JPWO2002055932A1 - 廃棄物焼却方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

この発明は、耐高熱性コイル状煙道（１１７）を内蔵し、その煙道の加熱手段及びサーモセンサー（１２８）を付設した燃焼炉（１１１）を用い、空気供給量及び加熱手段の温度を抑制して、煙道内の温度を高温に維持しながら、廃棄物の燃焼により発生する排煙をこの煙道に通して完全燃焼させ、無煙化することを特徴とする廃棄物焼却方法及びそのための装置である。ダイオキシンのような有害物質の排出を伴わないので可燃性廃棄物の焼却方法及び焼却装置として好適である。

Description

技術分野
この発明は、煙道の構造に工夫を加えて高温下で排煙の処理を行うことにより、ダイオキシンなどの有害物質の排出を抑制することを可能にした新規な廃棄物焼却方法及びそれを用いる廃棄物焼却装置に関するものである。
背景技術
これまで、廃棄物を焼却するための装置としては、代表的なものとして、図２にその断面を示す構造のものが知られている。
この図２において、廃棄物投入口５，５’から、燃焼炉１の燃焼室２に供給された可燃性廃棄物は、空気取入口１１からの空気と混合されて燃焼し、生じた燃焼灰はフード３の裾部分４を通って燃焼炉底部に集積し、排出ドア６，６’から取り出される。
一方、燃焼により生じた排煙は、フード３に設けられた多数の窓７，…を通って加熱室８に送られ、ここでバーナー９により加熱され、燃焼後煙突１０を通り、冷却パイプ１２により冷却後、排気扇１３の作用で外部に排出される。
しかしながら、このような方法では、廃棄物の種類やそれに含まれる水分及び燃焼条件による燃焼温度の変動が避けられず、排煙を完全に燃焼して無煙化することはできない。また、有害物質として社会的問題となっているダイオキシンを完全に熱分解させるには、１４００℃以上の高温にしなければならないが、このような方法においては、そのような高温を得ることが困難であり、ダイオキシンを含む排煙による環境汚染を防ぐことは不可能であった。
発明の開示
この発明は、このような事情のもとで、可燃性廃棄物の燃焼に際して、発生する排煙を無害化し、環境汚染を抑制しうる新規な廃棄物焼却方法及びそれに用いる焼却装置を提供することを目的としてなされたものである。
本発明者は、廃棄物の燃焼を効率よく行い、しかも有害な排煙を伴わない方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、燃焼熱を利用して廃棄物を乾燥したのち燃焼させ、かつ発生する排煙を長い管路で形成された煙道に通し、その通路中に１４００℃以上の高温に加熱して完全に燃焼させることにより、ダイオキシンなどの有害物質を含まない排煙にしうることを見出し、この知見に基づき、この発明をなすに至った。
すなわち、この発明は、廃棄物を焼却するに当り、耐高熱性コイル状煙道を内蔵し、その煙道の加熱手段及びサーモセンサーを付設した燃焼炉を用い、空気供給量及び加熱手段の温度を抑制して、煙道内の温度を１４００〜１６００℃の範囲内に維持しながら、廃棄物の燃焼により発生する排煙をこの煙道に通して完全燃焼させ、無煙化することを特徴とする廃棄物焼却方法及び
（イ）上下を円錐台形に形成した耐熱性円筒体からなり、上部を乾燥室、下部を燃焼室とした燃焼炉本体、
（ロ）燃焼炉内に、その底部及び頂部に対して開口して配置された耐高熱性材料製コイル管からなる煙突、
（ハ）上記煙突内の温度を高めるために煙突に付設された加熱器、
（ニ）上記煙突内の温度を測定するためのサーモセンサー及び
（ホ）上記サーモセンサーからの温度情報に基づいて、燃焼炉中への空気導入量及び加熱器の温度を調節するための制御機構
から構成されたことを特徴とする廃棄物焼却装置を提供するものである。
発明を実施するための最良の形態
次に添付図面に従って、この発明を詳細に説明する。
図１は、この発明の廃棄物焼却装置の構造の１例を示す断面図であって、この装置は上下を円錐台形に形成した耐熱性円筒体からなる燃焼炉本体１１１とその中に内蔵されたコイル管からなる煙道１１７を主体として構成されている。
そして、上記の燃焼炉本体１１１は、集煙フード１１４により上部円錐台部分を含む乾燥室１１２と下部逆円錐台部分を含む燃焼室１１３とに分けられ、両者は仕切扉１１５を開閉することによって連通可能となっている。この燃焼炉本体１１１は、これまでの燃焼炉と同様に耐火性材料によって作られている。
上記の集煙フード１１４は、図に示すように、二重壁構造に形成され、この内部に外部からの空気を通すことにより、燃焼により発生する排煙との間で熱交換させ、高められた温度の空気を、集煙フード１１４に付設した有孔パイプ１１６を介して燃焼室１１３に供給し、燃焼を促進させるのが好ましいが、単に一重壁で構成することもできる。
一方、燃焼炉本体１１１に内蔵される煙道例えば煙突１１７は、コイル管からなり、その両端口が燃焼炉本体１１１の底部及び頂部に対して開口するように配置されている。図においてはこのコイル管は垂直方向に配置されているが、所望ならば平行方向、斜め方向にあるいはそれらを組み合わせた形状で配置することもできる。
この煙道１１７は、高温にもたらされるので、耐高熱性材料例えば１４００℃以上で安定な金属、合金又はセラミックスによって作成することが必要である。このような金属としては、チタン、ジルコニウム、白金、合金としてはＮｉ基超耐熱合金、セラミックスとしてはアルミナ、ジルコニア、ムライトセラミックス、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サイアロンなどがある。これらの耐高熱性材料は、煙道全体を構成する必要はなく、排煙と接触する内側部分のみを構成していればよい。
この発明においては、煙道１１７にこの中を通過する排煙を加熱するための加熱手段を付設することが必要である。この加熱手段は電熱線をコイル外部に巻回した形式や、誘電的に内部を加熱する形式の電気的加熱手段が好ましいが、所望ならば燃焼バーナーを用いて外部から加熱する方式を用いてもよい。図中の変圧器１２９は電気的加熱手段を用いた場合の通電発熱コントロール装置としての役割を果す。
煙道１１７は、その中を通過する排煙の加熱効率を高めるために、反射材壁１１８で囲ぎょうし、加熱室１１９を形成している。この反射材壁１１８は輻射線を煙道１１７に集中させ、通電ロスを少なくする役割を果している。必ずしも必要ではないが、この反射材壁１１８の外側にさらに隔壁１２０を設け、反射材壁１１８との間の間隙１２１に、上部から燃焼により発生した排煙を集煙フード１１４の下面に沿って誘導して導入し、その熱により加熱室１１９を加熱し、煙道１１７の温度上昇を促進するのが好ましい。
上記の反射材壁１１８の上下に形成された通気口は、その口径を可変構造とし、その反射材壁１１８の外側の排煙温度を調整し、煙道内の排煙の燃焼スピードをコントロールすることもできる。この場合通気口を全部閉じて真空状態を形成させることもできる。
集煙フード１１４の頂部に設けられた空気取入口１２２には、空気量を増減して、燃焼炉の燃焼状態をコントロールするために、開閉弁１２３が備えられている。
このような装置においては、燃焼室１１３が逆円錐台状の壁面を有しているため、燃焼炎が斜面を上昇する際に徐々に加熱されて燃焼拡大していくとともに、生じた灰がその斜面を滑落して底面に簡単に集積する。このようにして燃焼スピードの上昇を行うことができ、かつ燃焼灰の捕集を容易にすることができる。
また、図１における傾斜壁１２４のような燃焼灰の滑落を助長する斜面を別に設け、これにバイブレーターを付設し、振動や衝撃を与え、燃焼灰の集灰量を調整したり、また燃焼室１１３に不燃物を破壊するローラを設けて焼却スピードを増大させることもできる。
さらに、所望に応じ、燃焼室１１３の下部に燃焼灰取出口１２５を設け、これを介して水平スクリューコンベア１２６により、燃焼灰を排出させることもできる。この場合、外部の冷気が燃焼室１１３に侵入することを防止するために、集積した燃焼灰を移動排出する直前に水平スクリューコンベア１２６を停止し、垂直スクリューコンベア１２７に切り換えるのが好ましい。さらに集積した燃焼灰を細かく破砕するために、スクリューコンベアのスパイラル状外周部に刃部を設けたり、内面に突起部を設けることもできる。
この発明においては、排煙中のダイオキシンのような有害物質を除くために、煙道を１４００〜１６００℃という高温に保つことが必要である。これは燃焼炉中の適所に配置したサーモセンサー１２８と煙道の加熱手段とを連動させ、常時煙道内の温度を制御すること及び調節弁１３１により空気の取入量を増減することによって行われる。上記のサーモセンサー１２８は、できるだけ煙道に近接した位置に配置するのが好ましいが、燃焼炉本体１１１の壁面に配置してもよい。このサーモセンサー１２８からの情報による煙道内の温度と空気取入量の調整はコンピューターを介して行うのが便利である。
なお、１３０は廃棄物投入口である。
産業上の利用可能性
この発明によれば、煙道の温度を高温に保ち、かつその長さを大きくして効率よく排煙を処理することにより、ダイオキシンのような有害物質の排出を伴うことなく可燃性廃棄物の焼却を行うことができる。さらに、輻射熱や燃焼により発生する排煙の熱を有効に利用して、煙道の加熱のための熱エネルギーを節減することができる。
したがって、可燃性廃棄物の焼却方法及び焼却装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
図１はこの発明の廃棄物焼却装置の構造の１例を示す断面図である。
図２は従来の廃棄物焼却装置の構造の１例を示す断面図である。

Claims (7)

1. 廃棄物を焼却するに当り、耐高熱性コイル状煙道を内蔵し、その煙道の加熱手段及びサーモセンサーを付設した燃焼炉を用い、空気供給量及び加熱手段の温度を制御して、煙道内の温度を１４００〜１６００℃の範囲内に維持しながら、廃棄物の燃焼により発生する排煙をこの煙道に通して完全燃焼させ、無煙化することを特徴とする廃棄物焼却方法。
2. （イ）上下を円錐台形に形成した耐熱性円筒体からなり、上部を乾燥室（１１２）、下部を燃焼室（１１３）とした燃焼炉本体（１１１）、
   （ロ）燃焼炉内に、その底部及び頂部に対して開口して配置された耐高熱性材料製コイル管からなる煙突（１１７）、
   （ハ）上記煙突内の温度を高めるために煙突に付設された加熱器、
   （ニ）上記煙突内の温度を測定するためのサーモセンサー（１２８）及び
   （ホ）上記サーモセンサーからの温度情報に基づき、燃焼炉中への空気導入量及び加熱器の温度を調節するための制御機構
   から構成されたことを特徴とする廃棄物焼却装置。
3. 煙突の周囲を熱反射壁体（１１８）で包囲した請求の範囲第２項記載の廃棄物焼却装置。
4. 燃焼炉本体と煙突との間に集煙フード（１１４）を配置した請求の範囲第２項記載の廃棄物焼却装置。
5. 集煙フードを二重壁で構成し、内部に外部からの空気を通して熱交換させる請求の範囲第４項記載の廃棄物焼却装置。
6. 集煙フードに、加熱された空気を燃焼室に導入する有孔パイプ（１１６）を取り付けた請求の範囲第５項記載の廃棄物焼却装置。
7. 燃焼室を燃焼炉本体とは別体のホッパー状に形成し、燃焼炎が斜面を上昇する際に、徐々に燃焼部が加熱されやすくし、かつ燃焼により生じる灰の滑落を容易にして、捕集しやすくした請求の範囲第２項記載の廃棄物焼却装置。

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