(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次燃焼室と、これの上端に連なりかつ二次燃焼空気導入路を区画形成せしめるべく先部がテーパ状の内外二重筒よりなる二次燃焼室と、これの上端に連なる排気筒とを備えており、二次燃焼室から排気筒に至る排ガス流路の中心部に、頂点を下向きとした円錐皿状のじゃま板が配設されると供に、排気筒内に脱硝用触媒をベースとした分解除去フィルターが配設されていることを特徴とする、有害ガス除去システムを備えた焼却炉。
【請求項２】
上記分解除去フィルタ−とじゃま板との間の排気筒内に、さらに脱硝用触媒をベースとした分解除去フィルターが配設されている、請求項１記載の有害ガス除去システムを備えた焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシンのような有害ガスの除去システムを備えた比較的小型の焼却炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭のごみ類を焼却することによってＮＯｘ、ＳＯｘだけでなく、ダイオキシン類が発生することが知られている。ここで、ダイオキシンとは、ポリ・クロロ・ジベンゾ・パラ・ダイオキシンの略である。
家庭から発生するごみ類には、食品安全衛生法により塩ビ関係のものはほとんど無いが、殺菌を目的として家庭で使用する衣料品、食料品等の製品の多くは塩素消毒が施こされており、これらに関係するごみ類に塩素が吸着している。
そのうえ、家庭用焼却炉は、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類の発生しやすい燃焼温度でごみ類を焼却しているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のごみ処理におけるＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類のような有害ガスの低減対策は、従来より大型炉、行政炉等では、数多く実施されてきたが、いずれもスケールが大きく、非常に高価であり、これらの技術は、家庭であるいは小さい企業で使用される比較的小型の焼却炉に対しては、設備費が高くつくため、到底適用されにくいものであるという問題があった。
【０００４】
この発明者らは、上記の点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、家庭や小さい企業で使用される比較的小型の焼却炉においても、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類のような有害ガスの発生を抑制するためには、完全燃焼が必要であり、そのためには、炉内で燃焼ガスの充分な滞留時間を保ち、いわゆる緩慢燃焼を行なわせること、渦流の発生によって燃焼ガスと二次空気との混合を促進し、完全燃焼をはかることが不可欠であることを見い出し、この発明を完成するに至ったものである。
【０００５】
この発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、家庭や小さい企業で使用される比較的小型の焼却炉について、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類のような有害ガスの発生を確実に低減することができ、しかも構造が簡単で、設備費が安くついて経済性の高い、有害ガス除去システムを備えた焼却炉を提供しようとするにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、まず請求項１記載の有害ガス除去システムを備えた焼却炉の発明は、一次燃焼室と、これの上端に連なりかつ二次燃焼空気導入路を区画形成せしめるべく先部がテーパ状の内外二重筒よりなる二次燃焼室と、これの上端に連なる排気筒とを備えており、二次燃焼室から排気筒に至る排ガス流路の中心部に、頂点を下向きとした円錐皿状のじゃま板が配設されると供に、排気筒内に脱硝用触媒をベースとした分解除去フィルターが配設されていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の有害ガス除去システムを備えた焼却炉の発明は、上記請求項１記載の発明に対して請求項１記載の発明を加味したもので、上記分解除去フィルタ−とじゃま板との間の排気筒内に、さらに脱硝用触媒をベースとした分解除去フィルターが配設されていることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１〜図４は、この発明の第１の実施形態を示すものである。
同図を参照すると、この発明による燃焼炉１は、燃焼炉本体２の内部に一次燃焼室１０が設けられ、これの上端に連なるようにかつ内外二重筒２１，２２よりなる二次燃焼室２０が設けられ、さらに二次燃焼室２０の上端に連なるように排気筒３０が設けられているものである。
そして、二次燃焼室２０から排気筒３０に至る排ガス流路の中心部に、頂点を下向きとした円錐皿状のじゃま板３１が配設されていることを特徴としている。
図２を参照すると、燃焼炉本体２の一側には、ごみなど投入口３が設けられ、これには蓋４が被せられている。ごみなど投入口３の下側には燃焼空気導入口５が設けられ、これは燃焼火格子６の下方に通じている。
燃焼炉本体２の内部の一次燃焼室１０は、内外二重壁部１１，１２によって構成され、二重壁部１１，１２同士の間には燃焼空気導入路１３が形成され、この燃焼空気導入路１３の下端部に、炉本体２上部への二次空気用吸入口１４が設けられ、内壁部１１の上端寄り部分に、該導入路１３からの燃焼空気が一次燃焼室１０の上部内に供給される燃焼空気供給口１５が多数あけられている。また外壁部１２の上端部には、一次燃焼室１０内の燃焼静圧が高い場合に、該導入路１３の燃焼空気を外部に逃がすための燃焼空気排出口１６があけられている。
一次燃焼室１０の上端に連なる二次燃焼室２０は、内外二重筒２１，２２よりなるものである。内外二重筒２１，２２同士の間には二次燃焼空気導入路２３が形成され、この燃焼空気導入路２３の下端部の外筒２２に、二次燃焼空気用吸入口２４が設けられている。一方、内筒２１には、二次燃焼室２０内へ通じる多数の燃焼空気供給口２５があけられている。同燃焼空気導入路２３の上端寄り部分においては、内筒２１と外筒２２とにそれぞれテーパ部２１ａ，２２ａが設けられ、さらに、燃焼空気導入路２３の上端部において内筒２１と外筒２２とにそれぞれ径小部２１ｂ，２２ｂが設けられていて、二次燃焼室２０および燃焼空気導入路２３の上端部の直径がそれぞれ絞られている。
この二次燃焼室２０から排気筒３０に至る排ガス流路において、内筒２１の径小部２１ｂの上端に上からのぞませられるように、頂点を下向きとした円錐皿状のじゃま板３１が配設されている。
【０００９】
円錐皿状のじゃま板３１の詳細は、図３と図４に示されている。
すなわち、円錐皿状のじゃま板３１はステンレス鋼製で、取付用リング３２の中心部に配されていて、４つの連結部３３を介してじゃま板３１とリング３２とが連結され、両者の中間には、連結部３３によって分離した４つの扇形の燃焼排ガス流通孔３４が形成されている。
そして、取付用リング３２が、外筒２２の上端に設けられたフランジ２７と、排気筒３０の下端に設けられたフランジ３７との間に挾まれて止められることにより、円錐皿状のじゃま板３１がその頂点を下向きにして排ガス流路の中心部に配置されている。
排気筒３０の上端には、火灰飛散防止用笠４１が被せ止められ、これの筒形メッシュ４２の内側に、脱硝用触媒をベースとした分解除去フィルター４０が配設されている。この第１実施形態では、火灰飛散防止用笠４１の筒形メッシュ４２の内側に沿う筒形の分解除去フィルター４０Ａが用いられており、脱硝用触媒としては、チタン、バナジウム、タングステン系の脱硝用触媒が用いられている。このような触媒を用いる場合には、排ガス温度を２００℃以上、好ましくは２００〜２３０℃とするのが良い。
【００１０】
上記燃焼炉１において、燃焼炉本体２内部の一次燃焼室１０で生じた燃焼ガスは、一次燃焼室１０の上端に連なる内外二重筒２１，２２よりなる二次燃焼室２０に至る。二次燃焼室２０内においては、燃焼ガスが、燃焼空気導入路２３の多数の供給口２５から供給される二次用燃焼空気と混合されて、燃焼が促進され、さらに、内筒２１と外筒２２とのテーパ部２１ａ，２２ａにより二次燃焼室２０および燃焼空気導入路２３の上端部の直径がそれぞれ絞られていることにより、増速して、頂点を下向きとした円錐皿状のじゃま板３１に下から吹き当たる。
この二次燃焼後の燃焼ガスは、円錐皿状のじゃま板３１の下端において二次燃焼用空気とさらに合流し、合流した燃焼ガス＋二次燃焼用空気の流れが、じゃま板３１の円錐形状の周面に沿って速やかに上昇し、比較的狭い４つの扇形の燃焼排ガス流通孔３４内を通過するとともに、じゃま板３１の端面においてはく離し、じゃま板３１の上面近くすなわち流れの後方に、大きく強い渦硫を発生させる。しかもじゃま板３１は円錐形であり、排気筒３０との間の狭い隙間（燃焼排ガス流通孔３４）のノズル効果により増速された流れがはく離するため、この渦流はとくに強いものとなり、燃焼ガスと二次燃焼用空気との混合が促進され、完全燃焼が行なわれることになる（図３参照）。
【００１１】
一方、燃焼炉本体２内部の一次燃焼室１０において、一次燃焼用空気によって強い燃焼が進むと、円錐皿状のじゃま板３１によって排気流れが抑えられ、炉内の静圧が上昇することによって、一次燃焼用空気の流入が抑えられる。
つぎに、燃焼が弱まると、炉内の静圧が下がって一次燃焼用空気の流入が増えるというかたちで、一次燃焼用空気の流入量に強弱がつけられる。その結果、瞬時燃焼に伴うＣＯの突出発生を抑えるとともに、充分な滞留時間が確保され、緩慢燃焼を行なわせることが可能となって、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類のような有害ガスの発生を確実に低減することができるものである。
そしてさらに、排気筒３０上端において排ガスを、火灰飛散防止用笠４１の内側に取り付けられた分解除去フィルター４０Ａの脱硝用触媒を通過させることにより、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類のような有害ガスを確実に除去することができるものである。
【００１２】
図５は、この発明の第２の実施形態を示すものである。ここで、上記第１実施形態の場合と異なる点は、排気筒３０内において、前記分解除去フィルタ−４０Ａとじゃま板３１との間に、さらに脱硝用触媒をベースとした格子状の分解除去フィルター４０Ｂを配設した点にある。
そして、分解除去フィルター４０Ｂの周縁部が、排気筒３０の下端寄り部分に設けられた上下一対のフランジ３８，３９との間に挾まれて止められることにより、分解除去フィルター４０Ｂが所定高さに配設されている。
この第２実施形態の焼却炉１によれば、じゃま板３１の上面近くすなわち流れの後方において発生した燃焼ガス＋二次燃焼用空気の大きく強い渦硫を、ただちに格子状の分解除去フィルター４０Ｂの脱硝用触媒を通過させるから、排ガス中のＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類のような有害ガスをより一層確実に除去することができるものである。
【００１３】
【発明の効果】
この発明による有害ガス除去システムを備えた焼却炉は、上述のように、まず請求項１記載の発明は、一次燃焼室と、これの上端に連なりかつ二次燃焼空気導入路を区画形成せしめるべく先部がテーパ状の内外二重筒よりなる二次燃焼室と、これの上端に連なる排気筒とを備えており、二次燃焼室から排気筒に至る排ガス流路の中心部に、頂点を下向きとした円錐皿状のじゃま板が配設されているものであるから、円錐皿状のじゃま板の下端において燃焼ガスと二次燃焼用空気とが合流し、合流した燃焼ガス＋二次燃焼用空気の流れが増速し、じゃま板の円錐形状の周面に沿って速やかに上昇して、じゃま板の上面近くすなわち流れの後方に、大きく強い渦硫を発生させる。しかもじゃま板は円錐形で、これと排気筒との間の狭い隙間のノズル効果により増速された流れがはく離するため、この渦流はとくに強いものとなり、燃焼ガスと二次燃焼用空気との混合が促進され、完全燃焼が行なわれる。
一方、燃焼炉本体内部の一次燃焼室において、一次燃焼用空気によって強い燃焼が進むと、円錐皿状のじゃま板の存在によって排気流れが抑えられ、炉内の静圧が上昇することによって、一次燃焼用空気の流入が抑えられる。そして、燃焼が弱まると、炉内の静圧が下がって一次燃焼用空気の流入が増えるというかたちで、一次燃焼用空気の流入量に強弱がつけられる。その結果、瞬時燃焼に伴うＣＯの突出発生を抑えるとともに、充分な滞留時間が確保され、緩慢燃焼を行なわせることが可能となって、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類のような有害ガスの発生を確実に低減することができるという効果を奏する。
さらに、排気筒内に、脱硝用触媒をベースとした分解除去フィルターが配設されているものであるから、排気筒内において排ガスが、分解除去フィルターの脱硝用触媒を通過して、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類のような有害ガスを確実に除去することができるという効果を奏する。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、分解除去フィルタ−とじゃま板との間の排気筒内に、さらに脱硝用触媒をベースとした分解除去フィルターが配設されているものであるから、上記請求項１記載の発明の相乗効果によって、排ガス中より、ＮＯｘ、ＳＯｘ、およびダイオキシン類のような有害ガスをより一層確実に除去することができるという効果を奏する。
また、この発明による有害ガス除去システムを備えた焼却炉によれば、上記いずれの場合も、構造が簡単で、設備費が安くつき、非常に経済性の高いという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施形態を示す焼却炉の概略正面図である。
【図２】  図１の拡大縦断面図である。
【図３】  図２の要部拡大縦断面図で、円錐皿状のじゃま板の取付け部分を示している。
【図４】  円錐皿状のじゃま板の拡大斜視図である。
【図５】  この発明の第２の実施形態を示す焼却炉の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１        燃焼炉
２        燃焼炉本体
１０      一次燃焼室
２０      二次燃焼室
２１      内筒
２２      外筒
２３ 二次燃焼空気導入路
３０      排気筒
３１      頂点を下向きとした円錐皿状のじゃま板
４０      分解除去フィルター
４０Ａ    筒形分解除去フィルター
４０Ｂ    格子形分解除去フィルター
４１      火灰飛散防止用笠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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