(57)【要約】【課題】炉体の炉下部側の側部に設けたガス回収管の上側連結部の適正化を図ることにより、８００℃以上の高温ガスの回収するガス回収管の連結部を構成する内面炉材の損傷を有効に防止した縦型還元溶融炉を提供する。【解決手段】炉体２とガス回収管３とを有し、前記炉体２の長手方向中心軸線と前記ガス回収管の延在方向中心軸線の双方を含む断面で見て、前記ガス回収管３は、その上側内壁面８と、炉体側部2aの上側内壁面９とで形成される上側連結部10のなす角度が９０°未満の小さな角度αとなるように上方に向かって延び、かつ、上側連結部10に、所定の曲率半径Ｒで丸くした面取りを施して、前記上側連結部10の先端厚みを、炉内の熱衝撃に耐えうる厚さにすることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般廃棄物や産業廃棄物等の被処理物を投入し、投入した前記被処理物を溶融するための円筒状の炉体と、該炉体内に投入された前記被処理物が堆積する堆積物の表面位置よりも下部であってかつ炉底側に設けた羽口よりも高い炉体側部に設けた円筒状のガス排出孔に連結され、前記被処理物の溶融時に発生する燃焼ガスや排ガス等の炉内ガスを８００℃以上の高温ガスとして回収するためのガス回収管とを有し、前記炉体の長手方向中心軸線と前記ガス回収管の延在方向中心軸線の双方を含む断面で見て、前記ガス回収管は、その上側内壁面と、該上側内壁面と連結される炉体側部の上側内壁面とで形成される上側連結部のなす角度が９０°未満の小さな角度となるように上方に向かって延び、かつ、上側連結部に、所定の曲率半径で丸くした面取りを施して、前記上側連結部の先端厚みを、炉内の熱衝撃に耐えうる厚さにすることを特徴とする縦型還元溶融炉。
【請求項２】
前記配設角度が６７°以下である請求項１記載の縦型還元溶融炉。
【請求項３】
前記上側連結部に施した面取りの曲率半径は、炉体壁厚の１／３以上である請求項１または２記載の縦型還元溶融炉。
【請求項４】
前記上側連結部に冷却手段を設ける請求項１、２または３記載の縦型還元溶融炉。
【請求項５】
前記上側連結部の所定位置に高温耐火物を設ける請求項１〜４のいずれか１項記載の縦型還元溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物等の被処理物を投入し、投入した前記被処理物を溶融するための円筒状の炉体と、該炉体内に投入された前記被処理物が堆積する堆積物の表面位置よりも下部であってかつ炉底側に設けた羽口よりも高い炉体側部に設けた円筒状のガス排出孔に連結され、前記被処理物の溶融時に発生する燃焼ガスや排ガス等の炉内ガスを８００℃以上の高温ガスとして回収するためのガス回収管とを有する縦型還元溶融炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆる都市ごみと呼ばれる一般廃棄物や、産業廃棄物等（以下、単に「廃棄物」という。）の排出量が増大し、この廃棄物の殆どが焼却処理により減量化され焼却灰もしくは不燃物として最終処分場に埋め立てられている。しかし、前記廃棄物の排出量の増加は、廃棄物の焼却残渣等の最終処分場不足の問題に発展している。
【０００３】
この問題に有効に対処する手段を開発したものとしては、例えば出願人が提案した特許文献１記載の還元溶融炉が挙げられる。
【特許文献１】特開２００４−１３２６５５号公報
【０００４】
特許文献１記載の還元溶融炉は、廃棄物等の被処理物および副原料としてコークスおよび石灰石が装入口から装入され、装入された被処理物およびコークス等は炉内で堆積して充填層を形成し、上段羽口、中段羽口および下段羽口から空気が供給され廃棄物の可燃物およびコークスが還元燃焼する。この燃焼気体は溶融炉内を炉下部から上昇し、廃棄物を予熱、乾燥、熱分解する。このようにして装入口から投入された廃棄物および副原料、コークスおよび石灰石は投入ダンパー仕切弁を通り充填層、溶融滴下帯および溶融帯に至るまでに水分は水蒸気となり燃焼成分は熱分解され、また固形物は溶融される。熱分解残渣はスラグ排出孔より外部に取り出される。なお、前記被処理物の溶融時に発生する燃焼ガスや排ガス等の８００℃以上の高温炉内ガスは、ガス回収管の内部を通って後処理工程に送られ、熱エネルギーやガス資源等として利用することができる。
【０００５】
しかし、特許文献１記載の還元溶融炉は、８００℃以上の高温ガスとして回収するため、炉体に対するガス回収管の連結位置が、従来の溶融炉のガス回収管の位置に比べて炉体の炉下部側にあり、具体的には、高温側下側被処理物が炉内に投入されて堆積した充填層の高位レベル（堆積物の表面位置レベル）よりも３ｍ以上低い位置にあり、この連結位置の側壁内面は、直接高温（８００〜２０００℃程度）にさらされる。
【０００６】
しかも、特許文献１記載の溶融炉の前記ガス回収管は、炉内温度が高温である炉体の炉下部の側壁に連結され、かつ、炉内に投入した廃棄物等の投入物がガス回収管内に侵入し、処理できない廃棄物がガス回収管内に滞留するとともに、クリーンなガスが回収できなくなるのを回避する点で、上方に延びるように配置されるため、ガス回収管の上側内壁面と、炉体側部の上側内壁面とで形成される上側連結部が９０°未満の鋭角部となって炉壁厚さが薄くなっており、このような場合には、炉壁厚さが薄くなった連結部の炉壁の内面と外面とに大きな温度差が生じ、これに伴って、ガス回収管の連結部を構成する内面炉材が熱衝撃によって損傷を受け脱落する場合があり、この場合、補修を頻繁に行わなければならないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、炉体の炉下部側の側部に設けたガス回収管の上側連結部の適正化を図ることにより、８００℃以上の高温ガスの回収するガス回収管の連結部を構成する内面炉材の損傷を有効に防止した縦型還元溶融炉を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）一般廃棄物や産業廃棄物等の被処理物を投入し、投入した前記被処理物を溶融するための円筒状の炉体と、該炉体内に投入された前記被処理物が堆積する堆積物の表面位置よりも下部であってかつ炉底側に設けた羽口よりも高い炉体側部に設けた円筒状のガス排出孔に連結され、前記被処理物の溶融時に発生する燃焼ガスや排ガス等の炉内ガスを８００℃以上の高温ガスとして回収するためのガス回収管とを有し、前記炉体の長手方向中心軸線と前記ガス回収管の延在方向中心軸線の双方を含む断面で見て、前記ガス回収管は、その上側内壁面と、該上側内壁面と連結される炉体側部の上側内壁面とで形成される上側連結部のなす角度が９０°未満の小さな角度となるように上方に向かって延び、かつ、上側連結部に、所定の曲率半径で丸くした面取りを施して、前記上側連結部の先端厚みを、炉内の熱衝撃に耐えうる厚さにすることを特徴とする縦型還元溶融炉。
【０００９】
（２）前記配設角度が６７°以下である上記（１）記載の縦型還元溶融炉。
【００１０】
（３）前記上側連結部に施した面取りの曲率半径は、炉体壁厚の１／３以上である上記（１）または（２）記載の縦型還元溶融炉。
【００１１】
（４）前記上側連結部に冷却手段を設ける上記（１）、（２）または（３）記載の縦型還元溶融炉。
【００１２】
（５）前記上側連結部の所定位置に高温耐火物を設ける上記（１）〜（４）のいずれか１項記載の縦型還元溶融炉。
【発明の効果】
【００１３】
この発明のよれば、炉体の炉下部側の側部に設けたガス回収管の上側内壁面と、該上側内壁面と連結される炉体側部の上側内壁面とで形成される上側連結部のなす角度を９０°未満の小さな角度となるように上方に向かって延び、かつ、上側連結部に、所定の曲率半径で丸くした面取りを施して、前記上側連結部の先端厚みを、炉内の熱衝撃に耐えうる厚さにすることにより、８００℃以上の高温ガスの回収するガス回収管の連結部を構成する内面炉材の損傷を有効に防止した耐久性に優れた縦型還元溶融炉の提供が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に従う縦型還元溶融炉の外観図であり、図２は図１に示す溶融炉のガス回収管の上側内壁面と炉体側部の上側内壁面とで形成される上側連結部を含む要部の拡大図である。
【００１５】
図１に示す縦型還元溶融炉１は、炉体２とガス回収管３とで主に構成されている。  
炉体２は、一般廃棄物や産業廃棄物等の被処理物および副原料としてコークスおよび石灰石を装入口４から投入され、投入した前記被処理物等を溶融処理するための溶融炉の部分であり、略円筒状をなしている。
【００１６】
ガス回収管３は、炉体２内に投入された前記被処理物が堆積する堆積物の表面位置５よりも下部であってかつ炉底４側に設けた羽口5a、5b、5cよりも高い炉体２の側部2aに設けた円筒状のガス排出孔６に連結され、前記被処理物の溶融時に発生する燃焼ガスや排ガス等の炉内ガス７を８００℃以上の高温ガスとして回収するための溶融炉の部分である。  また、ガス回収管３は、図２に示すように、前記炉体２の長手方向中心軸線と前記ガス回収管の延在方向中心軸線の双方を含む断面で見て、ガス回収管３の上側内壁面８と、この上側内壁面８と連結される炉体側部2aの上側内壁面９とで形成される上側連結部１０のなす角度αが９０°未満、好適には６７°以下の小さな角度となるように上方に向かって延びるように配設されている。
【００１７】
そして、この発明の構成上の主な特徴は、炉体２の炉下部１１側の側部に設けたガス回収管３の上側連結部１０の適正化を図ること、具体的には、前記炉体２の長手方向中心軸線と前記ガス回収管３の延在方向中心軸線の双方を含む断面で見て、前記ガス回収管３は、その上側内壁面８と、その上側内壁面８と連結される炉体側部2aの上側内壁面９とで形成される上側連結部１０のなす角度が９０°未満の小さな角度となるように上方に向かって延び、かつ、上側連結部１０に、所定の曲率半径Ｒで丸くした面取りを施して、前記上側連結部１０の先端厚みを、炉内の熱衝撃に耐えうる厚さにすることにあり、この構成を採用することにより、８００℃以上の高温ガスの回収するガス回収管の連結部を構成する内面炉材の損傷を有効に防止することができる。
【００１８】
図１に示す構造をもつ従来の溶融炉（例えば特許文献１の図１に示される溶融炉）のように、ガス回収管が、上側内壁面と炉体側部の上側内壁面とで形成される上側連結部のなす角度が鋭角となるように上方に向かって延びる場合には、上側連結部が、図２の破線で示すように、上側連結部の先端形状が、壁厚が薄くなる鋭角形状となるのが一般的であり、このように鋭角になった先端部分は、熱容量が小さいため炉内の熱で他の部分に比べて容易に高温になり熱破壊されやすくなって、補修頻度が高くなるという問題があった。
【００１９】
このため、本発明では、上側連結部の先端部が鋭角になるのを防止するため、上側連結部１０に、所定の曲率半径Ｒで丸くした面取りを施して、前記上側連結部１０の先端厚みを、炉内の熱衝撃に耐えうる厚さにしたものである。
【００２０】
前記上側連結部に施した面取りの曲率半径Ｒは、炉体の壁厚ｔ１の１／３以上とすることが好ましい。前記曲率半径Ｒが炉体の壁厚ｔ１の１／３未満だと、前記上側連結部の先端厚さが十分に厚くできないため、前記上側連結部の先端部が熱衝撃によって早期に損傷しやすくなる傾向があるからである。
【００２１】
また、図３は、温度抑制効果を利用した他の実施形態を示す図であり、この実施形態では、上側連結部１０と下側連結部１２に円環状に冷却手段である冷却管１３が埋め込まれ、この冷却管１３に水や不燃性油などの液体、あるいは空気、窒素などの冷却媒体を導入し、冷却管出口から排出された媒体を冷却機で冷却した後、再び入口から循環させる構成をさらに有している。冷却媒体により炉壁部分が例えば1200℃に保持される。図示の例では冷却管１３は上側連結部に埋設して設置する場合を示したが、上側連結部の外壁に設置することも可能である。この場合、冷却効率を上げるため、冷却管１３はガス回収管３の連結位置に近い外壁に設置することが望ましい。冷却管１３はガス回収管３を取り巻くように設置しても、ガス回収管３の上側連結部１０のみを冷却するようにしてもよい。ガス回収管３の延在形状については、連結部分を除いて、任意の方向に延在させることができる。
【００２２】
図４は、耐火物による保護効果を利用した他の実施形態を示す図である。これらは、例えば、ステンレス、耐熱鋳鉄、アルミナ、窒化珪素、炭化ケイ素、ジルコニアなどの超高耐熱材料からなる焼結片１４で連結部１０の内面を被覆して、炉体内部の火力から保護する構成を有している。
すなわち図４においては、炉内火力の影響を受けやすい上側連結部の形状に合わせて前記材料の一つで作った焼結片１４を炉材に取り付けた場合の例である。
【００２３】
図５(a),(b)は、防御壁１５を用いた他の実施形態を示す図である。炉体２の内壁９に設けられた図5(a)に示す防御壁１５は、例えば、ステンレス、耐熱鋳鉄、アルミナ、窒化珪素、炭化ケイ素、ジルコニアなどの超高耐熱材料ガス回収管３のガス排出孔６から所定の距離Ｗ、好適には０．２〜０．５ｍだけ離隔させるとともに、上側連結部の面取り面から防御壁の先端位置までの距離Ｌ２を、ガス排出孔６の径Ｌ１との関係で適正距離、好適には（１〜２）Ｌ１の範囲になるように配設され、前記ガス排出孔６の全体を包む形となっており、炉内ガスは、防御壁１５の上部からガス回収管３に流れ込むように構成されている。前記所定の距離Ｗが０．２ｍよりも短いと、炉内の高温ガスがガス回収管に回収されるガス量が十分煮えられなくなる傾向があるからであり、前記所定の距離Ｗが０．５ｍよりも長いと、上側連結部１０の温度上昇を緩和する効果が十分には得られなくなる傾向があるからである。また、前記距離Ｌ２は、２Ｌ１よりも長いと、図６に示すように、炉内ガスがガス回収管内に上昇しにくくなる傾向があり、また、Ｌ１よりも短いと、上側連結部１０の温度上昇を十分に抑制できなくなるからである。防御壁１５を、ガス回収管３のガス排出孔６から所定の位置関係で設けることにより、防御壁１５の下部には開口はなく表面が滑らかになっているので、炉内の熱気流はスムーズに流れ、温度上昇は緩和される。上側連結部１０は直接熱気流にさらされることがなくなるため、熱破損の確率はより一層小さくなる。
【００２４】
なお、図３〜図５は、それぞれ冷却管１３、焼結片１４および防御壁１５を個別に設けた場合を示しているが、本発明では、これらを組み合わせて構成することも可能である。
【００２５】
本発明に従う溶融炉の例を示すと、炉体の、全長は３〜３０ｍ、内壁面の直径は０．５〜１０ｍ、炉体の壁厚ｔ１は０．１〜０．５ｍ、ガス回収管は、外径が０．３〜３．０ｍ、内径が０．１〜２．８ｍ、ガス回収管の壁厚ｔ２が０．０５〜０．５ｍ、上側連結部のなす角度αは５〜８０°である。
【実施例】
【００２６】
次に、本発明に従う溶融炉を用い、廃棄物処理を行ったので以下で説明する。
【００２７】
（実施例１）
実施例１の溶融炉は、図１および図２に示す形態を有し、炉体の、全長が１０ｍ、内壁面の直径が３ｍ、炉体の壁厚ｔ１が０．２ｍ、ガス回収管は、外径が１．５ｍ、内径が１．１ｍ、ガス回収管の壁厚ｔ２が０．２ｍ、上側連結部のなす角度αが４０°、上側連結部の面取りの曲率半径Ｒが０．１５ｍである。
【００２８】
（実施例２）
実施例２の溶融炉は、図１および図３に示す形態を有し、上側および下側連結部に水を循環させて冷却する冷却管を埋設したことを除いて実施例１の溶融炉と同様な構造する。
【００２９】
（実施例３）
実施例３の溶融炉は、図１および図４に示す形態を有し、上側連結部の面取りの外面にステンレス材料からなる焼結片で被覆したことを除いて実施例１の溶融炉と同様な構造を有する。
【００３０】
（実施例４）
実施例４の溶融炉は、図１および図５（ａ）に示す形態を有し、上側連結部が高温になるのを防止するため、ステンレス材料からなる防御壁（Ｗ＝０．３ｍ）を設けたことを除いて実施例１の溶融炉と同様な構造を有する。
【００３１】
（比較例）
比較例の溶融炉は、上側連結部に面取りを施さないことを除いて実施例１の溶融炉と同様な構造を有する。
【００３２】
上述した実施例および比較例の溶融炉を用い、１５〜５０トン／日の廃棄物を１年間にわたって処理し、上側連結部の外面位置１０で測定した温度が、操業（廃棄物処理）開始時は８０℃であったが、３００℃以上になった場合に上側連結部の補修が必要であるものとし、各溶融炉の上側連結部を補修したときの回数を測定した。この測定結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2008256283.tif 000003
【００３４】
表１に示す結果から、実施例１〜４の溶融炉はいずれも、上側連結部の補修回数が、比較例の溶融炉に比べて少ないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば前記するように種々の実施形態があるがいずれにおいても、本発明者が開示するまで前例のなかった炉体の側部にガス回収管を設けた還元溶融炉においてガス回収管のガス排出孔が溶融炉の高い温度に起因して熱損傷を受ける問題を解決して、より安全なガス回収管を実現することができる。これにより廃棄物処理においてより効果的な熱収支の改善およびダイオキシン等の有害ガスの排出をゼロにし、かつ固体排出物も無害化され資源として有効に再利用することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に従う縦型還元溶融炉の概略正面図である。
【図２】本発明の一の実施態様を示す図である。
【図３】本発明の他の実施態様を示す図である。
【図４】本発明の他の実施態様を示す図である。
【図５】本発明の他の実施態様を示す図である。
【図６】上側連結部の面取り面から防御壁の先端位置までの距離Ｌ２と、ガス排出孔６の径Ｌ１との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  縦型還元溶融炉
２  炉体
３  ガス回収管
４  装入口
5a、5b、5c  羽口
６  ガス排出孔
７  炉内ガス
８  ガス回収管の上側内壁面
９  炉体側部の上側内壁面
10  上側連結部
11  炉体の炉下部
12  下側連結部
13  冷却管
14  焼結片
15  防御壁
【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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