JP3869423B2

JP3869423B2 - 廃棄物の乾溜ガス化焼却処理装置

Info

Publication number: JP3869423B2
Application number: JP2004037752A
Authority: JP
Inventors: 正元金子
Original assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Current assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: JP2004233048A

Description

本発明は、廃棄物を焼却処理する装置に関する。

従来、廃棄物を焼却処理する装置として、乾溜ガス化焼却処理装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。

この乾溜ガス化焼却処理装置は、ガス化炉内に廃棄物を収納し、ガス化炉へ酸素を供給して、廃棄物の一部を燃焼させ、その燃焼熱により廃棄物の残部を乾溜し、最終的には廃棄物を完全燃焼させて灰化する。一方、ガス化炉において廃棄物の乾溜により発生した可燃性ガスを、ガス化炉の側方に配置した燃焼炉にガス通路を介して導入し、燃焼炉において可燃性ガスを酸素（空気）と混合させて、可燃性ガスを完全燃焼させる。

そして、この装置は、燃焼炉における可燃性ガスの燃焼温度を略一定に維持するために、ガス化炉内の廃棄物の部分的燃焼に必要な酸素の供給量を制御して、ガス化炉における可燃性ガスの発生量を制御すると共に、ガス化炉で発生した可燃性ガスを燃焼炉内で完全燃焼させるために、燃焼炉への酸素の供給量を制御する。これにより、この装置は、廃棄物の焼却処理をクリーンに且つ効率良く行うことができる。
特開平２−１３５２８０号公報

近年、廃棄物の焼却処理に伴う環境汚染の発生を防止するため、小型の廃棄物の焼却装置においても、廃棄物を直接燃焼させる直燃式の焼却装置に代えて、廃棄物を乾溜ガス化し、発生する可燃性ガスを完全燃焼させる乾溜ガス化焼却処理装置が望まれている。

しかし、従来の乾溜ガス化焼却処理装置は、ガス化炉と燃焼炉とが横方向に並べて設置されるため、横方向に広い設置スペースが必要となり、小型化が困難であった。

本発明は、前記の不都合を解決し、小型で設置スペースが小さく、廃棄物の焼却処理を効率良く行う乾溜ガス化焼却処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の廃棄物の乾溜ガス化焼却処理装置は、収納した廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させるガス化炉と、該ガス化炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉からの排気を促進して該燃焼炉の内部を吸気することにより該ガス化炉から該燃焼炉へ可燃性ガスを誘引するガス誘引手段と、該ガス化炉へ酸素を供給する酸素供給手段と、該燃焼炉へ酸素を供給する酸素供給手段と、該ガス化炉へ供給する酸素量を制御することにより該ガス化炉での可燃性ガスの発生を制御する制御手段と、該燃焼炉へ供給する酸素量を制御することにより該燃焼炉での可燃性ガスの燃焼を制御する制御手段とを備え、前記燃焼炉は前記ガス化炉の上部に連続して形成され、前記ガス化炉と前記燃焼炉との内部は前記両炉の内径よりも小さい内径を有するガス通路により上下方向に連通されており、前記燃焼炉への前記酸素供給手段は、前記ガス通路内で、前記燃焼炉へ導入される可燃性ガスに対し、前記ガス通路の軸回りを回転する渦流状の酸素流を斜め下向きに吹き出すように構成され、前記ガス通路内への酸素流の吹き出し位置は、斜め下向きに吹き出される前記酸素流が前記ガス化炉へ達しないように、前記ガス通路の前記燃焼炉への出口付近に設定されることを特徴とする。

本発明では、燃焼炉をガス化炉の上部に連続して形成し、該両炉の内部をガス通路を介して上下方向に連通させて、いわば縦型の乾溜ガス化焼却処理装置に形成した。これにより、燃焼炉のための横方向の設置スペースを不要として、設置スペースの小さい小型の乾溜ガス化焼却処理装置を提供できる。

ガス化炉で発生した可燃性ガスは、ガス誘引手段により誘引されて、ガス通路を通って燃焼炉内へ導入される。ガス通路内を燃焼炉へ向かって上昇する可燃性ガスには、ガス通路の燃焼炉への出口付近で、燃焼炉への酸素供給手段により、ガス通路の軸回りに回転する渦流状の酸素流が吹き込まれる。そのため、上昇する可燃性ガスは該渦流状の酸素流により攪拌されて、酸素と急速に混合される。但し、渦巻状の酸素流が水平方向に吹き出される場合には、ガス誘引手段による上方への誘引力が勝って、可燃性ガスが酸素と十分に混合されないまま燃焼炉内を上昇し、燃焼炉の上部領域で燃焼し易くなる。然し、本発明では、上昇する可燃性ガスに対して前記酸素流が下向きに吹き出されるため、該可燃性ガスは下向きの抵抗を受けて、一層強く攪拌されるので、燃焼炉の下部領域から酸素と十分に混合される。

このようにして、本発明では、燃焼炉へ導入される可燃性ガスを燃焼炉の下部領域から十分に酸素と混合させて完全燃焼させることができるので、燃焼炉を小型化しても可燃性ガスを効率よく完全燃焼させることができる。更に、酸素流が吹き出されるのはガス通路の出口付近であるため、酸素流が斜め下向きに吹き出されても、ガス化炉に酸素流が達することはなく、従って、ガス化炉内で可燃性ガスが燃焼する事態に陥ることも防止できる。

ところで、ガス通路の燃焼炉への出口付近でガス通路内に渦流状の酸素流を斜め下向きに吹き出すためには、燃焼炉への酸素供給手段を、送風機と、燃焼炉の側壁部に該側壁部を一周するように形成した、送風機からの酸素を供給する二次空気室と、燃焼炉の底部の炉壁に形成した、二次空気室をガス通路に連通する複数のノズル孔とで構成し、これらノズル孔を、二次空気室からガス通路に向かって斜め下向きに、且つガス通路の内周壁の略接線方向に伸びて、ガス通路の燃焼炉への出口付近でガス通路に開口するように形成することが望ましい。

これによれば、燃焼炉に供給する酸素を、二次空気室とノズル孔とにおいて燃焼炉内での燃焼熱により加熱することができ、燃焼炉で可燃性ガスを効率良く燃焼させることができる。

なお、燃焼炉の底部の内面が水平面に形成されていると、該内面より下方に形成されるノズル孔にガス通路に向かう下向きの傾斜を付けた場合、ガス通路に対するノズル孔の開口位置がガス通路の燃焼炉への出口よりかなり下方にずれてしまう。これに対し、燃焼炉の底部の内面を、ガス通路の燃焼炉への出口に向かって下方に傾斜する傾斜面に形成しておけば、ノズル孔にガス通路に向かう下向きの傾斜を付けても、ガス通路に対するノズル孔の開口位置はガス通路の燃焼炉への出口に近づき、ノズル孔から吹き出される下向きの酸素流がガス化炉に達することを防止できる。更に、燃焼炉の底部内面を上記傾斜面に形成すれば、可燃性ガスがガス通路から燃焼炉へ導入される際に、燃焼炉の底部の隅で可燃性ガスが乱流を起して燃焼が不安定になることを防止でき、燃焼炉の下部領域で可燃性ガスを安定して燃焼させることができる。

次に、本発明の乾留ガス化焼却処理装置の実施の形態について、添付の図面を用いて更に詳しく説明する。本実施形態の装置は、廃棄物の焼却処理に伴うダイオキシン類対策も考慮したものとなっている。図１は本発明の乾溜ガス化焼却処理装置の一実施形態を示すシステム構成図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図１の装置の燃焼炉付近の構成を示す断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

図１において、１は廃棄物を収納し、その乾溜・ガス化並びに燃焼・灰化を行わしめるガス化炉、２は廃棄物の乾溜により発生する可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉、３はガス化炉１で発生する可燃性ガスを燃焼炉２へ誘引するガス誘引手段、４はガス化炉１に酸素（空気）を供給する酸素供給手段、５は燃焼炉２に酸素（空気）を供給する酸素供給手段である。

略直方体状のガス化炉１の上部に、ガス化炉１より小径の直立した略円筒状の燃焼炉２が連続して形成されている。ガス化炉１と燃焼炉２との内部は、ガス通路６を介して上下方向に連通されている。ガス通路６の下端のガス入口７は、ガス化炉１の上部の中央部に開口し、ガス通路６の上端のガス出口８は、燃焼炉２の底部の中央部に開口している。

ガス通路６の内径はガス化炉１及び燃焼炉２の内径よりも小さくなっており、ガス通路６の周囲の炉壁によってガス化炉１と燃焼炉２との各内部領域が分離されている。これにより、燃焼炉２における可燃性ガスの燃焼や、燃焼炉２の炉壁の蓄熱による輻射熱がガス化炉１に及ぶことが防止される。

ガス化炉１の側壁部には、開閉自在な投入扉９を有する投入口１０が形成され、投入口１０から廃棄物をガス化炉１内に投入可能とされている。ガス化炉１の側壁部の下部には、開閉自在な灰出扉１１を有する灰出口１２が形成され、ガス化炉１内で廃棄物を燃焼させた後の灰を灰出口１２から排出可能とされている。投入扉９及び灰出扉１１を閉じた状態では、ガス化炉１の内部は実質的に外気と遮断されるようになっている。

灰出扉１１には、図示しない着火口が形成され、該着火口は図示しない着火扉により開閉自在となっている。該着火口に、図示しない着脱自在の着火装置を取り付けて、ガス化炉１の内部に向かって着火炎を発生させることにより、ガス化炉１の内部に収納された廃棄物が着火される。

ガス化炉１の底部は、図１及び図２に示すように、略長方形の底板１３の下側に、ガス化炉１の内部と隔離された底部空気室１４が形成されている。底部空気室１４は、底板１３のほぼ全面に渡って略等間隔に設けられた複数の給気ノズル１５を介してガス化炉１の内部に連通されている。また、灰出口１２にも底部空気室１４に連通する給気ノズル１５が設けられており、灰出口１２の廃棄物に酸素（空気）を供給して、灰出口１２の廃棄物が乾溜・燃焼されずに残ることを防止している。なお、図２では灰出扉１１は省略されている。

図２に示すように、該複数の給気ノズル１５のうち、ガス通路６に対向する位置である底板１３の中央部に設けた複数（本実施例では４個）の給気ノズル１５ａは、その周辺の他の給気ノズル１５ｂよりも大きな内径を有するように形成されている。これにより、ガス通路６に対向する位置にあるガス化炉１の底部の中央部では、炉内へ供給される酸素量（空気量）が該底部の周辺部から炉内へ供給される酸素量（空気量）よりも多くなるようになっている。なお、前記のように底板１３の中央部に設けた複数の給気ノズル１５ａの内径を大きくする代わりに、底板１３の中央部では、単位面積当たりの給気ノズル１５の数を多くするようにしてもよい。

ガス化炉１の上部の内面は、ガス通路６のガス入口７へ向かって上方へ傾斜する傾斜面１６になっており、ガス化炉１内で発生した可燃性ガスをガス通路６へ円滑に案内するようにされている。

ガス化炉１の上部には、ガス化炉１の内部の圧力が所定値を越えたときにガス化炉１から排気するための安全弁１７が設けられている。ガス化炉１の側壁部の上端付近には、ガス化炉１の内部の圧力を計測するマノメータ１８が設けられている。

ガス化炉１の上部には、ガス化炉１の内部の温度を検知する第１温度センサ１９が設けられている。また、燃焼炉２には、燃焼炉２の内部の燃焼温度を検知する第２温度センサ２０が設けられている。

燃焼炉２の底部の内面は、前記ガス通路６のガス出口８へ向かって下方に傾斜する傾斜面２１となっている。

燃焼炉２の上部の中央部には、燃焼炉２内で可燃性ガスが完全燃焼した後の排ガスを上方へ排出する排気口２２が形成されている。該燃焼炉２の上部の内面は、該排気口２２へ向かって上方へ傾斜する傾斜面２３になっている。燃焼炉２の上端には、排気口２２から排出された排ガスを大気中に排出する煙突２４が接続されている。

燃焼炉２の上部の排気口２２付近には、ガス化炉１の外部に設けた送風機２５から給気管２７を介して供給される空気を、排気口２２から煙突２４内へ向かって上方へ吹き出す誘引ノズル２８が設けられている。

ガス誘引手段３は、前記の送風機２５、給気管２７、誘引ノズル２８により構成され、送風機２５から給気管２７を介して供給される空気を誘引ノズル２８を用いて排気口２２から上方へ吹き出すことにより、排気口２２から煙突２４内を上方へ向かって排気される流れを促進して、燃焼炉２の内部を吸気する。これにより、ガス化炉１で発生した可燃性ガスが、ガス通路６を通って燃焼炉２内へ誘引されると共に、該可燃性ガスが更に燃焼炉２内を上昇して、排気口２２から煙突２４内へ排出される流れが形成される。

なお、ガス誘引手段３によりガス化炉１から燃焼炉２へ可燃性ガスを強制的に誘引すると共に、前記ガス通路６の内径を前記ガス化炉１及び燃焼炉２の内径よりも小さく形成したので、可燃性ガスを発生させるガス化炉１の領域と、可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉２の領域とが完全に分離され、可燃性ガスがガス化炉１内で燃焼することが防止される。

図１及び図３に示すように、燃焼炉２の側壁部の一部には、燃焼炉２の内部と隔離された一次空気室２９が形成されており、燃焼炉２内での燃焼熱により該一次空気室２９内の空気が加熱されるようになっている。一次空気室２９は、給気管２６を介して、ガス化炉１の外部に設けた前記送風機２５に接続されている。また、一次空気室２９は、給気管３０を介して、ガス化炉１の底部空気室１４に接続されている。

ガス化炉１への酸素供給手段４は、前記の送風機２５、給気管２６、一次空気室２９、給気管３０、底部空気室１４、給気ノズル１５により構成され、送風機２５から供給される酸素（空気）を最終的には給気ノズル１５を介してガス化炉１の底部から該炉１内へ供給する。

前記の一次空気室２９と底部空気室１４とを接続する給気管３０には開閉弁３１が設けられ、該開閉弁３１の開度は開閉弁制御器３２により適宜、調節される。該開閉弁制御器３２には、前記第１温度センサ１９の検知信号及び前記第２温度センサ２０の検知信号がそれぞれ入力される。開閉弁制御器３２は、開閉弁３１の開閉を駆動するモータ等の駆動部３３と、該駆動部３３の作動を制御するＣＰＵ等を含む制御部３４とにより構成され、入力された第１温度センサ１９の検知信号及び第２温度センサ２０の検知信号に応じて、制御部３４が駆動部３３を作動させることにより、開閉弁３１の開度を制御する。

燃焼炉２の側壁部には、前記一次空気室２９とは別個に、燃焼炉２の内部と隔離された二次空気室３５が側壁部を一周するように形成されている。二次空気室３５は、燃焼炉２の底部の炉壁内に穿設された複数のノズル孔３６を介して、ガス通路６の内部に連通されている。燃焼炉２内での燃焼熱により、該二次空気室３５及びノズル孔３６内の空気が加熱されるようになっている。二次空気室３５は、給気管３７を介して前記送風機２５に接続されている。

燃焼炉２に酸素を供給する酸素供給手段５は、前記の送風機２５、給気管３７、二次空気室３５、ノズル孔３６により構成され、送風機２５から供給される酸素（空気）を最終的にはノズル孔３６を介して燃焼炉２内へ供給する。

なお、本実施形態では、ダイオキシン類対策として、一次空気室２９及び二次空気室３５の内部の空気を加熱する際に燃焼炉２内の熱が吸収されても、排気口２２付近の可燃性ガスの温度がダイオキシン類の発生を防止しうる温度以下に低下しないように、一次空気室２９、二次空気室３５は燃焼炉２の上部の排気口２２から下方に離れた位置に設けられている。

ノズル孔３６は、図３及び図４に示すように、二次空気室３５の下部から、ガス通路６のガス出口８付近へ向かって斜め下向きに、且つガス通路６の内周壁の略接線方向（略周方向）に向かって伸びており、ガス出口８付近でガス通路６内に開口している。ノズル孔３６からガス通路６内に供給される酸素（空気）は、ガス通路６内に、斜め下向きに且つガス通路６の内周面に沿って回転する渦巻き状の酸素流を形成するように吹き出される。この斜め下向きの渦巻き状の酸素流が、ガス通路６内を上昇して燃焼炉２へ導入される可燃性ガスに対して吹き込まれる。このとき、上昇する該可燃性ガスは渦巻き状の酸素流により攪拌されることにより、酸素と急速に混合される。

ここで、該渦巻き状の酸素流が水平方向に吹き出される場合には、ガス誘引手段３の誘引により可燃性ガスが燃焼炉２内を上昇して、燃焼炉の上部領域で燃焼し易い。そこで、本実施例では、前記の酸素流を可燃性ガスに対して斜め下向きに吹き出すようにした。これにより、上昇する該可燃性ガスが下向きの抵抗を受けて、一層強く攪拌されるので、可燃性ガスは燃焼炉２の下部領域から充分に混合されて完全燃焼する。

一方、前記の渦巻き状の酸素流が斜め下向きに吹き出された場合に、この下向きの酸素流がガス化炉１へ達すると、ガス化炉１内で可燃性ガスが燃焼するおそれがある。そこで、上記を防止するため、本実施形態では、かかる酸素流をガス通路６内のガス出口８付近で吹き出すようにされている。なお、燃焼炉２の底部の内面が水平面に形成されていると、該内面より下方に形成されるノズル孔３６にガス通路６に向かう下向きの傾斜を付けた場合、ガス通路６に対するノズル孔３６の開口位置がガス出口８よりかなり下方にずれてしまう。これに対し、本実施形態では、上記の如く、燃焼炉２の底部の内面がガス出口８に向かって下方に傾斜する傾斜面２１に形成されているため、ノズル孔３６にガス通路６に向かう下向きの傾斜を付けても、ガス通路６に対するノズル孔３６の開口位置はガス出口８に近づき、ノズル孔３６から吹き出される下向きの酸素流がガス化炉１に達することを防止できる。

上記の他、ノズル孔３６を設ける位置、角度、口径、数等は、燃焼炉２やガス通路６の大きさ、可燃性ガスを燃焼炉２へ誘引する誘引手段３の能力、燃焼炉２に必要な酸素の供給量などを考慮して、可燃性ガスが燃焼炉２の下部領域から酸素と十分に混合されて完全燃焼し得るように決定される。

前記の給気管３７には開閉弁３８が設けられており、該開閉弁３８の開度は開閉弁制御器３９により適宜、調節される。該開閉弁制御器３９には、前記第２温度センサ２０の検知信号が入力される。開閉弁制御器３９は、開閉弁３８を開閉駆動する駆動部４０と、該駆動部４０の作動を制御するＣＰＵ等とからなる制御部４１とにより構成され、制御部４１は第２温度センサ２０の検知信号に応じて駆動部４０を作動させることにより、開閉弁３８の開度を制御する。

燃焼炉２の側壁部の二次空気室３５に隣接する位置には、バーナ４２が設けられている。バーナ４２には、給気管４３を介して前記送風機２５から酸素（空気）が供給される。バーナ４２は、２つのバーナノズル４４ａ，４４ｂを備えており、該２つのバーナノズル４４ａ，４４ｂには、燃料供給管４５を介して外部の燃料供給装置４６から助燃油等の燃料が供給される。燃料供給装置４６から供給される燃料をバーナ４２で燃焼させることにより、燃焼炉２の下部で、ノズル孔３６から吹き出される渦巻き状の酸素流と同じ向きに、燃焼炉２の内周面の略周方向に向けてバーナノズル４４ａ，４４ｂから燃焼炎を発生させる。

バーナ４２は、該２つのバーナノズル４４ａ，４４ｂの燃焼を制御するバーナ制御部４７を備えており、該バーナ制御部４７には前記第２温度センサ２０の検知信号が入力される。バーナ制御部４７は入力された第２温度センサ２０の検知信号に応じて２つのバーナノズル４４ａ，４４ｂへの燃料供給量をそれぞれ制御し、各バーナノズル４４ａ，４４ｂの燃焼を適宜、行わしめるように制御している。

次に、かかる乾留ガス化焼却処理装置の作動を説明する。

図１の装置において、廃棄物を焼却処理する際には、まず、ガス化炉１の投入扉９を開き、投入口１０から廃棄物をガス化炉１内に投入した後、投入扉９を閉じて、ガス化炉１内を密封状態とする。

次に、送風機２５を作動させ、給気管４３を介してバーナ４２へ酸素（空気）を供給すると共に、バーナ４２を作動させて、燃料供給装置４６から供給される燃料を２つのバーナノズル４４ａ，４４ｂにより燃焼させる。このバーナ４２による燃料の燃焼により、燃焼炉２を予熱すると共に、燃焼炉２の側壁部に設けた一次空気室２９内の酸素（空気）を予熱する。このとき、送風機２５から供給される空気が給気管２７を介して誘引ノズル２８から吹き出されており、燃焼炉２の内部は適宜、吸気されている。なお、開閉弁３１及び開閉弁３８はいずれも閉じられている。

次に、バーナ４２の燃焼により、第２温度センサ２０により検知される燃焼炉２の内部の温度が所定温度以上になると、第２温度センサ２０の検知信号を入力された開閉弁制御器３２は、開閉弁３１を比較的小さな所定の開度で開く。これにより、一次空気室２９内で予熱された比較的少量の酸素（空気）が給気管３０、底部空気室１４、給気ノズル１５を介してガス化炉１内へ供給される。

このとき、ガス化炉１の灰出扉１１の図示しない着火口から、図示しない着火装置を用いてガス化炉１内へ着火炎を発生させ、ガス化炉１内に存在していた酸素と、給気ノズル１５からガス化炉１内へ供給される比較的少量の酸素（空気）とを用いて、ガス化炉１内の廃棄物への着火を行う。燃焼炉２の一次空気室２９内で予熱された酸素（空気）が、ガス化炉１の底部の給気ノズル１５から炉内へ供給されるので、ガス化炉１内の廃棄物の下層部が円滑に着火され、廃棄物の一部が燃焼を開始する。廃棄物の部分的燃焼が開始されると、前記の着火装置は停止される。

ガス化炉１への着火により、ガス化炉１内の廃棄物の下層部の部分的燃焼が開始されると、該下層部の燃焼熱によりその上層部の廃棄物の乾溜が開始され、該乾溜により可燃性ガスが発生する。ガス誘引手段３により燃焼炉２の内部が排気口２２の方向へ吸気されていることにより、ガス化炉１内で発生した可燃性ガスは、ガス通路６を通って燃焼炉２の内部へ誘引される。

一方、燃焼炉２における可燃性ガスの着火に先立ち、第２温度センサ２０により検知される燃焼炉２の内部の温度が所定温度に達したとき、第２温度センサ２０の検知信号を入力された開閉弁制御器３９は、比較的少量の酸素（空気）を燃焼炉２へ供給するように開閉弁３８を所定の開度で開く。これにより、ガス通路６内のガス出口８付近で、ノズル孔３６から下向きの渦巻き状の酸素流がガス通路６内に吹き込まれる。

このとき、後に詳述するように、ガス通路６を通って燃焼炉２に導入される可燃性ガスは、ノズル孔３６から吹き出される下向きの渦巻き状の酸素流（空気流）により攪拌されて、燃焼炉２の下部領域において酸素（空気）と混合し、前記バーナ４２の燃焼炎により着火される。これにより、燃焼炉２内の下部領域において可燃性ガスが燃焼を開始する。

ガス化炉１の着火後、ガス化炉１における乾溜が進行して発生する可燃性ガスの量が増大し、そのため、燃焼炉２へ導入される可燃性ガスの量も増大して、燃焼炉２の内部の温度が上昇していく。

燃焼炉２の内部の温度が上昇すると、第２温度センサ２０からの検知信号に応じて、開閉弁制御器３２は開閉弁３１の開度を段階的に増加させていく。これにより、給気ノズル１５から廃棄物の下層部が燃焼を継続するのに必要な程度の酸素（空気）が供給され、該廃棄物の下層部の燃焼が必要以上に拡大することなく、徐々に上層へ向かって安定して進行すると共に、該下層部の燃焼熱によりその上層部の廃棄物の乾溜も安定して進行する。

ここで、本実施形態では、前記のように、燃焼炉２の燃焼により燃焼炉２の側壁部に設けた一次空気室２９内で加熱された酸素（空気）をガス化炉１内へ供給する。そのため、ガス化炉１における廃棄物の燃焼の進行が促進され、ガス化炉１での乾留による可燃性ガスの発生量が燃焼炉２内で可燃性ガスが自然燃焼しうる量に達するまでの立ち上げ時間が短縮される。

燃焼炉２内の温度の上昇に伴い、バーナ４２は、第２温度センサ２０の検知信号に応じて、バーナ制御部４７により２つのバーナノズル４４ａ，４４ｂへの燃料供給量を制御して、バーナ４２の燃焼を段階的に弱めるように制御する。例えば、第２温度センサ２０に検知される燃焼炉２内の温度が上昇するに従って、まず、バーナノズル４４ａ，４４ｂの一方のみについて燃料供給量の減少、更に燃焼停止を行い、続いて、他方について燃料供給量の減少、更に燃焼停止を行う。そして、第２温度センサ２０に検知される燃焼炉２の内部の温度が所定温度以上になると、バーナ４２による燃焼が停止され、可燃性ガスは継続的に自然燃焼することとなる。

第２温度センサ２０に検知される燃焼炉２の内部の温度が前記の所定温度になると、開閉弁制御器３２は、第２温度センサ２０により検知される燃焼炉２内の可燃性ガスの燃焼温度を該所定温度に略一定に維持するように、第２温度センサ２０の検知信号に応じて、開閉弁３１の開度を自動的に調整する。これにより、ガス化炉１の廃棄物の下層部の燃焼及びその上層部の乾溜が安定して進行し、可燃性ガスの発生量が略一定に維持される。

一方、開閉弁制御器３９は、第２温度センサ２０により検知される燃焼炉２内の可燃性ガスの燃焼温度を前記所定温度に略一定に維持するように、第２温度センサの検知信号に応じて、開閉弁３８の開度を自動的に調整する。これにより、ガス化炉１から燃焼炉２に導入される可燃性ガスに対して、その完全燃焼に必要な酸素量がノズル孔３６から供給されて、可燃性ガスが前記所定温度に略一定に維持されて自然燃焼を継続する。本実施例においては、この所定温度を８５０℃以上に設定することにより、ダイオキシン類の発生を防止して可燃性ガスを完全燃焼させることができる。

廃棄物の乾溜が安定的に進行する段階においては、誘引ノズル２８による排気の促進により燃焼炉２の内部が吸気されることにより、ガス化炉１において発生した可燃性ガスは、ガス通路６を通って円滑且つ安定に燃焼炉２へ導入される。このとき、ガス通路６のガス出口８付近に開口したノズル孔３６から、ガス通路６内を上昇する可燃性ガスに対し、ガス通路６の内周壁に沿って回転する渦巻き状の酸素流が吹き出される。そのため、小径のガス通路６内を上昇する可燃性ガスは、前記の渦巻き状の酸素流により強く攪拌され、更にかかる酸素流の下向きの抵抗を受けながら、燃焼炉２内へ導入されるので、燃焼炉２の下部領域から急速に酸素との混合が促進され、完全燃焼が行われる。

このように、可燃性ガスを燃焼炉の２の下部領域から効率よく完全燃焼させることができるので、燃焼炉２を比較的小型にしても、可燃性ガスが燃焼炉２の上部の排気口２２から排出されるまでに、ダイオキシン類の発生防止に充分な燃焼滞留時間を得ることが可能となる。また、燃焼領域が上部に移動するのを防止して、誘引ノズル２８から吹き出される酸素により排気口２２の外部で可燃性ガスが燃焼したり、煙突２４から火柱が出たりすることを防止できる。

また、ガス通路６内へ、ノズル孔３６から下向きに酸素（空気）が吹き込まれるので、その酸素流（空気流）の抵抗により、ガス化炉１内の廃棄物が燃焼した後の灰がガス通路６を通って燃焼炉２内へ飛散することが抑制される。

なお、燃焼炉２の底部の内面がガス出口８へ向かって下方へ傾斜する傾斜面２１になっているので、燃焼炉２の内部は、ガス通路６のガス出口８から燃焼炉２の底部の内面が次第に拡開するように形成されている。そのため、可燃性ガスがガス通路６から燃焼炉２へ導入される際に、燃焼炉２の底部の隅で可燃性ガスが乱流を起こして燃焼が不安定になることがないので、燃焼炉２内の下部領域で可燃性ガスを安定して燃焼させることができる。

ところで、本実施形態では、燃焼炉２の上部に設けた誘引ノズル２８によって排気口２２から煙突２４内へ空気流を吹き出すことにより、燃焼炉２の排気口２２からの排気が促進され、燃焼炉２の内部が排気口２２から外部へ向かって吸気されている。そして、ガス化炉１で発生した可燃性ガスがガス通路６を通って燃焼炉２内へ誘引されるのに伴い、ガス化炉１内はガス通路６のガス入口７の開口する中央部が負圧になり、周辺部が正圧になるので、ガス化炉１内の中央部には、廃棄物が燃焼した後の残滓物、灰が集まるようになる。そのため、ガス化炉中央部で燃焼、灰化が遅れるおそれがある。

そこで、本実施例では、ガス化炉１の底部の底板１３に形成した複数の給気ノズル１５は、底板１３の中央部に設けた複数の給気ノズル１５ａの内径が、周辺部の他の複数の給気ノズル１５ｂの内径よりも大きく形成されている。これにより、ガス化炉の底部の周辺部の給気ノズル１５ｂから供給される酸素量よりも、底部の中央部の給気ノズル１５ａから供給される酸素量が多くなっている。従って、ガス化炉中央部における燃焼、灰化が促進され、ガス化炉における廃棄物の燃焼、灰化が均一化して、燃え残りが生ずるのが防止される。

以上のように、本実施形態では、ガス化炉１の上部に連続して燃焼炉２を形成して、燃焼炉２を設けるための横方向の設置スペースを実質的に不要にすると共に、廃棄物の焼却処理を効率良く行うことのできる小型の乾溜ガス化焼却処理装置を提供することができる。

本発明の乾留ガス化焼却処理装置の一例の説明的構成図。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。図１の装置の燃焼炉付近の構成を示す断面図。図３のＩＶ−ＩＶ線断面図。

符号の説明

１・・ガス化炉、２・・燃焼炉、３・・ガス誘引手段、４・・ガス化炉への酸素供給手段、５・・燃焼炉への酸素供給手段、６・・ガス通路、８・・ガス出口、２２・・排気口、２５・・送風機、３４・・開閉弁制御器、３５・・二次空気室、３６・・ノズル孔、３９・・開閉弁制御器

Claims

収納した廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させるガス化炉と、該ガス化炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉と、該燃焼炉からの排気を促進して該燃焼炉の内部を吸気することにより該ガス化炉から該燃焼炉へ可燃性ガスを誘引するガス誘引手段と、該ガス化炉へ酸素を供給する酸素供給手段と、該燃焼炉へ酸素を供給する酸素供給手段と、該ガス化炉へ供給する酸素量を制御することにより該ガス化炉での可燃性ガスの発生を制御する制御手段と、該燃焼炉へ供給する酸素量を制御することにより該燃焼炉での可燃性ガスの燃焼を制御する制御手段とを備え、
前記燃焼炉は前記ガス化炉の上部に連続して形成され、前記ガス化炉と前記燃焼炉との内部は前記両炉の内径よりも小さい内径を有するガス通路により上下方向に連通されており、
前記燃焼炉への前記酸素供給手段は、前記ガス通路内で、前記燃焼炉へ導入される可燃性ガスに対し、前記ガス通路の軸回りを回転する渦流状の酸素流を斜め下向きに吹き出すように構成され、前記ガス通路内への酸素流の吹き出し位置は、斜め下向きに吹き出される酸素流が前記ガス化炉へ達しないように、前記ガス通路の前記燃焼炉への出口付近に設定されることを特徴とする廃棄物の乾溜ガス化焼却処理装置。
前記燃焼炉への前記酸素供給手段は、送風機と、前記燃焼炉の側壁部に該側壁部を一周するように形成した、前記送風機からの酸素を供給する二次空気室と、前記燃焼炉の底部の炉壁に形成した、前記二次空気室を前記ガス通路に連通する複数のノズル孔とで構成され、これらノズル孔は、前記二次空気室から前記ガス通路に向かって斜め下向きに、且つ前記ガス通路の内周壁の略接線方向に伸びて、前記ガス通路の前記燃焼炉への出口付近で前記ガス通路に開口しており、前記燃焼炉の底部の内面は、前記ガス通路の前記燃焼炉への出口に向かって下方に傾斜する傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の廃棄物の乾溜ガス化焼却処理装置。