JP3742947B2 - 廃棄物の焼却方法および焼却炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業廃棄物や一般廃棄物等を焼却するための方法および焼却用の炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、産業廃棄物や一般廃棄物等（以下、単に廃棄物と称する）を焼却する装置としてロータリーキルン型の焼却炉が使用されている。
図７は、従来のロータリーキルン型焼却炉の一例を示すものであり、所定の傾斜角度を有し、かつ、円周方向に回転可能な円筒状のロータリーキルンａの傾斜上方側の開口部ｂは風箱ｃで密に囲むとともに、図８および図９に示すように、風箱ｃ内には耐火材ｄが設けてある。
【０００３】
ロータリーキルンａの内径よりも小さい外径を有している耐火材ｄは、ロータリーキルンａ内の高温の燃焼熱から風箱ｃを保護しているものであり、この耐火材ｄを介して廃棄物の投入口ｅや灯油、重油、プロパンガス、熱分解ガス等の燃料を噴射するバーナーｆ等がロータリーキルンａ内に向けて設けられている。
【０００４】
ロータリーキルンａを円周方向に回転させつつ空気フアンｇから燃焼用空気を風箱ｃ内に供給すると、燃焼用空気は、図９に示すように風箱ｃと耐火材ｄとの間に設けた隔壁ｈによって風箱ｃ内を矢印Ａによって示した一方向に回流し、風箱ｄ内に送り込まれた空気のほぼ１／３の空気量はロータリーキルンａの内周面と耐火材ｄの外周面との間に形成される環状のクリアランスｉを通してロータリーキルンａ内に吹き込まれ、残量のほぼ２／３の空気量は耐火材ｄに形成した切り欠き口ｊからロータリーキルンａ内に吹き込まれる。
【０００５】
このようにしてロータリーキルンａ内に燃焼用空気を供給しつつバーナーｆから燃料を送り込んで着火し、投入された廃棄物を乾燥させ、燃焼する。発熱量の高い廃棄物が充分に燃焼するとロータリーキルンａ内の温度が上昇するため燃料の送り込みを停止し、その後は燃焼用空気の供給によって自己燃焼させる。そして、乾燥→燃焼によって得られた焼却灰は、ロータリーキルンａの傾斜下方側の排出口ｋから排出し、そのままの状態であるいはセメント等を用いて固化した後、埋立処分する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ロータリーキルンａの場合、開口部ｂからしか廃棄物や燃焼用空気を供給することができないので、開口部ｂ付近の温度雰囲気は下がる傾向にある。固形物または液状等の廃棄物が火炎を出して燃えるのは、蒸発または熱分解によって可燃ガスになってから空気と混合し、酸化される現象であり、燃焼を維持するためには可燃ガスの濃度がある範囲内に保たれる必要がある。
【０００７】
十分に燃えていない廃棄物に空気を吹き付けると可燃ガスの濃度が保たれなくなり、火炎が維持できなくなる。このため着火が遅れ、効率よい燃焼ができなかった。従って、開口部ｂでの燃焼を維持することがロータリーキルンａの場合には非常に大切であるが、従来のロータリーキルン型の焼却炉では、開口部ｂ付近での廃棄物と燃焼用空気との接触率が悪く、空気過剰率を増加させるとロータリーキルンａの開口部ｂ付近は燃焼しづらくなり、燃灼減量が増加するという欠点を有していた。
【０００８】
また、廃棄物を焼却する燃焼温度によりロータリーキルンａ内には上昇気流が生じている。そして、風箱ｃを通して吹き込まれた空気の一部は、上昇気流にのってロータリーキルンａの上方空間を通り、燃焼に使用されることなくそのまま排出口ｋ方向に流されて外部に放出されることになる（図７においてＢ矢印方向に示す流れ）。
【０００９】
ロータリーキルンａは、下向き状態で傾斜しているので、上昇気流にのって空気が放出されるとロータリーキルンａの中間部においては燃焼に必要な酸素濃度が徐々に低くなり、燃焼ガスとの混合が弱くなるのでロータリーキルンａ内の燃焼温度が低下するとともに廃棄物（被焼却物）との接触が少なくなり、ロータリーキルンａ内には未燃焼分が残りやすい問題を有していた。
【００１０】
本発明は、上記する従来の廃棄物の焼却方法や焼却炉の問題点に鑑み、ロータリーキルンの開口部に近い位置や中間部に向けて燃焼用空気を旋回流を生じさせつつ送り込むことにより廃棄物の燃焼効率を良くする廃棄物の焼却方法を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、ロータリーキルン内の廃棄物を反転、攪拌することにより、空気との混ざり合いを良くし、燃焼効率を高めることのできる廃棄物の焼却炉を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記する目的を達成するために本発明の焼却方法は、傾斜状態で円周方向に回転可能なロータリーキルン内に廃棄物を投入するとともに燃焼用空気を供給し、バーナーから供給した燃料を着火して廃棄物を焼却する方法において、ロータリーキルン１の傾斜上方側の開口部２を囲む風箱３内に設けた耐火材４に形成した吹き出し口から廃棄物に向けて燃焼用空気を吹き出すとともにロータリーキルン１と耐火材４とのクリアランス７からはシール用空気を送り込むようにしてある。
【００１２】
また、本発明の焼却炉は、傾斜状態で円周方向に回転可能なロータリーキルン内に廃棄物を投入するとともに燃焼用空気を供給し、バーナーから供給した燃料を着火して廃棄物を焼却する炉において、ロータリーキルン１の円周内面には廃棄物をロータリーキルン１の回転方向にそって上昇反転させ、攪拌可能なリフター１２を設けたものである。
【００１３】
更に、本発明の焼却炉は、傾斜状態で円周方向に回転可能なロータリーキルン内に廃棄物を投入するとともに燃焼用空気を供給し、バーナーから供給した燃料を着火して廃棄物を焼却する炉において、ロータリーキルン１の傾斜上方側の開口部２を囲む風箱３内に設けた耐火材４には廃棄物に向けて燃焼用空気を吹き出し可能な吹き出し口を形成するとともにロータリーキルン１と耐火材４とのクリアランス７からはシール用空気を送り込み、ロータリーキルン１の円周内面には廃棄物をロータリーキルン１の回転方向にそって上昇反転させ、攪拌可能なリフター１２を設けたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１、図２において所定の傾斜角度を有し、かつ、円周方向に回転可能な円筒状のロータリーキルン１の傾斜上方側の開口部２は風箱３で密に囲むとともに風箱３内には耐火材４を設け、この耐火材４を介して廃棄物の投入口５や灯油、重油、プロパンガス、熱分解ガス等の燃料を噴射するバーナー６がロータリーキルン１内に向けて設けてある。そして、図示しない空気フアンから送った燃焼用空気をロータリーキルン１内に吹き込みつつバーナー６から燃料を送り込んで着火し、投入された廃棄物を乾燥させて燃焼し、焼却灰を廃棄処分とすることは従来と同じである。
【００１５】
本発明においては、ロータリーキルン１と耐火材４との間に形成した環状のクリアランス７から燃焼用空気を吹き込む他に耐火材４に燃焼用空気の吹き出し口８、９を形成し、ロータリーキルン１と耐火材４との間に形成したクリアランス７からは少量の燃焼用空気を吹き込むとともに各吹き出し口８、９からロータリーキルン１内には残り全量の燃焼用空気を燃焼効率が上がるように吹き込むことに特徴を有している。
【００１６】
即ち、クリアランス７から吹き込まれる空気量は、ロータリーキルン１に対する全吹き込み空気量のほぼ１／３と設定し、残りの空気量２／３は各吹き出し口８、９からロータリーキルン１内に送り込むようにして調節してある。しかし、この数値は限定的なものではなく、ロータリーキルン１の大きさや廃棄物の内容によって適宜に調節可能である。
【００１７】
そして、クリアランス７から送られる空気は、燃焼用の他にクリアランス７をシールする役目を有している。即ち、ロータリーキルン１の内圧は、−５〜−１０ｍｍ水柱に調節されており、圧力変動があるために風箱３内に絶えず空気を送ってプラス圧にしておかないとロータリーキルン１内の廃棄物や燃焼廃ガス等が逆流する恐れがあるので、シール用空気によって逆流を防止している。また、ロータリーキルン１内の燃焼熱で耐火材４が高熱となっており、風箱３内に空気を供給することで風箱３を冷却することにもなる。
【００１８】
このように、クリアランス７からの供給空気を少なくすることにより開口部２付近の可燃ガス濃度および温度を維持させ、着火を早くするとともに熱分解を促進して初期の燃焼効率をあげ、その後は吹き出し口８、９からロータリーキルン１内に送り込まれる大量の燃焼用空気によって廃棄物を効率よく燃焼するものである。
【００１９】
このために、吹き出し口８、９は、耐火材４の円周方向にそって片側２箇所、例えば、図２において耐火材４の中心から右回りに４５°と１３５°の地点に設けてあり、各吹き出し口８、９は、図３および図４に示すように、ロータリーキルン１の軸心方向を向くとともにロータリーキルン１の回転方向に対して傾斜方向を向いている。
【００２０】
通常、ロータリーキルン１は左右いずれかの方向に回転しているが、本発明においては図４に示すように右方向に回転させている。
廃棄物１０は、ロータリーキルン１の底部に位置しているものではなく、ロータリーキルン１と廃棄物１０との間に接触摩擦が働いて廃棄物１０は回転方向にそって押し上げられようとし、逆に、廃棄物１０は自重によって下がろうとする働きがあるので、両者の共働作用によって、図４に示すように、廃棄物１０はロータリーキルン１内に回転方向にそって左斜めの状態で位置しているものである。従って、吹き出し口８、９から吹き出される燃焼用空気は、廃棄物１０に突き当たるようにすることが望ましい。
【００２１】
更に、吹き出し口８、９からのロータリーキルン１内の廃棄物１０に対する燃焼用空気の到達距離を異にしている。
吹き出し口８、９からの到達距離は、ロータリーキルン１の規模により、下方の吹き出し口９からは、開口部２から１／５×Ｌ〜１／３×Ｌ、上方の吹き出し口８からは、開口部２から１／３×Ｌ〜１／２×Ｌの範囲内に到達するようにすればよい。
【００２２】
例えば、内径Ｄ＝４ｍ、長さＬ＝１４ｍのロータリーキルン１の場合、下方の吹き出し口９からは、開口部２から３〜４ｍの箇所において廃棄物１０に到達するようにし、上方の吹き出し口８からは、開口部２から５〜７ｍの箇所において廃棄物１１に到達するようにし、廃棄物１０に新鮮な空気を送った結果、最適な燃焼効果が得られた。
尚、各吹き出し口８、９からロータリーキルン１内には、図示しない空気フアンから風箱３に送られる燃焼用空気の供給経路１１から分岐した燃焼用空気が、あるいは独立した空気フアンから送り込んだ燃焼用空気が吹き出されるようにしてある。
【００２３】
上記の構成においてクリアランス７からシール用空気を送りつつ吹き出し口８、９からは燃焼用空気をロータリーキルン１内に送り込めば、各吹き出し口８、９からは、直接、廃棄物に対して空気が吹き付けられ、廃棄物を攪拌するようになるので、廃棄物の焼却を効率よく行うことができる。
【００２４】
特に、廃棄物が燃焼するときに発生した火炎は上昇するので、吹き出し口８、９からは燃焼用空気を旋回するように吹き出せば、空気は廃棄物の下側から当たるようになり、燃焼部分には新鮮な空気が入りやすくなる。
【００２５】
尚、上記の説明において吹き出し口８、９は、耐火材４に２箇所設けた場合であるが、これに限定されるものではない。吹き出し口は１箇所でもよくあるいは２箇所以上の複数箇所であってもよい。吹き出し口の個数にかかわらず、燃焼用空気が廃棄物に向けて吹き出され、廃棄物を攪拌しつつ効率よく燃焼させることが必要である。
【００２６】
図５および図６は、本発明の他の実施形態を示すものであり、前記実施形態と同じ部分は同じ符号を使用している。
この実施形態においては、ロータリーキルン１の円周内面に廃棄物を反転し、攪拌するためのリフター１２を設けたことを特徴としている。耐火材４と同じ材質からなるリフター１２は、ロータリーキルン１の長さ方向にそって長形とし、断面三角形状としたものであり、単体のリフター１２はロータリーキルン１の円周方向にそって複数個を等間隔に設け、かつ、ロータリーキルン１の開口部２からある距離範囲内において分散して配列したものである。
【００２７】
この距離範囲は、ロータリーキルン１の規模により、２／５×Ｌ〜３／５×Ｌの範囲とすればよく、望ましくは開口部２に近い位置に設置する。例えば、長さＬ＝１４ｍのロータリーキルン１の場合、開口部２から６ｍの範囲内に分散して設け、最長でも開口部２から８ｍの範囲内に分散し、配列した状態で廃棄物が良く攪拌され、良い燃焼結果が得られた。
【００２８】
ロータリーキルン１の内部を上記の構成とすることにより、投入された廃棄物は、ロータリーキルン１の回転方向にそってリフター１２により上方へ移送され、反転して落下し、これを繰り返すことにより廃棄物は攪拌されるので廃棄物全体が平均して焼却されることになり、効率のよい焼却効果が得られる。
【００２９】
尚、各リフター１２は、図５、図６に示すように、ロータリーキルン１の円周方向にそって４箇所に等間隔に設け、かつ、奇数列と偶数列は位相を４５°ずらして設けるようにしてもよく、リフター１２の配列状態は任意に選択することができる。
【００３０】
更には、前記実施形態で説明した耐火材４に設けた吹き出し口８、９からの燃焼用空気の吹き出しとリフター１２とを共用することにより反転、攪拌する廃棄物の燃焼効率をあげることができる。
【００３１】
上記する説明においては、廃棄物を焼却して処分する場合である。しかし、近年、焼却灰の埋立地を確保することが困難となり、また、ダイオキシン等の公害問題から埋め立てること自体が難しくなっている。そこで、高温に耐えるロータリーキルンにより焼却温度を上げて焼却灰を溶融することが行われている。例えば、図７に示すように、ロータリーキルンａ内で焼却、溶融したスラグを排出口ｋから排出し、ダクトｍの下部に設けた冷却水槽ｎにおいて水砕スラグを生成し、この水砕スラグを廃棄処分するようにしてある。
本発明は、このようなロータリーキルン１による廃棄物の焼却、溶融技術にも応用できるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明した本発明によれば、廃棄物の投入と同じ方向から燃焼用空気を供給する並流型のロータリーキルンを使用した焼却において、風箱３内に設けた耐火材４に吹き出し口８、９を形成し、この吹き出し口８、９からは廃棄物に向けて燃焼用空気を吹き込むようにしたので、廃棄物は吹き込み空気によって攪拌され、燃焼効率をあげることができるものである。
【００３３】
特に、ロータリーキルン１と耐火材４との間に形成されるクリアランス７からはシール用の少量の空気を吹き込むようにしてあるので、ロータリーキルン１内の圧力によって廃棄物や燃焼廃ガス等が逆流することがなく、しかも、開口部２付近において可燃ガス濃度および温度を維持させ、着火を早くするとともに熱分解を促進して燃焼の効率をあげることができるものである。
【００３４】
また、ロータリーキルン１の円周内面には廃棄物を上昇させて反転、落下させるためのリフター１２を複数個設けたことにより、廃棄物を反転、攪拌させて燃焼効率を上げることができ、更には、耐火材４に形成した吹き出し口８、９からの燃焼用空気の吹き込みとリフター１２とを共用することにより廃棄物の燃焼効率を更に上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用するロータリーキルン型焼却炉の要部の断面図である。
【図２】本発明に使用するロータリーキルン型焼却炉を開口部側から見た横断面図である。
【図３】耐火材に形成した吹き出し口から吹き出した空気の吹き出し方向を示すロータリーキルンの断面図である。
【図４】耐火材に形成した吹き出し口から吹き出した空気の吹き出し方向を示すロータリーキルンの横断面図である。
【図５】本発明に使用するロータリーキルン型焼却炉の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ線にそった断面図である。
【図７】従来のロータリーキルン型焼却炉の概略を示す正面図である。
【図８】従来のロータリーキルン型焼却炉の要部の断面図である。
【図９】従来のロータリーキルン型焼却炉を開口部側から見た横断面図である。
【符号の説明】
１ ロータリーキルン
２ 開口部
３ 風箱
４ 耐火材
５ 廃棄物投入口
６ 燃焼バーナー
７ クリアランス
８ 燃焼用空気吹き出し口
９ 燃焼用空気吹き出し口
１０ 廃棄物
１１ 燃焼用空気供給経路
１２ リフター

Claims (2)

1. 傾斜状態で円周方向に回転可能なロータリキルン内に廃棄物を投入するとともに燃焼用空気を供給し、バーナーから供給した燃料を着火して廃棄物を焼却する方法において、ロータリーキルン１の傾斜上方側の開口部２を囲む風箱３内に設けた耐火材４に形成した噴き出し口から廃棄物に向けて燃焼用空気を吹き出すとともにロータリーキルン１と耐火材４とのクリアランス７からはシール用空気を送り込むようにしたことを特徴とする廃棄物の焼却方法。
2. 傾斜状態で円周方向に回転可能なロータリキルン内に廃棄物を投入するとともに燃焼用空気を供給し、バーナーから供給した燃料を着火して廃棄物を焼却する炉において、ロータリーキルン１の傾斜上方側の開口部２を囲む風箱３内に設けた耐火材４には廃棄物に向けて燃焼用空気を吹き出し可能な吹き出し口を形成するとともにロータリーキルン１と耐火材４とのクリアランス７からはシール用空気を吹き込み、ロータリーキルン１の円周内面には廃棄物をロータリーキルン１の回転方向にそって上昇反転させ、攪拌可能なリフター１２を設けたことを特徴とする廃棄物の焼却炉。

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