(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉の炉壁に発生した水蒸気ガスを外部環境に逃がすための多数の逃がし穴を形成した焼却炉であって、
前記逃がし穴から逃がした水蒸気ガスを受け止めるためのカバー部材を炉壁に設け、
前記カバー部材は、逃がし穴から逃がした水蒸気ガスを直接受け止める部分と、それを大気に放出するための第２逃がし穴を備えたものであることを特徴とする焼却炉。
【請求項２】
カバー部材の第２逃がし穴は、下方に開口していることを特徴とする、請求項１記載の焼却炉。
【請求項３】
カバー部材が単独の逃がし穴に対応して設けられていることを特徴とする、請求項１記載の焼却炉。
【請求項４】
カバー部材が多数個の逃がし穴に対応して設けられていることを特徴とする、請求項１記載の焼却炉。    
【請求項５】
炉壁が最外層壁とそれより内側の内層壁とよりなり、逃がし穴が最外層壁に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の焼却炉。  
【請求項６】
内層壁が更に、断熱材層と該断熱材層の内側の内張り材層とよりなることを特徴とする、請求項５記載の焼却炉。
【請求項７】
焼却炉が第１燃焼室と第２燃焼室を備えていることを特徴とする、請求項１記載の焼却炉。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物や一般家庭用のゴミ等の廃棄物を燃焼させ焼却するための焼却炉に関する。
より詳しくは、多層構造の燃焼室の炉壁中に介在した湿気を含むエアが、廃棄物の燃焼時の熱により膨張して、燃焼室が損傷するのを防止するようにした焼却炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステンレス鋼や耐熱鋼等の鉄皮の裏面に断熱材層を形成し、更にアルミナ質又はアルミナシリカ質の内張り材を設けた焼却炉が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−７９８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の焼却炉では、最初の使用時に焼却炉を立ち上げる際、或いは清掃等により一旦焼却炉を停止しその後再立ち上げする際において、焼却炉の熱により、最外層壁である鉄皮の裏面側（断熱材や内張り材）に介在した湿気を含むエアが膨張して鉄皮から断熱材や内張り材が剥離して分散し焼却炉自体が損傷する危険があった。
【０００５】
ここで、水蒸気ガスによる焼却炉の損傷のメカニズムについて図７を用いて簡単に説明する。
図７（Ａ）は燃焼室内で廃棄物を燃焼させる前の状態を示しており、鉄皮１００と断熱材１０１との間には湿気や水気が介在している。
そして、例えば焼却炉を作動させ燃焼室で廃棄物が燃焼すると、図７（Ｂ）に順次示すように、水蒸気ガスが発生してそれが膨張し、断熱材１０１を圧迫する。
【０００６】
この状態から、更に燃焼が勢いを増し、燃焼室内を昇温すると鉄皮１００の水蒸気ガスＡは更に膨張し、断熱材１０１を炉内の方向に押圧する〔図７（Ｃ）参照〕。
そして、この圧力が大きくなると、断熱材１０１が鉄皮１００から剥離して内張り材１０２諸共、飛散分離（水蒸気爆発）するのである〔図７（Ｄ）参照〕。
この断熱材１０１や内張り材１０２の飛散分離が生じると、炉壁は大きく損傷して燃焼室は以後使えなくなり、面倒な補修が必要となる。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、水蒸気ガスの膨張を原因とする鉄皮と断熱材との分離飛散を防止しての燃焼室の炉壁の損傷を防止することができる焼却炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、燃焼室の炉壁に水蒸気ガスの逃がし穴を形成することにより、上記の問題点を解決することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、（１）、焼却炉の炉壁に発生した水蒸気ガスを外部環境に逃がすための多数の逃がし穴を形成した焼却炉であって、前記逃がし穴から逃がした水蒸気ガスを受け止めるためのカバー部材を炉壁に設け、前記カバー部材は、逃がし穴から逃がした水蒸気ガスを直接受け止める部分と、それを大気に放出するための第２逃がし穴を備えたものである焼却炉に存する。
【００１２】
また、本発明は、（２）、カバー部材の第２逃がし穴は、下方に開口している上記（１）記載の焼却炉に存する。
【００１３】
また、本発明は、（３）、カバー部材が単独の逃がし穴に対応して設けられている上記（１）記載の焼却炉に存する。
【００１４】
また、本発明は、（４）、カバー部材が多数個の逃がし穴に対応して設けられている上記（１）記載の焼却炉に存する。
【００１５】
また、本発明は、（５）、炉壁が最外層壁とそれより内側の内層壁とよりなり、逃がし穴が最外層壁に形成されている上記（１）記載の焼却炉に存する。
【００１６】
また、本発明は、（６）、内層壁が更に、断熱材層と該断熱材層の内側の内張り材層とよりなる上記（５）記載の焼却炉に存する。
【００１７】
また、本発明は、（７）、焼却炉が第１燃焼室と第２燃焼室を備えている上記（１）記載の焼却炉に存する。  
【００１８】
なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記発明を適宜組み合わせた構成も採用可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃焼室の炉壁に水蒸気ガスの逃がし穴を形成したので、加熱時に炉壁から高圧の水蒸気ガスが発生しても逃がし穴から外部へ排出されるので、炉壁の損傷が起こらない。
また、燃焼室の炉壁に水蒸気ガスの逃がし穴を覆うようにカバー部材を設けたので、水蒸気ガスが、燃焼室から、直接、外気環境に噴出することがない。
またカバー部材に第２逃がし穴を下方に向けて開口させたので、雨水等が逃がし穴から炉壁内に侵入することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔第一実施形態〕
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
本実施形態で対象となる焼却炉の例としては、第一次燃焼室とそれに連続して配置される第二次燃焼室との２室の燃焼室を備えた二段型燃焼室付きの焼却炉がある（例えば、特開２００４−１５０７６８号公報参照）。
【００２１】
簡単に述べると、図１に示すように、二段型燃焼室付きの焼却炉において、第一次燃焼室Ｂ１は図示しない燃焼用バーナーや燃焼用ブロアーが備わっており、廃棄物を高温（例えば、８００℃）にて燃焼させる領域である。
また第二次燃焼室Ｂ２は第一次燃焼室Ｂ１から送られてきた燃焼ガス（排気ガス）を更に高温に加熱させて燃焼ガスに含まれるダイオキシン等の有害物質を分解処理させる領域である。
【００２２】
そして廃棄物の燃焼により第一次燃焼室Ｂ１にて生じた燃焼ガスは第二次燃焼室Ｂ２を通った後、サイクロン集塵機Ｃ１による塵埃捕捉が行われて飛散灰塵等の除去が同時に遂行される。
このように、可能な限り有害物質が除去された後、燃焼ガスは、排気塔Ｃ２を介して外気環境に排出される。
【００２３】
従って、第一次燃焼室Ｂ１と第二次燃焼室Ｂ２とを備えた焼却炉は、上記の分解処理の利点があるだけでなく、燃焼効率が良く、廃棄物等の処理能力が優れているために極めて利用性の高いものとなっている。
本発明では、このような二段型燃焼室付きの焼却炉において、その第一次燃焼室Ｂ１又は及び第二次燃焼室Ｂ２の炉壁に水蒸気ガスを逃がすための多数の逃がし穴２ａが形成されている。
【００２４】
図２は、本発明の焼却炉の第二次燃焼室の炉壁に形成された水蒸気ガスの逃がし穴の一つを示す図である。
この逃がし穴２ａは、炉壁に各々一定距離を隔てて多数形成されており燃焼室の炉壁内にて発生する水蒸気ガスを外部環境に逃がす機能を有するものであり、この機能については後で詳しく述べる。
図２（Ａ）は、カバー部材１を設けていない場合の水蒸気ガスの逃がし穴２ａを示し、図２（Ｂ）は、カバー部材１を設けた場合の水蒸気ガスの逃がし穴２ａを示す。
【００２５】
また図３は、水蒸気ガスを受け止めるために一つの単独の逃がし穴に対応させてカバー部材１を炉壁に設けた状態の断面を示す図である。
この実施の形態では燃焼室の炉壁は、最外層壁２とそれより内側の内層壁３（尚、通常「キャスター」といわれている）とよりなるもので、最外層壁２は、鉄皮といわれている。
鉄皮の材質としてはステンレス鋼（ＳＵＳ）、耐熱鋼（ＳＵＨ）、鉄鋳物等が使用される。
【００２６】
また内層壁３は断熱材層３１とその下の内張り材層３２を備えている。
逃がし穴２ａは最外層壁２に形成されており、後述するように内層壁３と最外層壁２との間に発生する水蒸気ガスを逃がす役割を果たす。
この断熱材層３１の材質としては、例えば、バーミキュライト、パーライト、発泡性粘土、軽量シャモット又はフライアッシュ等の多孔質骨材を用いることができる。
【００２７】
また断熱キャスタブル耐火物、セラミック繊維によるブランケット、ブロック又はボード等を用いることができる。
【００２８】
内張り材層３２は、例えばアルミナ質、アルミナシリカ質のキャスタブル耐火物等で形成することができる。
ところで、カバー部材１は半カップ状の形状となっており、水蒸気ガスを受け止める部分１ｂと、水蒸気ガスを大気に出すためのスリット状の第２逃がし穴１ａを有している。
スリット状の逃がし穴２ａより第２逃がし穴１ａの方が大きいために、外部環境に放出される水蒸気ガスの勢いは格段に低下する。
【００２９】
カバー部材１の材質としては、水蒸気ガスが直接衝突してもその熱に耐えることができるように、耐熱性のある材質が好ましく、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、耐熱鋼（ＳＵＨ）又はチタン合金等を用いることができる。
尚、内層壁３を最外層壁２に対してより確実に固定するために最外層壁２支持ピンを多数一定間隔で設けておくが、図ではそれを省略している。
【００３０】
図４は、炉壁内から水蒸気ガスが放出される現象を模式的に示した説明図である。
図４（ａ）は、炉壁の加熱前の状態（通常は、燃焼室の加熱前の状態）を示している。
この加熱状態は、先述したように燃焼炉の最初の立ち上げのための場合や、燃焼炉を清掃等のために一旦停止した後の再立ち上げの場合等がある。
炉壁において最外層壁２と内層壁３（断熱材層３１及び内張り材層３２）との間には内層壁３に含有されていた湿気や水気が介在している。
【００３１】
今、炉壁が加熱されると、上記含有されていた湿気や水気が膨張して水蒸気ガスが発生する。
この水蒸気ガスＡは温度の上昇と共に大きく膨張して最外層壁２から内層壁３を破壊するように作用する〔図４（ｂ）参照〕
しかし、最外層壁２に逃がし穴２ａが形成されているために、水蒸気ガスＡは最外層壁２と内層壁３との境目から逃がし穴２ａを介して外部環境に放出することができるのである〔図４（ｃ）参照〕
【００３２】
この逃がし穴２ａは一定間隔で多数個炉壁に形成されているため、その間にある水蒸気ガスは最も近い逃がし穴２ａを通じて外部環境に逃げることとなる。
この際、逃がし穴２ａを覆うようにして炉壁にカバー部材１が設けられている場合に、逃がし穴２ａから逃げた水蒸気ガスは一旦カバー部材１（詳しくは受け止める部分１ｂ）に衝突してエネルギーが弱まるために直接、炉壁の周囲に吹き出す危険がない。
【００３３】
しかもカバー部材１には第２逃がし穴１ａが形成されているので、水蒸気ガスは一旦カバー部材１に衝突しエネルギーが緩和された後、この第２逃がし穴１ａを通して外部環境に放出される。
しかも第２逃がし穴１ａの位置を下方に向けて開口させることで、周囲に撒き散らして噴出する危険性を排除できるばかりでなく、雨水等の炉壁内への侵入を防止することができる。
このように炉壁内にて発生する水蒸気ガスＡを外気環境に逃がすことができるために、従来のように水蒸気ガスＡの圧力を受けて最外層壁２から内壁層３が剥離して飛散分離するようなことがない。
そのため燃焼室周りの作業も安全に行えるのである。
【００３４】
〔第二実施形態〕
図５は、カバー部材の別の例を示している。
カバー部材１Ａは平面部１Ａｂと半円部１Ａａとよりなり炉壁に対して片持ち支持に固定されている。
またカバー部材１Ａの下方には水蒸気ガスを放出するスリット状の第２逃がし穴１ａが形成されている。
この実施の形態では、多数個の逃がし穴２ａに対応するようにカバー部材１Ａを設けており、多数個の逃がし穴２ａを一挙に覆うことができる利点がある。
また逃がし穴２ａに較べてスリット状の第２逃がし穴１ａがより大きいために、外部環境に第２逃がし穴１ａを通して放出される水蒸気ガスの勢いは格段に低下する。
【００３５】
〔第三実施形態〕
図６は、カバー部材の他の別の例を示している。
この例でも逃がし穴２ａの存在により炉壁内から発生した水蒸気ガスは逃がし穴２ａから逃げることができる。
そして逃がし穴２ａの上をカバー部材１ＢであるＬ字状の管体で覆うことにより、逃がし穴２ａから逃がされた水蒸気ガスは、Ｌ字状の管体の曲がり部に一旦衝突し、その後方向を変えて第２逃がし穴１ａから下方に放出することができる。
この衝突により水蒸気ガスのエネルギーは緩和されてその勢いが減少されることとなる。
Ｌ字管状のカバー部材１Ｂは、下方が開口して第２逃がし穴１ａとなっているため、雨水等が逃がし穴２ａを通して炉壁内に侵入することもない。
【００３６】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００３７】
例えば、対象となる焼却炉の例としては、第一次燃焼室とそれに連続して配置される第二次燃焼室の２室の燃焼室を備えた燃焼炉、いわゆる二段型燃焼室付き燃焼炉の例で示したが、第一次燃焼室のみを備える単独型燃焼炉の場合にも当然適用可能であることはいうまでもない。
そして、逃がし穴２ａは第一次燃焼室と第二次燃焼室の両方に設けることも或いは一方のみに設けることも可能である。
また、炉壁として最外層壁の内側の内層壁が断熱材層と内張り材層とよりなる実施の形態例で示したが、内層壁は単層の壁でもよいし、更に３層、４層の多層の壁でもよい。
【００３８】
また上述した実施形態では、カバー部材１，１Ａに形成した第２逃がし穴としては、スリット状でなく穴等であってもよく、更に第三の実施の形態としてのＬ字状の管体は断面矩形の角管体であっても採用可能である。
更に、対象となるものとしては、内層壁を備えたもので、水蒸気爆発の起きる可能性のある溶鉱炉等に対しても当然適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における焼却炉の全体を示す図である。
【図２】図２は、本発明の焼却炉の第一実施形態に係る第二次燃焼室の炉壁に取り付けられたカバー部材を示す説明図であり、それぞれ（Ａ）はカバー部材を設けていない場合の水蒸気ガスの逃がし穴、（Ｂ）はカバー部材を設けた場合の水蒸気ガスの逃がし穴を示す。
【図３】図３は、水蒸気ガスを受け止めるためのカバー部材を炉壁に設けた状態の断面を示す図である。
【図４】図４は、炉壁内から水蒸気ガスが放出される現象を模式的に示した説明図である。
【図５】図５は、カバー部材の別の例を示す説明図である。
【図６】図６は、カバー部材の更に別の例を示す説明図である。
【図７】図７は水蒸気ガスによる焼却炉の損傷のメカニズムを模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１Ａ，１Ｂ  カバー部材
１ａ  第２逃がし穴
１Ａａ  半円部
１Ａｂ  平面部
２  最外層壁
２ａ  逃がし穴
３  内層壁
３１  断熱材層
３２  内張り材層
１００  鉄皮
１０１  断熱材
１０２  内張り材
Ａ  水蒸気ガス
Ｂ１  第一次燃焼室
Ｂ２  第二次燃焼室
Ｃ１  サイクロン集塵機
Ｃ２  排気塔
Ｃ３  二次灰収集部
【図１】
0004463772.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004463772.tif 000008