(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入された被焼却物を燃焼してガスと灰とにさせる第１燃焼室と、該第１燃焼室の上部から上方に導かれてくるガスを更に十分な空気を加えて再燃焼させる再燃焼室と、該再燃焼室で燃焼されたガスを十分に空気と接触反応させる接触反応室と、前記第１燃焼室から下方に導かれた灰を溶融燃焼させる灰溶融室とを有し、前記第１燃焼室には、投入された被焼却物をその上に載せて燃焼させると共に水平姿勢と傾斜姿勢とをとることができるように構成した火床と、該火床が前記傾斜姿勢にされた際に火床から移動して落下してくる灰を溜める灰溜め部とを設け、前記火床に対しては傾斜姿勢にある火床を振動させる火床振動手段を配備し、前記灰溜め部には溜まった灰を開閉自在に下方の前記灰溶融室に導く開閉手段を設けてあることを特徴とする焼却炉。
【請求項２】
第１燃焼室に対して燃焼バーナを、再燃焼室に対して再燃焼バーナを、灰溶融室に対して灰溶融バーナをそれぞれ配備し、また第１燃焼室には、該室での燃焼を助長するための１次空気導入手段と、第１燃焼室内に全体的に空気を供給すると共に第１燃焼室内の温度を調節するための２次空気導入手段とを配備し、また再燃焼室には該室での再燃焼を完全燃焼とするのに必要な空気量を導入するための再燃焼空気導入手段を配備してあることを特徴とする請求項１に記載の焼却炉。
【請求項３】
灰溶融室で発生した高温ガスを温度調節して第１燃焼室に循環させることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼却炉。
【請求項４】
第１燃焼室内での燃焼雰囲気温度を８００〜９５０℃に制御し、再燃焼室から接触反応室内の雰囲気温度を１０００〜１１００℃に制御する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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焼却炉に関し、比較的小規模の焼却炉として適し、都市ゴミや一般廃棄物の他、プラスチックス等の高分子化合物を含む産業廃棄物等を効率良く焼却することができると共に、ダイオキシン等の有害物質の排出を基準未満に十分に抑えることができる焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に焼却炉における焼却は、被焼却物の乾燥、乾留ガス化、気化燃焼、固体燃焼、後燃焼（灰の処理）といった燃焼過程を経て行われる。そして小型焼却炉の場合は、燃焼室には通常、固定の火格子が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記のような固定の火格子を用いた小型焼却炉の場合は、スペースが少ないことから、火格子上での被焼却物の乾燥、乾留ガス化、気体燃焼、固体燃焼といった処理と、それによって火格子上に蓄積されてくる灰の処理との両方を、相互に不都合なく且つ効率良く、確実に行うことが難しいという問題があった。また前記被焼却物の乾燥、乾留ガス化、気体燃焼という処理と、発生したガスからの有害物質分解のための処理との両方を、相互に不都合なく且つ効率良く、確実に行うことが難しいという問題があった。
そして火格子上での燃焼が高温になりすぎると、被焼却物の灰が溶融してクリンカーが生じ、焼却炉に損傷を与えたり、クリンカーが炉内表面にこびりつくことでその後の使用やメンテナンスを著しく困難にする等の問題があった。その一方、燃焼温度が低いとダイオキシン等が発生し易くなり、燃焼も完全に行われないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は上記従来の小型焼却炉における問題を解消し、小規模用の焼却炉として好ましく用いることができ、また被焼却物の乾燥、乾留ガス化、気体燃焼、固体燃焼という処理と、それによって発生したガスから有害物質を分解するための処理と、被焼却物の燃焼により生じる灰の処理とを、それぞれをうまく区別して行うことができ、よって何れの処理をも効率良く行うことができると共に、有害物質の排出を確実に基準値未満に抑えることができ、加えてクリンカー等の発生による炉寿命の低下をなくすことができる焼却炉の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明の焼却炉は、投入された被焼却物を燃焼してガスと灰とにさせる第１燃焼室と、該第１燃焼室の上部から上方に導かれてくるガスを更に十分な空気を加えて再燃焼させる再燃焼室と、該再燃焼室で燃焼されたガスを十分に空気と接触反応させる接触反応室と、前記第１燃焼室から下方に導かれた灰を溶融燃焼させる灰溶融室とを有し、前記第１燃焼室には、投入された被焼却物をその上に載せて燃焼させると共に水平姿勢と傾斜姿勢とをとることができるように構成した火床と、該火床が前記傾斜姿勢にされた際に火床から移動して落下してくる灰を溜める灰溜め部とを設け、前記火床に対しては傾斜姿勢にある火床を振動させる火床振動手段を配備し、前記灰溜め部には溜まった灰を開閉自在に下方の前記灰溶融室に導く開閉手段を設けてあることを第１の特徴としている。
また本発明の焼却炉は、上記第１の特徴に加えて、第１燃焼室に対して燃焼バーナを、再燃焼室に対して再燃焼バーナを、灰溶融室に対して灰溶融バーナをそれぞれ配備し、また第１燃焼室には、該室での燃焼を助長するための１次空気導入手段と、第１燃焼室内に全体的に空気を供給すると共に第１燃焼室内の温度を調節するための２次空気導入手段とを配備し、また再燃焼室には該室での再燃焼を完全燃焼とするのに必要な空気量を導入するための再燃焼空気導入手段を配備してあることを第２の特徴としている。
また本発明の焼却炉は、上記第１又は第２の特徴に加えて、灰溶融室で発生した高温ガスを温度調節して第１燃焼室に循環させることを第３の特徴としている。
また本発明の焼却炉は、上記第１〜第３の何れかの特徴に加えて、第１燃焼室内での燃焼雰囲気温度を８００〜９５０℃に制御し、再燃焼室から接触反応室内の雰囲気温度を１０００〜１１００℃に制御することを第４の特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の焼却炉の実施形態を、以下の図面を参照して更に説明する。
図１は本発明に係る焼却炉の縦断面図、図２は図１のＩ−Ｉ断面図、図３は火床の正面図、図４は火床の側面図である。図５はホッパーの開閉蓋を示す概略図、図６は十分な空気の存在下において燃焼されたガス中のＣＯ濃度と雰囲気温度との関係を示す図である。
【０００７】
炉本体１０は、その外壁の大部分が耐火壁で構成されており、少なくとも炉本体１０の上半部は天井壁１１ａ、前壁１１ｂ、後壁１１ｃ、及び図示しない左右側壁から形成されている。また外壁であっても、あまり高温にならない一部は金属壁１２で構成されている。
炉本体１０の一側面に被焼却物の投入口２０が設けら、該投入口２０の奥に第１燃焼室Ａが構成されている。
【０００８】
前記投入口２０にはスライドシャッター２１が設けられ、該スライドシャッター２１が駆動機２１１によって上方に引き上げられることで投入口２０が開き、またスライドシャッター２１が降下されることで投入口２０が閉止されるようになっている。
前記投入口２０の外に投入用のホッパー２２が設けられている。ホッパー２２には開閉蓋２３が設けられ、またプッシャー２４が設けられている。
前記開閉蓋２３は、図５に示すように、駆動機２３１によってホッパー２２閉止位置とホッパー２２開放位置とに移動されるようになされている。
また前記プッシャー２４は駆動機２４１によって進退され、後退位置から進出されることで、ホッパー２２内にある被焼却物を前記スライドシャッター２１が開いた投入口２０から第１燃焼室Ａ内に押し入れる。
【０００９】
第１燃焼室Ａには、前記投入口２０から投入された被焼却物を受け取ってその上に載せる火床３０を設けている。また第１燃焼室Ａには、前記火床３０の前方に灰溜め部３１を設けている。
前記火床３０は水平姿勢と傾斜姿勢とがとれるように構成されており、傾斜姿勢をとることで火床３０上の灰を前記灰溜め部３１側に移動させて落下させることができるようにしている。
更に第１燃焼室Ａには、前記火床３０に載せられた状態の被焼却物に対して炎を浴びせることができるようにした燃焼バーナ３２を配備している。また第１燃焼室Ａ内での被焼却物の燃焼を助長するための１次空気導入手段３３を配備している。
また第１燃焼室Ａには該室内の温度を検出する図示しない温度センサが設けられている。
【００１０】
図３、４も参照して、前記火床３０は、火床本体３０１が回転軸３０２に固定されており、駆動機３０３によりアーム３０４を介して回転軸３０２が回転することで、前記火床本体３０１が水平姿勢と傾斜姿勢とをとることができるようになされている。
図１において、３０５は当り片で、火床本体３０１が傾斜姿勢をとった時に火床本体３０１の底面がその上に当接して止まるようになっている。
前記火床本体３０１には、複数本の溝３０１ａが火床本体３０１の傾斜方向と同方向に構成されており、１次空気導入手段３３から吹き出された空気が前記溝３０１ａの谷間にも入っていくようになされている。
また火床本体３０１は底付きであるので、該火床本体３０１から直接的に下方に灰が落下するようなことはなく、後述するように、火床本体３０１が傾斜姿勢とされた時に、灰が火床本体３０１上を前方の灰溜め部３１へと移動して落下する。
前記火床振動手段３４は、火床本体３０１が傾斜姿勢となっている時に前記アーム３０４と火床振動手段３４の振動子３４１とが当接状態となり、振動子３４１が振動されることで当接するアーム３０４を介して火床本体３０１が振動される。火床本体３０１が振動されることで、傾斜した火床本体３０１上の灰が容易に傾斜前方に移動して灰溜め部３１に落下される。
【００１１】
前記灰溜め部３１は、既述したように火床３０の傾斜方向の前方に設けられている。灰溜め部３１の底である床には開閉手段である開閉シャッター３５が設けられている。開閉シャッター３５は駆動機３５１により車両３５２がレール等の軌道３５３上を進退されることで、灰溜め部３１の底を開閉する。開閉シャッター３５が開けられることで、灰溜め部３１の灰が下方に落下し、灰溶融室Ｄに導かれる。
【００１２】
前記燃焼バーナ３２は石油バーナ等の液体燃料バーナやガスバーナとすることができる。燃焼バーナ３２は炉本体１０の外から第１燃焼室Ａ内に炎噴出口を臨ませるように配備する。燃焼バーナ３２には当然であるが図示しない燃料供給手段、空気供給手段及びそれらの制御手段等が設けられている。
【００１３】
前記１次空気導入手段３３は、例えば押し込み空気ファン３３１と空気ヘッダー３３２と空気ノズル３３３とから構成することができる。そして前記空気ノズル３３３は、図４に示すように、火床３０の基端側の斜め上方から火床３０に向けて斜め下方前方に１次空気を吹き出すように配備されている。また前記空気ノズル３３３は、図３に示すように、火床本体３０１の各溝３０１ａに沿って１次空気が流れるように、各溝３０１ａに対応するような形で複数個の吹き出し口を設けるようにしてもよい。このように構成することで、空気を被焼却物の燃焼に効率よく供給することができ、第１燃焼室Ａでの燃焼を助長することができる。また火床３０が傾斜姿勢にある時においても、１次空気が火床３０の傾斜姿勢に沿うように吹き出されることになって、火床３０上の溝３０１ａ等にある燃え残り等の燃焼を十分に助長しながら傾斜前方への移動を促進させることができる。
【００１４】
第１燃焼室Ａの前記火床３０よりも下方の空間Ｅに、２次空気導入手段３６を配備している。即ち、２次空気導入手段３６からの２次空気を空間Ｅ内に吹き出すようにし、該２次空気が前記火床３０の周囲の隙間から第１燃焼室Ａに供給されるようにしている。この２次空気は第１燃焼室Ａに対して全体的に供給されるようにした空気で、第１燃焼室Ａでの燃焼に対する全体的な空気補給の役割の他、該２次空気の供給によって第１燃焼室Ａの雰囲気温度を調節する役割を果たす。即ち単純には、前記１次空気の供給により燃焼が助長されること等により第１燃焼室Ａ内の温度が必要以上に上昇する場合に、２次空気量を増やすことで第１燃焼室Ａ内の温度を低下させ、温度調節をはかる役割を持たせている。
【００１５】
第１燃焼室Ａでの燃焼により発生したガスは、ガス誘導路４０を通って、再燃焼室Ｂに送られる。
前記ガス誘導路４０は、第１燃焼室Ａの前記投入口２０がある側とは反対側の第１燃焼室後壁１１ｄの上端天井部を出発点として斜め上方前方へ延びた後に前記前壁１１ｂに平行した状態に垂直方向に延設されてなる仕切り兼用のガイド壁１３と、前記前壁１１ｂ、及び図示しない一対の左右の側壁とによって囲まれた通路空間として構成されている。これによって第１燃焼室Ａで発生したガスが第１燃焼室Ａの天井部からガス誘導路４０を通って上昇される。
前記ガイド壁１３の上端１３ａは、天井壁１１ａに至ることなく終り、よって第１燃焼室Ａで発生したガスは前記ガイド壁１３の上端１３ａから出ることで再燃焼室Ｂに入る。
【００１６】
再燃焼室Ｂは、前記ガイド壁上端１３ａよりも上の空間であって、前記天井壁１１ａと前壁１１ｂと仕切り壁５２とで囲まれた空間である。
前記再燃焼室Ｂには、再燃焼バーナ５０と再燃焼空気導入手段５１とが配備されている。また該再燃焼室Ｂ内の雰囲気温度を検出する図示しない温度センサを配備している。
前記再燃焼バーナ５０は前壁１１ｂの上部から内部に臨まされ、火炎が前記ガス誘導路４０を上昇してきたガスを巻き込んで再燃焼室Ｂ内に吹き出されるように方向付けられて配備されている。再燃焼バーナ５０は前記燃焼バーナ３２と同様に、石油等の液体燃料バーナやガスバーナとすることができる。
前記再燃焼空気導入手段５１は再燃焼室Ｂでのガスの燃焼を完全燃焼とするのに十分な空気量を導入するための手段で、前記ガス誘導路４０から再燃焼室Ｂに入って行くガスに十分な空気が加えられるよう、前記再燃焼バーナ５０の近傍の前壁１１ｂや天井壁１１ａから空気ノズルを再燃焼室Ｂ内部に臨むように配備している。
【００１７】
前記再燃焼室Ｂの下流に接触反応室Ｃが設けられる。該接触反応室Ｃは再燃焼室Ｂの下方のガイド壁１３と仕切り壁５２とで挟まれた空間と、該空間から仕切り壁５３の下端を越えて、仕切り壁５２と後壁１１ｃと天井壁１１ａとガイド壁１３とで囲まれた空間とからなる。
再燃焼室Ｂで再燃焼されたガスは、矢印で示すように、降下して接触反応室Ｃに入り、更に仕切り壁５２の下端を越えてもう一つの接触反応室Ｃに入り、その後、ガス排出口５３から排出される。５４は灰排出口で、接触反応室Ｃをガスが通過する間に沈降して溜まった灰を排出するのに用いる。
前記ガス排出口５３を出たガスは、図示しない水冷式等のガス冷却塔を経て冷却され、サイクロセパレータやバグフィルター等からなる集塵機で固形物を除去された後、大気に開放される。
【００１８】
上記第１燃焼室Ａの灰溜め部３１の下方に開閉シャッター３５を介して構成される灰溶融室Ｄは、水冷耐火壁等で周囲が構成されると共に、前記灰溜め部３１から導かれた灰がその中で加熱溶融されながら出口に向かって移動していくような構成としている。灰溶融室Ｄには灰溜め部３１からの灰を加熱溶融するための灰溶融バーナ６０が配備される。また灰溶融室Ｄの雰囲気温度を検出する図示しない温度センサが配備される。
灰溶融室Ｄでは高温ガスの流れを、溶融灰の流れの方向と同方向に誘導した後、灰溶融室Ｄの溶融物出口６３付近から循環路６１を介して前記第１燃焼室Ａに循環するように構成している。循環路６１を通るガスは、その途中で空気混入手段６１ａにより第１燃焼室Ａでの燃焼温度程度以下に冷却され、第１燃焼室Ａに戻される。
また灰溶融室Ｄには掃除用の扉６２が設けられ、必要に応じて内部を掃除できるようになされている。
灰溶融室Ｄからの溶融物は溶融物出口６３から水タンク等の受けタンク６４に排出され、冷却、固形化される。
【００１９】
次に本発明の焼却炉での作用ないし動作、及び動作制御について説明する。
投入ホッパー２２への被焼却物の投入は、スライドシャッター２１を閉じた状態において投入ホッパー２２の開閉蓋２３を開いて行う。投入ホッパー２２内の被焼却物の第１燃焼室Ａへの投入は、前記開閉蓋２３が閉じている時にスライドシャッター２１を開き、プッシャー２４を進出させることで行う。第１燃焼室Ａ内に投入された被焼却物は水平姿勢とされた火床３０上に載る。
【００２０】
第１燃焼室Ａ内に被焼却物が投入され、スライドシャッター２１が閉止されると、燃焼バーナ３２が着火されて燃焼が開始される。燃焼バーナ３２の着火に先立って、２次空気導入手段３６による２次空気の導入、１次空気導入手段３３による１次空気の導入が開始され、再燃焼空気導入手段５１による再燃焼用空気の導入が開始される。
また燃焼バーナ３２の着火に続いて再燃焼バーナ５０が着火される。
【００２１】
第１燃焼室Ａでの燃焼はバッチ処理的に行われる。投入ホッパー２２から第１燃焼室Ａへの１回毎の投入量はほぼ一定であるので、燃焼バーナ３２による前記１回分の被燃焼物の燃焼もある程度の時間範囲内で完了する。被燃焼物の燃焼が終了すると、火床３０を水平姿勢から傾斜姿勢とし、火床振動手段３４により火床３０を振動させて火床３０上の灰を灰溜め部３１に移動・落下させ、再び水平姿勢に戻す。そして火床３０が水平に戻ったところで、再びスライドシャッター２１を開いてプッシャー２４による被焼却物の投入を行う。この動作を繰り返す。
前記第１燃焼室Ａへの被焼却物の投入動作から次の投入動作までの一連の動作は自動的に行うようにしてもよい。即ち、第１燃焼室Ａへの１回の投入量を一定とすると、その投入量を第１燃焼室Ａで燃焼させてその燃焼を完了させる時間もほぼ一定時間、例えば４分で行うことが可能となる。従って被焼却物の投入から、例えば４分が経過した時に火床３０の姿勢を水平姿勢から傾斜姿勢に姿勢変更し、また火床振動手段３４を駆動し、更に前記火床３０上の傾斜姿勢によって灰が灰溜め部３１に落下を完了するのに必要な時間、例えば投入から４分５０秒後に再び火床３０を水平姿勢に戻し、投入から５分が経過した時に次の被焼却物の投入を開始するように、一連の動作を自動制御することができる。
そしてまた前記火床３０を一定回数、例えば５回傾斜姿勢とした都度、前記灰溜め部３１の開閉シャッター３５を開いて、溜まっている灰を灰溶融室Ｄ側に導くように自動制御することができる。
前記第１燃焼室Ａでの、スライドシャッター２１、プッシャー２４、火床３０、火床振動手段３４、開閉シャッター３５の一連の自動動作制御は、図示しないコントローラに内臓のマイクロコンピュータにプログラムを組み込むことで行うことができる。
勿論、前記自動制御において、被焼却物の各投入毎における第１燃焼室Ａでの燃焼の完了については、燃焼の完了を検出するセンサを用いて検出し、その燃焼完了を検出した時点で火床３０が傾斜されるようにしてもよい。また火床３０の水平姿勢への復帰については、火床３０上の灰が灰溜め部３１に落下したのをセンサで検出するようにし、その検出をもって復帰させるようにしてもよい。更に被焼却物の投入は、２回目以降においては火床３０が水平姿勢に復帰したことを条件に行うようにすることができる。
【００２２】
第１燃焼室Ａでの被燃焼物の燃焼は、雰囲気温度が８００〜９５０℃になるように制御する。好ましくは雰囲気温度が８５０〜９５０℃の範囲となるように制御する。この温度範囲とする理由は、要するに第１燃焼室Ａでの被焼却物の燃焼温度が低い場合にはダイオキシン等の有害物質が発生しやすく、また燃焼温度が高すぎる場合は被燃焼物が溶融してクリンカーを生じるからであり、これらの発生を予防するためである。
第１燃焼室Ａの雰囲気温度は図示しない温度センサで検出される。この検出値はコントローラに送られ、コントローラは前記検出値を予め記憶させている所定の温度範囲と比較し、必要な温度制御動作を燃焼バーナ３２、１次空気導入手段３３、２次空気導入手段３６等に指令する。
コントローラは検出された温度が９５０℃を超える場合には、燃焼バーナ３２を消火させる。また下限温度を下回る場合は、消火している燃焼バーナ３２を着火させる。また所定の温度範囲内であっても、温度が低い場合は１次空気導入手段３３からの１次空気を増加させ、温度が高い場合は２次空気を短期的に増加させて雰囲気温度を低下させ、或いは燃焼バーナ３２の燃焼量を調整することで温度調整ができるようにしてある。
【００２３】
第１燃焼室Ａにおいて、投入された被焼却物は乾燥され、乾留ガス化され、ガスとなったものは気化燃焼される。またガス化されずに残ったものは固体燃焼される。
第１燃焼室Ａで発生したガスは上昇し、ガス誘導路４０を通って再燃焼室Ｂに導かれる。再燃焼室Ｂに導かれるガスの多くは未燃焼ガスである。このガスに対して再燃焼空気導入手段５１から前記ガスが十分に完全燃焼されるだけの空気を送り、再燃焼バーナ５０により再燃焼を行い、引き続いて接触反応室Ｃを通過する間に空気との十分な接触反応を行わせてガスの完全燃焼を図る。
再燃焼室Ｂ及びこれに続く接触反応室Ｃにおける雰囲気温度は、１０００〜１１００℃の範囲に制御する。好ましくは１０００〜１０５０℃に制御する。温度制御は、再燃焼室Ｂに設けた図示しない温度センサでの検出温度をコントローラにおいて予め記憶させている温度範囲、例えば１０００〜１０５０℃と比較し、この範囲内に雰囲気温度が保持されるように前記再燃焼バーナ５０の火炎出力を調整することで行うことができる。
前記接触燃焼室Ｃは、該室Ｃを通過してガス排出口５３から排出されるまでのガスの滞留時間が２秒以上になるように構成している。これによってガスが十分に空気との接触反応を行うことができるようにしている。
【００２４】
再燃焼室Ｂ及び接触反応室Ｃにおける雰囲気温度を１０００〜１１００℃の範囲とするのは、その理由の１つとして、クリンカーの発生を防ぐためである。灰の溶融点は１０５０〜１０８０℃であり、灰の温度がその温度を超えると溶融してクリンカーが発生する。しかし雰囲気温度が１１００℃程度までは、実際の灰の温度は１０５０℃未満となって、クリンカーの発生を防ぐことができる。
第２の理由は、ガスの完全燃焼を達成することで、ＣＯガスの発生を最小限にし、これによってダイオキシンの発生及び排出を基準未満とすることである。
【００２５】
図６は十分な空気量と接触時間を確保した状態における雰囲気温度とガス中のＣＯ濃度との関係を示す図である。この図６から明らかなように、雰囲気温度を１０００〜１０５０℃に維持することで、ガス中のＣＯ濃度を最小にする（即ち完全燃焼の度合いを最大にする）ことができる。これによって塩素が炭素に結び付くチャンスをなくして、燃料系ダイオキシン等の発生を防止し或いは存在しているダイオキシンやその他の有害物質を熱分解して、排出を許容基準値未満に抑制することができる。
勿論、ガス排出口５３から出たガスに残留した排ガス塵等は、既述したガス冷却塔、サイクロセパレータやバグフィルター等からなる集塵機を経る間に除去される。
【００２６】
前記第１燃焼室Ａの灰溜め部３１に溜まった灰は、一定のタイミングで灰溶融室Ｄに導く。灰溜め部３１の開閉シャッター３５を開くタイミングは、既述したように、前記火床３０の傾斜回数が一定回数に達する毎に自動的に開くようにすることができる。また第１燃焼室Ａでの運転が一定時間経過する毎に自動的に開くようにすることも可能である。また灰溜め部３１での灰の溜まり具合をセンサで検出し、灰が一定以上溜まった時に自動的に開くようにしてもよい。その他、灰の溜まり具合を耐熱ガラス窓から作業が監視して、開閉シャッター３５を開くようにしてもよい。
開閉シャッター３５を開いている間は、灰溶融室Ｄの灰溶融バーナ６０は、その燃焼を停止し或いは燃焼量を十分に落とすように自動制御する。
この自動制御は、例えばコントローラをして、開閉シャッター３５に対する開閉動作指令に先立って灰溶融バーナ６０の燃焼停止或いは最小燃焼化を指令させるようプログラムを組むと共に、開閉シャッター３５の再閉止を条件に灰溶融バーナ６０の再着火或いは燃焼能力の再増加を指令させるようプログラムを組むことで行うことができる。
【００２７】
灰溶融室Ｄの雰囲気温度は１３００〜１４００℃に維持するようにするが、要は灰溜め部３１から導入されてきた灰を溶融することができる温度以上であればよい。
灰溶融室Ｄの雰囲気温度は図示しない温度センサによって検出され、コントローラにおいて予め記憶させている設定温度範囲と比較し、該設定温度範囲内となるように灰溶融バーナ６０の燃焼能力が調整される。具体的な制御方法は、比例制御による等、従来周知の種々の方法で行うことができる。
溶融された灰は水等の冷却媒を入れた受けタンク６４に落下され、固化された後、外部に排出される。
灰溶融室Ｄで発生した高温ガスは、溶融灰の流れの方向に流れて循環路６１に入り、空気混入手段６１ａからの冷却用空気によって第１燃焼室Ａでの雰囲気温度範囲内の適当な温度まで冷却され、第１燃焼室Ａに循環される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上の構成、作用よりなり、請求項１に記載の焼却炉によれば、投入された被焼却物を燃焼してガスと灰とにさせる第１燃焼室と、該第１燃焼室の上部から上方に導かれてくるガスを更に十分な空気を加えて再燃焼させる再燃焼室と、該再燃焼室で燃焼されたガスを十分に空気と接触反応させる接触反応室と、前記第１燃焼室から下方に導かれた灰を溶融燃焼させる灰溶融室とを有し、前記第１燃焼室には、投入された被焼却物をその上に載せて燃焼させると共に水平姿勢と傾斜姿勢とをとることができるように構成した火床と、該火床が前記傾斜姿勢にされた際に火床から移動して落下してくる灰を溜める灰溜め部とを設け、前記火床に対しては傾斜姿勢にある火床を振動させる火床振動手段を配備し、前記灰溜め部には溜まった灰を開閉自在に下方の前記灰溶融室に導く開閉手段を設けてあるので、
第１燃焼室においては、火床を水平姿勢と傾斜姿勢とに姿勢変更することで、火床上で被焼却物を燃焼させることができると共に、それによって発生した灰を火床上から速やかに除去して灰溜め部に溜めておくことができる。よって被焼却物の燃焼処理と生じた灰の処理とを別々に行うことができ、燃焼処理と灰処理とをそれぞれ効率良く行うことが可能となる。即ち、燃焼処理は灰を火床から除去することで次々に処理を繰り返すことができ、また灰処理は灰溜め部に一定量が溜まった時点でまとめて処理を行うことができる。よって被焼却物の処理を効率良く速やかに行うことができる。
また前記火床は水平姿勢と傾斜姿勢とをとるようにしたことで、火床と灰溜め部とを同じ第１燃焼室内の近い領域内にコンパクトに構成することができる。よって焼却炉における被焼却物の燃焼処理とその灰の処理とを、小型化した焼却炉においても行うことが可能となった。
更に第１燃焼室で発生したガスは再燃焼室及び接触反応室に導いて十分な空気の下で且つ十分な接触反応を確保して処理することができるので、第１燃焼室で発生したガスの完全燃焼化を確実に行うことが可能となり、また第１燃焼室に溜められた灰は灰溜め部に設けた開閉手段によって下方の灰溶融室に導いて溶融を行うので、別の室にて灰処理を確実に行うことが可能となる。即ち本発明の焼却炉によれば、小型の焼却炉であっても、被焼却物の乾燥、乾留ガス化、気体燃焼、固体燃焼という処理（第１燃焼室の役割）と、それによって発生したガスから有害物質を分解するために行う更なる燃焼処理（再燃焼室及び接触反応室の役割）と、被焼却物の燃焼により生じる灰の処理（灰溶融室の役割）とを、それぞれをうまく区別して、全体として何れの処理をも効率良く確実に行うことができる。
特に、傾斜姿勢にある火床を振動させる火床振動手段を配備してあるので、火床を傾斜姿勢にした時に振動を与えることができ、火床上の灰をスムーズに傾斜前方に移動させて灰溜め部に落下させることができる。
また請求項２に記載の焼却炉によれば、上記請求項１に記載の構成による効果に加えて、第１燃焼室に対して燃焼バーナを、再燃焼室に対して再燃焼バーナを、灰溶融室に対して灰溶融バーナをそれぞれ配備し、また第１燃焼室には、該室での燃焼を助長するための１次空気導入手段と、第１燃焼室内に全体的に空気を供給すると共に第１燃焼室内の温度を調節するための２次空気導入手段とを配備し、また再燃焼室には該室での再燃焼を完全燃焼とするのに必要な空気量を導入するための再燃焼空気導入手段を配備してあるので、
第１燃焼室においては、燃焼バーナによる被燃焼物の燃焼を行いながら１次空気導入手段からの空気によるバーナ燃焼の助長を図ることができると共に、２次空気導入手段による第１燃焼室全体の空気量の確保と第１燃焼室内の雰囲気温度の調節を図ることができる。これによって第１燃焼室での燃焼バーナの燃焼状態を調整することができると共に、雰囲気温度を容易に調整することができる。また再燃焼室においては、再燃焼バーナによって第１燃焼室から導入されてきたガスを再燃焼させつつ、再燃焼空気導入手段によって十分な空気量を与えて完全燃焼を行わせることができる。また灰溶融室においては、灰溶融バーナによって第１燃焼室から導入されてきた灰を溶融することができる。よってこれらの総合により、第１燃焼室、再燃焼室及び灰溶融室において、それぞれの役割をもって燃焼を行うことができると共に、空気量の調整や雰囲気温度の調整を行うことができる。
また請求項３に記載の焼却炉によれば、上記請求項１又は２に記載の構成による効果に加えて、灰溶融室で発生した高温ガスを温度調節して第１燃焼室に循環させるので、
熱効率の無駄を無くすと共に、灰溶融室で発生した高温ガスに含まれる灰塵等の外部への排出を防止することができる。
また請求項４に記載の焼却炉によれば、上記請求項１〜３の何れかに記載の構成による効果に加えて、第１燃焼室内での燃焼雰囲気温度を８００〜９５０℃に制御し、再燃焼室から接触反応室内の雰囲気温度を１０００〜１１００℃に制御するようにしたので、
第１燃焼室においてはクリンカーの発生を防止しながら被焼却物の効率のよい燃焼、及びダイオキシンの発生がなされ難い燃焼を行うことができ、加えて再燃焼室から接触反応室においてもクリンカーの発生を十分に防ぎながら且つＣＯ濃度を最小限に抑えた完全燃焼を図り、ダイオキシン等の排出を基準未満にすることができる。前記第１燃焼室や再燃焼室、接触反応室でのクリンカーの発生を防ぐことで、クリンカー発生による厄介なメンテナンスや炉の破損を防止し、長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態に係る焼却炉の縦断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】火床の正面図である。
【図４】火床の側面図である。
【図５】ホッパーの開閉蓋を示す概略図である。
【図６】十分な空気の存在下において燃焼されたガス中のＣＯ濃度と雰囲気温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  炉本体
２０  投入口
２１  スライドシャッター
２２  投入ホッパー
２３  開閉扉
２４  プッシャー
３０  火床
３０１  火床本体
３０１ａ  溝
３０２  回転軸
３１  灰溜め部
３２  燃焼バーナ
３３  １次空気導入手段
３３３  空気ノズル
３４  火床振動手段
３５  開閉シャッター
３６  ２次空気導入手段
４０  ガス誘導路
５０  再燃焼バーナ
５１  再燃焼空気導入手段
５２  仕切り壁
６０  灰溶融バーナ
６１  循環路
Ａ  第１燃焼室
Ｂ  再燃焼室
Ｃ  接触反応室
Ｄ  灰溶融室
Ｅ  空間
【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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【図６】
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