(57)【要約】【課題】  ストーカー形式の炉を用いてゴミを熱分解させて燃焼ガスを良好に発生できるストーカー型熱分解炉を提供する。【解決手段】  ゴミを部分燃焼させつつ熱分解にて燃料ガスを生成する熱分解炉において、火格子群２３を水管壁２２にて階段状に形成すると共に、各段にゴミを下段に押し出すプッシャー２４を設け、その火格子２２の上段側にゴミ投入手段１８を設け、下段側に燃焼空気供給手段２６を設けたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴミを部分燃焼させつつ熱分解にて燃料ガスを生成する熱分解炉において、水管壁にて火格子群を階段状に形成すると共に、その各段にゴミを下段に押し出すプッシャーを設け、その上段側の火格子の上方にゴミ投入手段を設け、下段側の火格子に燃焼空気供給手段を設けたことを特徴とするストーカー型熱分解炉。
【請求項２】
燃焼空気供給手段は、最下段の火格子と、その最下段から１乃至数段の火格子にかけて燃焼空気を吹き出すように設けられる請求項１記載のストーカー型熱分解炉。
【請求項３】
ゴミ投入手段は、ごみを収容するホッパとそのホッパの下部に接続された炉内の火気と遮断するためのロータリーフィーダや二段ダンパー等からなる請求項１記載のストーカー型熱分解炉。
【請求項４】
炉体の天井壁を階段状の火格子群の傾斜と略同じに傾斜させ、その傾斜壁で輻射熱を火格子に反射するよう形成される請求項１記載のストーカー型熱分解炉。
【請求項５】
階段状の火格子の上段側に位置した炉体の天井壁に生成した燃料ガスの排気口を設けた請求項３記載のストーカー型熱分解炉。
【請求項６】
上段側の火格子から下段側の火格子にかけて熱分解ゾーンが形成され、下段側の火格子から最下段の火格子にかけて燃焼ゾーンが形成され、燃焼ゾーンで生じた燃焼熱で、熱分解ゾーンのゴミが熱分解され、熱分解後に残ったチャーが燃焼ゾーンで燃焼される請求項１記載のストーカー型熱分解炉。
【請求項７】
火格子を構成する水管壁の温度が、塩酸、硫酸等の酸露点温度以上になるよう水管壁に温水などを冷却水として供給する手段が接続される請求項１記載のストーカー型熱分解炉。
【請求項８】
最下段の火格子の下方に位置した炉体に、幅方向に延びる灰排出部が形成され、その灰排出部に灰等の不燃物を搬出する水冷式スクリューコンベアー等の排出手段が設けられる請求項６記載のストーカー型熱分解炉。
【請求項９】
炉体に形成される灰排出部は、燃焼ゾーンから隔離するよう形成される請求項８記載のストーカー型熱分解炉。
【請求項１０】
ゴミを部分燃焼させつつ熱分解にて燃料ガスを生成する熱分解炉において、炉体内に水管壁にて階段状の火格子群を形成すると共に、その各段にゴミを下段に押し出すプッシャーを設け、その上段側の火格子の上方にゴミ投入手段を設け、下段側の火格子に燃焼空気供給手段を設け、その火格子群の下段側の炉体に燃焼ゾーンを火格子群の上段側の炉体に熱分解ゾーンを形成し、下段側の火格子の炉体に、最下段の火格子からプッシャで押し出される灰等の不燃物を灰溶融炉等に送る落下口を形成したことを特徴とするストーカー型熱分解炉。
【請求項１１】
落下口上の炉体には、落下口と燃焼ゾーンを仕切る開閉自在なドアが設けられる請求項１０記載のストーカー型熱分解炉。
【請求項１２】
プッシャーは、水管壁の幅方向に複数並べて設けられ、ドアは、最終段のプッシャーの幅に合わせて複数並べて設けられる請求項１１記載のストーカー型熱分解炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ゴミ、ウッドチップや廃プラスチック等からなる産業廃棄物等の可燃性ゴミを焼却処理する際に、可燃性ゴミから燃料ガスを生成し、これを熱源として使用できるストーカー型熱分解炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ストーカー炉は、階段状に傾斜した火格子群からなり、その火格子群の各段に焼却物を流下させるためのプッシャーが設けられ、上部から投入された焼却物を燃焼させ、その焼却物を適宜プッシャーで押し出して下段に流下させながら焼却するもので、焼却物の処理能力に合わせて火格子の幅を自由に変えることができるので、都市ゴミなどの焼却用に広く使用されている。
【０００３】
このストーカー炉では、火格子から燃焼空気を供給して焼却物を燃焼させると共に、燃焼空気の供給によって火格子を冷却し、熱から保護するようになっている。
【０００４】
このストーカー炉においては、飛灰が発生し、ダイオキシンが大量に発生しやすいため、特許文献１に示されるように、ストーカー炉内に供給する空気量を制御し、ゴミを部分燃焼させ、その熱でゴミを熱分解させて可燃性ガスを生成し、この可燃性ガスと熱分解により残った炭化物を完全燃焼するゴミのガス化溶融装置が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２００１５号公報
【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、この特許文献１のガス化溶融装置は、火格子から燃焼空気を吹き付け、火格子を冷却しながら部分燃焼と、熱分解によるガス化を同時に行うため、不完全燃焼によるＣＯの発生が大部分であり、ゴミの熱分解による可燃性ガスの発生は僅かであり、しかも燃焼空気量が火格子を冷却する程十分な量を流せない問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、ストーカー形式の炉を用いてゴミを熱分解させて燃焼ガスを良好に発生できるストーカー型熱分解炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ゴミを部分燃焼させつつ熱分解にて燃料ガスを生成する熱分解炉において、水管壁にて火格子群を階段状に形成すると共に、その各段にゴミを下段に押し出すプッシャーを設け、その上段側の火格子の上方にゴミ投入手段を設け、下段側の火格子に燃焼空気供給手段を設けたストーカー型熱分解炉である。
【０００９】
請求項２の発明は、燃焼空気供給手段は、最下段の火格子と、その最下段から１乃至数段の火格子にかけて燃焼空気を吹き出すように設けられる請求項１記載のストーカー型熱分解炉である。
【００１０】
請求項３の発明は、ゴミ投入手段は、ごみを収容するホッパとそのホッパの下部に接続された炉内の火気と遮断するためのロータリーフィーダや二段ダンパー等からなる請求項１記載のストーカー型熱分解炉である。
【００１１】
請求項４の発明は、炉体の天井壁を階段状の火格子群の傾斜と略同じに傾斜させ、その傾斜壁で輻射熱を火格子に反射するよう形成される請求項１記載のストーカー型熱分解炉である。
【００１２】
請求項５の発明は、階段状の火格子の上段側に位置した炉体の天井壁に生成した燃料ガスの排気口を設けた請求項３記載のストーカー型熱分解炉である。
【００１３】
請求項６の発明は、上段側の火格子から下段側の火格子にかけて熱分解ゾーンが形成され、下段側の火格子から最下段の火格子にかけて燃焼ゾーンが形成され、燃焼ゾーンで生じた燃焼熱で、熱分解ゾーンのゴミが熱分解され、熱分解後に残ったチャーが燃焼ゾーンで燃焼される請求項１記載のストーカー型熱分解炉である。
【００１４】
請求項７の発明は、火格子を構成する水管壁の温度が、塩酸、硫酸等の酸露点温度以上になるよう水管壁に温水などを冷却水として供給する手段が接続される請求項１記載のストーカー型熱分解炉である。
【００１５】
請求項８の発明は、最下段の火格子の下方に位置した炉体に、幅方向に延びる灰排出部が形成され、その灰排出部に灰等の不燃物を搬出する水冷式スクリューコンベアー等の排出手段が設けられる請求項６記載のストーカー型熱分解炉である。
【００１６】
請求項９の発明は、炉体に形成される灰排出部は、燃焼ゾーンから隔離するよう形成される請求項８記載のストーカー型熱分解炉である。
【００１７】
請求項１０の発明は、ゴミを部分燃焼させつつ熱分解にて燃料ガスを生成する熱分解炉において、炉体内に水管壁にて階段状の火格子群を形成すると共に、その各段にゴミを下段に押し出すプッシャーを設け、その上段側の火格子の上方にゴミ投入手段を設け、下段側の火格子に燃焼空気供給手段を設け、その火格子群の下段側の炉体に燃焼ゾーンを火格子群の上段側の炉体に熱分解ゾーンを形成し、下段側の火格子の炉体に、最下段の火格子からプッシャで押し出される灰等の不燃物を灰溶融炉等に送る落下口を形成したストーカー型熱分解炉である。
【００１８】
請求項１１の発明は、落下口上の炉体には、落下口と燃焼ゾーンを仕切る開閉自在なドアが設けられる請求項１０記載のストーカー型熱分解炉である。
【００１９】
請求項１２の発明は、プッシャーは、水管壁の幅方向に複数並べて設けられ、ドアは、最終段のプッシャーの幅に合わせて複数並べて設けられる請求項１１記載のストーカー型熱分解炉である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、水管壁で階段状の火格子群を形成し、その火格子の下段側に燃焼空気を供給して熱分解後に残ったチャーを燃焼させ、上段側でその燃焼熱で、ゴミの熱分解を行うことにより、ゴミの大部分を燃焼ガスとし、これを燃料として使用できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施形態を添付図面により説明する。
【００２２】
図１において、１０は、耐火物で形成された炉体で、底部１１が階段状に形成され、底部１１の上段側に上部壁１２が設けられ、底部１１の下段側には、下部壁１３が設けられ、底部１１の両側には側壁１４が設けられ、天井壁１５が、下部壁１３から上部壁１２にかけて傾斜壁部１５ｉと水平壁部１５ｈで形成される。
【００２３】
上部壁１２側の天井壁１５には、ケーシング１６ｃが耐火物で形成されたロータリーフィーダ１６と、そのロータリーフィーダ１６に設けられたホッパ１７からなるゴミ投入手段１８が設けられる。このゴミ投入手段１８は、ロータリーフィーダ１６を用いず炉体１０内を密閉状態でゴミを投入できるものであれば、例えば、二段ダンパーや、上部壁１２と天井壁１５にＬ字状のホッパを接続し、そのホッパに投入したゴミで炉体１０の火気と外気側をシールし、ゴミの投入圧やスクリューフィーダなどでゴミを押し出すように構成してもよい。
【００２４】
下部壁１３には、幅方向に延びるＵ字状の灰排出部１９が、下部壁１３の面より後方に位置するように形成され、その灰排出部１９に水冷式のスクリューコンベア等の排出手段２０が設けられる。
【００２５】
天井壁１５の水平壁部１５ｈには、生成した燃料ガスと燃焼排ガスを排気する排気口２１が設けられる。
【００２６】
階段状の底部１１の各段部１１ｓには、水管壁２２が設けられて階段状の火格子群２３が形成される。この各段部１１ｓは、３〜５°前方に傾斜するように形成される。
【００２７】
水管壁２２は、段部１１ｓの床面１１ｆに埋設されて設けられ、その床面１１ｆから下の段部１１ｓの上面を覆うように延びた後、折り返されて段部１１ｓの垂直面１１ｖに至るようにされる。
【００２８】
この段部１１ｓから突き出た水管壁２２とその下の段部１１ｓの水管壁２２間には、焼却物であるゴミを押し出すプッシャー２４がシリンダ２５により進退自在に設けられる。
【００２９】
図２は、水管壁２２とプッシャー２４の詳細を示す図で、水管壁２２は、水管２２ｐを多数並べ、その水管２２ｐ間の上部にフラットバー２２ｆを溶接して形成される。プッシャー２４は、水管壁２２の幅方向に、複数並べて設けられる。これらプッシャー２４は、フラットバー２２ｆに接触して移動する耐熱性の金属板２４ｄに耐火材２４ｆを設けて形成されるか、全て耐熱鋼で作られる。
【００３０】
各段の水管壁２２は、それぞれ下段から上段に冷却水が流れるように接続され、最下段の水管壁２２ｂに冷却水供給手段２６が接続され、最上段の水管壁２２ｕから、図示していないが上部壁１２、ロータリーフィーダ１６のケーシング１６ｃを通してライン２７から排出され、制限オリフィス２８で減圧に伴う蒸発による冷却後、再度冷却水供給手段２６に循環されるようになっている。このライン２７に接続した制限オリフィス２８により水管壁２２ｂが、硫酸、塩酸などの酸露点温度以上（１８０℃以上）でも蒸発しない圧力に水管壁２２内が調整されるが、水管壁２２は、圧力１０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ以上のボイラーの一部として用いられる構造としてもよい。
【００３１】
火格子群２３の最下段の水管壁２２ｂとその直上の水管壁２２には、燃焼給気供給手段２８が設けられる。燃焼給気供給手段２８は、ファン２９に燃焼空気ライン３０が接続され、そのライン３０が、例えば三つに分岐され、その分岐ライン３０ａ、３０ｂより、図示の矢印３１ａ、３１ｂに示すように水管壁２２から燃焼空気を吹き込むように、また分岐ライン３０ｃより、下部壁１３を通して図示の矢印３１ｃに示すように最下段の水管壁２２ｂに向けて燃焼空気を吹き込むようになっている。
【００３２】
水管壁２２から燃焼空気を吹き込む場合、図示の例では、最下段の水管壁２２ｂに向けて矢印３１ｂのように、またその上段の水管壁２２に矢印３１ａのように吹き込むようにしているが、最下段から１乃至４段上の水管壁２２に向けて吹き込むようにしてもよい。
【００３３】
また燃焼空気を吹き込む際には、従来のように上向きに吹き込むと灰が空気流に乗って飛灰となりやすいが、水管壁２２に向けて下向きに吹き込むことで、飛灰の発生を抑えることができる。なお、上向きに空気を吹き込む場合には、ノズル孔は、５ｍｍ以下の丸穴とする。
【００３４】
このライン３０と分岐ライン３０ａ、３０ｂ、３０ｃには、圧力計３２、３３ａ、３３ｂ、３３ｃが接続され、また分岐ライン３０ａ、３０ｂ、３０ｃに、弁３４ａ、３４ｂ、３４ｃが接続される。
【００３５】
下部壁１３には、運転初期にゴミを燃焼する燃焼用バーナ３５が設けられる。
【００３６】
灰排出部１９には、排出手段２０で搬送された灰などの不燃物を排出するコンベア３６が接続される。
【００３７】
燃焼空気供給手段２８で吹き込む燃焼空気量は、ゴミ投入手段１８から投入するゴミに対して空気比が１／３程度になるように供給する。これにより、炉体１０内において、火格子群２３の下段側では、燃焼ゾーン３７Ｆが、火格子群２３の中段から上段側では、熱分解ゾーン３７Ｄが形成される。
【００３８】
以上において、ウッドチップなどのゴミがゴミ投入手段１８から火格子群２３の上段側の水管壁２２ｕ上に投入され、適宜プッシャー２４で押し出されて、下段の水管壁２２に移動する。
【００３９】
運転初期においては、燃焼用バーナ３５からの火炎で下段の火格子群２３上のゴミを燃焼させ、安定してゴミが燃焼したならば燃焼用バーナ３５を停止し、ゴミを自燃焼させる。
【００４０】
ゴミの燃焼により、燃焼排ガスは図示の矢印３８ｆ、３８ｄに示すように上昇して排気口２１から排出される。この際、熱分解ゾーン３７Ｄの火格子群２３上にあるゴミは、燃焼排ガスの熱と、炉体１０の天井壁１５の傾斜壁部１５ｉからの輻射熱により加熱され、可燃分が熱分解して燃料ガスとなって燃焼排ガスと共に排気口２１から排出される。この燃料ガスは、燃焼排ガス量より多量に生じるため燃料として使用できる。
【００４１】
このようにゴミは、火格子群２３の各水管壁２２をプッシャー２４で下段に順次移送され、熱分解ゾーン３７Ｄで、熱分解されて燃料ガスを生成しながら減容化され、下段の火格子群２３に至る間に大部分が炭化され、チャーとなる。このチャーは、燃焼空気供給手段２８により、火格子群２３の下段から矢印３１ａ、３１ｂのように吹き込まれる燃焼空気で燃焼される。燃焼排ガスは、排気口２１から排出される間に、その燃焼ガスの熱が、熱分解ゾーン３７Ｄのゴミの熱分解に供される。
【００４２】
なお、最下段の付近の水冷壁２２ｂ上のチャーが燃焼するので、温度が極めて低く水管壁２２ｂの温度が例えば１００℃でも酸露点減少は発生しない。
【００４３】
最下段の水管壁２２ｂで残った灰などの不燃物は、プッシャー２４で、灰排出部１９に排出され、スクリューコンベア２０にて炉体１０外に排出され、コンベア３６にて後工程に移送される。
【００４４】
火格子群２３の各段の水管壁２２は、冷却水供給手段２６から供給される冷却水により常時冷却されており、燃焼熱等から保護される。この際、ライン２７から排出される冷却後の冷却水を制限オリフィス２８で制御し、水管壁２２の温度を硫酸、塩酸などの酸露点温度以上の１８０℃以上でも蒸発しないような圧力に保って、水管壁２２の酸腐食を防止することができる。
【００４５】
このように水管壁２２を１８０℃付近に保つことで、ゴミが燃焼しても灰分が溶融することがなく、溶融物が火格子群２３に付着する弊害がなくなる。
【００４６】
図３は、本発明の他の実施の形態を示したものである。
【００４７】
図１の実施形態では、灰等の不燃物を排出手段２０にて後工程に移送する形態を示したが、本実施の形態では、最終段の水管壁２２ｂで残った不燃物を溶融炉等へそのまま排出して、溶融処理して粒状化処理するのに適した熱分解炉にしたものである。
【００４８】
すなわち、炉体１０の最下段側の底部１１を下方に垂直壁４０を形成し、下部壁１３の下方に水平壁４１を設け、その水平壁４１に垂直壁４２を形成して、底部１１側の垂直壁４０とで、落下口４３が形成され、その落下口４３の下方に図示していないが灰溶融炉が接続される。
【００４９】
最終段の水管壁２２ｂで残った不燃物は、最終段のプッシャー２４ｂで押し出されて落下口４３に排出されるようになる。この際、水平壁４１にが、落下口４３と燃焼ゾーン３７Ｆとを仕切るドア４４を図示の矢印方向に回動自在に設ける。このドア４４は、最終段プッシャー２４ｂの幅に対応する幅になるように複数枚並べて設けられ、これらドア４４が個々に開閉し、プッシャー２４ｂで押し出された箇所の不燃物が、対応するドア４４を開いて、落下口４３に落下させるようになっている。
【００５０】
また、燃焼空気供給手段２８は、最下段の水管壁２２ｂの上段の水管壁２２から図示の矢印４５ａのように最下段の水管壁２２ｂに向けて吹き出すように、また、下部壁１３から図示の矢印４５ｃのように最下段の水管壁２２ｂに向けて吹き出すようにされる。
【００５１】
この実施の形態においては、最下段の水管壁２２ｂに残った灰などの不燃物を最下段のプッシャー２４ｂで落下口４３に落下させて灰溶融炉（図示せず）に供給し、灰溶融炉で、熱分解で生じた燃料ガスを熱源にして不燃物を溶融させ、これを適当なサイズに分断して水冷することで、粒状化することで、建築材料などに使用することができる。
【００５２】
以上説明したように本発明では、階段状のストーカー形式の火格子群２３を用い、その火格子群２３の各段を水管壁２２で形成し、上段で熱分解させ、下段で、ゴミの熱分解で得られるチャーを燃焼させることで、ゴミの大部分を燃料ガスとして他の熱源に利用できる。また熱分解後に残ったチャーを燃焼させるだけですむので、炉体１０内での飛灰の発生が少なく、ダイオキシンの発生を抑えることができる。
【００５３】
また、階段状のストーカー形式の火格子群２３を用いてゴミを順次下段に移動させながら熱分解と燃焼を行うため、熱分解と燃焼制御を的確に行うことができる。さらに、火格子群２３の幅や段数は自由に変更できるため、ゴミの処理量とゴミ質に合わせて熱分解と燃焼を最適に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に一実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  炉体
１８  ゴミ投入手段
２２  水管壁
２３  火格子
２４  プッシャー
２６  燃焼空気供給手段
【図１】
2006274127.tif 000003
【図２】
2006274127.tif 000004
【図３】
2006274127.tif 000005