(57)【要約】      （修正有）【課題】溶融炉に余分なスペースを設ける必要がなく、また炉内の溶融物を汚染するおそれもなく、簡単な操作で経済的に、その腐食を防止できるバーナの保護方法を提供する。【解決手段】被処理材を溶融処理するときに用いるバーナの保護方法であって、バーナを水冷すると共に該バーナの火炎中にホウ酸を供給した。ホウ酸を火炎中に供給すると、蒸発、酸化して三酸化ホウ素となってバーナの外周面で凝固、結晶化して固着することにより保護層を形成する。このことによって従来法のような保護筒は必要でなく、またパージガスも必要でなく、更に冷却水の量を削減することができる。【選択図】図１
2008128555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理材を溶融処理するときに用いるバーナの保護方法であって、バーナを水冷すると共に該バーナの火炎中にホウ酸を供給することを特徴とするバーナの保護方法。
【請求項２】
バーナの下向きで燃焼する火炎中に、ホウ酸を、気体搬送により、該バーナ内に形成された流路を介して下向きで供給する請求項１記載のバーナの保護方法。
【請求項３】
ホウ酸をホウ酸含有被処理材の形態で供給する請求項１又は２記載のバーナの保護方法。
【請求項４】
ホウ酸含有被処理材がホウ酸を５〜４０質量％含有するものである請求項３記載のバーナの保護方法。
【請求項５】
バーナが酸素バーナである請求項１〜４のいずれか一つの項記載のバーナの保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバーナの保護方法に関し、更に詳しくは被処理材を溶融処理するときに用いるバーナの保護方法に関する。焼却飛灰やガラス原料等の被処理材を、バーナを装着した溶融炉で該バーナを燃焼させることにより溶融処理すると、そのときの高温やそのときに発生する腐食性成分により、該バーナ、特に炉内に晒されている部分の外周面が腐食する。本発明はかかる腐食を簡単な操作で防止できるバーナの保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記のようなバーナの保護方法として、バーナを耐熱性及び耐腐食性の鋼で製作すること、またバーナを冷却水で冷却すること、更にバーナを耐火物製の保護筒で覆うこと、更にまたバーナと保護筒との間にパージガスを流すこと等が行なわれている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、かかる従来法には、バーナを相応に高水準の耐熱性及び耐腐食性の鋼で製作する必要があるため、また相応に大量の冷却水及びパージガスが必要であるため、非経済的という問題があり、更に溶融炉に保護筒を装着するためのスペースを設ける必要があって、しかも保護筒の一部の脱落により炉内の溶融物が汚染するという問題もある。
【特許文献１】特開平８−３１２９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、溶融炉に余分なスペースを設ける必要がなく、また炉内の溶融物を汚染するおそれもなく、簡単な操作で経済的に、その腐食を防止できるバーナの保護方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決する本発明は、被処理材を溶融処理するときに用いるバーナの保護方法であって、バーナを水冷すると共に該バーナの火炎中にホウ酸を供給することを特徴とするバーナの保護方法に係る。
【０００６】
本発明に係るバーナの保護方法では、被処理材を溶融処理するときに用いるバーナを保護する。都市ごみ等を焼却処理したときに発生する飛灰やガラスの製造に用いるガラス原料等の被処理材を、バーナを装着した溶融炉で該バーナを燃焼させることにより溶融処理すると、そのときの高温やそのときに発生する塩化ナトリウム、塩素、塩化水素等の腐食性成分により、該バーナ、特に炉内に晒されている部分の外周面が腐食するが、本発明に係るバーナの保護方法ではかかる腐食を簡単な操作で防止する。
【０００７】
本発明に係るバーナの保護方法では、バーナを水冷すると共に該バーナの火炎中にホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）を供給する。バーナの水冷それ自体は従来と同様に行なうことができる。バーナの火炎中にホウ酸を供給する手段は特に制限されないが、ホウ酸は常温で固体であるため、その粉状体を供給するのが好ましく、またかかる粉状体をバーナの火炎中に確実に供給するため、バーナを下向きで燃焼させ、その下向きの火炎中に、ホウ酸の粉状体を、気体搬送により該バーナ内に形成された流路を介して下向きで供給するのがより好ましい。
【０００８】
バーナそれ自体を水冷することができ、またホウ酸の粉状体を気体搬送により該バーナ内に形成された流路を介して供給することができる、そのようなバーナとしては、それ自体は公知のものを転用でき、例えば特開平８−３１２９３８、特開２０００−５５３４０号公報及び特開２０００−１０３６５６公報等に記載されているようなバーナを転用できる。これらのバーナは、先端部におけるノズル構造が、中心部から外周部に向かい、例えば燃料供給ノズル、一次支燃ガス供給ノズル、被処理材供給ノズル（この場合はホウ酸の粉状体又はこれを含有する被処理材の供給ノズル）及び二次支燃ガス供給ノズルのように複数の供給ノズルが同心円状に配列され、更に最も外周部に冷却水流路が形成されたものからなっている。
【０００９】
本発明に係るバーナの保護方法は、前記したように、焼却飛灰やガラス原料等の被処理材を溶融処理するときに用いるバーナを保護する。したがってホウ酸は、バーナの火炎中にホウ酸含有被処理材の形態で供給するのが好ましく、ホウ酸を５〜４０質量％含有する被処理材の形態で供給するのがより好ましい。被処理材中にもともとホウ酸が含まれる場合は、その含まれる量を見込み、不足分のホウ酸を供給すればよい。一般に溶融処理の当初はホウ酸を多めに供給し、途中からは少なめに供給するのが好ましい。具体的には、バーナの下向きで燃焼する火炎中に、溶融処理の当初はホウ酸の粉状体を２０〜４０質量％含有する被処理材を気体搬送により該バーナ内に形成された流路を介して下向きで供給し、途中からはホウ酸の粉状体を５〜２０質量％含有する被処理材を気体搬送により該バーナ内に形成された流路を介して下向きで供給するのが好ましい。
【００１０】
保護対象となるバーナの種類は特に制限されないが、大気を支燃ガスとする普通のバーナよりも高温になる酸素バーナについて本発明に係るバーナの保護方法を適用すると、効果の発現が高い。
【００１１】
ホウ酸をバーナの火炎中に供給すると、蒸発し、酸化して三酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）となり、これが水冷の該バーナの外周面で凝固し、結晶化して固着することにより保護層を形成する。ホウ酸含有被処理材の形態でバーナの火炎中に供給する場合には、前記のように三酸化ホウ素が結晶化して固着する際に、これがあたかもバインダの役目を担って、被処理材から分解生成したＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等を抱き込んだような状態で固着した保護層を形成する。そしてこれらの保護層がバーナを守り、該バーナが腐食するのを防止する。本発明に係るバーナの保護方法によると、以上説明したような保護層がバーナを守るため、前記した従来法のような保護筒は必要でなく、またパージガスも必要でなく、更に冷却水の量を削減できるのである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るバーナの保護方法によると、保護筒は必要でなく、またパージガスも必要でなく、更に冷却水の量も削減できるため、溶融炉に余分なスペースを設ける必要がなく、また炉内の溶融物を汚染するおそれもなく、バーナの火炎中にホウ酸を供給するという簡単な操作で経済的に、バーナの腐食を防止できるという効果がある。
【実施例】
【００１３】
図１は本発明に係るバーナの保護方法の実施状態を例示する部分断面図、図２は図１の酸素バーナの先端部を示す拡大底面図である。全体は図示しない溶融炉の天井壁１１に酸素バーナ２１が下向きで取付けられている。酸素バーナ２１は、その先端部におけるノズル配列が、中心部から外周部に向かい、燃料供給ノズル３１、一次支燃ガス供給ノズル３２、被処理材供給ノズル３３及び二次支燃ガス供給ノズル３４の順で同心円状となっており、更に最も外周部に冷却水流路３５が形成されたものからなっている。酸素バーナ２１の燃料供給ノズル３１には燃料供給口４１が、また一次支燃ガス供給ノズル３２には一次支燃ガス供給口４２が、更に被処理材供給ノズル３３には被処理材供給口４３が、更にまた二次支燃ガス供給ノズル３４には二次支燃ガス供給口４４が、そして冷却水流路３５には冷却水供給口４５及び冷却水排出口４６が接続されている。
【００１４】
図１の実施状態では、燃料供給口４１から燃料供給ノズル３１に灯油を、また一次支燃ガス供給口４２から一次支燃ガス供給ノズル３２及び二次支燃ガス供給口４４から二次支燃ガス供給ノズル３４に酸素濃度９２容量％の支燃ガスを供給して、酸素バーナ２１を下向きで燃焼させ、下向きで燃焼する火炎中に、ホウ酸含有ガラス原料を、気体搬送により被処理物供給口４３から被処理物供給ノズル３３を介して下向きで供給し、溶融処理している。
【００１５】
図１について前述した実施状態にしたがい、冷却水流路３５に冷却水を流しつつ、燃料供給ノズル３１に灯油を、また一次支燃ガス供給ノズル３３及び二次支燃ガス供給ノズル３４に酸素濃度９２容量％の支燃ガスを供給して、その燃焼率を次第に上げながら酸素バーナ２１を下向きで燃焼させた。燃焼率が１００％に達したときの炉内雰囲気温度は１３００℃となっており、冷却水の供給口温度は３０℃、排出口温度は４４℃であった。ここで、下向きに燃焼する火炎中に、Ｈ３ＢＯ３：２５％（質量％、以下同じ）、ＳｉＯ２：４０％、ＢａＣＯ３：２６％、Ａｌ２Ｏ３：８％及びＳｂ２Ｏ３：１％（合計１００％）のホウ酸含有ガラス原料を気体搬送により被処理材供給口４３から被処理材供給ノズル３３を介して下向きで供給し、溶融処理した。溶融処理中の炉内雰囲気温度は１３００〜１４００℃であり、冷却水の供給口温度は３０℃、排出口温度は３９℃であった。酸素バーナ２１の炉内に晒されている部分の外周面に保護層５１が形成され、この保護層５１が冷却水の排出口温度を４４℃から３９℃へと５℃降下させたものと考えられた。
【００１６】
次に、ホウ酸含有ガラス原料の供給を中止し、酸素バーナ２１の燃焼率を８５％まで絞ったところ、炉内雰囲気温度は１１００〜１２００℃となり、冷却水の供給口温度は３０℃、排出口温度は４２℃となった。ホウ酸含有ガラス原料の供給を中止したため、前記の保護層５１の一部が消失し、冷却水の排出口温度を３９℃から４２℃へと３℃上昇させたものと考えられた。そこで再び、ホウ酸含有ガラス原料を供給し、酸素バーナ２１の燃焼率を１００％にしたところ、炉内雰囲気温度は１３００〜１４００℃となり、冷却水の供給口温度は３０℃、排出口温度は３９℃となった。ホウ酸含有ガラス原料の供給再開により、前記の保護層５１が回復し、冷却水の排出口温度を４２℃から３９℃へと３℃降下させたものと考えられた。
【００１７】
ここで酸素バーナ２１の燃焼やホウ酸含有ガラス原料の供給を停止し、酸素バーナ２１を炉外へ引上げて、炉内に晒されていた部分を観察したところ、その部分の外周面に緻密な保護層５１が固着していた。この保護層５１を削り取ったところ、その下から現れた酸素バーナ２１の外周面には殆ど腐食が認められなかった。併せて、削り取ったものを分析したところ、Ｂ２Ｏ３：３３％、ＳｉＯ２：３５％、ＢａＯ：１７％、Ａｌ２Ｏ３：７％、Ｃ：５％、その他３％（合計１００％）の組成のものであった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るバーナの保護方法の実施状態を例示する部分断面図。
【図２】図１の酸素バーナの先端部を示す拡大底面図。
【符号の説明】
【００１９】
１１  天井壁
２１  酸素バーナ
３１  燃料供給ノズル
３２  一次支燃ガス供給ノズル
３３  被処理材供給ノズル
３４  二次支燃ガス供給ノズル
３５  冷却水流路
５１  保護層
【図１】
2008128555.tif 000003
【図２】
2008128555.tif 000004