JP2009250496A - 溶融炉の燃焼補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃棄物から可燃成分を確実に分離して有効に活用することができて、燃焼効率を向上せしめ、しかも、既存の溶融炉にも簡単に附設することができる溶融炉の燃焼補助装置を提供すること。
【解決手段】 溶融炉Ｍの燃焼室Ｈ内の熱気が副燃装置１の熱気取入口11ａからハウジング内に送入されることにより、メッシュトレー２上の廃棄物Ｘに含有される固相の可燃成分Ｐが溶融して液相に変化し、受け皿部材３上に滴下して内部に貯留される一方、当該貯留された液相状態の可燃成分Ｐが、熱気により受け皿部材３内で熱分解されて気化し、この気相状態の可燃成分Ｐが、前記熱気取入口11ａから送入されてハウジング内部を循環する上昇熱気流によって、可燃気成分排出口11ｂから前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に運搬供給されて燃焼を補助する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、焼却炉や溶融炉などの燃焼装置の改良、更に詳しくは、廃棄物から可燃成分を確実に分離して有効に活用することができて、燃焼効率を向上せしめ、しかも、既存の溶融炉にも簡単に附設することができる溶融炉の燃焼補助装置に関するものである。

周知のとおり、廃棄物を焼却処分したり、溶融して金属資源を取り出すために、焼却炉や溶融炉が用いられており、これらの装置は、バーナーによって炉内に高温の火炎を放射することができる。

ところで、かかるバーナーの燃焼には大量の燃料を消費することが問題となっていることから、バーナーに副燃料を供給するものがあり、例えば、可燃成分を含む廃棄物を粉砕して、バーナーの火炎に直接投入する装置が開示されている（例えば、特許文献１−３参照）。

しかしながら、かかる装置では、投入する廃棄物を燃焼し易くするために、廃棄物を微細に粉砕しなければならず、そのための加工コストが嵩んでしまうという不満があった。

また、投入する廃棄物には可燃成分以外の不純物が多く含まれるため、不可避的に大量の残渣が発生してしまい、装置細部に目詰まりを起こしたり、また、炉内の清掃が面倒であるという問題がある。

特に、金属溶融炉に廃棄物を直接投入するときは、炉内が非常に高温であるため、投入すると直ちに廃棄物中の不純物までもが気化してしまい、可燃成分と不純物との分離を困難にしているという実情がある。
特開平６−３２３５２６号公報（第２−３頁、図１−２） 特開平７−１１９９２２号公報（第３−６頁、図１−６） 特開２００５−３３７５１１号公報（第４−７頁、図１−３）

本発明は、従来の供給装置に上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、廃棄物から可燃成分を確実に分離して有効に活用することができて、燃焼効率を向上せしめ、しかも、既存の溶融炉にも簡単に附設することができる溶融炉の燃焼補助装置を提供することにある。

本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。

即ち、本発明は、主系統から主燃料を供給して燃焼するバーナーＢにより燃焼室Ｈ内に向けて火炎Ｆを放射可能な溶融炉Ｍに附設して、当該バーナーＢに副燃料を供給して燃焼を補助することができる副燃装置であって、
副燃装置１は、少なくとも熱気取入口11ａと可燃気成分排出口11ｂとが開口する中空体を備え、この熱気取入口11ａが前記燃焼室Ｈに連通して、かつ、可燃気成分排出口11ｂが前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に連通する一方、
網目状のメッシュトレー２に粉砕した廃棄物Ｘを載置して、このメッシュトレー２が前記副燃装置１のハウジング内外を往復して廃棄物Ｘを連続的に導入可能であるとともに、
当該副燃装置１の内部における前記メッシュトレー２の軌道下方の少なくとも一部には、受け皿部材３が設置されており、
溶融炉Ｍの燃焼室Ｈ内の熱気が前記副燃装置１の熱気取入口11ａからハウジング内に送入されることにより、メッシュトレー２上の廃棄物Ｘに含有される固相の可燃成分Ｐが溶融して液相に変化し、前記受け皿部材３上に滴下して内部に貯留される一方、
当該貯留された液相状態の可燃成分Ｐが、熱気により受け皿部材３内で熱分解されて気化し、
この気相状態の可燃成分Ｐが、前記熱気取入口11ａから送入されてハウジング内部を循環する上昇熱気流によって、可燃気成分排出口11ｂから前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に運搬供給されて燃焼を補助するようにするという技術的手段を採用することによって、溶融炉における燃焼補助装置を完成した。

また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、副燃装置１のハウジング内における温度降下のための放熱路13を形成するという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、副燃装置１のハウジング下部に熱気取入口11ａを形成して、かつ、ハウジング上部に可燃気成分排出口11ｂを形成するという技術的手段を採用した。

また、本発明は、主系統から主燃料を供給して燃焼するバーナーＢにより燃焼室Ｈ内に向けて火炎Ｆを放射可能な溶融炉Ｍに附設して、当該バーナーＢに副燃料を供給して燃焼を補助することができる副燃装置であって、
副燃装置１と前記燃焼室Ｈとの間には伝熱板11ｃが設けられており、かつ、当該副燃装置１は、少なくとも可燃気成分排出口11ｂが開口する中空体を備え、この可燃気成分排出口11ｂが前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に連通する一方、
網目状のメッシュトレー２に粉砕した廃棄物Ｘを載置して、このメッシュトレー２が前記副燃装置１のハウジング内外を往復して廃棄物Ｘを連続的に導入可能であるとともに、
当該副燃装置１の内部における前記メッシュトレー２の軌道下方の少なくとも一部には、受け皿部材３が設置されており、
溶融炉Ｍの燃焼室Ｈ内の熱が、前記伝熱板11を介してハウジング内に伝導されることにより、メッシュトレー２上の廃棄物Ｘに含有される固相の可燃成分Ｐが溶融して液相に変化し、前記受け皿部材３上に滴下して内部に貯留される一方、
当該貯留された液相状態の可燃成分Ｐが、輻射熱により受け皿部材３内で熱分解されて気化して、ハウジング内部において体積が膨張し、
この膨張した気相状態の可燃成分Ｐが、可燃気成分排出口11ｂから溢れ出て前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に運搬供給されて燃焼を補助するようにするという技術的手段を採用することによって、溶融炉における燃焼補助装置を完成することもできる。

また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、副燃装置１のハウジング内における温度降下のための冷却用空気を導入するための通気孔12を形成するという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、メッシュトレー２上において廃棄物Ｘから可燃成分Ｐを分離した後の残渣を次々と排出するための搬送手段21を設けるという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、副燃装置１を溶融炉Ｍと独立して着脱式に構成するという技術的手段を採用した。

本発明においては、副燃装置は少なくとも熱気取入口と可燃気成分排出口とを開口する中空体を備え、この熱気取入口を前記燃焼室に連通して、かつ、可燃気成分排出口を前記バーナーにおける火炎放射部または燃料供給部に連通する一方、網目状のメッシュトレーに粉砕した廃棄物を載置して、このメッシュトレーを前記副燃装置のハウジング内外を往復して廃棄物を連続的に導入可能にするとともに、当該副燃装置の内部における前記メッシュトレーの軌道下方の少なくとも一部には、受け皿部材を設置したことによって、
溶融炉の燃焼室内の熱気が前記副燃装置の熱気取入口からハウジング内に送入されることによって、メッシュトレー上の廃棄物に含有される固相の可燃成分が溶融して液相に変化し、前記受け皿部材上に滴下して内部に貯留される一方、当該貯留された液相状態の可燃成分が、熱気により受け皿部材内で熱分解されて気化し、この気相状態の可燃成分が、前記熱気取入口から送入されてハウジング内部を循環する上昇熱気流によって、可燃気成分排出口から前記バーナーにおける火炎放射部または燃料供給部に運搬供給されて燃焼を補助することができる。

したがって、本発明の溶融炉における燃焼補助装置を使用することによって、廃棄物から可燃成分を確実に分離して有効に活用することができて、バーナーの燃焼効率を向上せしめることができる。

また、既存の溶融炉にも簡単に附設することができることから、投資設備コストを軽減させることができ、実用的利用価値は頗る高いものがある。

本発明を実施するための最良の形態を具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると、次のとおりである。

『第１実施形態』
本発明の第１実施形態を図１から図３に基づいて説明する。図中、符号１で指示するものは副燃装置であって、この副燃装置１は、少なくとも熱気取入口11ａと可燃気成分排出口11ｂとが開口する中空体を備えている。

また、符号２で指示するものはメッシュトレーであり、このメッシュトレー２は、網目状のトレー部材であって、粉砕した廃棄物Ｘを載置可能であり、例えば、格子状のロストルなどの耐熱性の金網を用いることができる。

更にまた、符号３で指示するものは受け皿部材であり、この受け皿部材３は、セラミックスなどの耐熱性材料を用いた有底容器であって、溶融状態の可燃成分Ｐ（後述の樹脂）を収容可能である。

しかして、本発明は、当該バーナーＢに副燃料を供給して燃焼を補助することができる副燃装置であって、使用手順について以下に説明する。まず、本装置は、主系統から主燃料を供給して燃焼するバーナーＢにより燃焼室Ｈ内に向けて火炎Ｆを放射可能な溶融炉Ｍに附設することができる。

この溶融炉Ｍは、公知の構造を有していれば良く、バーナーＢの主燃料としては、石油ガスや重油などがある。また、バーナーＢが放射する火炎Ｆは、螺旋状に吹き出すことによって、燃焼範囲を広めて火力を強化することができる。燃焼室Ｈの炉内温度は約１０００°Ｃ以上である。

本実施形態では、副燃装置１の熱気取入口11ａが前記燃焼室Ｈに連通しており、この燃焼室Ｈから熱気を取り入れることができる。また、可燃気成分排出口11ｂが前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に連通しており、本実施形態では、火炎Ｆが放射された直後の部位（火炎放射部）に供給する。

この際、主燃料の燃焼による火炎Ｆが放射されているので、可燃気成分排出口11ｂが連通している地点では負圧が生じているため、副燃装置１の可燃気成分排出口11ｂからの気体をスムースに取り入れて循環させることができる。

そして、前記メッシュトレー２に副燃料となる廃棄物Ｘを載置する。この廃棄物Ｘとしては、廃棄プラスチックを用いることができ、これに含まれる可燃成分Ｐには、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンなどのオレフィン系熱可塑性樹脂、あるいは、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル、その他のポリアクリル酸エステルおよびポリメタクリル酸エステル、ポリアクリルアミド類、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系熱可塑性樹脂などがある。

さらに、ＡＢＳなどのスチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ナイロンなどのポリアミド類、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール類、ポリエーテル類、セルロース類、石油樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ゴム類、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アリル樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリウレタンなどもあるが、これらのうち、爆発性の強いものは分量を制限して用いる。

本実施形態では、廃棄物Ｘとして、廃パレットなどのポリプロピレン製の固体を約２〜４ｃｍに粉砕してペレット状に加工したものを用いる。なお、このポリプロピレンは、融点が約１７０°Ｃで、熱分解（気化）温度が約４００〜５００°Ｃである。

次に、前記メッシュトレー２は、前記副燃装置１のハウジング内外を往復して廃棄物Ｘを連続的に導入可能である。本実施形態では、メッシュトレー２上において廃棄物Ｘから可燃成分Ｐを分離した後の不純物Ｚ（残渣）を次々と排出するための搬送手段21を設けることができ、この搬送手段21としては、メッシュトレー２を水平方向に回転させながら、連続または間欠動してハウジング内に入退出できるようなコンベアなどを採用することができる。

また、副燃装置１の内部において、前記メッシュトレー２の軌道下方の少なくとも一部には、受け皿部材３を設置する。

そして、溶融炉Ｍの燃焼室Ｈ内の熱気が前記副燃装置１の熱気取入口11ａからハウジング内に送入されることにより、メッシュトレー２上の廃棄物Ｘに含有される固相の可燃成分Ｐが溶融して液相に変化し、前記受け皿部材３上に滴下して貯留される。この際、受け皿部材３内では可燃成分Ｐが熱により煮沸状態になっている。この際、副燃装置１のハウジング内の温度は約６００°Ｃが好適である。

なお、本実施形態では、副燃装置１のハウジング内の温度降下のための冷却用空気を導入するための通気孔12を形成することができ、この通気孔12を適宜開閉することにより、ハウジング内において、廃棄物Ｘ中の可燃成分Ｐが固相と気相との混在状態である気液混合状態になるような温度に調節することができる。

然る後、受け皿部材３内に貯留された液相状態の可燃成分Ｐが、熱気により受け皿部材３内で熱分解されて気化して、この気相状態の可燃成分Ｐが、熱気取入口11ａから送入されてハウジング内部を循環する上昇熱気流によって、可燃気成分排出口11ｂから前記バーナーＢにおける火炎放射部（または燃料供給部）に運搬供給されて燃焼を補助することができるのである。

また、本実施形態では、副燃装置１のハウジング下部に熱気取入口11ａを形成して、かつ、ハウジング上部に可燃気成分排出口11ｂを形成することができ、熱による気流の循環をスムースにすることができる。なお、既存の溶融炉Ｍの形状により、これらの形成位置を変更することもできる。

『第２実施形態』
次に、本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。本実施形態では、副燃装置１のハウジング内の温度降下のための放熱路13を形成することができる。具体的には、熱気取入口11ａからハウジング内に熱気を取り入れる際に所定距離に迂回する通路を設ける。

このように構成することによって、前記通気孔12を設けた場合と同様に、ハウジング内において、廃棄物Ｘ中の可燃成分Ｐが固相と気相との混在状態である気液混合状態になるような温度に調節することができる。なお、放熱路13と通気孔12とを並設することは当然に可能である。

『第３実施形態』
次に、本発明の第３実施形態を図５に基づいて説明する。本実施形態では、一旦、メッシュトレー２の上に溶融した可燃成分Ｐをガイド板31に滴下してから、受け皿部材３内に流動させるように構成する。

このように、メッシュトレー２と受け皿部材３との距離を調節したことにより、ハウジング内において、可燃成分Ｐの融点と気化（熱分解）温度との差による気液混合状態を適切に作りだすことができる。

『第４実施形態』
次に、本発明の第４実施形態を図６に基づいて説明する。本実施形態では、副燃装置１と前記燃焼室Ｈとの間には伝熱板11ｃを設ける。この伝熱板11ｃはアルミニウムや鉄などの熱伝導率の高い金属材料により作製するのが好ましい。

また、当該副燃装置１は、少なくとも可燃気成分排出口11ｂが開口する中空体を備えており、この可燃気成分排出口11ｂが前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に連通する。

次いで、溶融炉Ｍの燃焼室Ｈ内の熱が、前記伝熱板11を介してハウジング内に伝導されることにより、前実施形態と同様に、メッシュトレー２上の廃棄物Ｘに含有される固相の可燃成分Ｐが溶融して液相に変化し、前記受け皿部材３上に滴下して内部に貯留される。

そして、当該貯留された液相状態の可燃成分Ｐが、輻射熱により受け皿部材３内で熱分解されて気化して、ハウジング内部において体積が膨張する。

然る後、この膨張した気相状態の可燃成分Ｐが、可燃気成分排出口11ｂから溢れ出て前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に運搬供給されて燃焼を補助することができる。

本発明は概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、副燃装置１を溶融炉Ｍと独立した着脱式に構成することができ、アタッチメントとして既存の溶融炉に取り付けることができる。

また、メッシュトレー２の形状および材質は、廃棄物Ｘの形状や材質に応じて変更することもでき、これら何れのものも本発明の技術的範囲に属する。

本発明の第１実施形態の燃焼補助装置を表わす説明正面図である。 本発明の第１実施形態の燃焼補助装置を表わす説明正面図である。 本発明の第１実施形態の燃焼補助装置を表わす説明正面図である。 本発明の第２実施形態の燃焼補助装置を表わす説明正面図である。 本発明の第３実施形態の燃焼補助装置を表わす説明正面図である。 本発明の第４実施形態の燃焼補助装置を表わす説明正面図である。

符号の説明

１ 副燃装置
11ａ 熱気取入口
11ｂ 可燃気成分排出口
11ｃ 伝熱板
12 通気孔
13 放熱路
２ メッシュトレー
21 搬送手段
３ 受け皿部材
31 ガイド板
Ｍ 溶融炉
Ｈ 燃焼室
Ｂ バーナー
Ｆ 火炎
Ｘ 廃棄物
Ｐ 可燃成分
Ｚ 不純物

Claims (7)

1. 主系統から主燃料を供給して燃焼するバーナーＢにより燃焼室Ｈ内に向けて火炎Ｆを放射可能な溶融炉Ｍに附設して、当該バーナーＢに副燃料を供給して燃焼を補助することができる副燃装置であって、
   副燃装置１は、少なくとも熱気取入口11ａと可燃気成分排出口11ｂとが開口する中空体を備え、この熱気取入口11ａが前記燃焼室Ｈに連通して、かつ、可燃気成分排出口11ｂが前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に連通する一方、
   網目状のメッシュトレー２に粉砕した廃棄物Ｘを載置して、このメッシュトレー２が前記副燃装置１のハウジング内外を往復して廃棄物Ｘを連続的に導入可能であるとともに、
   当該副燃装置１の内部における前記メッシュトレー２の軌道下方の少なくとも一部には、受け皿部材３が設置されており、
   溶融炉Ｍの燃焼室Ｈ内の熱気が前記副燃装置１の熱気取入口11ａからハウジング内に送入されることにより、メッシュトレー２上の廃棄物Ｘに含有される固相の可燃成分Ｐが溶融して液相に変化し、前記受け皿部材３上に滴下して内部に貯留される一方、
   当該貯留された液相状態の可燃成分Ｐが、熱気により受け皿部材３内で熱分解されて気化し、
   この気相状態の可燃成分Ｐが、前記熱気取入口11ａから送入されてハウジング内部を循環する上昇熱気流によって、可燃気成分排出口11ｂから前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に運搬供給されて燃焼を補助することを特徴とする溶融炉における燃焼補助装置。
2. 副燃装置１のハウジング内における温度降下のための放熱路13が形成されていることを特徴とする請求項１記載の溶融炉における燃焼補助装置。
3. 副燃装置１のハウジング下部に熱気取入口11ａが形成され、かつ、ハウジング上部に可燃気成分排出口11ｂが形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の溶融炉における燃焼補助装置。
4. 主系統から主燃料を供給して燃焼するバーナーＢにより燃焼室Ｈ内に向けて火炎Ｆを放射可能な溶融炉Ｍに附設して、当該バーナーＢに副燃料を供給して燃焼を補助することができる副燃装置であって、
   副燃装置１と前記燃焼室Ｈとの間には伝熱板11ｃが設けられており、かつ、当該副燃装置１は、少なくとも可燃気成分排出口11ｂが開口する中空体を備え、この可燃気成分排出口11ｂが前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に連通する一方、
   網目状のメッシュトレー２に粉砕した廃棄物Ｘを載置して、このメッシュトレー２が前記副燃装置１のハウジング内外を往復して廃棄物Ｘを連続的に導入可能であるとともに、
   当該副燃装置１の内部における前記メッシュトレー２の軌道下方の少なくとも一部には、受け皿部材３が設置されており、
   溶融炉Ｍの燃焼室Ｈ内の熱が、前記伝熱板11を介してハウジング内に伝導されることにより、メッシュトレー２上の廃棄物Ｘに含有される固相の可燃成分Ｐが溶融して液相に変化し、前記受け皿部材３上に滴下して内部に貯留される一方、
   当該貯留された液相状態の可燃成分Ｐが、輻射熱により受け皿部材３内で熱分解されて気化して、ハウジング内部において体積が膨張し、
   この膨張した気相状態の可燃成分Ｐが、可燃気成分排出口11ｂから溢れ出て前記バーナーＢにおける火炎放射部または燃料供給部に運搬供給されて燃焼を補助することを特徴とする溶融炉における燃焼補助装置。
5. 副燃装置１のハウジング内における温度降下のための冷却用空気を導入するための通気孔12が形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の溶融炉における燃焼補助装置。
6. メッシュトレー２上において廃棄物Ｘから可燃成分Ｐを分離した後の残渣を次々と排出するための搬送手段21が設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の溶融炉における燃焼補助装置。
7. 副燃装置１が溶融炉Ｍと独立して着脱式に構成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の溶融炉における燃焼補助装置。

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