JP2000297916A - 成熟固体物質の吸引乾溜ガス化燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 成熟した植物や固体物質を有効に焼却し熱交
換する装置の開発。 【解決手段】 炉体は堅型基部炉１と、基部において燃
焼室が一体化された斜傾炉３を備えて、内部を耐高温、
燃焼熱交換促進効率の優れた材料で装成されている。斜
傾炉３は素材が自然に押し出し流下する傾斜度と有意の
高さをもち、底部は平面で複数の素材分散装置を備え、
対向上方に斜め上向きの直列高圧空気噴射管１０が複数
設けられ、上端に素材供給口とバーナー口を備えた構造
で高温で乾溜段階を経過させる機能を受け持つ。基部炉
上方に熱交換炉体を重ね上端は煙突基部１７から煙突１
８となって炉内は強い負圧が働き、基部炉上端位置中央
付近に、炉床に向けたラッパ形高圧空気噴射装置が設け
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は産業廃棄物に類する
固体物質を焼却する技術に関するものである。

【従来技術】生産活動における副生物や、経済生活活動
から出る副生物の中には、焼却燃焼して有効な熱に転換
出来るのに、処理上の制約や技術的困難から活用されず
に放置されている物が多い。社会環境上ゆるがせに出来
ないことから多くの手段が考案されているが、大型装置
でなければ制約条件をクリア出来ないとして、その活用
が伸び悩んでおり、有効な活用処理技術の開発が必要と
されている。

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、今の社会
環境の中で、前項の技術的困難を克服するには何をなす
べきか、鋭意検討して課題内容を整理し、 ▲イ▼処理すべき産業廃棄物的資源である固体物質は、
発火点温度が高く、自燃力が弱く、且つ粗密で量が多
い、と云う特徴をふまえた上で、高温完全燃焼に到達
し、その燃焼熱を有効な蒸気熱に転換する熱交換手段。 ▲ロ▼前項の物質の特徴を考慮しながら、その物質に応
じて完全灰化か、高温の燃焼炭化か等の燃焼結果を調整
出来る手段。 ▲ハ▼社会の求めるそれ等物質の燃焼経過は厳しい条件
を課せられているのでそれを克服する手段。 と云う具体的技術目標を設定した。

【課題を解決する為の手段及作用】本発明者等は燃焼手
段の改良について既に出願（特許願平７−７７０６０
号）し、それに準拠した平成１１年１月７日提出の特許
願−成熟植物素材の炭化装置に基いて対象物質、手段を
改良拡大して國内優先権出願するものである。成熟固体
物質とは例えば、成熟した植物体の様に木化現象つまり
成熟してリグニン層の形成が完成した副生物、又は経済
生活活動による完成された物質の廃棄副生物がある。前
者は高温で炭化処理することによって更に付加価値を生
み出せるが、後者にあっては厳しい条件のもとで高温燃
焼で完全灰化する外ない。いづれの固体物質も前項▲イ
▼の特性から、乾溜→ガス化→燃焼反応と云う燃焼工程
が長いので、その対応手段として本願の炉を開発したも
のである。新開発の炉は、堅型炉と基部において燃焼室
が一体化された斜傾炉を備えたもので処理する物質に合
わせて素材の供給と、煙突における吸引力と、燃
焼空気供給、の３要因を相関調整することによって、燃
焼状況と燃焼結果（完全灰化か炭化）を選択調整する機
構を有するものである。又、現今の社会環境は燃焼排ガ
スの質を最大重要視する厳しさに合わせて、遠赤外線の
力を活用出来る炉体構造と燃焼空気供給方法の特徴の外
に、助燃物質の添加によって空気量を最小限に抑制しな
がらＮＯ_ｘの発生を少くすると共に、ダイオキシン等の
悪性ガスの生成ゾーンや熱交換水管腐食ゾーンを超える
高温完全燃焼条件に到達する。更には海洋性腐植物質の
添加によって、当該物質のミネラルが原素に近い状態で
存在し、且つ構造式上−不飽和塩基置換能が高いと云う
特徴を有することから、高温燃焼雰囲気の中で昇華して
ガス化し燃焼ガスの浄化に貢献するもので積極的環境浄
化を目指すものである。

【実施例】以下図面に基いて−実施例の装置構造と燃焼
作用とその調整について述べる。図１−は吸引乾溜ガス
化燃焼装置の縦断側面図である。１−堅型基部炉体であ
るが、上部に熱交換水管を接続する為横断図は円形であ
る。２−は上部熱交換炉体である。３−は斜傾炉体で燃
焼室が基部炉体と一体化されており、乾留段階を受け持
つ炉で、素材の流れが平面的であることが望ましいの
で、底面が平で側上部は偏平半円形である。４−は１と
２の炉体内面補装材で、耐高熱性（耐１，５００℃）の
キャスターと、北海道産の鉱石シリカブラックと、火山
溶岩礫の遠赤外線発生力の強い物体を混合して成型して
いる。５−は複数の素材分散装置である。６−は素材供
給口で、７−の素材供給装置が装架されている。８−は
バーナー口で空気供給制御機構を備えており、９−のバ
ーナーが着火当初装着されている。１０−は直列高圧空
気噴射管で１３−の炉外高圧送風機に接続し、１１−は
ラッパ形単列の高圧空気噴射装置で１２−の炉外高圧送
風機に接続されている。１０−２及１１−２はそれぞれ
の空気膜で燃焼反応層となり電磁波バリヤ化する。１４
−は熱交換水管で２の炉体内に納まり、下部は１５−の
カスケートポンプが連結され、上端は１６−の圧力弁を
介して外部に蒸気を供給する。１７−は煙突基部で、１
８−は煙突である。１９−はベンチュリスクラバ噴射口
で、２０−の炉炉高圧送風機に連結されている。２１−
は炉底で、２１−２は燃焼部位となる。２２−は燃焼残
物溜りである。溜りには２３−の水冷の掻き出しスクリ
ューが装着されている。以上の構成に基いてまず２０の
高圧送風機が稼働すると１９のベンチュリスクラバが機
能して炉内に強い負圧が生ずる。１７から有意の水分と
定率の海洋性腐植物質並に複数のマグネシウム含有物質
が添加された素材が供給され、９のバーナーが着火され
ると、煙は基部へ下降した後１８の煙突へ流れる。着火
が安定したところで、１２及１３の高圧送風機が稼働す
ると１０と１１から高圧空気が噴射され、１０−２と１
１−２の燃焼反応層が形成され、炉内は急速に高温とな
り繊維質素材であればバーナーは外されて空気調節装置
が操作され、素材が粗大（ＲＤＦの如き）であればバー
ナー着火は継続される。素材は５の複数の素材分散装置
でバウンドしながら、３の斜傾炉の底辺を流れ、２１の
炉底部から２２の燃焼残物溜りに達し、２３のスクリュ
ーで外部に掻き出され水で灰は液化されるか、炭化物は
消火冷却される設定である。４のそれぞれの炉壁は遠赤
外線を反射し合い、１０−２と１１−２では激しい燃焼
反応が起り電磁波バリヤとなっていよいよ高温となり、
相乗効果で高温となった熱線を照射された素材は乾溜ガ
ス化が進み、２１に達した燃焼物は最も高温となり、２
１−２の燃焼部位から発する輻射熱線は１４の熱交換水
管に直照射されて熱交換が進んで効率よく蒸気が発生
し、１６の圧力弁を押し上げて外部に供給される。熱交
換を終えた燃焼排ガスはベンチュリスクラバの空気で温
度が下がり煙突から排出される。改めて本発明装置機能
をまとめてみると、本願燃焼熱交換炉は、堅型基部炉と
斜傾炉が燃焼室を一体化されており、強い負圧のもとで
乾溜→ガス化→燃焼反応と云う長い工程をそれぞれの位
置で充分に反応させる時間経過を与える為に開発したも
ので、高温の燃焼雰囲気を長い工程でつくり出し維持し
て、有機質（セルロース）のガス化を完了させ蒸し焼状
態にする。その点で燃料に直接空気を吹きつけ供給する
従来法と技術思想が異なる。炉体内装は燃焼促進効率の
高い複数の遠赤外線発生素材が充分使用されており、複
数の助熱物質を添加された燃焼物体の供給と、煙突の吸
引力と、燃焼空気の供給と云う３つの要因を相関調整し
ながら運転すると、それぞれ設定された機能が作動する
が、それに加えて内装材から効率の高い遠赤外線が反射
し合い、燃焼空気噴射によってつくり出される電磁波バ
リヤも高度の機能を発現し、燃焼物質素材はそれ等熱線
の相乗作用を受け有機質がガス化して燃え尽きる。その
結果燃焼部位から、熱交換水管に直照射される輻射熱線
は遠赤外線の力を借りて高率に熱交換機能を高める。そ
れ等は強い負圧のもとで進むので、燃焼反応は空気の吹
出側で激しく、炉底面を流れる素材に熱線を照射する。
炉の底辺にそって流れる素材の層と、ガスが燃えて電磁
波を出しながら流れる層とは気体と固体の質量の差（電
磁波バリヤは磁場圧がある）によって分離機能が作用す
る。堅型の炉底部位置で電磁波バリヤに包み込んで完全
に燃焼を終らせる機構である。本願燃焼法が燃焼空気の
供給をコントロールされている機構のもとで、噴射され
た高圧空気は乾溜気化された燃焼ガスと即反応するか
ら、その酸素は噴射装置の近くで消費されてしまう。し
たがって素材層には酸素がとどかず、熱線照射によって
乾溜ガス化が進むだけで気体と固体の上述の関係で結果
的に素材層は酸欠状態で推移する。素材の質に合わせて
供給量を少くして炉内の滞留時間を長くすれば完全に灰
化し、供給量を増やして有機質（セルロース）がガス化
してリグリン層が残っている状態で取り立せば活性炭構
造の炭化材となる。燃焼法の技術思想の異なる本願技術
特徴がその作用効果を出し得るのである。

【発明の効果】以上詳述した様に本発明装置は、処理す
る物質のもっている本質的特性をふまえて、完全な熱転
換ど、高率の熱交換を達成するものである。現今の社会
環境の中にあって産業廃棄物的資源処理と、エネルギー
に活用転換することとは一日もゆるがせに出来ない課題
である。加えて成熟植物資源素材にあっては高品質の炭
素材とすることで総体的に炭化つまり燃焼ガス化して排
出する部分を減らして大きな付加価値を生み出し有用活
用部分を残す物質循環のメリットは莫大で、更にそれを
必要とする社会需要は、人類の生存環境浄化と云う面か
ら拡大の一途にある。本願装置が燃焼過程における燃焼
排ガスの浄化手段を目指した機構と共に社会に貢献出来
る分野は大きい。尚、本願が燃焼と熱交換の段階で止め
ているのは、本発明者等による先願の特許願平１０年１
２月１６日提出の環境浄化型高能率熱交換燃焼装置や、
特許願平１１年９月１６日提出の環境浄化型廃油燃焼発
電装置との関連において、処理する固体物質の特性に合
わせて、複数の先願との合体利用の一分野、特に斜傾炉
による固体物質の吸引乾溜ガス化工程のより完全化を目
指したものである。具体的な利用項目としては優良な成
熟植物繊維素材の炭化、木材チップや建築廃材の炭化に
よる有用資源化や、生活産廃物特にもＲＤＦ化して発電
するに当たっての熱転換並びに熱交換の効率向上等、更
にはマグネシウムの特性を助熱剤に利用出来ることは、
マグネシウム時代と云われる２１世紀にあって、日本が
資源として誇れる環境にあることの利用効果の向上によ
る社会貢献は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】−は成熟固体物質の吸引乾溜ガス化燃焼装置の
縦断側面図である。

【符号の説明】

１−は堅型基部炉体。２−は上部熱交換炉体。３−斜傾
炉体。４−炉壁内装。５−素材分散装置。６−素材供給
口。７−素材供給装置。８−バーナー口で空気供給制御
部。９−バーナー。１０−直列高圧空気噴射装置。１１
−ラッパ状単列高圧空気噴射装置。１０−２及び１１−
２は噴射空気膜。１２−高圧送風機。１３−高圧送風
機。１４−熱交換水管。１５−カスケートポンプ。１６
−圧力弁。１７−煙突基部。１８−煙突。１９−ベンチ
ュリスクラバ噴射口。２０−高圧送風機。２１−炉底
部。２１−２−燃焼部位。２２−燃焼残物溜り、２３−
水冷スクリュー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円形又は角形の堅型燃焼熱交換炉の基部位
   置で、燃焼室が一体的に連結したまま分岐した斜傾炉部
   を有する燃焼熱交換装置の、堅型の基部連結部と斜傾部
   の内側は、耐熱、燃焼熱交換促進効率の優れた素材で構
   築され、外側を断熱材と鉄板で囲われている。斜傾炉は
   上部に素材供給口とバーナー口が設けられ、粗密な素材
   が自然に押し出し流下する傾斜度で有意の高さをもって
   堅型炉に組み合わされ、底辺途中に素材がバウンドする
   素材分散装置が複数設けられ、それに対向する上部炉壁
   には、底辺に対して斜め上向きに直列カーテン状高圧空
   気噴射管が複数設けられ、炉外の高圧送風装置に接続さ
   れている。堅型基部炉上端に炉内径と同じ内径と有意の
   高さを有する縦形貫流パイプ並列型、或いは渦巻きパイ
   プ型の熱交換水管が重ねて設けられ、下端をカスケート
   ポンプに接続され、上端は圧力弁を介して外部に接続さ
   れており、水管は周囲を基部炉壁と同じ資材で囲まれ上
   部熱交換炉を成す。炉最上部は絞り込まれて煙突基部と
   なり、強力な吸引機能を有する煙突を備えて炉内には強
   い負圧が働いている。堅型基部炉上端位置付近中央から
   燃焼ガスに逆向し燃焼部位を包み込む火元方向に向けた
   ラッパ形単列カーテン状の高圧空気噴射装置が設けら
   れ、炉外の高圧送風機に接続されている。堅型基部炉の
   底部は斜傾炉底部の底辺を延長し、端近くで燃焼残物の
   落下口が開口され、落下した燃焼残物は常時水冷スクリ
   ューで外部にかき出され水で液化又は冷却される。燃焼
   ガスは斜傾炉上方から基部を通り煙突へと流れる設定で
   あるが、煙突の下端位置にベンチュリスクラバ機構が設
   けられて強力な負圧が働いているので、燃焼ガスとその
   流れに逆向する複数のカーテン状高圧空気噴射機構によ
   る空気との対向衝突によって、つくり出される激しい燃
   焼反応層が形成されて電磁波バリヤ化する。これ等の機
   構によって素材には強力な吸引乾溜ガス化燃焼機能が働
   き、固体状燃焼物質の質に応じて炭化か、完全灰化か、
   求める状態に燃焼を調整する機構の構造を有することを
   特徴とする成熟固体物質の吸引乾溜ガス化燃焼装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の燃焼操作に当って、素材
   の供給と、煙突における吸引力と、燃焼空気供給、
   の３要因を相関調整することによって燃焼状態と燃焼結
   果を調整する機構を有する構造であることを特徴とする
   請求項１記載の成熟固体物質の吸引乾溜ガス化燃焼装
   置。
3. 【請求項３】請求項１記載の装置における燃焼操作の燃
   焼物質供給に当って、当該燃焼物質に有意の水分と、定
   率の海洋性腐植物質と複数のマグネシウム含有物質を加
   えて供給する構成になる構造を有することを特徴とする
   請求項１記載の成熟固体物質の吸引乾溜ガス化燃焼装
   置。