(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉本体内に供給された処理物を、上記焼却炉本体内に充填された流動媒体とともに流動用空気によって流動させつつ焼却する流動焼却炉であって、
上記焼却炉本体の表面は該表面と間隔をあけたアウターシェルにより覆われていて、このアウターシェルと上記焼却炉本体の表面との間には、空気導入口と空気排出口とを備えたジャケット部が形成されており、
このジャケット部の上記空気排出口は、上記焼却炉本体内に上記流動用空気を供給する供給手段に接続されるとともに、上記ジャケット部には、該ジャケット部内を大気に開放する開放手段が開閉可能に設けられていて、
上記ジャケット部の上下の端部のうち一方の端部には開口部が形成されて、この開口部が上記空気導入口とされるとともに、上記開放手段は上記ジャケット部の上下の端部のうち他方の端部に設けられていることを特徴とする流動焼却炉。
【請求項２】
上記開放手段は、上記焼却炉本体における焼却運転の停止時に自動的に上記ジャケット部内を大気に開放することを特徴とする請求項１に記載の流動焼却炉。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の流動焼却炉を用いた処理物の焼却方法であって、
上記空気導入口から導入されて上記ジャケット部内で加熱した空気を、上記供給手段により上記流動用空気として上記焼却炉本体内に供給して、上記処理物を上記流動媒体とともに流動させつつ焼却するとともに、
この焼却炉本体における焼却運転が停止したときには、上記開放手段によって上記ジャケット部内を大気に開放することを特徴とする処理物の焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動焼却炉および該流動焼却炉を用いた処理物の焼却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流動焼却炉は、例えば特許文献１、２に記載されているように、焼却炉本体内に供給された下水汚泥や都市ゴミ等の処理物を、焼却炉本体内に充填された硅砂等の流動媒体とともに、流動用空気によって流動させて分散しつつ、必要に応じて補助燃料を用いて燃焼させて焼却するものである。このような流動焼却炉の焼却炉本体は、一般的に表面が鋼材等からなる外壁により形成されていて、この外壁の内面に耐火材が内貼りされた構造とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８３５２２号公報
【特許文献２】特開２００４−６０９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構造の流動焼却炉は放散熱量が大きく、焼却運転中の上記外壁の表面温度は、例えば８０℃〜１００℃程度となる。このため、運転中に必要となる補助燃料の使用量が増加するとともに燃費も低下する。また、このような流動焼却炉は通常屋内に設置されるため、屋内温度が上昇して維持管理作業員の作業環境が悪化することから比較的大型の換気設備が必要となり、設備コストが高騰してしまう。さらに、作業者が誤って火傷を負ったりするのを防ぐための対策も必要となり、やはりコスト高を招くことになる。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような流動焼却炉において焼却炉本体やその周囲が高温となりすぎるのを防いで、補助燃料の使用量削減や燃費向上、設備コストの低減を図ることができるとともに、通常の焼却運転の終了時や万一停電が生じた場合のような緊急停止時においても焼却炉本体が損傷したりするのを防ぐことが可能な流動焼却炉、および該流動焼却炉を用いた処理物の焼却方法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】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の流動焼却炉は、焼却炉本体内に供給された処理物を、上記焼却炉本体内に充填された流動媒体とともに流動用空気によって流動させつつ焼却する流動焼却炉であって、上記焼却炉本体の表面は該表面と間隔をあけたアウターシェルにより覆われていて、このアウターシェルと上記焼却炉本体の表面との間には、空気導入口と空気排出口とを備えたジャケット部が形成されており、このジャケット部の上記空気排出口は、上記焼却炉本体内に上記流動用空気を供給する供給手段に接続されるとともに、上記ジャケット部には、該ジャケット部内を大気に開放する開放手段が開閉可能に設けられていて、上記ジャケット部の上下の端部のうち一方の端部には開口部が形成されて、この開口部が上記空気導入口とされるとともに、上記開放手段は上記ジャケット部の上下の端部のうち他方の端部に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、このような構成の流動焼却炉を用いた本発明の処理物の焼却方法は、上記空気導入口から導入されて上記ジャケット部内で加熱した空気を、上記供給手段により上記流動用空気として上記焼却炉本体内に供給して、上記処理物を上記流動媒体とともに流動させつつ焼却するとともに、この焼却炉本体における焼却運転が停止したときには、上記開放手段によって上記ジャケット部内を大気に開放することを特徴とする。
【０００８】
上記構成の流動焼却炉および該流動焼却炉を用いた処理物の焼却方法においては、焼却炉本体の表面が該表面と間隔をあけたアウターシェルによって覆われてジャケット部が形成されており、このジャケット部内に空気導入口から導入された空気によって焼却炉本体を断熱することにより、放散熱量を低減することができるとともに周囲が高温となるのを避けることができる。さらに、こうして焼却炉本体を断熱して自身は加熱された高温の空気は、ジャケット部の空気排出口から供給手段によって流動用空気として焼却炉本体内に供給されて処理物を流動媒体とともに流動させつつ焼却するため、焼却効率の向上を図ることもできる。
【０００９】
従って、上記構成の流動焼却炉および焼却方法によれば、放散熱量が低減することによって補助燃料の燃費を向上させてその使用量を削減することができ、運転コストも削減することが可能となる。また、焼却炉本体外側のアウターシェルの周囲の温度は低下するため、換気設備を小型化したり不要としたりすることができるとともに、作業員の火傷防止のための設備も簡略化したり不要としたりすることができるので、設備コストの削減を図ることもできる。
【００１０】
ところで、このように焼却炉本体の表面がアウターシェルで覆われていると、焼却炉本体における通常の焼却運転の終了時に供給手段を停止したときや、万一停電等が発生してブロア等の供給手段が停止したときには、空気排出口からジャケット部内の空気が排出されなくなるため、導入された空気がジャケット部内に滞留してしまう。そして、これに伴い、断熱された焼却炉本体が高温になりすぎてしまうとともに、焼却炉本体表面からの輻射熱によってアウターシェルも高温となってしまい、これら焼却炉本体やアウターシェルに熱による損傷が生じるおそれがある。
【００１１】
ところが、これに対して、上記構成の流動焼却炉にはジャケット部に内部を大気に開放する開放手段が開閉可能に設けられており、上記焼却方法では、通常の運転時には開放手段を閉としておいて、運転終了や停電等によって供給手段が停止して焼却炉本体における焼却運転が停止したときには、この開放手段によってジャケット部内を大気に開放することにより、ジャケット部内の高温の空気を放出して焼却炉本体やアウターシェルが高温となるのを避けることができる。このため、通常の焼却運転の終了時や万一の停電のような緊急停止時でも、これら焼却炉本体やアウターシェルに熱による損傷が生じるのを防ぐことができる。
【００１２】
ここで、上記開放手段は、このような運転終了時や緊急停止時に作業者による手動によって開放操作を行うものであってもよいが、上記焼却炉本体における焼却運転の停止時に自動的に上記ジャケット部内を大気に開放するものであることが望ましい。例えば、このような開放手段としては、ブロア等の供給手段による流動用空気の供給停止時にジャケット部内を開放する空気作動式のダンパを用いたり、あるいは供給手段が電動式である場合には通電時には閉じていて運転終了の際に供給手段を停止した時や停電等の非通電時には開となる電磁弁を用いたりすることができる。
【００１３】
また、本発明の流動焼却炉においては、上記ジャケット部の上下の端部のうち一方の端部には開口部が形成されて、この開口部が上記空気導入口とされるとともに、上記開放手段は上記ジャケット部の上下の端部のうち他方の端部に設けられている。これにより、運転停止時にジャケット部内が開放手段によって大気に開放されると、ジャケット部内の高温の空気は上昇してジャケット部の上端部の開放手段または空気導入口としての開口部から放出されるとともに、ジャケット部内が負圧になってジャケット部の下端部の空気導入口としての開口部または開放手段から周囲の低温の空気が吸引されるため、停電などの緊急停止時でも動力を要することなく焼却炉本体の冷却を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、焼却炉本体の放散熱量を低減することにより燃費を向上させて補助燃料の使用量削減を図るとともに、高温の流動用空気を供給することができて焼却効率も向上させ、低コストで流動焼却炉を運転することができる。また、周囲が高温となるのを防ぐことができるので、換気設備や火傷防止設備なども簡略化したり不要としたりすることができるので、設備コストも削減することができる。そして、さらに、通常の運転停止時や停電等の緊急停止時でも焼却炉本体やアウターシェルが高温となるのを防ぐことができるので、これら焼却炉本体やアウターシェルの熱による損傷を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の流動焼却炉の一実施形態の概略を示す断面図である。
【図２】図１に示す実施形態の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１および図２は、本発明の流動焼却炉の一実施形態を示すものである。本実施形態において焼却炉本体１は、その胴部が上下に延びる略円筒状をなしているとともに、上部と下部はそれぞれ上方と下方に向かうに従い縮径する胴部と同軸の円錐状とされている。この焼却炉本体１の下端部には焼却によって生じた残渣の抜き出し口１Ａが設けられるとともに、上端部には燃焼排ガスの排気口１Ｂが設けられ、この排気口１Ｂは図示されない排気管に接続されている。
【００１７】
また、焼却炉本体１の表面は鋼材等の金属材料よりなる外壁２によって形成されるとともに、この外壁２の内面にはキャスタブル耐火材等の耐火材３が内貼りされている。このような焼却炉本体１は、上記下部の周囲が円筒状の架台１Ｃに固定されて支持され、胴部がなす円筒の中心線を垂直にして立設される。
【００１８】
さらに、焼却炉本体１内の底部には、この焼却炉本体１内に流動用空気を吹き込む吹き込み手段４が設けられている。この吹き込み手段は、本実施形態では焼却炉本体１底部に横向きに挿通された吹き込み管に多数の吹き込み孔が斜め下向きに開口させられて、吹き込み管に吹き込まれた流動用空気を吹き込み孔から噴出する吹き込みノズル４Ａとされている。また、焼却炉本体１には、いずれも図示されない処理物の投入口や補助バーナ等が備えられている。
【００１９】
なお、吹き込み手段４は、例えば特許文献１に記載されているように、焼却炉本体１底部に敷設された板状部材に多数のキャップが突設されて、これらのキャップには板状部材の下側から上方に延びた後に板状部材の上面に向けて斜め下向きに開口するノズル孔が形成され、板状部材の下方に吹き込まれた流動用空気をノズル孔から板状部材上に噴出する分散板とされていてもよい。さらに、焼却炉本体１内には硅砂等の流動媒体５が所定の高さまで充填されている。
【００２０】
また、上記吹き込み手段４には、図１に示す電動式のブロア６Ａのような流動用空気の供給手段６が接続されており、この供給手段６は流量調整弁７および開閉弁８を介して空気予熱器９に接続されている。この空気予熱器９は、上記供給手段６によって消音器９Ａを介して吸引された大気を、例えば上記排気口１Ｂから排出された高温の燃焼排ガスとの間で熱交換することによって予熱するものである。
【００２１】
そして、焼却炉本体１の上記外壁２の表面は、この表面と間隔をあけたアウターシェル１０によって覆われており、これにより、アウターシェル１０と焼却炉本体１の外壁２表面との間には、空洞状のジャケット部１１が形成されている。アウターシェル１０は、外壁２と同じく鋼材等の金属材料によって形成されて、その胴部が焼却炉本体１の胴部よりも一回り大きな略円筒状をなし、外壁２にブラケット等を介してその表面と略一定の間隔をあけるように取り付けられている。
【００２２】
また、アウターシェル１０の上部は、やはり外壁２の上部と同じように上方に向かうに従い縮径する外壁２上部よりも一回り大きな円錐状とされ、ただしその上端部は焼却炉本体１の排気口１Ｂの周囲において外壁２に気密に接合されている。これに対して、アウターシェル１０の下部は、焼却炉本体１の胴部下端部よりも一回り大きな円筒状とされて、その下端は上記架台１Ｃの上端部外周との間に上記間隔と等しい間隔をあけるように円環状に開口させられており、その開口部が本実施形態におけるジャケット部１１の空気導入口１１Ａとされている。
【００２３】
一方、アウターシェル１０の上記上部には、ジャケット部１１の空気排出口１１Ｂが形成されており、この空気排出口１１Ｂには空気排出管１１Ｃが接続されている。本実施形態においては、図２に示すように焼却炉本体１の排気口１Ｂの周りに複数（４つ）の空気排出口１１Ｂが周方向に等間隔に形成されて、各空気排出口１１Ｂそれぞれに円管状の空気排出管１１Ｃが垂直上向きに延びるように接合されている。
【００２４】
また、これらの空気排出管１１Ｃの長手方向略中央部には、やはり図２に示すように上面視において焼却炉本体１の排気口１Ｂを取り囲むようにコ字状またはＵ字状をなす連結管１２が、上記排気管と干渉しないように接続されて各空気排出管１１Ｃと連通させられている。さらに、この連結管１２は、開閉弁１３および上記流量調整弁７を介して上記流動用空気の供給手段６（ブロア６Ａ）に接続されている。なお、各空気排出管１１Ｃの上端は上面視に円環状をなすようにして開口させられている。
【００２５】
そして、本実施形態では、空気排出管１１Ｃのこの上端部と連結管１２が接続された中央部との間に開放手段１４が開閉可能に設けられており、この開放手段１４を開とすることにより、空気排出口１１Ｂおよび空気排出管１１Ｃを介してジャケット部１１内の上部が大気に開放可能とされている。ここで、この開放手段１４はダンパやバルブであり、焼却炉本体１内における通常の焼却運転時には閉とされる一方、通常の焼却運転の終了時に供給手段６を停止したときや停電等によって供給手段６である電動式のブロア６Ａが緊急停止したときなどには開とされて、上述のようにジャケット部１１内を大気に開放するようにされている。
【００２６】
さらに、本実施形態では、開放手段１４は、このような供給手段６の停止時に自動的に開とされてジャケット部１１内を大気に開放するものとされている。このような開放手段１４としては、供給手段６によって流動用空気が供給されている間は閉とされ、供給停止時に開とされる空気作動式のダンパや、供給手段６である電動式のブロア６Ａが通電されて稼働している間は閉じていて、運転終了の際に稼働を停止したときや停電等の非通電時には開となる電磁弁を用いたりすることができる。
【００２７】
このように構成された流動焼却炉を用いた本発明の処理物の焼却方法の一実施形態においては、通常の焼却運転の運転開始時には、上述のように開放手段１４が閉とされるとともに開閉弁１３も閉とされ、開閉弁８は開とされる。そして、供給手段６を稼働させることにより、流量調整弁７によって流量を調整しながら空気予熱器９より消音器９Ａを介して大気を吸引して吹き込み手段４から焼却炉本体１内に流動用空気として吹き込み、流動媒体５を流動させる。
【００２８】
また、上記投入口からは例えば下水汚泥や都市ゴミのような廃棄物よりなる処理物が投入されて、流動媒体５とともに流動させられることにより細かく破砕されるとともに、補助バーナによって燃焼させられることにより焼却させられる。この焼却によって焼却炉本体１内が加熱させられるとともに、焼却によって生じた燃焼排ガスは排気口１Ｂから排気管を通って排出されて清浄化処理されるとともに、上述のように空気予熱器９において流動用空気と熱交換させられて冷却され、大気に放出される。
【００２９】
こうして焼却炉本体１内で焼却運転が開始されて焼却炉本体１が加熱されたなら、開放手段１４を閉じたまま開閉弁１３を開く。これにより、図１および図２に矢線で示すように、焼却炉本体１の加熱によって高温となったジャケット部１１内の空気が空気排出口１１Ｂ、空気排出管１１Ｃおよび連結管１２を介して供給手段６のブロア６Ａにより吸引されて流動用空気として焼却炉本体１に供給されるとともに、空気導入口１１Ａから大気がジャケット部１１内に導入されて焼却炉本体１を断熱し、流動焼却炉からの放散熱量が低減する。
【００３０】
従って、上記構成の流動焼却炉および該流動焼却炉を用いた処理物の焼却方法では、このように通常の焼却運転中に流動焼却炉からの放散熱量が低減するため、補助燃料を用いたときの燃費を向上させることができ、補助燃料の使用量を削減して運転コストを抑制することができる。また、ジャケット部１１内で８０℃〜２００℃程度まで加熱されて空気排出口１１Ｂから排出された高温の空気は、供給手段６によって流動用空気として、空気予熱器９で加熱された流動用空気と合わせて焼却炉本体１内に供給されて処理物の焼却に利用されるので、焼却効率の向上も図ることができる。
【００３１】
さらに、こうして流動焼却炉からの放散熱量が低減することにより、流動焼却炉の表面すなわちアウターシェル１０の表面温度も、例えば５０℃程度にまで低減することができる。従って、当該流動焼却炉が設置される建屋内が高温となるのを避けることができ、高温となった建屋内を換気するための換気設備を小型化したり、場合によっては換気設備を不要としたりすることができる。また、作業者が誤って流動焼却炉表面に触れた場合でも火傷するおそれが少ないので、火傷防止用の設備も簡略化したり不要としたりすることができ、設備コストの削減を図ることができる。
【００３２】
一方、このように処理物の焼却運転を行って通常の焼却処理が予定通りに終了した場合や、あるいは焼却処理の途中で停電等が生じて供給手段６である電動式のブロア６Ａや他の電気機器が停止することにより焼却運転を中断せざるを得なくなった場合に、本実施形態の焼却方法では、開放手段１４によってジャケット部１１内を大気に開放する。すなわち、開放手段１４のダンパまたはバルブを開とすることにより、空気排出口１１Ｂ、空気排出管１１Ｃおよび開放手段１４を介して空気排出管１１Ｃの上端開口部にジャケット部１１内部を連通させる。
【００３３】
従って、これにより、供給手段６の停止によってジャケット部１１内部に滞留して焼却炉本体１の予熱により加熱された高温の空気は、空気排出管１１Ｃ上端の開口部から大気に放出される。そして、こうして放出された高温の空気に代わって、ジャケット部１１下部の空気導入口１１Ａからは、放出された空気よりも低温の大気が吸引されてジャケット部１１内に導入されるため、供給手段６が停止していても焼却炉本体１やアウターシェル１０を冷却することができる。
【００３４】
このように、上記構成の流動焼却炉および該流動焼却炉を用いた処理物の焼却方法によれば、通常の焼却運転の終了時は勿論、停電のような緊急の停止時においても、焼却炉本体１やアウターシェル１０が高温となるのを防ぐことができて、これら焼却炉本体１やアウターシェル１０に熱による損傷が生じるのを防止することができる。また、このような運転終了時や緊急停止時でも流動焼却炉の周囲が高温となるのを防ぐことができるので、やはり換気設備や火傷防止設備を小型化、簡略化したり、あるいは不要としたりすることができる。
【００３５】
さらに、本実施形態の流動焼却炉においては、このようにジャケット部１１内を大気に開放する開放手段１４が開閉可能とされ、上述のような焼却炉本体１における焼却運転の停止時に自動的に開とされてジャケット部１１内を大気に開放するようにされている。このため、特に緊急停止時においても作業者の操作を待つことなく速やかにジャケット部１１内の高温の空気を放出することができて、熱による焼却炉本体１やアウターシェル１０の損傷を確実に防止することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態の流動焼却炉においては、ジャケット部１１の下端部が円環状に開口させられて空気導入口１１Ａとされるとともに、上記開放手段１４はジャケット部１１の上端部に空気排出管１１Ｃを介して設けられており、開放手段１４によってジャケット部１１内が大気に開放されると、高温のジャケット部１１内の空気は上昇して空気排出管１１Ｃから放出されるとともに、これに代わって低温の大気が空気導入口１１Ａから吸引されることになる。このため、停電のような緊急停止時でも動力を要することなく焼却炉本体１を冷却することができ、やはり焼却炉本体１やアウターシェル１０の熱損傷を確実に防ぐことが可能となる。
【００３７】
ただし、本実施形態では、このようにジャケット部１１の下端部に空気導入口１１Ａが設けられるとともに、開放手段１４はジャケット部１１の上端部の空気排出口１１Ｂに接続された空気排出管１１Ｃに設けられているが、これとは逆に、空気導入口１１Ａをジャケット部１１の上端部に設けるとともに、空気排出口１１Ｂはジャケット部１１の下端部に設けて供給手段６に接続し、開放手段１４もジャケット部１１の下端部に設けるようにしてもよい。
【００３８】
このような場合には、焼却運転終了時や緊急停止時に供給手段６が停止したときに開放手段１４によってジャケット部１１内の下部が大気に開放されると、上端部の空気導入口１１Ａから高温の空気が放出されるとともに、これに代わって開放手段１４から低温の大気がジャケット部１１内に吸引されて導入されることになる。従って、上記実施形態と同様に、焼却炉本体１およびアウターシェル１０を冷却して熱損傷等を防止することが可能となる。
【００３９】
なお、上記実施形態では、開放手段１４が、空気排出口１１Ｂに接続された空気排出管１１Ｃに設けられていて、通常の焼却運転中には空気排出管１１Ｃおよび連結管１２を介してジャケット部１１内の空気が供給手段６に送られる一方、焼却運転終了時や緊急停止時に供給手段６が停止したときには開放手段１４が開放されて、やはり空気排出管１１Ｃを介して高温の空気が大気に放出されるように構成されているが、開放手段１４はこのような空気排出管１１Ｃや空気排出口１１Ｂとは異なる位置に開閉可能に設けられてジャケット部１１内を大気に開放するようにされていてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  焼却炉本体
４  吹き込み手段
５  流動媒体
６  供給手段
１０  アウターシェル
１１  ジャケット部
１１Ａ  空気導入口
１１Ｂ  空気排出口
１１Ｃ  空気排出管
１４  開放手段
【要約】
【課題】補助燃料の使用量削減や燃費向上、設備コストの低減を図るとともに、焼却運転終了時や万一停電が生じた場合のような緊急停止時にも焼却炉本体の損傷を防ぐことが可能な流動焼却炉を提供する。
【解決手段】焼却炉本体１内に供給された処理物を、焼却炉本体１内に充填された流動媒体５とともに流動用空気によって流動させつつ焼却する流動焼却炉であって、焼却炉本体１の表面はこの表面と間隔をあけたアウターシェル１０により覆われていて、このアウターシェル１０と焼却炉本体１の表面との間には、空気導入口１１Ａと空気排出口１１Ｂとを備えたジャケット部１１が形成されており、このジャケット部１１の空気排出口１１Ｂは焼却炉本体１内に流動用空気を供給する供給手段６に接続されるとともに、ジャケット部１１には、ジャケット部１１内を大気に開放する開放手段１４が開閉可能に設けられている。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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