(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス抜き出し口を備え、同排ガス抜き出し口から抜き出された排ガスを排ガスダクトに導いて処理する炉において、前記排ガス抜き出し口の上部及び前記排ガスダクトの入口の少なくとも２箇所に高温ガス又は燃焼用ガスを排ガス中に吹き込む吹き込み口を設けたことを特徴とする炉。
【請求項２】
前記排ガスダクトの入口の少なくとも２箇所に設けられた吹き込み口の１つが、斜め上方の排ガスの排出方向へ向けて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の炉。
【請求項３】
排ガス抜き出し口を備え、同排ガス抜き出し口から抜き出された排ガスを排ガスダクトに導いて処理する炉において、前記排ガス抜き出し口の上部及び前記排ガスダクトの入口の少なくとも２箇所から高温ガス又は燃焼用ガスを２０〜４０ｍ／ｓの速度で排ガス中に吹き込んで８００℃以上の高温域を形成し、その高温域での排ガス滞留時間を２秒以上とすることを特徴とする排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥、都市ごみ及び産業廃棄物などの焼却灰の溶融炉や熱分解炉等、排ガス抜き出し口を備えた炉及びその炉における排ガス処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水汚泥や都市ごみ等は種々の焼却方法により焼却され、その後に焼却灰として埋め立て処理されていた。しかし最近は、埋め立て処理地を確保することが難しくなって来ている上、焼却灰の埋め立て時に重金属等の有害物質の地下水への溶出などが問題となっている。そこで、このような焼却灰の資源化、減容化及び無害化を図るために灰溶融炉などが注目されて来ている。
ところで、焼却灰を溶融した溶融炉の排ガスには、ＮａＣｌ，ＫＣＬ等の低沸点物のガス化したものが高濃度で存在しており、炉内では温度が高くガス状で存在していたものが、炉から出ると温度が下がり、液化、凝結固化して排ガス抜き出し口を閉塞させてしまうことがあった。
また、特開平６−３００２３４号公報に記載の炉のように排ガスを出滓口から抜き出す場合には、排ガス抜き出し口が炉の下方に位置するので、溶融池に落ちてくる灰の一部がキャリオーバし、これと液化した低沸点物とが混ざって凝固することにより、排ガス抜き出し口に固い付着物が形成されて同排ガス抜き出し口を閉塞させてしまうことがあった。
【０００３】
そこで、上記溶融炉の排ガス抜き出し口付近にガス吹き込み手段を設け、同吹き込み手段から排ガス中に高温ガス又は燃焼用ガスを吹き込み、排ガス温度を高温に保って、排ガスの液化、凝結固化による排ガス抜き出し口の閉塞を防止する方法も考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した排ガス抜き出し口の閉塞防止方法では、排ガス中に高温ガス又は燃焼用ガスを単に吹き込むだけで、吹き込みの速度が０．４ｍ／ｓ程度であるので、後述の表１で示す如く、排ガス温度が３０７〜４５７℃となるに過ぎない。このため、この閉塞防止方法によると、一酸化炭素（ＣＯ）の低減が不十分であると共に（最小濃度で２７０ｐ．ｐ．ｍ．）、多環芳香族のダイオキシン（ＤＸＮ）の低減も不十分であった（炉出口で約２０ＴＥＱｎｇ／Ｎｍ3 ）。
【０００５】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、排ガス抜き出し口の閉塞を確実に防止し、排ガス中の一酸化炭素やダイオキシン等の有害物質を大幅に低減させることが可能な炉及びその炉における排ガス処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を達成するために、本発明においては、排ガス抜き出し口を備え、同排ガス抜き出し口から抜き出された排ガスを排ガスダクトに導いて処理する炉において、前記排ガス抜き出し口の上部及び前記排ガスダクトの入口の少なくとも２箇所に高温ガス又は燃焼用ガスを排ガス中に吹き込む吹き込み口を設けている。
また、本発明は、排ガス抜き出し口を備え、同排ガス抜き出し口から抜き出された排ガスを排ガスダクトに導いて処理する炉において、前記排ガス抜き出し口の上部及び前記排ガスダクトの入口の少なくとも２箇所から高温ガス又は燃焼用ガスを２０〜４０ｍ／ｓの速度で排ガス中に吹き込んで８００℃以上の高温域を形成し、その高温域での排ガス滞留時間を２秒以上としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明の実施の形態に係る排ガス抜き出し口を備えた焼却灰の溶融炉が適用される設備の一部概要を示す説明図、図２はその灰溶融炉付近の概念図である。
本実施形態の灰溶融炉１は、図１に示す如く、耐火物によって有底円筒状に形成された炉本体２を有しており、同炉本体２の下部側面には、出滓口を兼ねる排ガス抜き出し口３が設けられている。また、炉本体２の頂部には、窒素ガス発生装置（ＰＳＡ）４に連通するパイプ５と、直流電源装置６に接続される電極７が配設されており、これらによって炉内に高温のプラズマアークを作り、炉内を高温に保つように構成されている。そして、この灰溶融炉１と関連して、炉本体２の入口側には焼却灰８を貯蔵する焼却灰サイロ９、搬送コンベヤ１０及び定量投入装置１１等が配設され、その出口側には排ガスダクト１２、水砕コンベヤ１３を備えた水砕槽１４、水砕水沈澱槽１５、水砕水冷却塔１６及びスラグコンベヤ１７等が配設されている。
【０００９】
このような灰溶融炉１を使用して焼却灰を溶融するには、焼却灰サイロ９などから搬送コンベヤ１０及び定量投入装置１１を経て焼却灰８を炉本体２内に投入し、投入された焼却灰８を炉本体２内でプラズマ溶融する。溶融されたスラグ１８は、出滓口を兼ねる排ガス抜き出し口３より出滓樋１９を通って水砕槽１４に排出される。そして、水砕槽１４で冷却され、水砕コンベヤ１３によりスラグコンベヤ１７に搬送されてスラグヤード２０に入れられる。また、排ガス２１は、炉本体２の排ガス抜き出し口３より排出され、接続管２２を介して排ガスダクト１２に導かれて処理される。
【００１０】
すなわち、本実施形態の灰溶融炉１には、図２に示す如く、出滓樋１９が炉本体２と排ガスダクト１２との間に配設されており、同出滓樋１９の上方には、排ガスダクト１２と連通する接続管２２が設けられている。この接続管２２内には排ガス２１が流れ、その上部には後述の燃焼用ガス２３を燃焼させるバーナ２４が排ガス抜き出し口３寄りに設けられている。
上記接続管２２には、図示しない吹き込み手段によって燃焼用ガス（又は高温ガス）２３を排ガス中に吹き込む第１ガス吹き込み口２５が設けられ、同第１ガス吹き込み口２５はガス抜き出し口３の上部に配設されている。また、排ガスダクト１２の入口１２ａの付近の少なくとも２箇所には、燃焼用ガス２３を排ガス２１中に吹き込む第２ガス吹き込み口２６及び第３ガス吹き込み口２７が設けられている。
【００１１】
上記燃焼用ガス２３は、図示しない吹き込み手段により各ガス吹き込み口２５，２６，２７から２０〜４０ｍ／ｓの速度で排ガス２１中に吹き込まれており、同排ガス２１に対して８００℃以上の高温域を形成し、その高温域での排ガス滞留時間を２秒以上とするように設定されている。しかも、排ガスダクト１２の入口１２ａの付近のガス吹き込み口の１つ、本実施形態では第３ガス吹き込み口２７が矢印で示すように、燃焼用ガス２３と排ガス２１との混合を高めるべく、斜め上方の排ガス２１の排出方向へ向けて（排ガスダクト１２の出口１２ｂへ向けて）設けられている。
【００１２】
本実施形態の灰溶融炉１において、出滓樋１９の上方に位置する第１ガス吹き込み口２５と、排ガスダクト１２の入口１２ａの付近に位置する第２及び第３ガス吹き込み口２６，２７とから２０〜４０ｍ／ｓの速度で燃焼用ガス２３を排ガス２１中に吹き込んだ試験結果を表１に示す。
【００１３】
【表１】
0003643699.tif 000002
【００１４】
上記表１に示すように、燃焼用ガス２３を２０〜４０ｍ／ｓの速度で排ガス２１中に吹き込むと、排ガス２１との混合が改善されて８００〜１１００℃の高温域が形成され、その高温域での排ガス２１の滞留時間（２秒以上）を増加できる。したがって、排ガス温度を高温に保って排ガス２１を完全燃焼することが可能となり、その液化、凝結固化による排ガス抜き出し口３の閉塞を防止でき、一酸化炭素を濃度１０ｐ．ｐ．ｍ．以下まで分解できると共に、ダイオキシンを最大で０．１ＴＥＱｎｇ／Ｎｍ3 以下に低減できることが分かる。
なお、燃焼用ガス２３の吹き込み速度が２０ｍ／ｓ以下では十分な効果が得られず、また４０ｍ／ｓ以上では図示しない吹き込み手段の大型化を招き、設備費が嵩むなどの不具合を有し、経済的に好ましくないからである。
【００１５】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び変更を加え得るものである。
例えば、本発明はプラズマ式灰溶融炉のみならず、バーナ式灰溶融炉や熱分解炉にも適用できる。また、本実施形態では、３箇所のガス吹き込み口２５，２６，２７が設けられているが、灰溶融炉１の規模などに応じて排ガスダクト１２の入口１２ａの付近に３箇所以上のガス吹き込み口を設けることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係る炉は、排ガス抜き出し口を備え、同排ガス抜き出し口から抜き出された排ガスを排ガスダクトに導いて処理するものであって、前記排ガス抜き出し口の上部及び前記排ガスダクトの入口の少なくとも２箇所に高温ガス又は燃焼用ガスを排ガス中に吹き込む吹き込み口を設けているので、排ガス温度を高温に保ち、かつ排ガスに対して８００℃以上の高温域を形成して滞留時間を増加させることが可能になる。したがって、本発明の炉においては、排ガスが液化したり、凝結固化したりすることがないので、排ガス抜き出し口の閉塞を確実に防止できると共に、排ガス中の一酸化炭素やダイオキシン等の有害物質を大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る灰溶融炉が適用される設備の一部を示す概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る灰溶融炉付近を示す概念図である。
【符号の説明】
１  灰溶融炉
２  炉本体
３  排ガス抜き出し口
１９  出滓樋
２１  排ガス
２２  接続管
２３  燃焼用ガス
２４  バーナ
２５，２６，２７  ガス吹き込み口
【図１】
0003643699.tif 000003
【図２】
0003643699.tif 000004