JPS5920923B2 - 熱風循環式焼却炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は複合焼却炉に関するものであり、更に評言すれ
ば同一出願人の考案実願昭５１−９５１０１号にかかる
固体焼却炉と同じ〈発明（特公昭５５−４９５３９号）
にかかるフレーム・カーテンを形成するサイクロン焼却
炉とを結合して一体に構成した焼却炉に関するものであ
り、固体焼却炉の高温焼却ガスの一部をエジェクターに
より吸引再循環させ、燃料費を節約し、且つ大気に排出
する煤塵を極めて少なくした高性能焼却炉に関するもの
である。

（２）技術の背景、従来技術と問題点 従来の焼却炉に於ては排気口から排気されるガスが多量
の熱量を有しながら、何ら利用されることなく、大気中
に捨てられてきた。

この排熱を利用した省エネルギー化された焼却炉の出現
は当業者が永年の間熱望するところであった。

特にエネルギーコストの高い今日大いなる福音である。

又従来の焼却炉は排気口から相当量の煤塵が排出され、
大気汚染の主要な一つの汚染源となっている。

煤煙処理に対しては既に幾つか提案されあるいは実用化
されているものもあるが、不十分であったり、別の問題
を派生させている。

例えば遠心分離法では煤の如きものは比重が軽いので十
分捕集ができない。

又電気集塵機では不完全燃焼の煤があると電気抵抗値が
著しく小さい為帯電し集塵されても直ちに電極と同極性
となり、再び集塵空間に戻るといった跳躍現象を繰り返
し、ガス流と共に逸散する。

再燃焼させる方法は装置が大型になったり、再燃焼が不
十分と云う欠点がある。

以上の如く、従来の焼却炉は煤塵処理の点に於ても不満
足なものであった。

又、焼却炉の利用法の一つとして、例えばアスベストを
樹脂で固めたブレーキ材料の屑や研磨材粉末を樹脂で固
めた砥石屑等の単一材料の屑を焼却してアスベストや研
磨材料等を回収することが考えられるが、従来の焼却炉
では不完全燃焼による煤が残り易く焼却炉の灰をそのま
ま再使用し難かった。

（３）発明の目的 本発明は従来の焼却炉の有する上記諸欠点を解決するこ
とを目的としたものである。

本発明は省エネルギー化され且つ大気汚染の極めて少な
い焼却炉で、しかも既存の工場に隣接した狭い敷地にも
設置可能な小型の焼却炉を提供するものであり、更に完
全燃焼した灰が得られることにより、必要に応じ燃焼煤
塵の再使用を可能とするものである。

上記諸口的を達成するだめの発明の要旨とするところは
、被焼却物投入口を有し、少なくとも一室からなる焼却
室と、該焼却室からの焼却ガス煙道に接続した垂直円筒
型サイクロンから成る焼却炉に於て、焼却ガス導入口が
サイクロン円筒部下方にあり、サイクロン内下向き旋回
流の渦の中心部を焼却ガスが旋回しながら上昇するよう
にし、更に該サイクロン円筒部上部に該円筒部の水平断
面における円周切線に対し４５を越え８５°未満の角度
で且つ下向き傾斜角が０°を越え３ぽ以下の２個以上の
２次空気導入ノズルを設けて２次空気の下向き旋回流を
発生させ、上記焼却ガスの上向き旋回流と２次空気の下
向き旋回流とが同方向の旋回を与えるようにし、次に該
サイクロン上部に接続し、排ガスを大気に排気する排ガ
ス煙道、及び該サイクロンの下端を気体吸込口とするエ
ジェクター、及び該エジェクターの吐出口に接続し該焼
却室に通ずる、熱風循環室からなり、上記燃焼室、サイ
クロン、排ガス煙道、エジェクター及び熱風循環室が一
体に構成されることを特徴とする熱風循環式焼却炉であ
る。

（４）発明の構成 以下、本発明の詳細な説明する。

本発明焼却炉はエジェクター、熱風循環室、焼却室、サ
イクロン、排気煙道等を主要部とするものである。

（エジェクター） まず、本発明で用いるエジェクターは周知の空気エジェ
クターでも良いが、絞り部を含まない簡易なエジェクタ
ーである方が掃除などの取り扱い上容易であり好ましい
。

エジェクターに送られる駆動気体としてはプロパンガス
、天然ガス等の適当な燃料ガスを空気との混合ガス、或
いは灯油等の液体燃料と空気の混合ガスが通常用いられ
る。

しかし被焼却物が燃焼に際し、十分発熱し、エジェクタ
ーの気体吸入口から吸引される焼却ガスの熱により、被
焼却物の燃焼が継続され得るならば初期着火時以外は、
燃料ガ艮は不用となる。

更に初期着火をエジェクター内着火装置を用いず、例え
ば焼却室で行なう時には常時駆動気体は空気のみで良い
。

駆動気体は圧縮機又は送風機で圧縮され、エジェクター
の圧縮気体入口を通り、ノズルから高速でデフユーザー
を通過する。

その際ノズル近傍の気体吸込口から焼却ガスを吸引し、
熱風循環室へ送る。

駆動気体のノズル圧力損失は０．１ ｋｇ／Ｃ１＃Ｌ上
であれば良く、好ましくは０．３ ｋｇ／ｉ以上である
ことが良い。

尚、燃料を含む場合は例えば空気アトマイズ方式のオイ
ルバーナーあるいはガスバーナー等の公知の着火装置を
用いて着火する。

この場合バーナーから吹出す混合ガスがエジェクターの
駆動気体の役割を果すわけである。

（熱風循環室） 熱風循環室は、燃料ガスを十分燃焼させるべく且つ被焼
却物の燃焼に必要な空気を空気取入口から取入れるだめ
に設けられたものである。

更に、エジェクターから吸引した焼却ガス中の煤塵を回
収するだめの取出口が通常、熱風循環室の一端に設けら
れる。

熱風循環室で燃焼に十分な温度となった熱風は、熱風循
環室の上方に位置する焼却室へと送られる。

（焼却室） 焼却室は少なくとも一室からなる。

焼却室が単独では燃焼が不完全であり、且つ、後述サイ
クロンでの２次空気による燃焼では不十分である場合に
は一次焼却室で不完全燃焼により発生する可燃性ガスや
煤塵を燃焼するだめの２次焼却室若しくは更に３次以下
の副焼却室を設けることができる。

被焼却物としては固形状のもの、液状のもの、あるいは
これらの混合物いずれでも良く、通常、一次焼却室の上
方に位置する被焼却物投入口より投入して燃焼させる。

熱風循環室からの熱風は、煙道を経由して、一次焼却室
側壁の熱風導入口から一次焼却室へ送入され、更に一次
焼却室と２次焼却室との間の側壁にある煙道を通って、
２次焼却室へ送入される。

又被焼却物が固形状に限られる場合には焼却室のいずれ
か又は全部の火床板を多孔板とし、熱風循環室から多孔
板を通って、各焼却室に直接熱風を送ることもできる。

被焼却物が液状のものを含む場合には一次焼却室のみは
火床板を多孔板とせず、２次以下の焼却室の火床板を多
孔板とすることができる。

火床板の材質としては被焼却物の種類により金属、耐火
レンガ、電鋳耐大物等が適宜選択される。

例えば多量の水分を含み、短時間で焼却したい時には高
温に耐える耐火レンガ、あるいは電鋳耐大物が望ましい
。

（サイクロン） 焼却室からの焼却ガスは焼却ガス煙道を経由して垂直状
のサイクロンに入る。

サイクロンは上方を排ガスを大気に排気する排ガス煙道
と連通し、下端をエジェクターの気体吸込口と連通し、
更に焼却ガス煙道の上部であるサイクロン円筒壁面に少
なくとも１個のノズルを設け、２次空気の下向き旋回流
を発生させる。

該ノズルより円筒中心軸と交わらない方向で、且つやや
下向きに２次空気を送風することにより下向き旋回流が
生ずる。

旋回流の形成に伴ない、中心部が最も風圧の低い減圧部
となるが、この減圧部は上部が狭く、下部が広がった山
形となる。

この時に円筒下部より上向きに焼却室からの焼却ガスを
送風すれば下向き旋回流の減圧された渦の中心部を通っ
て上昇することができる。

この上昇する焼却ガスも下向き旋回流と同方向の旋回を
与えておけば焼却ガス中に尚残っている煤塵等の固体粒
子は上昇の過程に於て遠心力により上昇ガス旋回流の外
周に押し出される。

しかも上昇流は下向き旋回流の形成する上部で狭められ
た減圧部の形状に応じて上部が細くなるので、これら固
形物等に比重の大きい不燃性の塵は容易に下向き旋回流
中へ移行する。

又煤は比重が小さいため、簡単には下向き旋回流中へ移
行し難いが、下記に述べる条件下で２次空気ノズルを設
定することにより、２次空気と不完全燃焼の場合の上向
き旋回流の界面附近で主に形成されるフレームカーテン
と呼ばれる燃焼しやすい領域で燃焼せしめることができ
る。

２次空気は常温でも良いが加熱空気であ； ればより完
全に燃焼せしめることができる。

ノズルの数は１つの場合安定した旋回流を形成すること
が困難であり、通常は２個以上とし、装置の形状により
適宜選択されるものである。

ノズルの下向き角度αはＯｏ＜α≦３００とするのが通
常である。

３０°を越すと上向き旋回流に対し、圧力損失が大きく
なる。

好ましくは５°≦α≦１？である。

更にサイクロン円筒部の水平断面に於ける円周接線に対
するノズルの傾き角度βは４５°くβく８？であり好ま
しくは６００〈β〈８０°更に好ましくは７０°くβ＜
８０°である。

下向き旋回流の渦はその中心部の直径が小さければ旋回
流の下向きの分力が作用する面積が大きく、且つ中心部
を通る上向き旋回流に作用する影響を増大させるが、渦
の中心部を小さくするためβをあまり大きくすると、複
数のノズルより吹き込まれる気体が互いに干渉しあって
、旋回流を生じないか、或いは生じたとしても上向き旋
回流等の影響により旋回流が乱れ易くなる。

したがって、安定な渦を生ずるためには渦中心部の直径
りと円筒部の直径ｄの比Ｄ／ｄが０．１以上であること
が望ましい。

又、Ｄ／ゴの上限はフレームカーテンの効果の減少で制
約されＤ／ゴが０．７以下とすることが望ましい。

Ｄ、 ｄ、β三者の間にはＤ＝Ｉｌｌｆｓｉｎ（９６′
−β）なる関係を有し、Ｄ／ｄの上限及び下限値をこの
式に代入して計算すると、βは４５°〈β＜８５°の範
囲となるが好ましくは、６０°〈β＜８０°更に好まし
くは７０°くβ＜８０°である。

上記諸条件を満足させる下向き旋回流の渦の中心部を焼
却ガスが上向きに旋回上昇する方法としては種々の方法
がある。

例えば円筒部下方から円筒中心軸をはずれる様に且つ円
筒中心軸に垂直あるいは上向き方向に不完全燃焼ガスを
流入させる方法、あるいは円筒部下方の円筒中心軸上且
つ上向きに入口を設け、入口附近に静止型又は回転型の
ファンにより、旋回流を形成せしめる方法等がある。

下向き旋回流に移行した煤塵を含む焼却ガスはサイクロ
ン円錐部を下降し、円錐先端と接続するエジェクターの
気体吸込口に吸引され、焼却ガスの熱は再び焼却室に循
環され、燃焼に必要な熱の一部となる。

又煤塵は熱風循環室の一端に設けられた煤塵清掃口から
容易に取り出すことができる。

煤塵清掃口は熱風循環室の一端のみでも良いが例えば焼
却室の側面に設けることもできる。

煤塵清掃口の位置は適宜選択されうるものである。

（５）発明の実施例 次に本発明装置を図により説明する。

第１図は本発明に係る焼却炉の縦断面図であり、第２図
は第１図のＡ−Ａ’断面図であり、第３図は第１図のＢ
−Ｂ′断面既ち２次空気導入ノズル取付部を含む円筒部
の横断面図である。

燃料ガスと空気からなる駆動体は送風機で０．５ｋｇ／
ｆｆｌに圧縮されバーナー１で着火口２より着火され、
エジェクター３を高速で通過し、熱風循環室４に至る。

ここで空気取入口５がら空気を更に取り入れた後、一次
焼却室６へ向う。

一次焼却室の上部の被焼却物投入ロアから焼却室へ投入
された被焼却物は熱風循環室４からの熱風により、燃焼
されるが不完全燃焼する場合がある。

不完全燃焼ガスを含む焼却ガスは２次焼却室８に至り、
多孔板である２次焼却室の火床９を経由する熱風循環室
からの熱風により、完全燃焼に近づく。

これは更にサイクロン１０を上昇して、上向き旋回流を
形成し、２次空気導入ノズル１１から２次空気１２ 、
１２’及び上向き旋回流により形成されるフレームカー
テンでほぼ完全燃焼される。

父上向き旋回流中の不燃物は２次空気導入ノズル１１に
より形成される下向き旋回流へ移行し、サイクロン１０
の下端と接続するエジェクター３の気体吸込口１３を経
由し煤塵取出し口１４．１５より取り出すことができる
。

又場合によっては気体吹込口１３の上、又は途中に煤塵
取出口を設ける場合もある。

しかも本装置では１部の焼却ガスを循環使用することに
より燃料費が節約され、循環しない場合と較べて、少な
くとも２０〜３０係の燃料費が節約される。

又本装置では焼却室が熱風循環室の上部にあるため、熱
効率にすぐれている。

更に熱風循環室では容易に８００〜１２００８Ｃ１更に
は１６００℃程度迄の高温が得られるので短時間に大量
の被焼却物を処理することができる。

又、上向き旋回流に排ガス煙道１６を通って大気中へ排
出されるが、この中に含まれる煤塵は極めて少なく、例
えば２次焼却室とサイクロンの間の焼却ガス煙道１７で
０．３〜０．５ｇ／Ｎ７７＋３の煤塵が煙突出口ガス中
では０．１ｇ／Ｎ７７＋３以下とすることができる。

しかし、焼却により生成する煤塵が細かい、又は低比重
であるなどによりサイクロン１０により完全に捕集し難
い場合には、排ガス煙道１６の後に更にサイクロンや電
気集塵機等を設けて捕集することも出来る。

この場合でも、特に電気集塵機を使用する場合に於て、
サイクロン中で２次燃焼した排ガス中の煤塵は殆んど完
全燃焼によって導電性の炭素が除去されているので集塵
が容易である利点を有する。

更に又、本発明の燃焼炉を出だ煤塵は完全燃焼により炭
素が除かれているので、必要に応じてそのｉｔ回収再使
用し得る等の多くの利点を有する。

（６）発明の効果 特許請求の範囲の欄に記載した構成により（１）燃焼ガ
スは、主要部の連鎖：エジエクター→熱風循環室→焼却
室→サイクロン→エジェクターのサイクル（連鎖）を循
環する事により排ガスの一部を回収再利用して熱風循環
させるので、循環しない場合と較べて少くとも２０〜３
０係は燃料費が節約される。

（［１）サイクロンの中で２次空気による下向き旋回流
及び中心部の上向き旋回流によって煤塵は充分に燃焼さ
れるから大気に排出する煤塵は極めて少い。

（ｉｉｉ）本願発明の炉はその各要部が一体となって組
立てられるのでコンパクト（ｃｏｍｐａｃｔ）で狭い敷
地にでも設置可能である。

（Ｉψエジェクターは単にガスの輸送のみならずバーナ
ーを有しており高温燃焼ガスを噴出し、エジェクターか
ら吸込んだ煤塵を完全燃焼させ、且投入された自燃性の
ない被焼却物でも燃焼させる事が可能である。

Ｍ上記の事から例えばアスベストを樹脂で固めだブレー
キ材料の屑等の中からアスベストを回収するとか研磨材
粉末を樹脂で固めだ研磨材料の屑から研磨材粉末を回収
する様な場合、本願発明の焼却炉は循環式であるから不
完全燃焼とならず、且燃料が節約され、又煤塵は極めて
僅かしか大気中に放出されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合焼却炉の縦断面図である。 第２図は第１図のＡ−Ｘ断面図であり、第３図は第１図
のＢ−Ｂ’断面図である。 １：バーナー、３：エジェクター、４：熱風循環室、５
：空気取入口、６：−次焼却室、８：二次焼却室、１０
：サイクロン、１１：二次空気導入ノズル、１６：排ガ
ス煙道。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被焼却物投入口を有し、少なくとも一室からなる焼
   却室と、該焼却室からの焼却ガス煙道に接続した垂直円
   筒型サイクロンから成る焼却炉に於て、焼却ガス導入口
   がサイクロン円筒部下方にあり、サイクロン内下向き旋
   回流の渦の中心部を焼却ガスが旋回しながら上昇するよ
   うにし、更に該サイクロン円筒部上部に該円筒部の水平
   断面における円筒切線に対し４５°を越え、８？未満の
   角度で且つ下向き傾斜角がぽを越え３０°以下の２個以
   上の２次空気導入ノズルを設けて２次空気の下向き旋回
   流を発生させ、上記焼却ガスの上向き旋回流と２次空気
   の下向き旋回流とが同方向の旋回を与えるようにし、次
   に該サイクロン上部に接続し、排ガスを大気に排気する
   排ガス煙道、及び該サイクロンの下端を気体吸込口とす
   るエジェクター、及び該エジェクターの吐出口に接続し
   、該焼却室に通じる熱風循環室からなり、上記焼却室、
   サイクロン、排ガス煙道、エジェクター及び熱風循環室
   が一体に構成されてなることを特徴とする熱風循環式焼
   却炉。 ２ エジェクター内部にバーナーを有し、駆動気体がバ
   ーナーによる燃焼ガスであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の熱風循環式焼却ｉ 炉。 ３ 熱風循環室が焼却室の下に設けられることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項若しくは第２項記載の熱風循
   環式焼却炉。