JPH0674433A - 廃棄物の焼却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造でごみが炉床中央部に供給される
ようにし、かつ安定的な燃焼が得られるようにする。 【構成】 装置本体１０の上部にはその外周に接する方
向に延びる予熱室３０が燃焼室１２に連通して設けら
れ、この予熱室３０内に燃焼空気を導入する空気導入管
３３が配設され、上記予熱室３０内には予熱室の延びる
方向に予熱管４０が設けられ、この予熱管４０の先端部
は燃焼室１２に向かって開口され、上記燃焼室１２の中
心部には上方に燃焼排ガスを排出する円筒状の排出管２
０が設けられ、この排出管２０の先端部は燃焼室１２の
下方に向かって開放され、廃棄物Ｄ’は上記予熱管４０
を介して燃焼室１２内に導入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみなどを対象に
した廃棄物の焼却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、我が国の廃棄物の排出量は、産業
廃棄物が年間２９２百万ｔ、一般廃棄物が４３百万ｔと
莫大な量にのぼり、その量も年々増加の傾向にある。こ
れら廃棄物は、埋立て、海洋投棄、焼却などによって処
理されるが、埋立てに適した廃棄物はその種類が限定さ
れ、かつ埋立の枯渇に伴い処理費が高騰している。ま
た、海洋投棄は環境保全上あまり好ましくない、などの
理由で現在廃棄物のほとんどは焼却処理がなされてい
る。それとともに、廃棄物の焼却による熱エネルギーの
有効利用が見直されている。

【０００３】そこで、まず現状の代表的な焼却装置につ
いて図３および図４を基に説明する。図３は固定床式
（ストーカー式）焼却装置の一例を示す断面略図であ
る。この図に示すように、固定床式の焼却装置１ａは、
底部に階段状に先下がりに設けられた固定床としての第
一火格子３ａ、第二火格子３ａ’および第三火格子３
ａ’’を有する第一燃焼室２ａと、この燃焼室２ａにご
みを投入するための給塵装置としての投入ホッパー４ａ
と、上記第一燃焼室２ａに続いた第二燃焼室２ａ’とか
ら基本構成されている。

【０００４】上記第一火格子３ａの上部には乾燥帯が形
成され、上記第二火格子３ａ’の上部には燃焼帯が形成
され、第三火格子３ａ’’の上部には後燃焼帯が形成さ
れている。

【０００５】そして、ごみは投入ホッパー４ａからまず
第一燃焼室２ａ内の第一火格子３ａに導入され、その上
部の乾燥帯で燃焼排ガスの還流を得て乾燥され、つぎの
第二火格子３ａ’の上部の燃焼帯で本格的に燃焼する主
燃焼が行われ、最後の第三火格子３ａ’’の上部の後燃
焼帯で残余の未燃焼分は完全に灰化させられる。燃焼ガ
スは第二燃焼室２ａ’に導かれ、ここで完全燃焼が行わ
れる。

【０００６】燃焼後の灰は各火格子３ａ、３ａ’、３
ａ’’の下部に設けられたそれぞれのホッパーに落され
る。なお、ごみの自燃を助けるために燃焼室２ａの側壁
にはバーナ５ａが設けられ、その上部にはエア導入部６
ａが設けられている。

【０００７】このように火格子を三段階に分割し、その
上の各燃焼帯にそれぞれ乾燥、燃焼、後燃焼と機能を分
担させるとともに第二燃焼室２ａ’を設けることによっ
て、ごみを構成する種々雑多な可燃物に対応するように
なっている。

【０００８】つぎに、図４は流動床式の焼却装置を例示
する断面略図である。この図に示すように、流動床式の
場合は、焼却装置１ｂは筒状のフリーボード燃焼室２ｂ
と、その側壁に設けられた給塵装置４ｂと、燃焼室２ｂ
の底部に設けられた多数の通気孔を有するすり鉢状の散
気板３ｂと、この散気板３ｂの底部から給塵装置４ｂに
流動媒体である砂を循環させる流動媒体循環装置７ｂと
から基本構成されている。

【０００９】そして、散気板３ｂの下部のエア導入部６
ｂから空気を導入し、この空気を散気板３ｂを介してそ
の上の砂に供給するとともにバーナ５ｂを点火し、この
状態で給塵装置４ｂからごみを燃焼室２ｂ内に供給する
と、砂の流動によって流動層が形成され、この流動層で
ごみはよく撹拌されて良好に燃焼し、生成した燃焼排ガ
スは燃焼室２ｂの上部から次工程の廃熱ボイラなどに導
出される。砂は上記流動媒体循環装置７ｂによって循環
使用される。

【００１０】このような流動床式の焼却装置１ｂは、流
動床によって燃焼室２ｂ内でごみが撹拌されるため反応
速度が非常に早く、ごみは瞬時に分解してガス化し良好
に燃焼するなど先の固定床式の焼却装置１ａよりごみ用
に優れた特長を有している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、可燃性の廃
棄物は燃焼特性の異なるものの混成物であるため、その
燃焼管理は極めて難しく、種々の改良が施されていると
はいいながら多くの問題点を有している。

【００１２】すなわち、優れた焼却装置としての要件と
して、 ごみを連続的にむらなく供給することができること、 ごみの質の変化および炉内の燃焼状況に応じて給塵量
を適切に調節することができること、 飛灰量が少ないこと、 構造が簡単で故障がすくないこと、 ごみに含まれる水分量が少なくて容易に燃焼できるこ
と、 などがあげられる。

【００１３】これらの要件に照らして従来の固定床式の
焼却装置１ａをみると、ごみの種類によって異なる燃焼
速度を調節することは不可能であり、例えば紙や木材な
どの易燃物は上記乾燥帯ですでに完全燃焼が行われてし
まい、いわゆる吹き抜け現象が発生する。また、プラス
チックなどは加熱されると団塊状になり、上記同様の吹
き抜け現象が起こる。また、処理能力の割には大型にな
るとともに構造も比較的複雑であり、総じて上記、
、、およびのすべてについてあまり優れたもの
であるとはいい難い。

【００１４】これに対して、流動床式の焼却装置１ｂ
は、燃焼室２ｂ内でごみがよく撹拌されるため、瞬時に
燃焼が起こり燃焼効率もよいが、燃焼室にできるだけ均
一に分散させてごみを供給する必要のあること、および
上記流動媒体循環装置７ｂが必須であるなど構造が複雑
化し、その結果建設コストが高くなるとともに故障の頻
度も増加するなど、上記、、、およびについ
て改良すべき点が残っている。

【００１５】また、従来の焼却装置においては、燃焼過
程で発生した微細な灰粒子が舞い上がって形成される飛
灰の量を抑止するように構成されたものは見当らない。
飛灰が多いとこの飛灰が後続の排ガスを利用したボイラ
ーの伝熱管に付着し、ガス通路が閉塞されるとともに、
伝熱効率が悪化するなど不都合が多い。

【００１６】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、燃焼設備内の安定的な燃焼
が確保され、その結果有害物質の排出を適正に抑止する
ことができ、しかも飛灰量を減少させることができ、加
えて構造が簡単で安価に建設することができる廃棄物の
焼却装置を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物の焼却装
置は、内部に燃焼室が形成された筒状縦型の焼却装置本
体が備えられ、この装置本体の上部から廃棄物が投入さ
れ、投入された廃棄物は上記装置本体内で燃焼され、燃
焼排ガスは上記装置本体の上部から排出され、燃焼残渣
は上記装置本体の下部から抜き出されるように構成され
た廃棄物の焼却装置において、上記装置本体の上部には
流路の向きが燃焼室の中心から外れるように設定された
予熱室が上記燃焼室に連通して設けられ、この予熱室内
に燃焼空気を導入する空気導入管が配設され、上記予熱
室内には予熱室の延びる方向に予熱管が設けられ、この
予熱管の先端部は燃焼室に臨んで開口され、廃棄物は上
記予熱管を介して燃焼室内に導入されるように構成され
ていることを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】本発明の廃棄物の焼却装置によれば、廃棄物は
予熱管を介して燃焼室内に導入されるように構成されて
いるため、廃棄物は上記予熱管を通過する間に予熱室か
ら熱を受けて予熱され、燃焼室に投入される前に廃棄物
は乾燥されるとともにその一部は熱分解してガス化さ
れ、すでに極めて燃焼し易い状態で燃焼室に導入され、
燃焼室内で安定して燃焼する。

【００１９】また上記予熱室は流路の向きが燃焼室の中
心から外れるように設けられ、この予熱室内に燃焼空気
を導入する空気導入管が配設されている。従って、空気
導入管から燃焼室内に供給された空気は燃焼室の内周壁
に沿って円運動を行い、この円運動に誘発されて燃焼室
内の気体は排ガスをも含めて全体的に円運動を行うた
め、廃棄物が燃焼して生じた飛灰は遠心力によるサイク
ロン効果によって燃焼室の内周壁に補足され、燃焼室外
に導出するのを抑止することができる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明に係る廃棄物の燃焼装置の一
例を示す側面視の断面略図である。この図に示すよう
に、燃焼装置の装置本体１０は縦長の円筒状体で構成さ
れており、その下部には中心に向かって絞り込まれたす
り鉢状を呈する炉床部１１が形成されている。この装置
本体１０の内部には、その中心線を共有するように上下
方向に延びる円筒状の排出管２０が設けられている。こ
の排出管２０は装置本体１０の天井部１３を貫通して系
外に導かれており、その下端部は開口して上記炉床部１
１に面している。排出管２０の外周面と装置本体１０の
内周面との間に、平面視でドーナツ状の燃焼室１２が形
成されている。

【００２１】装置本体１０の底部には燃焼残渣の排出機
構７０が設けられている。この排出機構７０は、上部に
開口部７２を有する排出管７１と、この排出管７１の内
壁面に密着して往復動を行う第三プッシャー７３とから
構成されている。上記プッシャー７３は図外の駆動機構
によって駆動させられ、この往復動によって装置本体１
０内の底部に溜った燃焼残渣は排出管７１を介して外部
に導出されるようになっている。

【００２２】上記炉床部１１の内壁面には二次空気を導
入するための所定個数のノズル１４が設けられている。
このノズル１４には炉床部１１の外周部分に配設された
空気導入管１５が接続されている。

【００２３】このような装置本体１０の上側部には、図
２に示すように、流路の向きが燃焼室１２の中心から外
れた状態で予熱室３０が設けられている。具体的には、
装置本体１０の外周の接線方向に延びるように予熱室３
０が設けられ、予熱室３０は上記燃焼室１２に連通して
いる。そして、この予熱室３０の天井部３１には適宜個
数の燃焼用空気供給用のノズル３２が設けられており、
これらのノズル３２に燃焼空気を導入する空気導入管３
３が予熱室３０の外部に配設されている。なお、ノズル
３２は上記燃焼室１２の天井部１３にも所定個数が設け
られている。これらのノズル３２からは、燃焼室１２内
に投入された廃棄物を燃焼させるための一次空気が導入
される。

【００２４】予熱室３０の下壁面３４にはバーナ３５が
設けられている。このバーナ３５を点火することによっ
て燃焼室１２内に投入された廃棄物の初期燃焼に役立た
せるとともに、燃焼が定常状態になったときには燃焼室
１２内の温度制御のために使用される。

【００２５】そして、上記予熱室３０内にはそれが延び
る方向に予熱管４０が設けられている。この予熱管４０
は断面形状が矩形を呈し、この矩形の一辺の長さは本実
施例においては少なくとも１ｍ以上に設定されている。
また、上記予熱管４０の先端部は燃焼室１２に向かって
開口され、この開口によって廃棄物投入口４１が形成さ
れている。

【００２６】このような予熱管４０の基端部分には予熱
室３０から外部に突出した突出部４２が形成され、この
突出部４２の上壁部には開口部５１が設けられている。
この開口部５１には廃棄物の連絡通路５０が接続されて
いる。

【００２７】このような突出部４２の内部には、その内
壁面にシール効果を有する程度に密接しかつ少なくとも
上記開口部５１の寸法範囲で突出部４２内を往復動する
第一プッシャー６０が設けられている。このプッシャー
６０は図外の駆動装置の駆動によって上記の往復動を行
うように構成されている。

【００２８】上記連絡通路５０は、上記突出部４２から
若干垂直に立ち上がった後水平に折り曲げられて水平部
分５４が形成されている。この水平部分５４の上面部に
も開口部５２が設けられ、この開口部５２に連通するよ
うにその上部に廃棄物を貯蔵するためのホッパー５３が
設けられている。そして、上記水平部分５４内にも内壁
面にシール効果を有する程度に密接して往復動する第二
プッシャー５５が設けられており、このプッシャー５５
も図外の駆動装置によって駆動するようになっている。

【００２９】本実施例の廃棄物の燃焼装置は以上のよう
に構成されているので、第二プッシャー５５を往復動さ
せると、プッシャー５５が後退してホッパー５３の開口
部５２が開通したときホッパー５３内に貯蔵されている
廃棄物Ｄは連絡通路５０の水平部分５４に落下し、プッ
シャー５５が前進したとき上記落下した廃棄物Ｄはこれ
に押されて前進する。このとき第一プッシャー６０の駆
動を第二プッシャー５５の駆動とを互いに逆方向に動く
ように同期させておけば、上記水平部分５４を前進した
廃棄物Ｄは、連絡通路５０の下部の開口部５１を介して
予熱管４０の突出部４２内に落下する。

【００３０】この落下した廃棄物Ｄは、つぎに第一プッ
シャー６０の前進によって、予熱管４０内に押し出さ
れ、すでに予熱管４０内に挿入されている廃棄物を玉突
き式に押してその先端の廃棄物投入口４１からホルダー
内に落下し燃焼に供される。このように第二プッシャー
５５と第一プッシャー６０とは交互に往復動を行うた
め、結局ホッパー５３内の廃棄物Ｄは、順次脈動を打つ
ように予熱管４０を介して装置本体１０の燃焼室１２内
に供給されることになる。この場合、シール効果のある
上記両プッシャー５５、６０が交互に往復動を行うた
め、燃焼室１２内とホッパー５３内とが連通状態にな
る、いわゆる吹き抜け現象は起らない。

【００３１】上記ホッパー５３と、連絡通路５０と、第
二プッシャー５５と、予熱管４０の突出部４２と、第一
プッシャー６０とで上記予熱管に廃棄物を挿入する廃棄
物挿入機構が構成されている。

【００３２】そして、予熱管４０内はバーナ３５による
加熱および燃焼室１２内からの熱を得て相当の高温に到
達しており、この高温によって予熱管４０に挿入された
廃棄物Ｄの分解ゾーンが形成されている。従って、順次
この分解ゾーンを移動する廃棄物Ｄは加熱され、乾燥が
進行するとともに一部はガス化しつつ燃焼に適した状態
になり、予熱管４０の廃棄物投入口４１から燃焼室１２
の下部の炉床部１１に落下して燃焼する。

【００３３】本実施例においては上記分解ゾーンの温度
は３００℃〜５００℃に設定されている。なお、廃棄物
Ｄをこの分解ゾーンでどの程度処理するかについては、
上記分解ゾーンの温度に加えて予熱管４０内での廃棄物
Ｄの移動速度によっても影響される。通常、分解ゾーン
ではガス化が開始される程度の処理が行われる。なお、
廃棄物Ｄは通常５００℃〜５５０℃で油状の生成物が得
られ、９００℃になると燃焼が完了してしまうが、分解
ゾーンではそこまでの処理は行われない。分解ゾーンの
温度は、天井部３１に設けられたノズル３２から予熱室
３０に供給される一次空気の量を調節することによって
制御することができる。

【００３４】一部ガス化した廃棄物Ｄ’は廃棄物投入口
４１から落下して燃焼室１２の炉床部１１に到達し、こ
こで本格的に燃焼するが、このとき、予熱室３０の天井
部３１に設けられたノズル３２から一次空気が供給され
ているため、燃焼室１２内には図２における時計方向に
回る気流が発生し、燃焼によって発生した微細な飛灰は
この気流の円運動によって遠心力を付与され、いわゆる
サイクロン効果によって燃焼室１２の内壁面に捕捉され
る。従って、燃焼排ガスは排出管２０を介して系外に排
出されるが、この排ガス中の飛灰の量は相当抑止された
状態になっている。本実施例においては、排出管２０出
口の排ガス中に含まれる飛灰の量は、従来の焼却設備に
比べて約８０％減少させることができた。

【００３５】なお、炉床部１１に設けられたノズル１４
からは二次空気が供給されるため、燃焼室１２内に投入
された廃棄物Ｄ’’はより効果的に完全燃焼することが
できるとともに、この二次空気の供給によって発生する
飛灰の量は増加するが、上記のとおり、燃焼室１２内に
は円運動を行う気流が生成しているため、この気流によ
る遠心力によって飛灰は効果的に捕捉される。

【００３６】炉床部１１に溜った燃焼残渣は、適宜排出
管７１内の第三プッシャー７３を往復動させることによ
って系外に排出することができる。

【００３７】なお、通常ホッパー５３内には廃棄物のみ
が装填されているが、廃棄物が極めて燃焼し難いもので
あったり、あるいは積極的に燃焼室１２内の温度を一定
に制御したい場合には、廃棄物Ｄの中に石炭を混入する
ことがある。この石炭の混入量を調節することによっ
て、燃焼室１２内での燃焼を安定化することができる。
本実施例においては、５０ｍｍ以下に破砕された塊炭を
適宜混入したが、発熱量の変動防止や熱量補足を問題な
く解決することができた。

【００３８】以上のように、本発明の燃焼装置は、装置
本体１０に予熱室３０を付設し、この予熱室３０内に予
熱管４０を配置し、この予熱管４０を介して装置本体１
０の燃焼室１２内に廃棄物を導入するようにしたもので
あるため、廃棄物はまず予熱管４０内で予熱されて乾燥
され、かつ一部はガス化して燃焼に適した状態で燃焼室
１２内に導入され、その中で極めて効率的に燃焼するこ
とができる。

【００３９】しかも、サイクロン効果によって飛灰は燃
焼室１２の内周壁に捕捉されるため、排ガスに同伴して
排出される飛灰は非常に少なくなり、後続のボイラーの
伝熱管への飛灰の付着が激減し、上記伝熱管の腐食を有
効に抑止する。

【００４０】さらに、上記廃棄物挿入機構の運転を適切
に行って廃棄物Ｄ’の燃焼室１２への投入量を制御し、
空気導入管３３から供給される一次空気や空気導入管１
５から供給される二次空気の量を調節して燃焼室１２内
の温度を適切に制御することが可能であり、極めて安定
した燃焼状態が実現する。

【００４１】以上より、本発明の焼却装置を採用するこ
とによって、本来極めて難しい都市ごみの燃焼処理を、
有害物質が発生しないような条件で燃焼管理を行いつ
つ、管理が行き届いた状態で容易にかつ完全に行うこと
ができ、環境保全上極めて有益である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の廃棄物の焼
却装置は、廃棄物を燃焼室に続く予熱室内の予熱管を介
して燃焼室内に導入するように構成されているため、廃
棄物は上記予熱管を通過する間に予熱室から熱を受けて
予熱され、燃焼室に投入される前に廃棄物は乾燥される
とともにその一部は熱分解してガス化され、極めて燃焼
し易い状態で燃焼室に導入され、燃焼室内で安定して燃
焼し、燃焼管理を行う上で好適である。

【００４３】また、上記予熱室は流路の向きが燃焼室の
中心から外れるように設けられ、この予熱室内に燃焼空
気を導入する空気導入管が配設されている。従って、空
気導入管から燃焼室内に供給された空気は燃焼室の内周
壁に沿って円運動を行い、この円運動に誘発されて燃焼
室内の気体は排ガスをも含めて全体的に円運動を行うた
め、廃棄物が燃焼して生じた飛灰は遠心力によるサイク
ロン効果によって燃焼室の内周壁に補足され、燃焼室外
に導出するのを抑止することができ、その結果後続のボ
イラーなどの腐食を有効に防止することができる。

【００４４】また、予熱管に廃棄物を挿入する廃棄物挿
入機構を設ければ、この挿入機構を適切に運転して燃焼
室に供給される廃棄物の量を調節することが可能であ
り、廃棄物の種類に応じて上記調節を行い、燃焼室内で
の廃棄物の燃焼状態を適切に制御することができ好都合
である。

【００４５】さらに、廃棄物に石炭を混入するようにす
れば、廃棄物の種類に応じて石炭の混入量を調節するこ
とにより燃焼室内の燃焼による発熱量を制御することが
でき、燃焼室内の温度管理が容易になる。

【００４６】加えて、構造は簡単であるため、比較的安
価に建設することができ経済的に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃棄物の燃焼装置の一例を示す側
面視の断面略図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】従来の固定床式ごみ焼却装置の一例を示す断面
視の略図である。

【図４】従来の流動床式ごみ焼却装置の一例を示す断面
視の略図である。

【符号の説明】

１０ 装置本体 １１ 炉床部 １２ 燃焼室 １３、３１ 天井部 １４、３２ ノズル １５ 二次空気導入管 ２０ 排出管 ３０ 予熱室 ３３ 一次空気導入管 ３４ 下壁面 ３５ バーナ ４０ 予熱管 ４１ 廃棄物投入口 ４２ 突出部 ５０ 連絡通路 ５３ ホッパー ５５ 第二プッシャー ６０ 第一プッシャー ７０ 排出機構 ７３ 第三プッシャー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に燃焼室が形成された筒状縦型の焼
   却装置本体が備えられ、この装置本体の上部から廃棄物
   が投入され、投入された廃棄物は上記装置本体内で燃焼
   され、燃焼排ガスは上記装置本体の上部から排出され、
   燃焼残渣は上記装置本体の下部から抜き出されるように
   構成された廃棄物の焼却装置において、上記装置本体の
   上部には流路の向きが燃焼室の中心から外れるように設
   定された予熱室が上記燃焼室に連通して設けられ、この
   予熱室内に燃焼空気を導入する空気導入管が配設され、
   上記予熱室内には予熱室の延びる方向に予熱管が設けら
   れ、この予熱管の先端部は燃焼室に臨んで開口され、廃
   棄物は上記予熱管を介して燃焼室内に導入されるように
   構成されていることを特徴とする廃棄物の焼却装置。