(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被燃焼物を収容して燃焼させる燃焼室と、前記燃焼室内へ空気を供給して前記燃焼室内に旋回流を発生させる給気手段と、前記燃焼室内の燃焼反応に伴って発生する燃焼ガスに含まれる未燃成分を燃焼させるため前記燃焼室に連通して設けられた二次燃焼室と、を備え、前記給気手段として、前記燃焼室内の高さの異なる複数領域に向かって空気を供給する複数の給気経路と、複数の前記給気経路の給気量をそれぞれ独立して変更可能な制御機構と、を設け、
複数の前記給気経路が、前記燃焼室を形成する円筒状の内周壁とその周囲に空隙を隔てて設けられた円筒状の外周壁とからなる中空周壁と、前記空隙内を高さの異なる複数の通気経路に区画する隔壁と、それぞれの前記通気経路内へ空気を送り込む複数の送風機と、前記通気経路内を流動する空気を前記燃焼室内へ向かって吹き出すため前記内周壁に設けられた複数の吹出口と、で形成され、
複数の前記吹出口は、前記内周壁の円周方向に沿って等間隔に配置されるとともに、前記内周壁の接線方向と平行な方向に空気を吹き出すように配置されたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記燃焼室に、前記燃焼室内から前記二次燃焼室内への前記未燃成分の移動を抑制する方向に空気流を吹出可能な副給気手段を設けた請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記副給気手段からの空気流の吹出方向が変更可能である請求項２記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記二次燃焼室の一部に、前記二次燃焼室内を流動する前記燃焼ガスを一時滞留させるための滞留室を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性の産業廃棄物や医療廃棄物などを燃焼処理する燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可燃性の産業廃棄物や医療廃棄物などを焼却処理する装置については、従来、様々な技術が開発されているが、その主眼は、被燃焼物の完全燃焼を図ること及び燃焼処理時間を短縮化して燃焼効率を向上させることにある（例えば、特許文献１〜４参照。）。
【０００３】
特許文献１，２に記載された「焼却炉」は、外部から供給される空気流によって焼却炉内にスパイラル状の気流や旋回流を形成することによって燃焼効率を向上させるものである。また、特許文献２に記載された「燃焼装置」は、燃焼室内に下方向の旋回流を生成することにより、燃焼ガスに含まれる未燃成分を再燃焼させ、被焼却物の完全燃焼を図るものである。
【０００４】
一方、特許文献３に記載された「焼却炉装置」は焼却炉と連通する排出ガス処理室を備え、焼却炉内で発生する燃焼ガスを排出ガス処理室へ流入させるとともに、この排出ガス処理室内で複数秒滞留させることによって燃焼ガスに含まれる未燃成分の完全燃焼を図るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２４３６２５号公報
【特許文献２】特開平７−３３２６２９号公報
【特許文献３】特開２００６−２００７６８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１９７０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の燃焼装置においては、被燃焼物を完全燃焼させ、燃焼処理時間を短縮化させることを目的として、特許文献１〜４などに記載されているような様々な技術が開発されているが、十分なレベルに達していないのが実状である。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、被燃焼物の完全燃焼及び燃焼処理時間の短縮を図ることができる燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の燃焼装置は、被燃焼物を収容して燃焼させる燃焼室と、前記燃焼室内へ空気を供給して前記燃焼室内に旋回流を発生させる給気手段と、前記燃焼室内の燃焼反応に伴って発生する燃焼ガスに含まれる未燃成分を燃焼させるため前記燃焼室に連通して設けられた二次燃焼室と、を備え、前記給気手段として、前記燃焼室内の高さの異なる複数領域に向かって空気を供給する複数の給気経路と、複数の前記給気経路の給気量をそれぞれ独立して変更可能な制御機構と、を設け、
複数の前記給気経路が、前記燃焼室を形成する円筒状の内周壁とその周囲に空隙を隔てて設けられた円筒状の外周壁とからなる中空周壁と、前記空隙内を高さの異なる複数の通気経路に区画する隔壁と、それぞれの前記通気経路内へ空気を送り込む複数の送風機と、前記通気経路内を流動する空気を前記燃焼室内へ向かって吹き出すため前記内周壁に設けられた複数の吹出口と、で形成され、
複数の前記吹出口は、前記内周壁の円周方向に沿って等間隔に配置されるとともに、前記内周壁の接線方向と平行な方向に空気を吹き出すように配置されたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすれば、給気手段で燃焼室内へ空気を供給して前記燃焼室内に旋回流を発生させることにより、被燃焼物の燃焼反応を促進させることができ、また、燃焼室内の高さの異なる複数領域に、それぞれの給気経路からの給気量を独立して制御しながら供給することにより、燃焼室内を上昇していく燃焼ガス中に含まれる未燃成分の燃焼に必要な量の空気を的確に送り込むことが可能となるため、被燃焼物を短時間で燃焼させることができる。さらに、燃焼室から二次燃焼室へ流動した燃焼ガス中に残存する未燃成分は、二次燃焼室を通過する過程においても燃焼反応が進むので、被燃焼物の完全燃焼を図ることができる。
【００１０】
ここで、本発明の燃焼装置においては、複数の前記給気経路を、前記燃焼室を形成する円筒状の内周壁とその周囲に空隙を隔てて設けられた円筒状の外周壁とからなる中空周壁と、前記空隙内を高さの異なる複数の通気経路に区画する隔壁と、それぞれの前記通気経路内へ空気を送り込む複数の送風機と、前記通気経路内を流動する空気を前記燃焼室内へ向かって吹き出すため前記内周壁に設けられた複数の吹出口と、で形成し、
複数の前記吹出口を、前記内周壁の円周方向に沿って等間隔に配置するとともに、前記内周壁の接線方向と平行な方向に空気を吹き出すように配置している。
【００１１】
このような構成とすれば、複数の送風機の送風量を独立制御することにより、燃焼室内の高さの異なる複数領域に対し、複数の給気経路からそれぞれ適切な量の空気を供給することができ、給気用配管や給気量調整機構などの複雑化も回避することができる。
【００１２】
一方、前記燃焼室に、前記燃焼室内から前記二次燃焼室内への前記未燃成分の移動を抑制する方向に空気流を吹出可能な副給気手段を設けることもできる。このような構成とすれば、燃焼室内から二次燃焼室内へ移動しようとする未燃成分が副給気手段から吹き出す空気流によって燃焼室内へ還流され、当該燃焼室内で燃焼するので、完全燃焼を図る上で有効である。
【００１３】
この場合、副給気手段からの空気流の吹出方向が変更可能であることが望ましい。このような構成とすれば、燃焼室内から二次燃焼室内へ移動する燃焼ガスの流動状況や燃焼ガス中の未燃成分の分布状況などに応じて、副給気手段からの空気流の吹出方向を設定することが可能となるため、被燃焼物の完全燃焼に有効である。
【００１４】
さらに、前記二次燃焼室の一部に、前記二次燃焼室内を流動する前記燃焼ガスを一時滞留させるための滞留室を設けることもできる。このような構成とすれば、二次燃焼室内を流動する燃焼ガスを滞留室で一時滞留させることにより、燃焼ガス中に残留する未燃成分を燃焼させることができるので、被燃焼物の完全燃焼に有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、被燃焼物の完全燃焼及び燃焼処理時間の短縮を図ることができる燃焼装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態である燃焼装置を示す一部省略正面図である。
【図２】図１に示す燃焼装置の垂直断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】図１に示す燃焼装置を構成する燃焼室部分の一部省略左側面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図６】図４に示す燃焼室を構成する炉本体部分の拡大図である。
【図７】図１に示す燃焼装置を構成する燃焼室部分の一部省略背面図である。
【図８】図７に示す燃焼室を構成する炉本体部分の拡大図である。
【図９】図５の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図５に示すように、本実施形態の燃焼装置１０は、被燃焼物（図示せず）を収容して燃焼させる燃焼室１１と、燃焼室１１内へ空気を供給して燃焼室１１内に旋回流を発生させる給気手段１２，１３，１４と、燃焼室１１内の燃焼反応に伴って発生する燃焼ガスに含まれる未燃成分を燃焼させるため燃焼室１１の上方に連通して設けられた二次燃焼室１５と、を備えている。燃焼室１１は、基礎構造体１６上に立設された略円筒状の炉本体１１ｂと、炉本体１１ｂの上方に当該炉本体１１ｂと同心をなすように連設された略円筒状の上部炉体１１ａと、を備えている。
【００１８】
炉本体１１ｂの周壁には、炉本体１１ｂ内の底部付近に向かって火炎を放射する一次バーナ１７が配置され、炉本体１１ｂの下部には、開閉可能な灰出口１８及び掃除口２８が設けられている。図１，図２では、炉本体１１ｂの下端付近に１台の一次バーナ１７を配置した状態を示しているが、これに限定しないので、被燃焼物２９の種類や性状などに応じて、図４に示すように、炉本体１１ｂの高さ方向に距離を隔てて複数のバーナ１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃを配置したり、複数のバーナ１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃのうちのいずれかを選択的に配置したりすることができる。
【００１９】
図１，図２及び図４に示すように、炉本体１１ｂの上部には、炉本体１１ｂ内の温度を計測する温度センサ１９と、炉本体１１ｂ内を目視確認するための覗き窓２０と、が配置され、炉本体１１ｂ上に位置する上部炉体１１ａの周壁の一部には、被燃焼物２９を炉本体１１ｂ内へ投入するための開閉式の投入口２１が開設されている。また、被燃焼物２９を投入口２１まで搬送して、炉本体１１ｂ内へ投入するためのコンベア３５が設置されている。
【００２０】
図２に示すように、上部炉体１１ａの上部と連通して配置された二次燃焼室１５の下部には、上部炉体１１ａから二次燃焼室１５に向かって倒立漏斗状に縮径する縮径部２２が設けられ、この縮径部２２内に向かって火炎を噴射する二次バーナ２３が縮径部２２の周壁に配置されている。
【００２１】
図２，図３に示すように、縮径部２２の上方には、二次燃焼室１５を形成する垂直流路１５ｖが立設され、その上端部に放爆口１５ａが設けられ、垂直流路１５ｖの途中から分岐する水平流路１５ｈの下流側に直方体箱状の滞留室２４の下部が連通され、滞留室２４の上部から水平方向に排気流路１５ｂが延設されている。排気流路１５ｂは、水平流路１５ｈより高い位置に設けられている。垂直流路１５ｖの下部及び滞留室２４の上部には、それぞれの内部温度を計測する温度センサ２５，３６が設けられている。また、図２，図３及び図５に示すように、炉本体１１ｂの内周壁２６ｂの内面、上部炉体１１の内面及び二次燃焼室１５の内面にはそれぞれ耐火材Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が付設されている。
【００２２】
図４，図５に示すように、給気手段１２，１３，１４として、燃焼室１１を構成する炉本体１１内の高さの異なる複数領域に向かって空気を供給する複数の給気経路１２ａ，１３ａ，１４ａと、複数の給気経路１２ａ，１３ａ，１４ａの給気量をそれぞれ独立して変更可能な制御機構３０と、を設けている。図５に示すように、制御機構３０は、給気経路１２ａ，１３ａ，１４ａにそれぞれ空気を送り込む複数の送風機３２，３３，３４と、これらの送風機３２，３３，３４の送風出力を独立して増減可能な制御回路３１と、で形成されている。
【００２３】
図５〜図８に示すように、複数の給気経路１２ａ，１３ａ，１４ａは、炉本体１１の中空周壁２６内に設けられた複数の通気経路ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４と、それぞれの通気経路ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４内へ空気を送り込む複数の送風機３２，３３，３４と、通気経路ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４内を流動する空気を炉本体１１ｂ内へ向かって吹き出す複数の吹出口１１ｄ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂと、で形成されている。給気経路１２ａは通気経路ｖ１，ｖ２に連通し、給気経路１３ａは通気経路ｖ３に連通し、給気経路１４ａは通気経路ｖ４に連通している。
【００２４】
中空周壁２６は、炉本体１１ｂを形成する円筒状の内周壁２６ｂとその周囲に空隙Ｖを隔てて設けられた円筒状の外周壁２６ａとからなり、この空隙Ｖ内に高さの異なる複数の水平隔壁ｗ１，ｗ２，ｗ３を配置することによって複数の通気経路ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４が形成されている。複数の吹出口１１ｄ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂはそれぞれ先細り形状の筒状部材で形成され、通気経路ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４とそれぞれ連通した状態で内周壁２６ｂから炉本体１１内に向かって開設されている。吹出口１１ｄは通気経路ｖ１に連通し、吹出口１２ｂは通気経路ｖ２に連通し、吹出口１３ｂは通気経路ｖ３に連通し、吹出口１４ｂは通気経路ｖ４に連通している。
【００２５】
図５，図９に示すように、複数の吹出口１２ｂは、炉本体１１ｂの内周壁２６ｂの円周方向に沿って等間隔に配置されるとともに、それぞれ炉本体１１ｂの軸心１１ｃから逸れた矢線Ｘ方向（内周壁２６ｂの接線方向と平行な方向）に空気を吹き出すように配置されている。また、複数の吹出口１３ｂ，１４ｂも図５に示す複数の吹出口１２ｂと同様に配置されているが、炉本体１１ｂの最上段に位置する複数の吹出口１１ｄは、それぞれ炉本体１１ｂの下部に向かって空気を吹き出すように、斜めに傾斜した状態で配置されている。なお、複数の吹出口１１ｄの傾斜角度を変更可能な機構を設けることもできる。
【００２６】
ここで、図１〜図９に基づいて、燃焼装置１０の使い方、動作及び機能などについて説明する。図４に示すように、可燃性の産業廃棄物や医療廃棄物などの被燃焼物２９を、図７などに示す燃焼装置１０の投入口２１から燃焼室１１内へ投入する。この場合、被燃焼物２９はコンベア３５によって投入されるため、投入作業中に作業員が被燃焼物２９に手が触れる必要はない。
【００２７】
燃焼室１１内に投入された被燃焼物が所定量に達したら、投入口２１を閉塞し、一次バーナ１７（必要に応じて一次バーナ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）を着火させ、着火後、所定時間（例えば、３０秒程度）経過したら、複数の送風機３２，３３，３４を作動させ、複数の給気経路１２ａ，１３ａ，１４ａを経由して、燃焼室１１の炉本体１１ｂ内へ空気を吹き込むとともに、二次バーナ２３を着火させる。この後、燃焼室１１内の燃焼温度が８５０℃に達した時点で一次バーナ１７及び二次バーナ２３を停止させると、被燃焼物が有する可燃性により、連続的に自燃する。なお、燃焼室１１内の燃焼温度が８５０℃以下に低下すると、一次バーナ１７及び二次バーナ２３が自動着火する。
【００２８】
前述した燃焼工程において、複数の給気経路１２ａ，１３ａ，１４ａを経由して炉本体１１ｂ内へ吹き込まれた空気は、図５，図９に示すように、吹出口１２ｂ，１３ｂ，１４ｂから炉本体１１ｂ内へ矢線Ｘ方向に沿って吹き出し、燃焼室１１内に一定方向（例えば、平面視で時計回り）の旋回流Ｒが発生するので、被燃焼物の燃焼反応を促進させることができる。
【００２９】
また、燃焼室１１の炉本体１１ｂ内の高さの異なる複数領域に、それぞれの給気経路１２ａ，１３ａ，１４ａからの給気量を独立して制御しながら供給することにより、燃焼室１１の炉本体１１ｂ内を上昇していく燃焼ガス中に含まれる未燃成分の燃焼に必要な量の空気を的確に送り込むことができるため、被燃焼物を短時間で燃焼させることができる。さらに、燃焼室１１から二次燃焼室１５へ流動した燃焼ガス中に残存する未燃成分は、二次燃焼室１５を通過する過程においても燃焼反応が進むので、被燃焼物の完全燃焼を図ることができる。
【００３０】
一方、二次燃焼室１５の一部に滞留室２４を設けたことにより、二次燃焼室１５内を流動する燃焼ガスを高温状態（例えば、８００℃程度の高温状態）のまま、滞留室１５内で一時滞留（例えば、２秒間滞留）させることにより、燃焼ガス中に残留する未燃成分を燃焼させることができるので、被燃焼物の完全燃焼に有効である。
【００３１】
二次燃焼室１５から排出された燃焼ガスは、二次燃焼室１５の排気流路１５ｂの下流側に直列的に配置されたサイクロン集塵機、冷却装置及び冷却装置（いずれも図示せず）を経由して処理された後、所定場所に排出される。
【００３２】
前述したように、燃焼装置１０においては、複数の給気経路１２ａ，１３ａ，１４ａを、内周壁２６ｂとその周囲に空隙Ｖを隔てて設けられた外周壁２６ａとからなる中空周壁２６と、空隙Ｖ内を高さの異なる複数の通気経路ｖ１〜ｖ４に区画する複数の水平隔壁ｗ１〜ｗ３と、通気経路１２ａ〜１４ａ内へ空気を送り込む複数の送風機３２，３３，３４と、通気経路１２ａ〜１４ａ内を流動する空気を炉本体１１ｂ内へ向かって吹き出すため内周壁２６ｂに設けられた吹出口１１ｄ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂと、で形成している。
【００３３】
従って、複数の送風機３２，３３，３４の送風量をそれぞれ制御回路３１で独立制御することにより、燃焼室１１の炉本体１１ｂ内の高さの異なる複数領域に対し、複数の給気経路１２ａ，１３ａ，１４ａからそれぞれ適切な量の空気を供給することができ、給気用配管や給気量調整機構などの簡素化を図ることができる。
【００３４】
また、燃焼室１１の炉本体１１ｂに、炉本体１１ｂ内から二次燃焼室１５内への未燃成分の移動を抑制する方向に空気流を吹出可能な副給気手段として、複数の吹出口１１ｄを設けている。これにより、炉本体１１ｂ内から二次燃焼室１５内へ移動しようとする未燃成分は、複数の吹出口１１ｄから吹き出す下降空気流によって炉本体１１ｂ内へ還流され、当該炉本体１１ｂ内で再燃焼するので、完全燃焼を図る上で有効である。
【００３５】
なお、副給気手段（複数の吹出口１１ｄ）からの空気流の吹出方向を変更可能とすれば、燃焼室１１（炉本体１１ｂ）内から二次燃焼室１５内へ移動する燃焼ガスの流動状況や燃焼ガス中の未燃成分の分布状況などに応じて、副給気手段（複数の吹出口１１ｄ）からの空気流の吹出方向を設定することできるため、被燃焼物の完全燃焼に有効である。
【００３６】
図１〜図８に基づいて説明した燃焼装置１０は、本発明に係る燃焼装置の一例を示すものであり、本発明は燃焼装置１０に限定されるものではないので、被燃焼物の種類や性状あるいは処理条件などに応じて、本発明の構成部分を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
可燃性の産業廃棄物や医療廃棄物などを燃焼処理する装置として、各種産業分野において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  燃焼装置
１１  燃焼室
１１ａ  上部炉体
１１ｂ  炉本体
１１ｃ  軸心
１１ｄ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ  吹出口
１２，１３，１４  給気手段
１２ａ，１３ａ，１４ａ  給気経路
１５  二次燃焼室
１５ａ  防爆口
１５ｂ  排気経路
１５ｈ  水平流路
１５ｖ  垂直流路
１６  基礎構造体
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  一次バーナ
１８  灰出口
１９，２５，３６  温度センサ
２０  覗き窓
２１  投入口
２２  縮径部
２３  二次バーナ
２４  滞留室
２６  中空周壁
２６ａ  外周壁
２６ｂ  内周壁
２８  掃除口
２９  被燃焼物
３０  制御機構
３１  制御回路
３２，３３，３４  送風機
３５  コンベア
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３  耐火材
Ｒ  螺旋流
Ｖ  空隙
ｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４  通気経路
ｖ１，ｗ２，ｗ３  水平隔壁
【図１】
0005529086.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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