JP5490956B1 - 焼却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】この発明は、被焼却物を高い温度にて焼却処理することができるうえ、焼却炉外部に放出される廃棄物の放出量を少なくすることができる焼却装置の提供を目的とする。
【解決手段】焼却装置10は、回転可能に支持された横置き型の焼却炉20と、焼却炉20内部に対して被焼却物Dを供給する被焼却物供給部30と、被焼却物Dを焼却した際に発生する廃棄物Daを炉外部に排出する廃棄物排出部40と、焼却炉20内部の径方向中央部に対して該焼却炉20と同心円に固定した筒状の火炎吹出し筒50と、廃棄物排出部40における焼却炉20の排出口20bと対向する部分に設けられ、火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに向けて火炎FHを噴射する火炎噴射装置60と、エアーArを吐出するエアー吐出装置63と、を備えている。
【選択図】図1

Description

この発明は、例えば、PCB(ポリ塩化ビフェニル)、可燃性廃棄物、生ゴミ、汚泥、汚水、糞尿、廃油、廃液、塗料、タイヤ、合成樹脂成形品などの産業廃棄物、あるいは、使用済み注射器、ガーゼ、包帯などの医療廃棄物等の被焼却物を焼却処理する際に用いられるロータリーキルン式の焼却装置に関する。
従来、上述のような被焼却物を焼却処理した際に発生する排ガスには、例えば、PCB(ポリ塩化ビフェニル)やダイオキシン、煤塵、悪臭の元となる成分等の環境汚染物質が含まれる可能性があるため、被焼却物を、環境汚染物質が燃焼するような温度にて焼却処理する必要がある。
そこで、上述の被焼却物を焼却処理する装置としては、例えば、ロータリーキルン式の焼却炉が提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1の焼却炉は、被焼却物を、一端側に設けた被焼却物投入部から回転ドラム内に向けて供給し、他端側に設けた排ガス出口部から回転ドラム内に向けて、該排ガス出口部に設けた燃焼用バーナーから噴射される火炎を吹き込む。被焼却物を、回転ドラムの回転により一端から他端に向かって移送しながら火炎により加熱乾燥し、排ガス出口部に移送された被焼却物を、燃焼用バーナーから噴射される火炎の火元付近にて燃焼させ、被焼却物が燃焼する際に発生する排ガスを排ガス出口部から炉外部に放出する。
しかし、上述の焼却炉は、被焼却物を燃焼用バーナーの火元付近にて燃焼させるので、被焼却物を燃焼させるのに必要な移送時間を確保することが難しく、被焼却物の燃焼時間が非常に短いため、被焼却物を完全燃焼させることができない。このため、自然環境に影響を及ぼすような環境汚染物質を含む排ガスが排ガス出口部から炉外部に放出されてしまう。
特開2013−101088号公報
この発明は、被焼却物を高い温度にて焼却処理することができるうえ、焼却炉外部に放出される廃棄物の放出量を少なくすることができる焼却装置を提供することを目的とする。
この発明は、回転可能に支持された筒状を有する横置き型の焼却炉と、該焼却炉の一端側供給口に接続された該焼却炉内部に対して被焼却物を供給する被焼却物供給部と、該焼却炉の他端側排出口に接続された前記被焼却物を焼却した際に発生する廃棄物を炉外部に排出する廃棄物排出部と、該焼却炉内部に向けて火炎を噴射する火炎噴射手段と、を備えた焼却装置であって、前記焼却炉における炉内部の径方向中央部に、該焼却炉と同心円に固定され、該被焼炉の供給口と対応する一端側を閉塞し、該焼却炉の排出口と対応する他端側を開口した筒状の火炎吹出し筒を設け、前記火炎吹出し筒の外周面に、前記火炎噴射手段から噴射される火炎が、該火炎吹出し筒の径外方向に向けて吹き出し許容される複数の火炎吹出し孔を設け、前記焼却炉の内面と前記火炎吹出し筒の外面との間に、前記被焼却物の移送が許容される移送路を設け、前記廃棄物排出部における前記焼却炉の排出口と対向する部分に、前記焼却炉内部に向けて火炎を噴射する前記火炎噴射手段と、該焼却炉内部に向けてエアーを吐出するエアー吐出手段を設けるとともに、前記火炎噴射手段の火炎噴射方向、及び前記エアー吐出手段のエアー吐出方向を、前記火炎吹出し筒の径方向中心部に向けて噴射されるように設定した焼却装置であることを特徴とする。
ここで、上記被焼却物は、例えば、PCB(ポリ塩化ビフェニル)、可燃性廃棄物、生ゴミ、汚泥、汚水、糞尿、廃油、廃液、塗料、タイヤ、合成樹脂成形品などの産業廃棄物、あるいは、使用済み注射器、ガーゼ、包帯などの医療廃棄物等で構成することができる。廃棄物は、例えば、排ガス、焼却灰等で構成することができる。
また、火炎噴射手段は、例えば、2穴式の火炎噴射ノズル等を備えた火炎噴射装置(具体的にはバーナー)で構成することができる。エアー吐出手段は、例えば、ブロワ、ファン等を備えたエアー供給装置で構成することができる。
この発明によれば、被焼却物を高い温度にて焼却処理することができるうえ、焼却炉外部に放出される廃棄物の放出量を少なくすることができる。
詳述すると、焼却炉、及び火炎吹出し筒を一体的に回転するとともに、被焼却物を、被焼却物供給部から焼却炉内部に向けて供給する一方、廃棄物排出部に設けた火炎噴射手段から噴射される火炎と、エアー吐出手段から吐出されるエアーを、焼却炉と同心円に固定した火炎吹出し筒の径方向中心部に向けて吹き込む。
上述の被焼却物を、焼却炉、及び火炎吹出し筒の回転により、移送路に沿って供給口から排出口に向けて移送しながら、上方に一旦持ち上げ、その持ち上げた被焼却物を、焼却炉の下部内周面や火炎吹出し筒の上部外周面に自重落下させる動作を何回も繰り返しながら移送する。
火炎吹出し筒の内部に吹き込まれた火炎を、該火炎吹出し筒の外周面に設けた複数の火炎吹出し孔からそれぞれ吹き出させるとともに、移送路に沿って焼却炉の供給口から排出口に向けて移送される被焼却物に吹き付け、被焼却物を略均一に燃焼させる。
これにより、例えば、PCB(ポリ塩化ビフェニル)やダイオキシン、煤塵、悪臭の元となる成分等の被焼却物に含まれる環境汚染物質、あるいは、環境汚染物質からなる被焼却物を効率よく燃焼させ、焼却処理することができる。
つまり、火炎吹出し筒の火炎吹出し孔から吹き出される火炎の温度は、火炎吹出し筒の他端側、すなわち、火炎噴射手段に近くなるほど高温であるため、火炎吹出し筒の他端側開口部よりも後方に移送される燃焼中の被焼却物を、火炎吹出し筒の他端側開口部から吹き出される火炎と、該火炎吹出し筒の他端側外周面に設けた火炎吹出し孔から吹き出される高温の火炎によって、より確実に燃焼させることができる。
この結果、被焼却物を高い温度にて確実に焼却処理することができるうえ、焼却炉外部に放出される廃棄物(具体的には環境汚染物質)の放出量を少なくすることができる。例えば、PCB(ポリ塩化ビフェニル)やダイオキシン、煤煙、悪臭の元となる成分等の環境汚染物質が大気中にほとんど放出されず、自然環境が損なわれることを防止できる。
この発明の態様として、前記火炎噴射手段と前記火炎吹出し筒との間に、前記火炎噴射手段から噴射される火炎を、前記火炎吹出し筒の径方向中心部に向けて誘導する火炎誘導管を設け、前記火炎誘導管の先端部を、前記焼却炉の他端側排出口と前記火炎吹出し筒の他端側開口部とを介して、該火炎吹出し筒における他端側開口部の径方向中心部に挿入し、該火炎誘導管の先端部に前記火炎が吹き出し許容される火炎吹出し口を設けることができる。
この発明によれば、火炎噴射手段から噴射される火炎を、火炎吹出し筒の径方向中心部に向けて確実に誘導することができる。
詳述すると、火炎噴射手段から噴射される火炎を、火炎誘導管を介して火炎吹出し筒の径方向中心部に向けて確実に誘導することができる。つまり、火炎誘導管の火炎吹出し口は火炎吹出し筒の径方向中心部に位置しているので、火炎誘導管の火炎吹出し口から吹き出される火炎は、火炎吹出し筒の外周面に設けた複数の火炎吹出し孔から径外方向に向けて略均等に吹き出されることになり、焼却炉内部に供給される被焼却物を略均一に燃焼させることができる。
この結果、被焼却物を略均一に焼却処理することができる。
また、この発明の態様として、前記火炎誘導管における前記焼却炉の他端側排出口と前記火炎吹出し筒の他端側開口部との間の先端側外周面に、前記火炎誘導管により誘導される火炎が、該火炎誘導管の径外方向に向けて吹き出し許容される複数の火炎吹出し孔を設けることができる。
この発明によれば、被焼却物をより高温の火炎により焼却処理することができる。
詳述すると、火炎誘導管における先端部の火炎吹出し口から吹き出される火炎の温度よりも、該火炎誘導管における先端側外周面の火炎吹出し孔から吹き出される火炎の温度の方が高温であるため、火炎誘導管の火炎吹出し孔から吹き出される高温の火炎にて、焼却炉の他端側排出口と火炎吹出し筒の他端側開口部との間に移送される被燃焼物を完全燃焼させることができる。
この結果、被焼却物をより高温の火炎により完全燃焼させて、環境汚染物質の放出量をより少なくすることができる。
また、この発明の態様として、前記焼却炉内部に対してエアーを供給するエアー供給管と、該エアー供給管にエアーを供給するエアー供給源とを備え、前記エアー供給管を、前記廃棄物排出部における前記焼却炉の排出口と対向する部分に設け、前記エアー供給管の先端部を、前記焼却炉の他端側排出口と前記火炎吹出し筒の他端側開口部とを介して、該他端側排出口と他端側開口部との間に至る長さ挿入するとともに、該エアー供給管の先端部に前記エアーが吐出されるエアー吐出口を設けることができる。
この発明によれば、被焼却物をさらに効率よく完全燃焼させることができる。
詳述すると、エアー吐出手段から焼却炉内部に供給されるエアーは、焼却炉内部にて被焼却物が燃焼する際に消費されるので、焼却炉の排出口側に移送される被焼却物をさらに燃焼させようとしても、被焼却物を燃焼させるのに十分なエアーが得られない。
これに対して、本実施形態の焼却装置は、エアー供給源からエアー供給管にエアーを供給し、エアー供給管のエアー吐出口から吹き出されるエアーを、焼却炉における他端側排出口よりも炉内部(具体的には、焼却炉の他端側排出口と火炎吹出し筒の他端側開口部との間で、火炎誘導管の火炎吹出し孔付近)に供給しながら、焼却炉の他端側排出口と火炎吹出し筒の他端側開口部との間に移送される被焼却物を、火炎吹出し筒の他端側開口部から吹き出される火炎と、火炎誘導管の火炎吹出し孔から吹き出される高温の火炎とでさらに燃焼させるので、被焼却物が燃焼するのに十分なエアーが得られる。
この結果、被焼却物が燃焼するのにエアーが不足することを防止でき、被焼却物をより確実に完全燃焼させることができる。
また、この発明の態様として、前記焼却炉の内周面、及び前記火炎吹出し筒の外周面のうち少なくとも一方の周面に、該焼却炉の内部に供給された被焼却物を撹拌する羽根を設けるとともに、該羽根を前記焼却炉の内周面に沿って所定間隔を隔てて複数配置することができる。
この発明によれば、被焼却物を略均一に燃焼させて、より確実に焼却処理することができる。
詳述すると、被焼却物を、焼却炉の内周面、及び火炎吹出し筒の外周面のうち少なくとも一方の周面に設けた複数の羽根により掻き上げるようにして上方に一旦持ち上げ、その持ち上げた被焼却物を、焼却炉の下部内周面や火炎吹出し筒の上部外周面に自重落下させる。
上述の持ち上げ、及び自重落下による撹拌動作を何回も繰り返しながら、火炎吹出し筒の外周面に設けた複数の火炎吹出し孔から吹き出される火炎を、移送途中の被焼却物に吹き付けるので、被焼却物を略均一に燃焼させることができる。
この結果、被焼却物をより略均一に燃焼させることができるうえ、燃え残りや不完全燃焼等の焼却不良が発生することを防止できる。
また、羽根を、例えば、焼却炉の内周面及び火炎吹出し筒の外周面の両周面に設けることにより、被焼却物をより効率よく撹拌しながら燃焼させることができる。
また、この発明の態様として、前記焼却炉における前記火炎にて加熱される部分を、耐熱性を有する親水性無機高分子溶液を加えてなる耐熱セメントで覆うことができる。
この発明によれば、被焼却物を、より高い温度にて焼却処理することができる。
詳述すると、例えば、PCB(ポリ塩化ビフェニル)等の環境汚染物質が含まれる被焼却物を焼却処理する場合、高い温度にて焼却処理すれば、被焼却物に含まれる環境汚染物質を焼却処理することができるが、耐熱金属で構成された焼却炉自体が溶解するおそれがある。
そこで、本実施形態の焼却炉は、該焼却炉における火炎にて加熱される部分を、親水性無機高分子溶液(具体的には、商品名=MSL「メタル・シリコン・リキッド」)を加えてなる耐熱セメントにて覆っているので、例えば、PCB(ポリ塩化ビフェニル)等の環境汚染物質が含まれる被焼却物を高い温度にて焼却処理することができるうえ、焼却炉自体が溶解することを防止できる。
この結果、焼却装置の耐熱性、及び耐火性が向上し、被焼却物を高い温度にて焼却する焼却機能が長期に亘り安定して得られる。
しかも、耐熱セメントに含まれる親水性無機高分子溶液はナトリウム(Na)を豊富に含んでおり、焼却時に発生する塩素を捕獲して塩化ナトリウムに置換する特性を有するため、ダイオキシンの発生を抑制することができる。
この発明によれば、被焼却物を高い温度にて焼却処理することができるうえ、焼却炉外部に放出される廃棄物の放出量を少なくすることができる焼却装置を提供することができる。
本実施形態の焼却装置を示す縦断側面図。 図1に示す焼却装置のA−A線切断端面図。 火炎噴射装置の拡大縦断側面図。 焼却装置の他の例を示す縦断側面図。 図4に示す焼却装置のB−B線切断端面図。 焼却装置のその他の例を示す縦断側面図。
この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。
図1は本実施形態の焼却装置10を示す縦断側面図、図2は図1に示す焼却装置10のA−A線切断端面図、図3は火炎噴射装置60の拡大縦断側面図である。
本実施形態の焼却装置10は、回転可能に支持された筒状を有する横置き型の焼却炉20と、焼却炉20の一端側供給口20aに接続された該焼却炉20内部に対して被焼却物Dを供給する被焼却物供給部30と、焼却炉20の他端側排出口20bに接続された前記被焼却物Dを焼却した際に発生する廃棄物Da(排ガスG、焼却灰E)を炉外部に排出する廃棄物排出部40と、焼却炉20内部の径方向中央部に対して該焼却炉20と同心円に固定した筒状の火炎吹出し筒50と、廃棄物排出部40における焼却炉20の排出口20bと対向する部分に設けられ、火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに向けて火炎FHを噴射する火炎噴射装置60(具体的にはバーナー)と、エアーArを吐出するエアー吐出装置63と、を備えたロータリーキルン式の焼却装置である。
焼却炉20は、耐熱性、及び耐火性を有する金属にて略円筒状に形成され、該焼却炉20の一端側中央部には、被焼却物Dを炉内部に供給するための供給口20aを開口している。他端側中央部には、被焼却物Dを焼却した際に発生する廃棄物Daを炉外部に排出するための排出口20bを開口している(図1、図2参照)。
焼却炉20の全体は、該焼却炉20の外周面を支持する複数の軸受部21により回転可能に軸受して、略水平となる横置き状態に支持している。該焼却炉20は、図示しない駆動手段(具体的にはモータやエンジン)から出力される駆動力によって被焼却物Dを移送する方向に回転され、該焼却炉20内部に供給される被焼却物Dを、該焼却炉20の供給口20aから排出口20bに向けて移送する。
なお、焼却炉20は、被焼却物Dが焼却炉20の回転により供給口20aから排出口20bに向けて移送される緩やかな角度に傾斜している。
焼却炉20の内周面には、炉内部に供給された被焼却物Dを撹拌するための羽根22を設けている。羽根22は、焼却炉20の内周面に沿って周方向X、及び軸方向Yに所定間隔を隔てて多数配置している。
火炎吹出し筒50は、耐熱性、及び耐火性を有する金属にて略筒状に形成され、該火炎吹出し筒50における焼却炉20の供給口20aと対応する一端側を閉塞し、該焼却炉20の排出口20bと対応する他端側を開口した形状を有している。
該火炎吹出し筒50の軸方向Y全長は、焼却炉20における炉内部の軸方向Y全長よりも短く、火炎吹出し筒50の外径は、炉内部の内径よりも小径に形成している。
火炎吹出し筒50における一端側の先端部51は、該火炎吹出し筒50の先端部51に設定した径方向中心部Pを中心として滑らかな断面略半球形状に形成している。火炎吹出し筒50における他端側の開口部52は、焼却炉20の排出口20bに向けて開口している。
火炎吹出し筒50の全体は、焼却炉20内部の径方向中央部に配置され、該焼却炉20の内周面と火炎吹出し筒50の外周面との間に架設した複数の支柱53により支持するとともに、該焼却炉20に対して一つの径方向中心部Pを共有する同心円に固定している。これにより、焼却炉20、及び火炎吹出し筒50を同一方向に対して一体的に回転可能に設けている。
火炎吹出し筒50における先端部51以外の外周面には、火炎噴射装置60から供給される火炎FHが、該火炎吹出し筒50の径外方向に向けて吹き出し許容される孔径に形成した多数の火炎吹出し孔50aを設けている。
火炎吹出し孔50aは、火炎吹出し筒50の径方向に貫通して形成するとともに、該火炎吹出し筒50における先端部以外の外周面に沿って周方向X、及び軸方向Yに所定間隔を隔てて配置している。
焼却炉20の供給口20aから排出口20bに至る範囲の内面と、火炎吹出し筒50の先端部51から後端部52に至る範囲の外面との間に、焼却炉20の供給口20aから排出口20bに向けて被焼却物Dの移送が許容される移送路23を設けている。
なお、焼却炉20における火炎噴射装置60から供給される火炎FHにて加熱される内周面、及び羽根22の表面と、火炎吹出し筒50における火炎噴射装置60から供給される火炎FHにて加熱される内周部、及び外周部は、親水性無機高分子溶液(具体的には、商品名=MSL「メタル・シリコン・リキッド」)を加えてなる耐熱セメントCにて覆っている。
火炎噴射装置60は、焼却炉20の排出口20bと対向して廃棄物排出部40の連通部41に設けており、火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに向けて燃料Fuが燃焼した火炎FH(FHa,FHb)を噴射する2穴式の火炎噴射ノズル61と、火炎噴射ノズル61から噴射される燃料Fuに着火する着火装置62(具体的にはヒーター、圧電点火装置)と、火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに向けてエアーArを吐出するエアー吐出装置63(具体的にはブロワ)と、火炎噴射ノズル61から噴射される火炎FHに予備燃料FSを供給する予備燃料供給部64と、を備えている(図1、図3参照)。
火炎噴射ノズル61の基端は、廃棄物排出部40から外部に導出され、図示しないポンプやバルブを介して燃料供給源611に接続している。火炎噴射ノズル61の先端には、火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに向けて直線状の火炎FHaを略真っ直ぐに噴射する直線状噴射孔61aと、放射状(コーン状)の火炎FHbを噴射する放射状噴射孔61bとを設けている。
なお、直線状噴射孔61aから噴射される直線状の火炎FHaと、放射状噴射孔61bから噴射される放射状の火炎FHbとのいずれか一方に切り替え可能に設けてもよい。
また、火炎噴射ノズル61の先端よりも噴射方向下流側に位置する部位には、エアー吐出装置63から吐出するエアーArに旋回力を与え、火炎噴射ノズル61から噴射される火炎FHの安定を促進する図示しないフレームホルダを装着している。
火炎誘導管70における火炎噴射装置60と燃料貯留部65との間の管内部には、燃料供給源611から供給される燃料Fuを予備加熱するための予備加熱室612を設けている。予備加熱室612は、図示しないポンプ、バルブを介して、上述の燃料供給源611に接続している。
燃料供給源611から予備加熱室612に供給される燃料Fuは、火炎噴射ノズル61から噴射される火炎FHの熱により予備加熱され、その予備加熱により気化した気化燃料Fuは、火炎噴射ノズル61の火炎FH側、着火装置62の着火が許容される範囲に放出される。
すなわち、液化状態の燃料Fuに着火するよりも、気化状態の燃料Fuに着火する方がより確実に着火することができるので、気化燃料Fuの着火により、火炎噴射ノズル61から噴射される液化状態の燃料Fuをより確実に着火することができ、着火不良が起きることを防止できる。
着火装置62は、直線状噴射孔61a、及び放射状噴射孔61bから噴射される燃料Fuの着火が許容される位置に配置しており、直線状噴射孔61aから直線状に噴射される燃料Fuと、放射状噴射孔61bから放射状に噴射される燃料Fuに着火することができる。
直線状噴射孔61aから噴射される燃料Fuに着火してなる直線状の火炎FHaは、火炎吹出し筒50の先端部51に到達する程、遠くまで真っ直ぐに噴射することが可能であるため、遠方の被焼却物Dをより積極的に燃焼させることができる。
放射状噴射孔61bから噴射される燃料Fuに着火してなる放射状の火炎FHbは、火炎吹出し筒50の内部全体に対して略均等に噴射されるので、被焼却物Dをより均一に燃焼させることができる。
予備燃料供給部64は、予備燃料FSを貯留する燃料貯留部65と、該燃料貯留部65に貯留された予備燃料FSを定量供給する供給量調整板66と、を備えている。
燃料貯留部65は、火炎誘導管70における廃棄物排出部40と火炎噴射装置60との間の基端側上部に連通接続している。供給量調整板66は、電動又は手動にて一方向に回転され、燃料貯留部65に貯留された予備燃料FSを、火炎誘導管70における廃棄物排出部40と火炎噴射装置60との間の管内部に対して定量供給する。
予備燃料供給部64の供給動作について説明すると、被焼却物Dの焼却量が少ない場合、例えば、重油、軽油、灯油等の液体燃料、あるいは、天然ガス、プロパンガス等の気体燃料を、上述の火炎噴射装置60により火炎HFを発生させるための燃料Fuとして通常使用するが、被焼却物Dの焼却量が多い場合、上述の液体燃料や気体燃料よりも安価な予備燃料FSを使用することが好ましい。
この場合、例えば、グリセリン、木材のチップ、米糠、食用油等を予備燃料FSとして使用することにより、大量の被焼却物Dを燃焼させる際に使用する燃料Fuの消費量が少なくて済み、焼却コストの低減を図ることができる。
被焼却物供給部30は、被焼却物Dを焼却炉20内部に対して供給する供給管31と、該被焼却物Dを供給管31内部に対して定量供給する焼却物供給源32と、を備えている。
供給管31の一端は、焼却炉20の供給口20aに対して軸方向Yに挿入するとともに、供給管31と供給口20aとを、耐熱性、及び耐火性を有する軸受部33(具体的にはボールベアリング)にて相対回転可能に連結している。
供給管31の他端は、図示しない貯留部(具体的にはホッパー)を備えた焼却物供給源32に接続している。焼却物供給源32は、図示しない貯留部に貯留された被焼却物Dを供給管31内部に送り込むとともに、該供給管31を介して焼却炉20内部に対して定量供給する。
なお、供給管31に代わる供給手段の他の例として、例えば、スクリューコンベア、ベルトコンベア等の搬送手段を用いてもよい。
廃棄物排出部40は、焼却炉20の排出口20bに対して連通接続された連通部41と、被焼却物Dが燃焼した際に生成される排ガスGを上方へ誘導する筒状の排気部42と、被焼却物Dが燃焼した際に生成される微細な焼却灰Eを下方へ誘導する筒状の集積部43と、を備えている(図1参照)。
連通部41には、焼却炉20の排出口20bに対して連通された連通口41aを設けている。該連通口41aは、焼却炉20の排出口20bに対して相対回転可能に挿入している。
排気部42は、連通部41上部に連設され、焼却炉20の排出口20bから排出される廃棄物Daの排ガスGを上方へ誘導して、炉外部の大気中へ放出する。排気部42の内壁には、該排気部42に排出された排ガスGの温度を検知するための温度センサー44を設けている。
集積部43は、連通部41下部に連設され、焼却炉20の排出口20bから排出される廃棄物Daの焼却灰Eを自重により降下させつつ下方へ誘導して、該集積部43の底部に集積する。なお、集積部43の底部に集積された焼却灰Eは、該集積部43より外部に取り出して回収又は廃棄する。
なお、排気部42内の途中に、霧状の冷却水を噴射する図示しない噴射ノズルを設けてもよい。つまり、排気部42内に放出された排ガスGを、噴射ノズルから噴射される霧状の冷却水により冷却し、排熱が取り除かれた排ガスGを炉外部の大気中へ放出する一方、排ガスG中に含まれる微細な焼却灰Eを水滴の付着により降下させて集積部43に集積する。
火炎吹出し筒50と火炎噴射装置60との間には、火炎噴射装置60から噴射される火炎FHを、火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに向けて誘導する筒状の火炎誘導管70を設けるとともに、該火炎誘導管70を、焼却炉20、及び火炎吹出し筒50の軸方向Yと平行して配管している。
火炎誘導管70の基端部は、廃棄物排出部40の連通部41に設けた火炎噴射装置60に接続している。火炎誘導管70の先端部は、焼却炉20の排出口20b、及び火炎吹出し筒50の開口部52を介して、火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに対して軸方向Yに挿入するとともに、該火炎吹出し筒50の開口部52よりも軸方向Y内側に所定長さ挿入している。
火炎誘導管70の先端部には、火炎噴射装置60から噴射される火炎FHが、火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに向けて吹き出し許容される火炎吹出し口71を設けている。
火炎吹出し口71の先端は、噴射方向に向けて徐々に口径が小径となるように絞り加工しているので、火炎吹出し口71から噴射される火炎FHの流速が速められ、火炎FHの勢い(火力)を増加させることができる。これにより、被焼却物Dの焼却効率を高めることができる。
火炎誘導管70における焼却炉20の排出口20bよりも軸方向Y内側寄りで、火炎吹出し筒50の開口部52よりも軸方向Y外側寄りの外周面には、火炎噴射装置60から供給される火炎FHが、該火炎誘導管70の径外方向に向けて吹き出し許容される火炎吹出し孔72を設けている。
火炎吹出し孔72は、火炎誘導管70の径方向に貫通して形成するとともに、該火炎誘導管70における外周面に対して周方向Xに所定間隔を隔てて配置している。
廃棄物排出部40における焼却炉20の排出口20bと対向する部分には、焼却炉20内部に向けてエアーArを供給するエアー供給管80を設けている。
エアー供給管80の基端側は、廃棄物排出部40から外部に導出され、図示しないポンプやバルブを介してエアー供給源81(具体的にはコンプレッサー)に接続している。
エアー供給管80の先端側は、焼却炉20の排出口20bを介して、該焼却炉20の排出口20bよりも軸方向Y内側に所定長さ挿入するとともに、焼却炉20、及び火炎吹出し筒50の軸方向Yと平行して配管している。
エアー供給管80の先端部を、焼却炉20の排出口20bと火炎吹出し筒50の開口部52を介して、該排出口20bと開口部52との間に至る長さ挿入するとともに、該火炎誘導管70の火炎吹出し孔72付近に至るように配管している。
エアー供給管80の先端部には、焼却炉20内部に向けてエアーArを吐出する略T字状のエアー吐出口80aを設けている。該エアー供給管80の基端側には、火炎噴射ノズル61の先端付近に向けてエアーArを吐出するためエアー吐出口80bを設けている。
エアー吐出口80bから吐出されるエアーArは、火炎噴射ノズル61の先端付近に供給されるので、火炎噴射ノズル61から噴射される燃料Fuを燃焼させ、火炎HFを発生させるのに十分なエアーArが得られる。
なお、エアー吐出口80bに、該エアー吐出口80bを開閉、及びエアーArの吐出量を調節する図示しないバルブを設けてもよい。
上述の火炎噴射装置60は、温度センサー44から出力される検知信号に基づいて、図示しない制御装置により制御される。該制御装置には、図示しないCPU、ROM、RAMが内蔵されており、CPUは、ROMに格納されたプログラムに沿って、エアー吐出装置63、燃料供給源611、エアー供給源81の駆動、及び停止を制御する。
CPUは、温度センサー44から出力される検知信号に基づいて、排ガスGの温度が、予めRAMに記憶された温度の範囲内であるか否かを判定するとともに、該判定結果に基づいて、火炎噴射ノズル61から噴射される火炎FHの噴射量(具体的には燃料Fuの噴射量)と、エアー吐出装置63、及びエアー供給源81から吐出されるエアーArを吐出量とを可変調節し、火炎吹出し筒50内に送り込まれる火炎FHの火力を弱めたり、強くしたりする。
次に、上述の焼却装置10による被焼却物Dの焼却方法について説明する。
先ず、焼却炉20、及び火炎吹出し筒50を一体的に回転するとともに、被焼却物Dを、被焼却物供給部30から焼却炉20内部に向けて供給する一方、火炎噴射装置60から噴射される火炎FHと、エアー吐出装置63から吐出されるエアーArを、火炎誘導管70を介して、該焼却炉20内部に固定した火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに向けて吹き込む(図1、図2参照)。
被焼却物Dを、焼却炉20、及び火炎吹出し筒50の回転により、移送路23に沿って供給口20aから排出口20bに向けて移送しながら、上方に一旦持ち上げ、その持ち上げた被焼却物Dを、焼却炉20の下部内周面や火炎吹出し筒50の上部外周面に自重落下させる。
同時に、被焼却物Dを、焼却炉20の内周面に設けた多数の羽根22により掻き上げるようにして上方に一旦持ち上げ、その持ち上げた被焼却物Dを、焼却炉20の下部内周面や火炎吹出し筒50の上部外周面に自重落下させる。
上述の持ち上げ、及び自重落下による撹拌動作を何回も繰り返しながら、排出口20bに向けて移送するとともに、火炎吹出し筒50に設けた多数の火炎吹出し孔50aから吹き出される火炎FHを、移送途中の被焼却物Dに対して略均等に吹き付け、被焼却物Dを略均一に燃焼させる。
つまり、火炎誘導管70の火炎吹出し口71から火炎吹出し筒50の径方向中心部Pに向けて吐出される火炎FHは、火炎吹出し筒50の閉塞された先端部51の内周面に沿って径外方向に向けて分流され、その分流された火炎FHは、火炎吹出し筒50の内周面に沿って開口部52側へ逆流しようとするため、火炎吹出し筒50の内部において火炎FHの渦巻く流れが発生する。
これにより、火炎FHにおける渦巻き部分の中心部が高温となるだけでなく、燃料Fuを燃焼させるための火種にもなるため、火炎噴射ノズル61から噴射される少量の燃料Fuを燃焼させるだけで、火炎吹出し筒50の内部にて高温の火炎FHを発生させることができる。
火炎吹出し筒50の内部にて温度が高められた高温の火炎FHは、該火炎吹出し筒50の外周面に設けた多数の火炎吹出し孔50aから径外方向に向けて略均等に吹き出され、移送路23に沿って焼却炉20の供給口20aから排出口20bに向けて移送される被焼却物Dに対して略均等に吹き付けられるので、被焼却物Dを効率よく略均一に燃焼させることができる。
しかも、火炎吹出し筒50の火炎吹出し孔50aから吹き出される火炎FHの温度は、火炎吹出し筒50の後端側、すなわち、火炎噴射装置60に近くなるほど高温であるため、火炎吹出し筒50の開口部52よりも後方に移送される被焼却物Dを、火炎吹出し筒50の開口部52から吹き出される火炎FHと、火炎吹出し筒50の開口部52付近に設けた火炎吹出し孔50aから吹き出される高温の火炎FHによって、より確実に完全燃焼させることができる。
さらに、火炎誘導管70の火炎吹出し孔72から吹き出される高温の火炎FHによって、火炎吹出し筒50の開口部52よりも後方に移送される被燃焼物Dを、高温の火炎FHにてより完全燃焼させることができる。
つまり、火炎誘導管70の火炎吹出し口71から吐出される火炎FHの温度よりも、該火炎誘導管70の途中に設けた火炎吹出し孔72から吐出される火炎FHの温度の方が高温であるため、被焼却物Dをより高温の火炎FHにて燃焼させ、環境汚染物質(具体的にはPCB(ポリ塩化ビフェニル)やダイオキシン、煤煙、悪臭の元となる成分)をより確実に焼却処理することができる。
さらにまた、エアー吐出装置63から焼却炉20内部に供給される略全てのエアーArは、焼却炉20内部にて被焼却物Dが燃焼する際に消費されるため、火炎吹出し筒50の開口部52よりも後方に移送される被燃焼物Dを燃焼させようとしても、被焼却物Dを燃焼させるのに十分なエアーArが得られない。
しかし、エアー供給源81から供給されるエアーArを、エアー供給管80のエアー吐出口80aから吐出させ、焼却炉20の排出口20bと火炎吹出し筒50の開口部52との間の移送路23内に供給することにより、火炎吹出し筒50の開口部52よりも後方に移送された被燃焼物Dを、さらに効率よく燃焼させることができる。
この結果、被焼却物Dを、環境汚染物質が燃焼するような高い温度にて確実に焼却処理することができるうえ、焼却炉20外部に放出される環境汚染物質の放出量を少なくすることができる。加えて、被焼却物Dを略均一に燃焼させることができるうえ、燃え残りや不完全燃焼等の焼却不良が発生することを防止できる。
さらにまた、焼却炉20における火炎FHにて加熱される部分を、親水性無機高分子溶液(具体的には、商品名=MSL「メタル・シリコン・リキッド」)を加えてなる耐熱セメントCにて覆っているので、被焼却物Dを、該被焼却物Dに含まれる環境汚染物質(例えば、PCB)が燃焼するような高い温度にて焼却処理することができるうえ、焼却炉20自体が溶解することを防止できる。
これにより、焼却装置10の耐熱性、及び耐火性が向上し、被焼却物Dを高い温度にて焼却する焼却機能が長期に亘り安定して得られる。
しかも、耐熱セメントCに含まれる親水性無機高分子溶液はナトリウム(Na)を豊富に含んでおり、焼却時に発生する塩素を捕獲して塩化ナトリウムに置換する特性を有するため、ダイオキシンの発生を抑制することができる。
以下、上述の焼却装置10におけるその他の例について説明する。その他の例において、前記構成と同一または同等の部位については同一の符号を記してその詳しい説明を省略する。
図4は焼却装置10の他の例を示す縦断側面図、図5は図4に示す焼却装置10のB−B線切断端面図である。
図4に示す焼却装置10は、軸方向Yから見て略半円形状に形成した火炎規制板54を、火炎吹出し筒50の内周面に対して径方向中心部Pを中心として上下に配置するとともに、上下互い違いとなるように軸方向Yに所定間隔を隔てて配置している。
火炎規制板54は、火炎吹出し筒50の径方向中心部Pを中心として、該火炎吹出し筒50の内周面を上下2分割した大きさ、及び形状に形成している。
詳述すると、予備燃料供給部64から供給される予備燃料FS、及び火炎誘導管70の火炎吹出し口71から吐出される火炎FHの一部を、火炎規制板54の軸方向Y手前側(火炎規制板54の図中右側)に吹き付けて、該火炎規制板54の手前側において渦巻く流れを発生させるとともに、火炎規制板54を順に乗り越えさせて、火炎吹出し筒50の開口部52から先端部51に向けて供給する。
つまり、予備燃料FS、及び火炎FHが、火炎規制板54の手前側において渦巻くことにより、渦巻き部分の中心部が高温となるだけでなく、予備燃料FS、及び燃料Fuをより効率よく燃焼させるための火種にもなるため、火炎規制板54の手前側において高温の火炎FHを発生させることができる。
その高温の火炎FHを、火炎吹出し筒50の火炎吹出し孔50aから径外方向に向けて吹き出させ、焼却炉20の供給口20aから排出口20bに向けて移送される被焼却物Dに吹き付けるので、被焼却物Dを効率よく略均一に燃焼させるとともに、より確実に完全燃焼させることができる。
この結果、前記実施形態の焼却装置10と略同等又は同等以上の作用、及び効果を奏することができる。
次に、予備燃料供給部64から火炎誘導管70内に供給される予備燃料FSの一部を、焼却炉20における炉内部の排出口20b付近に投入するその他の例における焼却装置10について説明する。
図6は焼却装置10のその他の例を示す縦断側面図である。
図6に示す焼却装置10は、焼却炉20における炉内部の排出口20b付近に投入するための予備燃料供給路73を備えており、該予備燃料供給路73は、火炎誘導管70における火炎吹出し筒50と予備燃料供給部64との間の中間部に連通接続している。
詳述すると、予備燃料供給部64から火炎誘導管70内に供給された予備燃料FSの一部を、予備燃料供給部64を介して、焼却炉20における炉内部の排出口20b付近に投入する。
つまり、焼却炉20における炉内部の排出口20b付近に投入した予備燃料FSに着火し、該予備燃料FSが燃焼した際に発生する火炎FHにより、炉内部の排出口20b付近に移送される被焼却物Dを燃焼させる。
これにより、被焼却物Dが、焼却炉20における炉内部の排出口20b付近に滞留するようなことがあっても、確実に燃焼させることができる。
この結果、燃え残りや不完全燃焼等の焼却不良を炉内部にて発生させることなく、焼却炉20内部に供給される略全ての被焼却物Dをより確実に焼却処理することができるので、前記実施形態の焼却装置10と略同等又は同等以上の作用、及び効果を奏することができる。
なお、予備燃料供給路73に、該予備燃料供給路73を開閉する図示しないシャッターを設けてもよい。また、予備燃料供給路73を、図4に示す他の例の焼却装置10に組み合わせてもよい。
この発明の構成と、前記実施形態との対応において、
この発明の火炎噴射手段は、実施形態の火炎噴射装置60に対応し、
以下同様に、
エアー吐出手段は、エアー吐出装置63に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。
上述の実施形態では、羽根22を、焼却炉20の内周面に設けた例を説明したが、羽根22を設けなくても、被焼却物Dを、焼却炉20の回転により移送、及び撹拌しながら高い温度にて略均一に焼却処理するという効果が得られる。
また、例えば、火炎吹出し筒50の内周面に、開口部52から先端部51に向けて徐々に内径が小径となるように絞り加工してもよく、火炎誘導管70の火炎吹出し口71から噴射される火炎FHの流速を速めて、火炎FHの勢い(火力)を増加させることができる。
さらに、例えば、図示しない熱交換用の熱伝導管を、廃棄物排出部40における排気部42の外周面(或いは内周面)に設け、焼却時の余熱により熱伝導管内を流動する媒体(具体的には液体)を加熱して蒸発気化させ、その蒸気の圧力を利用して発電用蒸気タービンを駆動すれば、本実施形態の焼却装置10を発電にも適用することができる。この結果、熱損失が少なく、無駄なく有効に活用することができる。
FH…火炎
Fu…燃料
FS…予備燃料
D…被焼却物
Da…廃棄物
E…焼却灰
G…排ガス
C…耐熱セメント
P…径方向中心部
10…焼却装置
20…焼却炉
20a…供給口
20b…排出口
22…羽根
23…移送路
30…被焼却物供給部
40…廃棄物排出部
50…火炎吹出し筒
50a…火炎吹出し孔
51…先端部
52…開口部
54…火炎規制板
60…火炎噴射装置
61…火炎噴射ノズル
612…予備加熱室
62…着火装置
63…エアー吐出装置
70…火炎誘導管
71…火炎吹出し口
72…火炎吹出し孔
73…予備燃料供給路
80…エアー供給管
80a…エアー吐出口

Claims (6)

  1. 回転可能に支持された筒状を有する横置き型の焼却炉と、該焼却炉の一端側供給口に接続された該焼却炉内部に対して被焼却物を供給する被焼却物供給部と、該焼却炉の他端側排出口に接続された前記被焼却物を焼却した際に発生する廃棄物を炉外部に排出する廃棄物排出部と、該焼却炉内部に向けて火炎を噴射する火炎噴射手段と、を備えた焼却装置であって、
    前記焼却炉における炉内部の径方向中央部に、
    該焼却炉と同心円に固定され、該被焼炉の供給口と対応する一端側を閉塞し、該焼却炉の排出口と対応する他端側を開口した筒状の火炎吹出し筒を設け、
    前記火炎吹出し筒の外周面に、
    前記火炎噴射手段から噴射される火炎が、該火炎吹出し筒の径外方向に向けて吹き出し許容される複数の火炎吹出し孔を設け、
    前記焼却炉の内面と前記火炎吹出し筒の外面との間に、前記被焼却物の移送が許容される移送路を設け、
    前記廃棄物排出部における前記焼却炉の排出口と対向する部分に、
    前記焼却炉内部に向けて火炎を噴射する前記火炎噴射手段と、該焼却炉内部に向けてエアーを吐出するエアー吐出手段を設けるとともに、
    前記火炎噴射手段の火炎噴射方向、及び前記エアー吐出手段のエアー吐出方向を、前記火炎吹出し筒の径方向中心部に向けて噴射されるように設定した
    焼却装置。
  2. 前記火炎噴射手段と前記火炎吹出し筒との間に、
    前記火炎噴射手段から噴射される火炎を、前記火炎吹出し筒の径方向中心部に向けて誘導する火炎誘導管を設け、
    前記火炎誘導管の先端部を、
    前記焼却炉の他端側排出口と前記火炎吹出し筒の他端側開口部とを介して、該火炎吹出し筒における他端側開口部の径方向中心部に挿入し、該火炎誘導管の先端部に前記火炎が吹き出し許容される火炎吹出し口を設けた
    請求項1に記載の焼却装置。
  3. 前記火炎誘導管における前記焼却炉の他端側排出口と前記火炎吹出し筒の他端側開口部との間の先端側外周面に、
    前記火炎誘導管により誘導される火炎が、該火炎誘導管の径外方向に向けて吹き出し許容される複数の火炎吹出し孔を設けた
    請求項1又は2に記載の焼却装置。
  4. 前記焼却炉内部に対してエアーを供給するエアー供給管と、該エアー供給管にエアーを供給するエアー供給源とを備え、
    前記エアー供給管を、
    前記廃棄物排出部における前記焼却炉の排出口と対向する部分に設け、
    前記エアー供給管の先端部を、
    前記焼却炉の他端側排出口と前記火炎吹出し筒の他端側開口部とを介して、該他端側排出口と他端側開口部との間に至る長さ挿入するとともに、
    該エアー供給管の先端部に前記エアーが吐出されるエアー吐出口を設けた
    請求項1〜3のいずれか一つに記載の焼却装置。
  5. 前記焼却炉の内周面、及び前記火炎吹出し筒の外周面のうち少なくとも一方の周面に、
    該焼却炉内部に供給された被焼却物を撹拌する複数の羽根を設けるとともに、該各羽根を前記焼却炉の内周面に沿って所定間隔を隔てて配置した
    請求項1〜4のいずれか一つに記載の焼却装置。
  6. 前記焼却炉における前記火炎にて加熱される部分を、
    耐熱性を有する親水性無機高分子溶液を加えてなる耐熱セメントで覆った
    請求項1〜5のいずれか一つに記載の焼却装置。
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