JPH1151367A - 焼却炉の燃焼方法、及び焼却炉の燃焼室構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の小型焼却炉では、燃焼室内における燃焼
ガスの対流は自然対流に任されているのが通常であっ
た。そのため、完全に燃焼しないまま、次の段階へ移行
して、不完全燃焼ガスとして外気に放出されてしまう欠
点があった。 【解決手段】焼却炉１の燃焼方法は、燃焼室内で発生す
る燃焼ガスの全体が、一定方向へ回転するように、燃焼
室内へ空気を吹き込んで燃焼させる。焼却炉１の燃焼室
構造は、燃焼室内で発生する燃焼ガスの全体が、一定方
向へ回転するように、適宜の噴射角をもって空気を噴射
する１又は２以上のエアーノズル１０を配置する。燃焼
室には、燃焼室内を一次燃焼室３と二次燃焼室４とに区
分し、下方へ設けた二次燃焼室入口４ａを火炎で塞ぐよ
うに二次バーナー１２を配置してもよい。さらに、二次
燃焼室４の底部４ｂの略中央部に、空気を上方へ噴出さ
せるエゼクタ管１４を設置するようにしても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、ごみ等の可燃性
廃棄物を焼却する焼却炉の燃焼方法、及び焼却炉の燃焼
室構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、木屑、紙屑、廃プラスチック、ご
み等の可燃性廃棄物を焼却する小型焼却炉（設置面積が
約１〜１０平方メートル程度）は、燃焼室内に被焼却物
を投入し、バーナー等で着火燃焼させ、必要により配置
した空気供給孔（以下「エアーノズル」）から強制的に
空気を送り込んでいる。この空気の供給は単に燃焼消費
用の酸素の供給のためである。焼却炉の規模によって
は、燃焼室が一次燃焼室と二次燃焼室との２区画に分
け、一次燃焼室での燃焼ガスを二次燃焼室でさらに酸素
を供給してより完全燃焼させるようにしている。そし
て、一般にこの二次燃焼室の次の段には、煤塵等の回収
を目的としたサイクロンやシャワーリング等の集塵装置
を接続し、これを通した後、外部に排気する構成が取ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
従来の小型焼却炉では、一次二次に関わらず燃焼室内に
おける燃焼ガスの対流は自然対流に任されているのが通
常であった。エアーノズルからの空気供給はあくまで酸
素の供給を目的とするものである。この自然対流は、そ
のまま上昇するか、またはある程度の回転をしながら上
昇して煙突、又は二次燃焼室がある場合は、次の段階で
ある二次燃焼室へ移動して行くものであった。

【０００４】そのため、焼却物の量に対して燃焼空間が
大きいときは、その燃焼ガスを比較的長く燃焼室内に滞
留することもあるが、ほとんど場合は、完全に燃焼しな
いまま、次の段階へ移行して、そのまま不完全燃焼ガス
として、外気に放出されてしまっていた。この不完全燃
焼ガスには、有害物質が含まれることが多く、大気汚染
防止の観点からも無視できない問題である。

【０００５】すなわち、燃焼の完全性の如何は、その燃
焼時間に相関し、この時間をできるだけ長く設定するこ
とを考慮した小型焼却炉は従来なかった。特に、近年こ
れら不完全燃焼ガスから猛毒のダイオキシンが検出され
る場合があり、重大な環境への影響が問題視されてきて
いる。このダイオキシンは、燃焼室内の温度分布の不均
一や不完全な燃焼に起因して発生すると言われている。

【０００６】

【目的】そこで、本願発明はかかる問題点に着目してな
されたもので、燃焼室内の自然対流（上昇気流を含
む。）に逆らった対流を起こさせることにより、燃焼室
内での燃焼ガスの滞留時間を長くして、より完全な燃焼
を行わせることを目的とした焼却炉の燃焼方法、及び焼
却炉の燃焼室構造を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明は次にように構成している。焼却炉の燃焼
方法は、燃焼室内で発生する燃焼ガスの全体が、一定方
向へ回転するように、燃焼室内へ空気を吹き込んで燃焼
させることを特徴とする。

【０００８】その回転方向は、好ましくは、燃焼室内に
おける燃焼ガスの流方向を上から下へ見た場合に、右回
転となるように、燃焼室内へ空気を吹き込み、また燃焼
室内へ吹き込む空気の温度は燃焼ガスの温度より低温と
する。

【０００９】またこれに用いる焼却炉の燃焼室構造は、
燃焼室内で発生する燃焼ガスの全体が、一定方向へ回転
するように、適宜の噴射角をもって空気を噴射する１又
は２以上のエアーノズルを配置したことを特徴とする。

【００１０】その回転方向は、焼却室内を上から下へ見
た場合に右回転となるように、適宜の噴射角をもって空
気を噴射する１又は２以上のエアーノズルを配置したこ
とを特徴とする。

【００１１】燃焼室には、燃焼室内を一次燃焼室と二次
燃焼室とに区分し、下方へ設けた二次燃焼室入口を火炎
で塞ぐように二次バーナーを配置してもよく、また二次
燃焼室入口に向かって空気を噴射する１又は２以上のエ
アーノズルを燃焼室内の炉壁へ設けても良い。さらに、
二次燃焼室の底部の略中央部に、空気を上方へ噴出させ
るエゼクタ管を設置するようにしても良い。

【００１２】

【作用】かかる構成により、燃焼室内の燃焼ガスの対流
は、壁面からのエアーノズル群の空気噴射により、自然
対流に逆らった方向に対流すると共に、燃焼ガスは渦流
で中心付近に閉じこめられて滞留時間が長くなる。

【００１３】また、一次燃焼室から二次燃焼室へ通じる
入口を覆う二次バーナの火炎と、噴射空気と相まってよ
り完全な燃焼が行われる。さらにこの二次燃焼室入口へ
の押し込み圧により、一次燃焼室の圧力が二次燃焼室の
圧力より負圧になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、上記構成の具体的実施形態
例について以下に説明する。なお、以下に述べる実施形
態は、燃焼室内の燃焼ガスの回転方向を、上から下へ見
た場合に右回転（時計回り）となるように設定した場合
の構成について説明している。もちろん、回転方向はこ
れに限定するものではないが、北半球上では、自然対流
としての回転は、左回転（反時計回り）するため、これ
に逆らった方向へ回転させる方がより滞留時間を長くで
きると推考されるからである。

【００１５】図１は本実施形態の小型焼却炉の全体を示
す側面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図てある。
図３は本実施形態の空気や燃焼ガスの流れを説明するイ
メージ図である。

【００１６】本実施例の焼却炉１は、設置面積が幅約
１．６ｍ、奥行き約３．０ｍの小型焼却炉である。図１
において、中央部に高さ約２．３ｍ程度の矩形状の本体
２があり、その内部に燃焼室を形成している。燃焼室内
は２区画に区分され、図面左側に一次燃焼室３を、右側
に二次燃焼室４を形成している。

【００１７】本体２の左側側面には、ゲート式の被焼却
物の投入口５を配置しており、二次燃焼室４の上面には
サイクロン室６に連通する排気管７を接続している。な
お、このサイクロン室６の構成自体は従来から存する一
般的な構成であるため、その詳細は省略する。

【００１８】本体２の外周囲には、ブロア８に接続され
た空気供給管９を配設しており、この空気供給管９には
後述する燃焼室内に設置した多数のエアーノズル１０を
連通接続させている。

【００１９】当該エアーノズル１０は、一次燃焼室３の
側面壁の上段位、中段位、及び下段位にそれぞれ横一列
に、及び適宜の位置の縦方向一列に、所定間隔で多数個
を埋め込み配置している。かかるエアーノズル１０は、
垂直面から見て水平方向、又は適宜上下方向に傾いて設
置しており、水平面から見ると図２に示すように、各エ
アーノズル方向が燃焼室のある定点に収束するように左
右方向へそれぞれ傾いた状態で設置している。敷衍して
説明すると、図２において、手前側壁の左側のエアーノ
ズル群１０ａとこれに対向する側面のエアーノズル群１
０ｂは、一次燃焼室３の略中央を中心とする一定円Ｏに
接するようにそれぞれ傾いた状態で設置している。ま
た、手前側壁の中央のエアーノズル群１０ｃは、二次燃
焼室入口４ａへ向かう方向へ設定し、これに対向する側
壁のエアーノズル群１０ｄは、一次燃焼室３から二次燃
焼室４への通路１３へ向かう方向へそれぞれ傾いた状態
で設置している。さらに、手前側壁の右側のエアーノズ
ル群１０ｅは、二次燃焼室入口４ａを通って二次燃焼室
４の略中央を中心とする一定円Ｐに接するようにそれぞ
れ設定し、また二次燃焼室４の右側壁のエアーノズル群
１０ｆは、当該一定円に接するようそれぞれ傾いた状態
で設置している。

【００２０】上記各エアーノズル１０は、本体２の外周
囲に配管された空気供給管９にそれぞれ連結連通されて
いる。二次燃焼室４は、本体２の右側へ配置され、一次
燃焼室３の（図面上）手前側に設置された通路１３に開
設された二次燃焼室入口４ａを介して、一次燃焼室３と
連通している。二次燃焼室入口４ａは、二次燃焼室４の
手前側壁の下方位に開設している。二次燃焼室４の底部
４ｂには、下面から上方へ突き出したエゼクタ管１４が
設置されている。

【００２１】図面上１１は、燃焼用の一次バーナであ
り、また本体２の右側には二次バーナ１２を設置してお
り、その噴射方向は二次燃焼室入口４ａへ向けている。
１５は投入口５の開閉用のチェーン駆動源のモータであ
り、また１７は焼却灰排出用のスクリューコンベア１６
の駆動用モータである。さらに、一次燃焼室３の火床３
ａは、投入口５から前記スクリューコンベア１６に向か
って緩やかな下り傾斜面に形成し、かつ多数の空気供給
口１８を開設配置している。この空気供給口１８の開設
自体は従来の技術であり、燃焼用酸素の供給口となるも
のである。

【００２２】

【実施形態例の作用】上記構成により本実施形態例は、
先ず、投入口５から被焼却物を一次燃焼室３の火床３ａ
に投入載置し、一次バーナ１１で着火させると共に空気
供給口１８から空気を供給して燃焼させる。これと共
に、各エアーノズル１０からある程度の流速を持たせ
て、かつ燃焼ガスより低温の空気を噴射させる（矢印
ａ）。エアーノズル１０から噴き出す空気は、自然対流
による反時計回転する上昇気流に逆らって、時計方向の
気流の回転を引き起こすと共に、燃焼ガスより低温であ
ることから密度が高くなって、気流の上昇を抑えること
になる（矢印ｂ）。これにより、燃焼ガスの滞留時間を
長くなり、燃焼ガスの中心の圧力は外側より高まって密
度が高くなる。また、エアーノズル１０から空気が供給
されるためより完全な燃焼が促進されることになる。

【００２３】次に、燃焼ガスは、一次燃焼室での燃焼の
後、最遠経路を通って二次燃焼室への通路から下方位置
に開設された二次燃焼室入口へ導かれる（矢印ｃ）。二
次バーナ１２は、その火炎が二次燃焼室入口４ａの開口
全体を塞ぐように設定されており、一次燃焼室３からの
燃焼ガスは全てここを通って火炎と接すると共にエアー
ノズル１０ｅからの噴射空気と相まって（矢印ｄ）、よ
り完全な燃焼が行われる。また、本体２の手前壁の右側
のエアーノズル群１０ｅと二次バーナ１２の二次燃焼室
入口４ａへの押し込み圧により、一次燃焼室３の圧力が
二次燃焼室４の圧力より負圧になる。 さらに、二次燃
焼室４内においても、エアーノズル群１０ｆからの空気
噴き出しにより（矢印ｅ）、自然対流に逆らった時計回
転方向の上昇気流が形成されて（矢印ｆ）、より完全な
燃焼が図られる。加えてエゼクタ管から上部方向に過剰
燃焼空気を吹き込み、より完全な未燃焼ガスの燃焼が促
進される共に、エゼクタ管１４からの空気噴き出しによ
り二次燃焼室４の圧力がサイクロン室６の圧力より負圧
となる。

【００２４】

【効果】本願発明は、上記ように燃焼室内を自然対流に
逆らった方向に燃焼ガスを回転流させているため、従来
構造の焼却室より長い時間燃焼ガスを滞留させることが
でき、その結果、より完全な燃焼を行わせることができ
る。

【００２５】また、北半球上では、自然対流の回転方向
に逆らった方向へ回転流を起こさせているため、より滞
留時間を長くすることができる。さらに、二次燃焼室を
設けてその入口を下方へ設けたことにより、一次燃焼室
から二次燃焼室へ至る経路を長くでき、より燃焼時間を
長くすることができる。

【００２６】加えて、この二次燃焼室入口を二次バーナ
の火炎で塞ぐと共に、空気を吹き込むようにしているた
め、二次燃焼室へ至る燃焼ガスのほとんどを、より完全
に燃焼させることができる効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態の小型焼却炉の全体を示す側面図
である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図てある。

【図３】 本実施形態例の空気や燃焼ガスの流れを説明
するイメージ図である。

【符号の説明】

１ 焼却炉 ２ 本体 ３ 一次燃焼室 ３ａ 火床 ４ 二次燃焼室 ４ａ 二次燃焼室入口 ４ｂ 底部（二次燃焼室の） ５ 投入口 ６ サイクロン室 ７ 排気管 ８ ブロア ９ 空気供給管 １０ エアーノズル １０ａ エアーノズル群（手前側壁の左側の〜） １０ｂ エアーノズル群（対向側壁の左側の〜） １０ｃ エアーノズル群（手前側壁の中央の〜） １０ｄ エアーノズル群（対向側壁の中央の〜） １０ｅ エアーノズル群（手前側壁の右側の〜） １０ｆ エアーノズル群（二次燃焼室の右側壁の〜） １１ 一次バーナ １２ 二次バーナ １３ 通路 １４ エゼクタ管 １５ モータ（投入口開閉用の〜） １６ スクリューコンベア １７ 駆動用モータ（スクリューコンベアの〜） １８ 空気供給口

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内で発生する燃焼ガスの全体が、
   一定方向へ回転するように、燃焼室内へ空気を吹き込ん
   で燃焼させることを特徴とする焼却炉の燃焼方法。
2. 【請求項２】 回転方向が、燃焼室内を上から下へ見た
   場合に、右回転となるように、燃焼室内へ空気を吹き込
   むことを特徴とする請求項１記載の焼却炉の燃焼方法。
3. 【請求項３】 燃焼室内へ吹き込む空気の温度が燃焼ガ
   スの温度より低温であることを特徴とする請求項１、又
   は２記載の焼却炉の燃焼方法。
4. 【請求項４】 燃焼室内の１、又は２以上の炉壁に、燃
   焼室内で発生する燃焼ガスの全体が、一定方向へ回転す
   るように、適宜の噴射角をもって空気を噴射する１又は
   ２以上のエアーノズルを配置したことを特徴とする焼却
   炉の燃焼室構造。
5. 【請求項５】 回転方向が、燃焼室内を上から下へ見た
   場合に、右回転となるように、適宜の噴射角をもって空
   気を噴射する１、又は２以上のエアーノズルを配置した
   ことを特徴とする請求項４記載の焼却炉の燃焼室構造。
6. 【請求項６】 燃焼室内を一次燃焼室と二次燃焼室とに
   区分し、下方へ設けた二次燃焼室入口を火炎で塞ぐよう
   に二次バーナーを配置したことを特徴とする請求項４、
   又は５記載の焼却炉の燃焼室構造。
7. 【請求項７】 二次燃焼室入口に向かって空気を噴射す
   る１、又は２以上のエアーノズルを燃焼室内の炉壁へ設
   けたことを特徴とする請求項６記載の焼却炉の燃焼室構
   造。
8. 【請求項８】 二次燃焼室の底部の略中央部に、空気を
   上方へ噴出させるエゼクタ管を設置したことを特徴とす
   る請求項６、又は７記載の焼却炉の燃焼室構造。