JP3922975B2 - 廃棄物の焼却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃棄物の焼却装置に係り、特に廃棄物の燃焼によって発生したダイオキシン等の有害物質を効率良く除去する廃棄物の焼却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物（発泡材、プラスチック、ゴム材等の高分子系物質）の焼却にあっては、一般的に、灯油等の燃料を用いる助燃バーナを備えた焼却装置を利用している。この焼却装置には、燃焼室を形成する炉体と、この炉体内に空気を送給する送風機と、燃焼室の廃棄物を燃焼する助燃バーナ等の機器とで構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、廃棄物の焼却装置においては、助燃バーナを用いることから、この助燃バーナを常時作動させて廃棄物を燃焼しているので、燃料の消費量や電気の使用量が多くなるとともに、ダイオキシン等の有害物質が多く発生し易く、また、黒鉛や臭気も多く発生するという不都合があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、廃棄物が投入される燃焼室を形成するように底部と筒部とからなる炉壁が備えられた焼却炉を設け、前記炉壁内に散気口管を立設し、この散気口管に所定開口面積の散気口を複数段に形成する廃棄物の焼却装置において、前記焼却炉の上部にはスライド式ガイドレールによってスライド移動可能な蓋体を設け、この蓋体には廃棄物の投入時で該蓋体がスライド移動されたときに前記燃焼室に連通する投入用筒を設け、前記散気口管には下面からの所定の高さ位置を含み該所定の高さ位置よりも上方に前記散気口を複数段に形成し、前記散気口管の前記各段の各散気口においては上段側の散気口の数を下段側の散気口の数よりも増加し且つ上段側の散気口の径を下段側の散気口の径よりも大きく形成し、前記散気口管内に空気を送ってこの空気を前記各散気口から噴出させる送風機を設け、前記炉壁の前記筒部の下側には燃料タンクからの燃料を前記燃焼室に噴出する燃料ノズルを設け、前記炉壁の前記筒部の上側には前記燃焼室の中層・上層の温度を検出する温度センサを設け、前記燃焼室で廃棄物の燃焼中に前記燃焼室の中層・上層の温度が一定値以下になったら燃料ポンプを作動して前記燃料ノズルから燃料を噴出させる制御盤を前記温度センサに連絡して設け、前記送風機から前記散気口管内に空気を送って前記各段の各散気口から横方向に空気を噴出して複数段のエアカーテン層を作り出すことにより、これら複数段のエアカーテン層間に複数段の燃焼エリアを形成し、前記焼却炉の底部位で前記廃棄物が燃焼して液化し且つ気化して発生した気体を上層の高温の燃焼エリアでガス化燃焼することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明は、廃棄物の焼却に際し、先ず、固体の廃棄物を焼却炉内に投入し、この焼却炉内の底部位で廃棄物に着火し、この廃棄物が燃焼することにより、この廃棄物自体が燃料になって燃焼し、そして、液化し、且つ気化して気体が発生し、散気口管内に空気を送り、この散気口管の各段の各散気口から空気が横方向に噴出されると、この各段の各散気口から噴出された空気によって複数段のエアカーテン層が作り出されることで、これら各段のエアカーテン層間に複数段の燃焼エリアが形成され、そして、廃棄物の燃焼によって発生した気体が上層の燃焼エリアでガス化燃焼され、よって、この気体に含有したダイオキシン等の有害物質が上層の高温の燃焼エリアで十分に燃焼分解されることから、ダイオキシン等の有害物質が十分に除去されるとともに、黒鉛や臭気も除去され、よって、環境の改善に寄与し、また、廃棄物を燃焼させるために常時燃料を供給する必要がないので、助燃バーナを不要とし、燃料の消費量を低減するとともに、電気の使用量も低減し、よって、省エネルギーに寄与することができる。
【０００６】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１〜１０は、この発明の第１実施例を示すものである。図１において、２は廃棄物（発泡材、プラスチック、ゴム材等の高分子系物質）の焼却装置である。この焼却装置２は、基台４上に焼却炉６と送風機（ブロワ）８とを設置して構成されている。
【０００７】
基台４は、長方形状であり、基台上板１０と基台下板１２間で、幅方向Ｙの複数の幅側基台鋼材１４、１４、１４、１４を所定間隔で配設することによって構成されている。この基台４の下面となる基台下板１２の各隅部位には、キャスタ１６が夫々取り付けられている。
【０００８】
基台４の基台上板１０上には、焼却炉６が立設されている。この焼却炉６は、炉壁１８と、この炉壁１８を覆うように配置した四角形状の外側カバー２０と、これら炉壁１８及び外側カバー２０の上部に配置された蓋体２２とを備えている。
【０００９】
炉壁１８は、断熱機能を有し、底部２４とこの底部２４に連設した筒部２６とによって有底筒形状に形成され、上方に開口２８を有する燃焼室３０を形成している。
【００１０】
外側カバー２０は、第１、第２端板３２−１、３２−２・第１、第２側板３４−１、３４−２とからなり、筒部２６を覆うことで、長手方向Ｘの一側の第１端板３２−１側で第１空間３６−１を形成するとともに、長手方向Ｘの他側の第２端板３２−２側で第２空間部３６−２を形成する。第１、第２側板３４−１、３４−２は、図２に示す如く、長手方向Ｘに延長して筒部２６の外面に接している。
【００１１】
蓋体２２は、介在板３８を介して炉壁１８及び外側カバー２０の上面に配設されている。この蓋体２２は、断熱機能を有する蓋壁４０と、この蓋壁４０の外面に取り付けた長手方向Ｘの第１、第２蓋側部鋼材４２−１Ａ、４２−２Ａ・幅方向Ｙの第１、第２蓋端部鋼材４２−１Ｂ、４２−２Ｂとからなる。
【００１２】
この蓋体２２は、図１、２に示す如く、スライド式ガードレール４４によって炉壁１８及び外側カバー２０に対して長手方向Ｘにスライド可能に設けられている。このスライド式ガードレール４４は、第１側板３４−１の上部に設けた第１下側レール部４６−１Ａと、この第１下側レール部４６−１Ａに係合するように第１蓋側部鋼材４２−１Ａに設けた第１上側レール部４６−１Ｂと、第２側板３４−２の上部に設けた第２下側レール部４６−２Ａと、この第２下側レール部４６−２Ａに係合するように第２蓋側部鋼材４２−２Ａに設けた第２上側レール部４６−２Ｂとからなる。
【００１３】
この蓋体２２には、図１、８に示す如く、廃棄物投入口４８と煙突口５０とが長手方向Ｘに並んで形成され、廃棄物投入口４８に投入用筒５２が設けられているとともに、煙突口５０に煙突５４が設けられている。蓋体２２が炉壁１８及び外側カバー２０の上面に合致しているときには、煙突５４が燃焼室３０に連通する一方、蓋体２２が炉壁１８及び外側カバー２０の上面で外側カバー２０の第１端板３２−１側にスライド移動されたときには、投入用筒５２が燃焼室３０に連通する。
【００１４】
筒部２６の下部位には、図１、９に示す如くに示す如く、灰取出開口５６が形成され、この灰取出開口５６に灰取出蓋枠５８が挿着され、この灰取出蓋枠５８に灰取出蓋６０が着脱可能に設けられている。この灰取出蓋６０は、灰取出蓋壁６２を収容した蓋カバー部６４と、この蓋カバー部６４に連結した端面板６６と、この端面板６６の端部位で灰取出蓋枠５８の突出端部５８Ａに係合するように折曲形成された係合部６８と、端面板６６の外面に固着された取手７０とを有している。
【００１５】
炉壁１８内の略中央部位には、散気口管７２が立設されている。この散気口管７２は、下部のねじ部７２Ａが炉壁１８の底部２４の管取付孔７４に取り付けられている。
【００１６】
この散気口管７２には、図２〜６に示す如く、下面からの所定の高さ位置Ｈ、つまり、下面からの所定の高さ位置（Ｈ１）を含み該所定の高さ位置（Ｈ１）よりも上方で且つ所定開口面積の内径Ｄの散気口７６が複数段に形成されている。即ち、立設された散気口管７２の側部位７２Ｂにおいては、図２、３に示す如く、例えば、第１高さ位置Ｈ１＝４５ｍｍで、第１散気口７６−１が、第１内径Ｄ１＝３ｍｍで、且つ、図６（Ａ）に示す如く、円周方向等間隔で６箇所に形成され、第２高さ位置Ｈ２＝６５ｍｍで、第２散気口７６−２が、第２内径Ｄ２＝３ｍｍで、且つ、図６（Ｂ）に示す如く、円周方向等間隔で９箇所に形成され、第３高さ位置Ｈ３＝１０５ｍｍで、第３散気口７６−３が、第３内径Ｄ３＝３ｍｍで、且つ、図６（Ｃ）に示す如く、円周方向等間隔で１８箇所に形成され、第４高さ位置Ｈ４＝３０５ｍｍで、第４散気口７６−４が、第４内径Ｄ４＝３ｍｍで、且つ、図６（Ｃ）に示す如く、円周方向等間隔で１８箇所に形成され、第５高さ位置Ｈ５＝３４５ｍｍで、第５散気口７６−５が、第５内径Ｄ５＝３ｍｍで、且つ、図６（Ｃ）に示す如く、円周方向等間隔で１８箇所に形成され、第６高さ位置Ｈ６＝５４５ｍｍで、第６散気口７６−６が、第６内径Ｄ６＝３ｍｍで、且つ、図６（Ｃ）に示す如く、円周方向等間隔で１８箇所に形成され、第７高さ位置Ｈ７＝５８５ｍｍで、第７散気口７６−７が、第７内径Ｄ７＝３ｍｍで、且つ、図６（Ｃ）に示す如く、円周方向等間隔で１８箇所に形成され、第８高さ位置Ｈ８＝７８５ｍｍで、第８散気口７６−８が、第８内径Ｄ８＝４ｍｍで、且つ、図６（Ｃ）に示す如く、円周方向等間隔で１８箇所に形成され、第９高さ位置Ｈ９＝８２５ｍｍで、第９散気口７６−９が、第９内径Ｄ９＝４ｍｍで、且つ、図６（Ｃ）に示す如く、円周方向等間隔で１８箇所に形成されている。つまり、散気口管７２に形成される各段の散気口７６は、下段から上段に向かって、その数が増加し且つ開口面積が大きく形成されている。散気口管７２の頂部位は、管蓋７２Ａによって閉塞されている。
【００１７】
この散気口管７２の下端には、図１に示す如く、空気連絡管７８の一端側が接続している。この空気連絡管７８は、基台４の基台空間８０内に配置され、中央部位の各幅側基台鋼材１４−２、１４−２の各挿通孔８２を経て外側カバー２０の第２端板３２−２側に延設している。
【００１８】
この空気連絡管７８の他端側には、送風機８が接続している。この送風機８は、基台下板１２に支持材８４によって支持され、基台上板１０に形成した孔部８６から上方に突出し、第２端板３２−２と基台上板１０とに接続されて段差８８Ａを有する縞鋼板８８で覆われている。
【００１９】
第２端板３２−２と筒部２６との間の第２空間３６−２の下側には、基台上板１０に立設した土台９０上に燃料タンク９２が設置されているとともに、この燃料タンク９２に連結した燃料ポンプ９４が配設されている。この燃料ポンプ９４は、燃料管９６を経て燃料ノズル９８に燃料としての灯油を供給する。
【００２０】
この燃料ノズル９８は、図１に示す如く、筒部２６の下側で、第３散気口７６−３と第４散気口７６−４との中間付近の高さ位置Ｍに設けられ、燃焼室３０に燃料としての灯油を噴射するものである。また、筒部２６には、図７に示す如く、円周方向等間隔に、例えば、３つの第１〜３燃料ノズル９８−１〜９８−３が設けられている。
【００２１】
第２端板３２−２には、燃料タンク９２の高さ位置に、メンテナンス扉１００が設けられている。
【００２２】
また、筒部２６には、上側で、第７散気口７６−７と第８散気口７６−８との中間付近の高さ位置に、温度センサ（サーモスタット）１０２が設けられている。この温度センサ１０２は、センサ側連絡線１０４を介して第２端板３２−２の外面に取り付けた制御盤１０６に連絡している。この制御盤１０６は、温度表示器としての機能を有し、ポンプ側連絡線１０８を介して燃料ポンプ９４に連絡し、燃焼室３０内の中層・上層の温度が一定値（例えば摂氏８００度）以下になったら、燃料ポンプ９４を作動して燃料ノズル９８から燃料を噴出させ、燃焼室３０内の中層・上層の温度を常時一定値以上に保持させる。
【００２３】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００２４】
廃棄物の焼却の際に、焼却装置２においては、図１０に示す如く、先ず、蓋体２２を炉壁１８及び外側カバー２０上に合致している状態で（実線で示す）、投入筒５２から固定の廃棄物を投入すると、この廃棄物が第２空間部３６−２の介在板３８上に位置し、そして、蓋体２２を第１端板３２−１側にスライド移動して投入筒５２が燃焼室３０の上方に位置すると（二点鎖線で示す）、廃棄物が燃焼室３０に落下し（一点鎖線で示す）、そして、蓋体２２を炉壁１８及び外側カバー２０上に合致するように元の位置に戻すと、煙突５４が燃焼室３０の上方に配置される（実線で示す）。
【００２５】
そして、燃料ポンプ９４の作動によって燃料ノズル９８から燃料を燃焼室３０内に噴射し、次いで、この燃焼室３０の底部位の廃棄物に所定の着火手段（図示せず）によって着火し、この廃棄物が燃焼することにより、この廃棄物自体が、燃料して燃焼して行き、そして、液化し、且つ、気化して気体が発生する。このとき、燃焼室３０内の中層・上層の温度が一定値（例えば摂氏８００度）以上になると、燃料ポンプ９４の作動が停止されて燃料ノズル９８からの燃料の噴射が中止される一方、燃焼室３０の中層・上層の温度が一定値（例えば摂氏８００度）以下になったら、燃料ポンプ９４の作動によって燃料ノズル９８から燃料が噴出され、燃焼室３０の中層・上層の温度が常時一定値以上に保持されている。
【００２６】
またこのとき、送風機８によって散気口管７２内に空気を送り、この散気口管７２の各段の各散気口７６から空気が噴出されると、この各段の各散気口７６から散出された空気によって複数段（例えば４段）のエアカーテン層Ｅが形成されることで、これら各段のエアカーテン層Ｅ間に複数段（例えば３段）の燃焼エリアＦが形成される。つまり、図１、２に示す如く、各段の散気口７６−１〜７６−９が存在する第１〜第９高さ位置Ｈ１〜Ｈ９で、横方向に第１〜９エア流れＧ１〜Ｇ９が生じ、隣接する第１〜３エア流れＧ１〜Ｇ３によって第１エアカーテン層Ｅ１が形成され、隣接する第４、５エア流れＧ４、Ｇ５によって第２エアカーテン層Ｅ２が形成され、隣接する第６、７エア流れＧ６、Ｇ７によって第３エアカーテン層Ｅ３が形成され、隣接する第８、９エア流れＧ８、Ｇ９によって第４エアカーテン層Ｅ４が形成され、この結果、第１エアカーテン層Ｅ１と第２エアカーテン層Ｅ２との間に一次燃焼エリアＦ１（低層）が形成され、第２エアカーテン層Ｅ２と第３エアカーテン層Ｅ３との間に二次燃焼エリアＦ２（中層）が形成され、第３エアカーテン層Ｅ３と第４エアカーテン層Ｅ４との間に三次燃焼エリアＦ３（上層）が形成される。
【００２７】
廃棄物は一次燃焼エリアＦ１で液化し、そして、この液化した物が気化する。この一次燃焼エリアＦ１では、摂氏５００〜６００度位である。
【００２８】
そして、気化した気体は、上方の二次燃焼エリアＦ２でガス化燃焼される。この二次燃焼エリアＦ２では、摂氏８００度位である。
【００２９】
更に、二次燃焼エリアＦ２で燃焼された気体は、上方の三次燃焼エリアＦ３でガス化燃焼される。この三次燃焼エリアＦ３では、摂氏１０００度位である。
【００３０】
従って、廃棄物が、個別の燃焼室を持たない一つの燃焼室３０で、３段階の燃焼エリアＦ１、Ｆ２、Ｆ３で燃焼されることから、廃棄物が燃焼することで発生した気体に含有したダイオキシン等の有害物質が上層の高温の燃焼エリアＦ２、Ｆ３で十分に燃焼分解されることになり、ガス化燃焼により完全燃焼を実現し、これにより、ダイオキシン等の有害物質が十分に除去されるとともに、黒鉛や臭気も除去され、環境の改善に寄与する。
【００３１】
また、廃棄物を燃焼させるために常時燃料を供給する必要がないので、助燃バーナを不要とし、燃料の消費量を低減するとともに、電気の使用量も低減し、よって、省エネルギーに寄与することができる。
【００３２】
更に、廃棄物を燃焼室３０内に投入する際に、蓋体２２をスライド移動して廃棄物を燃焼室３０内に投入するので、煙突５４と空気取入部分とを除き、燃焼室３０が外気と遮断される状態となり、これにより、燃焼室３０に外気が入り込まず、不完全燃焼を防止することができる。
【００３３】
図１１は、この発明の第２実施例を示すものである。
【００３４】
以下の実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。
【００３５】
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、炉壁１８の筒部２６は、内側壁２６−１と外側壁２６−２とで環状の空間１１２を有する二重管構造として形成されている。そして、内側壁２６−１には、各段の散気口７６−１〜７６−９が形成されている。また、空間１１２には、送風機８からの空気が送られる。
【００３６】
この第２実施例の構成によれば、炉壁１８の空間１１２に空気を送ることで、各段の散気口７６−１〜７６−９から燃焼室３０の中心側に散出され、エアカーテン層Ｆを効率良く形成するとともに、燃焼室３０内を燃焼のために有効に利用することができ、更に、空間１１２によって断熱効果を向上することができる。
【００３７】
図１２は、この発明の第３実施例を示すものである。
【００３８】
この第３実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、散気口管７２には、炉壁２６の内周面の円周方向に空気を噴出するように、湾曲形状の湾曲散気口１１４を形成した。
【００３９】
この第３実施例の構成によれば、燃焼室３０内においては、湾曲散気口１１４からの空気が炉壁１８の筒部２６の内周面２６Ａの円周方向に噴出されて、噴出した空気に回転流を生じさせることができ、より強いエアカーテン層Ｆを作り出すことができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、廃棄物の燃焼によって発生した気体に含有したダイオキシン等の有害物質が上層の高温の燃焼エリアで十分に燃焼分解されることから、ダイオキシン等の有害物質が十分に除去されるとともに、黒鉛や臭気も除去され、よって、環境の改善に寄与し、また、廃棄物を燃焼させるために常時燃料を供給する必要がないので、助燃バーナを不要とし、燃料の消費量を低減するとともに、電気の使用量も低減し、よって、省エネルギーに寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】焼却装置の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による焼却装置の断面図である。
【図３】散気口の口径と高さ位置を示す説明図である。
【図４】散気口管の側面図である。
【図５】散気口管の散気口の正面図である。
【図６】（Ａ）は散気口を円周方向等間隔に６箇所に設けた概略説明図である。
（Ｂ）は散気口を円周方向等間隔に９箇所に設けた概略説明図である。
（Ｃ）は散気口を円周方向等間隔に１８箇所に設けた概略説明図である。
【図７】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線による焼却装置の断面図である。
【図８】図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による焼却装置の断面図である。
【図９】図１の焼却装置の灰取出口部位の断面図である。
【図１０】廃棄物を燃焼室に投入する際の概略説明図である。
【図１１】第２実施例において焼却炉の断面図である。
【図１２】第３実施例において散気口管の湾曲散気口の断面図である。
【符号の説明】
２ 焼却装置
６ 焼却炉
８ 送風機
１８ 炉壁
２０ 外側カバー
２２ 蓋体
３０ 燃焼室
４４ スライド式ガードレール
７２ 散気口管
７６ 散気口
９８ 燃料ノズル
１０６ 制御盤
Ｅ エアカーテン層
Ｆ 燃焼エリア

Claims (1)

1. 廃棄物が投入される燃焼室を形成するように底部と筒部とからなる炉壁が備えられた焼却炉を設け、前記炉壁内に散気口管を立設し、この散気口管に所定開口面積の散気口を複数段に形成する廃棄物の焼却装置において、前記焼却炉の上部にはスライド式ガイドレールによってスライド移動可能な蓋体を設け、この蓋体には廃棄物の投入時で該蓋体がスライド移動されたときに前記燃焼室に連通する投入用筒を設け、前記散気口管には下面からの所定の高さ位置を含み該所定の高さ位置よりも上方に前記散気口を複数段に形成し、前記散気口管の前記各段の各散気口においては上段側の散気口の数を下段側の散気口の数よりも増加し且つ上段側の散気口の径を下段側の散気口の径よりも大きく形成し、前記散気口管内に空気を送ってこの空気を前記各散気口から噴出させる送風機を設け、前記炉壁の前記筒部の下側には燃料タンクからの燃料を前記燃焼室に噴出する燃料ノズルを設け、前記炉壁の前記筒部の上側には前記燃焼室の中層・上層の温度を検出する温度センサを設け、前記燃焼室で廃棄物の燃焼中に前記燃焼室の中層・上層の温度が一定値以下になったら燃料ポンプを作動して前記燃料ノズルから燃料を噴出させる制御盤を前記温度センサに連絡して設け、前記送風機から前記散気口管内に空気を送って前記各段の各散気口から横方向に空気を噴出して複数段のエアカーテン層を作り出すことにより、これら複数段のエアカーテン層間に複数段の燃焼エリアを形成し、前記焼却炉の底部位で前記廃棄物が燃焼して液化し且つ気化して発生した気体を上層の高温の燃焼エリアでガス化燃焼することを特徴とする廃棄物の焼却装置。

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