(57)【要約】【目的】  特別の燃焼補助装置、有害物質除去装置がなくとも、高温での燃焼を確保し、有害物質の拡散もない、ランニングコストの低い燃焼炉を提供することを目的とする。【構成】  下部燃焼室１１、中部燃焼室１２，上部燃焼室１３と三つの燃料領域を炉内中心部における拡散管５０に設けた拡散孔５１〜５４の働きによって、燃焼炉内をエアーカーテンをつくり、物理的に区分して分離燃焼工程を実現している。拡散管５０のそれぞれの散気孔から燃焼室内に矢印のように空気が噴出される構成としたため、燃焼炉内の流動空気量に強弱をつけて緩慢燃焼を行わせることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃物を焼却するための上部が開口した焼却室と、
前記焼却室の底部のほぼ中央部近傍より植設された円筒状拡散管と、
前記円筒状拡散管に空気を送る送風手段と、
を備え、
前記円筒状拡散管は、前記焼却室を下部燃焼室と中部燃焼室と上部燃焼室に区分して燃焼させるための、下部燃焼室と中部燃焼室の境界部の全周に渉って所定間隔で配設された第１の送風孔部と、中部燃焼室と上部燃焼室の境界部の全周に渉って所定間隔で配設された第２の送風孔部と、上部燃焼室の上部の全周に渉って所定間隔で配設された第３の送風孔部とを備えることを特徴とする焼却炉。
【請求項２】
前記円筒状拡散管には、更に、下部燃焼室に前記送風手段より送られる空気を送風するための前記下部燃焼室中の全周に渉り所定間隔で配設された第４の送風孔部を備えることを特徴とする請求項１記載の焼却炉。
【請求項３】
前記各送風孔部は前記円筒状拡散管の全周に渉り２列配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の焼却炉。
【請求項４】
前記円筒状拡散管の最上面には着脱可能な蓋部が備えられ、焼却時には蓋部で蓋がされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項５】
前記第１の乃至第３の送風孔部は約４ミリメートル間隔で２列の送風孔が配設されていることを特徴とする請求項３または請求項４記載の焼却炉。
【請求項６】
一室からなる燃焼室中央に燃焼室内の空気の流れを制御可能な円筒状拡散管を備える燃焼炉における燃焼制御方法であって、
前記拡散管に空気を送り込む散気孔を全周に所定間隔で配設し散気孔に送り出される空気により前記燃焼室内に該燃焼室をいくつかに区切るエアーカーテン層を形成し、燃焼室内の流動空気量に強弱をつけて緩慢燃焼を行わせ、少なくとも燃焼室底部近傍において燃焼温度を恒常安定化させることを特徴とする燃焼炉の燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃物を有害物質を排気することなく完全に焼却することができる焼却炉及び焼却炉の燃焼方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、焼却炉は、炉内部において、燃焼温度が一定以上の温度に上昇に達したとき未然ガスが炉内部に大量に発生する。従来の焼却炉は全て煙突を備えており、この未然ガスは炉内部において燃える分子でありながら、煙突の引きの抵抗によって外気に排出され、黒煙や異臭となり周囲に拡散されていた。
【０００３】
煙突の高さによっては、ダイオキシン類を広範囲に拡散することにもなり、人的被害も大きくなっていた。
【０００４】
また、周囲への粉塵の拡散を防止する趣旨から焼却炉構造として、一次燃焼室、二次燃焼室、三次燃焼室を備えるものも有った。しかしながら、燃焼時における煤塵等の除去には効果があったが、煙突を備えるが故に燃焼時においては一次燃焼室から二次燃焼室、三次燃焼室へと燃焼温度が低くなる。このため炉内都においてどうしても高温雰囲気に保つ事が出来ず、有害物質（ダイオキシン）類等が燃焼分解されずに大気に排出されてしまっていた。
【０００５】
これを防ぐためには、炉内を高温雰囲気に保つ必要があり、助燃装置（石油バーナー）を備えることが義務付けられる様になってきた。このため、ランニングコストが上昇してしまっていた。しかも、助燃装置のみでは有害物質（ダイオキシン）類等は分解されないため、更に有害物質等を吸着させる除去装置を設けることが必要であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、吸着装置は燃焼分解するのではなく、有害物質を吸着させる装置であって、完全ではない。なぜなら、吸着装置の能力が無くなっても、パグフィルター等の交換もせずに使用すれば有害物質は大気へ排出されるからである。
【０００７】
更に、これらの補助装置はいずれもランニングコストがかさみ、焼却に多大に費用が必要となっていた。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、特別の燃焼補助装置、有害物質除去装置がなくとも、高温での燃焼を確保し、有害物質の拡散もない、ランニングコストの低い燃焼炉を提供する。係る目的を達成する一手段として、例えば以下の構成を備える。
【０００９】
即ち、可燃物を焼却するための上部が開口した焼却室と、前記焼却室の底部のほぼ中央部近傍より植設された円筒状拡散管と、前記円筒状拡散管に空気を送る送風手段とを備え、前記円筒状拡散管は、前記焼却室を下部燃焼室と中部燃焼室と上部燃焼室に区分して燃焼させるための、下部燃焼室と中部燃焼室の境界部の全周に渉って所定間隔で配設された第１の送風孔部と、中部燃焼室と上部燃焼室の境界部の全周に渉って所定間隔で配設された第２の送風孔部と、上部燃焼室の上部の全周に渉って所定間隔で配設された第３の送風孔部とを備えることを特徴とする焼却炉とする。
【００１０】
そして例えば、前記円筒状拡散管には、更に、下部燃焼室に前記送風手段より送られる空気を送風するための前記下部燃焼室中の全周に渉り所定間隔で配設された第４の送風孔部を備えることを特徴とする。
【００１１】
また例えば、前記各送風孔部は前記円筒状拡散管の全周に渉り２列配設されていることを特徴とする。
【００１２】
更に例えば、前記円筒状拡散管の最上面には着脱可能な蓋部が備えられ、焼却時には蓋部で蓋がされていることを特徴とする。あるいは、前記第１の乃至第３の送風孔部は約４ミリメートル間隔で２列の送風孔が配設されていることを特徴とする。
【００１３】
また、一室からなる燃焼室中央に燃焼室内の空気の流れを制御可能な円筒状拡散管を備える燃焼炉における燃焼制御方法であって、前記拡散管に空気を送り込む散気孔を全周に所定間隔で配設し拡散管に送り出される空気により前記燃焼室内に該燃焼室をいくつかに区切るエアーカーテン層を形成し、燃焼室内の流動空気量に強弱を就けて緩慢燃焼を行わせ、少なくとも燃焼室底部近傍において燃焼温度を恒常安定化させる燃焼炉の燃焼方法とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、特別の燃焼補助装置、有害物質除去装置がなくとも、高温での燃焼を確保し、有害物質の拡散もない、ランニングコストの低い燃焼炉を提供することができる。
【００１５】
更に簡単な構造とすることができ、故障などの発生を低く抑えることができる焼却炉を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る一発明の実施の形態例を図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は、燃焼炉容積が比較的小さな小型の焼却炉を例として説明する。しかし、本発明は以上の例に限定されるものではなく、あらゆる大きさの燃焼室容量を備える焼却炉に適用できることは勿論である。
【００１７】
まず図１を参照して本実施の形態例の概略構成を説明する。図１は本発明に係る一発明の実施の形態例の燃焼炉の構成を説明するための図である。
【００１８】
図１において、１０は円筒型の耐火煉瓦で作成された燃焼室であり、最外周部は不図示のステンレスでカバーされている。ステンレスカバーは、耐火煉瓦をステンレスメッシュで巻いたその上からステンレス平板を巻回している。
【００１９】
２０は燃焼室に空気を送り込むための送風機、３０は送風機２０よりの空気を燃焼室に送る送風管、５０は送風管３０よりの空気を燃焼室に拡散するための拡散管であり、先端は着脱式の蓋部材で蓋がされている。また８０は制御部であり、送風機２０の送風制御、助燃ノズル１６の制御、熱電対１７による温度管理などを行う。
【００２０】
本実施の形態例では、この拡散管５０は基部に雄ねじ部が形成された筒状（パイプ状）のステンレス管で構成されており、燃焼炉底部中央に配設された送風管３０の先端（燃焼室底部）に設けられた雌ねじ部に螺合して固定される。
【００２１】
このため、送風管３０から送られてくる空気を確実に燃焼炉内に送ることができると共に、拡散管５０を取り外し可能としているため、拡散管５０を定期的に掃除することが可能であり、新品同様の性能を容易に維持できる。
【００２２】
本実施の形態例の焼却炉は、基本的には以上の単純化された構成のみで成り立っており、故障が発生する要素がほとんどなく、定期的に拡散管５０を掃除する程度で性能劣化がほとんどない
【００２３】
本実施の形態例の一番の特徴は、燃焼室の構造及び燃焼方法にある。本実施の形態例では、燃焼室を物理的には一室構造としながら、下からガス化領域、第一次燃焼領域から成る下部燃焼室１１、第二次燃焼領域である中部燃焼室１２、第三次燃焼領域である上部燃焼室１３と区分されるように燃焼室内の空気の流れを制御している。
【００２４】
このように燃焼室内をエアーカーテンで区分しているため、ばいじんが外部に漏れ出ることが防げるため、燃焼室の上部は開放状態とできる。このため、燃焼室上部は燃焼物を入れるときには開放状態で、燃焼物を入れない場合には蓋をした状態で使用可能に構成されている。
【００２５】
そして、各燃焼室の機能を作り出しているのは、拡散管５０に配設された散気孔である。本実施の形態例の散気口管５０の各燃焼室の境界部分には所定間隔で全周に渉って散気孔が配設されており、この散気孔から噴出する空気によりエアーカーテンを形成して各燃焼室を区分している。
【００２６】
このため、下部燃焼室の点部近傍には燃焼物を高温で燃焼させてガス化するためのガス化用散気孔５１が、下部燃焼室１１と中部燃焼室１２を区分するための境界部には２列の散気孔５２が、中部燃焼室１２と上部燃焼室１３を区分するための境界部には２列の散気孔５３が、上部燃焼室１３を区分するために上部境界部には２列の散気孔５４がそれぞれ配設されている。
【００２７】
例えば、２列のガス化用散気孔５１は３ミリメートル間隔で２列に設けられ、２列の散気孔５２、５３，５４はそれぞれ４ミリメートル間隔で配設される。散気孔５２、５３，５４の間隔は例えば２００ミリメートルとすることができる。
【００２８】
また、１５は燃焼終了後の燃焼室内に残留した灰などを外部の排出するための灰出口、１６は燃焼室内で可燃物に焼却を開始する際に助燃のために、また、燃焼室内に燃焼温度が下がったときに燃焼炉内の温度を高温に維持するための助燃燃料を噴射する助燃ノズルである。なお、本実施の形態例では、助燃燃料として灯油、または軽油を用いる。
【００２９】
１７は燃焼室内の温度を開始するための熱電対であり、例えば制御部８０は、熱電対１７による測温結果を表示したり、送風機のオン／オフ指示に従った送風機の稼働制御等を行う。
【００３０】
更に高度な自動化を行う場合には、熱電対よりの測温結果に従って必要に応じて送風機２０の送風風量を制御可能に構成することができる。更に、測温結果から、燃焼室内の温度が低い場合には助燃ノズルから助燃燃料を自動噴射するように構成することが望ましい。
【００３１】
一方、構成を簡略化する場合には、送風機のオンオフ制御、助燃ノズルからの助燃燃料噴射制御を手動で行うように制御しても良い。これは、本実施の形態例の燃焼炉は、補助燃料を噴射などしなくとも、確実にガス化燃焼され、ダイオキシン等の有毒物質を排出することなく各種高分子系廃棄物。一般廃棄物を焼却することができるからである。
【００３２】
このように、焼却炉の燃焼室中央にある拡散管に送風機のファンから空気を送り込み、流動空気量に強弱をつけて燃焼させることにより、高温（確実に８００℃以上）で燃焼させることにより、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑えています。
【００３３】
特に、エアーカーテンによって独特のチャンバーをつくり、燃焼後の排気ガスが高温領域（最終的には８００℃以上の燃焼エリア）を通過するようにしているため、ダイオキシン等の有害物質を分解することができる。このため、焼却室上部から煙などが排出されることがない。
【００３４】
実験で焼却しても有害物質の発生などが確認されなかった焼却可能焼却物には、高分子系廃棄物油ウエス、ＡＢＳ、製紙カス、ポリプロピレン、印刷インク、スチロール、繊維カス、プリント基板、発泡スチロール、ポリビニール袋、ウレタン、フィルムシート、アクリル、生ゴム関係、ユリア樹脂、フェノール、メラミン、塗料カス、ＦＲＰ、べ一クライト、食品カス、古タイヤ（塩素化合物除く）等があるほとんどの廃棄物に適用できる。
【００３５】
更に一般廃棄物として、紙屑、木屑、ダンボール、ウエス、生ゴミ、その他に対して燃焼実験を行った結果、完全燃焼（安全性）が確認されている。
【００３６】
本実施の形態例の燃焼炉で各種廃棄物を燃焼させたときのダイオキシンの計測結果を以下に示す。
【表１】
2006153348.tif 000003
表１は株式会社茨城環境センターにて分析した結果である。評価欄の◎は法律で規定する焼却炉の基準を達成していることを示している。具体的な測定記録表を表２に示す。
【００３７】
【表２】
2006153348.tif 000004
この試験は、火床面積０．４９平方メートル（燃焼能力１２Ｋｇ／ｈ）開口部面積（上部開口部面積）０．１１３４平方メートルのもので行い（測定位置断面積０．１１３４平方メートル）。焼却物は補助燃料として着火時灯油を少量散布して使用した。廃プラスチックス、木、紙、死鶏、一般雑芥とした。
【００３８】
また、煤煙の測定結果を表３に示す。
【表３】
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【００３９】
以上に説明したように、炉内中心部における拡散管の働きによって、燃焼炉内を物理的に区分して一次燃焼〜二次〜三次燃焼室を設けることなく一体型の単純な構成でありながら下層・中層・上層と三部体に分離燃焼工程を実現している。
【００４０】
拡散管５０のそれぞれの散気孔から燃焼室内に矢印のように空気が噴出される構成としたため、燃焼炉内の流動空気量に強弱をつけて緩慢燃焼を行わせることができる。
【００４１】
よって、燃焼炉内下層では、１，０００度Ｃと恒常安定化をはかって有害物質を燃焼分解することができる一方、上層では散気孔５４により形成されるエアーカーテンの働きによって、ばいじんが外部に拡散するのを抑制しているので飛散等の心配はない。
【００４２】
このため、第三者である環境測定分析センターによる本実施例のダイオキシン類等の測定値は０．０２ナノグラムと国際基準に於いても最良の焼却炉性能を実現している。
【００４３】
なお、従来の焼却炉と相違して、本実施の形態例の燃焼炉には煙突類が全く設けられていない。これは、煙突による空気の引き出し作用によりがあり、燃焼室内部において、燃焼温度が一定以上の温度に上昇に達したときに発生する、大量の未然ガスを、煙突の作用で外部に放出して黒煙や異臭となり、又、煙突の高さによってはダイオキシン類を広範囲に排出され、人的被害も心配されることを防止するためである。
【００４４】
このような観点から発明者は、煙突による引き作用の必要がない焼却炉として上記構成を備え、燃焼炉内に大量に発生する未燃ガスを完全に焼却することを実現している。
【００４５】
以上説明した様に本実施の形態例によれば、補助燃料などをほとんど使用することなく、単に燃焼室に燃焼対象を荷空気を送り込むのみで完全燃焼が実現できるため、ランニングコストを低く抑えることができる。また、燃焼中であっても上部の蓋を取って新たな焼却物を連続・追加投入することができ、その場合においても、ダイオキシン等の有害物質を発生させることなく完全燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る一発明の実施の形態例の焼却炉の基本原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０    燃焼室
１１    下部燃焼室
１２    中部燃焼室
１３    上部燃焼室
１５    灰出口
１６    助燃ノズル
１７    熱電対
２０    送風機
３０    送風管
５０    拡散管
５１    ガス化用散気孔
５２，５３，５４    ２列の散気孔
８０    制御部
【図１】
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