(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼熱源を利用して灰を加熱溶融する溶融室の底部に、灰中に含まれる金属類が溶けて底面を覆うメタル溜りと、該メタル溜りに隣接する排滓口を形成し、
前記メタル溜りの底壁に、耐火材により凸条部を形成して複数の分割溜りを区画形成し、
前記溶融室の底壁に、前記分割溜りに溜まった金属類を凝固させる冷却水管を設けた
ことを特徴とする燃焼式灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナーや熱分解ガスなどの燃焼熱源を利用して灰を加熱溶融し、灰の減容化、無害化を図る燃焼式灰溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス化灰溶融炉では、ガス化燃焼炉で生成された熱分解ガスを導入して燃焼させ、その火炎により熱分解ガスに同伴された灰分を加熱溶融し、その溶融スラグを底部の排滓口から取り出している。
【０００３】
また、バーナー式灰溶融炉は、溶融室に投入される焼却灰を、バーナーの火炎により加熱溶融し、その溶融スラグを底部の排滓口から排出して冷却水中に投入し、水砕スラグを生成して再利用を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記両構成とも、溶融室の底部にキャスタブル（耐火炉材）や耐火レンガが内貼りされるが、溶融スラグがその表面を流れて排滓口に排出されるまでに高温に晒されるため、底壁の摩耗が激しく、２〜３ヶ月ごとの補修を必要とした。また補修時には、底壁の表面に凝固金属が広範囲に固着し、これを取り除くのに多大な労力を要するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決して、溶融室底部の摩耗を防止でき、また凝固金属の除去が容易な燃焼式灰溶融炉を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、燃焼熱源を利用して灰を加熱溶融する溶融室の底部に、灰中に含まれる金属類が溶けて底面を覆うメタル溜りと、該メタル溜りに隣接する排滓口を形成し、前記メタル溜りの底壁に、耐火材により凸条部を形成して複数の分割溜りを区画形成し、前記溶融室の底壁に、前記分割溜りに溜まった金属類を凝固させる冷却水管を設けたものである。
【０００７】
上記構成によれば、灰中に含まれる金属が溶けてメタル溜りに溜り、冷却水管による冷却により底部に凝固した金属層が形成されるので、溶融スラグが流動しても金属層の表面を流れて排出されるので、溶融スラグとの摩擦や侵食により底壁が減耗することがなく、底壁の寿命を延ばすことができる。またメンテナンス時に行う金属除去作業において、凸条部の耐火材を破砕除去して各分割溜り毎に分割された凝固金属塊を取り除けばよく、金属除去作業を容易化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るガス化灰溶融炉の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示すように、このガス化灰溶融炉１は、流動床式などのガス化焼却炉２に並設されるもので、ガス化焼却炉２で都市ごみなどを流動層内で加熱分解することにより、可燃ガスやチャーなどの未燃分を含む熱分解ガスを発生させ、この熱分解ガスを灰溶融炉１内に導入して燃焼させ、この熱を利用して熱分解ガスに同伴される灰分を加熱溶融し、減容化、無害化を図るものである。
【００１２】
灰溶融炉１の炉本体３には、上部に燃焼室４が形成され、下部に溶融室５が形成されている。燃焼室４の上部には、ガス化焼却炉２から熱分解ガスを導入するガス導入ダクト６が接続されるとともに、この炉壁に複数の燃焼空気ノズル７が貫設されている。また燃焼室４の下部には、加熱温度を保持するための絞り壁８が突設されている。
【００１３】
また溶融室５の底壁５ａには、本発明に係るメタル溜り１１が形成され、メタル溜り１１に隣接する一方の側壁でメタル溜り１１の上面と同じ高さ位置かまたは上位に排滓口１２が形成され、他方の側部に排ガス通路１３が連通されている。
【００１４】
前記メタル溜り１１は、単体でもよいが、メンテナンス時の凝固金属の除去を目的としてたとえば図３に示すように、中央部を上下流方向に縦断する縦凸条部１４と横断方向の横凸条部１５とで３つの分割溜り１１ａ〜１１ｃに区画されている。これにより、灰に含まれる溶融金属が各分割溜り１１ａ〜１１ｃの底部に流入すると、底壁５ａ内蔵の冷却水管１６の作用により、底部が凝固し、その上を溶融金属で覆われた金属層Ｍが形成され、溶融スラグＳは金属層Ｍの上を流れて排出されるので、底壁５ａの耐火物が摩耗するのを防止できる。また、分割溜り１１ａ〜１１ｃにより金属層Ｍが複数に分割されるので、メンテナンス時の凝固金属の除去も容易に行える。なお、分割溜りの数や形状はこれに限るものではない。
【００１５】
次に上記ガス化灰溶融炉の作用を説明する。
１．ガス化焼却炉２で生成された可燃ガスやチャー、灰分、金属類などを含む熱分解ガスがガス導入ダクト６から溶融室５の燃焼空間７に導入され、燃焼空気ノズル８から吹き込まれた燃焼空気と急速に混合されて約１３００〜１５００℃の高温で燃焼される。
【００１６】
次に上記ガス化灰溶融炉の作用を説明する。
１．ガス化焼却炉２で生成された可燃ガスやチャー、灰分、金属類などを含む熱分解ガスがガス導入ダクト６から溶融室５の燃焼空間７に導入され、燃焼空気ノズル７から吹き込まれた燃焼空気と急速に混合されて約１３００〜１５００℃の高温で燃焼される。
【００１７】
３．灰分が加熱溶融された溶融スラグＳは、その比重差により金属層Ｍの表面を流れて、オーバーフローして順次排滓口１２から排出される。したがって、溶融スラグＳが従来のように底壁５ａと直接接触せず、底壁５ａが金属層Ｍに保護されるので、摩耗減肉を大幅に減少させることができる。
【００１８】
４．炉のメンテナンス時に、溶融室５内の凝固（溶融）金属が取り除かれるが、凝固金属は分割溜り１１ａ〜１１ｃにそれぞれ溜められており、全体に渡って張り付いた従来の状態に比べて、金属層Ｍが分割溜り１１ａ〜１１ｃ毎に分割されるので、容易に取り除くことができる。
【００１９】
上記実施の形態によれば、溶融室５の底部にメタル溜り１１を形成したので、熱分解ガスに同伴された金属類が底部に溜まり凝固して底壁５ａの耐火炉材または耐火レンガが保護されるので、溶融スラグＳの摩擦や侵食による減耗を従来比で５倍以上とすることができる。
【００２０】
また溶融室５の底部に形成されるメタル溜り１１により、排ガス中のダストを効果的に捕捉することができ、ダストの飛散を減少させることができる。
さらに、メタル溜り１１を縦凸条部１４と横凸条部１５とで３つの分割溜り１１ａ〜１１ｃに区画したので、メンテナンス時に取り出す凝固金属の大きさが小さくなり、凝固金属の剥離除去作業を容易に行うことができる。
【００２１】
次に本発明に係るバーナー式灰溶融炉の実施の形態を図４〜図６に基づいて説明する。
図４に示すように、このバーナー式灰溶融炉２０は、排ガスの流れと灰の送り方向が相対方向に形成される向流式の灰溶融炉で、炉本体２１の上流側に予熱室２２が形成されるとともに、下流側に溶融室２３が形成されている。
【００２２】
予熱室２２の底壁が溶融室２３側ほど下位となる傾斜底壁２４に形成され、下流側壁に灰供給口２５が形成される。そして灰供給口２５には灰ホッパー２６の灰を予熱室２２に送り込む灰プッシャー２７が設けられ、また天壁には排ガスダクト２８が接続される。
【００２３】
溶融室２３の天壁には溶融バーナー２９が配設され、底壁３０に本発明に係るメタル溜り３１が形成されている。このメタル溜り３１は、予熱室２２の底壁２２ａに段部３２を介して形成されており、メタル溜り３１の底面は、図５に示すように、段部３２から下流側に続く中央凸条部３３と、中央凸条部３３の下流端から二股に分岐された分岐凸条部３４，３４とで３つに区画された分割溜り３１ａ〜３１ｃが形成されている。そして、分割溜り３１ａの底面と下流側側壁３６との境界位置に排滓口３５が形成される。なお、排滓口３５に臨む周囲の底壁３０に分割溜り３１ａの深さに相当する高さの排出堰３５ａを形成して、排滓口３５のある分割溜り３１ａにも溶融金属を溜めることができるように構成されている。
【００２４】
この溶融室２３の底壁３０は、耐火材３０ａと断熱材３０ｂとで形成されており、外面側に耐火材３０ａが配置され、図６に示すように、この耐火材３０ａが盛り上げられて中央凸条部３３および分岐凸条部３４が形成されとともに、そしてこの中央凸条部３３および分岐凸条部３４を除く耐火材３０ａ上に断熱材３０ｂが内貼りされて構成される。
【００２５】
上記構成において、溶融バーナー２９が点火されて溶融室２３が加熱されるとともに、灰プッシャー２７により灰ホッパー２６の灰が予熱室２２に供給され、溶融バーナー２９の排ガスが予熱室２２に導入されて灰が予熱され、排ガスダクト２８から排出される。そして灰プッシャー２７と傾斜底壁２４の作用により、予熱された灰が順次溶融室２３に送られてさらに加熱され、溶融される。灰中に含まれた金属類も溶融され、その比重差により、溶融金属がメタル溜り３１に流れ込み、底部が凝固した金属層Ｍが形成される。そして、溶融スラグＳはその金属の表面を流れて排滓口３５に排出されることから、底壁３０の摩耗が未然に防止される。
【００２６】
そして、メンテナンス時には、運転を停止して凝固（溶融）金属を取り除くことになるが、この時、中央凸条部３３および分岐凸条部３４の耐火材３０ａを、振動ドリルなどを用いて削除することで、各分割溜り３１ａ〜３１ｃ内の凝固金属を分割して剥離させ取り除くことができ、金属の除去作業を容易に行うことができる。
【００２７】
上記実施の形態によれば、溶融室２３の底壁３０にメタル溜り３１を形成して中央凸条部３３および分岐凸条部３４で分割溜り３１ａ〜３１ｃを形成したので、底壁３０が溶融金属層により保護されて溶融スラグＳの流れによる摩耗や侵食を防止することができる。また、メンテナンス時に中央凸条部３３および分岐凸条部３４を破砕除去するだけで分割溜り３１ａ〜３１ｃの凝固金属を分離状態で剥離することができ、金属除去作業を容易に行うことができる。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、メタル溜り３１を中央凸条部３３および分岐凸条部３４により分割して分割溜り３１ａ〜３１ｃを形成したが、図７に示すように、メタル溜り４１を２本の交差凸条部４２，４３により分割して４つの分割溜り４１ａ〜４１ｄを形成してもよく、また図８に示すように、メタル溜り５１を上下流方向の互いに平行な２本の平行凸条部５２，５３により分割して、３つの分割溜り５１ａ〜５１ｃを形成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明によれば、灰中に含まれる金属が溶けてメタル溜りに溜り、冷却水管による冷却により底部に凝固した金属層が形成されるので、溶融スラグが流動しても金属層の表面を流れて排出されるので、溶融スラグとの摩擦や侵食により底壁が減耗することがなく、底壁の寿命を延ばすことができる。またメンテナンス時に行う金属除去作業において、凸条部の耐火材を破砕除去して各分割溜り毎に分割された凝固金属塊を取り除けばよく、金属除去作業を容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス化灰溶融炉設備の実施の形態を示す構成図である。
【図２】同ガス化灰溶融炉の溶融室底部を示す縦断面図である。
【図３】同ガス化灰溶融炉の溶融室底部を示す平面図である。
【図４】本発明に係るバーナー式灰溶融炉の実施の形態を示す縦断面図である。
【図５】同バーナー式灰溶融炉の溶融室底部を示す平面図である。
【図６】同バーナー式灰溶融炉の溶融室底壁を示す拡大断面図である。
【図７】同バーナー式灰溶融炉の溶融室底部の他の実施の形態を示す平面図である。
【図８】同バーナー式灰溶融炉の溶融室底部の他の実施の形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１    ガス化灰溶融炉
３    炉本体
４    燃焼室
５    溶融室
５ａ  底壁
６    ガス導入ダクト
７    燃焼空気ノズル
１１    メタル溜り
１１ａ〜１１ｂ  分割溜り
１２    排滓口
１４    縦凸条部
１５    横凸条部
２０    バーナー式灰溶融炉
２１    炉本体
２２    予熱室
２３    溶融室
３０    底壁
３０ａ  耐火材
３０ｂ  断熱材
３１    メタル溜り
３１ａ〜３１ｃ  分割溜り
３３    中央凸条部
３４    分岐凸条部
３５    排滓口
４１    メタル溜り
４１ａ〜４１ｄ  分割溜り
４２，４３    交差凸条部
５１    メタル溜り
５１ａ〜５１ｂ  分割溜り
５２，５３    平行凸条部
Ｓ    溶融スラグ
Ｍ    金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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