JP3002694B2

JP3002694B2 - 高分子系廃棄物の焼却装置

Info

Publication number: JP3002694B2
Application number: JP7030797A
Authority: JP
Inventors: 健大隈
Original assignee: 原田金作; 健大隈
Priority date: 1995-02-20
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 2000-01-24
Anticipated expiration: 2015-01-24
Also published as: JPH08226623A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子系廃棄物の焼却
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃プラスチック等の高分子系廃棄
物を焼却するための装置として、例えば、一次燃焼炉に
一括投入した高分子系廃棄物を部分燃焼して熱分解さ
せ、発生した可燃性ガスを二次燃焼炉に導いて完全燃焼
させるように構成したバッチ式の処理装置が知られてい
る（例えば、特願平２−３０９４０３号公報等参照）。
この種の装置の狙いは、廃棄物を無公害かつ低コストで
焼却することにあり、そのために、廃棄物を一定温度範
囲に保ってガス化する必要がある。ガス化温度が著しく
高温になると、ダイオキシンその他の有害ガスが多量に
発生し、また、燃焼炉の劣化を早めるからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、高分子系廃
棄物を焼却するに際して、有害ガスの発生を抑えるとと
もに、焼却残渣は未燃分を減らして埋め立てに適したも
のにする必要があるが、この点、上記従来の焼却装置に
おいては、燃焼用空気の供給と拡散が不十分・不均一に
なりがちで炉内を一様に部分燃焼状態に保ち難い結果、
可燃性ガスの組成が安定せず有害ガスが発生する一方、
溶融状態の未燃分が一塊になって残り易いために焼却に
時間がかかるという問題があった。

【０００４】そこで本発明は、高分子系廃棄物の焼却に
際して有害ガスの発生を防ぐとともに、未燃分を残さな
いように焼却効率の向上を図ることを解決すべき技術的
課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、次のような焼却装置を創作した。すなわち、請求項
１に係る発明は、竪型一次燃焼炉の火格子上で高分子系
廃棄物を部分燃焼して熱分解させ、発生した可燃性ガス
を二次燃焼炉に導くように構成した焼却装置において、
前記火格子には空気供給手段から供給される燃焼用空気
を吹き出す複数の吹出口を所定間隔で配設する一方、そ
の火格子の中央部上面には下端部が開口し外周部に複数
の貫通孔を有する中空の案内体を設置したことを特徴と
する。また、請求項２に係る発明は、請求項１記載の焼
却装置において、前記案内体は起立する円錐又は角錐状
に形成され、かつ案内体外周面には前記貫通孔の周縁部
を突出させる突部が設けられていることを特徴とし、請
求項３に係る発明は、請求項２記載の焼却装置におい
て、前記案内体の上に笠状おおい部材を備え、そのおお
い部材の下側面と案内体の外表面との間に、前記貫通孔
から吹き出す燃焼用空気が入り込める空間を設けたこと
を特徴としている。また、請求項４に係る発明は、請求
項１記載の焼却装置において、一次燃焼炉と二次燃焼炉
の間には、ドレン穴を有する複数のチャンバーを接続
し、かつ各チャンバーを介して可燃性ガスを冷却する冷
却手段を備えたことを特徴とする。また、請求項５に係
る発明は、請求項４記載の焼却装置において、前記火格
子の上方位置に設けられ、火格子上の廃棄物あるいは残
渣を掻きまわす掻きまわし手段と、前記燃焼炉の炉壁側
に設けられ、空気供給手段から供給される燃焼用空気を
火格子上面に向けて噴射する噴射口とを備えたことを特
徴とする。また、請求項６に係る発明は、竪型一次燃焼
炉の火格子上で高分子系廃棄物を部分燃焼して熱分解さ
せ、発生した可燃性ガスを二次燃焼炉に導くように構成
した焼却装置において、一次燃焼炉と二次燃焼炉の間に
は、下端部にドレン穴を有する複数のチャンバーを、各
チャンバーごとの可燃性ガスの流れ方向が下向き／上向
き交互に変わるようにして直列に接続し、かつ各チャン
バーを介して可燃性ガスを冷却する冷却手段を備えたこ
とを特徴とする。

【０００６】

【作用】請求項１に係る焼却装置では、火格子に配設さ
れた複数の吹出口から燃焼用空気が吹き出し、その燃焼
用空気の一部は火格子の中央部上面に設置された案内体
の内部を通って貫通孔から吹き出す。したがって、火格
子上の廃棄物が燃焼用空気と触れ易く、安定した部分燃
焼が維持される。また、溶融状態となった廃棄物は案内
体の外周面に沿って流動するから一塊になり難い。ま
た、請求項２に係る焼却装置では、案内体の外周面に突
部があるため、溶融物が貫通孔を塞いだり案内体の内側
に流れ込むことが防がれる。さらに、請求項３に係る焼
却装置では、笠状のおおい部材によって上記貫通孔の詰
まりが防がれるとともに、その下に燃焼用空気が一旦入
り込むため火格子の中央部において廃棄物が燃焼用空気
と接触し易い。また、請求項５に係る焼却装置では、火
格子上の廃棄物あるいは残渣を掻きまわし手段にて適宜
に掻きまわすとともに、そこへ噴射口から適量の燃焼用
空気を噴射することにより、ほぼガスを放出し終わった
廃棄物の燃焼を促進することができる。また、請求項４
及び６に係る焼却装置では、複数のチャンバー内を可燃
性ガスが冷却されながら通過するので、ＨＣｌや重金属
類を水分やタール分と共に、二次燃焼炉に入る前に効果
的に回収除去することができる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の第１実施例を図面に基づいて
説明する。図１は焼却装置１の断面正面図である。焼却
装置１は、設置面積の比較的小さい小型のタイプであ
り、大別すると、竪型一次燃焼炉２と二次燃焼炉１２と
から成る。水冷式炉壁３を有する一次燃焼炉２の下部に
は複数本の散気管でほぼ平らな火格子４が形成され、火
格子４の下面側（図２参照）には、多数の吹出口４ａが
散気管の長手方向に所定間隔で配設されていて、外部の
送風手段によって散気管内に送り込まれた燃焼用空気を
炉内に吹き出すようになっている。火格子４の中央部上
面には、詳しくは後述する案内体５が載置されており、
一次燃焼炉２の上部の投入口６から廃プラスチックＰ
（高分子系廃棄物）を投下して火格子４及び案内体５の
上に堆積させるようになっている。また、一次燃焼炉２
の上部には通気口７が設けられて炉内に発生した可燃性
ガスをダクト８にて二次燃焼炉１２へと送り込むように
構成され、一次燃焼炉２の下部には灰出し口９、着火口
（図示省略）が設けられている。図１中、６ａは投入口
６の蓋、９ａは灰出し口９の扉である。なお、上記の火
格子と散気管とを別体に構成しても良い。

【０００８】次に、前記案内体５について説明する。図
３は案内体５の断面正面図、図４は同下面図である。両
図に示すように、案内体５の本体５ａは、例えばステン
レス板に多数の貫通孔５ｂを明けたパンチングメタルを
円錐状に丸めたもので、下端部全面が開口しており、そ
の下端部外周に１２０°間隔で放射状に延びる３本の脚
５ｃが取付けられている。そして、本体５ａの外周面に
は、図５に拡大して示すように、貫通孔５ｂの周縁部を
突出させるための円筒状の突部５ｄが設けられている。
なお、上記の本体５ａを角錐や半球殻状にしても良い。

【０００９】次に、二次燃焼炉１２について説明する。
図１に示すように、耐火れんがで形成された二次燃焼炉
１２には縦断面Ｕ字状の燃焼室１３が設けられ、燃焼室
１３に前記ダクト８の先端が接続されている。そして、
一次燃焼炉２で発生した可燃性ガスが下向きに吹き出す
接続部の近傍には助燃バーナ１４が取付けられ、助燃バ
ーナ１４の火炎が斜め下向きに、上記の可燃性ガスに向
けて吹き出すようになっている。そして、燃焼後の排ガ
スは煙道１５を経由して排気される。

【００１０】ここで、前述の案内体の別例について説明
する。図６に示す案内体１７は、前記案内体５と、おお
い部材１８とから構成されている。笠状に形成された本
体１８ａには支持部材１８ｂが垂設され、本体１８ａが
案内体５に載置された際、本体１８ａの内側面（下側
面）と案内体５の外表面との間に所定の空間が設けられ
るようになっている。図６中、１８ｃは吊り上げ用のア
イボルトである。

【００１１】次に、上記構成の焼却装置１の作用につい
て説明する。さて、廃プラスチックを焼却する場合に
は、図１及び図７参照、一次燃焼炉２に廃プラスチック
Ｐの所定量を投入し、必要に応じて、火格子４の下に廃
タイヤＴ等の着火性の良いものを入れる。そして着火窓
１０から、着火バーナ（図示省略）で廃タイヤＴもしく
は直接廃プラスチックＰに着火するとともに、外部の空
気供給手段によって散気管に燃焼用空気を送り込んで多
数の吹出口４ａから吹き出させ、廃プラスチックＰを自
燃状態にして部分燃焼させる。このとき、廃プラスチッ
クＰをその発火温度以下、例えば２００〜４００℃で熱
分解させて可燃性ガスを回収することが望ましいことか
ら、空気供給量を廃プラスチックＰの燃焼に必要な量
の、例えば略１７％未満に制限するとともに、水冷式炉
壁３にて炉内温度の過熱を抑える。

【００１２】そして、外部から送り込まれた燃焼用空気
の一部は案内体５あるいは１７に入り込んで多数の貫通
孔５ｂから吹き出すため、案内体５あるいは１７によっ
て火格子４が隆起した状態になっていることと相まっ
て、廃プラスチックＰと燃焼用空気とが接触し易くなっ
て部分燃焼が安定して維持され、熱分解が促進される。
また、案内体５の外周面には突部５ｄがあるために溶融
物が貫通孔５ｂを塞いだり案内体の内側に流れ込み難
い。なお、案内体１７においては、おおい部材１８があ
るから貫通孔５ｂが詰まり難く、本体１８の下側に燃焼
用空気が一旦入り込んで空気溜まりとなる。

【００１３】こうして廃プラスチックＰが熱分解して発
生した可燃性ガスは通気口７及びダクト８を経て二次燃
焼炉１２内へ流入するから、燃焼室１３内の助燃バーナ
１４にて完全燃焼させる。そして、排ガスは煙道１５か
ら排気する。なお、炉床に残った灰Ａ（図８に参照）
は、灰出口９から掻き出して処分する。

【００１４】ところで、従来のバッチ式の竪型燃焼炉の
場合では、前述したように、廃プラスチックＰの燃焼
（溶融）が進むと、火格子の中央部付近において空気の
供給と拡散が不十分になりがちで、溶融物が一塊になっ
てしまい完全に焼却するのが難しかった。この点、本実
施例では、案内体５（図１参照）あるいは案内体１７
（図７参照）を火格子４に載置しているから、従来のよ
うに火格子４の中央部で溶融物が一塊になることがない
ので、廃プラスチックＰの熱分解やガス化、その後の燃
焼が促進され、焼却効率が向上する。また、廃プラスチ
ックＰが部分燃焼状態、すなわち、比較的低温のほぼ乾
溜状態で熱分解するため、水冷式炉壁３の作用と相まっ
て、著しく高温（例えば、４００℃以上）にならず、ク
リンカーの発生が抑えられ、ダイオキシン等の有害ガス
もほとんど発生しない。

【００１５】次に、本発明の第２実施例を図面に基づい
て説明する。図９は焼却装置２０の断面正面図である。
この焼却装置２０は設置面積の比較的大きい大型タイプ
である。竪型一次燃焼炉２１の水冷式炉壁２２の上部に
は冷却水を適宜に給水する吸水装置２３ａと蒸気抜装置
２３ｂが備えられ、その一次燃焼炉２１の下部には、図
９及び図１０参照、複数本の散気管でほぼ平らな火格子
２４が形成され、送風機２５によって散気管内に送り込
まれた燃焼用空気を、第１実施例と同様（図２参照）、
火格子の下側に配設した多数の吹出口から吹き出すよう
になっている。図１０中、２４ａは各散気管（火格子）
に連通するヘッダーである。火格子２４の上方位置に
は、図９に示すように、鋳鉄製のアーム２６が略鉛直軸
線回りに回転自在に設けられており、その支軸２７は炉
床を貫通して歯車装置２８に連結され、駆動装置を構成
するモータ２９にて駆動されるようになっている。

【００１６】アーム２６には、図１０及び図１１参照、
廃プラスチックＰ等の廃棄物やその残渣を炉中心に向け
てかき寄せるための寄せ板２６ａと、残渣等を掘り起こ
すための起こし板２６ｂと、その残渣等を炉壁に向けて
押し出すための押出板２６ｃとが取付けられ、アーム２
６の回転によって火格子２４上の残渣等を効率良く掻き
まわすことができる。本発明でいうところの掻きまわし
手段は上記のように比較的簡素に構成されているが、当
業者の知識に基づき、適宜な構造にすることができる。

【００１７】一次燃焼炉２１には、さらに、着火バーナ
３０と、覗き窓３１と、図外の燃焼用空気供給手段から
供給される燃焼用空気を火格子２４上の残渣等に向けて
吹き込むための吹き込みノズル（噴射口ともいう）３２
と、廃棄物投入口３３と、安全弁装置３４と、可燃性ガ
ス回収用の配管３５と、次述するチャンバー装置３６と
が設けられていて、一次燃焼炉２１内に発生した可燃性
ガスを二次燃焼炉４０へと導くように構成されている。

【００１８】上記のチャンバー装置３６は、詳しくは、
図１２に示すように、冷却手段を備えたものである。同
図において、冷却用の水槽３７には、直列接続された４
本のチューブ状のチャンバー３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，
３６ｄが並設されていて、配管３５が仕切弁３５ａを介
してチャンバー３６ａの上端部に接続されている。そし
て、一次燃焼炉２１からの可燃性ガスは、各チャンバー
内を、下・上・下・上と交互に流れ方向を変えて通過
し、流出管３９から流出するようになっている。なお、
各チャンバー３６ａ〜３６ｄの下端部には、ドレン穴を
有し、必要に応じてヒーターが備えられた排出部３６ｅ
が設けられている。なお、冷却手段としては、構造が簡
単でコストの安い水槽３７の他に、ウォータージャケッ
ト式にするなど適宜に選択し得る。チャンバー３６ａ，
３６ｃは、本例の場合、図１３に示すように、２重管構
造になっており、流入管３８ａには多数の噴射孔３８ｂ
が設けられ、可燃性ガスをチャンバー本体３６ｆの内壁
に向けて吹き出す一方、チャンバー３６ｂ，３６ｄは、
図１４に示すように、流入した可燃性ガスの流れを乱す
ための複数のじゃま板３８ｃが千鳥に配設され、かつ伝
熱面を大きくした構造になっている。

【００１９】すなわち、上記チャンバー装置３６は、多
数の噴射孔を有する流入管をチューブ状本体に挿通した
二重管構造のチャンバー、又は、可燃性ガスの流れを乱
すじゃま板をチューブ状本体内に配置した構造のチャン
バーを、各チャンバーごとの可燃性ガスの流れ方向が下
向き／上向き交互に変わるようにして直列に繋いで冷却
手段たる水槽中に配設したものである。したがって、チ
ャンバー装置３６は一次燃焼炉２１の内圧変動の抑制と
油払い出しの機能を有し、ばいじんを沈降させ、可燃性
ガスに重金属類等の比重の大きい有害物質が含まれる場
合には、それらをタール分と共に効果的に回収除去する
ことができる。これは、廃棄物の性格上、プラスチック
類にメッキが施されていたり、各種の金属が混入するこ
とが多い実情からみて有用な技術である。

【００２０】さらに、チャンバー装置３６は冷却効率が
良いので、その冷却作用にて可燃性ガス中の水分を結露
せしめてＨＣｌ等を吸収すことができ、排ガス中のダイ
オキシン類の発生を殆ど無くすことができる。このチャ
ンバー装置３６の試験例においては、可燃性ガス中のＨ
Ｃｌ濃度を、チャンバー装置通過後には約５０分の１以
下に低減できることが可能になった。なお、上記チャン
バー装置３６は、従来この種の焼却装置が排ガス中に残
留させていた有害物質を、簡素な構成でもって激減させ
ることを目的として創作されたものであるから、第１実
施例の焼却装置１にも同様に利用できる他、従来の焼却
装置の一次燃焼炉と二次燃焼炉の間に介装して使用する
こともできる。

【００２１】そして、図９参照、横型の二次燃焼炉４０
にはバーナ４１が取付けられ、かつ、ダクト４２を介し
て送風機４３から二次燃焼用の空気が供給されるように
なっていて、一次燃焼炉２２より回収した可燃性ガスの
完全燃焼が図られている。排ガスは熱交換器４４を経由
して煙道４５から排出される。なお、チャンバー装置３
６で回収した少量の廃棄物は、別途に処理を行う。

【００２２】本実施例の焼却装置２０は以上のように構
成されているから、前述の第１実施例と同様、一次燃焼
炉２１において燃焼用空気の供給量を適宜に制限しつつ
廃プラスチックＰを部分燃焼させ、回収した可燃性ガス
を二次燃焼炉４０に導いて完全燃焼させることができ
る。そして、覗き窓３１で燃焼の様子を観察し、ガス化
がほぼ終了したら、アーム２６を回転させて残渣等を掻
きまわすとともに、ノズル３２から適量の燃焼用空気を
火格子２４上の残渣等に向けて吹き込んで、完全燃焼さ
せるようにする。

【００２３】したがって、この例においては、火格子２
４上の加熱されたアーム２６で残渣等を掻きまわすこと
で、廃プラスチックＰの熱分解及びガス化と、その未燃
分や残渣の燃焼とが促進され、焼却効率が向上し、処理
時間が短縮化できる。なお、試験例では、ウレタン等の
シュレッダーダスト（重量比有機分６０％、無機分４０
％）を処理した結果、体積で７０％、重量で５０％を無
公害で焼却することができた。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る焼
却装置では、案内体により火格子上の高分子系廃棄物が
燃焼用空気と触れ易くなり、安定した部分燃焼が維持さ
れる。また、溶融状態となった廃棄物が案内体の外周面
に沿って流動するから一塊になり難い。なお、請求項２
及び３に係る焼却装置では、案内体の貫通孔が塞がれ難
くなっており、溶融状態の廃棄物が火格子の中央部にお
いて燃焼用空気と接触し易い。したがって、比較的低温
での熱分解及びガス化が促進されるとともに、有害ガス
の発生を防ぐことができる。また、請求項５に係る焼却
装置では、火格子上の廃棄物あるいは残渣を掻きまわし
手段にて適宜に掻きまわすとともに、そこへ噴射口から
適量の燃焼用空気を噴射することにより、未燃分や残渣
の燃焼を促すことができる。したがって、焼却効率の向
上を図ることができる。また、請求項４及び６に係る焼
却装置では、可燃性ガスにＨＣｌや重金属類が含まれる
場合に、それらを二次燃焼炉に入る前に水分やタール分
と共に効果的に回収除去することができるので、二次燃
焼後の排ガスを極めてクリーンな状態に維持することが
できる。これらのことから、高分子系廃棄物の焼却に際
して有害ガスの発生を防ぐとともに、未燃分を残さない
ように焼却効率の向上を図ることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る焼却装置の断面正面図であ
る。

【図２】火格子の拡大断面図である。

【図３】案内体の断面正面図である。

【図４】案内体の下面図である。

【図５】案内体の貫通孔を拡大断面図である。

【図６】案内体の別例を説明する断面正面図である。

【図７】一次燃焼炉の燃焼状態を説明する図である。

【図８】一次燃焼炉の焼却終了状態を説明する図であ
る。

【図９】第２実施例に係る焼却装置の断面正面図であ
る。

【図１０】アーム及び火格子を説明する平面図である。

【図１１】アームの正面図である。

【図１２】チャンバー装置を説明する斜視図である。

【図１３】チャンバーの内部を模式的に説明する図であ
る。

【図１４】チャンバーの内部を模式的に説明する図であ
る。

【符号の説明】

１焼却装置２一次燃焼炉４火格子５案内体５ｂ貫通孔１２二次燃焼炉１３燃焼室１４助燃バーナ１７案内体３６チャンバー装置Ｐ廃プラスチック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ２３Ｇ 7/12 ＺＡＢＦ２３Ｇ 7/12 ＺＡＢＺＦ２３Ｈ 1/02 ＺＡＢＦ２３Ｈ 1/02 ＺＡＢＦ２３Ｍ 9/04 ＺＡＢＦ２３Ｍ 9/04 ＺＡＢ (56)参考文献特開昭50−149164（ＪＰ，Ａ) 特開平２−17313（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−150708（ＪＰ，Ａ) 特開平４−64810（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−28480（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/00 119 F23G 5/027 ZAB F23G 5/28 F23G 7/12 ZAB F23H 1/02 ZAB F23M 9/04 ZAB

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】竪型一次燃焼炉の火格子上で高分子系廃
棄物を部分燃焼して熱分解させ、発生した可燃性ガスを
二次燃焼炉に導くように構成した焼却装置において、前
記火格子には空気供給手段から供給される燃焼用空気を
吹き出す複数の吹出口を所定間隔で配設する一方、その
火格子の中央部上面には下端部が開口し外周部に複数の
貫通孔を有する中空の案内体を設置したことを特徴とす
る高分子系廃棄物の焼却装置。
【請求項２】前記案内体は起立する円錐又は角錐状に
形成され、かつ案内体外周面には前記貫通孔の周縁部を
突出させる突部が設けられている請求項１記載の高分子
系廃棄物の焼却装置。
【請求項３】前記案内体の上に笠状おおい部材を備
え、そのおおい部材の下側面と案内体の外表面との間
に、前記貫通孔から吹き出す燃焼用空気が入り込める空
間を設けた請求項２記載の高分子系廃棄物の焼却装置。
【請求項４】一次燃焼炉と二次燃焼炉の間には、ドレ
ン穴を有する複数のチャンバーを接続し、かつ各チャン
バーを介して可燃性ガスを冷却する冷却手段を備えた請
求項１記載の高分子系廃棄物の焼却装置。
【請求項５】前記火格子の上方位置に設けられ、火格
子上の廃棄物あるいは残渣を掻きまわす掻きまわし手段
と、前記燃焼炉の炉壁側に設けられ、空気供給手段から
供給される燃焼用空気を火格子上面に向けて噴射する噴
射口とを備えている請求項４記載の高分子系廃棄物の焼
却装置。
【請求項６】竪型一次燃焼炉の火格子上で高分子系廃
棄物を部分燃焼して熱分解させ、発生した可燃性ガスを
二次燃焼炉に導くように構成した焼却装置において、一
次燃焼炉と二次燃焼炉の間には、下端部にドレン穴を有
する複数のチャンバーを、各チャンバーごとの可燃性ガ
スの流れ方向が下向き／上向き交互に変わるようにして
直列に接続し、かつ各チャンバーを介して可燃性ガスを
冷却する冷却手段を備えた高分子系廃棄物の焼却装置。