(57)【要約】　　　（修正有）【課題】産業用及び医療用ならびに一般の各種廃棄物の焼却処理において、焼却物と燃焼用空気の混合促進と適切な水性ガス化反応を併用し、高温燃焼と滞留時間の維持をはかり、排出物の無公害化と省エネ、省力化と、メンテナンスフリーな焼却炉を提供する。【解決手段】１、　　内筒と外筒にて構成する竪型焼却炉において、炉内における多重多段旋回燃焼方式の採用と調節可能な空気の導入システム設備を設け、高圧高温空気による高温燃焼と滞留時間の維持を計る。２、高圧高温空気に排気の有効熱回収を計り発生した水蒸気を予混合し可燃物の熱分解と有効な水性ガス化反応を行ない、燃焼促進と無公害化を計る。３、上記の相乗効果による過剰空気の低減と省エネ化を行なう。４、水と空気による内筒の焼損防止とメンテナンス費の低減。５、焼却物の投入、灰出し、着火及び起動操作の遠隔操作による作業の効率アップによる省力化の実施。【選択図】図１
2004069280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒と外筒を以って構成の焼却炉に於いて、内筒と外筒の隙間を仕切板にて上下に区分し、上部空間には高圧空気を通し内筒の冷却と空気加熱とを行ない、別に導入のスプレイ水より発生の水蒸気を予混合せしめて２次空気として、火炉外部の複数段に設けた空気箱とノズルを通り炉内中心上複数の小径の仮想円に対して接線上に噴射せしめる、または中心に向け多数のノズルで噴射して攪拌燃焼を行なう、これらの空気とスプレイ水は別々に制御出来る、この様な空気とスプレイ水の混合投入制御システム。
【請求項２】
上記火炉の下部空間には、接線方向に空気を導入せしめ、下部内筒を上下に区分したスリツトより開口部のベーンを介して、１次空気として旋回噴入燃焼せしめ炉内燃焼ガスの旋回パターンを調節可能とする、　この様に導入空気の炉内噴出口に可動し、また固定して設けるベーン装置。
【請求項３】
下部内筒の下側には傾斜して１次空気の噴射ならびにスプレイ水の混合蒸発を行なう炉底下部ホッパーを設け、上部に設置のロストルを介して焼却物の安定保持と、熾き燃焼時の灰の排出を便ならしめるものとする、このロストルはリンク装置、ならびにピストンを用い開閉を遠隔操作せしめる、
この様な傾斜ホッパーと開閉可能なロストルを設けた炉底装置
【請求項４】
上記の通り、請求項１，２及び３に関して、単独に若しくは組み合わせて併用し多段多重の旋回効果と、調節可能な空気と予混合ガス化媒体（水蒸気）の噴射燃焼及び灰だし機構を有する焼却炉本体ならびに付属設備。
【請求項５】
上記設備に於いて、高温排ガス出口を内筒と外筒の２重構造とし、排ガス内筒外面上部よりスプレイ水を導入せしめる、スプレイ水は逐次内筒の外側を冷却して水蒸気を発生して降下し、炉内筒上部天井に至り前述の高温空気に混合して外筒上部の２次空気出口より各段に設けられた空気箱よりノズルを介して炉内に噴出される、
また、炉本体下部内筒に対しても、その内筒外面の上部よりスプレイ水を導入し、内筒を冷却して水蒸気を発生して降下する、このドレンは下部内筒と炉底下部ホッパーの隙間より傾斜したホッパー上面で加熱され水蒸気となり、空気口より入る空気と混合する、
これら予混合の蒸気を高圧高温の空気と共に炉内に投入、熱分解可燃ガスと未燃分の水性ガス化反応の促進と完全燃焼を行ない、排出成分の無公害化を計る上記の燃焼システム。
【請求項６】
上記燃焼炉において、実施例に示す如く廃棄物の投入にあたりリンク装置、並びにピストンを用いて、投入口の開閉を遠隔操作せしめる設備。
【請求項７】
上記燃焼炉において、炉底部に外筒を設け基礎上に設置し自立して炉本体の支持を行なうとともに、炉底内部の下部ホッパ下側を内部に延長して運転中は水封して常時気密保持を行ない、灰出しを自由ならしめる装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【本発明の属する技術分野】
本発明は、産業用及び医療ならびに一般廃棄物の焼却処理において、各種の廃棄物燃焼により排出する全ての未燃分及び公害規制物質を、熱分解ならびに水性ガス化反応の促進と高速攪拌燃焼の各種過程において、高温燃焼ガス温度と滞留時間を維持せしめ、排出物の無公害化を計る焼却炉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の方式の代表例を図４に示す、
炉本体を外筒と内筒より構成し、その間の空間を空気室とし中央部よりやや上部に空気を旋回して投入せしめる、
この空気の大半は下降して燃焼用として上部内筒と下部内筒の間に設けられたスリットを通り旋回して炉内に投入され、少量は炉底下部の通気孔より炉内に入る、
一部の空気は冷却用として上部内筒より上部通気孔を通じて煙道に排出される、
焼却物は投入口を開けロストル上に投下され、点火は焼却物に下部内筒上部内側のリングパイプより灯油を散布してハンドトーチにより行ない着火の確認後扉を閉じ、送風機を起動し運転を開始する、
灰出しは運転を停止し、消火後行はれる、この様に運用はバッチシステムにて行はれている、
また、下部内筒上部の内側にはスプレイパイプを設け水性ガス化による燃焼促進用として水を散布する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置の問題は次の通り、
強旋回の為、燃焼ガス流れが中心より外側に擂鉢状に廻る為、中心部における未燃物の停滞、吹きぬけによるアフターバーニングが生じやすい、
またこの流れのパターンは調節が出来ず、良好な燃焼を維持するためには過剰空気を必要とする、
一方、空気の一部を上部内筒の冷却に利用の為無駄な動力を要し不経済である、
また下部内筒に水を直接スプレイする為、水蒸気発生の為の潜熱が必要とされ火炎の冷却を伴うので、水性ガス化反応が効果的でなく、助燃料のアップを要する、
バッチ方式の為焼却物の投入、灰出しに手間が掛かる、また点火操作が遣りにくい、
冷却に利用の空気が制限され内筒の冷却が不充分で焼損し易い。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、上記のこれら課題を解決する為、次の手段を講じる
可燃物と高圧高温空気の完全混合による高温燃焼と滞留時間の維持、予混合水蒸気による水性ガス化反応の促進、水と空気による内筒の焼損防止、過剰空気低減による省エネ化、燃焼物投入と灰出し及び着火の自動化、省力化等による無公害焼却処理を行なうものである。
【０００５】
内筒と外筒をもつて構成する焼却炉において、実施例に示す如く、燃料と空気の混合に対し多重多段強旋回方式を採用、　夫々を独立して制御可能な空気投入システムとし燃焼上最も支配的な空気の有効混合拡散と急激な燃焼反応を行ない、高温燃焼ガス温度と滞留時間を維持せしめ、燃焼生成物の無公害化を計る。
【０００６】
高圧２次空気による、上部内筒の冷却を行なうと共に、炉内輻射熱との熱交換による高温空気の生成と、更に此れに別途発生する水蒸気の予混合を行ない水性ガス化反応を促進し燃焼効率の向上を計る。
【０００７】
水性ガス化反応を行なうに際し、水スプレイを各部内筒の外面より散布冷却して炉本体上下内筒、ならびに高温排ガス出口内筒の焼損防止を行なうと同時に、廃熱利用による水蒸気の発生を行ない省エネ化を計る。
【０００８】
焼却物の投入及び灰の排出ならびに点火操作の遠隔化、また炉底下部ホッパーを水封構造とし炉内の気密と灰出しの運転中実施を可能ならしめる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
発明実施の形態を実施例に基ずき図面を参照し説明する。
図　１　本発明焼却炉本体の側面（断面）図及び付属設備の配置を示す、
図　２　同上側面詳細図を示す、
図　３　同上各部平面（断面）図を示す、
図　４　従来の方式の代表例を示す、
【００１０】
図１において、焼却炉本体は外筒と内筒の竪型２重筒により構成される、
炉外筒は上部外筒１ａ，下部外筒１ｂ，ならびに炉底外筒１ｃ，より構成され、図示せざる基礎上に自立して配置される、
炉内筒は、２次燃焼室を構成する上部内筒上段２ａ，上部内筒下段２ｂ，及び１次燃焼室を構成する下部内筒２ｃ，ならびに下部ホッパー２ｄより構成される、
焼却物は下部ホッパー２ｄ上に設置された、格子状開閉式ロストル１３の上にて燃焼され、灰化して水封炉底内部に落下し残査として取り出される、
また、炉外筒１ａ，１ｂと、炉内筒２ａ，２ｂにて構成される隙間には、この空間を上部と下部に区分する仕切板２ｅが設けられ上下別々の空気通路を構成する、
なお、上部内筒２ａの外側上部にはバツフル２ｆを設けて天井より滴下すスプレイ水ドレーンの方向を変へ上部内筒２ａ側面外側を上部より滴下せしめて水蒸気を発生せしめる。
【００１１】
上段外筒１ａ，の上部にはガス排出口外筒３、ならびに上段内筒２ａの上部にはガス排出口内筒４を設ける、
【００１２】
１次燃焼室に導入の１次空気は下部外筒１ｂ，上部に接線方向に取りつけられた１次空気入口５より入り、旋回しつつ外筒１ｂと上部内筒下段２ｂとの隙間通路より、１次空気ベーン１２を経て下部内筒２ｃ上部のスリットより１次及び２次燃焼室に旋回しつつ投入される、このベーンは適正な形状と方向を以って取りつけられ、角度αを持って調節可能な、または固定して取りつけも出来る、
また、下部外筒１ｂと下部内筒２ｃとの隙間通路より下降して、下部ホッパー２ｄに設けられた通気孔２２より下側１次空気として１次燃焼室内部に炉底下部の１次空気として入るとともに、バランスホール２３より炉底外筒１ｃに通じ炉底外筒１ｃ封水面の安定を計る、
これらの１次空気は１次送風機１９により導入されインバータにて制御される。
【００１３】
２次燃焼室ならびに１次燃焼室に旋回して高圧噴射される予混合の水蒸気を含む高温の２次空気は、上部外筒１ａの外側に設けられた２次空気入口６より入り外筒１ａと上部内筒上段２ａ間の隙間を通り内筒の冷却と空気を加熱昇温しつつ上部天井にてスプレイ水より蒸発の水蒸気を予混合して天井に設けられた２次空気出口７より出て２次空気抽出ダクト８ａを経て炉上部導入ダクト８ｂ，ならびに炉下部導入ダクト８ｃより、夫々２次空気上部及び下部導入口９ａ，９ｂ、同上部及び下部空気箱（または独立したヘッダーでも良い）１０ａ，１０ｂ、ならびに同上部及び下部ノズル１１ａ，１１ｂ、を経て夫々炉上部の２次燃焼室ならびに炉下部の１次燃焼室より旋回して、水蒸気を含む高温の高圧ジエット流を炉中心に向け複数の仮想小円径の接線上に向け投入せしめる、若しくは中心に向け多数のノズルで噴射攪拌してもよい、この２次空気は高圧の２次送風機にて導入し、インバーターにて制御される、
１次燃焼室と、２次燃焼室への空気配分は、上段及び下段のダンパー２１ａ，２１ｂにて夫々制御可能である。
【００１４】
焼却物は投入口１４より開閉式ロストル１３上に投入される、投入口１４はリンク装置１５ならびに支持梁１７より吊り下げたピストン１６により、ロストルはレバー及びリンク３１よりピストン３３にて、遠隔操作される、
着火は炉外より外筒１ｂに設置の検出器付の着火バーナ１８ａをスリーブ１８ｂ内に挿入し図示せざる制御盤にて行なう、また必要に応じ助燃も可能ならしめる。
また、燃焼状況監視用の覗窓２４は必要個所に複数個設置するものとする。
【００１５】
焼却物の熱分解とガス化促進、高温燃焼の為、スプレイ水の投入と水蒸気の発生を効率的に行なう、
スプレイ水は排気ガス排出口上部に設けた上部リング管２５ａならびに下部内筒２ｃ外側上部に設けた下部リング管２５ｂにより、ガス排出口４上部の外側ならびに下部内筒２ｃ上部外側に沿ってスプレイ滴下され蒸発しつつ夫々の筒身を冷却して加熱を防止する、
スプレイ水は、水タンク２６より入口管２８ａを経て水噴射ポンプ２７より出口管　２８ｂ及び分岐管２８ｃ，２８ｄを経て上部及び下部の入り口弁及びノズル２９ａ，２９ｂ，　ならびに上部及び下部のリング管２５ａ，２５ｂ，よりスプレイされる、
スプレイのドレーンは上部は３０ａ，下部は３０ｂの夫々のドレーン弁及びノズルにより排出される。
【００１６】
【発明の効果】
各種廃棄物の焼却処理上最も重要な要素は、高温燃焼と滞留時間の維持であるが、理論的には可燃物の化学反応速度と拡散反応速度に関るものとされる、前者は成分と温度によるが、此れを同様とした場合は、空気（酸素）の可燃分への拡散速度が支配的である、従って燃焼システムの適切な選択と急速な攪拌混合を計り、滞留時間の維持と高温燃焼を行なう必要がある、
本発明は、前記の如く構成され以下に示す効果を有するものである。
【００１７】
多重、多段高旋回方式により焼却物と投入空気の全てを炉内全体に亘り噴出せしめ加熱空気の急速攪拌混合による高温燃焼と滞留時間の維持を計る、
スリットより投入の１次空気は旋回方向に可動式ベーンを設け図示の方向にαの角度で調節せしめ得る、またベーンの形状は、１次空気の炉内投入の方向と流動パターンを最適ならしめる如くし、ベストの燃焼が得られる、
またこの場合、ベーンは固定して使用も出来る。
【００１８】
炉中心部の複数仮想小円径に向い接線方向に投入、若しくは炉中心に向かい多数のノズルを設け噴出混合攪拌される２次空気は高圧、高温で且つ予混合の水蒸気を含み水性ガス化反応の促進と燃焼の安定を図るものであり、２次燃焼室ならびに１次燃焼室に高速投入する、
上記の１次空気と共に多層、多段高旋回の攪拌混合と水性ガス化反応による高温燃焼と滞留時間の維持が可能であり、高効率で無公害化燃焼が計れる。
【００１９】
上記による燃焼促進はまた空気過剰率の改善が可能となり、これによる炉内温度の上昇をもたらす相乗効果があり、送風機動力の低減による省エネが行はれる。
【００２０】
熱負荷が高い１次燃焼室、高温の輻射熱を受ける２次燃焼室、ガス温度の高いガス排出口内筒はいずれも焼損の恐れがある、これらの個所にスプレイ水の噴射冷却と同時に、水蒸気の発生をはかり高温排出ガスの有する排熱の有効利用と、また高圧２次空気での冷却と空気の加熱昇温をはかり放射熱の有効活用が出来、燃焼効率の向上とメンテナンス費の低減が計れる。
【００２１】
バッチ炉に於ける焼却物の投入とロストル開閉の運転操作の簡易化はマンパワーの低減上のぞまれるこれら開閉の自動化、運転中実施可能な水封ホッパーによる灰出しの効率化、着火起動操作の省力化等が計れるものである。
【００２２】
一般に燃焼は化学反応速度と拡散速度に大別されるが、化学反応は大きいものであり後者が支配的といえる、また水性ガス化反応においても同様と考えられる、従いこの事は充分な混合攪拌が重要なポイントである、本発明はこの点から第１図に示す如く１次空気の旋回パターンＡと更に水蒸気を含む高圧高温の２次空気の旋回パターンＢおよびＣが多重、多段に複合して強制旋回攪拌混合され水性ガス化反応を含む急激な高温燃焼と滞留時間の維持が可能となる、また夫々の旋回は可動ベーン、ダンパー、及びインバータで最適に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する焼却炉本体の側面（断面）図及び付属機器の配置図を示す。
【図２】同上本体側面（断面）図の詳細図を示す。
【図３】同上本体の各部平面（断面）図を示す。
【図４】従来の竪型強制式旋回焼却炉の代表例を示す。
【符号の説明】
１ａ．　　炉本体上部外筒
１ｂ．　　同上　下部外筒
１ｃ．　　同上　炉低外筒
２ａ．　　炉本体上部内筒上段
２ｂ．　　同上　上部内筒下段
２ｃ．　　同上　下部内筒
２ｄ．　　同上　下部ホッパー
２ｅ．　　同上　仕切板
２ｆ．　　同上　上部バッフル
３．　　　ガス排出口外筒
４．　　　ガス排出口内筒
５．　　　１次空気入口
６．　　　２次空気入口
７．　　　同上　　出口
８ａ．　　２次空気抽出ダクト
８ｂ．　　同上炉上部導入ダクト
８ｃ．　　同上炉下部導入ダクト
９ａ．　　２次空気上部導入口
９ｂ．　　同上　　下部導入口
１０ａ．　　２次空気上部空気箱（ヘッダー）
１０ｂ．　　同上　　下部空気箱（ヘッダー）
１１ａ．　　２次空気上部ノズル
１１ｂ．　　同上　　下部ノズル
１２．　　　１次空気可動ベーン
１３．　　　ロストル
１４．　　　焼却物投入口
１５．　　　同上開閉用リンク装置
１６．　　　同上用ピストン
１７．　　　同上　ピストン支持装置
１８ａ．　　着火及び助燃用バーナ
１８ｂ．　　同上　スリーブ
１９．　　　１次空気送風機及びインバータ
２０．　　　２次空気送風機及びインバータ
２１ａ．　　２次空気上段ダンパ
２１ｂ．　　２次空気下段ダンパ
２２．　　　１次空気ホッパー部通気口
２３．　　　１次空気バランス口
２４．　　　覗窓
２５ａ．　　スプレー水上部リング管
２５ｂ．　　同上　　　下部リング管
２６．　　　水タンク
２７．　　　水噴射ポンプ及びインバータ
２８ａ．　　給水入口管
２８ｂ．　　ポンプ出口管
２８ｃ．　　ポンプ上部分岐管
２８ｄ．　　同上　下部分岐管
２９ａ．　　上部スプレー水入口弁及びノズル
２９ｂ．　　下部スプレー水入口弁及びノズル
３０ａ．　　スプレー水上部ドレン弁及びノズル
３０ｂ．　　同上　　　下部ドレン弁及びノズル
３１　　　　ロストル開閉レバー及びリンク
３２　　　　同上　スリーブ
３３　　　　同上　開閉用ピストン
【図１】
2004069280.tif 000003
【図３】
2004069280.tif 000004
【図４】
2004069280.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月10日(2002.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004069280.tif 000006
【図２】
2004069280.tif 000007
【図３】
2004069280.tif 000008
【図４】
2004069280.tif 000009