JPH11514736A - 回転式焼却炉の枝管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数の管（220）が第１のヘッダ（230b）と第２のヘッダ（230a）を互いに連結し、第１及び第２のヘッダがこれらを複数の室（236）に分割する複数のバッフル（235）を有する回転式焼却炉が開示される。本発明によれば、枝管が、室のうち第１のものの端っこに位置していて、流体を該第１の室に導入するようになっており、従って、流体が第１の組をなす管を通って第２の室に流入し、次に第２の組をなす管を通って別の室に戻り、該室の端っこに設けられた第２の枝管を通って流出するようになっている。本発明に従って構成された構造は、室相互間に向流状態の相対的流れパターンを生じさせ、それにより焼却炉の性能を向上させている。好ましくは、管は、複数の対をなす管（220',220''）の状態にグループ分けされ、室は、比較的小さな室及び比較的大きな室から成る。好ましい一実施形態では、焼却炉は、入口端及び排出端を有し、比較的大きな室(236'')が入口端に配置され、比較的小さな室（236'）が排出端に配置されている。好ましくは、ヘッダは、ドーナッツ形リングヘッダである。

Description

【発明の詳細な説明】 回転式焼却炉の枝管 本発明は、焼却設備に関し、特に回転式焼却炉に関する。 発明の背景 廃棄物の処分及び焼却のために回転式焼却炉が使用される場合が多い。典型例 がホウセイ氏に付与された米国特許第４，８４０，１３２号等に開示されている 。類似の装置がフリーマン氏に付与された米国特許第５，０９７，７７３号に開 示されている。かかる装置において管形冷却器を用いることは、フィルゲス氏等 に付与された米国特許第４，９９５，８０９号に開示されている。 回転式冷却器及び熱交換器は周知である。ハインマン氏等に付与された米国特 許第３，８５９，０３９号は、回転式管形炉及び遊星形冷却器を開示している。 クラム氏等に付与された米国特許第４，１３１，４１８号は、冷却器付きのロー タリーキルンを開示しており、この冷却器は、キルン内の高温材料との熱交換を 行うようシリンダの状態に配列された複数本の管で構成されている。 ハッカー氏等に付与された米国特許第４，７１１，２９７号も又、回転式管形 冷却器を開示している。開示された装置は、粒状材料からの熱を伝達する。 流体装置用の回転継手又はロータリージョイントも公知である。たとえば、イ シイ氏等に付与された米国特許第４，０９６，７５７号は超音波探傷装置を開示 しており、この装置は、検査対象の管内に挿入される中空シャフト内に配置され たプローブを有している。もう一つのかかる回転継手がサメラ氏等に付与された 米国特許第４，９３４，７４４号及びリチャードソン氏等に付与された米国特許 第４，９６６，７４６号に開示されている。 回転式焼却炉は、一般廃棄物を燃焼させ、燃焼の副生物により生じる廃熱を用 いて発電を行わせる装置である。 しかしながら、現行型の燃焼器内の枝管又はブランチパイプは、ヘッダを相互 に連結している管を通る流れが不均等になるような配置状態になっている。各ヘ ッダの室内の流れパターンが分割される（二方向になる）ので、管内の静圧分布 が一方向の流れパターンを有する反対側のヘッダ内の室に対して可変性となる。 冷却剤としての水は、静圧降下の小さな管を優先的に流下することになる。その 結果、相互に連結されている管相互間の流れ分布が不均一又は不良状態になる。 発明の概要 しかしながら、従来型回転式焼却炉の問題は今や、複数の管が第１のヘッダと 第２のヘッダを互いに連結し、第１及び第２のヘッダがこれらを複数の室に分割 する複数のバッフルを有し、枝管が、室のうち第１のものの端っこに位置してい て、流体を該第１の室に導入するようになっており、従って、流体が第１の組を なす管を通って第２の室に流入し、次に第２の組をなす管を通って別の室に戻り 、該室の端っこに設けられた第２の枝管を通って流出するようになった回転式焼 却炉によって解決されることが分かった。本発明に従って構成された構造は、室 相互間に向流状態の相対的流れパターンを生じさせ、それにより焼却炉の性能を 向上させている。好ましくは、管は、複数の対をなす管の状態にグループ分けさ れ、室は、比較的小さな室及び比較的大きな室から成る。好ましい一実施形態で は、焼却炉は、入口端及び排出端を有し、比較的大きな室が入口端に配置され、 比較的小さな室が排出端に配置されている。好ましくは、ヘッダは、ドーナッツ 形リングヘッダである。 本発明の好ましい或る実施形態では、排出端は、回転継手に連結され、回転継 手は、内側管と複数の孔を有する外側管で構成された同軸管から成る。好ましく は、環状バッフルが内側管内に設けられ、ケーシングが外側管を包囲している。 かくして、本発明は、廃熱を蒸気に変化する回転式焼却炉であって、複数の管 によって相互に連結された一対のヘッダを有し、ヘッダ内に設けられた複数のバ ッフルが一連の室を構成している回転式焼却炉を提供する。本発明によれば、枝 管が、各室の内部と流体連通するよう焼却炉の排出端のところで各室に連結され 、枝管は、室の端っこに設けられており、それによりヘッダの室内に冷却材の向 流が生じる。好ましい実施形態では、焼却炉の排出端に位置した室は、焼却炉の 入口端に位置した室よりも比較的小さい。 本発明のもう一つの特徴は、廃棄物を燃焼させて過剰の熱を発生させる区分と 、過剰の熱を電気に変える熱交換区分とを有する焼却発電設備であって、冷却水 が 廃熱を蒸気に変える回転式焼却炉に導入され、回転式焼却炉は、複数本の管によ って相互に連結された一対のヘッダを有し、ヘッダの内部に設けられた複数のバ ッフルが一連の室を構成している焼却発電設備を提供することにある。本発明に よれば、枝管が、各室の内部と流体連通するよう焼却炉の排出端のところで各室 に連結され、枝管は、室の端っこに設けられており、それによりヘッダの室内で 複数の管内に冷却材の向流を生じさせ、複数の管のうち一部が複数の管のうち別 の部分の流れ方向と逆の流れ方向を有するようになっている。 図面の簡単な説明 図１は、回転式焼却炉を含む焼却設備の略図である。 図２は、回転式焼却炉の部分断面側面図である。 図３は、図２に示す回転式焼却炉の細部の部分切欠き斜視図である。 図４Ａは、従来型回転式焼却炉の配管の配列状態及び流れパターンを示す図で ある。 図４Ｂは、本発明に従って構成された回転式焼却炉の配管の配列状態及び流れ パターンを示す図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 図１は、一般に、一般廃棄物２０を燃焼させて焼却により生じる廃熱を電気に 変換させるのに用いられる回転式焼却炉システム、即ち、焼却設備１０（分かり やすいように、幾つかの部分が省略してある）を示している。投入ホッパ３０が 一般廃棄物２０を受け入れ、次に一般廃棄物をラム形フィーダによって焼却炉５ ０の入口端３５内に押し込め、ここで一般廃棄物２０を燃焼させる。ウインドボ ックス６０を通って焼却炉５０内に強制的に送られる空気により支燃される。な お、この空気はファン装置７０によってウインドボックス６０に供給される。燃 焼により生じたアッシュ及び他の固形副生物８０は、焼却炉５０の排出端９０か ら流出して火格子１００上に至り、火格子はアッシュ８０を除去用の運搬装置１ １０まで搬送する。図１に示す焼却設備は又、発電も行う。焼却炉５０からの高 温ガスは、炉１２０内を上昇してボイラーバンク又は過熱器１３０に通じ、これ ら過熱器は、発電のためにタービン１８０及び発電機１９０に送られる蒸気を生 じさせる。高温ガスは、炉１２０内を通って乾式スクラバ１５０に至り、そし てガスから望ましくない成分を除去するためのバグハウス１６０に移動しつづけ る。次に、ガスは煙突１７０内へ入り、大気中へ放出される。 図２及び図３を参照すると、焼却炉５０は、水を導入したり蒸気と水の混合物 （以下、「気水混合物」という）を戻すための複数本の管２２０を有している。 焼却炉５０の入口端３５及び排出端９０はそれぞれ、管２２０を相互に連結する 環状又はドーナッツ状リングヘッダ２３０ａ，２３０ｂを有している。各リング ヘッダ２３０ａ，２３０ｂ内には複数のバッフル板２３５が設けられている。バ ッフル板２３５は、リングヘッダ２３０ａ，２３０ｂの各々の中に室２３６を構 成する。図３で最も良く分かるように、複数本の枝管２５０がリングヘッダ230b と同軸管２１２を相互に連結している。 依然として図１〜図３を参照すると、設備１０が稼働中のとき、水（液体）が 回転継手２１０に圧送され、この回転継手は水を同軸管２１２を通って焼却炉５ ０に供給する。次に、この水は、気水混合物として回転継手２１０に戻る。この 点に関し、同軸管２１２は、図３で最もよく分かるように外側管２１３の中に内 側管２１４が同軸状に配置されていて、これらの間に環状領域２１５が形成され ているという意味で同軸状になっている。さらに、外側管２１３は、その周囲部 を貫通した複数の孔２１６ａ，２１６ｂを有している。環状バッフル２１９が外 側管２１３と内側管２１４の間に位置した状態で管２１４の周囲を包囲している 。その目的は、一方の組をなす孔２１６ａを他方の組をなす孔２１６ｂから分離 することちある。管２１８ａ，２１８ｂが連結されているケーシング２１７が外 側管２１３の一部を包囲している。管２１８ａは外側管２１３の内部と連通し、 管２１８ｂは内側管２１４の内部と連通している。冷却水が管２１８ａ、孔216a を通り、環状領域２１５を流下し、枝管２５０の所定のものの中に流入し、次に リングヘッダ２３０ｂ内に流入することは理解されるべきである。次に、冷却水 はリングヘッダ２３０ａに至る途中まで管２２０を通って流れる。気水混合物は 、別の管２２０を経て回転継手２１０に戻され、次いで内側管２１４に流入し、 孔２１６ｂを通って管２１８ｂに入る。リングヘッダ２３０ａ，２３０ｂ内に設 けられた上述のバッフル板２３５は、供給物としての冷却水が気水混合物と混じ り合わないようにする。 しかしながら、現行型焼却炉の枝管２５０は、上述したが、更に図４Ａに示す ように、リングヘッダ２３０ｂからリングヘッダ２３０ａに至り、そしてリング ヘッダ２３０ｂに戻るまでにおいて、管２２０内を通る流れの分布が不均等にな るような配列状態になっている。かかる問題については、上述した。バッフル板 ２３５相互間に形成された小さな室２３６′内の流れパターンが分割される（二 方向になる）ので、小さな室２３６′内の静圧分布が一方向の流れパターンを有 する大きな室２３６″に対して可変性となる。冷却水は、静圧降下の小さな管を 優先的に流下し、その結果、相互に連結されている管２２０相互間の流れの分布 が不均一又は不良状態になる。流れの少ない管２２０の冷却作用は乏しく、従っ て過熱して破損する場合がある。 しかしながら、本発明はこの問題の解決手段を提供している。本発明の好まし い一実施形態が図４Ｂに示されている。本発明に従って構成された焼却炉５０で は、冷却水はヘッダ２３０ｂから管２２０内に導入される。水は、管２２０を通 って反対側のヘッダ２３０ａに流れ、次に別の管２２０を通ってヘッダ２３０ｂ に戻る。組をなす隣接の管２２０は、これらの一端で小さな室２３６′と連通す ると共にこれらの他端では大きな室２３６″と連通している。流体の流れパター ンが図４Ｂに示されており、流体は室の端っこに配置された枝管２５０を経て小 さな室２３６′に入り、第１の組をなす管２２０′を通って流れて大きな室236 ″に流入し、次に向きを変えて第２の組をなす管２２０″を通ってもう一つの小 さな室２３６′に至る途中まで戻る。流れは、室の端っこに設けられた枝管２５ ０を経て第２の小さな室２３６′を出る。互いに反対側に位置した室２３６′， ２３６″間の相対的流れパターンは、互いに反対向きであり、即ち、向流である 。というのは、枝管２５０が小さな室２３６′の端っこに位置しているからであ る。かくして、本発明は、リングヘッダ２３０ａ，２３０ｂの室内に冷却剤の向 流状態を生じさせるよう枝管２５０が配置されている点で従来型のものとは異な っている。 本発明に従って構成された回転式焼却炉５０は、従来型のものと比べて多くの 利点を有している。本発明に従って構成された焼却炉中に生じる向流により、室 ２３６′と室２３６″を互いに連結する組をなす管相互間に一層バランスが取れ ていて且つ均一な圧力降下が生じる。このように、流れは組をなす管全体にわた って一層均等に分割されると共に均等であり、全ての管は、これら管を冷却状態 に保つのに必要な流れを確保する。 本発明を例示の形態を用いて説明したが、特許請求の範囲に記載された発明の 精神及び範囲は、請求項に記載されていない事項によっては限定されない。上記 を考慮すると当業者であれば多くの変形例を想到できよう。したがって、本発明 の範囲を定めるにあたっては特許請求の範囲が参照されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１のヘッダと第２のヘッダを互いに連結する複数本の管を有し、第１及び 第２のヘッダが、これらヘッダを複数の室に分割する複数のバッフルを有し、室 のうち第１のものの端っこに位置していて、流体を該第１の室に導入する枝管が 設けられている回転式焼却炉であって、流体が第１の組をなす管を通って第２の 室に流入し、次に第２の組をなす管を通って別の室に戻り、該室の端っこに設け られた第２の枝管を通って流出し、それにより室相互間の相対的な流れパターン が向流であることを特徴とする回転式焼却炉。 ２．管は、複数の対をなす管の状態にグループ分けされていることを特徴とする 請求項１記載の回転式焼却炉。 ３．室は、比較的小さな室及び比較的大きな室から成ることを特徴とする請求項 １記載の回転式焼却炉。 ４．焼却炉は、入口端及び排出端を有し、比較的大きな室が入口端に配置され、 比較的小さな室が排出端に配置されていることを特徴とする請求項３記載の回転 式焼却炉。 ５．排出端は、回転継手に連結されていることを特徴とする請求項４記載の回転 式焼却炉。 ６．回転継手は、内側管と外側管で構成された同軸管から成ることを特徴とする 請求項５記載の回転式焼却炉。 ７．外側管は更に、複数の孔を有することを特徴とする請求項６記載の回転式焼 却炉。 ８．内側管内に設けられた環状バッフルを更に有することを特徴とする請求項６ 記載の回転式焼却炉。 ９．外側管を包囲したケーシングを更に有することを特徴とする請求項６記載の 回転式焼却炉。 10．ヘッダは、ドーナッツ形リングヘッダであることを特徴とする請求項１記載 の回転式焼却炉。 11．廃熱を蒸気に変化する回転式焼却炉であって、複数の管によって相互に連結 された一対のヘッダを有し、ヘッダ内に設けられた複数のバッフルが、一連の室 を構成し、枝管が、各室の内部と流体連通するよう焼却炉の排出端のところで各 室に連結され、枝管は、室の端っこに設けられており、それによりヘッダの室内 に冷却剤の向流が生じることを特徴とする回転式焼却炉。 12．焼却炉の排出端に位置した室は、焼却炉の入口端に位置した室よりも比較的 小さいことを特徴とする請求項１１記載の回転式焼却炉。 13．ヘッダは、ドーナッツ形リングヘッダであることを特徴とする請求項１１記 載の回転式焼却炉。 14．廃棄物を燃焼させて過剰の熱を発生させる区分と、過剰の熱を電気に変える 熱交換区分とを有する焼却発電設備であって、冷却水が、廃熱を蒸気に変える回 転式焼却炉に導入され、回転式焼却炉は、複数本の管によって相互に連結された 一対のヘッダを有し、ヘッダの内部に設けられた複数のバッフルが一連の室を構 成し、枝管が、各室の内部と流体連通するよう焼却炉の排出端のところで各室に 連結され、枝管は、室の端っこに設けられており、それによりヘッダの室内に冷 却材の向流を生じさせ、複数の管のうち一部は、複数の管のうち別の部分の流れ 方向と逆の流れ方向を有することを特徴とする焼却発電設備。