JP3107544B2 - 旋回燃焼炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】廃棄物、例えば汚泥、家畜糞
尿、廃プラスチック等を焼却し、かつ、その燃焼熱を回
収する旋回燃焼炉に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より種々の燃焼炉が開発され、その熱
エネルギーの有効利用が図られてきた。例えば特開平８
−２８５２５８号は鶏糞を焼却する焼却炉と、該焼却炉
で発生した燃焼熱を回収するボイラ装置とを有する鶏糞
燃焼廃熱回収システムにおいて、前記焼却炉を内壁と外
壁を有する二重壁構造とし、内壁に、該内壁の表面温度
を検出する温度検出手段を設けて該内壁内で燃焼し、そ
の燃焼熱で内壁と外壁とで囲まれた空間部の空気を加熱
し、さらに、この加熱された熱風をボイラ装置の伝熱部
に送ることによって熱エネルギーを回収するものであ
る。

【０００３】また、生鶏糞を燃料とした発電システムと
して特開平１−２５９７６８号がある。これは、生鶏糞
を水分７０％以下に脱水し、さらに２５％以下に乾燥さ
せ、燃料として焼却してボイラー熱源とするものであ
る。

【０００４】前記の特開平８−２８５２５８号において
は、鶏糞が燃焼炉の内壁内で燃焼され、内壁の熱伝導に
よってその内壁と外壁に囲まれた空間にある空気を加熱
し、これを熱交換器に送りエネルギーを回収し、冷却さ
れた空気が該内壁と外壁とに囲まれた空間に戻るという
循環方式である。このシステムにおいては、ボイラーか
ら環流する空気によって炉壁は常に冷却されて温度が低
下し、鶏糞の燃焼に支障を来すおそれがある。

【０００５】その他、燃焼炉として例えば火格子燃焼
炉、床燃焼炉、回転燃焼炉、流動層燃焼炉、サイクロン
燃焼炉、気流燃焼炉などが開発されているが、何れも固
体燃料の燃焼炉であり、また、冶金などの高温反応操作
を廃棄物の燃焼に応用されたものである。廃棄物を効率
よく燃焼するためには燃焼物表面への燃焼空気の供給量
を上げながら、着火温度以上に燃焼物温度を維持するこ
とが必要であり、これに対応する燃焼炉、例えばロータ
リーキルンに代表されるような燃焼負荷が小さく装置と
して過大なもの、あるいは不活性の流動媒体を用いて撹
拌させる流動層式のものなどが開発されているが、何れ
の方式も小規模用としては経済的、構造的に適用される
ことが困難であり、さらに、高含水の低発熱量燃焼物を
補助燃料なしで完全燃焼させることは困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、鶏糞等の難燃物を補助燃料を用いることなく完
全燃焼させ得る燃焼炉の開発を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】炉壁の内側横断面が円形
で、その中心に小径の円筒体になる内筒を炉底外より炉
中の炉頂近くにまで挿通立設した二重壁構造とし、その
炉壁と内筒とに囲まれた円筒状空間を燃焼空間としてそ
こに旋回気流を生じさせる燃焼用空気送気ノズルを該炉
壁に対し接線方向に平行になるように装着すると共に炉
内予熱バーナーを該炉内にまで挿通装着し、かつ、その
円筒状空間の下部に不燃物の排出口を開設し、前記内筒
の下端または該内筒の上方内径内に若干長さを挿通した
排気筒の他端を熱交換器あるいは集塵装置等に通じる通
気筒に接続した燃焼炉において、該燃焼炉の炉頂近くの
炉壁内面に一端を開口し、かつ、その他端を前記燃焼用
空気送気ノズルの出口近傍に開口する炉内高温ガス循環
路８を配設して、該燃焼用空気送気ノズルからの燃焼用
空気の流速に伴うエジェクター効果により炉頂のガスを
炉底に循環させることを手段として炉内の高温保持と炉
内投入物の完全燃焼を図った。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１ないし図５は、本発明に係る
旋回燃焼炉及びこの旋回燃焼炉を用いた燃焼熱回収シス
テムの一実施例を示したもので、以下において、これら
の図を参照して詳細に説明する。なお、（）内の数値は
一実施例における寸法を示したが、これに限定されるも
のでないことは勿論である。

【０００９】図１は本発明の旋回燃焼炉及び燃焼熱回収
システムの概要を示している。この図において、燃焼炉
１はその炉内壁２ａの横断面が円形（直径１０００ｃ
ｍ）であり、その炉内中心部に小径円筒体（外径３００
ｃｍ、内径２４０ｃｍ）になる内筒４が炉外より炉底３
を貫通して炉頂近辺（炉頂との間隔はおよそ１０ｃｍ）
にまで挿通立設されている。したがって、炉底からこの
内筒４の上端までが炉壁との二重壁構造になっており、
この範囲内において炉内は円筒状である。（なお、炉底
から炉頂間での高さは１１００ｃｍとした。）

【００１０】前記の炉壁２には焼却物投入口５が設けら
れており、焼却物、例えば鶏糞がホッパー２０からコン
ベヤー２１等を介して該焼却物投入口５に送られ炉内に
投入される構成になる。また、炉内壁２ａと内筒４とに
囲まれた円筒状空間２ｅに旋回気流を生じせしめるた
め、燃焼用空気を送気する複数の送風ノズル６を炉底近
くの炉壁に均等間隔に、かつ、炉壁に対して接線方向に
平行になるように装着されている。さらに、炉内を予め
燃焼物の着火温度以上にまで昇温させるために、ガス、
石油などを燃料源とする燃焼バーナー７の火口が炉壁を
貫通状に付設されている。なお、図１中の２ｃは覗き窓
である。

【００１１】また、該燃焼炉１の炉頂近くの炉壁２内面
に開口８ａし、かつ、前記燃焼空気用の送気ノズル６の
直前６ｆにまで導かれた炉内ガス循環路８が配設されて
いる。

【００１２】さらに、炉内壁２ａと内筒４とに囲まれた
円筒状空間２ｅ（燃焼空間）の炉底には落下異物の取出
口３ａが設けられている。

【００１３】前記内筒４の下端４ａは、第一導管９を介
して異物取出口１０ｂを下部に形成した再燃焼室１０の
導口１０ａに接続され、さらに、その再燃焼室１０はシ
ェルアンドチューブ方式の熱交換器１１および集塵機に
接続されている。しかも、これらの系の末端には誘引送
風機２３が付設されている。

【００１４】前記のように再燃焼室１０に接続された熱
交換器１１は、そのケース内に形成したシェル１１ａ内
に多数（例えば１４１本）のガス通路としての熱交換パ
イプ１１ｂ、１１ｂを上下方向に貫通させ、かつ、該パ
イプの下端を前記の再燃焼室１０に、上端をセル１１ａ
上方に形成した排気室１２内に開口せしめて立設されて
いる。そして、該セルには水が充填されている。

【００１５】その熱交換パイプ１１ｂ、１１ｂの各々の
上部開口端には若干の間隔Ｂを設けて圧搾空気噴出用ノ
ズル１３、１３が装着されており、かつ、その圧搾空気
噴出用ノズル１３は数ブロックに分割されて順次圧搾空
気を吐出するよう、例えば分岐状配管１３ａ、１３ｂ、
或いはプロセスコントロール等により制御され、排気室
１２外に設置した圧搾空気供給源Ａ（図示してない）に
接続されている。

【００１６】さらに、この排気室１２の側壁には排気ガ
ス吐出口１２ａが突設されて導管１４を介して集塵機１
５の吸引口１５ｆに接続されている。また、熱交換器１
１のセル側壁に形成した蒸気吐出口１１ｃは気水分離器
２２を介して発電機などに接続される。

【００１７】次に、集塵装置１５は、図５に示すように
集塵室内を仕切板１５ｃによって上下２室、すなわち、
ガス送風室１５ａと浄化室１５ｂとに分割し、その仕切
板１５ｃには複数個の通孔１５ｄ、１５ｄが形成されて
いる。該通孔１５ｄの周縁には濾紙または濾布等からな
るバグフィルター１６、１６がその開口端周縁を沿わす
ように係合され装着されている。さらに、該フィルター
はその底部１６ａ、１６ａを該浄化室１５ｂの上部に設
けたフック１５ｈ、１５ｈにより倒立状に吊り下げられ
ている。しかも、該フック１５ｈ、１５ｈを取り付けた
保持板１５ｓは、モーターなどの付設動力源１８によっ
てその集塵装置１５内を前後、左右ないし上下方向に連
続的または間欠的な振動操作が付与される構造になって
いる。その振動付与の構造はクランク機構、電磁機構そ
の他如何なる方法であるとを問うものではない。

【００１８】この複数のバグフィルター１６、１６中に
残存する塵灰は、前記のフック１５ｈ、１５ｈを取り付
けた保持板１５ｓを介しての振動によって順次、落下さ
せる。すなわち、前記仕切板１５ｃの下部に立設した中
心軸１５ｅを支点として回動する扇形の遮蔽板１７が一
部のバグフィルター１６、１６の開口端を塞ぎ、前記の
保持板１５ｓが該フィルターに振動を与える。これによ
って該開口端を塞がれたバグフィルター内の塵灰は遮蔽
板１７上に落下して堆積する。次いで、該遮蔽板１７が
回動されるとバグフィルター口端は開口されて堆積した
塵灰はガス通過室１５ａに落下する。このようにして別
のバグフィルター１６、１６の開口端を塞ぐことにな
る。そして、再びフィルター１６に振動が加えられ、落
下した塵灰は取り出し口より取り出されることになる。

【００１９】集塵装置１５によって粉塵が除去されたガ
スは該集塵装置の上方の側壁に開口形成した排気ガス排
出口１５ｇから誘引排風機２３を介して大気に開放され
る。

【００２０】以上の構成になる本発明旋回燃焼炉及び燃
焼熱回収システムに関して以下にその使用方法を説明す
る。先ず、石油などを燃焼バーナー７により噴霧燃焼さ
せて炉内温度を鶏糞等の被燃焼物（以下、鶏糞として説
明する。）の着火温度、例えば３５０℃以上に上昇させ
る。その後は、バーナーによる助燃を必要としない。

【００２１】炉内が所定温度に上昇した後、ホッパー２
０よりコンベヤー２１を介して焼却物投入口５に鶏糞が
投入される。このとき、送風ノズル６によって炉内には
既に旋回流が発生しており、鶏糞は炉内壁２ａと内筒４
とで囲まれた円筒状空間２ｅを旋回して着火温度以上に
まで上昇し燃焼する。そして、燃焼ガスと軽量の塵灰は
炉内を上昇し、該燃焼廃熱回収システムの末端に設置し
た誘引送風機による負圧により、該内筒４の上端開口部
から吸引され第一導管９を介して再燃焼室１０に至る。
また、比重の大なる塵灰、非燃物などの異物は炉底の取
出口３ａから炉外に排出されることになる。

【００２２】通常の燃焼炉において、焼却物投入口５か
ら鶏糞が投入され、また、燃焼用空気が送風ノズル６か
ら路内に吹き込まれると炉底温度が下降し、自燃が困難
になるが、本燃焼炉においては前記燃焼用空気送風ノズ
ル６の直前に開口し、炉頂近くの炉内壁２ａに他端を開
口した炉内ガス循環路８を介した炉頂の燃焼ガスおよび
未燃焼物が燃焼空気用の送風ノズル６からの吐出燃焼用
空気の気流に誘引されて再び炉内に吹き込まれる。した
がって、炉内温度を低下させることなく、必要な旋回気
流を維持し、かつ、燃焼に必要な酸素を十分に供給する
ことが可能である。

【００２３】前記内筒４の上端開口部から吸引され第一
導管９を介して再燃焼室１０に至った燃焼廃熱ガスは、
該再燃焼室１０において再燃焼する。この再燃焼したガ
スは再燃焼室１０に接続された熱交換器１１の熱交換パ
イプ１１ｂ、１１ｂ内を通過する。この熱交換器１１の
セル１１ａ内には水が充填されており、該燃焼ガスは該
水を加熱し蒸気を発生させる。この蒸気は気水分離器を
経て熱エネルギーとして発電等に利用することは通常の
システムと同様である。

【００２４】次に、前記熱交換器１１において、熱交換
パイプ１１ｂの管壁には塵灰が付着してセル内の水への
熱伝達が悪くなるのが通例である。本発明における熱交
換器１１においては、該熱交換パイプ１１ｂ、１１ｂの
総ての上端開口部に設置した圧搾空気噴出用ノズル１
３、１３‥を数ブロックに分けて順次、全ブロックにわ
たり圧搾空気を噴出させる。この場合、圧搾空気噴出用
ノズル１３と熱交換パイプ１１ｂの上端周縁との間に間
隙を設けているために、該ノズルから吐出する空気流に
よって該ノズル周辺にある気体が誘引されてパイプ内に
流入する。したがって、パイプ内を通過する空気量はノ
ズルからの吐出空気量より多くなる。このように、ガス
の流動方向とは逆方向に気体を噴射することによって、
熱交換パイプ１１ｂ内の付着塵灰は下方の再燃焼室に落
下し、熱交換パイプ１１ｂの管壁は清浄を取り戻す。こ
の逆噴射を適時に全パイプについて順次実施する。この
時において、圧搾空気が噴出されるブロック以外の熱交
換パイプ１１ｂ、１１ｂには高温ガスが正常方向に流通
しているので炉内ガスの排出を妨げることはない。前記
の落下した塵灰は下方に設けた異物取出口より取り出さ
れる。

【００２５】熱交換器１１を通過した燃焼ガスは、その
上部に形成した排気室から排ガス吐出口１２ａおよび第
二導管１４を介して集塵機１５内の下部に形成したガス
送風室１５ａに導入され、その上方からフック１５ｈに
つり下げらたバグフィルター１６，１６内を通過する。
したがって、フィルター内に塵灰が残存し、清浄化され
たガスが大気中に放出される。

【００２６】

【発明の効果】従来、難燃性焼却物を燃焼させるために
は助燃剤を使用することによって燃焼炉内温度をその物
の着火温度以上に維持することが必要であったが、本発
明においては外部から噴射する燃焼用空気に炉頂近辺の
高温燃焼ガスを混入することによって、炉内を高温、す
なわち着火温度に保つことが可能になり、したがって助
燃剤を必要としない燃焼炉となった。

【００２６】炉内を旋回して上方に至った未燃焼物は、
燃焼空気用の送風ノズル６からの燃焼用空気に誘引され
て再び炉内に吹き込まれ、したがって、再度炉底より旋
回流に乗って上方に至るまで燃焼することになり、完全
燃焼が得られることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す焼却廃熱回収システム
の系統図である。

【図２】焼却炉の構造を示したもので、（ａ）は炉の横
断面図、（ｂ）は右半分を断面で示した正面図である。

【図３】熱交換器の構造を示したもので、（ａ）は一部
断面の正面図、（ｂ）はその上部の圧搾空気吐出用ノズ
ルとその周辺部分を断面で示した正面図、（ｃ）はＡ−
Ａ断面図である。

【図４】圧搾空気吐出用ノズルの分岐配管を示した斜視
図である。

【図５】集塵機の構造を示したもので、（ａ）は中央縦
断面になる正面図、（ｂ）はバグフィルターの取り付け
部を示した縦断面図、（ｃ）はバグフィルターの順次開
口部を閉止する遮蔽板を示した底面図である。

【図６】炉内の燃焼廃熱を上方より取り出し、熱交換器
に導入するタイプの燃焼炉を示したもので、（ａ）は中
央横断の平面図、（ｂ）は一部断面の正面図である。

【符号の説明】

１ 燃焼炉 ２ 炉壁 ３ 炉底 ４ 内筒 ５ 焼却物投入口 ６ 送風ノズル ７ 燃焼バーナー ８ 炉内ガス循環路 ９ 第一導管 １０ 再燃焼室 １１ 熱交換器 １２ 排気室 １３ 圧搾空気吐出用ノズル １４ 導管 １５ 集塵機 １６ バグフィルター ２０ ホッパー ２１ コンベヤー ２２ 気水分離器 ２３ 誘引送風機

フロントページの続き (72)発明者 宮内 修平 大阪府泉佐野市長滝3428番地１号 (72)発明者 井本 泰造 大阪府東大阪市岩田町６丁２番６号 (72)発明者 岩崎 和弥 大阪府堺市原山台１丁５番５−103号 (72)発明者 赤堀 正人 大阪市西区江戸堀２丁目６番33号株式会 社エイチイーシー内 (72)発明者 日下 幹生 長崎県西彼杵郡大島町1605番の１株式会 社大島造船所内 (72)発明者 永富 裕和 長崎県西彼杵郡大島町1605番の１株式会 社大島造船所内 (72)発明者 財津 直也 長崎県西彼杵郡大島町1605番の１株式会 社大島造船所内 (72)発明者 渋谷 卓郎 長崎県西彼杵郡大島町1605番の１株式会 社大島造船所内 (72)発明者 高 亨 奈良県奈良市帝塚山６丁目11番30号 (56)参考文献 特開 平９−243027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−87799（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−33620（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−63887（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−128288（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−14008（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−34166（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−166427（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−7721（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−11807（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−30050（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 7/00 F23G 5/32 F28G 1/16 F22B 37/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉壁の内側横断面が円形で、その中心に小
   径の円筒体になる内筒を炉底外より炉中の炉頂近くにま
   で挿通立設した二重壁構造とし、その炉壁と内筒とに囲
   まれた円筒状空間を燃焼空間としてそこに旋回気流を生
   じさせる燃焼用空気送気ノズルを該炉壁に対し接線方向
   に平行になるように装着すると共に炉内予熱バーナーを
   該炉内にまで挿通装着し、かつ、その円筒状空間の下部
   に不燃物の排出口を開設し、前記内筒の下端または該内
   筒の上方内径内に若干長さを挿通した排気筒の他端を熱
   交換器に通じる通気筒に接続した燃焼炉において、該燃
   焼炉の炉頂近くの炉壁内面に一端を開口し、かつ、その
   他端を前記燃焼用空気送気ノズルの出口近傍に開口する
   炉内ガス循環路を配設して、該燃焼用空気送気ノズルか
   らの燃焼用空気の流速に伴うエジェクター効果により炉
   頂のガスを炉底に循環させることに特徴を有する旋回燃
   焼炉。