(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉から排出された排ガス中の未燃ガスを完全燃焼させると共に、この排ガスから熱回収して燃焼用空気を加熱するようにした溶融炉に於ける排熱回収装置で於いて、当該排熱回収装置は、溶融炉からの排ガスが送り込まれる二次燃焼室を形成する内筒と、内筒の外側に配設されてその外周面との間に燃焼用空気が通過する環状の予熱通路を形成する外筒とから成り、排ガス中の未燃ガスを二次燃焼室内に於いて二次燃焼用空気により二次燃焼させて完全燃焼させると共に、予熱通路内を通過する燃焼用空気を二次燃焼室内の高温の排ガスにより内筒を通して加熱するようにした溶融炉に於ける排熱回収装置であって、二次燃焼室を形成する内筒を、金属製の円筒の内周面に耐食性及び熱伝導性に優れた耐火物を内張りして成る内筒とすると共に、二次燃焼室の上流側位置に二次燃焼用空気吹込みノズルを設け、当該二次燃焼用空気吹込みノズルから内筒の内周面に沿ってその接線方向に二次燃焼用空気を吹き込んで二次燃焼室内に旋回流を形成するようにしたことを特徴とする溶融炉に於ける排熱回収装置。
【請求項２】
溶融炉から排出された排ガス中の未燃ガスを完全燃焼させると共に、この排ガスから熱回収して燃焼用空気を加熱するようにした溶融炉に於ける排熱回収装置で於いて、当該排熱回収装置は、溶融炉からの排ガスが送り込まれる二次燃焼室を形成する内筒と、内筒の外側に配設されてその外周面との間に燃焼用空気が通過する環状の予熱通路を形成する外筒とから成り、排ガス中の未燃ガスを二次燃焼室内に於いて二次燃焼用空気により二次燃焼させて完全燃焼させると共に、予熱通路内を通過する燃焼用空気を二次燃焼室内の高温の排ガスにより内筒を通して加熱するようにした溶融炉に於ける排熱回収装置であって、二次燃焼室を形成する内筒を多孔質性の耐火物により円筒状に形成し、予熱通路内を通過する燃焼用空気を耐火物からの熱伝導により加熱すると共に、予熱通路内の燃焼用空気の一部が二次燃焼用空気として多孔質性の耐火物の孔から二次燃焼室内へ流れ込むようにしたことを特徴とする溶融炉に於ける排熱回収装置。
【請求項３】
二次燃焼室の上流側位置に二次燃焼用空気吹込みノズルを設け、当該二次燃焼用空気吹込みノズルから内筒の内周面に沿ってその接線方向に二次燃焼用空気を吹き込んで二次燃焼室内に旋回流を形成するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の溶融炉に於ける排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばごみ焼却炉から排出される焼却残渣や飛灰、或いは下水汚泥や破砕不燃物等の被溶融物を溶融処理する溶融炉を備えた溶融処理設備に用いられるものであり、溶融炉から排出された排ガスを二次燃焼する二次燃焼塔としての機能と、高温の排ガスから熱回収する空気予熱器としての機能を併せ持つ溶融炉に於ける排熱回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ごみ焼却炉から排出される焼却残渣や飛灰（以下被溶融物と云う）の減容化及び無害化を図る為、被溶融物の溶融固化処理法が注目され、現実に実用に供されている。何故なら、被溶融物は溶融固化することにより、その容積を１／２〜１／３に減らすことができると共に、物理的・化学的に安定して重金属等の有害物質の溶出防止やダイオキシン類の完全分解が可能になるうえ、コンクリートフィラー材、路盤材、ブロック等としての再利用や最終埋立処分場の延命等が可能になるからである。
【０００３】
而して、前記被溶融物の溶融固化処理方法には、アーク溶融炉やプラズマアーク炉、電気抵抗炉等の電気式溶融炉を使用し、電気エネルギーによって被溶融物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷により固化する方法と、表面溶融炉や旋回溶融炉、コークスベッド炉等の燃焼式溶融炉を使用し、灯油や天然ガス等の化石燃料の燃焼エネルギーによって被溶融物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷により固化する方法とが多く利用されて居り、被溶融物の溶融処理設備に発電設備が併置されている場合には、前者の電気エネルギーを用いる方法が、又、発電設備が併置されていない場合には、後者の燃焼エネルギーを用いる方法が夫々多く採用されている。
【０００４】
図５は表面溶融炉を用いた被溶融物の溶融処理設備の一例を示す概略系統図であり、図５に於いて、４０は表面溶融炉、４１は高温煙道、４２は二次燃焼塔、４３は二次燃焼用空気吹込みノズル、４４は二次燃焼用空気供給管、４５は二次燃焼用空気送風機、４６はガス冷却用送風機、４７は空気予熱器、４８は表面溶融炉用バーナ６２への燃焼用空気供給管、４９は押込み送風機、５０はガス冷却装置、５１は冷却水、５２は活性炭、消石灰及び助剤の供給管、５３は集塵装置、５４は飛灰搬出コンベヤ、５５は触媒脱硝塔、５６は誘引通風機、５７は煙突である。
【０００５】
前記表面溶融炉４０は、灯油や天然ガス等の化石燃料の燃焼熱を熱源とするものであり、炉内に４方向から被溶融物が供給されて傾斜状の溶融面を形成する４面式構造若しくは炉内に対面２方向から被溶融物が供給されて傾斜状の溶融面を形成する対面式構造となっている。
即ち、表面溶融炉４０は、図１に示す如く、炉本体５８と、炉本体５８廻りの４方向若しくは対面２方向に設けたホッパ５９と、各ホッパ５９に被溶融物Ｗを分配投入する被溶融物分配供給装置６０と、各ホッパ５９に投入された被溶融物Ｗを炉内へ供給する被溶融物押出し装置６１と、炉内の被溶融物Ｗを表面側から加熱溶融する１台若しくは複数台のバーナ６２と、溶融スラグを排出するスラグタップ６３と、スラグタップ６３から流下した溶融スラグを水砕（若しくは空冷）して排出する水封式スラグコンベヤ６４（若しくは空冷式スラグコンベヤ）等から構成されており、当該表面溶融炉４０には高温煙道４１を介して二次燃焼塔４２及び空気予熱器４７等が順次接続されている。
【０００６】
前記二次燃焼塔４２は、内部に二次燃焼室Ｓを有する円筒状の耐火物構造となっており、二次燃焼塔４２の下部位置には二次燃焼室Ｓ内に旋回を与える二次燃焼用空気吹込みノズル４３が設けられている。
又、空気予熱器４７は、図６に示す如く、直径の異なる鋼板製の内筒６５及び外筒６６を同心円上に配設して成る二重円筒構造となっており、内筒６５の内部を高温の排ガスＧが流れることによって内筒６５と外筒６６の間を流れるバーナ６２用の燃焼用空気Ａを加熱するようになっている。この空気予熱器４７は、温度上昇により生じる内筒６５と外筒６６との間の熱膨張を伸縮継手６７により吸収するようになっている。
【０００７】
而して、前記溶融処理設備に於いて、被溶融物分配供給装置６０により各ホッパ５９内に分配投入された焼却残渣等の被溶融物Ｗは、被溶融物押出し装置６１により炉本体５８内へ順次送り込まれ、表面がスラグタップ６３を中心にして略すり鉢状の傾斜面となった状態で炉底に堆積され、バーナ６２の燃焼熱によって表面側から順次加熱・溶融されてフィルム状の溶融スラグとなる。この溶融スラグは、すり鉢状の傾斜面を流下してスラグタップ６３から水封式スラグコンベヤ６４上へ落下し、冷却水により冷却固化されて水砕スラグとなった後、水封式スラグコンベヤ６４により排出されて行く。
【０００８】
一方、炉本体５８内の高温の燃焼排ガスＧは、溶融スラグと共にスラグタップ６３から排出され、高温煙道４１を通って二次燃焼塔４２内に送り込まれる。二次燃焼塔４２内に送り込まれた燃焼排ガスＧは、二次燃焼用空気吹込みノズル４３から二次燃焼室Ｓ内に吹き込まれる二次燃焼用空気Ａ′により二次燃焼室Ｓ内に於いて二次燃焼される。これにより、排ガスＧ中に含まれる未燃ガスは、二次燃焼室Ｓ内に於いて十分な滞留時間と温度をもって完全燃焼される。
そして、完全燃焼された排ガスＧは、引き続き空気予熱器４７に入り、ここで押込み送風機４９から空気予熱器４７へ送り込まれたバーナ６２用の燃焼用空気Ａを約３５０℃まで加熱した後、ガス冷却装置５０、集塵装置５３、触媒脱硝塔５５、誘引通風機５６及び煙突５７を経てクリーンガスとなって大気中に放出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した溶融処理設備のように二次燃焼塔４２と空気予熱器４７を別個の装置として設置している場合には次の▲１▼〜▲４▼のような問題がある。
▲１▼  二次燃焼塔４２は排ガスＧ中の未燃ガスを完全燃焼させる為に十分な大きさが必要であり、又、空気予熱器４７も排ガスＧからの熱回収を行う為に十分な伝熱面積が必要であり、二次燃焼塔４２及び空気予熱器４７は何れも大きな装置となる。その結果、二次燃焼塔４２と空気予熱器４７を別個に設置する為のスペースが必然的に大きなものとなり、建築コストや設備コストが増大すると云う問題がある。
▲２▼  空気予熱器４７の内筒６５が排ガスＧと直接接触する為、内筒６５の内周面温度が内筒６５材質の最高使用温度以下となるように排ガスＧの温度を６５０℃付近まで下げる必要がある。しかし、二次燃焼塔４２の出口付近の排ガス温度が９００℃近くある為、排ガスＧを冷却する為に空気予熱器４７の手前で冷却空気若しくは冷却水を吹き込まなければならず、排ガスＧの排出量が増加すると云う問題がある。
▲３▼  二次燃焼塔４２では排ガスＧを８５０℃以上の高温で十分な滞留時間をもって完全燃焼することによりダイオキシン類を分解するが、空気予熱器４７では内筒６５と外筒６６との間を流れる燃焼用空気Ａの温度により、内筒６５の内周面付近を流れる排ガスＧの境界層でダイオキシン類が再合成され易い温度域（３００℃付近）を作ってしまうと云う問題がある。
▲４▼  表面溶融炉４０から排出される排ガスＧは被溶融物Ｗの性状等によっては排ガスＧ中に含まれるＨＣｌが数千ｐｐｍと高く、更に空気予熱器４７の内筒６５の内周面に溶融塩類を主とした溶融ダストが付着する為、空気予熱器４７の内筒６５の内周面に腐食を引き起こすと云う問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は用途の異なる別個の装置として設置していた二次燃焼塔と空気予熱器を一体化して設備のコンパクト化及びコスト低減を図ると共に、ダイオキシン類の再合成防止や排ガスによる腐食防止を可能とした溶融炉に於ける排熱回収装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１の発明は、溶融炉から排出された排ガス中の未燃ガスを完全燃焼させると共に、この排ガスから熱回収して燃焼用空気を加熱するようにした溶融炉に於ける排熱回収装置で於いて、当該排熱回収装置は、溶融炉からの排ガスが送り込まれる二次燃焼室を形成する内筒と、内筒の外側に配設されてその外周面との間に燃焼用空気が通過する環状の予熱通路を形成する外筒とから成り、排ガス中の未燃ガスを二次燃焼室内に於いて二次燃焼用空気により二次燃焼させて完全燃焼させると共に、予熱通路内を通過する燃焼用空気を二次燃焼室内の高温の排ガスにより内筒を通して加熱するようにした溶融炉に於ける排熱回収装置であって、二次燃焼室を形成する内筒を、金属製の円筒の内周面に耐食性及び熱伝導性に優れた耐火物を内張りして成る内筒とすると共に、二次燃焼室の上流側位置に二次燃焼用空気吹込みノズルを設け、当該二次燃焼用空気吹込みノズルから内筒の内周面に沿ってその接線方向に二次燃焼用空気を吹き込んで二次燃焼室内に旋回流を形成するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１２】
本発明の請求項２の発明は、溶融炉から排出された排ガス中の未燃ガスを完全燃焼させると共に、この排ガスから熱回収して燃焼用空気を加熱するようにした溶融炉に於ける排熱回収装置で於いて、当該排熱回収装置は、溶融炉からの排ガスが送り込まれる二次燃焼室を形成する内筒と、内筒の外側に配設されてその外周面との間に燃焼用空気が通過する環状の予熱通路を形成する外筒とから成り、排ガス中の未燃ガスを二次燃焼室内に於いて二次燃焼用空気により二次燃焼させて完全燃焼させると共に、予熱通路内を通過する燃焼用空気を二次燃焼室内の高温の排ガスにより内筒を通して加熱するようにした溶融炉に於ける排熱回収装置であって、二次燃焼室を形成する内筒を多孔質性の耐火物により円筒状に形成し、予熱通路内を通過する燃焼用空気を耐火物からの熱伝導により加熱すると共に、予熱通路内の燃焼用空気の一部が二次燃焼用空気として多孔質性の耐火物の孔から二次燃焼室内へ流れ込むようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１３】
本発明の請求項３の発明は、二次燃焼室の上流側位置に二次燃焼用空気吹込みノズルを設け、当該二次燃焼用空気吹込みノズルから内筒の内周面に沿ってその接線方向に二次燃焼用空気を吹き込んで二次燃焼室内に旋回流を形成するようにしたものである。
【００１４】
本発明の請求項４の発明は、二次燃焼室を形成する内筒を多孔質性の耐火物により円筒状に形成し、予熱通路内を通過する燃焼用空気を耐火物からの熱伝導により加熱すると共に、予熱通路内の燃焼用空気の一部が二次燃焼用空気として多孔質性の耐火物の孔から二次燃焼室内へ流れ込むようにしたことに特徴がある。
【００１６】
前記排熱回収装置１は、表面溶融炉２から高温煙道１０を通って来た高温の燃焼排ガスＧ中の未燃ガスを完全燃焼させると共に、この排ガスＧから熱回収してバーナ７用の燃焼用空気Ａ（若しくはバーナ７用の燃焼用空気Ａ及び二次燃焼用空気Ａ′の両方）を加熱するものであり、従来の二次燃焼塔としての機能と空気予熱器としての機能を併せ持つものである。
【００１７】
即ち、排熱回収装置１は、高温煙道１０を通って来た高温の燃焼排ガスＧが送り込まれる横断面形状が円形の二次燃焼室Ｓを形成する内筒２４と、内筒２４の外周面との間にバーナ７用の燃焼用空気Ａが通過する環状の予熱通路Ｓ′を形成する外筒２５と、二次燃焼室Ｓ内に二次燃焼用空気Ａ′を吹き込む二次燃焼用空気吹込みノズル１１等から成り、排ガスＧ中の未燃ガスを二次燃焼室Ｓ内に於いて二次燃焼用空気Ａ′により二次燃焼させて完全燃焼させると共に、予熱通路Ｓ′内のバーナ７用の燃焼用空気Ａを二次燃焼室Ｓ内の排ガスＧにより内筒２４を通して加熱するようにしたものである。
【００１８】
具体的には、前記内筒２４は、図２に示す如く、鋼板製の円筒２４ａの内周面に耐食性及び熱伝導性に優れた耐火物２６を内張りすることにより形成されている。この耐火物２６には、ＨＣｌ等の腐食性ガスやＮａＣｌ、ＫＣｌ等の溶融塩を主とした付着ダストに対して耐食性を有し、且つ熱伝導性に優れたキャスタブル耐火物等の不定形耐火物や耐火れんが等の定形耐火物が使用されている。
【００１９】
前記外筒２５は、図２に示す如く、鋼板材により内筒２４よりも大径の円筒状に形成されており、内筒２４の外周囲に同心円上に配置されて内筒２４の外周面との間にバーナ７用の燃焼用空気Ａが通過する環状の予熱通路Ｓ′を形成するものである。
この外筒２５の下端部側には予熱通路Ｓ′へ新鮮な燃焼用空気Ａを供給する入口２７が形成されており、当該入口２７は燃焼用空気供給管１４を介して押込み送風機１５に接続されている。又、外筒２５の上端部側には予熱通路Ｓ′内で加熱された燃焼用空気Ａが流出する出口２８が形成されており、当該出口２８は燃焼用空気供給管１４を介してバーナ７に接続されている。
【００２０】
前記内筒２４及び外筒２５は、その上端部同士が気密状に接続されていると共に、その下端部同士が伸縮継手２９を介して気密状に接続されており、温度上昇によって内筒２４と外筒２５との間に生じる熱膨張を伸縮継手２９により吸収する構造となっている。
【００２１】
前記二次燃焼用空気吹込みノズル１１は、図２及び図３に示す如く、二次燃焼室Ｓの上流側位置（図２の下方側位置）の数箇所に設けられており、内筒２４の内周面に沿ってその接線方向に二次燃焼用空気Ａ′を吹き込んで二次燃焼室Ｓ内に旋回流を形成できるようになっている。この二次燃焼用空気吹込みノズル１１は、二次燃焼用空気供給管１２を介して押込み送風機１５に接続されている。
【００２２】
そして、前記排熱回収装置１は、その上流側端部（図２の下方側端部）が表面溶融炉２から排出された高温の燃焼排ガスＧが流れる高温煙道１０に連通状に接続されていると共に、その下流側端部（図２の上方側端部）が冷却装置１６に連通状に接続されており、高温煙道１０から送られて来た排ガスＧを二次燃焼室Ｓ内に於いて二次燃焼用空気Ａ′により二次燃焼させてからガス冷却装置１６内へ送ると共に、予熱通路Ｓ′内を流れるバーナ７用の燃焼用空気Ａを加熱するようになっている。
【００２３】
次に、上述した排熱回収装置１を備えた溶融処理設備を用いて焼却残渣等の被溶融物Ｗを溶融処理する場合について説明する。
ごみ焼却炉から排出された焼却残渣等の被溶融物Ｗは、被溶融物分配供給装置５により各ホッパ４内に分配投入された後、被溶融物押出し装置６により溶融炉本体３内へ順次送り込まれ、表面がスラグタップ８を中心にして略すり鉢状の傾斜面となった状態で炉底に堆積される。
【００２４】
炉底に堆積した被溶融物Ｗは、バーナ７からの燃焼火炎によって１３００℃〜１４００℃の高温に加熱され、表面側から順次溶融されてフィルム状の溶融スラグとなる。この溶融スラグは、すり鉢状の傾斜面を流下してスラグタップ８から水封式スラグコンベヤ９上へ落下し、冷却水により冷却固化されて水砕スラグとなった後、水封式スラグコンベヤ９により排出されて行く。
【００２５】
尚、溶融スラグが傾斜面を流下することによって、傾斜面には次々に新しい被溶融物Ｗが露出することになり、この露出した新しい被溶融物Ｗはバーナ７からの燃焼火炎によって順次フィルム状に溶融されて行く。
又、溶融の進行に伴って溶融した傾斜面が後退すると、被溶融物押出し装置６が作動してホッパ４内の新しい被溶融物Ｗを炉内へ押し込んで行く。これによって、被溶融物Ｗ層の溶融した傾斜面は、被溶融物Ｗの安息角又は安息角に近い角度に維持される。その結果、フィルム状に溶融した溶融スラグは、容易に傾斜面を流下し、直ぐに新しい被溶融物Ｗが露出することになり、溶融処理が迅速に行われる。
【００２６】
一方、炉本体３内で発生した高温の燃焼排ガスＧは、溶融スラグと一緒にスラグタップ８から排出され、高温煙道１０を通って排熱回収装置１に送り込まれ、ここで二次燃焼されると共に熱回収が行われる。
即ち、排熱回収装置１の二次燃焼室Ｓ内に送り込まれた燃焼排ガスＧは、二次燃焼用空気吹込みノズル１１から二次燃焼室Ｓ内に吹き込まれる二次燃焼用空気Ａ′により二次燃焼室Ｓ内に於いて二次燃焼される。このとき、二次燃焼用空気吹込みノズル１１から内筒２４の内周面に沿ってその接線方向に二次燃焼用空気Ａ′を吹き込んで二次燃焼室Ｓ内に旋回流を形成するようにしている為、排ガスＧ中に含まれる未燃ガスは二次燃焼室Ｓ内に於いて十分な滞留時間と温度をもって攪拌・燃焼される。その結果、表面溶融炉２から排出される排ガスＧ中の未燃ガスは完全燃焼されることになる。
又、排熱回収装置１の予熱通路Ｓ′内には、押込み送風機１５及び燃焼用空気供給管１４から新鮮な燃焼用空気Ａ（温度：約２０℃）が送り込まれている。この予熱通路Ｓ′内を流れる燃焼用空気Ａは、内筒２４を形成する耐火物２６からの熱伝導により約３５０℃に加熱された後、燃焼用空気供給管１４を通ってバーナ７へ供給されて燃焼に利用される。
【００２７】
そして、排熱回収装置１の二次燃焼室Ｓ内で二次燃焼された後の排ガスＧは、引き続きガス冷却装置１６へ送られ、ここで冷却水１７の噴射によって２００℃以下に減温された後、集塵装置１９、触媒脱硝塔２１、誘引通風機２２及び煙突２３を経てクリーンガスとなって大気中に放出される。
【００２８】
このように、前記排熱回収装置１は、二次燃焼塔としての機能と空気予熱器としての機能を併せ持つ為、図５に示す従来の溶融処理設備のように用途の異なる二次燃焼塔と空気予熱器を別個に設置すると云うこともなく、設置スペースを半減できて建設コストや設備コストの大幅な削減を図れる。
又、排熱回収装置１は、内筒２４が金属製の円筒２４ａの内周面に耐火物２６を内張りすることにより形成されている為、二次燃焼室Ｓ内を流れる高温・高腐食性の排ガスＧやダストが金属部材である円筒２４ａに直接接触すると云うことがなく、内筒２４の腐食を防止することができる。然も、耐火物２６を内張りすることによって、従来の空気予熱器のように排ガスＧの温度を内筒材質の最高使用温度以下となるように下げる必要もなく、高温排ガスＧからの熱回収が可能になると共に、空気予熱器の手前で冷却空気を吹き込む必要もなくなり、排ガスＧの排出量が増大すると云うこともない。
更に、排熱回収装置１は、内筒２４の内周面に内張りした耐火物２６からの熱伝導により予熱通路Ｓ′内を通過するバーナ７の燃焼用空気Ａを加熱するようにしている為、排ガスＧと接触する耐火物２６の表面温度が著しく低下することがない。その結果、内筒２４の内周面付近を流れる排ガスＧ中にダイオキシン類の再合成し易い温度域（３００℃付近）を作ることがなくなり、ダイオキシン類対策としての効果が得られる。
【００２９】
図４は本発明の他の実施の形態に係る排熱回収装置１の概略断面図を示すものであり、当該排熱回収装置１は、高温煙道１０を通って来た高温の燃焼排ガスＧが送り込まれる二次燃焼室Ｓを形成する内筒２４と、内筒２４の外周面との間にバーナ７用の燃焼用空気Ａが通過する環状の予熱通路Ｓ′を形成する外筒２５等から成り、二次燃焼室Ｓを形成する内筒２４を多孔質性の耐火物２６′により円筒状に形成し、予熱通路Ｓ′内を通過するバーナ７用の燃焼用空気Ａを耐火物２６′からの熱伝導により加熱すると共に、予熱通路Ｓ′内の燃焼用空気Ａの一部が二次燃焼空気Ａ′として多孔質性の耐火物２６′の孔から二次燃焼室Ｓ内へ流れ込むようになっている。
【００３０】
前記内筒２４は、多孔質性のブロック状の耐火物２６′を円筒状に積み上げることにより形成されており、各耐火物２６′は複数の鋼材製のフック３０を介して外筒２５に支持されている。即ち、各耐火物２６′は、鋼材製のフック３０の一端を各耐火物２６′に夫々埋設すると共に、フック３０の他端を外筒２５の内周面に溶接等により固着することにより、外筒２５に支持されている。この耐火物２６′には、熱伝導性に優れていると共に予熱通路Ｓ′内を流れる燃焼用空気Ａの一部が二次燃焼室Ｓ内へ流れ込むことができる耐火物２６′が使用されている。
【００３１】
前記外筒２５は、鋼板材により内筒２４よりも大径の円筒状に形成されており、内筒２４の外周囲に同心円上に配置されて内筒２４の外周面との間にバーナ７用の燃焼用空気Ａが通過する環状の予熱通路Ｓ′を形成するものである。
この外筒２５の下端部側には予熱通路Ｓ′へ新鮮な燃焼用空気Ａを供給する入口２７が形成されており、当該入口２７は燃焼用空気Ａ供給管１４を介して押込み送風機１５に接続されている。又、外筒２５の上端部側には予熱通路Ｓ′内で加熱された燃焼用空気Ａが流出する出口２８が形成されており、当該出口２８は燃焼用空気供給管１４を介してバーナ７に接続されている。
【００３２】
そして、前記内筒２４及び外筒２５は、その上端部同士が気密状に接続されていると共に、その下端部同士が伸縮継手２９を介して気密状に接続されており、温度上昇によって内筒２４と外筒２５との間に生じる熱膨張を伸縮継手２９により吸収する構造となっている。
尚、図４に於いて、３１は燃焼用空気供給管１４に介設したダンパ、３２は燃焼用空気供給管１４内を流れる燃焼用空気Ａの温度や流量が所定の値になるようにダンパ３１を制御する制御器である。
【００３３】
而して、この排熱回収装置１に於いては、高温煙道１０を通って排熱回収装置１の二次燃焼室Ｓ内に送り込まれた燃焼排ガスＧの熱が内筒２４を形成する耐火物２６′に伝達され、耐火物２６′からの熱伝導により予熱通路Ｓ′内を流れる燃焼用空気Ａが約３５０℃に加熱される。この加熱された燃焼用空気Ａは、燃焼用空気供給管１４を通ってバーナ７へ供給されて燃焼に利用される。
又、予熱通路Ｓ′内の燃焼用空気Ａの一部は、多孔質性の耐火物２６′の孔から二次燃焼室Ｓ内へ流れ込み、二次燃焼用空気Ａ′として使用される。これによって、二次燃焼室Ｓ内の燃焼排ガスＧは、前記二次燃焼用空気Ａ′により二次燃焼室Ｓ内に於いて二次燃焼され、排ガスＧ中に含まれる未燃ガスが二次燃焼室Ｓ内に於いて完全燃焼される。完全燃焼された排ガスＧは、引き続きガス冷却装置１６へ送られ、ここで冷却水１７の噴射によって２００℃以下に減温された後、集塵装置１９、触媒脱硝塔２１、誘引通風機２２及び煙突２３を経てクリーンガスとなって大気中に放出される。
【００３４】
この排熱回収装置１は、上述した図２に示す排熱回収装置１と同様の作用効果を奏することができる。然も、この排熱回収装置１は、予熱通路Ｓ′内を流れるバーナ７用の燃焼用空気Ａの一部が二次燃焼用空気Ａ′として内筒２４を形成する多孔質性の耐火物２６′の孔を通って内筒２４の内周面から二次燃焼室Ｓ内へ流れ込む為、内筒２４内周面へのダストの付着を防止することができる。
【００３５】
【発明の効果】
上述の通り、本発明の請求項１の排熱回収装置は、二次燃焼室を形成する内筒の周囲に外筒を配置して内筒と外筒との間に燃焼用空気が通過する環状の予熱通路を形成し、排ガス中の未燃ガスを二次燃焼室内に於いて二次燃焼用空気により二次燃焼させて完全燃焼させると共に、予熱通路内を通過する燃焼用空気を二次燃焼室内の高温の排ガスにより内筒を通して加熱するようにしている。即ち、本発明の排熱回収装置は、二次燃焼塔としての機能と空気予熱器としての機能を併せ持つ為、従来の溶融処理設備のように用途の異なる二次燃焼塔と空気予熱器を別個に設置すると云うこともなく、設置スペースを半減できて建設コストや設備コストの大幅な削減を図れる。
【００３６】
また、本発明の請求項１の排熱回収装置は、上記効果に加えて更に次のような効果を奏することができる。即ち、排熱回収装置は、内筒が金属製の円筒の内周面に耐火物を内張りすることにより形成されている為、二次燃焼室内を流れる高温・高腐食性の排ガスやダストが金属部材である円筒に直接接触すると云うことがなく、内筒の腐食を防止することができる。又、耐火物を内張りすることによって、従来の空気予熱器のように排ガスの温度を内筒材質の最高使用温度以下となるように下げる必要もなく、高温排ガスからの熱回収が可能になると共に、従来の空気予熱器のように空気予熱器の手前で冷却空気を吹き込む必要もなくなり、排ガスの排出量が増大すると云うこともない。更に、内筒の内周面に内張りした耐火物からの熱伝導により予熱通路内を通過する燃焼用空気を加熱するようにしている為、排ガスと接触する耐火物の表面温度が著しく低下すると云うことがない。その結果、内筒の内周面付近を流れる排ガス中にダイオキシン類の再合成し易い温度域を作ることがなくなり、ダイオキシン類対策としての効果が得られる。そのうえ、二次燃焼室の上流側位置に二次燃焼用空気吹込みノズルを設け、当該二次燃焼用空気吹込みノズルから内筒の内周面に沿ってその接線方向に二次燃焼用空気を吹き込んで二次燃焼室内に旋回流を形成するようにしている為、排ガス中に含まれる未燃ガスは二次燃焼室内に於いて十分な滞留時間と温度をもって攪拌・燃焼される。その結果、表面溶融炉から排出される排ガス中の未燃ガスは完全燃焼されることになる。
加えて、本発明の請求項２の排熱回収装置は、内筒を多孔質性の耐火物により円筒状に形成し、予熱通路内を通過する燃焼用空気を耐火物からの熱伝導により加熱すると共に、予熱通路内の燃焼用空気の一部が二次燃焼用空気として多孔質性の耐火物の孔から二次燃焼室内へ流れ込むようにしている為、請求項１の排熱回収装置と同様の作用効果を奏することができるうえ、内筒内周面へのダストの付着を防止することができる。
また、請求項３の発明では、二次燃焼室の上流側位置に二次燃焼用空気吹込みノズルを設け、当該二次燃焼用空気吹込みノズルから内筒の内周面に沿ってその接線方向に二次燃焼用空気を吹き込んで二次燃焼室内に旋回流を形成するようにしている為、排ガス中に含まれる未燃ガスは二次燃焼室内に於いて十分な滞留時間と温度をもって攪拌・燃焼される。その結果、表面溶融炉から排出される排ガス中の未燃ガスは完全燃焼されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る排熱回収装置を用いた溶融処理設備の概略系統図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排熱回収装置の概略縦断面図である。
【図３】同じく排熱回収装置の概略横断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る排熱回収装置の概略縦断面図である。
【図５】表面溶融炉を用いた従来の溶融処理設備の概略系統図である。
【図６】従来の溶融処理設備に用いる空気予熱器の概略縦断面図である。
【符号の簡単な説明】
１は排熱回収装置、２は表面溶融炉、１１は二次燃焼用吹込みノズル、２４は内筒、２４ａは円筒、２５は外筒、２６・２６′は耐火物、Ｇは排ガス、Ｓは二次燃焼室、Ｓ′は予熱通路、Ａは燃焼用空気、Ａ′は二次燃焼用空気。
【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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