(57)【要約】【課題】炉本体の内部温度を所定の温度まで上昇させることでダイオキシン等の有害物質の発生を抑制するとともに、集塵率を向上させることで環境に優しい焼却炉を提供すること。【解決手段】内部に燃焼室を有し焼却物燃焼手段を有する炉本体２に、蒸気発生装置４を接続し、蒸気発生装置４に集塵装置６を接続した。また、蒸気発生装置４は、その内部に収容された水に炉本体２内の高熱を加えることにより過熱水蒸気を発生させ、集塵装置６は、蒸気発生装置４より送出された過熱水蒸気を飽和水蒸気に変えて、炉本体２で発生し蒸気発生装置４を介して送出された煤塵を飽和水蒸気に吸着させて集塵するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に燃焼室を有し焼却物燃焼手段を有する炉本体と、該炉本体に接続された蒸気発生装置と、該蒸気発生装置に接続された集塵装置とを備え、
前記蒸気発生装置は、その内部に収容された水に前記炉本体内の高熱を加えることにより過熱水蒸気を発生させ、前記集塵装置は、前記蒸気発生装置より送出された過熱水蒸気を飽和水蒸気に変えて、前記炉本体で発生し前記蒸気発生装置を介して送出された煤塵を飽和水蒸気に吸着させて集塵することを特徴とする焼却炉。
【請求項２】
前記炉本体が、前記焼却物燃焼手段により焼却物を燃焼させて発生した乾留ガスを燃焼させる乾留ガス燃焼手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の焼却炉。
【請求項３】
前記蒸気発生装置が、水を収容するための筐体と、該筐体を貫通する煙道と、該煙道と前記筐体の上部を連通する連通管とを有し、前記煙道の両端を前記炉本体及び前記集塵装置にそれぞれ接続したことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の焼却炉。
【請求項４】
前記蒸気発生装置が、前記筐体に水を供給する給水弁と、前記筐体内の水位を検知する水位センサとをさらに有し、前記水位センサの出力信号に基づいて前記給水弁を開閉制御することにより前記筐体内の水位を所定の範囲内に設定することを特徴とする請求項３に記載の焼却炉。
【請求項５】
前記所定の範囲が、前記煙道が全て水没する範囲であることを特徴とする請求項４に記載の焼却炉。
【請求項６】
前記集塵装置が、中空状の本体と、該本体の上壁部を貫通する煙排出管とを有し、前記蒸気発生装置に接続される接続管が、前記本体の円筒状上部の接線方向に延びるように接合されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焼却炉。
【請求項７】
前記煙排出管に触媒を取り付けたことを特徴とする請求項６に記載の焼却炉。
【請求項８】
前記焼却炉が、酸化方式を採用した焼却炉であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焼却炉。
【請求項９】
前記焼却物燃焼手段が、前記炉本体の内部に形成された燃焼通路で構成され、前記焼却炉が、酸素を遮断した状態で焼却物を燃焼させる炭化炉であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵芥物や廃棄物等の焼却物を焼却するための焼却炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の焼却炉は、内部に燃焼室が形成された炉本体と、この炉本体に取り付けられた煙突を備えており、炉本体には、焼却物を燃焼室に投入するための開閉自在の投入口と、焼却物を燃焼することで発生した灰を取り出すための灰取出口が設けられている。
【０００３】
また、炉本体の内部に、焼却物の燃焼時における炉本体内の高熱により水を沸騰させて水蒸気を発生させ、この水蒸気を再加熱して過熱水蒸気を発生させる蒸気発生装置を設けたものも提案されている。この焼却炉の場合、発生した過熱水蒸気を炉本体の内部に供給することで、焼却物の燃焼時に発生するダイオキシン等の有害物質を除去している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７８２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の焼却炉にあっては、蒸気発生装置が炉本体の内部に設けられていることから、発生した蒸気により内部の温度上昇が妨げられ、炉本体の内部温度が十分に上昇しないという問題がある。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、炉本体の内部温度を所定の温度まで上昇させることでダイオキシン等の有害物質の発生を抑制するとともに、集塵率を向上させることで環境に優しい焼却炉を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に係る発明は、内部に燃焼室を有し焼却物燃焼手段を有する炉本体と、該炉本体に接続された蒸気発生装置と、該蒸気発生装置に接続された集塵装置とを備えた焼却炉であって、前記蒸気発生装置は、その内部に収容された水に前記炉本体内の高熱を加えることにより過熱水蒸気を発生させ、前記集塵装置は、前記蒸気発生装置より送出された過熱水蒸気を飽和水蒸気に変えて、前記炉本体で発生し前記蒸気発生装置を介して送出された煤塵を飽和水蒸気に吸着させて集塵することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、前記炉本体が、前記焼却物燃焼手段により焼却物を燃焼させて発生した乾留ガスを燃焼させる乾留ガス燃焼手段をさらに有することを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３に係る発明は、前記蒸気発生装置が、水を収容するための筐体と、該筐体を貫通する煙道と、該煙道と前記筐体の上部を連通する連通管とを有し、前記煙道の両端を前記炉本体及び前記集塵装置にそれぞれ接続したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、前記蒸気発生装置が、前記筐体に水を供給する給水弁と、前記筐体内の水位を検知する水位センサとをさらに有し、前記水位センサの出力信号に基づいて前記給水弁を開閉制御することにより前記筐体内の水位を所定の範囲内に設定することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明は、前記所定の範囲が、前記煙道が全て水没する範囲であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明は、前記集塵装置が、中空状の本体と、該本体の上壁部を貫通する煙排出管とを有し、前記蒸気発生装置に接続される接続管が、前記本体の円筒状上部の接線方向に延びるように接合されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明は、前記煙排出管に触媒を取り付けたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る発明は、前記焼却炉が、酸化方式を採用した焼却炉であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る発明は、前記焼却物燃焼手段が、前記炉本体の内部に形成された燃焼通路で構成され、前記焼却炉が、酸素を遮断した状態で焼却物を燃焼させる炭化炉であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、炉本体の外部に配置した蒸気発生装置を炉本体と接続し、蒸気発生装置を集塵装置に接続して、蒸気発生装置で発生した過熱水蒸気を集塵装置で飽和水蒸気に変えて、前記炉本体で発生し前記蒸気発生装置を介して送出された煤塵を前記飽和水蒸気に吸着させて集塵するようにしたので、例えば粒子径が２０μ以下の微粒子も集塵することができるようになり、集塵率が向上した環境に優しい焼却炉を提供することができる。
【００１７】
また、焼却物燃焼手段に加えて乾留ガス燃焼手段を設けたので、炉本体の内部温度を、例えば８００℃以上まで上昇させることができ、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制することができる。
【００１８】
さらに、蒸気発生装置は、電気もガス等の外部の熱源を必要とせず、炉本体内部の高熱を利用するものであるから、極めて経済的で、省エネにも貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は本発明に係る焼却炉Ｆを示しており、図３は、焼却炉Ｆを構成する炉本体で焼却物を燃焼している状態を示す模式図である。
【００２０】
図１及び図２に示されるように、本発明に係る焼却炉Ｆは、炉本体２と、炉本体２に接続された蒸気発生装置４と、蒸気発生装置４に接続された集塵装置６と、炉本体２及び蒸気発生装置４を制御する制御盤８を備えている。
【００２１】
炉本体２は、それぞれ耐熱性鉄板からなる前壁部２ａと、後壁部２ｂと、左右の側壁部２ｃ，２ｃと、上壁部２ｄと、底壁部２ｅとにより箱形に形成され、炉本体２の下方は、内部に１次燃焼室（ガス化室）１０ａが形成された１次炉１０となっており、炉本体２の上方は、内部に２次燃焼室１１ａが形成された２次炉１１となっている。また、１次燃焼室１０ａの下部には、焼却物を載置して焼却するための火床１２が設けられている。
【００２２】
炉本体２の前壁部２ａには、その上部に焼却物を１次燃焼室１０ａに投入するための投入口１４が形成され、投入口１４の下方には、焼却物を焼却して生じる灰を取り出すための灰取出口１６が形成されている。また、投入口１４及び灰取出口１６には、投入口１４及び灰取出口１６をそれぞれ密閉するための開閉自在の密閉蓋１８，２０が設けられている。さらに、火床１２より下方の左右の側壁部２ｃ，２ｃには、火床１２よりも下方に自燃吸気するための複数の吸気孔（図示せず）が設けられている。
【００２３】
炉本体２の各壁部２ａ〜２ｅ、密閉蓋１８，２０の外側にはロックウール等からなる断熱材（図示せず）が貼り付けられており、側壁部２ｃに設けられる吸気孔は、断熱材を貫通している。なお、断熱材はその外面を比較的薄い金属板等の外被板で覆うのが好ましい。
【００２４】
また、集塵装置６に対向する１次炉１０の側壁部２ｃの下部で火床１２の下方には、焼却物燃焼手段としての１次バーナ２２が設けられており、同じ側壁部２ｃの２次炉１１側には、乾留ガス燃焼手段としての２次バーナ２４が設けられている。さらに、２次バーナ２４の前方には、隣接する蒸気発生装置４との接続口２６が形成されており、この接続口２６に接続された蒸気発生装置４は、焼却炉Ｆの使用中における炉本体２内の高熱により水を沸騰させて水蒸気を発生させ、発生させた水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気を発生させる。
【００２５】
図４に示されるように、蒸気発生装置４は、水を収容するための略直方体状の筐体２８と、この筐体２８を水平方向に貫通する煙道３０とを有し、煙道３０の両端は、炉本体２の接続口２６に接続される接続口３１、及び、集塵装置６に接続される接続口３２となっている。また、接続口３１近傍の煙道３０と、筐体２８内の上部とは連通管３３を介して連通している。
【００２６】
煙道３０が貫通する筐体２８の対向する２側壁部間の別の側壁部には、電極保持器３４が設けられており、この電極保持器３４に長さが異なる複数（例えば、３本）の電極３６，３８，４０が取り付けられ、これらの電極３６，３８，４０は、それぞれ接地用電極、上限検知用電極、下限検知用電極として使用される。
【００２７】
筐体２８の上壁部には、配管４２を介して電磁弁４４が接続されており、この電磁弁４４は、水道の蛇口等の給水栓（図示せず）に接続され、水を供給するための給水弁として使用される。
【００２８】
複数の電極３６，３８，４０及び電磁弁４４は、制御盤８に電気的に接続されており、制御盤８は、電極３６，３８，４０から出力される信号に基づいて電磁弁４４を開閉制御して筐体２８内の水位を所定の範囲内（例えば、高水位と低水位との差が３ｃｍ以内）に維持している。すなわち、電極３６，３８，４０は、高水位及び低水位センサとして作用し、低水位は、筐体２８内の煙道３０が全て水没するレベル（例えば、煙道３０上面より上方に５ｍｍ）に設定されるとともに、連通管３３の接続位置は、高水位よりも高いレベルに設定されている。
【００２９】
なお、筐体２８は、例えばステンレス材によって形成され、その周囲にはロックウール等からなる断熱材（図示せず）が貼り付けられる。
【００３０】
図５に示されるように、集塵装置６は、中空の装置本体４６と、装置本体４６の上壁部に取り付けられその中央部を貫通する煙排出管４８と、装置本体４６の下部に着脱自在に取り付けられた集塵箱５０とで構成されている。装置本体４６の上部は円筒状に形成され、蒸気発生装置４の接続口３２に接続される接続管５２が、装置本体４６の円筒状上部の接線方向に延びるように接合されている。
【００３１】
この構成の集塵装置６は、例えばサイクロンスクラバと呼ばれている。
【００３２】
上記構成の本発明に係る焼却炉Ｆの使用に際し、蒸気発生装置４の電磁弁４４を給水栓に接続し、集塵装置６の集塵箱５０に給水した後、投入口１４の密閉蓋１８を開放して焼却物を１次炉１０内の１次燃焼室１０ａに投入し火床１２に載置する。次に、投入口１４の密閉蓋１８を閉止した後、制御盤８に設けられた自動スタートボタンを押下すると、１次バーナ２２が着火し、さらに２次バーナ２４が着火する。
【００３３】
焼却物としては、紙等の一般ゴミ、食品残渣物や野菜屑等の生ゴミ、木材等が含まれ、所定量以下（例えば、５％以下）であれば、プラスチックや塩化ビニール等も焼却可能である。
【００３４】
１次燃焼室１０ａでは、１次バーナ２２が焼却物を高温で燃焼させることで乾留ガスが発生し、乾留ガスは２次燃焼室１１ａに送出される。２次燃焼室１１ａでは、２次バーナ２４が１次燃焼室１０ａから送出された乾留ガスを高温（例えば、８００℃以上）で完全燃焼させ、燃焼ガスは煤塵とともに蒸気発生装置４に送出される。
【００３５】
なお、１次炉１０及び２次炉１１には、１次送風機及び２次送風機がそれぞれ設けられており、１次送風機は、乾留ガス量をインバータ制御する一方、２次送風機は、乾留ガスを冷却して乾留ガスを所定の温度（例えば、８００℃）に維持するようにインバータ制御している。
【００３６】
また、１次炉１０は、乾留ガスがなくなった時点で、１次バーナ２２及び２次バーナ２４の火が消され、空気だけを送出して灰化を行うように制御される。
【００３７】
蒸気発生装置４に到達した燃焼ガスは、煙道３０を通過して集塵装置６に送出される。このとき、蒸気発生装置４の筐体２８には水が所定のレベルまで満たされているので、煙道３０を通過する燃焼ガスにより加熱されて沸騰し、水蒸気が発生する。この水蒸気はさらに加熱されて過熱水蒸気となり、連通管３３を通過して煙道３０に入り、燃焼ガスとともに集塵装置６に送出される。
【００３８】
なお、蒸気発生装置４により水蒸気を発生させることで、筐体２８内の水は、その水位が徐々に低下するが、上述したように、高水位及び低水位センサ（電極３６，３８，４０）の出力信号により電磁弁４４は開閉制御されているので、筐体２８内の水位は、煙道３０が常に水没するように所定の範囲内に維持されており、焼却物の焼却中、一定量の水蒸気が常に発生している。
【００３９】
集塵装置６は、上述したように、蒸気発生装置４との接続管５２が、装置本体４６の円筒状上部の接線方向に延びるように接合されていることから、過熱水蒸気は遠心力により装置本体４６の円筒状上部内壁面に沿って回転するように移動して、その温度が徐々に低下する。温度が低下した過熱水蒸気は飽和水蒸気となって比重が増大し、煤塵は飽和水蒸気に吸着される。
【００４０】
また、比重が増大した飽和水蒸気は装置本体４６の内壁面に沿って落下し、煤塵とともに集塵箱５０に収容され、煤塵と分離した煙は、煙排出管４８を介して外部に排出される。
【００４１】
さらに、集塵箱５０には水が所定のレベルまで貯留されているので、集塵箱５０に収容された煤塵は水に吸着され、煙とともに煙排出管４８を介して外部に飛散することはない。
【００４２】
なお、煙排出管４８には触媒を取り付けるのが好ましく、触媒としては、排出煙に含まれる超微粒子を捕獲するために、活性炭素繊維や酸化チタン、活性炭等に白金粒子やマンガン粒子を混合したものをハニカム状に成形した白金触媒やマンガン触媒が好ましく、集塵装置６からの排出煙を略無煙化、無臭化することができる。
【実施例１】
【００４３】
蒸気発生装置及び集塵装置を有する本発明に係る焼却炉と、蒸気発生装置を装備しない焼却炉を使用して、焼却物を燃焼させた場合の集塵率を調べたところ表１のような結果が得られた。使用した炉本体の仕様は次のとおりであり、蒸気発生装置を装備しない焼却炉の場合、集塵装置を煙突として使用した。なお、触媒は取り付けられていない。
・焼却能力：３０ｋｇ／３．０ｈ
・火床面積：０．４９ｍ２
・ガス化室容積（１次炉）：０．４ｍ３
・燃焼室容積（２次炉）：０．３ｍ３
・寸法：Ｗ１０８０×Ｄ８５０×Ｈ２２００
・重量：４００ｋｇ
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１によれば、蒸気発生装置を設けることで、粒子径２０μ以上の煤塵ばかりでなく粒子径１０μ〜２０μの煤塵が捕集され、粒子径１０μ〜２０μの煤塵を捕集することで、集塵率が約５％向上したことが分かる。
【００４６】
以上、酸化方式を採用した焼却炉を例に取り本発明を説明したが、本発明は、酸化方式を採用した焼却炉のみならず、炭化方式を採用した炭化炉にも適用することができる。
【００４７】
さらに詳述すると、炭化炉は、上述した構成の焼却炉Ｆとは、１次炉１０の構成が相違し、２次炉１１の構成は略同じである。炭化炉の場合、１次炉には、例えばパイプ等で燃焼通路が形成されており、この燃焼通路に高温の燃焼ガスを通過させることにより１次燃焼室に投入された焼却物は、酸素を遮断した状態で、燃焼ガスの輻射熱で還元燃焼（熱分解）し炭化していく。
【００４８】
なお、炭化炉も焼却炉の一種であり、本願明細書では、上述した焼却炉と炭化炉を総称して焼却炉と称している。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る焼却炉は、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制するとともに、集塵率を向上させることができるので、ゴミ焼却炉として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る焼却炉の正面図である。
【図２】図１の焼却炉の平面図である。
【図３】図１の焼却炉を構成する炉本体で焼却物を燃焼している状態を示す模式図である。
【図４】図１の焼却炉に設けられた蒸気発生装置を示しており、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は平面図である。
【図５】図１の焼却炉に設けられた集塵装置を示しており、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２  炉本体、  ２ａ  前壁部、  ２ｂ  後壁部、  ２ｃ  側壁部、  ２ｄ  上壁部、
２ｅ  底壁部、  ４  蒸気発生装置、  ６  集塵装置、  ８  制御盤、  １０  １次炉、
１０ａ  １次燃焼室、  １１  ２次炉、  １１ａ  ２次燃焼室、  １２  火床、  
１４  投入口、  １６  灰取出口、  １８，２０  密閉蓋、  ２２  １次バーナ、  
２４  ２次バーナ、  ２６  接続口、  ２８  蒸気発生装置の筐体、  ３０  煙道、
３１，３２  接続口、  ３３  連通管、  ３４  電極保持器、  
３６，３８，４０  電極、  ４２  配管、  ４４  電磁弁、  ４６  集塵装置本体、
４８  煙排出管、  ５０  集塵箱、  ５２  接続管、  Ｆ  焼却炉。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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