JPS633209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焼却炉、更に詳しくは廃棄物を連続
的に焼却する装置に関する。本発明は、種々の用
途に適用可能であるが、例えば下水スラツジ、都
市廃物、産業廃物、共同体廃物、ごみ又は塵芥を
焼却するのに特に適する。

上記用途の焼却炉としては、鉛直方向に間隔を
置いて配置された複数個の炉床を有する多炉床型
炉である周知のヘレスホフ（Herreshoff）型炉
を含む種々様々な型の焼却炉が用いられている。
かかる設備に於いては、廃棄物が炉の頂部から炉
内に導入され、炉床を交互に内側及び外側へ横切
つて略へび状（serpentine fashion）に移動して
下方へ移動し、そして炉の底部から排出される。
かかる炉には、中間の炉床が炉の構造設計限界を
越えて過熱される傾向があることに起因する問題
が生じる。従来、この問題を解決するには、炉の
底部により多くの空気又は酸素を加えることが必
要であると考えられていた。従つて、上記のシス
テムは、炉の中央部を作動可能限界に冷却するた
めに炉の底部に100％もの過剰空気を加えて稼動
せしめることがしばしばある。本発明者は、かか
る過剰空気は炉からの排ガスに有害物質を同伴乃
至搬入せしめる傾向があることを見出した。現在
の環境にては空気汚染を防止する問題が重要であ
り、従つて、大型で且つ高価なスクラバー或いは
その他の排ガス洗浄装置が必要である。

本発明は、下記の説明から明らかな通り、上記
の問題を新規且つ改良された装置によつて克服す
る。

本発明は、鉛直方向に間隔を置いて配置された
複数個の炉床、炉の中心を通つて延びて該複数個
の炉床の各々を貫通している回転可能な中心シヤ
フト、及び該中心シヤフトに取付けられた該複数
個の炉床の各々の上方を半径方向外方に延びてい
る、間隔を置いて配置された複数個のかきまぜア
ームを備え、該複数個の炉床のうちの１つ置きの
炉床が該中心シヤフト近傍に配置された落下孔を
有し、残りの炉床がその外周近傍に配置された落
下孔を有するところの多炉床炉を具備する新規且
つ改良された廃棄物焼却装置に関する。上記の炉
は、更に、上部廃棄物入口、下部廃棄物排出口及
び上記排気ガス出口を備えている。そして、上記
の装置には、処理すべき廃棄物を完全燃焼せしめ
るために理論的に必要な量よりも少ない量の空気
を該炉の最下部の炉床に向けて導入するノズル手
段が設けられ、また引続く上方の炉床には、これ
らの炉床の各々の温度を確認し、これらの炉床の
各々にて燃焼を維持するに足りる量だけの空気を
これらの炉床の各々に加える手段が配置されてい
る。上記の炉の中間部の炉床の各々には、これら
の炉床の温度を例えば焼く1800〓（約982.2℃）
程度の所定の最大限度以下に維持するに充分な量
だけの空気をこれらの炉床の各々に加える手段が
配置され、また上記の炉の頂部近傍には、加えら
れる空気の量を減少せしめる手段が配置されてい
る。本発明の一態様に従えば、上記の炉の頂部近
傍の所定の炉床にて上記の炉に燃料を加えるノズ
ル手段が設けられ、また本発明の他の態様に従え
ば、上記の炉の排気ガス出口からの排気ガスを受
入れる熱ガス洗浄装置が設けられ、また上記の炉
からの排気ガスに残留している炭化水素をアフタ
ーバーナが燃焼せしめる。本発明は、上記の炉の
中間部上方の炉床の１つの温度が上記の所定の最
大限度以下に低下し且つこの炉床への空気流がそ
の最大限度である時に、この炉床の直ぐ上方の炉
床へ加えられる空気を減少せしめる手段が設けら
れる。上記の炉の中間部の下方にては、炉床の１
つの温度が上記の最大限度以下に低下し且つこの
炉床への空気流がその最大限度である時に、この
炉の直ぐ下方の炉床へ加えられる空気が減少せし
められる。

以上の通りの、本発明の重要な特徴についての
該説は、以下の詳細なる説明のより良き理解及び
当該技術分野に対する本発明の寄与のより良き認
識に役立つであろう。勿論、本発明の上記以外の
付加的な特徴については、以下に説明すると共に
特許請求の範囲の実施態様項に記載する。当業者
には、開示する概念に基いて、本発明の幾つかの
目的を達成するための変形乃至修正された装置を
容易に案出することができることが明らかであろ
う。勿論、かかる変形乃至修正された装置は、本
発明の範囲を逸脱するものではなく、特許請求の
範囲の記載によつて規定される本発明の技術的範
囲に含まれるものである。

以下、添付図面に図示した本発明の特定の具体
例について説明する。

図示のシステムに於いては、略円筒形状の多炉
炉床１０が図示されている。この炉は、例えば
1975年９月16日に発行された本発明者の米国特許
第3905757号明細書及び図面に開示された型のも
のでよい。かかる炉は、耐火れんが又はその他の
同様な耐熱材料１４によつて裏張りされた管状外
側鋼シエル１２から構成されている。炉には、初
期始動操作及び特定の所望の処理を遂行するため
の炉の種々の領域内の温度制御の必要性に応じ
て、１又は２以上の炉床上に１又は２以上設けら
れた複数個のバーナノズル１６が備えられてい
る。バーナノズル１６には、任意の適当な型の燃
料を与えることができる。

炉１０の内部は、炉床フロア２０及び２２によ
つて、鉛直方向に整列されている複数個の炉床に
分割されている。炉床の数は、遂行すべき処理に
応じて予め選定される。炉床フロアの各々は、耐
火材料から形成され、そして炉内に自己支持され
るように若干のフーチ形状であるのが好ましい。
１つ置きの炉床フロア２２の、炉の外側シエル１
２近傍には外周落下孔２４が設けられ、炉の中心
近傍には中央落下孔２６が設けられている。図示
の具体例にては最上部の即ち最初の炉床が流出炉
床であるが、本発明の概念は、最初の炉床が流出
炉床である炉にも同様に適用し得るものであるこ
とは明らかであろう。

図示の通り、炉１０とを通つて軸線方向に延び
る回転可能な鉛直中心シヤフト２８が、上部ベア
リング手段３０及び下部ベアリング手段３２によ
つて装着されている。この中心シヤフトは、電動
モータ及び駆動歯車列３４によつて回転駆動され
る。中心シヤフト２８には、３８で示すように、
間隔を置いて配置された複数個のかきまぜアーム
３６が設置されている。これらのかきまぜアーム
３６は、各炉床内にて炉床フロアの上方を外方へ
延びている。かきまぜアーム３６には、炉床フロ
アの近傍まで下方に延びているかぎりまぜ歯４０
が形成されている。中心シヤフト２８の回転によ
つてかきまぜアーム３６が回動されると、かきま
ぜ歯４０が炉床フロア上の処理すべき材料を連続
的にかきまぜて炉床フロアの落下孔２４及び２６
の方へ漸次強制するように、かきまぜ歯４０の
夫々のかきまぜアームの長手方向軸線に対して傾
斜している。

処理すべき材料は、入口４２から炉の頂部に入
り、炉床を交互に内側及び外側へ横切つて略へび
状に移動して炉内を下方に移動し、そして４４で
示す通りに炉の底部から排出される。

実際上、炉は４つの領域に分割される。しかし
ながら、領域は精細に分離されるものではなく、
また処理すべき材料の特性に応じて変化するもの
である。例えば、下水スラツジを処理する場合に
は、最初の数炉床から構成される第１の領域即ち
上部領域４６が乾燥領域であり、次の数炉床から
構成される第２の領域４８が炭化又は揮発燃焼領
域である。第３の領域５０は固定炭素燃焼領域で
あり、第４の領域５２は灰冷却領域である。

従来、燃焼を維持するために、炉の底部に空気
を加えていた。炉の最も高温の部分は、炉の中央
部、即ち領域４８の下部及び領域５０の上部であ
ることが明らかであろう。これらの中間の炉床が
炉の構造設計限界を越えて過熱される傾向がある
と言う事実に起因して、問題が生じていた。この
問題を克服するためには、炉の底部により多くの
空気又は酸素を加えることが必要であると考えら
れていた。従つて、上記の通りのシステムは、炉
の中央部を作動可能限界に冷却するために炉の底
部に（燃焼を維持するのに必要な量よりも）100
％も過剰の空気を加えて稼動せしめられることが
しばしばであつた。上述した通り、かかる過剰空
気は、炉からの排ガスに有害物質を同伴乃至搬入
せしめる傾向があつた。更に、かかる過剰空気
は、一般的になつた空気汚染基準に合致せしめる
ためにスクラバー或いはその他のガス洗浄装置等
によつて更に処理することが必要である、炉から
排出される排ガスを大量なものとする。

本発明に従えば、必要に応じて、特定の炉床の
ために１又は２以上の空気ノズル５４が設けられ
る。ノズルを通る空気の流れは、制御器５８によ
つて作動される弁５６によつて制御される。制御
器５８は、温度検出器又は熱電対６０からの入力
と、直ぐ上方の炉床のための制御器からの入力６
２とを有する。

本発明に従えば、燃焼のために理論的に必要な
量よりも少ない空気、例えば理論的に必要とされ
る量の75％でよい空気が、ノズル５４を介して最
下部の炉床に加えられる。しかる後に、引続く炉
床の各々にて、熱電対６０によつて夫々の温度が
確認され、制御器５８が、燃焼を所定の温度に維
持するために必要な程度に維持するのに必要であ
る充分な空気が炉床に入ることのみを許容する。
固定炭素燃焼領域５０及び炭化又は揮発燃焼領域
４８に於いては、熱電対６０によつて指令され
て、制御器５８が、これらの領域の炉床の温度
を、炉の構造特性によつて許容される温度、例え
ば約1800〓（約982.2℃）程度、以下に維持する
ために充分な空気が弁５６を通つてノズル５４か
ら流入することのみを許容する。従つて、燃焼を
くすぶらせる（smother）過剰空気によつて冷却
が遂行される従来の設備とは異なつて、炉床又は
酸素が不足した雰囲気、即ち完全な燃焼に必要で
あるよりも少ない空気又は酸素にて作動せしめる
ことによつて、上記の炉床が冷却される。炉の中
間部の炉床に於いては、熱電対によつて記録され
る温度が所定の温度即ち1800〓（982.2℃）以下
に低下すると、弁５６が開いてより多くの空気が
ろに入ることを許容し、燃焼率を所定の限界まで
増大めしせる。第２の領域内の幾つかの炉床の温
度は所定の温度限界以下に低下するが、制御器は
既に最大流量状態にあることが明らかであろう。
この情報は接続部６２を介して直ぐ上方の炉床の
制御器に入力され、従つて直ぐ上方の炉床の制御
器はもはや最大空気流量を要求せず流量を減少せ
しめる。第３の領域の幾つかの炉床に於いても、
温度が所定の温度以下に低下し、制御器が最大流
領域流量状態になる。この情報は接続部６２を介
して直ぐ下方の炉床の制御器５８に入力され、従
つて直ぐ下方の炉床の制御器はもはや最大空気流
量を要求せず流量を減少せしめる。炉の頂部近傍
にての空気の付加は著しく制限されるか或いは全
く不連続であり、さもなくば排気出口６４から過
剰の空気が流出することになる。もし乾燥領域４
６の上方の炉床内の温度が例えば500〓（260℃）
の如き最小乾燥レベル以下に低下すると、バーナ
ノズル１６によつて燃料を加えて、流入してくる
材料の所望の通りの乾燥を遂行するために温度を
上記のレベルに維持することができる。

上記の通りであるので、出口６４を通つて炉か
ら出る、排気ガスに混入する過剰空気の量が、従
来のシステムに比べて相当減少し、従つて、排気
ガスを処理するために必要であるスクラバーの如
き次の洗浄装置の寸法が相当小さくなることが理
解されよう。更に、燃焼工程、特に固定炭素燃焼
が炉内のより下方にて遂行される故に、炉の頂部
にての上昇ガスに同伴する固形粒子が一層少なく
なる。従つて、有機蒸気は、炉内のより下方にて
燃焼し、炉の頂部に達して排気出口６４から流出
する前に完全燃焼する傾向が大きくなる。

更に、バーナ１６にて使用される燃料は油、天
然ガスの如き任意の適当な種類のものでよく、ま
た、幾つかの種類のごみであつても炉の中心に向
けて加えることができることが理解されよう。

例えば、下水スラツジの場合には、４２にて炉
に入るスラツジは約25％乃至約40％の固形物を含
有し、従つて排気ガス内にはほとんど又は全く燃
料が存在せず、弁６６が閉じられると共に弁６８
が開かれ、これによつて排気ガスが引続くガス洗
浄装置（図示していない）に直接送られる。４２
にて炉に入るスラツジが比較的乾燥している場合
には、出口６４から出る排気ガスに炭化水素が残
留する。かかる場合には、排気ガスが例えば熱サ
イクロン、静電集塵器又は機械的なろ過器の如き
任意の公知の型のものでよいガス洗浄装置７０に
流れるように、弁６８を閉じて弁６６を開く。ガ
ス洗浄装置７０を通つた後に、排気ガスは、燃焼
を完全にせしめるために空気が加えられるアフタ
ーバーナ７２に送られる。かかるシステムは、
内にて排気ガスが固形材料から物理的に分離され
た後にアフターバーナ７２にて過剰空気が加えら
れ、それ故に過剰空気が固形粒子の搬出乃至同伴
を増大せしめない等の利点を有する。かくの通り
であるので、アフターバーナは、同伴固形物なし
で、より清浄でより効果的な燃焼を可能にする乱
流状態にて作動され得る。

上記の通りであるので、本発明は、空気汚染減
少のために洗浄すべき流出ガスの容積を減少せし
め、誘導燃料の燃焼を制限して燃料を他の用途に
役立て得るようにし、そしてまたより低い温度で
作動することによつて設備の寿命を長くする、新
規且つ改良された廃棄物焼却システムを提供する
ことが理解されよう。

以上、特定の好適形態に関して本発明を説明し
たが、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変
形乃至修正が可能であることは詳述するまでもな
く明白であろう。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明に従う廃棄物焼却システム
の、一部を軸線方向断面で示す簡略図。 １０……多炉床炉、１６……バーナノズル、２
８……中心シヤフト、３６……かきまぜアーム、
５４……空気ノズル、５６……弁、５８……制御
器、６０……熱電対（温度検出器）、７０……ガ
ス洗浄装置、７２……アフターバーナー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉛直方向に間隔を置いて配置された複数個の
   炉床、炉の中心を通つて延びて該複数個の炉床の
   各々を貫通している回転可能な中心シヤフト、該
   中心シヤフトに取り付けられ該複数個の炉床の
   各々の上方を半径方向外方に延びている、間隔を
   置いて配置された複数個のかきまぜアーム、上部
   廃棄物入り口、下部廃棄物排出口及び上部排気ガ
   ス出口を備え、該複数個の炉床のうちの１つおき
   の炉床が該中心シヤフト近傍に配置された落下孔
   を有し、残りの炉床がその外周近傍に配置された
   落下孔を有する多炉床炉において、 処理すべき廃棄物を完全燃焼せしめるために理
   論的に必要な量よりも少ない量の空気を該炉の最
   下部の炉床に導入する手段と、 引き続く上方の炉床に配置され、これらの炉床
   の各々の温度を確認する手段と、 これらの炉床の各々にて燃焼を維持するに足り
   る量だけの空気をこれらの炉床の各々に加える手
   段と、 該温度確認手段からの情報により該炉床の温度
   を所定の最大限度以下に維持するに充分な量だけ
   の空気を加える該炉床に空気を加える手段と、 該炉の中間部上方の炉床の１つの温度が上記の
   所定の最大限度以下に低下し且つこの炉床への空
   気流がその最大限度である時に、この炉床の直ぐ
   上方の炉床へ加えられる空気を減少せしめる手段
   と、 該炉の中間部の下方の炉床の１つの温度が上記
   の最大限度以下に低下し且つこの炉床への空気流
   がその最大限度である時に、この炉の直ぐ下方の
   炉床へ加えられる空気を減少せしめる手段とを具
   備する廃棄物焼却装置。 ２ 更に、該炉の頂部近傍の所定の炉床にて該炉
   に燃料を加える手段を具備する特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ３ 該炉の炉床の各々に配置され、これらの炉床
   の温度を所定の最大限度以下に維持するに充分な
   量だけの空気をこれらの炉床の各々に加える該手
   段が、空気入口ノズル、該ノズルを通る空気流を
   制御する弁、該弁を制御する制御器及び該制御器
   に接続された温度検出器から構成されている特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 更に、該炉の中間部の上方の炉床の１つの温
   度が上記の最大限度以下に低下し且つこの炉床へ
   の空気流がその最大限度である時に、この炉床の
   直ぐ上方の炉床へ加えられる空気を減少せしめる
   ために、該炉床の１つの該制御器とこの炉床に隣
   接する炉床の該制御器との間に介在された接続手
   段を具備する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ 更に、該炉の中間部の下方の炉床の１つの温
   度が上記の最大限度以下に低下し且つこの炉床へ
   の空気流がその最大限度である時に、この炉床の
   直ぐ下方の炉床へ加えられる空気を減少せしめる
   ために、該炉床の１つの該制御器とこの炉床に隣
   接する炉床の該制御器との間に介在された接続手
   段を具備する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 鉛直方向に間隔を置いて配置された複数個の
   炉床、炉の中心を通つて延びて該複数個の炉床の
   各々を貫通している回転可能な中心シヤフト、該
   中心シヤフトに取り付けられ該複数個の炉床の
   各々の上方を半径方向外方に延びている、間隔を
   置いて配置された複数個のかきまぜアーム、上部
   廃棄物入り口、下部廃棄物排出口及び上部排気ガ
   ス出口を備え、該複数個の炉床のうちの１つおき
   の炉床が該中心シヤフト近傍に配置された落下孔
   を有し、残りの炉床がその外周近傍に配置された
   落下孔を有する多炉床炉において、 処理すべき廃棄物を完全燃焼せしめるために理
   論的に必要な量よりも少ない量の空気を該炉の最
   下部の炉床に導入する手段と、 引き続く上方の炉床に配置され、これらの炉床
   の各々の温度を確認する手段と、 これらの炉床の各々にて燃焼を維持するに足り
   る量だけの空気をこれらの炉床の各々に加える手
   段と、 該温度確認手段からの情報により該炉床の温度
   を所定の最大限度以下に維持するに充分な量だけ
   の空気を加える該炉床に空気を加える手段と、 該炉の中間部上方の炉床の１つの温度が上記の
   所定の最大限度以下に低下し且つこの炉床への空
   気流がその最大限度である時に、この炉床の直ぐ
   上方の炉床へ加えられる空気を減少せしめる手段
   と、 該炉の中間部の下方の炉床の１つの温度が上記
   の最大限度以下に低下し且つこの炉床への空気流
   がその最大限度である時に、この炉の直ぐ下方の
   炉床へ加えられる空気を減少せしめる手段とを具
   備し、更に 熱ガス洗浄装置と、該排気ガス出口からの排気
   ガスを該洗浄装置に送る手段と、アフターバーナ
   と、該洗浄装置からの排気ガスを該アフターバー
   ナに送る手段と、該アフターバーナに空気を加え
   る手段とを具備する廃棄物焼却装置。