JP2769289B2 - ごみ焚きボイラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ごみを焼却する際に生
じる熱を利用して水を加熱するごみ焚きボイラに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、木クズ、紙クズ、廃プラスチック
等のごみは単にごみ焼却炉にて燃やして廃棄していた。
このとき、通常のごみ焼却炉によるごみの燃焼ではその
燃焼効率が悪く、不完全燃焼による大量の排煙が生じる
ことから排気通路に補助バーナを設けて、更に燃焼させ
て排気を浄化するようになっている。

【０００３】一方、近年省資源、省エネルギー並びに省
コストの観点からごみの焼却時に発生する熱を利用した
ごみ焚きボイラの開発が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
なごみ焼却炉によるごみの燃焼により発生する熱量は油
焚きボイラ等に比較して低く、上記したようなごみ焼却
炉によるごみの燃焼により発生する熱量では熱交換後に
到底所要の熱量が得られないと云う問題があった。

【０００５】上記問題を解決するには熱交換率及び／ま
たは燃焼室内温度を上げると良い。そこで、例えば上記
した補助バーナを燃焼室に設けて燃焼室内の熱量を上げ
ることも考えられるが、ごみ処理の煩雑さ、燃料の消費
量などを考慮すると通常のボイラに比較して資源やコス
トの面で優位性があるとは云えず、あまり現実的ではな
い。

【０００６】また、ごみを細かく砕いた後、架橋剤を用
いて所望の大きさのブロックに加工して固形燃料として
使用し、燃焼室内の熱量を上げることも提案されている
が、その加工作業が煩雑であり、また加工コストも高騰
化することから、更にこのような固形燃料を用いても必
ずしも燃焼室内に所望の熱量は得られず、結局補助バー
ナ等を必要とすることから上記同様あまり現実的ではな
い。

【０００７】本発明は上記したような従来技術の問題点
に鑑みなされたものであり、その主な目的は、補助的な
処理を必要とすることなく、効率的に熱交換可能であ
り、かつごみを効率的に燃焼させて燃焼室内に高い熱量
を得ることができるごみ焚きボイラを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、燃焼室を画定すると共に多数の熱交換用水管と
吸熱壁とが配設された内壁部と、前記内壁部の外面の側
を略覆うように、前記内壁部と該内壁部を外囲する外壁
との間に画定された空室と、前記空室に外部加圧エアを
供給する手段と、前記燃焼室に向けて加圧エアを噴射す
るべく、前記吸熱壁の略全面に亘り分散して前記空室と
前記燃焼室とを連通する多数の小孔からなる加圧エア噴
射口と、前記燃焼室にごみを投入するためのごみ投入口
とを有し、前記吸熱壁からの熱により昇温する前記空室
にて前記加圧エア供給手段から供給された加圧エアを加
温して前記加圧エア噴射口から前記燃焼室内に向けて噴
射しつつ該燃焼室内のごみを燃焼させ、その燃焼熱をも
って前記水管内液を加熱するようになっていることを特
徴とするごみ焚きボイラを提供することにより達成され
る。

【０００９】

【作用】このように、燃焼室と外部との間に燃焼室に供
給する加圧エアの通路をなす空室を介在させ、吸熱壁の
みを介して燃焼室と空室とを画定し、水管等を介さずに
空室内を加熱することにより、燃焼室が外部から断熱さ
れる効果を損なわずに加圧エアが高温（１００℃以上）
に加温される。そして、内壁部の吸熱壁に設けられた多
数の小孔から加温された加圧エアを燃焼室内に供給する
ことにより、室内温度を低下させることなく酸素が被燃
焼物内部まで十分に供給され、かつ燃焼室内がまんべん
なく撹拌される。従って、水分の多いゴミの乾燥も燃焼
と同時に行うことが可能となり、燃焼室内の燃焼温度が
相乗的に高くなる。これにより熱の移動に最も効率的な
輻射伝熱が増加し、水管と燃焼室との間の熱伝達率も向
上する。更に、この壁部をなす水管間の吸熱壁に上記多
数の小孔を設けていることにより、熱交換が行われる水
管及び吸熱壁の表面に極近い燃焼室内の空気が撹拌さ
れ、熱伝達率を一層向上することができる。

【００１０】

【実施例】以下、添付の図面に従って本発明の好適実施
例について説明する。

【００１１】図１は本発明が適用されたごみ焚きボイラ
の概略構成を示す部分断面図である。このボイラは、燃
焼炉本体１と、該燃焼炉本体１に排気管２を介して接続
されたサイクロン集塵器３とを有している。集塵器３に
は、霧吹きと同様な原理により排気管２を介して燃焼炉
本体１の後記する燃焼室下流側がやや負圧になるように
排気を吸引し、煙突５に導くエゼクタ４が付設されてい
る。

【００１２】燃焼炉本体１は、ごみを燃焼するための内
部燃焼室７を画定する筒状の内壁８と、内壁８の外周面
との間に該内壁８の略全面を覆う空室９を画定する外壁
１０と、燃焼室７の下流側、即ち燃焼炉本体１の図に於
ける上部に設けられ、燃焼室７から外部に向けて開口す
るごみ投入口１１と灰の取り出し口１２とを有してい
る。ここで、図２に併せて示すように、内壁８は多数の
水管１４と各水管１４間に設けられた吸熱壁１５とから
構成されている。各水管１４はその下部にて環状の分配
管１６に接続されている。この分配管１６は図示されな
い水の供給手段に接続管１７をもって接続されている。
また、各水管１４はその上部にて集合管１８に接続され
ている。この集合管１８は排出管１９を介して図示され
ない蒸気を利用する不図示の設備に接続されている。

【００１３】一方、空室９には外部加圧エア供給手段と
してのブロワ２０がダンパ２２を介して接続され、空室
９内に加圧エアを供給するようになっている。内壁８を
なす吸熱壁１５には、空室９と燃焼室７とを連通するべ
く加圧エア噴射口としての多数の小孔２１が略等間隔に
開設され、ブロワ２０から空室９に送られた加圧エアを
各小孔２１から燃焼室７に供給するようになっている。
また、ブロワ２０はダンパ２２を介してエゼクタ４にも
接続され、後記するように燃焼室７の下流側を負圧にす
るようになっている。

【００１４】以下に本実施例の作動要領について説明す
る。まず、所定の点火方法により燃焼室内にて燃焼を開
始し、同時にブロワ２０から加圧エアを供給する。する
と、この加圧エアは空室９を通過して各小孔２１から略
均等に燃焼室７内に噴射される（図３）。このとき、加
圧エアが充満する空室９による断熱作用が期待できるば
かりでなく、加圧エアが空室９を通過する間に加温さ
れ、更に燃焼室７内に噴射される際、高温の吸熱壁１５
により加熱されることから、燃焼室７内の燃焼温度を上
昇させることができ、燃焼効率が向上する。ここで、空
室９内は吸熱壁１５のみを介して燃焼室７と隣接してい
ることから、水管を介さず直接燃焼室７内の熱が伝達さ
れ、常に高い温度となっている。また、加圧エアが各小
孔２１から略均等に燃焼室７内に噴射されることによ
り、酸素が燃焼内部まで十分に供給されると共に燃焼室
７内が撹拌され、これよっても燃焼効率を向上できる。

【００１５】一方、一般に水管や吸熱壁の表面近傍の燃
焼室内温度は水管内部温度に近く、水管から離れるに従
い高温になっているが、図３に示すように、吸熱壁１５
に各小孔２１を設けることにより、熱交換が行われる水
管１４及び吸熱壁１５の表面に極近い燃焼室７内の空気
が撹拌され、水管１４及び吸熱壁１５の表面に極近い空
気をも高温にすることができ、熱伝達率を向上すること
ができる。また、本ボイラは直焚きであることから炎か
ら直接輻射伝熱を受けることができるため、一般的な廃
熱ボイラに比して全体として熱伝達率を向上することが
でき、総括伝熱係数も油焚きボイラに匹敵する高い値が
得られる。加えて、加圧空気による乱流は水管１４及び
吸熱壁１５に灰等の不純物が付着することを防止し、熱
伝達率の低下を防いでいる。

【００１６】上記燃焼により発生した排気はエゼクタ４
により排気管２を介してサイクロン集塵器３に導かれ、
その後煙突５から排出される。このとき、エゼクタ４に
て排気を吸引していることにより燃焼室７の下流側（図
に於ける上側）がやや負圧になっており、ごみ投入口１
１を解放したままであっても外部に炎が吹き出す心配が
ない。従って、燃焼中でも随時ごみを燃焼室７内に投入
することができる。

【００１７】一方、上記した燃焼を行っている間に水を
分配管１６から各水管１４に供給し、熱交換してその蒸
気を集合管１８及び排出管１９を介して外部設備で利用
することとなる。

【００１８】

【発明の効果】上述の説明により明らかなように、本発
明によるごみ焚きボイラによれば、燃焼室と外部との間
に燃焼室に供給する加圧エアの通路をなす空室を介在さ
せ、吸熱壁のみを介して燃焼室と空室とを画定し、水管
等を介さずに空室内を加熱することにより、燃焼室が外
部から断熱される効果を損なわずに加圧エアが高温（１
００℃以上）に加温される。そして、内壁部の吸熱壁に
設けられた多数の小孔から加温された加圧エアを燃焼室
内に供給することにより、室内温度を低下させることな
く酸素が被燃焼物内部まで十分に供給され、かつ燃焼室
内がまんべんなく撹拌される。従って、通常、廃棄物の
燃焼は理論的必要空気量の２倍程度の空気を供給する
（空気過剰率ｍ＝２）ことで燃焼を維持するがこの高温
加圧空気では空気過剰率ｍ＝１．５程度でゴミ焼却が可
能であり、炎の温度は高温白色化し、燃焼室内にて高い
熱量の効率的な燃焼が行われ、燃焼室内の燃焼温度が相
乗的に高くなる。これにより熱の移動に最も効率的な輻
射伝熱が増加し、水管と燃焼室との間の熱伝達率も向上
する。更に、この壁部をなす水管間の吸熱壁に上記多数
の小孔を設けていることにより、熱交換が行われる水管
及び吸熱壁の表面に極近い燃焼室内の空気が撹拌され、
熱伝達率を一層向上することができる。以上のことから
油焚きボイラと同等若しくはそれ以上の性能をごみの燃
焼により確保できるため、その効果は大である。

【００１９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたごみ焚きボイラの概略構成
を示す部分断面図である。

【図２】図１のII−II線について見た断面図である。

【図３】燃焼室内のエアの流れを説明する図２の拡大図
である。

【符号の説明】

１ 燃焼炉本体 ２ 排気管 ３ 集塵器 ４ エゼクタ ５ 煙突 ７ 燃焼室 ８ 内壁 ９ 空室 １０ 外壁 １１ ごみ投入口 １２ 灰取り出し口 １４ 水管 １５ 吸熱壁 １６ 分配管 １７ 接続管 １８ 集合管 １９ 排出管 ２０ ブロワ ２１ 小孔 ２２ ダンパ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室を画定すると共に多数の熱交換
   用水管と吸熱壁とが配設された内壁部と、前記内壁部の外面の側を略覆うように、前記内壁部と該
   内壁部を外囲する外壁との間に画定された空室と、 前記空室に 外部加圧エアを供給する手段と、 前記燃焼室に向けて加圧エアを噴射するべく、前記吸熱
   壁の略全面に亘り分散して前記空室と前記燃焼室とを連
   通する多数の小孔からなる加圧エア噴射口と、 前記燃焼室にごみを投入するためのごみ投入口とを有
   し、前記吸熱壁からの熱により昇温する前記空室にて 前記加
   圧エア供給手段から供給された加圧エアを加温して前記
   加圧エア噴射口から前記燃焼室内に向けて噴射しつつ該
   燃焼室内のごみを燃焼させ、その燃焼熱をもって前記水
   管内液を加熱するようになっていることを特徴とするご
   み焚きボイラ。