(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持装置側に支持されて水平状軸心の回りに傾動自在な溶融炉本体と、この溶融炉本体側の排ガス排出部が連通される二次燃焼装置とが設けられ、この二次燃焼装置は、二次燃焼室を上下方向として配置されるとともに、前記排ガス排出部に対向される部分の壁部が、この排ガス排出部側に接近して位置された突入壁部に形成され、この突入壁部の近くには、前記排ガス排出部における排気ガスの流れ方向に対して直交状に向けられて二次燃焼用バーナが設けられていることを特徴とする焼却灰溶融炉。
【請求項２】
溶融炉本体側の排ガス排出部と二次燃焼装置側の排ガス受け入れ部との中心は、水平状軸心に一致状とされるとともに、シール接続装置を介して連通され、この連通部分の堆積粉塵の除去を行う掃除装置が突入壁部の部分に設けられていることを特徴とする請求項１記載の焼却灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば都市ごみ、産業廃棄物などの焼却炉で発生した焼却灰、および排気ガス中に飛散した飛灰（脱塩のために添加した石灰類、および反応物も含む。）などを、電気炉（たとえばアーク炉、抵抗炉、プラズマアーク炉など）を用いて加熱溶融（減高化のため）する焼却灰溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アーク炉、抵抗炉、プラズマアーク炉などの焼却灰溶融炉は、溶融スラグ層厚および溶融メタル層厚が一定になるように操業し、溶融したスラグを順次連続式で水中に排出しているが、これによると溶融スラグ出滓口が冷えるため、この溶融スラグ出滓口をバーナなどで加熱する必要があった。そこで加熱を行わない形式として、溶融炉本体を傾動させることで、溶融炉本体内に溜った溶融物を、出滓口より一時に排出するようにした構成が提供されている。
【０００３】
すなわち図１０に示すように、支持装置７０側に可動枠７１を介して支持されて、水平状軸心７２の回りに傾動自在な溶融炉本体７３が設けられ、この溶融炉本体７３は、シリンダー装置７４の作動によって、水平状軸心７２の回りに傾動される。なお、焼却灰の溶融中において溶融炉本体７３内には、溶融メタル７５や溶融スラグ７６が入っている。
【０００４】
そして溶融炉本体７３側には、前記水平状軸心７２上に位置される筒状の排ガス排出部７７が一体に設けられ、この排ガス排出部７７に外側から対向される側には、二次燃焼装置７８が配設されている。この二次燃焼装置７８の装置本体７９は断面矩形のダクト状であって、通常は、その二次燃焼室８０が上下方向となるようにして、床側からの機枠８１に支持されている。前記装置本体７９の中間部には筒状の排ガス受け入れ部８２が一体に設けられ、この排ガス受け入れ部８２は前記水平状軸心７２上に位置され、前記排ガス排出部７７にシール接続装置８３を介して連通されている。
【０００５】
前記装置本体７９内は大別して、水平状軸心７２から上方に二次燃焼室８０が形成され、水平状軸心７２から下方に粉塵排出室８４が形成される。ここで装置本体７９における両室８０，８４の境界部の壁部、すなわち排ガス排出部７７に対向される部分の壁部は、水平状軸心７２に対して直角状に形成されている。そして二次燃焼室８０の下部には、排ガス排出部７７や排ガス受け入れ部８２における排気ガスの流れ方向に対して同方向に向けられた二次燃焼用バーナ８５が設けられている。
【０００６】
上記した従来構成によると、たとえば焼却炉から排出された焼却灰および飛灰は、溶融炉本体７３内に定量供給され、そして黒鉛電極８６などを介しての電気エネルギーを用いて加熱溶融される。これにより、溶融炉本体７３内には、その下部に溶融メタル７５の層が形成され、この溶融メタル７５の層の上に溶融スラグ７６の層が形成される。
【０００７】
その際に、黒鉛電極８６の酸化消耗防止のために、溶融炉本体７３内に大気の混入がないようにされている。このため焼却灰溶融時には、焼却灰に混入している可燃物が、焼却灰投入時に持ち込まれる空気により酸素不足の状態で燃焼されて、一酸化炭素（ＣＯ）を発生することになる。この一酸化炭素を含む排気ガスは、排ガス排出部７７から排ガス受け入れ部８２を流れて二次燃焼室８０に流入され、この二次燃焼室８０で二次燃焼用バーナ８５によって燃焼される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来形式によると、二次燃焼用バーナ８５が、排ガス排出部７７や排ガス受け入れ部８２における排気ガスの流れ方向に対向して設けられているため、排気ガスの一部が、二次燃焼用バーナ８５によるバーナ火炎の両側を通って上昇されることになる。これによって、一部の未燃の一酸化炭素が二次燃焼室８０を通過してしまうことになり、これがダイオキシン発生の原因になると考えられる。
【０００９】
またシール接続装置８３による縁切り部分の水平煙道部分、すなわち排ガス排出部７７や排ガス受け入れ部８２の部分に粉塵８７が堆積され、この粉塵８７は半溶融物の飛沫の堆積物（粒状）であるため飛散し難く、以て排ガス排出部７７や排ガス受け入れ部８２を塞ぐ問題がある。
【００１０】
そこで本発明のうち請求項１記載の発明は、二次燃焼用バーナによる排気ガスの燃焼を好適に行える焼却灰溶融炉を提供することを目的としたものである。
また請求項２記載の発明は、堆積した粉塵の除去を好適に行える焼却灰溶融炉を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうちで請求項１記載の焼却灰溶融炉は、支持装置側に支持されて水平状軸心の回りに傾動自在な溶融炉本体と、この溶融炉本体側の排ガス排出部が連通される二次燃焼装置とが設けられ、この二次燃焼装置は、二次燃焼室を上下方向として配置されるとともに、前記排ガス排出部に対向される部分の壁部が、この排ガス排出部側に接近して位置された突入壁部に形成され、この突入壁部の近くには、前記排ガス排出部における排気ガスの流れ方向に対して直交状に向けられて二次燃焼用バーナが設けられていることを特徴としたものである。
【００１２】
したがって請求項１の発明によると、たとえば焼却炉から排出された焼却灰および飛灰を、溶融炉本体内に供給したのち黒鉛電極などを用いて加熱溶融させ、その際に発生した一酸化炭素を含む排気ガスは、排ガス排出部を介して二次燃焼室に流入させ、この二次燃焼室で二次燃焼用バーナによって燃焼し得る。このとき二次燃焼用バーナを、排ガス排出部における排気ガスの流れ方向に対して直交状に設けているため、バーナ火炎は二次燃焼室の横断面の隅々まで届くことになり、以て排気ガスの全てを、バーナ火炎の中を通して上昇させることになって、未燃の一酸化炭素の全てを二次燃焼室で燃焼し得る。
【００１３】
また本発明の請求項２記載の焼却灰溶融炉は、上記した請求項１記載の構成において、溶融炉本体側の排ガス排出部と二次燃焼装置側の排ガス受け入れ部との中心は、水平状軸心に一致状とされるとともに、シール接続装置を介して連通され、この連通部分の堆積粉塵の除去を行う掃除装置が突入壁部の部分に設けられていることを特徴としたものである。
【００１４】
したがって請求項２の発明によると、シール接続装置による縁切り部分の水平煙道部分、すなわち排ガス排出部や排ガス受け入れ部などからなる連通部分に粉塵が堆積したとき、この堆積粉塵を掃除装置によって除去（徐塵）し得る。そして、排ガス排出部や排ガス受け入れ部の側に接近して位置させた突入壁部に掃除装置を配設しているので、掃除装置の手動による操作量は短くてよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。
図１、図２において、床上に設置される支持装置１０は、ベース体１１と、このベース体１１上から立設された前後ならびに左右でそれぞれ一対の保持枠１２と、これら保持枠１２の上端にそれぞれローラ軸１３などを介して配設された鍔付きローラ１４などにより構成される。ここで鍔付きローラ１４は、ローラ軸心を前後方向として配設されている。そして支持装置１０内から左右方向の一方外方に亘って、床上には水槽１が設置され、また他方には台車移入部が形成されている。この台車移入部に対して、取鍋２を載置した台車３が移入自在に構成される。
【００１６】
前記支持装置１０側に可動枠１５を介して支持されて、水平状軸心１９の回りに傾動自在な溶融炉本体２０が設けられる。すなわち可動枠１５は、平枠状の可動台１６と、この可動台１６の下面に前後一対に設けられかつ下方へ凸の円弧板状に形成された被支持体１７などにより構成される。そして前記可動台１６上に溶融炉本体２０が固定されている。その際に、溶融炉本体２０内の上部に前記水平状軸心１９が位置され、この水平状軸心１９を中心とした半径の円弧線上に前記被支持体１７の円弧面が形成されている。
【００１７】
したがって溶融炉本体２０は、その可動枠１５における被支持体１７が鍔付きローラ１４間に載置されることで、水平状軸心１９の回りに傾動自在に構成される。そして傾動操作装置の一例であるシリンダー装置１８が、前記ベース体１１と可動台１６との間に配設されている。なお、焼却灰の溶融中において溶融炉本体２０内には、溶融メタル５や溶融スラグ６が入っている。
【００１８】
前記溶融炉本体２０の外面側には水冷ジャケット２１が施工され、また炉蓋を貫通して、作動ガスを供給自在な黒鉛電極２８が位置されている。そして溶融炉本体２０には、傾動方向に振り分けて溶融スラグ出滓溝２２と溶融メタル排出孔２３とが設けられている。その際に溶融スラグ出滓溝２２は、出滓堰２４により形成され、かつ溶融メタル排出孔２３に対して上位に形成されている。
【００１９】
さらに溶融炉本体２０の溶融スラグ出滓溝２２側には溶融スラグ排出部２５が一体化され、この溶融スラグ排出部２５には、上位開放部２６Ａを介して溶融スラグ出滓溝２２からの溶融スラグ６を受け入れかつ下位開放部２６Ｂを介して溶融スラグ６を水槽１に排出させる上下方向の排出室２６が形成されている。そして溶融炉本体２０側には、前記水平状軸心１９上に位置される筒状の排ガス排出部２７が一体に設けられている。
【００２０】
図５〜図９において、前記排ガス排出部２７に外側から対向される側には、二次燃焼装置３０が配設されている。この二次燃焼装置３０の装置本体３１は断面矩形のダクト状であって、通常は、その長さ方向（後述する二次燃焼室）が上下方向となるようにして、床側からの機枠９に支持されている。
【００２１】
前記装置本体３１の中間部には筒状の排ガス受け入れ部３２が一体に設けられ、この排ガス受け入れ部３２は前記水平状軸心１９上に位置され、前記排ガス排出部２７にシール接続装置５０を介して連通されている。すなわちシール接続装置５０は、排ガス排出部２７の後端にフランジ継手５１を介して連結された炉側筒体５２と、排ガス受け入れ部３２の前端にフランジ継手５３を介して連結された装置側筒体５４と、両筒体５２，５４間の外周に配設されたシール構造５５などにより構成される。
【００２２】
その際に、炉側筒体５２の後端面には環状凹部５２Ａが形成されるとともに、装置側筒体５４の前端面には、前記環状凹部５２Ａに嵌合される環状凸部５４Ａが形成されている（凹凸は逆であってもよい。）。そしてシール構造５５は、装置側筒体５４に固定される環状ボックス５６と、この環状ボックス５６内に装填されたガラス繊維５７と、炉側筒体５２に固定されかつ環状ボックス５６に対して摺動自在なリング体５８などにより構成されている。
【００２３】
上記の構成により、前記溶融炉本体２０と二次燃焼装置３０とを連通する排ガス排出部２７や排ガス受け入れ部３２の中心が、前記水平状軸心１９に一致状とされる。そして凹凸の嵌合とシール構造５５とにより、二次燃焼装置３０に対して溶融炉本体２０が、水平状軸心１９の周りに回動（傾動）されながらも、ガス漏れのない状態で連通し得る。
【００２４】
前記装置本体３１内は大別して、水平状軸心１９から上方に上下方向の二次燃焼室３３が形成され、水平状軸心１９から下方に粉塵排出室３４が形成される。ここで装置本体３１における両室３３，３４の境界部の壁部、すなわち排ガス排出部２７や排ガス受け入れ部３２に対向される部分の壁部は、これら排ガス排出部２７や排ガス受け入れ部３２の側に接近して位置された突入壁部３１Ａに形成されている。これに伴って、二次燃焼室３３や粉塵排出室３４の形成壁体で突入壁部３１Ａに連なる部分は、水平状軸心１９から離れるほど外側となる傾斜壁部３１Ｂ，３１Ｃに形成されている。
【００２５】
前記装置本体３１における二次燃焼室３３の下部、すなわち突入壁部３１Ａの近くの傾斜壁部３１Ｂの部分には、排ガス排出部２７や排ガス受け入れ部３２における排気ガスの流れ方向に対して直交状に向けられた二次燃焼用バーナ３５が設けられている。３６は覗き窓、３７はサンプリング座、３８は二次燃焼ガス出口を示し、この二次燃焼ガス出口３８には排ガス管（図示せず。）が接続される。なお、前記装置本体３１における粉塵排出室３４の下端には、二重のダンパー装置３９が設けられている。４０は爆風口を示す。
【００２６】
前記突入壁部３１Ａの部分には、溶融炉本体２０と装置本体３１との連通部分、すなわち排ガス排出部２７、炉側筒体５２、装置側筒体５４、排ガス受け入れ部３２などに堆積された粉塵７の除去を行う掃除装置６０が設けられる。
【００２７】
すなわち、機枠９側からのブラケット６１に外端が支持されたガイドロッド６２が設けられ、このガイドロッド６２に外嵌される筒状の操作体６３が設けられる。この操作体６３の内端は、突入壁部３１Ａの部分に設けられた筒ガイド６４に挿通され、そして突入された内端には、矩形ブロック状の掻き体６５が設けられている。ここで操作体６３は二重管形式であって、その内側の管路に冷却水が供給され、この冷却水は掻き体６５に流入されて、この掻き体６５を冷却したのち、外側の管路を通して排水されるように構成されている。
【００２８】
図２において、前記溶融炉本体２０側には、定量供給形式の灰供給装置４２が一体化されている。すなわち灰供給装置４２は、架台４３を介して可動台１６上に固定され、そして、その灰供給部４４は、溶融炉本体２０を貫通してこの溶融炉本体２０内に臨んでいる。
【００２９】
前記溶融メタル排出孔２３は、通常ではマッド２９により閉孔されており、このマッド２９を砕いて溶融メタル排出孔２３を開孔させる開孔機４６が設けられる。すなわち開孔機４６は、架台４７を介して可動台１６上に固定され、そして、その開孔具４８は、溶融メタル排出孔２３の部分に外側から対向されかつ溶融メタル排出孔２３に突入自在に構成されている。
【００３０】
以下に、上記した実施の形態における作用を説明する。
図１、図２は溶融炉本体２０が正立姿勢にあり、そして溶融メタル排出孔２３がマッド２９により閉孔された状態にある。このとき、たとえば焼却炉から排出された焼却灰および飛灰は、灰供給装置４２を介して溶融炉本体２０内に定量供給され、そして黒鉛電極２８などを介しての電気エネルギーを用いて加熱溶融されている。これにより、溶融炉本体２０内には、その下部に溶融メタル５の層が形成され、この溶融メタル５の層の上に溶融スラグ６の層が形成されている。
【００３１】
溶融炉本体２０内から溶融スラグ６を出滓させるとき、まずシリンダー装置１８を伸展させて、この溶融炉本体２０側を傾動させる。その際に傾動は、支持装置１０側に支持案内されて、排出室２６側が次第に下位になるように水平状軸心１９の回りに行われる。この傾動により図３に示すように、溶融スラグ６は溶融スラグ出滓溝２２を通って排出室２６の上位開放部２６Ａに出滓され、そして排出室２６内を下降されたのち、下位開放部２６Ｂから水槽１内に投入される。
【００３２】
このとき、溶融スラグ６は一時に出滓されるものでありながら、カバー状の溶融スラグ排出部２５内を通って水槽１内に投入されることから、周囲環境への水蒸気の放出は少ないものになり、以て周囲の環境悪化は招かない。そして溶融炉本体２０の傾動は、溶融スラグ６を排出し溶融メタル５のラインが溶融メタル排出孔２３よりも下になるまで行われる。なお、この前後において、台車移入空間に台車３が移入され、その取鍋２が溶融メタル排出孔２３の下方に位置される。
【００３３】
その後に、開孔機４６の開孔具４８を突出動させることによって、マッド２９が砕かれて溶融メタル排出孔２３が開孔される。この開孔を行ったのち、シリンダー装置１８を収縮させて、溶融炉本体２０側を反対側に傾動させる。これにより図４に示すように、溶融メタル５は溶融メタル排出孔２３を通って排出され、そして取鍋２内（または溶融メタル冷却水槽内）に投入される。
【００３４】
このような操作により、溶融スラグ６を冷却する水槽１内に溶融メタル５を落すことなく、この溶融メタル５を溶融スラグ６から分離して排出し得る。また、出滓時には溶融電源を停止する必要はなく、再び図３の状態に傾動させて、溶融メタル排出孔２３をマッド２９で閉孔すれば、続けて灰の溶融が可能となる。しかも一連の出滓操作が短時間で行えるため、出滓による熱ロスは低く抑え得る。
【００３５】
前述したように、溶融炉本体２０側を左右に傾動させる際に、灰供給装置４２や溶融スラグ排出部２５を、この溶融炉本体２０に一体として傾動させ得、そして傾動の中心軸である水平状軸心１９が、溶融炉本体２０と二次燃焼装置３０を連通するシール接続装置５０の中心に一致しているため、このシール接続装置５０以外は、シール構造を完備する必要はない。
【００３６】
上述したように、たとえば焼却炉から排出された焼却灰および飛灰は、溶融炉本体２０内に定量供給されたのち、黒鉛電極２８などを介しての電気エネルギーを用いて加熱溶融されるが、その際に、焼却灰溶融時には、焼却灰に混入している可燃物が、焼却灰投入時に持ち込まれる空気により酸素不足の状態で燃焼されて、一酸化炭素を発生することになる。この一酸化炭素を含む排気ガスは、排ガス排出部２７から排ガス受け入れ部３２を流れて二次燃焼室３０に流入され、この二次燃焼室３０で二次燃焼用バーナ３５によって燃焼される。
【００３７】
このとき、二次燃焼用バーナ３５が、排ガス排出部２７や排ガス受け入れ部３２における排気ガスの流れ方向に対して直交状に設けられているため、二次燃焼用バーナ３５によるバーナ火炎は二次燃焼室３０の横断面の隅々まで届くことになり、以て排気ガスの全てが、バーナ火炎の中を通って上昇されることになる。これによって、未燃の一酸化炭素の全てが二次燃焼室３３で燃焼されることになり、以てダイオキシン発生の原因が解消される。
【００３８】
またシール接続装置５０による縁切り部分の水平煙道部分、すなわち排ガス排出部２７や排ガス受け入れ部３２などからなる連通部分の長さは、傾斜壁部３１Ｃの存在によって短くなり、したがって連通部分での粉塵７の堆積量を減少し得る。
【００３９】
そして短い長さの連通部分に粉塵７が或る量堆積したとき、掃除装置６０によって堆積粉塵７の除去（徐塵）が行われる。これは、手動操作により操作体６３を押し込み、図５や図７の仮想線に示すように、掻き体６５を連通部分で移動させて堆積粉塵７を掻き落とすことにより行われる。これにより、堆積粉塵７によって排ガス排出部２７や排ガス受け入れ部３２が塞がれることを防止し得る。
【００４０】
前述した掻き体６５の連通部分での移動は、この掻き体６５を片持ち状とした操作体６３の押し引き操作により行われる。このとき、排ガス排出部２７や排ガス受け入れ部３２の側に接近して位置された突入壁部３１Ａに掃除装置６０を配設しているので、操作体６３は短くてよく、したがって押し引き操作は容易に行え、さらに高温にさらされることによる変形なども少なくて長期間の使用が可能になる。また操作体６３が短くなることで、この操作体６３の外部での移動範囲が短くなり、場所を広く確保しなくてもよいことになる。
【００４１】
【発明の効果】
上記した本発明の請求項１によると、たとえば焼却炉から排出された焼却灰および飛灰を、溶融炉本体内に供給したのち黒鉛電極などを用いて加熱溶融でき、その際に発生した一酸化炭素を含む排気ガスを、排ガス排出部を介して二次燃焼室に流入させ、二次燃焼用バーナによって燃焼できる。このとき二次燃焼用バーナを、排ガス排出部における排気ガスの流れ方向に対して直交状に設けているため、バーナ火炎は二次燃焼室の横断面の隅々まで届くことになり、以て排気ガスの全てを、バーナ火炎の中を通して上昇できて、未燃の一酸化炭素の全てを二次燃焼室で燃焼でき、以てダイオキシン発生の原因を解消できる。
【００４２】
また上記した本発明の請求項２によると、シール接続装置による縁切り部分の水平煙道部分、すなわち排ガス排出部や排ガス受け入れ部などからなる連通部分に粉塵が堆積したとき、この堆積粉塵を掃除装置によって除去（徐塵）でき、堆積粉塵によって連通部分が塞がれることを防止できる。そして、連通部分に接近して位置させた突入壁部に掃除装置を配設したことで掃除装置の手動による操作量を短くでき、これにより、操作を容易に行うことができるとともに、高温にさらされることによる変形なども少なくて長期間の使用を可能にでき、また操作量が短くなることで外部での移動範囲を短くできて、場所を広く確保しなくてもよいことになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、焼却灰溶融炉の一部切り欠き側面図である。
【図２】同焼却灰溶融炉の正立姿勢の一部切り欠き正面図である。
【図３】同焼却灰溶融炉のスラグ出滓時の一部切り欠き正面図である。
【図４】同焼却灰溶融炉の金属メタル排出時の一部切り欠き正面図である。
【図５】同焼却灰溶融炉の二次燃焼装置部分の縦断側面図である。
【図６】同焼却灰溶融炉の二次燃焼装置部分の縦断背面図である。
【図７】同焼却灰溶融炉の二次燃焼装置部分の横断平面図である。
【図８】同焼却灰溶融炉のシール接続装置部分の縦断側面図である。
【図９】同焼却灰溶融炉のシール接続装置部分の一部切り欠き背面図である。
【図１０】従来例を示し、焼却灰溶融炉の一部切り欠き側面図である。
【符号の説明】
５      溶融メタル
６      溶融スラグ
７      堆積粉塵
１０      支持装置
１５      可動枠
１８      シリンダー装置（傾動操作装置）
１９      水平状軸心
２０      溶融炉本体
２７      排ガス排出部
２８      黒鉛電極
３０      二次燃焼装置
３１      装置本体
３１Ａ    突入壁部
３１Ｂ    傾斜壁部
３１Ｃ    傾斜壁部
３２      排ガス受け入れ部
３３      二次燃焼室
３４      粉塵排出室
３５      二次燃焼用バーナ
４２      灰供給装置
４６      開孔機
５０      シール接続装置
５２      炉側筒体
５２Ａ    環状凹部
５４      装置側筒体
５４Ａ    環状凸部
５５      シール構造
６０      掃除装置
６２      ガイドロッド
６３      操作体
６５      掻き体
【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】
0003558477.tif 000008
【図８】
0003558477.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003558477.tif 000011