JP3825424B2 - ごみ焼却炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焼却炉に関し、特にごみ焼却炉に再加熱機能を付与した焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみの焼却では、一般にごみ焼却炉において燃焼させて廃棄物に含まれる有機物を燃焼反応を経て気体の二酸化炭素と水蒸気と固体の灰にするものである。燃焼ガスは処理後に大気へ排出され、灰は埋め立てられたり、或いは最近ではコンクリート骨材などとして再利用されるため、ごみの減量を図ることができる。しかし、従来の技術によれば、燃焼が不十分なため、灰には未燃焼状態のごみが残存することがある。
【０００３】
従来のごみ焼却炉としては、例えば図１に示す構造のものが公知となっている（例えば、下記の特許文献１を参照）。このごみ焼却炉は、第１の焼却室１と、第１の焼却室１の上方の第２の焼却室２と、第２の焼却室２の上方に設けられた水循環装置３と、第２の焼却室２と連通されている排煙装置４とを備えている。第１の焼却室１は、その一方の外側面に設置されたモータ１０１と、モータ１０１の下方に取付けられた回動可能なバケツ１０２と、他方の外側面に設けられたバーナ１０４と、灰排出口１０５とを備えており、内部にはフィン付き火格子コンベヤー１０３を有している。ごみは、モータ１０１により駆動されるバケツ１０２を経て第１の焼却室１内の火格子コンベヤー１０３上で徐々に移動しながら燃焼し、その際に発生する廃ガスは第２の焼却室２から排煙装置４により排出される。このようなごみの種類を問わない混合燃焼型の焼却炉は、燃料がごみで、バーナ１０４は着火する機能を果たすに過ぎない。焼却時、火炎は廃棄物の表層とその上方に起るため、表層のごみは十分に燃焼でき、燃焼温度も高い（約８００℃〜１２００℃）。しかし、下層にあるごみでは燃焼が不十分で、温度も高くないため、十分に燃焼できるようにするために、コンベヤー１０３のフィンで掻き回す必要があるが、従来の焼却炉の多くには灰の中に未燃焼のごみが存在する問題があり、燃焼効率が低いばかりでなく、灰の埋立後においては地下水の二次汚染が起り得る。
【０００４】
【特許文献１】
台湾専利出願公告第３４３７２２号
【０００５】
【発明の課題】
本発明は、上記の従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、ごみ焼却時、燃焼により生じた炎を下方へ向け延焼させることによりごみに含まれる可燃物をできるだけ完全に近い状態まで燃焼させることができる焼却炉を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、有機可燃物を含んでいるごみを燃やし、さらに可燃物が残っている余燼をさらに溶融状のスラッグと廃ガスになるまで燃焼し、前記廃ガスを循環させて再燃焼させる焼却炉において、ほぼ筒状をした周壁と、それぞれ前記周壁の上部と下部に接続した頂壁と底壁との三者でほぼ密閉状の空間を区画すると共に、前記周壁に廃ガスを排出するための廃ガス排出口を有するハウジングと、前記頂壁に固設されており、ごみをハウジング内へ導入するためのホッパと、前記ハウジング内部の上方部位に固設され、前記ホッパと対応してごみを受入れる開口及び前記開口の反対側にある底部を有する格子状構造の燃焼ケージと、凹曲面をして、前記燃焼ケージの下部からハウジングの内面に跨って架けられた複数のガイド板と、前記燃焼ケージと前記ハウジング内壁の間に縦に設けられるとともに、前記ガイド板に対応してその上方に設置され、前記燃焼ケージと周壁内側壁の間に連通されている正回流路と逆回流路を形成する複数の隔壁と、前記燃焼ケージ底部の下方かつ前記ハウジングの中段に支持され、前記燃焼ケージ底部から落ちた灰を受止めるための灰受板と、前記頂壁に接続されて正回流路と対向する入気口を有し、一次空気を炉内空間へ導入するための複数の空気導入管と、前記頂壁に接続されて正回流路と対向する入気端部と、前記入気端部との反対側に設けられ前記ガイド板と廃ガス排出口の間に位置付けられたガス導入端部とを備えると共に、前記炉内部の廃ガスを循環させるための複数の循環管とを備え、これにより、前記入気口と廃ガス排出口の協働を利用することで、燃焼ケージ底部には下方へ延焼しながら灰受板上の灰を加熱し続ける火炎が生じ、前記循環管を介して、前記ハウジング内部の廃ガスがハウジング内部のより上方にある正回流路へ循環し、再燃焼に用いられることを特徴とするごみ焼却炉を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図３及び図４は、本発明のごみ焼却炉１００の一実施形態を示す。本実施形態の焼却炉１００は、有機可燃物を含んでいるごみを燃やし、まだ可燃物が残っている余燼を溶融状のスラッグにまで燃やすとともに、燃焼による廃ガスを循環させて再燃焼させる。焼却炉１００は、ハウジング１０と、ごみを炉内部に導入するためのホッパ２０と、炉内部の上方に固設されごみを受入れて燃焼させるための格子状構造の燃焼ケージ３０と、凹曲面をして燃焼ケージ３０の底部からハウジングの内壁面に跨って設けられた複数のガイド板４０と、燃焼ケージ３０とハウジング内壁の間に設けられ前記ガイド板４０に対応してその上方に設置された複数の隔壁５０と、燃焼ケージ３０の底部３２の下方且つハウジングの中段に支持されて燃焼ケージ３０の底部３２から落ちた灰を受止めるための灰受板６０と、一次空気をハウジング１０内部へ導入する複数の空気導入管７０と、炉内部の焼却ガスを循環させる複数の循環管８０とを備えている。図２と併せて参照すれば、焼却炉１００には、次々と廃ガスを循環させて再燃焼するための廃ガス循環システム２００と、後燃焼機能を有するサイクロン集塵機（cyclonic dust collector）３００と、ベンチュリスクラバー（venturi scrubber）４００と、湿式静電集塵装置（wet-ESP）５００と、活性カーボン使用の吸着ユニット６００と、排気送風機７００と、煙突８００とが設置され、完全な処理システムとして構成されている。
【０００８】
焼却炉１００には、底壁１１と、底壁１１の周縁から上方へ延伸した周壁１２と、底壁１１と反対の位置において周壁１２の頂縁に接続され且つホッパ２０が固設される頂壁１３とで空間１４が区画されている。底壁１１と周壁１２と頂壁１３のいずれか又は全ての内壁面は耐火物（図示せず）でライニングされている。周壁１２には灰受板６０の下方に位置し廃ガスを排出するための廃ガス排出口１２１が開設されている。ホッパ２０は、頂壁１３に固設された下端部２１と、下端部２１との対向側に設けられごみが傾倒される上端部２２を有する。
【０００９】
燃焼ケージ３０は、ホッパ２０の下端部２１と対向する開口３１と、開口３１の反対側にある底部３２と、開口３１から底部３２まで延伸した周面３３とからなり、底部３２と周面３３は金属製火格子棒を間隔をおいて気体が通過できる格子状に構成してなるものである。
【００１０】
ガイド板４０は、ごみの燃焼を促進するべく気体を案内して燃焼ケージ３０の周面３３外部へ流すようになっている。
【００１１】
隔壁５０は、燃焼ケージ３０を囲み且つ頂壁１３とガイド板４０に挟まれている空間１４に縦に設けられており、燃焼ケージ３０と周壁１２の内側壁の間に循環路をなすように正回流路Ｉと逆回流路ＩＩを形成している。
【００１２】
灰受板６０は、燃焼ケージ３０の底部３２の下方に臨む受止め面１６を有し、灰受板６０で溶融状のスラッグを受止めて炉体外部へ案内排出し、或いは作業中止期間に凝固を待って取り出す。
【００１３】
複数の空気導入管７０には、それぞれ送風機７１１により一次空気を吸い込むための吸気口７１と、頂壁１３に接続されて一次空気を正回流路Ｉへ流すための入気口７２とを有する。
【００１４】
次に、図５を参照する。循環管８０は、頂壁１３に接続され正回流路Ｉに向かう入気端部８１と、入気端部８１の反対側に設けられガイド板４０と廃ガス排出口１２１との間において周壁１２に連結されたガス導入端部８２と、入気端部８１とガス導入端部８２の間に配設された送風機８３を含んでいる。
【００１５】
廃ガス循環システム２００には、廃ガス排出口１２１とサイクロン集塵機３００を接続する複数の排気経路２１０と、排気経路２１０から循環管８０へ連通する第１のマニフォールド２２０と第２のマニフォールド２３０を備えている。それら第１と第２のマニフォールド２２０、２３０のそれぞれには、排気経路２１０に接続された第１と第２の下端部２２１、２３１と、接続管２４０を介して循環管８０に接続される第１と第２の上端部２２２、２３２とが併合されており、前記第１と第２のマニフォールド２２０、２３０によって、排気経路２１０内で流れている廃ガスを循環管８０へと導き、循環させて再燃焼を繰り返すことができる。
【００１６】
続いて、図４及び図６に示すように、ごみの焼却作業を始める際、空気導入管７０の入気口７２は廃ガス排出口１２１より高いため、一次空気（実線矢印の方向が示すように）が上から下へ正回流路Ｉを経由し、ガイド板４０に案内されて大よその燃焼帯IIIの燃焼を助燃する。なお、当燃焼帯IIIの温度は約８００℃〜１２００℃と思われる。燃焼帯IIIの上方には温度が４００℃〜８００℃の熱分解帯IVがあり、熱分解帯IVの上方に隣接して温度が２００℃〜４００℃の乾燥帯Ｖがある。また、入気口７２と廃ガス排出口１２１をそれぞれ高い位置と低い位置に配置したため、燃焼帯IIIから火炎が下へ延焼して灰受板６０上の余燼を加熱し続けることができ、灰受板６０上の難燃性無機物も１２００℃〜１６００℃の温度の下で溶融状になり十分に燃焼されたスラッグとなる。
【００１７】
なお、送風機８３の強制的排気により、ごみを燃焼させて得た廃ガス（一点鎖線矢印の方向へ）がガス導入端部８２から入気端部８１へ進み、そして、可燃性ガスがまだ残っている可能性がある廃ガスはハウジング１内に送り戻され、繰返し正回流路Ｉと逆回流路ＩＩ内で循環する。また、複数回の循環と再燃焼を行うことで、廃ガスに含まれていた可燃ガスは減少し、廃ガス（点線矢印の方向へ）は廃ガス排出口１２１から排出される。
【００１８】
廃ガスは排気経路２１０に導入された後、再び第１と第２のマニフォールド２２０、２３０に案内され循環管８０へ回送される。これにより、ごみ処理システムの下流へ送られる廃ガスの回収を繰返し、リサイクル及び再燃焼を行うことで、廃ガスに含まれる可燃性ガス量を最低限度に抑えることができる。
【００１９】
従って、本発明の焼却炉はごみの高温燃焼を行う時に、火炎を下方へ延焼させ、それにより余燼を燃やし続けることで、十分に燃焼したスラッグとすることができる。従って、当該スラッグを埋立ててもさほど地下水の汚染にはならない。さらに、循環管８０と第１と第２のマニフォールド２２０、２３０とを設置することで、廃ガスをハウジング内部に戻して再燃焼させ、最終的に排出される廃ガスに含まれる有害な可燃成分を最小に押え、環境への破壊性を低減させることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のごみ焼却炉は、ごみを灰に燃やした後、さらに溶融状態のスラッグにするようにさらに加熱する機能を備えているため、的確に本発明の目的を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の焼却炉の概略構成を示す側面図である。
【図２】 本発明の焼却炉を含むごみ処理システム例の概略構成を示すレイアウト図である。
【図３】 本発明における焼却炉の一実施形態の要部を示す正面図である。
【図４】 図３におけるIV―IV線に沿う断面図である。
【図５】 本発明における焼却炉の実施形態の空気導入管と循環管要部を示す斜視図である。
【図６】 本発明における焼却炉の実施形態の燃焼ケージの温度の想定分布状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１…第１の焼却室
２…第２の焼却室
３…水循環装置
４…排煙装置
１０…ハウジング
１１…底壁
１２…周壁
１３…頂壁
１４…空間
２０…ホッパ
２１…下端部
２２…上端部
３０…燃焼ケージ
３１…開口
３２…底部
３３…周面
４０…ガイド板
５０…隔壁
６０…灰受板
６１…受止め面
７０…空気導入管
７１…吸気口
７２…入気口
８０…循環管
８１…入気端部
８２…ガス導入端部
８３…送風機
１００…焼却炉
１０１…モータ
１０２…バケツ
１０３…火格子コンベヤー
１０４…バーナ
１０５…灰排出口
１２１…廃ガス排出口
２００…廃ガス循環システム
２１０…排気経路
２２０…第１のマニフォールド
２２１、２３１…第１と第２の下端部
２２２、２３２…第１と第２の上端部
２３０…第２のマニフォールド
２４０…接続管
３００…サイクロン集塵機
４００…ベンチュリスクラバー
５００…湿式静電集塵装置
６００…活性カーボン使用の吸着ユニット
７００…排気送風機
７１１…送風機
８００…煙突
Ｉ…正回流路
ＩＩ…逆回流路

Claims (2)

1. 有機可燃物を含んでいるごみを燃やし、さらに可燃物が残っている余燼をさらに溶融状のスラッグと廃ガスになるまで燃焼し、前記廃ガスを循環させて再燃焼させる焼却炉において、
   ほぼ筒状をした周壁と、それぞれ前記周壁の上部と下部に接続した頂壁と底壁との三者でほぼ密閉状の空間を区画すると共に、前記周壁に廃ガスを排出するための廃ガス排出口を有するハウジングと、
   前記頂壁に固設されており、ごみをハウジング内へ導入するためのホッパと、
   前記ハウジング内部の上方部位に固設され、前記ホッパと対応してごみを受入れる開口及び前記開口の反対側にある底部を有する格子状構造の燃焼ケージと、
   凹曲面をして、前記燃焼ケージの下部からハウジングの内面に跨って架けられた複数のガイド板と、
   前記燃焼ケージと前記ハウジング内壁の間に縦に設けられるとともに、前記ガイド板に対応してその上方に設置され、前記燃焼ケージと周壁内側壁の間に連通されている正回流路と逆回流路を形成する複数の隔壁と、
   前記燃焼ケージ底部の下方かつ前記ハウジングの中段に支持され、前記燃焼ケージ底部から落ちた灰を受止めるための灰受板と、
   前記頂壁に接続されて正回流路と対向する入気口を有し、一次空気を炉内空間へ導入するための複数の空気導入管と、
   前記頂壁に接続されて正回流路と対向する入気端部と、前記入気端部の反対側に設けられ前記ガイド板と廃ガス排出口の間に位置付けられたガス導入端部とを備えると共に、前記炉内部の廃ガスを循環させるための複数の循環管とを備え、
   これにより、前記入気口と廃ガス排出口の協働を利用することで、燃焼ケージ底部には下方へ延焼しながら灰受板上の灰を加熱し続ける火炎が生じ、前記循環管を介して、前記ハウジング内部の廃ガスがハウジング内部のより上方にある正回流路へ循環し、再燃焼に用いられることを特徴とするごみ焼却炉。
2. 前記廃ガス排出口は廃ガス循環システムと連通されており、該廃ガス循環システムは、前記炉内の廃ガスを導き出すガスダクトと、少なくとも一本の前記ガスダクトと循環管とを接続するマニフォールドとを備えており、廃ガスをハウジング内部へ循環させて再燃焼を行うことを特徴とする、請求項１に記載のごみ焼却炉。

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