JPS62252816A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は焼却炉、特に低カロリーの都市ごみや産業廃棄
物の焼却炉に関するものでちる。

（従来の技術） 代表直径が１■φ以下の細線、細粒の金属またはセラミ
ック等の耐熱材料により網状、ハニカム状、繊維状、多
孔質状等の通気性を有する形態に形成した適宜厚さの固
体を通気性固体と称し、この通気性固体に燃焼ガスを通
過せしめた場合、著しく大きな対流熱伝達係数が得られ
ると共に、実質的な表面積が極めて大きいこともあって
、通気性固体の上流側表面温度は略瞬間的にガス温度近
くまで加熱され、通過ガス上流側への固体輻射は極めて
大きいことが知られている。

また、同時に１通気性固体自身が熱遮蔽材あるいは断熱
材としての機能を有することも知られている。

すなわち、適当な厚さの通気性固体で燃焼ガスの流れを
仕切った場合、通気性固体のガス下流側におけるガス温
度等の熱的条件をどのように変えても、通気性固体のガ
ス上流側に熱的影響を殆んど与えないという特性が見出
されている。

よって、現今、この通気性固体を都市ガス、ＬＰガス、
溶油等の高カロリーのクリーン燃料金使用する加熱炉な
シ焼却炉なシへの利用技術は、かなシの域に達している
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、各種の生ごみ等が混在している都市ごみ
（一般廃棄物）や脱水汚泥の如き産業廃棄物は物質組成
、成分組成等の構成要素が複雑で、しかも低カロリーで
あるところから、都市ガスや重油等に比べて燃焼スピー
ドが遅く、その上、燃焼ガス中には可燃性の未燃物質が
比較的多量に存在し、燃焼完了までに長時間を要するが
故に、炉内容量の大きな炉を必要とする問題点が、まず
あった。

ま友、燃焼排ガス中には、煤塵の含有量も多いところか
ら、この種これまでの通常の通気性固体を配置すれば、
煤塵による目詰９というトラブル現象が生じ、上記した
輻射熱の効果的利用も充分に図ることが殆んど不可能に
なるという大きな問題点もあった。

（問題点を解決するための手段） そこで１本発明は、上述の如き熱回収、輻射熱射出能を
備えた通気性固体を粒子となし、この粒子を堆積して形
成した通気性固体粒子層を焼却炉内に、該焼却炉内に投
入投与された低カロリーの都市ごみや産業廃棄物等の被
焼却物に対面して配置形成すると共に、この配置形成せ
られた通気性固体粒子層の攪拌装置を併設することによ
って、上記の如き諸問題を解消し得る如くなしたことを
特徴とするものである。

（作　用） 本発明に係る焼却炉は、上述の如く、焼却炉内に、目詰
り防止用の攪拌装置が併設された通気性生成せしめられ
た燃焼ガスと煤塵が通気性固体粒子層を通過する際に１
通気性固体粒子層により燃焼ガスの顕熱を固体輻射エネ
ルギーに変換して炉内の被焼却物を加熱し、その燃焼を
助長せしめると共に、燃焼ガスおよび煤塵中の未燃の可
燃物質全燃焼せしめて、完全燃焼を完遂せしめることに
よって、焼却炉の小型化に寄与せしめる一方１個々の通
気性固体粒子間の間隙や個々の通気性固体粒子の通気孔
内に滞留し友煤塵は、攪拌装置を随時稼動して除去し、
目詰シの防止を可能となすことによって、長時間にわた
る連続運転を可能とする。

（実施例） 以下、本発明に係る焼却炉を、流動層を形成せしめる如
くなしたる焼却炉に実施した各実施例を図示した図面に
基づいて１本発明の実施例の構成を、その作用と共に説
明することとする。

まず、第１図によって第一の実施例を説明するが、この
説明にあ九っては、この種の焼却炉において、従来から
一般的に組み込まれている構成部分と同等ま几は均等な
構成部分についての説明は、構成部分の名称程度にとど
めることとする０図において、焼却炉Ｘは耐火材製にな
る略円筒状の外郭体１、ウィンドボックス２、空気分散
板３、流動層４．フリーボード５の外、フリーボード５
の上部の外郭体１の周壁には、炉内に多段型に形成され
、後述から明らかとなる多孔質セラミックビーズ堆積層
攪拌装置形成用の空気ノズルＴを有する空気加熱器６が
構築されており、またフリーボード５の炉内上部には、
中心方向に突設した環状突壁８の上に、耐熱、耐衝撃性
のセラミック製網９を固定し、その上部に空気ノズル７
を埋め込んだ形で、通気性固体粒子層形成用としてのア
ルミナ質、ムライト質、炭化珪素質等の見掛は比重１．
５〜２．０、空隙率０．４前後で比表面積が充分に大き
い球径４〜６態φ程度の多孔質のセラミックビーズを約
４０〜Ｌｏｏｍ程度の厚さに堆積して多孔質セラミック
ビーズ堆積層１０を形成する。

なお、空気加熱器６および多孔質セラミックビーズ堆積
層１０の上部には、流動用空気加熱器１１゜外郭体１の
一部としての天井（場合によっては、温水熱交換器）１
２が、周知の如く構築され、煙道１３に連結されている
。

そして、この焼却炉Ｘの稼動当初の昇温時においては−
これもこの種従来の焼却炉と同様、昇温バーナー１５を
作動させつつ流動用加熱空気供給口１６全介してウィン
ドボックス２に送った加熱空気全空気分散板３よシ噴出
せしめて流動層４全形成し、流動層４の温度が補助燃料
用ガン１γから噴出せしめられる補助燃料を燃焼させる
に要する温度（都市ガスやＬＰガス等の場合は約（５５
０＋５０）℃の６００℃前後の温度）に達すると補助燃
料用ガン１７ｆｔ作動させて昇温バーナー１５を停止す
る運転方法がとられるが、この間においても、通気性固
体粒子層を形成している多孔質セ゛ラミックビーズ堆積
層１０を貫流する燃焼ガスの顕熱は熱回収、輻射熱射出
能と熱遮蔽材または断熱材として機能する前記多孔質セ
ラミックビー°ズ堆積層１０にて固体輻射エネルギーに
変換され。

この固体輻射エネルギーに変換した多孔質セラミックビ
ーズ堆積層１０から流動層４を形成している流動媒体へ
熱伝達をして熱効率を高めると共に、伝熱速度の上昇が
図られる。

このようにして、焼却炉Ｘが定常状態に達すると、廃棄
物供給口１８から都市ごみゃ下水脱水汚泥あるいは各種
の産業廃棄物等が供給され、焼却処理が開始される。

この時、熱的には、各種廃棄物の燃焼処理によって発生
せしめられた多量の燃焼ガスのエネルギーを多孔質セラ
ミックビーズ堆積層１０からの固体輻射エネルギーに変
換し、焼却炉Ｘの上流側に高温均一な温度場と強い輻射
空間を形成するため。

流動媒体および廃棄物への伝熱速度は上昇し、燃焼ガス
の燃焼スピードも増加し、多孔質セラミックビーズ堆積
層１０を貫流した燃焼ガスや煤塵中の可燃性である未燃
物質を焼尽せしめることとなる。

よって、従来の燃焼空間よシも小さい燃焼空間で未燃物
賃金焼尽せしめることが可能となシ、補助燃料は上流側
への固体輻射エネルギー分だけ、その使用量全低減させ
ることが可能となつ友。

ところで、本発明に係る焼却炉において特色の一つであ
る廃棄物の焼却時に発生せしめられる煤塵の除去の仕方
、すなわち多孔質セラミックビーズ堆積層攪拌装置の態
様について説明するに、一般的にみて、この種廃棄物の
焼却時に発生する煤塵の発生量は、ストーカ−炉による
場合は２〜４９／Ｎｍ”−流動炉による場合は約１５　
ｊｊ／Ｎｍ”である。

今・−例として、廃棄物焼却能力が５０　ｔ／２４ｈで
ある都市ごみ焼却炉を例にとってみるに、焼却に際して
発生する燃焼ガス’ｉ　４．５　Ｎｍ”／に、９ごみ、
煤塵濃度’ｃ　１５９／Ｎｍ”　　とすると、煤塵の発
生量は２．３３１Ｃ；ｌ／順（＝１４０／ｃｌ？／ｈ）
となシ、煤塵の見掛は比重を０．４〜０．５とすると、
４．６６〜５．８３１／Ｉ１ｍの発生量となる。

かかる煤塵の発生量に対して、多孔質セラミックビーズ
堆積層ｉｏＬ：Ｄ厚さを５０瓢とし、真比重３．３、見
掛は比重１．５、充填密度６８０　ｇ／ｌで使用多孔質
セラミックビーズ固体粒子の直径約５瓢φとすると、ビ
ーズ粒子間空隙は約１００１となる。煤塵は粒径２３〜
２５μを中心に正規分布を描き０．３〜３００μの範囲
にわたっており、この煤塵が多孔質セラミックビーズ堆
積層１０ｔ−通過する間に、逐次ビーズ粒子間空隙に滞
留することとなる。

この滞留の度合を、この度合によって生ずる堆積層１０
の上流側（フリーボード５側）と下流側との圧力差に置
換し、この圧力差を、堆積層１０の上流側と下流側に設
置した圧力計２１と２２によって自動的に検出し、燃焼
ガスの空塔スピード全利用しつつ空気ノズル７から加熱
空気を吹き出し、多孔質セラミックビーズ固体粒子の流
動層を形成させると、滞留していた煤塵は極めて容易に
下流側へと排出される。

この排出操作において、多孔質セラミックビーズ堆積層
１０の上流側と下流側間の圧力差は、通常１０〜２５篤
Ａｑにセットされ、上流側の温度調節２施しつつタイマ
ー設定による攪拌を行なうようにする。

次に、第２図は、上記第一の実施例における多孔質セラ
ミックビーズ堆積層１０の攪拌装置とは異なった形態の
攪拌装置を備えた第二の実施例の焼却炉の攪拌装置に主
をおいて図示し、他の構成部分は第一の実施例と同等で
あるので、その図示は省略したものである。し几がって
、この第二の実施例の説明にあたって、第一の実施例の
構成部分と同一または均等な構成部分には同一の符号を
付して説明したシ、あるいは説明を省略したシする０ この第二の実施例の焼却炉Ｘにおける炉体形成用の天井
１２の上端中央部から延設せしめられた煙道１３の直線
状部上に設置固定せられた支持筒３０によって回転自在
に支承され、外郭体１の軸芯に略沿って上下に延設せし
められた中空の回転軸３１の下端部には、略水平に取シ
付けられた中空のホルダー３２を介して多数の空気噴出
孔３４が穿たれていて、多孔質セラミックビーズ堆積層
１０中に埋め込まれた多数の中空の攪拌翼３３が取り付
けられており、上端部近傍に取着固定せられたＶプーリ
ー３５と、支持筒３０の側面からのブラケットによって
支持せられた可変速モーターぬのＶプーリー３６との間
にはＶベルト３７が張架され、上端はロータリージヨイ
ント３８を介して空気流入口３９に連結されている。な
お、図中の符号の５０は覗ガラス窓でちる。

そして、煤塵の除去にあたっては、第一の実施例と同様
、多孔質セラミックビーズ堆積層１０の上流側と下流側
との圧力差等によって、可変速モーターＭ＋ｔ−作動さ
せることにより回転軸３１を回転させ、これと共に回転
せしめられる攪拌翼３３によって多孔質セラミックビー
ズ堆積層ｉｏ’を攪拌する一方、これと同時に、空気流
入口３９を介して給送された高温の圧縮空気は回転軸３
１内を通シ、ホルダー３２内を経て各攪拌翼３３の空気
噴出口３４から噴出される。この機械的攪拌と高温空気
の噴出によって、多孔質セラミックビーズ堆積層１０は
流動し、滞留していた煤塵は下流側に排出させられる。

さらに、第３図は、前記第２図と同様の図示の仕方全し
て示した第三〇実施例を図示したもので、この第三の実
施例は、セラミック製網またはセラミックコーテングを
施したステンレス網９を環状突壁８上に直接載置せず、
環状突壁８上に振動可能に載置された振動装置４０の振
動板４１上に載置され、その上に多孔質セラミックビー
ズ堆積層１０全形成せしめた点に特色を有するものであ
る。

ところで、上記振動装置４０は、振動板４１と振動板４
１を振動せしめるバイブレータ−用モーターＩＶ＆に主
体としてなり、振動板４１は、外郭体１の内径よシは少
しばかシ小径で、環状突壁８の内径よシは僅かばかり大
径の孔が形成された環状棒金なすか、あるいは前記孔内
が目の粗いロスドル状となされ、環状突壁８上に横架さ
れていて。

セラミック製網９の載置部となっている本体部４２と、
その外周の相対する側縁から外郭体１外に導出せしめら
れる振動伝達用兼支板部４３と支板部支板部４４は、上
部の平坦面が前記環状突壁８の上面と略同高となるよう
に外郭体１の外壁に設けられ、一部に支壁１９を備えた
環状突壁１４（単なる突壁でも可）上に延び、環状突壁
１４の対称な位置に植立せしめられた各別の支柱４５．
４５が、前記両支板部４３．４４に設けられた振動許容
用の長溝孔（図示省略）を挿通し、各別の支柱４５．４
５に巻装した圧縮コイルばね４６．４６と止め螺子４７
．４７によって、振動板４１は振動可能に支承され、振
動伝達用兼支板部４３は、支壁１９上に設置せられてい
て、前記の各実施例と同様１両圧力計２１．２２の圧力
差等によって作動せしめられるバイブレータ−用モータ
ー隔に連動連結せしめられている。

すなわち、各別の圧力計２１．２２の圧力差等が所定の
値になると、バイブレータ−用モーターＭ２が作動し、
振動板４１を振動させ、この振動によってセラミック製
網９を介して多孔質セラミックビーズ堆積層１０’に振
動攪拌し、該堆積層１０内に滞留した煤塵を下流側に排
出せしめるのである〇 一般的に、上記第一ないし第三の何れの実施例において
も１両圧力計２１．２２を用いた差圧検出から攪拌まで
の時間は１５〜３０分、攪拌操作は１分以内で充分であ
シ、多孔質セラミックビーズ堆積層１０は上下が入れ代
っても、多孔質セラミックピーズ固体粒子の熱伝達係数
、比表面積が共に犬であることにより、上流側温度の回
復は略瞬間的に行なわれるが故に、上流側の温度は高温
、略均−であって、強い輻射空間は維持され、高い伝熱
特性により ａ、多孔質セラミックビーズ堆積層１０の上流側が高温
で強い輻射空間となるため、被焼却物および流動層形成
用の流動媒体への熱伝達が犬となシ、燃焼スピードが増
加する結果、排ガス中の未燃物質全焼尽せしめ、炉内容
積を小さくすることが可能となった。

ｂ、多孔質セラミックビーズ堆積層１０ｔ−通過する燃
焼ガスの顕熱差が上流側への固体輻射エネルギーとなシ
、上流側エネルギーが加算されるため、その分だけ補助
燃料の低減化が図られることとなった。

Ｃ０廃棄物焼却時の発生煤塵を炉内の上流側と下流側と
の圧力差検出によって、多孔質セラミックビーズ堆積層
１０を適宜攪拌し、燃焼ガスの空塔スピードを利用して
流動させ、多孔質セラミックビーズ固体粒子間に滞留し
九煤塵を下流側へ排出するが故に、連続運転が可能とな
る上、前記堆積層１０の熱的回復は瞬時であるので、上
流側を常時高温の輻射場に維持できることとなった。

ｄ、多孔質セラミックビーズ堆積層１０の下流側は、燃
焼ガスの顕熱差（通常、３００〜４００℃）分だけ降下
し、排ガスの絶対量は増加しないので、従来方式に比べ
、以後の公害防止用機器類等を小容量のものとすること
が可能となるが故に、建設費の低減化に寄与し得ること
となった。

ｅ、多孔質セラミックビーズ堆積層１０は、熱的遮蔽効
果があるので、下流側を抜熱して上流側に還元し、下流
側をさらに冷却することにより省エネ、省資源を図るこ
とが可能である。

等の優れた作用効果を奏する焼却炉となすことができた
。

なお、以上の説明は、焼却炉として所謂流動炉タイプ金
側にとって記述したが、必ずしもこの種の焼却炉ではな
く、他の形式の各種のタイプの焼却炉に適用し得るもの
であシ２また上流側と下流側の圧力差によることなく、
これは廃棄物の燃焼状態により、人為的に行なってもよ
いし、さらに攪拌装置は、適宜組み合わせてもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように１本発明においては、被
焼却物の焼却によって生ずる燃焼ガスの顕熱を通気性固
体粒子層により固体輻射エネルギーに変換し、これを被
焼却物の加熱、焼却用はいうに及ばず、燃焼ガスと煤塵
中の未燃物質の燃焼用に供し得る如くなす一方、通気性
固体粒子層の間隙に滞留した煤塵は、攪拌装置の稼動に
よる通気性固体粒子層の攪拌によって除去し得る如くな
したる金もって、本発明によれば、各種の生ごみが混在
している都市とみのみならず、ある程度の脱水処理の施
された汚泥等をも含めた各種の産業廃棄物等の如き物質
組成、成分組成等の構成要素が複雑で、しかも低カロリ
ーで、燃焼スピードが遅く、煤塵が多いばかシでなく、
燃焼ガスや煤塵中に未燃焼物質を比較的多量に存在せし
めるが如き被焼却物であっても、これが完全燃焼を迅速
に行ない得る上、連続運転が可能で、省エネルギー化、
省資源化が図シ得る小型の焼却炉の提供が可能となった
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る焼却炉の数種の実施例を示すもので
あって、第１図および第２図、それに第３図はそれぞれ
第一の実施例、第二の実施例、第三の実施例の各実施例
の要部構成説明用の縦断面図である。なお１図中の同一
符号は同一または均等な構成部分を示すものである。 Ｘ；焼却炉 １；外郭体　　　　２；ウィンドボックス３；空気分散
板　　４；流動層 ５：フリーボード　６；空気力ロ熱器 ７；空気ノズル　　８．１４；環状突壁９；セラミック
製網 １０；多孔質セラミックビーズ堆積層 １１；流動用空気加熱器　１２；天井 １３；煙道　　　　１５；昇温バーナー１６；流動用加
熱空気供給口 １７；補助燃料用ガン　１８；廃棄物供給口１９；支壁
　　　　２１．２２；圧力計３０；支持筒　　　３１；
回転軸 ３２；ホルダー　　３３；攪拌翼 ３４；空気噴出孔　３５，３６；Ｖプーリー３７；ｖベ
ルト　　３８；ロータリージヨイント３９；空気流入口
　ぬ；モーター ４０；振動装置　　４１：振動板 ４２；本体部　　　４３；振動伝達用兼支板部４４；支
板部　　　４５；支柱 ４６；圧縮コイルばね　４７；止め螺子Ｍ２；バイブレ
ータ−用モーター 第２図 第３ＦＩＪ 手続補正書′ 昭和６２年５月２２日 コ Ｊ 昭和６１年特許願第７６７７０号 ２、発明の名称 焼却炉 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区有楽町１丁目４番１号名称　（
１８３）三機工業株式会社 代表者　白　谷　清　二 ４、代　理　人　　〒１０５　　’に話５０１−４５５
２住　所　東京都港区虎ノ門１丁目２番１４号島崎ビル
４階５、補正命令の日付　自発補正 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼却炉内に投入投与された都市ごみや産業廃棄物
   等の被焼却物に対面して熱回収、輻射熱射出能を有する
   通気性固体粒子層を形成すると共に、該通気性固体粒子
   層の攪拌装置を併設し、前記被焼却物の燃焼により生成
   せしめられた燃焼ガスと煤塵を前記通気性固体粒子層を
   通過せしめることによつて、前記燃焼ガスの顕熱を固体
   輻射エネルギーに変換して焼却炉内の被焼却物の加熱、
   燃焼を図ると共に、燃焼ガスおよび煤塵中の未燃物質の
   燃焼を図る一方、通気性固体粒子層の間隙に滞留した煤
   塵は、前記攪拌装置の稼動による通気性固体粒子層の攪
   拌により除去し、煤塵による目詰り防止を図り得る如く
   なしたることを特徴とする焼却炉。
2. （２）前記通気性固体粒子層はアルミナ質、ムライト質
   、炭化珪素質等の見掛け比重１．５〜２．０、空隙率０
   ．４前後で比表面積が充分に大きい球径約４〜６ｍｍφ
   程度の通気性固体粒子を約４０〜１００ｍｍ程度の厚さ
   に堆積せしめてなるものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の焼却炉。
3. （３）前記攪拌装置は、通気性固体粒子層内に埋め込ま
   れ、通気性固体粒子流動用の空気ノズルを備えているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焼却炉。
4. （４）前記攪拌装置は、通気性固体粒子層流動用の加熱
   空気給送用の中空の回転軸の下端に装着せられ、多数の
   空気噴出口を有し、通気性固体粒子層内に埋め込まれた
   攪拌翼を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の焼却炉。
5. （５）前記攪拌装置は、通気性固体粒子層を振動攪拌す
   る振動板を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の焼却炉。