JP2522716B2 - 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、粒状炉床材を使用する焼却炉において、生
成する廃炉床材及び焼却残滓の取出し部を改良した焼却
炉に関する。

［従来の技術］ 従来、発熱量の大きいプラスチック、更には腐蝕性ガ
スの発生を伴う被焼却物を処理する焼却炉として鉱物質
の粒状炉床材を使用する手段は知られている。

また、近年、医療用として使い捨て注射器などの使用
済み器具の処理手段として、これらの器具をまとめてプ
ラスチック袋のような大袋、紙箱等に入れそのまま焼却
することが望まれている。

それらの際、比較的大きな焼却残滓を生ずることが間
々生じたが、従来の装置ではその廃炉床材、焼却残滓等
の取出し口の大きさはその装置の構造上固定されてお
り、比較的大きな焼却残滓を生じた際は、その取出しに
困難を生じていた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、従来の粒状炉床材を使用する焼却炉の欠点
を解決したものであり、被焼却物が発熱量の大きいプラ
スチックやHCl、SO_x、NO_xなどの有害、有臭気ガスを生
ずる様なものであっても、これら有害、有臭気ガスを炉
外に散逸することなく、被焼却物の種類に拘らず、完全
燃焼を行なわせ、常に新しい炉床の機能を保持し、併せ
て炉壁、炉底の火炎による損傷から保護し、しかも比較
的大きな焼却残滓を生じても容易に取り出すことの出来
る焼却炉を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 〈発明の要旨〉 本発明は、 1. 炉床材入口部から導入された粒状炉床材が滑り落
ち、或は転がり落ちることによって、炉床材入口部下部
と前側炉壁部との間で粒状炉床材が安息角をもって形成
する連続傾斜面を炉床面とし、その炉床面上に落下する
被焼却物を炉壁部に続く燃焼室において燃焼させ、炉壁
部の下部に設けた炉底部の取り出し口から生成流出した
廃炉床材及び焼却残滓を流出させ、前記炉底部の取り出
し口と更にその下部に設けた運搬装置としての無端帯と
の間で、生成流出した廃炉床材及び焼却残滓により安息
角をもって一部又は全部に連続傾斜面を生成させ、これ
を前記無端帯を移動させることにより焼却炉内の廃炉床
材及び焼却残滓を順次下方へ移動させて取り出してなる
焼却炉、 である。

〈発明の方式〉 本発明の燃焼室で粒状炉床材を使用する焼却炉とは例
えば固定式（バッチ式）又は移動式があり、移動式の例
としては、ベルト式、回転式、又は安息角を利用する炉
床式等がある。

ここで、ベルト式の例としては例えば特公昭51−313
9、特公昭52−21832、特公昭56−685等があり、回転式
の例としては例えば特開昭58−108318、また安息角を使
用する炉床式の例としては例えば特開昭63−217127があ
る。

〈粒状炉床材〉 本発明で使用することのできる粒状炉床材は、好まし
くは天然鉱物質の粒状炉床材を使用するものであり、砕
石、礫又は比較的粗い砂等の高温に耐え、炉床を形成し
たとき、空気の通過の為の適当な空隙を有するものが望
ましいが、平均粒径5mm乃至15cm、更に好ましくは5mm乃
至10cm程度の大きさであって天然鉱物質砕石を使用すれ
ば、大きい安息角を有する炉床面が得られるので更に望
ましい。

〈焼却炉の構造〉 今、本発明焼却炉について第１図乃至第７図に基づき
説明する。

第１図は本発明を例示する焼却炉の断面図であり、第
２図は第１図の廃炉床材及び焼却残滓取り出し部付近の
正面図である。第３図は第２図の平面図である。第４図
乃至第７図は廃炉床材及び焼却残滓取り出し部付近の他
の側面図である ここで、本発明を例示する図面に基づき説明すると、
第１図において、炉床材入口部Ａは粒状炉床材ホッパー
１及び粒状炉床材入口２よりなり、被焼却物入口部Ａ′
は、被焼却物ホッパー３及び被焼却物入口４よりなる。

炉床材入口部Ａ及び被焼却物入口部Ａ′の下部に接続
する炉壁部Ｂは、前側上部炉壁５、前側下部炉壁６、後
側炉壁７よりなり、前側上部炉壁５は炉床８と共に燃焼
室９を形成し、この燃焼室９には、燃焼用空気取入口1
0、バーナー11及び燃焼排ガス取出し口12を設けてあ
る。

この燃焼室９は、一般には耐熱レンガ、耐熱キャスタ
ブル等の不燃材料を用いて構成されることが多い。

なお、炉壁部Ｂは、炉床材入口２より投入されて生成
した炉床８の形成する炉床面13及び炉床８内に位置する
単数又は複数の燃焼助長用空気吹出し口14を有する。

炉壁部Ｂの下側には、炉壁部Ｂに接続して炉底部Ｃが
連なり、炉底部Ｃは炉壁部Ｂの前側下部炉壁６及び後側
炉壁７に接続した壁面15を有し、更にその壁面15下部は
廃炉床材等の排出口16に続く。

ここにおいて、炉床材入口部Ａ、炉壁部Ｂ及び炉底部
Ｃの壁面で粒状炉床材と接触するいずれかの部分、例え
ば炉床材ホッパー１、被焼却物ホッパー３、炉壁部Ｂの
前側下部炉壁６、後側炉壁７、炉壁部Ｂの前側下部炉壁
６及び後側炉壁７に接続した壁面15の夫々の水平面に対
する角度がすべて炉床面13の有する安息角θ_１を上回る
角度、θ_２、θ_３、θ_４、θ_５、及びθ_６にて作られて
いる。

また、好ましくは被焼却物入口４下部の投影面は炉床
面13の内にある。

ここで廃炉床材等の排出口16の形状は第４図乃至第７
図に示す様な断面円形、四角形、矩形、一部切り欠き形
状であっても良く、位置又は形状を可変としても良く、
その他任意の形状であっても良い。

無端帯状の運搬装置18は廃炉床材等の排出口16と一定
又は可変の間隔を有して離れて位置し、排出口16で囲ま
れた部分の投影面が無端帯状の運搬装置（コンベアー）
18、例えばベルト又はキャタピラー17を用いた運搬装置
18内にあるように構成してある。

この運搬装置18は更にその伝導装置19により無端帯、
例えばベルト或はキャタピラー17が連続的、或は非連続
的に希望する方向に回転、移動する様に構成されてい
る。

ここで廃炉床材等の排出口16と無端帯17との距離は、
少なくとも廃炉床材等が容易に取り出し得るような距離
であればよいが、大きい焼却残滓を含む場合はその距離
を大きく取ればよい。

従って、廃炉床材等の排出口16と無端帯17との距離
は、適宜必要に応じ調節出来る構造とすることが出来
る。

また廃炉床材等の排出口16と無端帯17との距離及び無
端帯17の長さは図面に示す様に、排出口16より排出され
た一定の安息角θ_７をもって広がる廃炉床材等の連続傾
斜面20の下端が構成する面の占める範囲と一致するか又
はこれよりも大きければよい。

なお、安息角θ_７は、実質的に安息角θ_１に等しく一
定である。

従って排出口16と無端帯17との距離が大きい場合は廃
炉床材等の安息角θ_７による広がりを考慮してより大き
な幅広の無端帯17、例えばベルト或はキャタピラーを使
用するものとする。

なお、排出口16と無端帯17との間に適宜のガイドを設
ければ、無端帯17の幅をより狭くすることが出来る。

無端帯17の前端下部には廃炉床材等の受槽21を有す
る。

受槽21に収容された廃炉床材は適宜焼却残滓を除去
し、必要に応じ、洗浄精製等を施して再度粒状炉床材と
して使用することが出来る。

なお、本発明焼却炉において、燃焼室よりの燃焼排ガ
スは燃焼排ガス取出し口12より誘引フアンを設けて強制
抜取りを行なうことが出来る。

なお、本発明焼却炉はプラスチックス、その他生活廃
棄物のみならず石炭、褐炭、亜炭等の燃焼用として好適
に使用することが出来る。

［作用］ 粒状炉床材を使用する本発明焼却炉において、粒状炉
床材ホッパー１より投入された粒状炉床材は重力により
粒状炉床材入口２を経て滑り落ち、或は転がり落ちて炉
壁部Ｂ、炉底部Ｃ、更に無端帯17上まで落下する。

静止している無端帯17上に一定量の粒状炉床材が水平
面とのなす角度である一定の安息角（静止摩擦角或は勾
配）θ_７を有する一定の連続傾斜面20をもって堆積する
と、それ以上の流出は起こらず、次いで炉底部Ｃに粒状
炉床材が充満し、更に炉壁部Ｂに堆積し、更に後側炉壁
７に露出部を残すことなく粒状炉床材入口２まで埋め尽
くして炉床８を形成し、炉床材入口２下部と前側下部炉
壁６との間であって燃焼室へ開いた開放面に、粒状炉床
材の種類で決まる一定の連続傾斜面であって、水平面と
のなす角度である安息角（静止摩擦角或は勾配）がθ_１
である炉床面13を形成して静止する。

被焼却物は被焼却物ホッパー３及び被焼却物入口４よ
り投入され、安息角θ_１をもって粒状炉床材により形成
する炉床面13上に落下し、燃焼用空気取り入れ口10及び
必要に応じて燃焼助長用空気吹き出し口14等よりの空気
の助力を得て着火後急速にかつ完全に燃焼する。

なお、バーナー11は助撚用或は油状物の噴霧燃焼用と
して用いられるが、いずれにしても焼却は炉床面13上で
完結する。

燃焼の進行の結果として粒状炉床材は廃炉床材とな
り、被焼却物は焼却されて焼却残滓を生成した時、運搬
機18をギア19よりの動力により駆動させると無端帯17は
移動し、無端帯17上にある粒状炉床材堆積物は前方へ送
られてその前端部より受槽21へ収容されるが、その分だ
け排出口16より粒状炉床材が流出し、順次上方より粒状
炉床材が流下し、遂には焼却後炉床面で粒状炉床材は焼
却残滓を巻き込み、廃炉床材となり焼却残滓と混合され
て流下するが、炉床面13は新しい粒状炉床材により順次
更新される。

生成した廃炉床材及び焼却残滓（「廃炉床材等」と称
する。）は順次下方へ送られ、廃炉床材等の取出し口16
より排出され、その下部に位置する運搬機18の無端帯17
上に落下、堆積し連続的に、又は非連続的に移動し、受
槽21へ送られる。

この廃炉床材等の堆積物は、全体としてその取出し口
16と運搬機18の無端帯17との間で、その移動、停止を問
わず、第１図乃至第７図に示す様に廃炉床材等によって
水平面に対し一定の安息角θ_７を有し、その一部に連続
した傾斜面20を形成し、一部にほぼ水平面を有する台形
状を保持するものである。

従って、炉壁部Ｂ及び炉底部Ｃに充満している粒状炉
床材或は廃炉床材等もまた順次移動しながらもその状態
を保持し、炉床面13もまたその状態を保持する。

ここで廃炉床材等が示す安息角θ_７は使用する粒状炉
床材及び被焼却物の材質、大きさ、形状、焼却条件等に
より定まる一定の値を取るものであり、一般には好まし
くは10゜乃至80゜、更に好ましくは30゜乃至80゜、更に
一層好ましくは40゜乃至70゜の範囲内のものであり、実
質的に粒状炉床材の示すθ_１の値とほぼ同様の値を有す
るものである。

従って無端帯17上に落下した廃炉床材等は、大略粒状
炉床材の性質、及び廃炉床材等の取出し口16の形状或は
大きさと、廃炉床材等の取出し口16と無端帯17との間の
距離によって定まる少なくとも一部又は全部に亙り連続
した安息角を有する傾斜面の下縁に依って囲まれた面を
占めて無端帯17上に位置し、それから逸脱しない。

前述の廃炉床材等は無端帯17の移動により一方向へ移
動し、その無端帯17の前端より受槽21中へ落下する。

この収容された廃炉床材等は篩分の上、廃炉床材を必
要に応じ洗滌等精製して再度焼却炉用粒状炉床材として
使用することができる。

本発明焼却炉例の特徴の１つは傾斜面20又は傾斜面20
及び炉床面13が水平面に対して傾いていることであり、
好ましくは10゜乃至80゜、更に好ましくは30゜乃至80
゜、更に一層好ましくは40゜乃至70゜の範囲で傾いてい
ることである。

例えば、乾いた砂を炉床材とする場合の安息角θは約
40゜であり、特に尖った劈開面を備えた砕石の場合は80
゜以上にも及ぶことがあり、そばだった炉床面を形成す
ることができる。

また、この改良された焼却炉の炉床面13はこの様に構
成されているものであるので、燃焼は斜め方向のみなら
ず水平に近い方向で行なうこともできる。

特に燃焼用空気取入れ口10よりの空気と燃焼助長用空
気14との相互作用があるときは、火炎が炉床面13を嘗め
る様に這い上がらせることも可能となる。

ここにおいて、炉床材入口部Ａ、炉壁部Ｂ及び炉底部
Ｃの壁面で粒状炉床材と接触するいずれかの部分、例え
ば、炉床材ホッパー１、被焼却物ホッパー３、前側下部
炉壁６、後側炉壁７、壁面16の夫々の水平面に対する角
度がすべて炉床面13の有する安息角θ_１を上回る角度で
あるθ_２、θ_３、θ_４、θ_５、及びθ_６にて造られてい
るので粒状炉床材の重力による滑り落ち、或は転がり落
ちることによる充填は極めて滑らかに行われ、粒状炉床
材の流れが滞る等の難点は全然見られない。

被焼却物は被焼却物ホッパー３より投入され被焼却物
入口４より炉床面13の上に落下する。好ましくは被焼却
物入口４の下部の投影面は炉床面13の内にあるので、被
焼却物は炉床面13の上に滑り落ち、或は転がり落ちる
と、それは常に炉床面13の上にあり、これから逸脱する
ことはない。従って、被焼却物は必ず完全燃焼すると共
に炉壁等が高温の焼却物と直接接触することを避ける利
点を有する。

特に燃焼助長用空気吹出し孔14により燃焼用空気が吹
き込まれるときは、激しい燃焼となり、未燃焼物を残す
ことはない。

燃焼助長用空気吹出し孔14は穿孔されたパイプ等で造
られるが、燃焼助長用空気吹出し孔14の周辺と機械機構
的な相互関係がないので、これの取付け、設置は容易で
ある。

バーナー11は助燃用或は油状物の噴霧燃焼用として用
いられるが、焼却は炉床面13の上で完結される。

本発明は廃炉床材の性質その他により定まる一定の傾
斜した安息角を有する傾斜面20を持つものであるので、
安息角θ_７の価が大であるほど廃炉床材等の排出口16と
無端帯17との距離を大きくすることが出来る。

結局、従来の取り出し方式の、例えば回転スター方式
の取り出し口における高さに比して、本発明排出口16と
無端帯17との距離は十分大きく取ることが出来るのでそ
れだけ大きな焼却残滓を取り出すことができる。

またこの排出口16に切欠き部を設ける場合の切欠き部
の幅は排出口１の直径の範囲内であって、なるべく広い
範囲であることが望ましい。

なお本発明焼却炉において、燃焼室９の燃焼廃ガスの
強制抜取りが行なわれることが好ましいが、この場合、
燃焼廃ガス取出し口より誘引フアンにより強制抜取りを
行なう場合及び粒状炉床材ホッパー或は被焼却物ホッパ
ーが開口されている場合は、空気が炉内に流れ込み、焼
却を容易にするにとどまらず、被焼却物が悪臭を発する
場合でも燃焼助長用空気等と共に完全燃焼することがで
きる。

又、燃焼廃ガス中にHCl、SO_x、NO_x等の有害ガスを含
むときは洗滌塔等除害装置を通過させることにより、容
易に有害成分を除去することができる。

［実施例］ 第１図乃至第３図に示す装置を用いて埼玉県秩父郡か
ら産出する蛇紋岩を砕いた平均直径約10mmの砕石を粒状
炉床材として用い、使用済み注射器を含む主としてポリ
オレフィンの廃プラスチック破砕屑を焼却した。

炉床面積約0.1m²（0.2m巾×0.5m）で燃焼助長用空気
吹出口14から燃焼廃ガスに新しい冷空気を混ぜて約300
℃にしたものを約5Nm³/minの風量で吹出しながら燃焼さ
せたところ、廃プラスチック破砕屑10kg/hr強の大きな
割合で、容易に完全燃焼した。

この場合、燃焼を安定に維持するため、廃プラスチッ
クス破砕屑に含まれていたと見られる無機系の焼却残滓
を抜き取るべく、約0.1kg/hrの割合で焼却残滓を巻き込
んだ廃砕石炉床材を排出口16を経由して移送し、取出し
た。この間、炉床面13は水平に対して、50゜から60゜の
間に保持された安息角を示した。

ここで、炉底部下部の面積は0.05m²であり、無端帯17
の幅は70cmとし、排出口16と無端帯17との距離は30cmと
した。

また、連続傾斜面の安息角θ_７は炉床面の安息角θ_１
と同様であった。

なお、本発明焼却炉の壁面のθ_２、θ_３、θ_４、
θ_５、θ_６、の価は、夫々はぼ80゜、80゜、75゜、90
゜、90゜であり、焼却中、円滑に粒状炉床材が廃炉床材
となって流下した。

この装置を使用して、長さ10cmの焼却残滓を容易に取
り出すことができた。

更に本発明焼却炉を24時間連続運転したが、炉壁部、
炉底部には何等の異常も認められなかった。

尚、粒状炉床材として使用した蛇紋岩は珪酸マグネシ
ウムを主成分としており、1000℃以下の高温に対して極
めて安定であり、取出した廃砕石には何等の変質も観察
されなかった。

［発明の効果］ 本発明焼却炉は前記のような作用を有するものである
ため、従来の焼却炉の欠点を除去、解決したものであ
る。

即ち、本発明焼却炉は前記のとおり、傾斜した炉床面
を用いて被焼却物がどの様なものであっても、その完全
燃焼を行なわせることができるものであり比較的小型の
焼却炉でありながら大容量の被焼却物を処理することが
できる。なお、炉床面の傾斜が大きい程、焼却炉の面積
は小面積で良いこととなる。

次に被焼却物が悪臭が強く、又HCl、SO_x、NO_x等の有
害ガスを含む場合であっても、完全燃焼し、又、除害装
置に導く等によりこれらが炉外に散逸することはない。

又、これら有害ガスを含み、或はプラスチックスの様
な発熱量の大きな場合であっても順次更新する炉床を有
するので、炉壁部、炉底部等の火炎による損傷を防止す
ることができる。

近年、医療用使い捨て注射器などの使用済み器具の処
理手段として、これらの器具をまとめてプラスチックの
ような大袋に入れそのまま焼却することが望まれている
がその際、比較的大きな焼却残滓を生ずることが生じた
が、従来技術ではその取出しに間々困難を生じていた。
その他一般に比較的大きな焼却残滓、例えば針金、金属
製丸棒等を含んでいた場合、その取り出しに困難を生ず
る場合があった。

本発明焼却炉は、その焼却残滓を巻込んだ廃炉床材
は、その炉底部の流出口において形成する一定の安息角
を有する連続傾斜面を構成するので、流出口高さは装置
全体の大きさに比して十分大きくとることができ、焼却
残滓が例え比較的大きなものであっても余裕を持って取
り出すことができる様になった。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を例示する焼却炉の断面図であり、第２
図は第１図の廃炉床材及び焼却残滓取り出し部付近の正
面図である。第３図は第２図の平面図である。第４図乃
至第７図は廃炉床材及び焼却残滓取り出し部付近の他の
側面図例である。 １……粒状炉床材ホッパー、２……粒状炉床材入口 ３……被焼却物ホッパー、４……被焼却物入口 ５……前側上部炉壁、６……前側下部炉壁 ７……後側炉壁、８……炉床 ９……燃焼室、10……燃焼用空気取入口 11……バーナー、12……燃焼排ガス取出し口 13……炉床面 14……燃焼助長用空気吹出し口 15……前側下部炉壁６及び後側炉壁７に接続した壁面 16……廃炉床材等の排出口 17……無端帯 18……運搬機、19……伝導装置 20……一定の安息角θ_７をもって広がる廃炉床材等の連
続傾斜面 21……受槽 Ａ……炉床材入口部、Ａ′……被焼却物入口部 Ｂ……炉壁部、Ｃ……炉底部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉床材入口部から導入された粒状炉床材が
   滑り落ち、或は転がり落ちることによって、炉床材入口
   部下部と前側炉壁部との間で粒状炉床材が安息角をもっ
   て形成する連続傾斜面を炉床面とし、この炉床面上に落
   下する被焼却物を炉壁部に続く燃焼室において燃焼さ
   せ、炉壁部の下部に設けた炉底部の取り出し口から生成
   流出した廃炉床材及び焼却残滓を流出させ、前記炉底部
   の取り出し口と更にその下部に設けた運搬装置としての
   無端帯との間で、生成流出した廃炉床材及び焼却残滓に
   より安息角をもって一部又は全部に連続傾斜面を生成さ
   せ、これを前記無端帯を移動させることにより焼却炉内
   の廃炉床材及び焼却残滓を順次下方へ移動させて取り出
   してなる焼却炉。