(57)【要約】      （修正有）【課題】溶融灰をバッチ式に排出するロータリキルン式の灰溶融炉と、焼却炉と灰溶融炉を接続した焼却システムを提供する。【解決手段】一端部が閉鎖され他端部が開放されたロータリキルン１０の、前記閉鎖端部１０ａに設けた焼却灰投入部２５から内部に投入された灰を燃焼用バーナ３０により加熱し溶融して排出するロータリキルン式の灰融解炉であり、燃焼用バーナ３０は、火炎が開放側端部の開口部１０ｂから内部に噴射されるように燃焼用バーナ３０を焼却灰投入部２５と対峙して設けかつ炉内の燃焼ガスが燃焼用バーナ側に戻って排出されるように構成する一方、ロータリキルン１０は、炉長Ｌが炉内径Ｄの１〜２．９倍の範囲に設定したことを特徴とする。また、焼却炉５０から排出された焼却灰を灰溶融炉１０に導き、灰溶融炉１０から排出された排気ガスを焼却炉５０に導入するようにしたことを特徴とする。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部が閉鎖され他端部が開放されたロータリキルンの、前記閉鎖端部に設けた焼却灰投入部から内部に投入された灰を燃焼用バーナにより加熱し溶融して排出するロータリキルン式の灰溶融炉において、
前記燃焼用バーナは、火炎が前記開放側端部の開口部から内部に噴射されるように前記燃焼用バーナを前記焼却灰投入部と対峙して設けかつ炉内の燃焼ガスが前記燃焼用バーナ側に戻って排出されるように構成する一方、前記ロータリキルンは、炉長が炉内径の１〜２．９倍の範囲に設定したことを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
前記ロータリキルンは、開放側端部を排出フード部内に臨ませ、当該排出フード部に前記燃焼用バーナを取付けたことを特徴とする請求項１に記載の灰溶融炉。
【請求項３】
前記燃焼用バーナは、高温空気、酸素富化空気及び純酸素の内、少なくとも１つを選択し燃焼用空気としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の灰溶融炉。
【請求項４】
前記ロータリキルンは、外面に冷却用配管を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の灰溶融炉。
【請求項５】
前記ロータリキルンは、前記開放側端部に堰部と、当該堰部の一部をスリット状に除去した出湯口とを設け、該出湯口が上位にあるとき軸線を中心として左右に４５°〜１２０°の間の角度で揺動し、前記出湯口を下位に移動したとき灰溶融物を排出するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の灰溶融炉。
【請求項６】
焼却炉から排出された排気ガスをファン装置により冷却塔及びフィルタ部を介して煙突に導く焼却排気ガス処理システムにおいて、
前記焼却炉から排出された焼却灰を灰溶融炉に導き、当該灰溶融炉から排出された排気ガスを前記焼却炉に導入し、排気ガスを処理するようにしたことを特徴とする焼却システム。
【請求項７】
前記灰溶融炉は、一端部が閉鎖され他端部が開放されたロータリキルンの、前記閉鎖端部に設けた焼却灰投入部から内部に投入された灰を燃焼用バーナにより加熱し溶融して排出するロータリキルン式の灰溶融炉であって、前記燃焼用バーナを、火炎が前記開放側端部の開口部から内部に噴射されるように前記焼却灰投入部と対峙して設けかつ炉内の燃焼ガスが当該燃焼用バーナ側に戻って排出されるように構成する一方、前記ロータリキルンの炉長が炉内径の１〜２．９倍の範囲に設定したことを特徴とする請求項６に記載の焼却システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ等の一般廃棄物や産業廃棄物（以下単に廃棄物と称することもある）の焼却によって排出される灰を溶融する灰溶融炉と、焼却炉と灰溶融炉を接続した焼却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、廃棄物の焼却によって排出される灰は、未燃物（灼熱減量）、重金属、ダイオキシンなどを含んでいるため、最近では、これらを安全に処理する方法が検討されている。
【０００３】
これらを一気に解決する方法としては、製鉄所の高炉技術を応用したシャフトキルン方式がある。これは、ごみをガス化する溶融炉を使用するもので、ごみ等の廃棄物の焼却と溶融を一気に行なう優れた方法であるが、装置が大掛かりになり、改造も大幅になることから、中小のごみあるいは産業廃棄物の処理用としてはあまり適さない。
【０００４】
したがって、最近では、既設のごみ焼却炉から出てくる焼却灰あるいは飛灰を再加熱して溶融物としてスラグ化し、有害物質の溶出、流出を防止することが行なわれている。溶融方式としては、大別して電気式の溶融炉と燃料燃焼式の溶融炉を使用する場合がある。
【０００５】
電気式のものとしては、交流アーク式溶融炉、電気抵抗式溶融炉、プラズマ式溶融炉（金属電極式又は黒鉛電極式）、誘導式溶融炉等が知られている。これらは、一般に大型で発電設備を備えた焼却場で使用され、余剰電力を使用しているものであるが、装置が大型化し、電気の消費量及び電極棒の消耗が激しい。
【０００６】
このため、最近では燃料燃焼式のものによる溶融が主流になっている。この燃料燃焼式のものとしては、回転式表面溶融炉、反射式表面溶融炉、輻射式表面溶融炉、旋回流式表面溶融炉、回転式表面溶融炉、ロータリキルン式溶融炉、コークスベルト式溶融炉、酸素バーナ式溶融炉、テルミット式溶融炉等がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
燃料燃焼式の表面溶融炉は、ある層厚の燃焼灰の表面から溶融するので、高温の燃焼ガスと輻射熱が灰の内部に到達せず、炉壁の耐火物を保護するので、炉壁の損耗は少ないという利点はあるが、溶融が十分進んでいない灰までもスラグと混じり同伴して排出するため、スラグの溶質試験ではあまり良い結果を得られないという問題がある。
【０００８】
ロータリキルン式溶融炉は、炉体を回転し焼却灰を混合しながら溶融するので、焼却灰全体を均一に溶融できるが、炉体を構成する炉材が損耗し易く、耐久性がなく、たびたび全面張替えをする必要がある。また、連続的に溶融スラグを出湯しているので、焼却灰の性状変化に対応することが難しく、しばしば溶融灰が排出口でツララ状に成長し、閉塞するという問題も起こる。特に、中小のロータリキルン式溶融炉では、熱容量が小さいため、冷え易く、前記閉塞問題が生じる傾向が強い。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、比較的小型の炉でも、焼却灰を効率的に全量溶融でき、炉材の耐久性も高く、溶融灰をバッチ式に排出するロータリキルン式の灰溶融炉を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的は、下記の手段により達成される。
【００１１】
（１）  一端部が閉鎖され他端部が開放されたロータリキルンの、前記閉鎖端部に設けた焼却灰投入部から内部に投入された灰を燃焼用バーナにより加熱し溶融して排出するロータリキルン式の灰溶融炉において、前記燃焼用バーナは、火炎が前記開放側端部の開口部から内部に噴射されるように前記燃焼用バーナを前記焼却灰投入部と対峙して設けかつ炉内の燃焼ガスが前記燃焼用バーナ側に戻って排出されるように構成する一方、前記ロータリキルンは、炉長が炉内径の１〜２．９倍の範囲に設定したことを特徴とする灰溶融炉。
【００１２】
（２）  前記ロータリキルンは、開放側端部を排出フード部内に臨ませ、当該排出フード部に前記燃焼用バーナを取付けたことを特徴とする前記（１）の灰溶融炉。
【００１３】
（３）  前記燃焼用バーナは、高温空気、酸素富化空気及び純酸素の内、少なくとも１つを選択し燃焼用空気としたことを特徴とする前記（１）又は（２）の灰溶融炉。
【００１４】
（４）  前記ロータリキルンは、外面に冷却用配管を設けたことを特徴とする前記（１）〜（３）の灰溶融炉。
【００１５】
（５）  前記ロータリキルンは、前記開放側端部に堰部と、当該堰部の一部をスリット状に除去した出湯口とを設け、該出湯口が上位にあるとき軸線を中心として左右に４５°〜１２０°の間の角度で揺動し、前記出湯口を下位に移動したとき灰溶融物を排出するようにしたことを特徴とする前記（１）〜（４）の灰溶融炉
（６）  焼却炉から排出された排気ガスをファン装置により冷却塔及びフィルタ部を介して煙突に導く焼却排気ガス処理システムにおいて、前記焼却炉から排出された焼却灰を灰溶融炉に導き、当該灰溶融炉から排出された排気ガスを前記焼却炉に導入し、排気ガスを処理するようにしたことを特徴とする焼却システム。
【００１６】
（７）  前記灰溶融炉は、一端部が閉鎖され他端部が開放されたロータリキルンの、前記閉鎖端部に設けた焼却灰投入部から内部に投入された灰を燃焼用バーナにより加熱し溶融して排出するロータリキルン式の灰溶融炉であって、前記燃焼用バーナを、火炎が前記開放側端部の開口部から内部に噴射されるように前記焼却灰投入部と対峙して設けかつ炉内の燃焼ガスが当該燃焼用バーナ側に戻って排出されるように構成する一方、前記ロータリキルンの炉長が炉内径の１〜２．９倍の範囲に設定したことを特徴とする前記（６）の焼却システム。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る灰溶融炉の概略断面図、図２，３は図１の２−２線、３−３線に沿う概略断面図である。
【００１８】
図１に示すロータリキルン式の灰溶融炉１を概説すれば、炉本体であるロータリキルン１０と、焼却灰等を炉内に供給する灰投入部２５と、炉内の灰を加熱し溶融する燃焼用バーナ３０と、ロータリキルン１０内で溶融した溶融スラグＷを排出する排出フード部３５と、を有している。
【００１９】
さらに、個々の構成要素を詳述する。まず、前記ロータリキルン１０は、一端部が閉鎖され他端部が開放された鋼板製の円筒体であり、内周面にはキャスタブル耐火材１１が張られ、全体的には軸線を中心として揺動可能に支持されている。
【００２０】
このロータリキルン１０は、耐火材１１の寿命を長くするために水冷構造としている。この水冷構造は、前記円筒状をした鋼板の外周面に、断面矩形状の配管１２を張り巡らし、端部の給水管１３から供給された水を配管１２内に通した後、流出管１４より排出する。なお、これら給水管１３と流出管１４は、ロータリキルン１０の揺動に伴って変位できるように比較的長尺な耐熱性の弾性ホース（図示せず）で構成されている。
【００２１】
ロータリキルン１０の揺動支持構造は、図１，２に示す駆動部１５と一対の支持部１９により行なう。駆動部１５は、前記円筒状鋼板の外周面を取り巻くように設けられたスプロケット１６と、可逆モータＭ１と、この可逆モータＭ１により駆動される駆動歯車１７と、この駆動歯車１７の回転をスプロケット１６に伝達するチェーン１８とを有している。
【００２２】
支持部１９は、前記円筒状鋼板の外周面を取り巻くように設けられたキルンタイヤ２０と、タイヤ受けローラ２１と、このタイヤ受けローラ２１の軸を支持するブラケット２２とを有している。
【００２３】
この駆動部１５と支持部１９によりロータリキルン１０は、長手軸線を中心に揺動され、その揺動角は長手軸線からの垂線を中心として左右に４５°〜１２０°の間の所定角度で揺動され、内部の灰を混合しながら溶融する。この結果、焼却灰の特性が変化しても、ロータリキルン１０内で十分混合され、供給された全量の焼却灰を確実に溶融させることが可能である。溶融されることなく連続して排出されるという事態が生じることはない。
【００２４】
この全量溶融をさらに確実にするため、本実施形態のロータリキルン１０はその内部構造と形状が改良されている。
【００２５】
内部構造は、図１，３に示すように、後述の灰投入部２５が設けられる端部を端壁１０ａにより閉鎖し、他端側は端部開口部１０ｂを設けることにより開放とし、この端部開口部１０ｂに堰部２３を設け、当該堰部２３の一部をスリット状に除去して１つの出湯口２４を形成している。これにより焼却灰を全量溶融させるまでロータリキルン１０内で確実に保持することが可能になる。
【００２６】
一方、ロータリキルン１０の形状は、炉内長Ｌ（単に炉長と称することもある）が炉内径Ｄ（単に内径と称することもある）の１〜２．９倍の範囲というロータリキルンとしては内径に比べて長さが短い特殊な形状としている。燃焼用バーナに関する理論では、燃焼用バーナ３０から先端が閉鎖された閉空間内に噴射される火炎の到達距離Ｘは、ダクトの内径を「Ｄ」とすると、Ｘ＜３Ｄの関係があることが判明している（日本熱エネルギー技術協会発行の「燃焼の空気力学」第２４〜２７頁、図２．１８等に記載のＴｈｒｉｎｇ−Ｎｅｗｂｙの理論参照）。
【００２７】
したがって、ロータリキルン１０を前述した特殊形状にすれば、燃焼用バーナ３０の火炎が確実に灰投入部２５近傍にまで到達することになり、灰投入部２５近傍でも焼却灰を溶融スラグ化する温度まで高めることができる。つまり、ロータリキルン１０の形態自体の特殊性から、炉内での溶融スラグ保持量の増大、これに伴う加熱の均質化、溶融スラグに品質の向上等の効果を奏することになる。
【００２８】
次に、前記灰投入部２５は、モータＭ２と、このモータＭ２により回転されるスクリューフィーダ２６と、ホッパー２７とを有している。なお、スクリューフィーダ２６とロータリキルン１０の端壁１０ａとの間は、エアシール部材２８によりエアシールされている。
【００２９】
前記燃焼用バーナ３０は、油バーナであるが、本実施形態では、前記灰投入部２５と対峙して設けられ、火炎が前記ロータリキルン１０の端部開口部１０ｂの斜め上方から内部に向かって斜めに噴射されるようにしている。
【００３０】
これは、燃焼用バーナ３０からの火炎を焼却灰の表面に向かって吹き付けることができ、直接加熱による速やかな溶融を可能にする。また、燃焼ガスが前記閉塞端部である炉端からリターンして燃焼用バーナ３０側に戻って排出されるので、戻り燃焼がスムーズになり、中間部や出口開口部１０ｂでも焼却灰を溶融スラグ化する温度まで高めることを可能にする。
【００３１】
この燃焼用バーナ３０に供給される燃焼用空気は、加熱初期は排ガス経路に設けた熱交換器（図示せず）により加熱された高温空気、燃焼中期から溶融初期までは酸素富化空気、溶融の終期は純酸素とすることが好ましい。このようにすれば、加熱初期から溶融終期に至るまで、高温燃焼を行なうことができ、焼却灰の溶融スラグ化がより確実で迅速になる。ただし、運転状況によっては、必ずしもこのような順序である必要はなく、高温空気、酸素富化空気、純酸素の内、少なくとも１つを選択し燃焼用空気として使用しても良い。
【００３２】
前記排出フード部３５は、図３に示すように、ロータリキルン１０の端部開口部１０ｂが内部に臨むように設けられた比較的扁平なケースで、鋼板の内面にキャスタブル耐火材１１が張られている。
【００３３】
このようにロータリキルン１０の端部開口部１０ｂが排出フード部３５の内部に臨むように設けると、この排出フード部３５内でロータリキルン１０を揺動することができ、焼却灰が全量確実に溶融した後、ロータリキルン１０を１８０°回転すれば、ロータリキルンに１箇所設けたスリット状の出湯口２４を下位に位置させることができ、この出湯口２４から一気に溶融スラグＷを排出することができる。
【００３４】
この排出フード部３５の下部には溶融灰を冷却する水槽３６が設けられ、ここで溶融スラグＷを水砕スラグに生成し、排出口３７からチェーンコンベア（図示せず）等の搬送装置に排出し、搬出するようになっている。なお、ロータリキルン１０の端部外周面と排出フード部３５との間は、エアシール部材３８が設けられている。
【００３５】
次に、作用を説明する。
【００３６】
まず、ロータリキルン１０の出湯口２４が上位に位置することを確認する。そして、ロータリキルン１０内の状態が約１３００℃程度の温度となるまで燃焼用バーナ３０を作動した後に、可逆モータＭ１を正転又は逆転することよりロータリキルン１０を揺動しつつ、灰投入部２５のモータＭ２を回転し、ホッパー２７内の灰をスクリューフィーダ２６により連続的にロータリキルン１０に投入する。投入された燃焼灰は、ロータリキルン１０の揺動により内周面に付着し、火炎から耐火物を保護しつつ混合される。
【００３７】
この加熱初期においては、燃焼用バーナ３０には、排ガス経路に設けた熱交換器により加熱された高温空気を供給し、熱損失が極力生じないようにして高温燃焼を行なう。つまり、燃焼用バーナ３０は、灰投入部２５に対峙して配置されているので、炉内で燃焼した後の燃焼ガスは、閉鎖端部１０ａでリターンし燃焼用バーナ３０側に戻り、排ガス経路より外部に排出されることになるが、この排ガスは新たに導入される新鮮空気と熱交換するので、熱効率の良い運転となる。
【００３８】
燃焼用バーナ３０から噴射された火炎は、ロータリキルン１０内に吐出されるが、本実施形態では、ロータリキルン１０の形状は、炉長Ｌが内径Ｄの１〜２．９倍としているので、先の燃焼用バーナに関する理論からしてもロータリキルン１０の奥まで届くことになる。したがって、燃焼灰は、この火炎により直接的に加熱され、輻射熱が有効に作用し、熱効率よく、短時間に経済的に溶融されることになる。
【００３９】
燃焼中期から溶融初期までは、燃焼用バーナ３０に対し酸素富化空気が供給され、これにより高温燃焼を行なうことが好ましい。
【００４０】
この溶融したスラグは、ロータリキルン１０の揺動により次々に投入される灰と混合されるが、これら溶融スラグＷ及び灰の混合物は、火炎による直接溶融と輻射熱によって溶融される。
【００４１】
このようにして溶融したスラグは、ロータリキルン１０の堰部２３により内部に保留されるので、さらに火炎の熱と輻射熱が加えられることになり、溶融がさらに進み、ロータリキルン１０内での溶融スラグＷの保持量が増大する。最終的には投入された焼却灰を全量溶融するまで内部に保留される。この結果、溶融スラグＷの保持により投入される焼却灰の特性が変化しても確実に全量を溶融させることができる。
【００４２】
溶融の終期では、純酸素による高温燃焼を行なう。この高温により焼却灰が確実に全量溶融すると、可逆モータＭ１を駆動し、上位にある出湯口２４が下位に位置するようにロータリキルン１０を１８０°回転し、ロータリキルン１０に１箇所設けたスリット状の出湯口２４から一気に、いわゆるバッチ式に溶融スラグＷを排出する。
【００４３】
このように本実施形態のロータリキルン式灰溶融炉は、小型であるにも拘わらず高性能を発揮するが、これを廃棄物の焼却システムに使用する場合について説明する。ここにおいて、図４は一般的な焼却炉の焼却システムを示す概略図、図５は一般的な灰溶融炉の焼却システムを示す概略図である。
【００４４】
通常、焼却炉５０は、図４に示すように、焼却炉５０から排出された排気ガスを、ファン装置５１により誘引し、冷却塔５２及びフィルタ部５３を介して煙突５４に導く。なお、焼却灰中のダイオキシン対策として、二次焼却炉５５の設置あるいは消石灰や活性炭等５６の吹き込みを行なう場合もある。
【００４５】
一方、灰溶融炉も、図５に示すように、灰溶融炉１０から排出された排気ガスを、ファン装置５１により誘引し、冷却塔５２及びフィルタ部５３を介して煙突５４に導く。この場合も、焼却灰中のダイオキシン対策として、二次焼却炉５５の設置あるいは消石灰や活性炭等５６の吹き込みを行なう場合もある。
【００４６】
なお、本明細書では、前記ファン装置５１、冷却塔５２、フィルタ部５３、煙突５４及び二次焼却炉５５等を総称して「排ガス処理装置」と称することもある。
【００４７】
ところが、灰溶融炉１０は、１３００℃という高温で焼却灰等を溶融するため、２４時間運転が原則であるが、中小の焼却場において使用される小型溶融炉は、１日８時間あるいは１６時間の運転が多い。また、焼却炉に装着されている排ガス処理装置は、灰溶融炉のものと比較して排ガス処理量が１０倍近い能力を有している。例えば、焼却炉の焼却能力を、１５０トン／日とすれば、この焼却炉から排出される焼却灰は、その１０％の１５トン／日であり、このとき生じる排気ガス量は、３０，０００Ｎｍ３／ｈである。一方、灰溶融炉では、酸素富化空気を使用して燃焼した排気ガス量は、１，０００〜１，５００Ｎｍ３／ｈ程度である。
【００４８】
したがって、焼却炉系が処理すべき排気ガス量は、灰溶融炉系よりも極めて多量であり、排気ガスを処理する部分の作業能率的あるいは性能的にみると、灰溶融炉系の排ガス処理装置は、極めて小規模でよいことになる。
【００４９】
このような焼却炉系と灰溶融炉系の排気ガス処理装置を独立に作動させると、作業能率的のみでなく、設備的及びコスト的にも不利である。しかし、焼却場の焼却炉が休止する時間帯に、灰溶融炉を運転し、灰溶融炉で発生する排ガスを焼却炉の排ガス処理装置でしても、何ら問題はない。特に、新たな排ガス処理装置を設置する必要がないため、スペース的にもコスト的にも有利となる。
【００５０】
図６は本発明の焼却システムを示す概略図、図７は同焼却システムの具体例を示す概略図であるが、図７には図１〜６に共通する部材には同一符号を付してある。
【００５１】
そこで、図６，７に示すように、焼却炉５０からの灰を灰溶融炉１０に導くように焼却炉５０と灰溶融炉１０を連結し、この灰溶融炉１０から排出された排気ガスを、焼却炉５０の排ガス処理装置を利用して処理するように、灰溶融炉１０と排ガス処理装置とを連結している。
【００５２】
なお、焼却炉５０で焼却した後に、さらに二次焼却炉５５でも焼却するようにしてもよく、また、処理する焼却灰によって消石灰や活性炭を吹き込んでもよい。さらに、場合によっては、灰溶融炉１０から排出された排気ガスを二次焼却炉５５あるいは冷却塔５２に直接導入しても良い（図６では一点鎖線で示す）。
【００５３】
このように焼却炉５０と灰溶融炉１０を連結し、焼却炉５０の排ガス処理装置を利用して灰溶融炉１０からの排気ガスを処理すれば、灰溶融炉１０から排出された排気ガスを、焼却炉５０の排ガス処理装置を利用して処理でき、設備的あるいは作業的に簡素化し、作業性が向上し、設備的及びコスト的にも有利となる。しかも、焼却場の焼却炉５０が休止する時間帯に、灰溶融炉１０を運転すれば、灰溶融炉からの排ガスを焼却炉５０の排ガス処理装置で、何ら問題なく処理でき、コスト的には極めて有利となる。
【００５４】
特に、灰溶融炉１０として前述した小型で高性能のロータリキルン式の灰溶融炉を使用すれば、短時間で灰を溶融処理し、スペース的にも有利な焼却システムになることから、その実用的な有用性は大きなものとなる。
【００５５】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものでなく、種々変更使用することができる。例えば、前記実施形態では、燃焼用バーナ３０に高温空気、酸素富化空気及び純酸素を順次切り替えて供給しているが、場合によってはいずれか１つを使用しても良い。
【００５６】
【実施例】
ロータリキルン式の灰溶融炉に関する実施例を説明する。図７に示すように、燃焼灰はスクリューフィーダ２６で５ｍｍのサイズにし、２００ｋｇ／ｈでロータリキルン１０内に４５分間連続投入した。この間、ロータリキルン１０は、左に９０°、右に９０°、回転速度０．５ｒｐｍで揺動した。
【００５７】
燃焼用バーナ３０は、低過剰空気により燃焼させ、燃焼灰中の未燃物質を再燃焼するとともに温度上昇するために、４５分はＡ重油を最大５０ｋｇ／ｈで燃焼させ、燃焼空気量は５８０Ｎｍ３／ｈで供給した。ロータリキルン１０内の温度は、平均で略１３５０℃となり、燃焼灰は溶融スラグＷとなった。
【００５８】
なお、通常の油バーナを燃焼させたときのロータリキルン内の温度分布は、灰投入部近傍では８００〜１０００℃、中間部では９００〜１１５０℃、出口開口部では１１００〜１２００℃程度であるが、本実施例では、加熱が平均的に行なわれていることが判明した。
【００５９】
４５分経過後に燃焼空気量は２６２Ｎｍｍ３／ｈと少なくし、それに相当する酸素を５５Ｎｍ３／ｈで添加し、酸素富化燃焼に切り替え、火炎温度を上げて１０分間加熱した結果、ロータリキルン１０内の温度は、１４００℃まで昇温した。
【００６０】
その後、ロータリキルン１０の出湯口２４が下位の位置になるように、ロータリキルン１０を１８０°反転し、溶融スラグＷを５分間で出湯した。この出湯量は１２０ｋｇであった。
【００６１】
出湯後、再び揺動運転に入り、前記同様燃焼灰をスクリューフィーダ２６で２００ｋｇ／ｈでロータリキルン１０内に４５分間連続投入し、同様の作業を繰り返すと、焼却灰の処理量は、時間平均で１５０ｋｇ／ｈであった。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次の効果が得られる。
【００６３】
請求項１に記載の発明は、燃焼用バーナを焼却灰投入部と対峙して設け、燃焼ガスが燃焼用バーナ側に戻って排出されるようにしたので、戻り燃焼がスムーズになり、中間部や出口開口部でも焼却灰を溶融スラグ化する温度まで高めることができる。また、ロータリキルンの炉長を炉内径の１〜２．９倍の範囲としたので、火炎の伝播が炉内全体に行き渡り、火炎による直接加熱、輻射熱の有効利用ができ、炉内全域での加熱の均質化し、溶融スラグ量も増大でき、熱効率よく、短時間に焼却灰を経済的に溶融できる。
【００６４】
さらに、本発明は、中小の一般ごみ、産業廃棄物焼却場で、処分費が高額となり、その処理に苦慮している焼却灰を、溶融スラグとして無害化でき、これを骨材としてリサイクルできるので、最終処分費用がなくなりかつ有価物を生み出すことができる。
【００６５】
請求項２に記載の発明は、ロータリキルンの開放側端部を排出フード部内に臨ませ、ここに燃焼用バーナを取付けたので、火炎の炉内への吹出しが容易となり、これによっても炉内全域での加熱の均質化を図ることができる。
【００６６】
請求項３に記載の発明は、燃焼用バーナに高温空気、酸素富化空気及び純酸素の内、少なくとも１つを選択し燃焼用空気とすれば、灰の加熱状態により最適な溶融処理が可能となる。
【００６７】
請求項４に記載の発明は、ロータリキルンの外面に冷却用配管を設けると、不必要に耐火材を加熱することがなくなり、耐火材の寿命、メンテナンス時期の長期化を図ることができ、結果的に炉の寿命を長くすることができる。
【００６８】
請求項５に記載の発明は、ロータリキルンの開放側端部に堰部とスリット状の出湯口を設けたので、出湯口が上位にあるとき軸線を中心として揺動し易く、焼却灰を全量溶融させるまでロータリキルン内で確実に保持することができ、また、焼却灰の性状変化に対応することが容易で、特に、中小の溶融炉であっても、一気に排出すれば、排出口の閉塞はなく使用できる。
【００６９】
請求項６に記載の発明は、廃棄物の焼却システムにおいて、焼却炉から排出された焼却灰を灰溶融炉に導き、当該灰溶融炉から排出された排気ガスを焼却炉に導入し、焼却炉系と灰溶融炉系の排気ガス処理装置を共用化したので、短時間運転の小型溶融炉でも、何ら問題がなく、灰溶融炉で発生する排ガス処理を焼却炉の排ガス処理装置で行なうことができ、設備的、作業的、コスト的に極めて有利な焼却システムとなる。
【００７０】
請求項７に記載の発明は、廃棄物の焼却システムにおいて、小型で高性能のロータリキルン式の灰溶融炉を使用したので、短時間で灰を溶融処理し、さらにスペース的コスト的に有利な焼却システムになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る灰溶融炉の概略断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿う概略断面図である。
【図３】図１の３−３線に沿う概略断面図である。
【図４】一般的な焼却炉の焼却システムを示す概略図である。
【図５】一般的な灰溶融炉の焼却システムを示す概略図である。
【図６】本発明の焼却システムを示す概略図である。
【図７】同焼却システムの具体例を示す概略図である。
【図８】灰溶融炉の運転状況を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０…灰溶融炉（ロータリキルン）、
１０ａ…一端壁部、
１０ｂ…開口部、
１２…冷却用配管、
２３…堰部、
２４…出湯口、
２５…焼却灰投入部、
３０…燃焼用バーナ、
３５…排出フード部、
５０…焼却炉、
５１…ファン装置、
５２…冷却塔、
５３…フィルタ部、
５４…煙突、
Ｄ…炉内径、
Ｌ…炉長、
Ｗ…溶融スラグ。
【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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【図７】
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【図８】
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