(57)【要約】【課題】スラグシュート上部における、溶融スラグの滞留と凝固を防止した熱分解溶融装置を提供すること。【解決手段】出滓口２５周囲のスラグシュート２７側の面に、この出滓口２５を囲む、横断面が下方に向って鋭角に突起するエッジ３５を形成したので、溶融スラグ２６はこのエッジ３５の先端からスラグシュート２７内の空間に滴下し、スラグシュート２７の天井面に沿って滞留・凝固することを有効に防止できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融対象物を溶融させる溶融炉の底部に設けられた出滓口に対し、その開口面積より大きな横断面を有する筒状のスラグシュートを一体に連結した熱分解溶融装置であって、
前記出滓口周囲のスラグシュート側の面に、この出滓口を囲む、横断面が下方に向って鋭角に突起するエッジを形成したことを特徴とする熱分解溶融装置。
【請求項２】
エッジは出滓口に対してそれぞれ同心状に複数条設けられたことを特徴とする請求項１に記載の熱分解溶融装置。
【請求項３】
エッジはその内周面がほぼ垂直を成し、その垂直な内周面の下端から斜め上方に立ち上がる外周面により鋭角な横断面を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱分解溶融装置。
【請求項４】
エッジに対して、噴出方向が、エッジ外面への付着物を、エッジの内側下方に吹き飛ばすように設定されたノズルを設けたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに記載の熱分解溶融装置。
【請求項５】
ノズルに酸化剤を供給する酸化剤供給設備を有することを特徴とする請求項４に記載の熱分解溶融装置。
【請求項６】
溶融対象物を溶融させるときに生じる溶融ガスを導入し、この溶融ガスをノズルに供給する溶融ガス導入設備を有することを特徴とする請求項４に記載の熱分解溶融装置。
【請求項７】
ノズルに対し、酸化剤または溶融ガスのいずれかを選択供給させる切換手段を有することを特徴とする請求項４に記載の熱分解溶融装置。
【請求項８】
エッジの先端部分に温度センサーを設置し、この温度センサーが設定温度以下を検出すると、酸化剤をノズルに供給することを特徴とする請求項５又は請求項７に記載の熱分解溶融装置。
【請求項９】
溶融対象物を溶融させる溶融炉の底部に出滓口を設け、この出滓口に対し、その開口面積より大きな横断面を有する筒状のスラグシュートを一体に連結した熱分解溶融装置であって、
前記スラグシュートから導出される飛灰を含んだ溶融ガスを洗浄した洗浄排水から脱水工程を経て固形物を分離生成する固形分生成装置と、
生成された固形物の粒径を所定の粒径に調整する粒径調整装置と、
所定の粒径に調整された固形物を溶融炉内に投入する投入装置と、
を備えたことを特徴とする熱分解溶融装置。
【請求項１０】
投入装置は、溶融炉内の底部に滞留する溶融スラグ内に固形物を投入することを特徴とする請求項９に記載の熱分解溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物あるいは産業廃棄物を熱分解処理する際に発生する熱分解残渣などの溶融対象物を溶融処理する熱分解溶融装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般廃棄物や産業廃棄物を低酸素燃焼により熱分解処理し、燃料ガスを得る熱分解ガス化処理が行なわれている。この熱分解ガス化処理に伴って熱分解残渣が生じるが、この残渣は溶融炉で溶融処理される（例えば、特許文献１参照）。この残渣の溶融処理に関する従来技術を図６で説明する。
【０００３】
熱分解残渣１は、残留炭素分と灰分が主成分である。この熱分解残渣１を溶融炉２で、高温で溶融処理することにより、炭素分はガス化して溶融ガスに変換し、灰分はスラグとして無害化、減容化する。溶融炉２は、燃焼物となる熱分解残渣１が吹き込まれる１３００℃以上の高温の炉体３を有し、この炉体３内に図示していないが酸素を加えて、吹き込まれた熱分解残渣１を燃焼させる。熱分解残渣１は炉体３内において高温で燃焼、溶融されながら落下し、溶融炉２の底部にあるスラグプール４に着床してさらに加熱溶融され、溶融スラグとして出滓口５から流下する。流下した溶融スラグ６は、出滓口５よりも直径の大きいスラグシュート７を経由してスラグ水槽８まで自然落下し冷却固化される。
【０００４】
また、燃焼時に発生する溶融ガスと飛灰は、スラグシュート７に連結された煙道９を経て、ガス洗浄装置１０において洗浄され、飛灰の分離とガスの冷却とが行われる。飛灰を含んだ洗浄排水１１は水処理設備１２に送られ、固形分を含んだ処理水はフィルタープレス１３で圧搾脱水され、固形分をフィルターケーキ１４として分離する。
【０００５】
ところが、上述した従来システムによると、出滓口５を流下した溶融スラグは粘性が高く、またスラグシュート７の温度は炉体３の内部より低いため、本来スラグシュート７の空間内を滴下すべき溶融スラグの一部が、スラグシュート７の上部壁面に沿って流れ、滞留してしまう。滞留した溶融スラグは壁面で凝固し、徐々に張り出して出滓口５を狭め、最終的には閉塞を招くおそれがある。このように、出滓の障害あるいは出滓口の閉塞に至った場合、処理を停止し、凝固スラグを除去しなければならないため、システムの操業に多大な影響を与える。
【０００６】
また、フィルタケーキ１４は、主成分の飛灰に重金属などの微量の有害成分が含まれている可能性があり、無害化処理を施す必要がある。さらに、フィルターケーキ１４は相当の重量があるので、廃棄物として系外へ排出せずに再資源化することがリサイクルシステムには求められる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−６１８１３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、溶融炉の底部に設けられた出滓口部に溶融物が付着し易く、出滓の障害や閉塞を招くことがあった。
【０００９】
また、溶融ガスの洗浄排水から分離生成されたフィルターケーキ等の固形物は取り扱いが難しく、系外に排出することなく再資源化が望まれていた。
【００１０】
本発明の目的は、スラグシュート上部における、溶融スラグの滞留と凝固を防止した熱分解溶融装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、溶融ガスの洗浄排水から分離生成された固形物を溶融処理することにより無害化するとともに、スラグとして再資源化を可能にした熱分解溶融装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による熱分解溶融装置は、溶融対象物を溶融させる溶融炉の底部に設けられた出滓口に対し、その開口面積より大きな横断面を有する筒状のスラグシュートを連結した熱分解溶融装置であって、前記出滓口周囲のスラグシュート側の面に、この出滓口を囲む、横断面が下方に向って鋭角に突起するエッジを形成したことを特徴とする。
【００１３】
このエッジは、出滓口に対してそれぞれ同心状に複数条設けてもよい。
【００１４】
また、エッジは、その内周面がほぼ垂直を成し、その垂直な内周面の下端から斜め上方に立ち上がる外周面により鋭角な横断面を形成するものでもよい。
【００１５】
このエッジに対して、噴出方向が、エッジ外面への付着物を、エッジの内側下方に吹き飛ばすように設定されたノズルを設けるとよい。
【００１６】
ノズルに対しては、酸化剤を供給する酸化剤供給設備を設ける。
【００１７】
または、溶融対象物を溶融させるときに生じる溶融ガスを導入し、この溶融ガスをノズルに供給する溶融ガス導入設備を設けてもよい。
【００１８】
さらに、ノズルに対し、酸化剤または溶融ガスのいずれかを選択供給させる切換手段を設けてもよい。
【００１９】
また、エッジの先端部分に温度センサーを設置し、この温度センサーが設定温度以下を検出すると、酸化剤をノズルに供給するように構成してもよい。
【００２０】
また、本発明による熱分解溶融装置は、スラグシュートから導出される飛灰を含んだ溶融ガスを洗浄した洗浄排水から脱水工程を経て固形物を分離生成する固形物生成装置と、生成された固形物の粒径を所定の粒径に調整する粒径調整装置と、所定の粒径に調整された固形物を溶融炉内に投入する投入装置とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
投入装置は、溶融炉内の底部に滞留する溶融スラグ内に固形物を投入するものでもよい。
【００２２】
これらの発明では、出滓口周囲のスラグシュート側の面に、この出滓口を囲む、横断面が下方に向って鋭角に突起するエッジを形成したので、溶融スラグはこのエッジの先端からスラグシュート内の空間に滴下し、スラグシュートの天井面に沿って滞留・凝固することを有効に防止できる。
【００２３】
また、溶融ガスの洗浄排水から分離生成された固形物の粒径を調整して溶融炉内に投入するので、溶融処理によって無害化されると共に、再資源化が可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による熱分解溶融装置の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、熱分解残渣等の溶融対象物（以下、残渣として説明する）を高温で溶融させる溶融炉２２の炉体２３と、スラグシュート２７との間に形成された出滓口２５部分とを示している。図１において、残渣を溶融させる溶融炉２２の底部には、溶融スラグを滞留させるスラグプール２４を設けるとともに、これに隣接して出滓口２５が設けている。また、この出滓口２５に対し、その開口面積より大きな横断面を有する筒状のスラグシュート２７が一体に連結されている。
【００２６】
この出滓口２５の周囲の、スラグシュート２７側の面（スラグシュート２７の天井面でもある）には、この出滓口２５を囲むエッジ３５を複数条、同心状に形成している。このエッジ３５は、その横断面が下方に向って鋭角に突起している。図の例では、エッジ３５は、その内周面３５ａがほぼ垂直を成し、その垂直な内周面３５ａの下端から斜め上方に立ち上がる外周面３５ｂにより、鋭角な横断面を形成している。
【００２７】
このように、出滓口２５の周囲直下であるスラグシュート２７の最上部に、中心軸方向下向きに傾斜したエッジ３５を備えた液切り部３６を設置している。エッジ３５は、出滓口２５とスラグシュート２７の周壁との間に、前述したように複数条、数段に設置する。そして、各エッジ３５は外周に行くに従って低くなるように配置する。
【００２８】
上記構成において、溶融炉２２内から出滓口２５を流下した溶融スラグ２６は、ほとんど出滓口２５の直下に流下するものの、一部がスラグシュート２７の上部に沿って裏漏りする。この場合、裏漏りした溶融スラグは最初のエッジ（最内周のエッジ）３５に阻まれ、このエッジ３５の先端部に集中し、ここから滴下する。沿面流下する液量が多い場合には、第一のエッジ３５を乗り越えて第二のエッジ（一つ外側のエッジ）３５に達し、ここから滴下する。さらに沿面流下の量が多い場合には、より外側のエッジ３５に集液し、滴下させることができる。
【００２９】
以上のように構成することにより、溶融スラグがスラグシュート２７の上部壁面を伝って流れても、液切り部３６のエッジ３５から滞りなく滴下させることができる。このため、スラグシュート２７の上部にスラグが凝固することを防止でき、出滓口２５を閉塞させることなく、スムーズな出滓を継続することが可能になる。
【００３０】
次に、図２で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、エッジ３５に対して、ノズル３７を設けたことを特徴とする。このノズル３７は、その噴出方向が、エッジ３５の外面への付着物を、エッジ３５の内側（スラグシュート２７の中心側）下方に吹き飛ばすように設定されている。
【００３１】
すなわち、液切り部３６の各エッジ３５の下部断熱壁内にノズル３７を埋設している。ノズル３７は、上述のように、スラグシュート２７の外周から中心軸方向にむけて配設し、噴出口はエッジ３５の先端部に向けている。
【００３２】
ノズル３７の配管には酸素や空気等の酸化剤を供給する酸化剤供給設備３８を接続し、これらの酸化剤を、流量を調節しながら噴出させる。また、残渣を溶融させるときに生じる溶融ガスを導入する溶融ガス導入設備３９を設け、これをノズル３７の配管に接続し、この溶融ガスをノズル３７に供給できるように構成する。さらに、これらの配管には、ノズル３７に対し、酸化剤または溶融ガスのいずれかを選択供給させる切換手段３３を設ける。
【００３３】
上記構成において、通常は、エッジ３５からは溶融スラグ２６が連続的に滴下しており問題はない。しかし、溶融炉２２に投入する残渣の投入量が変動するなどの原因で、溶融スラグの温度が低下すると、エッジ３５の付近で凝固してしまう場合も想定される。凝固スラグが厚みを増してくると、出滓口２５の閉塞をひきおこすので、これを除去する必要がある。
【００３４】
通常、溶融炉２２において、残渣をガス化溶融する際、酸素不足燃焼で十分炉体２３の温度を維持することができるため、発生した溶融ガスには可燃成分が多量に含まれている。そこで、ノズル３７に接続された酸化剤供給設備３８から酸化剤を供給すると、ノズル３７から噴出した酸化剤は、溶融ガスの可燃成分と反応して火炎を噴出する。このため、エッジ３５付近は高温に加熱され、凝固スラグを溶融し、滴下させることができる。
【００３５】
また、溶融ガスは、溶融炉２２内からスラッジシュート２７内に向って出滓口２５を通過した後、スラグシュート２７の入口部で外側に広がって流れるので、流下する溶融スラグには外壁方向への力がかかり、壁面流下を助長する。そこで、ノズル３７に接続された溶融ガス導入設備３９から溶融ガスを導入し、中心軸方向にふきつけることによって、溶融スラグをできる限り鉛直方向に流下させることが可能になる。
【００３６】
このように、液切り部３６にノズル３７を設置し、酸化剤を導入することによって、エッジ３５に凝固するスラグを溶融し除去することが可能になる。また、ノズル３７に溶融ガスを流すことで、壁面流下を抑制することもできる。酸化剤を用いて凝固スラグを燃焼させる場合には、燃料として溶融ガス中の可燃成分を利用するため、ランニングコストを低減することができる。
【００３７】
次に、図３で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、エッジ３５の先端部分に温度センサー４０を設置し、この温度センサー４０が設定温度以下を検出すると、酸化剤をノズル３７に供給することを特徴とする
すなわち、エッジ３５の内部に温度センサー４０を設置し、エッジ３５の温度を監視する。そして、エッジ３５の温度低下を検知した場合は、コントローラ４１により酸化剤供給設備３８を動作させ、酸化剤をノズル３７に供給するようにしている。
【００３８】
上記構成において、エッジ３５にスラグが凝固すると、表面に断熱層が形成されることになり、温度が低下する。これによって、液切り部３６へのスラグの凝固を常時監視することが可能なる。したがって、温度センサー４０によって温度低下を検知した場合には、コントローラ４１によって酸化剤供給設備３８から酸化剤をノズル３７に供給して、固着したスラグを自動的に溶融除去することができる。なお、コントローラ４１は、温度が復旧すると酸化剤の供給を停止する制御を行う。
【００３９】
次に、図４で示す熱分解溶融装置の実施の形態を説明する。この熱分解溶融装置も、残渣１を高熱で溶融する溶融炉２２およびスラグシュート２７を有する。燃焼時に発生する溶融ガスと飛灰は、スラグシュート２７に連結された、煙道２９を経て、ガス洗浄装置３０において洗浄され、飛灰の分離とガスの冷却とが行われる。飛灰を含んだ洗浄排水１１は水処理設備３２に送られ、固形分を含んだ処理水はフィルタープレス（固形物生成装置）３３で圧搾脱水され、固形分をフィルターケーキ（固形物）１４として分離する。
【００４０】
そして、このフィルターケーキ１４を溶融炉２２内に投入して溶融処理し、無害化を図るとともに、リサイクル化を促進する。ただし、フィルターケーキ１４は脱水後も水分を数十％程度含み、数センチメートルから数十センチメートルの大きさの塊で排出される。このため、粉体状の飛灰と比較してハンドリングは比較的容易であるが、排出されたままの大きさの塊で溶融炉２２に投入してしまうと、フィルターケーキ１４の加熱の効率が悪く、溶融が不充分になるおそれがあり、さらには溶融炉２２の温度低下を招く可能性もある。
【００４１】
そこで、粒度調整装置４２を設け、フィルターケーキ１４を溶融に適した粒径にまで解砕してサイズ（粒径）の調整を行う。粒径の調整が行われたフィルターケーキ１４は貯留槽４３に貯められた後、投入装置４４まで搬送される。投入装置４４は溶融炉２２の温度や溶融スラグの出滓状況を監視しながら、フィルターケーキ１４を炉体２３内に定量供給する。
【００４２】
以上のように、飛灰より大きな粒状に調整されたフィルターケーキ１４は、炉体２３内に安定的に定量供給されるため、効率的に加熱溶融され、含有されている微量の有害成分の無害化と安定化を達成することができる。また、相当の重量があるフィルターケーキ１４をスラグ化することにより、系外への廃棄物を低減しリサイクル率の向上を図ることができる。
【００４３】
次に、図５で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、投入装置４４により、フィルタケーキ１４を、溶融炉２２内底部のスラグプール２４内に滞留する溶融スラグ内に直接投入することを特徴とする。
【００４４】
すなわち、投入装置４４を、その先端部がスラグプール２４の液面付近に位置するように設置することにより、フィルターケーキ１４を直接スラグプール２４に投入する。これは、フィルターケーキ１４の含水率が低く、粉体状に成りやすい状態の場合には、炉体２３の上部から投入すると空間部で受熱している最中に再度飛灰に返ってしまう可能性があるためである。そこで、上述のように、スラグプール２４内の溶融スラグにフィルターケーキ１４直接投入して、溶液中で加熱溶融するほうが効率的である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、溶融炉のスラグシュート上部で溶融スラグが滞留、凝固することを防止できるので、出滓の障害あるいは閉塞によるシステム停止に至ることのなく、安定操業が可能となる。
【００４６】
また、飛灰が中心の固形物を溶融炉に安定して供給し、再溶融することにより、無害化することができるため、系外排出物が少なくリサイクル率が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱分解溶融装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図４】固形物の無害化を図った本発明の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図５】固形物の無害化を図った本発明の他の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図６】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１    溶融対象物
１４    固形物
２２    溶融炉
２５    出滓口
２７    スラッジシュート
３３    切換手段
３５    エッジ
３５ａ    内周面
３５ｂ    外周面
３７    ノズル
３８    酸化剤供給設備
３９    溶融ガス導入設備
４０    温度センサー
４１    固形物生成装置
４２    粒径調整装置
４４    投入装置
【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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