(57)【要約】【課題】  後燃焼ストーカの燃焼ガスを引き抜いて利用するに当たり、燃焼ガスを減温するための熱交換器や冷却設備を不要にして、一層設備コストを低減可能な焼却炉とその燃焼方法を提供する。【解決手段】  被燃焼物を燃焼させるロータリーキルン炉１と、このロータリーキルン炉１の下流側に接続されてロータリーキルン炉１からの燃焼残渣を燃焼させるストーカ炉２とを備えると共に、ロータリーキルン炉１とストーカ炉２からの燃焼ガスと未燃ガスを空気の吹込みによって撹拌し燃焼させる二次燃焼室２ｂを備える。ストーカ炉２の燃焼ガスを引き抜くガス引抜手段４を有すると共に、引き抜かれたガスを炉内に導入するようになっていて、ガス引抜手段４によりストーカ炉２の燃焼ガスを引き抜く際に、新鮮空気を所定比率で混合させる手段を有する焼却炉。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被燃焼物を燃焼させるロータリーキルン炉と、このロータリーキルン炉の下流側に接続されてロータリーキルン炉からの燃焼残渣を燃焼させるストーカ炉とを備えると共に、前記ロータリーキルン炉とストーカ炉からの燃焼ガスと未燃ガスを空気の吹込みによって撹拌し燃焼させる二次燃焼室を備える焼却炉において、前記ストーカ炉の燃焼ガスを引き抜くガス引抜手段を有すると共に、引き抜かれたガスを炉内に導入するようになっていて、前記ガス引抜手段により前記ストーカ炉の燃焼ガスを引き抜く際に、新鮮空気を所定比率で混合させる手段を有することを特徴とする焼却炉。
【請求項２】
前記ガス引抜手段により引き抜いたガスと新鮮空気との混合ガスを、前記ロータリーキルン炉の前端側および／又は前記二次燃焼室に導入する請求項１の焼却炉。
【請求項３】
ロータリーキルン炉により被燃焼物を燃焼させ、前記ロータリーキルン炉からの燃焼残渣を前記ロータリーキルン炉の下流側に接続されたストーカ炉により燃焼させると共に、二次燃焼室にて前記ロータリーキルン炉とストーカ炉からの燃焼ガスと未燃ガスを空気吹込みによって撹拌し、燃焼させる焼却炉の燃焼方法において、ガス引抜手段により前記ストーカ炉の燃焼ガスを引き抜くと共に、引き抜かれたガスを炉内に導入する際に、引き抜かれた燃焼ガスに新鮮空気を所定比率で混合することを特徴とする焼却炉の燃焼方法。
【請求項４】
前記引き抜かれた燃焼ガスと新鮮空気との混合ガスを、前記ロータリーキルン炉の前端側および／又は前記二次燃焼室に導入する請求項３の焼却炉の燃焼方法。
【請求項５】
前記引き抜かれた燃焼ガスに新鮮空気を所定比率で混合する方法を制御することにより行い、前記新鮮空気を混合する比率を、その混合ガスの温度により制御する請求項３又は４の焼却炉の燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焼却炉とその燃焼方法に関し、詳しくは  ロータリーキルン炉とストーカ炉とを組み合わせた焼却炉とその燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
雑芥、廃プラスチック、油泥といった雑多な廃棄物を効率よく焼却する装置として、炉材を内張りした鋼板製の円筒炉であるロータリーキルン炉と、ロータリーキルン炉の下流側に備えられたストーカ炉とで構成された焼却炉が用いられている。この炉は、廃棄物を送給された一次空気によりロータリーキルン炉で燃焼されると共に、ロータリーキルン炉からの燃焼残渣は階段状で火格子が前後で往復運動するストーカ炉に送られ燃焼され灰化される。同時に、ロータリーキルン炉およびストーカ炉で発生した未燃ガスは二次燃焼室で、別に送給された二次空気により燃焼されるようになっている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
このような従来の焼却炉は、ロータリーキルン炉に送られる一次空気と被燃焼物との混合が不十分となって未燃分が多くなるため、一般には過剰の一次空気を送給するようにしている。急激な燃焼が起こることによって、局所的な高温部が生じる可能性があり、ＮＯｘが発生し易くなって好ましくない。
【０００４】
そこで、本願発明者はストーカ炉の燃焼ガスをロータリーキルン炉に導く燃焼ガス循環路を設けた技術を発明した。つまり、ストーカ炉に発生した残存酸素の多い燃焼ガスを循環ファンにより引き抜いて、循環路を通してロータリーキルン炉に導くことにより、被燃焼物の燃焼を緩慢にし、ＮＯｘ等を発生し難くすることができると共に、ロータリーキルン炉へ送給する一次空気の量を低減することができるので、排ガス量を減らすことができる。
【０００５】
しかしながら、この焼却炉の場合、ストーカ炉の燃焼ガスが約８００℃程度に加熱されているため、引き抜くための循環ファンの耐熱性を考慮すると、約３００℃程度以下にする必要があり、燃焼ガスを減温させる熱交換器や冷却設備を設ける必要がある。
【特許文献１】特開平９−２８０５２４号公報。
【特許文献２】特開平１１−２７０８２１号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の解決しようとする問題点は、ロータリーキルン炉とストーカ炉とを組み合わせた焼却炉において、ストーカ炉の燃焼ガスを引き抜いて利用するに当たり、燃焼ガスを減温するための熱交換器や冷却設備を不要にして、一層設備コストを低減可能な焼却炉とその燃焼方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る焼却炉の特徴構成は、被燃焼物を燃焼させるロータリーキルン炉と、このロータリーキルン炉の下流側に接続されてロータリーキルン炉からの燃焼残渣を燃焼させるストーカ炉とを備えると共に、前記ロータリーキルン炉とストーカ炉からの燃焼ガスと未燃ガスを空気の吹込みによって撹拌し燃焼させる二次燃焼室を備える焼却炉において、前記ストーカ炉の燃焼ガスを引き抜くガス引抜手段を有すると共に、引き抜かれたガスを炉内に導入するようになっていて、前記ガス引抜手段により前記ストーカ炉の燃焼ガスを引き抜く際に、新鮮空気を所定比率で混合させる手段を有することにある。
【０００８】
この構成によれば、ガス引抜手段によって引き抜かれた高温の燃焼ガスを新鮮空気で希釈して混合すると共に、その混合比率を所定比率にして混合ガスの温度を調節することができるので、殊更、熱交換器（エコノマイザーなど）や冷却設備を必要とせず、設備コスト及びランニングコストを低減できる。
【０００９】
その結果、ロータリーキルン炉とストーカ炉とを組み合わせた焼却炉において、ストーカ炉の燃焼ガスを引き抜いて利用するに当たり、熱交換器や冷却設備を不要にして、一層設備コストを低減可能な焼却炉を提供できる。
【００１０】
前記ガス引抜手段により引き抜いたガスと新鮮空気との混合ガスを、前記ロータリーキルン炉の前端側および／又は前記二次燃焼室に導入することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、ロータリーキルン炉の前端側、二次燃焼室に燃焼ガスと空気とを共用のラインで送給できるので、設備コストを低減できる。
【００１２】
又、本発明に係る焼却炉の燃焼方法の特徴構成は、ロータリーキルン炉により被燃焼物を燃焼させ、前記ロータリーキルン炉からの燃焼残渣を前記ロータリーキルン炉の下流側に接続されたストーカ炉により燃焼させると共に、二次燃焼室にて前記ロータリーキルン炉とストーカ炉からの燃焼ガスと未燃ガスを空気吹込みによって撹拌し、燃焼させる焼却炉の燃焼方法において、ガス引抜手段により前記ストーカ炉の燃焼ガスを引き抜くと共に、引き抜かれたガスを炉内に導入する際に、引き抜かれた燃焼ガスに新鮮空気を所定比率で混合することにある。
【００１３】
この構成によれば、ロータリーキルン炉とストーカ炉とを組み合わせた焼却炉において、ストーカ炉の燃焼ガスを引き抜いて利用するに当たり、熱交換器や冷却設備を不要にして、一層設備コストを低減可能な焼却炉の燃焼方法を提供できる。引き抜かれた燃焼ガスに新鮮空気を所定比率で混合する方法としては、制御機構を設けて自動式あるいは手動式で制御してもよいし、所定量を通流させるダクト等を設けて所定比率に混合させるようにしてもよい。
【００１４】
前記引き抜かれた燃焼ガスと新鮮空気との混合ガスを、前記ロータリーキルン炉の前端側および／又は前記二次燃焼室に導入することが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、ロータリーキルン炉の前端側、二次燃焼室に燃焼ガスと空気とを共用のラインで送給できるので、設備コストを低減できる。
【００１６】
前記引き抜かれた燃焼ガスに新鮮空気を所定比率で混合する方法を制御することにより行い、前記新鮮空気を混合する比率を、その混合ガスの温度により制御することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、設備コストを高騰させることなく、引き抜くための循環ファン等のガス引抜手段が損傷するのを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る焼却炉の概略全体構造を示す。この焼却炉は、下流側に向けて幾分傾斜したロータリーキルン炉１とこの下流側に接続されているストーカ炉２から構成されており、ストーカ炉２は後燃焼ストーカ２ａを備えると共に、その上部は、後燃焼ストーカ２ａとロータリーキルン炉１からの燃焼ガスを合流させて燃焼させる二次燃焼室２ｂを有する。
【００１９】
ロータリーキルン炉１は、上流側（図１の左側）に供給装置１１や始動バーナ１ａを有すると共に、後述するように、後燃焼ストーカ２ａから引き抜かれた燃焼ガスと空気との混合ガスを導入する導入口１ｂを有している。ロータリーキルン炉１は回転駆動装置１２によりゆっくりと回転しながら、供給装置１１により供給された被燃焼物を撹拌しつつ燃焼させて後燃焼ストーカ２ａへ移送させる。なお、着火のよくない被燃焼物に対して、始動バーナ１ａにより適宜着火・燃焼させる。後燃焼ストーカ２ａでは、その下部から一次空気供給ファン３により一次空気を供給することで、ロータリーキルン炉１からの燃焼残渣を燃焼させながら移送させる。後燃焼ストーカ２ａで灰化された燃焼残渣は、後燃焼ストーカ２ａの下流の灰排出口１０から排出される。
【００２０】
後燃焼ストーカ２ａで発生した燃焼ガスＧｅｘは、ガス引抜手段である吸気ファン４によって炉外に吸引・排出され、ロータリーキルン炉１の上流側端の導入口１ｂから導入される。
【００２１】
ここで、本実施形態においては、吸気ファン４によって引き抜いた燃焼ガスＧｅｘと共に、外部の新鮮空気Ａをダンパー５ａの開度を調節して取り入れ、混合させるようにして、約８００℃程度の燃焼ガスＧｅｘの温度を１７０〜３００℃程度になるように調節している。これにより、吸気ファン４が腐食し易い高温域を回避して、吸気ファン４の耐久性を向上させるようにしていると共に、熱交換器（エアーヒータ、エコノマイザー、脱気ヒータなど）やその他の冷却設備（燃焼変動に備えて設けられる飽和水噴霧設備）を必要とせず、設備コスト及びランニングコストを低減できることになる。もっとも、熱交換器や冷却設備を併設するようにすると、吸気ファン４によって引き抜く燃焼ガスＧｅｘ量を一層多くすることができて好ましい。このように、引き抜いた燃焼ガスＧｅｘ中に腐食性成分が含まれていたとしても、新鮮空気Ａにより希釈されるので、配管、継手、ファンその他の設備の耐久性を向上させることができる。
【００２２】
したがって、ロータリーキルン炉１の上流側端の導入口１ｂから一次空気として導入されるのは、後燃焼ストーカ２ａから発生する燃焼ガスＧｅｘと空気Ａとの混合ガスＧとなる。そして、吸気ファン４の出口側に設けられた温度計６ａにより、ダンパー５ａの開度を制御して、常時、混合ガスＧの温度を適正な温度範囲になるように、引き抜いた燃焼ガスＧｅｘと空気Ａとを所定比率で混合させる。
【００２３】
この方式に代えて、後燃焼ストーカ２ａの下流側の温度を測定する温度計６ｄの測定結果により、ダンパー５ａの開度を制御して、混合ガスＧの温度を適正な温度範囲になるように、引き抜いた燃焼ガスＧｅｘと空気Ａとを所定比率で混合させるようにしてもよい。
【００２４】
更に、ロータリーキルン炉１の出口側の温度を温度計６ｂにより測定しながら、その結果を、後燃焼ストーカ２ａへの一次空気供給量を調節するダンパー５ｂの開度の調節に利用して、後燃焼ストーカ２ａの燃焼状態を適正に制御すると共に、吸気ファン４入口側のダンパー５ｃの開度の調節にも利用することにより、吸気ファン４によって送給するロータリーキルン炉１への一次空気の温度と量を制御することが好ましい。
【００２５】
後燃焼ストーカ２ａの上部の二次燃焼室２ｂでは、二次燃焼バーナー７が設けられていると共に、ダンパー５ｄを経由して新鮮空気Ｂを導入する二次空気供給ファン８が設けられており、未燃ガスを燃焼させる。二次燃焼室２ｂの下流側では、二次燃焼室２ｂから発生した燃焼ガスを無害化処理する排ガス処理設備（図示略）が接続されており、無害化された排ガスは大気に放出される。
【００２６】
二次燃焼室２ｂの下流側には、燃焼ガスの温度を測定する温度計６ｃ、酸素濃度を測定する酸素センサー９が設置されており、前者は測定結果を二次燃焼室２ｂの二次燃焼バーナー７の制御に利用すると共に、後者は二次空気供給ファン８の空気量を調節するダンパー５ｄの開度調節に利用したり、後燃焼ストーカ２ａへの一次空気供給量を調節するダンパー５ｂの開度およびロータリーキルン炉１への混合ガスＧの量を調節するダンパー５ｃの開度の調節に利用するようにしており、適正な操業を可能にしている。これらの制御は、図示はしないが、別に設けた制御装置を用いて行うことができる。もとより、これらの制御を自動的に行うようにできるが、手動で行うようにしてもよい。
【実施例】
【００２７】
廃プラスチック１０００ｋｇを、図１に示す焼却炉のロータリーキルン炉に投入して燃焼させ、後燃焼ストーカに移送して燃焼されながら、後燃焼ストーカの下部下流側から約８００℃の燃焼ガスＧｅｘ１３００ｍ3 Ｎ／ｈと外部新鮮空気Ａ  ２８００ｍ3 ／ｈとを１：２の比率となるようにダンパーの開度を調整して混合し、約２８０℃の混合ガスＧをロータリーキルン炉の入口側に投入した。この間、被燃焼物に対する燃焼性は良好で安定した操業ができ、しかもＮＯｘは１００ｐｐｍ以下となって低く抑えることができた。
【００２８】
〔別実施の形態〕
（１）温度計６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとしては、種々の形式の温度計を使用でき、特に限定されるものではないが、レーザー光を炉内に照射して得られる弾性散乱を計測して測定するレーザー式温度計を用いると、応答が速くリアルタイムで正確な測定ができて好ましい。
（２）ガス引抜手段により引き抜いたガスＧｅｘと新鮮空気との混合ガスＧを、ロータリーキルン炉の前端側のみならず、二次燃焼室２ｂに導入するようにしてもよい。このようにすると、燃焼ガスと二次空気とを共用のラインで供給できて、設備コストを少なくできる。
（３）上記実施形態では、ロータリーキルン炉に後燃焼ストーカを備えたストーカ炉を接続した炉の例を示したが、本発明は、ロータリーキルン炉とストーカ炉の夫々において被燃焼物の燃焼が可能で、ロータリーキルン炉からの燃焼残渣をストーカ炉からの燃焼残渣と同時に後燃焼させる形式の炉に対しても適用することができる。
（４）上記実施形態では、ロータリーキルン炉の胴部外周に特に何も設けない例を示したが、ロータリーキルン炉の胴部外周に冷却ジャケットを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、雑芥、廃プラスチック、油泥などの焼却に利用できる他、汚泥や各種固液混合廃棄物の焼却に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る焼却炉の一実施形態を表す概略全体構成図
【符号の説明】
【００３１】
１        ロータリーキルン炉
２        ストーカ炉
２ｂ      二次燃焼室
４        ガス引抜手段
【図１】
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