JP3257979B2 - 高温燃焼装置を設けた焼却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温燃焼装置を設
けた焼却装置に関し、より詳細には、タイヤ、廃ゴム、
廃油、プラスチック廃棄物等、可燃性物質の焼却で発生
した排ガスを高温に昇温して未燃成分やダイオキシンを
完全に分解して無害の排ガスを得る高温燃焼装置を設け
た焼却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、焼却排ガスを燃焼する燃焼装
置を設けた廃棄物焼却装置は種々のものが提案されてい
る。例えば、１次燃焼装置とこの１次燃焼装置で発生し
た排ガスを後燃焼させる２次燃焼装置とを設けた焼却装
置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来より知ら
れている焼却装置の場合、次のような課題がある。すな
わち、1) 装置が大型化し、高価になったり、逆に小型
化した装置は高温焼却ができずに、排ガスに未燃成分や
有害成分が含まれていた。いずれにおいても、燃焼で生
成した生成ガスと予熱空気と加熱用のバーナ燃焼ガスと
の混合が充分効果的に行なえる装置がなかった。2) 燃
焼空気の予熱に排ガスを用いる装置とすれば、高温に予
熱できて、より高温焼却ができるが、装置が高価になっ
た。

【０００４】そこで、本発明者は、このような課題に鑑
み、種々、研究、試験した結果、廃棄物を焼却するに際
し、燃焼用空気を予熱して焼却熱の有効利用と高温燃焼
を得ると共に、焼却で生じる発生ガスと、燃焼用空気と
加熱用燃焼ガスとの混合を良くすることで完全燃焼を図
れることを究明した。

【０００５】本発明は、以上のような観点に立脚して創
案したものであって、その目的とする処は、可燃性物質
の焼却で発生した排ガスを高温に昇温して未燃成分やダ
イオキシン等を完全に分解して無害の焼却排ガスを得る
焼却装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そして、上記課題を解決
するための手段としての本発明の請求項１の高温燃焼装
置を設けた焼却装置は、廃棄物を焼却して可燃成分を含
む発生ガスを発生させる燃焼室と、該燃焼室の壁の少な
くとも一部を二重構造として形成され、燃焼用空気を加
熱する空気予熱器と、バーナから噴射される燃料を前記
空気予熱器によって加熱された予熱空気によって燃焼さ
せるバーナ燃焼室と、該バーナ燃焼室からの高温燃焼ガ
スによって拡散誘導される前記発生ガス中の前記可燃成
分を更に燃焼させる高温燃焼装置とを備えた焼却装置で
あって、前記高温燃焼装置が、第１高温燃焼装置と、こ
れに続く第２高温燃焼装置からなって、前記第１高温燃
焼装置が、前記高温燃焼ガスの進行方向に拡径し、内部
が空洞で前記予熱空気が噴出する開口が頂部に形成され
た円錐台と、該円錐台の頂部を覆うキャップ部材と、前
記円錐台に同心状に配置された外筒体及び内筒体によっ
て形成される環状空間部を有し、該内筒体に形成された
多数のスリット状の開口から前記予熱空気を中央部方向
に噴出する第１段混合器とを有し、前記第２高温燃焼装
置が、前記高温燃焼ガスの進行方向に縮径し、底部が前
記円錐台の底部端と気密に連結されて内部に連通し、周
面には前記予熱空気が噴出する多数のスリット状の開口
が形成された円錐体と、該円錐体に同心状に配置された
外筒体及び内筒体によって形成される環状空間部を有
し、該内筒体に形成された多数のスリット状の開口から
前記予熱空気を中央部方向に噴出する第２段混合器とを
有することを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項２の高温燃焼装置を設けた
焼却装置は、請求項１の装置において、前記第１段混合
器の円錐台の周面には、多数の開口が設けられている。

【０００８】本発明の高温燃焼装置を設けた焼却装置
は、送風機を運転してバーナ燃焼室に燃焼用空気を供給
すると共に、バーナから燃料を供給して燃焼させて焼却
装置を加熱する。高温燃焼装置が所要の温度に昇温した
ら、廃棄物を投入口から火格子上に投入し、廃棄物に着
火して焼却を開始し、焼却ガスを発生させる。この発生
ガスは、燃焼室内を上昇して、バーナ燃焼室からの燃焼
ガスにより高温燃焼装置に吸引される。続いて、発生ガ
スは、高温燃焼装置で燃焼ガスと予熱空気と拡散混合さ
れ、温度上昇して可燃成分は燃焼し、無害化する。

【０００９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１の高温燃焼装置を設けた焼却装置によれば、焼却によ
り発生したガスは、可燃分や有害成分が含まれていて
も、高温燃焼装置で高温の燃焼ガスと良好な混合が行な
われるので、有害成分をなくし、無害化することができ
る。第１高温燃焼装置が、第１段混合器と第１段混合器
の中央部に軸に沿って、入側から出側に径が拡大する向
きに配置された予熱空気を供給する円錐台とを有すると
共に、第２高温燃焼装置が、第２段混合器と、第２段混
合器の中央部に軸に沿って、入側から出側に径が縮小す
る向きに配置された予熱空気を供給する円錐体とを有す
るので、燃焼ガス、空気、発生ガスの混合が良好に行な
われ、発生ガスを高温で燃焼させることができる。

【００１０】請求項２の高温燃焼装置を設けた焼却装置
によれば、第１段混合器の円錐台の周面には、多数の開
口が設けられているので、請求項１に記載の焼却装置の
効果に加えて、一層、燃焼ガス、空気、発生ガスの混合
が良好に行なわれ、発生ガスを高温で燃焼させることが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明を具体化した最良の実施形態について説明する。ここ
に、図１〜図５は本発明の高温燃焼装置を設けた焼却装
置の一実施形態を示し、図１は、本発明の高温燃焼装置
を設けた焼却装置の断面図、図２は一部を破断した側面
図、図３は混合器の展開図、図４は拡大拡散誘導器の断
面図、図５は縮小拡散誘導器の断面図である。

【００１２】本実施形態の焼却装置１は、燃焼室２を内
皮３で形成し、間隔を設けて外皮４で覆って燃焼室２の
外壁を形成し、内外皮３、４間に空気を流して加熱する
空気予熱器５を形成し、これを送風機６に連通させてい
る。燃焼室２には火格子７を設け、火格子７の上に廃棄
物Ｍを供給し、火格子７の下方に内外皮３、４により形
成された空気予熱器５を通して予熱された空気の一部を
供給する。燃焼室２の上部にバーナ８、バーナ燃焼室
９、第１高温燃焼装置１０、および第２高温燃焼装置１
１を設けている。バーナ８から供給され、バーナ燃焼室
９で燃焼したガスは、第１高温燃焼装置１０、および第
２高温燃焼装置１１で廃棄物から生じる発生ガスを完全
に焼却して無害化する。廃棄物中の不燃成分等の燃焼残
渣は、燃焼室２の底に落として灰１２として溜める。

【００１３】燃焼室２は、耐熱性の部材、例えば、耐熱
合金、セラミック、耐火煉瓦等の内皮３で形成され、内
皮３は間隔を持って外皮４で覆われてほぼ全炉壁が形成
されている。外皮４は構造用鋼板または耐熱鋼から形成
し、必要に応じて断熱材で覆い、燃焼室２からの放熱を
減らし、内外皮３、４間に形成された空気予熱器５を流
れる空気を予熱し、熱を有効に利用するようにしてい
る。空気予熱器５へは送風機６から、空気を送り、内皮
３を介して燃焼室２内で発生した熱で空気を予熱する。

【００１４】燃焼室２内の下方に設けられている火格子
７は、公知の火格子と同様に、耐熱性の材料からなり、
空気を通し、不燃性の固形物を落とすように隙間を有
し、燃焼室２の正面炉壁に設けられた廃棄物投入口１３
の下方に位置している。また、廃棄物投入口１３の下方
に、灰取出口１４を設け、火格子から落ちた焼却残渣を
燃焼室２から適宜取り出せるようにしている。

【００１５】燃焼室２の下方の側面には送風機６が設け
られ、送風機６から内外皮３、４間で形成された空気予
熱器５に空気を供給する。空気予熱器５に送られた空気
は内皮３から、廃棄物Ｍの焼却で発生する熱により加熱
され、一部は火格子７の下部の内皮３に設けられた開口
から燃焼室２内に供給される。残部は、さらに空気予熱
器５内を流れ、その一部は、火格子７上の内皮３の開口
から燃焼室２内に供給され、廃棄物を燃焼させる。さら
に、残部は空気予熱器５内を上方へ流れ、一部はバーナ
８およびバーナ燃焼室９に供給される。バーナ燃焼室９
は、内外筒が同心状に配置された環状の筒に形成され、
内筒周面に軸に平行なスリット状の開口１６が多数設け
られている。内外筒間は気密にされ、空気予熱器５に連
通し、燃焼用空気が供給される。バーナ燃焼室９では、
バーナ８から流れてくる燃料流と空気予熱器５内を流れ
てくる予熱空気とが混合されて燃料を燃焼させて高温燃
焼ガスを生ずる。

【００１６】さらに、空気予熱器５内を流れる空気の残
部の一部は、第１高温燃焼装置１０に供給され、バーナ
燃焼室９から噴射される高温燃焼ガスに供給される。こ
の高温燃焼装置１０では、高温燃焼ガスは燃焼室２から
上昇してくる発生ガスの一部を巻き込んで混合し、発生
ガス中の可燃成分を燃焼させながら、第２高温燃焼装置
１１に送る。空気予熱器５内で予熱された空気の残部
は、第２高温燃焼装置１１において、第１高温燃焼装置
１０から流れてくる燃焼ガスに供給され、燃焼室２の発
生ガスを巻き込んで完全に燃焼させて、無害化する。

【００１７】第１高温燃焼装置１０は、耐熱性構造をな
し、第１段混合器２１（以下、単に混合器２１と呼ぶ）
と拡大型拡散誘導器２２とを備えている。混合器２１
は、予熱空気を供給し、バーナ燃焼ガスと燃焼室２での
発生ガスとを拡散、混合して燃焼するように、空気予熱
器５に連通している。拡大型拡散誘導器２２は、混合器
２１と同心に配置され、入口側から出口側に向かって拡
大する円錐（コーン）形をなし、空気予熱器５に連通し
ている。

【００１８】混合器２１は、図３に示すように、内筒体
２３と外筒体２４とが同心状に配置されて環状空間を形
成し、内筒体２３に多数のスリット状の開口２５を設
け、外筒体２４には空気予熱器５と連通する連通口２６
を設けている。空気予熱器５からの空気は、気密に形成
された内筒体２３と外筒体２４との間の環状空間に供給
され、開口２５を経て中央部方向に噴出し、燃焼ガス、
発生ガスと、拡大型拡散誘導器２２の外周面および頂部
から噴出する予熱空気と混合して、発生ガスを高温燃焼
させる。予熱空気の一部を逆転させて燃焼ガス流と並行
に流し、空気等の混合が効果的に行なわれるように、拡
大型拡散誘導器２２を形成している。

【００１９】拡大型拡散誘導器２２は、図４に示すよう
に、入口側から出口側に向かって拡大するように配置さ
れた円錐台２７と、円錐台２７の頂部を覆うキャップ部
材２８とを備えている。円錐台２７の底部は開放されて
開口し、内部は空洞で、予熱空気を底から内部に流すよ
うにし、周面には多数の開口２９を設けて予熱空気を噴
出し、頂部は開口３０を有し予熱空気を軸方向に噴出す
る。この頂部の開口３０から噴出した予熱空気はキャッ
プ部材２８に阻まれて逆転して円錐台２７の拡大周面に
沿って流れ、燃焼ガス、発生ガス等との混合を良くし、
発生ガスを高温で燃焼させる。第１高温燃焼装置１０
で、発生ガスを高温で燃焼させた燃焼ガスは、続いて、
第２高温燃焼装置１１に進み、予熱空気が供給され、発
生ガスを巻き込み、高温で燃焼させる。

【００２０】第２高温燃焼装置１１は、第１高温燃焼装
置１０と同様な、耐熱性構造をなし、バーナ燃焼ガスと
供給する予熱空気と燃焼室２での発生ガスとを拡散、混
合して燃焼するように、空気予熱器５に連通して環状の
内周面から予熱空気を供給する、第２段混合器３１（以
下、単に混合器３１と呼ぶ）と、混合器３１と同心に配
置されて、空気予熱器５に連通され、かつ径が入口側か
ら出口側に向かって縮小するように配置された円錐形の
縮小型拡散誘導器３２とを備えている。

【００２１】混合器３１は、空気予熱器５と連通する連
通口の構造が大きく相違する程度で、図３に示すような
混合器２１とほぼ同様な構造をしている。混合器３１
は、内筒体３３と外筒体３４とを有し、内筒体３３に多
数のスリット状の開口３５を設け、外筒体３４では空気
予熱器５と全周で連通する連通口３６を設けている。連
通口３６から供給される空気予熱器５からの空気を内筒
体３３と外筒体３４とが同心に巻かれて形成された環状
空間から開口３５を通して中央部方向に噴出し、燃焼ガ
ス、発生ガスと、縮小型拡散誘導器３２の外周面から噴
出する予熱空気と混合して高温燃焼を行なう。

【００２２】縮小型拡散誘導器３２は、図５に示すよう
に、入口側から出口側に向かって順次縮径するように配
置された円錐形の円錐体３７を備え、底部近辺に空気予
熱器５との連通開口４０が設けられ、底部端が拡大型拡
散誘導器２２の開放した底部端と気密に連結され、内部
は連通している。円錐体３７の周面には多数のスリット
状の開口３９が設けられ、この開口３９から予熱空気を
噴出する。この底部の混合器３１との間隔が狭くなって
いるところから、縮小周面に沿って徐々に拡大する間隔
の空間に燃焼ガス、発生ガスが流れ、この流れにスリッ
ト状の開口３９から予熱空気は噴射されて良く混合し、
発生ガスを高温で燃焼させる。

【００２３】上記のように構成してなる高温燃焼装置１
０、１１を設けた焼却装置１を用いて廃棄物を焼却する
には、送風機６を運転してバーナ燃焼室９に加熱された
予熱空気を供給すると共に、バーナ８から燃料を供給し
て燃焼させる。高温燃焼装置１０、１１が所要の温度に
昇温したら、廃棄物Ｍを投入口１３から火格子７上に投
入し、廃棄物Ｍに着火する。廃棄物Ｍは燃焼を開始して
ガスを発生し、減量してくる。廃棄物Ｍからの発生ガス
は、燃焼室２内を上昇して高温燃焼装置１０、１１に、
バーナ燃焼室９からの燃焼ガスにより吸引される。

【００２４】第１高温燃焼装置１０において、発生ガス
の一部は、燃焼ガスと混合器２１の内筒面のスリット状
の開口２５と拡大型拡散誘導器２２の開口２９から供給
される予熱空気とが拡散混合されて高温に昇温されて、
可燃成分が燃焼させられ、高温燃焼ガスとなり、第２高
温燃焼装置１１に送られる。発生ガスの残部は、高温燃
焼ガスに吸引されて第２高温燃焼装置１１に入り、混合
器３１の内筒面のスリット状の開口３５と縮小型拡散誘
導器３２の開口３９から供給される予熱空気とが拡散混
合されて高温に昇温されて、可燃成分が燃焼させられ、
ダイオキシン等の有害成分も分解されて、無害の焼却ガ
スとなり、第２高温燃焼装置１１の排出口４１から排出
される。

【００２５】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものでなく、種々変形実施できる。因みに、上記
のスリット状の開口を、内筒面または円錐周面に単に形
成する例で説明したが、この開口は丸または多角形状の
孔とし、軸方向に長く形成又は密に配列するようにして
も良く。このように形成すると容易に強度を大きくでき
る。また、スリットの形成の仕方においても、上記にお
いては筒の周面に開口を穿設するように説明したが、多
数の短冊状または四辺形の板を間隔を空けて設けること
により、隙間を形成し、全体を筒状に形成してもよい。

【００２６】また、バーナ燃焼室をスリット状の開口を
有する２重円筒の例で示したが、従来公知のバーナタイ
ル等の耐熱性の構造とし、バーナ部で燃料と燃焼用空気
とを混合して、バーナ燃焼室で高温燃焼ガスを発生させ
てもよい。さらに、バーナ燃焼室を省略し、高温燃焼装
置と兼ねるように形成し、バーナ燃焼室に発生ガスを導
入できるように形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の高温燃焼装置を設けた焼
却装置を示す断面図である。

【図２】一部を破断した側面図である。

【図３】混合器を展開した図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は断面図である。

【図４】拡大拡散誘導器の断面図である。

【図５】縮小拡散誘導器の断面図である。

【符号の説明】

１：焼却装置、２：燃焼室、３：内皮、４：外皮、５：
空気予熱器、６：送風機、７：火格子、８：バーナ、
９：バーナ燃焼室、１０：第１高温燃焼装置、１１：第
２高温燃焼装置、１２：灰、１３：廃棄物投入口、１
４：灰取出口、１６：開口、２１：第１段混合器、２
２：拡大型拡散誘導器、２３：内筒体、２４：外筒体、
２５：開口、２６：連通口、２７：円錐台、２８：キャ
ップ部材、２９：開口、３０：開口、３１：第２段混合
器、３２：縮小型拡散誘導器、３３：内筒体、３４：外
筒体、３５：開口、３６：連通口、３７：円錐体、３
９：開口、４０：連通開口、４１：排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−152812（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−114682（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭48−15568（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−163046（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/14 F23G 5/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を焼却して可燃成分を含む発生ガ
   スを発生させる燃焼室と、該燃焼室の壁の少なくとも一
   部を二重構造として形成され、燃焼用空気を加熱する空
   気予熱器と、バーナから噴射される燃料を前記空気予熱
   器によって加熱された予熱空気によって燃焼させるバー
   ナ燃焼室と、該バーナ燃焼室からの高温燃焼ガスによっ
   て拡散誘導される前記発生ガス中の前記可燃成分を更に
   燃焼させる高温燃焼装置とを備えた焼却装置であって、 前記高温燃焼装置が、第１高温燃焼装置と、これに続く
   第２高温燃焼装置からなって、 前記第１高温燃焼装置が、前記高温燃焼ガスの進行方向
   に拡径し、内部が空洞で前記予熱空気が噴出する開口が
   頂部に形成された円錐台と、該円錐台の頂部を覆うキャ
   ップ部材と、前記円錐台に同心状に配置された外筒体及
   び内筒体によって形成される環状空間部を有し、該内筒
   体に形成された多数のスリット状の開口から前記予熱空
   気を中央部方向に噴出する第１段混合器とを有し、 前記第２高温燃焼装置が、前記高温燃焼ガスの進行方向
   に縮径し、底部が前記円錐台の底部端と気密に連結され
   て内部に連通し、周面には前記予熱空気が噴出する多数
   のスリット状の開口が形成された円錐体と、該円錐体に
   同心状に配置された外筒体及び内筒体によって形成され
   る環状空間部を有し、該内筒体に形成された多数のスリ
   ット状の開口から前記予熱空気を中央部方向に噴出する
   第２段混合器とを有することを特徴とする高温燃焼装置
   を設けた焼却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の高温燃焼装置を設けた焼
   却装置において、前記第１段混合器の円錐台の周面に
   は、多数の開口が設けられたことを特徴とする高温燃焼
   装置を設けた焼却装置。