(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性の焼却炉内に火格子を設けることで、上下に区画された一次燃焼室及び二次燃焼室を形成し、前記一次燃焼室に廃棄物の投入口が設けられた廃棄物の焼却炉において、前記一次燃焼室内に逆円錐台形状をなす焼却内筒が鉛直軸をもって回転自在に支持され、該焼却内筒の内周面に上下方向に沿った平板状の攪拌翼が装着される一方、該焼却内筒の回転中心部に鉛直方向に沿った平板状の固定翼が設けられたことを特徴とする廃棄物の焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭の一般ごみや生ごみ、食堂の生ごみ、あるいは紙おむつなどの廃棄物を燃焼して処理する廃棄物の焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来の廃棄物の焼却炉の概略断面を示す。
【０００３】
従来の廃棄物の焼却炉において、図３に示すように、焼却炉本体101は耐火材あるいはセラミック多孔体などによって壁面が形成されており、火格子102が取付けられることで、上部の一次燃焼室103と下部の二次燃焼室104に区画されている。この一次燃焼室103の上部には廃棄物としてのごみ201を投入する投入口105が形成され、蓋106によって開閉自在となっている。二次燃焼室104の一方には燃焼ガス導入路107が接続され、この燃焼ガス導入路107にはバーナ108が装着されている。このバーナ108は燃焼用空気と燃料ガスの混合物（燃焼ガス）を二次燃焼室104に直接噴射するものである。そして、この燃焼ガス導入路107の基端部には、一端部が一次燃焼室103に連通した循環通路109の他端部が連通している。また、二次燃焼室104の他方には排気ガス排出路110が接続され、この排気ガス排出路110の先端部は煙突111に接続されている。
【０００４】
従って、バーナ108は燃焼ガスを燃焼ガス導入路107を通して二次燃焼室104に噴射しており、この二次燃焼室104に高温場を形成すると共に、一部の燃焼ガスを火格子102を通って一次燃焼室103に流動し、投入口105からこの一次燃焼室103に投入されたごみ201を部分燃焼ガス化する。この部分燃焼ガスは、バーナ108からの燃焼ガスの噴射に伴う負圧の発生によって循環通路109に吸引され、この循環通路109及び燃焼ガス導入路107を介してバーナ108に燃焼用空気と共に吸引され、二次燃焼室104の高温場で完全に焼却された後、排気ガス排出路110を通して煙突111から外部に排出される。なお、バーナ108で燃焼される燃焼用空気と燃料ガスとの流量比は一定であり、また、二次燃焼室104の温度は８００〜１０００℃、残酸素濃度は５〜１０％に設定されている。
【０００５】
このように二次燃焼室104にて、高温度、低酸素濃度の燃焼ガスのうち、３０％程度をガス化剤として使用することで、前述した作用により、燃焼速度の低い高水分低カロリーごみを安定して処理できると共に、燃焼速度の高い廃プラスチックごみの熱分解速度を抑制し、焼却物としてのごみの性状に関わりなく、このごみを安定して部分燃焼ガス化できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の廃棄物の焼却炉にあっては、投入口105から一次燃焼室103内に投入されたのごみ201は、火格子102の上に厚積みされた状態、即ち、固定層を形成するために反応の進行と共に層内下部の燃焼層、中間の部分燃焼ガス化層、層内上部の水分蒸発層の各反応層が断面方向に不均一となって、所謂、片燃え現象を起こし易いという問題がある。そして、この片燃え現象が成長すると、層内の高さ方向に吹き抜けを起こし、燃焼ガスが層内断面方向に均等に供給されなくなってしまう。また、ごみの中でも、紙おむつや生ごみなど水分の含有率が９０％を占めるような高含水性で高断熱性を有する難燃性のごみは、燃え切り時間が一般のごみに比べて極端に長くなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するものであり、焼却する廃棄物に対して均一に燃焼ガスを供給して焼却効率の向上を図ると共に焼却時間の短縮を図った廃棄物の焼却炉を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明の廃棄物の焼却炉は、耐火性の焼却炉内に火格子を設けることで、上下に区画された一次燃焼室及び二次燃焼室を形成し、前記一次燃焼室に廃棄物の投入口が設けられた廃棄物の焼却炉において、前記一次燃焼室内に逆円錐台形状をなす焼却内筒が鉛直軸をもって回転自在に支持され、該焼却内筒の内周面に上下方向に沿った平板状の攪拌翼が装着される一方、該焼却内筒の回転中心部に鉛直方向に沿った平板状の固定翼が設けられたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１に本発明の一実施形態に係る廃棄物の焼却炉を表す概略断面、図２に焼却内筒の平面視を示す。
【００１１】
本実施形態の廃棄物の焼却炉において、図１及び図２に示すように、焼却炉本体１１は耐火材あるいはセラミック多孔体などによってその壁面が形成されており、内部に水平な平板円盤状をなす火格子１２が取付けられることで、上部の一次燃焼室１３と下部の二次燃焼室１４とに区画されている。そして、この一次燃焼室１３の上部には廃棄物としてのごみ５１を投入する投入口１５が形成され、この投入口１５は蓋１６によって開閉自在となっている。また、二次燃焼室１４の一側には燃焼ガス導入路１７が接続され、この燃焼ガス導入路１７にはバーナ１８が装着されている。このバーナ１８は燃焼用空気と燃料ガスの混合物（燃焼ガス）を二次燃焼室１４に直接噴射するものである。そして、この燃焼ガス導入路１７の基端部には、一端部が一次燃焼室１３に連通した循環通路１９の他端部が連通している。一方、二次燃焼室１４の他側には排気ガス排出路２０が接続され、この排気ガス排出路２０の先端部は煙突２1に接続されている。
【００１２】
また、一次燃焼室１３内には焼却内筒３１が位置しており、この焼却内筒３１の上部には支持棒３２を介して駆動軸３３が連結され、この駆動軸３３は焼却炉本体１１の上部に軸シール３４によって吊下げ回転自在に支持されている。そして、この駆動軸３３の上端部には駆動モータ３５の図示しない出力軸が固結されている。従って、この駆動モータ３５によって駆動軸３３を回転駆動すると、一次燃焼室１３にて焼却内筒３１を鉛直軸線をもって回転することができる。
【００１３】
この焼却内筒３１は下部に対して上部の径が大きい逆円錐台形状をなしており、内周面には上下方向に沿った平板状の攪拌翼３６が周方向等間隔で４個固着されている。また、焼却内筒３１内にはその回転中心部に鉛直方向に沿った平板状の固定翼３７が火格子１２から立設されている。また、焼却内筒３１の外周下部にはフランジ部３８が形成されており、このフランジ部３８は焼却炉本体１１に形成された円周溝３９にガスシール（鋳物砂などの耐熱シール材）４０を介して支持されており、焼却内筒３１と二次燃焼室１４との隙間からのガスショートパスを防止している。
【００１４】
従って、バーナ１８は燃焼ガスを燃焼ガス導入路１７を通して二次燃焼室１４に噴射しており、この二次燃焼室１４に高温場を形成すると共に、一部の燃焼ガスを火格子１２を通って一次燃焼室１３に流動する。一方、一次燃焼室１３の焼却内筒３１内には投入口１５からごみ５１が投入され、駆動モータ３５によって焼却内筒３１が回転することで、ごみ５１は各攪拌翼３６及び固定翼３７によって攪拌されている。即ち、焼却内筒３１は１分間に数回転程度の低速で緩やかに回転しており、この焼却内筒３１の攪拌翼３６と火格子１２上のごみ５１との間に相対速度が発生し、また、攪拌翼３６に攪拌されるごみ５１と火格子１２に固定された固定翼３７との間にも相対速度が発生する。これによってごみ５１を層状とせずに掻き乱すこととなる。そのため、固定層内で発生する片燃えによる燃料不均一や層内の高さ方向での吹き抜けによるガスショートパスを防止することができ、ごみ５１の断面方向に対して均一に燃焼ガスを供給できる。
【００１５】
また、攪拌翼３６及び固定翼３７によるごみ５１の掻き乱し作用により、ごみ５１のある程度の水分蒸発や焼却が進行し、構造強度が低下してごみ５１を解砕することで、被表面積を増大させてごみ５１の燃え切り時間（処理時間）を短縮できる。
【００１６】
その後、一次燃焼室１３に流動した燃焼ガスは、バーナ１８からの燃焼ガスの噴射に伴って発生した負圧によって循環通路１９に吸引され、この循環通路１９及び燃焼ガス導入路１７を介してバーナ１８に燃焼用空気と共に吸引され、二次燃焼室１４の高温場で完全に焼却された後、排気ガス排出路２０を通して煙突２１から外部に排出される。
【００１７】
このように本実施形態の廃棄物の焼却炉にあっては、一次燃焼室１３内に回転自在な焼却内筒３１を設けてこの焼却内筒３１に平板状の攪拌翼３６を一体回転可能に取付けると共に、焼却内筒３１の中央部に位置して平板状の固定翼３７を火格子１２に固定したことで、攪拌翼３６及び固定翼３７と焼却内筒３１との間に相対速度が発生してごみ５１を層状とせずに掻き乱し、ごみ５１の断面方向に対して均一に燃焼ガスを供給し、焼却効率の向上が図れる。
【００１８】
そして、上述した本実施形態の廃棄物の焼却炉において、焼却内筒３１を下部に対して上部の径が大きい逆円錐台形状としたことで、火格子１２上のごみ５１の燃焼層に供給する燃焼ガス量を断面方向に均一化し、片燃えを起こし難くすることができ、且つ、焼却内筒３１の下部にいくにしたがって攪拌翼３６と固定翼３７との間隔が短くなって、攪拌作用及び解砕作用が必要となる主反応域である下層域に効果的にこの攪拌作用及び解砕作用を与えると共に、駆動モータ３５の所要動力を押さえることができる。
【００１９】
また、上述した本実施形態の廃棄物の焼却炉において、一次燃焼室１３の側壁に平板状の固定翼３７を取付け、火格子１２を回転自在としてこの火格子１２に平板状の攪拌翼３６を固定することも考えられるが、この構造とすることで下記の問題が発生する。即ち、通常の焼却炉では、酸化剤としての空気の供給温度が自然通風式の場合に常温であり、強制通風式の場合に２００〜３５０℃である。焼却炉では、８００〜１０００℃の高温バーナ燃焼ガスを酸化剤として使用しており、中心部を攪拌翼とすると、高温の火格子を回転させることとなり、併せて回転駆動部もこの火格子の近傍に設けることとなり、それぞれ耐熱構造としなければならず、複雑で高価なものとなってしまう。また、中心部を攪拌翼によって攪拌するよりも、外周部をを攪拌翼によって攪拌するほうが、攪拌翼とごみとの相対的に外周移動距離が長くなり、攪拌効率が高い。
【００２０】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように本発明の廃棄物の焼却炉によれば、焼却炉内に火格子を設けて上下に区画した一次燃焼室及び二次燃焼室を形成し、一次燃焼室内に逆円錐台形状をなす焼却内筒を鉛直軸をもって回転自在に支持し、この焼却内筒の内周面に上下方向に沿った平板状の攪拌翼を装着する一方、焼却内筒の回転中心部に鉛直方向に沿った平板状の固定翼を設けたので、焼却内筒が回転するときに、攪拌翼と火格子上の廃棄物と固定翼との間に相対速度が生じ、廃棄物を掻き乱して断面方向に対して均一に燃焼ガスを供給することで、焼却効率の向上を図ることができると共に焼却時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る廃棄物の焼却炉を表す概略断面図である。
【図２】焼却内筒の平面図である。
【図３】従来の廃棄物の焼却炉の概略断面図である。
【符号の説明】
１１  焼却炉本体
１２  火格子
１３  一次燃焼室
１４  二次燃焼室
１５  投入口
１８  バーナ
１９  循環通路
３１  焼却内筒
３３  駆動軸
３５  駆動モータ
３６  攪拌翼
３７  固定翼
【図１】
0003676033.tif 000002
【図２】
0003676033.tif 000003
【図３】
0003676033.tif 000004