JPH04501758A - 燃焼装置 - 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】 燃焼装置 本発明は燃焼装置、例えば、廃棄物、特に限定するものではないがゴム製タイヤ 等の廃棄物用の燃焼炉または焼却炉に関する。

スクラップタイヤの廃棄は長年にわたって問題とされてきた。投棄やその後の埋 没により地下火災が引き起こされる。焼却はエネルギー回収の面では魅力的では あるが、許容できる汚染レベルで達成するのが困難であることが判明している。

その中に可燃材料を装入する一次燃焼チャンバーと、該燃焼チャンバーからの排 ガスを、これらのゾーンまたはチャンバーに供給される補助空気中でさらに燃焼 させるために導入する二次およびそれ以上の燃焼チャンバーを有する燃焼装置を 提供することは公知である。例えば、ホスキンソン（Ｈｏｓｋｉｎｓｏｎ）に対 する米国特許第４，６７４．４１．７号は、二次燃焼用のスタック（ｓｔａｃｋ ）に導入された空気が中央コアに沿って流動する排ガスと十分に混合せずに単に スタックの内壁に沿って流動する［キャンドルスティック（ｃａｎｄｌｅｓｔｉ ｃｋ）Ｊ効果を解決することが可能な焼却炉用の改良されたスタック構造を提案 している。この問題を解決するため、スタックの中央に設けられ、かつ、その長 さ方向に沿って形成されたある角度で外方に向かう複数の開口を有する細長い垂 直なチューブを通して、空気をスタックに導入するため、該チューブに導入され た空気はスタックの内壁に向かって下方かつ放射状外方に向かう。中央チューブ およびスタックの相対寸法にもよるが、スタックの内壁を上方に向かって流動す る排ガスの問題がいまだにあり、すなわち、中央チューブにより発生した乱流が スタックの内壁にまで侵入しない。

本発明は廃棄物を実質的に完全に燃焼できる焼却炉の改良されたデザインを提供 することにより、前記問題点を除去または軽減することを目的とする。

本発明によれば、その中に装入される可燃材料の一次燃焼を行う燃焼チャンバー と、−次燃焼により発生した排ガス用の排気導管と、−次空気を該燃焼チャンバ ーに導入するための一次空気入口手段と、該排ガスの燃焼をさらに促進させるた めに二次空気を少なくとも燃焼チャンバーに隣接した領域内の排気導管に導入す るための、導管内に配列された配気手段（ａｉｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ　ｍ ｅａｎｓ）を有する二次空気人口手段とからなり、さらに該二次空気人口が配気 手段の少なくとも一部分の範囲で導管壁内に設けられることを特徴とする燃焼装 置が提供される。

つぎに、添付図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。

図１は本発明の二次空気入口手段と排ガス再循環手段とを備えた燃焼炉の部分断 面図である。

図２は図１の■−■線に沿った断面図である。

図３は図２の■−■線に沿った断面図である。

図４は本発明の燃焼炉の第２の具体例の垂直断面図であり、挿入図は、その部分 拡大図を示す。

図５は配気パイプの配置を示すスタックの拡大断面図である。

図１〜３は、燃焼チャンバー１と、スタック２の形態の排気導管からなる修飾前 の炉である。有毒排気を減少または除去するため、炉には二次空気入口手段３と 、排ガス再循環手段４とが設けられる。

二次空気入口手段３は、スタック２の下部に容易に組み込まれ、かつ、ぴったり と嵌合するように２つの部分６．７（図２）から作成された中空の円筒状スリー ブ５からなる。該スリーブ５は、その間で、バイブ１０によって圧縮空気源（図 示せず）に連結された環状のプリナムチャンバーを規定する内壁および外壁８． ９を有する。

スリーブ５の内壁８は上方に向いた空気入口開口を有し、その形態を図３に示す 。二次空気入口手段３は、さらに二次燃焼空気用の中央配気装置１１を有し、該 配気装置は、支持体１４によってスタック２の中心線に吊され、かつ、バイブ１ ５によって圧縮空気源に連結されたプレナムチャンバー１３用の細長い流線形の ハウジング１２の形態をとる。該ハウジング１２には、スリーブ５と同様の縦列 の空気入口開口が設けられる。スリーブ５の内壁８にある空気入口は中央配気装 置１１の全範囲にわたって設けられるため、この領域の排ガスの上昇カラム（ａ ｓｃｅｎｄｉｎｇ　ｃｏｌｕｍｎ）には、環状断面からなる内周または外周から の二次空気が付与されることに注目すべきである。

排気再循環手段４は二次空気入口手段３の十分上方にあるスタック２内に配置さ れた逆カップの形態の排ガス収集器を有する。該収集器１６はバルブ制御空気人 口１８と共に導管１７に連結される。

該導管１７は一次燃焼チャンバー１に連結される。ファン１９は導管１７内の排 ガスのリターンフローを達成する。

使用時、−次燃焼チャンバー１内での燃焼操作については、増大する排ガスがス リーブ３およびハウジング１２から十分な二次燃焼空気を吸引するのを可能とす るのにちょうど十分な圧力で空気を二次空気入口手段３に供給する。この作用は 、ある速度のガスを付形された開口の上を通過させること、すなわち、ベンチコ リ効果により達成される。スタック２のこの領域での排ガスの二次燃焼または再 燃焼はかくして促進される。二次燃焼空気と排ガスの完全な混合は、環状の断面 流路の外周および内周上に空気入口を設けることにより確実となる。

ある比率の二次入口手段３の配ガス下流は収集器１６により収集され、バルブ制 御人口１８を通してさらに燃焼空気を入れながら導管１７を介して一次燃焼チャ ンバー１に戻される。排ガス再循環手段４は本発明の本質的な特徴ではないが、 二次空気入口手段により十分な後燃焼が行われる場合には省略するまたは操作か ら除いてもよい。

図４および図５は、下部または二次燃焼ゾーン２と、上部または三次燃焼ゾーン ３とに分割されたスタックが配置された一次燃焼チャ゛ンバー１からなる本発明 の燃焼炉の第２の具体例である。燃焼されるべき廃タイヤまたは他の材料は一次 燃焼チャンバー１に供給され、符号６で示すトランスミッションに連結されたド ライブシャフト５上に設けられたターンテーブル４上で支持される。該ターンテ ーブル４は上部グレート４ａとソリッドベース４ｂとからなる。入ロノイルブ７ ａ並びに一連のダクト８．９．１０（ターンテーブル４の上）および１１．１２ ．１３（ターンテーブル４の下）により制御されたチャンバー７から、空気を大 気圧で一次燃焼チャンノく−に供給する。該ダクト８〜１３の開放端は、−次燃 焼チャンノく一１内でスワーリング効果を生むように曲げられている。プロパン 燃料のパイロ・ノドバーナー１４．１５．１６はターンテーブル４の上の一次燃 焼チャンバー内に設けられる。該−次燃焼チャンバー１は、拡がったベース１ａ と、円筒状の中間部分１ｂと、二次燃焼チャンバー２を規定するスタック１７の 下方に向かって傾斜した部分と連結する上方に向かって傾斜した部分ＩＣとを有 する円形断面からなり、その拡がった上端は、通常のウィンドブレーカ１８によ り覆われたスタック１７の上部である略円筒状の三次燃焼ゾーン３の上方に向か って傾斜した下端に連結される。また、プロパン燃料のパイロット／　（−ナー １９．２０は一次および二次燃焼チャンバー１．２の接合部に設けられる。二次 および三次燃焼ゾーン２．３を構成するスタ・ツク１７のこれらの部分は、自然 の空気を矢印で示すケーシング内に吸引するのを促進するためのファンネル２２ に嵌合する開放下端と共にケーシング２１内で覆われる。ケーシング２１の上部 領域への空気の侵入は、スタック１７の下端の周囲に等角度で配置され、入って くる空気流中に位置する入口を有する外方に向かってカーブした下端を有しかつ 二次燃焼ゾーン２の上端近傍まで伸びて、この領域およびその上の三次燃焼ゾー ンにさらに空気を送る４本のパイプ２３により促進される（図中には２本しか示 していない）。二次および三次燃焼ゾーン内のスタック１７の外壁には、図４の 挿入図に拡大寸法で示す下方に向かう空気入口開口２４が設けられる。二次およ び三次燃焼ゾーン２．３には、圧縮空気源２８に連結された各々独立して調節で きる供給パイプ２７ａ、２７ｂに空気が供給される配気装置２５．２６が各々備 えられている。空気入口開口２４が各配気装置２５．２６の大部分の垂直範囲上 に設けられているため、ガスの上昇カラムは後記のように二次空気と十分混合さ れることに注目すべきである。

各配気装置２５．２６は図示しない手段によってスタック１７内で軸方向中央で 支持され、かつ、各々空気供給器２７ａ、２７ｂに連結された空気供給パイプ２ ５ａ、２６ａを有する。図４の挿入図にさらに詳しく示すように、各配気装置２ ５．２６の中央パイプ２５ａ、２６ａは複数の垂直方向に間隔を設けた接合部で 水平の分岐を有する（図４中の水平線により示す）。配気パイプ２５ａ、２６ａ に沿った各接合部は、図５に示すように、６０’回転した次の隣接した接合部の 分岐パイプを有する３本の等角度の間隔を設けた分岐パイプと連結する。二次燃 焼ゾーン配気装置２５の下端を除いて、分岐パイプ３０には、その中心線（およ びパイプの軸）が各接合部の共通平面上にある横方向空気出口スロット３１がそ の対応側面上に設けられるため、空気のシートは、図５の矢印で示すように、あ る方向の各分岐パイプ３０の同じ側面から、同じ接合部の隣接した分岐パイプに 向かって流れる。この略水平に出された空気は、ベンチュリ効果の結果、スタッ ク１７の壁の入口２４を通して入る内方に向かう空気と合流して、二次および三 次燃焼ゾーンの各々において反時計方向の螺旋状の上昇気流を形成しく図５の頂 部かられかるように）、それにより、これらのゾーンを効果的に延長し、十分な 燃焼のために多くの時間を提供すると共に二次空気と燃料ガスの完全混合を促進 する。二次燃焼シー７２の下部では、配気装置パイプ２５Ｈの第１番目または多 くの接合部の分岐パイプ３０は該分岐パイプの上側に設けられた出口スロット３ １を有するため、この領域内の配気装置２５から出る空気は一次燃焼チャンバー １から上方に向かう（図４の一番下の挿入図参照）。高位置の接合部からの分岐 パイプは、一番下の分岐パイプ３０からの二次空気の垂直流から、高位置の分岐 パイプ３０からの略水平な空気排出へのスムーズな移行を確実にするため、前記 の垂直及び横方向の配置方向の中間に位置する出口スロット３１を有する。

炉には、三次燃焼ゾーンの上のスタック内に位置し、かつ、適当な再循環サイク ロンファン３４およびパイプワーク３５によって一次燃焼チャンバー１に連結さ れた下方に向いた開放パイプ３３の形態の排ガス収集器からなる排気再循環手段 ３２が設けられる。

操作は、二次および三次燃焼ゾーン内の配気装置が上昇する燃料ガスのカラムを 通しての二次空気の侵入および混合を確実にするために全燃焼のためのポテンシ ャルが増大すること以外は、第１の具体例と同じである。

本発明の範囲から逸脱することなく種々の修飾および変形を加えることができる 。例えば、図４および図５の第２の具体例では、三次燃焼ゾーンは省略してもよ いか、または、さらに燃焼ゾーンを設けてもよい。ケーシング２１へ空気を送り 込み、そこから開口２４を介してスタックに送り込むことは、ケーシングに対し て圧縮空気を供給することにより、さらに促進される。スタックに対して十分な 空気入口を達成したままで該ケーシングを省略してもよい。また、排気再循環手 段なしに、十分な二次燃焼を達成してもよい。

特にスタックの二次およびそれ以上の燃焼ゾーンにおいて、非常に高い燃焼温度 が達成できるため、炉は、好ましくは、かかる極端な条件下で十分な作業寿命を 確実にするのに必要な程度の耐高熱材料、例えば、ステンレス鋼またはセラミッ ク材料から構成される。

図１〜図３に関する第１の具体例の場合で述べたように、二次空気入口手段を燃 焼装置の構造に組み込んでもよく、また、修飾として該装置に固定してもよい。

導管内に配置された二次配気装置を別に作成してもよく、例えば、出口を有する 横パイプが導管を越えて伸び、導管の外側から空気を供給してもよい。また、螺 旋状に形成した二次空気パイプを、その螺旋範囲に沿って適当な間隔を設けて出 口スロットを有する導管内に配置してもよい。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　３年　５月１６日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．その中に装入される可燃材料の一次燃焼を行う燃焼チャンバーと、一次燃焼 により発生した排ガス用の排気導管と、一次空気を該燃焼チャンバーに導入する ための一次燃焼空気入口手段と、該排ガスの燃焼をさらに促進させるために二次 空気を少なくとも燃焼チャンバーに隣接した領域内の排気導管に導入するための 、導管内に配列された配気手段を有する二次空気入口手段とからなり、さらに該 二次空気入口が配気手段の少なくとも一部分の範囲で導管壁内に設けられること を特徴とする燃焼装置。
2. ２．排気導管壁内の二次空気入口が、それを通して空気が排ガスの上昇カラムに より吸引される上方に向いた内部開口を有する請求項１記載の燃焼装置。
3. ３．配気装置が、圧縮空気源に連結される請求項１記載の燃焼装置。
4. ４．配気装置が、その長さ方向に沿って配列される上方向に向いた周囲の空気出 口開口を有するパイプからなる請求項３記載の燃焼装置。
5. ５．配気装置が、空気出口を設けた外方に向いた分岐パイプに連結された中央パ イプからなる請求項３記載の燃焼装置。
6. ６．分岐パイプが、略水平なシート状の二次空気を発生するように、その対応側 に横方向の空気開口を有し、導管壁を通して導入される上方に向いた空気を用い て上昇排ガスの螺旋状の流れを促進し、それにより、二次燃焼径路を延長し、か つ、ガスと空気の完全な混合を確実にする請求項５記載の燃焼装置。
7. ７．最下部の分岐パイプが、一次燃焼チャンバー近傍の排ガスの上方に向いた流 れを促進し、かつ、ガスの混合を促進するために上方に向いた出口開口を有する 請求項６記載の燃焼装置。
8. ８．二次燃焼ゾーンおよびさらにいずれかの燃焼ゾーンの領域内の排気導管が、 それを通して空気が導入されて導管の外表面上を上方に向かって流れる下部開口 を有するケーシングで覆われる請求項１〜７いずれか１項記載の燃焼装置。
9. ９．二次空気入口手段のガス流下流の一部分を一次燃焼チャンバーに戻すための 帰りパイプからなる排ガス再循環手段が設けられる請求項１〜８いずれか１項記 載の燃焼装置。
10. １０．さらに空気を再循環ガス流に導入するための手段が設けられる請求項９記 載の燃焼装置。