(57)【要約】【課題】  外部燃料の使用量を少量に節減する。【解決手段】  燃焼室２の火格子４の上方空間に空気供給管９を鉛直方向に設け、空気供給管９に空気Ａを放射状に噴出する複数の噴出孔９ａを所定間隔おいて複数段設け、火格子４の中央部に空気供給管９より少量の空気Ａを被焼却物Ｓへ供給する送風管５を設け、火格子４の側方位置に着火バーナー７を設ける。火格子４上の被焼却物Ｓは送風管５の空気Ａで燻り状態を持続させてガスを発生する。ガスは空気供給管９のエアカーテン状の空気Ａと混合し、燃焼室２を遮断するような高温の燃焼膜が形成される。被焼却物Ｓは燃焼膜の輻射のみでガス化が継続されるから、着火バーナー７は途中で停止できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉の火格子の上方空間に空気供給管を鉛直方向に設け、空気供給管に空気を放射状に噴出する複数の噴出孔を所定間隔おいて複数段設け、火格子の下方から空気供給管より少量の空気を被焼却物へ供給する送風管を設け、火格子の側方位置に着火バーナーを設けた、乾留ガス化燃焼炉。
【請求項２】
空気供給管の一段の複数の噴出孔が、円周方向に沿って千鳥状に配列されるように形成したものである、請求項１記載の乾留ガス化燃焼炉。
【請求項３】
燃焼炉の空気供給管の上方空間に熱交換器を設けた、請求項１又は２記載の乾留ガス化燃焼炉。
【請求項４】
燃焼炉の上部に集塵機を設けた、請求項１〜３いずれか記載の乾留ガス化燃焼炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分を多く含む食品汚泥や動物の糞尿等の廃棄物の焼却に好適な乾留ガス化燃焼炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水分を多く含む廃棄物を焼却処理できる燃焼炉が特許文献１，２に開示されている。特許文献１の技術は、燃焼炉の上部に被焼却物を噴霧する噴霧装置を設け、燃焼炉の下部にバーナーを設けた構造を特徴としており、炉内を噴霧降下中の被焼却物の水分がバーナーの高温ガスで蒸発され、固形分がバーナーの火炎で燃焼されるようにしたものである。
【０００３】
また、特許文献２の技術は、燃焼炉の上部に被焼却物の投入口を設け、投入口の直下に傘状の回転羽根を設け、燃焼炉内に空気を供給する３箇所の空気供給部を設け、燃焼炉の側部にバーナーを設けた構造を特徴としており、投入された被焼却物が回転羽根で炉内の空間に万遍なく送り込まれてバーナーの火炎で均等に燃焼されるようにしたものである。
【０００４】
ところで、これらの技術は燃焼を持続させるために燃料を供給し続ける必要があり、燃料費が嵩むという問題があった。そこで、空気を放射状に噴出させる複数段の噴出孔を備えた送風管を燃焼炉内の火格子の上方空間に配管し、下段で発生する被焼却物の未燃ガスを上段の燃焼空気により再燃焼させ、その際の燃料供給を不要にできるようにしたガス化焼却炉が特許文献３に開示されている。
【０００５】
しかしながら、この技術は被焼却物を火格子上でガス化燃焼させる為の空気と発生したガスを火格子の上方空間で燃焼させる為の空気を同一の管で供給するから、空気量を独立して調整できず、大量の空気では火格子上の被焼却物を吹き飛ばしてしまい、小量の空気では燃焼され難い。したがって、自燃容易な被焼却物では小量の空気でも燃焼可能であるが、含水率の高い食品汚泥や動物の糞尿では燃焼に大量の空気を必要とするから不向きであるという問題があった。
【特許文献１】特開平１０−１１５４１１号公報
【特許文献２】特開２０００−９７４１２号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０９２３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、燃料の使用量を少量に節減でき、しかも自燃不可能な含水率の高い廃棄物も黒煙や白煙の発生なく高温燃焼できるようにした乾留ガス化燃焼炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  燃焼炉の火格子の上方空間に空気供給管を鉛直方向に設け、空気供給管に空気を放射状に噴出する複数の噴出孔を所定間隔おいて複数段設け、火格子の下方から空気供給管より少量の空気を被焼却物へ供給する送風管を設け、火格子の側方位置に着火バーナーを設けたことを特徴とする、乾留ガス化燃焼炉
２）  空気供給管の一段の複数の噴出孔が、円周方向に沿って千鳥状に配列されるように形成したものである、前記１）記載の乾留ガス化燃焼炉
３）  燃焼炉の空気供給管の上方空間に熱交換器を設けた、前記１）又は２）記載の乾留ガス化燃焼炉
４）  燃焼炉の上部に集塵機を設けた、前記１）〜３）いずれか記載の乾留ガス化燃焼炉
にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被焼却物を燃焼炉内に投入後、着火バーナーを稼動するとともに空気供給管と送風管で空気を供給し、空気供給管の空気は複数段のエアカーテンが形成されるように放射状に噴出する。送風管の空気量は空気供給管より小量に調整される。火格子に載った被焼却物は着火バーナーで火種をもらい、送風管の空気で燻り状態を持続させてガスを発生する。ガスは空気供給管の空気と混合して燃焼炉内を遮断するような高温の燃焼膜が形成され、被焼却物は燃焼膜の輻射や耐火材の蓄熱による輻射によってガス化が継続される。
【０００９】
したがって、その後着火バーナーを途中で停止してもその他の熱源が不要なまま定常的に燃焼するから、燃料の使用は稼動初期のみで連続稼動中の供給は不要となり、燃料を大幅に節減できる。すなわち、着火バーナーの燃焼熱を蓄熱した耐火材の輻射熱で着火バーナーの停止後も水分蒸発・ガス発生・エアカーテン状の空気と混合・燃焼・輻射熱の蓄熱というサイクルを形成できる。特に送風管で空気供給管より少量の空気を火格子に供給するから、火格子上の被焼却物は吹き飛ばすことなく小量の空気で安定的にガス化燃焼されるとともに、発生したガスは上方空間で大量の空気により確実に燃焼され、従来技術と比較して含水率の高い廃棄物でも高温燃焼の持続を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の空気供給管の一段の複数の噴出孔は、円周方向に沿って千鳥状に配列されるように形成するのが望ましい。一列に形成すると空気の噴出量が不足し、噴出孔を大きく形成すると空気供給管の耐久性が低下する。燃焼炉の上部には集塵機を設け、煤塵を分離して排ガスを排出できるようにする。空気供給管の上方空間には熱交換器で排ガスから熱風を造り出す装置を設けたり、温水器で排ガスから温水を造り出す装置を設けて廃熱を有効利用できるようにしてもよい。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は実施例の乾留ガス化燃焼炉の説明図、図２は実施例の空気供給管の側面図及びそのＡ−Ａ断面図、図３は実施例の空気供給管の空気の噴出を示す乾留ガス化燃焼炉の断面図である。図中、１は乾留ガス化燃焼炉、１ａは鉄皮、１ｂは耐火材、２は燃焼室、２ａは点検孔、３は灰留室、３ａは灰出し扉、４は火格子、４ａは揺動レバー、５は送風管、６は送風機、７は着火バーナー、８は遮断ゲート、９は空気供給管、９ａは噴出孔、１０は中継管、１１は送風機、１２は投入装置、１２ａはピストン、１２ｂは扉、１２ｃは移送コンベアー、１３は燃焼室蓋、１４は集塵機、１５は熱交換器、１６は送風機、Ａは空気、Ｈは灰、Ｓは被焼却物である。
【００１２】
本実施例の乾留ガス化燃焼炉１は、図１に示すように上部が開放された円筒状の燃焼室２と灰Ｈを収容する灰留室３を有し、鉄皮１ａの内側に高アルミナ質キャスタブルからなる耐火材１ｂを被覆している。燃焼室２の下方には被焼却物Ｓを載せる火格子４を設け、火格子４を揺動させて灰Ｈを落とす揺動レバー４ａを設けている。火格子４の中央部には空気Ａを放射状に噴出する複数の送風孔を備えた送風管５を配管し、送風管５に空気Ａを供給する送風機６を乾留ガス化燃焼炉１の外部に設けている。火格子４の側方のやや上方位置には着火バーナー７を設け、燃焼室２の側方を開口して点検孔２ａを設けている。火格子４の下方には落下した灰Ｈを灰留室３へ収容して遮蔽する二重構造の遮断ゲート８を開閉自在に設け、灰留室３の灰Ｈを乾留ガス化燃焼炉１の外部に取り出す灰出し扉３ａを設けている。
【００１３】
火格子４の上方には空気Ａを放射状に噴出する複数の噴出孔９ａを備えた空気供給管９を配管し、空気供給管９に空気Ａを供給する送風機１１を乾留ガス化燃焼炉１の外部に設けて中継管１０と接続している。噴出孔９ａは孔径が５〜６ｍｍで、図２に示すように円周方向に沿って千鳥状に配列されるように一段当たり１６箇所、且つこれを鉛直方向に沿って一定間隔をおいて複数段に形成され、終端は閉塞している。燃焼室２の空気供給管９の側方位置は開口して被焼却物Ｓをピストン１２ａで押し出して投入する扉１２ｂを備えた投入装置１２を設けている。投入装置１２は扉１２ｂを人手によって開閉し、被焼却物Ｓを逐次投入するような構成にしているが、移送コンベアー１２ｃの様な移動供給手段を設け、扉１２ｂを自動開閉することも可能であり、本発明は特に食品汚泥や動物の糞尿の処理を目指している為、スクリュー投入装置による連続投入装置の設置も選択肢に入れている。燃焼室２の上部には燃焼室蓋１３を設けてその側部に集塵機１４を取り付け、空気供給管９の上方空間には熱交換器１５を設け、熱交換器１５に送気する送風機１６を設けている。
【００１４】
被焼却物Ｓをピストン１２ａで押し出して燃焼室２へ投入し、着火バーナー７を稼動させて送風機６，１１で空気Ａを燃焼室２に供給する。空気供給管９の空気Ａは、図３に示すように中央部から耐火材１ｂへ向けて放射状に噴出されるとともに、千鳥状の配列により部分的にオーバーラップ（斜線部分）して複数段のエアカーテンが形成される。送風管５の空気Ａの供給量は空気供給管９のおよそ１／１０程度の少量に調整する。なお、着火バーナー７の燃料は灯油を使用している。
【００１５】
火格子４に載った被焼却物Ｓは着火バーナー７で火種をもらい、送風管５の空気Ａで燻り状態を持続させてガスを発生する。ガスは空気供給管９の空気Ａと混合して燃焼室２を遮断するような高温の燃焼膜が複数段形成され、被焼却物Ｓは燃焼膜の輻射のみでガス化が継続される。耐火材１ｂは燃焼熱を蓄積して輻射熱となり、被焼却物Ｓを完全に燃焼して灰化させる。排ガスは熱交換器１５で冷却されるとともに送風機１６による空気は熱せられて熱風が造られ、乾燥機（図示せず）等に利用される。燃焼は投入装置１２への被焼却物Ｓの定量供給により安定するとともに無人化が可能となる。火格子４は揺動により通風が良好なものとなって最適燃焼が行われる位置が安定する。灰留室３は遮断ゲート８で燃焼室２から遮蔽し、燃焼中でも灰Ｈを外部に排出させることができて作業が効率的に行えるとともに炉全体がコンパクトになる。
【００１６】
その後、着火バーナー７を途中で停止してもその他の熱源が不要なまま定常的に燃焼し、燃料の使用は稼動初期のみで連続稼動中の供給は不要となる。着火バーナー７を停止するまでの燃料の使用量はおよそ１０Ｌ／ｈであった。空気Ａの噴出により形成される火炎は視認で黒煙は観察されなかった。空気供給管９の鉛直方向の中間位置で燃焼室２の温度を熱伝対で計測したところ８００〜１１００℃という高温を達成していることが確認された。着火バーナー７による助燃が無い状態でこのような高温の燃焼が達成されていることから、空気供給管９への火炎からの熱伝達によって燃焼室２に供給される空気Ａがある程度高温になっていることが予想される。
【００１７】
表１に排ガス中に含まれる各種の有害排出物を測定した結果を示している。処理能力５０ｋｇ／ｈ未満の焼却炉についてはダイオキシン類測定・煤塵測定の義務はないが、処理能力５０〜２００ｋｇ／ｈの焼却炉についての規制値を参考として示している。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
このように各種の有害排出物の発生が十分抑制されている。ガス化の段階とともにその後の燃焼の段階でも有害物質の生成は微量で、完全燃焼に近い燃焼が達成されていることが確認できる。このような燃焼の達成には、円周方向の噴出孔９ａを鉛直方向に沿って複数段に配置したことにより、燃焼室２の上方空間が二次燃焼室のような役割を果たしていると考えられる。
【００２０】
以上説明したように、本実施例によればガス化室と燃焼室との区別が無い簡略な構造ながらも被焼却物Ｓを間接加熱ガス化し、ダイオキシン類の発生を極力抑制する。また、被焼却物Ｓ以外に外部から供給する燃料は稼動初期のみ必要で定常的には必要としない自立型の稼動が達成できる。さらに、燃焼室２は８００℃以上の高温に保たれ、排ガスの分析の結果は有害排出物の発生は十分抑制されていることが確認された。
【００２１】
よって、自燃可能な紙屑・木屑・廃プラスチック・ゴム等の燃焼にあっては、それが酸化燃焼であれ乾留ガス化燃焼であれ、燃焼中１０００℃を超えることは多々あるが、含水率４０〜５０％の食品汚泥や動物の糞尿を燃焼し、蒸発する水分を分解して水素を燃焼することで１０００℃以上の高温を持続させる例は他に比類を見ない。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の乾留ガス化燃焼炉は、自燃可能な廃棄物はもとより、食品汚泥や動物の糞尿等水分を多く含んだ廃棄物で特に飽和状態にある物を燃焼し、高温燃焼から得られる廃熱を必要とするような施設に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例の乾留ガス化燃焼炉の説明図である。
【図２】実施例の空気供給管の側面図及びそのＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施例の空気供給管の空気の噴出を示す乾留ガス化燃焼炉の断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  乾留ガス化燃焼炉
１ａ  鉄皮
１ｂ  耐火材
２  燃焼室
２ａ  点検孔
３  灰留室
３ａ  灰出し扉
４  火格子
４ａ  揺動レバー
５  送風管
６  送風機
７  着火バーナー
８  遮断ゲート
９  空気供給管
９ａ  噴出孔
１０  中継管
１１  送風機
１２  投入装置
１２ａ  ピストン
１２ｂ  扉
１２ｃ  移送コンベアー
１３  燃焼室蓋
１４  集塵機
１５  熱交換器
１６  送風機
Ａ  空気
Ｈ  灰
Ｓ  被焼却物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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