(57)【要約】【課題】燃焼用空気を供給するための送風機や燃焼用バーナーを使用せず、被焼却物の自燃のみで完全燃焼させると共に、被焼却物の燃焼によって発生した煙の微粒子をヒーターによって再燃焼させることにより、煙を無くし且つ触媒との作用により臭いを除去して完全な無煙化、無臭化を達成し得る焼却炉を提供する。【解決手段】内部に燃焼室２を形成し、外周側を断熱材７で覆った炉本体１と、燃焼室２に連なって形成された煙突３とからなり、炉本体１には、被焼却物を燃焼室２に被焼却物を投入する投入口４を設け、火床Ｒより下方位置に自燃吸気するための吸気孔６を設け、煙突３内には、煙の微粒子を再燃焼させるためのヒーター８と、ヒーター８を通過した煙の超微粒子成分とその臭いを除去する触媒体９とを設けてなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に燃焼室を形成し、外周側を断熱材で覆った炉本体と、燃焼室に連なって形成された煙突とからなり、炉本体には、被焼却物を燃焼室に投入するための投入口を設けると共に、燃焼室内の火床より下方位置に自燃吸気するための吸気孔を設け、煙突内には、煙の微粒子を再燃焼させるためのヒーターと、ヒーターを通過した煙の超微粒子成分とその臭いを除去する触媒体とを設けてなることを特徴とする焼却炉。
【請求項２】
炉本体の内部には、炉本体内の高熱により水を沸騰させて水蒸気をつくり、その水蒸気を再加熱して過熱水蒸気を発生させるための過熱水蒸気発生手段を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の焼却炉。
【請求項３】
過熱水蒸気発生手段は、沸騰タンクと、このタンク内に常に一定水位になるように水を供給する給水器と、沸騰タンクに連設され、タンク内で発生した水蒸気を再加熱して過熱水蒸気の状態でタンク外に噴霧させるための、多数の噴霧孔を有する中空扁平状の過熱水蒸気噴霧器とからなることを特徴とする請求項２に記載の焼却炉。
【請求項４】
煙突には、燃焼室内で発生した煙を煙突に吸引誘導して排出するためのエジェクター真空ポンプ手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般の塵芥物や廃棄物を焼却するにあたって、燃焼用空気を供給する送風機や燃焼用バーナーを使用せず、被焼却物の自燃のみで燃焼させる小型の焼却炉の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被焼却物に着火した後、被焼却物の自燃のみで燃焼させる焼却炉は公知であり、例えば特許文献１に開示されている。この公知の焼却炉によれば、炉内に被焼却物を投入してバーナーで着火し、排煙と予熱空気とを衝突混合させながら燃焼を行い、所定の温度になったら、バーナーでの燃焼を停止し、排煙と予熱空気とを衝突混合させつつ、炉内の高温雰囲気と、被焼却物の燃焼による相互作用で自燃させるようにしている。
【特許文献１】特開平５−２５７７２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１の焼却炉の構造では、常時自燃のみで被焼却物を完全に燃焼させることは難しく、そのために焼却炉の燃焼室排煙部内に燃料油の添加部を設けて、不完全燃焼により煙突先端から黒煙が発生した場合に、排煙部に灯油等の燃料油を添加して、燃焼を促進するようにしている。従って、燃料油タンクを設置するためのスペースや給油配管の組み込みが必要となって、装置全体が複雑且つ大型化すると共に、給油バルブの開発操作が煩わしく、加えて化学燃料を使用することにより新たなＣＯ2 等の二次公害の発生原因となる等の問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、燃焼用空気を供給するための送風機や燃焼用バーナーを使用せず、被焼却物の自燃のみで完全燃焼させると共に、被焼却物の燃焼によって発生した煙の微粒子をヒーターによって再燃焼させることにより、煙を無くし且つ触媒との作用により臭いを除去して完全な無煙化、無臭化を図り、更に高温燃焼させることによって廃液の発生を無くするようにした焼却炉を提供することを目的とする。本発明の他の目手的は、炉内内の高熱を利用して炉内に過熱水蒸気を発生させることにより、ダイオキシンの発生を抑制することができる焼却炉を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、内部に燃焼室２を形成し、外周側を断熱材７で覆った炉本体１と、燃焼室２に連なって形成された煙突３とからなり、炉本体１には、被焼却物を燃焼室２に投入するための投入口４を設けると共に、燃焼室２内の火床Ｒより下方位置に自燃吸気するための吸気孔６を設け、煙突３内には、煙の微粒子を再燃焼させるためのヒーター８と、ヒーター８を通過した煙の超微粒子成分とその臭いを除去する触媒体９とを設けてなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、炉本体１の内部には、炉本体１内の高熱により水を沸騰させて水蒸気をつくり、その水蒸気を再加熱して過熱水蒸気を発生させるための過熱水蒸気発生手段１１を設けてなることを特徴とする。
【０００７】
請求項３は、請求項２に記載の焼却炉において、過熱水蒸気発生手段１１は、沸騰タンク１９と、このタンク１９内に常に一定水位になるように水を供給する給水器２０と、沸騰タンク１９に連設され、タンク１９内で発生した水蒸気を再加熱して過熱水蒸気の状態でタンク１９外に噴霧させるための、多数の噴霧孔２１ｏを有する中空扁平状の過熱水蒸気噴霧器２１とからなることを特徴とする。
【０００８】
請求項４は、請求項１〜３の何れかに記載の焼却炉において、煙突３には、燃焼室２内で発生した煙を煙突３に吸引誘導して排出するためのエジェクター真空ポンプ手段１１を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の焼却炉によれば、灯油等の助燃材を不要とし、被焼却物の自燃のみで完全燃焼させることができると共に、被焼却物の燃焼によって発生した煙をヒーター８により再燃焼させ且つ触媒体９により臭いを除去して完全な無煙化及び無臭化を達成することができる。
【００１０】
特に、炉本体１の外周側を断熱材７で覆うと共に、火床Ｒの下方に自燃吸気するための吸気孔６を設け、しかも煙突３内にヒーター８を設けたことによって、燃焼室２での被焼却物の燃焼効率を高め、炭化炉にしては比較的高温で燃焼させることができるから、被焼却物の燃焼によって発生した煙が炉壁で一部水滴化しても、それが下方へ伝わり落ちるまでに蒸発乾燥し、やがてタール化し炭化して、薄い炭化の壁を形成し、やがてそれも剥がれ落ちて炉内で燃焼することになり、その結果として、廃液、特に一般の塵芥物や廃棄物から発生することのある有害な廃液を炉内で消去することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、炉本体１の内部に設けた過熱水蒸気発生手段１１によって過熱水蒸気を炉本体１内に供給してやることにより、被焼却物の炭化を促進し、その炭化速度を速めると共に、被焼却物の燃焼時におけるダイオキシン等の有害物質の発生を抑制することができる。また、この過熱水蒸気発生手段１１は、外部からの熱源を使わず、炉本体１内の高熱を利用するものであるから、電気もガスも使用する必要がなく、極めて経済的で、省エネにも貢献することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、過熱水蒸気発生手段１１は、沸騰タンク１９と、このタンク１９内に常に一定水位になるように水を供給する給水器２０と、多数の噴霧孔２１ｏを有する中空扁平状の過熱水蒸気噴霧器２１とからなるため、過熱水蒸気を有効に発生させることができると共に、構造が簡単にして且つコンパクとなる。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、煙突３には、燃焼室２内で発生した煙を煙突３に吸引誘導して排出するためのエジェクター真空ポンプ手段１１を設けているから、このポンプ手段１１のエジェクター効果により燃焼室２内の煙を煙突３内へ吸引することにより、燃焼効率を一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図１は本発明に係る焼却炉を示す一部縦断正面図であり、図２は縦断側面図である。この焼却炉は、内部に燃焼室２を形成した炉本体１と、燃焼室２に連なって形成された煙突３とからなるもので、炉本体１は、夫々耐熱性鉄板からなる前壁部１ａと後壁部１ｂと左右側壁部１ｃ，１ｃと上壁部１ｄと底壁部１ｅとによって箱形に形成され、燃焼室２の下部に火床Ｒが設けられている。
【００１５】
炉本体１の前壁部１ａには上部側に被焼却物を燃焼室２に投入するための投入口４が形成され、前壁部１ａの下端部には灰取出口５が形成され、これら投入口４及び灰取出口５には夫々、開閉可能な密閉蓋４ａ，５ａが設けられている。左右側壁部１ｃ，１ｃには、火床Ｒよりも下方位置に自燃吸気するための吸気孔６が所要数個設けられている。また、上壁部１ｄの後端部側には燃焼室２に連なる煙突３が立設されている。
【００１６】
そして、炉本体１の各壁部１ａ〜１ｅ、煙突３及び密閉蓋４ａ，５ａの夫々外側にはロックウール等からなる断熱材７が貼り付けられている。尚、側壁部１ｃに設けられる吸気孔６は、図示のように断熱材７を貫通している。また、断熱材７はその外面を比較的薄い金属板等の外被板で覆うことが望ましい。
【００１７】
煙突３内には、煙の微粒子を加熱して再燃焼させるためのヒーター８と、このヒーター８を通過した煙の超微粒子成分とその臭いを除去する触媒体９とが設けられ、更に煙突３内には、燃焼室２内で発生した煙を煙突に吸引誘導するためのエジェクター真空ポンプ手段１０が設けられている。
【００１８】
炉本体１の内部上方には、焼却炉使用中における炉本体１内の高熱により水を沸騰させて水蒸気をつくり、その水蒸気を再加熱して過熱水蒸気を発生させるための過熱水蒸気発生手段１１が設けられている。
【００１９】
前記ヒーター８は、煙の微粒子を８００℃程度に加熱して再燃焼させるためのもので、図３の(a) に示すように、金属箔の両面に均一な波形を形成したパルブラット（オパーツ株式会社の商品名）と称される長尺帯状加熱体１２にアルミナ絶縁テープ１３を重ね合わせたものを渦巻き状に巻回することによって形成される多孔集積体からなり、この多孔集積体を煙突３の一部を構成する耐熱性鉄パイプ１４内に嵌挿配備して、この多孔集積体に通電加熱するようになっている。
【００２０】
前記触媒体９は、図３の(b) に示すように、前記ヒーター８で再燃焼された煙に含有する超微粒子の活性炭素繊維や酸化チタン、活性炭等に白金粒子を混合したものをハニカム状に成形した白金触媒が好ましい。この触媒体９は、煙突３の一部を構成する耐熱性鉄パイプ１８内に嵌装され、ヒーター８を通り抜けた煙が約４００℃〜６００℃まで降温した部位に設置される。
【００２１】
尚、ヒーター８としては、上記のように長尺帯状加熱体１２にアルミナ絶縁テープ１３を重ね合わせて渦巻き状に巻回した多孔集積体からなるもの以外に、電気で発熱する発熱線をコイル状に巻回したものや、セラミック製円筒体の内周面に電気で発熱するニクロム線を配置したものを使用することもできるが、そのようなものでは、煙の流体物を消去するのに８００℃の高温を常時確保するためには、コイルや円筒を高くし、下部で一定の温度に上げ、その温度を上部で再加熱する必要があり、コイルや円筒及びニクロム線の距離を長く確保しなければならず、製作コストが高くつく上、高温になるまでの時間が非常に長くかかる。この点、上記多孔集積体からなるヒーター８は、小形でコンパクトな構造となり、コストも安くできる上に、瞬時に高温を確保できる大きな利点を有する。
【００２２】
また煙突３内に設けられたエジェクター真空ポンプ手段１０は、図１及び図２に示すように、送風機１５に連結された送風管１６の先端ノズル部１６ａを、煙突３内に上向きに突入させると共に、煙突３内の上部側に絞り管部１７を設けたもので、送風機１５によって送風管１６のノズル部１６ａから圧縮空気を高速流で噴出させると、エジェクター効果により燃焼室２内の煙を煙突３内へ吸引し、この燃焼室２からの煙とノズル部１６ａからの空気とを絞り管部１７から吐出させるようになっている。
【００２３】
前記過熱水蒸気発生手段１１は、炉本体１内の高熱により水を沸騰させて水蒸気をつくりこれを再加熱して過熱水蒸気を発生させるもので、図１、図２及び図４に示すように、炉本体１内の上方部に宙架される沸騰タンク１９と、この沸騰タンク１９内に常に一定水位ＷＬになるように水を供給する給水器２０と、沸騰タンク１９に連設され、沸騰タンク１９内で発生した水蒸気を再加熱して過熱水蒸気の状態でタンク１９の外に噴霧させるための、多数の噴霧孔２１ｏを有する複数の中空扁平状過熱水蒸気噴霧器２１とから構成される。
【００２４】
上記沸騰タンク１９、給水器２０及び過熱水蒸気噴霧器２１は夫々例えばステンレス材によって形成される。給水器２０は、ホッパー２０ａと注水管２０ｂとホッパー２０ａの上端部を密閉する開閉蓋２０ｃとからなるもので、注水管２１ｂの下端部側を沸騰タンク１９内に突入させて、その下端が一定水位ＷＬに位置するように沸騰タンク１９に取り付けられる。注水管２１ｂには開閉弁２２が設けられる。沸騰タンク１９の水位ＷＬは、タンク１９内の例えば上半分程度が蒸気発生用空間部を形成するようにタンク１９の深さの１／２程度に設定される。
【００２５】
この過熱水蒸気発生手段１１は、炉本体１の燃焼室２内で被焼却物を燃焼する時の炉本体１内の高温（４００℃〜７００℃）を利用して過熱水蒸気を発生し、炉本体１内に噴霧供給するようにしたもので、使用にあたっては、先ず、給水器２０により沸騰タンク１９内に一定水位ＷＬまで水を供給する。この給水器２０は、ホッパー２０ａ内部が真空状態にあって、沸騰タンク１９内の水の蒸発によって水位ＷＬが下がる分だけホッパー２０ａ内の水を注水管２０ｂからタンク１９内に注水して、タンク１９内を常に一定水位ＷＬに維持する。
【００２６】
しかして、炉本体１内の高温によって沸騰タンク１９内の水が蒸発すると、その水蒸気は、沸騰タンク１９内の上部から各過熱水蒸気噴霧器２１に流入し、そこで再過熱されて２００℃〜５００℃の過熱水蒸気となり、各噴霧器２１の噴霧孔２１ｏから炉本体１内に過熱水蒸気が噴霧供給されることによって、被焼却物の炭化を促進し、その炭化速度を速めると共に、被焼却物の燃焼時に発生するダイオキシン等の有害物質を９９．９％除去することができる。
【００２７】
上記のような構成よりなる焼却炉の使用にあたっては、あらかじめ新聞紙等の燃え易い着火材料を炉本体１内の燃焼室２の底部（火床Ｒ側）に入れておいて、投入口４より被焼却物を燃焼室２内にほぼ一杯になるまで投入し、灰取出口５の密閉蓋５ａを開けて、火床Ｒの下方から着火材料に点火する。しばらくは密閉蓋５ａを開けたままにしておくと、被焼却物は酸化燃焼するが、灰取出口５の密閉蓋５ａを閉めると、その後は吸気孔６からの吸気のみで被焼却物は還元燃焼（熱分解）に移って自燃状態に入り、被焼却物は炭焼き状態となって炭化していく。炭化した被焼却物は輻射熱効果によって完全に灰化する。
【００２８】
燃焼によって発生する煙は煙突３に入るが、煙突３には、下部側にヒーター８、その上部側に触媒体９が設けてあるから、煙突３内に入った煙は、ヒーター８によって８００℃程度に再燃焼され、且つ触媒体９により臭いが除去されて、完全に無煙化、無臭化されることになる。
【００２９】
この場合、ヒーター８として、金属箔の両面に均一な波形を形成したパルブラットと称される長尺帯状加熱体１２にアルミナ絶縁テープ１３を重ね合わせたものを渦巻き状に巻回して形成される多孔集積体を使用すると共に、触媒体９としてハニカム状の白金触媒を使用しているから、約８００℃の高温を瞬時に確保することができ、炉本体１内の被焼却物に着火後、瞬時に煙と臭いを消去することができる。
【００３０】
また、この焼却炉は、自燃方式、燻焼方式であることから、木炭を作る場合の木酢液や竹炭を作る場合の竹酢液のように、一般の塵芥物を処理する時には最も有害な廃液が発生することになるが、この発明の焼却炉によれば、そのような廃液の発生を無くすることができる。
【００３１】
即ち、そもそも、廃液は煙が冷やされて水滴化し、それが集合して廃液となるのであるから、要は煙を冷やさないことが肝要である。そのため炉本体１の外周を前記したように断熱材７で覆っている。しかしながら、それだけでは、ある程度廃液の発生は防ぐことができるが、未だ十分ではなく、また炉本体１の下部の残灰を湿らせてしまう。それには、炉本体１内の温度をもっと高温に保ち、炉本体１内壁を廃液が伝わる時に炉本体１内壁の高温で蒸発させる必要がある。そこで、この焼却炉の炉本体１では、前記したように火床Ｒよりも下方位置に自燃吸気するための吸気孔６を設け、尚且つ煙突３内にヒーター８を設けることによって、炉本体１内の燃焼室２での燃焼効率を向上させ、炭化炉にしては比較的高温で燃焼させることができるようにしている。
【００３２】
それにより、煙は炉本体１の内壁上部側で一部は水滴化するものの、下部側へ伝わり落ちるまでに蒸発乾燥させることができ、それはやがてタール化し炭化して、薄い炭化壁を形成し、そしてそれはやがて剥がれ落ちて炉本体１内に落下し燃焼し、その繰り返しによって廃液を消去できるのみならず、炉本体１の内壁を保護する結果となった。
【００３３】
また、この焼却炉では炉本体１の内部に、被焼却物の燃焼時における炉本体１内の高熱により水を沸騰させて水蒸気をつくり、その水蒸気を再加熱して過熱水蒸気を発生させるための過熱水蒸気発生手段１１を設けているから、これによって炉本体１内に過熱水蒸気を供給してやることにより、被焼却物の炭化を促進し、その炭化速度を速めると共に、被焼却物の燃焼時に発生するダイオキシン等の有害物質を殆ど除去することができる。
【００３４】
また、この焼却炉では、燃焼室２内で発生した煙を煙突３に吸引誘導して排出するためのエジェクター真空ポンプ手段１１を煙突３に設けているから、このポンプ手段１１のエジェクター効果で燃焼室２内の煙を煙突３内へ吸引することにより、燃焼効率を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る焼却炉を示す一部縦断正面図である。
【図２】図１に示す焼却炉の縦断側面図である。
【図３】(a) は触媒体の外観斜視図、(b) は多孔集積体からなるヒーターとこれを収容する耐熱性鉄パイプを示す斜視図である。
【図４】過熱水蒸気発生手段を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１              炉本体
２              燃焼室
３              煙突
４              投入口
６              吸気孔
７              断熱材
８              ヒーター
９              触媒体
１０            エジェクター真空ポンプ手段
１１            過熱水蒸気発生手段
１９            沸騰タンク
２０            給水器
２１            過熱水蒸気噴霧器
２１ｏ          噴霧孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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