JPH0882410A - ロータリキルン式焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被焼却物を安定且つ良好に燃焼，焼却させる
ことができるロータリキルン式焼却炉を提供する。 【構成】 キルン１の前面蓋体２に燃焼用空気ノズル８
を設けると共に、キルン１の内周壁である耐火物層２０
に、キルン前半領域Ａに燃焼用空気をキルン回転方向に
向けて噴出する第１ノズル群１６ａ…と、キルン後半領
域Ｂに燃焼用空気をキルン中心に向けて噴出させる第２
ノズル群１６ｂ…とを設けてある。耐火物層２０と外部
ケーシング１９ａとの間には、各ノズル群１６ａ…，１
６ｂ…に連通する第１及び第２風箱１７ａ，１７ｂが形
成されており、各風箱１７ａ，１７ｂにはキルン外周部
１９ａに取付けたブロワ１８ａ，１８ｂが接続されてい
る。各ブロワ１８ａ，１８ｂによる風箱１７ａ，１７ｂ
への供給風量は、各温度検出器２２ａ，２２ｂの検出温
度に基づいて制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、後方へ下り傾斜する円
筒状のキルンを一定方向に回転させつつ、キルンの前面
部から被焼却物及び燃焼用空気を供給するように構成さ
れたロータリキルン式焼却炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、都市ごみや汚泥を含む各種の産
業廃棄物等を焼却するための焼却炉としては、可動火格
子と固定火格子とを階段状に組み合わせてなる階段式ス
トーカにより、被焼却物を移送，攪拌させつつ燃焼させ
るようにしたストーカ式焼却炉と、炉底上に形成した流
動層により、被焼却物を流動させつつ燃焼させるように
した流動層式焼却炉と、円筒状のキルンを後方へ下る傾
斜状態で一定方向に回転させることによって、キルンの
前面部から供給した被焼却物を後方へ流下させつつ燃焼
させるようにしたロータリキルン式焼却炉とが、よく知
られている。

【０００３】しかし、ストーカ式焼却炉では、大形状の
被焼却物が含まれている場合にも、破砕処理等の前処理
を施すことなく、そのまま焼却することができるが、最
近の都市ごみ等には、高カロリで軽量な紙，プラスチッ
ク等が多量に含まれていることから、ストーカ上での燃
焼速度が速くなり、ストーカ上の灰層が充分に確保され
ない。したがって、火格子の焼損等のトラブルが生じ易
く、安定燃焼も困難である。しかも、ストーカは、一般
に、乾燥ストーカ，燃焼ストーカ，後燃焼ストーカで構
成されるため、焼却灰の灼熱減量が多く、炉床負荷率
（約２００Ｋｇ／ｍ² ｈ）が小さいこととも相俟って、
どうしても炉床が大きくなり、炉全体が必要以上に大型
化する。

【０００４】また、流動層式焼却炉では、炉床負荷がス
トーカ炉に比して大きく（約５００Ｋｇ／ｍ² ｈ）、し
かも灼熱減量が１％以下で、着火，停止も容易である。
しかし、流動層に供給される被焼却物の形状，性状によ
って燃焼割合が大きく変化するため、予め、破砕処理等
の前処理を施しておく必要があり、処理効率が悪く、前
処理に要する設備費，運転費等の経済的負担も大きい。
しかも、上記したような高カロリ軽量物を含む被焼却物
を破砕処理した場合、浮遊燃焼する割合が高くなり、流
動層内での燃焼量が減少することになり、流動層を所定
の温度に保持することが困難となる。しかも、破砕され
た高カロリ軽量物は、爆発的に燃焼するため、炉内に大
きな圧力変動が発生し、燃焼用空気の不足によるＣＯの
大量発生を招来する。このように、被焼却物の形状，性
状により流動層内での燃焼率割合が変化して、安定した
流動層温度が得られず、安定燃焼が困難である。また、
逆錐状とした炉底の中央穴部から不燃物を流動媒体と共
に定期的に排出させる必要があるため、長期に亘る連続
運転ができず、焼却効率が悪い。

【０００５】一方、ロータリキルン式焼却炉では、この
ようなストーカ式焼却炉や流動層式焼却炉における問題
がなく、大形状の被焼却物が含まれている場合にも、破
砕処理等の前処理を施すことなく、そのまま焼却処理す
ることができ、燃焼特性の異なる多種類の被焼却物も混
合焼却することができ、高カロリのプラスチック，油泥
等の焼却にも適している。また、不燃物の混入，排出に
も問題がない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ロータリキル
ン式焼却炉にあっては、燃焼用空気が専らキルンの前面
部からのみ供給されるため、キルン内における被焼却物
と空気との混合が不十分であり、燃焼性があまり良いと
は言えない。しかも、燃焼特性の異なる多種類の被焼却
物を混焼させる場合には、キルンの全長が長いと、どう
しても局部的な高温部分が生じ、クリンカが生じ易くな
る。逆に、キルンを短くすると、燃焼が不十分となり、
階段式ストーカ炉等の後燃焼設備を併設する必要が生じ
る。

【０００７】本発明は、このような問題を生じることな
く、被焼却物を安定且つ良好に燃焼，焼却させることが
できるロータリキルン式焼却炉を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のロータリキルン
式焼却炉は、上記の目的を達成すべく、特に、キルンの
周壁に、キルンの前半領域及び後半領域に燃焼用空気を
噴出させるノズル群を設けたものである。かかるロータ
リキルン式焼却炉にあっては、前半領域におけるノズル
をキルンの回転方向に向けて燃焼用空気を噴出させるも
のとし、後半領域におけるノズルをキルン中心に向けて
燃焼用空気を噴出させるものとしておくことが好まし
い。さらに、キルンの周壁を金属製ケーシングとその内
周に形成した耐火物層とで構成し、ノズル群を耐火物層
に設けると共にケーシングを中空構造としてノズル群に
連通する風箱に構成し、ケーシングに風箱に連通接続し
たブロワを取付けておくことが好ましい。

【０００９】

【作用】キルンの前面のみならず周面からも燃焼用空気
が供給されるから、キルン内における被焼却物と燃焼用
空気との混合が十分であり、キルン全領域において空気
分布が均一となり、局部的高温部が生じない。したがっ
て、被焼却物の燃焼，焼却が良好に行われると共に、ク
リンカの発生が可及的に防止される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の構成を図１〜図３に示す実施
例に基づいて具体的に説明する。

【００１１】図１に示すロータリキルン式焼却炉におい
て、１は円筒状のキルン、２はキルン１の前面部を閉塞
する蓋体、３はキルン１の後面部に連通されたガス冷却
塔である。

【００１２】キルン１は、図１及び図３に示す如く、そ
の外周部に嵌着した金属製タイヤ４，４を基盤５に設け
たローラ６，６で受け止めることにより、後方へと下り
傾斜する状態で回転自在に支持されており、適宜の駆動
手段により（例えば、ローラ６を回転駆動させることに
より）一定方向（Ｃ方向）に回転駆動されるようになっ
ている。

【００１３】蓋体２は、図１に示す如く、基盤５に固定
されており、キルン１の前面部を相対回転自在に閉塞し
ている。この蓋体２には、都市ごみ等の被焼却物をキル
ン１内に供給する供給装置７、キルン１内に燃焼用空気
を吹き込む一次空気噴出ノズル８及び着火用バーナ９が
設けられている。なお、ノズル８にはブロワ１０により
空気供給管１１から燃焼用空気が供給され、その供給量
は空気供給管１１に介設したダンパ１２により調整でき
るようになっているが、ノズル８からキルン１に供給す
る燃焼用空気量は、供給装置７からキルン１内に供給さ
れた被焼却物が瞬時着火しないように、燃焼用空気の供
給がキルン前面からのみ行われる場合に比して大幅に制
限しておく。具体的には、必要燃焼空気量の２０〜４０
％程度とする。

【００１４】ガス冷却塔３は、図１に示す如く、基盤５
に立設されており、キルン１の後面部に相対回転自在に
連通接続されている。このガス冷却塔３の上部には、キ
ルン１から排出された排ガスを廃熱回収装置（廃熱ボイ
ラ等）、排ガス処理装置（集塵機等）及び誘引ファンを
経て煙突に至る排ガス処理系１３が接続されている。ま
た、ガス冷却塔３の下部には、キルン１から排出された
焼却残滓を処理する残滓処理系１４が接続されている。

【００１５】而して、キルン１には、図１〜図３に示す
如く、ノズル群１６ａ…，１６ｂ…と風箱１７ａ，１７
ｂとブロワ１８ａ，１８ｂとからなる燃焼用空気噴出機
構１５が設けられていて、キルン１の周壁１ａからキル
ン１内にその全領域に亘って燃焼用空気を噴出させうる
ようになっている。

【００１６】すなわち、キルン１の周壁１ａは金属製ケ
ーシング１９とこれに内張りされた耐火物層２０とから
なり、耐火物層２０には、キルン１の前半領域Ａに開口
する複数の第１ノズル１６ａ…及び後半領域Ｂに開口す
る複数の第２ノズル１６ｂ…がキルン軸線方向及び周方
向に所定間隔を隔てて設けられている。第１ノズル１６
ａは、図２に示す如く、燃焼用空気を回転方向Ｃに向け
て噴射させる形状のものとされており、第１ノズル群６
ａ…からの噴出空気によりキルン１内に旋回流が形成さ
れる。第２ノズル１６ｂは、図３に示す如く、燃焼用空
気をキルン中心に向けて噴射させる形状のものとされて
いる。また、ケーシング１９は、図１〜図３に示す如
く、外部ケーシング１９ａと内部ケーシング１９ｂとな
る二重構造とされていて、その内部を環状の仕切壁２１
により区画して、第１ノズル１６ａ…に連通する第１風
箱１７ａと第２ノズル１６ｂ…に連通する第２風箱１７
ｂとに構成してある。また、キルン１の外周部１９ａに
は、図１〜図３に示す如く、第１風箱１７ａに連通接続
した第１ブロワ１８ａ及び第２風箱１７ｂに連通接続し
た第２ブロワ１８ｂが取付けられている。また、キルン
１の周壁１ａには、その軸線方向における略中央部及び
後端部に配して、前半領域Ａの温度を検出する第１温度
検出器２２ａ及び後半領域Ｂの温度を検出する第２温度
検出器２２ｂが設けられている。

【００１７】各ノズル群１６ａ…，１６ｂ…から噴出さ
れる空気量は、各ブロワ１８ａ，１８ｂから風箱１７
ａ，１７ｂに供給する風量によって制御され、この風量
は各ブロワ１８ａ，１８ｂの回転数を制御することによ
って制御されるが、かかる空気量制御は、基盤５側に配
置した制御装置２３により、各温度検出器２２ａ，２０
ｂの検出温度に基づいて、次のように行われる。なお、
この燃焼用空気の噴出には、適切な混合のために、ノズ
ル噴出口での適切な速度（空気の到達距離を確保するた
めの速度）が必要であり、この速度に応じた空気の圧力
損失に見合うだけの風圧が必要となる。したがって、ブ
ロワは、必要な圧力損失を含めた空気速度で、それに応
じた風圧を生ぜしめうるものを選定しておくことが好ま
しい。この実施例では、ブロワから風箱を経てノズルに
至る空気供給系に相対回転部分を有しないから、必要な
風圧を容易且つ適正に得ることができる。

【００１８】すなわち、第１ノズル群１６ａ…からキル
ン１の前半領域Ａに噴出される燃焼用空気量は、第１温
度検出器２２ａによる検出温度がクリンカ発生温度以下
（例えば、８００〜９００℃以下）となるように制御さ
れ、第２ノズル群１６ｂ…からキルン１の後半領域Ｂに
噴出される燃焼用空気量は、第２温度検出器２２ｂによ
る検出温度がクリンカ発生温度以下（例えば、８００〜
１０００℃以下）となるように制御される。なお、両ノ
ズル群１６ａ…，１６ｂ…からキルン１に供給される空
気量は、全体として、必要燃焼空気量の３０〜１００％
の範囲で制御される。

【００１９】ところで、基盤１側の制御装置２３及び電
源からキルン１側のブロワ１８ａ，１８ｂ及び温度検出
器２２ａ，２２ｂへの電気的入力は、図１及び図２に示
す如く、キルン１側に設けた適当数の導電材製スリップ
リング２４…と基盤５側に設けた適当数の導電材製のブ
ラシ２５…との相対回転接触により行われる。すなわ
ち、各スリップリング２４は、キルン１の外周部１９ａ
に絶縁材製の取付部材（例えば絶縁碍子）２６を介して
キルン１と同心状に取り付けられており、各ブロワ１８
ａ，１８ｂ及び温度検出器２２ａ，２０ｂに電気的に接
続されている。また、各ブラシ２５は、制御装置２３及
び電源に電気的に接続されていて、キルン１の回転に拘
らず、各スリップリング２４に常時接触するようになっ
ている。

【００２０】以上のように構成されたロータリキルン式
焼却炉にあっては、供給装置７からキルン１内に供給さ
れた被焼却物はキルン１の回転により攪拌されつつキル
ン１の傾斜によって後方へ移動されて、この間において
燃焼，焼却され、その排ガス及び焼却残滓はガス冷却塔
３に排出される。

【００２１】このとき、キルン１の前半領域Ａでは、一
次空気噴出用ノズル８及び第１ノズル１６ａ…から燃焼
用空気が噴出されるが、第１ノズル１６ａ…からは燃焼
用空気がキルン回転方向Ｃに噴出されて旋回流を形成す
ることから、ノズル８によりキルン１の前面から吹き込
まれる燃焼用空気が均等に拡散されると共に、燃焼用空
気と被焼却物とが十分に混合されることになる。しか
も、第１ノズル１６ａ…からの空気噴出量は第１温度検
出器２２ａにより監視制御されて、前半領域Ａの温度が
クリンカ発生温度以下（８００〜９００℃以下）に保持
される。さらに、第１ノズル１６ａ…からの空気供給に
よりキルン１の前面ノズル８からの空気供給量を従来装
置よりも少なくし得る（全体の２０〜４０％程度）こと
から、供給装置７から供給された被焼却物が瞬時着火す
ることがない。したがって、前半領域Ａでは、局部的な
高温領域が発生せず、均一な燃焼が得られる。その結
果、クリンカの発生がなく、キルン内容積の有効利用を
図ることができる。

【００２２】また、前半領域Ａにおいて完全燃焼されな
い未燃ガス及び未燃物は後半領域Ｂにもたらされるが、
後半領域Ｂにおいては、第２ノズル１６ｂ…からキルン
中心方向に燃焼用空気が噴出されることから、これら未
燃ガス及び未燃物は燃焼用空気と十分に混合されて二次
燃焼され、完全燃焼される。この場合にも、第２ノズル
１６ｂ…からの空気噴出量が第２温度検出器２２ｂによ
り監視制御されて、前半領域Ａの温度がクリンカ発生温
度以下（８００〜１０００℃以下）に保持されることか
ら、クリンカは発生しない。

【００２３】このように、キルン１内において被焼却物
と燃焼用空気との混合が十分に行われ、燃焼が良好とな
ることから、キルン１を必要以上に長くせずとも、被焼
却物を完全燃焼させることができる。しかも、耐火物層
２０が風箱１７ａ，１７ｂにより囲繞されていることか
ら、耐火物層２０が空冷されることになる。したがっ
て、クリンカ発生の更なる防止を図りうると共に、耐火
物の焼損，脱落を可及的に防止しうる。

【００２４】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲にお
いて、適宜に変更，改良することができる。例えば、ノ
ズル１７ａ，１７ｂの設置数，配置は任意であり、被焼
却物の性状等の燃焼条件に応じて適宜に設定することが
できる。また、風箱１７ａ，１７ｂは、上記実施例では
ケーシング１９内に形成して、耐火物層２０の空冷機構
として利用できるように構成したが、かかる空冷機構を
さほど必要としない場合等にあっては、ケーシング１９
外に別途設けるようにしてもよい。また、各ノズル群１
６ａ…，１６ｂ…への空気供給を各別の風箱１７ａ，１
７ｂから行うようにしたが、風箱１７ａ，１７ｂを仕切
ることなく連通させて、その共通の風箱から両ノズル群
１６ａ…，１６ｂ…に空気供給を行うようにすることも
可能である。この場合、両ノズル群１６ａ…，１６ｂ…
からの噴出空気量は一括して制御されるが、その制御範
囲は前述した如く必要燃焼空気量の３０〜１００％とす
ることが好ましい。さらに、上記実施例では、前半領域
Ａの第１ノズル１６ａ…をキルン回転方向Ｃに空気噴出
させるものとし、後半領域Ｂの第２ノズル１６ｂ…をキ
ルン中心方向に空気噴出させるものとしたが、かかるノ
ズルからの噴出方向は必要に応じて適宜に設定すること
ができる。例えば、すべてのノズルを第１ノズル１６ａ
又は第２ノズル１６ｂとすることもできる。特に、すべ
てのノズルを第１ノズル１６ａとした場合には、耐火物
層２０の表面を噴出空気で冷却させる効果がある。ま
た、ブロワ１８ａ，１８ｂの数は、風箱の数や空気噴出
量等に応じて適宜に設定される。勿論、ブロワ１８ａ，
１８ｂをキルン１外に設けておくことも可能であるが、
キルン１が回転するものであるため、かかる場合には、
空気供給系に相対回転部分が生じて、該部分において圧
力損失が発生する虞れがあり、その対策を講じておく必
要がある。この場合、かかる対策として、上記空気供給
系の相対回転部分にシール機構を配しておくことが考え
られるが、このような対策によっては、空気圧力が高く
なると、シール部分から空気が流出するので、空気圧力
に限界があり、ノズル噴出部での充分な流速を得ること
ができないことに留意すべきである。また、本発明が適
用されるロータリキルン式焼却炉の形式は任意であり、
特に、キルン１の前後閉塞構造は任意である。例えば、
キルン１の前面又は両面を、キルン１と一体的な蓋体で
閉塞するようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、請求項１の本発明によれば、キルンの前面のみなら
ず、キルンの周壁からキルンの前半領域及び後半領域に
燃焼用空気を適切な空気速度で噴出させることができる
から、キルンの全域において燃焼用空気と被焼却物との
混合が十分に行われ且つ空気分布が均一となり、廃棄物
が良好に完全燃焼される。しかも、キルンの周壁からの
噴出空気量を制御することによって、キルン内温度を制
御することが可能となることとも相俟って、局部的な高
温部の発生を防止して、クリンカの発生を可及的に防止
することができる。したがって、本発明によれば、キル
ンを必要以上に長くしたり、階段式ストーカ炉等の後燃
焼設備を設ける必要がない。

【００２６】また、請求項２の発明によれば、上記廃棄
物の燃焼性を更に向上させることができる。また、請求
項３の発明によれば、風箱による空冷効果によりクリン
カの発生及び耐火物層の焼損，脱落をより確実に防止す
ることができる。しかも、必要な圧力損失を含めた空気
速度で、それに応じた風圧を得ることのできるブロワを
選定することができることとも相俟って、キルン周壁の
ノズルからの空気噴出を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロータリキルン式焼却炉の一実施
例を示す縦断側面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のIII−III線断面図である。

【符号の説明】

１…キルン、１ａ…周壁、８…キルンの前面部から燃焼
用空気を噴出させるノズル、１６ａ…第１ノズル、１６
ｂ…第２ノズル、１７ａ，１７ｂ…風箱、１８ａ，１８
ｂ…ブロワ、１９…ケーシング、１９ａ…外部ケーシン
グ、１９ｂ…内部ケーシング、２０…耐火物層、Ａ…キ
ルンの前半領域、Ｂ…キルンの後半領域、Ｃ…キルンの
回転方向。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後方へ下り傾斜する円筒状のキルンを一
   定方向に回転させつつ、キルンの前面部から被焼却物及
   び燃焼用空気を供給するように構成されたロータリキル
   ン式焼却炉において、キルンの周壁に、キルンの前半領
   域及び後半領域に燃焼用空気を噴出させるノズル群を設
   けてあることを特徴とするロータリキルン式焼却炉。
2. 【請求項２】 前半領域におけるノズルがキルンの回転
   方向に向けて燃焼用空気を噴出させるものであり、後半
   領域におけるノズルがキルン中心に向けて燃焼用空気を
   噴出させるものであることを特徴とする、請求項１に記
   載するロータリキルン式焼却炉。
3. 【請求項３】 キルンの周壁が金属製ケーシングとその
   内周に形成した耐火物層とからなり、ノズル群を耐火物
   層に設けると共にケーシングを中空構造としてノズル群
   に連通する風箱に構成し、ケーシングに風箱に連通接続
   したブロワを取付けてあることを特徴とする、請求項１
   又は請求項２に記載するロータリキルン式焼却炉。