(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火格子下に高温ガス導入室が形成され、火格子上に装入した可燃性廃棄物を高温ガスに晒して乾留ガスを発生させて燃焼させる乾留燃焼室と、該乾留燃焼室の一側壁側にそれぞれ配置され、前記乾留燃焼室で発生させた、未燃の乾留ガスを含む燃焼ガスを当該乾留燃焼室に循環させる燃焼ガス循環路及び燃焼ガスを大気に排出する煙道とを互いに隣接して形成し、
前記燃焼ガス循環路又は煙道の下方、且つ、燃焼ガス循環路と乾留燃焼室との間に循環下部室を設け、燃焼ガス循環路の上部空間を乾留燃焼室の上室に、燃焼ガス循環路の下部空間を、循環下部室を介して前記高温ガス導入室にそれぞれ連通させ、
前記煙道の下部を前記循環下部室を介して燃焼ガス循環路の下部空間に連通させると共に、煙道の上部を大気に連通させ、
前記燃焼ガス循環路又は循環下部室内に、外気を送給すると共に燃料を噴出させて高温ガスを発生させ、
当該高温ガスを、循環下部室から異なる２方向に向かわせ、高温ガスの一部を、前記高温ガス導入室を介して乾留燃焼室に循環させると共に、高温ガスの残部を、前記高温ガス導入室を介さずに煙道から大気に放出し、
もって、燃焼ガス循環路を循環する燃焼ガス中の乾留ガスを前記高温ガスに晒して燃焼させることを特徴とする、可燃性廃棄物の焼却方法。
【請求項２】
耐火性の蓄熱材で形成された焼却炉本体を備え、可燃性廃棄物を乾留・燃焼する焼却炉であって、前記焼却炉本体は、隔壁で縦方向に区画され、互いに隣接して形成される、
火格子を有し、該火格子下に高温ガス導入室が形成され、火格子上に装入した可燃性廃棄物を高温ガスに晒して乾留ガスを発生させて燃焼させる乾留燃焼室と、該乾留燃焼室の一側壁側にそれぞれ配置され、前記乾留燃焼室で発生させた、未燃の乾留ガスを含む燃焼ガスを当該乾留燃焼室に循環させる燃焼ガス循環路及び燃焼ガスを大気に排出する煙道とを有し、
前記燃焼ガス循環路又は煙道の下方、且つ、燃焼ガス循環路と乾留燃焼室との間に循環下部室を設け、
燃焼ガス循環路の上部空間が乾留燃焼室の上室に、燃焼ガス循環路の下部空間が循環下部室を介して前記高温ガス導入室にそれぞれ連通し、
前記煙道の下部が前記循環下部室を介して燃焼ガス循環路の下部空間に連通すると共に、煙道の上部は大気に連通し、
更に、前記燃焼ガス循環路又は循環下部室内に、外気を送給すると共に燃料を噴出させて高温ガスを発生させる燃焼手段を備え、
当該高温ガスを、循環下部室から異なる２方向に向かわせ、高温ガスの一部を、前記高温ガス導入室を介して乾留燃焼室に循環させると共に、高温ガスの残部を、前記高温ガス導入室を介さずに煙道から大気に放出し、
もって、燃焼ガス循環路を循環する燃焼ガス中の乾留ガスを前記高温ガスに晒して燃焼させることを特徴とする、可燃性廃棄物の焼却炉。
【請求項３】
更に、前記煙道内部を前記燃焼ガス循環路及び前記乾留燃焼室に対し負圧にして前記燃焼ガス循環路からの前記燃焼ガスの残部を前記煙道内部へ吸い込み、煙道から大気に放出される前記燃焼ガスの流れを促進する燃焼ガス排出手段を備えることを特徴とする、請求項２に記載の焼却炉。
【請求項４】
前記燃焼ガス排出手段は、前記煙道に接続されて上方に延びる煙突と、外部より空気を吸引して前記煙道又は煙突内に送給するブロワと、前記ブロワから吐出された空気を前記煙道又は煙突内に燃焼ガス排出方向に噴出させる噴出管とを備えることを特徴とする、請求項３に記載の焼却炉。
【請求項５】
前記循環下部室は、前記燃焼ガス循環路の下方に形成され、
前記煙道は、その下部が隔壁に形成された煙道口を介して循環下部室に連通し、
前記燃焼手段は、前記循環下部室に、前記高温ガス導入室及び煙道口を臨んで配設され、高温ガスを高温ガス導入室及び煙道口に向けて噴出する少なくとも一基のバーナであることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項６】
前記循環下部室は、前記煙道の下方に形成され、
前記燃焼ガス循環路は、その下部空間が隔壁に形成された開口を介して循環下部室に連通し、
前記燃焼手段は、前記循環下部室に、前記高温ガス導入室を臨んで配設され、高温ガスを高温ガス導入室に向けて噴出する少なくとも一基のバーナであることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項７】
前記燃焼手段は、前記燃焼ガス循環路上部空間に、鉛直下向きに火炎を噴出するように配設された少なくとも一基のバーナであることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項８】
前記バーナは、外部から炉内に空気を取り込む送風手段と、該送風手段により取り込んだ空気流れに燃料を噴出させる燃料噴出手段とを備えすることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項９】
前記バーナの空気比を１．２以上、３．０以下に設定することを特徴とする、請求項８に記載の焼却炉。
【請求項１０】
前記バーナを、廃棄物の焼却開始から終了まで一定の空気量及び燃料量に設定して、実質的に一定の燃焼出力運転で作動させることを特徴とする、請求項８又は９に記載の焼却炉。
【請求項１１】
前記バーナを、炉内温度に応じ、温度上昇と共に燃料量を減少させるように作動させることを特徴とする、請求項８又は９に記載の焼却炉。
【請求項１２】
前記煙道に二次空気を供給する二次空気供給手段を備え、煙道内に排出され、燃焼ガスに含まれる未燃成分を燃焼させることを特徴とする、請求項２乃至１１のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項１３】
前記二次空気供給手段は、煙道の流れ方向の複数の位置に配置され、各配置位置から二次空気を煙道内に噴出供給する複数の空気ノズルを備え、当該複数の空気ノズルの内、後流側に配置した空気ノズルから、排気ガスを冷却するための空気を煙道内に噴出供給することを特徴とする、請求項１２に記載の焼却炉。
【請求項１４】
前記乾留燃焼室の隔壁を含む側壁面に、該乾留燃焼室内側に突出して縦方向に延びる、少なくとも一条の突起部を備え、前記側壁面、前記突起部及び火格子上に載置された可燃性廃棄物により区画され、前記高温ガス導入室から前記可燃性廃棄物が載置された装入部を経て前記上室までを貫通し、上昇するガスの通気路が形成されることを特徴とする、請求項２乃至１３のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項１５】
側壁を隔壁として複数基の、請求項２乃至１４のいずれかに記載の焼却炉を連結したことを特徴とするタンデム型焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、死鳥、紙おむつ等を含む可燃性廃棄物を有害物質や煤塵、臭気を発生することなく焼却できる、可燃性廃棄物の焼却方法及び焼却炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食品加工廃棄物である生ゴミ等、老人介護に伴ない発生する汚物の付着した紙おむつ等、畜産廃棄物である死鳥、畜糞等の廃棄物の処理、処分が問題となりつつある。これらの廃棄物は、生ゴミ等を除けば、衛生上、未処理で埋設等により処分することが困難であり、経済的な観点も考慮して、焼却処分されることが多い。しかし、これらの廃棄物は、悪臭を放つ成分を含有し、該成分の分解を十分に行わないと悪臭を発生させるという問題がある。また、通常の焼却方法では、多量の煤塵や有害物質（例えば、一酸化炭素、ダイオキシン）を発生させることになる。このような廃棄物の焼却処分は、従来から主としてその悪臭の観点から問題視されてきたが、近年は、ダイオキシン等の有害物質の発生という環境問題として重要視されるにいたっており、その処理に適した焼却炉の需要が高い。
【０００３】
上記の問題を解決するため、高温の燃焼排気ガスにより、上記廃棄物を半乾留した後に焼却するとともに、その際に発生する乾留ガスについては、煤塵をサイクロン等で除去した後に、バーナで点火して高温（〜８００℃以上）燃焼させることにより、悪臭の元となる成分を完全に分解して悪臭の発生を防止し、また、高温燃焼によりダイオキシン等の有害物質の発生を抑止するとともに、その際に発生する高温の燃焼排気ガスの一部を再循環させて前述の廃棄物の乾留／焼却に使用する焼却炉の発明が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
焼却炉で焼却する可燃性廃棄物は、これを燃料という観点から見ると通常の重油炊き発電ボイラや家庭暖房用、給湯用燃焼器等の燃料に比べ、含水率や可燃成分等の性状が一定していない点に大きな特徴がある。一回に焼却する廃棄物の量も異なれば、その日その日の廃棄物に含まれる内容物により、乾留温度、発生する乾留ガス成分、着火温度、発生熱量等が異なる。
【０００５】
次に、廃棄物の乾留と燃焼との関係を考察すると、廃棄物の焼却開始時に充分な熱量を与え、廃棄物自体の燃焼が開始されると、その後にバーナの燃料を遮断して空気の供給だけでも、廃棄物自体の発熱で、廃棄物は乾留・燃焼を維持することができる。このとき、廃棄物の乾留・燃焼を空気の供給量が少ない状態で行うと、完全燃焼が難しくなり、再燃室を設けてそこに再燃バーナを設置したり、燃焼二次（三次）空気を供給したりすることが必要になる。
【０００６】
廃棄物をいち早く乾留させ、或いは燃焼させるためには、焼却炉に設置するバーナの容量を大に設定したり、廃棄物を燃焼するに必要な空気量を大に設定したりすればよいが、日々変化する廃棄物の量や性状に対し、バーナの調整や、燃焼二次（三次）空気の細かい調整が必要となり、廃棄物の燃焼制御が難しくなる。
前記特許文献１に提案されている焼却炉は、高温の燃焼排気ガスを再循環させるための送煙管を焼却炉本体の外側に別途設け、且つ送煙管に戻し弁及び送り弁等の調節手段を設け、更にこれらを制御する制御手段を必要とするために構造や制御が複雑になる。また、送煙管、戻し弁、送り弁等の部材は、高温の燃焼排気ガスに晒されるために耐久性に問題がある。
【０００７】
また、使用済み紙オムツや死鳥等の焼却については簡便で安価な小型の焼却炉が使用されており、煤塵、悪臭、ダイオキシン等の有害物質の発生を防止することができる小型の焼却炉が要望されている。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、量や性状が日々変化する廃棄物を、煙や悪臭や有害物質を発生させずに焼却することができる可燃性廃棄物の焼却方法、及び、制御が容易であり、且つ構造が簡単で小型化が容易な焼却炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明によっては、火格子下に高温ガス導入室が形成され、火格子上に装入した可燃性廃棄物を高温ガスに晒して乾留ガスを発生させて燃焼させる乾留燃焼室と、該乾留燃焼室の一側壁側にそれぞれ配置され、前記乾留燃焼室で発生させた、未燃の乾留ガスを含む燃焼ガスを当該乾留燃焼室に循環させる燃焼ガス循環路及び燃焼ガスを大気に排出する煙道とを互いに隣接して形成し、前記燃焼ガス循環路又は煙道の下方、且つ、燃焼ガス循環路と乾留燃焼室との間に循環下部室を設け、燃焼ガス循環路の上部空間を乾留燃焼室の上室に、燃焼ガス循環路の下部空間を、循環下部室を介して前記高温ガス導入室にそれぞれ連通させ、前記煙道の下部を前記循環下部室を介して燃焼ガス循環路の下部空間に連通させると共に、煙道の上部を大気に連通させ、前記燃焼ガス循環路又は循環下部室内に、外気を送給すると共に燃料を噴出させて高温ガスを発生させ、当該高温ガスを、循環下部室から異なる２方向に向かわせ、高温ガスの一部を、前記高温ガス導入室を介して乾留燃焼室に循環させると共に、高温ガスの残部を、前記高温ガス導入室を介さずに煙道から大気に放出し、もって、燃焼ガス循環路を循環する燃焼ガス中の乾留ガスを前記高温ガスに晒して燃焼させることを特徴とする、可燃性廃棄物の焼却方法が提供される。
請求項２の発明は、耐火性の蓄熱材で形成された焼却炉本体を備え、可燃性廃棄物を乾留・燃焼する焼却炉であって、前記焼却炉本体は、隔壁で縦方向に区画され、互いに隣接して形成される、火格子を有し、該火格子下に高温ガス導入室が形成され、火格子上に装入した可燃性廃棄物を高温ガスに晒して乾留ガスを発生させて燃焼させる乾留燃焼室と、該乾留燃焼室の一側壁側にそれぞれ配置され、前記乾留燃焼室で発生させた、未燃の乾留ガスを含む燃焼ガスを当該乾留燃焼室に循環させる燃焼ガス循環路及び燃焼ガスを大気に排出する煙道とを有し、前記燃焼ガス循環路又は煙道の下方、且つ、燃焼ガス循環路と乾留燃焼室との間に循環下部室を設け、燃焼ガス循環路の上部空間が乾留燃焼室の上室に、燃焼ガス循環路の下部空間が循環下部室を介して前記高温ガス導入室にそれぞれ連通し、前記煙道の下部が前記循環下部室を介して燃焼ガス循環路の下部空間に連通すると共に、煙道の上部は大気に連通し、更に、前記燃焼ガス循環路又は循環下部室内に、外気を送給すると共に燃料を噴出させて高温ガスを発生させる燃焼手段を備え、当該高温ガスを、循環下部室から異なる２方向に向かわせ、高温ガスの一部を、前記高温ガス導入室を介して乾留燃焼室に循環させると共に、高温ガスの残部を、前記高温ガス導入室を介さずに煙道から大気に放出し、もって、燃焼ガス循環路を循環する燃焼ガス中の乾留ガスを前記高温ガスに晒して燃焼させることを特徴とする、可燃性廃棄物の焼却炉が提供される。
【０００９】
請求項３の発明は、更に、前記煙道内部を前記燃焼ガス循環路及び前記乾留燃焼室に対し負圧にして前記燃焼ガス循環路からの前記燃焼ガスの残部を前記煙道内部へ吸い込み、煙道から大気に放出される燃焼ガスの流れを促進する燃焼ガス排出手段を備えて構成される。前記燃焼ガス排出手段は、前記煙道に接続されて上方に延びる煙突だけでもよいが、この煙突と、更に外部より空気を吸引して前記煙道又は煙突内に吐出するブロワと、前記ブロワから吐出された空気を前記煙道又は煙突内に燃焼ガス排出方向に噴出させる噴出管とを備えてもよい（請求項４）。
【００１０】
循環下部室が燃焼ガス循環路の下方に形成され、煙道が、その下部が隔壁に形成された煙道口を介して循環下部室に連通している場合、前記燃焼手段は、前記循環下部室に、前記高温ガス導入室及び煙道口を臨んで配設され、高温ガスを高温ガス導入室及び煙道口に向けて噴出する少なくとも一基のバーナであってもよく（請求項５）、
又、循環下部室が煙道の下方に形成され、燃焼ガス循環路が、その下部空間が隔壁に形成された開口を介して循環下部室に連通している場合、前記燃焼手段は、前記循環下部室に、前記高温ガス導入室を臨んで配設され、高温ガスを高温ガス導入室に向けて噴出する少なくとも一基のバーナであってもよい（請求項６）。
【００１１】
更に、前記燃焼ガス循環路上部空間に、鉛直下向きに火炎を噴出するように配設された少なくとも一基のバーナであってもよい（請求項７）。
請求項８の発明は、前記バーナを、外部から炉内に空気を取り込む送風手段と、該送風手段により取り込んだ空気流れに燃料を噴出させる燃料噴出手段とを備えて構成し、該バーナの空気比は、好ましくは、１．２以上、３．０以下に設定される（請求項９）。
【００１２】
請求項１０の発明は、前記バーナを、好ましくは、廃棄物の焼却開始から終了まで一定の空気量及び燃料量に設定して、実質的に一定の燃焼出力運転で作動させることを特徴とする。必要に応じ、バーナを、炉内温度に応じ、温度上昇と共に燃料量を減少させるように作動させるようにしてもよい（請求項１１）。
必要に応じ、前記煙道に二次空気を供給する二次空気供給手段を備え、煙道内に排出され、燃焼ガスに含まれる未燃成分を燃焼させるようにしてもよい（請求項１２）。その際、二次空気供給手段を、煙道の流れ方向の複数の位置に配置され、各配置位置から二次空気を煙道内に噴出供給する複数の空気ノズルが備わるようにして、当該複数の空気ノズルの内、後流側に配置した空気ノズルから、排気ガスを冷却するための空気を煙道内に噴出供給するようにしてもよい（請求項１３）。
【００１３】
請求項１４の発明は、乾留燃焼室の隔壁を含む側壁面に、乾留燃焼室内側に突出して縦方向に延びる、少なくとも一条の突起部を備え、側壁面、突起部及び火格子上に載置された可燃性廃棄物により区画され、高温ガス導入室から可燃性廃棄物が載置された装入部を経て上室までを貫通し、上昇するガスの通気路が形成される。
請求項１５の発明は、側壁を隔壁として複数基の、請求項２乃至１４のいずれかに記載の焼却炉を連結したタンデム型焼却炉が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明の焼却方法によれば、乾留燃焼室、燃焼ガス循環路及び煙道が互いに隣接して設ける点に特徴があり、燃焼ガス循環路の上部空間は乾留燃焼室の上室に、下部空間は循環下部室を介して高温ガス導入室にそれぞれ連通しており、煙道は、その下部が循環下部室に連通し、上部が大気に連通している。このような構成は、本願発明の乾留燃焼室、燃焼ガス循環路及び煙道が互いに隣接して設けられることによってはじめて実現可能である。
従って、本発明の焼却方法において、燃焼ガス循環路又は循環下部室内に、外気を送給すると共に燃料を噴出させて発生させた高温ガスは、燃焼ガス循環路を循環する乾留ガスを取り込んでこれを燃焼させることが可能であると同時に、燃焼ガス循環路から循環下部室を介して高温ガス導入室に流れるすべての燃焼ガスを、火格子を介して乾留燃焼室に循環させることができる。
請求項２の焼却炉によれば、焼却炉本体の全体が耐火性の蓄熱材で形成され、しかも、乾留燃焼室、燃焼ガス循環路及び煙道が隔壁を介して互いに隣り合わせに形成されるので、燃焼手段によって発生する燃焼熱や、乾留燃焼室、燃焼ガス循環路及び煙道で発生する燃焼熱が有効利用され、蓄熱材に蓄熱されると共に、乾留燃焼室、燃焼ガス循環路及び煙道の内部を高温に保持することができる。その結果、燃焼手段に供給する燃料量を必要最小限に抑制することができ、燃料費が少なくて済む。
【００１５】
そして、燃焼手段からの高温ガスは、乾留燃焼室の可燃廃棄物を加熱し、乾留物から乾留ガスを発生させる。乾留ガスは既燃焼ガスからの伝熱加熱や炉体壁からの輻射熱による加熱で充分に熱せられているので、活性状態にあり、周囲に高温の燃焼用空気（酸素）が存在すれば容易に燃焼することができ、且つ高温ガス導入室内には、燃焼手段から導入される空気以外に、加熱されない外気は導入されないために高温ガスや乾留燃焼室内に発生する乾留ガス、燃焼ガスの温度の低下が防止され、乾留焼却室、燃焼ガス循環路、循環下部室及び煙道が高温に保持される。これにより、廃棄物の乾留・焼却が高温（８００℃以上）で促進されて焼却効率の向上が図られる。
【００１６】
乾留ガス及び既燃焼ガスは、乾留燃焼室の上部の開口からガス循環路に入り、循環下部室に循環し、その際、燃焼手段の高温ガスに取り込まれ、ガス循環路を循環して来る乾留ガスは高温ガス中に残留する高温の空気（酸素）によって燃焼し、一部は乾留燃焼室に向かうと共に残余は煙道に向かう。残留空気は燃焼手段によって高温（８００℃以上）に加熱されているので、高温の乾留ガスは高温の残留空気と反応して乾留ガス中に含まれている可燃成分は完全燃焼し、ダイオキシン等の有害ガスや悪臭成分等は、分解されて無害、無臭，無色の燃焼ガスとなって排出される。
【００１７】
これにより、使用済み紙オムツや残飯等の湿ったゴミや死鳥等の量や性状が日々変化する廃棄物を、煙や悪臭や一酸化炭素やダイオキシン等の有害物質を発生させずに焼却することができる。
請求項３の発明によれば、燃焼ガス排出手段、好適には請求項４の発明のように、煙突、ブロワ、噴出管からなるエジェクタ装置により、炉内からの排ガスの漏れを防止することができる。そして、焼却炉本体内に発生した乾留ガスや燃焼ガス等をガス循環路に循環させ、更にその一部を高温ガス導入室を介して乾留燃焼室に循環させ、残余を煙道へと循環させることにより、乾留焼却室の可燃性廃棄物の乾留・燃焼を促進させることができると共に、排気ガスを煙道から大気に良好に排出させることができる。
【００１８】
バーナを循環下部室に、請求項５の発明のように高温ガス導入室及び煙道口を臨んで配設するか、請求項６の発明のように高温ガス導入室を臨んで配設すると、火炎に沿って燃焼ガスの流れが形成され、燃焼ガスの一部は乾留燃焼室へ、残余は煙道へと自然に適切に振り分けて流すことができるので、乾留燃焼室内の廃棄物が乾留燃焼されるとともに、乾留ガスが高温で燃焼し、乾留燃焼室から燃焼ガス循環路、煙道を経て大気中に放出されるガスの自然な流れの形成が一層促進される。
【００１９】
このような、燃焼ガスと乾留ガスの自然な循環流れ（フローパターン）が焼却炉本体内の乾留燃焼室―燃焼ガス循環路に形成されるので、例えば、燃焼ガスをその流量を調節しつつ可燃性廃棄物の乾留燃焼部へ供給するための特別の構造（配管、ダンパ等）や制御系を必要とせず、簡易で安価なシステムとすることができる。また、燃焼ガス循環路と煙道とが隔壁を挟んで互いに接して形成されるので、少なくとも一基のバーナによって高温ガスの振り分けが実現できる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、燃焼手段を、燃焼ガス循環路上部空間内に、鉛直下向きに火炎を噴出するように設置したので、火炎に沿って燃焼ガスや乾留ガスの流れが形成され、乾留燃焼室内の乾留ガスが燃焼ガス循環路上部空間に吸い込まれ（エジェクタ効果）、また、火炎に沿った燃焼ガス等の流れにより焼却炉本体内部のガスの流れが促進される。
請求項８の発明によれば、送風手段により取り込んだ空気流れの中に燃料噴出手段により燃料を噴出させて燃料を拡散燃焼させるので、残留酸素（空気）を含む高温ガスを生成させることができる。
【００２１】
また、空気比は、好ましくは１．２乃至３．０の適宜値に設定されるので（請求項９）、バーナに供給される燃料が安定して拡散燃焼できる。バーナの空気比が３．０より大になると、バーナ自体の燃焼が不安定になり、バーナの空気比が１．２より小になると、１．２近傍の空気比においてはバーナー自体の燃焼には支障はないが、過剰空気量が少なくなり、発生する乾留ガスを燃焼させるための空気量（残留酸素量）の確保ができなくなり、黒煙や臭気の排出原因になる。
【００２２】
請求項１０の発明のよれば、燃焼手段の燃料や空気量を焼却開始から終了まで一定量に設定することができるので、制御が容易であり、焼却炉の構造が簡単且つ小型化が容易である等の効果がある。また、必要に応じ、バーナの燃料量を、焼却炉の始動時には燃料量を大に、炉内温度が上がると共に燃料量を減少させるようにして（請求項１１）、炉内をいち早く高温にすることができる。
【００２３】
また、焼却対象物によっては煙道に二次空気の供給が必要な場合もあり、排気ガス中の未燃ガスをより完全に燃焼させることができる（請求項１２）。このような二次空気供給手段は、本来煙道内の未燃ガスをより完全に燃焼させることを目的とするが、後流側に配置した空気ノズルから煙道内に噴出供給する空気は排気ガスを冷却するために用いることができ、このように構成すると、燃焼用及び冷却用の二次空気を共通のブロアで済ませることができる（請求項１３）。
【００２４】
請求項１４の発明によれば、乾留燃焼室の隔壁を含む側壁面に、乾留燃焼室内側に突出して縦方向に延びる、少なくとも一条の突起部を備えて構成したので、側壁面、突起部及び火格子上に載置された可燃性廃棄物により区画され、高温ガス導入室から可燃性廃棄物が載置された装入部を経て上室までを貫通し、上昇するガスの通気路を形成することができ、高温ガス、乾留ガス或いは燃焼ガスの循環をより容易に行うことができる。また、突起部が乾留燃焼室の側壁の補強としての効果を有する。
【００２５】
請求項１５の発明によれば、側壁を隔壁として複数基の焼却炉が連結されるので、炉体側壁から熱の散逸を防止して燃焼手段等で発生させる燃焼熱を有効利用でき、蓄熱効果により少ない燃料量で可燃性廃棄物を効率よく焼却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明にかかる焼却炉の実施の形態を図面を使用して説明する。
まず、第１の実施形態を図１乃至図７を参照して説明する。
図１に示す焼却炉１は、焼却炉本体２と、本体上部に突設され、後述の煙道３０に接続する煙突６、煙突６内に空気を噴出するブロワ７、焼却炉本体２の下部角部に設置されるバーナ８（燃焼手段）等から構成される。
【００２７】
焼却炉本体２の全体は、適宜な耐火性を有する蓄熱材で形成され、前壁３ａ、後壁３ｂ、底部３ｄ、及び天井部３ｅ（いずれも図１参照）、並びに側壁３ｃ（図２参照）で構成された箱状構造物であり、その外面は、バーナ８を含めて図７に示す断熱材３１、外装板３２により覆われている。焼却炉本体２の内部は、隔壁４により縦方向にまず２つに分割され、さらに、分割された一方の区画が隔壁５により縦方向に２つに分割される。結局、焼却炉本体２の内部は、隔壁４及び５により縦方向の３つの区画、すなわち、乾留燃焼室１０、燃焼ガス循環路１２及び煙道３０に分割される。
【００２８】
乾留燃焼室１０、燃焼ガス循環路１２及び煙道３０は隔壁４、５を介して互いに隣り合わせに形成、区画されるが、隔壁４の上部及び下部に開口１１、１４が穿たれている。開口１１は、乾留燃焼室１０上部に形成される上室１０ａ（後述）を、燃焼ガス循環路１２の上部空間１２ａに連通させ、開口１４は、燃焼ガス循環路１２の下部空間１２ｂを、後述する循環下部室１３を介して乾留燃焼室１０の火格子１６下方に形成される高温ガス導入室１０ｃ（後述）に連通させる。
【００２９】
また、燃焼ガス循環路１２と煙道３０は、それらの燃焼ガス循環路下部空間１２ｂと煙道３０下部３０ｂとが循環下部室１３及び煙道口２１を介して連通している。
なお、開口１１，１４及び煙道口２１の位置や大きさは、燃焼ガスの循環や煙道３０に排気される排気ガスのスムーズな流れや流量が確保できれば特に限定されない。
乾留燃焼室１０は、上下に３つに分割され、中央部が可燃性廃棄物Ｗを装入する装入部１０ｂを形成し、装入部１０ｂの上側には、プレナム空間を形成する上室１０ａが、下側には、燃焼ガスの流入する高温ガス導入室１０ｃが、それぞれ、形成されている。
【００３０】
装入部１０ｂと上室１０ａの間には特に区画する壁などはないが、装入部１０ｂと高温ガス導入室１０ｃとの間には、可燃性廃棄物Ｗを載置するとともに、高温ガス導入室１０ｃから装入部１０ｂへ燃焼ガスを流入させることのできる火格子１６が水平に配置されている。火格子１６は、耐火性を有し可燃性廃棄物Ｗは保持するが、廃棄物Ｗが乾留、燃焼して発生する焼却灰は、下に落とすことができる。
【００３１】
装入部１０ｂの隔壁４と対向する炉壁の適宜位置に可燃性廃棄物を装入するための開閉可能な装入口１７を備える。また、高温ガス導入室１０ｃの隔壁４と対向する適宜位置には焼却灰を掻き出すための扉（開口）１５を備える。扉１５は、本発明においては特に空気口を必要とせず、むしろ空気口を設けると炉内の温度を低下させるので設けない方がよい。しかしながら、補助空気が必要になる場合には、開閉可能且つ調整可能な空気口を設けてもよい。空気口の開度を調節することにより、そこから流入する空気量を適宜調節するとよい。
【００３２】
焼却炉本体２の側壁３ｃには、煙道下部３０ｂの位置に（図４参照）、煙道３０や循環下部室１３の底面に堆積した焼却灰を掻き出すための扉（開口）１９を備える。扉１９も、特に空気口を必要としないが、後述するように、煙道内に残存する未燃ガスの完全燃焼に補助空気が必要になる場合には、開閉可能且つ調整可能な空気口１９ａを設けてもよい（図８参照）。空気口１９ａの開度を調節することにより、そこから流入する空気量を適宜調節するとよい。
【００３３】
乾留燃焼室１０や前述の燃焼ガス循環路１２を含む焼却炉本体２を構成する部材の材料等は特に限定しないが、適切な耐熱性、耐火性を有するキャスタブルセメント、耐火煉瓦、金属材料等又はこれらの組み合わせが好適に使用できる。但し、隔壁４や燃焼ガス循環路１２は、乾留ガス又は燃料の燃焼により高温（〜８００℃以上）に熱せられるので、耐熱、耐火性には特に注意する必要がある。
【００３４】
循環下部室１３の隔壁４と隔壁５とが交差する角部と対峙する角部炉底には、バーナ（燃焼手段）８が配設される。バーナ８は水平、かつ、図４に示すように、水平面上、その軸心８ｂが側壁３ｃに対し所定の角度αをなすように設置される。バーナ８をこのように設置する理由は、バーナ８の燃焼による高温の燃焼ガスを、高温ガス導入室１０ｃと煙道３０下部空間３０ｂとに適切に振り分けて流すためである。従って、角度αは、バーナ８の燃焼能力、乾留燃焼室１０における廃棄物の乾留燃焼に必要な熱量、燃焼ガス循環路１２内における乾留ガスの燃焼に必要な熱量、ガス流路の形状やそこにおける圧力損失、後述するエジェクタブロワ７によるエジェクタ効果などを考慮して設定する。例えば、バーナ８における燃料の燃焼により発生する高温の燃焼ガスの１／３乃至１／４が高温ガス導入室１０ｃに流入し残余は煙道下部３０ｂに流入するようにする。そのような角度αとしては、燃焼ガス循環路１２の形状、燃焼ガスのうち、高温ガス導入室１０ｃへ向かう流れと、煙道３０へ向かう流れの形成位置等によっても異なるが、例えば、３０乃至４５°の範囲の適宜置に設定される。
【００３５】
バーナ８は、ガンタイプバーナであり、図６に示すようにブロワ８１、基端がブロワ８１の吹出口８１ａに接続された円筒形状のバーナノズル８２、バーナノズル８２内に且つ開口端近傍に同心的に配置された燃料噴射ノズル８３、燃料噴射ノズル８３に燃料を供給する燃料パイプ８４、ブロワ８１の吸込口８１ｂに設けられて燃料噴射ノズル８３に供給する空気量を調整する調整弁８５等により構成されている。燃料噴射ノズル８３は、燃料パイプ８４から供給された燃料を噴出し、ブロワ８１から供給され当該燃料噴射ノズル８３の周りを流れる空気流と燃料とを混合して拡散燃焼させ高温ガスを発生する。ブロワ８１から供給される空気流量は、調整弁８５により燃料量に応じた最適な値に設定される。尚、バーナ８に使用する燃料は特に限定されないが、灯油、軽油、Ａ重油等の液体燃料、天然ガス、プロパンガス等の気体燃料が取り扱いやコスト的に好適である。
【００３６】
また、バーナ８は、図示しない点火装置や好ましい形態として火炎監視装置を備えている。火炎監視装置は、炉内の火炎の有無を監視して火炎が検出されると点火装置を不作動にして安全を確保している。
バーナ８は、特に限定するものではないが、バーナから噴出する火炎や生成させる燃焼用ガスが可能な限り均一な温度分布を有することが望ましく、上述のとおり、図６に示すように、外部からブロワ８１により炉内に送給される燃焼用空気（一次空気）流に燃料噴射ノズル８３から燃料を噴出させ、空気と燃料とを充分に混合して可燃混合気を生成させて拡散燃焼させるタイプのものが好適である。一次空気流の外側に二次空気を供給するタイプのものも適用可能であるが、燃焼ガスの均一な温度分布が得られなかったり、後述するように空気比（空気流量／実燃料流量を完全燃焼させるに必要な理論空気量）が高すぎたりすると好ましくないので、通常は二次空気の供給は不要である。
【００３７】
バーナ８の燃焼用空気と燃料との割合、即ち、空気比（空気過剰率）は、バーナより噴出する燃料が安定燃焼可能な範囲に設定しなければならないが、可燃廃棄物から発生する乾留ガスや未燃ガスを火炎に取り込んで完全燃焼させる必要から、後述する技術思想に基づいて等量比より空気過剰側の適宜値に設定される。即ち、バーナ８の空気比は、当該バーナ８に供給される燃料が安定燃焼できる１.２〜３.０の範囲の適宜値に設定されている。
【００３８】
バーナ８は、好ましい形態として常時一定状態（燃料量及び空気量を一定に設定）で燃焼し、且つ、焼却する廃棄物量に対して発熱量が過大でない（容量が小さい）バーナが使用され、時間を掛けて廃棄物をゆっくりと乾留して燃焼させるのがよい。焼却炉１は、乾留ガス及び燃焼ガスの循環流により可燃性廃棄物Ｗを乾留燃焼するのでバーナ８の複雑な制御が不要であり、バーナ８は、所望の燃焼出力に調節した一定の燃焼出力運転を行うようになっている。
【００３９】
燃焼ガス循環路１２と煙道３０とが互いに隣り合わせに配置され、バーナノズル８２からの火炎が高温ガス導入室１０ｃと煙道３０とに振り分けられることから、本発明のバーナ８は、乾留ガスの再燃バーナと廃棄物の点火バーナの用途を兼ねている。
煙突６は、両端開放の筒状構造物であり、その中ほどには煙突６の出口側（図１参照）へむけて噴出管７ａの一端が挿入されており、噴出管７ａの他端は空気を噴出できるエジェクタブロワ７の吐出口に接続されている。
【００４０】
燃焼ガス循環路１２、煙道３０の適切な場所には温度検知用の図示しない熱電対が設置されているが、これらの熱電対の計測値を表示すると共に、前述のバーナ８、エジェクタブロワ７の作動を制御し、必要な電力を供給する制御盤１８が別途設置されている。バーナ８やエジェクタブロワ７については、本実施形態では複雑な制御は必要とせず、所望の燃焼出力或いは運転出力に調節した一定出力運転を行う（従って、例えば燃料消費量も一定）。焼却炉１は、可燃廃棄物がバッチ式に焼却処理されるものであり、乾留ガス及び燃焼ガスの自然な循環流により可燃性廃棄物Ｗが乾留燃焼するので、バーナ８やエジェクタブロワ７の複雑な制御を必要としないからである。
【００４１】
このため、バーナ８やエジェクタブロワ７は制御盤１８に内臓するタイマーにより、バーナ８の燃焼時間やエジェクタブロワ７の運転時間を設定して、そのＯＮ−ＯＦＦのみを制御する。
また、本焼却炉１の大きさ、処理能力については特に定めないが、簡便なシステムであることから、乾留燃焼室１０の平面の面積（火格子１６の面積）、及び処理能力が小である小型焼却炉に好適に使用できる。
【００４２】
次に、本焼却炉システム１の作用について説明する。
本焼却炉システム１は、装入部１０ｂに可燃性廃棄物Ｗをバッチ式に装入し、乾留燃焼させる。このため、まず装入口１７から可燃性廃棄物Ｗを装入して装入口１７の扉を閉め、前述のエジェクタブロワ７を作動させて、焼却炉本体２内の空気の流れを形成させる。その後に、バーナ８に燃料を供給、着火させ、循環下部室１３に火炎を形成させる。燃焼開始当初は、乾留燃焼室１０へは、バーナ８の燃料の燃焼による高温ガスのみが供給されるが、定常状態に達すると乾留ガスの燃焼による高温の燃焼ガスの一部が開口１４を通して供給され（流れG１：図１参照）、火格子１６上の廃棄物Ｗの中を通過する。このとき、廃棄物Ｗは、燃焼に必要な空気量が少ないので、乾留（蒸し焼き）及び燃焼して焼却灰となる。
【００４３】
ここで発生する乾留ガス（流れG２：図１参照）は、開口１１を通して、燃焼ガス循環路１２を下降し（流れG３：図１参照）、後述するように燃焼して燃焼ガスとなった上で、一部は開口１４を通じて再び乾留燃焼室１０に流入して可燃性廃棄物Ｗの乾留燃焼に寄与し（結局、図１中において反時計周りのガスの流れが生じている）、残余は煙道口２１を通過して（流れG４：図４参照）、煙道下部３０ｂに至る。
【００４４】
この間に、バーナノズル８２における燃料の燃焼による高温ガスの一部と乾留ガスとが接触して乾留ガスが加熱されると共に、バーナノズル８２先端から発生する火炎と接触した乾留ガス自体が着火、燃焼し、自らを高温に加熱する。乾留ガス中には、煤塵や有害ガス、悪臭を放つ成分が含まれている可能性があるが、その場合であっても、この高温燃焼によりそれらの可燃性成分が燃焼し、また、有害ガスや悪臭成分が分解し、無害、無臭、無色の燃焼ガスになる。
【００４５】
該燃焼ガスは、再燃焼室としての煙道３０を上昇して（流れG５：図５参照）煙突６を介して外部へ放出される。このとき、エジェクタブロワ７が空気を煙突６の出口側へ向けて噴出するので、燃焼ガス温度を低下させると共に、そのエジェクタ効果により燃焼ガスの外部への放出も促進され、煙道下部３０ｂの圧力が、燃焼ガス循環路１２や乾留燃焼室１０に対して負圧となり、焼却炉本体２内部の乾留ガスや燃焼ガスが炉本体２より装入口１７や開口１５，１９の間隙から外部に漏れ出すことが防止でき、これらのガスは煙道下部３０ｂに流れ込む。このため焼却炉本体２内部のガスは、一定のフローパターンを形成して安定的に流れ、廃棄物の乾留燃焼も促進される。また、エジェクタ効果により、バーナ８の送風能力を増しても、その空気流れを可能にし、煙道での空気（過剰空気）の確保を可能にしている。
【００４６】
上述のように、量や性状が日々変化する廃棄物を、煤や悪臭を発生させずに焼却するために、本発明に係る実施形態によれば、焼却開始から終了までの間、常時一定状態（燃料量および空気量を一定に設定）で燃焼し、且つ、焼却する廃棄物量に対して発熱量が過大でない（容量が小さい）バーナが使用され、時間を掛けて廃棄物をゆっくりと乾留して、燃焼させている。
【００４７】
バーナ容量が小であっても、炉全体が断熱性と蓄熱性が高い耐火材で構成されているので、また、炉内を外気から遮断することによって炉内温度を高温に保持することができ、廃棄物の量や性状が変化して処理時間が変わることがあっても、廃棄物の燃焼や乾留を確実に行わせることができる。
化学量論的見地からすると、バーナ８自体が最大燃焼温度で最適安定燃焼することができる空気比は、等量比より僅かに空気過剰側の値（例えば空気比１．３）である。そのような最適安定燃焼の空気比から外れると、バーナ８自体の燃焼効率が低下するが、概略、理論空気比に相当する空気量がバーナ８に供給される燃料の燃焼に消費され、その値を超える過剰空気量が、廃棄物の燃焼に使われることになる。
【００４８】
本発明のバーナ８は、その火炎の一部が循環下部室１３から火格子下の高温ガス導入室１０ｃに向かい、更に火格子１６を通過して装入室１０ｂに延びる。バーナ８からの高温ガス或いは火炎は、装入室１０ｂの可燃廃棄物を加熱し、上記過剰空気による燃焼が生じる。バーナから供給される高温空気中の酸素が使い尽くされるとそれ以上の燃焼は生じないが、高温の燃焼ガスに晒されて廃棄物から乾留ガスを発生させる。この乾留ガスは既燃焼ガスからの伝熱加熱や炉体壁からの輻射熱による加熱で十分に熱せられているので、活性状態にあり、周囲に高温の燃焼用空気（酸素）が存在すれば容易に燃焼することができる。
【００４９】
乾留ガスおよび既燃焼ガスは、乾留燃焼室１０の上部から循環路１２に入り循環路下部１２ｂ、更に循環下部室１３に循環してバーナの火炎に取り込まれる。乾留燃焼室１０に向かう火炎に取り込まれた乾留ガスは、その火炎中に残留する高温の空気によって燃焼し、煙道３０に向かう火炎に取り込まれた乾留ガスは、その火炎中に残留する高温の空気によって燃焼することになる。乾留ガスがいずれの火炎に取り込まれても、残留空気はバーナによって高温に加熱されているので、高温の乾留ガスは、高温の残留空気（残留酸素）と反応して完全燃焼する。
【００５０】
上記説明から明らかなように、本発明に係る第１実施形態では乾留燃焼室１０や煙道３０への二次空気（加熱されない外気）の供給を一切行わないので、バーナの空気比は、残留酸素量が、発生する乾留ガス量と反応してこれを完全に燃焼させるに十分であるような値に設定する必要がある。そして、バーナ８の燃料流量が大であり、それに伴って発生する熱量が過大であれば、生成する乾留ガス量も過大になるので、乾留ガスの全てが完全燃焼することはできない。煙道３０での乾留ガスの完全燃焼を図るには、バーナの燃料流量を制限する必要がある。制限しない場合には、乾留ガスが未燃のまま大気に排出されることになり、黒煙や臭気の排出原因になる。
【００５１】
従って、バーナの空気比は、好ましくは、適宜な乾留ガスの発生が得られる１．２〜３．０の適宜値に設定される。バーナの空気比が３．０より大になると、バーナ自体の燃焼が不安定になり、これを避けるためにバーナに二次空気を供給するタイプのバーナを用いることが必要である。このようなタイプのバーナを使用すると、二次空気がバーナの燃焼ガスと十分に混合して加熱できず、温度ムラのある燃焼ガス流が生成されることになり、温度の低い一部の燃焼用空気によって、高温空気による乾留ガスの燃焼を行うことができなくなり、やはり黒煙や臭気の排出原因になる。バーナの空気比を３．０以上に設定するのであれば、これに代えて、後述するように、煙道３０に二次空気を供給した方が有利になる。
【００５２】
バーナの空気比が１．２より小になると、１．２近傍の空燃比においてはバーナ自体の燃焼には支障はないが、残存空気量（酸素量）が少なくなり、発生する乾留ガスを燃焼させるための空気量（酸素量）の確保ができなくなり、黒煙や臭気の排出原因になる。
焼却炉システム１においては、前述の可燃性廃棄物位置、ガス流路及びバーナ位置の組み合わせにより、このようなガスの流れが自然に形成されるので、例えば、高温の燃焼ガスを流量を調節しながら再循環させて可燃性廃棄物の乾留燃焼を行う必要がなく、そのため、特別の流路、ダンパ等の流量調節手段を必要としない。また、エジェクタブロワ７を煙突６に接続したのでそのエジェクタ効果により前述のガスの流れが一層促進される。
【００５３】
前述のようにバーナ８、エジェクタブロワ７はともに制御盤１８のタイマによりＯＮ−ＯＦＦ制御されるが、可燃性廃棄物の乾留燃焼が終了し、バーナ８をタイマにより停止した後も焼却炉本体２の冷却（クーリング）のため、エジェクタブロワ７を、例えば３０乃至２時間程度運転した後停止するようタイマを設定する。
クーリング運転後に直ちに次の廃棄物の焼却を開始するのであれば、作業員の安全を考慮しつつ、焼却炉本体が過度に冷えない範囲で、極力高い炉内温度でクーリング運転を打ち切ることが好ましい。クーリング運転を打ち切るタイミングは、事前に前述の温度センサの表示温度を見ながらクーリング運転時間を設定し、以後設定した運転時間が経過したらクーリング運転を打ち切ればよい。
【００５４】
なお、炉体の急激な温度変化は炉体寿命に影響するので、バーナの燃料量や空気量を漸減または漸増させてもよい。
また、焼却する廃棄物の性状等に応じて焼却開始時にバーナの燃料量や空気比を自動制御するようにしてもよい。例えば、水分を多量に含む廃棄物を焼却する場合には、焼却開始時に水分の蒸発にエネルギが消耗され、炉内温度はなかなか上昇せず、廃棄物自体の燃焼も進まず乾留ガスの発生も少ない。そこで、バーナ作動を、炉内温度が低い焼却開始時には燃料量を大に設定し、炉内温度の上昇に伴って燃料量を減少させるように、制御回路により制御するようにしても良い。この場合、簡易的にハイ・ロー（Ｈ／Ｌ）２段階に切り換える程度のものでもよい。
【００５５】
更にまた、本焼却炉１の運転により発生する焼却灰は、本焼却炉１の運転終了、冷却後に、乾留燃焼室下部の高温ガス導入室１０ｃに落とし込み、そこに仮置きする図示しない灰受け容器に収納して搬出し適切に処分する。
また、焼却炉本体２全体が、耐火性の構造物により構成され、図７に示すようにその外側は、バーナ８も含めて断熱材３１、外装板３２で覆われているので、バーナ８或いは乾留ガスの燃焼時に発生する騒音も外部へは伝わらず運転時の騒音を抑えることができる。
【００５６】
なお、煙突６には必要に応じサイクロンを設置してさらに煤塵を除去してもよい。
また、本実施形態では、バーナ８は１基とし、焼却炉本体２に対し斜め方向に設置したが、バーナ８から発生する高温の燃焼排気ガスが高温ガス導入室１０ｃと煙道下部３０ｂとに適切に分配される限りにおいては、２基を互いに直交するように設置してもよく、それ以外の基数、配置であってもよい。
【００５７】
また、乾留燃焼室１０内の火格子板１６は一段としたが、２段構造とし、例えば水分の多い廃棄物を上段に、それ以外を下段に置くこととしてもよい。
さらに装入口１７は、前壁３ａに設置されることとしたが、例えば側壁３ｃや天井壁３ｅにあってもよい。
エジェクタブロワ７と噴出管７ａについても、煙突が十分に高ければこれを省略することも可能である。また、噴出管７ａは、煙突６に取り付けるのではなく、煙突６と炉本体２の取り付けフランジより上流の炉本体後壁３ｂに、煙道３０の上部３０ａを臨むように取り付け、煙突６の取り付けフランジの過熱を防止するようにしてもよい。
【００５８】
第１の実施形態では、燃焼用空気がバーナ８から全て賄われるものを例に説明したが、図８に示す第２の実施形態の焼却炉１Ａでは、再燃焼室としての煙道３０に二次空気を供給する二次空気供給手段（３５〜３９）を備えており、バーナ８から供給される燃焼用空気に加え、不足する燃焼用空気は二次空気供給手段から煙道３０に供給される。なお、図８は、第１実施態様の焼却炉１の図５に対応する縦断面図を示し、上記二次空気供給手段以外の他の構成要素は第１の実施形態のそれらと同じであるから、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５９】
廃棄物の性状等によっては、乾留ガス発生量が大で、バーナ８からの燃焼空気量が不足する場合が考えられる。このような事態に対して、乾留ガスを完全燃焼させるために不足する燃焼用空気を必要なだけ増量するのではなく、バーナ８の燃料量、空気比、バーナ設定角度α等を最適に設定することで、第１の実施形態のとおり、乾留ガスの発生を抑制し、再燃焼室としての煙道への二次空気供給を行うことなく、適量の燃焼用空気をバーナ８から全て賄うこともできる。しかしながら、このような方法では、炉内温度の上昇が遅れ、焼却に長時間を要する等の問題が生じる虞がある。
【００６０】
そこで、第２の実施形態では、部品点数が増加する不利益もあるが、二次空気供給手段によって不足する燃焼空気を供給するものである。
第２の実施形態の二次空気供給手段は、燃焼用二次空気を送給するブロア３５、煙道３０の各ステージ（第１ステージ乃至第３ステージ）に供給する二次空気量を調量する調量装置３７〜３９、ブロア３５と調量装置３７〜３９とを接続する配管３６等を備えて構成されている。
【００６１】
第１ステージ調量装置３７は、流量制御バルブ装置３７ａと、煙道３０の下部３０ｂ近傍に開口する空気ノズル３７ｂとを有し、第３ステージ調量装置３９は、流量制御バルブ装置３９ａと、煙道３０の上部３０ａ近傍に開口する空気ノズル３９ｂとを有しており、第２ステージ調量装置３８の流量制御バルブ装置３８ａと空気ノズル３８ｂは、煙道３０の上部３０ａと下部３０ｂとの中間に配設されている。
【００６２】
ブロア３５から配管３６を介して供給される二次空気は、各調量装置のバルブ装置３７ａ〜３９ａで必要量に調量され、空気ノズル３７ｂ〜３９ｂから煙道３０内に噴出供給され、煙道内を流れる高温の排気ガスと混合して排気ガス中の未燃ガス（ＣＯ，未燃炭化水素等）を酸化燃焼させる。各ステージに供給する二次空気量、及びそれらの割合は、焼却対象物に応じて設定すればよく、特に限定されないが、再燃焼室としての煙道３０内で未燃ガスを完全燃焼させるためには、上流ステージに二次空気を供給した方が、煙道内での滞留時間を確保する上で有利である。しかし、上流ステージで大量に二次空気を加えると均一な燃料・空気の混合が実現されず、不完全燃焼が生じたり、酸化雰囲気では窒素酸化物の生成が過大となったりするので、後流ステージに適宜振り分けて二次空気を供給することも出来る。
【００６３】
第２の実施形態をこのように構成すると、バーナ８の燃料流量を大に設定して炉内温度を上昇させ、乾留ガスの発生量を多くしても、二次空気供給手段によって必要量の二次空気を供給することができ、焼却炉からの排気ガスには未燃炭化水素やＣＯをほぼ０に減少させることができ、しかも、短時間の焼却が可能になる。
上記二次空気供給手段による二次空気量の制御は、図示しない制御装置によって、スタートボタン操作と共に、予め設定したシークエンスに従って順次バルブ操作を行い、必要な二次空気を煙道３０の各ステージに供給することも可能である。
【００６４】
上記実施態様では、煙道の流れ方向に３カ所二次空気を供給するようにしたが、供給位置は適宜増減してもよいことは勿論である。
なお、第３ステージ（複数のステージの内、後流側）の調量装置３９は、本来煙道３０に二次空気を供給するものであるが、空気ノズル３９ｂを流れ方向下流（斜め上方）に向けて配置し、排気ガスに向けて大気を吹き込むことで、排気ガスを冷却するために用いるようにしてもよい。このように構成すると、燃焼用及び冷却用の二次空気を同じブロア３５によって煙道３０に供給することができる。
【００６５】
また、二次空気供給手段としては、煙道３０の下部３０ｂに配設される扉（開口）１９に開口面積が調節可能な空気取り入れ口１９ａ（図８に仮想線で示す）を設け、この空気取り入れ口１９ａの開度を調整して適宜量の二次空気を煙道３０に供給するようにしてもよい。
本発明に係る第３の実施形態を図９及び図１０を参照して説明する。第３の実施形態の焼却炉１Ｂの基本的な構造は、第１の実施形態にかかる焼却炉１とほぼ同様であるので、対応する構成要素には同じ符号を付して説明を簡略或いは省略する。
【００６６】
第３の実施形態の図９及び図１０は、第１実施態様の図５及び図４にそれぞれ対応し、それらの図面を対比すると明らかなように、第３実施形態の焼却炉１Ｂの燃焼ガス循環路１２と煙道３０とが互いに左右逆に配置され、循環下部室１３は、煙道３０の下部３０ｂの直下に位置し、隔壁５の下部に形成された開口２１ａを介して燃焼ガス循環路下部空間１２ｂと連通している。また、循環下部室１３は、隔壁４の下部に形成された開口１４を介して高温ガス導入室１０ｃに連通している。一方、燃焼ガス循環路上部空間１２ａは、隔壁４の上部に形成された開口１１を介して乾留燃焼室１０の上室１０ａと連通している。
【００６７】
第３の実施形態のバーナ８は、図１０に示すように、そのバーナ軸心８ｂが炉本体２の壁面に垂直に交わるように、且つ、バーナノズル８２を循環下部室１３に臨ませて後壁３ｂに取り付けられている。すなわち、第３の実施形態のバーナ８のバーナノズル８２は、循環下部室１３を臨むと同時に、開口１４を介して高温ガス導入室１０ｃを臨むように配置されている。
【００６８】
なお、扉（開口）１９Ａは、第３の実施形態では、燃焼ガス循環路１２側の側壁３ｃに取り付けられることになる。
第３の実施形態の焼却炉１Ｂにおいても、第１の実施態様の焼却炉１と同様に、乾留ガスは、開口１１を通して、燃焼ガス循環路１２を下降し（流れG３：図９参照）、全ての乾留ガスは開口２１ａを通過して一旦循環下部室１３に流入し、そこでバーナ８からの火炎Ｆに取り込まれて乾留ガスを燃焼しながら、一部は開口１４を通じて再び乾留燃焼室１０に流入して可燃性廃棄物Ｗの乾留燃焼に寄与し（流れＧ１：図１０参照）、残余は煙道下部３０ｂを通過して煙道３０を昇り、煙突６を介して大気に排出される（流れG５：図９参照）。
【００６９】
第３の実施態様の場合には、乾留ガスが一旦循環下部室１３に流入し、循環下部室１３の上方が煙道３０の下部３０ｂに連通しているので、バーナ８からの高温の燃焼ガスと共に乾留ガスの一部が煙道３０を昇りやすく、再燃焼室としての煙道３０内部の昇温を早めることが出来、煙道３０での未燃燃料やＣＯの完全燃焼を行わせることができ、その分、可燃性ガス成分の排出を低減させることができる。
【００７０】
また、第３の実施態様の場合、バーナ８からの火炎Ｆを開口１４に向けて噴出させることができるので、隔壁４が火炎Ｆに直接晒されることが無くなるので、炉体の耐火性を改善させることができる。
なお、第３の実施態様においても、再燃焼室としての煙道３０内部に、必要に応じて二次空気を供給しても良いことは勿論のことである。
【００７１】
本発明に係る第４の実施形態を図１１及び図１２を参照して説明する。第４の実施形態の焼却炉４０の基本的な構造は、第１の実施形態にかかる焼却炉１とほぼ同様であるので形状・機能が同様である部分の説明は省略する。
焼却炉４０の焼却炉本体４２の上面には、バーナ４８（第１の実施形態におけるバーナ８に相当する）が、燃焼ガス循環路１２内上部に鉛直下向きの火炎Ｆを形成するように、下向きに設置される。
【００７２】
第１の実施形態においては、一段の火格子板１６が乾留燃焼室装入部１０ｂに設置されていたが、第４の実施形態においては、２段の火格子板５６ａ、５６ｂが乾留燃焼室装入部１０ｂ内に設置され、それぞれの上に廃棄物Ｗを載置できることとした。但し、第１の実施形態と同じく一段としてもよいことはいうまでもない。
上記以外の各部の構造形状等は第１の実施形態にかかる焼却炉１と同じである。
【００７３】
次に焼却炉４０の作用を説明する。
先ず、乾留燃焼室装入部１０ｂの火格子板５６ａ、５６ｂの上に廃棄物を載置した状態で、エジェクタブロワ７を起動させ、そのエジェクタ効果により煙道３０内の空気等を煙突６を介して外部へ放出し、燃焼ガス循環路１２を通って煙道３０下端部へむかう焼却炉本体４２内の空気の流れを形成する。次にバーナ４８を点火させ、高温の燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスの流れＧ６（図１１参照）は、まず燃焼ガス循環路１２を下降し、循環下部室１３において、２つの流れに分かれる。一方は、煙道口２１を介して煙道下部３０ｂへ流れ込むものであり、それについては後述する。他方は、開口１４を介して高温ガス導入室１０ｃへ流入し、火格子板５６ａ、可燃性廃棄物Ｗ、火格子板５６ｂ、可燃性廃棄物Ｗを通過する流れＧ７（図１１参照）を形成する。燃焼ガスが可燃性廃棄物Ｗを通過する際に、空気の少ない高温の燃焼排気ガスにより可燃性廃棄物Ｗが、乾留、燃焼し焼却灰となる。その際に発生する乾留ガスは、上室１０ａから開口１１を介して燃焼ガス循環路上部空間１２ａに流入する（流れＧ８：図１１参照）。流れＧ８は、バーナ４８から鉛直下向きに形成される火炎Ｆの廻りを流れる気体のエジェクタ効果(吸い込み効果)により促進されるため、焼却炉本体４２内において、図１１中反時計回り方向のガスの循環流れが形成される。燃焼ガス循環路１２に流入した乾留ガスは、バーナ４８から噴出する燃料の燃焼により加熱、着火して燃焼し、自らを更に加熱して〜８００℃以上の高温に達する。このため、第１の実施形態と同様に、外部へ放出される排ガスは、無色、無臭、無害なものとなる。高温に加熱された燃焼ガス及び前述のバーナ４８において燃料が燃焼して発生した燃焼ガスは、燃焼ガス循環路１２を下降し（図１２参照：前述のＧ６と同じ流れになる）、煙道口２１から煙道下部３０ｂへ流入し、煙道３０、煙突６内を上昇して(流れG９：図１２参照)外部へ放出される。なお、流れＧ６、Ｇ９は、エジェクタブロワ７の効果によりその流れが促進されることは第１の実施形態と同様である。
【００７４】
以上のように、焼却炉４０によれば、乾留ガスや燃焼ガスがより自然に循環して、可燃性廃棄物の乾留／燃焼、乾留ガス中の有害物質及び悪臭成分の分解による有害物質や悪臭の除去、煤塵の燃焼による除去等が行われる。
さらに、バーナ８を燃焼ガス循環路１２の底から可燃性廃棄物Ｗ方向に（すなわち斜め上方向に）向けて設置してもよい。
【００７５】
また、本発明の焼却炉の第５の実施形態として図１３に示す焼却炉６０の本体６２のように、隔壁４及び乾留燃焼室の側壁６３ａ、６３ｂ及び装入口１７の扉を含む側壁６３ｃに配設され、内側に断面三角形状に突出し、少なくとも火格子１６から上室１０ａまで延びる、それぞれ、２条ずつ、計８条の突起部６４を形成させてもよい。
乾留燃焼室１０の４隅の各角部６５と、該角部６５を挟んで隣接する突起部６４、６４と可燃性廃棄物Ｗとによって、高温ガス導入室１０ｃから装入部１０ｂを経て上室１０ａに至る通気路６６が、又同一側壁面において隣接する突起部６４、６４間にも可燃性廃棄物Ｗによって閉塞されることのない通気路６７が形成され、乾留ガス及び燃焼ガスが、通気路を容易に上昇できるので、焼却炉本体６２内部のガスの循環がより促進され、可燃性廃棄物Ｗの乾留燃焼がより容易、迅速に行われる。
【００７６】
また、突起部６３は、各側壁及び隔壁４の補強材としての効果をも奏する。
図１４は、本発明の係る第６の実施形態のタンデム型焼却炉１Ｃを示す。この焼却炉１Ｃは、図１乃至図７に示す第１の実施形態の焼却炉１を一側壁３ｅ’を隔壁として２基連結したもので、各焼却炉は、実質的に第１の実施形態の焼却炉１の構成が同じであり、それぞれの焼却炉は同様な作用、効果が得られるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７７】
タンデム型焼却炉１Ｃは、装入口１７を開いて可燃性廃棄物Ｗを投入し、一方の廃棄物Ｗの焼却が終われば次の廃棄物の焼却を順次始めることができ、焼却作業を効率的に交互に行うことができる。
また、第１実施形態の焼却炉１は、必要に応じてその火床面積や容積を大きくすることも出来るが、容量を大きくしていく程、焼却する廃棄物の性状や含水率の変化に対応してバーナ８等の最適設定が難しくなる。小型小容量の焼却炉を連ねた方が、短時間で完全焼却の効果が得られる。また、２基の焼却炉を離間して設置するよりも、一側壁３ｅ’を隔壁として２基連結した方が、側壁３ｃからの放熱を防止することができ、バーナ８等により発生する燃焼熱を有効に利用することができる。
【００７８】
図１４に示すタンデム型焼却炉１Ｃは、２基の焼却炉を連結したものであるが、装入口１７や、焼却灰の掻出口１５、バーナ８や煙道３０、燃焼ガス循環路１２等の配置を適宜変更すると、より多くの焼却炉を一列に連結することもできるし、２列に連結することもできる。
なお、第１乃至第６の実施形態はいずれも一つの例であって、本発明はこれのみに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において変更を加えうることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る焼却炉１の概略縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視横断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視横断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ矢視横断面図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ矢視縦断面図である。
【図６】バーナ８の構成を説明するための断面模式図である。
【図７】焼却炉１の外装を示す側面外形図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る焼却炉１Ａを説明するための、図５と類似の縦断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る焼却炉１Ｂを説明するための、図５と類似の縦断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る焼却炉１Ｂを説明するための、図４と類似の横断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る焼却炉４０の概略縦断面図である。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ矢視縦断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る焼却炉本体６２の概略横断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施態様に係わるタンデム型焼却炉１Ｃの横断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１、１Ａ、１Ｂ、４０、６０  焼却炉
１Ｃ  タンデム型焼却炉
２、４２、６２  燃焼炉本体
４、５    隔壁
６        煙突
７        エジェクタブロワ
７ａ      噴出管
８、４８  バーナ（燃焼手段）
１０      乾留燃焼室
１０ａ    上室
１０ｂ    装入部
１０ｃ    高温ガス導入室
１２      燃焼ガス循環路
１２ａ    燃焼ガス循環路上部空間
１２ｂ    燃焼ガス循環路下部空間
１３      循環下部室
１６      火格子
１８      制御盤（制御手段）
２１      煙道口
３０      煙道
３０ｂ    煙道下部
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ  側壁
６４      突起部
６５      角部
６６、６７  通気路
Ｗ        可燃性廃棄物
【要約】
【課題】  死鳥や紙おむつ等を含む可燃性廃棄物を有害物質や煤塵、臭気を発生することなく焼却でき、かつ構造が簡単で小型化の容易な焼却炉１を提供する。
【解決手段】  耐火性の蓄熱材で形成された焼却炉本体２が隔壁４、５で縦方向に互いに区画され、火格子１６を有する乾留燃焼室１０、上部空間１２ａが乾留燃焼室の上室に、下部空間１２ｂが循環下部室１３を介して高温ガス導入室１０ｃにそれぞれ連通する燃焼ガス循環路１２、及び下部３０ｂが前記循環下部室に連通し、上部が大気に連通する煙道３０が形成される。バーナ８が燃焼ガス循環路又は循環下部室内に配置され、火炎と共に高温の燃焼ガスを発生させる。乾留燃焼室内の可燃性廃棄物を、バーナにより発生する高温の燃焼ガスにより乾留燃焼させ、発生した乾留ガス及び燃焼ガスを燃焼ガス循環路に循環させ、乾留ガスをバーナの火炎に取り込んで燃焼させ、燃焼ガスの一部を循環路から乾留燃焼室に循環させると共に残部を煙道から大気に放出する。
【選択図】      図１
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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