JP4093468B2

JP4093468B2 - 小型焼却炉

Info

Publication number: JP4093468B2
Application number: JP2003034797A
Authority: JP
Inventors: 健仁福富
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP2004245478A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般雑介及び産業廃棄物を焼却する焼却炉において、特
に廃プラスチック系のごみを単独で燃焼させたとき、排出される煤
煙、臭気及びその他の有害物質を大幅に抑制することができる小型
焼却炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型焼却炉では、再燃焼室において空気を過給気することを
もって焼却効率を向上させている（例えば、実用新案文献１参照）。
また、排ガスを加熱昇温させた後、過給気再燃焼させているものも
ある（例えば、実用新案文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実用新案公開平７−２７２１号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】
実用新案登録第３０７０２５６号公報（第７頁、第６図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来の小型焼却炉では、炉内温度が昇温する前すなわち立上げ時または降温した後すなわち立下げ時は排ガス温度が再燃焼する温度よりも低いため、いくら空気比を上げ燃焼効率を向上させようとしても、排ガスは燃焼せず、白煙が発生し、環境に悪影響を及ぼしていた。
【０００５】
また再燃焼温度に昇温させる装置を設け、過給気によって排ガスの燃焼が試みられる炉において、ごみ質が廃プラスチック系のごみが多く含まれている場合、白煙もしくは黒煙を発生することが多く見られた。
【０００６】
さらにダイオキシン類は３５０℃前後で再合成するが、排ガス温度

を８００℃以上から２００℃以下に急冷却するシステムが確立されて
いる小型焼却炉は少なく、多量のダイオキシン類が発生していた。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決したもので、燃焼時の立上げや立下げ時
においても排ガスを完全燃焼させる。また廃プラスチック系のごみ単
独の場合でも、自動的に主燃焼室における燃焼量（燃焼速度）を制御
し、焼却時に白煙・黒煙・異臭等の発生を大幅に制御することができる。さらには排ガス温度を８００℃以上から２００℃以下に急冷却することにより、ダイオキシン類の発生及び再合成を極力おさえ、その排出を大幅に抑制することができる小型焼却炉を提供するものであ。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した問題点を解決したもので、その要旨は、ごみへの着火と排ガスの再燃焼を兼ねる助燃／再燃バーナーを火格子より上方でかつごみ投入口より下部に設置し、また煙道を兼ねる排ガス冷却筒の入口全面をバーナー火炎が覆う燃焼室内を燃焼用空気供給調整ダンパによって空気比１．８〜２．０の過給気状態にすることにより未燃ガスを８００℃以上でほぼ完全に再燃焼させることができ、前記排ガス冷却筒内中心に円筒状のエアノズルを縦置きに設置し、さらに円周方向及び高さ方向に複数の噴射口を並列して設けた前記円筒状のエアノズルにより該噴射口から放射状に冷却空気を冷却用空気供給ブロアより供給し、さらにまた前記エアノズルの最下段の穿孔と２段目の穿孔との間の高さで排ガス冷却筒の外面に設置した複数本の冷却筒水噴霧ノズルより水を霧状に噴出する構造に構成した小型焼却炉である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１から図８は本発明の構造を示したものである。図１において、焼却炉本体（１）には火格子（２）があり、その上部が主燃焼となり、火格子（２）より下方を炉下と呼び、その炉下には灰落しダンパ（３）及び灰出し扉（４３）がある。また火格子（２）と灰落しダンパ（３）の間から燃焼用空気供給ブロア（５）及び燃焼用空気供給調整ダンパ（４）によって調整された燃焼用空気が供給される。火格子（２）は格子状になっている。また灰落しダンパ（３）は、材質がＳＳ４００で板厚が４．５ｔの平板を使用しており、燃焼用空気供給ブロア（５）から供給された燃焼用空気が火格子（２）上のごみに均一に供給される構造に設けられている。燃焼用空気供給ブロア（５）は屋外全閉外扇防滴型を使用し、燃焼用空気供給調整ダンパ（４）はごみの量や質に応じ空気の供給量を無段階に調整できる構造に設けられている。
また焼却炉本体（１）の上部は再燃焼室となっており、火格子（２）
から再燃焼室の天井までの距離をＨと規定すると、炉内水噴霧ノズル（６）が火格子（２）よりＨの高さに設けられまた炉内温度を測定する炉内温度計（７）が火格子（２）から０．５５Ｈの位置に設置されて、炉内温度が８５０℃で炉内水噴霧ノズル（６）が開きまた８１０℃まで低下すると閉じ、主燃焼室での燃焼速度を調整している。さらに火格子
（２）より０．７Ｈの位置にごみへの着火と排ガスの再燃焼を兼ねる助燃／再燃バーナー（８）を設置して焼却炉本体（１）上部の排ガス冷却筒開口部の全面を覆う形の火炎を形成し、再燃燃室上部の開口部を通過する排ガスが該火炎に接触し再び燃焼し完全燃焼する。
上記の様に構成された主燃焼室で発生した排ガスは、主燃焼室上部の排ガス冷却筒（１３）に向かって上昇し、必ずその入口を通過するが、その入口は燃焼室面に対し絞られた構造になっており、助燃／再燃バーナー（８）の火炎は排ガス冷却筒（１３）入口を完全に網羅する形で発生しており、また燃焼室内は空気比１．８〜２．０の過給気状態にあることから、ごみの燃焼によって発生した排ガスは、炉内温度の高低に関わらず一気に再燃焼温度以上に加熱され、過給気された空気中の酸素と燃焼反応を起こして殆どの排ガスが再燃焼され、黒鉛・白煙・臭気等が大幅に削減される作用効果を奏する。
さらに投入装置（２６）は、投入扉（２２）と断熱扉（２３）の間に投入シュート（２４）を設け、投入するごみを一時的にストックできる二重扉構造になっている。すなわち、断熱扉（２３）が閉の状態で投入シュート（２４）内にごみを投入し終えると投入扉（２２）が閉となり、次いで前記断熱扉（２３）が開いて炉内にごみが投入する、いわゆる外気と燃焼室を遮断する構造に設けられている。
【００１０】
排ガス冷却筒（１３）は焼却炉本体（１）上部に設置され、排ガス冷却筒（１３）は５０ m/m また焼却炉本体（１）は１００ m/m の厚さとする耐火セメント製の耐火構造である。また排ガス冷却筒（１３）の筒中心にはエアノズル（１２）がエアノズル固定治具（１８）によって固定され、エアノズル（１２）の最下段の穿孔と２段目の穿孔の間の高さで排ガス冷却筒（１３）外面に設置された複数本の冷却筒水噴霧ノズル（１１）によって、筒内冷却水が噴霧される構造に設けられている。
エアノズル（１２）には図２で空気供給配管を示す様にエアノズル支持配管（１０）が接続され、エアノズル（１２）及びエアノズル支持配管（１０）は共に耐熱性で耐食性の高いステンレス鋼ＳＵＳ３１６ＬもしくはＳＵＳ３１０Ｓを使用している。また図４において、エアノズル（１２）の配管径Ｄは冷却用空気供給ブロア（９）のエア供給口径と同径とし、図５で示す穿孔（１２１、１２２）の直径ｄについてはベルヌーイの定理とダルシーワイズバッハの式及び実験結果から導かれた約１／１０・Ｄとする。エアノズル（１２）に設けられる穿孔（１２１、１２２）は、すべて同径としかつ冷却空気の噴射量が上方に行くしたがって徐々に増加する構造とする。また図５で示すエアノズル（１２）の傾斜角度αについては、約１５°の角度で上向きに冷却空気を噴射することでエジェクター効果をもたせた。また穿孔（１２１）と穿孔（１２２）の距離は３×ｄ、接近する穿孔（１２１）と穿孔（１２２）の間は５×ｌ、また列毎の穿孔数は、図６で示す様に、１２個としかつ１５°ずつずらすことによって、冷却効果の高いノズル構造にすることができる。さらにエアノズル（１２）の冷却効果及びエジェクター効果を最大限に発揮させるためには、前記したベルヌーイの定理とダルシーワイズバッハの式及び実験結果から、図２で示す様にエルボ２（２０）には９０°のロングエルボを使用し、エルボ１（１９）には４５°エルボ、継手（１７）には４５°片Ｙ型継手を使用し、しかも各配管の径をエアノズル（１２）と同径とする。
上記の様に、排ガス冷却筒（１３）内中心に円筒状のエアノズル（１２）を縦置きに設置し、円周方向及び高さ方向に複数の噴射口を並列して設けた前記円筒状のエアノズル（１２）により、該噴射口から放射状に冷却用空気供給ブロア（９）より供給し、かつ排ガス冷却筒（１３）内壁面の前記エアノズル（１２）下段に設置した複数本の冷却筒水噴霧ノズル（１１）より霧状に噴霧させることで、８００℃以上の排ガスを排ガス冷却筒（１３）において２００℃以下に急冷却させ、ダイオキシン類の再合成を未然に防止する効果を奏する。また本発明におけるエアノズル（１２）は、圧力１〜２ＫＰａの空気を常温度の噴射で、排ガス温度を５００℃程度まで冷却する効果がある。
【００１１】
煙突（１５）は、排ガス冷却筒（１３）の上部に配置され、有害ガス分解触媒（１４）及び煙突入口温度計（１６）が煙突（１５）内に配置され、上部開口より排ガスは系外へ排出される。また煙突入口温度計（１６）の測定結果に基づいて冷却筒水噴霧ノズル（１１）をＯＮ／ＯＦＦ制御し、同時に燃焼／冷却空気量調整ダンパ（２１）を比例制御することによって、燃焼室からの排ガス量の調整と排ガス冷却筒（１３）での冷却能力を自動制御し２００℃以下の排ガスを煙突出口から放出する。
【００１２】
上記の様に構成された焼却炉は、図７の自動運転フローシートと図８の制御盤姿図によって運転される。
制御盤（２７）への供給電源はＡＣ１００Ｖである。先ずは図８の制御盤（２７）の自動／手動切換ＳＷ（２８）を自動側にセレクトし、助燃／再燃バーナー着火釦（３０）をＯＮした後、図７の自動運転フローチャートの流れに沿って運転がスタートする。助燃／再燃バーナー着火ＯＮ（Ｓ１）すると、助燃／再燃バーナー（８）が着火し、冷却用空気供給ブロア（９）が起動し送風が始まる。炉内温度は徐々に昇温し、炉内温度計（７）で温度を連続的に測定し、５００℃を指示（Ｓ３）するとごみ投入ランプ点灯信号（Ｓ４）によって、ごみ投入ランプ（２９）が点灯する。運転者はランプ点灯を目視確認後、人力でごみを投入装置（２６）により投入すると共に、燃焼用空気供給ブロアＯＮ信号（Ｓ５）により、燃焼用空気供給ブロア（５）が起動し燃焼がスタートし、立上げ運転工程（Ｓ１７）を終了した後、続いて定常運転工程（Ｓ１８）がスタートする。着火されたごみの燃焼によって炉内温度計（７）及び煙突入口温度計（１６）は徐々に上昇し、煙突入口温度計（１６）の温度が２００℃以下になるよう、煙突入口排ガス温度制御調整運転（Ｓ１０）を冷却筒水噴霧ノズルＯＮ／ＯＦＦ制御・燃焼／冷却空気量調整ダンパ比例制御（Ｓ７）によって行い、炉内温度を８００℃〜８５０℃に維持し、燃焼量（燃焼速度）を制御するために、炉内温度制御運転（Ｓ１１）を炉内水噴霧ノズルＯＮ／ＯＦＦ制御（Ｓ９）及び助燃／再燃バーナーパージＯＮ／ＯＦＦ制御（Ｓ８）によって行う。炉内に燃焼するごみが無くなってくると、立下げ運転工程に入る。燃やすごみが無くなってくるに伴い炉内温度計（７）が降温し、５００℃以下の温度で５分間程度続くとバーナー火炎による輻射熱及び燃焼用空気によってごみの一次燃焼は殆どが完了し、排ガスや白煙なども発生も無くなり、停止工程（Ｓ２０）に入る。停止工程（Ｓ２０）に入った焼却炉は、タイマー制御（Ｓ１２）によって助燃／再燃バーナーＯＦＦ信号（Ｓ１３）、燃焼用空気供給プロアＯＦＦ信号（Ｓ１４）、冷却用空気供給ブロアＯＦＦ信号により、各機器は停止し燃焼が終了する。
【００１３】
本発明の焼却炉を手動運転で行う場合は、制御盤（２７）の自動／手動切替ＳＷ（２８）を手動にセレクトし、押釦ＳＷ（３０）〜（４０）を運転状態に合わせて操作する。
また本発明焼却炉の運転中に緊急事態が発生したときは、自動又は手動に関わらず、緊急停止釦（４２）を押す構造にも設けられている。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の小型焼却炉において、タイヤ（約６ｋｇ）を単独で燃焼させたところ、１時間で２本も焼却処理することができ、煙突から排出される排ガスは無煙・無臭であり、また大幅なダイオキシン類の発生を抑制する運転も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】小型焼却炉の外観及び構造を示した側面図である。
【図２】小型焼却炉の配管経路を示した平面図である。
【図３】小型焼却炉の各制御系統を示した正面図である。
【図４】小型焼却炉のエアノズルの構造を示した詳細図である。
【図５】図４におけるエアノズルのＡ−Ａ線断面図である。
【図６】ａは図４におけるエアノズルのＢ−Ｂ線断面図である。ｂは図４におけるエアノズルのＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】小型焼却炉の自動運転フローを示したフローチャートである。
【図８】小型焼却炉の制御盤姿図である。
【符号の説明】
１焼却炉本体
２火格子
３灰落しダンパ
４燃焼用空気供給調整ダンパ
５燃焼用空気供給ブロア
６炉内水噴霧ノズル
７炉内温度計
８助燃／再燃バーナー
９冷却用空気供給ブロア
１０エアノズル支持配管
１１冷却筒水噴霧ノズル
１２エアノズル
１２１穿孔（上段）
１２２穿孔（下段）
１３排ガス冷却筒
１４有害ガス分解触媒
１５煙突
１６煙突入口温度計
１７継手
１８エアノズル固定治具
１９エルボ１
２０エルボ２
２１燃焼／冷却空気量調整ダンパ
２２投入扉
２３断熱扉
２４投入シュート
２５断熱扉開閉ロッド
２６投入装置
２７制御盤
２８自動／手動切替ＳＷ
２９ごみ投入ランプ
３０助燃／再燃バーナー着火釦
３１助燃／再燃バーナー消火釦
３２助燃／再燃バーナーパージ釦
３３燃焼用空気供給ブロアＯＮ釦
３４燃焼用空気供給ブロアＯＦＦ釦
３５冷却用空気供給ブロアＯＮ釦
３６冷却用空気供給ブロアＯＦＦ釦
３７炉内水噴霧ノズルＯＮ釦
３８炉内水噴霧ノズルＯＦＦ釦
３９冷却筒水噴霧ノズルＯＮ釦
４０冷却筒水噴霧ノズルＯＦＦ釦
４１温度調節計
４２緊急停止釦
４３灰出し扉

Claims

ごみへの着火と排ガスの再燃焼を兼ねる助燃／再燃バーナー（８）を火格子（２）より上方でかつごみ投入口より下部に設置し、また煙道を兼ねる排ガス冷却筒（１３）の入口全面をバーナー火炎が覆う燃焼室内を燃焼用空気供給調整ダンパ（４）によって空気比１．８〜２．０の過給気状態にすることにより未燃ガスを８００℃以上でほぼ完全に再燃焼させることができ、前記排ガス冷却筒（１３）内中心に円筒状のエアノズル（１２）を縦置きに設置し、さらに円周方向及び高さ方向に複数の噴射口を並列して設けた前記円筒状のエアノズル（１２）により該噴射口から放射状に冷却空気を冷却用空気供給ブロア（９）より供給し、さらにまた前記エアノズル（１２）の最下段の穿孔と２段目の穿孔との間の高さで排ガス冷却筒（１３）の外面に設置した複数本の冷却筒水噴霧ノズル（１１）より水を霧状に噴出する構造に構成したことを特徴とする小型焼却炉。