JPS599421A - 蓄熱式熱交換部を具備する垂直流焼却装置 - 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】 本発明は、焼却装置に関するものであり、特には多数の
薯熱区画とその上方に位置する共通の燃焼室を具備する
据置式の垂直型焼却装置に関する。

蓄熱方式を使用する定置型の焼却装置が斯界で知られて
いる。米国％杵築３．８９５．９１８号は、中央の高温
燃焼室と、その周囲に線画と連通して放射状に配列され
る３つ以上の熱交換区画を備える焼却装置を開示してい
る。各熱交換区画は両側２つの垂直多孔保持壁間に封じ
込まれる、例えはサドル状のセラミック要素の多数の堆
積体から成る熱交換床を収蔵している。保持壁はエキス
パンドメタルのような多孔金属製とされることが多い。

各区画と関連する大口弁及び出口弁が、焼却処理される
べき産業プラントからの流出物が一つの区画にその熱交
換床を通して水平に流入する時にはその人口弁が開かれ
そして出口弁が閉じられ、他方少くとも一つの別の区画
においてその人口弁が閉じられそして排気ファンに通じ
るその出口弁が開かれるような態様で配列されそして作
動する。

被処理流れは流入に際して熱交換床から熱を奪って予熱
状態で燃焼室に入り、流出に際して別の熱交換床に熱を
捨てて排出される。次のサイクルでは加熱された熱交換
床を有する区画を通して被処理流れが流入し、冷えた熱
交換床を有する区画を通して流出する。

このような構造は非常に満足すべきものであることが認
められそして工業的に成功を納めてきたが、その設計上
の特性のあるものは、その材質及び構造特性に厳しい要
求を課した。例えに、これら焼却装置の成るものにおい
て、高温の中央燃焼室に面する熱交換要素床囲い用の多
孔金属質保持壁は、熱に対する非常に高い耐性と、それ
により部分的に支えられている床を形成する測子ものセ
ラミック要素により行使される側方圧力に耐えるに充分
の強度を具備せねばならない。充分の厚さの耐熱性特殊
鋼を使用することがしけしげ必要であったし、こうした
厳しい熱及び圧力条件の下でその構造上の保全性を保証
する為に繋ぎ棒、保持ビン、ばね及び脚支持体を併せ用
いることが必要であった。

そのような先行技術の構成において、熱交換区画の各々
と個別に連通ずる入口ダクト及び出口ダクトは幾つかの
理由から区画の側部に比較的高い水準で付設された。こ
れは、これらダクトが地面に近いところに設けられた場
合より保守を幾分困難ならしめた。ガス速度、膨張及び
収縮等に由る各床のセラミック要素の経時的な沈下を補
償するために、追加セラミック要素を床に装入する為の
特殊な充填ハツチの使用がしμしば必要とされた。

先行技術の構造の幾つかについてのこれら特性はそれら
を建設及び保守するのに要する費用を多大ならしめた。

上記中央燃焼室及びその外周囲に位置する熱交換区画を
有する構造に代るものとして、垂直型焼却装置が実用化
された。例えば、円筒状シェル内部に、３つ乃至もつと
多くのパイ形断面（扇状断面）を有する熱交換区画が形
成され、その区画内に熱交換要素が収納された。独立し
たこれら熱交換区画のすべての上方に、一つの共通の燃
焼室が設けられる。各区画はそれぞれ自身の入口及び出
口弁を備えている。産業プロセスからの流出物である被
処理ガスは、隣りあう熱交換区画の第１のものの底部に
例えば７５０　ｆｔ／秒の比較的遅い速度で送給される
。ガスはその第１の区画内の熱交換床を通って上方に流
れ予熱されそして共通の燃焼室内に流入して燃焼される
。その際、少くとも一つの別の第２熱交換区画がその人
口弁を閉じそして吸引ファンに通じる出口弁を開いてい
る（即ち排出作動状態にある）から、燃焼室からの高温
燃焼生成物はそこを通し上下力に吸引されて排出される
。その際、第２区画室の熱交換床を加熱する。

このような型式の垂直型焼却装置を使用して遭遇した問
題の一つは、処理されるべき産業プロセスからの流出物
ガスが比較的低速で弱い勢いで燃焼室に流入するから、
該ガスは排出状態で作動している隣りの床へとその吸引
作用に引かれて燃焼室内で最短行路を辿ろうとすること
である。従って、被処理ガスは関与する燃焼室内の高温
において実質上完全な燃焼を許容するに充分の時間燃焼
室内に滞留しえない。従って、第２床を通して排出され
たガスは適正温度まで昇温するに至らず、有害不純物の
燃焼酸化による浄化度が不充分であるのみならず、それ
らが第２床におけるセラミック要素を通過する際これら
セラミック要素は不充分にしか加熱されず、被処理ガス
が次の操作サイクルにおいて流入状態におかれたその床
に送給される時セラミック要素は被処理ガスを充分に予
熱しえない。

従って、本発明の目的は次のような焼却装置を提供する
ことである： ｔ　被処理ガスが共通燃焼室内で燃焼によりそれを浄化
するに充分の時間滞留せしめられるような定置垂直型蓄
熱式焼却装置。

２、　被処理ガスが燃焼室に流入するに際して比較的低
速の流入流れが比較的高速に変換され、以って燃焼室内
に一層の乱流状態を創生じ、それにより燃焼室内で被処
理ガスが適正な滞留時間を確保しそして一層一様な熱分
布をそこに実現するのを助成するような叙上の焼却装置
。

五　簡易化されそして比較的廉価な構造の叙上焼却装置
。

以下、図面を参照して具体例について説明する。

第１及び２図を参照すると、本発明焼却装置の一形態が
全体を番号１０で示され、この焼却装置は、耐火ライニ
ング１４を備えるほぼ円筒状の金属製外側シェル１２を
含み、これは、耐火ライニング１８と鋼製外皮１８Ｉを
有するドーム状蓋によって頂部を覆われている。

シェル１２の内部空間の下半分は、図示具体例の場合、
５つのほぼパイ状（扇状）の熱交換区画に分割されてい
る。１５として全体を示される５つの熱交換区画は中央
柱２１から放射状に外方へと伸びる垂直耐火仕切壁１９
によって分割されている。シェル１２はニービーム１５
の助けの下で直立姿勢に維持されている。

熱交換区画１５の各々の内部には、ツートンケンカル社
から［インターロックス（Ｉｎｔｅｒｌｏｘ）　ｊの商
品名の下で製造販売されているもののようなセラミック
製の、一般にサドル状の蓄熱要素１７の堆積体即ち床１
５ｂが、多孔板即ちエキスバンドメタル板或いは他の剛
性材料の多孔板１５ａ上に相持されている。多孔板は中
央柱２１と耐火ライニング壁１４の内面に固定されてい
る。バーナ２２がシェル１２及びライニング１４を貫い
て燃焼室２０内に突入し、バーナには天然ガスあるいは
他の燃料が供給される。その機能は、燃焼室２０内に、
１５００’Ｐ前後の水準の非常に高い温度な生ぜしめる
ことである。空所１５（１が床１６ｂの下側に形成され
、そこに産業プロセスからの流出物（以下被処塊ガスと
云う）が導入ダクト１１を経て導入される。関連する導
入弁が開放される。導入ダクト１１は、導入用円環状分
配ダクト２４と連通し、後者自体は熱交換区画１５の各
々に放射状送給ダクト２５によりそれぞれの送給弁２７
を介して結合されている。また、それぞれの区画１５に
は、放射状の排出ダクト３１も結合されており、これら
排出ダクト３１は排出弁２９を介して排出用円環状ダク
ト２６と連通している。

ダクト２６は出口ダクト２８を経てモータ３２により駆
動される遠心送風機３０に連結されている。

送給ダクト２５及び排出ダクト３１は区画毎にそれぞれ
の送給弁２７及び排出弁２９と関連する。

遠心送風機３０の吐出流れは煙突に導かれるか或いは周
囲大気に放出される。

本発明に従えば、各区画に対するセラミック要素１７の
床の上面の上方には、相当距離隔離して力／＜−２５が
設けられている。カバー２　Ｓ　自体には、開口２５ａ
が形成されている。開口２５ａは床１５ｂのそれぞれの
断面よりかなり小さい。もしカバー２３が使用されずに
、床の上面全体が燃焼室２０に露呈しているなら、導入
ダクト１１における被処理ガスは、約７５０　ｆｔ７分
の速度で床を通して室内に流入しよう。その場合、該被
処理ガスは床の上面にまで立昇った後、排出作動状態で
（即ちその送給弁２７を閉じそして排出弁２９を開にし
た状態）で作動している一番近い区画１５へと最短路（
従って最低路）を辿ろうとする。

従って、被処理ガスはそれら両区面間の仕切壁ぎりぎり
のところを乗越えるだけであり従って燃焼室内に発生す
る最高温度に持ちきたすに充分長く燃焼室２０内に滞留
せず、そのため充分に有害物を燃焼酸化により浄化され
た排出物を生成するに充分に酸化されない。

本発明に従えば、各区画のカバー２３にそれぞれの制限
された開口２５ａを設けることにより、比較的低速の流
出物流入流れが開口２６ａを通してはるかに高速の、例
えば２，０００〜５．０００ｆｔ／分の、３〜５倍増速
した上向きガス流れに変換される。これは２つの重要な
効果を持つ：（１１急激な上昇流は燃焼室２０内のガス
雰囲気に乱流を誘起し、それにより良好なガス混合と一
層一様な熱分布を確実に生ぜしめる。（２）流入状態で
作動している一つの熱交換区画の床１５ｂの上面から排
出状態で作動している隣りの熱交換区画の床１５ｂの上
面への被処理ガスの短絡的移行即ち低い弧を描いての移
行が防止される。

第１及び２図に示される本発明の形態において、パイ状
の熱交換区画の垂直仕切壁１９は耐火材から作製される
。熱衝撃に由り、そして可能性としては床を通過する被
処理ガスの衝撃破壊作用その他の理由に由り、これら耐
火仕切壁はクラックを生じる傾向を持つ。これは、被処
理ガスが流入作動状態下の室から排出作動状態の室へと
直接的通過を可能ならしめることにより被処理ガスを空
間で短絡せしめ、従って有害成分を酸化を受けることな
く流出せしめる。

第６図に示されるような、本発明のまた別の形態におい
て、熱交換区画は、床にフランジｓ３ｄによって設置さ
れる複数のパイ状金属容器３３から構成される。各区画
は中央開口３５Ｃを有するカバー５５８を具備しそして
隣り同志例えば８〜１２インチ離間されている。従って
、各々の側壁は離隔されそして第１及び２図の具体例の
耐火壁１９より低温に維持される。各区画の側壁上端に
はＬ字形フランジ片５３ｂが同着され、これらはその縁
辺が互いに僅かに離されるような寸法を有している。ク
ラック片の上面には、矩形状スラブ３５が溶接、ボルト
締着或いは他の止着方法により連結される。所望なら、
隣りあう区画間の空域３４には、大気或いは浄化排ガス
が流される。これは、垂直側壁を予熱しそれにより熱の
保存を助成する点で有益である。これら垂直壁は低温に
ありまた金属製であるから、第１図に示したような破損
による洩れの起る可能性はかなり減少する。

第４及び５図は、本発明のまた別の具体例を示し、ここ
では装置は平面図で見たとしてはｔテＬ字形の形態をと
る。番号４０で全体を示される装置は、３つの連接した
垂直構造体即ち区画４０ａ。

４０ｂ及び４０Ｃから成り、各々実質上方形の断面を持
っている。区画４０ａ〜４Ｑｃの各々において、熱交換
用セラミック要素即ち石の床４１が多孔支持板４２によ
り担持されている。多孔支持板４２は内側壁４４に形成
された肩４６に載置されている。空間４５が各床の上面
と耐火カバー４６との間に設けられ、各カバー４６は上
述したジェット効果を与える為の中央開口４６ａを備え
ている。被処理ガスは、入口４７に導かれそしては＃’
ｉ’　Ｌ字形の導入用分配ダクト４８を通って流れる。

分配ダクト４Ｂは、送給ダクト５０によって多孔支持板
４２の下側の空所４９に連通している。

仮に被処理ガスが区画４０ａの床に適用されるものとす
ると、その送給弁５２が開かれそしてその排出弁５３は
閉じられる。送給ダクト５０に流れ込む被処理ガスは比
較的低速下にありそしてそれが区画４０ａ内の床４１を
通って−Ｆ方に流れるに際し、開口４６の通過により誘
起されるジェット効果によりはるかに高速に加速される
。これにより、一層良好な熱分布とガス混合が燃焼室５
１においてもたらされる。被処理ガスは床を通し【の上
昇中子熱されている。

被処理ガスは、一つの区画の燃焼室５１内で高温により
酸化作用を受けた後、燃焼生成物は隣りの区画における
カバーの開口を通して下方に吸引される。その区画にお
いては、関連する排出弁５３が開かれそして関連する送
給弁５２が閉じられ、それによりＬ字形排出ダクト５５
をその床の下側の空所４９に連通せしめている。排出ダ
クト５５はモータ６５により駆動される排気送風機６０
に連結されている。この構成と高圧流れの発生は、被処
理ガスが一つの床の上面から排出作動状態にある隣りの
床の上面へとそしてそこを通して流下するに当っての短
絡を防止すると共に、燃焼室５１内での一様な混合を保
証する。

各熱交換区画に対して単一の丸い開口２３ａ。

４６ａが使用されるものとして図示したが、開口は、任
倉の形状をとりうると共に、もつと小さい孔が幾つか群
集した形のものとしてもよい。一般的に述べるなら、単
一開口であれ群集した複数開口であれ、各区画に対する
その開口総面積は関連する区画の断面の総面積の約１／
４程度とすべきである。但し、これは、他の多数の因子
、即ち燃焼室の高さや寸法形状、送風機により決定され
るものとしてのガス流速等に依存する。特定の設計に応
じて所定のジェット効果を生みだすよう選定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一具体例の一部断面で示す平面図、第
２図は第１図の２−２線に沿う部分断面図、第３図は第
１及び２図の具体例の改変部分の斜視図、第４図はまた
別の具体例の一部断面で示す平面図、そして第５図は第
４図の一部断面で示す正面図である。 １２：　シェル ２１：　中央柱 １９：　仕切壁 １５　４０、ｂ、ｃ：　　熱交換区画 ― １７：　セラミック要素 ｔｓｂ、＋ｉ：床 １５ａ、４２：　　多孔板 １５ｃ、４９：　　空所 ２３．４４：　　カバ＝ ２３ａ、４６ａ：　　開口 ２０．５１：　　燃焼室 ２２：　バーナ ｉｔ、４７：　　導入ダクト ２４：　分配ダクト ２５：　送給ダクト ３１；　排出ダクト ２６：　排出ダクト ２８；　出口ダクト ！　０．４０　：　　送風機 ３２．６５：　　モータ ４８：　分配ダクト ５５；・　排出ダクト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　　（ａｔ複数の隣りあう実質上垂直の熱交換区画
   であって、その各々がｉｌ＋所定の断面積を有する熱交
   換手段と、（２）前記所定の断面積より小さな開口面積
   を有する開口手段を備える前記区画用カバーを備えるガ
   ス熱交換区画と、 （ｂｌ前記区画上方に配置されそして前記開口手段とガ
   ス流通状態にある高温燃焼室と を包含する熱回収式焼却装置。 ２）少くとも６つの熱交換区画が存在する特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ３）各区画が熱交換手段上方に且つカバー下方に形成さ
   れる空間を含み、該空間を通して上方に流れるガスが熱
   交換手段から開口手段を通って燃焼室に至る特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ４）カバーがほぼドーム状でありそして開口手段が中央
   に位置する開口から成る特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ５）区画が装置の垂直軸線のまわりに放射状に配列され
   る扇形の形での断面をそれぞれ有する特許請求の範囲第
   ２項記載の装置。 ６）区画が耐火材料製の共通の垂直仕切壁を有する特許
   請求の範囲第５項記載の装置。 ７）区画の各々が垂直側壁を具備し、隣りあう区画の垂
   直側壁同志が間に空域を置いて離間され、垂直側壁が熱
   伝導性材料から作製されている特許請求の範囲第５項記
   載の装置。 ８）導入及び導出用の同心円環状ダクトがガス処理区画
   を取巻いて配列されている特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ９）複数の一般に水平の送給ダクトが各区画において円
   環状ダクトに接続されそしてまた熱交換手段下方に接続
   され、送給ダクトにその円環状ダクトへの接続部におい
   て弁が装備される特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０）はぼＬ字形の分配ダクトが互いに平行にそして区
   画の２つの隣りあう側辺に平行に配列されそして更に各
   区画に熱交換手段の下側の地点をＬ字形ダクトの両方に
   それぞれの弁手段を介して接続するダクト手段が設けら
   れる特許請求の範囲第２項記載の装置。