(57)【要約】      （修正有）【課題】焼却炉において構造の簡素化、起動時間の短縮、未燃分の極小化、灰取出の簡素化を図る。【解決手段】焼却物の燃焼残さ中の未燃分を再度熱分解するため、残さ流動熱分解室を最下部に配置し、一次燃焼室、焼却物投入部、二次燃焼室、煙突の順に上方に向かって積層することにより、構造の簡素化、単純なガス流れ、燃焼残磋の１ヶ所集積を可能にする。  炉壁は金属薄板二重壁構造とし、二重壁の空間に冷却空気を流し、併せて冷却水管を設置する。  冷却空気は灰取出し扉のある残さ流動分解室側面の二重壁空間内に供給し、炉壁を冷却しながら上方に向かって流れ、途中適宜に設けられた燃焼空気ノズルに空気を分流しつつ二次燃焼室の上端に達する。そこでこの冷却空気を周壁の多数の穴から高温排ガスに向かって吹出し、排ガスの冷却を行って煙突を保護する。 【選択図】図２
2007003043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉の構成は円筒直立形とし、下部より上部へ向かって残さ流動分解室、次燃焼室、廃棄物投入部、二次燃焼室、煙突の順に積層し、一次燃焼室の下部に残さ流動分解室を設けたことを特徴とする焼却炉。
【請求項２】
各燃焼室の壁は２重壁とし、その中間に冷却空気を旋回させて流し、各燃焼室壁を冷却すること、また二重壁の中間には冷却管を設け、外部に設けた水タンクより水を循環させて、炉壁の冷却を更に強力に行い、且つ熱の回収を可能にしたこと、これにより耐火材、保温材の使用を皆無になし得ること。
【請求項３】
燃焼用空気は二重壁中間に流入した冷却用空気の一部を適宜分流して供給することにより、一台の送風機で可能にしたこと、このため各燃焼室壁には空気導入ノズルを設けたこと。
【請求項４】
残さ流動分解室の流動ガスとして、燃焼ガスまたは冷却空気を利用し、焼却物を流動攪拌し且つその熱によって分解を促進すること。
【請求項５】
焼却物投入部内筒は一次燃焼室内筒並びに二次燃焼室内筒に挿入し、スライド可能にし、各内筒の熱伸びを逃がす構造とする、またスライド部の微細な隙間より冷却空気が流れるようにし、スライド部の固着防止を計ると共に、炉内の全周に亘って、燃焼空気を送り込むことを可能にすること。
【請求項６】
冷却空気を煙突入り口で排ガス側に混入し、煙突内のガス温度を下げ煙突の構成を一重壁としてもメタル焼損あるいは外部塗装の焼け防止を計れること。
【請求項７】
焼却灰は一次燃焼室の火格子より残さ流動分解室に落下し、流動火格子上にて熱ガスにより攪拌並びに熱分解し灰中未燃分を減少させること。
【請求項８】
残さ流動分解室の壁には灰取出扉を設ける。またこの部分の二重炉壁には水冷管配置が難しいので、空冷を強化するため冷却空気の供給口を残さ流動分解室の側面に設けること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は例えば廃プラスチック系を多く有する医療並びに産業廃棄物、シュレッダダスト、農業用廃ビニ−ル、一般ごみ等の各種廃棄物を流動床熱分解焼却する廃棄物流動床熱分解室付き焼却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図1に従来の焼却炉の一例を示す。図1に於いて燃焼用空気送風機（Ｐ１）から送りだされた空気は燃焼用空気として一次燃焼室火格子（Ｐ５）の下側及び補助空気導入口（Ｐ２）に供給される。投入口（Ｐ３）より一次燃焼室（Ｐ４）に投入された焼却物は火格子（Ｐ５）の上で一次燃焼し，未燃ガスは補助空気導入口（Ｐ２）からの空気並びに二次燃焼室助燃バ−ナ（Ｐ６）により燃焼する。二次燃焼室（Ｐ７）を出た高温排ガス（Ｐ８）は排ガス冷却送風機（Ｐ９）からの空気による炉内負圧化のための誘引ノズル（Ｐ１０）により混合減温し、煙突（Ｐ１１）より放出される。一次燃焼室（Ｐ４）、二次燃焼室（Ｐ７）の各炉壁（Ｐ１２）は耐火キャスタブル等による断熱が施工されケ−シングメタルが保護されている。一次燃焼室（Ｐ４）で発生した未燃残さ及び灰は火格子（Ｐ５）の下に落下し灰排出扉（Ｐ１３）より外部に取り出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
然るに本例においては次の様な欠点がある。（その１）一次燃焼室火格子（Ｐ５）の下が灰溜室になっているが、この落下した灰はその後の分解処理が成されないため残磋中の未燃分が多い。（その２）残さ未燃分を少なくしようとすると、火格子目開きを細かくする必要に迫られ、これが目詰まりを起こし燃焼を悪化させる。（その３）炉壁（Ｐ１２）は一重でケ−シングメタル保護のため耐火断熱構造となっているので起動／停止に伴う温度静定時間が長く、起動／停止頻度の多い焼却炉には適さない。（その４）一次燃焼室（Ｐ４）と二次燃焼室（Ｐ７）とが横方向に並んでいるためガス流れが複雑で灰の堆積が２ヶ所に分かれている。また炉壁が耐火材のため据付時の重量が重くなるので運搬並びに吊り上げ重機が大型になる。（その５）送風機は燃焼用空気（Ｐ１）と排ガス冷却送風機（Ｐ９）の２台が必要である。また排ガスの冷却は誘引ノズルで吸引混合しているが誘引ノズル周辺の煙突メタルは冷却前の高温排ガスに曝されている。
【０００４】
本発明は上記の様な欠点を解決するために提案するものでその目的とするところは次の通りである。（その１）一次燃焼室の火格子下の未燃分を完全に分解燃焼させる。（その２）一次燃焼室、二次燃焼室を垂直方向に積層する方式とし、ガスの流れを垂直方向に単純化する。（その３）炉壁は耐火材を使用しない構造とし、壁面温度が短時間で常用域に到達し且つ材料の許容温度を超えない構造とする。
（その４）これらの冷却空気と燃焼空気を一台の送風機で可能にし、空気を二重壁に入れて二重壁から各部分に分配供給する。（その５）煙突を一重構造にするために冷却空気を活用して排ガス温度の低減をはかる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に関わる考案は、一次燃焼室から落下する灰中の未燃分を分解燃焼させるために最下部に残さ流動分解室を設け、焼却灰をすべて残さ流動分解室で受け止められること並びにガスの流れを単純化するために残さ流動分解室より上部に向かって一次燃焼室、廃棄物投入部、二次燃焼室、煙突の順に積層する構造とするものである。
請求項２に関わる考案は炉壁に耐火材を使用しない構造とするため、燃焼室は二重壁とし燃焼室壁面の冷却を行うために二重壁の空間に冷却空気を旋回して流し、且つ水冷冷却管を設ける構造とするものである。
請求項３に関わる考案は上記二重壁の冷却用空気と燃焼用空気を１台の送風機で実現するため二重壁中間に流入させた冷却空気の一部を分流して各燃焼室に燃焼用空気として供給できるように空気導入ノズルを適当数設けるものである。
請求項４に関わる考案は残さ流動分解室での攪拌熱分解を良好に行うために、燃焼ガスの一部又は加熱された冷却空気の一部を流動熱ガスとして活用するものである。
請求項５に関わる考案は上記二重壁構造の各部を積層するとき、各部の内筒を付き合わせて接続すると熱伸びが外筒により拘束され過大な応力が発生する。これを防止するため各部の内筒の直経を変えて微細な隙間を持った差込接続とし、且つその隙間を燃焼空気の供給通路として活用するものである。
請求項６に関わる考案は煙突に流入するガスの冷却を行う場合の冷却空気の供給方法として、上記二重壁の冷却に使用した空気を煙突入口の手前（二次燃焼室上端）で高温排ガスに対して周壁の多数の穴から吹き込む方法である。
請求項７に関わる考案は燃焼室で発生した未燃分を含む残さを、すべて残さ流動分解室に落とし、流動火格子上にて攪拌並びに熱分解を行って灰中未燃分を減少させる構成とするものである。
請求項８に関わる考案は灰の取り出しが流動分解室からの１ヶ所とし、この部分に灰の取り出し扉を設けること、並びにこの扉の冷却に水冷構造を組み込むと複雑になるのでこれを止めて、送風機の空気供給口を灰取出扉付近に設けて冷空気を強力に吹き付け、冷却を行うものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１に関わる考案では、上方に向かって積層された単純な構造の故に燃焼残さ並びに灰分は全て最下部の残さ流動分解室に落下し、残さ中の未燃分が完全に熱分解され、灰の取り出しも１ヶ所から行うことができる。また、ガス通路が単純であるため、通風抵抗が少なく誘引ノズルを使用しなくても自然通風力のみで燃焼室内を負圧に保つことができ有害ガスの噴出を防止できる。
本発明の請求項２に関わる考案では、燃焼室壁を金属薄板構造で形成しているので、壁温上昇が早く行われる。一方冷却空気と水冷管により冷却されているので、金属壁の温度は許容温度以下に保たれる。
本発明の請求項３に関わる考案では燃焼室空気は二重壁空間内の冷却空気を分流して供給できるので送風機は冷却送風機１台のみで良く、また空気の導入口位置並びに数は燃焼室内壁に比較的自由に設定でき、更に開口調節機構をを持ったノズルを使用すると空気量の適切な調整がし易い。
本発明の請求項４に関わる考案では、残さ流動熱分解ガスとして高温ガスを活用できるので、熱分解が効果的に行われる。
本発明の請求項５に関わる考案では、各燃焼室の内壁を適当な間隙の差込接続にしているので熱伸びを逃がすことができる。またこの間隙から燃焼空気の全周供給が可能となり、燃焼効率を高める。
本発明の請求項６に関わる考案では、煙突入口において、排ガスに対して冷却空気を外周から吹き込むので、高温ガスを煙突の中心部に押し寄せられること並びに冷却空気が一部煙突壁面に沿って流れるので、煙突壁面を低温に保つ効果が空気ノズル誘引混合方式に較べ大きい。
本発明請求項７に関わる考案では、未燃分を含む残さ即ち焼却灰は最下部の残さ流動分解室に集積し、更に熱分解によって未燃分を軽減するので、一次燃焼室で完全燃焼を期す必要が無く、従ってまた一次燃焼室の火格子の目開きも比較的大きくできる。このことは目詰まりによる燃焼悪化を防止できる上、火格子の製作を容易にする。
本発明請求項８に関わる考案は、灰の取出しは１ヶ所となり、灰取出扉は薄板一枚の軽量構造にすることができるので、灰取り出し作業が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以上の目的を達成するために本発明による焼却炉の構成例（第２図：本発明による焼却炉構成例）及び（図３：各部断面図）に示す。焼却炉の全体構成は円筒竪形形状となっており基板（記号Ｄ）、残さ流動分解室セクション（記号Ｓａ）、一次燃焼室セクション（記号Ｓｂ）、焼却物投入部（記号Ｓｃ）、二次燃焼室セクション（記号Ｓｄ）、煙突（記号Ｓｅ）、が下から順に積層された形で構成されている。残さ流動分解室（記号Ｓａ）から二次燃焼室セクション（記号Ｓｄ）までは二重壁構造となっており、各々の外筒がフランジ（記号Ａｄ、Ｅｃ、Ｅｄ）によって接続されて、組立てられている。
内筒はそれぞれの外筒に固定されている。
【０００８】
残さ流動分解室及び一次燃焼の内筒はその下端は基板（記号Ｄ）に全周で固定されその熱伸びは上方に向かって伸びる。二次燃焼室の内筒はその上端において、外筒フランジ（記号Ａｄ）に固定され、その熱伸びは下方に向かって伸びる。焼却物投入部内筒（記号Ｅａ）の下端は一次燃焼室の内筒（記号Ｄａ）との接続部は一定の深さ（δ）を以て重なり互いに伸びの拘束が発生しないように挿し込み構造となっている。焼却物投入口内筒（記号Ｅａ）の上端は二次燃焼室の内筒（記号Ａａ）に一定の深さ（δ）を以て重なり互いに伸びの拘束が発生しないように挿し込み構造になっている。内筒の重なり部分は微細な隙間がありこれより冷却空気の一部が燃焼室内に流れ、重なり部分に溶融物が固着を防止すると共に燃焼用空気の全周供給を行っている。基板（記号Ｄ）は残さ流動分解セクション（記号Ｓａ）及び一次燃焼室セクション（記号Ｓｂ）の内外筒を固定すると共に、本焼却炉全体の重量を受けるものである。基板（記号Ｄ）の中央には流動分解室形成ガス導入口（記号Ｄｅ）がある。
残さ流動分解セクション（記号Ｓａ）は基板（記号Ｄ）から一次燃焼室火格子（記号Ｂａ）までの部分で内筒、外筒、流動床作動媒体分散板（記号Ｄｃ）、流動層形成ガス導入口（記号Ｄｅ）、流動燃焼空気導入口（記号Ｂｃ）、焼却灰取出口（記号Ｄｄ）、が設けられている。一次燃焼室セクション（記号Ｓｂ）は火格子（記号Ｂａ）、燃焼空気導入口（記号Ｂｄ）、点火バ−ナ挿入口（記号Ｂｂ）がある。火格子は内筒に取り付けられた金具により支持され、残さ流動分解室セクション（記号Ｓａ）の内外筒を貫通して設けられた揺動レバ−（記号Ｂｅ）により上下に揺動可能になっている。内筒と外筒の空間には冷却水管が（記号Ｗｃ）が設けられている。
焼却物投入部（記号Ｓｃ）は焼却物を一次燃焼室に投入シュ−ト（記号Ｅｆ）を有する部分で内筒（記号Ｅａ）外筒（記号Ｅｂ）投入装置（記号Ｅｆ）から構成され、一次燃焼室の上に乗っている。内筒（記号Ｅａ）は一次燃焼室（記号Ｄａ）内筒に挿込むため径は若干小さいが、ほぼ同等であり燃焼室スペ−スになっている。必要に応じ二重壁内の冷却空気が二次燃焼室に吹き出すように空気導入口（記号Ｃａ）が取り付けられている。
二次燃焼室の内筒（記号Ａａ）は外筒（記号Ａｃ）の上部フランジ（記号Ａｄ）に固定され、内筒（記号Ａａ）の上端には二重壁内の冷却空気（記号Ａｂ）が煙突入口内に吹き出すように適度の穴（記号Ａｅ）が開いている。内筒と外筒の空間には冷却管（記号Ｗｃ）が設けられている。煙突（記号Ｓｅ）は二次燃焼室内筒より小径で一重壁で構成され吹出速度と吹出高さを確保している。
本焼却炉の付属設備としては冷却空気及び燃焼用空気を纏めて送る送風機（記号Ｆａ）冷却管に水を循環させるための冷却水タンク（記号Ｗａ）及び循環水ポンプ（記号Ｗｂ）、助燃バ−ナに燃料を送るための燃料ボンベ（記号Ｃｅ）並びに燃料制御弁（記号Ｃｆ）があり、これが纏まって焼却設備を構成している。燃焼ガス温度の監視のため残さ流動分解室温度（記号Ｄｇ）、一次燃焼室温度（記号Ｂｆ）、二次燃焼室下部温度（記号Ｃｃ）、
二次燃焼室上部温度（記号Ｃｄ）、煙突ガス温度（記号Ｃｇ）、内部ガス取出しノズル（記号Ａｇ）がある。
【０００９】
以下図面に記載の実施の形態に基ずいて、この発明による作動及び効果を具体的に説明する。ここで図２は本発明による焼却炉構成図、図３は各断面図を示す。送風機（記号Ｆｄ）からの空気は流動分解室セクション（記号Ｓａ）の内外筒の間に接線方向に送入され旋回しながら一次燃焼室内筒（記号Ｄａ）、燃焼物投入部内筒（記号Ｅａ）二次燃焼室内筒（記号Ｓａ）を冷却して上昇し、二次燃焼室内筒吹出し穴（記号Ａｅ）より燃焼室上部に吹出し、そこで二次燃焼室で発生した燃焼ガスと混合し排ガスを減温して煙突へ排出される。
【００１０】
燃焼用空気はまず残さ流動分解セクションの内筒下部にある流動燃焼用空気導入口（記号Ｄｆ）より流動層火格子（記号Ｄｃ）の下部に供給される。
一次燃焼空気は流動燃焼室上部の空気導入口（記号Ｂｃ）及び一次燃焼室空気導入口（記号Ｂｄ）より供給される。一次燃焼室の上方では投入部内筒（記号Ｅａ）一次、二次燃焼室の空気導入口（記号Ｃａ）を通じて二次燃焼室へ供給される。  焼却物投入装置より一次燃焼室火格子（記号Ｂａ）上に投入された廃棄物は点火バ−ナ（記号Ｂｂ）により点火され、火格子（記号Ｂｂ）下からの空気ならびに一次燃焼室空気導入口（記号Ｂｄ）によって一次燃焼する。
一次燃焼室で発生した燃焼ガス中の未燃ガスは内筒接続部（記号Ａ，Ｂ）からの流入空気及び空気導入口（記号Ｃａ）からの空気により二次燃焼室上部に到るまでに完全に燃焼する。一次燃焼室火格子（記号Ｂａ）から落ちた未燃残さは残さ流動分解室（記号Ｓａ）にて流動火格子（記号Ｄｄ）から吹き出す熱ガスにより熱分解し、流動分解室内、又は上方の燃焼室内にて燃焼する。
【００１１】
燃焼物の投入量は二次燃焼室下部温度（記号Ｃｃ）を目標温度（８５０℃以上）に保つように調整されるが、二次燃焼室の上部温度（記号Ｃｄ）の確保並びに未燃炭素の酸化促進のため要すれば助燃バ−ナ（記号Ｃｂ）で助燃を行う。二次燃焼室上部に達した燃焼ガスは冷却空気の吹出口からの冷空気と混合し減温されて煙突に流入するので煙突メタルが保護される。燃焼空気は各空気導入口の配分調整に加えて、全体的に送風機の回転数で調整し燃焼用空気を最小限に絞って燃焼温度を高めることが出来るのでかくして１台の送風機で運転が可能になる。流動火格子下に供給する熱ガスは加熱された冷却空気を二次燃焼室上部から煙突内排ガスと混合して供給するので熱分解が効果的に行われる。一次燃焼室火格子（記号Ｂａ）から煙突出口までのガス通路は単純上向きで抵抗物がないので燃焼室内及び焼却物投入装置内が自然通風力のみで負圧になる。
【００１２】
各セクションの内筒と外筒の間に設けた設けた冷却管（記号Ｗｃ）には冷却水タンク（記号Ｗａ）から循環水ポンプ（記号Ｗｂ）により水を供給し、二次燃焼室上部より冷却水タンクに戻す。これにより高温燃焼ガスに触れる内筒を冷却している。冷却水は加熱されて約１００℃となり、更に冷却管の中で一部が蒸発して気水混合体となり、約１００℃を保持したまま冷却水タンクに戻る。この冷却管は内筒に接触していないので、冷却が過度に行われることなく内筒温度は適温（３００〜４００℃）に保つことができる。流動分解室の灰取出部（記号Ｄｄ）は水冷管はないが、冷却空気供給口から空気が強力に吹き付けられるので内扉の過熱・変形を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本焼却炉の燃焼構造は残さを生じやすい燃料を燃焼して熱ガスを利用する設備の於いて、一般燃焼炉にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の焼却炉の一例を示す図
【図２】本発明による焼却炉の構成例を示す図
【図３】図２における各部断面を示す図
【符号の説明】
【００１５】
Ａ  ：内筒接続部
Ｂ  ：内筒接続部
δ  ：重なり深さ
＊１  ：冷却水接続記号
＊２  ：流動層用熱ガス接続記号
Ａａ  ：二次燃焼室内筒
Ａｂ  ：冷却空気
Ａｃ  ：二次燃焼室外筒                      
Ａｄ  ：上部フランジ                        
Ａｅ  ：冷却空気噴出し穴                    
Ａｆ  ：冷却空気取出ノズル                  
Ａｇ  ：煙突内部ガス取出ノズル              
Ｂａ  ：火格子                              
Ｂｂ  ：点火バ−ナ                          
Ｂｃ  ：流動燃焼空気ノズル                  
Ｂｄ  ：一次燃焼空気ノズル                  
Ｂｅ  ：揺動レバ−                          
Ｂｆ  ：一次燃焼室温度計                    
Ｃａ  ：二次燃焼室空気ノズル                
Ｃｂ  ：助燃バ−ナ                          
Ｃｃ  ：二次燃焼室下部温度計
Ｃｄ  ：二次燃焼室上部温度計                
Ｃｅ  ：助燃バ−ナ                          
Ｃｆ  ：燃料制御弁                          
Ｃｇ  ：煙突ガス温度計                      
Ｄ    ：基板                                
Ｄａ  ：残磋流動分解室及び一次燃焼室内筒    
Ｄｂ  ：残さ流動分解室及び一次燃焼室外筒
Ｄｃ  ：流動灰火格子
Ｄｄ  ：焼却灰取出口
Ｄｅ  ：流動層形成ガス導入口
Ｄｆ  ：流動空気
Ｄｇ  ：残さ流動分解室温度計
Ｅａ  ：焼却物投入部内筒
Ｅｂ  ：焼却物投入部外筒
Ｅｃ  ：焼却物投入部下部フランジ
Ｅｄ  ：焼却物投入部上部フランジ
Ｅｆ  ：焼却物投入シュ−ト
Ｆａ  ：送風機
Ｓａ  ：残さ流動分解室セクション
Ｓｂ  ：一次燃焼室セクション
Ｓｃ  ：焼却物投入部
Ｓｄ  ：二次燃焼室セクション
Ｓｅ  ：煙突
Ｗａ  ：冷却水タンク
Ｗｂ  ：循環ポンプ
Ｗｃ  ：冷却水管
Ｐ１  ：燃焼用空気送風機
Ｐ２  ：補助空気導入口
Ｐ３  ：投入口
Ｐ４  ：一次燃焼室
Ｐ５  ：一次燃焼室火格子
Ｐ６  ：助燃バ−ナ
Ｐ７  ：二次燃焼室
Ｐ８  ：高温排ガス                          
Ｐ９  ：排ガス冷却送風機                 
Ｐ１０：誘引ノズル
Ｐ１１：煙突
Ｐ１２：炉壁
Ｐ１３：灰排出
【図１】
2007003043.tif 000003
【図２】
2007003043.tif 000004
【図３】
2007003043.tif 000005