(57)【要約】【課題】ダストの付着・成長に起因する燃焼塔の閉塞を確実に防止することのできる二次燃焼装置を提供する。【解決手段】未燃ガスを含む排ガスが送り込まれる燃焼塔３を備え、この燃焼塔３内に送り込まれた排ガスに対して熱風を吹き込む熱風吹込みゾーン４を形成することにより、その排ガスに含まれる未燃ガスを燃焼させるように構成される二次燃焼装置において、熱風吹込みゾーン４の下側近傍に、ポーラス煉瓦塔壁部材１２を通して不活性ガスを燃焼塔３の内部に向けて吹き込む不活性ガス吹込みゾーン１１を形成する。【選択図】図１
2007071423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未燃ガスを含む排ガスが送り込まれる燃焼塔を備え、この燃焼塔内に送り込まれた排ガスに対して熱風を吹き込む熱風吹込みゾーンを形成することにより、その排ガスに含まれる未燃ガスを燃焼させるように構成される二次燃焼装置において、
前記熱風吹込みゾーンの下側近傍に、ポーラス煉瓦を通して不活性ガスを前記燃焼塔の内部に向けて吹き込む不活性ガス吹込みゾーンを形成することを特徴とする二次燃焼装置。
【請求項２】
前記不活性ガス吹込みゾーンは前記燃焼塔の周方向に複数のブロックに分割され、かつ各ブロックにおける不活性ガスの吹込み動作が制御される請求項１に記載の二次燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば焼却残渣を溶融処理する溶融炉から排出された排ガスに含まれる未燃ガスを完全燃焼させる二次燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市ごみ等の焼却処理に伴って発生する焼却残渣（焼却灰、ばいじん）の減容化および無害化を図るために、焼却残渣を溶融・固化して処理する方法が実用に供されている。この焼却残渣の溶融固化処理方法としては、プラズマ溶融炉やアーク溶融炉、電気抵抗炉等の電気式溶融炉を使用し、電気エネルギーによって焼却残渣を溶融した後に、これを水冷もしくは空冷により固化する方法と、表面溶融炉や旋回溶融炉、コークスベッド炉等の燃焼式溶融炉を使用し、燃料の燃焼エネルギーによって焼却残渣を溶融した後に、これを水冷もしくは空冷により固化する方法とが多く利用されている。なお、溶融処理時に発生する排ガスに気化状態で存在する溶融飛灰は、下流の低温域で集塵装置等により回収される。ここで、溶融飛灰（以下、「ダスト」と称する。）とは、焼却残渣に含まれている低沸点の重金属（例えば、鉛、亜鉛、カドミウム等）や塩化物等が溶融により揮散し、冷却固化により下流の集塵装置等で捕集される粉塵のことである。
【０００３】
従来、前記電気式溶融炉や燃焼式溶融炉には、当該溶融炉から排出される排ガスに含まれる未燃ガス（ＣＯ，Ｈ２等）を完全燃焼させるために、また同排ガスに含まれるダイオキシン類を分解するために、二次燃焼装置が付設されている。この従来の二次燃焼装置について、プラズマ溶融炉に付設されるものを例に、図４を用いて以下に説明することとする。
【０００４】
図４に示される二次燃焼装置１０１は、プラズマ溶融炉１０２内での被溶融物（焼却残渣）の溶融によって発生した排ガスが送り込まれる燃焼塔１０３を備え、この燃焼塔１０３内に送り込まれた排ガスに対して熱風を吹き込む熱風吹込みゾーン１０４を形成することにより、その排ガスに含まれる未燃ガスを燃焼させるように構成されている。すなわち、この二次燃焼装置１０１において、前記燃焼塔１０３には、プラズマ溶融炉１０２からの排ガスを受け入れる排ガス受入口１０５と、熱風炉１０６からの熱風を吹き込む熱風吹込口１０７と、排ガスを排出する排ガス排出口１０８とが、下側から上側に向かって順に設けられている。プラズマ溶融炉１０２からの排ガスは、排ガス受入口１０５を通って燃焼塔１０３の下部に送り込まれる。燃焼塔１０３の下部から熱風吹込口１０７の高さ位置にまで上昇した排ガスに対して、言い換えれば熱風吹込みゾーン１０４に入ってきた排ガスに対して、熱風炉１０６からの熱風が吹き込まれることにより、排ガスに含まれる未燃ガスが二次燃焼される。こうして、排ガスに含まれる未燃ガスは、燃焼塔１０３内において十分な滞留時間と温度をもって完全燃焼される。なお、燃焼塔１０３内において二次燃焼処理が施された排ガスは、燃焼塔１０３の上部に設けられる排ガス排出口１０８から排出されて減温塔１０９に送り込まれ、この減温塔１０９で冷却された後に、図示省略される排ガス処理装置等を経て大気中に放出される。
【０００５】
前記燃焼塔１０３において、熱風吹込みゾーン１０４の下側近傍のゾーン１１０では、１）塔壁に衝突した熱風の巻き返し風が吹き込んでくる、２）還元性雰囲気から酸化性雰囲気に移行しつつある、３）ダストの溶融点付近の温度になっている、状態にある。このため、熱風吹込みゾーン１０４の下側近傍のゾーン１１０を取り囲む塔壁部分にダストが付着・成長していき、最終的には燃焼塔１０３を閉塞させてしまうという不具合が発生する。そこで、このような不具合を未然に防ぐために、燃焼塔１０３の下部において、その内面側には比較的熱伝導率の高い耐火物１１１が貼り付けられるとともに、その外周面には水冷ジャケット１１２が装着され、燃焼塔１０３の下部に送り込まれた排ガスの温度を下げることにより、排ガス中に気化状態で存在するダストを極力固形化して燃焼塔１０３の下方に配されるダストコンベヤ１１３上に落下させるようにされている。また、壁面付近の温度を下げることにより、ダストが付着しても落下し易い雰囲気を形成している。なお、ダストコンベヤ１１３上に落下されたダストは、そのダストコンベヤ１１３によって系外に排出される。
【０００６】
なお、ダストの付着防止を目的とする関連先行技術として、例えば特許文献１にて提案されている排ガスダクトがある。この特許文献１に係る排ガスダクトにおいては、セラミック多孔体よりなる内筒を含む二重筒構造とされ、その内筒内に流れる排ガスに対して内筒内面の全面から均等に冷却用ガス（窒素、空気）を噴射することにより、ダクト内におけるダストの付着・成長を防止することができるようにされている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２１９４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の二次燃焼装置１０１における排ガスの冷却によるダストの沈降分離では、排ガスに含まれるダストの半分程度しか沈降分離することができないために、熱風吹込みゾーン１０４の下側近傍のゾーン１１０を取り囲む塔壁部分でのダストの付着・成長を十分に防止することができないという問題点がある。なお、排ガスの冷却温度を更に低めることでダストの沈降分離効果をより高めることも考えられるが、この場合、ＣＯの発生を招くという新たな問題を出現させてしまうので好ましくない。また、特許文献１に係る発明の技術思想をそのまま二次燃焼装置に適用することはできない。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ダストの付着・成長に起因する燃焼塔の閉塞を確実に防止することのできる二次燃焼装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明による二次燃焼装置は、
未燃ガスを含む排ガスが送り込まれる燃焼塔を備え、この燃焼塔内に送り込まれた排ガスに対して熱風を吹き込む熱風吹込みゾーンを形成することにより、その排ガスに含まれる未燃ガスを燃焼させるように構成される二次燃焼装置において、
前記熱風吹込みゾーンの下側近傍に、ポーラス煉瓦を通して不活性ガスを前記燃焼塔の内部に向けて吹き込む不活性ガス吹込みゾーンを形成することを特徴とするものである（第１発明）。
【００１１】
本発明において、前記不活性ガス吹込みゾーンは前記燃焼塔の周方向に複数のブロックに分割され、かつ各ブロックにおける不活性ガスの吹込み動作が制御されるのが好ましい（第２発明）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、熱風吹込みゾーンの下側近傍にポーラス煉瓦を通して不活性ガス（窒素、アルゴン等）を燃焼塔の内部に向けて吹き込む不活性ガス吹込みゾーンが形成される。すなわち、熱風吹込みゾーンの下側近傍のゾーンを取り囲む塔壁部分の表面には、ポーラス煉瓦を通して均一に吹き込まれる不活性ガスによる膜が形成される。このため、排ガスに気化状態で存在するダストが当該塔壁部分に接触しようとした際に、その気化状態のダストは不活性ガスの膜に触れて冷却・固化されてその粘着性が著しく減殺される。また、冷却・固化されたダストは不活性ガスの膜に遮られて塔壁面に接触することなく、排ガスの流れに乗って後流側に運ばれるか、もしくは燃焼塔の下方に落下される。したがって、従来、熱風吹込みゾーンの下側近傍のゾーンを取り囲む塔壁部分においてダストが付着・成長していたのを確実に防止することができ、かかるダストの付着・成長に起因する燃焼塔の閉塞を確実に防止することができる。ここで、ポーラス煉瓦を通して燃焼塔の内部に向けて吹き込むガスを窒素等の不活性ガスとした理由は、次のとおりである。吹込みガスを空気とすると、排ガス中の未燃ガスがその空気により燃焼し、塔壁面の温度が局所的にダストの溶融点付近の温度にまで上昇してダストが溶融状態となり、ダストの付着を防止できない場合があるのに対し、吹込みガスを窒素等の不活性ガスとすると、未燃ガスが燃焼反応を起こすことがないため、気化状態のダストを冷却・固化してダストの付着を確実に防止することができるからである。
【００１３】
また、第２発明によれば、各ブロックにおける不活性ガスの吹込み時間や吹込み順序を制御することで、ダスト付着防止効果を確保しつつ不活性ガスの使用量の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明による二次燃焼装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は、プラズマ溶融炉に付設される二次燃焼装置に本発明が適用された例である。
【００１５】
図１には、本発明の一実施形態に係る二次燃焼装置の全体概略構造説明図が示されている。また、図２には図１のＡ−Ａ視構造説明図が、図３には図１のＢ部拡大図がそれぞれ示されている。
【００１６】
本実施形態の二次燃焼装置１は、図１に示されるように、プラズマ溶融炉２内での被溶融物（焼却残渣）の溶融によって発生した排ガスが送り込まれる燃焼塔３を備え、この燃焼塔３内（燃焼室）に送り込まれた排ガスに対して熱風（１１００〜１２００℃程度）を吹き込む熱風吹込みゾーン４を形成することにより、その排ガスに含まれる未燃ガス（ＣＯ，Ｈ２等）を燃焼させるように構成されている。すなわち、この二次燃焼装置１において、前記燃焼塔３には、プラズマ溶融炉２からの排ガスを受け入れる排ガス受入口５と、熱風炉６からの熱風を吹き込む熱風吹込口７と、排ガスを排出する排ガス排出口８とが、下側から上側に向かって順に設けられている。プラズマ溶融炉２からの排ガスは、排ガス受入口５を通って燃焼塔３の下部に送り込まれる。燃焼塔３の下部から熱風吹込口７の高さ位置にまで上昇した排ガスに対して、言い換えれば熱風吹込みゾーン４に入ってきた排ガスに対して、熱風炉６からの熱風が吹き込まれることにより、排ガスに含まれる未燃ガスが二次燃焼される。こうして、排ガスに含まれる未燃ガスは、燃焼塔３内において十分な滞留時間と温度をもって完全燃焼される。なお、燃焼塔３内において二次燃焼処理が施された排ガスは、燃焼塔３の上部に設けられる排ガス排出口８から排出されて減温塔９に送り込まれ、この減温塔９で冷却された後に、図示省略される排ガス処理装置等を経て大気中に放出される。また、前記プラズマ溶融炉２の本体内部は、溶融スラグや黒鉛主電極等の酸化を防止するために還元性雰囲気に保持されており、そのためにＰＳＡ窒素製造装置等の不活性ガス供給装置１０から窒素ガス等の不活性ガスが、中空筒状に形成した黒鉛主電極および黒鉛スタート電極（いずれも図示省略）の中空孔を通して、プラズマ溶融炉２の本体内に連続的に供給されている。
【００１７】
前記熱風吹込みゾーン４の下側近傍には、ポーラス煉瓦を通して不活性ガス（窒素）を燃焼塔３の内部に向けて吹き込む不活性ガス吹込みゾーン１１が形成されている。また、本実施形態では、この不活性ガス吹込みゾーン１１が、図２に示されるように、燃焼塔３の周方向に８つのブロック１１ａ〜１１ｈに分割され、かつ各ブロック１１ａ〜１１ｈにおける不活性ガスの吹込み動作が制御されるようになっている。
【００１８】
すなわち、前記燃焼塔３において、不活性ガス吹込みゾーン１１を取り囲む塔壁部分は、図１および図２にそれぞれ示されるように、主にポーラス煉瓦よりなる円筒形状の塔壁部材１２（以下、「ポーラス煉瓦塔壁部材１２」という。）で構成されている。このポーラス煉瓦塔壁部材１２の外周面上には、図２に示されるように、周方向に区画された８つの風室１３が形成されるとともに、このポーラス煉瓦塔壁部材１２の外側には、前記不活性ガス供給装置１０からの窒素ガスが供給される環状の主配管１４が当該ポーラス煉瓦塔壁部材１２を取り囲むように配されている。前記各風室１３には、主配管１４から分岐される分岐配管１４ａ〜１４ｈが接続され、各分岐配管１４ａ〜１４ｈには、制御装置１５からの指令信号に基づき流路を開閉する開閉弁１６が介設されている。前記制御装置１５には、タイマー１７が内蔵されており、制御装置１５は、所定プログラムに従ってそれら開閉弁１６の弁開作動順序と弁開作動時間とを制御する。
【００１９】
ここで、前記ポーラス煉瓦は、例えば焼結アルミナ製の連通気孔を有する耐火物のことであって、金属溶解炉の脱ガス、脱硫に供せられたり、セメント製造時のサイロ内材料の撹拌に供せられたりする従来公知のものである。現在、ポーラス煉瓦はその気孔径や気孔率など多くの種類のものがあるが、本実施形態では、窒素使用量の低減のために、気孔径や気孔率ができるかぎり小さいものを使用するようにされている。また、前記ポーラス煉瓦塔壁部材１２は、ポーラス煉瓦で一体成形されたもの、またはセグメント状のポーラス煉瓦もしくはプラグ状のポーラス煉瓦が複数個組み合わされてなるもの、のいずれであってもよい。また、燃焼塔３の内部に向けて吹き込むガスを窒素等の不活性ガスとした理由は、次のとおりである。吹込みガスを空気とすると、排ガス中の未燃ガスがその空気により燃焼し、塔壁面の温度が局所的にダストの溶融点付近の温度にまで上昇してダストが溶融状態となり、ダストの付着を防止できない場合があるのに対し、吹込みガスを窒素等の不活性ガスとすると、未燃ガスが燃焼反応を起こすことがないため、気化状態のダストを冷却・固化してダストの付着を確実に防止することができるからである。
【００２０】
さらに、本実施形態の二次燃焼装置１においては、燃焼塔３の下部に送り込まれた排ガスの温度を下げるために、従来と同様の水冷手段が設けられている。すなわち、図１に示されるように、熱風吹込みゾーン４およびその熱風吹込みゾーン４の上側近傍のゾーンを取り囲む塔壁部分の内面側には比較的熱伝導率の高い耐火物１８が貼り付けられるとともに、同塔壁部分の外周面には水冷ジャケット１９が装着されている。また、同様に、不活性ガス吹込みゾーン１１の下側近傍のゾーンを取り囲む塔壁部分の内面側には比較的熱伝導率の高い耐火物１８′が貼り付けられるとともに、同塔壁部分の外周面には水冷ジャケット１９′が装着されている。こうして、燃焼塔３の下部に送り込まれた排ガスの温度を下げることにより、排ガス中に気化状態で存在するダストを極力固形化して燃焼塔３の下方に配されるダストコンベヤ２０上に落下させるようにされている。なお、ダストコンベヤ２０上に落下されたダストは、そのダストコンベヤ２０によって系外に排出される。
【００２１】
以上に述べたように構成される二次燃焼装置１において、不活性ガス吹込みゾーン１１では、予め定められた順序と吹込み時間に従って各ブロック１１ａ〜１１ｈにおける窒素ガスの吹込み動作が行われる（図２参照）。これにより、不活性ガス吹込みゾーン１１を取り囲む塔壁部分の表面では、図３に示されるように、ポーラス煉瓦（ポーラス煉瓦塔壁部材１２）を通して均一に吹き込まれる窒素ガスによる膜が各ブロック１１ａ〜１１ｈにおける窒素ガスの吹込み動作に連動して形成される。そして、排ガスに気化状態で存在するダストが当該塔壁部分に接触しようとした際に、その気化状態のダストは窒素ガスの膜に触れて冷却・固化されてその粘着性が著しく減殺される。冷却・固化されたダストは窒素ガスの膜に遮られて塔壁面に接触することなく、排ガスの流れに乗って後流側に運ばれるか、もしくは燃焼塔３の下方に落下される。
【００２２】
本実施形態の二次燃焼装置１よれば、熱風吹込みゾーン４の下側近傍のゾーンを取り囲む塔壁部分におけるダストの付着・成長を確実に防止することができるので、かかるダストの付着・成長に起因する燃焼塔３の閉塞を確実に防止することができる。また、燃焼塔３内に吹き込む窒素ガスの供給源としてプラズマ溶融炉２に元々付設されている不活性ガス供給装置１０が用いられるので、新たに窒素発生装置や窒素ボンベ等を設置する必要がなく、装置構成の簡素化を図ることができる。また、燃焼塔３の下部における水冷ジャケット１９，１９′の取付範囲やダストの沈降分離スペースを従来よりも縮小することができるので、熱風吹込口７の配置の自由度が大きくなるという利点がある。また、予め定められた順序と吹込み時間に従って各ブロック１１ａ〜１１ｈにおける窒素ガスの吹込み動作が行われるので、ダスト付着防止効果を確保しつつ窒素ガスの使用量の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る二次燃焼装置の全体概略構造説明図
【図２】図１のＡ−Ａ視構造説明図
【図３】図１のＢ部拡大図
【図４】従来の二次燃焼装置の全体概略構造説明図
【符号の説明】
【００２４】
１          二次燃焼装置
３          燃焼塔
４          熱風吹込みゾーン
１１        不活性ガス吹込みゾーン
１２        ポーラス煉瓦塔壁部材
【図１】
2007071423.tif 000003
【図２】
2007071423.tif 000004
【図３】
2007071423.tif 000005
【図４】
2007071423.tif 000006