JP3872408B2

JP3872408B2 - 産業・家庭廃棄物の燃焼炉

Info

Publication number: JP3872408B2
Application number: JP2002286422A
Authority: JP
Inventors: 三七十岩崎
Original assignee: 岩崎三七十
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004125201A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場、事業所、店舗、又は家庭などから生じる梱包廃材・タイヤ、生ゴミ、その他の種々の可燃性の廃棄物（以下、単に産業・家庭廃棄物という）から燃焼ガスを効率よく取出しうる産業・家庭廃棄物の燃焼炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業・家庭廃棄物は、従来においては、焼却、埋立て、投棄などにより処分する場合が多く、地球環境を損なうこととなっていた。このため、本発明者は、産業・家庭廃棄物から燃焼炉での薫蒸によって燃焼ガスを取り出し、しかも取り出しに際して吸入、圧縮、爆発、排気行程を具える４サイクルのガソリン内燃機関の給気行程を利用することにより、効率よく、薫蒸により燃焼ガスを発生し、前記内燃機関で燃焼させてエネルギーを発生させうる産業・家庭廃棄物の処理装置を提案し特許第３０３２７１０号として成立している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許第３０３２７１０号の装置は、全体として、燃焼ガスが内燃機関において高温下で燃焼するため、ダイオキシン、不純ガスなどの発生を減じ、処理装置としては、クリーンな処理を可能としたが、特にタイヤ、その他の内部にスチールコードなどの金属が存在する産業・家庭廃棄物を処理するときには、そのスチールコードが火床、目皿上に滞積して、空気の通りが不円滑となり、燃焼不良、燃焼温度を低下させるなどの課題もあることが判明した。
【０００４】
本発明は、火床を錐状の渦巻状とすることにより滞留する未燃焼の産業・家庭廃棄物を中央の燃焼部に再度還流させ、消却灰を小となるまで循環して燃焼させることを基本として、燃焼を円滑とでき、燃焼炉における燃焼効率を高めるとともに、連続運転が可能となり廃却ゴミ量を著減できかつ産業・家庭廃棄物のエネルギー化を促進でき、環境改善にも役立つ燃焼炉の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、可燃の産業・家庭廃棄物の薫蒸による燃焼用の薫蒸ガスを発生する燃焼炉であって、
下部を先細テーパとした筒状の基体を具え、
かつ該基体は、産業・家庭廃棄物が投入される投入口、
燃焼する前記産業・家庭廃棄物から前記薫蒸ガスを取出しかつその消却灰を落下させる下部開口、
及び前記下部開口の中心にのびかつ回転駆動される垂直な支持軸と、この支持軸に設けられ、前記消却灰の落下間隙を有してかつ外周から内周に向かって上に立ち上がる円錐状にかつ渦巻状に耐熱素材を巻回し、前記下部開口を前記落下間隙を有して閉じる火床とを有する火床装置を具え、
しかも前記支持軸の回転とともに、前記火床の外周の巻始め端を、回転の先行側に向けて前記火床を支持軸に固定するとともに、
前記火床装置は、前記支持軸を前記火床を越えて前記燃焼炉内に延長し、かつ延長部に、前記支持軸と交わる方向にのび前記産業・家庭廃棄物を攪拌する攪拌軸を具えることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に係る発明は、前記燃焼炉が、前記下部開口から取り出された燃焼用の前記燻蒸ガスを、この燻蒸ガスに空気を混和させ燃焼ガスを生成しうる燃焼ガス生成部に一体に連係されくことによりガス発生炉を構成することを特徴としている。
【０００７】
また請求項３に係る発明は、前記火床装置が、前記支持軸を基体下部に突出させかつ突出端に回転装置を連係して前記火床を回転することを特徴とし、かつ請求項４に係る発明は、前記外周の巻始め端を、隣合う渦巻き体に固着することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下実施の一形態を図面に基づき説明する。図１は、燃焼炉１が、産業・家庭廃棄物の処理装置Ａに採用された場合を例示し、該燃焼炉１は、燃焼ガス生成部２に一体に連係されてガス発生炉３を構成するとともに、このガス発生炉３で生じた燃焼ガスを内燃機関Ｅで燃焼させ、またこの内燃機関Ｅにより発電機Ｇを駆動し発電しうる。
【０００９】
前記ガス発生炉３は、外筒１０、とその内部の基体１１とからなる発生炉筐体Ｃを具え、前記基体１１は、前記外筒１０の例えば上端に固定されるロト状の投入口１２と、その下端から下にのび前記外筒１０とは周囲に空隙１３を隔てる筒状の貯留筒部１４と、その下部に連設され、下端に、火床５を配する下部開口１５が形成される先細テーパ筒状の燃焼筒部１６を具え、前記下部開口１５と、外筒１０の底板との間にも空隙１７を形成している。なお前記基体１１は、前記燃焼炉１を構成し、かつ基体１１と外筒１０との間の空隙１３，１７は前記燃焼ガス生成部２を構成する。
【００１０】
又前記発生炉筐体Ｃには、前記基体１１の投入口１２を開閉しうる蓋体２２、前記外筒１０の上部に側設され、新鮮空気を導入するためのフアン２２を設けた吸気口２４、外筒１０の下部に側設され、フィルター２５を有する吐出口２６、前記基体１１と外筒１０とを前記貯留筒部１４下端付近で閉じかつ調節弁２７を有する仕切り板２８、及び外筒１０底部に設けられ燃焼灰、即ち燃焼残さを受けかつ取り出しうる残さ受部２９を設けている。
【００１１】
前記仕切板２８は、前記空隙１３，１７がなす前記燃焼ガス生成部２を、前記吸気口２３が通じる空気進入室３０と、前記吐出口２６に通じ前記調節弁２７の開閉により燃焼炉１で生じる薫蒸ガスに空気を混合して内燃機関Ｅ用の燃焼ガスとするガス発生室３２とに区分している。
【００１２】
また前記発生炉筐体Ｃには、前記燃焼筒部１４の温度を測定する温度計３４、着火用の着火具（図示せず）を設けかつ前記基体１１の前記貯留筒部１４には、通気用の多数の透孔３５・・・を穿設している。
【００１３】
前記基体１１の下部開口１５に配置される前記火床５は、前記下部開口１５の中心で垂直にのびかつ回転可能に前記発生炉筐体Ｃに適宜枢支される支持軸６に固着される。また火床５は、図３，４に示すように、外側から内側に前記消却灰の落下間隙ｇを有して渦巻状に耐熱素材を例えば巻回して形成され、かつ内端を前記支持軸６に固着している。また火床５は、外周の前記耐熱素材の巻始め端５ａは、内側に折り曲げられて、内側で隣合う巻き部に溶着等により固定され、使用時における先端部の折曲がりを防止している。
【００１４】
さらに火床５の各耐熱素材８は、その下面を、前記支持軸６から放射状にのびる複数本、例えば３〜７本、本例では３本のリブ６Ａに固着されて一体化している。なお、耐熱素材として、耐熱金属、耐熱セラミックなどの各種素材、断面形状のものを用いうる他、予め線材に形成したのち巻回することの他、板状素材の打ち抜き、又は型成形、押出しなど、種々な加工方法も採用でき、いずれのものも本発明の技術的範囲に包含される。
【００１５】
また各巻間の前記間隙ｇは、産業・家庭廃棄物を完全に燃焼させるため、その消却灰の大きさが設定される。確実に燃焼した消却灰のみが間隙ｇから落下するのが好ましく、そのため、産業・家庭廃棄物の内容、寸法、量などにも依存するが、通常、３〜８０ｍｍ、特に家庭，集合住宅、若しくは、１つの町程度で用いる小型の場合には、３〜１２ｍｍ、さらには、５〜８ｍｍ程度に設定し、かつ巻き数も、前記下部開口１５の大きさに外径Ｄが合う、例えば６〜２００巻程度、本例では、６〜８巻程度としている。
【００１６】
また、火床５は前記のごとく支持軸６に固定され、該支持軸６は前記発生炉筐体Ｃで枢支されて下方にのび、その下端には、前記火床５の外周の巻始め端５ａを、回転の先行側に向けて該支持軸６を回転駆動する回転機Ｍに結合され、１分間当たり１〜５回程度、本形態では２回程度で回転させる。
【００１７】
さらに前記火床５は、外周から内周に向かって上に立ち上がる円錐状に巻回され、図３に示す正面視したときの水平線に対する傾斜角度αは、５〜４５゜、好ましくは、１０から４０゜、さらに好ましくは２０゜〜３０゜程度とする。これにより、巻始め端５ａを先行して回転させることにより、周縁の未燃焼、不完全燃焼の産業・家庭廃棄物を中心に向けて上に滑り移動でき、中心の高所に引き上げることにより再燃焼させ、消却灰が間隙ｇを通過可能となるように消却し破砕できる。また必要により火床５の上面で例えば半径方向にのびる静止した邪魔板（図示せず）を設けて産業・家庭廃棄物の持ち上げを円滑化できる。
【００１８】
また前記支持軸６は前記貯留筒部１４内に延長され、その先端には図４に示すように、略Ｓ字に緩く湾曲する攪拌軸７が両側に突出する。なお攪拌軸７はさらに多数、例えば３〜８本程度を設けることもでき、前記貯留筒部１４内の産業・家庭廃棄物を攪拌しつつ分離して落下させる。またＳ字をなすことにより、その向きにより産業・家庭廃棄物を適宜中央に集め、又は周囲に分散して中央に空気溜まりを生じさせて燃焼を円滑、確実化する。このような、前記火床５，支持軸６，攪拌軸７は、合体してかつ前記発生炉筐体Ｃにと取り付けられて火床装置４を形成する。
【００１９】
本形態では、さらに、前記貯留筒部１４には、その内部で生じる水分を除去する水分分離装置４０を設け、かつ前記吐出口２６には、燃焼ガスに含まれる塵埃、微粒子を除去しつつ燃焼ガスを調整しうる塵埃除去装置４１を介して、４サイクルの前記内燃機関Ｅの給気口４３に接続され、かつこの排気口４４には微粒子排除装置４５、図示しないマフラ、その他の装置を介して排気される。なお前記のごとく内燃機関Ｅは本形態では発電機Ｇを駆動できる。
【００２０】
然して、蓋体２０を開き投入口１２から基体１１内に産業・家庭廃棄物を投入する。蓋体２０を閉止した状態において、堆積する産業・家庭廃棄物３の下部に着火具を用いて着火することによって、空気進入室３１から透孔３５をへて基体１１の燃焼筒部１６内の燃焼部に侵入した空気により、産業・家庭廃棄物物の下方が燃焼し、その燃焼により、貯留筒部１４内の薫蒸部に収容される産業・家庭廃棄物物３を燻蒸して薫蒸ガスを発生する。なお、このとき、好ましくは、前記内燃機関Ｅをガソリンなどにより予備始動することにより、回転に伴って生じる給気口４３からの給気によって、前記薫蒸ガスは、下部開口１５に吸引されて燃焼ガス生成部２に入り、前記調節弁２７により適宜の空気と混合された燃焼ガスとなって、前記内燃機関Ｅの給気口４３に吸い込まれ、燃焼炉１での燃焼を円滑とする。
【００２１】
また前記火床５は、外側から内側に前記消却灰の落下間隙ｇを有して渦巻状に耐熱素材を例えば巻回して形成され、かつ内端を前記支持軸６に固着している。また火床５は、外周から内周に向かって上に立ち上がる円錐状に巻回されるとともに、巻始め端５ａを先行して回転させることにより、周縁の未燃焼、不完全燃焼の産業・家庭廃棄物を中心に向けて上に滑り移動でき、中心の高所に引き上げることにより再燃焼させ、消却灰が間隙ｇを通過可能となるように消却し破砕できる。また燃焼ガスを例えば内燃機関の給気口を利用して吸引可能とすることにより、燃焼部を高温化でき、薫蒸ガスを効率よく発生しうる。
【００２２】
また、火床５は前記のごとく支持軸６に固定され、火床５の外周の巻始め端５ａを、回転の先行側に向けて該支持軸６を回転駆動するため、回転とともに火床５の高所中央の高温部分に移動でき、燃焼を確実として、例え，タイヤなどに含まれるスチールコードなどの金属であっても、高温加熱により微細化でき、火床５の間隙ｇからの落下を可能とする。
【００２３】
また前記のように、支持軸６先端の攪拌軸７は、貯留筒部１４内かつ下方の産業・家庭廃棄物を攪拌でき、分離して燃焼を助けることとなり、特に、略Ｓ字に緩く湾曲させたときには、その回転の向きにより産業・家庭廃棄物を適宜中央に集めるようにも、又は周囲に分散して中央に空気溜まりを生じさせて燃焼を円滑、確実化するようにもできる。
【００２４】
このように、産業・家庭廃棄物３は燃焼炉１の貯留筒部１４においてその下部の燃焼筒部１６の燃焼室での熱により燻蒸されて燻蒸ガスが発生する。燻蒸ガスの成分は、廃木材、紙類、生ゴミ等から主として発生する一酸化炭素、石油化学製の廃棄物品から主として発生する水素ガス、及び生ゴミが腐敗することによって生じたメタンガス等を含み、これらの可燃ガスが単独で、又は２種以上混合されて形成される。
【００２５】
このように発生した燻蒸ガスは火床５をへてガス発生室３２に送り出されるとともに、調整弁２７を通る空気と混和され燃焼ガスとなる。このようにして形成された燃焼ガスは廃棄物が廃木材など木質を主体とする場合には発熱量が略５５０ＫＣａｌ／ｍ3 であり、これをガソリンと比較すれば約０．６５倍となる。石油化学製品の廃棄物が含まれることによって発熱量は前記値より若干増大し、又不燃物の混和によって低下することもある。
【００２６】
産業・家庭廃棄物３としては、発泡スチロール等の石油化学製品の廃棄物、包装用の段ボールなどの梱包紙類、廃木材で代表される可燃性の産業廃棄物、さらには古紙、生ゴミなどを含む家庭廃棄物が含まれる。しかしながら、本実施態様では、前記構成の火床５、攪拌軸７により、燃焼中の産業・家庭廃棄物が攪拌され空気の流れを良好とし、産業・家庭廃棄物の燃焼が促進されるため、古タイヤ、靴、Ｐタイル等も薪、大鋸屑の加配により、完全燃焼が可能となり、燃焼後には残さ受部３２に灰のみが残る結果を得た。更にはピアノ線等鉄材でさえも、１３００℃の温度下で完全に燃焼するという極めて良好な性能も確認された。なお内燃機関Ｅのシリンダ５０は、低カロリー燃料を使用するためその容積を、同出力の機関に比して１．５倍以上大とするのが好ましく、これにより前記発電機Ｇにより発電できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃焼炉は、火床を錐状の渦巻状とすることにより滞留する未燃焼の産業・家庭廃棄物を中央の燃焼部に再度還流させ、消却灰を小となるまで循環して燃焼させることを基本として、燃焼を円滑とでき、燃焼炉における燃焼効率を高めるとともに、連続運転が可能となり廃却ゴミ量を著減できかつ産業・家庭廃棄物のエネルギー化を促進でき、環境改善にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を例示する断面図である。
【図２】火床装置の主要部品を例示する正面図である。
【図３】渦巻数を減じて例示するその部分拡大斜視図である。
【図４】その平面図である。
【符号の説明】
１燃焼炉
２燃焼ガス生成部
３ガス発生炉
４火床装置
５火床
６支持軸
７攪拌軸
１０外筒
１１基体
１２投入口
１３空隙
１４貯留筒部
１５下部開口
１６燃焼筒部
１７空隙
Ｃ発生炉筐体

Claims

可燃の産業・家庭廃棄物の薫蒸による燃焼用の薫蒸ガスを発生する燃焼炉であって、
下部を先細テーパとした筒状の基体を具え、
かつ該基体は、
産業・家庭廃棄物が投入される投入口、
燃焼する前記産業・家庭廃棄物から前記薫蒸ガスを取出しかつその消却灰を落下させる下部開口、
及び前記下部開口の中心にのびかつ回転駆動される垂直な支持軸と、この支持軸に設けられ、前記消却灰の落下間隙を有してかつ外周から内周に向かって上に立ち上がる円錐状にかつ渦巻状に耐熱素材を巻回し、前記下部開口を前記落下間隙を有して閉じる火床とを有する火床装置を具え、
しかも前記支持軸の回転とともに、前記火床の外周の巻始め端を、回転の先行側に向けて前記火床を支持軸に固定するとともに、
前記火床装置は、前記支持軸を前記火床を越えて前記燃焼炉内に延長し、かつ延長部に、前記支持軸と交わる方向にのび前記産業・家庭廃棄物を攪拌する攪拌軸を具えることを特徴とする燃焼炉。
前記燃焼炉は、前記下部開口から取り出された燃焼用の前記燻蒸ガスを、この燻蒸ガスに空気を混和させ燃焼ガスを生成しうる燃焼ガス生成部に一体に連係されることによりガス発生炉を構成することを特徴とする請求項１記載の燃焼炉。
前記火床装置は、前記支持軸を基体下部に突出させかつ突出端に回転装置を連係して前記火床を回転することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼炉。
前記外周の巻始め端を、隣合う渦巻き体に固着することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼炉。