JP2515169B2 - ゴミ焼却炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はゴミ焼却炉に係り、特に大量のゴミを処理す
るために、その焼却処理を高速化するとともに、ゴミを
完全に燃焼させて、燃焼ガスによる大気汚染も防止する
ことのできるゴミ焼却炉の構造に関する。

〔従来の技術〕

近年、ゴミ特に都市ゴミの処理は焼却で行う方法が主
として行われているが、年毎に増大するゴミの量に比較
して処理能力が追いつかず、その解決方法が社会問題に
さえなっている。

即ち、従来のゴミの焼却炉は高炉式で、炉内気圧が大
気圧乃至負気圧で燃焼する方式と、酸素ガスを焼却中に
注入する酸素ガス注入方式が主に用いられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、大気圧乃至負気圧でゴミを焼却すると、ゴ
ミのうちの可燃物の発火温度が通常500℃以上と高く、
燃え出し難いという欠点があった。また空気はその4/5
が窒素分であるため、大気中での焼却では燃焼速度が遅
い上、また炉内容積を大きくする必要があり、従って装
置の所要面積が大きくなる等の問題点があった。

酸素ガス注入方式の場合には、焼却炉の炉底に燃焼に
よって発生した焼却ガスが充満し、炉の上部のゴミの未
燃焼部分の圧迫により、充填したゴミと注入した酸素ガ
スがこの焼却ガスと混合してしまい、焼却ガスの排出を
妨げて燃焼速度を低下させてしまう問題点があった。

そこで本発明の目的は、焼却炉内でのゴミ焼却時間
（炉内に投入されてから灰になるまでの時間）が短く、
小さい炉内容積でより多くのゴミを処理できるゴミ焼却
炉を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明は焼却炉の炉内に、
回転時の軌跡面積より小さい断面積でしかも回転軸が回
転体の全長にわたって回転体内部に位置するとともにそ
の回転により回転軸線と平行する空隙路を形成し、かつ
高圧酸素注入手段近傍まで設けられた回転体と、この回
転体の下方に設けられその注入口が炉底近傍に設けられ
た高圧酸素注入手段と、ゴミ収容部の上部に設けられた
焼却ガス浄化手段を具備し、焼却炉内に１気圧よりも高
い圧力の高圧酸素を注入して炉内を１気圧よりも高い高
圧にして、ゴミを焼却させ、回転体を回転させて焼却ガ
スの排気を確保するとともに、排気中の焼却ガスによっ
てさらにゴミの焼却を行うようにしたことを特徴とす
る。

また炉内の下部にアーク放電電極を設けることによ
り、ゴミの発火に用いるとともに可燃物の燃焼後残った
不燃物もアーク放電により溶融または熱分解し、さらに
焼却灰を減少することができる。

さらに燃焼によりゴミの量が順次減少するので、ゴミ
焼却炉の炉内の形状を逆錐体とし、焼却炉全体の容積を
小さくすることができる。

〔作用〕

本発明により、ゴミの焼却時間が従来の焼却炉による
ものより飛躍的に短縮できる。

さらに、不燃物も溶融・熱分解することにより焼却灰
の量を著しく減少することができるとともに、焼却炉の
容積を小さくして大量のゴミ処理が可能となる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づき説明す
る。

第１図は本発明のゴミ焼却炉の断面構造図、第２図は
本発明のゴミ焼却炉に設ける回転体の構造説明図であ
る。

第１図、第２図において、１は焼却炉の本体、１−１
はゴミ収容部、１−２は焼却炉の上面部、１−３はゴミ
焼却灰排出口、２は回転体、２−１は回転体の芯、２−
２は回転体２の駆動装置、３−１は隔壁、３−２は焼却
ガス浄化室、３−３は焼却ガス排出管、４−１は投入ゴ
ミ、４−２はゴミ投入口、４−３はゴミ圧入スクリュ
ー、４−４はゴミ圧入駆動装置、４−５はゴミ圧入口、
５は炉内ゴミ、６−１は炉内上部、６−２は酸素燃焼
部、７−１、７−１′は高圧酸素注入配管、８−１、８
−１′はアーク放電電極をそれぞれ示す。

第１図に示す本発明の実施例では、焼却炉の本体１に
は、その断面が下部に行く程小さくなる逆円錐体のゴミ
収容部１−１を具備し、その上部にはゴミ圧入口４−５
と隔壁３−１を介して焼却ガス浄化室３−２を有し、下
部には高圧酸素注入配管７−１、７−１′とアーク放電
電極８−１、８−１′を有し、最下部には開閉装置付き
のゴミ焼却灰排出口１−３が設けられている。

回転体２は、ゴミ焼却炉上面部１−２上の回転体駆動
装置２−２と連結して、ゴミ収容部１−１の上部から下
部へ設置される。

この回転体２は第２図に示す如く、角柱体形状の如
き、断面が非円形状に構成されており、すなわち、回転
時の軌跡面積より小さい断面積で、しかも回転軸が回転
体の全長にわたって回転体内部にあるとともに、その回
転により回転軸と平行する空隙路を形成するように回転
体２を構成し、軸２−１により回転されることによっ
て、回転軸と平行する空隙路ができるよう設計されてい
る。

投入ゴミ４−１はゴミ投入口４−２より投入され、ゴ
ミ圧入駆動装置４−４により駆動するゴミ圧入スクリュ
ー４−３で加圧されて、ゴミ圧入口４−５からゴミ収容
部１−１の上部に加圧投入される。これは、本発明によ
れば、ゴミ収容部１−１内は、例えば５気圧程度の高圧
に保たれるため、投入ゴミが、ゴミ圧入口４−５より逆
流しないように、加圧されて投入されるのである。

ゴミ収容部１−１の下部に設けられた酸素燃焼部６−
２に、高圧酸素注入配管７−１、７−１′より例えば５
気圧の高圧酸素を注入し、さらにその下部に設けられた
アーク放電電極８−１、８−１′間のアーク放電により
ゴミに点火する。

この時、炉内が常圧であると、500℃以上の発火温度
が必要であるが、本発明の如く、炉内圧力を５気圧程度
にすることにより、発火温度は350〜400℃位まで下げる
ことが出来る。これは発火温度と圧力が反比例するとい
うSemenovの理論から明らかである。（例えば昭和57年1
0月20日株式会社コロナ社発行、疋田強、秋田一雄著
「改訂燃焼概論」p16〜17参照）。

高圧酸素注入配管７−１、７−１′からは継続的に燃
焼に必要な酸素量が補給される。この燃焼によって生ず
る炭酸ガス等の焼却ガスはこの酸素燃焼部６−２に滞留
すると、補給酸素ガスと混合してその濃度を低下させ、
燃焼の妨げとなるので、これを速やかに除去する必要が
ある。

ここで燃焼中はゴミ収容部１−１には回転体駆動装置
２−２により駆動される回転体２が回転する。回転体２
は前記の如き構成のため、その回転により回転体の周囲
に回転軸と平行する空隙路が出来、この空隙を通して前
記の焼却ガスはゴミ収容部１−１の上部に位置する焼却
ガス浄化室３−２に上昇し、ここで浄化されて、焼却ガ
ス排出管３−３より排出する。このとき前記空隙路は煙
突としての機能を果たし、燃焼を促進させる。

ところで、回転体２の周囲のゴミは、高温の焼却ガス
の通過によって加熱され、ゴミ中の水分が蒸発し、蒸し
焼き加熱による炭化ガス化作用が施されることになる。

さらに、この炭化したゴミは回転体２の下部の高圧酸
素注入配管７−１、７−１′から注入される酸素により
極めて高速で、燃焼し、炭酸ガス等にガス化する。この
燃焼ガスも回転体２の回転によって生じる空隙に添って
上昇し、隔壁３−１の上部にある焼却ガス浄化室３−２
に排出される。焼却ガス浄化室３−２において、燃焼ガ
スや焼却ガスは例えばフィルタ等にかけられ、有害ガス
を取り除きクリーンにされて焼却ガス排出管３−３より
排出される。

なお排出されたガスの熱は後述の如く有効に利用され
る。

また、焼却ガス等による特に炉内上部６−１の炉内ゴ
ミ５の蒸し焼き加熱により炉内の圧力は更に上昇する
が、これは焼却ガス排出管３−３の圧力を調整すること
により一定に保つことができる。

炉内上部６−１における高圧酸素ガスによる高速度の
燃焼を終わりガス化した残りのゴミや灰分（例えば不燃
物のガラスや鉄くず等）は、ゴミ収容部１−１の下方に
移動するが、ここでアーク放電電極８−１、８−１′に
よる放電加熱により溶融化及び熱分解によるガス化を行
い、ここでも残ったゴミや灰分を開閉装置を具備したゴ
ミ焼却灰排出口１−３から排出してゴミ焼却を完了す
る。

ところで、高圧酸素ガスによるゴミの高速度燃焼によ
って発生した焼却ガスは、焼却ガス浄化室３−２でクリ
ーンにされ、焼却ガス排出管３−３より排出されると、
この排ガスは熱交換器を通過させることにより、その熱
を利用して、例えば発電用タービンを駆動して発電し、
これをこのゴミ焼却炉用の電源の一部にしたり、電力会
社に売電したり、他の動力源としても利用することがで
きる。

このようにして得られた動力の一部を吸着剤を使用し
た空気分離装置（図示省略）に伝達し、空気分離用に使
用するコンプレッサと真空ポンプの動力源として使用す
ることもできる。この排ガスの熱を利用して得た酸素を
高圧にして、焼却炉１の高圧酸素注入配管７−１、７−
１′より炉内に注入することができる。つまり、高圧酸
素注入配管７−１、７−１′より注入する酸素は、もち
ろん初めは酸素ボンベより酸素を供給するが、本発明の
装置を用いたゴミの焼却が軌道にのると、前記の空気分
離装置によって発生する酸素で十分間に合うことにな
る。

なお、前記実施例では、回転体２を炉内に１個配置す
る例について説明したが、本発明はこれに限らず、複数
本を配置してもよく、またその長さも異なるものとして
もよい。またその形状も前記実施例の如く断面がひし形
とは限られず、回転によって空隙を作ることが出来る非
円形のものや、例えば第３図に示すように円板12に回転
軸２−１を偏心して取付けたようなものでもよく、空隙
が得られる。

さらにアーク放電電極の数も必要に応じて増減できる
ことは云うまでもない。

焼却炉の形状も前記実施例では逆円錐体形のものにつ
いて説明したが、錐体であればこれに限られるものでは
なく、逆四角錐体、逆三角錐体等でもよい。

〔発明の効果〕

本発明の如き構造の焼却炉を用いることにより次のよ
うな効果がある。

即ち炉内に、回転時の軌跡面積より小さい断面積で、
しかも回転軸が回転体の全体にわたって回転体の内部に
あるとともにその回転により回転軸と平行する空隙路を
形成し、かつ高圧酸素注入手段近傍まで設けられた回転
体を設け、これを回転することにより、煙突として機能
する空隙路を形成し、これにより焼却ガスの排出をスム
ーズに行うことが出来、これとともにこの回転体の下方
に設けられその注入口が炉底近傍に設けられた高圧酸素
注入手段によって回転体の下方に位置する炉内の燃焼領
域には常に新鮮な高圧酸素を供給することができて、ゴ
ミの燃焼速度を更に早くすることができる。

さらに、焼却ガスが回転体の回転によってできる空隙
を上昇する際、周辺のゴミと接触、拡散してゴミを加熱
し、水分を気化しつつ蒸し焼き加熱することにより炭化
ガス分解作用を行い、ゴミの燃焼速度を早くするととも
に完全に焼却することができる。

しかも炉内を高圧酸素を使用して高圧にしたことによ
り、ゴミの発火温度を低くし、燃焼速度を早くすること
ができる。

さらに燃焼ガスを浄化して、エネルギー源として多方
面に利用することもできるので、環境保全に役立つばか
りでなく、エネルギー資源の有効利用にもなる。しかも
焼却ガス浄化室をゴミ収容部の上部に設けたのでスペー
スの節約をはかることができる。

その上、酸素ガスにより燃焼によっては焼却されない
残りをアーク放電加熱によりさらに熱分解あるいは溶融
することができ、ゴミ焼却後の廃棄物を非常に少なくす
ることができる。

また燃焼によりゴミの量が順次減少するので、ゴミ焼
却炉内の形状を逆錐体とし、焼却炉全体の容量を小さく
することができる。

これらのことから、従来のゴミの焼却炉より極めて小
型の焼却炉で大量のゴミを焼却することができ、その処
理能力の増大ははかりしれない。従って、ゴミの焼却用
地の取得が困難になっている都市部においても、従来の
ゴミ処理用用地でも、十分に処理能力のあるゴミの焼却
炉を建設することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のゴミの焼却炉の断面構造図、 第２図は焼却炉に設ける回転体の構造説明図、 第３図は本発明で使用される回転体の他の例である。 １……焼却炉の本体、１−１……ゴミ収容部、１−３…
…ゴミ焼却灰排出口、２……回転体、３−２……焼却ガ
ス浄化室、３−３……焼却ガス排出管、４−２……ゴミ
投入口、４−５……ゴミ圧入口、６−２……酸素燃焼
部、７−１、７−１′……高圧酸素注入配管、８−１、
８−１′……アーク放電電極。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼却炉の炉内に、回転時の軌跡面積より小
   さい断面積でしかも回転軸が回転体に全長にわたって回
   転体内部に位置するとともにその回転により回転軸線と
   並行する空隙路を形成し、かつ高圧酸素注入手段近傍ま
   で設けられた回転体と、この回転体の下方に設けられそ
   の注入口が炉底近傍に設けられた高圧酸素注入手段と、
   ゴミ収容部の上部に設けられた焼却ガス浄化手段を具備
   し、焼却炉内に１気圧よりも高い圧力の高圧酸素を注入
   して炉内を１気圧よりも高い高圧にして、ゴミを焼却さ
   せ、回転体を回転させて焼却ガスの排気を確保するとと
   もに、排気中の焼却ガスによってさらにゴミの焼却を行
   うようにしたことを特徴とするゴミ焼却炉。
2. 【請求項２】上記焼却炉内にアーク放電電極を設けたこ
   とを特徴とする請求項（１）記載のゴミ焼却炉。
3. 【請求項３】上記焼却炉を逆錐体状に形成したことを特
   徴とする請求項（１）または請求項（２）記載のゴミ焼
   却炉。