特許 7689712 焼却炉及び焼却方法

(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】2025-05-30

(45)【発行日】2025-06-09

(54)【発明の名称】焼却炉及び焼却方法

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/00 20060101AFI20250602BHJP

   F23G 5/44 20060101ALI20250602BHJP

【ＦＩ】

F23G5/00 119F

F23G5/44 C

F23G5/44 D

F23G5/44 F

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021008986

(22)【出願日】2021-01-22

(65)【公開番号】P2021116999

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2024-01-19

(31)【優先権主張番号】P 2020008612

(32)【優先日】2020-01-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】599058899

【氏名又は名称】橋本 恭一

(74)【代理人】

【識別番号】100101605

【弁理士】

【氏名又は名称】盛田 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】橋本 恭一

【審査官】柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－３１０４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３０４０９０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５０－０３１７７９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０９－０２１５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０７－０３２３３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－００９７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３０８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７９４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１８０７２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｇ ５／００

Ｆ２３Ｇ ５／４４

Ｆ２３Ｍ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外壁で囲まれた焼却物収容空間の中央部に、底部から立ち上がり、内外に連通する孔が形成されるとともに焼却物を保持できる筒状の燃焼壁部を設け、この燃焼壁部の近傍において上記焼却物が燃焼させられる焼却炉であって、
上記燃焼壁部の内部空間に連通するとともに上方に向けて延びる煙突と、
上記焼却物収容空間内に空気を供給できる空気供給手段と、
上記焼却物収容空間の上部から上記外壁の外側を経由して上記燃焼壁部の内部空間の下部に連通し、上記焼却物収容空間の上方から上記燃焼壁部の内部空間に空気を流動させる空気流動通路とを備え、
上記空気供給手段は、空気供給ファンを備えて構成されているとともに、 上記焼却物収容空間の上部に上記空気を供給する上部吹き出し口と、 上記焼却物収容空間の下部に上記空気を供給する下部吹き出し口とを備える一方、
上記焼却物収容空間の上部における上記煙突の外面に沿って設けられて上記空気流動通路に連通する空気吸入口を備える、焼却炉。

【請求項2】

上記外壁を囲うように所定の隙間を開けて設けられた断熱壁を備え、上記隙間が、上記焼却物収容空間と上記燃焼壁部の内部空間に連通させられて、上記空気流動通路を構成している、請求項１に記載の焼却炉。

【請求項3】

上記燃焼壁部は、円筒状の下方燃焼壁部と、上記下方燃焼壁部から上方に延出する円錐側面状の上方燃焼壁部とを備え、上記上方燃焼壁部の上方から、上記煙突が延出させられており、
上記上方燃焼壁部の側方周囲に所定の隙間を開けて形成されるとともに、下方が上記焼却物収容空間に開口する円錐側面状のスカート部が設けられている、請求項１又は請求項２に記載の焼却炉。

【請求項4】

上記外壁の上部に、焼却物を投入する投入口が設けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の焼却炉。

【請求項5】

上記投入口は、焼却物収容空間に貫通して設けられ、内部に焼却物投入空間を有する筒状に形成されているとともに、
上記焼却物投入空間の下方に設けられて上記焼却物投入空間の内側を閉鎖できる内方蓋部と、上記焼却物投入空間の上方に設けられて上記焼却物投入空間の外側を覆う外方蓋部とを備え、
上記外方蓋部が閉状態にあるとき、上記内方蓋部が上記焼却物収容空間に向けて開状態に保持されているとともに、上記外方蓋部が外部空間に向けて開状態にあるとき、上記内方蓋部が閉状態に保持されるように構成されている、請求項４に記載の焼却炉。

【請求項6】

上記外方蓋部と上記内方蓋部は、リンク機構によって連結されている、請求項５に記載の焼却炉。

【請求項7】

上記投入口は、焼却物収容空間に貫通して設けられており、
上記外壁の外側において、上記投入口を開閉可能に覆う蓋部を備え、
上記外壁の内側における上記投入口の上縁部に、上記空気供給手段から空気が供給されるとともに、上記投入口を覆うように層状の空気流を吹き出す空気吹き出し手段が設けられている請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の焼却炉。

【請求項8】

上記空気流動通路の所定箇所に、空気の流動量を調節する流動量調節手段が設けられて
いる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の焼却炉。

【請求項9】

上記空気供給手段から、上記焼却物収容空間を経ることなく、上記空気流動通路を介して上記燃焼壁部の内側へ空気を送ることができる流路切替え弁を備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の焼却炉。

【請求項10】

上記空気流動通路の下端部に、上記燃焼壁部の内部空間ヘ流入する空気の流動を規制する上記流動量調節手段を設けた、請求項８に記載の焼却炉。

【請求項11】

上記流動量調節手段が、上記燃焼壁部の下縁部に所定の隙間を開けて対向する縁部を有し、上記燃焼壁部の内部空間への空気の流動を規制する空気流動規制壁部である、請求項１０に記載の焼却炉。

【請求項12】

少なくとも上記焼却物収容空間内の上記煙突の外周を囲むように、円筒状の冷却水流動路が設けられ、
上記冷却水流動路は、上記焼却物収容空間の上方から上記煙突の下端部に向けて冷却水が流動させられる第１の流動路と、上記第１の流動路に連通するとともに上記煙突の下端部から上方に向けて冷却水が流動させられる第２の流動路とを備えて構成されており、
上記第２の流動路の上端部に冷却水排出口が設けられている、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の焼却炉。

【請求項13】

外壁で囲まれた焼却物収容空間の中央部に、底部から立ち上がり、内外に連通する孔が形成されるとともに焼却物を保持できる筒状の燃焼壁部を設け、この燃焼壁部の近傍において上記焼却物が燃焼させられる焼却炉における焼却方法であって、
上記焼却炉は、
上記燃焼壁部の内部空間に連通するとともに上方に向けて延びる煙突と、
上記焼却物収容空間内に空気を供給できる空気供給手段と、
上記焼却物収容空間の上部から上記外壁の外側を経由して上記燃焼壁部の内部空間の下部に連通する空気流動通路とを備え、
上記空気供給手段は、空気供給ファンを備えて構成されているとともに、 上記焼却物収容空間の上部に上記空気を供給する上部吹き出し口と、 上記焼却物収容空間の下部に上記空気を供給する下部吹き出し口とを備える一方、
上記焼却物収容空間の上部における上記煙突の外面に沿って設けられて上記空気流動通路に連通する空気吸入口を備えて構成されており、
上記焼却物収容空間内の上部と下部に空気を供給するとともに、上記焼却物収容空間の上方に設けた上記空気吸入口から上記燃焼壁部の内部空間に空気を流動させながら上記焼却物を焼却する、焼却炉における焼却方法。

【請求項14】

上記外壁を囲うように所定の隙間を開けて設けられた断熱壁を備え
上記隙間が上記空気流動通路を構成するとともに、上記焼却物収容空間内の空気を、上記外壁の外面に沿って上記燃焼壁部の内部空間に流動させながら上記焼却物を焼却する、請求項１３に記載の焼却炉における焼却方法。

【請求項15】

少なくとも、焼却炉の運転開始時において、上記空気供給手段から上記焼却物収容空間への空気供給量、及び／又は上記焼却物収容空間内から上記燃焼壁部の内部空間に流動する空気量を制限する、請求項１３又は請求項１４のいずれか１項に記載の焼却炉における焼却方法。

【請求項16】

少なくとも、焼却炉の運転開始時において、上記空気供給手段から上記焼却物収容空間への空気の流動を遮断又は制限するとともに、
上記空気供給手段から、上記空気流動通路を介して上記燃焼壁部の内部空間に空気を流動させる、請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の焼却炉における焼却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、焼却炉に関し、詳しくは、焼却物を高温で効率よく燃焼させることができるとともに、煙突からの排気温度を低下させることができ、さらに、燃焼ガスが焼却物収容空間から漏れ出るのを防止できる焼却炉に関する。

【背景技術】

【0002】

農家や学校等で従来から使用されてきた小型焼却炉は、燃焼温度が低く不完全燃焼ガスを排出しやすい。また、ダイオキシン対策も施しにくいことから、使用が制限されることが多くなっている。このため、焼却物を高温で燃焼させることが可能であるとともに、塵芥等の排出をも低減できる小型焼却炉の開発が望まれている。

【0003】

上記問題を解決する目的で、たとえば、実用新案登録第２５５０５７２号公報に記載されているような小型焼却炉が提案されている。この焼却炉は、底部ロストル及び垂直ロストルを設けるとともに、上記垂直ロストル上方に再々燃焼室を設け、不完全燃焼ガスを充分に燃焼させて有害ガス等が発生しないように構成している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

焼却炉においてダイオキシンを発生させないためには、燃焼温度、燃焼時間、攪拌条件等が重要な要素となる。平成９年１月の「ゴミ処理に係るダイオキシン類発生防止等ガイドライン」では、燃焼温度８５０℃以上（９００℃以上が望ましい）、滞留時間２秒以上、かつ炉形状や２次燃焼空気等の供給方法を考慮することにより、効果的な燃焼ガスの攪拌を行い、完全燃焼を達成することが要求されている。

【0005】

しかしながら、上記公報に記載されているような従来の小型焼却炉では、ロストル内の温度を８５０℃以上に保持することができても、燃焼室全体の温度を８５０℃以上にすることは困難である。すなわち、焼却物を収容した空間側では低温での燃焼が起こり、不完全燃焼したガスが炉内に充満して焼却物投入口近傍から炉外に漏れ出ることも多い。

【0006】

また、垂直ロストル内で燃焼させられるガス等は、ロストル下方から供給される２次燃焼空気によって燃焼させられるが、２次燃焼空気をロストル下方に設けた外気採り入れ口から直接導入してそのまま垂直ロストルないし底部ロストル内に供給するため、上記ロストル近傍の温度を大幅に低下させる。このため、上記温度に達しない部分も生じるものと推測される。

【0007】

さらに、２次燃焼空気は、垂直ロストル内の燃焼によって生じる上昇気流によって炉内に導入されて、垂直ロストルないし煙突に導かれるため、２次燃焼空気と不完全燃焼に係るガスとが充分に混合されているとは考えにくい。

【0008】

一方、高温の焼却排気ガスを大気に放出する場合、ばいじん中の金属が触媒となり、空気中の有機物からダイオキシンが合成されるデノボ合成が生じるとされている。このデノボ合成は、３００℃付近で最も生じやすいとされている。したがって、小型焼却炉ではロストル近傍の燃焼温度を高く維持するとともに、煙突から排出される排気ガスの温度を上記温度より低下させる必要がある。

【0009】

上記公報に記載されている焼却炉においては、煙突の下端部に再々燃焼室を設けて煙突内でも燃焼を促進しているため、その分排気温度が高くなる。したがって、上記デノボ合
成も生じやすい。

【0010】

また、焼却物収容空間内には、不完全燃焼ガスや悪臭ガスが充満することが多い。小型の焼却炉では、上部あるいは側部に焼却物投入口が設けられており、焼却作業中に焼却物を上記焼却物収容空間から所定の間隔で投入することが多い。このとき、不完全燃焼ガスや悪臭ガスが、炉外に漏れ出る恐れがある。

【0011】

本願発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであって、上記従来の問題を解決し、炉内において燃焼温度を高めることにより焼却物を完全燃焼させてダイオキシンの発生を防止し、一方、煙突からの排気温度を低減させることによりダイオキシンのデノボ合成を抑制でき、さらに、収容された焼却物から生じるガスが焼却物収容空間に充満することがない焼却炉を提供することをその課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本願発明は、外壁で囲まれた焼却物収容空間の中央部に、底部から立ち上がり、内外に連通する孔が形成されるとともに焼却物を保持できる筒状の燃焼壁部を設け、この燃焼壁部の近傍において上記焼却物が燃焼させられる焼却炉であって、上記燃焼壁部の内部空間に連通するとともに上方に向けて延びる煙突と、上記焼却物収容空間内に空気を供給する空気供給手段と、上記焼却物収容空間の上部から上記外壁の外側を経由して上記燃焼壁部の内部空間の下部に連通し、上記焼却物収容空間の上方から上記燃焼壁部の内部空間に空気を流動させる空気流動通路とを備えて構成される。上記空気供給手段は、空気供給ファンを備えて構成されているとともに、上記焼却物収容空間の上部に上記空気を供給する上部吹き出し口と、 上記焼却物収容空間の下部に上記空気を供給する下部吹き出し口とを備える。また、上記焼却物収容空間の上部における上記煙突の外面に沿って設けられて上記空気流動通路に連通する空気吸入口を備える。

【0013】

本願発明では、外壁で囲まれた焼却物収容空間の中央部に、底部から立ち上がる筒状の燃焼壁部を設け、この燃焼壁部の外面と上記外壁の内面との間に焼却物収容空間が設けられる。上記燃焼壁部は、内外に連通する孔が形成されるとともに焼却物を保持できるように構成される。そして、上記燃焼壁部の近傍において上記焼却物が燃焼させられる。上記燃焼壁部内には、燃焼に必要な空気が供給されるため、上記焼却物は、上記燃焼壁部近傍で燃焼させられ、燃焼残滓は上記燃焼壁部の孔から上記燃焼壁部の内部空間の底部に排出される。このため、燃焼残滓が、上記焼却物収容空間や上記燃焼壁部の近傍から自動的に除去されて焼却物を効率よく燃焼させることができる。上記孔の形態は特に限定されることはない。たとえば、丸棒を所定の隙間（孔）を開けて筒状に並べたり、板状の筒体に所定形状の開口（孔）を所定間隔で設けたり、燃焼壁部の一部又は全部を網状に形成することもできる。

【0014】

また、本願発明では、上記焼却物収容空間内に空気を供給する空気供給手段が設けられる。上記燃焼壁部の内部空間は煙突に繋がっているため、定常的な燃焼状態で、上記燃焼壁部の内側は上記焼却物収容空間に対して負圧となる。上記焼却物収容空間に対する上記空気供給手段を設けることにより、上記燃焼壁部近傍の焼却物には、上記燃焼壁部の内部空間側からのみならず、上記焼却物収容空間側からも燃焼空気が供給される。上記焼却物収容空間側から燃焼空気を供給することにより、上記燃焼壁部近傍の焼却物の燃焼を促進し、焼却物を効率よく燃焼させることができる。特に、始動時には、上記燃焼壁部の内部空間をバーナー等で加熱するが、焼却物収容空間側から燃焼壁部近傍に空気を供給することにより、燃焼壁部近傍の焼却物の燃焼が促進されて、定常運転までの時間を短縮することもできる。

【0015】

上記空気供給手段は、外気を導入する導入口と、空気供給ファンと、上記焼却物収容空間に空気を送り込む吹き出し口とを備えて構成することができる。また、上記吹き出し口として、上記焼却物収容空間の上部に空気を供給する上部吹き出し口と、上記焼却物収容空間の下部に空気を供給する下部吹き出し口とを備えて構成するのが望ましい。上記焼却物収容空間に収容される焼却物の密度が高くなると、上記焼却物中の空気の流動抵抗が大きくなり、上記燃焼壁部近傍まで充分な空気が流動しない恐れがある。上記下部吹き出し口を設けることにより、焼却物の下方内部にまで空気を送り込むことができるため、燃焼壁部近傍まで充分な空気を供給することができる。上記上部吹き出し口及び上記下部吹き出し口の構成は特に限定されることはない。たとえば、上記上部吹き出し口を上記焼却物収容空間の上端部に設ける一方、上記上部吹き出し口に連通するパイプを上記外壁の内側に沿って上記焼却物収容空間の底部近傍まで延出させて上記下部吹き出し口を構成することができる。

【0016】

また、本願発明では、上記焼却物収容空間の上部に設けた空気吸入口から上記外壁の外側を経由して上記燃焼壁部の内部空間の下部に連通し、上記焼却物収容空間の上方から上記燃焼壁部の内部空間に空気を流動させる空気流動通路を設けることができる。

【0017】

上記空気流動通路によって、焼却物収容空間内の空気が上記燃焼壁部の内側へ導かれることになる。すなわち、上記焼却物収容空間の上方から空気が吸い出されて、この空気が燃焼用空気として用いられる。これにより、焼却物収容空間の上方に不完全燃焼ガスや悪臭が充満することがなくなり、外部に漏れ出ることもなくなる。また、燃焼壁部で定常的な燃焼が生じている場合、上記燃焼壁部の内部空間は煙突に向かって燃焼ガスが流動させられるため、上記燃焼壁部の内部空間及び上記空気流動通路が負圧となり、焼却物収容空間内の空気が上記負圧によって自動的に吸引されて、上記燃焼壁部へ導かれる。

【0018】

なお、始動時には、上記燃焼壁部近傍の燃焼が充分ではないため煙が発生しやすく、上記煙が焼却物収容空間内に充満して、外壁の隙間や上記燃焼壁部にいたる空気流動通路の隙間等から上記煙が漏れ出る恐れがある。上記不都合を回避するため、上記空気供給手段から供給される空気量を制限したり、上記空気流動通路の所定箇所に、空気の流動量を調節する流動量調節手段を設けることができる。また、上記空気供給手段から上記焼却物収容空間を経ることなく、上記空気流動通路を介して上記燃焼壁部の内側へ空気を送ることができる流路切替え弁を設けることができる。これにより、上記焼却物収容空間内に充満した煙が漏れ出るのを防止できるとともに燃焼を促進することができる。燃焼壁部の燃焼効率を高めるため、上記空気流動通路内に電動ファン等を設けることもできる。一方、定常状態では、焼却物収容空間に空気を送り込む空気供給ファンを停止させても、上記燃焼壁部の内部空間が負圧となるため空気が上記焼却物収容空間から上記空気流動通路に吸い込まれ、上記焼却物収容空間内に外気を導入することができる。このため、定常燃焼状態においては、電動ファン等の装置を用いることなく、焼却物を燃焼させることも可能となる。

【0019】

しかも、定常燃焼状態では、継続的に焼却物収容空間の上部から空気が吸い出されるため、焼却物を追加投入するために投入口を開口した場合にも、上記投入口から不完全燃焼ガスや悪臭が漏れ出るのを防止できる。なお、空気流動通路にファンを設けることにより、燃焼壁部の内部空間により大量の空気を送り込むように構成して、定常的な焼却となるまでの時間を短縮することもできる。さらに、上記空気流動通路に焼却物の種類や量に応じて、上記燃焼壁部へ送られる空気量を調節するための空気流動量調節手段を設けることもできる。たとえば、吸い込み口の開口度合いを調節できる調節手段を設けることができる。

【0020】

また、上記空気流動通路を、上記外壁に沿って設けることにより、上記空気流動通路を流れる空気の温度が高められる。このため、上記燃焼壁部の内部空間に供給される燃焼空気の温度が高まり、燃焼効率を高めることができる。

【0021】

上記外壁を囲うように所定の隙間を開けて設けられた断熱壁を設け、上記隙間が、上記焼却物収容空間と上記燃焼壁部の内部空間に連通させられて、上記空気流動通路となるよ
うに構成できる。上記構成を採用すると、流動する空気がより加熱されて上記燃焼壁部の内部空間に導かれるため、上記燃焼壁部近傍の燃焼を促進し、燃焼効率をより高めることができる。上記断熱壁は、上記外壁の一部に設けることもできるし、上記外壁の全体を覆うように構成することもできる。また、上記空気流動通路を構成する上記隙間の大きさは特に限定されることはない。

【0022】

さらに、上記断熱壁と上記外壁との間に空気が流動する隙間が形成されるため、断熱壁の外側の温度が高くなることもない。このため、断熱壁に接触しても火傷等をする恐れもなくなる。

【0023】

上記燃焼壁部を、円筒状の下方燃焼壁部と、上記下方燃焼壁部から上方に延出する円錐側面状の上方燃焼壁部とを備えて構成し、上記上方燃焼壁部の上方から、上記煙突を延出させることができる。この構成によって、上記燃焼壁部の面積を大きく設定することが可能となり、焼却効率を高めることができる。なお、上記下方燃焼壁部には、上記内部空間に連通する孔を形成する必要があるが、上記上方壁部については、上記孔を形成してもよいし、形成しなくともよい。

【0024】

さらに、上記上方燃焼壁部の側方に所定の隙間を開けて形成されるとともに、下方が上記焼却物収容空間に開口する円錐側面状のスカート部を形成するのが望ましい。上記スカート部を設けることにより、上記焼却物が上記上方壁部の周囲に密集して、上記上方壁部に設けた孔を塞ぐのを防止できる。また、上記スカート部の下縁を、上記下方燃焼壁部の外周部より外側へ延出するように設けることにより、上記下方燃焼壁部の周囲の焼却物に、上方の焼却物からの圧力が作用するのを防止することができる。このため、上記燃焼壁部近傍の焼却物の密度が高まるのを防止することもできる。上記構成によって、上記空気供給手段からの空気を、上記燃焼壁部近傍まで確実に流動させることが可能となる。これにより、上記燃焼壁部近傍の燃焼を促進し、焼却効率を高めることができる。上記スカート部と上記上方燃焼壁部の間に設けられる隙間の大きさは特に限定されることはないが、少なくとも上記下方燃焼壁部に設けた孔の直径より大きく設定するのが好ましい。

【0025】

上記外壁の上部に、焼却物を投入する投入口が設けられる。本願発明では、上記空気流動通路に、上記焼却物収容空間内の空気が吸い出されるため、上記焼却物収容空間内を負圧に保持することができる。これにより、上記投入口を開けた状態でも、上記焼却物収容空間から、煙や悪臭が漏れ出るのを防止することができる。

【0026】

さらに、上記断熱壁を設けた場合、上記投入口を、上記外壁及び上記断熱壁を貫通して設け、内部に焼却物投入空間を有する筒状に形成するとともに、上記焼却物投入空間の下方に設けられた内方蓋部と、上記焼却物投入空間の上方に設けられた外方蓋部とを備えて構成することができる。そして、上記外方蓋部が閉状態にあるとき、上記内方蓋部が上記内部空間に向けて開状態に保持されているとともに、上記外方蓋部が外部空間に向けて開状態にあるとき、上記内方蓋部が閉状態に保持されるように構成することができる。この構成を採用することにより、焼却物を投入する際に、焼却物収容空間が大気に開放されることがなくなり、投入口からの煙や悪臭が漏れ出るのを阻止することが可能となる。

【0027】

上記外方蓋部と上記内方蓋部の構成は特に限定されることはない。例えば、これら蓋部をリンク機構によって連結して構成することができる。

【0028】

また、上記投入口を、上記外壁及び上記断熱壁を貫通して設け、上記外壁の外側において、上記投入口を開閉可能に覆う蓋部を設けるとともに、外壁内面の上記投入口の上縁部に、上記空気供給手段から空気が供給されるとともに、上記投入口を覆うように層状の空気流を吹き出す空気吹き出し手段を設けることができる。

【0029】

上記構成を採用することにより、上記空気吹き出し手段から吹き出された空気が、上記投入口を設けた外壁の内面に沿って下方に流動し一種のエアカーテンが形成される。上記エアカーテンを構成する空気流は、焼却物の上方及び煙突の外面に沿って流動させられ、上記焼却物収容空間の上部に設けた吸入口から空気流動通路へと導かれる。これにより、焼却物から発生する悪臭や煙が、上記投入口から漏れ出るのを防止できる。

【0030】

上記空気吹き出し手段の構成は特に限定されることはなく、上記投入口の内側を覆う層状の気流を発生させる種々の手段を採用できる。

【0031】

上記煙突部分の温度を低下させるため、少なくとも上記焼却物収容空間内の上記煙突の外側に、円筒状の冷却水流動路を設けることができる。上記冷却水流動路は、上記焼却物収容空間の上方から上記煙突の下端部に向けて上記冷却水が流動させられる第１の流動路と、上記第１の流動路に連通するとともに上記煙突の下端部から上方に向けて上記冷却水を流動させる第２の流動路とを備えて構成し、上記第２の流動路の上端部に冷却水排出口を設けることができる。この構成によって、上記煙突の温度及び煙突を流動する排気ガスの温度を低下させて、ダイオキシン等の生成を阻止することが可能となる。また、煙突の温度を低下させることができるため、煙突の熱による損傷を防止できる効果もある。

【0032】

さらに、上記第２の流動路の上端に、上記煙突内に開口する環状開口部を設けるとともに、上記環状開口部の上方に、煙突内に冷却水を噴射する噴射口を設けることができる。煙突内に冷却水を噴射することにより、排気ガスの温度をより低減させることができる。また、上記燃焼壁部から燃焼ガスとともに流動する一部の焼却灰を、上記冷却水とともに煙突の内面に付着させ、煙突内面を流動させて、上記開口部を介して上記排出口に排出することができる。これにより、排気中の微粒子を、上記冷却水を用いて回収し、大気中に放出されるのを防止することができる。

【0033】

本願発明では、上記空気流動通路を介して、焼却物収容空間内の空気が流動させられ、上記焼却物収容空間の上部から燃焼壁部の内部空間に導くように構成されている。一方、燃焼に必要な空気量は、運転開始時と定常運転時には異なり、また、焼却物の種類によっても異なる。また、焼却物収容空間内に発生する煙等の量も焼却物の種類や燃焼温度によって異なる。このため、上記空気流動通路の所定箇所に、空気の流動量を調節する流動量調節手段を設けるのが好ましい。上記流動量調節手段によって、上記空気供給手段から上記焼却物収容空間への空気の流動を遮断又は制限する一方、上記空気供給手段から、直接上記空気流動通路を介して上記燃焼壁部の内部空間に空気を流動させることが可能となる。

【0034】

上記流動量調節手段の構成は特に限定されることはない。たとえば、焼却物収容空間の吸い込み口に、バタフライ弁や可動式の邪魔板等を設けて、流動量を調節するように構成することができる。また、流動量を調節できる電動ファンを上記空気流動通路内に設けることもできる。

【0035】

また、運転開始時等において、上記焼却壁部の内部空間に向けて、バーナー等からの火炎が投入されるが、上記空気流動通路と上記焼却壁部との接続部の開口が大きい場合、上記開口近傍の圧力が負圧にならず、上記空気流動通路を流動する空気が、上記バーナーを設置した開口部分から漏れ出る恐れがある。特に、運転開始時には、上記空気流動通路を流れる空気に、上記焼却物収容空間の上方に滞留した煙や悪臭が含まれることもあり、不都合である。

【0036】

上記不都合を回避するため、上記空気流動通路の下端部に、上記燃焼壁部の内部空間ヘ
流入する空気の流動を規制する上記流動量調節手段を設けることができる。

【0037】

たとえば、上記流動量調節手段として、上記燃焼壁部の下縁部に所定の隙間を開けて対向する縁部を有し、上記燃焼壁部の内部空間への空気の流動を規制する空気流動規制壁部を設けることができる。

【0038】

上記空気流動規制壁部を設けることにより、上記空気流動通路の出口から上記燃焼壁部の内部空間に到る部分の流動面積が絞られ、空気の流動量を制限できるとともに上記燃焼壁部の内部空間内の負圧が、上記空気流動通路の出口に直接作用する。このため、上記空気流動通路出口から流れ出る空気を上記燃焼壁部の内部空間内に円滑に流動させることができる。この結果、上記バーナーへの燃焼空気供給口等から上記空気流動通路から流れでる空気が漏れ出るのを防止でき、上記不都合を回避できる。上記空気流動規制壁部は、上記バーナーへの空気供給部分を除いて上記バーナーを囲むように設けることができる。

【0039】

本願発明に係る焼却方法においては、上記焼却物収容空間の上方から上記燃焼壁部の内部空間に空気を流動させながら、上記焼却物が焼却される。この手法を採用することにより、上記焼却物収容空間内が大気に比べて負圧に保持されて、煙や悪臭が漏れ出るのを防止できる。しかも、燃焼壁部に供給される燃焼空気が、上記外壁の熱によって加熱されるため、燃焼壁部近傍の焼却効率を高めることができる。

【0040】

また、断熱壁を採用した構造によると、上記断熱壁の温度が高温になることもなく、安全性も高まる。

【0041】

さらに、上記空気供給手段は空気供給ファンを備えて構成することができるが、少なくとも焼却開始時において、上記空気供給ファンを用いて上記焼却物収容空間内の空気を上記燃焼壁部の内部空間に流動させる一方、定常焼却時において、上記空気供給ファンを作動させることなく焼却物を焼却することも可能となる。

【発明の効果】

【0042】

炉内において燃焼温度を高めることにより焼却物を完全燃焼させてダイオキシンの発生を防止し、一方、煙突からの排気温度を低減させることによりダイオキシンのデノボ合成を抑制でき、さらに、焼却物収容空間から煙や悪臭が漏れ出るのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】実施形態に係る焼却炉の概略を示す縦断面図である。

【図2】投入口の構造及び作動を示す拡大断面図である。

【図3】投入口の構造及び作動を示す拡大断面図である。

【図4】焼却炉の上部構造を示す拡大断面図である。

【図5】焼却炉の下部構造を示す拡大断面図である。

【図6】煙突上部に設けられる水噴射口の構造を示す断面図である。

【図7】図６におけるＶＩＩーＶＩＩ線に沿う断面図である。

【図8】他の実施形態に係る焼却炉の概略を示す縦断面図である。

【図9】空気流動通路の下端部の構造を示す断面図である。

【図10】投入口の他の実施形態を示す拡大断面図である。

【図11】投入口を正面から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

以下、本願発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各部の形態は、本実施形態に限定されることはなく、同様の機能を有する種々の形態を採用できる。

【0045】

図１に示すように、焼却炉１は、内部に焼却物収容空間２を有する中空状の外壁３と、上記焼却物収容空間２の中央部において上記外壁３の底部から立ち上がるように形成された多孔筒状の燃焼壁部４と、上記燃焼壁部４の内部空間４ｃに連通するとともに上方に向けて延びる煙突５とを備えて構成される。

【0046】

上記外壁３は、上下方向中間部が断面正方形状の筒状壁３ａと、この筒状壁３ａの上下に略四角錐状の上方壁３ｂ及び下方壁３ｃを接続した中空形態に形成されており、上記上方壁３ｂに焼却物を投入する投入口６が設けられている。上記外壁３の下方壁３ｃは、上記燃焼壁部４に向かって傾斜するテーパ状に形成されており、上記燃焼壁部４の近傍の焼却物が焼失するにしたがって、周囲の焼却物が上記燃焼壁近傍に順次移動できるように構成している。

【0047】

上記外壁３には、上記焼却物収容空間２に空気を送り込む空気供給手段７が設けられている。本実施形態では、上記空気供給手段７は、上記外壁の外側に設けられる空気供給ファン７ａと、上記空気供給ファン７ａに接続されるとともに、上記焼却物収容空間２の上部に上記空気を供給する上部吹き出し口７ｂと、この上部吹き出し口近傍から上記外壁３の内面に沿って配設され、上記下方壁３ｃ内面に到るパイプの先端から上記焼却物収容空間２の下部に上記空気を供給する下部吹き出し口７ｃとを備えて構成される。

【0048】

上記焼却物収容空間２に空気を送り込むことにより、焼却物の隙間を通って燃焼壁部４の近傍に燃焼空気が供給されるため、燃焼壁部近傍の燃焼を促進することができる。焼却物収容空間２内に投入された焼却物の密度が高い場合、上記上部吹き出し口７ｂから空気を供給しても燃焼壁部４の近傍まで充分な空気を供給できない場合がある。上記下部吹き出し口７ｃを設けることにより、積層される焼却物の内部や下方から上記燃焼壁部４に向かって空気を供給し、燃焼壁部近傍の燃焼効率を高めることができる。特に、始動時における燃焼を促進して、定常状態に至る時間を短縮する効果も期待できる。

【0049】

一方、焼却物収容空間２内に空気を送り込むだけでは、焼却物収容空間２内の気圧が高まり、悪臭をともなった空気が、投入口６等から漏れ出る恐れがある。上記不都合を回避するため、上記焼却物収容空間２の上方から上記燃焼壁部４の内部空間４ｃに空気を流動させる空気流動通路９を設けている。本実施形態では、上記焼却物収容空間２の最上部の上記煙突５の周囲から、上記外壁３の外側を経由して上記燃焼壁部４の内部空間４ｃの下部開口８に連通する空気流動通路９を設けている。

【0050】

本実施形態に係る上記空気流動通路９は、上記外壁３を囲うように所定の隙間を開けて設けられた断熱壁１０を設け、上記隙間が、上記焼却物収容空間２と上記燃焼壁部４の内部空間４ｃに連通させられて、上記空気流動通路９を構成している。

【0051】

上記焼却物収容空間２の上部から空気を吸い出す空気流動通路９を設けているため、上記空気供給手段７から空気を送り込んでも、煙やガスとともに上記空気流動通路９に吸引されるため、上記投入口６等から漏れ出る恐れもない。しかも、上記空気流動通路９は、燃焼壁部４の内部空間４ｃに連通しているため、焼却物収容空間２において発生した悪臭やガスは燃焼壁部４の内部空間４ｃで熱により分解されて無害な排気ガスとして排出される。

【0052】

さらに、図１に示すように、上記断熱壁１０によって、上記燃焼壁部４に接続された上記外壁３の外面が外部に露出することはない。このため、上記断熱壁１０が高温になることはなく、誤って接触した場合にも火傷を負う恐れもない。また、焼却物収容空間２内の空気が上記外壁３の外面に沿って流動させられるため、上記空気の温度が高められ、この空気が燃焼用に用いられるため、上記燃焼壁部４における燃焼を促進することもできる。

【0053】

なお、焼却状態が安定した後（定常状態）は、燃焼壁部４の内部空間４ｃの温度が上昇して排気ガスの流動速度も高まる。このため、燃焼壁部４の内部空間４ｃが負圧となり、ファン等を用いることなく焼却物収容空間２内の空気を吸引することができる。したがって、定常状態となった後は、上記空気供給ファンを停止することもできる。さらに、焼却物や燃焼状態に応じて、上記燃焼壁部４の内部空間に供給する空気量を調節できる手段、たとえば、上記電動ファンの出力を調節できる電動ファン出力調整装置や吹き出し口に種々の流量調節手段を設けることができる。また、上記空気流動通路内を流動する空気量を調節できる流量調節弁７７を設けることができる。さらに、運転開始時には、燃焼壁部近傍から多量の煙が発生する場合がある。このような場合、焼却物収容空間内に空気を供給すると、外壁３の隙間や断熱壁１０の隙間から煙が漏れでる恐れがある。上記不都合を回避するため、上記空気供給ファン７ａから、上記焼却物収容空間２を経ることなく、上記空気流動通路９を介して上記燃焼壁部４の内側へ空気を送ることができる流路切替え弁８８を設けることができる。

【0054】

図５に示すように、上記燃焼壁部４は、下方に上記空気流動通路９に連通する下部開口８が設けられた円筒状の下方燃焼壁部４ａと、上記下方燃焼壁部４ａから上方に延出する円錐側面状の上方燃焼壁部４ｂとを備え、上記上方燃焼壁部４ｂの上部から、上記煙突５が延出させられている。上記下方燃焼壁部４ａと上記上方燃焼壁部４ｂには、多数の孔１１ａ，１１ｂが形成されている。上記孔１１ａ及び１１ｂは、焼却物が上記燃焼壁部４の内部空間４ｃ内に進入できない大きさに設定される。

【0055】

上記上方燃焼壁部４ｂの側方周囲には、所定の隙間１２ａを開けて形成されるとともに、下方が上記焼却物収容空間２に開口する円錐側面状のスカート部１２が形成されている。上記スカート部１２には、孔は形成されていない。このスカート部１２が、上記上方燃焼壁部４ｂの側面全周を覆うため、投入口６から投入された焼却物が、上記上方燃焼壁部４ｂの周囲に接触することはない。また、上記スカート部１２が、上記下方燃焼壁部４ａの側面上方に傘のように張り出して覆うため、上記下方燃焼壁部４ａの周囲にある焼却物に、上方に積層された焼却物からの圧力が加わることがない。このため、上記燃焼壁部４の周囲に焼却物が密集するのを緩和することができる。

【0056】

上記スカート部１２を設けることにより、上記燃焼壁部４の周囲の通気性を確保することが可能となり、上記空気供給手段７からの空気を、上記燃焼壁部４の近傍まで容易に流動させることが可能となる。また、多量の焼却物を一度に投入した場合も、燃焼壁部４近傍の焼却物の密度が調整されて、焼却物を燃焼壁部の近傍へ円滑に移動させて焼却することができる。

【0057】

図２及び図３に示すように、上記投入口６は、上記外壁３及び上記断熱壁１０を貫通して設けられた筒状の焼却物投入空間６ａと、上記焼却物投入空間６ａの上方に設けられて上記焼却物投入空間６ａの外側を覆う外方蓋部６ｂと、上記焼却物投入空間６ａの下方に設けられて上記焼却物投入空間６ａの内側を閉鎖できる内方蓋部６ｃと、上記外方蓋部６ｂの外面（上面）に設けられた開閉用の把手６ｄとを備えて構成される。

【0058】

図２に示すように、上記外方蓋部６ｂが外部空間に向けて開状態にあるとき、上記内方蓋部６ｃが上記焼却物投入空間６ａの焼却物収容空間側を閉状態に保持する一方、図３に示すように、上記外方蓋部６ｂが閉状態にあるとき、上記内部蓋部６ｃが上記焼却物投入空間６ａに向けて開状態に保持されるように構成されている。上記外方蓋部６ｂと上記内方蓋部６ｃは、リンク機構１３によって連結されている。上記リンク機構１３は、リンク棒１４を介して上記外方蓋部６ｂと上記内方蓋部６ｃとを連結して、上記のように連動するように構成されている。

【0059】

上記構成を採用することにより、上記外方蓋部６ｂを開状態として、上記焼却物投入空間６ａに焼却物を投入する際、内方蓋部６ｃが焼却物投入空間６ａの焼却物収容空間側を閉じるため、悪臭や煙が投入口６から漏れ出ることはない。一方、上記外方蓋部６ｂを閉じることにより、上記内方蓋部６ｃが開けられて、上記焼却物収容空間２に焼却物が投入される。したがって、焼却物を追加投入する際に、悪臭や煙が投入口６から漏れ出ることはない。なお、上記リンク棒１４は、内部のメンテナンス等のため、着脱可能に設けるのが好ましい。

【0060】

図１及び図４に示すように、上記焼却物収容空間２内の上記煙突５の外周を囲むように、円筒状の冷却水流動路１６ｂ，１６ｃが設けられている。上記冷却水流動路は、ポンプ１６ａから延びる配管に接続され、上記焼却物収容空間２の上方から上記煙突５の下端部に向けて冷却水が流動させられる第１の流動路１６ｂと、煙突５の下端部において上記第１の流動路に連通するとともに上方に向けて冷却水が流動させられる第２の流動路１６ｃとを備えて構成されている。上記第２の流動路１６ｃの上端部に冷却水排出口１６ｄが設けられ、排水管１６ｅを介して排水処理手段１７に接続されている。

【0061】

焼却物収容空間２内を貫通する上記煙突５の周囲に冷却水を流動させることにより、煙突内を流動する排気ガスの温度を低下させることができる。また、上記焼却物収容空間２内に収容される焼却物に煙突５内を流れる排気ガスからの熱が作用するのを緩和することができるため、悪臭の発生を防止できる。しかも、本形態では、上記燃焼壁部４に至る煙突５の全周囲の外面を冷却することができるため、上記燃焼壁部４から立ち上がる排気ガスの熱による煙突の損傷を防止することもできる。

【0062】

上記第２の流動路１６ｃは、上記冷却水排出口１６ｄより上方に延びており、上端には、上記煙突５内に開口する環状開口部２０が設けられている。また、上記環状開口部２０の上方に、煙突５内に冷却水を噴射する噴射口１５ｂが設けれている。上記噴射口１５ｂは、ポンプ１５ａから供給される水を煙突内に噴射することができるように構成されており、上記煙突５内を上方に向けて流動する排気ガスが上記水によって冷却される。これにより、煙突から排出される排気ガスの温度を大幅に低下させることができる。また、上記排気ガスに含まれる塵芥が上記噴射水に吸着されるとともに、煙突５の内面に付着させられ、煙突内面を介して上記環状開口部２０に導かれ、上記冷却水排出口１６ｄから排出される。排出された冷却水は、排水処理手段１７によって浄化処理される。この構成によって、排気ガス中の塵芥を除去することもできる。

【0063】

従来の焼却炉においては、焼却に要する空気は、外部から直接焼却炉の中心部分に導入される。このため、焼却物を燃焼している部位の温度が低下しやすい。本実施形態に係る焼却炉１における焼却方法においては、定常状態においては、上記焼却物収容空間２内に空気を供給するとともに、上記焼却物収容空間２の上方から上記燃焼壁部４の内部空間に空気を流動させながら焼却物が焼却される。すなわち、焼却に要する空気は、一旦、焼却物収容空間２に導入され、その後、外壁３に沿って流動させられた後に、燃焼壁部４の内部空間に導かれる。このため、焼却に要する空気の温度が高められるとともに、燃焼壁部４の内部空間における焼却温度も高まる。したがって、焼却効率が高まり、不完全燃焼ガス、塵芥及びダイオキシン等の発生を低下させることができる。

【0064】

しかも、本実施形態では、上記外壁３を囲うように所定の隙間を開けて設けられた断熱壁１０を設け、上記隙間が上記空気流動通路９を構成するように構成しているため、上記断熱壁１０は外壁３に対して空気層を介して配置されることになる。したがって、断熱壁の外面の温度が高くなることもなく、作業者が接触しても火傷等を負う恐れもなくなるため、安全性が大幅に高まる。

【0065】

図８から図１１に本願発明の他の実施形態を示す。

【0066】

本実施形態は、焼却壁部４の下方における空気流動通路９の構造と、焼却物投入口２０１の構造に特徴がある。なお、共通の部材には、同一の符号を付してある。

【0067】

上記下方焼却壁部４ａの下縁部は、上記焼却物収容空間２を構成する下方壁３ｃの下縁部と接合されている。

【0068】

本実施形態では、空気流動通路９の下部に、上縁部が上記下方焼却壁部４ａと上記下方壁３ｃとの接合部２２２に所定の隙間２２１を開けて対向するように、底部２２３から断面台形状に立ち上がる空気流動規制壁部２２０が設けられている。

【0069】

上記空気流動規制壁部２２０を設けることにより、上記空気流動通路９から上記隙間２２１を介して上記燃焼壁部４の内部空間４ｃに流入する空気の流動量が絞られる。これにより、上記バーナー１８を設置した空間に、上記空気流動通路９からの空気が入り込むことがなくなり、運転開始時等において上記バーナー１８に燃焼空気を供給する開口等から悪臭や煙が漏れ出るのを防止することができる。

【0070】

図８及び図１０に示すように、投入口２０１が、上記外壁３及び上記断熱壁１０を貫通して設けられている。本実施形態では、上記断熱壁１０の外側において、上記投入口２０１を開閉可能に覆う蓋部２０６が設けられている。上記蓋部２０６は、上部が上記投入口２０１の上縁部に回動可能に連結されており、把手２０８を引っ張ることにより、上記蓋部２０６が開動させられる。

【0071】

一方、上記投入口２０１の外壁３の内側の上部に、上記投入口２０１の内側を覆う層状の空気流２０９を吹き出す空気吹き出し手段２１２が設けられている。上記空気吹き出し手段２１２は、上記投入口２０１の幅方向寸法より長いパイプに、所定間隔で空気吹き出し孔を設けて構成されている。上記空気吹き出し手段２１２に、連結パイプ２１０を介して上記空気供給手段７から空気が供給されており、上記投入口を覆うように層状の空気流が吹き出される。

【0072】

図８に示すように、上記空気流２０９は、焼却物収容空間２に収容された焼却物の上方を中央に向けて流動するとともに、煙突５の外面に沿って上方に向かい、上記焼却物収容空間２の上方に設けられた空気吸入口７ｄから空気流動通路９に流入させられる。

【0073】

上記構成を採用することにより、上記蓋部２０６を開動させて焼却物を投入する際に、上記焼却物収容空間２が外側と連通させられても、上記焼却物収容空間２から悪臭や煙が漏れ出るのを防止することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0074】

本願発明によって、焼却物を高温で効率よく燃焼させることができるとともに、煙突からの排気温度を低下させることができ、さらに、燃焼ガスが焼却物収容空間から漏れ出るのを防止できる焼却炉を提供することができる。

【符号の説明】

【0075】

１ 焼却炉
３ 外壁
２ 焼却物収容空間
４ 燃焼壁部
５ 煙突
７ 空気供給手段
９ 空気流動通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】