JP2572189Y2 - 塵焼却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、塵焼却装置に係り、更
に詳しくは、産業廃棄物としての例えば発熱量が大きい
廃プラスチックなどの高質塵から、水分含有率が大きい
食品粕などの低質塵まで焼却可能な比較的小型の塵焼却
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型の汎用焼却炉として、鋼板製
の外殻に耐火材を内張りした炉内に焼却用の空気を供給
する複数個の空気供給ノズルを炉側壁、炉床、炉天井な
どに設けたものが知られている。炉内で燃焼中の塵に空
気供給ノズルから空気を吹き付けることにより塵を充分
に燃焼できるようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の塵焼却装置においては、高質塵から低質塵までの焼
却対象塵の多様性に応じて常に最適な焼却状態を実現す
るには、複数個の空気供給ノズルの口径、取付け位置、
このノズルを介しての空気供給量の調節手段などに関し
て未解決の課題を残している。例えば、炉側壁などに多
数個の小径な空気供給ノズルを設けた構造では、これら
のノズルより吹き出された空気が充分に燃焼中の塵表面
に行き渡って強制的な空気置換が行われるので、熱分解
によるガス化が比較的少ない木、紙、天然繊維などを主
体とした塵の急速燃焼に効果的である。ところが、ほと
んどの成分が熱分解により急速にガス化する廃プラスチ
ック類では、このように塵表面に空気を吹き付けて燃焼
させてもその塵表面から可燃性ガスが多量に遊離するの
で、遊離した可燃性ガスを炉内上部において二次空気に
より二次燃焼させる必要がある。しかし、前記炉側壁な
どに設けられた小径な空気供給ノズルを用いたのでは、
可燃性ガスと小径なノズルから吹き出される比較的小さ
な空気噴流との接触が十分でなく、未燃ガスや煤が排ガ
ス中に残留して煙突からの有色煙放散の原因になるので
好ましくない。一方、この未燃ガスの残留対策として、
例えば塵が投入される主燃焼室の下流に再燃焼室を設け
て再燃焼室に新たに燃焼用空気を追加供給する他の従来
手段が知られているが、すでに主燃焼室において大半の
可燃性ガスの燃焼を完了しているので再燃焼室での熱発
生は少なく、燃焼用空気の追加供給によりむしろ温度が
低下し、これを補うために灯油やガスなどを燃料とする
補助バーナーの設置を余儀なくされている。そこで、本
考案者は、第１に燃焼中の塵表面への望ましい空気供給
手段とこの塵表面から遊離した可燃性ガスへの望ましい
空気供給手段が本質的に異なること、第２に高質塵と低
質塵の燃焼速度の差異は、実質的に燃焼中の塵表面から
遊離した可燃性ガスの量の差異であることに着目して本
考案を開発するに到った。本考案はこのような事情に鑑
みてなされたもので、高質塵から低質塵までの多様な塵
質に対応して常に最適な焼却状態が得られる塵焼却装置
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の塵焼却装置は、それぞれ開閉できる蓋を備えた塵
の投入口及び灰出し口、相対する両側壁の下側に設けら
れた多数個の一次空気供給ノズル、及び、前記両側壁と
直交する一側壁の上側に設けられ、前記一次空気供給ノ
ズルの３〜６倍の口径を有する複数の二次空気供給ノズ
ルを備えた平断面が四角形の主燃焼室と、前記主燃焼室
の上方に重ねて設けられ、前記主燃焼室の天井部となっ
て内部には複数の冷却管が並行に並べて設けられた仕切
り壁に形成された排ガス孔によって前記主燃焼室と連通
された副燃焼室と、前記副燃焼室の側壁に設けられた排
ガス通路を介して連結され、上部の排気筒にはエジェク
タが設けられたサイクロンと、それぞれの前記一次空気
供給ノズルに空気を供給する一次空気供給手段と、それ
ぞれ前記二次空気供給ノズルに、前記仕切り壁内に設け
られた冷却管を介して空気を送る二次空気供給手段と、
前記エジェクタに空気を送る空気圧送装置と、前記副燃
焼室の燃焼状態を検知する温度検出手段及び、該温度検
出手段の検出値を入力して、前記二次空気供給ノズルか
らの空気の量を制御して、前記副燃焼室に供給される排
ガスの完全燃焼を促進する空気供給量制御手段とを有し
ている。なお、ここでいう一次空気供給ノズルが設けら
れた焼却炉の主燃焼室の相対する両側壁の下側とは、炉
内における塵の燃焼部周辺を示しており、また二次空気
供給ノズルが設けられた両側壁と直交する焼却炉の一側
壁の上側とは、この一次空気供給ノズルの高さ位置より
上側を示している。

【０００５】

【作用】請求項１記載の塵焼却装置においては、主燃焼
室内で燃焼中の塵表面に、一次空気供給手段により発生
した加圧空気を炉下側の両側壁の小径の一次空気供給ノ
ズルより吹き付けることにより燃焼中の塵が良好に一次
燃焼される。また、主燃焼室内の上側では、二次空気供
給手段からの加圧空気がこの炉両側壁と直交する炉上側
の一側壁に複数設けられた大径な二次空気供給ノズルよ
り吹き出されて渦流になっており、燃焼中の塵表面から
遊離した可燃性ガスは、二次空気に巻き込まれることに
より十分に空気と接触して二次燃焼されることにより塵
は完全燃焼もしくはそれに近い状態で焼却される。この
際、ノズルから吹き出される空気噴流の中心速度は、軸
対称自由噴流の理論式にほぼ従うと考えられるので、空
気噴流の速度はノズル先端速度およびノズル先端口径に
比例し、ノズル先端からの距離に反比例する。小径な一
次空気供給ノズルは相対する炉側壁に設けられているの
で、空気噴流の必要到達距離は炉幅のほぼ二分の一にな
る。一方、大径な二次空気供給ノズルは前記炉側壁に直
交する片側の炉側壁に設けられているので、空気噴流の
必要到達距離は二次空気供給ノズルが設けられた片側の
炉側壁と、この炉側壁と相対する他側の炉側壁との長
さ、または渦流効果の増強のためにこの二次空気供給ノ
ズル側の両炉側壁間の長さ以上になる。なお、一次空気
供給ノズルの個数は、塵への衝突噴流分布を炉内で一様
にするために多いほど良いが、一方で小径になるほど噴
流到達距離は減少するので、一次空気供給ノズル側の両
炉側壁間の距離を、これに直交する二次空気供給ノズル
側の両炉側壁間の距離より短くした焼却炉が一般的であ
る。この結果、ノズル先端速度を同じにすれば、二次空
気供給ノズルの口径は一次空気供給ノズルの口径の３〜
６倍必要で、更に望ましくは４倍から６倍の範囲であ
る。また、この塵焼却に際して、一次空気供給ノズルへ
の空気供給量を一定とし、塵質または塵投入後の時間経
過により変化する最適空気量（排ガス中の残存酸素濃度
を一定の範囲に維持できる空気量）の調節を、温度検出
手段により検出された炉内温度の検出値に基づいて空気
供給量制御手段により二次空気供給ノズルからの空気供
給量を自動制御することにより行う。すなわち、高質塵
と低質塵の燃焼速度の差異は、前述したように燃焼中の
塵表面から遊離した可燃性ガスの量の差異に原因するこ
とは明らかである。また、塵投入後の時間経過により変
化する燃焼速度の差異の原因も同様で、塵投入後しばら
くすると炉内で塵の燃焼火炎が発生し、これに伴って熱
分解により遊離した可燃性ガスの量も増大し燃焼速度は
ピークに達するが、やがて熱分解成分の発散が終わり火
炎は減衰する。このような燃焼挙動解析から、塵の燃焼
速度の変化に対応して空気量を最適条件に調節する手段
としては、二次空気供給ノズルからの二次空気量の増減
が最も合理的である。さらに、排ガス中の残存酸素濃度
と焼却炉温度との間には理論的または経験的にも一定の
相関関係が存在することから、最適空気量の調節は副燃
焼室内の温度の検出値による二次空気供給ノズルへの空
気供給量の自動制御により行うことが最も効果的であ
る。このようなことから、本手段では空気供給量制御手
段により二次空気供給ノズルからの空気供給量を自動制
御するようにしている。

【０００６】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本考案
を具体化した実施例につき説明し、本考案の理解に供す
る。ここに、図１は本考案の一実施例に係る塵焼却装置
の断面図、図２は同平面図、図３は前記塵焼却装置に使
用される焼却炉の断面図、図４は前記焼却炉における一
次空気供給ノズルの取付け部の拡大断面図、図５は前記
焼却炉における二次空気供給ノズルの取付け部の拡大断
面図を示している。

【０００７】図１、２に示すように、本考案の一実施例
に係る塵焼却装置１０は、塵１１の焼却炉１２と、焼却
炉１２の側部に設けられたサイクロン式集塵装置１３と
を備えている。図１、３に示すように、焼却炉１２は鉄
皮の内面に耐火物が内張りされた炉体であり、焼却炉１
２の内部は塵１１が投入される下部の主燃焼室１４と、
サイクロン式集塵装置１３に連通された上部の副燃焼室
１５とが、焼却炉１２の側壁１２ｃ側に排ガス孔１６を
有する耐火物からなる仕切り壁１７を介して区画されて
いる。仕切り壁１７内には、焼却熱により耐火物が崩れ
落ちるのを防止するために冷却空気が流通する多数本の
冷却管１７ａが一定間隔毎に配設されている。

【０００８】図３に示すように、側壁１２ｃの中央部よ
りやや下方には、蓋１８により開閉されて塵１１を主燃
焼室１４内に投入する投入口１９が形成されており、ま
た側壁１２ｃの下部には蓋２０により開閉される灰出し
口２１が形成されている。また、焼却炉１２の主燃焼室
１４の相対する両側壁１２ａ、１２ｂの下部には、編み
目状に配置された比較的小径でしかも主燃焼室１４の下
部内に一次空気を吹き出す多数個の一次空気供給ノズル
２２が設けられており（図４も参照）、一方、両側壁１
２ａ、１２ｂと直交する側壁１２ｄの中央部付近には、
比較的大径な４個の二次空気供給ノズル２３が一定間隔
をあけて水平に配置されている（図５も参照）。図４、
５に示す一次空気供給ノズル２２の口径ｄ１と二次空気
供給ノズル２３との口径ｄ２の比率は１：４である。図
２、３に示すようにサイクロン式集塵装置１３の側部に
は、先側が二股に分枝した連通管２４を介して一次空気
供給ノズル２２に加圧空気を供給する一次空気供給手段
２５と、二次空気供給ノズル２３に加圧空気を供給する
二次空気供給手段２７とが配設されている。なお、図１
〜３に示すように二次空気供給ノズル２３と二次空気供
給手段２７とは、入り側連通管２６、焼却炉１２の仕切
り壁１７の一側内に設けられた入り側ウインドボックス
２６ａ、冷却管１７ａ、仕切り壁１７の他側内に設けら
れた出側ウインドボックス２６ｂおよび出側連通管２６
ｃを介して連結されている。

【０００９】前記副燃焼室１５の側壁１２ａの側壁１２
ｄ側にはサイクロン式集塵装置１３と連通する排ガス通
路２８が形成されている。また、図３に示すように、側
壁１２ａの排ガス孔１６の高さ位置には、排ガス孔１６
を通過する排ガスの温度を測定する温度検出手段の一例
である温度センサ２９が設けられており、また側壁１２
ｄの副燃焼室１５側にも排ガス通路２８からサイクロン
式集塵装置１３側へ流れる排ガスの温度を測定する温度
検出手段の他の例である温度センサ３０が設けられてい
る。次に、図１、２を参照してサイクロン式集塵装置１
３を詳細に説明する。

【００１０】図１、２に示すように、サイクロン式集塵
装置１３は、下部に落下した灰を収納するダストボック
ス３１が取付けられたサイクロン３２を有している。サ
イクロン３２の上部には、上端部に陣笠３３が取付けら
れた排気筒３４が立設されており、排気筒３４の中間部
にはサイクロン３２内の排ガスを強制的に排気するエジ
ェクタ３５が設けられている。なお、排気筒３４の開口
する下端は、サイクロン３２内の排ガス中の灰を良好に
分離可能な高さまで下げられている。サイクロン式集塵
装置１３の側部には、連通管３６を介してエジェクタ３
５に加圧空気を送り込むことにより内部を負圧化して排
ガスを強制的に換気する空気圧送装置３７が設けられて
いる。また、サイクロン式集塵装置１３の側部には、温
度センサ２９、３０の検出信号に基づいて二次空気供給
手段２７から二次空気供給ノズル２３への空気供給量を
制御する空気供給量制御手段としての制御部３８が配設
されている。この制御部３８には、温度調節計３９が取
付けられている。

【００１１】続いて、本考案の一実施例に係る塵焼却装
置１０の動作を説明する。図１〜３に示すように、塵焼
却装置１０により塵１１を焼却する場合には、まず蓋１
８を開けて塵投入口１９から主燃焼室１４内に塵１１を
火種と共に投入する。主燃焼室１４内で燃焼中の塵１１
の表面に、一次空気供給手段２５により発生した加圧空
気を連通管２４を介して焼却炉１２下側の両側壁１２
ａ、１２ｂの一次空気供給ノズル２２より吹き付けるこ
とにより燃焼中の塵１１が良好に一次燃焼される。一
方、燃焼中の塵１１の表面から遊離した可燃性ガスは主
燃焼室１４の上部に上昇するが、主燃焼室１４内の上部
では、二次空気供給手段２７からの加圧空気が入り側連
通管２６、入り側ウインドボックス２６ａ、冷却管１７
ａ、出側ウインドボックス２６ｂ、出側連通管２６ｃを
通過して焼却炉１２の一側壁１２ｄに設けられた一次空
気供給ノズル２２の４倍の口径を有する二次空気供給ノ
ズル２３より吹き出されて渦流になっており、このため
可燃性ガスは、二次空気に巻き込まれて十分に空気と接
触することにより二次燃焼される。これにより、塵１１
は完全燃焼もしくはそれに近い状態で焼却される。

【００１２】この際、主燃焼室１４から副燃焼室１５へ
流れ込む排ガスの温度が温度センサ２９により検出さ
れ、また副燃焼室１５から排ガス通路２８に向かう排ガ
スの温度が温度センサ３０により検出され、それぞれの
検出信号は温度調節計３９を有する制御部３８に送られ
る。制御部３８は、これらの温度センサ２９、３０から
の検出信号に基づいて二次空気供給ノズル２３からの空
気量を調節して塵１１の完全燃焼を実現する制御を行
う。すなわち、炉内温度が高くなると塵１１の燃焼は激
しくなっており、空気不足を生じるので二次空気供給手
段２７の調節弁を開弁側に回動させて二次空気供給ノズ
ル２３からの空気供給量を増大させる。一方、炉内温度
が低くなると塵１１の燃焼は弱くなっており、主燃焼室
１４内の空気は足りているので二次空気供給手段２７の
調節弁を閉弁側に回動させて二次空気供給ノズル２３か
らの空気供給量を減少させる。

【００１３】二次燃焼後の排ガスは、排ガス孔１６を通
過して副燃焼室１５に流れ込み、副燃焼室１５から排ガ
ス通路２８を経てサイクロン３２に流れ込んで、排ガス
中から灰が分離され、ダストボックス３１内に落下して
収納される。一方、空気圧送装置３７から圧送された加
圧空気によりエジェクタ３５が作動して排気筒３４側が
負圧化し、灰が除去された排ガスはこのエジェクタ３５
により強制的に吸い上げられて排気筒３４から大気放出
される。

【００１４】このように、相対する側壁１２ａ、１２ｂ
に設けられた一次空気供給ノズル２２より加圧空気を吹
き付けながら塵１１を一次燃焼させ、その後、燃焼中の
塵１１の表面から遊離した可燃性ガスに、側壁１２ｄに
設けられた二次空気供給ノズル２３より加圧空気を吹き
付けながら二次燃焼させ、しかも二次空気供給ノズル２
３の口径は可燃性ガスに十分な空気を接触できるように
一次空気供給ノズル２２の口径の４倍とし、さらに制御
部３８により炉内温度を制御して二次空気供給ノズル２
３から主燃焼室１４の上部内に供給される加圧空気を可
燃性ガスの最適燃焼量分だけ吹き付けるようにしたの
で、高質塵から低質塵までの多様な塵１１に対応して常
に最適な焼却状態が得られ、これにより小型の塵焼却装
置１０において塵１１の完全燃焼が実現できる。

【００１５】以上、本考案の実施例を説明したが、本考
案はこの実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱
しない範囲での設計変更があっても本考案に含まれる。
例えば、実施例では、一次空気供給ノズルに加圧空気を
供給する一次空気供給手段と、二次空気供給ノズルに加
圧空気を供給する二次空気供給手段とを別個に設けた
が、これに限定しなくても例えば１個の空気供給手段を
用いて弁操作により一次空気供給ノズルや二次空気供給
ノズルに適量の加圧空気を供給するようにしてもよい。
また、一次空気供給ノズルと二次空気供給ノズルの使用
個数も、実施例のものに限定しなくても任意でもよい。

【００１６】さらに、実施例では焼却炉内の温度を検出
する温度検出手段を焼却炉内の２箇所に取付けたが、こ
れに限定しなくても１箇所または３箇所以上を任意の場
所に取付けて構わない。さらにまた、実施例では、二次
空気供給手段側の連通管に設けられた調節弁の調節によ
り二次空気供給ノズルから吹き出される加圧空気の量を
制御したが、これに限定しなくても、二次空気供給手段
の回転数を制御部に設けられた温度調節計の出力信号に
基づいて制御することもできる。

【００１７】

【考案の効果】請求項１記載の塵焼却装置は、このよう
に主燃焼室の相対する側壁に設けられた一次空気供給ノ
ズルより加圧空気を吹き付けながら塵を一次燃焼させ、
燃焼中の塵の表面から遊離した可燃性ガスに、前記両側
壁と直交する焼却炉の一側壁の上側に設けられた二次空
気供給ノズルより加圧空気を吹き付けながら二次燃焼さ
せ、しかも二次空気供給ノズルの口径は可燃性ガスに十
分な空気を接触できるように一次空気供給ノズルの口径
の３〜６倍とし、さらに空気供給量制御手段により炉内
温度を制御して二次空気供給ノズルから焼却炉の上側に
供給される加圧空気を可燃性ガスの最適燃焼量分だけ吹
き付けるようにしたので、一次空気供給ノズルおよび二
次空気供給ノズルが、それぞれ塵の焼却メカニズムに適
した空気噴流を形成し、これにより高質塵から低質塵ま
での多様な塵に対応して常に最適な焼却状態が得られ、
これにより小型の塵焼却装置において塵の完全燃焼が可
能になる。また、このように塵質または塵投入後の時間
経過によって変化する燃焼速度の変化に則した空気供給
量制御手段を備えているので、焼却炉の炉内温度の安定
維持ができる。しかも、総合的に本手段は、塵焼却炉と
しての塵種類への適合性、安定処理性、メンテナンス性
などの向上に有用である。そして、副燃焼室に後続する
サイクロンにはエジェクタが設けられているので、サイ
クロンに押し込まれた排ガスを積極的に吸引すると共
に、排ガスの希釈が行われて、比較的底温度の排ガスを
外部に排気できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る塵焼却装置の断面図で
ある。

【図２】同平面図である。

【図３】前記塵焼却装置に使用される焼却炉の断面図で
ある。

【図４】前記焼却炉における一次空気供給ノズルの取付
け部の拡大断面図である。

【図５】前記焼却炉における二次空気供給ノズルの取付
け部の拡大断面図である。

【符号の説明】

１０ 塵焼却装置 １１ 塵 １２ 焼却炉 １２ａ 側壁 １２ｂ 側壁 １２ｃ 側壁 １２ｄ 側壁 １３ サイクロン式集塵装置 １４ 主燃焼室 １５ 副燃焼室 １６ 排ガス孔 １７ 仕切り壁 １７ａ 冷却管 １８ 蓋 １９ 投入口 ２０ 蓋 ２１ 灰出し口 ２２ 一次空気供給ノズル ２３ 二次空気供給ノズル ２４ 連通管 ２５ 一次空気供給手段 ２６ 入り側連通管 ２６ａ 入り側ウインドボックス ２６ｂ 出側ウインドボックス ２６ｃ 出側連通管 ２７ 二次空気供給手段 ２８ 排ガス通路 ２９ 温度センサ ３０ 温度センサ ３１ ダストボックス ３２ サイクロン ３３ 陣笠 ３４ 排気筒 ３５ エジェクタ ３６ 連通管 ３７ 空気圧送装置 ３８ 制御部 ３９ 温度調節計

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ開閉できる蓋を備えた塵の投入
   口及び灰出し口、相対する両側壁の下側に設けられた多
   数個の一次空気供給ノズル、及び、前記両側壁と直交す
   る一側壁の上側に設けられ、前記一次空気供給ノズルの
   ３〜６倍の口径を有する複数の二次空気供給ノズルを備
   えた平断面が四角形の主燃焼室と、 前記主燃焼室の上方に重ねて設けられ、前記主燃焼室の
   天井部となって内部には複数の冷却管が並行に並べて設
   けられた仕切り壁に形成された排ガス孔によって前記主
   燃焼室と連通された副燃焼室と、 前記副燃焼室の側壁に設けられた排ガス通路を介して連
   結され、上部の排気筒にはエジェクタが設けられたサイ
   クロンと、 それぞれの前記一次空気供給ノズルに空気を供給する一
   次空気供給手段と、 それぞれ前記二次空気供給ノズルに、前記仕切り壁内に
   設けられた冷却管を介して空気を送る二次空気供給手段
   と、 前記エジェクタに空気を送る空気圧送装置と、 前記副燃焼室の燃焼状態を検知する温度検出手段及び、
   該温度検出手段の検出値を入力して、前記二次空気供給
   ノズルからの空気の量を制御して、前記副燃焼室に供給
   される排ガスの完全燃焼を促進する空気供給量制御手段
   とを有することを特徴とする塵焼却装置。