(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁で周囲を覆い被焼却物を収容可能な燃焼室を形成する炉体と、上記炉壁を貫通し上記燃焼室内に空気を導入する第１および第２の導風管と、上記第１および第２の導風管に空気を送り込む送風機とを備え、
上記第１の導風管の上記燃焼室側端は上記燃焼室内に所定長突出するとともに、その管先端に導風断面を管内周縁部に絞り込む遮風板を設け、上記突出した管外周部に可燃油を供給しこの供給した可燃油に点火する可燃油供給手段を備え、
上記第２の導風管の途中にその導風断面を開閉する空気開閉弁を備えた焼却装置。
【請求項２】
燃焼室内に被焼却物を収容したときその被焼却物のほぼ中心高さ位置に相当する中段位置に第２の導風管を取り付け、上記被焼却物上方の空間高さ位置に相当する上段位置および上記被焼却物の下端近傍高さ位置に相当する下段位置にそれぞれ第１の導風管を取り付け、上記上段、中段および下段に取り付けた３本の導風管に共通の送風機から空気を送り込むようにしたことを特徴とする請求項１記載の焼却装置。
【請求項３】
可燃油供給手段は、炉体外に設置され可燃油を貯留する貯留タンクと、炉壁を貫通し上記貯留タンク内の可燃油を第１の導風管の燃焼室内突出部の外周上端近傍に導く導油管と、この導油管の途中に設けられた油開閉弁と、上記第１の導風管から燃焼室内に吹き込まれた空気で霧状になった上記可燃油に点火する点火手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の焼却装置。
【請求項４】
点火手段は、導油管の近傍に炉壁を貫通して設けられた挿通管と、一端が点火用電源に接続され他端に通電発熱部を形成した導線からなり、点火時、上記通電発熱部を上記挿通管から燃焼室内に突出させ、点火後、上記挿通管内または炉壁外に引き戻せるよう上記挿通管内を挿通可能に構成された点火導体とを備えたことを特徴とする請求項３記載の焼却装置。
【請求項５】
第１の導風管の炉壁から燃焼室内に突出した部分の、先端から所定長に亘り管外周部表面を削って薄肉部を形成し、導油管からの可燃油を上記薄肉部に導くようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載の焼却装置。
【請求項６】
第１の導風管先端内周と遮風板外周との径方向の隙間を、３ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の焼却装置。
【請求項７】
燃焼室に被焼却物を収容する前段階で、空気開閉弁を閉路して送風機を運転し第１の導風管から上記燃焼室内に空気を導入する第１のステップ、可燃油供給手段により可燃油を供給し点火することにより上記第１の導風管から上記燃焼室内に火炎を放出させる第２のステップ、上記火炎により上記燃焼室内温度が上昇し所定の燃焼下限温度に達した後上記被焼却物を上記燃焼室内に収容し上記被焼却物に着火させる第３のステップ、および上記被焼却物が着火した後、上記可燃油の供給を停止するとともに上記空気開閉弁を開路し上記第１および第２の導風管から上記燃焼室内に空気を導入することにより上記被焼却物を燃焼させる第４のステップを含む請求項１ないし６のいずれかに記載の焼却装置を使用した焼却方法。
【請求項８】
燃焼下限温度は、ダイオキシンの発生が抑制される燃焼温度の下限値であることを特徴とする請求項７記載の焼却方法。
【請求項９】
上段、中段、下段に、それぞれ第１、第２、第１の導風管を取り付ける場合、第４のステップにおいて、各導風管から燃焼室に導入される風量の比率を、ほぼ２：５：３に設定したことを特徴とする請求項７または８に記載の焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、古タイヤなど産業廃棄物等の焼却処理を行う焼却装置および同装置を使用した焼却方法に係り、簡単安価な構造で、ダイオキシン等有害物質の排出を抑制可能な焼却処理を可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
近年、環境汚染問題が深刻さを増し、産業廃棄物等の焼却設備についても、その構造、維持管理に関する基準が見直されている。現在、廃棄物焼却設備で最も重要視されているのは、排出されるダイオキシンの量を減らすことで、このため以下の対策が提起されている。
１）廃棄物を高温で完全燃焼させること。
２）燃焼ガスを速やかに冷却すること。
３）排ガス処理を徹底すること。
この内、特に上記１）項の高温処理に関しては、燃焼室内の温度を、ダイオキシンの発生量が減少する温度下限値である８００℃以上に保つことが要請されている。
【０００３】
この高温処理の要請は、比較的大規模の焼却設備では既にほぼ実現されているが、小規模設備では主としてその経済性から模索の段階を逸していないのが現状と言わざるを得ない。
即ち、この高温処理基準は、被焼却物を燃焼室内に投入する前の段階から燃焼室内を高温度にすることを必要としており、これを実現するには、可燃油を燃焼させるバーナー等加熱源を別途設けて燃焼室内を加温する必要があり、特に、小規模設備においては、このバーナー等の設置が大幅なコストアップを招くことになる。
【０００４】
ところで、産業廃棄物の焼却処理に掛かる費用を考える場合、当該産業廃棄物をその発生場所から焼却設備が設置された場所に運搬するコストも大きなウエイトを占める。従って、焼却処理の費用低減のためには、発生場所で廃棄物焼却処理を行うことで運搬コストをなくすことが有効な対策となる。この場合、具体的には、例えば、工場やレストラン等の個々の施設で発生した廃棄物を当該施設内で焼却することになる。
これは取りも直さず、小規模焼却設備の必要性が高いということで、上述した高温処理基準の要請実現が大きな課題になるわけである。
【０００５】
この発明は以上のような課題を達成するためになされたもので、簡単安価な構成で高温処理基準を実現することが出来、小規模設備への適用が容易な焼却装置および同装置を使用した焼却方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る焼却装置は、炉壁で周囲を覆い被焼却物を収容可能な燃焼室を形成する炉体と、上記炉壁を貫通し上記燃焼室内に空気を導入する第１および第２の導風管と、上記第１および第２の導風管に空気を送り込む送風機とを備え、上記第１の導風管の上記燃焼室側端は上記燃焼室内に所定長突出するとともに、その管先端に導風断面を管内周縁部に絞り込む遮風板を設け、上記突出した管外周部に可燃油を供給しこの供給した可燃油に点火する可燃油供給手段を備え、上記第２の導風管の途中にその導風断面を開閉する空気開閉弁を備えたものである。
【０００７】
また、この発明に係る焼却装置は、その燃焼室内に被焼却物を収容したときその被焼却物のほぼ中心高さ位置に相当する中段位置に第２の導風管を取り付け、上記被焼却物上方の空間高さ位置に相当する上段位置および上記被焼却物の下端近傍高さ位置に相当する下段位置にそれぞれ第１の導風管を取り付け、上記上段、中段および下段に取り付けた３本の導風管に共通の送風機から空気を送り込むようにしたものである。
【０００８】
また、この発明に係る焼却装置の可燃油供給手段は、炉体外に設置され可燃油を貯留する貯留タンクと、炉壁を貫通し上記貯留タンク内の可燃油を第１の導風管の燃焼室内突出部の外周上端近傍に導く導油管と、この導油管の途中に設けられた油開閉弁と、上記第１の導風管から燃焼室内に吹き込まれた空気で霧状になった上記可燃油に点火する点火手段とを備えたものである。
【０００９】
また、この発明に係る焼却装置の点火手段は、導油管の近傍に炉壁を貫通して設けられた挿通管と、一端が点火用電源に接続され他端に通電発熱部を形成した導線からなり、点火時、上記通電発熱部を上記挿通管から燃焼室内に突出させ、点火後、上記挿通管内または炉壁外に引き戻せるよう上記挿通管内を挿通可能に構成された点火導体とを備えたものである。
【００１０】
また、この発明に係る焼却装置は、その第１の導風管の炉壁から燃焼室内に突出した部分の、先端から所定長に亘り管外周部表面を削って薄肉部を形成し、導油管からの可燃油を上記薄肉部に導くようにしたものである。
【００１１】
また、この発明に係る焼却装置は、その第１の導風管先端内周と遮風板外周との径方向の隙間を、３ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定したものである。
【００１２】
この発明に係る焼却方法は、燃焼室に被焼却物を収容する前段階で、空気開閉弁を閉路して送風機を運転し第１の導風管から上記燃焼室内に空気を導入する第１のステップ、可燃油供給手段により可燃油を供給し点火することにより上記第１の導風管から上記燃焼室内に火炎を放出させる第２のステップ、上記火炎により上記燃焼室内温度が上昇し所定の燃焼下限温度に達した後上記被焼却物を上記燃焼室内に収容し上記被焼却物に着火させる第３のステップ、および上記被焼却物が着火した後、上記可燃油の供給を停止するとともに上記空気開閉弁を開路し上記第１および第２の導風管から上記燃焼室内に空気を導入することにより上記被焼却物を燃焼させる第４のステップを含むものである。
【００１３】
また、この発明に係る焼却方法における燃焼下限温度は、ダイオキシンの発生が抑制される燃焼温度の下限値としたものである。
【００１４】
また、この発明に係る焼却装置は、上段、中段、下段に、それぞれ第１、第２、第１の導風管を取り付ける場合、第４のステップにおいて、各導風管から燃焼室に導入される風量の比率を、ほぼ２：５：３に設定したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における焼却装置を示す平面断面図である。図において、１は矩形の炉体で、底面および垂直な３面の炉壁は煉瓦等の断熱材から構成され、内部に燃焼室１０を形成する。炉体１の正面（図中左端が対応する）には開閉板２が設けられ、左右の炉壁の内面に形成された溝に沿って昇降することにより開閉する機構となっている。３は被焼却物（図１では図示せず）を収容する処理容器で、その底部に設けられた車輪４がレール５上を転がることで処理容器３の炉体１内への搬入搬出を行う。
なお、図１には表れないが、炉体１の上面は、鋼板等で作られた蓋で覆われており、この蓋には、排気ダクトの他、例えば、廃熱を利用して温水を作る温水用水タンク等が設けられている。
【００１６】
１１は導風管で、平面位置として、左右の炉壁の各２個所に炉壁を貫通して取り付けられている。そして、各個所毎に、上下に３本の導風管が設けられている。以下、図１のＡ−Ａから見た部分側面断面図である図２により導風管について更に詳細に説明する。
図２において、１２Ａは、燃焼室１０内における被焼却物６上方の空間高さ位置に相当する上段位置に取り付けられた第１の導風管、１２Ｂは、被焼却物６の下端近傍高さ位置に相当する下段位置に取り付けられた第１の導風管、１３は、被焼却物６のほぼ中心高さ位置に相当する中段位置に取り付けられた第２の導風管である。
【００１７】
そして、第１の導風管１２Ａ、１２Ｂの先端は炉壁から燃焼室１０内に所定長突出するとともに、その管先端には、導風断面を管内周縁部に絞り込む遮風板１４を取り付けている。なお、この第１の導風管１２Ａ、１２Ｂの管先端部分の構造は、後段の図３で更に詳細に説明する。
また、第２の導風管１３の途中には、その導風断面を開閉する空気開閉弁１５を設けている。
そして、これら上下３段の導風管１２Ａ、１３、１２Ｂには、共通の送風機１６から空気が送り込まれる構成となっている。
【００１８】
１７は、可燃油１８を貯留する貯留タンクで、この可燃油１８は油開閉弁１９を介して導油管２０により、第１の導風管１２Ａ、１２Ｂの管先端外周上端近傍に導出出来るようになっている。
なお、この可燃油１８には、例えば、使用済みの回収された可燃性の廃油等を利用することが出来る。
【００１９】
図３は、第１の導風管１２Ａ（１２Ｂ）の管先端部分の詳細を示すもので、同図（ａ）はその側面断面図、同図（ｂ）はその管先端から軸方向に見た図である。
既述したように、第１の導風管の先端は炉壁から燃焼室１０室内に所定長突出しており、先端には遮風板１４が取り付けられ、同図（ａ）に矢印で示すように、送風機１６から送り込まれた空気の流れは、この先端部分で、第１の導風管１２内周と遮風板１４との間の隙間Ｇに絞り込まれる。
この径方向の間隙Ｇを、３ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲で設定すると、最も効率よく、高速度の空気流が管先端の周縁部から燃焼室１０内に放出される。
【００２０】
一方、第１の導風管１２の管先端外周には、図３（ａ）に示すように、先端から所定長に亘り管外周部表面を１ｍｍ程度削って薄肉部２１を形成しており、導油管２０の先端がこの薄肉部２１に開口している。従って、導油管２０の先端から導出した可燃油１８は、この薄肉部２１の表面を濡らすようにその上端部分から左右に分かれて流れ出る状態となる。この状態で、間隙Ｇから勢いよく空気が放出されると、薄肉部２１表面の可燃油１８は高速度の空気流で霧状になって燃焼室１０内に噴射されることになる。
【００２１】
２２は、導油管２０の近傍に炉壁を貫通して設けられた挿通管で、図４にその断面を示すように、その挿通管２２の内部には点火導体２３が収容され矢印Ｐ、Ｑの向きに出し入れできる構成となっている。点火導体２３は、その先端（図４中、右端）に、例えば、ニクロム線等からなる通電発熱部２４が接続され、他端が図示しない点火用電源に接続された導線からなる。
可燃油１８を霧状に噴射した状態で、図４に示すように、通電した通電発熱部２４を挿通管２２から突出させると、可燃油１８が点火し、第１の導風管１２Ａ（１２Ｂ）の端部周縁から強力な火炎が燃焼室１０内に放射されいわゆるバーナーとして機能するわけである。
なお、各導風管１２Ａ、１２Ｂ、１３には、４０〜７０ｍｍ径程度の鋼管を使用する。この場合、第１の導風管１２Ａ、１２Ｂはその管先端を炉壁内に突出させ燃焼室１０内の高温度に晒されるが、以下に説明するように、第１の導風管１２Ａ、１２Ｂには常に送風機１６から炉外の空気が送り込まれるので、その先端は常にこの低温の空気で冷却されており、通常の鋼管を使用しても問題がない。また、第２の導風管１３は、後述する空焚き時、送風機１６からの空気が断たれるので、その管先端は、図２に示すように、炉壁内に突出させないようにして空焚き時の高温度に晒されないように留意する必要がある。
【００２２】
次に、以上の焼却装置を使用した、高温処理基準に準拠した被焼却物の焼却方法について説明する。この高温処理基準では、既述したとおり、焼却処理の全工程で、燃焼ガスを、ダイオキシンの発生量が減少する温度下限値（８００℃）以上の温度に保つことが要求されている。従って、室温の状態で被焼却物６を炉体１内に収容し、これに火種を用いて着火させる方法では、低温度からの燃焼となって上記高温処理基準を満足しないことになる。
従って、被焼却物６を炉体１内に収容する前段階で、燃焼室１０内を上記下限値以上の温度に加温してやる必要がある。先ず、この前段階の加温処理について説明する。
【００２３】
炉体１内を空とし、開閉板２は閉路して燃焼室１０を形成するとともに、第２の導風管１３の空気開閉弁１５を閉路位置に操作した状態で送風機１６を駆動する。これによって、送風機１６から送り込まれる風量の全量が、第１の導風管１２Ａ、１２Ｂの管先端の間隙Ｇの部分から燃焼室１０内に勢いよく噴出される（第１のステップ）。
次に、油開閉弁１９を開路位置に操作し、貯留タンク１７内の可燃油１８を導油管２０の先端から導出させる。この可燃油１８は第１の導風管１２Ａ、１２Ｂの管先端外周に形成された薄肉部２１表面に沿って流下し、間隙Ｇから噴出する高速の空気流により霧状となって燃焼室１０内に噴出される。
同時に、挿通管２２の先端から通電した通電発熱部２４を突出させると、直ちに、可燃油１８の噴霧流が着火し、燃焼室１０へはその上段および下段から強力な火炎が放射される状態となり燃焼室１０内の温度が急速に上昇する。第１の導風管１２Ａ、１２Ｂをバーナーとして機能させ、いわゆる空焚きを行うわけである（第２のステップ）。
点火導体２３は、着火後素早く引き戻す。火炎による熱で焼損することを防止するためである。
【００２４】
図示を省略している温度計で燃焼室１０内温度を検出し、上記下限温度以上になったことを確認し、被焼却物６を収容した処理容器３を素早く炉体１内に搬入し被焼却物６に着火させる（第３のステップ）。
この被焼却物６収容の間は、炉体規模や一度に処理する被焼却物の量にもよるが、バーナー動作を一時弱めるか停止してもよい。これによって、燃焼室１０内温度が多少低下するが、その分空焚き時の到達温度を高めておけば支障はない。
【００２５】
被焼却物６が着火すると、被焼却物６の燃焼発熱自体が燃焼室１０内を高温度に維持するので、油開閉弁１９を閉路位置に操作して可燃油１８の供給を停止するとともに、空気開閉弁１５を開路位置に操作し、大量の空気を燃焼室１０内に送り込む（第４のステップ）。
この段階における、上段、中段、下段の各導風管１２Ａ、１３、１２Ｂから燃焼室１０内に送り込まれる風量は、ほぼ２：５：３程度の比率に設定するのが望ましい。
即ち、被焼却物６の燃焼部中心へは第２の導風管１３から最大量の空気が供給され、燃焼に必要な酸素量が確保される。燃焼後の灰分が比較的多い被焼却物６の下端近傍へは第１の導風管１２Ｂから最大量の半分程度の空気が供給される。また、燃焼ガスの可燃性成分が多い被焼却物６の上方空間へも第１の導風管１２Ａから必要量の空気が供給され完全燃焼が達成される。
また、図２に示す構造、即ち、第１の導風管１２Ａ、１２Ｂには遮風板１４が設けられており、また、３本の導風管１２Ａ、１３、１２Ｂをまとめ、第１の導風管１２Ｂに近い部分に送風機１６を取り付けることで、上記した望ましい風量比率が特別の労作を施すことなく得られる。
【００２６】
以上のように、この発明の実施の形態１における焼却装置は、専用の高価な火炎バーナーを使用することなく、簡単安価な構成で、ダイオキシンの発生を抑制する高温焼却処理が可能となる。
なお、上記形態例では、導風管を４個所、そして、各個所に上中下３段の導風管を設けているが、炉体の規模や、被焼却物の処理量によっては、その設置個所を適宜増減するようにしてもよい。また、第１の導風管、第２の導風管の各本数も炉体の大きさや被焼却物の処理量により適宜設定するようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る焼却装置は、炉壁で周囲を覆い被焼却物を収容可能な燃焼室を形成する炉体と、上記炉壁を貫通し上記燃焼室内に空気を導入する第１および第２の導風管と、上記第１および第２の導風管に空気を送り込む送風機とを備え、
上記第１の導風管の上記燃焼室側端は上記燃焼室内に所定長突出するとともに、その管先端に導風断面を管内周縁部に絞り込む遮風板を設け、上記突出した管外周部に可燃油を供給しこの供給した可燃油に点火する可燃油供給手段を備え、上記第２の導風管の途中にその導風断面を開閉する空気開閉弁を備えたので、簡単安価な構成で、燃焼室の空焚きによる高温処理が可能になるとともに、燃焼効率の高い焼却処理が実現する。
【００２８】
また、この発明に係る焼却装置は、その燃焼室内に被焼却物を収容したときその被焼却物のほぼ中心高さ位置に相当する中段位置に第２の導風管を取り付け、上記被焼却物上方の空間高さ位置に相当する上段位置および上記被焼却物の下端近傍高さ位置に相当する下段位置にそれぞれ第１の導風管を取り付け、上記上段、中段および下段に取り付けた３本の導風管に共通の送風機から空気を送り込むようにしたので、高温処理、焼却処理がより効果的になされる。
【００２９】
また、この発明に係る焼却装置の可燃油供給手段は、炉体外に設置され可燃油を貯留する貯留タンクと、炉壁を貫通し上記貯留タンク内の可燃油を第１の導風管の燃焼室内突出部の外周上端近傍に導く導油管と、この導油管の途中に設けられた油開閉弁と、上記第１の導風管から燃焼室内に吹き込まれた空気で霧状になった上記可燃油に点火する点火手段とを備えたので、簡単安価な構成で、いわゆるバーナー機能が実現する。
【００３０】
また、この発明に係る焼却装置の点火手段は、導油管の近傍に炉壁を貫通して設けられた挿通管と、一端が点火用電源に接続され他端に通電発熱部を形成した導線からなり、点火時、上記通電発熱部を上記挿通管から燃焼室内に突出させ、点火後、上記挿通管内または炉壁外に引き戻せるよう上記挿通管内を挿通可能に構成された点火導体とを備えたので、簡単安価な構成で、バーナーの点火機能を実現することが出来る。
【００３１】
また、この発明に係る焼却装置は、その第１の導風管の炉壁から燃焼室内に突出した部分の、先端から所定長に亘り管外周部表面を削って薄肉部を形成し、導油管からの可燃油を上記薄肉部に導くようにしたので、可燃油が第１の導風管の管先端外周全体に導出され、バーナーとしての機能が向上する。
【００３２】
また、この発明に係る焼却装置は、その第１の導風管先端内周と遮風板外周との径方向の隙間を、３ｍｍ以上６ｍｍ以下に設定したので、可燃油が霧状に効率よく噴出される。
【００３３】
この発明に係る焼却方法は、燃焼室に被焼却物を収容する前段階で、空気開閉弁を閉路して送風機を運転し第１の導風管から上記燃焼室内に空気を導入する第１のステップ、可燃油供給手段により可燃油を供給し点火することにより上記第１の導風管から上記燃焼室内に火炎を放出させる第２のステップ、上記火炎により上記燃焼室内温度が上昇し所定の燃焼下限温度に達した後上記被焼却物を上記燃焼室内に収容し上記被焼却物に着火させる第３のステップ、および上記被焼却物が着火した後、上記可燃油の供給を停止するとともに上記空気開閉弁を開路し上記第１および第２の導風管から上記燃焼室内に空気を導入することにより上記被焼却物を燃焼させる第４のステップを含むので、安価な費用で、燃焼室の空焚きによる高温処理が可能になるとともに、燃焼効率の高い焼却処理が実現する。
【００３４】
また、この発明に係る焼却方法における燃焼下限温度は、ダイオキシンの発生が抑制される燃焼温度の下限値としたので、ダイオキシンの発生を確実に抑制する高温焼却処理が実現する。
【００３５】
また、この発明に係る焼却装置は、上段、中段、下段に、それぞれ第１、第２、第１の導風管を取り付ける場合、第４のステップにおいて、各導風管から燃焼室に導入される風量の比率を、ほぼ２：５：３に設定したので、燃焼効率が向上し、完全燃焼が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における焼却装置を示す平面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａから見た部分側面断面図である。
【図３】第１の導風管１２Ａ（１２Ｂ）の管先端部分の詳細を説明する図である。
【図４】点火手段を説明する図である。
【符号の説明】
１  炉体、６  被焼却物、１０  燃焼室、１１  導風管、
１２Ａ，１２Ｂ  第１の導風管、１３  第２の導風管、１４  遮風板、
１５  空気開閉弁、１６  送風機、１７  貯留タンク、１８  可燃油、
１９  油開閉弁、２０  導油管、２１  薄肉部、２２  挿通管、
２３  点火導体、２４  通電発熱部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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