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【発明の名称】 燃焼装置および燃焼方法
【発明者】 【氏名】三谷 和久
【要約】 【課題】有害物質、たとえばダイオキシン、の生成、再生成を防止できる燃焼装置および燃焼方法の提供。

【解決手段】８００℃以上に昇温される燃焼空間１と、蓄熱体３０と、燃焼空間１を燃焼可能な温度にまで昇温させる加熱装置２０と、を備えた燃焼装置。さらにマテリアルガス導入口３を有する燃焼装置。燃焼装置が再燃焼炉であるもの。８００℃以上の温度で燃焼を実行する工程と、排ガスを蓄熱体３０を通すことにより１秒以下で有害物質の再生成を伴なうことなく、２００℃以下に温度低下させる燃焼方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ８００℃以上に昇温される燃焼空間と、前記燃焼空間に接続された、給気排気が切り替えられる蓄熱体と、少なくとも燃焼開始時に前記燃焼空間を燃焼可能な温度にまで昇温させる加熱装置と、を備えた燃焼装置。
【請求項２】 燃焼装置が燃焼炉である請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】 さらに、燃焼すべき可燃性ガスであるマテリアルガスを前記燃焼空間へ導入するためのマテリアルガス導入口、を備えた請求項１記載の燃焼装置。
【請求項４】 蓄熱燃焼バーナを備えており、該蓄熱燃焼バーナは蓄熱体と該蓄熱体に接続された給気排気の切替機構を有しており、前記給気排気が切り替えられる蓄熱体は前記蓄熱燃焼バーナの前記蓄熱体からなる請求項３記載の燃焼装置。
【請求項５】 前記マテリアルガス導入口が前記蓄熱燃焼バーナと別に設けられている請求項４記載の燃焼装置。
【請求項６】 前記蓄熱燃焼バーナが燃料供給機構を有しており、前記マテリアルガス導入口が前記蓄熱燃焼バーナの前記供給機構に接続している請求項４記載の燃焼装置。
【請求項７】 前記燃焼空間の形状と、前記蓄熱燃焼バーナおよびマテリアル導入口の配置および向きとが、前記燃焼空間の炉壁の接線方向に向かう火炎を形成できる形状および配置、向きとされている請求項４記載の燃焼装置。
【請求項８】 前記蓄熱燃焼バーナの前記蓄熱体と前記切替機構との間に前記燃焼空間の酸素濃度フィードバック制御の実行に用いる酸素センサーが設置されている請求項４記載の燃焼装置。
【請求項９】 前記燃焼装置が再燃焼炉である請求項３記載の燃焼装置。
【請求項１０】 前記マテリアルガスが前記燃焼装置に併設された廃プラスチックの乾留炉からの可燃性ガスである請求項３記載の燃焼装置。
【請求項１１】 前記マテリアルガスが前記燃焼装置に併設された一般ごみ焼却炉からの可燃性ガスである請求項３記載の燃焼装置。
【請求項１２】 給気排気が切り替えられる蓄熱体を通すことにより空気を予熱して燃焼空間に送り込み、前記燃焼空間で８００℃以上の温度で、燃焼中に生成される有害物質を完全に熱分解しつつ、燃焼を実行する工程と、前記燃焼空間からの８００℃以上の排気ガスを、前記蓄熱体を通すことにより、蓄熱体を通過する短時間での温度降下により有害物質を再生成させることなく、２００℃以下の温度に下げて排気する工程と、からなる燃焼方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼装置および燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃焼炉の一例として、一般的な再燃焼炉のシステムを図１０に示す。本来、燃焼すべき可燃性ガス（以下、マテリアルガス１０１という）は、炉１０２内温度が高いほど、また、排ガス滞留時間が長いほど完全燃焼しやすいが、通常の再燃焼炉は炉内温度７００〜８００℃、排ガス滞留時間が１〜２秒になるように炉体設計を行う（１０３はバーナーを示す）。その理由は、以下の３点からなる。第１に、炉内温度を８００℃より高くできない理由として、排気系の耐熱性確保が困難であるということがある。集塵機１０５を併設する場合は集塵機保護のため集塵機の入口側排ガス温度を２００〜２５０℃を上限とし、１５０℃程度で管理することが望ましい。また、集塵機の前工程で熱交換器１０４（クーラー）を併設して排ガス温度を下げた場合は、熱交換器に鉄系の材料を用いることが多く、熱交換器入口側排ガス温度上限は７００℃程度が望ましい。したがって、炉内温度をより高温化させるためには、高温排ガスにエアを希釈させて排ガスを冷却する必要があるが、それには限界がある。第２に、炉内温度を低くできない理由は、再燃焼炉前工程で発生するマテリアルガスは燃焼しきれていない煙、すす、高分子状のＨＣなどの、可燃性ではあるが難燃性のガスであり、それらを熱分解して完全燃焼させるには、７００℃以上必要といわれているからである。第３に、上記のように炉内温度は高過ぎても低過ぎても問題であり、炉内温度管理幅は非常に狭くなっていることから、炉内滞留時間という新たな制約が出てくる。導入されるマテリアルガスの濃度、成分にもよるが、燃えやすいもので、１秒以上、燃えにくいもので、２秒以上かかる。したがって、炉体を大きくしたり、煙突の断熱を強化するなどして滞留時間をかせいでいるが、これもコスト、スペースの問題とからみ限界がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の燃焼炉（再燃焼炉を含む）において、たとえば廃プラスチックの乾留炉からでてくるマテリアルガスを再燃焼させると、再燃焼炉の炉内での燃え残り成分の中から、人体に非常に有害なダイオキシンが検出されたり、また、たとえ炉内でのダイオキシン量を極少量化できても、煙突を通過するときに２００〜５００℃の煙道内または集塵機内で排ガスにダイオキシンが再生成されることが知られている。本発明の目的は、炉内での有害物質（たとえば、ダイオキシン）の生成を極少量化させることができ、かつ排ガス中の３００〜５００℃領域での有害物質の再生成を実質的に防止できる燃焼装置および燃焼方法に関する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） ８００℃以上に昇温される燃焼空間と、前記燃焼空間に接続された、給気排気が切り替えられる蓄熱体と、少なくとも燃焼開始時に前記燃焼空間を燃焼可能な温度にまで昇温させる加熱装置と、を備えた燃焼装置。
（２） 燃焼装置が燃焼炉である（１）記載の燃焼装置。
（３） さらに、燃焼すべき可燃性ガスであるマテリアルガスを前記燃焼空間へ導入するためのマテリアルガス導入口、を備えた（１）記載の燃焼装置。
（４） 蓄熱燃焼バーナを備えており、該蓄熱燃焼バーナは蓄熱体と該蓄熱体に接続された給気排気の切替機構を有しており、前記給気排気が切り替えられる蓄熱体は前記蓄熱燃焼バーナの前記蓄熱体からなる（３）記載の燃焼装置。
（５） 前記マテリアルガス導入口が、前記蓄熱燃焼バーナと別に設けられている（４）記載の燃焼装置。
（６） 前記蓄熱燃焼バーナが燃料供給機構を有しており、前記マテリアルガス導入口が前記蓄熱燃焼バーナの前記燃料供給機構に接続している（４）記載の燃焼装置。
（７） 前記燃焼空間の形状と、前記蓄熱燃焼バーナおよびマテリアル導入口の配置および向きとが、前記燃焼空間の炉壁の接線方向に向かう火炎を形成できる形状および配置、向きとされている（４）記載の燃焼装置。
（８） 前記蓄熱燃焼バーナの前記蓄熱体と前記切替機構との間に前記燃焼空間の酸素濃度フィードバック制御の実行に用いる酸素センサーが設置されている（４）記載の燃焼装置。
（９） 前記燃焼装置が再燃焼炉である（３）記載の燃焼装置。
（１０） 前記マテリアルガスが前記燃焼装置に併設された廃プラスチックの乾留炉からの可燃性ガスである（３）記載の燃焼装置。
（１１） 前記マテリアルガスが前記燃焼装置に併設された一般ごみ焼却炉からの可燃性ガスである（３）記載の燃焼装置。
（１２） 給気排気が切り替えられる蓄熱体を通すことにより空気を予熱して燃焼空間に送り込み、前記燃焼空間で８００℃以上の温度で、燃焼中に生成される有害物質を完全に熱分解しつつ、燃焼を実行する工程と、前記燃焼空間からの８００℃以上の排気ガスを、前記蓄熱体を通すことにより、蓄熱体を通過する短時間での温度降下により有害物質を再生成させることなく、２００℃以下の温度に下げて排気する工程と、からなる燃焼方法。
【０００５】上記（１）の燃焼装置では、給気排気が切り替えられる蓄熱体（蓄熱燃焼バーナの蓄熱体であっても、なくてもよい）を燃焼空間に接続したので、燃焼空間を８００℃以上（たとえば、９００〜１１００℃）に高温化しても、高温排ガスが蓄熱体を通過するときに排ガス温度を２００℃以下に低下でき、集塵機などに問題が生じない。これによって、燃焼空間を８００℃以上に高温化でき、炉内で有害物質（たとえば、ダイオキシン）を完全に熱分解することができる。また、排ガスが蓄熱体を通過するに要する時間は１秒以下（通常は、０．１秒以下）という短時間であり、排ガス中にダイオキシンが再生成するに要する時間（１秒よりははるかに大）より短く、ダイオキシンの再生成を防止することができる。上記（２）は、燃焼装置が、たとえばごみ焼き炉などの、燃焼炉自体からなる場合である。上記（３）は、燃焼装置が、マテリアルガス導入口を備えた場合であり、通常は、他の炉からのマテリアルガスを導入して再燃焼する再燃焼炉からなる。上記（４）は、燃焼装置の蓄熱体を蓄熱燃焼バーナの蓄熱体とした場合である。また、蓄熱燃焼バーナは、給気排気の切替機構をバーナ装置内に有するシングル型蓄熱燃焼バーナの場合と、２つの蓄熱燃焼バーナを炉に設けバーナ装置に設けた切替機構で給気排気を切り替える場合との、何れであってもよい。蓄熱燃焼バーナを既設の炉にとりつけて、炉内を８００℃以上で運転し排ガスを蓄熱燃焼バーナを通して排出することにより、本発明の燃焼装置が成立する。上記（５）は、マテリアルガス導入口が、蓄熱燃焼バーナと別に設けられている場合である。上記（６）は、マテリアルガス導入口が、蓄熱燃焼バーナの燃料供給機構に開口していて、蓄熱燃焼バーナの燃料供給機構を通して導入される場合である。上記（７）では、火炎が燃焼空間（の炉壁）の接線方向に向かうので、炉内滞留時間が長くなり、難燃成分が炉内温度高温化との相乗効果により完全燃焼しやすくなる。上記（８）では、酸素センサを用いた燃焼用空気の流量のフィードバック制御を行うことにより、マテリアルガスとバーナ燃焼用ガス（加熱装置のガス）の総発熱量に見合った空気の供給が可能になり、燃料効率の向上、低ＮＯｘ化、完全燃焼の促進が可能になる。上記（９）は、燃焼装置が再燃焼炉の場合である。上記（１０）は、燃焼装置が廃プラスチックの乾留炉に付設された再燃焼炉の場合であり、マテリアルガスが乾留炉からの可燃性ガスである場合である。上記（１１）は、燃焼装置が一般ごみ焼却炉に付設された再燃焼炉の場合であり、マテリアルガスが一般ごみ焼却炉からの可燃性ガスである場合である。上記（１２）の燃焼方法では、燃焼空間で８００℃以上で燃焼を実行するので、炉内で有害物質（たとえば、ダイオキシン）を完全に熱分解することができる。また、排ガスが蓄熱体を通過するに要する時間は１秒以下（通常は、０．１秒以下）という短時間であり、排ガス中にダイオキシンが再生成するに要する時間（１秒よりははるかに大）より短く、ダイオキシンの再生成を防止することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例を示し、図２、図３は本発明の第２実施例を示し（図２、図３はまた本発明の第６実施例にも適用される）、図４は本発明の第３実施例を示し、図５、図６は本発明の第４実施例を示し、図７は本発明の第５実施例を示し、図８は本発明の第７実施例を示し、図９は本発明の第８実施例を示している。図中、本発明の全実施例に共通する部分には、互いに同じ符号を付してある。
【０００７】まず、本発明の全実施例に共通する部分の構成、作用を、たとえば図１を参照して、説明する。本発明の何れの実施例においても、燃焼装置は、８００℃以上に昇温される燃焼空間１と、燃焼空間１に接続された、給気排気が切り替えられる蓄熱体３０と、少なくとも燃焼開始時に燃焼空間１を燃焼可能な温度にまで昇温させる加熱装置２０と、を備えている。燃焼空間１内では、他の炉や装置からのマテリアルガスが導かれて燃焼が実行されてもよいし、燃焼物を直接燃焼空間に投入して燃焼空間１内で燃焼が実行されてもよい。４はブロワである。蓄熱体３０には切替機構４０が接続されており、蓄熱体３０を通る給気と排気の切替は、切替機構４０によって行われる。加熱装置２０は、蓄熱体３０と離れた位置にある追い炊きバーナ（図１で符号２０を付した部材）であってもよいし、蓄熱体３０を備えた蓄熱燃焼バーナ１０の燃料供給機構（図３で符号２０を付した部材）であってもよい。さらに電熱ヒーターやマイクロウエーブヒーターであってもよい。蓄熱体３０は、排ガスが通過する時に高温排ガス（８００℃以上、たとえば９００〜１１００℃）の熱を奪って排ガスの温度を約２００℃以下に下げるとともに、自身は高温（たとえば、約９００℃）になり、給気排気が切り替わって給気が流れる時に大気温の給気を８００℃以上の温度に予熱する部材である。蓄熱体３０は、材質がたとえば、セラミック、耐熱性金属であり、構造は多数の孔を形成されたもの、または多数の線材を束にしたもの、あるいはセラミックスボールを多数充填したものなどからなる。蓄熱体３０を通過した排ガスは、集塵機２を通した後大気に排出される。
【０００８】上記燃焼装置を用いて実行される燃焼方法は、給気排気が切り替えられる蓄熱体３０を通すことにより空気を予熱して燃焼空間１に送り込み、燃焼空間１で８００℃以上の温度で、燃焼中に生成される有害物質（たとえば、ダイオキシン）を完全に熱分解しつつ、燃焼を実行する工程と、燃焼空間１からの８００℃以上の排ガスを、蓄熱体３０を通すことにより、蓄熱体３０を通過する短時間（たとえば、１秒以下、通常は、０．１秒以下）での温度降下により有害物質（たとえば、ダイオキシン）を再生成させることなく、２００℃以下の温度に下げて排気する工程と、からなる。
【０００９】上記燃焼装置および燃焼方法の作用を説明する。上記燃焼装置では、給気排気が切り替えられる蓄熱体３０を燃焼空間１に接続したので、燃焼空間１を８００℃以上（たとえば、９００〜１１００℃）に高温化しても、高温排ガスが蓄熱体３０を通過するときに排ガス温度を２００℃以下に低下でき、集塵機２などに問題が生じない。これによって、燃焼空間を８００℃以上に高温化でき、炉内で有害物質（たとえば、ダイオキシン）を完全に熱分解することができる。また、排ガスが蓄熱体３０を通過するに要する時間は１秒以下（通常は、０．１秒以下）という短時間であり、排ガス中にダイオキシンが再生成するに要する時間（１秒よりははるかに大）より短く、ダイオキシンが再生成するひまがなく、ダイオキシンの再生成を防止することができる。
【００１０】つぎに、本発明の各実施例に特有な部分の構成、作用を説明する。本発明の第１実施例では、図１に示すように、燃焼装置が燃焼炉（たとえば、ごみ焼炉、プラスチック類焼却炉、など）からなり、燃焼物は燃焼炉に直接投入されて燃焼される。マテリアルガスの導入口はない。炉内は燃焼空間１を構成し、炉内を燃焼可能な温度に加熱する加熱装置２０（たとえば、蓄熱燃焼バーナでない従来型バーナ、追い炊きバーナなど）が炉に設けられている。給気排気の切替が可能な蓄熱体３０が加熱装置２０と別に設けられており、炉内への燃焼空気の給気、炉内からの排ガスの排出は、蓄熱体３０を通して行われる。排ガス排出の煙突がある場合は、煙突を閉塞して、炉内からの排ガスが蓄熱体３０を通して排出されるようにする。燃料供給は加熱装置２０により行われるので、蓄熱体３０には燃料供給機構が挿通していない。したがって、蓄熱体３０と切替機構４０は、バーナではない。しかし、後述する蓄熱燃焼バーナ（図３）の蓄熱体３０を第１実施例の蓄熱体として利用してもよく、その場合は、蓄熱燃焼バーナの蓄熱体３０を貫通している燃料供給機構２０は使用しない。
【００１１】本発明の第１実施例の作用については、加熱装置（燃焼バーナ）２０を有する既設の燃焼炉に、切替機構４０付きの蓄熱体３０を付設し、既設の炉の煙突を閉塞することにより、既設の炉をダイオキシンを生成しない燃焼炉に容易に変換することができる。
【００１２】本発明の第２実施例では、図２に示すように、燃焼装置は、燃焼すべき可燃性ガスであるマテリアルガスを燃焼空間１へ導入するためのマテリアルガス導入口３を備えている。マテリアルガス導入口３からは、他の炉からのマテリアルガスが導入される。また、燃焼装置は、蓄熱燃焼バーナ１０を備えている。本発明の第２実施例では、蓄熱燃焼バーナ１０は、シングル型蓄熱燃焼バーナからなる。蓄熱燃焼バーナ１０は、蓄熱体３０と蓄熱体３０に接続された給気排気の切替機構４０を有している。燃焼装置の蓄熱体３０は、第２実施例では、蓄熱燃焼バーナ１０の蓄熱体３０からなる。シングル型蓄熱燃焼バーナでは、切替機構４０は蓄熱燃焼バーナ１０に組み込まれている。
【００１３】図３は、シングル型蓄熱燃焼バーナ１０の一例を示している。シングル型蓄熱燃焼バーナ１０は、燃料供給機構２０（燃焼装置の加熱装置２０を構成しているので、加熱装置と同じ符号を付す）と、燃料供給機構２０のまわりに配置された蓄熱体３０と、蓄熱体３０の一側に配置された給気排気の切替機構４０と、蓄熱体３０の他側に配置されたバーナタイル６２と、からなる。蓄熱体３０はバーナ周方向に複数の領域に区画されており、実施例では円筒３４の中に配設された複数のスリーブ３１内に配置されている。バーナタイル６２は、耐熱材（セラミック、耐熱金属など）から形成されている。バーナタイル６２は、給排気面６３と、給排気面６３に開口された複数（蓄熱体３０のバーナ周方向区画数と同じ数）の給排気孔６６と、バーナタイル６２の中央部で給排気面６３から前方に突出する突出部６４と、突出部６４の中央に形成された燃料およびパイロットエアの吐出孔と、吐出孔の先端に形成された燃料開放面６５と、を有する。
【００１４】給気排気の切替機構４０は、複数の孔４７を有する静止部材４６と、少なくとも１つの給気通気孔４２と少なくとも１つの排気通気孔４３を有する可動（たとえば、回転）部材４１と、可動部材４１に形成された給気流れ部と排気流れ部とを区画する壁４４と、可動部材４１をバーナ軸芯まわりに、一方向に回転、または往復回転させる、モータまたはシリンダなどからなる駆動機構４５と、を有する。給気通気孔４２は給気入口５１に連通しており、排気通気孔４３は排気出口５２に連通している。可動部材４１を回転させて給気通気孔４２に連通していた孔４７と排気通気孔４３に連通していた孔４７とを切り替えることにより、蓄熱体４３の各部分を流れる給気排気の流れが切り替えられる。燃料供給機構２０は、パイロットエア供給管２１の中に納められており、燃料供給機構２０の管の外面と管２１の間の環状スペースをパイロットエアが流れる。
【００１５】燃料供給機構２０から供給される燃料の一部は燃料供給機構２０の先端に形成された孔を通して環状スペースに流され、パイロットエアと混合するとともに着火されてパイロット火炎を形成する。また、燃料供給機構２０から供給される燃料の主要部はそのまま燃料供給機構２０から吐出され燃料開放面６５から出た後一部の給排気孔６６から吐出された給気（蓄熱体を通る間に高温に予熱されている給気）と混合し、主火炎を形成する。炉内（燃焼空間１）の燃焼ガスは残りの給排気孔６６を通って排ガスとなって出ていき、蓄熱体３０を通るときに蓄熱体３０を高温に加熱し、自身は約２００℃以下に低下する。蓄熱体３０を通る給気排気の流れを切り替えることにより、排ガスの熱を奪って蓄熱しそれを給気に開放して、熱効率を約９０％以上に高める。炉内（燃焼空間１）では排気が循環しているので、燃焼は緩慢に行われ、火炎が長く延び、それによって、低ＮＯｘの燃焼が可能となるとともに、炉内全体を均一にかつ高温（８００℃以上の温度、たとえば、９００〜１１００℃）に加熱できる。
【００１６】本発明の第２実施例の作用については、蓄熱燃焼バーナ１０が作動され、炉内（燃焼空間１）を８００℃以上の温度に加熱し、この状態で、マテリアルガスをマテリアルガス導入口３から炉内（燃焼空間１）に導入して、マテリアルガスを完全燃焼させる。燃焼における発熱量は、マテリアルガスと燃料供給機構２０からの燃料との総合の発熱量であり、マテリアルガスと燃料との両方の燃焼に必要な量の燃焼用空気が蓄熱燃焼バーナ１０を通して供給される。この場合、マテリアルガスの発熱量だけで燃焼空間に必要とされる温度が維持されるならば、燃料供給機構２０からの燃料吐出は止めてもよい。
【００１７】本発明の第３実施例では、図４に示すように、燃焼装置は、燃焼すべき可燃性ガスであるマテリアルガスを燃焼空間１へ導入するためのマテリアルガス導入口３を備えている。マテリアルガス導入口３からは、他の炉からのマテリアルガスが導入される。また、燃焼装置は、蓄熱燃焼バーナ１０を備えている。本発明の第３実施例では、蓄熱燃焼バーナ１０は、蓄熱体３０と燃料供給機構２０（燃焼装置の加熱装置２０を構成しているので、加熱装置と同じ符号を付す）をもち、給気排気切替用の切替機構４０は蓄熱体３０から離れた部位（給気排気経路）にもつ。蓄熱燃焼バーナ１０のうち蓄熱体３０と燃料供給機構２０の部分は、一対設けられる。切替機構４０は、ブロワ４からの給気を一対の蓄熱体３０間に切り替えるとともに、集塵機２への排気を一対の蓄熱体３０間に切り替える。一対の蓄熱体３０のうち一方に排気が流れている時は、他方には給気が流れており、給気排気が切り替わって、他方に排気が流れている時は、一方には給気が流れている。上記外部切替型の蓄熱燃焼バーナ１０のうち蓄熱体３０と燃料供給機構２０の部分の構造は、図３のシングル型蓄熱燃焼バーナ１０で切替機構４０を除去した構造に準じる。切替機構４０は、たとえば四方弁からなる。
【００１８】本発明の第３実施例の作用については、本発明の第２実施例の作用に準じる。この場合、切替弁４０は、排ガス流れ方向にみて蓄熱体３０より下流にあるので、温度は約２００℃以下であり、その下流に配置される集塵機２の入口の排ガス温度を集塵機の耐熱温度以下にすることは極めて容易である。
【００１９】本発明の第４実施例では、図４、図６に示すように、燃焼装置は、蓄熱燃焼バーナ１０（シングル型蓄熱燃焼バーナでも、切替型の一対の蓄熱燃焼バーナの何れでもよい）を備えており、蓄熱燃焼バーナ１０は、バーナ中心部を貫通する燃料供給機構２０（加熱装置２０を構成するので、加熱装置と同じ符号を付す）を有している。マテリアルガス導入口３は、燃料供給機構２０に開口しており、マテリアルガスが燃料供給機構２０を通して炉内（燃焼空間１）に供給される。マテリアルガス導入口３からは、他の炉からのマテリアルガスが導入される。蓄熱燃焼バーナ１０とは別に追い炊きバーナ２０´（加熱装置２０の一部）を設けて、炉立ち上げ時に炉内（燃焼空間１）を高温に加熱してもよい。本発明の第４実施例の作用については、マテリアルガスを蓄熱燃焼バーナ１０の燃料供給機構２０を通して炉内（燃焼空間１）に導入することで、マテリアルガスと高温空気が積極的に混合され、マテリアルガスがより完全に燃焼され、熱分解される。
【００２０】本発明の第５実施例では、図７に示すように、燃焼空間１の形状と、蓄熱燃焼バーナ１０（シングル型蓄熱燃焼バーナでも一対の切替型蓄熱燃焼バーナでもよい）およびマテリアルガス導入口３の配置および向きとが、燃焼空間１の接線方向に火炎を形成できる形状、配置に設定されている。すなわち、蓄熱燃焼バーナ１０の給気の吐出方向が燃焼空間１の接線方向とされており、マテリアルガス導入口３は蓄熱燃焼バーナ１０の近傍に配置されて、かつ蓄熱燃焼バーナ１０の給気の吐出方向と平行かほぼ平行に向けられている。本発明の第５実施例の作用については、マテリアルガスが蓄熱燃焼バーナ１０の燃料吐出機構２０と別に導入されても、燃焼空間１の接線方向に外周に沿って、したがって長い距離を流れ、炉内循環時間が長くなり、マテリアルガスが難燃成分であっても、完全燃焼しやすくなり、また、炉内温度高温化との相乗効果で、コンパクトな炉容積でも完全燃焼しやすくなる。
【００２１】本発明の第６実施例では、図２、図３に示すように、燃焼装置は、燃焼空間１に開口するマテリアルガス導入口３と、蓄熱燃焼バーナ１０（シングル型蓄熱燃焼バーナでも、切替型の一対の蓄熱燃焼バーナの何れでもよい）を備えている。蓄熱燃焼バーナ１０には、たとえば図３に示すように、蓄熱体３０と切替機構４０との間の部分に、排ガスの流れから凹状となった部位４８に、酸素センサー７０（たとえば、自動車用内燃機関の空燃比制御用に利用される酸素センサー）が配置されている。そして、この酸素センサー７０の出力をフィードバックして燃焼空間１の酸素濃度が目標値（たとえば、炉内酸素濃度が約５％）になるように給気の量を制御することにより、燃焼制御が行われる。本発明の第６実施例の作用については、蓄熱燃焼バーナ１０からの給気量を、マテリアルガスとバーナからの燃料との総発熱量に見合った量に制御することにより、マテリアルガス最大（バーナ燃料最少）とする燃料効率の極大化と、マテリアルガスとバーナ燃料の両方の完全燃焼および有害成分の完全熱分解と、低ＮＯｘ化、などが確実に実行される。
【００２２】本発明の第７実施例では、図８に示すように、燃焼装置は、再燃焼炉５からなる。再燃焼炉５には、再燃焼炉に付設された廃プラスチックの乾留炉６からの可燃性ガスからなるマテリアルガスが、マテリアルガス導入口３から導入される。熱風発生炉７からの高温ガスが乾留炉６に導入されて、乾留炉６内の廃プラスチックは減容化処理され、その時発生する可燃性ガスは、コンデンサー８で水分、油分を除いた後、２次燃焼炉である再燃焼炉５に導入され、炉内で完全燃焼された後、蓄熱燃焼バーナ１０の蓄熱体を通して排出される。本発明の第７実施例の作用については、再燃焼炉５の炉内（燃焼空間１）で８００℃以上の温度（たとえば、９００〜１１００℃）で燃焼されることにより、ＣＯなどが完全燃焼され、かつダイオキシンも完全に熱分解される。また、排ガスが蓄熱燃焼バーナ１０の蓄熱体を通る時に１秒以下で２００℃以下の温度に急速に低下されるので、ダイオキシンの再生成もない。
【００２３】本発明の第８実施例では、図９に示すように、燃焼装置は、再燃焼炉５からなる。再燃焼炉５には、再燃焼炉に付設された一般ごみ焼却炉９からの可燃性ガスからなるマテリアルガスが、マテリアルガス導入口３から導入される。マテリアルガスは、２次燃焼炉である再燃焼炉５内で完全燃焼された後、蓄熱燃焼バーナ１０の蓄熱体を通して排出される。本発明の第８実施例の作用については、再燃焼炉５の炉内（燃焼空間１）で８００℃以上の温度（たとえば、９００〜１１００℃）で燃焼されることにより、ＣＯなどが完全燃焼され、かつダイオキシンも完全に熱分解される。また、排ガスが蓄熱燃焼バーナ１０の蓄熱体を通る時に１秒以下で２００℃以下の温度に急速に低下されるので、ダイオキシンの再生成もない。
【００２４】
【発明の効果】請求項１の燃焼装置によれば、蓄熱体を燃焼空間に接続したので、燃焼空間を高温化しても、高温排ガスが蓄熱体を通過するときに排ガス温度を２００℃以下に低下でき、集塵機などに問題が生じない。これによって、燃焼空間を８００℃以上に高温化でき、炉内で有害物質（たとえば、ダイオキシン）を完全に熱分解することができる。また、排ガスが蓄熱体を通過するに要する時間は短時間であり、ダイオキシンの再生成を防止することができる。請求項２の燃焼装置によれば、燃焼炉自体に蓄熱体を付設することにより有害物質の生成、再生成を防止できる。請求項３の燃焼装置によれば、燃焼装置にマテリアルガス導入口を設けることにより、他の炉からのマテリアルガスを導入して有害物質の生成、再生成を防止できる。請求項４の燃焼装置によれば、燃焼装置の蓄熱体を蓄熱燃焼バーナの蓄熱体としたので、蓄熱燃焼バーナを炉（既設の炉であってもよい）にとりつけることにより、本発明の燃焼装置が成立する。請求項５の燃焼装置によれば、マテリアルガス導入口を蓄熱燃焼バーナと別に設けるので、再燃焼炉（既設の再燃焼炉であってもよい）に蓄熱燃焼バーナを取り付けることにより、本発明の燃焼装置が成立する。請求項６の燃焼装置によれば、マテリアルガス導入口を蓄熱燃焼バーナの燃料供給機構に開口させたので、マテリアルガスと高温予熱給気との混合を促進でき、完全燃焼を促進できる。請求項７の燃焼装置によれば、火炎を燃焼空間の接線方向に向けたので、炉内滞留時間が長くなり、マテリアルガスが難燃成分であっても完全燃焼できる。請求項８の燃焼装置によれば、酸素センサを用いた燃焼用空気の流量のフィードバック制御を行うことにより、マテリアルガスとバーナ燃焼用ガス（加熱装置のガス）の総発熱量に見合った空気の供給が可能になり、燃料効率の向上、低ＮＯｘ化、完全燃焼の促進が可能になる。請求項９の燃焼装置によれば、本発明を再燃焼炉に適用できる。請求項１０の燃焼装置によれば、廃プラスチックの乾留炉からのマテリアルガスを、ダイオキシンの問題を生じることなく燃焼、処理できる。請求項１１の燃焼装置によれば、一般ごみ焼却炉からのマテリアルガスを、ダイオキシンの問題を生じることなく燃焼、処理できる。請求項１２の燃焼方法では、燃焼空間で８００℃以上で燃焼を実行するので、炉内で有害物質（たとえば、ダイオキシン）を完全に熱分解することができる。また、排ガスが蓄熱体を通過するに要する時間が短時間のため、排ガス急冷作用によってダイオキシンの再生成を防止することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【識別番号】５９７１２７８４５
【氏名又は名称】株式会社テラ・コーポレーション
【出願日】 平成９年（１９９７）１０月６日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】田渕 経雄
【公開番号】 特開平１１−１０８３４０
【公開日】 平成１１年（１９９９）４月２３日
【出願番号】 特願平９−２７２３７４