特開 2022-132732 焼却炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022132732

(43)【公開日】2022-09-13

(54)【発明の名称】焼却炉

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/00 20060101AFI20220906BHJP

   F23G 5/44 20060101ALI20220906BHJP

   F23L 1/00 20060101ALI20220906BHJP

   F23L 1/02 20060101ALI20220906BHJP

   F23B 30/06 20060101ALI20220906BHJP

【ＦＩ】

F23G5/00 108B

F23G5/44 G

F23L1/00 B

F23L1/02

F23B30/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021031349

(22)【出願日】2021-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094525

【弁理士】

【氏名又は名称】土井 健二

(74)【代理人】

【識別番号】100094514

【弁理士】

【氏名又は名称】林 恒徳

(72)【発明者】

【氏名】河合 卓也

【テーマコード（参考）】

3K023

3K046

3K065

【Ｆターム（参考）】

3K023BA05

3K023BA07

3K023BA13

3K046AD05

3K046BA01

3K046BA07

3K065AA23

3K065AB01

3K065BA01

3K065GA12

3K065GA22

3K065GA33

(57)【要約】

【課題】炉内において燃焼空気を十分に撹拌することを可能とする焼却炉を提供する。
【解決手段】被焼却物を焼却する炉体と、複数の穴から空気を炉体内に供給する長軸周りに回転自在な管を備え、管は、管の回転に伴って被焼却物と被焼却物を焼却することによって発生した焼却物とのうちの少なくとも１つを撹拌する複数の羽根板を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被焼却物を焼却する炉体と、
複数の穴から空気を前記炉体内に供給する長軸周りに回転自在な管を備え、
前記管は、前記管の回転に伴って前記被焼却物と前記被焼却物を焼却することによって発生した焼却物とのうちの少なくとも１つを撹拌する複数の羽根板を備える、焼却炉。

【請求項2】

前記複数の羽根板のそれぞれは、前記管の外周に取り付けられて前記管の半径方向に向けて延びる、請求項１に記載の焼却炉。

【請求項3】

前記複数の羽根板のそれぞれは、１以上のプロペラ翼、１以上のパドル翼または１以上のリボン翼である、請求項１に記載の焼却炉。

【請求項4】

前記複数の穴のそれぞれは、前記複数の羽根板のいずれかが配置されている方向に向けて前記空気を噴出する、請求項１に記載の焼却炉。

【請求項5】

前記複数の羽根板のそれぞれは、前記管の外周に取り付けられて前記管の半径方向に向けて延びる基端面と、前記基端面の先端部から延びる中間面と、前記中間面の先端部から延びる第１湾曲面とを有し、前記基端面から前記中間面にかけて前記管の周方向に向けて湾曲し、前記中間面から前記第１湾曲面にかけて前記管の長軸方向に向けて湾曲する、請求項１に記載の焼却炉。

【請求項6】

前記複数の羽根板のそれぞれは、さらに、前記第１湾曲面の先端部から延びる第２湾曲面を有し、前記第１湾曲面から前記第２湾曲面にかけて前記管の半径方向に向けて湾曲する、請求項５に記載の焼却炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焼却炉に関する。

【背景技術】

【0002】

下水汚泥（以下、単に汚泥とも呼ぶ）を焼却する焼却炉が様々提案されている（特許文献１及び２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１８１３１１号公報

【特許文献2】特開平８－２６１４２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、汚泥焼却時において、燃焼場の不均一が発生することによる、局所高温場や未燃の汚泥の増加が発生する可能性を抑制することが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記抑制を実現するため、本発明における焼却炉は、被焼却物を焼却する炉体と、複数の穴から空気を前記炉体内に供給する長軸周りに回転自在な管を備え、前記管は、前記管の回転に伴って前記被焼却物と前記被焼却物を焼却することによって発生した焼却物とのうちの少なくとも１つを撹拌する複数の羽根板を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明における焼却炉によれば、燃焼場の不均一が発生し、局所高温場や未燃の汚泥の増加が発生する可能性を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施の形態における焼却炉１００を正面視した際の垂直断面図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態における焼却炉１００のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、第１の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。

【図4】図４は、第２の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。

【図5】図５は、第３の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。

【図6】図６は、第４の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。

【図7】図７は、第４の実施の形態における撹拌羽根１４ｅの正面図及び底面図である。

【図8】図８は、第５の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。

【図9】図９は、第５の実施の形態における撹拌羽根１４ｆの正面図及び底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0009】

［第１の実施の形態］
初めに、第１の実施の形態について説明を行う。図１は、第１の実施の形態における焼却炉１００を正面視した際の垂直断面図である。また、図２は、第１の実施の形態における焼却炉１００のＡ－Ａ断面図である。さらに、図３は、第１の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。

【0010】

焼却炉１００は、図１に示すように、例えば、炉体１０を有する固定床式焼却炉である。

【0011】

炉体１０は、図１及び図２に示すように、内部において燃焼室１１と灰排出室２１とを有する。灰排出室２１は、例えば、燃焼室１１の下方に位置する空間である。

【0012】

初めに、燃焼室１１の構成について説明を行う。

【0013】

燃焼室１１は、図１に示すように、汚泥投入口１２と、排ガス排出口１３と、散気管１４とを有する。そして、燃焼室１１は、例えば、炉体１０の上端部に位置する汚泥投入口１２から投入された汚泥１（以下、被焼却物１とも呼ぶ）を堆積する。

【0014】

散気管１４は、炉体１０の外部に配置された燃焼空気供給装置（図示せず）から供給された燃焼空気を通す管本体１４ａと、管本体１４ａの外周に取り付けられた複数の撹拌羽根１４ｂ（以下、複数の羽根板１４ｂとも呼ぶ）とを有する。そして、散気管１４は、燃焼室１１に堆積された汚泥１に対して燃焼空気を供給（噴出）することによって汚泥１を燃焼させる。なお、例えば、汚泥１の燃焼を促進する目的で、燃料供給装置（図示せず）から補助燃料を供給しても良い。

【0015】

管本体１４ａは、例えば、一端部が炉体１０の外部に導出されて支持部材（図示せず）によって回転自在に支持される。そして、管本体１４ａは、例えば、炉体１０の外部に導出した一端部と接続したモータ１５の駆動によって長軸周りに回転する。

【0016】

また、管本体１４ａは、図３に示すように、外周に設けられた複数の空気噴出穴１４ｃ（以下、単に複数の穴１４ｃとも呼ぶ）から燃焼空気を噴出する。複数の空気噴出穴１４ｃは、例えば、管本体１４ａの長軸に沿って設けられる。

【0017】

複数の撹拌羽根１４ｂのそれぞれは、例えば、管本体１４ａの半径方向に向けて延びる形状を有する。具体的に、複数の撹拌羽根１４ｂのそれぞれは、図３に示すように、例えば、プロペラ翼と呼ばれる形状を有する。また、複数の撹拌羽根１４ｂのそれぞれは、例えば、管本体１４ａの外周または長軸に沿って取り付けられる。

【0018】

なお、燃焼室１１には、複数の散気管１４が配置されるものであってよい。この場合、複数の散気管１４のそれぞれは、回転時において互いの撹拌羽根１４ｂが接触しない位置に配置される。

【0019】

具体的に、燃焼室１１には、図２に示すように、例えば、管本体１４１ａと複数の撹拌羽根１４１ｂとを有する散気管１４１と、管本体１４２ａと複数の撹拌羽根１４２ｂとを有する散気管１４２とが配置されるものであってよい。管本体１４１ａ及び管本体１４２ａのそれぞれは、例えば、それぞれの一端部が炉体１０の反対方向の外部に導出されて回転自在に支持される。そして、管本体１４１ａは、例えば、炉体１０の外部に導出した一端部と接続したモータ１５１の駆動によって長軸周りに回転する。また、管本体１４２ａは、例えば、炉体１０の外部に導出した一端部と接続したモータ１５２の駆動によって長軸周りに回転する。

【0020】

このように、本実施の形態における散気管１４は、複数の空気噴出穴１４ｃから汚泥１に対して燃焼空気の供給を行う場合、管本体１４ａの長軸周りに回転しながら燃焼空気の供給を行う。

【0021】

これにより、本実施の形態における散気管１４は、燃焼室１１の内部において燃焼空気を十分に拡散させることが可能になる。

【0022】

さらに、本実施の形態における散気管１４は、複数の撹拌羽根１４ｂが管本体１４ａの外周に取り付けられているため、管本体１４ａの回転に伴って複数の撹拌羽根１４ｂも共に回転する。

【0023】

これにより、本実施の形態における散気管１４は、燃焼室１１の汚泥１を撹拌し、撹拌時に形成される空間に燃焼空気を供給することで、燃焼空気を十分に拡散することが可能になる。さらに、散気管１４は、複数の空気噴出穴１４ｃから噴出した燃焼空気の流れを乱すことが可能になり、燃焼室１１の内部において燃焼空気を十分に拡散させることが可能になる。そのため、焼却炉１００は、燃焼場を均一にすることが可能になり、局所高温場や未燃の汚泥の発生を抑制することが可能になる。

【0024】

なお、複数の空気噴出穴１４ｃそれぞれは、複数の撹拌羽根１４ｂのいずれかが配置されている方向に向けて燃焼空気を噴出することが好ましい。言い換えれば、複数の撹拌羽根１４ｂのそれぞれは、複数の空気噴出穴１４ｃのいずれかからの燃焼空気の噴出方向に取り付けられることが好ましい。

【0025】

これにより、散気管１４は、複数の空気噴出穴１４ｃから噴出した燃焼空気の流れをより乱すことが可能になり、燃焼室１１の内部における燃焼空気の拡散をより促進させることが可能になる。

【0026】

次に、灰排出室２１の構成について説明を行う。

【0027】

灰排出室２１は、図１に示すように、スクリュー２２と、灰排出口２３と、灰排出口２４とを有する。そして、灰排出室２１は、燃焼室１１において汚泥１が焼却することによって発生した焼却灰１ａ（以下、焼却物１ａとも呼ぶ）を炉体１０の外部に排出する。以下、灰排出室２１に２つの灰排出口（灰排出口２３及び灰排出口２４）が設けられる場合について説明を行うが、灰排出室２１には、灰排出口が１つのみ設けられるものであってもよく、また、３つ以上の灰排出口が設けられるものであってもよい。

【0028】

灰排出室２１の上端部は、図１に示すように、例えば、燃焼室１１に対して開口している。すなわち、燃焼室１１及び灰排出室２１のそれぞれは、内部において連通している。そして、燃焼室１１及び灰排出室２１の内部では、灰排出室２１の底部から燃焼室１１における汚泥１の焼却位置の近傍までの間に焼却灰１ａが堆積され、さらに、その上に焼却中または焼却前の汚泥１が堆積される。そのため、灰排出室２１に堆積されていた焼却灰１ａを灰排出口２３及び灰排出口２４から外部に排出した場合、堆積されている焼却灰１ａ及び汚泥１は、焼却灰１ａの排出に伴って下方に移動する。

【0029】

スクリュー２２は、スクリュー軸２２ａと、第１スクリュー羽根２２ｂと、第２スクリュー羽根２２ｃとを有し、灰排出室２１に堆積された焼却灰１ａを灰排出口２３及び灰排出口２４の近傍に移送する。すなわち、スクリュー２２は、焼却灰１ａを炉体１０の外部に排出可能な位置まで移送する。

【0030】

スクリュー軸２２ａは、例えば、一端部が炉体１０の外部に導出されて支持部材（図示せず）によって回転自在に支持される。そして、スクリュー軸２２ａは、炉体１０の外部に導出した一端部と接続したモータ２６の駆動によって長軸周りに回転する。

【0031】

第１スクリュー羽根２２ｂは、スクリュー軸２２ａの外周に取り付けられ、スクリュー軸２２ａの灰排出口２３側の端部に向けて螺旋状に延在する。

【0032】

第２スクリュー羽根２２ｃは、スクリュー軸２２ａの外周に取り付けられ、スクリュー軸２２ａの灰排出口２４側の端部に向けて螺旋状に延在する。すなわち、第２スクリュー羽根２２ｃは、例えば、灰排出室２１の水平方向における中央位置を中心として第１スクリュー羽根２２ｂと左右対称の形状を有する。

【0033】

このように、本実施の形態におけるスクリュー２２は、例えば、第１スクリュー羽根２２ｂを有することで、スクリュー軸２２ａの回転に伴って灰排出室２１の水平方向における中央位置よりも灰排出口２３側に堆積された焼却灰１ａを灰排出口２３の近傍に移送させることが可能になり、焼却灰１ａを灰排出口２３から炉体１０の外部に排出することが可能になる。

【0034】

また、本実施の形態におけるスクリュー２２は、例えば、第２スクリュー羽根２２ｃを有することで、スクリュー軸２２ａの回転に伴って灰排出室２１の水平方向における中央位置よりも灰排出口２４側に堆積された焼却灰１ａを灰排出口２４の近傍に移送させることが可能になり、焼却灰１ａを灰排出口２４から炉体１０の外部に排出することが可能になる。

【0035】

そのため、スクリュー２２は、第１スクリュー羽根２２ｂ及び第２スクリュー羽根２２ｃを有することで、灰排出室２１の底部における各位置に堆積された焼却灰１ａを均等に排出することが可能になる。

【0036】

これにより、スクリュー２２は、燃焼室１１において汚泥１を水平に堆積させることが可能になり、燃焼室１１における汚泥１の燃焼効率を高めることが可能になる。

【0037】

なお、汚泥１の燃焼によって発生した排ガスは、排ガス排出口１３を介して排ガス処理施設（図示せず）に排出されるものであってよい。

【0038】

具体的に、汚泥１の焼却によって発生した排ガス（以下、単に排ガスとも呼ぶ）は、例えば、排ガス中の水蒸気が白煙として見えることを防止する加熱空気（白煙防止空気）を生成する白煙防止空気予熱器、及び、水と接触させることによって排ガス中のＳＯ_ＸやＨＣｌ等の成分を除去する洗煙処理塔等に向けて順に移送される。

【0039】

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明を行う。図４は、第２の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。

【0040】

第２の実施の形態における散気管１４は、図４に示すように、図３で説明したプロペラ翼と呼ばれる複数の撹拌羽根１４ｂの代わりに、パドル翼と呼ばれる複数の撹拌羽根１４ｄを有する。

【0041】

これにより、第２の実施の形態における散気管１４は、複数の空気噴出穴１４ｃから噴出した燃焼空気の流れを図３で説明した場合と異なる流れに乱すことが可能になり、燃焼室１１の内部において燃焼空気を拡散させることが可能になる。そのため、第２の実施の形態における散気管１４は、図３で説明した場合と異なる方法によって燃焼場を均一にすることが可能になり、局所高温場や未燃の汚泥の発生を抑制することが可能になる。

【0042】

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態について説明を行う。図５は、第３の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。

【0043】

第３の実施の形態における散気管１４は、図５に示すように、図３で説明したプロペラ翼と呼ばれる複数の撹拌羽根１４ｂの代わりに、リボン翼と呼ばれる複数の撹拌羽根１４ｅを有する。

【0044】

これにより、第３の実施の形態における散気管１４は、図３で説明した場合と異なる方法によって燃焼場を均一にすることが可能になり、局所高温場や未燃の汚泥の発生を抑制することが可能になる。

【0045】

なお、図４に示す例において、管本体１４ａは、管本体１４ａに対する複数の撹拌羽根１４ｅの位置を固定する１以上の固定部（図示せず）を有する。

【0046】

［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態について説明を行う。図６は、第４の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。また、図７は、第４の実施の形態における撹拌羽根１４ｅの正面図及び底面図である。具体的に、図７（Ａ）は、第４の実施の形態における撹拌羽根１４ｅの正面図であり、図７（Ｂ）は、第４の実施の形態における撹拌羽根１４ｅの底面図である。

【0047】

第４の実施の形態における散気管１４は、図６及び図７に示すように、図３で説明したプロペラ翼と呼ばれる複数の撹拌羽根１４ｂの代わりに、複数の撹拌羽根１４ｅを有する。

【0048】

複数の撹拌羽根１４ｅのそれぞれは、管本体１４ａの外周に取り付けられて管本体１４ａの半径方向に向けて延びる基端面１４ｅ１と、基端面の先端部から延びる中間面１４ｅ２と、中間面１４ｅ２の先端部から延びる湾曲面１４ｅ３（以下、第１湾曲面１４ｅ３とも呼ぶ）とを有する。そして、複数の撹拌羽根１４ｅのそれぞれは、基端面１４ｅ１から中間面１４ｅ２にかけて管本体１４ａの周方向に向けて湾曲し、中間面１４ｅ２から湾曲面１４ｅ３にかけて管本体１４ａの長軸方向に向けて湾曲している。なお、図７（Ａ）おける線Ｌ１は、中間面１４ｅ２と湾曲面１４ｅ３との境界線を示している。

【0049】

すなわち、第４の実施の形態における散気管１４は、湾曲面１４ｅ３を有することで、汚泥１を捕捉しながら撹拌を行うことが可能になる。

【0050】

これにより、第４の実施の形態における散気管１４は、図３で説明した場合と異なる方法によって燃焼場を均一にすることが可能になり、局所高温場や未燃の汚泥の発生を抑制することが可能になる。

【0051】

［第５の実施の形態］
次に、第５の実施の形態について説明を行う。図８は、第５の実施の形態における散気管１４の断面斜視図である。また、図９は、第５の実施の形態における撹拌羽根１４ｆの正面図及び底面図である。具体的に、図９（Ａ）は、第５の実施の形態における撹拌羽根１４ｆの正面図であり、図９（Ｂ）は、第５の実施の形態における撹拌羽根１４ｆの底面図である。

【0052】

第５の実施の形態における散気管１４は、図８及び図９に示すように、図３で説明したプロペラ翼と呼ばれる複数の撹拌羽根１４ｂの代わりに、複数の撹拌羽根１４ｆを有する。

【0053】

複数の撹拌羽根１４ｆのそれぞれは、管本体１４ａの外周に取り付けられて管本体１４ａの半径方向に向けて延びる基端面１４ｆ１と、基端面の先端部から延びる中間面１４ｆ２と、中間面１４ｆ２の先端部から延びる湾曲面１４ｆ３（以下、第１湾曲面１４ｆ３とも呼ぶ）と、湾曲面１４ｆ３の先端部から延びる湾曲面１４ｆ４（以下、第２湾曲面１４ｆ４とも呼ぶ）を有する。そして、複数の撹拌羽根１４ｆのそれぞれは、基端面１４ｆ１から中間面１４ｆ２にかけて管本体１４ａの周方向に向けて湾曲し、中間面１４ｆ２から湾曲面１４ｆ３にかけて管本体１４ａの長軸方向（以下、第１の長軸方向とも呼ぶ）に向けて湾曲し、湾曲面１４ｆ３から湾曲面１４ｆ４にかけて管本体１４ａの半径方向（または、第１の長軸方向の反対方向）に向けて湾曲している。なお、図９（Ａ）おける線Ｌ２は、中間面１４ｆ２と湾曲面１４ｆ３との境界線を示しており、線Ｌ３は、湾曲面１４ｆ３と湾曲面１４ｆ４との境界線を示している。

【0054】

すなわち、複数の撹拌羽根１４ｆのそれぞれは、図６等で説明した撹拌羽根１４ｅが有する構成に加え、湾曲面１４ｆ３と反対方向にさらに湾曲した湾曲面１４ｆ４を有する。言い換えれば、湾曲面１４ｆ３と反対方向にさらに湾曲した湾曲面１４ｆ４において、湾曲面１４ｆ３及び湾曲面１４ｆ４の垂直断面構造は、略Ｓ字構造である。

【0055】

これにより、第５の実施の形態における散気管１４は、汚泥１の撹拌時において湾曲面１４ｆ３によって捕捉された汚泥１の抜けを良くすることが可能になり、汚泥１の撹拌をより促進させることが可能になる。そのため、第５の実施の形態における散気管１４は、図３で説明した場合と異なる方法によって燃焼場を均一にすることが可能になり、局所高温場や未燃の汚泥の発生を抑制することが可能になる。

【0056】

なお、図３から図９で説明した各撹拌羽根は、一例であり、これ以外の形状を有する撹拌羽根が管本体１４ａに取り付けられるものであってもよい。具体的に、管本体１４ａには、例えば、タービン翼やアンカー翼を構成する複数の撹拌羽根が取り付けられるものであってもよい。

【符号の説明】

【0057】

１：汚泥 １ａ：焼却灰
１０：炉体 １０１：燃焼室
１２：汚泥投入口 １３：排ガス排出口
１４：散気管 １４ａ：管本体
１４ｂ：撹拌羽根 １４ｃ：空気噴出穴
１４ｄ：撹拌羽根 １４ｅ：撹拌羽根
１４ｅ１：基端面 １４ｅ２：中間面
１４ｅ３：湾曲面 １４ｆ：撹拌羽根
１４ｆ１：基端面 １４ｆ２：中間面
１４ｆ３：湾曲面 １４ｆ４：湾曲面
１５：モータ ２１：灰排出室
２２：スクリュー ２２ａ：スクリュー軸
２２ｂ：第１スクリュー羽根 ２３ｃ：第２スクリュー羽根
２４：灰排出口 ２５：灰排出口
２６：モータ １００：焼却炉
１４１：散気管 １４１ａ：管本体
１４１ｂ：撹拌羽根 １４２：散気管
１４２ａ：管本体 １４２ｂ：撹拌羽根
１５１：モータ １５２：モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】