JP3779681B2 - 焼却炉 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は焼却炉に関し、都市ゴミ、一般廃棄物、プラスチックス等の高分子化合物を含む産業廃棄物等を低コストで経済性良く焼却し、且つダイオキシンの発生を十分に抑制することができる焼却炉に関する。
背景技術
日本国における１９９７年のゴミ処理に係るダイオキシン類発生防止等ガイドラインによれば、新設炉（全連続炉）に対してダイオキシン濃度が０．１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ^３以下とされている。また焼却炉対策として、燃焼温度を８５０℃以上（９００℃以上が好ましい）、滞留時間を２秒以上、ＣＯ濃度を３０ｐｐｍ以下とすること、その他、安定燃焼を行うこと、連続監視を行うこと等が示されている。
上記のようなガイドラインに対して、本願出願人は、１９９８年３月３１日付けで特願平１０−１２６５７４号（特開平１１−２９４７４５号）を出願した。
この特開平１１−２９４７４５号の発明は、焼却炉の燃焼室Ｄに傾斜させた耐火断熱構造の中間バッフルＷＩを設け、燃焼室Ｄで発生した未燃焼ガス等を再燃焼室Ｃに導いて高温燃焼させ、公害物質等の熱分解をするようにしたものである。が、中間バッフルＷＩが炉内の中間部付近で終端しており、前記燃焼室Ｄと再燃焼室Ｃとの区切りが不十分であることから、燃焼室Ｄで発生したＣＯを多量に含む未燃焼ガス及び該未燃焼ガスに含まれる灰分等が、再燃焼室Ｃにおいて十分に燃焼されることなく再燃焼室Ｃを通過して外部に排出されてしまう問題があった。このようなＣＯを含むガスの排出は、ダイオキシンの存在につながるものであり、問題を残していた。
そこで本発明は、上記した従来の焼却炉の欠点を解消し、ダイオキシンの排出を十分に防止することができると共に、燃料供給量の少ない経済性に優れた焼却炉の提供を目的としている。
発明の開示
上記目的を達成するため、本発明の焼却炉は、第１の燃焼室で発生した未燃焼ガスを含む全てのガスを一旦、ガス集合室に集合させ、このガス集合室から未燃焼ガスを含む全てのガスを確実に第２の燃焼室に導き、しかも第２燃焼室ではガスだけの燃焼により完全燃焼を達成するようにしたことをその基本的な考え方としている。
以上のような基本的な考え方に基づいて、本発明の焼却炉は次のような特徴を有する。
即ち、本発明の焼却炉の第１の特徴では、焼却炉は、少なくとも投入された被焼却物を燃焼させる第１燃焼室Ａと、該第１燃焼室Ａで発生した未燃焼ガスを含むガスを一旦集合させるガス集合室Ｂと、該ガス集合室Ｂからのガスと補助燃料ガス及び燃焼用エアーとを導入して高温でガス燃焼させる第２燃焼室Ｃと、該第２燃焼室Ｃを経たガスが排気口１３に至るまでの滞留時間を確保すると共にガスに含まれる灰分を沈降させる反応室Ｄとを備えている。
これによって、第１燃焼室Ａでの燃焼で発生した未燃焼ガスを含むガスは、一旦ガス集合室Ｂに集められる。そしてガス集合室Ｂに集められたガスは、補助燃料ガス及び燃焼用エアーと共に第２燃焼室Ｃに導入される。第２燃焼室Ｃでは固形物を含まないガスだけの燃焼が燃焼用エアーによって高温で行われ、これによってガスに含まれる未燃焼ガス等が高温で完全燃焼され、ダイオキシン等の発生が確実に防止される。第２燃焼室Ｃを経たガスは反応室Ｄに入って速度低下させられつつ適当に滞留した後、排気口から炉外に排出される。反応室Ｄでは滞留中のガスから灰分が分離される。
また本発明の焼却炉の第１の特徴では、前記焼却炉は縦型の焼却炉とし、その縦型の炉内空間の途中を隔離壁２０によって仕切って、該隔離壁２０より下の炉内空間に前記第１燃焼室Ａと前記ガス集合室Ｂを設けると共に、隔離壁２０より上の炉内空間に第２燃焼室Ｃとその上方に前記反応室Ｄを設けている。
これによって、第１燃焼室Ａで発生した燃焼ガス、未燃焼ガス、その他のガス（ガスと共に浮遊する灰分、固形塵等の浮遊固形物を含む）が直接的に第２燃焼室Ｃに入ってしまうことがなくなる。また縦型の炉内空間の途中が隔離壁（バッフル）２０で仕切られて、その下方に第１燃焼室Ａとガス集合室Ｂとが配置され、隔離壁２０の上方に第２燃焼室Ｃと更にその上に反応室Ｄが配置されることで、それら各室Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが縦型の炉内空間において上下方向に積層されるようにコンパクトに収まり、また発生したガスが縦型の炉内空間を下方から上方へと無理なく導かれる。
また本発明の焼却炉の第１の特徴では、第１燃焼室Ａは、縦型の焼却炉の途中位置に設けられた投入口１２から投入された被焼却物が該投入口１２から斜め前方下方に移動しながら燃焼されるように、天井部を構成する隔離壁２０（２１、２２）と床部の火格子３０とをそれぞれ前方へ傾斜させた構成としている。
これによって、第１燃焼室Ａ内に投入された被焼却物は、燃焼ガスの流れに逆らって投入口１２側から前方斜め下方に降下、移動しながら燃焼される。このため第１燃焼室Ａ内では、前記投入口１２付近から斜め下方の降下先端部付近までにおける全領域での燃焼温度をある程度平均化することができ、第１燃焼室内での燃焼温度を温度差の少ない状態に制御することが可能となる。
また本発明の焼却炉の第１の特徴では、前記ガス集合室Ｂは、前記第１燃焼室Ａの傾斜先端部の空間から上方に連続する縦長の室として構成すると共に、前記第１燃焼室Ａ内で発生した未燃焼ガスを含む全てのガスを一旦受け入れる構成としている。
これによって、ガス集合室Ｂは縦長の室ではあるが第１燃焼室Ａの上方の炉内空間を大きく占有してしまうことなく、縦型炉の高さをコンパクトに抑えることに成功している。また第１燃焼室Ａで発生した全てのガスが一旦ガス集合室Ｂに受け入れられることで、全てのガスをガス集合室Ｂにおいて十分燃焼に適した状態に調整した上で、次の第２燃焼室Ｃに送ることが可能となる。よって第２燃焼室Ｃでの燃焼を良好に行うことができる。
また本発明の焼却炉の第１の特徴では、第２燃焼室Ｃは、前記第１燃焼室Ａの上方で且つ前記ガス集合室Ｂに隣接するように、前記第１燃焼室Ａの天井部の隔離壁２０（２１、２２）とそれに連続する前記ガス集合室Ｂの側壁である隔離壁２０（２３）とによって仕切って配置すると共に、前記ガス集合室Ｂの側壁である隔離壁２０（２３）に設けたガス導入口４０からガス集合室Ｂに集められたガスを導入する構成としている。
これによって、縦型の炉内において、第１燃焼室Ａとガス集合室Ｂと第２燃焼室Ｃとが非常にコンパクトに組み合わされて配置される。しかも第１燃焼室Ａからガス集合室Ｂに上昇してきたガスは、ガス集合室Ｂの側壁である隔離壁２０（２３）から水平方向に第２燃焼室Ｃに導入され、燃焼に供することができる。即ち、ガスを下向きに導入する等の強引な導入を回避しつつ、且つ各室Ａ、Ｂ、Ｃをコンパクトに組み合わせて構成している。
次に本発明の焼却炉は、上記第１の特徴に示す構成に加えて、第２燃焼室Ｃは、その上部の開口面積を絞って狭くし、且つ前記狭くした上部の開口６３をエアーカーテンによりその上方の反応室Ｄと仕切ってあることを第２の特徴としている。
上記第２の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、ガス集合室Ｂから第２燃焼室Ｃに入ったガスや補助燃料ガス、或いは燃焼用エアーが容易に反応室Ｄ側へ逸散するのが防止される。これにより、第２燃焼室Ｃでの高温での完全燃焼を確保することができる。また第２燃焼室Ｃから燃焼不完全なガスが反応室Ｄの方へ出ようとした場合には、エアーカーテンのエアーによって燃焼が進み、燃焼不完全のまま反応室Ｄ側へ移行されてしまうことが防止される。
また本発明の焼却炉は、上記第１の特徴に示す構成に加えて、第２燃焼室Ｃは第１燃焼室Ａとの隔離壁２０によって構成される床部を傾斜させて設けると共に、その床部の最下部に第２燃焼室Ｃ内で発生したクリンカーを第１燃焼室Ａ内へ落下させるクリンカー落下穴６１を設けたことを第３の特徴としている。
上記第３の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、第２燃焼室Ｃでの高温のガス燃焼によって生じた溶融物は、隔離壁２０（２２）に開けられたクリンカー落下穴６１から第１燃焼室Ａ側へ落下され、第１燃焼室Ａで発生した焼却済材と一緒に固形灰材として排出することができる。よって第１燃焼室Ａと第２燃焼室Ｃとで発生した焼却済物を別々に処理する必要がなくなる。
勿論、クリンカー落下穴６１は大きな穴を必要としないので、第１燃焼室Ａ内で発生したガスが前記クリンカー落下穴６１を通って第２燃焼室Ｃに侵入することはないが、あってもその量は非常にわずかであり、実質上において何らの悪影響も生じない程度以下である。
また本発明の焼却炉は、上記第１の特徴に示す構成に加えて、第２燃焼室Ｃでの燃焼に用いられる燃焼用エアーの供給口５０をガス集合室Ｂに対して設け、第１燃焼室Ａからのガスと前記燃焼用エアーとをガス集合室Ｂ内で混合させる構成としたことを第４の特徴としている。
上記第４の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、第２燃焼室Ｃでの燃焼に使用される燃焼用エアーは、先ずガス集合室Ｂに導入されることで、該ガス集合室Ｂ内で第１集合室Ａから入ってきたガスと予め十分に混合される。従って第２燃焼室Ｃには、予め空気との混合が進み十分に燃焼の準備ができたガスが供給されるため、良好な燃焼が期待できる。
また本発明の焼却炉は、上記第１の特徴に示す構成に加えて、燃焼補助ガスバーナ４１のノズル４１ａを、ガス集合室Ｂから第２燃焼室Ｃへのガス導入口４０に臨ませて配置し、ガス集合室Ｂ内のガスを前記ノズル４１ａから噴射される補助燃料ガスによって巻き込みながら混合ガスとして第２燃焼室Ｃに導入させる構成としたことを第５の特徴としている。
上記第５の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、第２燃焼室Ｃへのガス導入口４０に臨む燃焼補助ガスバーナ４１のノズル４１ａから第２燃焼室Ｃ内に向けて噴射された補助燃料ガスによって、ガス集合室Ｂ内にあるガスがエジェクター効果により巻き込まれ、両者が十分に混合されながら一緒に第２燃焼室Ｃ内へ勢いよく導入され、第２燃焼室Ｃ内でのガス燃焼に供される。従って第２燃焼室Ｃでは、混合の進んだガスが燃焼されることで良好な燃焼が期待できると共に、勢いの良い燃焼が期待できる。
また本発明の焼却炉は、上記第１の特徴に示す構成に加えて、第１燃焼室Ａはその床部の火格子３０の下方から前記火格子を介して燃焼用エアーを供給するように構成すると共に、斜め下方に傾斜して設けられる火格子３０の先端部の下方に灰材排出口３４を設けたことを第６の特徴としている。
上記第６の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、投入口１２から投入された被焼却物は、火格子３０の下方から供給される燃焼用エアーによって燃焼されながら、且つ燃焼ガスの流れに逆らって火格子先端に向かって斜め前方下方に移動していく。そして第１燃焼室で発生したガスの多くは、火格子３０の先端部付近から上昇してガス集合室Ｂに入る。また第１燃焼室Ａ内での燃焼で生じた固形の焼却済材は火格子３０上を斜め前方下方に移動してゆき、火格子３０先端部から灰材排出部方向に落下してゆく。この様にして焼却済材と発生したガスとが、第１燃焼室Ａ内を移動しながら自然に分離され、それぞれ次の処理工程へスムーズに移行することができる。
また本発明の焼却炉は、上記第１の特徴に示す構成に加えて、第１燃焼室Ａ内の投入口１２に近い最上部の燃焼空間からガスを抜き出してガス集合室Ｂに送り込むためのガスダクト５２を設けたことを第７の特徴としている。
上記第７の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、第１燃焼室Ａ内の被焼却物の投入口１２に近い最上部の燃焼空間に溜まったガスは、ガスダクト５２により容易に抜き出されてガス集合室Ｂに導かれる。従って、第１燃焼室Ａで発生したガスを室内に残留させることなく、その全量をスムーズに、確実にガス集合室Ｂに導くことができる。
また本発明の焼却炉は、上記第７の特徴に示す構成に加えて、ガスダクト５２内のガスは、第２燃焼室Ｃでの燃焼に用いられる燃焼用エアーをガス集合室Ｂに導入する際に負圧吸引して一緒にガス集合室Ｂに送り込む構成としたことを第８の特徴としている。
上記第８の特徴によれば、上記第７の特徴による作用効果に加えて、第１燃焼室Ａから抜き出されたガスは、専用の導入圧等を加えるといった手段を施すことなく、燃焼用エアーのガス集合室Ｂへの導入に付随するエジェクター効果によりガス集合室Ｂへ導入することができる。
また本発明の焼却炉は、上記第１の特徴に示す構成に加えて、第１燃焼室Ａでの燃焼運転を被焼却物の溶融温度未満で行うことを第９の特徴としている。
上記第９の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、第１燃焼室Ａでは被焼却物の溶融温度未満の温度で燃焼がなされるため、被燃焼物が第１燃焼室Ａで溶融するのが防止され、よって床部の火格子３０等に付着して被焼却物の移動を妨げたりすることなく、被焼却物のスムーズな移動を確保できる。また床部の下からの燃焼用エアーの供給を妨げたりするのが防止される。第１燃焼室Ａでの燃焼により生じた焼却灰材は、固形物としてガスとは分離された状態で、第１燃焼室Ａの床部の火格子３０上に残り、灰材排出部３４へと移動されることになる。
また本発明の焼却炉は、上記第１の特徴による作用効果に加えて、第１燃焼室Ａでの燃焼運転を酸素量不足による不完全燃焼状態で行うことを第１０の特徴としている。
上記第１０の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、投入された被焼却物は酸素不足の不完全燃焼により、いわゆる乾留状態となって多量の未燃焼ガスを発生させる。この発生した多量の未燃焼ガスはガス集合室Ｂを経て第２燃焼室Ｃに導入され、補助燃料ガスと共にガス燃焼に供される。未燃焼ガスには多量のＣＯが含まれるため、補助燃料ガスの使用を十分節約した状態での運転が可能となる。
また本発明の焼却炉は、上記第１の特徴による作用効果に加えて、第２燃焼室Ｃでの燃焼運転を少なくとも１１００℃以上の高温で行うことを第１１の特徴としている。
上記第１１の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、第１燃焼室Ａで発生し、ガス集合室Ｂを介して第２燃焼室Ｃに導入された未燃焼ガスを含むガスは、補助燃料ガスや燃焼用エアーと共に第２燃焼室Ｃで少なくとも１１００℃以上の高温で燃焼されることで、ダイオキシンの発生が完全に防止される。また未燃焼ガス中のＣＯガスが完全に燃焼されてＣＯ_２になる。よってＣＯガス濃度ゼロの排ガスの排出が可能となる。また１１００℃以上で燃焼されることで、第２燃焼室Ｃ内で飛散する灰分等は溶融され、床部上に滴下される。ただし、燃焼温度が高温になりすぎるとＣＯ_２が再びＣＯに還元されてしまうので、ＣＯ_２からＣＯへの還元が開始される温度（例えば１２００℃）以下とするのが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
本発明に係る好ましい焼却炉の一例を、第１〜３図に従って説明する。
第１〜３図において、焼却炉は縦型の炉としている。炉は外壁１０で少なくともその４側面及び上面を形成している。炉内の温度が高温になる部分には、前記外壁１０の内側に耐火物からなる内張壁１１を設けている。１２は被焼却物の投入口である。また１３は排気口である。
炉内空間は、その途中で隔離壁２０により上下の空間に仕切られている。
前記隔離壁２０より下に第１燃焼室Ａとガス集合室Ｂとが設けられる。また前記隔離壁２０より上に第２燃焼室Ｃと反応室Ｄが設けられる。
前記第１燃焼室Ａは、その内空間を前記投入口１２から前方に向かって斜め下方に傾斜するように構成している。このため第１燃焼室Ａの天井部と床部の火格子３０はそれぞれ傾斜して構成されている。前記第１燃焼室Ａの天井部は、前記隔離壁２０の傾斜壁部２１によって構成されている。
前記火格子３０は一定の角度で回転が可能な複数の火格子片からなり、投入口１２から投入された被焼却物をその重みで順次斜め前方の下方へ移動させていく。
火格子３０の背面側には燃焼用エアー供給部３１が構成され、燃焼用エアー供給手段３２を経て送られてきた燃焼用エアーを、前記燃焼用エアー供給部３１から火格子３０の隙間を通して第１燃焼室Ａ内に供給する。
前記火格子３０の先端部（被焼却物の移動前方の最下端部）の下方にはダンパー３３を介して灰材排出部３４が設けられている。３５は灰受けである。
前記ガス集合室Ｂは第１集合室Ａの火格子３０先端部付近の燃焼空間に連続して、その上方に縦長の室として構成されている。第１集合室Ａの天井部を構成する前記隔離壁２０の傾斜壁部２１はその先端部（傾斜最下端部）から短い低位壁部２２を経て垂直壁部２３に連続し、ガス集合室Ｂの側壁を構成する。ガス集合室Ｂの天井部は隔離壁２０の前記垂直壁部２３に連続した高位壁部２４に連続する。
ガス集合室Ｂは前記隔離壁２０の垂直壁部２３を介して第２燃焼室Ｃと隣接している。前記隔離壁２０の垂直壁部２３には、ガス集合室Ｂ内のガスを第２燃焼室Ｃに導入させるためのガス導入口４０が設けられている。この例では水平方向に離間して２つのガス導入口４０が設けられている。そしてこの２つのガス導入口４０に対して、それぞれ燃焼補助ガスバーナ４１、４１のノズル４１ａ、４１ａをガス集合室Ｂ側から臨ませている。燃焼補助ガスバーナ４１のノズル４１ａから噴出された補助燃料ガスは前記ガス導入口４０を通って第２燃焼室Ｃ内に入るが、その際にガス集合室Ｂ内のガスをエジェクター効果によって巻き込み、混合状態になって一緒に第２燃焼室Ｃに流れ込む。
ガス集合室Ｂには、第２燃焼室Ｃでの燃焼に使用する燃焼用エアーの供給口５０が設けられている。この供給口５０は前記ガス導入口４０のある垂直壁部２３とは直角な壁１０、１１に設けている。燃焼用エアー供給手段５１からのエアーは供給口５０からガス集合室Ｂに入り、第１燃焼室Ａから入ってきたガスと混合される。
またガス集合室Ｂには、第１燃焼室Ａの前記投入口１２に近い最上部の燃焼空間からガスを抜き出してガス集合室Ｂに送り込むためのガスダクト５２が接続されている。このガスダクト５２のガス集合室Ｂへの接続口は前記燃焼用エアーの供給口５０と兼用されている。供給口５０の直ぐ手前のガスダクト５２部分に燃焼用エアー供給手段５１からのエアーが吹き込まれるように構成することで、第１燃焼室Ａから抜き出されたガスがガスダクト５２内を前記エアーによって吸引される状態となって、一緒にガス集合室Ｂに入るようになされている。
前記第２燃焼室Ｃは、前記隔離壁２０の傾斜壁部２１と低位壁部２２とで第１燃焼部Ａの上方に隔離され、また前記隔離壁２０の垂直壁部２３で隣接するガス集合室Ｂと隔離されている。
第２燃焼室Ｃの床部は前記傾斜壁部２１と低位壁部２２とで構成され、第２燃焼室Ｃで生じた溶融物（クリンカー）は傾斜壁部２１を低位壁部２２に向けて流れる。低位壁部２１にはクリンカー落下穴６１を設ける。このクリンカー落下穴６１の大きさは、その穴を通ってクリンカーは十分に落下されるが、クリンカー落下穴６１は大きな穴ではないので、第１燃焼室Ａ内で発生したガスがクリンカー落下穴６１を通って第２燃焼室Ｃへ侵入することはほとんどなく、あってもその量は実質上において何らの悪影響も生じない程度以下である。
クリンカー落下穴６１の位置は、第１燃焼室Ａの火格子３０の先端部付近が好ましい。クリンカー落下穴６１から滴下したクリンカーは第１燃焼室Ａ内で固化し、火格子３０の先端部付近に落ちて、第１燃焼室Ａ内の灰と一緒になり、灰材排出部３４に移行する。
第２燃焼室Ｃの上部は、前記内張壁１１の一部を前記ガス導入口４０の上方へ膨出する膨出部６２とし、この膨出部６２によって上部開口６３の面積を絞って、狭くしている。そして前記膨出部６２の先端部に水平方向に複数個のエアー吹き出し口６４を設け、エアー供給手段６５からのエアーを前記上部開口６３に吹き出すことでエアーカーテンを形成するようにしている。このエアーカーテンにより第２燃焼室Ｃとその上方の反応室Ｄとが仕切られている。
前記反応室Ｄは第２燃焼室Ｃの上方に、比較的大きな空間をもって構成される。第２燃焼室Ｃから反応室Ｄに入ったガスがその速度を低下させながら矢印Ｐのように対流し、やがて排気口１３に至り、排出される。反応室Ｄ内ではガスは排気口１３に至るまでの適当な滞留時間を確保される。
反応室Ｄは前記膨出部６２の上面を傾斜部７１とすることで、反応室Ｄにおいて滞留中のガスから分離沈降された灰分が、前記傾斜部７１に積もって下方に移動し、第２燃焼室Ｃに落下される。
以上の構成において、更に焼却運転動作を説明しながら本発明を更に説明する。
今、投入口１２から被焼却物が連続的に投入され、燃焼用エアーが燃焼用エアー供給手段３２から燃焼用エアー供給部３１を経て、火格子３０の隙間から第１燃焼室Ａに供給され、図示しない点火手段によって点火されると、第１燃焼室Ａでの燃焼が行われる。被焼却物は火格子３０の上を上部から斜め下方に移動されながら燃焼される。一方、第１燃焼室Ａ内における燃焼ガスの流れは第１燃焼室Ａの燃焼空間をその下部から斜め上方に向けて流れるので、前記被焼却物は燃焼ガスの方向に逆らって移動することになる。従って、このような被焼却物の移動方向と燃焼ガスの移動方向の関係から、第１燃焼室Ａ内では前記投入口１２付近から第１燃焼室Ａ内の降下端付近までにおける全領域での燃焼温度をある程度平均化することができ、第１燃焼室Ａ内での燃焼温度を温度差の少ない状態に制御することが可能となる。
前記第１燃焼室Ａにおいて発生した未燃焼ガスを含むガスは、第１燃焼室Ａの先端部側（被焼却物の移動先端側）からガス集合室Ｂに集められる。また第１燃焼室Ａの投入口１２に近い最上部の燃焼空間に溜まったガスは、ガスダクト５２を経てガス集合室Ｂに集められる。即ち、第１燃焼室Ａで発生したガスは全てガス集合室Ｂに一旦集められることになる。
第１燃焼室Ａでの燃焼運転は被焼却物の溶融温度未満で行うのが好ましい。被焼却物の溶融温度未満の温度で燃焼させることで、被焼却物が第１燃焼室Ａ内で溶融するのを防止することができ、よって火格子３０上に溶融物が付着して被焼却物の移動を妨げたりするのが防止され、被焼却物の移動がスムーズに行われる。また火格子３０の各火格子片間が詰まって、下からの燃焼用エアーの供給を妨げたりするのが防止できる。第１燃焼室Ａでの燃焼により生じた焼却灰材は、固形物としてガスとは分離された状態で容易に火格子３０先端部側へ運ばれ、灰材排出部３４へと運ばれる。
また第１燃焼室Ａでの燃焼運転は不完全燃焼で行うのが好ましい。燃焼用エアー供給手段３２からのエアーの量を適当に少なくすることで、第１燃焼室Ａ内での燃焼が不完全燃焼となり、これによって、多量のＣＯガスを発生させることができる。ＣＯガスを多量に含む未燃焼ガスはそれ自体が十分な燃料を保有しており、第２燃焼室Ｃでの燃焼に際して、補助燃料の供給を少なくすることができ、燃料の節約によるコスト低減を図ることができる。
前記第１燃焼室Ａ内での燃焼は、より具体的には、前記投入口１２に近い燃焼空間においてはＣＯガスの燃焼温度（約６８０℃）より低い温度、例えば６５０℃以下で行われるように温度管理を行うのが好ましい。このようなＣＯガスの燃焼温度未満の温度で燃焼が行われることで、ＣＯ濃度の高いガスを多量に発生させることができる。但し、第１燃焼室Ａ内全域での燃焼をＣＯガスの燃焼温度未満の温度で行う場合には、被焼却物の燃焼速度が遅く、焼却に時間がかかることから、第１燃焼室Ａの先端側（出口側）では、溶融温度未満であるという条件の下に、前記投入口１２付近の温度よりも温度の高い範囲、例えば８００〜９５０℃での燃焼になるように温度管理を行い、第１燃焼室Ａでの焼却の効率も図るようにすることができる。
前記温度管理は、図示しない温度検出器と、該温度検出器から得られる温度に基づいて前記燃焼用エアー供給手段３２によるエアー供給量を調節し或いは被焼却物の投入量を調節する図示しない制御手段とによって行うことができる。
以上のようにして、第１燃焼室Ａでは、被焼却物が乾留されるように固体燃焼され、多量の未燃焼ガスの発生と非溶融の固形の焼却灰材が生成される。固形の焼却灰材は火格子３０の先端方向へ運ばれ、灰材排出部３４に落下される。
第１燃焼室Ａで発生した未燃焼ガスを含むガスは、第１燃焼室Ａの先端付近の燃焼空間からガス集合室Ｂに入り、また第１燃焼室Ａの投入口１２に近い最上部の燃焼空間からガスダクト５２を通ってガス集合室Ｂに入る。これによって第１燃焼室Ａで発生したガスの全ては、一旦ガス集合室Ｂに集められる。
ガス集合室Ｂには、第２燃焼室Ｃでの燃焼に用いる燃焼用エアーが燃焼用エアー供給手段５１からガス導入口４０を介して吹き込まれる。そしてこの燃焼用エアー供給手段５１からのエアー吹き込みよって生じるエジェクター効果により、前記第１燃焼室Ａからガスダクト５２内に入ったガスは、負圧吸引されて、混合されながら一緒にガス集合室Ｂに送り込まれる。よって前記第１燃焼室Ａからガスダクト５２に抜き出されたガスは、専用の導入圧等を加えることなく、スムーズにガス集合室Ｂに導入される。ガス集合室Ｂ内では第１燃焼室Ａからのガスと燃焼用エアーとが予め十分に混合される。
ガス集合室Ｂからは、第１燃焼室Ａからガス集合室Ｂに導入されたガスと、燃焼用エアー供給手段５１からガス集合室Ｂに導入されたエアーと、燃焼補助ガスバーナ４１からの補助燃料ガスとが、ガス導入口４０を通して第２燃焼室Ｃへ吹き込まれる。ガス導入口４０に臨むノズル４１ａから補助燃料ガスが第２燃焼室Ｃに吹き込まれる際に、ガス導入口４０で生じるエジェクター効果により、ガス集合室Ｂ内のガスが負圧吸引され、補助燃料ガスと混合されながら第２燃焼室Ｃに導入される。これによって第２燃焼室Ｃ内でのガスの混合が良好に行われる。
第２燃焼室Ｃ内では前記導入されたガスによる完全燃焼が行われる。
第２燃焼室Ｃでの燃焼は、導入されたガスが、十分な燃焼用エアーの存在下、ダイオキシンの発生を防止するのに十分な高温で完全燃焼される。
第２燃焼室Ｃでの燃焼は、少なくとも１１００℃以上の高温で行うのが好ましいが、例えば１１００〜１２００℃に温度管理して行う。このような高温で完全燃焼を行うことで、ＣＯガスを完全にＣＯ_２ガスにして、ＣＯガスの排出を極限まで低下させ、ダイオキシンの発生を防止する。この温度管理は、第２燃焼室Ｃ内の温度を検出する図示しない温度検出器と、検出した温度情報に応じて燃焼用エアーの導入量と補助燃料の導入量を制御する図示しない制御手段とで行う。
第２燃焼室Ｃ内にガスに混じって飛散する灰分等は溶融されて、床部に滴下する。滴下した溶融物は隔離壁２０の傾斜壁部２１上を低位壁部２２に流れて、クリンカー落下穴６１から第１燃焼室Ａ内の先端側に落下し、固化して第１燃焼室Ａで発生した焼却済材と一緒に固形灰材として排出される。
第２燃焼室Ｃは、その上部開口６３が膨出部６２によって狭くされ、且つその上端開口６３が複数のエアー吹き出し口６４から吹き出されたエアーによって構成されたエアーカーテンによって、上部の反応室Ｄと仕切られているため、第２燃焼室Ｃ内のガスが容易に反応室Ｄ側へ逸散するのが防止され、高負荷燃焼を可能としている。また反応室Ｄへ逸散しようとする未燃焼ガスに対してはエアーカーテンによって燃焼が進められるので、燃焼不完全なままのガスが反応室Ｄ側へ移行されてしまうことが防止される。
反応室Ｄに入ったガスは、広い室内を矢印Ｐで示すように循環しながら速度を落とし、浮遊させた灰分等を沈降させる。そして、やがて排気口１３から排出される。反応室Ｄの容積はガスの滞留時間が、ダイオキシンの排出防止のガイドラインに従って、例えば２秒以上となるようにする。前記沈降した灰分等は前記膨出部６２の上面に構成される傾斜部７１面上を下って、第２燃焼室Ｃに戻され、更に溶融されて第１燃焼室Ａ側に滴下し、灰材となって灰材排出部３４から排出される。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る焼却炉はダイオキシンの排出を十分に防止することができると共に、燃料供給量も少なく経済性に優れた焼却炉としての利用価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
第１〜３図は本発明に係る好ましい焼却炉の例を示し、第１図は装置全体の縦断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面図、第３図は第１図のＹ−Ｙ断面図である。

Claims (11)

1. 少なくとも投入された被焼却物を燃焼させる第１燃焼室Ａと、該第１燃焼室Ａで発生した未燃焼ガスを含むガスを一旦集合させるガス集合室Ｂと、該ガス集合室Ｂからのガスと補助燃料ガス及び燃焼用エアーとを導入して高温でガス燃焼させる第２燃焼室Ｃと、該第２燃焼室Ｃを経たガスが排気口１３に至るまでの滞留時間を確保すると共にガスに含まれる灰分を沈降させる反応室Ｄとを備えた焼却炉であって、
   前記焼却炉は縦型の焼却炉とし、その縦型の炉内空間の途中を隔離壁２０によって仕切って、該隔離壁２０より下の炉内空間に前記第１燃焼室Ａと前記ガス集合室Ｂを設けると共に、隔離壁２０より上の炉内空間に第２燃焼室Ｃとその上方に前記反応室Ｄを設け、
   前記第１燃焼室Ａは、縦型の焼却炉の途中位置に設けられた投入口１２から投入された被焼却物が該投入口１２から斜め前方下方に移動しながら燃焼されるように、天井部を構成する隔離壁２０（２１、２２）と床部の火格子３０とをそれぞれ前方へ傾斜させた構成とし、
   前記ガス集合室Ｂは、前記第１燃焼室Ａの傾斜先端部の空間から上方に連続する縦長の室として構成すると共に、前記第１燃焼室Ａ内で発生した未燃焼ガスを含む全てのガスを一旦受け入れる構成とし、
   前記第２燃焼室Ｃは、前記第１燃焼室Ａの上方で且つ前記ガス集合室Ｂに隣接するように、前記第１燃焼室Ａの天井部の隔離壁２０（２１、２２）とそれに連続する前記ガス集合室Ｂの側壁である隔離壁２０（２３）とによって仕切って配置すると共に、前記ガス集合室Ｂの側壁である隔離壁２０（２３）に設けたガス導入口４０からガス集合室Ｂに集められたガスを導入する構成としたことを特徴とする焼却炉。
2. 第２燃焼室Ｃは、その上部の開口面積を絞って狭くし、且つ前記狭くした上部の開口６３をエアーカーテンによりその上方の反応室Ｄと仕切ってあることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の焼却炉。
3. 第２燃焼室Ｃは第１燃焼室Ａとの隔離壁２０によって構成される床部を傾斜させて設けると共に、その床部の最下部に第２燃焼室Ｃ内で発生したクリンカーを第１燃焼室Ａ内へ落下させるクリンカー落下穴６１を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の焼却炉。
4. 第２燃焼室Ｃでの燃焼に用いられる燃焼用エアーの供給口５０をガス集合室Ｂに対して設け、第１燃焼室Ａからのガスと前記燃焼用エアーとをガス集合室Ｂ内で混合させる構成としたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の焼却炉。
5. 燃焼補助ガスバーナ４１のノズル４１ａを、ガス集合室Ｂから第２燃焼室Ｃへのガス導入口４０に臨ませて配置し、ガス集合室Ｂ内のガスを前記ノズル４１ａから噴射される補助燃料ガスによって巻き込みながら混合ガスとして第２燃焼室Ｃに導入させる構成としたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の燃焼炉
6. 第１燃焼室Ａはその床部の火格子３０の下方から前記火格子を介して燃焼用エアーを供給するように構成すると共に、斜め下方に傾斜して設けられる火格子３０の先端部の下方に灰材排出口３４を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の焼却炉。
7. 第１燃焼室Ａ内の投入口１２に近い最上部の燃焼空間からガスを抜き出してガス集合室Ｂに送り込むためのガスダクト５２を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の焼却炉。
8. ガスダクト５２内のガスは、第２燃焼室Ｃでの燃焼に用いられる燃焼用エアーをガス集合室Ｂに導入する際に負圧吸引して一緒にガス集合室Ｂに送り込む構成としたことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の焼却炉。
9. 第１燃焼室Ａでの燃焼運転を被焼却物の溶融温度未満で行うことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の焼却炉。
10. 第１燃焼室Ａでの燃焼運転を酸素量不足による不完全燃焼状態で行うことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の焼却炉。
11. 第２燃焼室Ｃでの燃焼運転を少なくとも１１００℃以上の高温で行うことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の焼却炉。

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