JP7759146B1 - incinerator - Google Patents
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Abstract
【課題】被焼却物をほぼ完全燃焼させることができて、製造コスト、維持管理コストを削減できる焼却炉を提供する。
【解決手段】焼却炉１は、紙、木片、廃タイヤ等を投入して、直接に燃焼することで燃焼ガスＧ１を発生させる１次燃焼炉１０と、１次燃焼炉１０に送風して、燃焼ガスＧ１を周方向に渦巻状に回動させる送風装置６０と、１次燃焼炉１０で発生した燃焼ガスＧ１を再燃焼ガスＧ２として再燃焼させる２次燃焼炉２０と、燃焼ガスＧ１を２次燃焼炉２０に誘導するための誘導板３０と、２次燃焼炉２０の下端部に取り付けられる燃焼バーナー４１と、２次燃焼炉２０の天井２１Ｔに取り付けられる再燃焼ガス排出部５０と、を備える。誘導板３０は１つの誘導孔３２が設けられている。仮想ノズル軸線Ｌ１は、誘導孔３２の方向に向かって周方向に延びており、仮想誘導孔軸線Ｌ２は傾斜角Ｒを伴って周方向に延びている。
【選択図】 図６
To provide an incinerator that can burn materials almost completely and reduce manufacturing costs and maintenance costs.
[Solution] The incinerator (1) includes a primary combustion furnace (10) that generates combustion gas (G1) by directly burning paper, wood chips, waste tires, etc., fed into the primary combustion furnace (10), a blower (60) that blows air into the primary combustion furnace (10) to cause the combustion gas (G1) to spiral in the circumferential direction, a secondary combustion furnace (20) that re-burns the combustion gas (G1) generated in the primary combustion furnace (10) as re-burned gas (G2), a guide plate (30) for guiding the combustion gas (G1) to the secondary combustion furnace (20), a combustion burner (41) attached to the lower end of the secondary combustion furnace (20), and a re-burned gas exhaust section (50) attached to the ceiling (21T) of the secondary combustion furnace (20). The guide plate (30) is provided with one guide hole (32). An imaginary nozzle axis (L1) extends circumferentially toward the guide hole (32), and an imaginary guide hole axis (L2) extends circumferentially with an inclination angle (R).
[Selected figure] Figure 6
Description
本発明は、事業所や一般家庭等から排出される廃タイヤ、合成ゴム、廃プラスチック等を燃焼するための焼却炉に関する。 The present invention relates to an incinerator for burning waste tires, synthetic rubber, waste plastics, etc., discarded from businesses, households, etc.
事業所等から排出される廃タイヤ、廃プラスチック等の各種産業廃棄物を焼却するために、様々な焼却炉が開発されている。例えば、高温で燃焼するプラスチック屑や廃タイヤを処理するために、耐火煉瓦構造の大型で複雑な焼却炉が提案されている。プラスッチク屑や廃タイヤ等の廃棄物は、燃焼速度や燃焼温度が高いために、焼却炉は、耐火煉瓦構造の大型で、しかも構造も複雑なものとなっている。また、塵芥類の焼却においては、種々雑多なものが混入し、水分も多量に含んだものもあるため、炉内を乾燥室と焼却室とに分けた大型の焼却炉が使用され、被焼却物をなるべく完全燃焼させつつ不完全燃焼による公害の発生を防止しているものがある。 Various incinerators have been developed to incinerate various types of industrial waste, such as waste tires and plastic, generated by businesses. For example, large, complex incinerators with firebrick construction have been proposed to process scrap plastic and tires, which burn at high temperatures. Because waste such as scrap plastic and tires has a high combustion rate and temperature, incinerators are large and complex, made of firebrick. Furthermore, when incinerating garbage, various miscellaneous materials are mixed in, and some of the waste contains a large amount of moisture. Therefore, large incinerators with separate drying and incineration chambers are used to incinerate the materials as completely as possible while preventing pollution caused by incomplete combustion.
特許文献１では、被燃焼物を燃焼する１次燃焼炉を形成する焼却炉体の上面に１次燃焼炉に連通する排気筒を設け、２次燃焼炉には、上方位置にブロア装置を、下方位置にバーナー装置を取付け、排気筒に対してそれぞれ斜め上方及び排気筒の中心線に対して偏心して取付けたことにより、バーナー装置より噴射する炎熱を２次燃焼炉の内周沿面において回転を発生させる渦状の排ガス流通経路を形成した焼却炉が提案されている。 Patent Document 1 proposes an incinerator in which an exhaust pipe communicating with the primary combustion furnace is installed on the top surface of the incinerator body, which forms the primary combustion furnace for burning materials to be combusted, and a blower device mounted above the secondary combustion furnace and a burner device mounted below, each mounted diagonally above the exhaust pipe and eccentrically to the center line of the exhaust pipe, thereby forming a vortex-shaped exhaust gas flow path that generates rotation along the inner periphery of the secondary combustion furnace due to the flame heat sprayed from the burner device.
特許文献２は、以前、本件発明の発明者が提案した発明であり、２次燃焼ガス旋回部で旋回させて２次燃焼ガス中に含まれている未燃焼ガスを完全燃焼させ、煤煙や塵埃等を完全燃焼させ、清浄な無煙ガスを排気口から上部に排出させることができる焼却炉である。 Patent Document 2 is an invention previously proposed by the inventor of the present invention. It is an incinerator that completely burns unburned gas contained in secondary combustion gas by swirling it in a secondary combustion gas swirling section, completely combusting soot, dust, etc., and discharging clean, smokeless gas upward from an exhaust port.
特許文献１の焼却炉は、２次燃焼炉にバーナー装置を偏心して取付けたことにより、２次燃焼炉において、煤塵や未燃焼ガスの分解を促進する効果をねらったものであるが、２次燃焼炉における煤塵や未燃焼ガスの旋回滞留時間が短く、それらの分解が十分ではなかった。そのため、中小規模の事業者や一般家庭で使用する場合、不完全燃焼した黒煙が排出されて近隣居住者の反発を受けることも懸念された。 The incinerator in Patent Document 1 aims to promote the decomposition of soot and unburned gas in the secondary combustion furnace by installing a burner device eccentrically in the secondary combustion furnace. However, the swirling residence time of the soot and unburned gas in the secondary combustion furnace is short, and decomposition is insufficient. As a result, when used by small and medium-sized businesses or ordinary households, there are concerns that the black smoke emitted from incomplete combustion could cause backlash from nearby residents.
特許文献２の焼却炉は、被焼却物をほぼ完全燃焼させることができるが、製造コスト、維持管理コストにおいて改善の余地があった。 The incinerator in Patent Document 2 can burn materials almost completely, but there is room for improvement in manufacturing costs and maintenance costs.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、被焼却物をほぼ完全燃焼させることができて、さらに、製造コスト、維持管理コストを削減できる焼却炉を提案するものである。 The present invention was made to solve the above problems and proposes an incinerator that can burn materials almost completely and also reduces manufacturing and maintenance costs.
上記課題を解決するための発明は、焼却炉であって、投入される被焼却物を直接に燃焼して、燃焼ガスを発生させる１次燃焼炉と、１次燃焼炉に送風して、燃焼ガスを周方向に渦巻状に回動させる送風装置と、１次燃焼炉で発生した燃焼ガスを、再燃焼ガスとして再燃焼させる２次燃焼炉と、燃焼ガスを２次燃焼炉に誘導するための1つの誘導孔が設けられる誘導板と、２次燃焼炉の下端部に取り付けられる燃焼バーナーと、２次燃焼炉の天井に取り付けられる再燃焼ガス排出部と、を備え、２次燃焼炉は１次燃焼炉の上方に位置し、誘導板を介して１次燃焼炉に接続し、燃焼バーナーの先端部に設けられるノズルが延びる方向となる仮想ノズル軸線は、誘導孔の方向に向かって周方向に延び、燃焼バーナーによって再燃焼される再燃焼ガスは、２次燃焼炉内を周方向に渦巻状に回動して、再燃焼ガス排出部から排出されることを特徴とする。 The invention to solve the above problem is an incinerator comprising: a primary combustion furnace that directly burns input materials to be incinerated and generates combustion gas; a blower that blows air into the primary combustion furnace and causes the combustion gas to spiral circumferentially; a secondary combustion furnace that reburns the combustion gas generated in the primary combustion furnace as reburn gas; a guide plate with one guide hole for guiding the combustion gas to the secondary combustion furnace; a combustion burner attached to the lower end of the secondary combustion furnace; and a reburn gas discharge section attached to the ceiling of the secondary combustion furnace. The secondary combustion furnace is located above the primary combustion furnace and connected to the primary combustion furnace via the guide plate. The virtual nozzle axis, which is the extension direction of the nozzle attached to the tip of the combustion burner, extends circumferentially toward the guide hole. The reburn gas reburned by the combustion burner spirals circumferentially within the secondary combustion furnace and is discharged from the reburn gas discharge section.
この構成によれば、焼却炉は、投入される被焼却物を直接燃焼し、燃焼ガスを発生させる１次燃焼炉と、燃焼ガスを周方向に渦巻状に回動させる送風装置、１次燃焼炉で発生した燃焼ガスを、再燃焼ガスとして再燃焼させる２次燃焼炉、燃焼ガスを２次燃焼炉に誘導する1つの誘導孔が設けられる誘導板、２次燃焼炉の下端部に取り付けられる燃焼バーナー、２次燃焼炉の天井に取り付けられる再燃焼ガス排出部を備えている。そのため、装置自体を他の装置と比べて、部品点数を少なくすることができるなど、簡単な構造とすることができる。これにより、製造コストの削減を図り得る。また、２次燃焼炉は１次燃焼炉の上方に位置し、誘導板を介して１次燃焼炉に接続されている。燃焼バーナーの先端部に設けられたノズルが延びる方向となる仮想ノズル軸線は、誘導孔の方向に向かって周方向に延びることで、燃焼バーナーによって再燃焼される再燃焼ガスは、２次燃焼炉内を周方向に渦巻状に回動し、再燃焼ガス排出部から排出される。これにより、再燃焼ガスの２次燃焼炉での再燃焼時間を長く設定することができる。その結果、効率的な再燃焼が可能となり、清浄な無煙ガスを外部に放出できる。 According to this configuration, the incinerator includes a primary combustion furnace that directly burns the input materials to generate combustion gases; a blower that rotates the combustion gases in a circumferential spiral; a secondary combustion furnace that reburns the combustion gases generated in the primary combustion furnace as reburned gas; a guide plate with a single guide hole that guides the combustion gases to the secondary combustion furnace; a combustion burner attached to the lower end of the secondary combustion furnace; and a reburned gas exhaust section attached to the ceiling of the secondary combustion furnace. This allows for a simpler structure compared to other devices, with fewer parts, thereby reducing manufacturing costs. Furthermore, the secondary combustion furnace is located above the primary combustion furnace and connected to it via a guide plate. The virtual nozzle axis, which is the direction in which the nozzle attached to the tip of the combustion burner extends circumferentially toward the guide hole, allows the reburned gases reburned by the combustion burner to rotate in a circumferential spiral within the secondary combustion furnace and be discharged from the reburned gas exhaust section. This allows the re-burning time of the re-burned gas in the secondary combustion furnace to be set longer, resulting in efficient re-burning and the release of clean, smokeless gas to the outside.
好ましくは、誘導孔の１次燃焼炉の側の図心と、２次燃焼炉側の図心を通過する仮想誘導孔軸線は、傾斜角を伴って仮想ノズル軸線が延びる方向に延びることを特徴とする。 Preferably, the imaginary induction hole axis passing through the centroid of the induction hole on the primary combustion furnace side and the centroid of the induction hole on the secondary combustion furnace side extends in the same direction as the imaginary nozzle axis, with an inclination angle.
この構成によれば、誘導孔の一次燃焼炉側の図心および二次燃焼炉側の図心を通過する仮想誘導孔軸線が、傾斜角を伴って仮想ノズル軸線が延びる方向に沿って延びるので、誘導孔から２次燃焼炉に誘導される燃焼ガスは、燃焼バーナーの助けを借りることなく、それ自体で渦巻流の発生を伴って２次燃焼炉を上昇する。 With this configuration, the virtual induction hole axis, which passes through the centroid of the induction hole on the primary combustion furnace side and the centroid of the secondary combustion furnace side, extends along the direction of the virtual nozzle axis at an inclination angle. Therefore, the combustion gases induced from the induction hole to the secondary combustion furnace rise in the secondary combustion furnace by generating a vortex flow on their own, without the aid of a combustion burner.
好ましくは、傾斜角は３５°～５５°であることを特徴とする。 Preferably, the inclination angle is between 35° and 55°.
この構成によれば、仮想誘導孔軸線の傾斜角が３５°～５５°に設定されるので、一定要件下、適切な渦巻流の発生に寄与できる。 With this configuration, the inclination angle of the virtual induction hole axis is set to 35° to 55°, which can contribute to the generation of an appropriate vortex flow under certain conditions.
好ましくは、仮想ノズル軸線は、誘導板の２次燃焼炉側の面と平行に、あるいは仮想誘導孔軸線を横断した状態で、誘導板の２次燃焼炉側の面と交差する方向に延びることを特徴とする。 Preferably, the imaginary nozzle axis extends parallel to the surface of the induction plate facing the secondary combustion furnace, or in a direction intersecting the surface of the induction plate facing the secondary combustion furnace while crossing the imaginary induction hole axis.
この構成によれば、仮想ノズル軸線は、誘導板の２次燃焼炉側の面と平行に、あるいは仮想誘導孔軸線を横断した状態で、誘導板の２次燃焼炉側の面と交差する方向に延びるので、燃焼バーナーを動作することで、再燃焼ガスを、滞留時間の長い渦巻流とすることができる。これにより、再燃焼ガスの再燃焼時間の長時間化を図り得る。 With this configuration, the virtual nozzle axis extends parallel to the surface of the guide plate facing the secondary combustion furnace, or crosses the virtual guide hole axis and intersects with the surface of the guide plate facing the secondary combustion furnace. Therefore, by operating the combustion burner, the reburned gas can be made into a vortex flow with a long residence time. This makes it possible to extend the reburning time of the reburned gas.
好ましくは、誘導板は所定の厚さを具備する円盤形状のコンクリート製の板であり、誘導孔は、仮想誘導孔軸線に垂直となる面が円形であることを特徴とする。 Preferably, the guide plate is a disc-shaped concrete plate of a predetermined thickness, and the guide hole has a circular surface perpendicular to the virtual guide hole axis.
この構成によれば、誘導板は所定の厚みを持つ円形コンクリート板であり、誘導孔は仮想誘導孔軸線に垂直となる面が円形であるので、誘導板の構造の単純化を図り得る。これにより、誘導板の製作コストを削減できる。 With this configuration, the guide plate is a circular concrete plate with a specified thickness, and the guide hole has a circular surface perpendicular to the virtual guide hole axis, which simplifies the structure of the guide plate. This reduces the manufacturing costs of the guide plate.
好ましくは、送風装置は、１次燃焼炉の外面に取り付けられて、２次燃焼炉の方向に延びる送風管を有し、送風管には、１次燃焼炉の外壁を周方向に傾斜する状態で貫通する複数の送風孔が設けられることを特徴とする。 Preferably, the blower device is attached to the outer surface of the primary combustion furnace and has a blower duct extending toward the secondary combustion furnace, and the blower duct is provided with multiple blower holes that penetrate the outer wall of the primary combustion furnace at an angle in the circumferential direction.
この構成によれば、送風装置は、一次燃焼炉の外面に取り付けられ、二次燃焼炉の方向に延びる送風管を有している。また、送風管には、一次燃焼炉の外壁を周方向に傾斜する状態で貫通する複数の送風孔が設けられている。これにより、送風装置は、１次燃焼ガスに外部空気を供給すると同時に、１次燃焼ガスを周方向に渦巻状に回動させる。 According to this configuration, the blower is attached to the outer surface of the primary combustion furnace and has a blower duct that extends toward the secondary combustion furnace. The blower duct is also provided with multiple blower holes that penetrate the outer wall of the primary combustion furnace at an angle in the circumferential direction. This allows the blower to supply external air to the primary combustion gas while simultaneously causing the primary combustion gas to spiral in the circumferential direction.
好ましくは、送風管は、対向して設けられることを特徴とする。 Preferably, the air ducts are arranged opposite each other.
この構成によれば、送風管は、対向して設けられるので、周方向に回動する渦巻流を効率的に発生させ得る。 With this configuration, the air ducts are arranged opposite each other, which can efficiently generate a circumferentially rotating vortex flow.
好ましくは、再燃焼ガス排出部は、再燃焼ガスを排出するための排出口が設けられて誘導板の方向に向かって延びる円筒形状の円筒部と、円筒部の先端を塞ぐ閉塞部と、を有することを特徴とする。 Preferably, the reburned gas discharge section has a cylindrical portion extending toward the guide plate and provided with an outlet for discharging the reburned gas, and a closing portion closing the tip of the cylindrical portion.
この構成によれば、再燃焼ガスを排出するための排出口は、誘導板の方向に向かって延びる円筒形状の円筒部に設けられており、また、円筒部の先端は閉塞部によって塞がれているので、再燃焼ガスは、経路の変更を伴って上昇する。これにより、２次燃焼炉での再燃焼ガスの、燃焼時間をさらに延長させることが可能となる。 With this configuration, the exhaust port for discharging the reburned gas is located in a cylindrical section that extends toward the guide plate, and the tip of the cylindrical section is blocked by a blocking section, so the reburned gas rises while changing its path. This makes it possible to further extend the combustion time of the reburned gas in the secondary combustion furnace.
好ましくは、排出口は、曲率がほぼ一定となる曲線で構成される外縁によって画定されることを特徴とする。 Preferably, the outlet is defined by an outer edge that is a curve with a substantially constant curvature.
この構成によれば、再燃焼ガス排出部に設けられる排出口の形状は、曲率がほぼ一定となる曲線で構成される外縁によって画定されるので、再燃焼ガス排出部は温度変化による応力集中が生じ難くなっている。これにより、従来、構造上の弱点とされていた再燃焼ガス排出部の耐久性が向上する。 With this configuration, the shape of the exhaust port provided in the reburned gas exhaust section is defined by an outer edge composed of a curve with a nearly constant curvature, making the reburned gas exhaust section less susceptible to stress concentration due to temperature changes. This improves the durability of the reburned gas exhaust section, which has traditionally been considered a structural weakness.
好ましくは、１次燃焼炉と２次燃焼炉を着脱可能に接続するための接続部が設けられ、誘導板は１次燃焼炉の上端部で支持されることを特徴とする。 Preferably, a connection section is provided for detachably connecting the primary combustion furnace and the secondary combustion furnace, and the guide plate is supported at the upper end of the primary combustion furnace.
この構成によれば、１次燃焼炉と２次燃焼炉を着脱可能に接続するための接続部が設けられ、誘導板は１次燃焼炉の上端部で支持されるので、誘導板の取付、取外しが簡単にできる。また、１次燃焼炉と２次燃焼炉の点検・修理も簡単である。 With this configuration, a connection section is provided for detachably connecting the primary and secondary combustion furnaces, and the guide plate is supported at the upper end of the primary combustion furnace, making it easy to install and remove the guide plate. Inspection and repair of the primary and secondary combustion furnaces is also simple.
以下、図１～６を参照して、本発明の焼却炉ついて詳細に説明する。 The incinerator of the present invention will be described in detail below with reference to Figures 1 to 6.
本発明の焼却炉１は、小型焼却炉を例示しているが、これの限るものではない。小型焼却炉よりも規模の大きな焼却炉であってもよい。なお、小型焼却炉は、ダイオキシン類対策特別措置法や消防法の届け出義務を負わない焼却炉であり、具体的には、火床面積０．４９ｍ2未満、据え付け面積１．５ｍ2以下である。 Although the incinerator 1 of the present invention is exemplified as a small incinerator, it is not limited to this. It may also be an incinerator larger in scale than a small incinerator. A small incinerator is an incinerator that is not subject to the notification obligations under the Act on Special Measures against Dioxins and the Fire Service Act, and specifically has a hearth area of less than 0.49 m2 and an installation area of 1.5 m2 or less.
焼却炉１は、紙、木片、廃タイヤ等の被焼却物を投入して、直接に燃焼することで燃焼ガスＧ１を発生させる１次燃焼炉１０と、１次燃焼炉１０に送風して、燃焼ガスＧ１を周方向に渦巻状に回動させる送風措置６０と、この燃焼ガスＧ１を再燃焼して再燃焼ガスＧ２を生成する２次燃焼炉２０と、燃焼ガスＧ１を２次燃焼炉２０に誘導するための誘導板３０と、２次燃焼炉２０の下端部に取り付けられる燃焼バーナー４１と、２次燃焼炉２０の天井２１Ｔに取り付けられる再燃焼ガス排出部５０と、を備えている。２次燃焼炉２０は１次燃焼炉１０の上方に位置し、誘導板３０を介して１次燃焼炉１０に接続している。誘導板３０は1つの誘導孔３２が設けられている。また、仮想ノズル軸線Ｌ１は、誘導孔３２の方向に向かって周方向に延びている。ここで、仮想ノズル軸線Ｌ１とは、燃焼バーナー４１に装着されるノズル４１ａが延びる方向に沿って延びる仮想の軸線である。 The incinerator 1 comprises a primary combustion furnace 10, which generates combustion gas G1 by directly burning materials to be incinerated, such as paper, wood chips, and waste tires; an air blower 60 that blows air into the primary combustion furnace 10 to rotate the combustion gas G1 in a spiral circumferential direction; a secondary combustion furnace 20 that reburns the combustion gas G1 to generate reburned gas G2; an induction plate 30 for guiding the combustion gas G1 to the secondary combustion furnace 20; a combustion burner 41 attached to the lower end of the secondary combustion furnace 20; and a reburned gas exhaust unit 50 attached to the ceiling 21T of the secondary combustion furnace 20. The secondary combustion furnace 20 is located above the primary combustion furnace 10 and is connected to the primary combustion furnace 10 via the induction plate 30. The induction plate 30 has one induction hole 32. The imaginary nozzle axis L1 extends circumferentially toward the induction hole 32. Here, the imaginary nozzle axis L1 is an imaginary axis that extends along the direction in which the nozzle 41a attached to the combustion burner 41 extends.
１次燃焼炉１０と２次燃焼炉２０は、接続部７０を介して着脱可能に接続している。また、誘導板３０は、１次燃焼炉１０と２次燃焼炉２０を分離した状態で、１次燃焼炉１０の上端部で支持されている。 The primary combustion furnace 10 and secondary combustion furnace 20 are detachably connected via a connection part 70. Furthermore, the guide plate 30 is supported at the upper end of the primary combustion furnace 10, separating the primary combustion furnace 10 and secondary combustion furnace 20.
１次燃焼炉１０の１次外殻部１７は、底板１１ａを有する円筒状の外壁１１と、外壁１１の内面を覆う内壁１２で構成されている。内壁１２の素材は、耐火煉瓦や耐熱コンクリート等の耐火物が、また、外壁１１の素材は、耐熱性鋼板が例示されている。これにより内壁１２は外壁１１によって保護され得る。本実施形態では、１次燃焼炉１０は、円筒形状を例示しているが、必ずしも円筒形状に限ることなく、例えば、平面視四角形、六角形等の多角形筒体であってもよい。 The primary outer shell 17 of the primary combustion furnace 10 is composed of a cylindrical outer wall 11 having a bottom plate 11a, and an inner wall 12 that covers the inner surface of the outer wall 11. Examples of materials for the inner wall 12 include refractory materials such as firebricks and heat-resistant concrete, and examples of materials for the outer wall 11 include heat-resistant steel plates. This allows the inner wall 12 to be protected by the outer wall 11. In this embodiment, the primary combustion furnace 10 is illustrated as having a cylindrical shape, but it is not necessarily limited to a cylindrical shape and may be, for example, a polygonal cylinder that is rectangular, hexagonal, or other such shape when viewed from above.
１次燃焼炉１０には、１次燃焼炉１０内に焼却物を投入するための略矩形状の投入口１５が設けられている。この投入口１５は、その端部に開閉自在に枢着された片開式の投入扉１５ａを有している。 The primary combustion furnace 10 is provided with a roughly rectangular inlet 15 for feeding materials for incineration into the primary combustion furnace 10. This inlet 15 has a single-wing input door 15a pivotally attached to one end so that it can be opened and closed freely.
投入口１５の下方位置には、灰出部１４が連設され、この灰出部１４の端部に片開式の灰出扉１４ａが開閉自在に枢着されて締着具でロックされている。この灰出扉１４ａを開扉して燃焼を終えた焼却物の燃焼灰を外部へ排出するようになっている。 The ash discharge section 14 is connected to the lower end of the inlet 15, and a single-wing ash discharge door 14a is pivotally attached to the end of this ash discharge section 14 so that it can be opened and closed freely and is locked with a fastener. When this ash discharge door 14a is opened, the combustion ash from the incinerated material after combustion is completed can be discharged to the outside.
送風装置６０は、送風ファン６１を動作することによって、吸気口６２から外部空気を取り入れて、取り入れた外部空気を、１次燃焼炉に供給する装置である。外部空気は、送風管６３を経由して１次燃焼炉１０に供給される。 The blower 60 operates the blower fan 61 to take in outside air through the air intake 62 and supply it to the primary combustion furnace. The outside air is supplied to the primary combustion furnace 10 via the air duct 63.
送風管６３は外壁１１に取り付けられており、外壁１１の下端から上端の方向に向かって垂直に延びている。２本の送風管６３が、対向して取り付けられており、送風管６３同士は、下端で接続管６５を介して接続している。一方の送風管６３に、送風ファン６１が接続している。 The air ducts 63 are attached to the exterior wall 11 and extend vertically from the bottom to the top of the exterior wall 11. Two air ducts 63 are attached opposite each other and are connected at their bottom ends via a connecting pipe 65. A blower fan 61 is connected to one of the air ducts 63.
送風ファン６１によって取り入れられる外部空気は、送風管６３を経由し、さらに、外殻部１７を貫通して開孔される複数の送風孔６０ａを経由して、１次燃焼炉１０に供給される。送風孔６０ａは、周方向に傾斜する孔である。これにより、送風装置６０によって１次燃焼炉１０に取り入れられる外部空気は、燃焼ガスＧ１の燃焼を促進させるとともに、燃焼ガスＧ１を周方向に渦巻状に回動させる。 External air taken in by the blower fan 61 passes through the air duct 63 and then through multiple air holes 60a that penetrate the outer shell 17, before being supplied to the primary combustion furnace 10. The air holes 60a are circumferentially inclined. As a result, the external air taken into the primary combustion furnace 10 by the blower device 60 promotes combustion of the combustion gas G1 and causes the combustion gas G1 to spiral in the circumferential direction.
誘導板３０は所定の厚さを持つ円盤形状で、１次燃焼炉１０の上端に支持されている。誘導板３０には１つの誘導孔３２が設けられており、仮想誘導孔軸線Ｌ２は傾斜角Ｒを伴って周方向に延びている。仮想誘導孔軸線Ｌ２は、１次燃焼炉１０側の誘導孔３２の図心と、２次燃焼炉２０側の誘導孔３２の図心を通る仮想線である。なお、仮想誘導孔軸線Ｌ２が延びる方向は、１次燃焼炉１０側から２次燃焼炉２０側に向かって、燃焼バーナー４１から遠ざかる方向である。 The guide plate 30 is disk-shaped with a predetermined thickness and is supported on the upper end of the primary combustion furnace 10. The guide plate 30 has one guide hole 32, and the imaginary guide hole axis L2 extends circumferentially at an inclination angle R. The imaginary guide hole axis L2 is an imaginary line passing through the centroid of the guide hole 32 on the primary combustion furnace 10 side and the centroid of the guide hole 32 on the secondary combustion furnace 20 side. The imaginary guide hole axis L2 extends from the primary combustion furnace 10 side toward the secondary combustion furnace 20 side, away from the combustion burner 41.
傾斜角Ｒは３５°～５５°であることが好ましい。より好ましくは、３５°～４５°である。これにより、２次燃焼炉２０内の再燃焼ガスを、効率的に渦巻流とすることができる。誘導孔３２の形状は、仮想誘導孔軸線Ｌ２に垂直となる面が円形である。すなわち、傾斜角Ｒに沿って形成される円筒形の孔である。これにより、燃焼ガスＧ１の、２次燃焼炉２０への円滑な導入が可能となる。 The inclination angle R is preferably 35° to 55°, and more preferably 35° to 45°. This allows the reburning gas in the secondary combustion furnace 20 to efficiently form a vortex flow. The shape of the induction hole 32 is such that the plane perpendicular to the imaginary induction hole axis L2 is circular. In other words, it is a cylindrical hole formed along the inclination angle R. This allows the combustion gas G1 to be smoothly introduced into the secondary combustion furnace 20.
誘導板３０の厚さは、平面視で、１次燃焼炉１０側の孔と、２次燃焼炉２０側の孔が所定の間隔をあけて離隔するように設定することが好ましい。例えば、傾斜角Ｒが４５°のときの誘導板３０の厚さは、円筒形の孔の直径の√２倍を超える厚さとすることが好ましい。また、傾斜角Ｒが４５°を下回るときは、誘導板３０の厚さは、円筒形の孔の直径の√２倍を下回る厚さとしてもよいし、傾斜角Ｒが４５°を上回るときは、誘導板３０の厚さは、円筒形の孔の直径の√２倍を上回る厚さとすることが好ましい。 The thickness of the guide plate 30 is preferably set so that, in plan view, the hole on the primary combustion furnace 10 side and the hole on the secondary combustion furnace 20 side are separated by a predetermined distance. For example, when the inclination angle R is 45°, the thickness of the guide plate 30 is preferably greater than √2 times the diameter of the cylindrical hole. Furthermore, when the inclination angle R is less than 45°, the thickness of the guide plate 30 may be less than √2 times the diameter of the cylindrical hole, and when the inclination angle R is greater than 45°, the thickness of the guide plate 30 is preferably greater than √2 times the diameter of the cylindrical hole.
誘導板３０の厚さと、誘導孔３２の形状との関係を上述の通り設定することで、２次燃焼炉２０に流入する燃焼ガスＧ１は、誘導孔３２の面に接触して、経路を変更し仮想誘導孔軸線Ｌ２が延びる方向に方向を変えながら２次燃焼炉２０に誘導される。すなわち、仮に、燃焼ガスＧ１が垂直に上昇したとしても、上昇する過程で、誘導孔３２の壁面に接触するので、直接に２次燃焼炉２０に流入することはない。 By setting the relationship between the thickness of the guide plate 30 and the shape of the guide hole 32 as described above, the combustion gas G1 flowing into the secondary combustion furnace 20 comes into contact with the surface of the guide hole 32, changes its path, and is guided into the secondary combustion furnace 20 while changing direction in the direction of the virtual guide hole axis L2. In other words, even if the combustion gas G1 rises vertically, it comes into contact with the wall surface of the guide hole 32 during the upward movement, and therefore does not flow directly into the secondary combustion furnace 20.
上述の誘導板３０の厚さと、傾斜角Ｒ、および誘導孔３２の関係は例示に過ぎず、必ずしも上述の条件を満たす必要はない。燃焼ガスＧ１が誘導孔３２を経由して２次燃焼炉に流入するとき、所定の渦巻流を発生できる状態を確保できれば良い。 The relationship between the thickness of the guide plate 30, the inclination angle R, and the guide holes 32 described above is merely an example, and does not necessarily have to meet the above conditions. It is sufficient to ensure that a predetermined vortex flow can be generated when the combustion gas G1 flows into the secondary combustion furnace through the guide holes 32.
２次燃焼炉２０は、１次燃焼炉１０と同じ直径の円筒形をしており、接続部７０を介して１次燃焼炉１０と着脱可能に接続されている。なお、２次燃焼炉２０の直径を１次燃焼炉１０の直径よりも小さく設定してもよい。 The secondary combustion furnace 20 has a cylindrical shape with the same diameter as the primary combustion furnace 10 and is detachably connected to the primary combustion furnace 10 via a connection part 70. The diameter of the secondary combustion furnace 20 may be set smaller than the diameter of the primary combustion furnace 10.
２次燃焼炉２０の２次外殻部２７は、天井２１Ｔを有する円筒状の外周壁２１と、外周壁２１の内面を覆う内周壁２２で構成されている。内周壁２２の素材は、耐火煉瓦や耐熱コンクリート等の耐火物が、また、外周壁２１の素材は、耐熱性鋼板が例示されている。これにより内周壁２２は外周壁２１によって保護され得る。本実施形態では、２次燃焼炉２０は、円筒形状を例示しているが、必ずしも円筒形状に限ることなく、例えば、平面視四角形、六角形等の多角形筒体であってもよい。 The secondary outer shell 27 of the secondary combustion furnace 20 is composed of a cylindrical outer wall 21 having a ceiling 21T, and an inner wall 22 that covers the inner surface of the outer wall 21. Examples of materials for the inner wall 22 include refractory materials such as firebricks and heat-resistant concrete, and examples of materials for the outer wall 21 include heat-resistant steel plate. This allows the inner wall 22 to be protected by the outer wall 21. In this embodiment, the secondary combustion furnace 20 is illustrated as having a cylindrical shape, but it is not necessarily limited to a cylindrical shape and may be, for example, a polygonal cylinder that is rectangular, hexagonal, or other such shape when viewed from above.
２次燃焼炉２０の下端部の外周壁２１に、燃焼バーナー４１が取り付けられている。燃焼バーナー４１は、ノズル４１ａから火炎又は空気を２次燃焼炉２０に吹き込むことで、１次燃焼炉１０で発生した燃焼ガスＧ１を、２次燃焼炉２０内で、再燃焼ガスＧ２として再燃焼させるのを補助する。 A combustion burner 41 is attached to the outer peripheral wall 21 at the lower end of the secondary combustion furnace 20. The combustion burner 41 blows flame or air into the secondary combustion furnace 20 from a nozzle 41a, thereby assisting in the re-burning of the combustion gas G1 generated in the primary combustion furnace 10 as re-burned gas G2 within the secondary combustion furnace 20.
燃焼バーナー４１は、その吹き込み量を調整して２次燃焼炉２０内での燃焼補助を適正に調整することができる。１次燃焼炉１０の温度が高まれば、燃焼バーナー４１に吹き込むガスや灯油などの燃料を停止して、送風のみとすることもできる。 The combustion burner 41 can adjust its injection amount to appropriately adjust the combustion support within the secondary combustion furnace 20. If the temperature of the primary combustion furnace 10 rises, the injection of fuel such as gas or kerosene into the combustion burner 41 can be stopped, and only air can be blown.
図５、図６に示す通り、再燃焼ガス排出部５０は、天井２１Ｔに取り付けられており、誘導板３０の方向に向かって延びる円筒形状の円筒部５１と、円筒部５１の先端を塞ぐ閉塞部５２を有しており、円筒部５１に、再燃焼ガスＧ２を外部に排出するための排出口５３が設けられている。 As shown in Figures 5 and 6, the reburned gas exhaust section 50 is attached to the ceiling 21T and has a cylindrical portion 51 extending toward the guide plate 30 and a closing portion 52 that closes the tip of the cylindrical portion 51. The cylindrical portion 51 is provided with an exhaust port 53 for exhausting the reburned gas G2 to the outside.
排出口５３の下端は、少なくともノズル４１ａの先端よりも高い位置に設定することが好ましい。より好ましくは、閉塞部５２の下端を、ノズル４１ａの先端よりも高い位置に設定することである。これにより、再燃焼ガスＧ２の十分な周方向の回動が確保され、再燃焼ガスＧ２の２次燃焼炉２０内での所定の滞留時間を確保できる。 It is preferable to set the lower end of the exhaust port 53 at a position at least higher than the tip of the nozzle 41a. More preferably, the lower end of the obstruction section 52 is set at a position higher than the tip of the nozzle 41a. This ensures sufficient circumferential rotation of the reburning gas G2, ensuring that the reburning gas G2 remains in the secondary combustion furnace 20 for a predetermined period of time.
排出口５３は、曲率がほぼ一定となる曲線で構成される外縁によって画定されている。具体的には、正面視で略円形の孔が開けられている。また円筒部５１の上端部には天井２１Ｔに設置するための設置部５４が設けられている。このような構造とすることで、再燃焼ガス排出部は温度変化による応力集中が生じ難くなり、従来から構造上の弱点とされていた再燃焼ガス排出部の耐久性が向上する。 The exhaust port 53 is defined by an outer edge composed of a curve with a nearly constant curvature. Specifically, it is a roughly circular hole when viewed from the front. Furthermore, a mounting section 54 is provided at the upper end of the cylindrical section 51 for installation on the ceiling 21T. This structure makes the reburned gas exhaust section less susceptible to stress concentration due to temperature changes, improving the durability of the reburned gas exhaust section, which has traditionally been considered a structural weakness.
本発明の実施形態に係る焼却炉の使用について説明する。 This section explains how to use an incinerator according to an embodiment of the present invention.
１次燃焼炉１０の投入扉１５ａを開扉して、廃タイヤや廃プラスッチク等の被焼却物を１次燃焼炉１０に投入する。併せて、紙や木材等も燃焼補助材として投入して着火させやすくする。着火時においては、１次燃焼炉１０の外面下部に設けた送風ファン６１を起動させて送風孔６０ａから１次燃焼炉１０内に周方向に回動する空気を供給する。 The loading door 15a of the primary combustion furnace 10 is opened, and materials to be incinerated, such as waste tires and waste plastic, are loaded into the primary combustion furnace 10. Paper, wood, and other combustion aids are also loaded to facilitate ignition. When igniting, the blower fan 61 located on the lower exterior surface of the primary combustion furnace 10 is activated to supply circumferentially rotating air into the primary combustion furnace 10 through the air outlet 60a.
これにより、被燃焼物の燃焼が促進されるとともに、１次燃焼ガスＧ１は、周方向の渦巻状の回動を伴って上昇する。 This promotes combustion of the material to be combusted, and the primary combustion gas G1 rises while rotating in a circumferential spiral.
廃タイヤ等に着火して燃焼が進み１次燃焼炉１０の温度が上昇した時点で、送風ファン６１の送風量を絞り、送風孔６０ａから流入する外部空気の量を調整する。 When the waste tires and other materials are ignited and combustion progresses, causing the temperature in the primary combustion furnace 10 to rise, the airflow rate of the blower fan 61 is reduced to adjust the amount of external air flowing in through the air vents 60a.
１次燃焼によって発生した燃焼ガスＧ１は、誘導板３０に設けられた誘導孔３２を通過して、２次燃焼炉２０内に、直接に流入する。このとき、燃焼ガスＧ１は、誘導孔３２の傾斜角Ｒによってその進行方向が周方向に変更されて、内周壁に沿って移動することで、旋回力が付与される。さらに、燃焼バーナー４１の先端に設けられるノズル４１ａから、仮想ノズル軸線Ｌ１の方向に向かって火炎が噴射されることで、再燃焼ガスＧ２の燃焼が促進されるとともに、その旋回力は、さらに増すこととなる。 The combustion gas G1 generated by the primary combustion passes through the guide holes 32 provided in the guide plate 30 and flows directly into the secondary combustion furnace 20. At this time, the direction of travel of the combustion gas G1 is changed circumferentially by the inclination angle R of the guide holes 32, and a swirling force is imparted to the combustion gas G1 as it moves along the inner circumferential wall. Furthermore, a flame is ejected from the nozzle 41a provided at the tip of the combustion burner 41 in the direction of the imaginary nozzle axis L1, promoting the combustion of the re-burning gas G2 and further increasing the swirling force.
２次燃焼炉２０内での再燃焼ガスＧ２は、旋回状態に保持される。その間に、再燃焼ガスＧ２中に含まれている未燃焼ガスは完全燃焼させられる。 また、この旋回状態中に、再燃焼ガスＧ２に含まれた煤煙や塵埃等は、２次燃焼炉２０内で完全燃焼され、清浄な無煙ガスが排気口５３から上部に排出される。 The reburned gas G2 in the secondary combustion furnace 20 is maintained in a swirling state. During this time, any unburned gas contained in the reburned gas G2 is completely combusted. Also, during this swirling state, soot, dust, and other contaminants contained in the reburned gas G2 are completely combusted in the secondary combustion furnace 20, and clean, smokeless gas is discharged upward from the exhaust port 53.
すなわち、再燃焼ガスＧ２を２次燃焼炉２０内で周方向に渦巻状に回動させる目的は、再燃焼ガスＧ２の２次燃焼炉２０内での滞留時間を長くして、その間に再燃焼ガスＧ２中に含まれている未燃焼ガスや、煤煙、塵埃等を、完全燃焼させるためである。 In other words, the purpose of rotating the reburned gas G2 in a spiral circumferential direction within the secondary combustion furnace 20 is to increase the residence time of the reburned gas G2 within the secondary combustion furnace 20, thereby completely combusting the unburned gas, soot, dust, etc. contained in the reburned gas G2 during that time.
上述した通り、１次燃焼炉１０、２次燃焼炉２０、誘導板３０、再燃焼ガス排出部５０は、上下方向に直列に配置されているため、燃焼ガスＧ１、再燃焼ガスＧ２の温度が途中で低下することがないことから、燃焼効率を高くすることができる。また、それぞれの構成部品は、比較的単純な構造であることから、容易に耐久性の向上を図ることができる。さらに、製造コストも安価であり、中小事業所から一般家庭まで容易に設置して利用することができる。 As described above, the primary combustion furnace 10, secondary combustion furnace 20, guide plate 30, and re-burned gas exhaust section 50 are arranged in series in the vertical direction, which prevents the temperatures of the combustion gas G1 and re-burned gas G2 from dropping midway, thereby improving combustion efficiency. Furthermore, each component has a relatively simple structure, making it easy to improve durability. Furthermore, manufacturing costs are low, making it easy to install and use in small and medium-sized businesses and ordinary homes.
本実施形態における焼却炉は、あくまでも例示であり、本発明の技術的思想を超えない範囲で、改変することができる。 The incinerator in this embodiment is merely an example and can be modified without departing from the technical spirit of the present invention.
本実施形態の小型燃焼炉は、燃焼効率が高く煤煙や塵埃等の発生を極力抑制することができるため、設置場所の制約を受けることなく設置できる。また、安価であり、中小事業所、一般家庭への利用促進が期待できることから、産業上の利用可能性は大である。 The small combustion furnace of this embodiment has high combustion efficiency and minimizes the generation of soot, smoke, dust, etc., so it can be installed without restrictions on installation location. It is also inexpensive, and is expected to be used by small and medium-sized businesses and ordinary households, making it highly applicable industrially.
１ 焼却炉
１０ １次燃焼炉
２０ ２次燃焼炉
２１Ｔ 天井
３０ 誘導板
３２ 誘導孔
４１ 燃焼バーナー
５０ 再燃焼ガス排出部
５１ 円筒部
５２ 閉塞部
５３ 排出口
６０ 送風装置
６０ａ 送風孔
６３ 送風管
７０ 接続部
Ｇ１ 燃焼ガス
Ｇ２ 再燃焼ガス
Ｌ１ 仮想ノズル軸線
Ｌ２ 仮想誘導孔軸線
Ｒ 傾斜角
1 Incinerator 10 Primary combustion furnace 20 Secondary combustion furnace 21T Ceiling 30 Guide plate 32 Guide hole 41 Combustion burner 50 Re-burning gas discharge section 51 Cylindrical section 52 Blocking section 53 Discharge port 60 Blower device 60a Blower hole 63 Blower pipe 70 Connection section G1 Combustion gas G2 Re-burning gas L1 Virtual nozzle axis L2 Virtual guide hole axis R Inclination angle
Claims (2)
前記１次燃焼炉に送風して、前記燃焼ガスを周方向に渦巻状に回動させる送風装置と、
前記１次燃焼炉で発生した前記燃焼ガスを、再燃焼ガスとして再燃焼させる２次燃焼炉と、
前記燃焼ガスを前記２次燃焼炉に誘導するための１つの誘導孔が設けられる誘導板と、
前記２次燃焼炉の下端部に取り付けられる燃焼バーナーと、
前記２次燃焼炉の天井に取り付けられる再燃焼ガス排出部と、を備え、
前記２次燃焼炉は前記１次燃焼炉の上方に位置し、前記誘導板を介して前記１次燃焼炉に接続し、
前記燃焼バーナーの先端部に設けられるノズルが延びる方向となる仮想ノズル軸線は、前記誘導孔の方向に向かって周方向に延び、
前記燃焼バーナーによって再燃焼される前記再燃焼ガスは、前記２次燃焼炉内を周方向に渦巻状に回動して、前記再燃焼ガス排出部から排出され、
前記誘導孔の前記１次燃焼炉の側の図心と、前記２次燃焼炉側の図心を通過する仮想誘導孔軸線は、傾斜角を伴って前記仮想ノズル軸線が延びる方向に延び、
前記傾斜角は３５°～５５°であり、
前記誘導板はコンクリート製の板であり、
前記誘導板の厚さは、平面視で、前記１次燃焼炉側の孔と、前記２次燃焼炉側の孔が所定の間隔をあけて離隔するように設定されることを特徴とする燃焼炉。 A primary combustion furnace that directly burns the materials to be incinerated and generates combustion gases;
a blower that blows air into the primary combustion furnace and causes the combustion gas to spiral in a circumferential direction;
a secondary combustion furnace that re-burns the combustion gas generated in the primary combustion furnace as a re-burning gas;
an induction plate having one induction hole for guiding the combustion gas to the secondary combustion furnace;
a combustion burner attached to a lower end of the secondary combustion furnace;
a re-burning gas exhaust unit attached to the ceiling of the secondary combustion furnace;
the secondary combustion furnace is located above the primary combustion furnace and is connected to the primary combustion furnace via the induction plate;
a virtual nozzle axis, which is a direction in which a nozzle provided at a tip end of the combustion burner extends, extends in a circumferential direction toward the induction hole;
The reburned gas reburned by the combustion burner rotates in a spiral shape in the circumferential direction within the secondary combustion furnace and is discharged from the reburned gas discharge section ,
a virtual induction hole axis passing through the centroid of the induction hole on the side of the primary combustion furnace and the centroid of the induction hole on the side of the secondary combustion furnace extends in a direction in which the virtual nozzle axis extends, with an inclination angle;
The tilt angle is 35° to 55°,
The guide plate is a concrete plate,
A combustion furnace characterized in that the thickness of the induction plate is set so that the hole on the primary combustion furnace side and the hole on the secondary combustion furnace side are separated by a predetermined distance in a plan view .
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