(57)【要約】【課題】  湯口付近の耐火物の損傷を抑制しつつ、湯口温度を高めてスラグの排出を促すことができる灰分溶融炉における湯口の温度制御方法を提供する。【解決手段】第1の発明では、灰分溶融炉１の湯口２を常時は所定熱量のバーナ３により加熱するとともに、スラグが排出されにくくなった場合には、燃料供給量は増加させずに燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガス中の酸素濃度を増加させることにより、湯口温度を上昇させる。第２の発明では、廃棄物の可燃分の一部をガス化する灰分溶融炉の湯口を、常時は所定量の燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガスを供給してガス化された可燃分を燃焼させることにより加熱するが、スラグが排出されにくくなった場合には、酸素以外の成分を減少させることにより湯口温度を上昇させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物の灰分溶融炉におけるスラグ出湯用の湯口を、常時は所定熱量のバーナにより加熱してスラグを安定して排出できる温度に維持するとともに、スラグが排出されにくくなった場合には、バーナへの燃料供給量は増加させずに燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガス中の酸素濃度を増加させることにより、湯口温度を上昇させることを特徴とする灰分溶融炉における湯口の温度制御方法。
【請求項２】
廃棄物の灰分を溶融してスラグ化すると同時に、廃棄物の可燃分の一部をガス化する灰分溶融炉におけるスラグ出湯用の湯口を、常時は所定量の燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガスを供給してガス化された可燃分を燃焼させることにより加熱してスラグを安定して排出できる温度に維持するとともに、スラグが排出されにくくなった場合には、燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガス中の酸素濃度を増加させることにより、湯口温度を上昇させることを特徴とする灰分溶融炉における湯口の温度制御方法。
【請求項３】
酸素混合ガス中の酸素以外の成分を減少させることにより、湯口温度を上昇させることを特徴とする請求項１または２に記載の灰分溶融炉における湯口の温度制御方法
【請求項４】
湯口をカメラにより監視し、撮影された湯口の温度分布または湯口の開口面積によりスラグの排出状況を判断することを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載の灰分溶融炉における湯口の温度制御方法。
【請求項５】
スラグの単位時間当たりの排出量の変化によりスラグの排出状況を判断することを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載の灰分溶融炉における湯口の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の灰分溶融炉における湯口の温度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみや下水汚泥などの廃棄物の処理方法として、廃棄物を焼却しその焼却灰を高温の灰分溶融炉でスラグ化する方法が実用化されている。また廃棄物に含まれる可燃分から熱量を回収するために、廃棄物の灰分を溶融してスラグ化すると同時に、廃棄物の可燃分の一部をガス化する方法も実用化されている。本明細書においては、これらの方法に用いられる灰分を溶融してスラグ化する炉を、灰分溶融炉と呼ぶものとする。
【０００３】
これらの灰分溶融炉においては、１２００℃以上の高温で廃棄物の灰分を溶融してスラグとしたうえ、スラグ出湯用の湯口から排出して水砕スラグとしている。湯口の閉塞を防止するために、バーナによって湯口温度は一定温度に維持されており、また特許文献１に示すように熱画像カメラを用いた湯口監視も行われている。このバーナの発生熱量は湯口周辺からの放熱量とバランスするように設定されており、またその温度は湯口付近の耐火物の損傷を避けるために、必要以上の高温にならないように設定されている。
【０００４】
ところが、廃棄物の性状に応じて焼却灰の組成も変化し、灰分溶融炉への投入量自体も変化することがある。このため湯口温度を一定に保っているにもかかわらず、運転中に湯口が閉塞傾向となってスラグが排出されにくくなる場合がある。このような場合、従来はバーナへの燃料供給量及び燃焼空気供給量を増加させることにより湯口への供給熱量を増加させ、湯口温度を高めてスラグの排出を促していた。
【０００５】
しかしこのような従来法によると、湯口周辺からの放熱量よりも多量の熱量が供給されるために湯口のみならずその周辺全体の温度が定常時よりも上昇する。その結果、湯口付近の耐火物の損傷が加速され、設計寿命に達する前に炉の補修が必要となるおそれがあった。
【特許文献１】特許第３２８０３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、運転中に湯口が閉塞傾向となってスラグが排出されにくくなった場合に、湯口付近の耐火物の損傷を抑制しつつ、湯口温度を高めてスラグの排出を促すことができる灰分溶融炉における湯口の温度制御方法を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた第1の発明は、廃棄物の灰分溶融炉におけるスラグ出湯用の湯口を、常時は所定熱量のバーナにより加熱してスラグを安定して排出できる温度に維持するとともに、スラグが排出されにくくなった場合には、バーナへの燃料供給量は増加させずに燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガス中の酸素濃度を増加させることにより、湯口温度を上昇させることを特徴とするものである。
【０００８】
また同一の課題を解決するためになされた第２の発明は、廃棄物の灰分を溶融してスラグ化すると同時に、廃棄物の可燃分の一部をガス化する灰分溶融炉におけるスラグ出湯用の湯口を、常時は所定量の燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガスを供給してガス化された可燃分を燃焼させることにより加熱してスラグを安定して排出できる温度に維持するとともに、スラグが排出されにくくなった場合には、燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガス中の酸素濃度を増加させることにより、湯口温度を上昇させることを特徴とするものである。
【０００９】
何れの発明においても、酸素混合ガス中の酸素以外の成分を減少させることにより、湯口温度を上昇させることができる。また何れの発明においても、湯口をカメラにより監視し、撮影された湯口の温度分布または湯口の開口面積によりスラグの排出状況を判断することができ、スラグの単位時間当たりの排出量の変化によりスラグの排出状況を判断することもできる。
【発明の効果】
【００１０】
第1の発明によれば、スラグが排出されにくくなった場合に湯口への燃料供給量は増加させずに燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガス中の酸素濃度を増加させることにより、湯口温度を上昇させることができる。また第２の発明では、常時は所定量の酸素混合ガスを供給しガス化された可燃分を燃焼させることにより湯口の加熱を行っているが、スラグが排出されにくくなった場合に燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガス中の酸素量は一定に保ったまま窒素などの成分を減少させ、湯口への供給熱量を増加させることなく湯口温度を上昇させることができる。このためこれらの発明によれば、運転中に湯口が閉塞傾向となってスラグが排出されにくくなった場合に、湯口温度を高めてスラグの排出を促すことができ、しかも供給熱量は増加させないので湯口付近の耐火物の損傷を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施形態を示す。
図１は第１の発明の実施形態を示すもので、１は廃棄物の灰分溶融炉、２はその下端に設けられたスラグ出湯用の湯口である。この実施形態の灰分溶融炉１は例えば廃棄物の焼却灰を高温に加熱して溶融スラグとする炉であり、溶融スラグは湯口２から下方の水封コンベヤ（図示せず）などに連続的に排出されるようになっている。
【００１２】
この湯口２の側方下部には、湯口加熱用のバーナ３と湯口温度計４とが設置されている。このバーナ３には燃料供給用配管５から燃料が供給され、また燃焼空気供給用配管６から燃焼用酸素混合ガスまたは燃焼用空気が供給されている。燃料の供給量は、バーナ３の燃焼熱によって湯口温度がスラグを安定して排出できる温度に維持される一定流量に保たれている。換言すれば、バーナ３への燃料供給量は定常運転状態において、湯口周辺からの放熱量とバランスするように常に一定に保たれている。
【００１３】
しかし、何らかの原因により湯口２からスラグが排出されにくくなったと判断された場合には、燃料供給用配管５からバーナ３への燃料供給量は増加させず、流量制御器７により制御弁８を制御し、バーナ３へ送られる燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガス中の酸素濃度を増加させる。この結果、燃料供給量は一定であってもバーナ３の燃焼温度が高まる。例えば、酸素濃度が２１％である場合には理論燃焼温度は２２００℃であるが、酸素濃度が４０％では理論燃焼温度は３８００℃、６０％では５１４０℃に達する。なお燃料供給用配管５から酸素と空気の混合気を供給する場合には、制御弁８と制御弁９とを同時に制御して酸素濃度を調整する。
【００１４】
このようにしてバーナ３の燃焼温度を上昇させると湯口温度が上昇し、スラグを軟化させて湯口２からの排出が促進される。しかしバーナ３への燃料供給量は一定であるから、湯口付近への供給熱量のトータル値は増加しない。このため従来のようにバーナ３への燃料供給量を増加させて燃焼温度を高めた場合よりも、湯口付近の耐火物の損傷を防止することができる。なお、湯口２からのスラグの排出状況は湯口温度計４により監視するほか、次の実施形態に示すようなさまざまな方法で監視することができる。
【００１５】
図２は第２の発明の実施形態を示すもので、この実施形態の灰分溶融炉１０は、廃棄物の灰分を溶融してスラグ化すると同時に、廃棄物の可燃分の一部をガス化する灰分溶融炉である。そしてこの場合には酸素ノズル１１が湯口２の炉内側に設けられており、常時は所定濃度、所定量の燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガスを供給している。ガス化された可燃分は供給された酸素と反応して湯口付近で燃焼し、湯口２を加熱してスラグを安定して排出できる温度に維持している。
【００１６】
この実施形態の場合には、可燃分は炉内に多量に存在しているので、酸素ノズル１１から供給される燃焼用空気または燃焼用酸素混合ガス中の酸素量によって発熱量が規制されている。そこでスラグが排出されにくくなったと判断された場合には、酸素量は一定に保ったまま、酸素混合ガス中の酸素以外の成分、例えば窒素量を減少させる。この結果、酸素混合ガス中の酸素濃度が高まり、燃焼温度が上昇するので湯口温度を上昇させることができ、スラグを軟化させて湯口２からの排出が促進される。しかし炉内への酸素供給量は一定であるから、燃焼熱量のトータル値は増加しない。このため第１の発明と同様に、湯口付近の耐火物の損傷を防止することができる。
【００１７】
なお、図２の実施形態では酸素と窒素との混合気を酸素ノズル１１に供給しているが、窒素の代わりに空気を用いることも可能である。ただしその場合には空気中の酸素量を考慮して酸素供給量を同時に制御し、炉内に供給される酸素量のトータル値を一定に保つ必要がある。
【００１８】
前記したように湯口２の監視方法はさまざまである。図２には４種類の監視方法が図示されている。その一つは、湯口２を熱画像カメラなどのカメラ１２により監視する方法である。この実施形態ではカメラ１２により撮影された湯口２の画像をコンピュータ１３により画像処理し、撮影された湯口２の温度分布または湯口２の開口面積によりスラグの排出状況を判断する。その出力は窒素供給量調整手段１４に送られ、上記のような制御が行われる。
【００１９】
また、スラグの単位時間当たりの排出量の変化によりスラグの排出状況を判断することもできる。例えば図２に示すように計量コンベヤ１５を用いて単位時間当たりのスラグ排出量を測定する方法、計量コンベヤ１５の後段のホッパー１６の重量により単位時間当たりのスラグ排出量を測定する方法、ストッカ１７内に蓄積されるスラグ高さの変化をセンサ１８により測定し、単位時間当たりのスラグ排出量を測定する方法などを採用することができる。これらの各種センサの出力は窒素供給量調整手段１４に送られ、前記のような制御が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の発明の実施形態を示す制御系統図である。
【図２】第２の発明の実施形態を示す制御系統図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  灰分溶融炉
２  湯口
３  バーナ
４  湯口温度計
５  燃料供給用配管
６  燃焼空気供給用配管
７  流量制御器
８  制御弁
９  制御弁
１０  灰分溶融炉
１１  酸素ノズル
１２  カメラ
１３  コンピュータ
１４  窒素供給量調整手段
１５  計量コンベヤ
１６  ホッパー
１７  ストッカ
１８  センサ
【図１】
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【図２】
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