JP3859554B2

JP3859554B2 - 焼却炉

Info

Publication number: JP3859554B2
Application number: JP2002175326A
Authority: JP
Inventors: 義男松宮
Original assignee: 義男松宮
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2022-06-17
Also published as: JP2004020045A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉、より詳細には、高温の雰囲気下で排ガスを下方に逆流して循環させることによって排ガスの有害成分を分解せしめ、環境にとって無害な排ガスを排出できるようにした排ガス逆流式の焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物並びに一般廃棄物等のごみを焼却する焼却炉において、ダイオキシンの生成が問題となっている。また環境対策への一層の徹底化によって、地球環境に負荷を与える、例えば、塩素系ガスや揮発性の有機物質等の各種有害物質の排出に関する規制が強化されている。
【０００３】
従来の一般の焼却炉は、通常は重油を燃料として空気を供給しながら燃焼させることによってゴミや産業廃棄物の焼却処理を行っており、このときの焼却炉内部の温度は８００℃前後に制御される。しかしながらこのような条件においてもダイオキシンの発生を完全に抑えることはできず、また、塩素系ガス等の有害ガス等の発生も完全に抑えることはできなかった。
【０００４】
ごく一般的な焼却炉において、その焼却炉で焼却物を焼却することにより生成された排ガスは、通常、炉の内部を上昇して該焼却炉上部に備えられた煙突から放出される。あるいは、可燃ガスやチャーなどの未燃分を含む排ガスを二次燃焼室に送って燃焼させることによって、燃焼排ガスを大気に放出するような流動式ガス化焼却設備もある。
【０００５】
上記のような構成の焼却炉においては、例えば、排ガスの放出部分にバグフィルタ等を配することによって、煤塵や飛灰等はある程度除去できるが、排ガスに含まれるダイオキシンやその他の有害ガス成分を完全に捕捉あるいは除去することは難しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のごときの実情に鑑みてなされたもので、高温の雰囲気下で排ガスを下方に逆流させて循環することによって、該排ガスのダイオキシンや有害ガス等を分解せしめ、環境にとって無害な排ガスを排出できるようにした焼却炉を提供することを目的とする。
【０００７】
請求項１の発明は、焼却物から発生する排ガスを循環させながら、コークスが燃焼する燃焼部を通過せしめて下方に排出させるための排ガス循環システムを備え、該排ガス循環システムの作用によって、排ガスを循環させ、さらに直接に燃焼中のコークスに接触させることにより、コークスの燃焼熱によって前記排ガスの有害成分を分解する焼却炉において、前記排ガス循環システムは、炉内の最上部近傍に排ガスの吸引口を有し、前記燃焼部の炉内上部に排ガスの戻し口を有する１または複数の上部循環用パイプと、前記燃焼部の炉内上部に排ガスの吸引口を有し、前記燃焼部近傍に排ガスの戻し口を有する１または複数の下部循環用パイプとを備え、前記上部循環用パイプには、該上部循環用パイプの内部を下方に向かって蒸気を噴出させるための配管が備えられ、該配管を通して噴出させた蒸気によって前記焼却炉最上部に上昇した排ガスを吸気して該焼却炉の中間部に戻し、かつ各前記上部循環用パイプに対して蒸気を導入することにより、排ガス中のタール分の分解を促進させることを特徴としたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、各前記循環用パイプにおける焼却炉の炉体への接続部は、前記焼却炉内部へ排ガスを戻す側において、前記炉体に対して水平または下方を向いて送風が行われるように構成されていることを特徴としたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記下部循環用パイプの排ガスの吸引口は、前記上部循環用パイプの排ガスの戻し口より上方に配設されていることを特徴としたものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１の発明において、各前記循環用パイプのいずれかまたは複数に対して蒸気を導入することにより、排ガス中のタール分の分解を促進させることを特徴としたものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１の発明において、前記上部循環用パイプの排ガスの戻し口と前記燃焼部との間の炉内空間に対して、攪拌用のエアを送風するための攪拌用エア送風手段を有することを特徴としたものである。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれか１の発明において、各前記循環用パイプは、該パイプの軸方向が前記焼却炉の中心軸から変位した方向に取り付けられていることを特徴としたものである。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれか１の発明において、該焼却炉は、鋼材を格子状に配置した棚板と、該棚板の下部に配されたロストルとを有し、前記棚板の上に燃料を堆積させて燃焼させることを特徴としたものである。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、該焼却炉は、前記棚板及び前記ロストルの周囲の炉壁内に、前記燃焼部と前記ロストルの下方空間とを連通し、排ガスを通過させるための溝を有することを特徴としたものである。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項７または８の発明において、該焼却炉は、前記ロストルの下方に、溶融スラグを一次的に溜めるための皿状のスラグ受けを有し、スラグ化されていない燃料灰が前記ロストルを通して落下したときに、前記スラグ受けに溜まっている溶融スラグによって該燃料灰を溶融スラグ化することを特徴としたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１ないし図７は、本発明による焼却炉の一実施例を説明するための図で、図１は焼却炉の正面概略図、図２は焼却炉の側面概略図、図３は図１のＡ部の水平断面概略図、図４は図１のＢ部の水平断面概略図、図５は図１のＣ部の水平断面概略図、図６は図１のＤ部の水平断面概略図、図７は図１のＥ部の水平断面概略図である。なお、図３ないし図５，及び図７については、排ガス循環用の配管を一部省略し、焼却炉本体の構成について示してある。
【００１９】
各図において、１０は焼却炉（以下単に“炉”と記載することもある）、１１は焼却物投入口、１２ａ，１２ｂは炉体前室部、１３ａ，１３ｂはエアシリンダ、１４は炉体最上部、１５は炉体中間部、１６は燃焼部上部、１７は燃焼部、１８は点検口、１９は温度検出器センサ部、２０ａ，２０ｄは上部排ガス循環用パイプ、２０ｂ，２０ｅは上部排ガス循環用パイプの上部に取り付けた蒸気／エア吹き込み配管、２０ｃは上部排ガス循環用パイプの下部に取り付けたエア吹き込み用配管、２１ａ、２１ｃは下部排ガス循環用パイプ、２１ｂ，２１ｄは下部排ガス循環用パイプの下部に取り付けたエア吹き込み管、２２は燃料投入口、２３は燃焼部上部へのエア吹き込み管、２４は棚板、２５はロストル、２６はスラグ受け、２７は煙道、２８ａ，２８ｂはのぞき窓、２９は排ガス通り溝、３０はロストル支柱である。
【００２０】
本実施例の焼却炉１０は、高温の雰囲気下で排ガスを循環させながら燃料の燃焼部の下方に送り出すことによって、該排ガスのダイオキシンや有害ガス等を分解せしめ、環境にとって無害な排ガスを排出できるようにしたものである。本実施例の焼却炉は、排ガスを循環させるための排ガス循環用パイプと、この排ガス循環用パイプに蒸気／エアを吹き込むための配管と、ブロワ等の送風手段／蒸気の供給手段とによる排ガス循環システムを備えている。本実施例では、排ガス循環用パイプとして、二本の上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄと、二本の下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃとを備えている。上記排ガス循環システムの詳細は後述する。炉体はキャスタ（耐火材），断熱材，及び耐火煉瓦を用いて作成され、また上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄはキャスタを用いて、さらに下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃは、キャスタと断熱材とにより構成されている。
【００２１】
焼却物の焼却用燃料としては、コークスを好適に用いることができる。コークスを用いることにより、燃焼時に炉内の燃焼部が１７００℃から１８００℃の高温に達し、これにより排ガスが高温の環境下で十分な熱アタックを受けてダイオキシン等の有害成分を高効率で分解することができる。
【００２２】
ゴミ等の焼却物の燃焼によって燃焼部１７で生じる排ガスは、排ガス循環システムによって炉内を循環しながら最終的に燃焼部１７の下方へ送られて煙道２７に進む。このとき排ガスは相当の滞留時間で高波の炉内を循環し、さらにコークス等の燃焼中の燃料の堆積部を通過することにより、燃料の燃焼熱による高温の環境下で十分な熱アタックを受けてダイオキシン等の有害成分が分解されることになる。従って、焼却炉１０から排出される排ガスを環境に負荷をかけない安全なものとすることができる。また、炉内に蒸気を吹き込むことによって排ガスに含まれるタール分の分解を促進することができる。
【００２３】
焼却炉１０に対する廃棄物の投入は焼却物投入口１１から行う。また燃料投入口２２からは、コークス等の燃料が投入される。燃料投入口２２には、図示しないコークス供給装置を取り付けることもできる。例えば、コークス供給装置は、燃料とするコークスを供給するための一時ストックとなるホッパーとホッパーから落ちたコークスを炉内に供給する供給管により構成することができる。このときにホッパーからの炉内へのコークスの供給は、ホッパー下部に備えたダンパーを手動で開閉することによって適宜行うようにしてもよく、また、スクリューフィード式の自動供給装置や所定のシーケンスで自動的にダンパーを開閉する装置等公知の自動供給手段を用いることができる。
【００２４】
炉体上部には、２つの炉体前室部１２ａ，１２ｂが設けられている。最上部の炉体前室部１２ａの上部開口が焼却物投入口１１として機能する。上側の炉体前室部は上側のエアシリンダ１３ａの作用によって開閉する上蓋を有し、また上側の炉体前室部１２ａと下側の炉体前室部１２ｂとの間には、下側のエアシリンダ１３ｂの作用によって開閉する隔壁を有している。各炉体前室部１２ａ，１２ｂには図示しない送風機によってエアが送りこまれ、炉内において陽圧を保つ。これによって、廃棄物投入時において炉内の排ガスが外部に流出拡散することを防止する。
【００２５】
円筒状の炉体内部は、燃料の燃焼部１７から燃料投入口２２のやや下方に至る部分に、その上方の炉体内部よりも内径が小さい煙突上の燃焼部上部１６が設けられている。また、本明細書では、燃焼部上部１６の更に上方の炉内空間を、炉体最上部１４と炉体中間部１５とに分けて説明するが、特にこれらの間に隔壁や開閉扉が設けられているわけではない。
【００２６】
燃料投入口２２から投入された燃料は、炉内を落下して燃焼部１７に配された棚板２４の上に堆積して燃焼せしめられ、焼却物投入口１１から投入された廃棄物等の焼却物を焼却する。燃焼に際しては、各排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄ，２１ａ，２１ｃから、炉１０の内部を水平もしくは下方に向けて強制的に空気が送風されるようになっている。またのぞき窓２１ａ，２１ｂによって作業者等が炉内の様子を観察することができる。また炉体に温度検出器のセンサ部１９が取り付けられ、炉内の温度検出を行う。
【００２７】
燃焼部１８において、供給された燃料は棚板２４にて支持される。棚板２４は、鋼材を櫛形に並べて両端を曲折して構成したもので、コークス等の燃料を保持できる程度の隙間を有する格子状に形成される。棚板２４の下方にはロストル２５が配設される。ロストル２５には焼却残滓が通過して下方に落下するための貫通孔または格子が設けられている。すなわち、燃焼による廃棄物の残滓は、燃焼中のコークスの堆積部を溶融しながら下方に流動し、棚板２４及びロストル２５を通過して溶融スラグとなってさらに下方に落下する。ロストル２５の下方には、皿状のスラグ受け２６が設けられ、溶融スラグを一時的に溜めておき、あふれた分を順次排出する。スラグ受け２６に溶融スラグを溜めておくことにより、コークスの灰が落下しても溶融スラグの温度によってその灰を溶融スラグ化することができる。
【００２８】
棚板２４とロストル２５が配設された炉壁部分には、その最内壁から外側に所定距離離れた位置に排ガス通り溝２９が設けられている。排ガス通り溝２９は、燃料が燃焼する燃焼部１７の側方からロストル２５の下方の空間に連通するもので、炉壁部分の全周にわたって配設されている。排ガスは、燃焼部１７でコークス等の燃料に直接に接触し、さらにロストル２５の内部もしくは排ガス通り溝２９を通って下方に移動していく。
【００２９】
排出された溶融スラグは、例えば図示しないスラグ冷却装置に送られて、冷却水槽で冷却されることにより粒状の水砕スラグとなる。このような水砕スラグは、骨材等の各種用途に再利用することができる。
【００３０】
煙道２７における排ガスの排出方向の先端部には、例えば図示しないバグフィルタが備えられ、排ガスに含まれる煤塵を捕捉して環境中に排出されないようにする。また、排ガスを冷却する冷却塔を備えるようにしてもよい。バグフィルタで捕捉された飛灰は、安定化処理を行ったあとに例えば埋め立て等に供せられる。
【００３１】
次に排ガス循環システムについて説明する。上述のように、本実施例では、２本の上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄと、２本の下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃとが設けられ、これらを通して排ガスが循環しながらロストル２４の下方へ送られる。これのシステムにより、炉内の高温雰囲気中を排ガスが循環することによって有害成分の分解が進行するとともに、最終的に直接にコークス等の燃料の燃焼部を通過して下方へ排気されるために、排ガスは充分な熱アタックを受けてその有害成分が分解される。
【００３２】
２本の上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄは、それぞれ焼却炉１０の内部空間における最上部である炉体最上部１４と、燃焼部上方の炉体中間部１５とを炉体外部で連通するように配置される。上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄは、炉体中間部１５において水平または下方を向くように取り付けられている。なお本実施例では水平に対して１５°下方に向かって取り付けられている。
【００３３】
また各上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄには、エア吹き込み管２０ｃ，２０ｂが下方部分に連結され、ブロワ等の送風装置が接続される。また上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄの上方には、蒸気／エア吹き込み管２０ｂ，２０ｅが取り付けられ、蒸気またはエアが吹き込まれる。例えば蒸気を導入することによって、上述したように排ガスに含まれるタールの分解を促進することができる。また、エアを吹き込むようにすれば、炉内の排ガスの循環をさらに促進することができる。上記のエア吹き込み管２０ｃ、及び蒸気／エア吹き込み管２０ｂ，２０ｅは、循環用パイプ２０ａ，２０ｄの内部を下方に向かって送風（蒸気の噴出）が行われるような角度で取り付けられている。このような構成によって、炉体最上部１４に上昇した排ガスを吸気して、炉体中間部１５に戻すことができる。
【００３４】
２本の下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃは、それぞれ焼却炉１０の内部空間における炉体中間部１５と燃焼部１７とを炉体外部で連通するように配置される。このときに、炉体中間部１５における上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄと下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃとの配設位置は、上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄの配設位置の方が下方となるように構成されている。また下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃは、燃焼部１７において水平または下方を向くように取り付けられている。本実施例では水平に対して５°下方に向かって取り付けられている。
【００３５】
また各下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃには、エア吹き込み管２１ｂ，２１ｄがその下方部分に接続され、エア吹き込み管２１ｂ、２１ｄにはブロワ等の送風手段が設けられる。この送風手段は、上述の上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄ用の送風手段と共通に用いるようにしてもよい。エア吹き込み管２１ｂ、２１ｄは、下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃの内部を下方に向かって送風がなされるように配設されている。このような構成によって、炉体中間部１５から排ガスを吸気して、燃焼部１７に戻すことにより、熱による有害物分解効果を高めることができる。
【００３６】
さらに図７に示すように、燃焼部１７においては、下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃは、焼却炉１０の水平断面における中心から変位した方向に向かって（すなわち、炉の円筒中心から外れた方向に向かって）、かつ、２つの循環用パイプ２１ａ，２１ｃにより送風されるエアが炉体内を同一方向に周回するような方向となるように配設されている。これらの循環用パイプ２１ａ，２１ｃの配置によって、燃焼部１７における気体の攪拌を促進し、燃焼部１７で発生した排ガスが滞留することなく、燃焼部１７の下方に向けて該排ガスを効率的に送ることができる。
【００３７】
同様に、燃焼部上部１６に取り付けられた上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄも、上記下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃと同様に炉体の円筒中心から外れた方向に向かって、かつ送風方向が同一回転方向となるように配設されている。
【００３８】
さらに吸気側においても、２つの上部排ガス循環用パイプ２０ａ，２０ｄと、２つの下部排ガス循環用パイプ２１ａ，２１ｃは、それぞれ炉体の円筒中心から外れた方向に向かって配設され、これによって炉内の排ガスの吸引を効率的に行うことができる。
【００３９】
また図１及び図５に示すように、燃焼部上部１６には、エアを吹き込むためのエア吹き込み管２３が設けられていて、ブロワ等の送風手段によってエアが送風される。エア吹き込み配管は、燃焼部上部１６に対して４方向からエアが吹き込むように配設されている。
【００４０】
以上の送風システムによって、燃焼部上方の空間における廃棄物の燃焼排ガスを効果的に補集し、再度燃焼部１７に送り込むことができるとともに、燃焼部１７におけるガスの攪拌を促進することができ、これによって炉内の排ガスの熱処理・無害化を高い信頼性で実行することができる。
【００４１】
以上、本発明の焼却炉における具体的な実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されることなく、請求項の範囲を逸脱しない範囲で種々の応用、変更が可能であることはいうまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、燃焼物によって生じた排ガスを循環させて滞留時間を長くし、最終的に燃料の燃焼部を通過させて下方に排出させることにより、該排ガスへの熱処理を効果的に実行し、これによって該排ガスに含まれるダイオキシンや、塩素系ガス、窒素酸化物等の有害成分を分解せしめ、環境に無害な排ガスを排出できるようにすることができる。このときにゴミ等の焼却用の燃料としてコークスを用いることにより燃焼時に炉内が１７００℃から１８００℃の高温に達するようにすることができ、これによって排ガスの熱処理・無害化を信頼性をもって実行することができる。また送風配管の取り付け配置は、炉内にガスが滞留することなく、排ガスの捕集及び燃焼部における熱処理を効率的に実行できるような構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による焼却炉の一実施例を説明するための図で、焼却炉の正面概略図である。
【図２】本発明による焼却炉の一実施例を説明するための図で、焼却炉の側面概略図である。
【図３】本発明による焼却炉の一実施例を説明するための図で、図１のＡ部の水平断面概略図である。
【図４】本発明による焼却炉の一実施例を説明するための図で、図１のＢ部の水平断面概略図である。
【図５】本発明による焼却炉の一実施例を説明するための図で、図１のＣ部の水平断面概略図である。
【図６】本発明による焼却炉の一実施例を説明するための図で、図１のＤ部の水平断面概略図である。
【図７】本発明による焼却炉の一実施例を説明するための図で、図１のＥ部の水平断面概略図である。
【符号の説明】
１０…焼却炉（炉）、１１…焼却物投入口、１２ａ，１２ｂ…炉体前室部、１３ａ，１３ｂ…エアシリンダ、１４…炉体最上部、１５…炉体中間部、１６…燃焼部上部、１７…燃焼部、１８…点検口、１９…温度検出器センサ部、２０ａ，２０ｄ…上部排ガス循環用パイプ、２０ｂ，２０ｅ…上部排ガス循環用パイプの上部に取り付けた蒸気／エア吹き込み管、２０ｃ…上部排ガス循環用パイプの下部に取り付けたエア吹き込み用管、２１ａ、２１ｃ…下部排ガス循環用パイプ、２１ｂ，２１ｄ…下部排ガス循環用パイプの下部に取り付けたエア吹き込み管、２２…燃料投入口、２３…燃焼部上部へのエア吹き込み管、２４…棚板、２５…ロストル、２６…スラグ受け、２７…煙道、２８ａ，２８ｂ…のぞき窓、２９…排ガス通り溝、３０…ロストル支柱。

Claims

焼却物から発生する排ガスを循環させながら、コークスが燃焼する燃焼部を通過せしめて下方に排出させるための排ガス循環システムを備え、該排ガス循環システムの作用によって、排ガスを循環させ、さらに直接に燃焼中のコークスに接触させることにより、コークスの燃焼熱によって前記排ガスの有害成分を分解する焼却炉において、
前記排ガス循環システムは、炉内の最上部近傍に排ガスの吸引口を有し、前記燃焼部の炉内上部に排ガスの戻し口を有する１または複数の上部循環用パイプと、前記燃焼部の炉内上部に排ガスの吸引口を有し、前記燃焼部近傍に排ガスの戻し口を有する１または複数の下部循環用パイプとを備え、
前記上部循環用パイプには、該上部循環用パイプの内部を下方に向かって蒸気を噴出させるための配管が備えられ、該配管を通して噴出させた蒸気によって前記焼却炉最上部に上昇した排ガスを吸気して該焼却炉の中間部に戻し、かつ各前記上部循環用パイプに対して蒸気を導入することにより、排ガス中のタール分の分解を促進させることを特徴とする焼却炉。
請求項１に記載の焼却炉において、各前記循環用パイプにおける焼却炉の炉体への接続部は、前記焼却炉内部へ排ガスを戻す側において、前記炉体に対して水平または下方を向いて送風が行われるように構成されていることを特徴とする焼却炉。
請求項１に記載の焼却炉において、前記下部循環用パイプの排ガスの吸引口は、前記上部循環用パイプの排ガスの戻し口より上方に配設されていることを特徴とする焼却炉。
請求項１ないし３のいずれか１に記載の焼却炉において、各前記循環用パイプのいずれかまたは複数に対して蒸気を導入することにより、排ガス中のタール分の分解を促進させることを特徴とする焼却炉。
請求項１ないし４のいずれか１に記載の焼却炉において、前記上部循環用パイプの排ガスの戻し口と前記燃焼部との間の炉内空間に対して、攪拌用のエアを送風するための攪拌用エア送風手段を有することを特徴とする焼却炉。
請求項１ないし５のいずれか１に記載の焼却炉において、各前記循環用パイプは、該パイプの軸方向が前記焼却炉の中心軸から変位した方向に取り付けられていることを特徴とする焼却炉。
請求項１ないし６のいずれか１に記載の焼却炉において、該焼却炉は、鋼材を格子状に配置した棚板と、該棚板の下部に配されたロストルとを有し、前記棚板の上に燃料を堆積させて燃焼させることを特徴とする焼却炉。
請求項７に記載の焼却炉において、該焼却炉は、前記棚板及び前記ロストルの周囲の炉壁内に、前記燃焼部と前記ロストルの下方空間とを連通し、排ガスを通過させるための溝を有することを特徴とする焼却炉。
請求項７または８に記載の焼却炉において、該焼却炉は、前記ロストルの下方に、溶融スラグを一次的に溜めるための皿状のスラグ受けを有し、スラグ化されていない燃料灰が前記ロストルを通して落下したときに、前記スラグ受けに溜まっている溶融スラグによって該燃料灰を溶融スラグ化することを特徴とする焼却炉。