水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉
【課題】廃熱ボイラを採用したときの竪型ごみ焼却炉のエネルギー効率の向上を図ると同時に、燃焼熱の損失と排ガス量の増大を解消でき、さらに、クリンカ等の防止性能にも優れる、水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉を提供する。
【解決手段】竪型の焼却炉の内壁をなす耐火物製の炉壁２と、焼却炉内を燃焼室１１と再燃焼室１２に区分するとともに、燃焼ガスｗを混合・攪拌させる耐火物製の排ガス混合手段９と、焼却炉の底部に配置されて燃焼完結後の焼却灰Ａを排出する焼却灰排出機構ＡＤと、燃焼室側面の炉壁２に接続された投入口ＣＥとにより主体が構成される竪型ごみ焼却炉１において、炉壁２の外周面に複数本の水管を並列に配設固定した水管壁３を設けている。水管壁３の上下端に上部ヘッダ４と下部ヘッダ５を各々設けるとともに、投入口ＣＥが接続される炉壁開口部２６の上方及び下方の高さ位置に、水管を分割・中継する１組の中間ヘッダ６、７を設けている。
【解決手段】竪型の焼却炉の内壁をなす耐火物製の炉壁２と、焼却炉内を燃焼室１１と再燃焼室１２に区分するとともに、燃焼ガスｗを混合・攪拌させる耐火物製の排ガス混合手段９と、焼却炉の底部に配置されて燃焼完結後の焼却灰Ａを排出する焼却灰排出機構ＡＤと、燃焼室側面の炉壁２に接続された投入口ＣＥとにより主体が構成される竪型ごみ焼却炉１において、炉壁２の外周面に複数本の水管を並列に配設固定した水管壁３を設けている。水管壁３の上下端に上部ヘッダ４と下部ヘッダ５を各々設けるとともに、投入口ＣＥが接続される炉壁開口部２６の上方及び下方の高さ位置に、水管を分割・中継する１組の中間ヘッダ６、７を設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物や一般廃棄物などのごみを焼却する竪型ごみ焼却炉の水管壁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
竪型ごみ焼却炉は、焼却炉本体下部が漏斗状に絞られた炉壁構造を有し、投入ごみを堆積させた炉内底部に温度調節された一次空気を送入してごみを燃焼させる燃焼方式であるが、従来、高発熱量のごみの燃焼により発生するクリンカや溶融したガラス類が炉壁に溶着・肥大化して焼却灰の排出を阻害したり、高温化による耐火物の損傷を防止するため、炉下部の炉壁に冷却ジャケットが設けられていた。
【０００３】
［以下、従来の竪型ごみ焼却炉の構造説明］
図７は、特許文献１の「産業廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉」に開示された、従来技術の竪型ごみ焼却炉の概略構造と燃焼状態を示す模式図である。
【０００４】
図７において、竪型ごみ焼却炉Ｂは、中央の円筒部ＣＰ及びその下部に連接する漏斗部ＦＰからなる焼却炉本体ＭＢと、底部に配設された焼却灰排出機構ＡＤと、焼却炉本体ＭＢの上部に排ガス混合手段ＧＭを介して戴置された再燃焼室ＲＣとを主体に構築されている。
【０００５】
前記焼却炉本体ＭＢは、その外殻をなす図示しない鋼製のケーシングと内側の上部耐火物ＵＲ（円筒部ＣＰに配置）及び下部耐火物ＬＲ（漏斗部ＦＰに配置）から構成され、その側面には、ごみＲを投入するための開閉式の投入ダンパＣＤを備えた投入口ＣＥが配設されるとともに、ごみの燃焼によって発生したガスの２次燃焼のために常温の２次空気ｓを送入する複数の２次空気ノズルＳＮ（１基のみ図示）が配置されている。なお、ＧＢは竪型ごみ焼却炉Ｂの起動時に用いる着火バーナであり、また、ＲＢは再燃バーナである。
【０００６】
焼却炉本体ＭＢ下部の漏斗部ＦＰは、ごみ層を厚くして性状の異なるごみ質を平準化させるために漏斗状に絞られて形成されており、その側面及び底部には、ごみ質に応じて調温された１次空気ａを供給する複数の１次空気ノズルＮ１〜Ｎ４が夫々配置されるとともに、下部耐火物ＬＲを覆って背面から冷却する、冷却ジャケットＣＪ（上部を空冷ジャケットＡＪ、下部を水冷ジャケットＷＪとした２分割タイプを図示）が配置されている。
【０００７】
焼却灰排出機構ＡＤは、漏斗部ＦＰの下方に連接して設けられ、上部に配置された対向する一対の出没自在なごみ支持板ＲＳ，ＲＳと、底部に設けられた開閉自在の焼却灰排出板ＯＤ，ＯＤ及び、図示しないこれらの駆動機構により構成されている。
【０００８】
このごみ支持板ＲＳ，ＲＳは、図７のように通常時は炉内から退出した状態に位置しているが、焼却灰Ａを排出するときには、図中の１点鎖線で示すように灰層ｚの中に突出されて、上部にあるごみＲと焼却灰Ａの荷重を支持したのち、焼却灰排出板ＯＤ，ＯＤを下方に開放することにより、ごみ支持板ＲＳ，ＲＳから下方の焼却灰Ａを灰搬出装置ＡＨに落下させるように制御されている。
【０００９】
［以下、従来の竪型ごみ焼却炉の燃焼及びクリンカ防止方法］
次に、このように構成された竪型ごみ焼却炉Ｂにおけるごみの燃焼状況と、冷却ジャケットＣＪによる焼却灰Ａの冷却状況について説明する。
【００１０】
ごみＲは、投入ダンパＣＤの開閉により、所定の間隔で投入口ＣＥから焼却炉本体ＭＢ内に投入される。竪型ごみ焼却炉Ｂの平常操業状態において、焼却炉本体ＭＢ内にはごみの燃焼状態により位置が移動するものの、上から火炎層ｔ、ごみ層ｕ、おき燃焼層ｙ及び灰層ｚの順に各層が形成されている。投入されたごみＲは、まず、ごみ層ｕに堆積されるとともに、下方のおき燃焼層ｙから上昇する熱分解ガスｅの保有する熱と１次空気ノズルＮ１から供給される高温の１次空気ａによって、プラスチック類や紙・繊維類等の高発熱量の易燃物が着火されてガス化燃焼し、水分の多いごみや難燃物は乾燥されるとともに炭化燃焼を続け、上述の易燃物とともに熱分解ガスｅを発生させる。
【００１１】
この高温の熱分解ガスｅは、ごみ層ｕ内を通過しながら上昇し、その熱で上部のごみＲの乾燥・着火及びガス化を促進しながら火炎層ｔに到達したのち、複数の２次空気ノズルＳＮから火炎層ｔ上方に供給される常温の２次空気ｓによって、未燃分が２次燃焼された燃焼ガスｗとなる。さらに、排ガス混合手段ＧＭの開口部を通って再燃焼室ＲＣに流入し、未反応ガスや浮遊炭素粒子の完全焼却とダイオキシン類等有機化合物の熱分解及び燃焼が行われた排ガスｇとなって、竪型ごみ焼却炉Ｂから排出される。
【００１２】
おき燃焼層ｙでは、ごみ層ｕで燃焼できなかった未燃炭化物や難燃物に、下層の灰層ｚから上昇する熱気と、１次空気ノズルＮ２，Ｎ３からの高温の１次空気ａの供給により、時間をかけておき燃焼がなされるとともに、この燃焼により熱分解ガスｅを発生させる。
【００１３】
灰層ｚでは、１次空気ノズルＮ３，Ｎ４から供給される高温の１次空気ａにより、残留する未燃炭化物の燃焼が完結される。そして、燃焼完結後の焼却灰Ａは、上述のごみ支持板ＲＳ，ＲＳと焼却灰排出板ＯＤ，ＯＤの開閉動作により、灰搬出装置ＡＨに排出されるまで滞留される。
【００１４】
なお、上述の１次空気ａは、再燃焼室ＲＣ内に複数の伝熱管を並列配置して設けられた高温空気予熱器ＨＰに、ごみピット周辺の空気を図示しない押込送風機から送入して昇温させたのち、ごみ質に応じて必要により常温空気を混合させ、温度調節して用いられる。
【００１５】
ここで、漏斗部ＦＰにおいて、下部耐火物ＬＲの背面に配置された冷却ジャケットＣＪでは、上側の空冷ジャケットＡＪに冷却空気が送入されることにより、下部耐火物ＬＲ表面が徐冷されているため、ごみ層ｕと接する表面の温度が７００℃程度以下に維持されており、ごみＲの燃焼を阻害することなく、易燃物の部分燃焼によるクリンカの発生・溶着が防止されている。
【００１６】
また、下側の水冷ジャケットＷＪには冷却水が送入されているため、おき燃焼層ｙに接する下部耐火物ＬＲの表面温度は４００〜５００℃に抑えられており、ガラス類の溶融による溶着・固化が防止されている。
【特許文献１】特開２００１−３０４５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、図７に示す従来の竪型ごみ焼却炉Ｂでは、冷却ジャケットＣＪの冷却効果は漏斗部ＦＰだけに作用するため、ごみの焼却によって火炎層ｔの温度が過上昇した場合には、２次空気ｓの噴射量を増加させて冷却し、さらに不足の場合には、噴射水ノズルＣＮから火炎層ｔに向けて噴射水ｃを噴霧して、火炎層ｔの温度を安定させる制御操作を都度行う必要があり、燃焼熱の損失を招くだけでなく、冷却用の２次空気や蒸発水が加わることで排ガスｇの発生量が増大するために、後続設備の機器容量を拡張する必要が生じていた。
【００１８】
また、漏斗部ＦＰでは、常時ごみＲが下部耐火物ＬＲ表面に接触し移動しない状態のため、特に高発熱量物質を多く含み、設計発熱量が高い産業廃棄物等を焼却した場合に、高発熱量の易燃物の局部的燃焼による異常高温によりクリンカが形成されて耐火物に溶着・肥大化する事態を完全には防止できないという問題があった。
【００１９】
さらに、従来、中小規模の焼却施設（処理日量１００ｔ程度迄）の設置計画では、設備の初期費用を考慮して、排ガスｇの冷却設備に水噴射式のガス冷却塔が使用される場合が多かったものの、エネルギーの有効利用の観点から、最近では、この規模においても廃熱ボイラが選択される状況になりつつある。
【００２０】
そこで、本発明は、冷却設備に廃熱ボイラを採用したときの竪型ごみ焼却炉のエネルギー効率の向上を図ると同時に、従来技術の問題点である燃焼熱の損失と排ガス量の増大を解消でき、さらに、クリンカ等の防止性能にも優れる、水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１に係る発明は、竪型の焼却炉の内壁をなす耐火物製の炉壁と、該炉壁に囲まれた焼却炉内を燃焼室と再燃焼室に区分するとともに、燃焼ガスを混合・攪拌させる耐火物製の排ガス混合手段と、前記焼却炉の底部に配置されて燃焼完結後の焼却灰を排出する焼却灰排出機構と、前記燃焼室側面の炉壁に接続された投入口とにより主体が構成される竪型ごみ焼却炉において、上記炉壁の外周面に複数本の水管を並列に配設固定した水管壁を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項２に係る発明は、前記水管壁の上下端に上部ヘッダと下部ヘッダを各々設けるとともに、上記投入口が接続される炉壁開口部の上方及び下方の高さ位置に、前記水管を分割・中継する１組の中間ヘッダを設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項３に係る発明は、前記排ガス混合手段の内部に冷却体流路を設け、冷却用流体を循環させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上述べたように、本発明に係る水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉によれば、炉壁の外周面に複数本の水管を並列に配設固定した水管壁を設けたことにより、炉内で発生した燃焼熱を効率的に回収しながらボイラ水を昇温できるだけでなく、炉壁全体が水冷されるため耐火物の寿命を延ばすことができるとともに、漏斗部におけるクリンカやガラス類の溶着・成長を防止できる。さらに、火炎層の温度の過上昇が抑制されるため、冷却用の空気や噴射水の供給を必要とせず、排ガス量が増加しないことから後続設備の小型化が可能となり、設備費が低減できる。
【００２５】
また、該水管壁の上下端に上部ヘッダと下部ヘッダを各々設けるとともに、上記投入口が接続される炉壁開口部の上方及び下方の高さ位置に、前記水管を分割・中継する１組の中間ヘッダを設けたことにより、大型の投入口があっても無理なく水管壁を配設でき、水管の配置密度を略均一にして炉壁に温度むらを生じさせないといった優れた特徴を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、背景技術で説明した図７と同一の装置や物質には、同一の符号を付し、詳細説明は省略する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉の概略構造と燃焼状態を示す断面模式図、図２は、図１の竪型ごみ焼却炉及び水管壁を含む廃熱ボイラ全体を示す概略構成図、図３は、図１の竪型ごみ焼却炉の壁面構造を示す図１におけるＩ−Ｉ断
面図であり、図４は、図１の投入口付近の水管壁構造を示す概略構成図である。
【００２８】
［以下、本発明の実施形態にかかる構造の説明］
図１において、１は、竪型ごみ焼却炉であって、該焼却炉１の内壁をなす耐火物製の炉壁２と、該炉壁２の外周面に設けられた水管壁３と、前記炉壁２の中間高さに配置された耐火物製の排ガス混合手段９と、該排ガス混合手段９の下方の炉壁２に空けられた開口部２６に接続される投入口ＣＥと、前記炉壁２の下部に連設される焼却灰排出機構ＡＤとにより主体が構成されている。前記炉壁２で囲繞される炉本体は略円筒形状をなし、その下部には漏斗状に容積を絞られた漏斗部ＦＰが形成されている。前記投入口ＣＥは、炉壁２の開口部２６に合わせて接続されており、上部に設けたダンパＣＤの開閉によりごみＲが炉本体内に間欠投入されるようになっている。
【００２９】
前記水管壁３の上端と下端には、各々上部ヘッダ４と下部ヘッダ５が配設されており、別置の汽水ドラム８と配管で接続された循環経路が構成されている。また、投入口ＣＥが接続される前記炉壁２の開口部２６の上方及び下方に位置する水管壁３には、上側の中間上部ヘッダ６と下側の中間下部ヘッダ７とからなる１組の中間ヘッダが、水管壁３を構成する後述の複数の水管２１を上下に分割・中継するように配設されている。前記下部ヘッダ５から供給されるボイラ水が複数の水管２１を上昇して上部ヘッダ４に至る経路に、このように中間へッダを設けることにより、上部・中間・下部の各ヘッダ間に配置される水管２１の本数が任意に変更可能となる。
【００３０】
前記排ガス混合手段９は、炉壁２で囲まれた炉本体の内部空間を下方の燃焼室１１と上方の再燃焼室１２に区分する、例えば、耐火物で構築された上段の円状体と下段の環状体を複数の支柱により上下連結して構築された構造体であり、前記環状体の外周は炉壁２に接続固定されている。また、排ガス混合手段９内には、内部を貫通する冷却体流路１０が設けられており、前記汽水ドラム８との間にポンプ１３が配置された循環流路が構成されている。このように排ガス混合手段９に、ボイラ水を循環させる水冷機構が採用されているため、燃焼室１１上部の高温環境下において、耐火物の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
図２は、本実施形態における竪型ごみ焼却炉に設けられた水管壁を含む廃熱ボイラ全体の概略構成を示している。前記竪型ごみ焼却炉１に配設される水管壁３と、炉壁２上部に接続された煙道１４と、連設するボイラ本体１５と、ボイラ本体１５内に設けられた水平伝熱管群からなる複数の蒸発管１６、過熱器１７、及び節炭器１８とにより廃熱ボイラ２０が構成されている。なお、１９はボイラ本体の底部に配設されたダスト排出装置である。
【００３２】
前記水管壁３の上部ヘッダ４及び下部ヘッダ５には、汽水ドラム８に配管接続された循環流路が構成されている（図１参照）。さらに、複数の蒸発管１６、及び過熱器１７と前記汽水ドラム８の間には、ボイラ水または蒸気の循環流路が各々設けられ、また、節炭器１８には、図示しない給水装置からのボイラ水の供給路と、加熱後のボイラ水を汽水ドラム８に送入する予熱流路とが接続されている（図示省略）。上記の各流路構成によって、ボイラ水を効率的に加熱して蒸気化することにより、熱回収効率を高めている。
【００３３】
［以下、本発明の実施形態にかかる運転状況の説明］
次に、本実施形態における水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉の運転状況について、図１及び図２を用いて説明する。なお、平常操業状態において、竪型ごみ焼却炉１内に投入されたごみＲの燃焼による火炎層ｔ、ごみ層ｕ、おき燃焼層ｙと灰層ｚの燃焼状態については、前述の背景技術と同様のため、詳細説明は省略する。
【００３４】
竪型ごみ焼却炉１では従来技術と同様に、投入口ＣＥから間欠投入したごみＲを漏斗部ＦＰに堆積させた状態で、予め温度調節された一次空気ｐを流量調節しながら一次空気ノズルＮ１〜Ｎ４から送入して燃焼させる。この１次空気ｐには、通常、臭気成分の多いごみピット周辺の常温空気を廃熱ボイラ２０で発生させた蒸気により予熱したものが使用されている。
【００３５】
平常操業状態では、ごみ質によっても異なるが、１次空気ｐの空気過剰率λ1 （＝「１次空気供給量／理論空気量」）を概ね０．２〜０．９程度、好適には０．４〜０．５程度の低空気比で運転し、高発熱量ごみを抑制燃焼させながら、未燃炭化物を時間をかけておき燃焼させることにより完全焼却するとともに、低空気比燃焼によって多く発生する熱分解ガスｅは、火炎層ｔの上方の炉壁２に設けられた複数の２次空気ノズルＳＮから、必要量の２次空気ｓ（例えば、２次空気ｓの空気過剰率λ2 ＝１程度）を送入して２次燃焼させている。この２次燃焼により未燃分がほぼ燃焼された燃焼ガスｗは、燃焼室１１を上昇し、前記排ガス混合手段９の上下の構造体を連結する支柱間の隙間を旋回しながら通過して再燃焼室１２に流入し、再燃焼室１２の容積を有効に利用しながら再燃焼されることにより、ダイオキシン類の完全分解がなされた排ガスｇとなって煙道１４に排出される。
【００３６】
さらに、煙道１４を通った排ガスｇは、ボイラ本体１５を通過しながら、その内部に設けられた水平伝熱管群である蒸発管１６、加熱器１７、及び節炭器１８で熱回収されて減温ガスｈとなり、後続のバグフィルタ等の排ガス処理設備において、ばいじんや有害ガスの中和・濾過・吸収がなされて浄化処理される。
【００３７】
竪型ごみ焼却炉１に設けられた水管壁３は、図３に示す壁面構造のとおり、耐火物製の炉壁２の背面に金属製のフィン２２で連結された複数の水管２１が配設された構造（施工用フック類は不図示）であり、他方の面には保温材２３が配設されてケーシング２４で覆われている。この複数の水管２１内のボイラ水が炉内の燃焼熱の一部を吸収することにより、炉内温度の過上昇が抑制される。なお、この水管２１を通るボイラ水の流量は、炉内温度が適正な範囲となるようにごみ質等を考慮して設定される。このように水管壁３を設けたことにより、火炎層ｔの温度が過上昇したときに、２次空気ｓを冷却用に追加供給する従来の制御操作が不要となるため、図７に示した従来技術に対して排ガスｇの発生量が２〜３割程度低減されて、各設備の小型化が可能となる。さらに、通常運転時には、炉内冷却用の噴射水ｃを緊急時を除いて使用する必要も生じない。
【００３８】
［以下、本発明の実施形態における細部の説明］
一方、図８は、図７に示す従来の竪型ごみ焼却炉Ｂにおける漏斗部ＦＰの壁面構造を示し、下部耐火物ＬＲの背面には、外側のケーシング２４と内側ケーシング２５からなる二重ケーシング製の冷却ジャケットＣＪ（空冷ジャケットＡＪまたは水冷ジャケットＷＪ）が配設されている。この冷却流体には空気または水が使用されており、冷却空気はジャケット冷却後に大気放出される一方、冷却水は図示しないクーリングタワーに返送・冷却されて循環使用される。
【００３９】
これに対して、本実施形態における竪型ごみ焼却炉１は、上述の図３に示す壁面構造が炉壁２共通のものとして漏斗部ＦＰにも適用されており、水管壁３を構成する複数の水管２１内にボイラ水を循環させて余熱回収し、熱ロスをできるだけ少なくできる高効率の方式であるだけでなく、漏斗部ＦＰ全体が水冷とされて高い冷却効果を保つために、クリンカやガラス類の溶着対策上、顕著な効果が発揮される。
【００４０】
次に、図４は、本実施形態にかかる投入口付近の水管壁構造を示す概略構成図であり、投入口ＣＥが接続された炉壁２付近を投入口ＣＥ側から見たものである。但し、図３に示したフィン２２、保温材２３とケーシング２４は除いて表示してある。図４において、炉壁２に設けられた開口部２６の上方及び下方位置に、中間上部ヘッダ６と中間下部ヘッダ７が水平に配設されており、複数の水管２１が上部ヘッダ４から中間上部ヘッダ６に、下部ヘッダ５から中間下部ヘッダ７にそれぞれ連結されている。中間上部ヘッダ６と中間下部ヘッダ７の間で、開口部２６を介して対向する部分の水管２１は取り除かれており、開口部２６に近接する左右の水管２１の幾本かは図のように屈曲させて配管している。
【００４１】
このような構成を採ることにより、草木類などの嵩高の廃棄物や医療系廃棄物を入れた収納容器等を破砕しないで投入可能な大型の投入口ＣＥ（例えば、規模にもよるが開口部の横幅１．２ｍ程度以上）を設ける場合であっても、水管２１を過度に屈曲させずに炉壁２に取付けることができ、また、配管間隔のばらつきが少なくなることから壁面の温度むらを防止できる。なお、図４のように屈曲使用する水管２１にはフィン２２は設けていない。また、比較的大きめの開口部を必要とする炉内検視扉や着火バーナ等は、この中間ヘッダ間に設けると水管２１の取合上有利である。
【００４２】
［以下、他の実施形態等の説明］
図５及び図６は、本発明の他の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉と廃熱ボイラ全体を示す概略構成図である。図５の実施形態では、図２に対して上部の煙道１４を水平煙道とし、水管壁３の上部ヘッダ４の位置を下げて再燃焼室１２の容積を減少させた構成となっている。この実施形態では、排ガスｇの流れが悪くなる反面、竪型ごみ焼却炉１内の熱効率が向上するという利点があり、また、煙道１４の容積の一部を再燃焼室として利用できるため、炉高が抑えられて設備費が低減できる。さらに、投入口ＣＥ側に寄って堆積する傾向がある投入ごみＲの偏りが緩和されるように、漏斗部ＦＰの上部形状を円錐形でなく、投入口ＣＥ側をほぼ垂直に形成した偏心円錐形としている。
【００４３】
さらに、図６の実施形態では、竪型ごみ焼却炉１の水管壁３が、投入口ＣＥが配置される中間下部ヘッダ７から中間上部ヘッダ６間の炉壁２では除かれるとともに、ボイラ水を上昇させる連結管２７が、中間下部ヘッダ７と中間上部ヘッダ６を連結して１本または複数本設けられている。また、上部ヘッダ４の位置は煙道の一部まで延長されており、熱効率が高められている。ボイラ本体１５の前半部は、上部に加熱器１６が配置されるとともに、ボイラ輻射壁上部ヘッダ２９とボイラ輻射壁下部ヘッダ３０の間に水管壁が設けられた構造であり、この輻射壁を通過して減温された減温ガスｈ’は、図示しない後半部の水平伝熱管群からなる蒸発管と節炭器により熱回収される。また、２８は、水管壁を備えた煙道同士をつなぐ煙道接続部である。
【００４４】
なお、上記の本発明にかかる実施形態において、炉本体を略円筒形状と説明したが、これに限らず角型等の他形状でも良く、焼却灰排出機構ＡＤ並びに排ガス混合手段９は目的を達するものであれば、その構造を限定するものではない。また、排ガス混合手段９の冷却体流路１０には、汽水ドラム８との間に循環流路を設けたと説明したが、これに限らず循環流路は独立に設けても良い。また、中間上部ヘッダ６及び中間下部ヘッダ７の間に、連結管２７を設けて中継させる代わりに、汽水ドラム８を経由して中継させる中間流路を設けるよう構成しても良い。さらに、炉壁２をなす耐火物の材質・厚さ等は、各部位において適宜選択がなされるものであり、蒸発管１６及び過熱器１７の配置や数量は、ごみ質や規模等の設計条件に応じて適宜選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉の概略構造と燃焼状態を示す断面模式図である。
【図２】図１の竪型ごみ焼却炉及び水管壁を含む廃熱ボイラ全体を示す概略構成図である。
【図３】図１の竪型ごみ焼却炉の壁面構造を示す図１におけるＩ−Ｉ断面図である。
【図４】図１の投入口付近の水管壁構造を示す概略構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉と廃熱ボイラ全体を示す概略構成図である。
【図６】同じく本発明の他の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉と廃熱ボイラ全体を示す概略構成図である。
【図７】従来の竪型ごみ焼却炉の概略構造と燃焼状態を示す模式図である。
【図８】図７の竪型ごみ焼却炉の漏斗部壁面構造を示す図７におけるＩ′−Ｉ′断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 竪型ごみ焼却炉
２ 炉壁
３ 水管壁
４ 上部ヘッダ
５ 下部ヘッダ
６ 中間上部ヘッダ
７ 中間下部ヘッダ
８ 汽水ドラム
９ 排ガス混合手段
１０ 冷却体流路
１１ 燃焼室
１２ 再燃焼室
２６ 開口部
ＡＤ 焼却灰排出機構
ＣＥ 投入口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物や一般廃棄物などのごみを焼却する竪型ごみ焼却炉の水管壁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
竪型ごみ焼却炉は、焼却炉本体下部が漏斗状に絞られた炉壁構造を有し、投入ごみを堆積させた炉内底部に温度調節された一次空気を送入してごみを燃焼させる燃焼方式であるが、従来、高発熱量のごみの燃焼により発生するクリンカや溶融したガラス類が炉壁に溶着・肥大化して焼却灰の排出を阻害したり、高温化による耐火物の損傷を防止するため、炉下部の炉壁に冷却ジャケットが設けられていた。
【０００３】
［以下、従来の竪型ごみ焼却炉の構造説明］
図７は、特許文献１の「産業廃棄物焼却用竪型ごみ焼却炉」に開示された、従来技術の竪型ごみ焼却炉の概略構造と燃焼状態を示す模式図である。
【０００４】
図７において、竪型ごみ焼却炉Ｂは、中央の円筒部ＣＰ及びその下部に連接する漏斗部ＦＰからなる焼却炉本体ＭＢと、底部に配設された焼却灰排出機構ＡＤと、焼却炉本体ＭＢの上部に排ガス混合手段ＧＭを介して戴置された再燃焼室ＲＣとを主体に構築されている。
【０００５】
前記焼却炉本体ＭＢは、その外殻をなす図示しない鋼製のケーシングと内側の上部耐火物ＵＲ（円筒部ＣＰに配置）及び下部耐火物ＬＲ（漏斗部ＦＰに配置）から構成され、その側面には、ごみＲを投入するための開閉式の投入ダンパＣＤを備えた投入口ＣＥが配設されるとともに、ごみの燃焼によって発生したガスの２次燃焼のために常温の２次空気ｓを送入する複数の２次空気ノズルＳＮ（１基のみ図示）が配置されている。なお、ＧＢは竪型ごみ焼却炉Ｂの起動時に用いる着火バーナであり、また、ＲＢは再燃バーナである。
【０００６】
焼却炉本体ＭＢ下部の漏斗部ＦＰは、ごみ層を厚くして性状の異なるごみ質を平準化させるために漏斗状に絞られて形成されており、その側面及び底部には、ごみ質に応じて調温された１次空気ａを供給する複数の１次空気ノズルＮ１〜Ｎ４が夫々配置されるとともに、下部耐火物ＬＲを覆って背面から冷却する、冷却ジャケットＣＪ（上部を空冷ジャケットＡＪ、下部を水冷ジャケットＷＪとした２分割タイプを図示）が配置されている。
【０００７】
焼却灰排出機構ＡＤは、漏斗部ＦＰの下方に連接して設けられ、上部に配置された対向する一対の出没自在なごみ支持板ＲＳ，ＲＳと、底部に設けられた開閉自在の焼却灰排出板ＯＤ，ＯＤ及び、図示しないこれらの駆動機構により構成されている。
【０００８】
このごみ支持板ＲＳ，ＲＳは、図７のように通常時は炉内から退出した状態に位置しているが、焼却灰Ａを排出するときには、図中の１点鎖線で示すように灰層ｚの中に突出されて、上部にあるごみＲと焼却灰Ａの荷重を支持したのち、焼却灰排出板ＯＤ，ＯＤを下方に開放することにより、ごみ支持板ＲＳ，ＲＳから下方の焼却灰Ａを灰搬出装置ＡＨに落下させるように制御されている。
【０００９】
［以下、従来の竪型ごみ焼却炉の燃焼及びクリンカ防止方法］
次に、このように構成された竪型ごみ焼却炉Ｂにおけるごみの燃焼状況と、冷却ジャケットＣＪによる焼却灰Ａの冷却状況について説明する。
【００１０】
ごみＲは、投入ダンパＣＤの開閉により、所定の間隔で投入口ＣＥから焼却炉本体ＭＢ内に投入される。竪型ごみ焼却炉Ｂの平常操業状態において、焼却炉本体ＭＢ内にはごみの燃焼状態により位置が移動するものの、上から火炎層ｔ、ごみ層ｕ、おき燃焼層ｙ及び灰層ｚの順に各層が形成されている。投入されたごみＲは、まず、ごみ層ｕに堆積されるとともに、下方のおき燃焼層ｙから上昇する熱分解ガスｅの保有する熱と１次空気ノズルＮ１から供給される高温の１次空気ａによって、プラスチック類や紙・繊維類等の高発熱量の易燃物が着火されてガス化燃焼し、水分の多いごみや難燃物は乾燥されるとともに炭化燃焼を続け、上述の易燃物とともに熱分解ガスｅを発生させる。
【００１１】
この高温の熱分解ガスｅは、ごみ層ｕ内を通過しながら上昇し、その熱で上部のごみＲの乾燥・着火及びガス化を促進しながら火炎層ｔに到達したのち、複数の２次空気ノズルＳＮから火炎層ｔ上方に供給される常温の２次空気ｓによって、未燃分が２次燃焼された燃焼ガスｗとなる。さらに、排ガス混合手段ＧＭの開口部を通って再燃焼室ＲＣに流入し、未反応ガスや浮遊炭素粒子の完全焼却とダイオキシン類等有機化合物の熱分解及び燃焼が行われた排ガスｇとなって、竪型ごみ焼却炉Ｂから排出される。
【００１２】
おき燃焼層ｙでは、ごみ層ｕで燃焼できなかった未燃炭化物や難燃物に、下層の灰層ｚから上昇する熱気と、１次空気ノズルＮ２，Ｎ３からの高温の１次空気ａの供給により、時間をかけておき燃焼がなされるとともに、この燃焼により熱分解ガスｅを発生させる。
【００１３】
灰層ｚでは、１次空気ノズルＮ３，Ｎ４から供給される高温の１次空気ａにより、残留する未燃炭化物の燃焼が完結される。そして、燃焼完結後の焼却灰Ａは、上述のごみ支持板ＲＳ，ＲＳと焼却灰排出板ＯＤ，ＯＤの開閉動作により、灰搬出装置ＡＨに排出されるまで滞留される。
【００１４】
なお、上述の１次空気ａは、再燃焼室ＲＣ内に複数の伝熱管を並列配置して設けられた高温空気予熱器ＨＰに、ごみピット周辺の空気を図示しない押込送風機から送入して昇温させたのち、ごみ質に応じて必要により常温空気を混合させ、温度調節して用いられる。
【００１５】
ここで、漏斗部ＦＰにおいて、下部耐火物ＬＲの背面に配置された冷却ジャケットＣＪでは、上側の空冷ジャケットＡＪに冷却空気が送入されることにより、下部耐火物ＬＲ表面が徐冷されているため、ごみ層ｕと接する表面の温度が７００℃程度以下に維持されており、ごみＲの燃焼を阻害することなく、易燃物の部分燃焼によるクリンカの発生・溶着が防止されている。
【００１６】
また、下側の水冷ジャケットＷＪには冷却水が送入されているため、おき燃焼層ｙに接する下部耐火物ＬＲの表面温度は４００〜５００℃に抑えられており、ガラス類の溶融による溶着・固化が防止されている。
【特許文献１】特開２００１−３０４５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、図７に示す従来の竪型ごみ焼却炉Ｂでは、冷却ジャケットＣＪの冷却効果は漏斗部ＦＰだけに作用するため、ごみの焼却によって火炎層ｔの温度が過上昇した場合には、２次空気ｓの噴射量を増加させて冷却し、さらに不足の場合には、噴射水ノズルＣＮから火炎層ｔに向けて噴射水ｃを噴霧して、火炎層ｔの温度を安定させる制御操作を都度行う必要があり、燃焼熱の損失を招くだけでなく、冷却用の２次空気や蒸発水が加わることで排ガスｇの発生量が増大するために、後続設備の機器容量を拡張する必要が生じていた。
【００１８】
また、漏斗部ＦＰでは、常時ごみＲが下部耐火物ＬＲ表面に接触し移動しない状態のため、特に高発熱量物質を多く含み、設計発熱量が高い産業廃棄物等を焼却した場合に、高発熱量の易燃物の局部的燃焼による異常高温によりクリンカが形成されて耐火物に溶着・肥大化する事態を完全には防止できないという問題があった。
【００１９】
さらに、従来、中小規模の焼却施設（処理日量１００ｔ程度迄）の設置計画では、設備の初期費用を考慮して、排ガスｇの冷却設備に水噴射式のガス冷却塔が使用される場合が多かったものの、エネルギーの有効利用の観点から、最近では、この規模においても廃熱ボイラが選択される状況になりつつある。
【００２０】
そこで、本発明は、冷却設備に廃熱ボイラを採用したときの竪型ごみ焼却炉のエネルギー効率の向上を図ると同時に、従来技術の問題点である燃焼熱の損失と排ガス量の増大を解消でき、さらに、クリンカ等の防止性能にも優れる、水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１に係る発明は、竪型の焼却炉の内壁をなす耐火物製の炉壁と、該炉壁に囲まれた焼却炉内を燃焼室と再燃焼室に区分するとともに、燃焼ガスを混合・攪拌させる耐火物製の排ガス混合手段と、前記焼却炉の底部に配置されて燃焼完結後の焼却灰を排出する焼却灰排出機構と、前記燃焼室側面の炉壁に接続された投入口とにより主体が構成される竪型ごみ焼却炉において、上記炉壁の外周面に複数本の水管を並列に配設固定した水管壁を設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項２に係る発明は、前記水管壁の上下端に上部ヘッダと下部ヘッダを各々設けるとともに、上記投入口が接続される炉壁開口部の上方及び下方の高さ位置に、前記水管を分割・中継する１組の中間ヘッダを設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項３に係る発明は、前記排ガス混合手段の内部に冷却体流路を設け、冷却用流体を循環させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上述べたように、本発明に係る水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉によれば、炉壁の外周面に複数本の水管を並列に配設固定した水管壁を設けたことにより、炉内で発生した燃焼熱を効率的に回収しながらボイラ水を昇温できるだけでなく、炉壁全体が水冷されるため耐火物の寿命を延ばすことができるとともに、漏斗部におけるクリンカやガラス類の溶着・成長を防止できる。さらに、火炎層の温度の過上昇が抑制されるため、冷却用の空気や噴射水の供給を必要とせず、排ガス量が増加しないことから後続設備の小型化が可能となり、設備費が低減できる。
【００２５】
また、該水管壁の上下端に上部ヘッダと下部ヘッダを各々設けるとともに、上記投入口が接続される炉壁開口部の上方及び下方の高さ位置に、前記水管を分割・中継する１組の中間ヘッダを設けたことにより、大型の投入口があっても無理なく水管壁を配設でき、水管の配置密度を略均一にして炉壁に温度むらを生じさせないといった優れた特徴を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、背景技術で説明した図７と同一の装置や物質には、同一の符号を付し、詳細説明は省略する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉の概略構造と燃焼状態を示す断面模式図、図２は、図１の竪型ごみ焼却炉及び水管壁を含む廃熱ボイラ全体を示す概略構成図、図３は、図１の竪型ごみ焼却炉の壁面構造を示す図１におけるＩ−Ｉ断
面図であり、図４は、図１の投入口付近の水管壁構造を示す概略構成図である。
【００２８】
［以下、本発明の実施形態にかかる構造の説明］
図１において、１は、竪型ごみ焼却炉であって、該焼却炉１の内壁をなす耐火物製の炉壁２と、該炉壁２の外周面に設けられた水管壁３と、前記炉壁２の中間高さに配置された耐火物製の排ガス混合手段９と、該排ガス混合手段９の下方の炉壁２に空けられた開口部２６に接続される投入口ＣＥと、前記炉壁２の下部に連設される焼却灰排出機構ＡＤとにより主体が構成されている。前記炉壁２で囲繞される炉本体は略円筒形状をなし、その下部には漏斗状に容積を絞られた漏斗部ＦＰが形成されている。前記投入口ＣＥは、炉壁２の開口部２６に合わせて接続されており、上部に設けたダンパＣＤの開閉によりごみＲが炉本体内に間欠投入されるようになっている。
【００２９】
前記水管壁３の上端と下端には、各々上部ヘッダ４と下部ヘッダ５が配設されており、別置の汽水ドラム８と配管で接続された循環経路が構成されている。また、投入口ＣＥが接続される前記炉壁２の開口部２６の上方及び下方に位置する水管壁３には、上側の中間上部ヘッダ６と下側の中間下部ヘッダ７とからなる１組の中間ヘッダが、水管壁３を構成する後述の複数の水管２１を上下に分割・中継するように配設されている。前記下部ヘッダ５から供給されるボイラ水が複数の水管２１を上昇して上部ヘッダ４に至る経路に、このように中間へッダを設けることにより、上部・中間・下部の各ヘッダ間に配置される水管２１の本数が任意に変更可能となる。
【００３０】
前記排ガス混合手段９は、炉壁２で囲まれた炉本体の内部空間を下方の燃焼室１１と上方の再燃焼室１２に区分する、例えば、耐火物で構築された上段の円状体と下段の環状体を複数の支柱により上下連結して構築された構造体であり、前記環状体の外周は炉壁２に接続固定されている。また、排ガス混合手段９内には、内部を貫通する冷却体流路１０が設けられており、前記汽水ドラム８との間にポンプ１３が配置された循環流路が構成されている。このように排ガス混合手段９に、ボイラ水を循環させる水冷機構が採用されているため、燃焼室１１上部の高温環境下において、耐火物の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
図２は、本実施形態における竪型ごみ焼却炉に設けられた水管壁を含む廃熱ボイラ全体の概略構成を示している。前記竪型ごみ焼却炉１に配設される水管壁３と、炉壁２上部に接続された煙道１４と、連設するボイラ本体１５と、ボイラ本体１５内に設けられた水平伝熱管群からなる複数の蒸発管１６、過熱器１７、及び節炭器１８とにより廃熱ボイラ２０が構成されている。なお、１９はボイラ本体の底部に配設されたダスト排出装置である。
【００３２】
前記水管壁３の上部ヘッダ４及び下部ヘッダ５には、汽水ドラム８に配管接続された循環流路が構成されている（図１参照）。さらに、複数の蒸発管１６、及び過熱器１７と前記汽水ドラム８の間には、ボイラ水または蒸気の循環流路が各々設けられ、また、節炭器１８には、図示しない給水装置からのボイラ水の供給路と、加熱後のボイラ水を汽水ドラム８に送入する予熱流路とが接続されている（図示省略）。上記の各流路構成によって、ボイラ水を効率的に加熱して蒸気化することにより、熱回収効率を高めている。
【００３３】
［以下、本発明の実施形態にかかる運転状況の説明］
次に、本実施形態における水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉の運転状況について、図１及び図２を用いて説明する。なお、平常操業状態において、竪型ごみ焼却炉１内に投入されたごみＲの燃焼による火炎層ｔ、ごみ層ｕ、おき燃焼層ｙと灰層ｚの燃焼状態については、前述の背景技術と同様のため、詳細説明は省略する。
【００３４】
竪型ごみ焼却炉１では従来技術と同様に、投入口ＣＥから間欠投入したごみＲを漏斗部ＦＰに堆積させた状態で、予め温度調節された一次空気ｐを流量調節しながら一次空気ノズルＮ１〜Ｎ４から送入して燃焼させる。この１次空気ｐには、通常、臭気成分の多いごみピット周辺の常温空気を廃熱ボイラ２０で発生させた蒸気により予熱したものが使用されている。
【００３５】
平常操業状態では、ごみ質によっても異なるが、１次空気ｐの空気過剰率λ1 （＝「１次空気供給量／理論空気量」）を概ね０．２〜０．９程度、好適には０．４〜０．５程度の低空気比で運転し、高発熱量ごみを抑制燃焼させながら、未燃炭化物を時間をかけておき燃焼させることにより完全焼却するとともに、低空気比燃焼によって多く発生する熱分解ガスｅは、火炎層ｔの上方の炉壁２に設けられた複数の２次空気ノズルＳＮから、必要量の２次空気ｓ（例えば、２次空気ｓの空気過剰率λ2 ＝１程度）を送入して２次燃焼させている。この２次燃焼により未燃分がほぼ燃焼された燃焼ガスｗは、燃焼室１１を上昇し、前記排ガス混合手段９の上下の構造体を連結する支柱間の隙間を旋回しながら通過して再燃焼室１２に流入し、再燃焼室１２の容積を有効に利用しながら再燃焼されることにより、ダイオキシン類の完全分解がなされた排ガスｇとなって煙道１４に排出される。
【００３６】
さらに、煙道１４を通った排ガスｇは、ボイラ本体１５を通過しながら、その内部に設けられた水平伝熱管群である蒸発管１６、加熱器１７、及び節炭器１８で熱回収されて減温ガスｈとなり、後続のバグフィルタ等の排ガス処理設備において、ばいじんや有害ガスの中和・濾過・吸収がなされて浄化処理される。
【００３７】
竪型ごみ焼却炉１に設けられた水管壁３は、図３に示す壁面構造のとおり、耐火物製の炉壁２の背面に金属製のフィン２２で連結された複数の水管２１が配設された構造（施工用フック類は不図示）であり、他方の面には保温材２３が配設されてケーシング２４で覆われている。この複数の水管２１内のボイラ水が炉内の燃焼熱の一部を吸収することにより、炉内温度の過上昇が抑制される。なお、この水管２１を通るボイラ水の流量は、炉内温度が適正な範囲となるようにごみ質等を考慮して設定される。このように水管壁３を設けたことにより、火炎層ｔの温度が過上昇したときに、２次空気ｓを冷却用に追加供給する従来の制御操作が不要となるため、図７に示した従来技術に対して排ガスｇの発生量が２〜３割程度低減されて、各設備の小型化が可能となる。さらに、通常運転時には、炉内冷却用の噴射水ｃを緊急時を除いて使用する必要も生じない。
【００３８】
［以下、本発明の実施形態における細部の説明］
一方、図８は、図７に示す従来の竪型ごみ焼却炉Ｂにおける漏斗部ＦＰの壁面構造を示し、下部耐火物ＬＲの背面には、外側のケーシング２４と内側ケーシング２５からなる二重ケーシング製の冷却ジャケットＣＪ（空冷ジャケットＡＪまたは水冷ジャケットＷＪ）が配設されている。この冷却流体には空気または水が使用されており、冷却空気はジャケット冷却後に大気放出される一方、冷却水は図示しないクーリングタワーに返送・冷却されて循環使用される。
【００３９】
これに対して、本実施形態における竪型ごみ焼却炉１は、上述の図３に示す壁面構造が炉壁２共通のものとして漏斗部ＦＰにも適用されており、水管壁３を構成する複数の水管２１内にボイラ水を循環させて余熱回収し、熱ロスをできるだけ少なくできる高効率の方式であるだけでなく、漏斗部ＦＰ全体が水冷とされて高い冷却効果を保つために、クリンカやガラス類の溶着対策上、顕著な効果が発揮される。
【００４０】
次に、図４は、本実施形態にかかる投入口付近の水管壁構造を示す概略構成図であり、投入口ＣＥが接続された炉壁２付近を投入口ＣＥ側から見たものである。但し、図３に示したフィン２２、保温材２３とケーシング２４は除いて表示してある。図４において、炉壁２に設けられた開口部２６の上方及び下方位置に、中間上部ヘッダ６と中間下部ヘッダ７が水平に配設されており、複数の水管２１が上部ヘッダ４から中間上部ヘッダ６に、下部ヘッダ５から中間下部ヘッダ７にそれぞれ連結されている。中間上部ヘッダ６と中間下部ヘッダ７の間で、開口部２６を介して対向する部分の水管２１は取り除かれており、開口部２６に近接する左右の水管２１の幾本かは図のように屈曲させて配管している。
【００４１】
このような構成を採ることにより、草木類などの嵩高の廃棄物や医療系廃棄物を入れた収納容器等を破砕しないで投入可能な大型の投入口ＣＥ（例えば、規模にもよるが開口部の横幅１．２ｍ程度以上）を設ける場合であっても、水管２１を過度に屈曲させずに炉壁２に取付けることができ、また、配管間隔のばらつきが少なくなることから壁面の温度むらを防止できる。なお、図４のように屈曲使用する水管２１にはフィン２２は設けていない。また、比較的大きめの開口部を必要とする炉内検視扉や着火バーナ等は、この中間ヘッダ間に設けると水管２１の取合上有利である。
【００４２】
［以下、他の実施形態等の説明］
図５及び図６は、本発明の他の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉と廃熱ボイラ全体を示す概略構成図である。図５の実施形態では、図２に対して上部の煙道１４を水平煙道とし、水管壁３の上部ヘッダ４の位置を下げて再燃焼室１２の容積を減少させた構成となっている。この実施形態では、排ガスｇの流れが悪くなる反面、竪型ごみ焼却炉１内の熱効率が向上するという利点があり、また、煙道１４の容積の一部を再燃焼室として利用できるため、炉高が抑えられて設備費が低減できる。さらに、投入口ＣＥ側に寄って堆積する傾向がある投入ごみＲの偏りが緩和されるように、漏斗部ＦＰの上部形状を円錐形でなく、投入口ＣＥ側をほぼ垂直に形成した偏心円錐形としている。
【００４３】
さらに、図６の実施形態では、竪型ごみ焼却炉１の水管壁３が、投入口ＣＥが配置される中間下部ヘッダ７から中間上部ヘッダ６間の炉壁２では除かれるとともに、ボイラ水を上昇させる連結管２７が、中間下部ヘッダ７と中間上部ヘッダ６を連結して１本または複数本設けられている。また、上部ヘッダ４の位置は煙道の一部まで延長されており、熱効率が高められている。ボイラ本体１５の前半部は、上部に加熱器１６が配置されるとともに、ボイラ輻射壁上部ヘッダ２９とボイラ輻射壁下部ヘッダ３０の間に水管壁が設けられた構造であり、この輻射壁を通過して減温された減温ガスｈ’は、図示しない後半部の水平伝熱管群からなる蒸発管と節炭器により熱回収される。また、２８は、水管壁を備えた煙道同士をつなぐ煙道接続部である。
【００４４】
なお、上記の本発明にかかる実施形態において、炉本体を略円筒形状と説明したが、これに限らず角型等の他形状でも良く、焼却灰排出機構ＡＤ並びに排ガス混合手段９は目的を達するものであれば、その構造を限定するものではない。また、排ガス混合手段９の冷却体流路１０には、汽水ドラム８との間に循環流路を設けたと説明したが、これに限らず循環流路は独立に設けても良い。また、中間上部ヘッダ６及び中間下部ヘッダ７の間に、連結管２７を設けて中継させる代わりに、汽水ドラム８を経由して中継させる中間流路を設けるよう構成しても良い。さらに、炉壁２をなす耐火物の材質・厚さ等は、各部位において適宜選択がなされるものであり、蒸発管１６及び過熱器１７の配置や数量は、ごみ質や規模等の設計条件に応じて適宜選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉の概略構造と燃焼状態を示す断面模式図である。
【図２】図１の竪型ごみ焼却炉及び水管壁を含む廃熱ボイラ全体を示す概略構成図である。
【図３】図１の竪型ごみ焼却炉の壁面構造を示す図１におけるＩ−Ｉ断面図である。
【図４】図１の投入口付近の水管壁構造を示す概略構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉と廃熱ボイラ全体を示す概略構成図である。
【図６】同じく本発明の他の実施形態にかかる水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉と廃熱ボイラ全体を示す概略構成図である。
【図７】従来の竪型ごみ焼却炉の概略構造と燃焼状態を示す模式図である。
【図８】図７の竪型ごみ焼却炉の漏斗部壁面構造を示す図７におけるＩ′−Ｉ′断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 竪型ごみ焼却炉
２ 炉壁
３ 水管壁
４ 上部ヘッダ
５ 下部ヘッダ
６ 中間上部ヘッダ
７ 中間下部ヘッダ
８ 汽水ドラム
９ 排ガス混合手段
１０ 冷却体流路
１１ 燃焼室
１２ 再燃焼室
２６ 開口部
ＡＤ 焼却灰排出機構
ＣＥ 投入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型の焼却炉の内壁をなす耐火物製の炉壁と、該炉壁に囲まれた焼却炉内を燃焼室と再燃焼室に区分するとともに、燃焼ガスを混合・攪拌させる耐火物製の排ガス混合手段と、前記焼却炉の底部に配置されて燃焼完結後の焼却灰を排出する焼却灰排出機構と、前記燃焼室側面の炉壁に接続された投入口とにより主体が構成される竪型ごみ焼却炉において、
上記炉壁の外周面に複数本の水管を並列に配設固定した水管壁を設けたことを特徴とする水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉。
【請求項２】
前記水管壁の上下端に上部ヘッダと下部ヘッダを各々設けるとともに、上記投入口が接続される炉壁開口部の上方及び下方の高さ位置に、前記水管を分割・中継する１組の中間ヘッダを設けたことを特徴とする請求項１に記載の水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉。
【請求項３】
前記排ガス混合手段の内部に冷却体流路を設け、冷却用流体を循環させることを特徴とする請求項１又は２に記載の水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉。
【請求項１】
竪型の焼却炉の内壁をなす耐火物製の炉壁と、該炉壁に囲まれた焼却炉内を燃焼室と再燃焼室に区分するとともに、燃焼ガスを混合・攪拌させる耐火物製の排ガス混合手段と、前記焼却炉の底部に配置されて燃焼完結後の焼却灰を排出する焼却灰排出機構と、前記燃焼室側面の炉壁に接続された投入口とにより主体が構成される竪型ごみ焼却炉において、
上記炉壁の外周面に複数本の水管を並列に配設固定した水管壁を設けたことを特徴とする水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉。
【請求項２】
前記水管壁の上下端に上部ヘッダと下部ヘッダを各々設けるとともに、上記投入口が接続される炉壁開口部の上方及び下方の高さ位置に、前記水管を分割・中継する１組の中間ヘッダを設けたことを特徴とする請求項１に記載の水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉。
【請求項３】
前記排ガス混合手段の内部に冷却体流路を設け、冷却用流体を循環させることを特徴とする請求項１又は２に記載の水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−５７１１３（Ｐ２００７−５７１１３Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３９８３１（Ｐ２００５−２３９８３１）
【出願日】平成１７年８月２２日（２００５．８．２２）
【出願人】（０００１３６８０４）株式会社プランテック (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２２日（２００５．８．２２）
【出願人】（０００１３６８０４）株式会社プランテック (11)
【Ｆターム（参考）】
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