JP3130414B2 - 焼却炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，廃棄物を燃焼処理する
ための焼却炉に関する。廃棄物の焼却処理は，排気ガ
ス，煤煙等を発生しやすいため大気汚染の原因となるこ
とがあった。そのため，有害ガス，煤煙等を発生しない
無公害の焼却炉が必要とされる。従来の無公害の焼却炉
は，有害ガス，煤煙の排出等をなくし無公害化するため
に高価な設備を必要としていた。廃棄物の増大にともな
い，低コストで大気汚染を生じない焼却炉が望まれてい
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の焼却炉では，火格子を使用し，火
格子の上に廃棄物を堆積し，堆積した廃棄物に着火する
とともに着火した廃棄物に直接空気を当てて燃焼を継続
させる直接燃焼方式が一般的であった。

【０００３】また，廃棄物を空気から遮断して直接燃焼
を避けた状態で廃棄物を高温に加熱して乾留し，乾留に
より生じる燃焼性のガスを燃焼するガス化燃焼方式も知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】直接燃焼方式は，遊離
カーボンを多量に排出し黒煙を発生するので遊離カーボ
ンを二次燃焼させる必要があり，そのために補助燃料を
必要としていた。そのため，有害ガス，煤煙の排出を抑
制するためには設備が大型化するとともに複雑な構成と
なり高価なものであった。また，焼却炉が高温になるた
め焼却炉の寿命が短く，窒素酸化物等の有害物質の発生
率が高い等の問題もあった。

【０００５】上記の乾留によるガス化燃焼方式は，遊離
カーボンの発生は少ないが，乾留のための加熱と乾留さ
れた残りの廃棄物の燃焼とを必要とする二段階燃焼方式
となるために設備が複雑化し，高価なものであった。ま
た，長時間の処理を必要とするため処理能力が低く，か
つガス発生の制御の調整が難しくガス爆発の危険性の高
い等の問題点もあった。

【０００６】本発明は，火格子を必要とする直接燃焼方
式とも異なり，上記の乾留によるガス化燃焼方式とも異
なる半乾留式のガス化燃焼方式の焼却炉を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は，最初，焼却炉
に堆積させ，例えば廃棄物の表面をバーナー等で着火す
る。それ以後は，燃焼した表面の熱でその下層の堆積物
を乾留するとともに，可燃性乾留ガスを焼却室上部で燃
焼させ，かつ乾留された廃棄物をいわば，「オキ」の状
態とし，又は液化などして常時種火を保持しながら焼却
させるようにした。さらに，その乾留された廃棄物が焼
却される熱により，また可燃性乾留ガスが燃焼される熱
によりその下層の廃棄物から可燃性乾留ガスを発生させ
て，燃焼させるようにした。焼却室への空気の供給は，
原則的に焼却室上方で燃焼が行われるその燃焼熱により
下方の廃棄物が乾留される程度に，かつ堆積されている
廃棄物の表面での焼却が維持される程度とし，乾留で発
生する可燃性乾留ガスを効率良く発生させかつ堆積され
ている廃棄物が炎を上げて直接燃焼されることのないよ
うにした。

【０００８】図１は本発明の基本構成を示す。図におい
て，１は焼却炉本体である。

【０００９】１’は焼却室である。２は焼却する廃棄物
１５を投入する投入口である。３は燃焼した廃棄物１５
の灰を取り出す灰出口である。

【００１０】４は乾留された廃棄物から発生する乾留ガ
スを更に完全に燃焼させる二次燃焼室である。５は給気
部であって，焼却室１’，二次燃焼室４に空気を供給す
る部分である。

【００１１】６，６’，６''，７は給気孔（給気ノズ
ル）であって，給気部５から送られてくる空気を焼却室
１’，二次燃焼室４に供給するものである。なお，供給
する空気は堆積されている廃棄物を直接燃焼させること
なく，堆積されている廃棄物の表面において一部燃焼状
態になることもあり得る焼却層１６の下の層で乾留が行
われるようにする。即ち，堆積されている廃棄物が炎を
あげて燃え上がらない程度（遊離カーボンが発生しない
程度）の量を供給されるものである。

【００１２】８は排気部であって，排気ガスを外部に排
出するものである。９は蓋部であって，廃棄物を燃焼さ
せる時に投入口２をふさぐものである。１０は蓋部であ
って，灰出口３をふさぐものである。１５は廃棄物であ
って，被焼却堆積物である。１６は焼却層であって，燃
焼当初はバーナー等で着火され，以後，堆積されている
廃棄物の表面において一部燃焼状態になることもあり得
る燃焼層を表す。１７は乾留層であって，焼却層１６な
どの熱により乾留された状態になっている廃棄物（可燃
性乾留ガスが排出された後の廃棄物）の層を表す。

【００１３】

【作用】本発明の基本構成の作用を説明する。本発明の
廃棄物の焼却処理はバッチ処理で行われる。

【００１４】蓋部９を開けて，投入口２より廃棄物１５
を焼却炉本体１の内部（廃棄物堆積部）に投入する。焼
却時は，蓋部９，１０を閉じ，給気部５より空気を焼却
室１’，二次燃焼室４に供給する。空気は給気管５’，
５”，５''' を通って給気孔６，６’，６''，７より焼
却室１’，二次燃焼室４に供給される。

【００１５】焼却を開始する時は，例えば，投入口２よ
りバーナー等で廃棄物１５の表面に着火し，蓋部９を閉
じる。廃棄物１５の表面の燃焼により生成される焼却層
１６の熱によりその層の下の廃棄物から可燃性乾留ガス
が放出されて焼却室１’において燃焼される。あわせ
て，乾留層１７が生成される。

【００１６】焼却室１’に供給する空気は，焼却層１６
の下に生成される乾留層で炎が燃え上がらないように
し，廃棄物の乾留とその焼却とが維持される程度の量と
する。この場合，乾留ガスと焼却排ガスとは混合され半
乾留ガスとなり，少量の空気が供給されることにより，
容易に爆発下限界以下の混合ガスとなり，安全が保証さ
れる。

【００１７】このようにして，焼却層１６，乾留層１７
は次第に堆積されている廃棄物１５の下部に進行し，廃
棄物１５が全て焼却しつくされると，灰出口３の蓋部１
０が開けられ，廃棄物の燃焼した灰が取り出される。

【００１８】また，焼却中に乾留により発生された乾留
ガスは焼却室１’内で燃焼されかつ二次燃焼室４に移動
され，給気孔７からの空気と混合されて燃焼する。燃焼
した排気ガスは排気部８を介して外部に排出される。

【００１９】

【実施例】図２は本発明の実施例を示す。図において，
(a)は断面図， (b)は平面図， (c)は側面図である。

【００２０】３１は焼却炉本体であって耐火性の材料の
壁で構成されるとともに，表面を炉殻で被ったものであ
る。表面の炉殻と壁の間に空気の給気管を有するもので
ある。

【００２１】３１’は焼却室である。３２は水冷天井で
あって，耐火性の材料で焼却炉本体３１の天井を構成す
るものであり，水冷用の冷却室を備えるものである。

【００２２】３３は投入口である。３４は投入口３３の
蓋である。３５は灰出口である。

【００２３】３６は灰出口３５の蓋である。３７は二次
燃焼室である。３８は送風機であって，空気を供給する
ものである。

【００２４】３９は給気管であって，送風機３８の供給
する空気を導くものである。４０は炉床給気管であっ
て，焼却炉本体３１の炉床に配置され，燃焼空気を焼却
室３１’に導くものである。

【００２５】４１，４１’は側壁給気管であって，焼却
炉本体３１の側壁に配置され，空気を焼却室３１’に導
くものである。４２は炉床給気ノズルであって，炉床に
設けられ，炉床給気管４０から焼却室３１’に空気を供
給するものである。

【００２６】４３，４３’は側壁給気ノズルであって，
炉の側壁に設けられ，側壁給気管４１から焼却室３１’
に燃焼空気を供給するものである。４４は二次燃焼室３
７に配設された給気管のノズルであって，二次燃焼室給
気管４５から二次燃焼室３７に燃焼空気を供給するもの
である。

【００２７】４９は煙突であって，排気ガスを排出する
ものである。５０はシースタンクであって，水冷天井の
冷却水を貯えるものである。５１は温度センサであっ
て，焼却室３１’の温度を検出するものである。

【００２８】図２の構成において，焼却炉本体３１の天
井部を水冷天井３２とすることにより天井部の耐火炉材
の焼落を防止し，天井部が低寿命となることを防ぐこと
ができる。また，焼却炉本体３１の周壁，炉床は耐火炉
材で構成することにより温度の安定化をはかることがで
きる。さらに，温度センサ５１により焼却室３１’の温
度を検出し，廃棄物の燃焼状態を監視制御することがで
きる。

【００２９】次に，図２の構成の焼却炉による焼却処理
について説明する。廃棄物の焼却はバッチ処理される。
焼却する時は，灰出口の蓋３６を閉じる。そして，投入
口３３の蓋３４を開け，一回の焼却量の廃棄物を焼却室
３１’に投入する。

【００３０】焼却の開始時に投入口よりバーナー等で廃
棄物の表面に着火し，投入口の蓋３４を閉じる。送風機
３８を始動させ，焼却炉本体３１の内部に空気を供給す
る。空気は給気管３９を介して，炉床給気管４０に供給
され，炉床給気ノズル４２より焼却炉本体３１の内部に
供給される。また，空気は側壁給気管４１，４１’を介
して側壁給気ノズル４３，４３’により焼却炉本体３１
の内部に供給される。さらに，空気は二次燃焼室給気管
４５を介してノズル４４により二次燃焼室３７に供給さ
れる。

【００３１】その後，廃棄物の表面に生じた燃焼層から
の熱や焼却室１’の上方で燃焼される可燃性乾留ガスか
らの熱によりその下の廃棄物が乾留される。さらに乾留
された廃棄物（いわば炭の状態になった廃棄物）は逐次
焼却されて灰となる。この状態が連続されてゆく。

【００３２】空気は，二次燃焼室３７にも供給されるよ
うにし，廃棄物の燃焼層には直接燃焼空気が供給されな
いようにし，廃棄物が熱で乾留される程度とする。その
ように，送風機３８の燃焼空気の供給量をコントロール
し，廃棄物が炎を発して燃え上がらないようにし，遊離
カーボンを生じないようにする。

【００３３】可燃性の乾留ガスは焼却室３１’内で燃焼
されると共に二次燃焼室３７にも流れる。そこで，乾留
ガスとノズル４４から吹き出る空気と混合され，燃焼さ
れる。燃焼した排気ガスは煙突４９により外部に放出さ
れる。

【００３４】廃棄物が全て焼却されて灰になると，灰出
口３５の蓋が開けられ，廃棄物の灰が外にとりだされ
る。炉床は，回転式として炉床を回転することにより炉
床に堆積した灰を取り出せるようにしても良い。また，
炉床にホッパーを配置し，廃棄物の焼却により生じる灰
がホッパーに堆積し，ホッパーとともに灰を取り出すよ
うにしても良い。

【００３５】図３は本発明の燃焼空気供給方法の実施例
を示す。(a)は小型炉の場合である。(b)は大型炉の場合
である。

【００３６】図３において，３１は焼却炉本体である。
３１’は焼却室である。

【００３７】３３，３３’は投入口である。３７は二次
燃焼室である。４１は側壁供給管である。

【００３８】４３は側壁給気ノズルである。小型の炉の
場合には図３ (a)に示すように，焼却室３１’で中心位
置の回りを回転して二次燃焼室３７に流れ込む回転空気
流が作られるように側壁給気ノズル４３の向きを調整す
る。その結果図示のように空気流が生成され二次燃焼室
３７に流入する。

【００３９】大型炉の場合には，図３ (b)に示すよう
に，焼却室３１’の中心位置よりずれた一方の側を中心
として二次燃焼室３７に流れ込む回転空気流と，焼却室
３１’の他方を中心として二次燃焼室３７に流れ込む回
転空気流とが生成されるようにノズルの向きを選定す
る。

【００４０】また，側壁給気管４１は炉の高さに応じ
て，層流が焼却室３１’で生成され，炉内での滞留時間
および反応時間が長くなるように段数を定める。ノズル
の向きにより生成される回転空気流により空気と内部に
滞留しているガス（乾留ガス等）との混合が促進され完
全燃焼が保証される。

【００４１】図４は本発明の炉床給気ノズルおよび二次
燃焼室の実施例を示す。図４ (a)は炉床給気ノズルの実
施例である。図４(a) において，４０は炉床給気管であ
る。

【００４２】４２は給気ノズルであり，図の右側に示し
た給気ノズル４２’は左側の給気ノズル４２を側面から
見た図を表す。給気ノズル４２は円筒の頂部を斜めに切
り落とした形状のものである。

【００４３】６０は焼却炉本体の炉床である。６１はキ
ャップであって，給気ノズルの先端部が廃棄物もしくは
灰でふさがれないようにするものである。

【００４４】空気は図示のように炉床給気管４０から送
られ，給気ノズル４２に流入し，給気ノズルの先端部か
らキャップ６１の内側に抜け，キャップ６１と炉床６０
との隙間から焼却室に流入する。給気ノズル４２の先端
はキャップ６１で保護され，廃棄物もしくは灰が給気ノ
ズル４２に目詰まりすることのないようにされている。

【００４５】図４ (b)， (c)は二次燃焼室の断面図と平
面図を示す。図４ (b)， (c)において，３１”は焼却炉
本体の炉殻鉄板であって，焼却炉本体の外郭である。

【００４６】３１''' は焼却炉本体の壁を構成する耐火
炉材である。３９は空気の給気管である。４４は二次燃
焼室給気管の給気ノズルである。

【００４７】４５は二次燃焼室給気管である。４８は調
整弁であって，燃焼空気の供給量を調整するものであ
る。６２は障壁衝立であって，二次燃焼室に給気ノズル
４４から噴射される燃焼空気を衝突させて乱流，衝撃波
等を生じさせ，燃焼ガス，乾留ガスと燃焼空気の混合性
をよくするものである。

【００４８】図４ (b)において，燃焼ガス，乾留ガスは
図面に垂直な方向に移動する。給気ノズル４４は乾留ガ
スの進む方向に傾斜させる。単列または複数列の給気管
４５に多数の給気ノズルを設ける。また，二次燃焼室の
中央部に障壁衝立６２を設け，給気ノズル４４から噴射
される空気を衝突させ，乱流もしくは衝撃波を発生さ
せ，乾留ガス，燃焼ガスとの混合性を良くする。

【００４９】二次燃焼室の乾留ガス，排気ガスの通過す
る煙道は図示のように壁を耐火炉材で構成し，断熱的に
保護するようにする。図５は焼却炉内で乾留ガスを生成
する域と乾留ガスを燃焼させる域とをより良く区分させ
る他の実施例を示す。図中の符号は図２に対応してお
り，符号１００はガス化誘導襞を表している。

【００５０】上述の焼却炉において，図１に示す焼却層
１６や乾留層１７と，焼却室内部上方で乾留ガスが燃焼
される燃焼域との区分は処理物の性状や空気との混合割
合や処理物の堆積量などで多少変動するものであり，上
記区分を確定しておく必要はないものである。しかし，
乾留ガスの生成をより良くうながしかつ非所望な形で処
理物が直接燃え上がることをより良く防止するために，
図５に示すガス化誘導襞１００をもうけることができ
る。

【００５１】ガス化誘導襞１００は炉内の全周に連なる
ように配設される。そして，当該ガス化誘導襞１００に
は給気管４０から給気ノズルを介して空気が噴出され
る。このような構成をもつガス化誘導襞１００をもうけ
ることにより，堆積層の側面から上昇してくる乾留ガス
は，炉の中央部に集合され，堆積層の上面から上昇して
くる乾留ガスと混合されて，焼却室内部上方で燃焼され
る。この結果，乾留ガスの濃度はより良く平均化され，
炎は炉内で規制された方向に流れつつ燃焼される。即
ち，炎が炉内に分散してしまい処理物全体が燃え上がる
ことがなくなる。

【００５２】なお，上記において，被焼却堆積物の上に
耐火性の材料の板状体に多数の孔を設けたものを配置
し，被焼却堆積物が炎を上げて燃え上がることを防ぐと
ともに被焼却堆積物が確実に乾留させるようにしても良
い。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば，廃棄物を乾留して焼却
させる方式の焼却炉を比較的簡単に構成することができ
る。本発明の焼却炉は廃棄物を直接燃焼させないので遊
離カーボン等の煤煙を大量に発生することがない。ま
た，乾留ガスは焼却室で燃焼され，かつ二次燃焼室で効
率的に空気と混合されて乾留ガスを完全燃焼されるの
で，有害ガスの排出を極度に少なくすることができる。
また，空気の供給ノズルの向きを選定するだけで焼却室
に回転空気流を形成でき，廃棄物を完全燃焼させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す図である。

【図２】本発明の実施例を示す図である。

【図３】本発明の燃焼空気供給方法の実施例を示す図で
ある。

【図４】本発明の炉床給気ノズルおよび二次燃焼室の実
施例を示す図である。

【図５】乾留ガスを生成する域をより確実にする本発明
の他の実施例である。

【符号の説明】

１：焼却炉本体 ２：投入口 ３：灰出口 ４：二次燃焼室 ５：給気部 ６：給気孔（給気ノズル） ７：給気孔（給気ノズル） ８：排気部 ９：蓋部 １０：蓋部 １５：廃棄物（被焼却堆積物） １６：焼却層 １７：乾留層 １００：ガス化誘導襞

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却する廃棄物を収納する焼却炉本体
   (1) と，該焼却炉本体(1) 内に上記廃棄物を堆積する焼
   却室(1')と, 該焼却室(1')に空気を供給する給気部(5)
   と，該焼却室(1')で燃焼されたガスを更に燃焼せしめる
   二次燃焼室(4)と，燃焼ガスを排気する排気部(8) と， 焼却炉本体(1) の上記廃棄物堆積部に給気部(5) から供
   給される空気を流す給気管(5’) ，(5”) ,(5''' )と該
   給気管(5’) ，(5”) ,(5''' )に連通して焼却室(1')お
   よび二次燃焼室(4) に該空気を給気する給気ノズル(6),
   (6'),(6") ，(7) とを備え， 該二次燃焼室(4) は，その周壁に給気ノズル(7) を設け
   ると共に，給気ノズル(7) から送りだされる空気流を衝
   突させて該空気と焼却室(1')から二次燃焼室(4) に流入
   するガスとを混合する障壁衝立とを備え， 焼却開始時に焼却室(1')の内部で上記廃棄物の上部表面
   付近を燃焼させ，該燃焼発生後は該燃焼による燃焼熱に
   よりその下の廃棄物を乾留し，乾留されたガスを燃焼さ
   せつつ上記焼却室(1')の廃棄物を逐次乾留し，該給気ノ
   ズル(6),(6'),(6") ，(7) からの給気により上記焼却室
   (1')における燃焼状態を調整しながら乾留された廃棄物
   を焼却し， 二次燃焼室(4) は，該給気ノズル(7) から送りだされる
   空気流を衝突させて該空気と焼却室(1')から二次燃焼室
   (4) に流入するガスとを混合することを 特徴とする焼却
   炉。
2. 【請求項２】 焼却する廃棄物を収納する焼却炉本体
   (1) と，該焼却炉本体(1) 内に上記廃棄物を堆積する焼
   却室(1')と, 該焼却室(1')に空気を供給する給気部(5)
   と，該焼却室(1')で燃焼されたガスを更に燃焼せしめる
   二次燃焼室(4)と，燃焼ガスを排気する排気部(8) と， 焼却炉本体(1) の上記廃棄物堆積部に給気部(5) から供
   給される空気を流す給気管(5’) ，(5”) ,(5''' )と該
   給気管(5’) ，(5”) ,(5''' )に連通して焼却室(1')お
   よび二次燃焼室(4) に該空気を給気する給気ノズル(6),
   (6'),(6") ，(7) とを備え， 焼却開始時に焼却室(1')の内部で上記廃棄物の上部表面
   付近を燃焼させ，該燃 焼発生後は該燃焼による燃焼熱に
   よりその下の廃棄物を乾留し，乾留されたガスを燃焼さ
   せつつ上記焼却室(1')の廃棄物を逐次乾留し， 焼却室(1')に給気する該給気ノズル(6),(6'),(6") ，
   (7) からのノズルの空気放出方向を選定することにより
   上記焼却室(1')の燃焼状態を調整し，乾留された廃棄物
   を焼却させることを 特徴とする焼却炉。
3. 【請求項３】焼却する廃棄物を収納する焼却炉本体(1)
   と，該焼却炉本体(1) 内に上記廃棄物を堆積する焼却室
   (1')と, 該焼却室(1')に空気を供給する給気部(5) と，
   該焼却室(1')で燃焼されたガスを更に燃焼せしめる二次
   燃焼室(4) と，燃焼ガスを排気する排気部(8) と， 焼却炉本体(1) の上記廃棄物堆積部に給気部(5) から供
   給される空気を流す給気管(5’) ，(5”) ,(5''' )と該
   給気管(5’) ，(5”) ,(5''' )に連通して焼却室(1')お
   よび二次燃焼室(4) に該空気を給気する給気ノズル(6),
   (6'),(6") ，(7) と， 炉床に設けられた給気ノズル(6) は，先端部にノズルを
   保護するキャップを備え，該キャップは給気管(5')から
   供給される空気を該給気ノズル(6) から該キャップの内
   壁にある該キャップと炉床との隙間より焼却炉本体(1)
   内に導くものであり， 焼却開始時に焼却室(1')の内部で上記廃棄物の上部表面
   付近を燃焼させ，該燃焼発生後は該燃焼による燃焼熱に
   よりその下の廃棄物を乾留し，乾留されたガスを燃焼さ
   せつつ上記焼却室(1')の廃棄物を逐次乾留し，乾留され
   た廃棄物を焼却させることを 特徴とする焼却炉。