(57)【要約】【課題】溶融炉における焼却灰の溶融処理を長時間安定して行うことができる焼却灰の溶融処理方法を提供する。【解決手段】溶融炉２で焼却灰９を溶融させる溶融処理方法であって、焼却灰９及びコークス８を含む材料を、溶融炉２の炉底からの高さが、炉底から炉頂までの高さの５０％以下に相当する高さまでに供給し、溶融炉２の内部は、下端から順に、コークス燃焼部２１、溶融部２２、加熱部２３を有し、コークス燃焼部２１において、空気比を０．７〜１．２に調整しながらコークス８を燃焼させ、加熱部２３内の上昇ガス速度が２．０ｍ／ｓ〜４．８ｍ／ｓとなるように、加熱部２３の上部から下方へ加熱用エアを吹きこみ、加熱部２３の上部の温度が５００℃以上１０００℃未満となるように、加熱用エアの供給量を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉で焼却灰を溶融させる溶融処理方法であって、
前記焼却灰及びコークスを含む材料を、前記溶融炉の炉底からの高さが、炉底から炉頂までの高さの５０％以下に相当する高さまでに供給し、
前記溶融炉の内部は、下端から順に、コークス燃焼部、溶融部、加熱部を有し、
前記コークス燃焼部において、空気比を０．７〜１．２に調整しながらコークスを燃焼させ、
前記加熱部内の上昇ガス速度が２．０ｍ／ｓ〜４．８ｍ／ｓとなるように、前記加熱部の上部から下方へ加熱用エアを吹きこみ、
前記加熱部の上部の温度が５００℃以上１０００℃未満となるように、前記加熱用エアの供給量を調整することを特徴とする、焼却灰の溶融処理方法。
【請求項２】
前記焼却灰を、短辺寸法が２０ｍｍ〜１００ｍｍとなるように造粒して、前記溶融炉に投入することを特徴とする、請求項１に記載の焼却灰の溶融処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰の溶融処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴミ焼却炉等から排出される焼却灰は、有害な物質を含んでいる場合があり、その場合には埋め立て地等で処分することはできない。従来、焼却灰の無害化及び減容化をするための溶融処理装置として、例えば、焼却灰を溶融させる溶融炉と、その溶融炉にコークス燃焼用エアを送るための溶融炉送風機と、溶融炉からの排ガスを燃焼させる燃焼室と、その燃焼室からの熱で冷風を熱風に交換する熱交換器と、熱交換器からガスを吸引して集塵する集塵機と、を備えたものが用いられている。
【０００３】
ところが、従来の焼却灰の溶融処理装置では、ＣＯガスを完全燃焼させると炉内のガスの上昇速度が増大し、飛散ダストが増えて、排ガス燃焼用エアの吹込口の下側に飛散ダストが付着して成長し、吹込口が閉塞して排ガス燃焼用エアを吹き込めなくなってしまうことがあった。さらに、飛散ダストが排ガスダクト内に付着してダクト内が狭くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１では、焼却灰を溶融させる溶融炉のコークス燃焼部において、空気比を０．７〜１．０に調整しつつコークスを燃焼させ、溶融炉の排ガス燃焼部内の上昇ガス速度が２．０〜４．８ｍ／ｓとなるように、排ガス燃焼部の上部から下方へ排ガス燃焼用エアを吹込んでＣＯガスを完全燃焼させ、さらに、溶融炉の排ガス燃焼部の上部の温度が１０００〜１２００℃となるように排ガス燃焼用エアの供給量を調整することにより、飛散ダストを減少させるとともに排ガス燃焼用エアの吹込口の閉塞を防止し、かつ、排ガスの無害化、安全化を図ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７４３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、炉頂付近の温度が１０００℃を超えると、焼却した灰が煤塵として炉頂部に付着し、炉が閉塞しやすくなるという問題がある。また、コークス及び焼却灰を含む材料を高い位置まで装入し過ぎた場合、炉内の温度が上昇し過ぎることがあり、炉内の耐火物の寿命ロスが発生する等の懸念がある。
【０００７】
本発明の目的は、溶融炉における焼却灰の溶融処理を長時間安定して行うことができる焼却灰の溶融処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は、溶融炉で焼却灰を溶融させる溶融処理方法であって、前記焼却灰及びコークスを含む材料を、前記溶融炉の炉底からの高さが、炉底から炉頂までの高さの５０％以下に相当する高さまでに供給し、前記溶融炉の内部は、下端から順に、コークス燃焼部、溶融部、加熱部を有し、前記コークス燃焼部において、空気比を０．７〜１．２に調整しながらコークスを燃焼させ、前記加熱部内の上昇ガス速度が２．０ｍ／ｓ〜４．８ｍ／ｓとなるように、前記加熱部の上部から下方へ加熱用エアを吹きこみ、前記加熱部の上部の温度が５００℃以上１０００℃未満となるように、前記加熱用エアの供給量を調整することを特徴とする、焼却灰の溶融処理方法を提供する。
【０００９】
上記焼却灰の溶融処理方法において、前記焼却灰を、短辺寸法が２０ｍｍ〜１００ｍｍとなるように造粒して、前記溶融炉に投入してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、溶融炉における焼却灰の溶融処理を長時間安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】溶融処理装置の構成の概略を示す図である。
【図２】溶融炉の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る焼却灰の溶融処理装置の概略を示す。溶融処理装置１は、溶融炉２と、溶融炉２から排出されるガスを燃焼させる燃焼室３と、燃焼室３からの高温の排ガスの熱で熱風を発生させる熱交換器４と、を備え、溶融炉２にコークス燃焼用エアを送って、溶融炉２内で、コークスを燃料に用いて焼却灰を溶融させ、燃焼室３で排ガスを燃焼して、焼却灰の無害化及び減容化を行うものである。
【００１４】
溶融炉２で溶融される焼却灰９は、ゴミ焼却炉等から発生するものであり、主灰と飛灰とからなる。溶融炉２には、例えば略楕円体状に造粒した焼却灰９がコークス８とともに投入される。コークスに加えて廃プラスチックを燃料として用いてもよい。溶融炉２の上方には、コークス８及び焼却灰９を含む材料を投入するための材料投入手段５が設けられている。
【００１５】
図２に示すように、溶融炉２は、下端部が順次縮径した略円筒状の炉本体１１と、炉本体１１の下部の開口部を塞ぐ炉床１２とを備えている。炉床１２は、炉本体１１内の底面となる上面が傾斜面１３とされ、傾斜面１３の下端に、底面が傾斜面１３となる出滓口１４が開口している。
【００１６】
炉本体１１の下部は、コークス８が燃焼するコークス燃焼部２１であり、コークス燃焼部２１の上方は、焼却灰９と成分調整用に用いられる石灰石などを含む材料が溶融される溶融部２２であり、さらにその上方は、材料を加熱する加熱部２３となっている。
【００１７】
コークス燃焼部２１には、熱風が供給される送風路３１の一端が連結され、送風路３１は、炉本体１１の外周に沿って配置されている風箱３２と、風箱３２と炉本体１１とを連結する連通管３３を備えている。送風路３１には、後述するコークス燃焼用エア供給管４３（図１）から熱風が供給される。送風路３１のコークス燃焼部２１側の開口は、炉床１２の傾斜面１３の近傍に配置される。このようにして、送風路３１は、コークス燃焼部２１に、コークス８を燃焼させるための熱風を供給する。
【００１８】
炉本体１１の上部には、燃焼室３に連結された連結管１５が形成されている。連結管１５から炉本体１１の壁面内には、耐火材１６が被覆され、コークス燃焼部２１の外周側には、水冷ジャケット部１７が形成されている。
【００１９】
図１に示すように、溶融処理装置１は、メインブロワーである溶融炉送風機４１と、溶融炉送風機４１から熱交換器４にエアを送る第１配管４２と、熱交換器４から溶融炉２の送風路３１にコークス燃焼用エアを送るコークス燃焼用エア供給管４３と、第１配管４２から分岐してコークス燃焼用エア供給管４３に連結される第２配管４４と、第１配管４２から分岐し、炉本体１１の加熱部２３に加熱用エアを送る加熱用エア供給管４５と、を備えている。さらに、燃焼室３に冷却エアを送る冷却エアファン４６、および、燃焼室３に燃焼用エアを送る燃焼エアファン４７が設けられている。
【００２０】
また、図２に示すように、溶融炉２の加熱部２３の上部に、加熱用エア供給管４５に連結された一対のエア吹込管１８、１８が設けられ、それぞれのバルブ１９、１９を介して、加熱用エアが吹込口１８ａ、１８ａから下方へ噴出する。
【００２１】
コークス８及び焼却灰９を含む材料を炉本体１１内へ供給するための材料投入手段５は、例えば図２に示すように、投入バケット１００から材料が供給される材料投入用筒体１０１と、その下部の開口部１０２を材料投入用筒体１０１の内側から開閉する蓋部材１０３と、材料投入用筒体１０１内に挿入され、蓋部材１０３と一体化された鉛直状ロッド１０４と、を備えている。
【００２２】
次に、溶融処理装置１による焼却灰の溶融処理方法を説明する。
【００２３】
先ず、コークス８を、投入バケット１００から溶融炉２内へ投入し、コークス燃焼部２１に供給する。その後、造粒された焼却灰９を、投入バケット１００から溶融炉２内へ投入し、溶融部２２に供給する。焼却灰９は、例えば略楕円体状または俵形状に造粒されたものであり、短辺長さが２０ｍｍ〜１００ｍｍとなるように造粒したものを使用するのがよい。焼却灰９の短辺長さが２０ｍｍよりも小さい粒の場合には、コークス燃焼部２１の通気性が悪くなり、揮発率が低下して、焼却灰９からの有害物質の除去率が低下しやすい。また、短辺長さが１００ｍｍよりも大きいと、一般的なコークスとの反応性が低下するうえ、焼却灰を俵状などへ成形することが困難になりやすい。
【００２４】
また、コークス８および焼却灰９の供給は、炉底からの高さが、炉底から炉頂までの高さの５０％以下に相当する高さまでとする。下限は特に限定しないが、コークス燃焼部２１が、焼却灰の溶融処理において所望される熱量を保ち、適宜温度を維持できる量を確保した高さ以上とし、例えば炉の全長の１５％以上がよい。コークス８及び焼却灰９を含む材料の高さＨが全長の５０％を超えると、炉内の温度が上昇し過ぎるため、炉内の冷却や溶融物の抜き取りに時間が掛かり、緊急時等の炉の停止や、成分の変動に迅速に適応できなくなる。具体的には、炉頂までの高さが６ｍの溶融炉では、炉底から３ｍ以下までの高さで材料を投入する。
【００２５】
以上のように材料を投入した後、送風路３１からコークス燃焼部２１および溶融部２２に熱風を供給し、コークス燃焼部２１のコークス８を燃焼させるとともに、溶融部２２の焼却灰９を溶融させる。また、エア吹込管１８から加熱部２３に加熱用エアを供給し、加熱部２３の排ガス（ＣＯ）を再燃焼させる。
【００２６】
その際、コークス燃焼部２１の空気比が０．７〜１．２となるように調整しながらコークス８を燃焼させる。この空気比が０．７未満では、エアが不足してコークス８の燃焼が不完全となり、空気比が１．２を越えると、エアが過剰となって飛散ダストが増えてしまう。ここで、「空気比」は、燃料を完全燃焼させる必要最低限の理論空気量Ａと実際に供給されている空気量Ｂの比（＝Ｂ÷Ａ）のことを示す。
【００２７】
また、加熱部２３内の上昇ガス速度が２．０ｍ／ｓ〜４．８ｍ／ｓ、加熱部２３の上部の温度が５００℃〜１０００℃となるように、吹込口１８ａから吹き込む加熱用エアの供給量を調整する。上昇ガス速度が２．０ｍ／ｓ未満では、排ガスを燃焼室３に吸引し難く、４．８ｍ／ｓを越えると、塊から外れた焼却灰９等が燃焼室３に吸引され、飛散ダストが多くなってしまう。また、加熱部２３の上部の温度が５００℃未満では、有害物質が揮発しなくなり、１０００℃を超えると、溶融された焼却灰が煤塵として炉頂部に付着し、吹込口１８ａが閉塞しやすくなる。
【００２８】
溶融炉２内の排ガスは、連結管１５を介して図１に示した燃焼室３に供給され、燃焼室３で再び加熱されて、排ガスが無害化される。したがって、加熱部２３の上部の温度が１０００℃未満の場合、溶融炉２内でのダイオキシンの分解が不十分であっても、燃焼室３でダイオキシンを分解することができる。
【００２９】
以上のように、溶融処理装置１で焼却灰の溶融処理を行うことにより、加熱部２３および燃焼室３でＣＯガスを完全燃焼させ、排ガスを無害化させることができる。さらに、本発明では、加熱部２３の上部の温度を１０００℃未満とすることにより、飛散ダストが減少し、吹込口１８ａの閉塞を防いで、長時間、安定稼働させることができる。また、焼却灰９の歩溜りを向上させることができる。
【００３０】
また、例えば、炉の高さが６．６ｍであれば、コークス８及び焼却灰９を含む材料の高さＨを３ｍ以下とすることにより、炉内の温度の過度な上昇を抑え、１０００℃未満を保持するとともに、緊急時等の炉の停止や、成分の変動に迅速に適応できる。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【実施例】
【００３２】
（本発明例）
炉底から炉頂までの高さが６．６ｍである溶融炉に、焼却灰及びコークスを、投入高さが３ｍ以内となるように供給した。炉内のコークス燃焼部の空気比が０．８程度、加熱部内の上昇ガス速度が３．０ｍ／ｓ程度、加熱部の上部の温度が８００℃程度となるように加熱用エアを吹き込んで調整し、焼却灰及びコークスを燃焼させた。
【００３３】
この結果、３ｍを超える投入高さで運転した場合に比べて、コークス原単位は１０％向上し、ダスト発生量（付着量＋飛散量）は１０％減となり、鉛の除去率は５％向上した。この状態で安定して２週間以上の連続運転ができた。
【００３４】
（比較例）
焼却灰及びコークスの投入高さが３ｍを超えるようにして運転した以外は、上記本発明例と同様の操作で燃焼処理を行った。
【００３５】
この結果、運転開始後１２時間で炉内圧力が上昇し、炉を停止してダストの除去作業が必要となった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物などを焼却した際の焼却灰を溶融処理する方法として適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１    溶融処理装置
２    溶融炉
３    燃焼室
４    熱交換器
８    コークス
９    焼却灰
１１  炉本体
１５  連結管
１８  エア吹込管
１８ａ  吹込口
２１  コークス燃焼部
２２  溶融部
２３  加熱部
３１  送風路
３２  風箱
３３  連通管
４２  第１配管
４３  コークス燃焼用エア供給管
４４  第２配管
４５  加熱用エア供給管
【図１】
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【図２】
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