特許 7552981 焼却炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】焼却炉

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/44 20060101AFI20240910BHJP

   F23G 7/00 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

F23G5/44 F ZAB

F23G7/00 104Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021037411

(22)【出願日】2021-03-09

(65)【公開番号】P2022137756

(43)【公開日】2022-09-22

【審査請求日】2023-09-26

(73)【特許権者】

【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】竹下 知志

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１６３８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５０６９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９８３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５５－０４４２８３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０２０－１５１６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０７７６２９５２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０２０／０６５２６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１９２１１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｇ ５／００ － ７／１４

Ｆ２３Ｌ １／００ － １／０２

Ｆ２３Ｊ １／００ － １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被焼却物を焼却する炉体と、
前記炉体の底部に設けられ、前記炉体と連通する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記炉体内の残渣を所定方向に搬送する搬送器と、
前記筐体を介して前記炉体に燃焼用空気を供給する空気供給器と、を備え、
前記筐体は、前記空気供給器から供給された空気を前記筐体内に導入させる複数の空気孔を前記筐体の底面に有し、
前記筐体内に導入された空気は、前記筐体内を上昇することによって前記炉体内に供給される、焼却炉。

【請求項2】

前記筐体は、
前記搬送器により搬送された前記残渣を外部に排出する排出口と、
前記排出口を封止しながら前記残渣を外部に排出する第１排出器と、を有する請求項１に記載の焼却炉。

【請求項3】

前記空気供給器は、空気供給管に連通する風箱を有し、
前記風箱は、前記複数の空気孔を介して前記炉体から内部に落下した前記残渣を外部に排出する第２排出器を有する、請求項１に記載の焼却炉。

【請求項4】

前記空気供給器は、前記筐体の外部において前記筐体の底面に対向する位置に設置される、請求項３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】

一般的に、下水汚泥（以下、汚泥または被焼却物とも呼ぶ）を焼却する焼却炉が様々提案されている。そして、かかる焼却炉では、例えば、散気管を用いることによって炉内における燃焼用空気が供給される場合がある（特許文献１及び２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－１８１３１１号公報

【文献】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、例えば、固定床式焼却炉において、上記のような散気管を用いることによる燃焼用空気の供給では、炉内において燃焼用空気が均一に供給されず、汚泥を均一に燃焼することができない場合がある。そのため、焼却炉では、炉内において汚泥を均一に燃焼することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するための本発明における焼却炉は、被焼却物を焼却する炉体と、前記炉体の底部に設けられ、前記炉体と連通する筐体と、前記筐体内に設けられ、前記炉体内の残渣を所定方向に搬送する搬送器と、前記筐体を介して前記炉体に燃焼用空気を供給する空気供給器と、を備え、前記筐体は、前記空気供給器から供給された空気を前記炉体に通過させる複数の空気孔を前記筐体の底面に有する。

【発明の効果】

【0006】

本発明における焼却炉によれば、炉内において汚泥を均一に燃焼することを可能とする。

【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の側面断面図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態におけるケーシング２０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ケーシング２０の底部及び空気供給器３０の側面断面図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態におけるケーシング２０の底部の上面図である。

【図5】図５は、第１の実施の形態における焼却炉１００の側面断面図である。

【図6】図６は、第１の実施の形態におけるケーシング２０の底部及び空気供給器３０の側面断面図である。

【図7】図７は、第２の実施の形態における焼却炉２００の概略構成図である。

【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】

［従来の焼却炉］
初めに、従来のいわゆる固定床式焼却炉について説明を行う。

【0010】

固定床式焼却炉では、例えば、散気管を用いることによって炉内における燃焼用空気の供給が行われる。しかしながら、散気管を用いて燃焼用空気の供給を行う場合、燃焼用空気が散気管の吐出口付近に集中的に供給され、汚泥の燃焼層全体に対して均一に供給されない場合がある。そのため、固定床式焼却炉では、燃焼用空気が均一に供給されないことによる燃焼場の不均一が発生し、未燃の汚泥が発生する可能性がある。

【0011】

そこで、以下、炉内において汚泥を均一に燃焼することを可能とする焼却炉について説明を行う。

【0012】

［第１の実施の形態における焼却炉１００］
図１、図２及び図５は、第１の実施の形態における焼却炉１００の概略構成図である。また、図３、図４及び図６は、第１の実施の形態におけるケーシング２０及び空気供給器３０の概略構成図である。

【0013】

焼却炉１００は、図１に示すように、例えば、汚泥１を焼却する燃焼室１１を有する炉体１０と、スクリュー２２（以下、搬送器２２とも呼ぶ）が設置された灰排出室２１を有するケーシング２０（以下、筐体２０とも呼ぶ）と、ケーシング２０を介して燃焼室１１に燃焼用空気を供給する空気供給器３０とを有する固定床式焼却炉である。ケーシング２０は、例えば、炉体１０の底部に設けられる。また、空気供給器３０は、例えば、ケーシング２０の底面に対向する位置に設置される。

【0014】

初めに、炉体１０について説明を行う。図１及び図５は、第１の実施の形態における焼却炉１００の側面断面図である。

【0015】

炉体１０は、図１に示すように、炉体１０の内部空間である燃焼室１１と、汚泥投入口１２と、排ガス排出口１３とを有する。

【0016】

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を内部に堆積する。そして、燃焼室１１では、後述するように、空気供給器３０によって下方から供給される燃焼用空気によって汚泥１を燃焼する。

【0017】

なお、汚泥１の焼却によって発生した排ガス（図示せず）は、排ガス排出口１３を介して排ガス処理施設（図示せず）に移送される。

【0018】

具体的に、汚泥１の燃焼によって発生した排ガスは、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、排ガスの固形分を集塵する集塵機、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。

【0019】

次に、ケーシング２０について説明を行う。図２は、第１の実施の形態におけるケーシング２０のＡ－Ａ断面図である。

【0020】

ケーシング２０は、図１及び図２に示すように、ケーシング２０の内部空間である灰排出室２１と、スクリュー２２と、灰排出口２３とを有する。

【0021】

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物（焼却灰）と、燃焼室１１において焼却されなかった不燃物等とを含む残渣１ａを炉体１０の外部に排出する。

【0022】

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、灰排出室２１は、燃焼室１１と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において汚泥１の燃焼が行われる層（以下、燃焼層とも呼ぶ）の近傍までの間に残渣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に堆積されていた残渣１ａを灰排出口２３から外部に排出した場合、燃焼室１１及び灰排出室２１の内部に堆積されている汚泥１及び残渣１ａは、残渣１ａの排出に伴って下方に移動する。

【0023】

スクリュー２２は、スクリュー軸２２ａと、スクリュー羽根２２ｂとを有し、灰排出室２１に堆積された残渣１ａを灰排出口２３の近傍に移送する。すなわち、スクリュー２２は、残渣１ａを焼却炉１００の外部に排出可能な位置まで移送する。

【0024】

スクリュー軸２２ａは、例えば、水平方向の一方向に伸びる軸であり、一端部がケーシング２０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、ケーシング２０の外部に導出した一端部と接続したモータ２５の駆動によって長軸周りに回転する。

【0025】

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の図１における左側端部からスクリュー軸２２ａの灰排出口２３側に向けて螺旋状に延在する。なお、スクリュー羽根２２ｂは、例えば、複数の羽根板によって構成される。

【0026】

灰排出口２３は、スクリュー２２によって灰排出口２３の近傍に移動された残渣１ａを焼却炉１００の外部に外出する。

【0027】

これにより、スクリュー２２は、スクリュー軸２２ａの回転に伴って灰排出室２１に堆積された残渣１ａを灰排出口２３の近傍に移送させることが可能になり、残渣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。

【0028】

なお、燃焼室１１には、接触によって汚泥１の燃焼層を崩す可能性がある散気管が設けられていない。そのため、焼却炉１００では、燃焼室１１における汚泥１の燃焼層を維持しながら残渣１ａの排出を行うことが可能になる。

【0029】

次に、空気供給器３０について説明を行う。図３及び図６は、第１の実施の形態におけるケーシング２０の底部及び空気供給器３０の側面断面図である。また、図４は、第１の実施の形態におけるケーシング２０の底部の上面図である。

【0030】

空気供給器３０は、図３に示すように、燃焼用空気の空気供給管３１と、空気供給管３１に連通するウインドボックス３２（以下、風箱３２とも呼ぶ）と、灰排出管３３とを有する。

【0031】

ウインドボックス３２は、天井部が開口しており、空気供給管３１から供給された燃焼用空気をケーシング２０に向けて供給する。

【0032】

ここで、ケーシング２０は、図３に示すように、底部において燃焼用空気をケーシング２０内に導入する複数の空気孔２０ａを有する。複数の空気孔２０ａのそれぞれは、図４に示すように、例えば、隣接する各空気孔との間の距離が等間隔になるように設けられるものであってよい。そして、空気供給器３０は、例えば、ウインドボックス３２が複数の空気孔２０ａの設置位置を覆うことが可能な位置に設置される。

【0033】

なお、空気供給器３０は、例えば、ウインドボックス３２の上端部とケーシング２０の底部とが密閉されるように設置されることが好ましい。そのため、ウインドボックス３２の上端縁は、例えば、空気供給器３０が設置されるケーシング２０の底部の外側形状に沿った形状であることが好ましい。

【0034】

そして、ウインドボックス３２は、図３の実線矢印が示すように、空気供給管３１から燃焼用空気が供給された場合、複数の空気孔２０ａから上方に向けて燃焼用空気を供給する。その後、複数の空気孔２０ａから供給された燃焼用空気は、図５の実線矢印が示すように、ケーシング２０（灰排出室２１）内を通過して燃焼室１１内に供給される。具体的に、複数の空気孔２０ａから供給された燃焼用空気は、燃焼室１１における燃焼層に対して供給される。

【0035】

さらに具体的に、例えば、ケーシング２０において、周辺側に設けられた空気孔２０ａから供給された燃焼用空気は、燃焼室１１の内壁側に供給される。そして、周辺側に設けられた空気孔２０ａから供給された燃焼用空気は、内壁面に沿って上昇する。また、ケーシング２０において、内側に設けられた空気孔２０ａから供給された燃焼用空気は、燃焼室１１の中央部や中央部の周辺から内壁側に至るまで万遍なく供給されて上昇する。

【0036】

さらに、周辺側に設けられた空気孔２０ａ及び内側に設けられた空気孔２０ａのそれぞれから供給された燃焼用空気は、上昇する過程で水平方向に分散していく。

【0037】

これにより、燃焼用空気は、燃焼層内において水平方向及び垂直方向に均一に供給される。すなわち、空気供給器３０は、燃焼層及び燃焼層の近傍に堆積された汚泥１に対して燃焼用空気を均一に供給することが可能になる。特に、燃焼用空気は、燃焼室１１の内壁側においても均一に供給される。そのため、焼却炉１００は、燃焼層において燃焼用空気が均一に供給されないことによる燃焼場の不均一の発生を防止することが可能になる。したがって、焼却炉１００では、例えば、局所高温場の発生や未燃の汚泥１の発生を防止することが可能になる。

【0038】

なお、複数の空気孔２０ａのそれぞれは、上方の同一の方向に向けて燃焼用空気を供給する形状を有するものであってもよいし、上方の異なる方向に向けて燃焼用空気を供給する形状を有するものであってもよい。具体的に、複数の空気孔２０ａのそれぞれは、例えば、燃焼用空気を放射状に供給する形状を有するものであってもよい。

【0039】

これにより、空気供給器３０は、例えば、燃焼用空気の供給を炉体１０の形状等に合わせて行うことが可能になる。

【0040】

灰排出管３３は、灰排出室２１からウインドボックス３２内に落下した残渣１ａを外部に排出する。具体的に、灰排出管３３は、図６に示すように、バルブ３３ａが開口されたことに応じて、ウインドボックス３２に堆積された残渣１ａを外部に排出する。

【0041】

すなわち、ケーシング２０の底部に複数の空気孔２０ａを設けたことにより、灰排出室２１に堆積された残渣１ａの一部がウインドボックス３２内に落下する可能性がある。そのため、作業者は、例えば、必要に応じてバルブ３３ａを開口させることによって、ウインドボックス３２に落下した残渣１ａを外部に排出する。

【0042】

これにより、空気供給器３０は、例えば、燃焼室１１に対する燃焼用空気の供給効率の低下を防止することが可能になる。

【0043】

なお、空気供給器３０が燃焼室１１に対して燃焼用空気を供給する場合、ケーシング２０の灰排出口２３からの燃焼用空気が漏れを防止する必要がある。そのため、灰排出口２３には、図１に示すように、空気供給器３０から供給された燃焼用空気が外部に漏れることを防止しつつ、残渣１ａを外部に排出することが可能な二重ゲート２３ａ（以下、排出器２３ａとも呼ぶ）が設置されるものであってよい。また、灰排出口２３には、例えば、ロータリーバブル（図示せず）が設置されるものであってもよい。他にも、例えば、水封のように、残渣１ａ自体によって排出口２３を物理的に封止するものであってもよい。

【0044】

これにより、焼却炉１００では、ケーシング２０の気密性を維持し、かつ、燃焼室１１に対する燃焼用空気の供給と灰排出口２３からの残渣１ａの排出とを同時に行うことが可能になる。そのため、焼却炉１００では、例えば、灰排出口２３から残渣１ａを排出する場合であっても、燃焼室１１に対する燃焼用空気の供給を継続させることが可能になり、燃焼室１１における汚泥１の焼却を継続することが可能になる。

【0045】

［第２の実施の形態における焼却炉２００］
次に、第２の実施の形態について説明を行う。図７は、第２の実施の形態における焼却炉２００の概略構成図である。第２の実施の形態では、灰排出口をさらに追加した焼却炉について説明する。なお、以下、第１の実施の形態において説明した焼却炉１００と異なる点についてのみ説明を行う。

【0046】

第２の実施の形態におけるケーシング２０は、灰排出室２１と、スクリュー２２と、灰排出口２３とに加え、灰排出口２４を有する。灰排出口２４には、灰排出口２３と同様に、例えば、二重ゲート２４ａが設置されている。

【0047】

また、第２の実施の形態におけるスクリュー２２は、スクリュー軸２２ａと、スクリュー羽根２２ｃとを有し、スクリュー軸２２ａの回転方向を正逆切り替えることで、灰排出室２１に堆積された残渣１ａを灰排出口２３及び灰排出口２４の近傍に移送する。

【0048】

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２３側の端部から灰排出口２４側の端部に向けて螺旋状に延在する。

【0049】

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、スクリュー軸２２ａの正方向の回転に伴って、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側に堆積された残渣１ａをスクリュー羽根２２ｃによって灰排出口２３の近傍に移送させることが可能になり、残渣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。

【0050】

また、本実施の形態におけるスクリュー２２は、例えば、スクリュー軸２２ａの逆回転の回転に伴って、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側に堆積された残渣１ａをスクリュー羽根２２ｃによって灰排出口２４の近傍に移送させることが可能になり、残渣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。

【0051】

そのため、スクリュー２２は、スクリュー羽根２２ｃを有し、さらに、正方向と逆方向の運転を同程度の時間行うことで、灰排出室２１の底部における各位置に堆積された残渣１ａを均等に排出することが可能になる。また、スクリュー２２は、スクリュー軸２２ａの正逆回転を交互に行うことで、排出時において炉体１０内の撹拌効果を得ることが可能になる。

【0052】

第１及び第２の実施の形態の焼却炉によれば、被焼却物を均一に燃焼することができる。そのため、燃焼用空気が均一に供給されないことによる燃焼場の不均一が発生し、未燃の汚泥が発生する可能性を抑制することが可能になる。すなわち、第１及び第２の実施の形態の焼却炉によれば、燃焼効率の低下を抑制することが可能になる。

【符号の説明】

【0053】

１：汚泥 １ａ：残渣
１０：炉体 １１：燃焼室
１２：汚泥投入口 １３：排ガス排出口
２０：ケーシング ２１：灰排出室
２２：スクリュー ２２ａ：スクリュー軸
２２ｂ：スクリュー羽根 ２２ｃ：スクリュー羽根
２３：灰排出口 ２３ａ：二重ゲート
２４：灰排出口 ２４ａ：二重ゲート
２５：モータ ３０：空気供給器
３１：空気供給管 ３２：ウインドボックス
３３：灰排出管 ３３ａ：バルブ
１００：焼却炉 ２００：焼却炉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】