(57)【要約】【課題】プラスチック片を混合した灰を灰溶融炉に供給して良好に燃焼させ、低燃費を実現する。【解決手段】灰投入シュート１２から廃プラスチックが混合された灰を灰ホッパー１３に投入し、この灰ホッパー１３の底部開口から供給通路を出退するプッシャー本体１４ａにより灰溶融炉に供給するに際し、灰投入シュート１２から灰ホッパー１３に、プッシャー本体１４ａの送り出し方向の両側の側壁１３ａに向かってそれぞれ廃プラスチック混合の灰を投入することにより、灰と灰プラスチックの粒度と安息角の違いを利用して、廃プラスチックの分布を灰ホッパー１３の中央部に集中させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰投入シュートから廃プラスチックが混合された灰を灰ホッパーに投入し、この灰ホッパーの底部開口から供給通路を出退するプッシャーにより灰溶融炉に供給するに際し、
灰投入シュートから灰ホッパーに、プッシャーの送り出し方向の両側の側壁に向かってそれぞれ廃プラスチック混合の灰を投入することにより、廃プラスチックの分布を灰ホッパーの中央部に集中させる
ことを特徴とするバーナー式灰溶融炉への灰供給方法。
【請求項２】
灰投入シュートから廃プラスチックが混合された灰を灰ホッパーに投入し、この灰ホッパーの底部開口から供給通路を出退するプッシャーにより灰溶融炉に供給するバーナー式灰溶融設備において、
前記灰投入シュートを、灰ホッパーの上方でプッシャーの送り出し方向の両側の側壁に向ってそれぞれ投入するように開口した
ことを特徴とするバーナー式灰溶融設備。
【請求項３】
灰投入シュートから廃プラスチックが混合された灰を灰ホッパーに投入し、この灰ホッパーの底部開口から供給通路を出退するプッシャーにより灰溶融炉に供給するバーナー式灰溶融設備において、
灰を灰投入シュートに供給する灰供給ラインに、廃プラスチックを混合する廃プラスチック供給ラインを接続し、
この廃プラスチック供給ラインに、廃プラスチックを粉砕する粉砕機と、粉砕された廃プラスチックを見かけ比重が０．３５以上となるように圧縮、減容化する加圧減容機とを介在させ、
前記灰投入シュートを、灰ホッパーの上方でプッシャーの送り出し方向の両側の側壁に向ってそれぞれ投入するように開口した
ことを特徴とするバーナー式灰溶融設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰や飛灰を減容化、無害化するバーナー式灰溶融炉への灰供給方法およびバーナー式灰溶融設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
ごみ焼却炉から排出される焼却灰および飛灰は、その容量が多くまた有害物質を含むため、減容化および無害化を目的として、加熱溶融して溶融スラグを生成し水砕スラグとしてアスファルトの骨材として再利用したり、埋立てに供することが行われている。この灰溶融炉の溶融熱源には、特許文献１に記載されるバーナーやプラズマなどがある。
【特許文献１】特開平６−１４７４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
引用文献１のように溶融熱源にバーナーを使用するバーナー式灰溶融炉では、灰の発熱量が低いため、バーナーに多量の燃量を要するという問題があり、燃費の改善が求められていた。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決して、低燃費を実現することができるバーナー式灰溶融炉への灰供給方法およびバーナー式灰溶融設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載のバーナー式灰溶融炉への灰供給方法は、灰投入シュートから廃プラスチックが混合された灰を灰ホッパーに投入し、この灰ホッパーの底部開口から供給通路を出退するプッシャーにより灰溶融炉に供給するに際し、灰投入シュートから灰ホッパーに、プッシャーの送り出し方向の両側の側壁に向かってそれぞれ廃プラスチック混合の灰を投入することにより、廃プラスチックの分布を灰ホッパーの中央部に集中させるものである。
【０００６】
請求項２記載のバーナー式灰溶融設備は、灰投入シュートから廃プラスチックが混合された灰を灰ホッパーに投入し、この灰ホッパーの底部開口から供給通路を出退するプッシャーにより灰溶融炉に供給するバーナー式灰溶融設備において、前記灰投入シュートを、灰ホッパーの上方でプッシャーの送り出し方向の両側の側壁に向ってそれぞれ投入するように開口したものである。
【０００７】
請求項３記載のバーナー式灰溶融設備は、灰投入シュートから廃プラスチックが混合された灰を灰ホッパーに投入し、この灰ホッパーの底部開口から供給通路を出退するプッシャーにより灰溶融炉に供給するバーナー式灰溶融設備において、灰を灰投入シュートに供給する灰供給ラインに、廃プラスチックを混合する廃プラスチック供給ラインを接続し、この廃プラスチック供給ラインに、廃プラスチックを粉砕する粉砕機と、粉砕された廃プラスチックを見かけ比重が０．３５以上となるように圧縮、減容化する加圧減容機とを介在させ、前記灰投入シュートを、灰ホッパーの上方でプッシャーの送り出し方向の両側の側壁に向ってそれぞれ投入するように開口したものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上に述べたごとく請求項１または２記載の発明によれば、灰と廃プラスチックの粒径と安息角の相違から、灰は投入方向中心部の灰ホッパー両側部に堆積し、廃プラスチックは灰ホッパーの中央の凹部に転がり落ちて分布が集中する。このため、プッシャーによる押出し時に廃プラスチックが中央部に集まり、供給通路の側壁に接触する廃プラスチックが極めて少なくできる。したがって、廃プラスチックが側壁の熱により溶けて付着し、固化または炭化して供給不能に陥ることもなく、さらに廃プラスチックは、炉内の中央部で良好に空気と接触されるので、不完全燃焼してＣＯやＤＸＮを発生することもない。
【０００９】
また請求項３記載の発明によれば、廃プラスチックにより発熱量を上げることができるので、バーナーの燃費を低減できるとともに、粉砕後、加圧減容化された廃プラスチックにより、その燃焼速度を低下させて灰の供給量の変動に伴う燃焼変動を小さくでき、重量比で１６％の混合率であっても効率的で安定した低空気比燃焼が可能となる。また灰と廃プラスチックの安息角の相違から、灰は両側部に堆積し、廃プラスチックは中央の凹部に転がり落ちて集中して分布される。このため、プッシャーによる押出し時に廃プラスチックが中央部に集まり、供給通路の側壁に接触する廃プラスチックが極めて少なくできる。したがって、廃プラスチックが供給通路の側壁の熱により溶けて付着し、固化または炭化して供給不能に陥ることもなく、さらに廃プラスチックは炉内の中央部で良好に空気と接触されるので、不完全燃焼してＣＯやＤＸＮを発生することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
本発明に係るバーナー式灰溶融設備の実施の形態１を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１１】
このバーナー式灰溶融設備は、図１に示すように、バーナー式灰溶融炉１と灰供給装置２と、灰供給装置２に焼却灰および飛灰からなる灰Ａを供給する灰供給ライン３と、この灰供給ライン３に廃プラスチックＰを混合する廃プラスチック供給ライン４とが具備されている。
【００１２】
灰溶融炉１は、傾斜底壁５の上流側に予熱室６が設けられるとともに下流側に溶融室７が設けられており、溶融室７の天部に設けられた溶融バーナー８の排ガスを予熱室６に導入して排気ダクト９に排出し、予熱室６から供給された灰Ａを予熱するように構成される。
【００１３】
また灰供給装置２は、廃プラスチックＰ混合の灰Ａを灰投入シュート１２から灰ホッパー１３に投入し、この灰ホッパー１３の底部開口からプッシャー装置１４により予熱室６に供給するものである。このプッシャー装置１４は、灰ホッパー１３の底部開口から予熱室６側に接続された供給通路１５に出退自在に配置されたプッシャー本体１４ａと、このプッシャー本体１４ａを出退駆動するプッシュシリンダ１４ｂとで構成されている。前記灰投入シュート１２は、図２に示すように、中央部から逆Ｖ形状に分岐されて灰ホッパー１３の左右の側壁１３ａに向って開口部１２ａ，１２ａが形成され、廃プラスチックＰ混合の灰Ａを灰ホッパー１３の左右両側壁１３ａ，１３ａに向って投入し堆積するように構成されており、これにより安息角が小さい廃プラスチックＰが、投入時に側壁１３ａ付近の灰Ａの頂部近傍から転がり落ちて、凹部状となる灰ホッパー１３の中央部に集めることができる。なお、ここで逆Ｖ形状に分岐された灰投入シュート１２に代えて、両側にシュートをそれぞれ配置してもよい。
【００１４】
ここで、廃プラスチックＰを混合した灰Ａの投入実験を説明する。すなわち、図４（ａ）に示すように、３５０ｍｍ×３００ｍｍの角ダクト３１から廃プラスチックＰを混合した灰Ａを投下し、５００ｍｍ下方のトレイ３２に落下させた。この結果、図４（ｂ）に示すように、灰Ａは中央部で山形に堆積されるのに対して、廃プラスチックＰはその裾野部分に転がり落ちて集中して分布された。これは、灰Ａと廃プラスチックＰの粒度と安息角の相違から、廃プラスチックＰが滑落やすくその分布がトレイ３２の周辺部に集中するためである。灰ホッパー１３の周辺部に廃プラスチックＰが集中した場合、これが底部からプッシャー本体１４ａにより側壁１５ａに沿って予熱室６に押し出されることになり、加熱された側壁１５ａの熱により廃プラスチックＰが溶けて付着し、固化または炭化して供給不能に陥るおそれがあった。さらに、側壁１５ａに沿って溶融室６のコーナー部に供給された廃プラスチックＰは炉内の空気との接触が悪く、不完全燃焼してＣＯやＤＸＮの発生原因となるおそれがあった。
【００１５】
次に図４（ａ）に示すように、トレイ３２の一側部に板３３を立設配置し、角ダクト３１の下部に板３３側に傾斜するガイド筒３１ａを設け、角ダクト３１からガイド筒３１ａを介して板３３に向って廃プラスチックＰを混合した灰Ａを投下し、板３３に沿わせて５５０ｍｍ下方のトレイ３２に落下させた。この場合には、図４（ｂ）に示すように、板３３側に灰Ａが山形に堆積し、廃プラスチックＰは板３３の反対側の裾野側に多く分布された。
【００１６】
以上の実験結果から廃プラスチックＰを混合した灰Ａの投下状態における廃プラスチックＰの分布は、投下位置の周辺部に集中して分布することが判明した。したがって、この実施の形態では、廃プラスチックＰを混合した灰Ａを灰ホッパー１３の左右の側壁１３ａに向ってそれぞれ投下すると、灰Ａは灰ホッパー１３の左右両側壁１３ａ側に堆積し、その裾野となる中央部に廃プラスチックＰが集中して分布される。これにより、プッシャー本体１４ａにより押し出される廃プラスチックＰが混合された灰Ａは、中心部に廃プラスチックＰが集中して分布されることになり、加熱される供給通路１５の側壁１５ａに接触する廃プラスチックＰは極めて少なくなる。そして、側壁１５ａや溶融炉１の側壁に付着固化することがない。また廃プラスチックＰは予熱室６の中央部で十分な空気と接触して燃焼されることから、不完全燃焼することもなく、ＣＯやＤＸＮの発生も防止できる。
【００１７】
前記灰供給ライン３は、焼却炉から排出された灰Ａを乾燥して定量ずつ供給するもので、下流側に廃プラスチック供給ライン４が接続されて所定量の廃プラスチックＰが混合される。この廃プラスチック供給ライン４は、上流側に廃プラスチックＰを粉砕する粉砕機２１が介在されるとともに、下流側に加圧減容機２２が介在されている。
【００１８】
ところで、この廃プラスチックが粉砕機２１で粉砕された場合、廃プラスチックの見掛け比重が０．１で、灰の見掛け比重（嵩比重）が１．０に対して低く、体積比率で廃プラスチック量が多くなる。また粉砕物は形状や重量が不均一で燃焼速度が一定でなく、灰供給量の変動により燃焼変動が起こりやすく、安定した低空気比燃焼が困難となる。このため重量比が１０％以上の廃プラスチックの混合率では、安定した運転ができないという問題がある。
【００１９】
しかし、粉砕後の廃プラスチックＰを加圧減容機２２により加圧圧縮して、粒径１５ｍｍφ程度で見掛け比重を０．３５以上とすることができる。また、通常の粉砕のみの廃プラスチックＰでは、混合率が重量比で１０％を越えると燃焼が不安定となるため、１０％以上の混合ができないが、この圧縮減容化により粒径を増大し、また見かけ比重を０．３５以上に上昇させることにより、廃プラスチックＰの燃焼速度を減速して平均化できることから混合率を重量比で１６％程度に上昇させても、安定した効率のよい低空気比燃焼が可能となり、また発熱量を増加させて溶融バーナー８の燃費を向上させることができて、安定した溶融が可能となる。
【００２０】
下記の表１に灰溶融量を２００ｋｇ／ｈとした場合の実験における廃プラスチック混合率と排ガス中のＯ２濃度を示す。表１によれば、本発明による廃プラスチックＰの混合率を１６％とした場合であっても、排ガス中のＯ２濃度が低く、十分に燃焼していることがわかる。
【００２１】
【表１】
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上記実施の形態によれば、廃プラスチックＰを灰Ａに混合することにより、発熱量を上げて溶融バーナー８の燃料の消費を低減することができる。また廃プラスチックＰが粉砕機２１により粉砕された後、加圧減容機２２により見掛け比重が０．１から０．３５以上に圧縮されることから、粒径の均一化と燃焼速度の減速が図れ、混合率を重量比で１６％程度に上げても安定した低空気比燃焼が可能となる。
【００２２】
さらに、投入シュート１２を分岐して廃プラスチックＰ混合の灰Ａを灰ホッパー１３の左右の側壁１３ａに向って投入するように構成したので、廃プラスチックＰを灰ホッパー１３の中央部に集中して分布させることができる。これにより、プッシャー本体１４ａによる押込み時に、供給通路１５の側壁１５ａに廃プラスチックＰが接触することが殆ど無くなり、廃プラスチックＰの付着固化による閉塞などの故障を未然に防止することができる。またほとんどの廃プラスチックＰが予熱室６の中央部に送り出されるので、十分に空気と接触させることができて完全燃焼させることができ、不完全燃焼によるＣＯやＤＸＮの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るバーナー式灰溶融炉の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示すＩ−Ｉ断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、廃プラスチックの混合灰の投下分布実験を示し、（ａ）は配置図、（ｂ）は分布状態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、廃プラスチックの混合灰の投下分布実験を示し、（ａ）は配置図、（ｂ）は分布状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
Ａ    灰（焼却灰＋飛灰）
Ｐ    廃プラスチック
１    灰溶融炉
２    灰供給装置
３    灰供給ライン
４    廃プラスチック供給ライン
６    予熱室
７    溶融室
８    溶融バーナー
１２    灰投入シュート
１２ａ  開口
１３    灰ホッパー
１３ａ  側壁
１４    プッシャー装置
１４ａ  プッシャー本体
１５    供給通路
２１    粉砕機
２２    加圧減容機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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