(57)【要約】【課題】炉側壁などに未燃物、不完全燃焼物の固着、堆積を防止するとともに、低温腐食や高温腐食による火格子などの損傷を防止して、長期安定運転ができる廃物焼却方法及び廃棄物焼却炉を提供する。【解決手段】火格子３、又は、被焼却物が接触する炉下部側壁、又は、火格子３及び前記炉下部側壁のいずれかの表面温度が２００〜４５０℃となるように温度制御する。そのために、火格子３の表面、又は、被焼却物が接触する炉下部側壁の表面、又は、火格子３及び前記炉下部側壁のいずれかに対する熱伝達構造Ｄ，Ｅ及び表面温度の温度検出手段２７，３４と、検出された表面温度に基づいて、前記熱伝達構造に例えば２００℃を超える所定温度の熱媒体を循環させる熱交換器４１とを設ける。【選択図】        図１
2004257671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体底部が火格子となっている廃棄物焼却炉における焼却方法であって、
前記火格子、又は、被焼却物が接触する炉下部側壁、又は、前記火格子及び前記炉下部側壁のいずれかの表面温度が２００〜４５０℃となるように温度制御する廃棄物焼却炉における焼却方法。
【請求項２】
前記表面温度が、２００〜３００℃である請求項１に記載の廃棄物焼却炉における焼却方法。
【請求項３】
炉体底部が火格子となっている廃棄物焼却炉であって、
前記火格子の表面、又は、被焼却物が接触する炉下部側壁の表面、又は、前記火格子及び前記炉下部側壁のいずれかに対する熱伝達構造及び表面温度の温度検出手段と、検出された表面温度に基づいて、前記熱伝達構造に所定温度の熱媒体を循環させる熱交換器と、を備えて成る廃棄物焼却炉。
【請求項４】
前記熱伝達構造が炉壁面に形成された熱媒体流通可能なジャケットであり、該ジャケット内の熱媒体が前記炉壁面に沿って流通する整流板が設けられている請求項３記載の廃棄物焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を焼却するための廃棄物焼却方法及び廃棄物焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物焼却炉として、特許文献１に開示されるものが知られている。この特許文献１の廃棄物焼却炉は、全体が耐火物構成の炉であり、焼却炉本体の上側には廃棄物供給機が設置され、焼却炉本体の側壁の上部に燃焼排ガスの排出口が設けられている。
【０００３】
焼却炉本体の側壁の下部には、燃焼のための空気を供給する空気供給口と、焼却炉本体を昇温させるための熱風を供給する熱風供給口とが設けられている。焼却炉本体の下方には残燃室を設ける。残燃室内には一対の可動性底蓋が収容されており、これら一対の可動性底蓋によって、焼却用空間の炉底部を交互に形成する。残燃室の下部は可動性底蓋で塞がれ、可動性底蓋の下方に灰溜り室が設けられている。残燃室の側壁には、熱風供給口とガス排出口とが設けられている。各可動性底蓋の周面にはリング状のフランジが設けられ、このフランジが焼却炉本体の最下端に直接、あるいはパッキンを介して接触する。
【０００４】
この廃棄物焼却炉を使用した廃棄物焼却方法を以下に説明する。袋状の雑固体廃棄物を廃棄物供給機から投入口を通して焼却用空間内へと投入する。焼却用空間の炉底部分へと燃焼用の空気を供給するか又は熱風を供給する。雑固体廃棄物に着火し、焼却して焼却物に変え、燃焼によって生じる排ガスを排出口から焼却炉本体の外へと排出する。排出された排ガスをセラミックフィルターに通して塵を除き、除塵後の排ガスを高性能微粒子フィルターに通して再度除塵する。次いで、この排ガスを排ガスブロワによって大気中に放出する。
【０００５】
焼却用空間の底部には、まず一方の可動性底蓋を配置し、可動性底蓋によって炉底を形成する。上記の焼却処理を一定時間、例えば３時間続けて行うと、可動性底蓋の表面上に相当量の焼却物が堆積し、またある程度の未燃物、不完全燃焼物が表面に固着する。ここで、一方の可動性底蓋を残燃室内へと移動させ、焼却物を残燃室内へと落下させる。次いで、他方の可動性底蓋で焼却炉本体の底を塞ぎ、炉底を形成する。
【０００６】
また、下記の特許文献２には、水冷ジャケット構造であり、炉底部のみ耐火物構造で形成されたものが知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０５−６０３１６号公報
【特許文献２】
特公平０６−３６０７７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１の焼却炉では、被焼却物が接触する耐火物面あるいはその直上において、耐火物温度は非常に高温になり、被焼却物に含まれるガラス繊維などが基になって溶融付着し、クリンカを形成し易い。
【０００９】
上記特許文献２の水冷炉では、壁面温度が１００℃以下であり、クリンカ生成に対しては良好な耐久性を示すが、被焼却物中に含まれる塩素等による壁面の低温腐食が発生する恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明は、廃棄物の焼却運転を長時間続けても運転の安定性が低下せず、焼却用空間の炉底を形成する炉側壁などに未燃物、不完全燃焼物の固着、堆積を防止するとともに、低温腐食や高温腐食による火格子などの損傷を防止して、長期安定運転ができる廃物焼却方法及び廃棄物焼却炉を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１２】
即ち、請求項１においては、廃棄物焼却炉の火格子、又は、被焼却物が接触する炉下部側壁、又は、前記火格子及び前記炉下部側壁のいずれかの表面温度が２００〜４５０℃となるように制御する廃棄物焼却方法である。
【００１３】
即ち、廃棄物焼却炉の火格子、又は、被焼却物が接触する炉下部側壁、又は、前記火格子及び前記炉下部側壁のいずれかの表面温度が２００℃以上に制御することにより、壁面温度が露点以上に維持され、低温腐食が回避される。また、前記いずれかの表面温度を４５０℃以下に制御することにより、高温腐食が回避されるとともに、壁面へのクリンカ堆積が解消される。
なお、温度制御される炉下部は、被焼却物が投入口から火格子上に積載され、燃焼する際の被焼却物と炉壁が接触する所である。特に限定されないが、炉高の下から１０〜２０％の範囲となる所に設けられる。
【００１４】
請求項２においては、前記火格子、又は、被焼却物が接触する炉下部側壁、又は、前記火格子及び前記炉下部側壁のいずれかの表面温度が２００〜３００℃となるように制御するものである。
前記いずれかの表面温度を３００℃以下に制御すると、高温腐食と壁面へのクリンカ堆積は更に解消される。
【００１５】
請求項３においては、廃棄物焼却炉の火格子の表面、又は、被焼却物が接触する炉下部側壁の表面、又は、前記火格子及び前記炉下部側壁のいずれかに対する熱伝達構造及び表面温度の温度検出手段と、検出された表面温度に基づいて、前記熱伝達構造に所定温度の熱媒体を循環させる熱交換器と、を備えて成る廃棄物焼却炉である。
【００１６】
前記いずれかの表面温度が検出され、前記いずれかに対する熱伝達構造に対して熱交換器より、例えば２００℃を超える所定温度の熱媒体を循環させることにより、前記いずれかの表面温度を例えば２００℃以上の所定温度に制御することが可能になる。
【００１７】
請求項４においては、請求項３において、前記熱伝達構造が炉壁面に形成された熱媒体流通可能なジャケットであり、該ジャケット内の熱媒体が前記炉壁面に沿って流通する整流板が設けられているものである。
整流板によりジャケット内の炉壁面側に熱媒体が流通するようになり、炉壁面の温度が効果的に制御される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る廃棄物焼却方法を使用して温度制御する廃棄物焼却炉の概略構成図、図２は、図１における廃棄物焼却炉の火格子部分の拡大断面図、図３は、図１における廃棄物焼却炉の炉下部側壁部分の拡大断面図である。
【００１９】
まず、図１により、廃棄物焼却炉Ｂついて説明する。温度制御される部分のある廃棄物焼却炉Ｂと熱媒体熱交換器２を中心とする温度制御装置Ｃとで構成されている。
【００２０】
廃棄物焼却炉Ｂは、廃棄物が燃焼させられる炉本体１と、その下部に設けられた灰出室２と、炉本体１の下部と前記灰出室２の境に炉底を形成する火格子３とを備える。
【００２１】
炉本体１には、被焼却物（廃棄物）１が供給される投入口１５と、押込送風機１１から送られる空気の供給口１７と、燃焼用の廃油バーナ１６と、助燃用の助燃バーナ１９と、煙道に通ずる排ガス８の排出口１８とが設けられている。
【００２２】
炉本体１の炉下部Ｄは、被焼却物に接触する部分であり、図３に示すように、熱伝達構造Ｄとなっている。この熱伝達構造Ｄを備える炉下部側壁は、被焼却物投入口１５から下であって、火格子３までの間に形成されている。鉄板製の炉内壁２１と、鉄板製の炉外壁２２との間に、熱媒体用のジャケット２３が形成され、炉内壁２１に沿った整流板２４により炉内壁２１に沿った通路２３ａが形成されている。ジャケット２３の下方の熱媒体入口２５から入った熱媒体は、通路２３ａを通り、ジャケット２３の上方の熱媒体出口２６から出る。整流板２４により、ジャケット２３内の熱媒体が炉内壁２１に沿って流通するようになり、炉下部側壁を構成する炉内壁２１の表面が熱媒体の温度まで冷却される。
【００２３】
また、炉内壁２１即ち炉下部側壁には、その表面温度を検出する温度センサー（温度検出手段）２７が設けられている。
なお、炉外壁２２の外周には断熱材１３と鉄皮１４が被せられている。図１に戻り、炉本体１の炉上部は、内面が耐火物１２で形成され、耐火物１２の外周に断熱材１３と鉄皮１４が被さる構造である。
【００２４】
火格子２は、炉内部空間２０とその下部の灰出室１９との境に炉底蓋を兼ね、下部灰出室１９に向かって観音開きする１対の階段状の火格子部分３１、３２とで構成されている。各火格子部分３１，３２には、押込送風機１１から空気が導入されるようになっている。そして、各火格子部分３１，３２の階段立ち上がり部分に開口する吹き出し口３１ａ，３２ａから燃焼用空気が炉内部空間２０に向かって供給される。
【００２５】
各火格子部分３１，３２の階段水平部分である被焼却物接触部分の内面には、熱伝達構造Ｅが形成されている。この熱伝達構造Ｅは、図示例では、前記内面に熱媒体が循環するチューブ３２が熱伝達可能に取り付けられたものである。
また、火格子部分３１，３２のいずれか一方の前記内面にその表面温度を検出する温度センサー（温度検出手段）３４が取り付けられている。
前記熱伝達構造Ｄ及び前記熱伝達構造Ｅにより、温度制御を行う場所は、被焼却物が投入口から火格子上に積載され、燃焼する際の被焼却物と炉壁が接触する所であり、前記熱伝達構造Ｄ及び前記熱伝達構造Ｅが設けられる炉下部は少なくともこの接触範囲に設けられる。好ましくは、前記熱伝達構造Ｄ及び前記熱伝達構造Ｅにより温度制御を行う場所が、炉高の下から１０〜２０％までの高さに設けられる。
【００２６】
上述した構造の廃棄物焼却炉Ｂにあっては、被焼却物投入口１５より投入される被焼却物は、廃棄物焼却炉Ｂの内壁に沿って、火格子３に落ち、燃焼を開始し、熱分解されて、ガス化し、焼却炉Ｂの上部に設けられている排ガス排出口１８より炉外に排出される。また、火格子３の上に溜まった灰は、火格子３が灰出室２に向かって開くことにより、灰出室２に排出される。
【００２７】
温度制御装置Ｃは、熱媒体交換器４１と、熱媒体交換器４１により熱伝達構造Ｄ，Ｅに循環される熱媒体の温度調整のための冷媒循環装置４３と、電気ヒータ４４と、冷媒循環装置４３と電気ヒータ４４とを駆動する温度制御部４５とを備えて成る。冷媒循環装置４３は、冷媒供給用のポンプ４３ａと、冷媒の供給量を調整する流量弁４３ｂとを備えて成る。また、温度制御部４５は、火格子の表面温度を検出する温度センサー３４と、炉下部側壁の表面温度を検出する温度センサー２７に接続され、冷媒循環装置４３と電気ヒータ４４とを制御し、所定温度の熱媒体が熱伝達構造Ｄ，Ｅに循環される構造となっている。
【００２８】
温度制御装置Ｃに用いられる熱媒体は、シリコンオイル等の油、加熱蒸気が用いられ、２００〜４５０℃の温度制御が可能なものが用いられる。そのため、これら熱媒体を循環させる熱媒体交換器４１により、熱伝達構造Ｄ，Ｅの表面温度が２００〜４５０℃に制御される。
【００２９】
図４に、上述した廃棄物焼却炉Ｂが組み込まれた廃棄物焼却システムを説明する。被焼却物入口１６に至る廃棄物は、供給機５１、シール機構５２、耐熱ゲート５３を経て炉本体１内に供給される。これにより、廃棄物は炉本体１に外気とシールされた状態で供給可能となっていま。また、灰出室２からの灰は、シール機構５５を経て排出される。これにより、灰は炉本体１から外気とシールされた状態で排出可能となっている。また、排ガス排出口１８からの排ガスは、助燃バーナ５６ａが備えられた二次燃焼室５６と、ガス冷却室５７と、フィルター類５８を経て誘引送風機５９で吸引される。この吸引送風機５９の吸引量と、押込送風機１１の送風量とのバランスにより、炉本体１内は所定の負圧に維持される。
【００３０】
上述した廃棄物焼却炉Ｂで焼却処理される廃棄物は、原子力発電所等において発生する、塩化ビニールシート、ガムテープ、ネオプレン製グローブ等の灰分が多い、放射性の雑固体廃棄物である。このような雑固体廃棄物は、減容化のために焼却した後、焼却後の灰をドラム缶に詰めて保管される。
【００３１】
上述した廃棄物焼却炉Ｂによる前記雑固体廃棄物の焼却方法を以下に説明する。図４における廃棄物処理装置のフロー図から説明する。供給機５１から供給された雑固体廃棄物は炉本体１内の固定床火格子３の上に落下する。供給された雑固体廃棄物は、炉本体１内の廃油バーナ１６や助燃バーナ１９により、あるいは、すでに投入され燃焼を開始している被焼却物により着火され、燃焼する。
【００３２】
このとき、炉本体１の炉下部側壁あるいは火格子３の温度制御のために、熱媒体と熱交換器４１を使用する。燃焼に必要な空気は押込送風機１１により火格子３を通過して炉本体１の内部に供給される。この火格子３上で乾燥・着火・熱分解・部分燃焼した燃焼ガスと未燃焼混合ガスは炉本体１の上部に流れ、２次空気により燃焼し、外部へ排出され、２次燃焼室５６に供給される。排ガスは、２次燃焼室５６の助燃バーナ５６ａにより高温で燃焼され、ある一定時間保持され、有害物質（例えばＤＸＮ）の熱的分解、また、炉本体１内で燃焼しきれなかった微量の未燃物（例えばＣＯ）が完全に燃焼される。その後、ガス冷却室５７で急激に２００℃以下に減温され、プレフィルタ、へパフィルタなどの高性能のフィルタ類５８で除塵され、誘引送風機５９により屋外に排出される。一方、火格子３上に溜まった灰は、灰出し室２に落とされる。
【００３３】
上述した廃棄物焼却方法では、雑固体廃棄物が焼却処理中、炉下部側壁と火格子３に堆積する。この炉下部側壁である炉内壁２１と火格子３の表面温度が温度制御される。その温度制御範囲は、２００〜４５０℃、好ましくは２００〜３５０℃である。この温度範囲では、炉下部側壁である炉内壁２１と火格子３の低温腐食が防止されるとともに、炉下部側壁である炉内壁２１と火格子３の高温腐食とこれら表面へのクリンカ堆積が防止される。
また、本廃棄物焼却方法は、炉内を厳密に負圧管理して運転する必要のある放射性廃棄物の焼却に特に有効であり、炉下部側壁である炉内壁２１と火格子３の温度制御を行うことで炉内圧力の安定操業にも貢献する。
【００３４】
上述した実施形態の廃棄物焼却方法及び廃棄物焼却装置は以下のように変更して実施することができる。
炉下部側壁と火格子３の両方に、表面温度の制御手段を付与するものであったが、炉下部側壁だけ、又は火格子３だけに上述した表面温度制御手段を付与するものであってもよい。炉下部側壁又は火格子３のいずれかが温度制御されると、炉下部に溜まる灰の温度が制御され、温度制御されない側の炉下部側壁と火格子３の表面温度が下がり、上述した低温腐食と高温腐食の両方がある程度発揮される。
【００３５】
炉下部側壁である炉内壁２１と火格子３の表面の熱伝達機構は、ジャケット、パイプの他、種々の形態のものが使用できる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１〜４に係る本発明は、前記火格子の表面、又は、被焼却物が接触する炉下部側壁の表面、又は、前記火格子及び前記炉下部側壁のいずれか所定温度に制御されるように構成したので、酸露点以上の温度でもって低温腐食領域をクリアし、高温腐食が進呈する温度以下とし、且つ壁面に付着するガラスが軟化することがなく、クリンカ生成が解消されると同時に低温腐食、高温腐食が回避でき、保守に係る手間を大幅に省くことができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物焼却方法を使用して温度制御する廃棄物焼却炉の概略構成図である。
【図２】図１における廃棄物焼却炉の火格子部分の拡大断面図である。
【図３】図１における廃棄物焼却炉の炉下部側壁部分の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る廃棄物焼却炉のシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
Ａ    廃棄物焼却システム
Ｂ    廃棄物焼却炉
Ｃ    温度制御装置
Ｄ    炉下部側壁の熱伝達機構
Ｅ    火格子の熱伝達機構
１    炉本体
２    灰出室
３    火格子
４    熱媒体熱交換器
２１    炉内壁（炉下部側壁）
２７    温度センサー（温度検出手段）
３４    温度センサー（温度検出手段）
【図１】
2004257671.tif 000003
【図２】
2004257671.tif 000004
【図３】
2004257671.tif 000005
【図４】
2004257671.tif 000006