JP2952160B2 - 廃棄物の焼却方法ならびに火格子、焼却炉および焼却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃棄物の焼却方法およ
び焼却装置に係るものであり、詳しくは、プラスチッ
ク、ゴム等を含む廃棄物の焼却方法ならびに火格子、焼
却炉および焼却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 従来のごみ質は、紙、布、木質等、発
熱量が低いものが多かったが、最近のごみ質は、高分子
系であるビニール、プラスチック、発泡スチロール等、
発熱量が高いものが多くなっている。そのため、燃焼温
度が高くなり、この様な廃棄物を燃焼する焼却炉、特に
その火格子の損傷が激しくなっている。

【０００３】最近、この種の焼却炉としては、煙の無害
化、無臭化および燃焼温度の低下等を図るために、廃棄
物を、一次燃焼炉で部分燃焼してガス化し、発生した可
燃ガス等を、二次燃焼炉内に導き完全燃焼するという、
乾留ガス化焼却方式が採用されつつある。

【０００４】この方式には、例えば、特開平２ー２１１
２０号公報に記載されているように、一次燃焼炉の底部
に火格子を設け、この火格子の下部に燃焼用の空気を供
給し、火格子上において廃棄物を部分燃焼してガス化
し、発生した可燃ガス等を一次燃焼炉の上部から二次燃
焼炉に導き、完全燃焼するものがある。

【０００５】また、特開平４ー１８７９０３号公報に記
載されているように、火格子によって仕切られた下方の
空間部から有機質可燃物の充填層へ向けて加圧された燃
焼用空気を分散噴射して、有機質可燃物を燃焼してガス
化し、この残存可燃ガス、燃焼ガスおよび燃焼用空気
を、火格子の下方の空間へ放出し、この空間において残
存する可燃ガスを燃焼熱によって燃焼するものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた前
者においては、燃焼用空気が、火格子の隙間を下方から
上方へ通過する際に、火格子を冷却して火格子の熱損傷
を防止する利点がある。しかしながら、高分子系のゴミ
の場合、その燃焼過程が、溶解、気化、燃焼の順
となるため、高分子系のゴミは、溶解の段階で、火格子
の隙間より流れ落ち、灰ピットの中で燃焼することが多
い。このため、火格子が加熱されて熱損傷が激しくな
る。これを防ぐために、火格子の隙間を狭くすると、下
からの空気の供給が少なくなり、燃焼に悪影響を及ぼ
し、黒煙発生の原因となる。また、上述の燃焼用空気に
よる火格子に対する冷却効果も悪くなるという問題点を
有していた。さらに、一次燃焼炉で発生する可燃ガス等
は、炉内の廃棄物に触れながら、上部から放出されるた
め、黄煙となり、その後の処理にも問題が生じていた。

【０００７】また、後者においては、火格子の下方から
燃焼用空気を分散噴射して、有機質可燃物を燃焼してガ
ス化し、残存可燃ガス、燃焼ガスおよび燃焼用空気を、
火格子の下方の空間へ吸引して、この空間において残存
可燃ガスを燃焼熱によって燃焼するものであるので、火
格子は、上部と下部から加熱されて、火格子の熱損傷が
前者以上に激しくなるいという問題点を有していた。

【０００８】また、最近の焼却炉は、ゴミの一括投入が
求められているが、一括投入を行うことにより、火格子
に対する衝撃荷重が大きくなり、火格子の破損が問題と
なっていた。また、前記火格子の熱損傷を防ぐために、
火格子を中空火格子とし、内部に冷却水を通して冷却す
ることも行われているが、衝撃に弱いという問題点を有
していた。

【０００９】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、熱損傷が少なく、強度が大である火格子及びそれを
有する焼却炉ならびに廃棄物の燃焼方法および装置を提
供しようとするものでる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による廃棄物の焼
却方法は、焼却炉の火格子を冷却し、該火格子上に投入
された廃棄物に火格子から空気を吹き込むと共に、可燃
ガス等を火格子の間隔から下方に設けた燃焼部に吸引し
て燃焼させる方法である。

【００１１】さらに詳細には、内筒を内包する外筒が適
宜の間隔で複数配置されてなる火格子の、外筒と内筒と
の間に冷却水を通して外筒を冷却し、内筒の長手方向に
植設され外筒を貫通する複数の空気吹出しノズルから火
格子上に投入された廃棄物に空気を吹き込む方法であ
る。

【００１２】さらに詳細には、焼却炉の上部に空気を吹
き込む方法である。

【００１３】さらに詳細には、燃焼部の外壁から空気を
吹き込む方法である。

【００１４】本発明による廃棄物の焼却方法は、廃棄物
投入口を有する貯留部、下部に火格子を有する乾留部お
よび燃焼部を上部から順次設けてなる焼却炉の火格子か
ら乾留部内の廃棄物に空気を吹き込み、貯留部の上部か
ら空気を吹き込み、燃焼部に空気を吹き込み、可燃ガス
等を燃焼部に吸引して、燃焼する方法である。

【００１５】さらに詳細には、燃焼部に接続して設けた
脱臭・消煙炉に空気を吹き込み、脱臭・消煙する方法で
ある。

【００１６】本発明による火格子は、端部に水出入口を
有する外筒と、該外筒の内部に設けられ端部に空気入口
を有する内筒と、該内筒の長手方向に植設され外筒を貫
通する複数個の空気吹出しノズルとからなり、前記内筒
を内包する外筒が適宜の間隔で配置されてなるものであ
る。

【００１７】さらに詳細には、前記外筒の一端には冷却
ポンプに接続される水ジャケットが設けられ、前記外筒
の他端には水冷装置に接続される水ジャケットが設けら
れ、前記一方の水ジャケットの外部には、内筒に連通さ
れ、空気ファンと接続される空気ジャケットが設けら
れ、前記内筒を内包する外筒が傾斜して配設されている
ものである。

【００１８】本発明による焼却炉は、上述の火格子が下
部に設けられているものである。

【００１９】さらに詳細には、廃棄物投入口を有する貯
留部、下部に前記火格子を有する乾留部および燃焼部を
上部から順次設けてなるものである。 さらに詳細に
は、前記燃焼部の側壁に空気ノズルが設けられ、前記貯
留部の上部に空気供給口が設けられているものである。

【００２０】本発明による焼却装置は、前記燃焼部に、
脱臭・消煙炉が接続されてなるものである。

【００２１】さらに詳細には、前記燃焼部および脱臭・
消煙炉の外壁の外周に、該外壁に設けられた空気ノズル
に空気を供給する空気ジャケットが設けられているもの
である。

【００２２】

【作用】内筒を内包する外筒により構成される火格子
の、外筒と内筒との間に冷却水を供給すると共に、内筒
に空気を供給して、内筒に植設され外筒を貫通する空気
ノズルから、廃棄物に空気を吹き込み、火格子上で廃棄
物の部分燃焼と、部分燃焼後における未燃物の炭素燃焼
とを同時に行い、生じた炭質赤熱物と灰を、燃焼部に落
下させる。一方、可燃ガス等は、吸引用の空気フアンに
より、火格子の間隔から下方に設けられた燃焼部に吸引
され、空気の吹き込みにより燃焼する。燃焼部から脱臭
・消煙炉に吸引された排ガスは、空気の吹き込みと、バ
ーナーにより燃焼し、脱臭・消煙がなされる。次に熱回
収装置および集塵装置に送られ、浄化された排ガスは煙
突により大気に放出される。

【００２３】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は火格子の要部平面図であり、図２はその要部
縦断面図である。図３は焼却炉および脱臭・消煙炉の縦
断面図であり、図４は焼却装置の全体の概略図である。

【００２４】図１および図２において、符号１で示され
るものは、火格子１０を構成する外筒であり、その内部
には、内筒２が挿入されている。この内筒２の長手方向
には、外筒１を貫通する複数の空気吹出しノズル３が植
設されている。すなわち、本発明に係る焼却炉の火格子
１０は、前記内筒２を内包する外筒１が、適宜の間隔で
複数配置されて構成されている。

【００２５】前記外筒１および内筒２は、円筒、中空角
柱、中空三角柱等によって構成される。例えば、両方共
円筒とする場合、外筒１の外径は70〜100mm、内筒２の
外径は25〜40mmとすることが、後述する冷却水および空
気通路の確保および強度の面から望ましい。また、前記
空気吹き出しノズル３の外径は、10〜25mmとすることが
望ましい。なお、空気吹出しノズル３は、外筒１の外周
より10mm程度突出して溶接されている。また、各外筒間
の隙間は、廃棄物の種類に応じて、適宜定められるが、
100〜150mm とすることが望ましい。この間隔は、外筒
１に突起を設けるなどして、調整することもできる。さ
らに、外筒１、内筒２および空気吹出しノズル３は、い
ずれもステンレス製とすることが望ましい。また、外筒
１と内筒２とは、空気吹出しノズル３を介して接続さ
れ、その間に、いわゆるトラス構造が形成されているの
で、火格子１０の強度が大となる。

【００２６】前記複数の外筒１の一端には、冷却水供給
口４ａを有する水ジャケット４が設けられ、外筒１の他
端には、冷却水出口５ａを有する水ジャケット５が設け
られている。前記複数の内筒２の一端は、一方の水ジャ
ケット５の外部に設けられ空気供給口６ａを有する空気
ジャケット６に連通され、内筒２の他端は、図２に示す
実施例では、外筒１の内部で密閉されている。なお、他
方の水ジャケット４を貫通して密閉することにより、火
格子１０の強度をより向上することができる。また、前
記内筒２を内包する外筒１は、冷却水出口の方が入口よ
り高くなるように、水平線に対して、5°以上の傾斜角
度で、後述の焼却炉３０の下部に配設されている。この
ようにして、外筒１と内筒２との間には冷却水通路が形
成され、内筒２の内部には、空気吹出しノズル３と連通
する空気通路が形成されている。

【００２７】上述の実施例とは逆に、外筒１に空気吹き
出しノズル３が植設され、外筒１と内筒２との間に、こ
の空気吹き出しノズル３と連通する空気通路が形成さ
れ、内筒２の内部に冷却水通路が形成されてなる火格子
１０とすることも可能である。次に、図３により、本発
明に係る火格子１０を有する焼却炉３０について説明す
る。焼却炉３０は、廃棄物投入口１１ａを有する貯留部
１１と、下部に前記火格子１０が設けられた乾留部１２
と、燃焼部１３とからなり、これらが上部より順次配設
されて構成されている。

【００２８】前記貯留部１１には、その頂部と上部側壁
に廃棄物投入口１１ａが設けられ、蓋１１ｂで密閉可能
となっている。また、貯留部１１の上部には、空気供給
口１１ｃが設けられている。前記乾留部１２の下部に
は、上述の火格子１０が横貫して設けられ、乾留部１２
の側壁の外周には、火格子１０に冷却水と空気を供給す
る水ジャケット４，５と空気ジャケット６とが設けられ
ている（図２参照）。なお、乾留部１２の下部に、別体
として短炉を配設し、そこに火格子１０と水ジャケット
４，５等を設けてもよい。このようにすると、火格子１
０の交換および保守が容易となる。また、乾留部１２の
側壁には、火格子１０の上部近傍に向けて着火用の助燃
バーナ１２ａが設けられ、さらに、点検口１２ｂが設け
られている。

【００２９】 貯留部１１と乾留部１２との接続部の内
側壁には、全周にわたって凸状の絞り部材３１が設けら
れている。貯留部１１内に投入された廃棄物は、この絞
り部材３１によってブリッジが形成され、適量ずつ乾留
部１２へ落下することになる。なお、焼却炉３０の大き
さ、廃棄物の種類等に応じて、貯留部１１と乾留部１２
は別体とせず一体としてもよい。また、前記絞り部材３
１は設けなくてもよい。前記燃焼部１３の外壁には、複
数の空気ノズル１３ａが貫通して設けられ、外壁の外周
に設けられた空気ジャケット１３ｂに連通されている。
また、側壁には、灰等の排出口１３ｃが設けられてい
る。さらに、必要に応じて、バーナが設けられている。

【００３０】焼却炉３０の燃焼部１３には脱臭・消煙炉
１４が連設されている。この脱臭・消煙炉１４の側壁に
も、前記燃焼部１３と同様、複数の空気ノズル１４ａ、
空気ジャケット１４ｂおよびバーナ１４ｃが設けられて
いる。図３に示す実施例では、脱臭・消煙炉１４は、焼
却炉３０の側部に、焼却炉３０とは別体として立設され
ているが、別体とせず一体としてもよい。また、必要に
応じて、脱臭・消煙炉１４は設けなくてもよい。なお、
前記焼却炉３０と脱臭・消煙炉１４の内壁には、耐火炉
材３２が敷設されている。

【００３１】燃焼部１３または脱臭・消煙炉１４に煙突
を設けて、焼却装置４０とすることもできるが、図４に
示すように、熱回収および排ガス浄化のため、さらに、
熱回収装置１５、集塵装置１６等を配設して、焼却装置
４０とすることが望ましい。前記熱回収装置１５として
は、水ジャケットを有する熱交換器１５ａに排ガスを通
過させ、排熱を温水として回収する装置等が使用されて
いる。前記集塵装置１６としては、水を、水タンク１６
ａからシャワーリングポンプ１６ｂを介してスクラバー
１６ｃの上部に設けられたノズル１６ｄに送り、排ガス
に噴射して、集塵する装置が使用されている。上述した
装置を経て、無害化された排ガスは煙突１７から大気に
放出される。

【００３２】また、廃棄物より発生する可燃ガス、燃焼
ガスおよび燃焼用空気（以下可燃ガス等という。）を、
火格子１０の間隔から下方に設けた燃焼部１３に吸引
し、燃焼して大気に放出するために、燃焼部１３、脱臭
・消煙炉１４、熱回収装置１５、集塵装置１６のいずれ
かの後端部には、吸引用の空気ファン１８が設けられて
いる。ただし、焼却装置４０によっては、煙突１７だけ
設けて、空気フアン１８は設けないこともある。

【００３３】また、図３に示すように、上述の、火格子
１０、貯留部１１の上部および燃焼部１３、脱臭・消煙
炉１４に設けた各空気ジャケット１３ｂ，１４ｂに空気
を供給するために、空気供給用の空気ファン１９が設け
られている。すなわち、前記火格子１０と貯留部１１の
上部には、バルブ１９ａを介して空気が供給されてい
る。前記燃焼部１３には、空気が、その側壁に設けられ
た空気ジャケット１３ｂの一端から供給され、前記ジャ
ケット１３ｂの他端からバルブ１９ｂを介して、底壁に
設けられた空気ジャケット１３ｂに供給され、外壁に貫
通して設けられた空気ノズル１３ａを介して供給されて
いる。脱臭・消煙炉１４には、空気が、上述の燃焼部１
３の空気ジャケット１３ｂの他端からバルブ１９ｃを介
して、側壁の外周に設けられた空気ジャケット１４ｂに
供給され、空気ノズル１４ａを介して供給されている。

【００３４】上述の火格子１０の外筒１の内部に冷却水
を供給するために、冷却ポンプ２０が設けられている。
冷却ポンプ２０からの冷却水は、火格子１０の一端に設
けられた水ジャケット４に入り、外筒１と内筒２の隙間
を通過して、その他端に設けられた水ジャケット５を通
り、水冷装置としての水冷タンク２１を介して冷却ポン
プ２０に戻るようになっている。なお、冷却水と空気の
供給方向は、同方向（図２参照）、対向方向（図３参
照）のいずれでもよい。また、発熱量の低い廃棄物を燃
焼する場合には、外筒１の内部に冷却水を供給しないこ
ともある。

【００３５】次に、上記実施例の作用について説明す
る。

【００３６】焼却炉３０の上部に設けられた廃棄物投入
口１１ａの蓋１１ｂを開いて、乾留部１２の下部に設け
られた火格子１０上に廃棄物を投入する。乾留部１２お
よび貯留部１１に廃棄物を所定量投入すると、上記蓋１
１ｂを閉じ、冷却ポンプ２０を駆動して、火格子１０の
外筒１内に冷却水を供給する。

【００３７】 次に、火格子１０の上部に設けられた助
燃バーナ１２ａを点火し、火格子１０上の廃棄物を着火
する。次に、空気ファン１９を駆動して、火格子１０の
内筒２に植設された空気吹出しノズル３から、着火した
廃棄物に空気を吹き込む。これにより部分燃焼が開始す
ると、助燃バーナ１２ａを停止する。なお、空気量は、
バルブ１９ａによって調整することができる。助燃バー
ナ１２ａを停止しても、火格子１０からの空気の吹き込
みにより、火格子１０上で、廃棄物の部分燃焼と、部分
燃焼後における未燃物の炭素燃焼とが同時に促進され、
廃棄物の乾留がなされる。このとき、火格子１０の上部
には、600〜800℃の炭質赤熱物が形成され、さらに炭素
燃焼が進むと灰となる。形成された炭質赤熱物と灰と
は、順次、燃焼部１３に落下する。上記燃焼１３により
乾留部１２内の廃棄物が減少すると、貯留部１１内の廃
棄物は、内壁に設けられた絞り部材３１の作用により、
適量ずつ乾留部１２へ落下することになる。

【００３８】一方、可燃ガス等は、空気フアン１８の吸
引力により、火格子１０の間隔から下方に設けられた燃
焼部１３に吸引される。また、可燃ガスの一部は、貯留
部１１へ上昇するが、貯留部１１の上部には、常に所定
量の空気が吹き込まれているので、その圧力により下降
して燃焼部１３に容易に吸引される。

【００３９】 燃焼部１３に吸引された可燃ガスおよび
前記落下した炭質赤熱物は、燃焼部の外壁に設けられた
空気ノズル１３ａからの空気の吹き込みにより完全燃焼
することになる。この際、燃焼部の温度は800〜1000℃
となる。このように、火格子１０の上部と下部が著しく
高温になっても、火格子１０は内部から冷却されている
ので、表面温度は60℃程度に保たれ、熱損傷を避けるこ
とができる。

【００４０】また、火格子１０は、水平線に対して冷却
水の流れ方向に順次高くなるように傾斜されているの
で、外筒１内を通過する冷却水が加熱されて、外筒１内
に気泡が発生しても、水タンク２１に移送されるので、
火格子１０での熱効率の低下を防止することができる。
また、火格子１０の外筒１を円筒とすれば、乾留部１２
から燃焼部１３への、可燃ガス、炭質赤熱物、灰等の吸
引・落下が容易となる。燃焼部１３から脱臭・消煙炉１
４に吸引された排ガスは、外壁に設けられた空気ノズル
１４ａからの空気の吹き込みと、バーナー１４ｃの火炎
により燃焼され、脱臭成分が分解される。脱臭・消煙さ
れた排ガスは高温であるので熱回収するのが望ましい。
そのため、排ガスを水ジャケットを有する熱交換器１５
ａ等の熱回収装置１５に通過させ、温水等として回収す
る。次に、排ガスを集塵装置１６に送り、ここで浄化さ
れた排ガスは煙突１７により大気に放出される。

【００４１】貯留部１１内の廃棄物が少なくなった場
合、貯留部１１に設けられた廃棄物投入口１１ａの蓋１
１ｂを開いて、廃棄物を投入する。前述したように、貯
留部１１の上部に設けた空気供給口１１ｃから、常に空
気が供給されているので、蓋１１ｂを開いても、可燃ガ
スと外気とは接触せず、爆発を避けることができる。な
お、空気の供給量は、廃棄物の減少と可燃ガス等の吸引
により焼却炉内部が負圧にならない程度としてあるの
で、乾留ガス化燃焼には支障がない。

【００４２】なお、廃棄物を投入し、乾留部１２の温度
が低下すると、助燃バーナー１２ａが自動的に働き、燃
焼に支障がないようになっている。

【００４３】廃棄物の焼却が終了した場合には、燃焼部
の側部に設けた排出口１４ｃの扉を開いて、灰を外部に
掻きだす。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。

【００４５】すなわち、火格子の外筒と内筒の間には冷
却水が供給されているので、高温による熱損傷を最小限
にすることができる。また、火格子の隙間に関係なく、
空気を空気ノズルから送ることができるので、燃焼に悪
影響を及ぼことがなくなった。さらに、火格子が、外筒
と、外筒の内部に設けられた内筒と、この内筒の長手方
向に植設され外筒を貫通する複数個の空気吹出しノズル
とから構成される、いわゆるトラス構造となっているの
で、火格子の強度が大であるという利点がある。 ま
た、焼却炉の上部から空気を供給すると共に、可燃ガス
等を、火格子の間隔から下方に設けた燃焼部に吸引して
燃焼し、脱臭・脱煙し、集塵するので、排ガスを効果的
に無害化することができる。また、廃棄物を投入するた
め扉を開いても、可燃ガスが空気と接触して爆発すると
いう危険がなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】火格子の要部平面図である。

【図２】図１の要部縦断面図である。

【図３】焼却炉および脱臭・消煙炉の縦断面図である。

【図４】焼却装置の全体の概略図である。

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 内筒 ３ 空気吹出しノズル ４，５ 水ジャケット ６ 空気ジャケット 10 火格子 11 貯留部 11a 廃棄物投入口 11b 蓋 11c 空気供給口 12 乾留部 12a 助燃バーナ 13 燃焼部 13a 空気ノズル 13b 空気ジャケット 14 脱臭・消煙炉 14a 空気ノズル 14b 空気ジャケット 14c バーナ 15 熱回収装置 16 集塵装置 17 煙突 18，19 空気ファン 20 冷却ポンプ 21 水冷タンク（水冷装置） 30 焼却炉 31 絞り部材 32 耐火炉材 40 焼却装置

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23G 5/027 ZAB F23H 1/02 F23H 3/02

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 火格子上に投入された廃棄物に火格子側
   から空気を吹き込こみ、乾溜して得られた可燃ガスを火
   格子の隙間から下方に吸引して燃焼させる焼却炉におい
   て、 前記火格子（１０）は、端部が水ジャケット（４，５）
   に連通されている外筒（１）と、該外筒（１）の内部に
   隙間を有して設けられ端部が空気ジャケット（６）に連
   通されている内筒（２）と、該内筒（２）の長手方向に
   上方に向けて植設され外筒（１）に貫通して接続されて
   いる複数個の空気吹出しノズル（３）とからなり、前記
   内筒（２）を内包する外筒（１）が適宜の間隔で複数配
   置されてなることを特徴とする焼却炉。
2. 【請求項２】 前記空気吹出しノズル（３）からの空気
   量は、バルブ（１９ａ）によって調整されることを特徴
   とする請求項１記載の焼却炉。
3. 【請求項３】 廃棄物投入口（１１ａ）を有する貯留部
   （１１）、下部に前記火格子（１０）を有する乾留部
   （１２）および燃焼部（１３）が上部から順次設けら
   れ、前記貯留部（１２）の上部に空気供給口（１１
   ｃ）、前記乾溜部（１２）の下部にバーナ（１２ｃ）が
   設けられていることを特徴とする請求項１または２記載
   の焼却炉。
4. 【請求項４】 前記燃焼部（１３）の側壁に複数の空気
   ノズル（１３ａ）が設けられていることを特徴とする請
   求項３記載の焼却炉。
5. 【請求項５】 前記貯溜部（１１）と乾溜部（１２）と
   の接続部の内側壁には、全周にわたって凸状の絞り部材
   （３１）が設けられていることを特徴とする請求項３ま
   たは４記載の焼却炉。
6. 【請求項６】 前記乾留部（１２）の下部に別体として
   短炉を配設し、そこに火格子（１０）を設けたことを特
   徴とする請求項３、４または５記載の焼却炉。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼
   却炉に、側壁に複数の空気ノズル（１４ａ）及びバーナ
   （１４ｂ）が設けられている脱臭・消煙炉(14)が接続さ
   れていることを特徴とする焼却装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼
   却炉に、脱臭・消煙炉（１４）、熱回収装置（１５）、
   吸引用の空気ファン（１８）および集塵装置（１６）が
   順次接続されてなることを特徴とする焼却装置。