(57)【要約】【課題】燃料ガスを酸素そして空気と十分に混合して羽口へ吹き込める混合気体吹込装置及び方法そしてこれを用いる廃棄物ガス化溶融装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】混合気体吹込装置は、羽口に接続され混合気体を炉体内へ送る送気管２２を有し、送気管２２は、外管２６、内管２８そして両管の間に位置する中管２７を有し、内管２８および中管２７の先端開口が外管２６の先端開口よりも上流側に位置している三重管構造をなしていて、内管２８に空気が、中管２７に酸素がそして外管２６に燃料ガスがそれぞれ供給され、ダスト供給口２３Ａとして内管に分枝口が該内管の外周面に開孔して形成されていて、内管２８から吹き出される空気およびダストと、中管２７から吹き出される酸素が、外管２６内の先端域で該外管の燃料ガスと混合されて混合気体が形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス床を有する炉体内で廃棄物を熱分解し残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ、酸素含有ガスと、燃料ガスと、廃棄物ガス化溶融炉から排出され回収されたダストとを混合した混合気体を、上記廃棄物ガス化溶融炉の炉体に設けられた羽口から吹き込む混合気体吹込装置において、
上記羽口に接続され上記混合気体を炉体内へ送る送気管を有し、上記送気管は、外管、内管そして両管の間に位置する中管を有し、上記内管および上記中管の先端開口が上記外管の先端開口よりも上流側に位置している三重管構造をなしていて、上記内管に空気が、中管に酸素がそして外管に燃料ガスがそれぞれ供給され、ダスト供給口として上記内管に分枝口が該内管の外周面に開孔して形成されていて、上記内管から吹き出される空気およびダストと、上記中管から吹き出される酸素が、上記外管内の先端域で該外管の燃料ガスと混合されて上記混合気体が形成されるようになっていることを特徴とする混合気体吹込装置。
【請求項２】
送気管は、燃料ガス送入口としての分枝口が外管の外周面に開孔して形成されていて、上記送気管の軸線方向に見て、上記燃料ガス送入口からの燃料ガスの送入方向が上記外管の軸線に対して偏倚しており、上記燃料ガス送入口から上記外管の接線方向に送入された燃料ガスが上記外管内で旋回流を生ずるようになっていることとする請求項１に記載の混合気体吹込装置。
【請求項３】
送気管は、燃料ガス送入口が周方向での複数位置に形成されており、これらの燃料ガス送入口を連通して覆う環状空間を形成するジャケットを有していることとする請求項１または請求項２に記載の混合気体吹込装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちいずれか一つに記載の混合気体吹込装置を備えることを特徴とする廃棄物ガス化溶融炉。
【請求項５】
コークス床を有する炉体内で廃棄物を熱分解し残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ、酸素と、空気と、燃料ガスと、廃棄物ガス化溶融炉から排出され回収されたダストとを混合した混合気体を、上記廃棄物ガス化溶融炉の炉体に設けられた羽口から吹き込む混合気体吹込方法において、
上記羽口に接続され上記混合気体を炉体内へ送る送気管が接続されており、上記送気管は、外管、内管そして両管の間に位置する中管を有し、上記内管および上記中管の先端開口が上記外管の先端開口よりも上流側に位置している三重管構造をなしていて、上記内管に空気を、中管に酸素をそして外管に燃料ガスをそれぞれ供給し、さらには、ダスト供給口として上記内管に分枝口が該内管の外周面に開孔して形成されていて、上記内管から吹き出される空気およびダストと、上記中管から吹き出される酸素を、上記外管内の先端域で該外管の燃料ガスと混合して上記混合気体を形成することを特徴とする混合気体吹込方法。
【請求項６】
送気管は、燃料ガス送入口としての分枝口が外管の外周面に開孔して形成されていて、上記送気管の軸線方向に見て、上記燃料ガス送入口からの燃料ガスの送入方向が上記外管の軸線に対して偏倚しており、上記燃料ガス送入口から上記外管の接線方向に燃料ガスを送入して上記外管内で旋回流を生じさせることとする請求項５に記載の混合気体吹込方法。
【請求項７】
送気管は、燃料ガス送入口が周方向での複数位置に形成されており、これらの燃料ガス送入口を連通して覆う環状空間を形成するジャケットを有しており、上記環状空間を通じて燃料ガスを各燃料ガス送入口から外管内へ送入することとする請求項５または請求項６に記載の混合気体吹込方法。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれか一つに記載の混合気体吹込方法によって廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ向け炉体内に混合気体を吹き込んで、廃棄物を熱分解し残渣を溶融することを特徴とする廃棄物ガス化溶融方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を熱分解、燃焼し、熱分解残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のための、混合気体吹込装置及びこれを有する廃棄物ガス化溶融炉、混合気体吹込方法及びこれを用いた廃棄物ガス化溶融方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみやシュレッダーダストなどの廃棄物を処理する技術として、廃棄物を熱分解、燃焼して、熱分解残渣を溶融しスラグにして排出する廃棄物溶融処理が知られている。
【０００３】
この処理方法は、廃棄物を熱分解してガス化することによりその燃焼熱を回収することができるとともに、熱分解残渣を溶融してスラグとして排出した後に、埋立処分などで最終処分されるべき量を減容することができる利点を有している。このような溶融処理方法には幾つかの方式があるが、その一つとして、竪型をなすシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉による方法がある。
【０００４】
このシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉は、例えば、炉下部に堆積させたコークスを燃焼させ、この高温のコークス上へ廃棄物を投入して、熱分解及び部分酸化させてガス化するとともに残渣を溶融してスラグにする処理を行なう炉である（特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１のシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉においては、竪型筒状をなす炉体の機能が大別して縦（上下）方向で３つの領域に区分される。すなわち、炉下部にコークスを堆積させたコークス床を有する高温燃焼帯が形成され、この高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、炉体の上部にて該廃棄物層の上方に大きな空間のフリーボード部をなしている。
【０００６】
かかるガス化溶融炉では、上記３つの領域のそれぞれでは酸素含有ガスの炉内への吹込みが行われる。炉下部における高温燃焼帯には主羽口が設けられていて、投入されて堆積されたコークス床のコークスを燃焼させて、廃棄物の熱分解残渣を溶融する溶融熱源を得るために酸素富化空気が吹き込まれる。また、廃棄物層には副羽口が設けられ、投入されて堆積された廃棄物を緩やかに流動させると共に、廃棄物を熱分解及び部分酸化させるために空気が吹き込まれる。また、フリーボード部には三段目羽口が設けられ、廃棄物が熱分解されて生成した熱分解ガス（可燃性ガス）の一部を部分燃焼させて内部を所定温度に維持するために空気が吹き込まれる。
【０００７】
このようにシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉は、一つの炉で、廃棄物をその炉内での降下に伴い熱分解ガス化処理と溶融処理の両方を行うことのできる設備である。投入された廃棄物は熱分解され、ガスと残渣が生成される。主羽口からの酸素富化空気の送風によりコークス床のコークスが燃焼され高温燃焼帯が形成され、廃棄物の熱分解残渣が溶融されスラグとメタルとして排出される。コークス床はコークス同士間に生ずる空隙で、主羽口からの酸素富化空気やコークス燃焼により発生した高温ガスを通ガスさせるとともに、溶融したスラグとメタルを通液させる高温火格子としても機能している。高温燃焼帯のコークス燃焼により発生した高温ガスが高温燃焼帯の上に形成された廃棄物層の廃棄物を加熱し、副羽口からの空気の送風により廃棄物は熱分解され、この熱分解により発生した可燃性ガスを含むガスは廃棄物層内を上昇し、フリーボード部を経て、炉内上部に設けられた排出煙道より、炉外の二次燃焼室へ排出される。ガスは可燃ガスを多量に含んでいて二次燃焼室で燃焼され、ボイラで熱回収され蒸気を発生させその蒸気が発電等に用いられる。ボイラから排出されたガスは、サイクロンで比較的粗いダストが除去され、さらに、減温装置で冷却され、有害物質除去剤との反応により有害ガスが除去され、集塵機で除塵処理されるなど排ガス処理された後、煙突から大気に放散される。
【０００８】
かかる廃棄物ガス化溶融炉では、炉底部にコークスを堆積させたコークス床が形成され、コークスが燃焼して熱分解残渣の溶融熱源となっているが、近年、化石燃料に由来する石炭コークスの使用量を低減して二酸化炭素排出量を削減することが要望されている。
【０００９】
そこで、石炭コークスの一部の代替としてＬＮＧ、ＬＰＧ、廃棄物ガス化溶融炉にて熱分解により発生する可燃ガス等の燃料ガスを利用することが検討され、例えば、特許文献２では、主羽口（送風羽口）から酸素富化空気とともに燃料ガスを吹き込むことが提案されている。
【００１０】
特許文献２では、酸素富化空気を炉内へ送入する主羽口（送風羽口）の先端（開口）が炉内に進入してコークス床内にまで突入して位置するようにして該主羽口が設けられている。燃料ガスはこの羽口の先端位置で主羽口内へ供給されて、主羽口先端から酸素富化空気とともに吹き出される。したがって、主羽口の先端から吹き出された燃料ガスと酸素富化空気は上記主羽口内では混合されずに、コークス床へ吹き込まれた後にコークス床でのコークス粒間で混合されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０９−０６０８３０
【特許文献２】特開２００１−０９０９２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
二酸化炭素排出量を削減するため、廃棄物ガス化溶融炉におけるコークスの使用量を低減するべく、特許文献２のようにコークスの一部の代替として燃料ガスを吹き込むとしても、次のような問題がある。すなわち、特許文献２では、燃料ガスと酸素富化空気が吹き出される主羽口の先端はコークス床内に位置していてコークス堆積層に直面しているのでコークス粒による通気抵抗が大きく、燃料ガスを酸素富化空気と混合させて効率的に燃焼させることができない。換言すると主羽口から溶融炉内に酸素富化空気と燃料ガスが吹き込まれて混合されるための空間が、コークス床内の未溶融スラグや低温のコークスにより塞がれてしまって形成されず、それ故にコークス床で十分に混合された状態での安定した燃焼が行われないことがあるという問題がある。
【００１３】
また、廃棄物ガス化溶融炉から排出され回収したダストを溶融処理するため、該ダストを主羽口からコークス床に吹き込むことも併せて行いたい場合には、特許文献２には、酸素富化空気、ダスト、燃料ガスを吹き込む適切な機構が開示されておらず、この点でも問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑み、燃料ガスを酸素そして空気と十分に混合して羽口へ吹き込める混合気体吹込装置及び方法そしてこれを用いる廃棄物ガス化溶融装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題は、本発明によると、装置そして方法に関し次のように構成することで解決される。燃焼のために廃棄物溶融炉に混合気体を吹き込む装置としては、混合気体吹込装置そしてこれを有する廃棄物ガス化溶融炉、さらに方法としては、混合気体吹込方法そしてこれを用いる廃棄物ガス化溶融方法として、次のごとく構成される。
【００１６】
＜混合気体吹込装置＞
本発明に係る混合気体吹込装置は、コークス床を有する炉体内で廃棄物を熱分解し残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ、酸素と、空気と、燃料ガスと、廃棄物ガス化溶融炉から排出され回収されたダストとを混合した混合気体を、上記廃棄物ガス化溶融炉の炉体に設けられた羽口から吹き込む。
【００１７】
かかる混合気体吹込装置において、本発明では、上記羽口に接続され上記混合気体を炉体内へ送る送気管を有し、上記送気管は、外管、内管そして両管の間に位置する中管を有し、上記内管および上記中管の先端開口が上記外管の先端開口よりも上流側に位置している三重管構造をなしていて、上記内管に空気が、中管に酸素がそして外管に燃料ガスがそれぞれ供給され、ダスト供給口として上記内管に分枝口が該内管の外周面に開孔して形成されていて、上記内管から吹き出される空気およびダストと、上記中管から吹き出される酸素が、上記外管内の先端域で該外管の燃料ガスと混合されて上記混合気体が形成されるようになっていることを特徴としている。
【００１８】
本発明において、送気管は、燃料ガス送入口としての分枝口が外管の外周面に開孔して形成されていて、上記送気管の軸線方向に見て、上記燃料ガス送入口からの燃料ガスの送入方向が上記外管の軸線に対して偏倚しており、上記燃料ガス送入口から上記外管の接線方向に送入された燃料ガスが上記外管内で旋回流を生ずるようになっていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明において、送気管は、燃料ガス送入口が周方向での複数位置に形成されており、これらの燃料ガス送入口を連通して覆う環状空間を形成するジャケットを有しているようにすることができる。
【００２０】
＜廃棄物ガス化溶融炉＞
本発明において、廃棄物ガス化溶融炉は、上述した本発明の混合気体吹込装置を炉体に備えることにより構成される。
【００２１】
＜混合気体吹込方法＞  
本発明に係る混合気体吹込方法では、コークス床を有する炉体内で廃棄物を熱分解し残渣を溶融する廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ、酸素と、空気と、燃料ガスと、廃棄物ガス化溶融炉から排出され回収されたダストとを混合した混合気体を、上記廃棄物ガス化溶融炉の炉体に設けられた羽口から吹き込む。
【００２２】
かかる混合気体吹込方法において、本発明では、上記羽口に接続され上記混合気体を炉体内へ送る送気管が接続されており、上記送気管は、外管、内管そして両管の間に位置する中管を有し、上記内管および上記中管の先端開口が上記外管の先端開口よりも上流側に位置している三重管構造をなしていて、上記内管に空気を、中管に酸素をそして外管に燃料ガスをそれぞれ供給し、さらには、ダスト供給口として上記内管に分枝口が該内管の外周面に開孔して形成されていて、上記内管から吹き出される空気およびダストと、上記中管から吹き出される酸素を、上記外管内の先端域で該外管の燃料ガスと混合して上記混合気体を形成することを特徴としている。
【００２３】
本発明において、送気管は、燃料ガス送入口としての分枝口が外管の外周面に開孔して形成されていて、上記送気管の軸線方向に見て、上記燃料ガス送入口からの燃料ガスの送入方向が上記外管の軸線に対して偏倚しており、上記燃料ガス送入口から上記外管の接線方向に燃料ガスを送入して上記外管内で旋回流を生じさせることが好ましい。
【００２４】
本発明において、送気管は、燃料ガス送入口が周方向での複数位置に形成されており、これらの燃料ガス送入口を連通して覆う環状空間を形成するジャケットを有しており、上記環状空間を通じて燃料ガスを各燃料ガス送入口から外管内へ送入することができる。
【００２５】
＜廃棄物ガス化溶融方法＞
本発明において、廃棄物ガス化溶融方法は、溶融炉に対して上述の混合気体吹込方法により混合気体を吹き込むこととして構成され、上述の混合気体吹込方法によって廃棄物ガス化溶融炉のコークス床へ向け炉体内に混合気体を吹き込んで、廃棄物を熱分解し残渣を溶融することを特徴とする。
【００２６】
このような、本発明の混合気体吹込装置及び方法そして廃棄物ガス化溶融炉及び溶融方法で使用される送気管は、内管、中管そして外管の三重管構造をなしていて、内管内の中央流路、内管と中管の間に中間環状流路、そして中管と外管の間に外側環状流路が形成され、中央流路にはダストが混入された空気が、中間環状流路には酸素が、そして外側環状流路には燃料ガスがそれぞれ送気管の先端開口に向けて流送される。
【００２７】
内管内の中央流路で流送される空気は、その供給源から圧送入されることで、内管が多少大径でも、送気管の軸線位置で、内管の先端開口から勢いよく高速で噴出される。また、内管そして中管の先端開口は外管の先端開口よりも上流側に（すなわち手前に）位置しているので、外管内では、軸線方向で内管そして中間の先端開口位置から外管の先端開口位置までの領域に混合空間を形成する。内管の先端開口から噴出するダストが混入した空気は、上述のように噴出速度が大きいために上記混合空間で中管からの酸素そして外管からの燃料ガスをも巻き込んで、十分に予混合された混合気体を形成しその混合度を高めることができるため、炉内で燃料ガスの燃焼が確実そして十分に行われる。また、混合気体が炉内に噴出供給されることで、混合気体内の燃料ガスの着火性を改善することができる。
【００２８】
かくして、本発明によると、送気管内でダストが混入した空気、酸素、燃料ガスを予混合して混合気体を生成する機能と、炉内での混合気体の噴出による燃料ガスの着火性を改善する機能との両機能を発揮する。
【００２９】
本発明において、燃料ガスが送気管の外管と中管の間の外側環状流路内で旋回流を生ずるようにして送気管内へ供給されると、上記外管内の混合空間で燃料ガスは空気、酸素そしてダストと速やかに混合されるので、混合のための送気管の軸線方向寸法を小さめにすることができる。
【００３０】
本発明において、燃料ガスがジャケットを経て供給されると、燃料ガスはジャケット内の外側環状空間を流れて周方向でほぼ均一に分散されてから、複数の燃料ガス送入口から送気管に供給される。また、ジャケットへの燃料ガスの供給のための供給管が周方向一個でしかジャケットに接続されていなくとも、燃料ガスはジャケット内で周方向に分散するので、上記供給管の数を最小限の一本とすることができ、装置を簡単化できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、以上のように、送気管を外管、中管そして内管を有する三重管構造とし、内管でダストが混入された空気を、内管と中管の間で酸素を、そして中管と外管の間で燃料ガスを炉内へ向け送入し、これらのための混合空間を外管の先端開口近傍での外管内に形成することとしたので、内管の先端開口から噴出する空気が酸素そして燃料ガスを巻き込んで上記混合空間で混合気体を形成し、さらに混合度を高めることができるため、炉内での燃焼が安定しかつ混合気体中の燃料ガスの着火性を改善することができる。このようにして、燃料ガスをコークスの一部の代替として用い、燃焼熱を溶融熱源として用いることが効率よくできるため、コークスの使用量を低減して二酸化炭素排出量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態としての廃棄物ガス化溶融装置の概要構成を示す図である。
【図２】図１装置における主羽口についての拡大断面図である。
【図３】図２の主羽口に接続される混合気体吹込装置の主要部を示し、（Ａ）は送気管の軸線を含む面での断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるB-B断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるC-C断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、シャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉に燃料としてコークスと燃料ガスを供給し、廃棄物を炉体内で熱分解し、残渣を溶融するコークス床へ酸素と、空気と、燃料ガスと、廃棄物ガス化溶融炉から排出され回収されたダストとを混合した混合気体を羽口から吹き込む混合気体吹込装置を有することを特徴としているが、これらの特徴についての説明に先立ち、図１にもとづき、このシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉の概要構成を説明する。
【００３４】
図１に示される本発明の一実施形態で採用されているシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉には、ガス化溶融炉１の炉上部に、処理対象物としての廃棄物、燃料としてのコークス、スラグの成分調整材としての石灰石を炉内へ投入するための投入口２が設けられ、また、上部側方には炉内のガスを炉外へ排出するためのガス排出口３が設けられている。また、ガス化溶融炉１の炉底部には溶融スラグと溶融金属を排出するための出滓口４が設けられている。
【００３５】
シャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉は、そのガス化溶融炉１の内部空間が縦方向で３つの領域に大別されていて、下方から、炉下部に形成された下部シャフト部Ｉ、その上に位置する中部シャフト部II、上部に形成されたフリーボード部IIIを有する領域となっている。これらの各部Ｉ，II，IIIは、それぞれ次のような機能を有する領域となっている。すなわち、下部シャフト部Ｉは、堆積されたコークス床を形成し、コークスを燃焼させて高温燃焼帯を形成する領域、中部シャフト部IIは、この高温燃焼帯上に投入された廃棄物の堆積により形成された廃棄物層の廃棄物を熱分解させる領域、フリーボード部IIIは、生成した可燃性ガスを部分燃焼させる領域である。
【００３６】
廃棄物ガス化溶融炉１の上方には、都市ごみ等の廃棄物、コークス、生成するスラグの成分調整材として使用する石灰石をそれぞれ供給する供給装置（図示せず）が配設されており、この供給装置から供給された廃棄物、コークス、石灰石は搬送コンベア（図示せず）により搬送され炉上部の上記投入口２から炉内に投入される。
【００３７】
廃棄物ガス化溶融炉に形成された上記下部シャフト部Ｉ、中部シャフト部II、フリーボード部IIIの各部に対して、それぞれ酸素含有ガスを吹き込む羽口が炉壁に設けられている。すなわち、下部シャフト部Ｉには、堆積されたコークスを燃焼させて高温燃焼帯を形成し、熱分解残渣を溶融するための酸素富化空気を吹き込む主羽口５が設けられ、中部シャフト部IIには、投入されて堆積された廃棄物を部分燃焼させると共に廃棄物を緩やかに流動させながら熱分解、燃焼させるための空気を吹き込む副羽口６が設けられ、フリーボード部IIIには、廃棄物が熱分解して生成した可燃性ガスを部分燃焼させて炉内部を所定温度に維持するための空気を吹き込む三段羽口７が設けられている。
【００３８】
ガス排出口３に二次燃焼室１０が接続して設けられており、廃棄物を熱分解して生成した可燃性ガスを燃焼する。二次燃焼のための空気を吹き込む空気送風口１１が設けられている。また、この二次燃焼室１０には、該二次燃焼室１０で可燃性ガスを燃焼した燃焼ガスから熱回収するボイラ１２が隣接して設けられている。
【００３９】
また、ボイラ１２からの排気は、排気管１３で排出され、後流側に設けられた減温装置や集塵機、さらには排ガス処理装置（いずれも図示せず）を経て無害化された後に大気に放出されるようになっている。
【００４０】
排ガスに含まれていて、上記二次燃焼室１０とボイラ１２で落下したダストは、該二次燃焼室１０とボイラ１２から落下排出され、上記集塵機で集塵されたダストとともに、ダスト帰還路１５を経てガス化溶融炉１の側方上方位置に設けられたダスト貯留槽１６へもたらされた後に、ダスト貯留槽１６の下部出口に設けられたロータリバルブ１６Ａを経て、主羽口５に取り付けられた後述の送気管２２に設けられた後述のダスト供給管２３へ接続されていて、ダストが炉内へ供給帰還されるようになっている。このダストの主羽口５への供給については、後に再度説明する。
【００４１】
ガス化溶融炉１の炉壁１Ａの下部に設けられた主羽口５は、図２に見られるごとく、該炉壁１Ａに形成された段状テーパ貫通孔１Ｂに取り付けられた円錐状外周面をもつ口金状の保持体１８を有している。該保持体１８は、下述する混合気体吹込装置２０の送気管２２の先端に取り付けられた先端取付部２１を保持する。
【００４２】
上記先端取付部２１は外径面２１Ａがテーパ状をなし、また円筒状貫通孔２１Ｂが形成されている。該貫通孔２１Ｂの内径面には耐摩耗材層２１Ｃが設けられている。貫通孔２１Ｂは大外径端側で段状に大内径をなす係止部２１Ｂ−１を有している。かかる先端取付部２１を保持する上記保持体１８は、既述のように円錐椀状をなしその底部（図にて右端部）には保持孔１８Ａが形成されている。該保持孔１８Ａは上記先端取付部２１の外径面の大径端部と適合するテーパ孔をなしていて、このテーパ孔で上記先端取付部２１の外径面と接面して該先端取付部２１を保持している。このように、保持体１８で保持される先端取付部２１は炉体の炉壁１Ａに取り付けられた上記保持体１８により保持された状態で、該先端取付部２１の小外径端側先端が炉体内に突入して位置する。かかる保持体１８と先端取付部２１のうちの少なくとも保持体１８は水冷されるが、その形式は公知なので、ここでは水冷のための形態についての説明は省略する。
【００４３】
先端取付部２１が先端に設けられた送気管２２を有する混合気体吹込装置２０は、図３（Ａ），（Ｃ）に見られるように、外管２６内に同心に中管２７と内管２８が配された三重管構造をなし、中管２７と内管２８の先端開口は外管２６の先端開口よりも手前の左方（上流側）に位置している。上記外管２６は上流側端部に端壁２９が設けられていて、上記中管２７は該端壁２９を貫通して上流側（左方）に延びており、また、この中管２７が上記外管２６の端壁２９を貫通して突出する部分２７Ａの上流側端部にも端壁３０が設けられていて、上記内管２８は該端壁３０を貫通してさらに上流側に延びている。かかる外管２６、中管２７そして内管２８を有する該送気管２２は中心線となる軸線方向で異なる三位置に、燃料ガス送入口２５Ａ、酸素供給口２４Ａそしてダスト供給口２３Ａがそれぞれ形成されている。
【００４４】
先ず、内管２８は上流端が空気供給源から空気が圧送入される空気送入開口となっていて、上記中管２７の端壁３０の近くで該端壁３０の上流位置に図３（Ａ），（Ｂ）に見られるように一つのダスト供給口２３Ａが形成されており、ここにダスト供給管２３が接続されている。次に、中管２７には、上記外管２６の端壁２９から突出している部分２７Ａに、上記ダスト供給口２３Ａと同様に一つの酸素供給口２４Ａが形成されていて、ここに酸素供給管２４が接続されている。さらに、外管２６には、図３（Ｃ）に見られるように、周方向二箇所に燃料ガス送入口２５Ａが形成されていて、これらに燃料ガス送入管２５が接続されている。本実施形態では、好ましい形態として、上記二つの燃料ガス送入管２５は、送気管２２の軸線方向に見て、送入方向が送気管２２の軸線（すなわち、外管２６の軸線）から偏倚するように、燃料ガス送入管２５を外管２６に対して接線方向に接続されている。こうすることで、燃料ガスが外管２６内で旋回流を生じ外管２６の先端開口に向けて出たときに、中管２７からの酸素そして内管２８からの空気とダストとの混合度合が高められることとなる。
【００４５】
この図示の例では、燃料ガス送入管２５は外管２６に対して接線方向に接続されているが、勿論、半径方向に向くように燃料ガス送入口２５Ａに接続されていてもよい。
【００４６】
上記内管２８には、既述のように、上記ダスト供給口２３Ａからダストが供給されるので、下流側に向け流れるダストによって管内壁が摩耗等の損傷を受けないように、該内管２８の管内壁面が、上記ダスト供給口２３Ａよりも下流側範囲で耐摩耗材料でコーティングされた耐摩耗材層２８Ａを有している。該耐摩耗材層２８Ａは内管２８の下流側の先端まで及んでいる。この耐摩耗材層２８Ａは、先端取付部２１の耐摩耗材層２１Ｃと同様に、例えば、セラミックあるいは耐摩耗性クラッド鋼で形成できる。セラミックとしては、例えば、窒化珪素、ジルコニア、アルミナのうちの少なくとも一つを使用する。また、この耐摩耗材層は、各管の内径面にコーティングして形成することも、あるいは耐摩耗材の肉厚１０ｍｍ程度のスリーブを各管内に挿入して形成することもできる。特に、耐摩耗性クラッド鋼の場合は、管全体を該耐摩耗性クラッド鋼製としてもよい。耐摩耗材スリーブを用いる場合、耐摩耗材スリーブは、内管２８においては、モルタル等により管内径面と固着されるようにすることができる。
【００４７】
このような送気管２２にあっては、内管２８へ空気供給源から空気が供給されて該内管２８内で下流端に向け圧送される。圧送途中で、空気にはダスト供給口２３Ａからダストが混入され、その下流位置では中管２７に対して酸素供給口２４Ａから酸素が、そして燃料ガス送入口２５Ａから燃料ガスが送入される。したがって、空気にはダストが混合される。かかる空気は内管２８へ圧送入されているのでダストが混入された状態で該内管２８の先端開口から勢いよく噴出する。一方、中管２７には酸素が流送されており、該中管２７の先端開口から流出する。さらに、上記外管２６には燃料ガスが旋回流を形成しながら流れていて、上記中管２７の先端開口位置から外管２６の先端開口位置までの間の混合空間で、上記空気、酸素と合流し混合気体を形成する。燃料ガスは旋回流をなしているので、混合が良好になされる。空気は、上述のように内管２８内へ圧送されているので、その圧力により内管２８の先端から勢いよく噴出するので酸素、燃料ガスをも巻き込んで混合気体を形成しつつ速度が高い状態で炉内に突入する。かかる混合気体は上記外管２６内の混合空間ですでに十分に混合されている。上記送気管２２からの混合気体は送気管の先端に取り付けられた先端取付部の先端開口から炉内に突入する。
【００４８】
このように構成される本実施形態装置では、廃棄物のガス化溶融処理は次の要領で行われる。
【００４９】
供給装置からの廃棄物、コークス、石灰石がガス化溶融炉１の上部に設けられた投入口２を経て、それぞれ所定量ずつ炉内へ投入され、主羽口５、副羽口６、及び三段羽口７から、それぞれ空気が炉内へ吹き込まれる。特に、主羽口５からは、既述したように混合気体吹込装置２０の送気管２２の外管２６内の混合空間で混合して生成された空気、酸素、燃料ガスそしてダストの混合気体が上記送気管２２から炉内へ吹き込まれる。上記投入口２から投入された廃棄物は、炉内で中部シャフト部IIに堆積して廃棄物層を形成し、下部シャフト部Ｉの高温燃焼帯から上昇してくる高温ガス及び副羽口から吹き込まれる空気によって乾燥され、次いで部分燃焼および熱分解される。熱分解により生成した可燃性ガスは、フリーボード部IIIにて、三段羽口７から吹き込まれる空気により一部が燃焼され、フリーボード部IIIが８５０℃以上の高温の還元雰囲気に保たれ、有害ガスとタール分を分解させる処理が施され、可燃性ガスを含むガスは炉外に設けられた二次燃焼室１０へ送られ二次燃焼され、ボイラ１２でその燃焼ガスから熱回収される。
【００５０】
コークスは下部シャフト部Ｉに下降して高温燃焼帯（コークス床）を形成する。廃棄物層で廃棄物が熱分解した残渣は下降し、下部シャフト部Ｉのコークス床に達する。熱分解残渣（灰分、不燃物）は、コークス床でコークスと燃料ガスの燃焼により加熱され、溶融し溶融スラグと溶融金属になる。溶融スラグと溶融金属は出滓口４から排出され、炉外に設けられた水砕装置に供給され冷却固化され、冷却固化された水砕スラグと水砕金属が回収される。一方、主羽口５から吹き込まれた混合気体中のダストは主羽口５から高温燃焼帯へ達すると、溶融して熱分解残渣の溶融物とともに炉底部の出滓口４から抜き出される。このように、ダストを溶融処理することにより減容化して、埋立処分量を大幅に削減される。
【００５１】
本実施形態では空気、酸素、燃料ガスそしてダストは、外管２６内の先端開口直前の混合空間で十分に混合された状態の混合気体となり、内管２８から勢いよく噴出する空気の勢いで炉内へ吹き込まれる。そのため、混合気体は羽口から炉内へ吹き出される直前から炉内へ吹き込まれる直後に至る間でさらに良好な混合気体状態となっていて、コークス床に形成された燃焼空間における燃料ガスの燃焼が良好に行われる。このようにして、燃料ガスをコークスの一部の代替として用い、燃焼熱を溶融熱源として用いることが効率よくできるため、コークスの使用量を低減して二酸化炭素排出量を削減することができる。
【００５２】
本発明において、混合気体吹込装置２０は図３の形態に限定されず、種々変形が可能である。例えば、図３では二つの燃料ガス送入管２５は別個の管系をなして外管２６に対し取り付けられていたが、例えば、燃料ガス送入口２５Ａを外管２６の周方向の四位置に設け、これらを包囲するようにして環状の空間を形成するジャケットを外管２６に取り付け、ジャケットの周方向の一箇所に燃料ガス送入管を接続するようにしてもよい。一つの燃料ガス送入管から送入された燃料ガスは上記ジャケット内で分散して四つの燃料ガス送入口から均等に送気管２２内に進入して周方向に行きわたる。このようにジャケットを有する混合気体吹込装置の形態とすることにより、燃料ガスの供給のための管系が単純化される。また、燃料ガス送入管が別個の管系をなす混合気体吹込装置の形態では、管系同士の干渉を避けるために燃料ガス送入口の数に制約があるが、ジャケットを有する混合気体吹込装置の形態とすることにより、より多くの燃料ガス送入口を設けることができ、混合をより効率よく行うことができ、送気管の長さを短くコンパクトにできる。
【００５３】
本実施形態において、外管２６内の混合空間を流れる混合気体の流速を１００ｍ／ｓｅｃ以上２００ｍ／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。また、内管２８での空気の流速を７０ｍ／ｓｅｃ以上１２０ｍ／ｓｅｃ以下とすることが好ましく、１００ｍ／ｓｅｃ以上１２０ｍ／ｓｅｃ以下とすることがより好ましい。また、中管２７での酸素の流速を５０ｍ／ｓｅｃより速く２００ｍ／ｓｅｃ以下とし、外管２６内での燃料ガスの流速を５０ｍ／ｓｅｃより速く２００ｍ／ｓｅｃ以下とすることが好ましい。各気体の流速の好ましい範囲の下限より遅いと、混合が不十分になったり炉内の望ましい範囲にまで到達できないなど支障が生じ、上限より速くしても増速するための昇圧のコストが高くなるのに効果がさほど高くならないなど不具合が生じる。上記のような範囲の流速とすることにより、混合気体の混合が効率よく行われ、また、混合気体が羽口先から炉内のコークス床の好ましい範囲にまで到達でき、コークス床における燃料ガスの燃焼を良好に行うことができる。また、空気と酸素の流速を上記の範囲とすることにより、炉内の中心部にまで空気と酸素を到達させ、コークス床の燃焼を良好に行い炉全体を高温に安定して維持することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  廃棄物ガス化溶融炉
５  （主）羽口
２０  混合ガ気体吹込装置
２２  送気管
２３Ａ  ダスト供給口
２５  ジャケット
２５Ａ  燃料ガス送入口
２６  外管
２７  中管
２８  内管
【図１】
2014190597.tif 000003
【図２】
2014190597.tif 000004
【図３】
2014190597.tif 000005