(57)【要約】【課題】溶融炉の点検・保守・整備などの作業が容易に行えるガス化溶融装置を提供する。【解決手段】外部から供給された被処理物を熱分解してガス化するガス化炉２と、そのガス化炉２で発生した熱分解ガスとチャ−を導入して燃焼溶融し、生成した溶融スラグを排出するスラグ排出口６を有する筒型の溶融炉４を備えたガス化溶融装置において、前記溶融炉４が燃焼ガスの流れ方向に沿って複数に分割可能になっていることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給された被処理物を熱分解してガス化するガス化炉と、
そのガス化炉で発生した熱分解ガスとチャ−を導入して燃焼溶融し、生成した溶融スラグを排出するスラグ排出口を有する筒型の溶融炉を備えたガス化溶融装置において、
前記溶融炉が燃焼ガスの流れ方向に沿って複数に分割可能になっていることを特徴とするガス化溶融装置。
【請求項２】
請求項１記載のガス化溶融装置において、前記溶融炉が少なくとも溶融炉本体部と、その溶融炉本体部よりも燃焼ガス流れ方向後流側に配置されて絞り部を有する出口絞り部を備え、その溶融炉本体部と出口絞り部との間で分割可能になっていることを特徴とするガス化溶融装置。
【請求項３】
外部から供給された被処理物を熱分解してガス化するガス化炉と、
そのガス化炉で発生した熱分解ガスとチャ−を導入して燃焼溶融し、生成した溶融スラグを排出するスラグ排出口を有する筒型の溶融炉を備えたガス化溶融装置において、
前記溶融炉が前記スラグ排出口側が下になるように傾斜していることを特徴とするガス化溶融装置。
【請求項４】
請求項３記載のガス化溶融装置において、前記溶融炉の傾斜角度が０度を超えて３０度以下の範囲に規制されていることを特徴とするガス化溶融装置。
【請求項５】
請求項３記載のガス化溶融装置において、前記溶融炉が燃焼ガスの流れ方向に沿って複数に分割可能になっていることを特徴とするガス化溶融装置。
【請求項６】
請求項５記載のガス化溶融装置において、前記溶融炉が少なくとも溶融炉本体部と、その溶融炉本体部よりも燃焼ガス流れ方向後流側に配置されて絞り部を有する出口絞り部を備え、その溶融炉本体部と出口絞り部との間で分割可能になっていることを特徴とするガス化溶融装置。
【請求項７】
請求項３記載のガス化溶融装置において、前記傾斜した溶融炉の底部側に前記スラグ排出口側に向けて延びたスラグ流下用の溝が形成されていることを特徴とするガス化溶融装置。
【請求項８】
請求項３または請求項７記載のガス化溶融装置において、前記溶融炉の前記スラグ排出口側に、その傾斜した溶融炉の底部側を除いて絞り部が形成されていることを特徴とするガス化溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化炉と溶融炉を有する廃棄物などの被処理物を燃焼処理するガス化溶融装置に係り、特にそれの溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来のこの種ガス化溶融装置全体の概略構成図である。
廃棄物供給ライン１よりガス化炉２へ供給された廃棄物は、流動化空気ａが底部から供給される流動床式のガス化炉２で熱分解によりガス化される。ガス化炉２で発生した可燃性ガスと、未燃炭素ならびに灰分を含むチャ−がガス化炉出口連絡管３を通して溶融炉４へ導かれる。
【０００３】
この可燃性ガスとチャ−は溶融炉４の導入部で溶融炉燃焼用空気ｂと混合され、補助燃焼用バーナ５を有する溶融炉４内で約１３００℃以上で高温燃焼し、灰分が溶融・スラグ化される。この溶融スラグはスラグ排出口６から重力の作用により流下し、水槽１２内に排出される。
【０００４】
溶融炉４からの排出ガスは、二次燃焼室７で二次燃焼用空気ｃと混合することにより完全燃焼される。燃焼ガスは廃熱回収設備８により廃熱回収され、例えば減温塔やバグフィルターなどの排ガス処理設備９により排ガス処理された後、誘引通風機１０を経て煙突１１から大気へ放出される。
【０００５】
図９は、このガス化溶融装置の溶融炉４とスラグ排出口６の断面図である。同図に示すように円筒型の溶融炉４が垂直方向に縦置きされ、可燃性ガスとチャ−は溶融炉４の上部から導入される。溶融炉４内での高温燃焼とともに生成された溶融スラグｄは、溶融炉４の内壁を伝ってスラグ排出口６を経て水槽１２内に流下し、冷却した後に回収される。
【０００６】
ところが溶融スラグｄは、溶融炉４の内壁のほぼ全面にわたって薄膜が広がるようにして流下するため、燃焼温度が低下した時に一時的、局部的に溶融スラグｄの粘性が上がり、流下性が悪くなる。
【０００７】
さらにスラグ排出口６では、その下部に設置されている水槽１２内の水に輻射熱が奪われるから、スラグ排出口６近傍の温度が低下し、そのためにスラグ排出口６でスラグが固化して、スラグ排出口６が閉塞することがある。
【０００８】
そのため油等の補助燃料をバーナ５に供給して溶融炉４内で燃焼せしめ、スラグ排出口６でのスラグを流動下限温度以上に保持していた。
【０００９】
この廃棄物のガス化溶融装置に関連するものには、例えば下記の特許文献１等が挙げられる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−２４８１３３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来のガス化溶融装置は、スラグ排出口でのスラグの閉塞を防止するために補助燃料を使用する頻度が高く燃料費が嵩み、ランニングコストが高くなる。
【００１２】
また補助燃料の燃焼により排ガス量が増大するため、溶融炉の排ガス流れ方向後流側に設置された例えば減温塔やバグフィルターなどの装置の大型化を招き、誘引通風機の動力が増加しランニングコストが高くなる。
【００１３】
さらに、溶融炉内は１３００℃以上の過酷な高温燃焼を行うことから溶融炉内面の耐火材の補修など定期的な点検・保守・整備が必要となるが、溶融炉が縦置き配置であるために溶融炉内の点検・保守・整備には足場の設置が必要となり、そのための時間と費用がかかるなどの課題を有している。
【００１４】
本発明の第１の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、溶融炉の点検・保守・整備などの作業が容易に行えるガス化溶融装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の第２の目的は、前述のような従来技術の欠点を解消し、溶融スラグがスラグ排出口で閉塞することなく、スムーズに排出できるガス化溶融装置を提供することにある。
【００１６】
【問題点を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するため本発明の第１の手段は、外部から供給された例えば廃棄物などの被処理物を熱分解してガス化するガス化炉と、そのガス化炉で発生した熱分解ガスとチャ−を導入して燃焼溶融し、生成した溶融スラグを排出するスラグ排出口を有する筒型の溶融炉を備えたガス化溶融装置において、前記溶融炉が燃焼ガスの流れ方向に沿って複数に分割可能になっていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記溶融炉が少なくとも溶融炉本体部と、その溶融炉本体部よりも燃焼ガス流れ方向後流側に配置されて絞り部を有する出口絞り部を備え、その溶融炉本体部と出口絞り部との間で分割可能になっていることを特徴とするものである。
【００１８】
前記第２の目的を達成するため本発明の第３の手段は、外部から供給された被処理物を熱分解してガス化するガス化炉と、そのガス化炉で発生した熱分解ガスとチャ−を導入して燃焼溶融し、生成した溶融スラグを排出するスラグ排出口を有する筒型の溶融炉を備えたガス化溶融装置において、前記溶融炉が前記スラグ排出口側が下になるように傾斜していることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記溶融炉の傾斜角度が０度を超えて３０度以下、好ましくは５度以上で３０度以下の範囲に規制されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第５の手段は前記第３の手段において、前記溶融炉が燃焼ガスの流れ方向に沿って複数に分割可能になっていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第６の手段は前記第５の手段において、前記溶融炉が少なくとも溶融炉本体部と、その溶融炉本体部よりも燃焼ガス流れ方向後流側に配置されて絞り部を有する出口絞り部を備え、その溶融炉本体部と出口絞り部との間で分割可能になっていることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の第７の手段は前記第３の手段において、前記傾斜した溶融炉の底部側に前記スラグ排出口側に向けて延びたスラグ流下用の溝が形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第８の手段は前記第３の手段または第７の手段において、前記溶融炉の前記スラグ排出口側に、その傾斜した溶融炉の底部側を除いて絞り部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２４】
約１３００℃以上で高温燃焼する溶融炉は常に過酷な状態に曝されているため、耐火材の補修などの定期的な点検・保守・整備が必要であるが、長期的には溶融炉を取替える必要が出てくる可能性もある。前述のように溶融炉を分割できるようにしておけば、その取替えが必要になった時には溶融炉全てではなく、補修が必要な部位に限定して取替えることができるので、補修費用を低減と工事の短期化が図れる。
【００２５】
一方、溶融炉をスラグ排出口側が下になるように傾斜させて設置することにより、溶融炉内で生成する溶融スラグは溶融炉の内壁下面側、すなわち底部側に集中してスラグ排出口へ向かって流れ、スラグ排出口でも溶融スラグは集中したまま流出する。
【００２６】
このように溶融スラグを分散せずに集中した流れとすることにより、一時的なあるいは局部的に燃焼温度の低下が生じても、またスラグ排出口下部の水槽内の水に輻射により熱を奪われてスラグ排出口近傍の温度が低下しても、溶融スラグは固化せずに安定して排出される。
【００２７】
このとき傾斜の基点をスラグ排出口とすると、流下してきたスラグが排出口を越えて流れた箇所で固化堆積することがなく、越えて流れた後にスラグ排出口に向かって逆流するから、スラグの排出を阻害することがない。またこのとき連続した傾斜とすることにより、流下途中の断続部における局部的な流下状態の変動による流下性の悪化や固化堆積がない。
【００２８】
さらに溶融炉の傾斜角度を水平に対し３０度以下とすることにより、作業員が溶融炉内部に入って点検や補修などをする場合に、炉内部に足場を設置しなくとも容易にそれらの作業ができ、点検・保守・整備などに要する時間と費用が低減できる。また３０度以下であれば人が作業する時に疲労感を与えず、作業の安全性が確保できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面とともに説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る溶融炉とスラグ排出シュートと二次燃焼室の一部を示す概略構成図、図２はその溶融炉とスラグ排出シュートと二次燃焼室の一部断面図、図３は溶融炉のうちの出口絞り部（Ｃ部）を交換する状態を示している説明図、図４はガス化溶融装置全体の概略構成図である。
【００３０】
ガス化溶融装置全体の構成は図４に示すように、廃棄物供給ライン１よりガス化炉２へ供給された廃棄物は、流動化空気ａが底部から供給される流動床式のガス化炉２で熱分解によりガス化される。ガス化炉２で発生した可燃性ガスとチャ−がガス化炉出口連絡管３を通して溶融炉４へ導かれる。
【００３１】
この可燃性ガスとチャ−は溶融炉４の導入部で溶融炉燃焼用空気ｂと混合され、傾斜した溶融炉４内において約１３００℃以上で高温燃焼し、灰分が溶融・スラグ化される。この溶融スラグはスラグ排出シュート１４から水槽１２内に落下して回収される。
【００３２】
溶融炉４からの排出ガスは、二次燃焼室７で二次燃焼用空気ｃと混合することにより完全燃焼される。燃焼ガスは廃熱回収設備８により廃熱回収され、例えば減温塔やバグフィルターなどの排ガス処理設備９により排ガス処理された後、誘引通風機１０を経て煙突１１から大気へ放出される。
【００３３】
図１に示すように前記溶融炉４は、ガス流れ方向に沿って頭部から下部に向けて、バーナ５を設置したバーナ設置部（Ａ部）４−１と、可燃性ガスとチャー及び溶融炉燃焼用空気を導入して燃焼させる溶融炉本体部（Ｂ部）４−２と、出口絞り部（Ｃ部）４−３の３つに分割され、それぞれをフランジ１６で連結して円筒型の溶融炉４を構成している。
【００３４】
この溶融炉４は図２に示すように、スラグ排出口６の中心線上を基点Ｙにして、その中心軸１７と水平線１８のなす角度θ（傾斜角度）を３０度以下、好ましくは５度から３０度の範囲で連続して傾斜させ、前記バーナ設置部（Ａ部）４−１の方が上側、スラグ排出口６を有する出口絞り部（Ｃ部）４−３の方が下側になるように設置している。
【００３５】
溶融炉を水平に設置すると重力により流下する溶融スラグが溶融炉内に停滞してしまうため、ある程度の傾斜が必要である。一方、傾斜角度を大きくとり過ぎると点検・保守・整備のための溶融炉内への作業者のアクセスが足場なしでは困難となる。この場合傾斜角度が３０度を超えると、安全に作業するためには階段やステップ付きの足場等を溶融炉の底部２２付近に設置する必要があるが、底部２２は溶融スラグｄが集中して流れる箇所となっているため、内壁表面が損傷する危険性のある設備は据え付けを避けたい。従って溶融炉４の傾斜角度θとしては０度を超えて３０度以下の範囲とすることが、溶融スラグｄの安定流下及び点検・保守・整備を容易に行うために必要である。
【００３６】
図１に示す符号１３は二次燃焼室７の下部に設けられた点検口で、作業者はこの点検口１３から内部に入り、緩やかに傾斜している溶融炉４内で点検などを行なう。
【００３７】
溶融炉４を水平線１８に対して０度を超えて３０度以下の範囲で傾斜させることにより、溶融炉４内で生成した溶融スラグｄは溶融炉４の底部２２側に自重で集合して、集められた溶融スラグｄはその樋状になっている底部２２を通り、スラグ排出口６へ向かって流下する。
【００３８】
そのため従来の縦置き溶融炉のように、溶融スラグが溶融炉の内面全体に広がる場合と比べ、燃焼温度の変動の影響を受けにくく、一時的または局部的に燃焼温度の低下により溶融スラグが固化する危険性がほとんどない。
【００３９】
またスラグ排出口６においては、溶融炉４内の底部２２に集合した溶融スラグｄがそのまま高い保有熱を有した状態で集中して流下する。そのため、水槽１２内の水に輻射により熱を奪われてスラグ排出口６近傍の雰囲気温度が低下しても、溶融スラグｄが固化しスラグ排出口６を閉塞するようなことは生じなくなり、これにより通常運転時は補助燃焼用バーナ５を使用する必要がない。
【００４０】
前記補助燃焼用バーナ５は、ガス化溶融装置の起動時などで溶融炉４の温度が低い場合、あるいは供給する廃棄物の種類が変わって灰分の溶融温度が一時的に高くなった場合などに使用されるだけとなり、従来のガス化溶融装置に比べて補助燃焼用バーナ５の使用頻度が極端に少なくなり、補助燃料の使用量が削減できる。
【００４１】
さらに、１３００℃以上の高温燃焼をする溶融炉は常に過酷な状態におかれているため、耐火材の補修などの定期的な点検・保守・整備が必要である。部分的な耐火材の補修などであれば通常は補修作業員が溶融炉４内へ入って作業をすればよいが、何らかの要因で溶融炉４の取替えが必要となるような大掛かりな補修工事が必要となった場合に、溶融炉４の全てではなく、補修が必要な部分のみに限定して取替えることが可能となる。
【００４２】
例えば溶融炉４の内側に突出する絞り部２１（図２参照）が形成されてガス流れ上最も過酷な状態に晒されるＣ部（４−３）だけを取替える場合の例を図３に示す。予めＢ部（４−２）の下部には車輪１９が取付けられ、車輪１９は補修用レール１５上に乗っている。取替え工事以外の時、車輪１９には回り止め（図示せず）が施されている。
【００４３】
そしてＡ部（４−１）とＢ部（４−２）は接続したままで、Ｂ部（４−２）とＣ部（４−３）の間のフランジ１６の連結を外し、Ａ部（４−１）とＢ部（４−２）は、補修用レール１５上を水平移動し、Ｃ部（４−３）のみを吊り上げ装置２０などを使用して取替える。
【００４４】
これにより取替える必要のないＡ部（４−１）とＢ部（４−２）はそのまま使用できるので、溶融炉本体一式を取替える場合と比較し補修費用の大幅な低減が図れる。
【００４５】
Ｂ部（４−２）を取替える場合は、Ａ部（４−１）とＢ部（４−２）の間のフランジ１６及びＢ部（４−２）とＣ部（４−３）の間のフランジ１６の連結を外すことにより、Ａ部（４−１）を取替える場合はＡ部（４−１）とＢ部（４−２）の間のフランジ１６の連結を外すことにより、取替えが必要な部位のみの取替えが可能となる。
【００４６】
図５は、図２Ｘ−Ｘ線上の拡大断面図である。溶融炉４の出口絞り部（Ｃ部）４−３の内面には、溶融炉４内の高温燃焼ガスを循環させてそれの滞留時間を可及的に長くするため、溶融炉４の内側に突出する絞り部２１が形成されている。しかし、前述のように傾斜した溶融炉４の底部２２付近は溶融スラグｄが集中して流れる箇所となっているため、その底部２２に絞り部２１を設けれは溶融スラグｄの流下が阻害されることになるから、底部２２付近には絞り部２１が形成されないように、溶融炉４の周壁２３に対して絞り部２１の開口部２４は底部２２側に偏心して設けられている。
【００４７】
図６は本発明の第２実施形態に係る溶融炉とスラグ排出シュートと二次燃焼室の一部断面図、図７は図６Ｚ−Ｚ線上の拡大断面図である。本実施形態で図２に示す第１実施形態と相違する点は、溶融炉４の底部２２に溶融スラグｄを集めて流すためのＶ溝あるいはＵ溝などの溝２５を設けた点である。この溝２５は、少なくともＢ部（４−２）からＣ部（４−３）にかけて連続して形成され、スラグ排出口６側に向かって延びている。
【００４８】
Ｂ部（４−２）からＣ部（４−３）に行くに従って集まって来る溶融スラグｄの量が増加すため、Ｂ部（４−２）からＣ部（４−３）にかけて溝２５の溝幅を徐々に大きくしたりあるいは（および）溝の深さを徐々に深くすること可能である。
【００４９】
前記実施形態では溶融炉を３分割する場合について説明したが、本発明は２分割あるいは４分割以上など他の分割数でもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、溶融炉の取替えが必要となるような大掛かりな補修工事が必要となった場合に、溶融炉全てではなく、補修が必要な部分のみに限定して取替えることが可能となるので、溶融炉全体を取替える場合と比較し補修費用の大幅な低減を図ることが可能となる。
【００５１】
また、溶融炉の点検・保守・整備時には炉内に足場を設置しなくとも容易にその作業が可能となるので点検・保守・整備に要する時間と費用を低減できる。
【００５２】
さらに、溶融炉内で下面底部に集合した溶融スラグがそのまま高い保有熱を有した状態で集中して流下するため、スラグ排出口を閉塞することなく、安定したスラグの排出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る溶融炉とスラグ排出シュートと二次燃焼室の一部を示す概略構成図である。
【図２】その溶融炉とスラグ排出シュートと二次燃焼室の一部断面図である。
【図３】その溶融炉のうちの出口絞り部（Ｃ部）を交換する状態を示している説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るガス化溶融装置全体の概略構成図である。
【図５】図２Ｘ−Ｘ線上の拡大断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る溶融炉とスラグ排出シュートと二次燃焼室の一部断面図である。
【図７】図６Ｚ−Ｚ線上の拡大断面図である。
【図８】従来のガス化溶融装置全体の概略構成図である。
【図９】そのガス化溶融装置全体の溶融炉の断面図である。
【符号の説明】
１：廃棄物供給ライン、２：ガス化炉、３：ガス化炉出口連絡管、４：溶融炉、４−１：バーナ設置部（Ａ部）、４−２：溶融炉本体部（Ｂ部）、４−３：出口絞り部（Ｃ部）、５：補助燃焼用バーナ、６：スラグ排出口、７：二次燃焼室、８：廃熱回収設備、９：排ガス処理設備、１０：誘引通風機、１１：煙突、１２：水槽、１３：点検口、１４：スラグ排出シュート、１５：補修用レール、１７：中心軸、１８：水平線、１９：車輪、２０：吊り上げ装置、２１：絞り部、２２：底部、２３：周壁、２４：開口部、２５：溝、ａ：流動化空気、ｂ：溶融炉燃焼用空気、ｃ：二次燃焼用空気、ｄ：溶融スラグ、θ：傾斜角度、Ｙ：基点。
【図１】
2004347212.tif 000003
【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】
2004347212.tif 000008
【図７】
2004347212.tif 000009
【図８】
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【図９】
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