JP4910548B2 - 乾留焼却炉 - Google Patents

Description

この発明は、廃棄物などの被焼却物を焼却処理するための焼却炉に関するものである。特に、被焼却物を乾留ガス化して、その乾留ガスを燃焼させる形式の乾留焼却炉に関するものである。

本件発明者らは、先に、下記特許文献１に開示される乾留焼却炉を提案している。この乾留焼却炉では、その図４に示されるように、燃焼室(4)の基端部に、バーナ筒(29)と助燃バーナ(3)とから構成される乾留バーナ(23)を配置している。そして、ガス化室(2)からの乾留ガスは、バーナ筒(29)の周側壁に接続される接続管(34)を介して、バーナ筒(29)内へ導入される。また、送風機からの燃焼用空気は、バーナ筒(29)の周側壁に形成された第一開口(31)と、バーナ筒(29)の先端側フランジ(32)に形成された第二開口(33)とを介して、バーナ筒(29)内や燃焼室(4)内へ導入される。ここで、括弧書きの符号は、特許文献１中における符号である。
特開２００６−６４３５９号公報（図４）

前記特許文献１に開示される発明によれば、簡易な構成および制御で燃焼不良の改善が図られるが、より一層の燃焼性の改善について鋭意研究に努めた結果、次のことが明らかとなった。すなわち、前記特許文献１の図４に示される構成の場合、接続管からバーナ筒内へ導入される乾留ガスは、バーナ筒の内周面下部に沿って流れる傾向がある。その一方、助燃バーナの火炎は、浮力で上方へ向かう傾向があるので、乾留ガスとの混合を図る上で改善の余地がある。

また、前記特許文献１に開示される発明の場合、バーナ筒の先端部に設けたフランジと、燃焼室を構成する筒体とを密着させる構成ではないので、両者の隙間から空気が燃焼室内へ漏れるおそれがあった。そのため、燃焼室の内外での燃焼用空気の差圧が確保されず、燃焼性に悪影響を及ぼすおそれがあった。

この発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で燃焼性の一層の改善を図り、ひいては煤塵やダイオキシンの一層の低減を図ることのできる乾留バーナと、それを備えた乾留焼却炉を提供することにある。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被焼却物を収容して乾留ガス化するガス化室と、このガス化室から接続管を介して乾留ガスが導入されると共に、送風機から燃焼用空気が導入されるバーナ筒と、このバーナ筒の基端部に設けられ、前記バーナ筒と共に乾留バーナを構成する助燃バーナと、前記バーナ筒の先端部に設けられ、前記乾留バーナにより前記ガス化室からの乾留ガスを燃焼させる燃焼室と、前記接続管内に設けられ、前記ガス化室からの乾留ガスを前記助燃バーナへ向ける絞り手段とを備え、前記ガス化室内で乾留ガスを発生させると共にこの乾留ガスを前記燃焼室内で燃焼させる乾留工程では、燃焼室温度が燃焼停止温度を超えない限り、前記助燃バーナは一定の燃焼量で作動を継続し、前記バーナ筒は、先端側に大径部を配置した段付き円筒形状で、大径部の基端側の周側壁に前記接続管が接続され、小径部の内穴に前記助燃バーナの先端部が差し込まれて配置され、前記大径部および段付き部にそれぞれ燃焼用空気の給気穴が形成されており、前記接続管内に設けられる前記絞り手段としての偏向板は、前記接続管の内穴の内、前記バーナ筒の先端側となる領域を閉塞すると共に、前記バーナ筒の側へ行くに従って、前記バーナ筒の基端側へ傾斜する傾斜面を有しており、前記ガス化室からの乾留ガスは、前記偏向板により、前記接続管の内穴の内、前記バーナ筒の基端側へ寄せられて、前記バーナ筒の大径部の基端部において、段付き部に沿うよう前記バーナ筒内へ導出されることを特徴とする乾留焼却炉である。

請求項１に記載の発明によれば、ガス化室からの乾留ガスは、接続管内の絞り手段により、助燃バーナの側へ向けられてバーナ筒内へ供給される。これにより、助燃バーナの火炎への接触および混合を良好に維持して、燃焼性を改善することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、絞り手段は、接続管の一部を閉塞するだけで構成される。これにより、簡易な構成で、ガス化室からの乾留ガスを助燃バーナへ向けて供給でき、燃焼性を改善することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、傾斜面を有する偏向板により、助燃バーナの炎への乾留ガスの接触および混合を円滑で確実になすことができる。
さらに、請求項１に記載の発明によれば、バーナ筒を段付き円筒状とし、助燃バーナの外周に配置されるその段付き部からも燃焼用空気が供給される。これにより、助燃バーナの炎、燃焼用空気、およびガス化室からの乾留ガス、それぞれの接触および混合を確実に行うことができ、燃焼性を改善することができる。

請求項２に記載の発明は、前記バーナ筒は、先端側の大径部にフランジが形成されており、前記大径部の周側壁、その周側壁の先端部に設けられた前記フランジ、および前記周側壁の基端部に設けられた段付き部に、それぞれ燃焼用空気の給気穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の乾留焼却炉である。

請求項２に記載の発明によれば、簡易な構成で、助燃バーナの炎、燃焼用空気、およびガス化室からの乾留ガスの接触および混合を一層確実に行うことができ、燃焼性を改善することができる。

請求項３に記載の発明は、前記段付き部に形成される前記給気穴は、前記接続管が接続される側の開口率が高められて形成されることを特徴とする請求項２に記載の乾留焼却炉である。

請求項３に記載の発明によれば、バーナ筒の段付き部に形成される給気穴は、ガス化室からの乾留ガスが導入される側の開口率が高められている。これにより、燃焼用空気と乾留ガスとの混合を一層確実に行って、燃焼性を改善することができる。

請求項４に記載の発明は、前記燃焼室を構成する筒体の基端面が、前記フランジにセラミックパッキンを介して接続されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の乾留焼却炉である。

請求項４に記載の発明によれば、燃焼室を構成する筒体と、乾留バーナのバーナ筒とが、セラミックパッキンを介して密着される。これにより、両者の隙間から空気が燃焼室内へ漏れるおそれがなく、燃焼室の内外での燃焼用空気の差圧が確保され、燃焼性を改善することができる。

請求項５に記載の発明は、前記バーナ筒への前記接続管の開口部の側へ向けて、前記助燃バーナの先端部を傾斜させて設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の乾留焼却炉である。

請求項５に記載の発明によれば、助燃バーナを傾斜させて設置することで、助燃バーナの火炎と、ガス化室からの乾留ガス（火炎状態を一部に含む。）との接触および混合を一層確実に行い、燃焼性の改善を図ることができる。

さらに、請求項６に記載の発明は、前記バーナ筒への前記接続管の開口部に、前記バーナ筒の半径方向内側へ行くに従って拡幅すると共に前記バーナ筒の軸線方向へ沿って、断面略Ｖ字形状材を延出して設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の乾留焼却炉である。

請求項６に記載の発明によれば、略Ｖ字形状材により、ガス化室からの乾留ガスをバーナ筒の周方向へ分岐させて供給できる。これにより、バーナ筒内で乾留ガスを分散させて、燃焼性の改善を図ることができる。

この発明によれば、簡易な構成で一層の燃焼性の改善を図り、ひいては煤塵やダイオキシンの一層の低減を図ることができる。

つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本発明の乾留焼却炉は、乾留ガス化方式および二次燃焼方式の焼却炉であり、着火手段を有するガス化室と、助燃バーナを有する燃焼室とを備える。

ガス化室は、中空ボックス状に形成され、投入扉により開閉可能である。廃棄物などの被焼却物は、前記投入扉からガス化室内へ投入され、ガス化室内に収容される。ガス化室内に収容された被焼却物に点火するために、ガス化室には着火手段が備えられる。この着火手段は、ガス化室の側壁や前記投入扉などに設けられ、灯油などの補助燃料を燃焼させるバーナが好適に用いられる。

この着火バーナにて点火された被焼却物を燃焼（乾留を含む）させるために、ガス化室内へはガス化空気路を介して外部から空気（ガス化空気）が導入可能とされる。このガス化空気路を介したガス化室内への空気供給は、通常はガス化室の炉床から行われる。ガス化室には、さらに、ガス化室内の温度を計測するガス化室温度センサが設けられる。

燃焼室は、ガス化室と連通して設けられ、典型的には水平または垂直に配置される。いずれの場合も、ガス化室の上壁または側壁と、燃焼室の基端部とが接続される。そして、燃焼室の先端部には、排気筒（煙突）が設けられ、外気と連通される。但し、燃焼室と排気筒との間に、燃焼室からの排ガスを冷却する冷却塔や、ダイオキシンが万一発生した場合にそれを吸着除去するダイオキシン吸着塔などを設けてもよい。

燃焼室には、さらに助燃バーナが設けられる。この助燃バーナは、灯油などの補助燃料を燃焼させるものであり、燃焼室の基端部に設けられる。その際、燃焼室を構成する筒体の基端部には、段付き円筒状のバーナ筒が配置され、このバーナ筒の基端部に助燃バーナが設けられる。助燃バーナからの火炎は、バーナ筒内へ向けられる。

また、バーナ筒内へは、ガス化室からの乾留ガスが導入されると共に、燃焼用空気路を介して送風機からの空気（燃焼用空気）が導入される。従って、助燃バーナの火炎にて、ガス化室からの乾留ガスは、燃焼室内へ火炎を向けて燃焼される。このようにして、燃焼室の基端部には、助燃バーナに近接して、乾留ガスとその燃焼用空気とが導入され、助燃バーナの火炎により燃焼されるので、助燃バーナ付きのバーナ筒の部分を、乾留バーナと呼ぶことができる。

この乾留バーナの構成について、さらに具体的に説明すると、本実施形態では、バーナ筒は段付き円筒形状とされ、燃焼室を構成する筒体と同一軸線上に配置される。段付き円筒形状のバーナ筒は、先端側に大径部を配置し、基端側に小径部を配置して設けられる。そして、大径部の先端部には、半径方向外側へ延出してフランジが形成されている。そのフランジの外周部に、燃焼室を構成する筒体の基端面が、耐熱性および弾性を有する円環状パッキンを介して気密状態に接続される。そのパッキンとしては、セラミックパッキンが好適に使用される。一方、バーナ筒の基端側の小径部には、助燃バーナの先端部が差し込まれて配置される。

バーナ筒内へ乾留ガスを供給するために、ガス化室とバーナ筒とは、接続管を介して接続される。この接続管は、一端部がガス化室に接続される一方、他端部がバーナ筒の周側壁に接続される。この際、接続管の他端部は、バーナ筒の先端側大径部の周側壁に接続される。

バーナ筒を介して燃焼用空気を供給するために、バーナ筒には、多数の給気穴が貫通形成されている。本実施形態では、前記大径部の周側壁、その周側壁の先端部に設けられた前記フランジ、および前記周側壁の基端部に設けられた段付き部に、それぞれ給気穴が形成される。前記フランジに形成される給気穴は、前記パッキンよりも内周側に配置される。

このようにして、バーナ筒へは、接続管を介してガス化室から乾留ガスが導入されると共に、給気穴を介して送風機から燃焼用空気が導入される。また、バーナ筒の基端部から先端側へ火炎を向けて助燃バーナが燃焼可能とされる。助燃バーナの火炎への乾留ガスの接触および混合を円滑で確実になすために、接続管内には、ガス化室からの乾留ガスを助燃バーナへ向ける絞り手段が設けられる。

この絞り手段の構成は特に問わないが、接続管の内穴の内、バーナ筒の先端側となる領域を閉塞するのが簡易である。また、その際、接続管の他端部側（バーナ筒側）へ行くに従って、バーナ筒の基端部側へ傾斜する傾斜面を有する偏向板により形成するのが好適である。

また、乾留ガスとその燃焼用空気との混合を確実に行うために、バーナ筒の段付き部に形成される給気穴は、接続管が接続される側の開口率を高めるのが好ましい。開口率を高めるためには、接続管が接続される側の略半周部の給気穴の直径を大きくするか、あるいは給気穴の個数を多くすればよい。

さらに、助燃バーナの火炎を乾留ガスへ確実に接触させるために、バーナ筒への接続管の開口部の側へ向けて、助燃バーナの先端部を傾斜させるのが好ましい。この傾斜角度は、特に問わないが、たとえばバーナ筒の軸線に対し５〜３０°の範囲で設定され、特に１０°前後が好適である。５°未満では、バーナ筒の軸線に沿って助燃バーナを配置した場合と変わらない反面、３０°を超えると、助燃バーナからの火炎がすぐにバーナ筒などの特定箇所に接触して異常加熱させるおそれがあるからである。

また、所望により、バーナ筒への接続管の開口部に、断面略Ｖ字形状材を設けてもよい。この部材は、バーナ筒の半径方向内側へ行くに従って拡幅するよう断面略Ｖ字形状に形成され、バーナ筒の軸線方向へ沿って延出して配置される。この略Ｖ字形状材により、ガス化室からの乾留ガスは、バーナ筒の内周面に沿って周方向へ分岐して供給され、バーナ筒内で乾留ガスを分散させることで燃焼性の改善が図られる。

さらに、燃焼室には、この燃焼室内の温度を計測する燃焼室温度センサが設けられる。本実施形態では、この燃焼室温度センサは、燃焼室の出口付近に設けられる。ここで燃焼室の温度とは、燃焼室における燃焼反応がほぼ完了した燃焼ガス温度を意味する。

ところで、ガス化空気路を介したガス化室内への空気供給、燃焼用空気路を介した乾留バーナ付き燃焼室内への空気供給、ガス化室の着火バーナへの空気供給、および燃焼室の助燃バーナへの空気供給は、送風機からの空気をそれぞれへ送り込むことでなされる。本実施形態では、一つの共通の送風機から前記各所へ空気が供給可能とされる。送風機から前記各所へ送り込まれる各空気量は、それぞれに設けられた空気量調整手段により設定される。この空気量調整手段としては、典型的にはダンパが使用される。このダンパは、駆動モータあるいはソレノイドなどの作動により、それが設けられた管路の開度を変更する弁体である。

ガス化室や燃焼室およびそれらに設けた各バーナへの送風量や送風圧、および各バーナへの補助燃料の供給量、各バーナへの空気と補助燃料の供給を伴う各バーナの作動などは、制御手段により制御される。具体的には、この制御手段は、前記各ダンパの停止位置をそれぞれ制御することで、着火バーナへの供給空気量、ガス化空気路を介したガス化室への供給空気量、助燃バーナへの供給空気量、および燃焼用空気路を介した燃焼室への供給空気量を変更可能である。また、制御手段は、前記送風機と各ダンパとの空間に設けた圧力センサの出力に基づき送風機の回転数をインバータ制御することで、送風機から前記各ダンパを通過させる空気の風圧を一定にすることができる。さらに、制御手段は、燃料供給管に設けられたバルブを開閉制御することで、前記各バーナへの補助燃料の供給量を切り替える。

以上のように構成される乾留焼却炉は、被焼却物を順次投入して連続焼却するのではなく、バッチ処理により焼却を行うものである。つまり、最初にガス化室内へ被焼却物を投入して収容した後、乾留焼却のための各工程が順次に実行され、その一連の処理が完了するまでは、ガス化室に新たに被焼却物が投入されることはない。このような運転制御は、予め設定された手順（プログラム）に従い、ガス化室および燃焼室に設けた各温度センサ、および前記各ダンパと送風機との間に設けた圧力センサの出力、制御手段自体が把握する経過時間、ガス化室に投入される被焼却物の重量などを用いて自動でなされる。

ところで、以上の説明ではバーナ筒は、段付き円筒形状としたが、段付き部のない単なる円筒形状とすることもできる。この場合、助燃バーナの先端側外周部に、フランジ状のバッフル片を設け、バーナ筒の基端側から供給した燃焼用空気を、このバッフル片に形成した小穴や、バッフル片の外周部とバーナ筒の内周部との隙間、を介して先端側へ導出する。このような構成により、バッフル片を介した燃焼用空気の供給は、前記段付き部の給気穴を介した燃焼用空気の供給と同様のものとなる。

以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。但し、本発明の乾留焼却炉は、下記実施例の構成に限らず、適宜変更可能なことは言うまでもない。

図１は、本発明の乾留焼却炉の実施例１を示す概略構成図である。本実施例の乾留焼却炉は、乾留ガス化方式および二次燃焼方式により、廃棄物などの被焼却物を焼却処理する装置である。具体的には、乾留焼却炉は、着火バーナ１を有し被焼却物（不図示）を収容するガス化室２と、このガス化室２内の被焼却物から発生させた乾留ガスを燃焼させる助燃バーナ３付きの燃焼室４と、この燃焼室４からの排ガスを装置外へ排出する排気筒５と、ガス化室２や燃焼室４およびそれらに設けた前記各バーナ１，３へ空気を供給する送風機６と、前記各バーナ１，３および前記送風機６などを制御する制御器７とを備える。

ガス化室２は、被焼却物を収容可能に、中空ボックス状に形成されている。本実施例のガス化室２には、正面の上下に、被焼却物の投入扉８と焼却後の灰出し扉９とが開閉可能に設けられており、側面に、着火バーナ１が設けられている。着火バーナ１は、ガス化室２の中央部よりやや下方に配置されており、先端部をガス化室２内へ向けて横向きに設けられる。

着火バーナ１は、灯油などの補助燃料を燃焼させるものである。そのために、着火バーナ１には、給油路（不図示）を介して補助燃料が供給されると共に、着火バーナ空気路１０を介して送風機６から空気が供給される。ここで、着火バーナ１への補助燃料の供給は、前記給油路に設けた給油弁（不図示）の開閉により調整される。また、着火バーナ１への空気の供給は、着火バーナ空気路１０に設けた着火バーナダンパ１１により調整される。本実施例の着火バーナダンパ１１は、ソレノイド１２により上下位置を変更されて、着火バーナ空気路１０の開度を調整するものである。

ガス化室２には、ガス化室２内へ空気を導入するガス化空気路１３が接続されている。このガス化空気路１３は、送風機６からの空気をガス化室２の炉床からガス化室２内へ導入するものである。ガス化空気路１３には、ガス化空気ダンパ１４が設けられており、ガス化室２への供給空気量が調整される。本実施例のガス化空気ダンパ１４は、ガス化空気路１３を構成する管路１５と直交する方向に配置した回転軸１６まわりに回転可能な板材であり、モータ１７により回転停止位置を変更されてガス化空気路１３の開度を調整する。より具体的には、ガス化空気路１３を構成する管路１５が、弁箱１８内へ突出しており、その突出部の管端を開閉するように、板状のガス化空気ダンパ１４が、その一側端部に設けた回転軸１６まわりに回転可能に設けられる。

さらに、ガス化室２には、ガス化室２内の温度を計測するために、ガス化室温度センサ１９が設けられる。本実施例のガス化室温度センサ１９は、ガス化室２から燃焼室４への出口部付近に設けられる。

ガス化室２の上部には、燃焼室４が水平に設けられる。具体的には、ガス化室２の上部には、内筒２０と外筒２１とから構成される二重の筒体が、水平に配置される。内筒２０とこれより大径の外筒２１とは、それぞれ円筒形状に形成されている。そして、内筒２０に外筒２１を被せるようにして、内筒２０と外筒２１とは同一軸線上に配置される。これにより、内筒２０の外周面と外筒２１の内周面との間に、円筒状隙間２２が形成される。

内筒２０の基端部には、段付き円筒形状のバーナ筒２３が接続され、このバーナ筒２３の基端部に助燃バーナ３が設けられる。内筒２０と外筒２１との円筒状隙間２２は、内筒２０および外筒２１の先端部において閉塞される。一方、外筒２１は、内筒２０よりも基端側へ延出しており、バーナ筒２３の基端部と対応した位置において、外筒２１とバーナ筒２３との隙間が閉塞される。

助燃バーナ３は、着火バーナ１と同様に、灯油などの補助燃料を燃焼させるものである。そのために、助燃バーナ３には補助燃料が供給されると共に、助燃バーナ空気路２４を介して送風機６から空気が供給される。助燃バーナ空気路２４には、助燃バーナ３への供給空気量を決定する助燃バーナダンパ２５が設けられている。本実施例の助燃バーナダンパ２５は、助燃バーナ空気路２４を構成する管路と直交する方向に配置した軸まわりに回転可能な板材からなる。従って、その回転停止位置を調整することで、助燃バーナ３への供給空気量を調整することができるが、本実施例では所定の開度に固定されている。

上述したように、内筒２０は、その基端部にバーナ筒２３を介して助燃バーナ３が設けられるが、このような内筒２０によって燃焼室４が構成される。すなわち、内筒２０と外筒２１とから構成される二重の筒体は、燃焼室４の壁を構成し、内筒２０内が燃焼室４として実質的に機能する。そして、この燃焼室４内へは、ガス化室２から乾留ガスが接続管２６を介して導入されると共に、その乾留ガスの燃焼用空気が燃焼用空気路２７を介して導入される。

具体的には、バーナ筒２３とガス化室２とは接続管２６で接続され、この接続管２６を介して、ガス化室２からの乾留ガスが燃焼室４内へ導入される。本実施例では、水平に配置されたバーナ筒２３の周側壁下端部と、ガス化室２の上端部とが、垂直に配置された円筒状の接続管２６にて接続される。

一方、燃焼室４内への燃焼用空気の供給は、燃焼用空気路２７を介して送風機６から空気を送り込むことでなされる。この際、内筒２０と外筒２１との円筒状隙間２２が、燃焼用空気路２７の末端部として用いられる。すなわち、送風機６からの空気は、前記ガス化空気ダンパ１４と同様の構成の燃焼用空気ダンパ２８を介した後、外筒２１の先端側の周側壁に形成した開口から、前記円筒状隙間２２へ供給される。そして、円筒状隙間２２へ供給された空気は、基端側へ導かれ、内筒２０の基端部に配置したバーナ筒２３を介して燃焼室４内へ導出される。

このようにして、バーナ筒２３内へは乾留ガスと燃焼用空気とが供給され、助燃バーナ３の火炎にて燃焼される。その際、ガス化室２からの乾留ガスは、燃焼室４内へ火炎を向けて燃焼される。このようなことから、助燃バーナ３付きのバーナ筒２３の部分を、乾留バーナ２９と定義することができる。以下に、この乾留バーナ２９の構成について、さらに具体的に説明する。

図２から図４は、本実施例の乾留バーナ２９付き燃焼室４を示す概略図であり、図２は一部を省略した縦断面図、図３はそのIII−III断面図、図４はそのIV−IV断面図である。また、図５は、図２におけるＡ部の拡大図である。さらに、図６は、接続管２６が設けられたバーナ筒２３を、先端側から見た概略斜視図である。

燃焼室４を構成する内筒２０の基端部には、段付き円筒形状のバーナ筒２３が配置される。このバーナ筒２３は、その大径部３０を先端側に配置し、小径部３１を基端側に配置して、内筒２０と同一軸線上に配置される。また、大径部の先端部には、フランジ３２が形成されている。ここで、大径部３０は、内筒２０の内径よりも小さく、小径部３１は、助燃バーナ３の外径（燃焼筒３３の外径）よりも大きい。また、フランジ３２の外径は、内筒２０の外径と同じかそれより若干大きい。

バーナ筒２３の小径部３１には、先端側へ向けて助燃バーナ３が設けられる。この助燃バーナ３は、従来公知の構成であり、ノズルパイプ３４の先端部に設けたノズルチップ３５から、補助燃料の供給量が略一定に維持されて噴出される。また、助燃バーナ３には、前述したように、助燃バーナ空気路２４を介して空気が供給される。このような構成の助燃バーナ３は、バッフル板３６を介して燃焼筒３３から先端側へ火炎を向けて燃焼可能とされる。ところで、助燃バーナ３の燃焼筒３３は、その先端部がバーナ筒２３の小径部３１の中央部に配置され、バーナ筒２３の基端側から段付き部３７に対応した位置まで差し込まれて設けられる。

バーナ筒２３への接続管２６の開口部の側（図２においてバーナ筒２３の下方）へ向けて、助燃バーナ３の先端部を傾斜させるのが好ましい。この傾斜角度は、特に問わないが、たとえばバーナ筒２３の軸線に対し５〜３０°の範囲で設定され、特に１０°前後が好適である。５°未満では、バーナ筒２３の軸線に沿って助燃バーナ３を配置した場合と変わらない反面、３０°を超えると、助燃バーナ３からの火炎がすぐにバーナ筒２３などの特定箇所に接触して異常加熱させるおそれがあるからである。

前記フランジ３２の先端面の外周部には、耐熱性および弾性を有する円環状パッキン３８が設けられる。この際、フランジ３２の先端面に形成した円筒状段部３９にはめ込むようにして、パッキン３８が設けられる。本実施例のパッキン３８は、セラミックパッキンとされる。そして、内筒２０の基端面がこのパッキン３８に当接して設置される。これにより、内筒２０とバーナ筒２３とは、気密状態に接続され、しかも、内筒２０の熱膨張または熱収縮は、パッキン３８の弾性変形によって吸収される。

ところで、本実施例では、内筒２０は、ステンレス製筒体４０の内面に、セラミック製筒体４１を配置した二重構造とされている。これにより、燃焼室４の断熱が図られ、燃焼室４の温度上昇を図り易くする。その反面、前記ステンレス製筒体４０や外筒２１は、両者間の円筒状隙間２２を流れる燃焼用空気によって冷却を図られ、また燃焼用空気は予熱を図られる。

バーナ筒２３の大径部３０には、その周側壁の下端部に、接続管２６の上端部が接続される。この接続管２６は、上下方向に沿う円筒からなり、下端部がガス化室２の上部に接続され、上端部がバーナ筒２３の周側壁下部に接続される。この際、図示例では、大径部３０の基端部に、接続管２６が接続されている。接続管２６内には、ガス化室２からの乾留ガスを上方へ行くに従ってバーナ筒２３の基端部側へ方向付ける偏向板４２が設けられる。

本実施例の偏向板４２は、板材であり、接続管２６の下端部内周面から、上方へ行くに従ってバーナ筒２３の基端部側へ傾斜する傾斜面４３と、その上端部から垂直上方へ延びる垂直面４４とを有する。この偏向板４２の上端縁は、図３に示すように、バーナ筒２３の内周面に沿った円弧状に形成されている。このようにして、偏向板４２は、接続管２６の内穴の内、バーナ筒２３の先端側の略半分を閉塞するよう設けられる（図４）。すなわち、偏向板４２は、前記垂直面４４が、接続管２６の直径方向に沿って配置され、その下端部が傾斜面４３を介して、接続管２６の内周面下部に接続される。

ところで、バーナ筒２３には、多数の給気穴４５，４６，４７が形成され、その給気穴４５，４６，４７を介して、燃焼用空気がバーナ筒２３ひいては内筒２０内へ供給される。具体的には、バーナ筒２３の大径部３０には、周側壁に多数の第一給気穴４５，４５…が貫通形成されている。図６では、第一給気穴４５は、千鳥状に形成されているが、格子状などに形成してもよい。また、バーナ筒２３のフランジ３２には、周方向等間隔に、第二給気穴４６，４６…が貫通形成されている。この第二給気穴４６は、前記パッキン３８よりも内周側に形成されている。さらに、バーナ筒２３の段付き部３７にも、周方向等間隔に、第三給気穴４７，４７…が貫通形成されている。

ここで、バーナ筒２３の段付き部３７に形成される第三給気穴４７は、水平に配置されたバーナ筒２３の上方よりも下方の開口率を高めて形成するのが好ましい。典型的には、バーナ筒２３の下半周部に形成される第三給気穴４７は、バーナ筒２３の上半周部に形成される第三給気穴４７よりも大径に形成される。但し、同一直径の第三給気穴４７を用いつつ、下半周部の第三給気穴４７の形成個数を、上半周部の第三給気穴４７の形成個数より多くしてもよい。また、バーナ筒２３への接続管２６の開口部側の開口率を高めればよく、必ずしも下半周部と上半周部とで分ける必要はない。

送風機６からの燃焼用空気は、外筒２１の先端部の周側壁に形成した開口（不図示）を介して、内筒２０と外筒２１との円筒状隙間２２へ供給され、その円筒状隙間２２を基端側へ導かれ、外筒２１とバーナ筒２３との隙間へ導かれる。そして、その燃焼用空気は、バーナ筒２３に形成された各給気穴４５，４６，４７を介して、バーナ筒２３や内筒２０内へ供給される。ここで、バーナ筒２３の基端部には、先端側へ向けて助燃バーナ３が設けられているので、バーナ筒２３内へ供給された乾留ガスおよび燃焼用空気は、混合して助燃バーナ３の火炎により着火され、燃焼室４（内筒２０）内で燃焼する。

燃焼室４の先端部には、図１に示すように、円筒状の排気筒５が上方へ延出して設けられる。そして、この排気筒５の下端部で、且つ前記燃焼室４の先端部と対面した周側壁には、燃焼室出口の温度を計測する燃焼室温度センサ４８が設けられる。

前記送風機６は、前記着火バーナ空気路１０、前記ガス化空気路１３、前記助燃バーナ空気路２４、および前記燃焼用空気路２７に共通的に空気を送り込むファンである。本実施例の送風機６は、インバータ制御にて送風圧が一定となるように回転数を制御可能とされている。具体的には、送風機６と各ダンパ１１，１４，２５，２８との間の空間には、その空間内の圧力を計測する圧力センサ４９が設けられており、この圧力センサ４９の出力に基づき、前記送風機６の回転数が制御される。

前記制御器７は、前記ガス化室２や前記燃焼室４およびそれらに設けた各バーナ１，３への送風量や送風圧、および前記各バーナ１，３への補助燃料の供給などを制御する。具体的には、前記各ダンパ１１，１４，２８の駆動手段をそれぞれ制御することで、前記着火バーナ１への供給空気量、前記ガス化空気路１３を介した前記ガス化室２への供給空気量、および前記燃焼用空気路２７を介した前記燃焼室４への供給空気量を変更できる。但し、本実施例では、助燃バーナダンパ２５は、所定状態に固定されているので、助燃バーナ３の作動時には一定量の空気が助燃バーナ３へ供給される。

また、前記制御器７は、前記圧力センサ４９の出力に基づき前記送風機６の回転数をインバータ制御することで、前記送風機６から前記各ダンパ１１，１４，２５，２８へ送る空気の風圧を一定にできる。さらに、前記各バーナ１，３への補助燃料の供給は、給油路（不図示）に設けられた前記給油弁（不図示）を開閉制御することでなされる。

このような制御は、予め設定された手順（プログラム）に従い、ガス化室２および燃焼室４（排気筒５）に設けた各温度センサ１９，４８、および圧力センサ４９の出力、さらには制御器７自身が把握する経過時間などを用いてなされる。この制御器７による工程制御は、前記温度センサ１９，４８による温度制御を基本とし、これに時間制御を付加したものとしている。

次に、本実施例の乾留焼却炉の運転について説明する。まず、乾留焼却炉の運転開始に際し、投入扉８を開けて被焼却物をガス化室２内へ投入し、投入扉８を閉めて被焼却物をガス化室２内に収容する。そして、予め決められたプログラムに従い、制御器７により被焼却物の焼却処理がなされる。具体的には、通常、以下に述べるような処理が順次になされる。

この処理は、バッチ処理であり、図７に示すように、プレパージ工程ＳＴ１、予熱工程ＳＴ２、着火工程ＳＴ３、乾留工程ＳＴ４、おき火工程ＳＴ５、およびポストパージ工程ＳＴ６とからなる。そして、これら作業中には、送風機６を作動させるが、ガス化室２や燃焼室４への各供給空気量は、それぞれに設けたダンパ１４，２８の停止位置を調整することで設定される。その際、圧力センサ４９の出力に基づいて、送風機６の回転数を制御することで、所定の風圧で空気を供給できる。従って、各工程において所望の送風量を安定して供給できる。

プレパージ工程ＳＴ１は、各バーナ１，３を停止した状態で燃焼用空気ダンパ２８のみを全開として、燃焼用空気路２７から燃焼室４内へ空気を送り込むことで、ガス化室２および燃焼室４内の空気を外部へ排出して、安全確保を図る工程である。所定時間だけプレパージ工程ＳＴ１を継続した後、予熱工程ＳＴ２へ移行する。

予熱工程ＳＴ２は、ダイオキシン類を分解できる温度以上に、燃焼室４内を予熱する工程である。より早く温度を上昇させるために、ガス化空気ダンパ１４を閉じる一方、燃焼用空気ダンパ２８は若干開いた状態で、助燃バーナ３のみを作動させる。このようにして燃焼室４内で補助燃料を燃焼させることにより、設定された着火開始温度まで燃焼室４内を予熱する。本実施例では、助燃バーナ３には、所定の補助燃料および空気が一定供給され、燃焼室４内の温度を６００〜７００℃まで予熱する。燃焼室４内の温度が着火開始温度以上になると、着火工程ＳＴ３が開始される。

着火工程ＳＴ３は、助燃バーナ３に加えて、着火バーナ１も運転を開始し、その炎でガス化室２内の被焼却物に着火する工程である。また、この着火工程ＳＴ３は、被焼却物に確実に着火させて乾留に至らせるための工程でもある。この着火工程ＳＴ３では、ガス化室２内で補助燃料を燃焼させ、しかも被焼却物に着火しガス化室２に一定の送風量を加えることで被焼却物の発熱を促し、燃焼室４の温度を設定された着火終了温度まで上昇させる。ここでは、着火終了温度として９００℃を設定しており、その着火終了温度になるか、あるいは、設定時間だけ着火バーナ１を連続的に作動させた後、乾留工程ＳＴ４へ移行する。

ところで、着火工程ＳＴ３においては、ガス化空気ダンパ１４および燃焼用空気ダンパ２８は、所定の開かれた状態に維持される。この際、燃焼用空気ダンパ２８は、当初は若干開かれた全閉位置とし、燃焼ガス温度が設定値（たとえば６００℃）となると全開となるように構成している。

次に、乾留工程ＳＴ４について説明すると、この乾留工程ＳＴ４に入ると、着火バーナ１の作動は停止される。これ以降、着火バーナ１は、乾留ガスの発生を促す必要があるとき作動を再開される。つまり、着火バーナ１は、乾留の状況に応じて作動と停止が調整される。具体的には、着火バーナ１は、乾留ガスの発生が少なくなり、燃焼室４内の温度が８００℃以下になると作動を再開して、被焼却物を加熱することにより乾留ガスの発生を促す。そして、燃焼室４内の温度が８２０℃になると停止する。但し、このような着火バーナ１の作動は、乾留工程ＳＴ４の前半に一定時間のみ行われる。

乾留工程ＳＴ４において、助燃バーナ３は、一定の燃焼量で作動を継続する。但し、燃焼室温度が燃焼停止温度（ここでは１１００℃）を越えると、停止するよう制御する。また、乾留工程ＳＴ４中、燃焼用空気ダンパ２８は、一定の開度を維持する。本実施例では、燃焼用空気ダンパ２８は、全開位置に維持される。このようにして、燃焼室４には継続して、燃焼用空気路２７から乾留ガスの焼却量に対応する一定量の燃焼用空気が供給される。一方、ガス化空気路１３を介したガス化室２への空気供給は、燃焼室温度センサ４８による燃焼室温度に基づき、ガス化空気ダンパ１４を自動調整することでなされる。

乾留工程中、助燃バーナ３の火炎と、ガス化室２からの乾留ガス、および燃焼用空気路２７からの燃焼用空気が、乾留バーナ２９において混合し、燃焼室４内に燃焼火炎が形成される。燃焼室４の出口に配置された燃焼室温度センサ４８を用いて、燃焼室出口温度を一定にするようガス化空気ダンパ１４の開度が調整される。

乾留工程ＳＴ４中、ガス化空気路１３からガス化室２内への供給空気量は、被焼却物の燃焼量に必要とする理論空気量以下（空気比0.1〜0.2）に制限される。これにより、被焼却物を蒸し焼き状態とし、被焼却物から乾留ガスが発生する。

このようにして、乾留工程ＳＴ４では、ガス化室２内で乾留ガスを発生させながら、この乾留ガスを燃焼室４内で燃焼させる。その燃焼排ガスは、排気筒５より大気中へ排出される。この乾留工程ＳＴ４においては、被焼却物をダイオキシン類の発生が少ない乾留ガス化方式にて焼却処理できる。その際、ガス化室２内で発生したダイオキシン類も、燃焼室４内で熱分解することができる。さらに、燃焼室４内の燃焼において発生したダイオキシン類も、燃焼室４内で熱分解することができる。

前記乾留工程ＳＴ４の前記制御により、乾留が安定して行われるが、乾留の進行に伴い、ガス化量が減少し、燃焼室温度を所定に維持できず低下してくる。このようにして、所定の最低乾留工程時間が経過し、設定された移行温度（７５０℃）まで燃焼室４の温度が低下した後、おき火工程ＳＴ５へ移行する。このおき火工程ＳＴ５は、乾留ガスが発生した残りの被焼却物，すなわち炭化した状態の被焼却物をおき火の状態で燃焼させる工程である。

このおき火工程ＳＴ５においては、助燃バーナ３のみを作動させる。このおき火工程ＳＴ５においても、乾留工程ＳＴ４のときと同様、燃焼室４からの燃焼排ガスは、排気筒５を介して大気中へ排出される。ところで、おき火工程ＳＴ５においては、ガス化空気ダンパ１４は原則として灰化に必要な設定開度を維持する。この開度は、通常、全開位置とされる。そして、その状態で、燃焼室４の温度が一定になるように、燃焼用空気ダンパ２８の開度を自動調整する。すなわち、制御器７は、燃焼室温度センサ４８の検出温度に基づき、燃焼用空気ダンパ２８の駆動モータ１７を制御して、燃焼用空気ダンパ２８の回転停止位置を調整する。

おき火工程ＳＴ５の進行に伴い、被焼却物が燃え尽きるので、徐々にガス化室２内の温度は低下し、それに伴い、燃焼用空気ダンパ２８は徐々に開度を開くことになる。そして、ガス化室２内の温度が所定温度，たとえば３５０℃以下になるか、設定時間の経過により、被焼却物がほぼ燃焼し尽くしたと判断されるので、ポストパージ工程ＳＴ６へ移行する。

ポストパージ工程ＳＴ６は、ガス化室２および燃焼室４を冷却する工程である。このポストパージ工程ＳＴ６においては、両バーナ１，３をともに停止させ、ガス化空気ダンパ１４は全閉位置にする一方、燃焼用空気ダンパ２８は全開位置とする。これにより、燃焼室４へ送風機６からの空気を供給することで、ガス化室２および燃焼室４の冷却が図られる。そして、設定時間に亘るポストパージ工程ＳＴ６が終了すると、送風を停止し、焼却処理を終了する。

本実施例の乾留焼却炉によれば、ガス化室２と燃焼室４との接続管２６内に偏向板４２を設けることで、バーナ筒２３内への乾留ガスの導出は、バーナ筒２３の基端部側へ向けられる。これにより、バーナ筒２３へ導入された乾留ガスが、燃焼室４側へショートパスして燃焼性が低下することが防止される。また、助燃バーナ３を下方へ傾斜させて設け、またバーナ筒２３の段付き部３７からも燃焼用空気を供給する構成とした。これにより、助燃バーナ３の火炎、乾留ガスおよび燃焼用空気の接触および混合を一層良好なものとすることができる。ところで、接続管２６からの乾留ガスは、バーナ筒２３の段付き部３７に沿って流れ、第三給気穴４７からの噴流と良好な混合が行われて安定した火炎を形成する。さらに、内筒２０とバーナ筒２３とをセラミックパッキン３８を介して気密に接続することで、空気の漏れを防止し、バーナ筒２３の内外の差圧が適正に確保され、燃焼性が改善される。このようにして、本実施例の乾留焼却炉によれば、燃焼性が改善され、燃焼室４内での乾留バーナ２９からの炎を短炎化することができ、煤塵やダイオキシンの低減も図ることができる。

次に、本発明の乾留焼却炉の実施例２について説明する。実施例２の乾留焼却炉も基本的には、前記実施例１の乾留焼却炉と同様の構成である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

図８から図１０は、本実施例の乾留バーナ２９付き燃焼室４を示す概略図であり、図８は一部を省略した縦断面図、図９はそのIX−IX断面図、図１０はそのＸ−Ｘ断面図である。また、図１１は、図８におけるＢ部の拡大図である。さらに、図１２は、接続管２６が設けられたバーナ筒２３を、先端側から見た概略斜視図である。

前記実施例１と同様に、接続管２６には、傾斜面４３と垂直面４４とを有する偏向板４２が設けられ、接続管２６の内穴の内、バーナ筒２３の先端側となる略半分が閉塞される。本実施例２では、さらに、接続管２６の上部開口に、略Ｖ字形状材５０が設けられる。この略Ｖ字形状材５０は、接続管２６の内穴の内、バーナ筒２３の基端側となる略半分の領域に設置される。すなわち、前記偏向板４２の垂直面４４と、接続管２６の内周面との間の空間に、略Ｖ字形状材５０が設置される。

この略Ｖ字形状材５０は、図９に示すように、バーナ筒２３の半径方向内側へ行くに従って拡幅するよう断面略Ｖ字形状に形成され、バーナ筒２３の軸線方向へ沿って延出して配置される。この略Ｖ字形状材５０により、ガス化室２からの乾留ガスは、バーナ筒２３の内周面に沿って周方向へ分岐して供給され、バーナ筒２３内で乾留ガスを分散させることで燃焼性の改善が図られる。

次に、本発明の乾留焼却炉の実施例３について説明する。実施例３の乾留焼却炉も基本的には、前記実施例１の乾留焼却炉と同様の構成である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。

図１３は、本実施例の乾留バーナ２９を示す概略縦断面図である。前記実施例１では、バーナ筒２３は、段付き円筒形状としたが、本実施例３では、バーナ筒２３は単なる円筒体５１とされている。但し、先端部には、前記実施例１と同様に、フランジ３２が形成されている。また、本実施例３の場合、助燃バーナ３は、バーナ筒２３と同一軸線上に配置されるように、水平に配置されている。但し、前記実施例１と同様に、助燃バーナ３は、その先端部を下方へ傾けて配置してもよい。

また、本実施例３では、助燃バーナ３の燃焼筒３３の先端側外周部には、フランジ状に延出してバッフル片５２を設けるのが好ましい。このバッフル片５２には、複数の小穴５３，５３…が周方向等間隔に形成されている。そして、バーナ筒２３の第一給気穴４５から供給された燃焼用空気は、前記バッフル片５２の後方（助燃バーナ３の基端部側）からも供給され、バッフル片５２の作用によって絞られて導出されることで、乾留ガスや助燃バーナの火炎と円滑に混合される。このように、バッフル片５２を介した燃焼用空気の供給は、前記実施例１における第三給気穴４７を介した燃焼用空気の供給に相当する。ところで、本実施例３においても、前記実施例２と同様に、接続管２６の上端部に、略Ｖ字形状材５０を配置してもよい。

本発明の乾留焼却炉の実施例１を示す概略構成図である。 実施例１の乾留バーナ付き燃焼室を示す概略縦断面図であり、一部を省略して示している。 図２におけるIII−III断面図である。 図２におけるIV−IV断面図である。 図２におけるＡ部の拡大図である。 実施例１における接続管付きバーナ筒を示す概略斜視図であり、先端側から見た状態を示している。 実施例１の乾留焼却炉の運転工程の一例を示すフローチャートである。 実施例２の乾留バーナ付き燃焼室を示す概略縦断面図であり、一部を省略して示している。 図８におけるIX−IX断面図である。 図８におけるＸ−Ｘ断面図である。 図８におけるＢ部の拡大図である。 実施例２における接続管付きバーナ筒を示す概略斜視図であり、先端側から見た状態を示している。 実施例３の乾留バーナを示す概略縦断面図である。

符号の説明

１ 着火バーナ
２ ガス化室
３ 助燃バーナ
４ 燃焼室
６ 送風機
２３ バーナ筒
２６ 接続管
２９ 乾留バーナ
３０ 大径部
３１ 小径部
３２ フランジ
３７ 段付き部
３８ パッキン
４２ 偏向板（絞り手段）
４３ 傾斜面
４５ 第一給気穴
４６ 第二給気穴
４７ 第三給気穴
５０ 略Ｖ字形状材
５２ バッフル片
５３ 小穴

Claims (6)

1. 被焼却物を収容して乾留ガス化するガス化室と、
   このガス化室から接続管を介して乾留ガスが導入されると共に、送風機から燃焼用空気が導入されるバーナ筒と、
   このバーナ筒の基端部に設けられ、前記バーナ筒と共に乾留バーナを構成する助燃バーナと、
   前記バーナ筒の先端部に設けられ、前記乾留バーナにより前記ガス化室からの乾留ガスを燃焼させる燃焼室と、
   前記接続管内に設けられ、前記ガス化室からの乾留ガスを前記助燃バーナへ向ける絞り手段とを備え、
   前記ガス化室内で乾留ガスを発生させると共にこの乾留ガスを前記燃焼室内で燃焼させる乾留工程では、燃焼室温度が燃焼停止温度を超えない限り、前記助燃バーナは一定の燃焼量で作動を継続し、
   前記バーナ筒は、先端側に大径部を配置した段付き円筒形状で、大径部の基端側の周側壁に前記接続管が接続され、小径部の内穴に前記助燃バーナの先端部が差し込まれて配置され、前記大径部および段付き部にそれぞれ燃焼用空気の給気穴が形成されており、
   前記接続管内に設けられる前記絞り手段としての偏向板は、前記接続管の内穴の内、前記バーナ筒の先端側となる領域を閉塞すると共に、前記バーナ筒の側へ行くに従って、前記バーナ筒の基端側へ傾斜する傾斜面を有しており、
   前記ガス化室からの乾留ガスは、前記偏向板により、前記接続管の内穴の内、前記バーナ筒の基端側へ寄せられて、前記バーナ筒の大径部の基端部において、段付き部に沿うよう前記バーナ筒内へ導出される
   ことを特徴とする乾留焼却炉。
2. 前記バーナ筒は、先端側の大径部にフランジが形成されており、
   前記大径部の周側壁、その周側壁の先端部に設けられた前記フランジ、および前記周側壁の基端部に設けられた段付き部に、それぞれ燃焼用空気の給気穴が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の乾留焼却炉。
3. 前記段付き部に形成される前記給気穴は、前記接続管が接続される側の開口率が高められて形成される
   ことを特徴とする請求項２に記載の乾留焼却炉。
4. 前記燃焼室を構成する筒体の基端面が、前記フランジにセラミックパッキンを介して接続される
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の乾留焼却炉。
5. 前記バーナ筒への前記接続管の開口部の側へ向けて、前記助燃バーナの先端部を傾斜させて設けた
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の乾留焼却炉。
6. 前記バーナ筒への前記接続管の開口部に、前記バーナ筒の半径方向内側へ行くに従って拡幅すると共に前記バーナ筒の軸線方向へ沿って、断面略Ｖ字形状材を延出して設けた
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の乾留焼却炉。

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