遮断用扉
１４ 投入用レバー １４１ レバー用支軸
１５ 風圧装置 １５１ 空気送風管
１５２ 空気供給管 １５３ チャンバー空気送風管
１５４ チャンバーボックス １５５，１５５、… 小孔
１６ 焼却物投入口
２ 焼却炉体 ２１ 一次燃焼室 ２２ ロストル
２３ 炉体側投入口 ２３１ 炉体側肉厚部
２４ 燃焼灰排出口
２５ 投入装置側投入口 ２５１ 装置側肉厚部 ２５２ 開口部
２６ 排出口密閉扉 ２６１ 燃焼空気供給調節口 ２６２ 外気調節扉
３ 排気筒
４ 燃焼筒 ４１二次燃焼室 ４２排気口 ４３ 二次空気供給管
４４ 空気噴射口 ４５ 二次空気送風管 ４６ ブロア
５ 焼却炉 ５１ 被燃焼物
６ 昇温用バーナー ６１ バーナー防護カバー
７ 燃料タンク ７１ 燃料供給管
８ 段差 ８１ 傾斜面 ８２ 垂直面 ８３ 水平面
８４ 灰受箱
α 取付角度 β 離間距離
ｈ 高低差

Claims (3)

1. 軽量焼却物である被燃焼物を焼却炉内部へ投入する投入構造である外気遮断投入装置において、該外気遮断投入装置の外郭を構成する筐体であるシュータと、該外気遮断投入装置の上部に設けた投入用扉と、焼却炉体直前に付設された外気遮断用扉と、該外気遮断用扉を開閉するために外気遮断投入装置の外部に設けた回転構造を有する投入用レバーと、投入された該被燃焼物を後方より風力搬送すると共に焼却炉体内部へ円滑に投入を行うための空気を供給する風圧装置とから構成されたこと、を特徴とする焼却炉用外気遮断投入装置。
2. 前記風圧装置は、焼却炉体の外側面に設置されたブロアに接続された投入空気送風管と、該投入空気送風管に接続されると共にシュータ外側面の裏面側に設置された空気送風管と、該空気送風管に接続されると共にシュータ内部の上部より空気を供給する空気供給管とから構成されたこと、を特徴とする請求項１記載の焼却炉用外気遮断投入装置。
3. 前記風圧装置は、前記投入空気送風管から分岐したチャンバー空気送風管を有し、該チャンバー空気送風管は、シュータ外側面の下側に設けられたチャンバーボックスへ空気を供給し、該供給された空気はチャンバーボックスに設けられた複数の小孔から空気を焼却炉体内部へ供給すること、を特徴とする請求項２記載の焼却炉用外気遮断投入装置。

Images