(57)【要約】　　　（修正有）【課題】引火点が高い廃油の自然蒸発が可能と成る高温度炉内雰囲気を短時間で作り出すことができると共に、金属酸化物等の燃焼残渣物を常時取り除いて安定な実用的連続運転を可能とする商品としての廃油燃焼炉を実現することである。【解決手段】二重壁円筒型の燃焼炉の円環内部に接線方向から新気を吹込み、無数に穿孔した小径孔５から均等に空気を炉心に向かわせる廃油燃焼炉において、ガスバーナーに加えて少量の灯油を予熱のための着火燃料に加えると共に、燃焼炉内面の廃油液面をゆっくりと旋回する残渣回収ブレード４を設けて、一定部分の開口部８から残渣排除ができる燃焼炉構造とした。【選択図】図１
2004138373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁を有し上方が開口した二重壁円筒形の燃焼炉基本構造を備え、内側円筒で燃焼室を構成し、外側円筒の中間付近に内側円筒との隙間を閉塞する仕切り壁を設け、その閉じられた円環空間に接戦方向からブロワよりの新気を取り入れる新気導入口と、前記円環空間に接して内側円筒壁面に僅かな隙間で設けた無数の小径孔とを開口した燃焼炉において、気化温度が高い廃油を可燃状態とする予熱装置としての少量の灯油混入装置とガス着火装置とを備えたことを特徴とする廃油燃焼炉
【請求項２】
前記無数の小径孔の下面の一定面に常に廃油を供給する供給装置と、この廃油表面をゆっくりと旋回する燃焼残渣回収ブレードとを設けたことを特徴とする請求項１に記載の廃油燃焼炉
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に処理が極めて厄介な潤滑油の廃油や、Ｄ重油と称される一般の燃焼機では扱えない気化温度の極めて高い油類の、低公害燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃焼炉では、せいぜいＣ重油以下の比較的引火点温度の低い燃料を効率良く燃焼させることを目的としており、引火点が２５０℃前後で４００℃以上の高温にならなければ活発な気化による空気との混合で可燃混合気を形成できず、供給量自体も大量にある訳では無い廃棄潤滑油等やＤ重油と称される下等な油類は殆ど対象にされてこなかった。ガソリンスタンドや自動車修理工場で発生する廃棄潤滑油も処理に困る廃棄物であり、重油類に混ぜて燃焼したり、中和剤を混入して処理する等の方法で処理されてきた。特に中和剤を使用する方法では、処理量が限られて処理コストも高くつく欠点があり、燃焼させるにしてもススや有害物質が発生する懸念が残り、問題の無い有効な処理方法は確立されていなかった。
【０００３】
このような状況の中で、北海道の個人グループが廃油燃焼装置を試行錯誤で完成させ、特願平１０−２２７６５４号の特許出願を行っている。本発明者はその出願人の一人から前記出願技術の廃油燃焼炉の実用化を依頼され、多大な試行錯誤を強いられながら実用燃焼炉実現の努力を行ってきた。前記特許出願明細書では、専門家ではない個人の技術がベースなので、燃焼工学に関するコメントが一言も記述されておらず、肝心のノウハウを手探りで蓄積する外はなかったからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、完全な燃焼が大変難しい廃棄潤滑油やＤ重油のような、引火点が２５０℃前後の油類を、公害を発生せずにほぼ完全に燃焼できる燃焼炉を得ることであり、燃焼残渣物にも妨げられずに、厄介物扱いのこれらの油類を熱エネルギー源として有効利用できるようにすることである。別けても、引火点の高い油類を能率良く可燃混合気にする手法を確立することである。ここにおいて最も重要な技術課題は、５００℃程度以上の高温雰囲気を炉内に作り出して、高引火点油類の気化が円滑にできる条件をできる限り早く実現することである。従来の、着火が容易にできるプロパンガスだけを使用する場合には、少なくとも数分の比較的長い予熱時間が必要であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明者は助燃材としての灯油を活用し、これと着火装置としてのガスバーナーとを組み合わせる手法を考えた。引火点の高い燃料の燃焼炉は、活発な燃焼現象が持続する定常状態では、発生する比較的多くの熱量により自然な高引火点燃料の蒸発と可燃混合気の形成が円滑に行われるものの、最初の燃焼炉の稼動にあたり、低温状態から少なくとも数百℃程度まで徐々に廃油表面付近の炉内温度の上昇を図る必要があるからである。着火装置として有効なガスバーナーだけを炉内温度上昇手段に使用すると、比較的長い時間の予燃焼段階を経なければならないが、本発明ではこれに少量の灯油供給装置を組み合わせている。これに加えて、廃油に含まれる金属酸化物その他の不純物により燃焼後の残渣が発生して、廃油表面に浮かび廃油の蒸発の妨げになることを防ぐための、ゆっくりした残渣除去用回転ブレードを廃油表面に設けている。
【０００６】
【作用】
前記の北海道の個人グループの特許出願では、特徴のある燃焼装置の燃焼時の作用について記述していないので、どのような具体的特徴があるかにつき簡単に述べておく。燃焼炉心に新気を送り込むにあたり、小径の無数の孔から旋回運動を伴う空気が吹込まれている。この小径の孔は大体２ｍｍ程度の径である。そして全体の孔の面積の合計は、送風機の送風口の面積とあまり変らない程度になっており、従って小径孔からの新気の吹込み速度は送風機からの吹出し速度と大差がない程度である。小径孔の直径と長さとの比を表すＬ／Ｄは１．３〜１．６程度であるから、送風機から送り込まれる新気の旋回運動成分も２〜３割程度は残ったままであると考えられる。小径を設けた燃焼装置内壁は、それ自体が新気の予熱装置としても働くことができ、高引火点の廃油等の燃焼装置には適している。新気は均等に分散されながら燃焼炉心に向かうことが、この技術の核心であろうと考えられる。この際に旋回運動成分を残しているので、温度の低い未燃焼の新気は相対的に重いので外側に、燃焼して温度の高くなった軽量の燃焼ガスは中心に集まる遠心力作用が働くことになる。燃焼済みのガスは高温状態を保ちやすく、予熱された新気も外側から旋回しながら廃油表面からの蒸発ガスを巻き込み、可燃混合気を形成している。新気の吹込みが均等に分散されておれば、炉内での燃焼熱の発生も偏りが無く、従って極端な高温域を形成することが無くなると考えられる。この点はＮＯＸの発生を抑制する上で有利となり、燃焼済みのガスが中央に集まりやすい点は、ダイオキシンの発生を抑えるために９５０℃以上の温度で廃油を燃焼させる上でも有利に作用する。加えて燃焼炉の基本構造が二重円筒なので、炉心部で発生する燃焼ガスからの高温輻射熱は内部円筒で反射され、外側の円筒まで直接に伝わらないから、熱が外部に漏れる量は少なく、合理的な構造である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、小型蒸気ボイラー用廃油燃焼炉としての実施形態や、温水発生用小型廃油燃焼炉としての実施形態がある。特に安定した供給量が望めるＤ重油を燃料とする場合には、工場用の比較的規模の大きい蒸気ボイラー装置に利用することが可能となる。その中で本発明で図示する実施例は面倒な資格取得が減免されて簡易免許で使用できる、伝熱面積が１０ｍ２以下の蒸気ボイラーとしての燃焼炉の実施形態につき例示することとする。
【０００８】
【実施例】
図１に示すのは、本発明の一実施例の廃油燃焼炉中心部分の断面図である。底面となる底壁１０には、内側円筒１を構成する鋼製の円筒と、外側円筒２を構成する鋼製の円筒とが円環空間を成して溶接されており、円環空間の上部は斜めの仕切り壁７で塞がれている。この円環空間の内部の接線方向に向かって送風機から吹込まれる新気を受け入れるため、外側円筒２には送風口３が取り付けられ、送風口３から吹込まれる空気を内側円筒１の内部に均等に送り込むための無数の小径孔５が、内側円筒１の中程の高さの位置に穿孔されている。底壁１０の中心には中心筒１５が溶接されており、その内部にゆっくりと回転する軸１４と、この軸１４の上端に固定されて内側円筒１内面を回転移動する残渣回収ブレード４も設けられている。廃油は中心筒１５の上端よりも少し下の位置まで供給されており、中心筒１５の上端と小径孔５の下端との高さの間で図中左側に開口部８が内側円筒１を切断して設けられている。この開口部８を取り囲んで残渣取出し用のダクト１１が外側円筒２と内側円筒１と底壁１０とに溶接されており、ダクト１１内部には開口部８から排出される残渣を受け止めるトレー９が置かれており、ダクト１１の蓋１２を開けてトレー９を炉外に取出すことができる。図示のように開口部８は内外の円筒１及び２の間の円環空間には通じておらず、従って送風機から送られる新気が開口部８から送り出されることは無い。斜めになっている仕切り壁７の下方には、３ケ所に炉心の上方に向かう補助送気孔１３が取り付けられており、燃焼後のガスに追加的に新気を供給できる構造である。トレー９の上方に設けた小径の通路は、残渣に付着した廃油が燃焼し続けてもその燃焼ガスがボイラー部へ抜けれるようにしたバイパス通路１６である。この外、底壁１０の下方には４本の支柱１７が固定され、固定板６と共に燃焼炉全体を下部構造に固定している。加えて燃焼炉の上部には、二点鎖線で示すボイラーが取り付けられるが、このボイラーは一般的な構造であるので、詳細な構造の説明は略してある。
【０００９】
図２に示すのは、図１の廃油燃焼炉のＡ−Ａ線に沿って切断した断面の平面図であり、廃油注入口や点火用ガスバーナーや灯油注入口や火炎検知センサーのためのパイプ類は、簡単なシンボル表示に止めている。下方に設置された送風機（図示せず）からの送風を前記の送風口３に導くための送風ダクト１８が、外側円筒２の接線方向に向かい外側円筒２に溶接されている。燃焼炉の外側に配置された廃油タンク（図示せず）から供給される廃油を内側円筒１内部に導入する廃油導入パイプ１９と、着火用のガスバーナーパイプ２０、起動時の着火用灯油を供給する灯油パイプ２１、火炎検知用のセンサーパイプ２２が外側円筒２と内側円筒１とを貫通して気密状態でこれらに固定されている。内側円筒１の内面をゆっくり旋回する残渣回収ブレード４は、反時計回り方向に旋回し、半径方向に対して一定の後退角度を有するので、ブレード４に付着した残渣は外側に押され、左側の残渣取出しダクト１１の内側で開口している開口部８から残渣をトレー９に落下させる構造である。
【００１０】
このような構造の廃油燃焼炉の起動に当り、最初に廃油が中心筒１５の上端や開口部８の下端位置よりも少し下方の位置に液面がくるように、廃油導入パイプ１９を介して供給される。次いで少量の灯油が灯油パイプ２１から供給された後に、点火用のガスバーナーが凡そ１分程度点火され、その間に灯油は略全部燃焼してしまうが、ガスバーナーとの相乗効果もあり、比較的多量の発熱量によって高引火点の廃油が自然に蒸発して可燃混合気を形成できる炉内雰囲気温度に達してしまう。プロパンガスのみによれば数分の予燃焼時間を要したが、数分の１の短時間で廃油燃焼が可能と成る。これに加えて、廃油に含まれる金属の酸化物等で生成される燃焼残渣を常時ブレード４で除去できる構造であるから、安定した廃油の燃焼を続けることができる。補助送気孔１３を介して、二次的に新気を燃焼炉内に送り込んでいるので、炭素が長く連なった高分子量の廃油を完全に燃焼させる上で十分な酸素を供給でき、極めて均等な一次燃焼機構と相俟って１２００℃程度の燃焼ガス状態を維持できる。この結果はダイオキシンとＮＯＸの発生が殆ど認められない、環境対策上好都合な廃油燃焼炉として安定稼動ができるようになった。廃油中には、しばしば相当量の水分が含まれていることもあるが、その場合でも含有水分相当のボイラー蒸気発生量は低下しても、炉内温度が高く水分の影響は相対的に軽微で燃焼炉自体は安定稼動できることが確認できている。
【００１１】
【発明の効果】
本発明に依れば、廃油燃焼炉において長い時間が必要であった予燃焼時間を数分の一にまで短縮することが可能となったばかりか、安定な廃油燃焼の妨げになる燃焼残渣物を常時排出できる構造としたことに依り、廃油燃焼炉を実際の生産材として実用化できる具体的商品にまで仕上げることができた。従来環境に影響を与えない安定で有効な処理方法がなかった廃油を、熱エネルギー源として有効活用できるようにした点において、本発明は多大な経済的効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃油燃焼炉の一実施例の縦断面図である。
【図２】図１に示した廃油燃焼炉のＡ−Ａ断面の平面図である。
【符号の説明】
１　内側円筒
２　外側円筒
３　送風口
４　残渣回収ブレード
５　内側円筒に無数に穿孔した小径孔
６　固定板
７　仕切り壁
８　開口部
９　トレー
１０　底壁
１１　残渣取出しダクト
１２　蓋
１３　補助送気孔
１４　軸
１５　中心筒
１６　バイパス通路
１７　支柱
１８　送風ダクト
１９　廃油導入パイプ
２０　ガスバーナーパイプ
２１　灯油パイプ
２２　センサーパイプ
【図１】
2004138373.tif 000003
【図２】
2004138373.tif 000004