JPH03504889A - 焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 焼　　却　　炉 本発明は、燃焼室本体とは別に燃焼ガスの最終の燃焼を改良するために付加的な バーナ装置による燃焼ガスの燃焼が行われる二次燃焼室を有する型式の焼却炉も しくは火葬装置に関する。

火葬場に含まれる慣用の焼却炉は、その中心部分としてガス、油または電気によ り、最も多くの場合には油バーナにより加熱される棺のための燃焼スペースを含 む。

燃焼スペースが約７００℃まで予熱された後、加熱が中断されて棺が挿入される 。その後、空気が供給され、棺がひとりでに着火してその内容物と共に燃焼する 。そのプロセス中、その温度は約１１００℃まで上昇する。燃焼ガスが煙突に導 かれる前に燃焼ガスを最終的に燃焼させるために、後燃焼領域または室に過剰の 二次空気が供給される。この焼却炉の型式の最新の焼却炉が、例えばスエーデン 特許第３６３８８６号明細書に記載されている。

しかしながら、このような焼却炉はいくつかの不利点を有し、なかんずく、審美 的な見地から特に火葬場に大きい煙突を設けることを避けるために通風が悪いと いう不利点を有している。審美的な見地から外部熱源（例えば、油バーナ）によ り燃焼を積極的に支持することを避けることが望まれているので、燃焼の結果は 、燃焼プロセスの開始時および終了時において炉内温度が低過ぎるために、しば しば十分ではない。このために、後燃焼室内の温度が低下して最終の燃焼が不完 全になると共に、煙突から臭気および煙が排出される。

この慣用の焼却炉の設計を種々に開発することにより、これらの不利点を矯正す る試みがなされた。したがって、例えば、米国特許第１，１５６．３９８号、米 国特許第３．５３８．８６４号および西独特許第２５７５７６号の明細書には、 −次燃焼室の下方に配置された後燃焼室が特殊のアフターバーナを備え、−次燃 焼室からの燃焼ガスが一次燃焼室の下部の１個またはそれ以上の開口部を通して アフターバーナを通らなければならない焼却炉が記載されている。これらの焼却 炉の設計においては、煙突の通風が改良されかつ最終の燃焼が良好になるけれど も、依然として燃焼ガスの最終の燃焼は厄介な環境公害、例えば、ダイオキシン および窒素酸化物の発生を十分に制限しまたはなくすために十分に効果的ではな い。

燃焼ガスが一次燃焼室の下部において排出されるために、燃焼室の上部における 燃焼ガスの転化が悪く、その結果、二次燃焼室中に流入する燃焼ガスの組成の大 きい変動が生ずる。これは、容易に理解されるように、最終の燃焼に不利な影響 をおよぼす。それに加えて、後燃焼室内の熱を一次燃焼室内で利用するためにあ る程度回収するのは、米国特許第３，５３８，８６４号明細書に記載の設計のみ である。

本発明の目的は、例えばダイオキシンを実質的に完全になくし、かつ窒素酸化物 含有量を可成り減少させるために、完全に十分な極めて効果的な最終の燃焼が達 成されると共に、後燃焼室からの燃焼を−・次燃焼室に効果的にフィードバック させる、この明細書の序文に述べた種類の改良された焼却炉装置を提供すること にある。

本明細書における用語「焼却炉」は、広義に解釈されるべきであり、火葬場用の 焼却炉に加えて、病院、家畜病院等に同様に使用される炉を包含するものである 。

本発明によれば、上記の目的は、一方では、−次燃焼室からその上部の特殊の形 状の間隙を通して一次燃焼室の側部に配置された混合室まで排出されるガスによ り後燃焼室に流入する燃焼ガスの非常に均質な組成が得られ、燃焼ガスが後燃焼 室内のバーナに通される前にこの混合室内で完全に混合され、他方、二次燃焼室 内の高い温度における滞留時間が増大されかつ良好に調整され、かつそれにより 一次燃焼室の下方にかつ好ましくは混合室の下方にこれらの燃焼室の底部と熱交 換接触する曲がりくねった通路として配置された二次燃焼室により一次燃焼室へ の熱の均一なかつ効果的なフィードバックが行われる改良された非対称の焼却炉 構造体により達成される。

さらに、本発明によれば、上記の間隙の高さは調節可能であり、かつ少なくとも その上縁は容易に交換できる。

したがって、燃焼プロセスは、炉の通風調節性になんら影響をおよぼさないで最 適化することができる。

このような焼却炉装置は、請求の範囲第１項に記載の特徴を有している。本発明 の有利な実施例は従属請求の範囲に開示されている。

したがって、従来の炉構造により得られない本発明による焼却炉装置の本質的な 特性は、すべての燃焼ガスが同一の温度および制御プロフィルを通して単一の通 路に沿って流れ、それにより均一な煙道ガス生成物を発生させることが保証され ることである。

さて、本発明の特殊の非限定的な実施例を添付図面を参照して以下に詳細に説明 する。

第１図は本発明による焼却炉装置の一実施例の垂直断面図、 第２図は第１図をＡ−Ａ線に沿って裁った垂直断面図、第３図は第２図をＢ−Ｂ 線に沿って裁った水平断面図、第４図は第２図をＣ−Ｃ線に沿って裁った水平断 面図、そして 第５図は第４図をＤ−Ｄ線に沿って裁った垂直部分断面図である。

第１図ないし第４図に例示しかつ火葬場に使用されるように意図された焼却炉は 、少なくとも耐熱性である熱絶縁材料からなる外層２により被覆された高度の耐 火性材料から製造された内側炉構造体１を含む。内側炉構造体１は、主として、 底部３、二つの長い側壁部４，５、二つの短い側壁部６，７および若干アーチ形 のルーフ８とにより形成されている。この焼却炉は、二つの水平仕切壁部９およ び１０と以下にさらに詳細に記載する垂直方向に完全に延びていない垂直仕切壁 部１１により、棺が挿入されるようになった一次燃焼室１２、混合室１３および 二次燃焼室１４に区分されている。二次燃焼室１４は、完全に水平方向に延びる 延長部を有しておらず、かつ同様に以下に詳細に記載する仕切壁１５および１６ により三つの平行な相互に連結された通路部分１４ａ。

１４ｂおよび１４ｃに区分されている。−火燃焼室１２の上部の短い側壁部６に は、バーナ１７、例えば、油バーナが配置され、そして例示した実施例の場合に は、バーナ１７は燃焼室内に斜めに内方にかつ下方に向けられている。−火燃焼 室１２の反対側の短い側壁部７には棺挿入用ハツチ１８が配置されている。

−火燃焼室１２には、−次空気を供給するための下側ダクトがその長い側壁部５ および１１に設けられており、かつ符号１９および２０によりそれぞれ示しであ る。燃焼室１２のための上側の一次空気ダクトがルーフ８に配置され、かつ符号 ２１で示しである。また、二次空気を供給するための自由選択により使用される ダクトを符号２２で示してあり、これらはルーフ８に配置されかつ混合室１３中 に開口している。

上記の部分的な仕切壁部１１は可変の上側部分１１ａを有し、それにより該上側 部分の高さおよびプロフィル、それにより仕切壁部１１とルーフ８との間に形成 された間隙２３のサイズおよび形状を各々の個々の炉に対して調節して最適の通 風を得ることができ、したがって、−火燃焼室１２から混合室１３への燃焼ガス の最適の排出と共に、現在の炉の一つの問題である換気用開口部の熱摩耗を最小 限にとどめることができる。したがって、例えば、ガスの流れの主な部分を炉の 通風調節性に影響をおよぼさないで間隙に沿った好適な箇所まで移動させること ができる。仕切壁部１１の上側部分１１ａのこのような調節性は、例えば、該上 側部分を好適な形状の「積重ね煉瓦Ｊ　　（ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｂｒｉｃｋｓ　 ）　、例えば、積み重ねることができかつ凹凸形の装置または同様な装置により 自動ロックされるセラミックブロックの形態で構成可能にすることにより得られ る。燃焼室１２および混合室１３を分離する仕切壁部分全体は、燃焼室のこの部 分が通常比較的に大きく摩耗するので、容易に取り替えることができるように好 ましく構成することができる。また、別の態様として、仕切壁部１１の上側部分 はセラミック成形組成物から構成することができ、それにより連続した均一なか つ選択可能な間隙プロフィルが得られる。

混合室１３の前側部分（すなわち、第３図の左側部分）には、二次燃焼室の前側 通路部分１４ａと連絡するために底部１０に形成された開口部２４が設けられて いる。

バーナ装置２５が通路部分１４ａ内を貫通するように開口部２４と通路部分１４ ａとの間に配置され、混合室１３からの燃焼ガスが燃焼室の第１部分１４ａ内に 導かれる前にバーナ装置２５を通過するように強制される。

この例示した実施例の場合のバーナ装置２５は、第５図から最も明瞭に理解され るように、エゼクタ型でありかつ混合ノズル２７から若干の距離に配置された高 い衝撃噴流を発生するジェットバーナ２６を含む。ジェットバーナ２６の開口部 ２９のまわりのリングには、空気または酸素供給ライン２８が貫通している。混 合ノズル２７は、第５図から理解されるように、有利な段のついた形状を有して おり、それにより特にガスの抵抗およびガスの速度に起因する灰堆積物を減少さ せる。混合室１３の底部開口部２４がジェットバーナ２６とノズル２７との間の 中間のスペース３０と直接に連絡しているので、前述したように、混合室を去る すべての燃焼ガスはバーナ装置２５によるエゼクタ作用により効果的に吸引され る。

二次燃焼室１４は、第４図から最も良く理解されるように、−火燃焼室１２およ び混合室１３の下方の実質的に全体のスペースを占めている。二次燃焼室１４は 、短い側壁部６およびその反対側の側壁部７から突出した前述した仕切壁部１５ および１６のそれぞれにより三つの平行な通路部分１４ａ、１４ｂおよび１４ｃ からなるうビリンス状の通路に区分されている。通路部分１４ｃは煙突（図示せ ず）と接続された煙道ガス３１に終端している。

バーナ装置２５の作動は、二次燃焼室１４、好ましくはその第１部分１４ａ内に 配置されかつ第４図に符号３２で示した少なくとも１個の温度センサを介して制 御することができる。同様にして、空気供給ダクト２８を通しての過剰空気の供 給は、二次燃焼室１４内に好適に設けられかつ第４図に符号３３で示した１個ま たはそれ以上のセンサにより制御することができる。

第１図ないし第５図に例示した焼却炉装置を使用する場合には、−次燃焼室１２ がバーナ１７により先づ好適な温度、例えば、約７００℃まで加熱される。その 後、加熱が中断され、火葬しようとする死体を収納した棺がハツチ１８を通して 挿入され、その後−次空気が空気ダクト１９，２０．２１を通して供給される。

その後、挿入された棺がひとりでに着火して調整された速度で焼かれ、核内に配 置された死体の火葬がなされる。空気不足の状態で一次燃焼室１２内の燃焼が起 こり、その結果、燃焼プロセスに熱分解的な性質が与えられる。その結果発生し た部分的に燃焼可能な燃焼ガスは、部分的な仕切壁部１１とルーフ８との間の間 隙２３を通して混合室１３内に吸い込まれる。仕切壁部１１の調節可能な上側部 分１１ａは焼却炉の作動中調節されて、その高さおよびプロフィルを好適に調節 することによりできる限り良好な換気作用が得られる。この場合には、第２図に 例示した段のついたプロフィルにより最良の結果が得られる一例を想定している 。

アーチ形ルーフ８に隣接して換気用間隙２３が配置されているために、蓄積した 煙道ガスのポケットが形成されないで、燃焼室１２内の燃焼ガスの良好な転化が 得られる。このため、混合室１３に到達する燃焼ガスの組成の大きい変動の発生 が回避される。混合室１３内では、混合室に達する燃焼ガスのいかなる濃度の差 も、燃焼ガスが底部の開口部２４を通って燃焼装置２５中に吸い込まれる前に均 等化される。

空気供給ダクト２８を通して過剰空気を供給する間に、バーナ装置２５内で燃焼 ガスの効果的な後燃焼が起こる。

前述したように、この過剰空気は混合室１３の上側部分のダクトを通しての二次 空気により選択自由に補給することができる。空気の供給およびバーナ装置２５ の作用は、できる限り効果的な最終燃焼が得られるように、二次燃焼室１４内に 配置された酸素センサ３２および温度センサ３３のそれぞれにより制御される。

二次燃焼室１４がラビリンス状の形状に構成されているために、二次燃焼室内の 燃焼ガスの滞留時間が延長されかつ良好に制御される。したがって、燃焼ガスの 効果的な最終燃焼が保証される。例えば、ダイオキシンを分解しかつ窒素酸化物 を効果的に減少させるために、少なくとも１０００℃〜１１００℃の温度の燃焼 ガスに対しては少なくとも０．８秒の滞留時間が必要であることが判明した。こ れは前記の構造を使用して全（支障なく達成される。したがって、煙道ガス通路 ３１を通して煙突に導かれる燃焼ガスは実質的に燃焼せしめられ、かつ特にダイ オキシンを含んでおらず、かつその窒素ガスの含有量が著しく減少する。

燃焼室１．４内の燃焼ガスの滞留時間が調整されるために、さらに、二次燃焼室 １４の主要部分が下方に配置された一次燃焼室１２の底部の下方に均一な温度が 得られ、かつこの構造により改良されかつ短縮されたプロセスサイクルが得られ る。

上記の焼却炉装置を病院または家畜病院において使用する場合、燃焼サイクルは 、勿論、バーナ１７による燃焼の連続的な支持を妨害する審美的な面での障害物 を備えていないことによりさらに迅速になる。

本発明は、勿論、特に上記に詳説しかつ添付図面に例示した実施例に限定される ものではなく、添付の請求の範囲に開示された本発明の全般的な概念の範囲内で 多くの変型および変更を実施することができる。

ＦＩＧ、１ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．一次燃焼室（１２）と、一次燃焼室を加熱する装置（１７）と、一次燃焼室 （１２）と連結した二次燃焼室（１４）と、二次燃焼室（１４）内に延びかつ一 次燃焼室からの燃焼ガスが二次燃焼室（１４）に流入するときに通されるアフタ ーバーナ装置（２５）とを備えた焼却炉装置において、一次燃焼室（１２）と前 記アフターバーナ装置（２５）との間に配置された混合室（１３）を備え、前記 混合室（１３）が、一次燃焼室（１２）の一方の長い側部に沿って延びかつ一次 燃焼室（１２）および混合室（１３）に共通の上側部分（８）と、前記上側部分 （８）から隔置されて一次燃焼室（１２）を混合室（１３）から分離する垂直方 向の部分的な仕切壁部（１１）の上縁との間に形成された通風間隙（２３）を介 して一次燃焼室（１２）と連絡しており、前記混合室（１３）がその一端部に形 成された少なくとも１個の開口部を通して二次燃焼室（１４）と連絡し、前記仕 切壁部（１１）の上側部分（１１ａ）の高さが調節可能であり、かつ二次燃焼室 （１４）が一次燃焼室（１２）の底部（９）の実質的に全体に沿って延びかつ該 底部と熱交換接触する曲がりくねった通路（１４ｂ，１４ｃ）を備えていること を特徴とする焼却炉装置。 ２．調整可能な供給装置（２８）が、空気または酸素を供給するためのアフター バーナ装置（２５）と関連して配置されていることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の装置。 ３．前記の調整可能な供給装置（２８）が、二次燃焼室（１４）内に配置された 酸素含有量センサ装置（３３）により制御されるようになっていることを特徴と する請求の範囲第２項に記載の装置。 ４．前記バーナ装置（２５）の作動が、二次燃焼室（１４）内に配置された温度 センサ装置（３２）により制御されるようになっていることを特徴とする請求の 範囲第１項乃至第３項のいずれか一項に記載の装置。 ５．混合室（１３）および一次燃焼室（１２）を分離する部分的な仕切壁部（１ １）の前記上側部分（１１ａ）の高さが、その長さに沿った異なる位置において 独立して調節可能であることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ か一項に記載の装置。 ６．アフターバーナ装置（２５）が、ジェットバーナ（２６）と、ジェットバー ナ（２６）との間に中間スペース（３０）を隔てて配置され、かつ二次燃焼室（ １４）内を貫通した混合ノズル（２７）とを含む型式のエゼクタ型式であり、前 記ジェットバーナ（２６）と混合ノズル（２７）との間の中間スペース（３０） が混合室（１３）と連通していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第５項 のいずれか一項に記載の装置。 ７．ジェットバーナ（２６）と混合ノズル（２７）との間の中間スペース（３０ ）が、混合室（１３）の底部（１０）の少なくとも１個の開口部（２４）と直接 に連絡していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一項に 記載の装置。 ９．混合室（１３）および一次燃焼室（１２）を分離する仕切壁部（１１）の実 質的に全体が交換できるようになっていることを特徴とする請求の範囲第１項乃 至第８項のいずれか一項に記載の装置。 １０．混合室（１３）の上側部分に設けられた二次空気を供給するための装置（ ２２）を含むことを特徴とする請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか一項に記 載の装置。