(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する竪型焼却炉において、焼却炉下端に配設された開閉自在な焼却灰排出板の上方に若干の空間を隔てて位置し、焼却灰排出時に焼却炉内に突出して、焼却炉内に堆積するごみ及び焼却灰の荷重を支持するごみ支持板であって、
上記ごみ支持板は、冷却用流体貫流のために中空構造とした複数の管体を配置して強度を増強したうえ、これら管体先端を中空の突出部で繋いだ構造の支持棒を取付枠上に複数列併設した支持板本体を備え、該支持板本体は冷却用流体により冷却されて、外部駆動機構により出没自在になされるとともに、
上記ごみ支持板の炉内への突出時に各支持棒先端の突出部を挿入保持する複数の挿入孔を有する耐熱構造の支持板保持部を、ごみ支持板に対峙する中間位置に設けたことを特徴とする竪型焼却炉におけるごみ支持板。
【請求項２】
産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する竪型焼却炉において、焼却炉下端に配設された開閉自在な焼却灰排出板の上方に若干の空間を隔てて位置し、焼却灰排出時に焼却炉内に突出して、焼却炉内に堆積するごみ及び焼却灰の荷重を支持するごみ支持板の制御方法であって、
上記焼却灰排出板とごみ支持板の空間に設けられた空間温度検出器の検出値が設定値を超えた場合には、警報を発して、焼却灰排出板の開放動作を停止するとともにごみ支持板を後退させることを特徴とする竪型焼却炉におけるごみ支持板の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療系廃棄物を含む産業廃棄物や、ごみ質の変動が大きい一般廃棄物を焼却する竪型焼却炉におけるごみ支持板及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物は、有害物質が多く含まれるだけでなく、高発熱量物質や難燃物あるいは、不燃物が混在しているほか、固体・液体・粘体とその性状は多種多様であるため、過去に使用されていた固定バッチ燃焼式焼却炉では、このような産業廃棄物の完全焼却処理は非常に困難であった。
【０００３】
特に、ごみ質のバラツキが大きく、病源性ウイルスを含む危険な感染性物質や、ガラス等の溶融しやすい物質を含む医療系廃棄物の焼却処理として一般に用いられている、ロータリーキルン式、または傾斜回転炉床式等の焼却炉は、何れも廃棄物を転回・攪拌して燃焼させる方式であるために、燃えやすい物だけが先燃えして、難燃物が残る燃えむらができて完全焼却・滅菌は不可能であるだけでなく、炉出口部にガラス類が溶融・付着して操業継続ができなくなるという欠陥があった。
【０００４】
また、ごみ質の変動が大きい一般廃棄物を焼却する場合も同様の現象が生じていた。
【０００５】
図５は、これらの問題を解決するために、特開平４−１５８１１０号公報に開示された「竪型焼却炉及びその焼却方法」の概要を示す縦断面図である。
【０００６】
図５において、焼却炉本体ａの頂部には燃焼ガス排出口ｂが、上部にはフィーダを有するホッパｃと着火用バーナｄとが設置され、焼却炉本体ａ内下方には出没自在なごみ支持板ｅ，ｅが設けられ、底部には開閉自在な焼却灰排出板ｆ，ｆが配置されている。
【０００７】
上記ごみ支持板ｅ，ｅは、通常は図示するように焼却炉本体ａ内から没した状態に配置され、焼却灰排出板ｆ，ｆが開放して焼却灰を排出する時にのみ、図において１点鎖線で示すように灰層ｇの上層に突出して、このごみ支持板ｅ，ｅよりも上部にあるごみ及び燃焼した焼却灰の荷重を支持する。
【０００８】
また、ごみ支持板ｅ，ｅが位置する焼却炉本体ａの両側には、ごみ支持板ｅ，ｅが焼却炉本体ａ内から没した時に、このごみ支持板ｅ，ｅを収納する収納室ｈ，ｈが設けられており、焼却炉本体ａと収納室ｈ，ｈとの間に形成された間隙ｉ，ｉから焼却灰が収納室ｈ，ｈ側に進入しないように、常温の空気ｊが供給されている。
【０００９】
焼却灰排出板ｆ，ｆは焼却炉本体ａの底部において、水平位置から１点鎖線で示す垂直位置まで開閉自在に設けられている。そして、ごみ支持板ｅ，ｅによって焼却炉本体ａ内下部の灰層ｇの上層から上を支持したのち、焼却灰排出板ｆ，ｆを下方に転回することによって、焼却灰を焼却炉本体ａの下方に設けられた灰搬出装置ｋに排出することができる。
【００１０】
つまり、前記ごみ支持板ｅ，ｅは、焼却灰排出板ｆ，ｆによる焼却灰の排出を補助するために設けられている。
【００１１】
また、焼却炉本体ａの上部、中部、下部にはそれぞれ温度調節された燃焼用空気ｍ，ｎ，ｐがダンパｑ，ｒ，ｓを介して供給されている。これら燃焼用空気ｍ，ｎ，ｐはごみ質に応じて最適の温度に調節されている。
【００１２】
焼却炉本体ａのホッパｃの反対側に設置された着火用バーナｄは、始業時のごみ着火または炉内温度低下時の助燃に利用される。
【００１３】
次に、このように構成された竪型焼却炉によるごみの焼却方法について説明する。
【００１４】
ここで、平常操業時における焼却炉本体ａ内では、ごみの燃焼状態により位置が移動するものの、上から火炎層ｔ、ごみ層ｕ、おき燃焼層ｖ及び灰層ｇを形成している。
【００１５】
ホッパｃから焼却炉本体ａ内に供給されたごみは、始業時においては焼却炉本体ａの底部にある灰層ｇ上に堆積され、着火用バーナｄにより加熱され、燃焼用空気ｍ，ｎによって燃焼を始め、燃え易いごみから焼却されて灰となり、難燃性のごみとともに火種を保有しながらおき燃焼層ｖに堆積する。
【００１６】
その状態でごみを供給すれば、ごみはごみ層ｕに堆積され、おき燃焼層ｖの熱と燃焼用空気ｍにより易燃物から着火を始め、徐々に燃焼がごみ層ｕ全体に拡がって、平常操業状態に移行する。
【００１７】
この燃焼時において、おき燃焼層ｖ及びごみ層ｕの下層で発生した燃焼ガスｗは、ごみ層ｕ内を通過して上昇し、その熱で上部のごみの着火及びガス化を促進するとともに、生ごみの乾燥を行う。
【００１８】
さらに、火炎層ｔまで上昇した燃焼ガスｗは、この上部に供給されている常温の２次空気ｘによって再燃焼されたのち、燃焼ガス排出口ｂから排ガスとして次工程に排出される。
【００１９】
この火炎層ｔにおける燃焼時の放射熱によって、ごみ層に投入されたごみの予備乾燥を行うとともに、発火点の低い紙やプラスチックスを燃やして火種になるのを促進する。
【００２０】
焼却灰の燃焼が完結すると、この段階でごみ支持板ｅ，ｅを焼却炉本体ａ内の灰層ｇの上層に突出させ、ごみ支持板ｅ，ｅよりも上部に位置するごみ層ｕ、おき燃焼層ｖ、灰層ｇの上層の焼却灰及びごみの荷重を支持する。
【００２１】
この突出時において、ごみ支持板ｅ，ｅの位置ではごみの燃焼が完結しているため、ごみによる抵抗が少なく、ごみ支持板ｅ，ｅはスムースに突出することができる。
【００２２】
このようにごみ支持板ｅ，ｅを突出させたのち、焼却灰排出板ｆ，ｆを下方に転回させ、ごみ支持板ｅ，ｅよりも下方の焼却灰を灰搬出装置ｋに落下させる。
【００２３】
焼却灰排出後は、焼却灰排出板ｆ，ｆを上方に復帰させたのち、ごみ支持板ｅ，ｅを焼却炉本体ａ内から収納室ｈ，ｈ内へと没し、ごみ支持板ｅ，ｅの上部にある残余の焼却灰及びおき燃焼層ｖの焼却残渣を底部の焼却灰排出板ｆ，ｆ上に落下させるとともに、ごみ層ｕも頂次落下させる。
【００２４】
この落下時のショックにより、灰層ｇの通気性が良くなるのみでなく、おき燃焼層ｖ及びごみ層ｕにおける未燃物の塊が崩壊されるため、層全体の通気性が良くなるとともに、塊の内部まで空気が通るようになる。このため、高温の燃焼空気ｎ，ｐを供給すると残留していた火種により、焼却灰中の未燃物が容易に燃焼する。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示す従来の竪型焼却炉では、産業廃棄物、特に医療系廃棄物の場合には、ごみ質が多様化しているため、完全燃焼・滅菌が困難なだけでなく、その中に多量に含まれている注射器、試験管や瓶等のガラス類が４００〜７００℃で軟化・溶融したり、発泡スチロール等のプラスチック類や紙・繊維類等の高発熱量物質の部分燃焼による高熱で、灰分が溶融して強固なクリンカが発生することが多い。
【００２６】
そのため、焼却炉本体ａの下方のおき燃焼層ｖ付近において閉塞事故が発生して上方のごみや焼却灰の降下を阻害してその除去のために操業を停止したり、単純な単板構造または、例えば櫛形をした複数の支持棒を併設した形状で強制冷却手段を有しない場合には、上記クリンカがごみ支持板ｅ，ｅの突出を阻害して最悪の場合にはごみ支持板ｅ，ｅを損傷するという問題点があった。
【００２７】
また、竪型焼却炉が大容量になると、ごみ支持板ｅ，ｅは片持構造であるためにその強度が不足して、クリンカが発生した場合にごみ支持板ｅ，ｅが折損することがあった。
【００２８】
さらに、下部の灰を焼却灰排出板ｆ，ｆ上に落下させる際に、不燃分が少ない場合には灰層ｇの層厚が薄くなり、おき燃焼層ｖの一部が落下して空間Ｇで燃焼し、また、未燃物が残存している場合には、上記落下時のショックで未燃物が崩壊して、同じく空間Ｇで燃焼するために、クリンカが発生して、焼却灰Ａの排出時に突出するごみ支持板ｅ，ｅを損傷する虞があった。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の竪型焼却炉におけるごみ支持板は、産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する竪型焼却炉において、焼却炉下端に配設された開閉自在な焼却灰排出板の上方に若干の空間を隔てて位置し、焼却灰排出時に焼却炉内に突出して、焼却炉内に堆積するごみ及び焼却灰の荷重を支持するごみ支持板であって、上記ごみ支持板は、冷却用流体貫流のために中空構造とした複数の管体を配置して強度を増強したうえ、これら管体先端を中空の突出部で繋いだ構造の支持棒を取付枠上に複数列併設した支持板本体を備え、該支持板本体は冷却用流体により冷却されて、外部駆動機構により出没自在になされるとともに、上記ごみ支持板の炉内への突出時に各支持棒先端の突出部を挿入保持する複数の挿入孔を有する耐熱構造の支持板保持部を、ごみ支持板に対峙する中間位置に設けたものである。
【００３０】
請求項２に係る発明の竪型焼却炉におけるごみ支持板の制御方法は、産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する竪型焼却炉において、焼却炉下端に配設された開閉自在な焼却灰排出板の上方に若干の空間を隔てて位置し、焼却灰排出時に焼却炉内に突出して、焼却炉内に堆積するごみ及び焼却灰の荷重を支持するごみ支持板の制御方法であって、上記焼却灰排出板とごみ支持板の空間に設けられた空間温度検出器の検出値が設定値を超えた場合には、警報を発して、焼却灰排出板の開放動作を停止するとともにごみ支持板を後退させることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係る竪型焼却炉要部の概略構成を示す縦断面図であり、図２は該焼却炉におけるごみ支持板の概略構造を示す平面図、図３は同支持板及び支持板保持部の概略構造を示す縦断面図である。なお、図５で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付し、詳細説明は省略する。
【００３４】
図１において、１は焼却炉本体であり、上部耐火物１１と下部耐火物１２及びこれら上部耐火物１１と下部耐火物１２を囲繞する鋼材によって構築されている。
【００３５】
この焼却炉本体の上半分に位置する火炎層ｔには、その側部に生ごみＲの投入口１３が開閉自在な投入ダンパを備えて設けられるとともに、上部耐火物１１の側壁部には着火用バーナｄ及び、図示しない温度検出器、炉内監視カメラ等が配設され、また、燃焼ガスｗの旋回兼２次燃焼のために、常温の２次空気ｘを送入する複数の燃焼ガス旋回兼用の２次空気ノズル１４が配設されている。
【００３６】
焼却炉本体１の中間部以降は、ごみ層を厚くして性状の異なるごみ質を平準化させるために漏斗状に絞られているが、該漏斗部の側壁を構成する下部耐火物１２の上方の角部１５から下の外面は、例えば上部は空冷ジャケット１６、下部は水冷ジャケット１７に分割された冷却ケーシングによって冷却されており、おき燃焼層ｖと灰層ｇとには、複数の温度検出器群１８と図示しないレベル測定用検出座が設けられている。
【００３７】
そして漏斗部分に形成されるごみ層ｕ、おき燃焼層ｖと灰層ｇとには、押込送風機２１から各層に燃焼空気２２ａ〜ｃを供給する複数の燃焼用１次空気ノズル２３ａ〜ｃがダンパ２４ａ〜ｃを伴って適宜配設されている。
【００３８】
焼却炉本体１の底部には、出没動作が容易にできるように、図２及び図３にその一例を示すような１対のごみ支持板３，３と支持板保持部４及び、該支持板３，３の下方に空間Ｇ（図１参照）を隔てて開閉自在な焼却灰排出板ｆ，ｆとが、後述する外部駆動機構等を備えて配設されている。
【００３９】
上述のごみ支持板３，３は、強度と耐熱性を高めるために、例えば、中空構造の管体としての角パイプ３１を上下２段に積重ねて溶接したうえ、該両パイプの先端に流体通路を有する突出部３２を接続した構造の支持棒３３を取付枠３４に複数列併設した支持板本体Ｅに、冷却用流体の導入管３５と同排出管３６及びごみ支持板３，３の外部駆動機構３７を備えて水平方向に配置したものである。
【００４０】
支持板保持部４は、図３に一例を示す如く、上部に冷却手段を備えケーシング３８に取付けられた山形部４１と、複数の支持棒３３の突出部３２を挿入保持するための複数の挿入孔４２が配設された側板４３とからなり、側板４３の両端はケーシング３８に固定され、下端は開放されている。
【００４１】
上述のごみ支持板３，３と支持板保持部４及び、焼却灰排出板ｆ，ｆとは、ケーシング３８に内蔵されており、このケーシング３８は、その側面に空間温度検出器３９と、後述の高温の後燃焼空気２５を供給する後燃焼空気ダクト２６が接続されるとともに、下部は灰搬出装置ｋに挿入されている。
【００４２】
一方、焼却炉本体１の上方には、燃焼ガス旋回兼用の２次空気ノズル１４からの空気噴射により回転運動を始めた燃焼ガスｗを更に確実に旋回せしめるための排ガス混合手段５１を介して再燃焼室５２が載置されており、該再燃焼室５２の天井部には、空気予熱器５３が配設され、図示しないガス冷却室へと連接されている。
【００４３】
なお、焼却炉本体１及び再燃焼室５２と空気予熱器５３との外部は、図示しない保温材等で保温工事が施されている。
【００４４】
次に、このように構成された竪型焼却炉における各廃棄物の燃焼状況及びごみ支持板の操作状況について、主に焼却炉本体１の下部における状況を説明した図４により、必要に応じて図１及び図３を参照して説明する。なお、火炎層ｔ、ごみ層ｕ、おき燃焼層ｖと灰層ｇの形成状況及び、平常操業状態に移行するまでの燃焼状態については、前述の従来技術と同様であるので、詳細説明は省略する。
【００４５】
平常操業状態において、ごみ層ｕでは、火炎層ｔでの燃焼ガスｗ及び後述の未燃ガス６１の２次燃焼による放射熱がごみ層ｕの表面に照射されるとともに、燃焼空気２２ａの供給と、おき燃焼層ｖから上昇する未燃ガス６１の加熱によって、プラスチック類や紙・繊維類等の高発熱量の易燃物が着火されてガス化燃焼し、水分の多いごみや雑誌等の難燃物は、乾燥されるとともに炭化燃焼を続けて末燃ガス６１を発生させる。
【００４６】
この際、下部耐火物１２の上部は、冷却送風機６２により送風された常温の空気ｊで冷却された空冷ジャケット１６で徐冷されているため、表面は７００℃程度以下を保持できており、漏斗部での燃焼を阻害することはなく、また、易燃物の部分燃焼によるクリンカの溶着を防止している。
【００４７】
おき燃焼層ｖは、ごみ層ｕで燃焼できなかった未燃炭化物や難燃物を、後述する灰層ｇから上昇する熱気と、燃焼空気２２ｂと２２ｃとの供給を受けて、時間をかけておき燃焼させる部位であり、該おき燃焼により未燃ガス６１が発生される。
【００４８】
この際、下部耐火物１２下部の表面温度は、冷却水で冷却された水冷ジャケット１７の冷却効果により４００〜５００℃に止まり、ガラス溶融物の溶着・固化を防止している。
【００４９】
また、灰層ｇは、空気予熱器５３によって２５０〜３００℃程度に加熱された後燃焼空気２５（図１参照）と燃焼空気２２ｃとの送入によって、なおかつ残留する未燃炭化物を燃焼し尽くして焼却灰Ａとするとともに、焼却灰Ａを冷却して熱気を上部のおき燃焼層ｖに供給する部位であり、灰層ｇ下部の焼却灰Ａは、前述の後燃焼空気２５の通気と水冷ジャケット１７によって３００℃程度まで冷却されている。
【００５０】
この灰層ｇは、複数の温度検出器群１８（図１参照）の検出値によって燃焼進行状態を確認した結果で制御されるごみ支持板３，３及び焼却灰排出板ｆ，ｆの動作により、灰搬出装置ｋに排出されるまで滞留される。
【００５１】
上記操業において、ごみ中の不燃分が少ない場合には灰層ｇの層厚が薄くなり、焼却灰Ａの排出時におき燃焼層ｖの一部が空間Ｇに落下しておき燃焼を始めたり、未燃物の塊が残存して空間Ｇへの落下時のショックで崩壊して燃焼を始める場合には、空間Ｇの温度が上昇してクリンカを発生させるとともに、次回の焼却灰排出のために突出させたごみ支持板３，３を加熱する虞がある。
【００５２】
そのために、突出中の支持板本体Ｅを冷却するとともに、空間温度検出器３９の設定温度以上に空間Ｇの温度が上昇した場合には、警報を発して上述の焼却灰排出板ｆ，ｆを閉止したままごみ支持板３，３を収納室ｈ，ｈ内に後退させて空間Ｇの温度回復を図る。
【００５３】
一方、火炎層ｔで２次燃焼を終えた燃焼ガスｗは、排ガス混合手段５１を通過することにより旋回流となって再燃焼室５２内に入り、滞留時間を有効に延長して再燃焼を完結した結果、残留するダイオキシン類を完全に熱分解した再燃焼ガス６３となって上昇し、空気予熱器５３を通過したのち、図示しない次工程のガス冷却室に入る（図１参照）  。
【００５４】
この空気予熱器５３を通過する際に、空冷ジャケット１６を冷却して昇温した温空気６４と熱交換して高温となった後燃焼空気２５は、後燃焼空気ダクト２６を経て後燃焼空気ノズル２７からケーシング３８内に送入され、灰層ｇの冷却とおき燃焼層ｖのおき燃焼を行う（図１参照）  。
【００５５】
冷却送風機６２から送風された常温の空気ｊは、上述の空冷ジャケット１６の冷却以外に、ごみ支持板３，３及び支持板保持部４に送られ、一方は冷却用流体の導入管３５から取付枠３４を通じて中空構造の角パイプ３１と突出部３２を通って支持棒３３を冷却した後、排出管３６から排出され、他方は山形部４１を通過して支持板保持部４を冷却する。さらに収納室ｈ，ｈに送られた常温の空気ｊは、間隙ｉ，ｉから灰層ｇ側に送出されて、収納室ｈ，ｈへの灰の進入を防いでいる（図３参照）  。
【００５６】
なお、冷却ケーシングは空冷ジャケット１６と水冷ジャケット１７との組み合わせで説明したが、その組み合わせ及び冷却媒体の種類を固定するものではなく、ごみ支持板３，３と支持板保持部４の冷却媒体を常温の空気ｊで説明したが、冷却水を使用しても差支えない。
【００５７】
また、支持棒３３は中空構造の角パイプ３１を積重ねて溶接すると説明したが、強度を増強する方法であれば、いかなる形状を採用してもよい。
【００５８】
さらに、ごみ支持板３，３と焼却灰排出板ｆ，ｆは左右各１対のものを図示したが、その対の数はいくつでもよく、焼却灰排出板ｆ，ｆは、その機能を発揮する物であれば形状を特定するものではない。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の竪型焼却炉におけるごみ支持板及びその制御方法によれば、ごみ支持板は中空構造の複数の管体を配置して冷却する構造であるために、強度が増加するとともに耐熱性も向上して、クリンカによるごみ支持板の突出動作の阻害や損傷あるいは焼損を防止することができる。
【００６０】
また、耐熱構造の支持板保持部が配設されているため、ごみ支持板の突出時にその先端を保持でき、特に大容量の焼却炉の場合にごみ支持板の強度を増加させている。
【００６１】
さらに、焼却灰排出板とごみ支持板の空間に設けられた空間温度検出器により、当該空間における温度過上昇の場合に焼却灰Ａの排出操作を停止することができ、ごみ支持板の焼損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る竪型焼却炉要部の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】竪型焼却炉におけるごみ支持板の概略構造を示す平面図である。
【図３】ごみ支持板及び支持板保持部の概略構造を示す縦断面図である。
【図４】主に焼却炉本体の下部における状況を説明するための縦断面図である。
【図５】従来の竪型焼却炉及びその焼却方法の概要を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  焼却炉本体
３  ごみ支持板
３１  角パイプ（管体）
３２  突出部
３３  支持棒
３４  取付枠
３７  外部駆動機構
３９  空間温度検出器
４  支持板保持部
ｆ  焼却灰排出板
Ｅ  支持板本体
【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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