(57)【要約】【課題】  溶融スラグの品質を安定させる。【解決手段】  不燃物の粉流体を高温で溶融して溶融スラグ化し、該溶融スラグを炉底部５に形成された開口６から排出する溶融炉１において、前記開口を包囲して複数の堰１１、１２を間隔を空けて設け、前記各堰に互いに位置をずらしてそれぞれ切り欠き１４、１６を設け、炉壁伝いに流下してきた溶融スラグの流れを複数の堰１１、１２により蛇行させ、炉底部の開口から排出されるまでの滞留時間を長くして十分に溶融させ、混合を促進することにより、緻密で堅固な構造体を有し、強度や耐酸性等の品質にばらつきのない溶融スラグを得る。【選択図】    図１ 
2005201597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不燃物の粉流体を高温で溶融して溶融スラグ化し、該溶融スラグを炉底部に形成された開口から排出する溶融炉において、前記開口を包囲して前記炉底部に複数の堰を間隔を空けて設け、前記各堰に互いに位置をずらしてそれぞれ切り欠きを設けてなることを特徴とする溶融炉。
【請求項２】
前記溶融炉は、熱分解設備から供給される熱分解ガスを燃焼し、該燃焼熱で前記熱分解ガスに含まれる不燃物を溶融することを特徴とする請求項１に記載の溶融炉。
【請求項３】
前記溶融炉は、前記熱分解設備で生成された熱分解残渣の可燃物を燃焼し、該燃焼熱で前記可燃物に含まれる不燃物を溶融することを特徴とする請求項２に記載の溶融炉。
【請求項４】
前記溶融炉は、前記炉底部に連通させて立ち上げて設けられた煙道を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の溶融炉。
【請求項５】
前記煙道内に、空気が通流される複数の伝熱管からなる空気加熱器が設けられてなることを特徴とする請求項4に記載の溶融炉。
【請求項６】
前記溶融炉は、前記炉底部と溶融室との間に２次燃焼室を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の溶融炉。
【請求項７】
前記溶融炉は、前記炉底部に連通させて立ち上げて設けられた2次燃焼室を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不燃物の粉流体を高温で溶融させて溶融スラグ化する溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物などの処理設備においては、例えば、廃棄物を熱分解して発生する熱分解ガスを燃焼すると共に、その熱分解ガスに含まれる、あるいは同伴する飛灰などの不燃物の粉流体を高温で溶かして、取り扱いが容易で、かつ建材などの骨材に有効利用できる溶融スラグを生成することが行われている（特許文献1）。この特許文献1に記載の技術によれば、燃焼溶融炉の炉壁に付着した不燃物等が、高温（例えば、１３００℃）に加熱されて溶融し、その溶融スラグが炉壁を伝って流下し、炉底部に設けられたスラグ排出口から炉外に排出され、冷却凝固されて固体の溶融スラグが生成される。
【０００３】
同様に、廃棄物の燃焼処理または熱分解処理する廃棄物処理設備から排出される灰などの不燃物の粉流体、あるいは排水処理から発生する汚泥を燃焼溶融して溶融スラグ化することが行われている（特許文献２等）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１７９２１号公報
【特許文献２】特開平３−２６３５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された燃焼溶融炉においては、溶融スラグが排出される炉底部の開口の周りに堰を設け、その堰の一部を切り欠いて、切り欠き部から開口まで溝状の誘導路を形成し、堰の周りに流下してきた溶融スラグを一箇所の誘導路を伝わせて排出させることにより、溶融スラグの量が少ないときでも、スムーズに排出させることが提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術は、固化された溶融スラグの強度や耐酸性等の品質のばらつきを低減することについて配慮されていない。すなわち、溶融スラグは、溶融後の滞留時間が十分であれば、比較的緻密で堅固な構造体に生成されるが、溶融後の滞留時間が不十分な場合は、強度や耐酸性等の品質にばらつきが生ずる場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、溶融スラグの品質を安定させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、溶融スラグ化する不燃物の組成、溶融部の温度、溶融炉内における滞留時間などによって、溶融スラグの品質が変動することを知見した。これらの変動要因に対応するため、本発明の溶融炉は、不燃物の粉流体を高温で溶融して溶融スラグ化し、該溶融スラグを炉底部に形成された開口から排出する溶融炉において、前記開口を包囲して複数の堰を間隔を空けて設け、前記各堰に互いに位置をずらしてそれぞれ切り欠きを設けてなることを特徴とする。
【０００９】
このように構成することにより、炉壁伝いに流下してきた溶融スラグは、最も外側の堰の外周に堰き止められて滞留した後、その最外堰の切り欠き部に回ってから内側の堰によって堰き止められて滞留する。このようにして、互いに位置をずらして設けられた切り欠きから順次内側の堰を回って最終的に炉底部の開口から排出されるまで、炉底部に滞留される。その間に、溶融炉の輻射熱により加熱されて十分に溶融され、混合も促進されるため、緻密で堅固な構造体の溶融スラグが生成される。したがって、強度や耐酸性等の品質にばらつきのない溶融スラグを得ることができる。
【００１０】
すなわち、一般に、溶融スラグを構成する主成分はシリカであるが、シリカが十分に溶融された後、固化された場合、シリカの網目結合が均一に形成されるから、強度が高く、且つ耐酸性に優れた緻密で堅固な構造体の溶融スラグが生成されるのである。目安としては、炉底部における滞留時間を１０分以上とすることが好ましい。しかし、これはあくまでも目安であり、要は、炉底部の雰囲気温度、滞留時間、溶融スラグの組成によって決めるべきである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶融スラグの品質を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。図１、図２に本発明の溶融炉の一実施の形態の構成図を示す。図２に本実施形態の燃焼溶融炉の全体構成の断面図を示し、図１（Ａ）に本発明の特徴部の溶融スラグの排出口周りの平面図を、同図（Ｂ）に、図（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図を示す。
【００１３】
図２において、燃焼溶融炉１は縦型円筒状に形成され、図示していない熱分解設備から熱分解ガスが、頂部に設けられたバーナ２に供給されるようになっている。また、バーナ２には、燃焼用空気が供給されるようになっている。燃焼溶融炉１の底部には、燃焼排ガスを抜き出す煙道３が炉底部に連通され、鉛直方向に立ち上げて設けられている。煙道３内には、空気が通流される複数の伝熱管からなる空気加熱器４が設けられている。一方、煙道３と燃焼溶融炉１の連通部の炉底部５に、溶融スラグを排出するスラグ排出口６が設けられている。スラグ排出口６は、傾斜させて形成された底壁の最も低い位置に開口されている。燃焼溶融炉１、煙道３、炉底部５およびスラグ排出口６の内壁は、耐熱材で被覆されている。
【００１４】
スラグ排出口５は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、底壁の最も低い位置に排出口６が開口され、スラグ排出口６を取り囲んで、耐熱材により形成された内堰１１と外堰１２が設けられている。なお、図１（Ａ）において、上が燃焼溶融炉１側に向いており、下が煙道３側に向いているものとする。内堰１１は、堰の一部を切り欠いて馬蹄形に形成され、その内側壁がスラグ排出口６にあわせて形成されている。外堰１２は、内堰１１の外側に配置され、堰の一部を切り欠いてＵ字状に形成されている。外堰１２の切り欠き部１４と内堰11の切り欠き部１６は、本実施形態では位相を１８０度ずらして、つまり互いに位置をずらして配置されている。
【００１５】
このように構成される本実施形態の動作を次に説明する。図２において、熱分解ガスと燃焼用空気がバーナ２に供給されて燃焼されると、燃焼溶融炉１内に旋回流が形成され、燃焼排ガスが炉底から煙道３を通して図示していない廃熱回収ボイラなどに導かれる。図示を省略したが、燃焼溶融炉１の側壁には適宜２次、３次空気が供給されるようになっている。このようにして、燃焼溶融炉１内に高温（例えば、１３００℃）の燃焼溶融域が形成されると、熱分解ガスに同伴して炉内に供給された飛灰などの不燃物の粉流体は、旋回流によって炉壁に捕捉され、炉壁面に捕捉された不燃物は、溶けて溶融スラグ化され、炉壁面を伝って炉底部５に流下する。炉底部５に流下した溶融スラグは、外堰１２または内堰１１によって流れが遮られ、それらの堰１１、１２の外側に滞留する。外堰１２の外側に溜まった溶融スラグは、炉底部５の傾斜に沿って流れ、図示矢印１３に示すように、外堰１２の切り欠き部１４から内堰１１の外周に流れ込む。内堰１１と外堰１２の間に滞留した溶融スラグは、図示矢印１５に示すように、内堰１１の外周を回って、内堰１１の切り欠き部１６に達する。この切り欠き部１６に達した溶融スラグは、切り欠き部１６の底部に形成された例えばＶ溝を伝ってスラグ排出口６から炉外に排出される。スラグ排出口６に連結された排出管１７の先端は、図示していないが、スラグ回収槽に張られた水中に没して設けられ、スラグ排出口６から流下される溶融スラグは、水中に落下して急激に冷却されて固化されるようになっている。なお、溶融スラグの冷却固化方法は、これに限らないのは言うまでもない。
【００１６】
以上説明したように、本実施形態によれば、内堰１１を包囲して外堰１２を設けたことから、炉壁を流下してきた溶融スラグが、直接、切り欠き部１６に達してスラグ排出口６から排出される流れを遮り、少なくとも内堰１１の外周を回ってから切り欠き部１６に達する流れとなる。したがって、炉底に達してからスラグ排出口６に達するまでの時間、炉底部５に滞留することになり、その間に炉壁からの輻射熱を受けて、溶融スラグが十分に溶融するとともに、混合も促進される。その結果、溶融スラグを構成する主成分のシリカが十分に溶融されるとともに、成分の均一化も図れることから、固化された溶融スラグのシリカの網目結合が均一に形成され、強度が高く、且つ耐酸性に優れた緻密で堅固な構造体の溶融スラグを得ることができる。
【００１７】
なお、炉底部における滞留時間を１０分以上とすることが好ましい。例えば、図３に示すように、外堰１２の外側に、さらに外堰１８を設け、溶融スラグの流れを蛇行させることにより、滞留時間を長くすることができる。
【００１８】
また、上記実施形態では、炉底部５の上部の煙道３に、空気加熱器４を配置していることから、空気加熱器４を構成する伝熱管に付着した飛灰が溜まって、炉底部５に落下してくることがある。この場合、飛灰が溶融スラグに混ざると、溶融スラグの組成変動の原因となるが、本実施形態のように、外堰１２を設けることによって、スラグ排出口６に達するまでに飛灰が十分溶融されるとともに、溶融スラグの組成の均一化も図れることから、溶融スラグの品質を安定化することができる。
【００１９】
また、上記実施形態では、熱分解ガスのみを燃焼して、そのガスに同伴する不燃物の粉流体を溶融スラグ化することについて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、熱分解設備で生成された熱分解残渣の可燃物（例えば、熱分解カーボン）を燃焼し、その燃焼熱で可燃物に含まれる不燃物を溶融することも可能である。さらに、煙道３の下流側で捕捉される飛灰を燃焼溶融炉１に投入して溶融スラグ化することもできる。
【００２０】
また、上記実施形態では、炉底部５と１次燃焼室との間に2次燃焼室を有する例を説明したが、本発明はこれに限らず、溶融スラグを形成して炉底部から排出する構成を備えた、例えば特許文献２に記載の形式の溶融炉にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の燃焼溶融炉の一実施の形態の構成図である。
【図２】図１の実施形態のスラグ排出口周りの詳細図であり、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図３】本発明の特徴部に係るスラグ排出口周りの他の実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  燃焼溶融炉
２  バーナ
３  煙道
４  空気加熱器
５  炉底部
６  スラグ排出口
１１  内堰
１２、１８  外堰
１４、１６  切り欠き部
【図１】
2005201597.tif 000003
【図２】
2005201597.tif 000004
【図３】
2005201597.tif 000005