(57)【要約】      （修正有）【課題】  炉底における溶融スラグの状態を改善することにより、溶融スラグからメタルを分離し、高品位のスラグを生産できるコークスベッド式溶融処理装置の提供。【解決手段】  コークスベッド式溶融処理装置をなす溶融炉１において、炉底３０に、スラグ出湯口３２とメタル出湯口３３とを上下２段に設けるとともに、１対の炉底羽口３４を設け、各炉底羽口からの送風方向を、平面視において炉底の中心Ｏに対して外側にオフセットさせる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理物及びコークスを溶融炉内に投入し、炉内で処理物を溶融処理するコークスベッド式溶融処理装置であって、炉底に、スラグ出湯口とメタル出湯口とを上下２段に設けるとともに、炉底へ送風する炉底羽口を設けたことを特徴とするコークスベッド式溶融処理装置。
【請求項２】
各炉底羽口からの送風方向が、平面視において炉底の中心に対して外側にオフセットするように複数の炉底羽口を設けたことを特徴とする請求項１記載のコークスベッド式溶融処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークスベッド式溶融処理装置であって、溶融処理したスラグからこのスラグ中に含まれるメタルを分離し、高品位のスラグを生成するコークスベッド式溶融処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼却灰等を溶融処理してスラグとするために、塊状とした処理物をコークスと共に溶融炉内に投入し、炉内で処理物を溶融処理するコークスベッド式溶融処理装置が用いられている。図６に示すように、溶融炉１０１は、炉頂１１０、炉体１２０及び炉底１３０とからなる構造物であり、この構造物がフレーム１４０によって支持されている。
炉頂１１０には、投入口１１１及びダブルダンパ装置１１２が設けられている。ダブルダンパ装置１１２は、投入口１１１から処理物Ｂ及びコークスＣを溶融炉１０１内に投入する際に、溶融炉１０１内からガスが大気放出されることを防止する。
【０００３】
炉体１２０は炉頂１１０の下にあって縦長円筒形状をなしており、炉体１２０の上方側壁には複数の排気孔１２０ａが等間隔で開口し、これらの排気孔の周囲を取り囲んで煙道１２１が形成され、煙道１２１には排ガス出口１２２が接続されている。
炉体１２０の中ほどには環状ダクト１２３が設けられており、環状ダクト１２３から複数の炉体羽口送風管１２４が突設されている。各炉体羽口送風管１２４の先端の吐出口は、炉体１２０の下方に複数開設された炉体羽口１２５から炉体１２０内へそれぞれ挿通され、各吐出口は、炉体１２０の平面視において炉体１２０の中心Ｏ方向に向き、炉体１２０の正面視においてやや下方に向くように配置されている。環状ダクト１２３には、排ガスの経路に設けられた熱交換器（図示略）により昇温された空気と酸素とが混合されて供給され、この混合気体が各炉体羽口送風管１２４に分配されて、炉体羽口１２５から炉体１２０の中心Ｏに向かって送風される構成となっている。
【０００４】
炉底１３０は炉体１２０の下段にあり、スラグ出湯口１３２が設けられている。
炉底１３０の下部空間には、取鍋１５０が移動自在に配置され、スラグ出湯口１３２から出湯する溶融スラグＳｍを受容可能に構成されている。
このような溶融炉１０１は、炉頂１１０の投入口１１１から処理物Ｂ及びコークスＣが溶融炉１０１内に投入され、処理物Ｂ及びコークスＣが溶融炉１０１内に積層して充填される。炉体１２０内では、炉体羽口１２５近傍にあるコークスＣが、炉体羽口１２５から混合気体を送風されて燃焼し、この燃焼熱により処理物Ｂが溶融して溶融スラグＳｍとなる。燃焼状態にある炉体１２０の中心部のコークスＣは最も高温化しており、コークスＣ自体も燃焼・溶融し、溶融領域Ｚｍが炉体１２０内に形成されている。溶融スラグＳｍは、この溶融領域Ｚｍを通路として溶融炉１０１内を炉体１２０から炉底１３０へ向かって降下していく。
【０００５】
炉底１３０内にもコークスＣが充填されているが、炉底１３０内でコークスＣの大半は未燃焼状態にある。この未燃焼状態のコークスＣが上方で燃焼状態にあるコークスＣを支持している。一方、炉底１３０の中心部において、溶融スラグＳｍが通る狭い範囲にあるコークスＣは、溶融スラグＳｍの熱によって燃焼・溶融し、溶融領域Ｚｍを形成している。
溶融スラグＳｍは、溶融炉１０１内を降下して炉底１３０に到達し、スラグ出湯口１３２から出湯され、取鍋１５０に受けられ、徐冷後に粉砕され、路盤材等として利用される。
溶融処理される焼却灰等には、一般廃棄物から産業廃棄物まで多種多様な焼却残渣が混在しており、メタルＭが含有されている。このため、徐冷して破砕したスラグＳを路盤材として利用するためには、溶融スラグＳｍ中からメタルＭを除去し、出湯する溶融スラグＳｍの品位を上げることが要求される。
【０００６】
溶融炉から出湯する溶融スラグＳｍの品位を上げるために、比重差を利用して溶融スラグＳｍ中に混在する物質を分別する方法がある（特許文献１参照）。この分別方法では、図７に示すように、炉内にヒーター２３８が延出した直接通電式の溶融炉２０１において、炉体２２０の上下２箇所にスラグ出湯口２３２とメタル出湯口２３３とを設ける。そして、溶融スラグＳｍの液溜まりを炉体２２０の中ほどから下方にかけて形成し、比重差を利用して物質の分離を行っている。比重差を利用する分離では、ある程度の沈降時間をかけることが必要となるので、溶融炉２０１内の溶融スラグＳｍの液量に余裕を持たせること、すなわち、溶融スラグＳｍの液溜まりを大きく形成することが溶融スラグＳｍ中に混在する物質を分別するためには好ましい。
【特許文献１】特開昭５８―３０３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コークスベッド式溶融処理装置の溶融炉１０１において、比重差を利用して溶融スラグＳｍ中に混在する物質を分別する場合、溶融炉１０１内にある程度の溶融スラグＳｍの液溜まりを形成する必要があるが、炉体１２０から炉底１３０にかけて溶融炉１０１内の大半を溶融領域Ｚｍとすると、炉底１３０内で未燃焼状態のコークスＣが少なくなり、未燃焼状態のコークスＣによって上方のコークスＣや処理物Ｂを支持することが困難となる。このため、炉底１３０には一定量の未燃焼状態のコークスＣを存在させておく必要があり、図７の溶融炉２０１のように、溶融炉１０１内に延出するヒーターを用いて加熱し、炉底１３０内に大きな溶融領域Ｚｍを形成することはできない。したがって、炉底１３０内の溶融領域Ｚｍは溶融スラグＳｍが通る狭い範囲にしか形成されず、充分な液溜まりが形成されないので、溶融スラグＳｍ中からメタルＭを比重差により分別することが困難となり、炉底１３０の上下２箇所にスラグ出湯口とメタル出湯口とを設けても、高品位の溶融スラグＳｍを得ることができない。
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、炉底における溶融スラグの状態を改善することにより、溶融スラグからメタルを分離し、高品位のスラグを生産できるコークスベッド式溶融処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、その課題を解決するため、処理物及びコークスを溶融炉内に投入し、炉内で処理物を溶融処理するコークスベッド式溶融処理装置において、炉底に、スラグ出湯口とメタル出湯口とを上下２段にそれぞれ設けるとともに、炉底に送風する炉底羽口を設けている。
このコークスベッド式溶融処理装置は、炉底羽口から送風することにより、炉底における溶融領域が大きくなって溶融スラグの液溜まりの量も多くなり、比重差によって溶融スラグ中のメタルが沈降しやすくなり、上段のスラグ出湯口よりメタルが除去されて高品位となった溶融スラグを出湯し、下段のメタル出湯口より、溶融スラグから分離されたメタルを出湯することができる。
【０００９】
このコークスベッド式溶融処理装置において、複数の炉底羽口が炉底に設けられており、各炉底羽口からの送風方向が、平面視において炉底の中心に対して外側にオフセットさせると、炉底における溶融領域の分布が炉底の中心及びその近傍に広がって安定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコークスベッド式溶融処理装置は、炉底における溶融スラグの状態を改善することにより、溶融スラグからメタルを分離し、高品位のスラグを生産できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本実施の一形態に係るコークスベッド式溶融処理装置の溶融炉の一部を断面により示す正面図、図２は炉底の一部を破断した正面図、図３は炉底の平面図、図４は図３のＡ−Ｏ−Ｄ線縦断面図、図５は図３のＡ−Ｏ−Ｅ線縦断面図である。
図１に示すコークスベッド式溶融処理装置の溶融炉１は、炉底３０の構成を除いて従来のものと同様の基本的構成を有する。
すなわち、溶融炉１は、炉頂１０、炉体２０及び炉底３０とからなり、フレーム４０によって支持された構造物である。
炉頂１０には、処理物Ｂ及びコークスＣを溶融炉１内に投入可能とする投入口１１と、投入口１１から処理物Ｂを投入する際に溶融炉１内のガスが大気放出されることを防止するダブルダンパ装置１２とが設けられている。
【００１２】
炉頂１０の下にある縦長円筒形状の炉体２０は、その上方側壁に複数の排気孔２０ａが等間隔で開口し、これらの排気孔を周囲を取り囲む煙道２１に排ガス出口２２が接続されている。
炉体２０の中ほどにある環状ダクト２３からは、複数の炉体羽口送風管２４が突設されており、各炉体羽口送風管２４先端の吐出口が炉体２０下方に開設された炉体羽口２５から炉体２０内へ挿通され、各吐出口は炉体２０の平面視において炉体２０の中心Ｏ方向に向き、炉体２０の正面視においてやや下方に向くように配置されている。環状ダクト２３には、排ガスの経路にある熱交換器（図示略）で昇温された空気と酸素との混合気体が供給され、この混合気体が各炉体羽口送風管２４に分配されて、炉体羽口２５から炉体２０の中心Ｏに向かって連続送風可能に構成されている。
【００１３】
炉体２０の下段に炉底３０があり、炉底３０の下部空間には、取鍋５０が移動自在に配置されており、スラグ出湯口３２から出湯される溶融スラグＳｍやメタル出湯口３３から出湯されるメタルＭを取鍋５０に受けることが可能に構成されている。
図２ないし図５に示すように、炉底３０は円筒形状をなし、炉底３０の内側底面３１はなだらかに傾斜している。炉底３０の側壁にはスラグ出湯口３２とメタル出湯口３３とが上下２段に設けられており、スラグ出湯口３２の高さ位置はメタル出湯口３３の高さ位置よりも高く、メタル出湯口３３の高さ位置は内側底面３１の高さ位置とおおよそ一致している。炉底３０の平面視において、炉底３０の側壁上におけるスラグ出湯口３２及びメタル出湯口３３の各位置は、互いに炉底３０の周方向に離れている。
【００１４】
また、炉底３０の側壁には対をなす２つの炉底羽口３４が１８０°の間隔をあけて開設されており、各炉底羽口３４には炉底送風管３５がそれぞれ挿通されている。炉底送風管３５は二重管であり、この二重管の外側通路が空気供給管３６をなし、内側通路が酸素供給管３７をなす。炉底送風管３５は、流量調節弁（図示略）によって空気及び酸素の流量をそれぞれ独立して制御可能で、空気と酸素の混合気体を炉底３０内へ間欠送風可能に構成されている。各炉底羽口３４における炉底送風管３５は、送風方向が炉底３０の平面視において炉底３０の中心Ｏに対して外側に距離ｄだけオフセットし、炉底３０の正面視において炉体羽口２５の傾斜角度よりも小さな傾斜角度θで下方を向くように配置されている。
【００１５】
次にその作用について説明する。
炉頂１０の投入口１１から処理物Ｂ及びコークスＣが溶融炉１内に投入され、処理物Ｂ及びコークスＣが溶融炉１内に積層して充填される。炉体２０内では、炉体羽口２５近傍にあるコークスＣが、炉体羽口２５から混合気体を連続送風されて燃焼し、この燃焼熱により処理物Ｂが加熱されて溶融スラグＳｍとなる。燃焼状態にあるコークスＣの中心部は最も高温化しており、コークスＣ自体も燃焼・溶融し、コークスＣの溶融領域Ｚｍが炉体２０内に形成されている。溶融スラグＳｍは、この溶融領域Ｚｍを通路として溶融炉１内を炉体２０から炉底３０へ向かって降下していく。
【００１６】
炉底３０にもコークスＣが充填されており、炉底３０内の中心部において溶融スラグＳｍが通る範囲にあるコークスＣは、溶融スラグＳｍの熱によって溶融し、溶融領域Ｚｍを形成する。
対向する２つの炉底羽口３４の炉底送風管３５から空気と酸素の混合気体を炉底３０内へ間欠送風すると、炉底３０内でコークスＣの燃焼領域が炉底３０中心Ｏ近傍に広がり、炉底３０内の溶融領域Ｚｍも広がる。各炉底羽口３４から送風される混合気体の送風方向は、炉底３０の中心Ｏから距離ｄだけオフセットしているので、コークスＣの燃焼領域を炉底３０の中心Ｏ近傍に広げるとともに安定させることができ、溶融領域Ｚｍをも炉底３０の中心Ｏ近傍に広げるとともに安定させることができる。
【００１７】
炉底３０内で側壁内面近傍にあるコークスＣは、燃焼領域にあるコークスＣよりも温度が低く、未燃焼状態にある。これらの未燃焼状態にあるコークスＣが上方の燃焼状態にあるコークスＣを支持している。炉底羽口３４の送風は間欠に行われるので、溶融領域Ｚｍが必要以上に拡大し、構造部材としての未燃焼状態のコークスＣが燃焼・溶融されてしまうことはない。
【００１８】
したがって、炉底３０中心部の溶融領域Ｚｍに、ある程度大きな溶融スラグＳｍの液溜まりが形成される。この液溜まりにおいて、処理物Ｂに由来して溶融スラグＳｍ中に混在するメタルＭは、その比重が大きいので内側底面３１まで沈降し、液溜まり中の上方部分に高品位の溶融スラグＳｍが溜まる。また、対をなす炉底羽口３４から送風される混合気体の送風方向が、炉底３０の中心Ｏからオフセットしていることにより、混合気体が吹き付けられる溶融領域Ｚｍ内の溶融スラグＳｍが緩やかに旋回し、より有利なメタルＭの沈降条件が与えられることとなり、メタルＭの沈降が促進される。
【００１９】
炉底羽口３４の傾斜角度θは炉体羽口２５のそれよりも小さく設定されており、混合気体が溶融スラグＳｍの液溜りに直接吹き付けられることはない。したがって、溶融スラグＳｍ内でメタルＭの沈降に不利な乱流が発生することがない。
そして、炉底３０の側壁の上段側にあるスラグ出湯口３２から、高品位の溶融スラグＳｍが出湯して取鍋５０に入る。取鍋５０に入った溶融スラグＳｍは、徐冷後に粉砕されて、メタルＭが除去された高品位のスラグが得られ、路盤材等に利用可能となる。また、内側底面３１まで沈降したメタルＭは、内側底面３１の傾斜に従って流れてメタル出湯口３３から出湯する。
【００２０】
なお、本実施の形態において、対をなす２つの炉底羽口３４を周方向に１８０°の間隔をあけて炉底３０に開設しているが、炉底羽口３４の数が２つに限定されるものではなく、また、各炉底羽口３４の間隔が１８０°に限定されるものでないことは勿論である。例えば、開設する炉底羽口３４の数を３つとし、各炉底羽口３４から送風されるの混合気体の送風方向を、炉底３０の中心Ｏからオフセットさせることも可能である。また、これら３つの炉底羽口３４同士の間隔を等間隔とせず互いに違えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の一形態に係るコークスベッド式溶融処理装置の溶融炉の一部を断面により示す正面図である。
【図２】炉底の一部を破断した正面図である。
【図３】炉底の平面図である。
【図４】図４は図３のＡ−Ｏ−Ｄ線縦断面図である。
【図５】図５は図３のＡ−Ｏ−Ｅ線縦断面図である。
【図６】従来のコークスベッド式溶融処理装置を、一部を断面として示した正面図である。
【図７】従来の比重差を利用して溶融スラグ中からメタルを分別する溶融炉の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    溶融炉
１０    炉頂
１１    投入口
１２    ダブルダンパ装置
２０    炉体
２１    煙道
２２    排ガス出口
２３    環状ダクト
２４    炉体羽口送風管
２５    炉体羽口
３０    炉底
３１    炉底の内側底面
３２    スラグ出湯口
３３    メタル出湯口
３４    炉底羽口
３５    炉底送風管
３６    空気供給管
３７    酸素供給管
４０    フレーム
５０    取鍋
Ｂ    処理物
Ｃ    コークス
Ｓｍ    溶融スラグ
Ｍ    メタル
Ｚｍ    溶融領域
【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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【図７】
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