(57)【要約】【課題】簡単な設備で安価なコストにより、焼却炉の内部にクリンカーが付着するのを連続的に防止するとともに、既に付着して成長したクリンカーを除去する効果を有し、且つ耐火材へのダメージがない焼却炉と、その焼却炉によるクリンカーの防止・除去方法を提供する。【解決手段】産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する焼却炉３において、焼却炉３内にカーテン状の流水８を発生させる流水管７を配管する。これにより、カーテン状の流水８に接触したダストが固化し、焼却炉３の壁面３２に付着しにくくなるため、連続的にクリンカーを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する焼却炉において、前記焼却炉内にカーテン状の流水を発生させる流水管が配管されていることを特徴とする焼却炉。
【請求項２】
前記流水管は、前記焼却炉の側壁に沿って配管されていることを特徴とする請求項１に記載の焼却炉。
【請求項３】
前記流水管は、前記側壁から所定の間隔を有して配管されていることを特徴とする請求項１または２に記載の焼却炉。
【請求項４】
前記流水管に散水口が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項５】
前記流水管は、前記流水管の上方へ向けて開口する散水口が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項６】
前記焼却炉の底面が水封構造であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の焼却炉。
【請求項７】
産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する際に発生するダストが焼却炉の側壁に付着、堆積して形成されるクリンカーの防止方法であって、
前記焼却炉内にカーテン状の流水を発生させることにより、前記ダストが前記流水に接触して固化し、前記側壁に付着するのを防止することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の焼却炉によるクリンカーの防止方法。
【請求項８】
産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する際に発生するダストが焼却炉の側壁に付着、堆積して形成されるクリンカーの除去方法であって、
前記焼却炉内にカーテン状の流水を発生させることにより、前記流水が堆積した前記クリンカーに接触し、ヒートショックで前記クリンカーが破壊されて剥がれ落ちることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の焼却炉によるクリンカーの除去方法。
【請求項９】
産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する際に発生するダストが焼却炉の側壁に付着、堆積して形成されるクリンカーの除去方法であって、
前記焼却炉内にカーテン状の流水を発生させることにより、前記流水が堆積した前記クリンカーに接触し、クリンカー成分の一部が前記流水に溶解して剥がれ落ちることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の焼却炉によるクリンカーの除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物や一般廃棄物等の廃棄物を焼却する際に生じるダストが、焼却炉の炉壁や煙道に付着、堆積して形成されるクリンカー（炉内生成物、炉内付着物）を防止・除去する手段を有する焼却炉、及びその焼却炉によるクリンカーの防止・除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業廃棄物や一般廃棄物の焼却炉においては、焼却に伴い、種種雑多な廃棄物が、溶融・固化等の物理変化や、酸化或いは酸・アルカリ反応等の化学反応を複合的に起こし、生成物が発生する。この生成物は、焼却炉の側壁等に付着した後、更に複雑な物理変化や化学反応を繰り返して成長し、硬質なクリンカーとなる。
【０００３】
クリンカーが成長すると、焼却炉の内部や煙道の容積が減少し、廃棄物そのものや燃焼排ガスの燃焼時間が減少する。それにより、有害物質を除去するための燃焼が不十分となる。また、炉内や煙道が狭くなると、排気の効率が悪くなることがある。更に、巨大化したクリンカーが落下して炉内の壁面や各種設備等が損傷することがあり、修繕のために多大な時間やコストを費やす必要が生じる。
【０００４】
このように、炉壁や煙道に発生したクリンカーが燃焼効率や設備の寿命に影響を及ぼさないために、クリンカーを除去する必要がある。従来、１年に数回、定期的に焼却炉の運転を停止し、人力によってクリンカーを除去していた。ところが、焼却炉の運転を停止した後、人による炉内の作業が可能な温度になるまでには、冷却のために数時間から数日を必要とする。更に、クリンカーの除去後、再び焼却を行うための焼却炉の立ち上げにも同様の昇温時間が必要であり、多大な時間を要する。そのため、焼却炉の年間の稼働時間が短くなる。
【０００５】
しかも、炉内に付着したクリンカーは極めて除去困難であり、除去作業は肉体的負担が大きい。また、専用機械や場合によっては大がかりな重機等が用いられるため、多大なコストを要する。
【０００６】
そこで、特許文献１〜３に開示されている方法によりクリンカーの堆積を防ぐ方法が提案されている。
【０００７】
特許文献１は、焼却炉の炉壁の内面に沿うように噴霧水を供給し、炉壁の内面近傍を流動する燃焼ガス中の灰分の温度を低下させて、溶融状態の灰分が炉壁に付着するのを防止するものである。特許文献２は、おき燃焼層及び灰層に、飽和水蒸気又は加熱水蒸気を挿入し、焼却炉底部の局部異常燃焼を防止して、クリンカーの発生を防止するものである。
【０００８】
特許文献３は、クリンカー生成部である炉の側壁に高融点粒子またはその分散液を噴射して、クリンカーの付着を防止するものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２０５１１５号公報
【特許文献２】特開２００５−６９５４２号公報
【特許文献３】特開２００６−２９７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上記特許文献１，２の発明は、いずれも霧状の水を噴霧するものであり、クリンカーの防止効果が十分ではないうえ、既に付着したクリンカーを除去する効果は期待できない。さらに、炉壁の内側を保護している耐火材は水濡れに弱く、亀裂・剥離等を生じやすい。また、上記特許文献３の発明は、高融点粒子や薬液タンクが必要であり、材料及び設備のためのコストが高くなる。
【００１１】
本発明の目的は、簡単な設備で安価なコストにより、焼却炉の内部にクリンカーが付着するのを連続的に防止するとともに、既に付着して成長したクリンカーを除去する効果を有し、且つ耐火材へのダメージがない焼却炉と、その焼却炉によるクリンカーの防止・除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するため、本発明によれば、産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する焼却炉において、焼却炉内にカーテン状の流水を発生させる流水管が配管されていることを特徴とする焼却炉が提供される。これにより、カーテン状の流水に接触した溶融状態のダスト等が固化し、焼却炉の壁面に付着しにくくなるため、連続的にクリンカーを防止することができる。
【００１３】
前記流水管は、前記焼却炉の側壁に沿って配管されていることが好ましい。これにより、側壁全体にクリンカーが付着するのを防止することができる。
【００１４】
また、前記流水管は、前記側壁から所定の間隔を有して配管されていることが好ましい。これにより、焼却炉の側壁を保護する耐火材に流水が直接かかることがなく、耐火材がヒートショックで損傷するのを防ぐことができる。
【００１５】
また、前記流水管は、散水口が設けられていることが好ましく、これによりカーテン状の流水を発生させる。さらに、流水管の上方へ向けて開口する散水口が設けられていることが好ましく、これにより、流水管の上側にクリンカーが付着するのを防ぐことができる。
【００１６】
更に、焼却炉の底面が水封構造であることが好ましい。これにより、流水管からの流水を回収し、水封構造に用いることができる。
【００１７】
また、本発明は、産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する際に発生するダストが焼却炉の側壁に付着、堆積して形成されるクリンカーの防止方法であって、前記焼却炉内にカーテン状の流水を発生させることにより、前記ダストが前記流水に接触して固化し、前記側壁に付着するのを防止する前記焼却炉によるクリンカーの防止方法を提供する。
【００１８】
更に、本発明は、産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する際に発生するダストが焼却炉の側壁に付着、堆積して形成されるクリンカーの除去方法であって、前記焼却炉内にカーテン状の流水を発生させることにより、前記流水が堆積した前記クリンカーに接触し、ヒートショックで前記クリンカーが破壊されて剥がれ落ちる前記焼却炉によるクリンカーの除去方法を提供する。
【００１９】
また、本発明は、産業廃棄物や一般廃棄物を焼却する際に発生するダストが焼却炉の側壁に付着、堆積して形成されるクリンカーの除去方法であって、前記焼却炉内にカーテン状の流水を発生させることにより、前記流水が堆積した前記クリンカーに接触し、クリンカー成分の一部が前記流水に溶解して剥がれ落ちることを特徴とするクリンカーの除去方法を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、カーテン状の流水を発生させることにより、廃棄物の焼却時に発生するダストが、低温の流水に接触して固化し、焼却炉の側壁等に付着しにくくなる。従って、連続的に、クリンカーの付着を防止する効果がある。また、高熱の焼却炉内では、流水の一部が蒸発して水蒸気が発生する。このとき、急激な体積の膨張によって、ダストが弾き返されて側壁に付着せずに落下する。更に、流水よりも広範囲なカーテン状の水蒸気が形成され、ダストが低温の水蒸気に接触して固化し、側壁に付着しにくくなる。このように、流水と水蒸気の両方を利用して、クリンカーの発生を阻止することができる。
【００２１】
また、側壁にクリンカーが付着し、それが成長した場合でも、流水がクリンカーに接触することにより、ヒートショックで破壊される。さらに、堆積したクリンカーに流水が接触し、クリンカー成分の一部が流水に溶解して剥がれ落ちる。従って、一定以上の大きさに成長したクリンカーを除去する効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る焼却炉３を備えた廃棄物燃焼装置１の概要を示す。廃棄物燃焼装置１は、例えばロータリーキルン装置等による一次燃焼装置２、一次燃焼装置２から排出される廃棄物や一次燃焼装置２において発生した排ガスを燃焼させる焼却炉３、焼却炉３において燃焼させた排ガスを冷却する冷却装置４、冷却した排ガスから灰分を分離する煤塵除去装置５、灰分を除去した排ガスを大気中に排出する煙突６を備えている。焼却炉３の下部には、燃焼後の残渣物を搬送する水封式コンベア装置１０が設けられている。
【００２４】
焼却炉３は、例えば縦長の略直方体状もしくは円柱状に形成されている。焼却炉３は、長手方向を縦に向け、側壁３２を略鉛直にした状態で備えられる。焼却炉３の内壁は、例えば煉瓦等の耐火材によって形成されており、焼却炉３内は、耐酸性・耐熱性を有する。この焼却炉３の内側が燃焼室３１となっている。焼却炉３の一側壁には、一次燃焼装置２の端部に連通する開口３３が形成されている。焼却炉３の下端部には、水封式コンベア装置１０に接続された残渣物排出口３４が設けられている。
【００２５】
被燃焼物である各種廃棄物は、適当な大きさに粉砕混合され、供給部１１から一次燃焼装置２内へ供給される。一次燃焼装置２内において、廃棄物を加熱し、乾燥及び燃焼させる。乾燥及び一次燃焼後の廃棄物や一次燃焼時に発生した排ガスは、開口３３から焼却炉３の燃焼室３１へ送り込まれ、焼却炉３による二次燃焼が行われる。二次燃焼時の燃焼温度は、少なくとも８００℃以上、望ましくは９００℃以上であり、これにより、排ガスを完全燃焼させ、ダイオキシン類を確実に分解することができる。廃棄物が燃焼室３１内で焼却された後に残った残渣物は、残渣物排出口３４を介して水封式コンベア装置１０内に排出される。
【００２６】
焼却炉３の上端部には、排ガスを導出する導出口３５が開口され、冷却装置４に接続される。導出口３５から排出された排ガスは、冷却装置４に導入されて所定の冷却工程が行われる。その後、排ガスは煤塵除去装置５に送られ、残留していた灰分等が除去されて、煙突６から大気中に放出される。
【００２７】
焼却炉３には、燃焼室３１に廃液を噴霧する噴霧ノズル３８が複数個備えられている。これらの噴霧ノズル３８の数や配置、向き、噴霧量、噴霧状態等を適宜設定することにより、噴霧ノズル３８から燃焼室３１に噴霧される廃液は、高温で蒸発し、蒸発残渣分は焼却される。尚、この噴霧ノズル３８は、産業廃棄物を焼却する場合に設けられ、通常一般廃棄物用の焼却炉では設けられない。
【００２８】
焼却炉３には、燃焼室３１に空気を供給する空気供給口３６が複数個備えられている。これらの空気供給口３６の数や配置、向き等を適宜設定することにより、空気供給口３６から燃焼室３１に空気が供給される際に燃焼室３１内の雰囲気が撹拌され、燃焼室３１の容積を有効に利用して燃焼させることができる。また、焼却炉３には、燃焼室３１に燃焼ガスを供給するバーナ３７が設けられている。空気供給口３６から供給される空気の流量や、バーナ３７に供給される空気の流量は、いずれも可変である。
【００２９】
燃焼室３１内の、クリンカーが生成しやすい位置、もしくは生成が予測される位置の上部に、流水管７を配管し、流水８を発生させる。流水管７は、燃焼室３１上部に、側壁３２の内側に沿って、側壁３２から適当な間隔を有して設置される。流水管７は、焼却炉３の側壁３２に形成された貫通孔を通して焼却炉３の外部から燃焼室３１内へ挿通され、固定具１４により側壁３２に固定される。流水管７は、焼却炉３の外部において、流水計１３及びポンプ１２を備え、これらにより散水量が制御される。
【００３０】
尚、流水管７の配管位置は、図１の例に示す位置に限ることはなく、クリンカーが生成しやすい場所の必要な範囲に必要な本数だけ配管するのが好ましい。
【００３１】
流水管７には、後述する散水口が複数個所設けられる。散水口から、例えば１時間当たり１．６立米の水が燃焼室３１に散水される。高温の燃焼室３１内でも未蒸発な状態の水が流れるように、十分な水量で、且つ大きな水滴となるように散水する。流れ落ちた水は、水封式コンベア装置１０に回収される。
【００３２】
図２に示すように、焼却炉３の側壁３２は、構造鉄皮３２ａと、鉄皮３２ａを保護するための耐火煉瓦等からなる耐火層３２ｂとの二重構造により構成される。尚、耐火層を複数備えた構造のものも存在する。また、焼却炉３の形状や温度域等によっては、耐火層３２ｂを設けない場合もある。流水管７は、この側壁３２から間隔Ｄだけ離れた位置に設けられる。間隔Ｄは、散水された水が直接耐火層３２ｂに飛散して耐火層３２ｂがヒートショックで破損しないように設定され、通常１００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。燃焼室３１内の流水管７には、図２に示すように、上方に向かって開口する散水口７１が一定間隔、例えば１００ｍｍおきに複数開けられている。散水口７１の径は、例えば５ｍｍ程度である。流水管７の素材は、ステンレス鋼、好ましくはＳＵＳ３１６Ｌ等の耐熱性に優れたものが用いられる。
【００３３】
流水管７の散水口７１は、下方や側方あるいは上方など、いずれの方向に開口させてもよいが、上方に向かって開口することが好ましい。図３（Ａ）に示すように、流水管７ａの下方に散水口７１ａを設け、下方に向かって散水すると、流水管７の上部に、焼却時に発生するダストが付着し、クリンカー９が堆積しやすい。図３（Ｂ）に示すように上方に向かって散水すると、流水管７の外周が流水８ｂで覆われて、クリンカーが付着しにくくなる。更に、流水管７の内側を流れる流水８ａと外周の流水８ｂとで流水管７を冷却するため、燃焼室３１内の高温雰囲気における流水管７の強度低下を防ぎ、耐久性を高める。
【００３４】
このように、流水管７の上側に散水口７１を設けることにより、散水時、燃焼室３１内に、図４に示すような流水及び水蒸気が発生する。則ち、流水管７上部から流水管７の外周に沿って流水８ｂが発生し、燃焼室３１の下方に向かって流水８ｃがカーテン状に形成される。また、１０００℃程度に達する高温の燃焼室３１内では、散水された水の一部は蒸発し、カーテン状の水蒸気８ｄが形成される。流水が蒸発する際、気化により体積が急激に膨張するため、図４に示すように、燃焼時に生じたダスト９ａを弾き返す効果が得られる。また、ダスト９ａが低温のカーテン状の流水８ｃまたは水蒸気８ｄに接触することにより、溶融状態のダスト９ａが固化して側壁３２にクリンカーとして付着しにくい状態となり、燃焼室３１下方の残渣物排出口３４（図１）へ向けて落下する。
【００３５】
また、図５に示すように、側壁３２にクリンカー９ｂが堆積した場合には、側壁３２近傍の流水８ｃにより、堆積したクリンカー９ｂがヒートショックで破壊されて一部が剥がれ落ちる。従って、クリンカー９ｂは一定以上に成長することなく除去されるので、焼却炉３の運転に影響を及ぼすことがない。
【００３６】
このように、未蒸発の水流と、蒸発して生成した水蒸気とを併用することにより、簡単且つ安価に、連続的に焼却炉３内のクリンカーの付着や成長を抑えることができる。そのため、焼却炉３の運転を停止してクリンカーを除去するという労力及びコストのかかる作業を行う必要がなく、焼却炉３の操業上の安定性、及びコスト優位性が大幅に向上する。実際に、上記のように流水管７を配管して散水を実施したところ、１年に３〜４回必要であったクリンカーの除去作業を行う必要がなくなった。
【００３７】
また、一般的に１０００℃を超えることもある焼却炉３内では、鉄などの物質は軟化し、強度を維持できないが、流水管７内に水が流れることで、流水管７自体の温度が下がり、強度及び耐久性を維持できる。
【００３８】
図６は、流水管１４の異なる配管例を示す。焼却炉３の側壁３２の前面に縦方向に流水管１４を配管し、流水管１４の側方に設けた散水口１４１から放物線状に散水して、燃焼室３１内にカーテン状の流水を発生させる。このように、例えば焼却炉の構造上の制約等から、上方から散水する位置に流水管を配管することが困難な場合には、側方や下方から散水するように配管してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、産業廃棄物や一般廃棄物の焼却炉に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る焼却炉を備えた廃棄物燃焼装置を示す概要図。
【図２】図１の焼却炉の流水管設置部を示す部分切断斜視図。
【図３】流水管の散水口の位置による散水状態を示す説明図。
【図４】本発明による散水時の状態を示す説明図。
【図５】本発明による散水時の異なる状態を示す説明図。
【図６】流水管の異なる配管例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１    廃棄物燃焼装置
２    一次燃焼装置
３    焼却炉
４    冷却装置
５    煤塵除去装置
６    煙突
７    流水管
８，８ｃ  流水
９ａ  ダスト
９ｂ  クリンカー
１０  水封式コンベア装置
１１  供給部
１２  ポンプ
１３  流量計
３１  燃焼室
３２  側壁
７１  散水口
【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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