(57)【要約】【課題】溶融炉内における焼却灰の舞い上がりを抑制すること。【解決手段】灰処理装置は、廃棄物の焼却で生じた焼却灰を溶融させるための溶融炉２と、溶融炉２に焼却灰を供給するスクリューフィーダ６とを備える。溶融炉２は、焼却灰が溶融されて生じる溶融物Ｍを貯留する貯留部２ａと、貯留部２ａを加熱するバーナ２ｂを有する。バーナ２ｂは、噴射した燃料を燃焼することによって、所定の方向を指向する燃焼流を形成する。貯留部２ａ内の燃焼流に接触しない空間領域に、スクリューフィーダ６から焼却灰を供給する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物の焼却で生じた焼却灰を溶融させるための溶融炉と、該溶融炉に前記焼却灰を供給する供給部とを備え、
前記溶融炉は、前記焼却灰が溶融されて生じる溶融物を貯留する貯留部と、該貯留部を加熱するバーナと、前記貯留部から前記溶融物を炉外に排出するための排出部とを有し、
前記バーナは、噴射した燃料を燃焼することによって、所定の方向を指向する燃焼流を形成し、
前記貯留部内の該燃焼流に接触しない空間領域に、前記供給部から前記焼却灰を供給することを特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項２】
前記溶融炉のバーナに使用される燃料の少なくとも一部を、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスとした請求項１に記載の焼却灰処理装置。
【請求項３】
前記供給部は、前記焼却灰を圧縮した状態で前記溶融炉に供給する請求項１又は２に記載の焼却灰処理装置。
【請求項４】
前記供給部を、軸棒と該軸棒の外周にらせん状に設けられた羽根とを有するスクリューが内部に配設されたスクリューフィーダとした請求項３に記載の焼却灰処理装置。
【請求項５】
前記スクリューにおける軸棒の溶融炉側部位を除去した請求項４に記載の焼却灰処理装置。
【請求項６】
前記軸棒の除去部位の位置に対応した前記スクリューフィーダの外周を冷却する冷却部を設けた請求項５に記載の焼却灰処理装置。
【請求項７】
前記排出部と前記貯留部とを、前記貯留部に貯留された前記溶融物の表面より下方で連通させた請求項１〜６の何れか１項に記載の焼却灰処理装置。
【請求項８】
前記溶融炉から排気される排ガスを加熱処理するための排ガス処理炉を更に備え、
該排ガス処理炉は、炉内を区画する区画板と、該区画板を加熱するバーナとを有し、
前記区画板に、前記排ガスが通過する複数の貫通孔を形成した請求項１〜７の何れか１項に記載の焼却灰処理装置。
【請求項９】
前記排ガス処理炉のバーナに使用される燃料の少なくとも一部を、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスとした請求項８に記載の焼却灰処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を焼却することによって生じる焼却灰を処理する焼却灰処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば都市から回収されるゴミ等の廃棄物のうち、焼却可能なものは焼却炉で焼却する。そして、この焼却によって生じる焼却灰や飛灰は、ダイオキシン類等を分解し無害化する為、１０００〜１３００℃の高温で焼成炉において加熱する（焼成）。また、焼成炉で焼成された灰は、減量化等を目的として、溶融炉で更に加熱することによって溶融し、その後に冷却して溶融スラグと呼ばれる固形物とする場合がある。
【０００３】
例えば特許文献１には、焼却灰を溶融させて溶融スラグを作るための灰溶融炉を備えた灰溶融装置が記載されている。この灰溶融炉は、底部に、傾斜壁と、この傾斜壁に火炎が対向する油バーナとが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８０７８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この灰溶融装置の灰溶融炉では、傾斜壁に落下した焼却灰が、油バーナの火炎や炉壁からの放射熱で溶融される。油バーナは、その軸線が水平方向に沿っているため、その火炎に伴うガスが水平方向に沿って流れる。従って、傾斜壁に落下した焼却灰は、この火炎に伴うガスの流れによって、灰溶融炉内で舞い上がる可能性がある。焼却灰が舞い上がった場合、この舞い上がった焼却灰が、溶融されずに排ガスと共に炉外に出て行き、灰溶融炉内に投入した焼却灰を溶融させる効率が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、溶融炉内における焼却灰の舞い上がりを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の焼却灰処理装置は、廃棄物の焼却で生じた焼却灰を溶融させるための溶融炉と、該溶融炉に前記焼却灰を供給する供給部とを備え、前記溶融炉は、前記焼却灰が溶融されて生じる溶融物を貯留する貯留部と、該貯留部を加熱するバーナと、前記貯留部から前記溶融物を炉外に排出するための排出部とを有し、前記バーナは、噴射した燃料を燃焼することによって、所定の方向を指向する燃焼流を形成し、前記貯留部内の該燃焼流に接触しない空間領域に、前記供給部から前記焼却灰を供給することを特徴とする。
【０００８】
ここでいう燃焼流とは、バーナによる燃料の燃焼に伴うガスの流れのことである。従って、貯留部内の燃焼流に接触しない空間領域に、供給部から焼却灰を供給すれば、燃焼流で焼却灰が舞い上がることを抑制できる。これによって、溶融炉内に投入した焼却灰を溶融させる効率が低下することを抑制できる。
【０００９】
上記の構成において、前記溶融炉のバーナに使用される燃料の少なくとも一部を、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスとしてもよい。
【００１０】
この構成であれば、貯留部に対するバーナによる加熱が、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスを含む燃料を燃焼することにより行なわれる。水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスは、酸素を含むため、その燃焼の際に、別途空気や酸素を供給する必要が無い。従って、空気等が供給される化石燃料のみの燃焼に比較して、燃焼流が生じ難い。また、酸素水素混合ガスについての燃焼の反応式では、燃焼前に比較して燃焼後のモル数が減少するので、燃焼時に、体積は膨張せず縮小し易い（爆縮）。このため、化石燃料のみの燃焼の場合に比較して、燃焼流が生じ難い。これらの理由によって、焼却灰の舞い上がりを抑制でき、これによって、溶融炉内に投入した焼却灰を溶融させる効率が低下することを抑制できる。
【００１１】
また、燃焼流が生じ難いことから、バーナの火炎周辺から熱が逃げ難くなる。これにより、火炎周辺の温度を上昇させ易く、焼却灰を溶融させ易い。
【００１２】
また、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスは、燃焼しても水蒸気となり、ＣＯ2を発生することは無い。従って、焼却灰処理装置によるＣＯ2の発生を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、酸素水素混合ガスは、上述のように、爆縮によって燃焼時に体積が減少するため、化石燃料のみを燃焼させる場合に比較して、排ガスの量が少なくなり、排気速度が遅くなる。このため、従来と比較して排気設備を小さくすることができる。
【００１４】
上記何れかの構成において、前記供給部は、前記焼却灰を圧縮した状態で前記溶融炉に供給するようにしてもよい。
【００１５】
焼却灰を圧縮した状態で供給すれば、焼却灰が大きな塊となり易く、これによって焼却灰が舞い上がることをより抑制することができる。
【００１６】
この状態を実現するために、例えば前記供給部を、軸棒と該軸棒の外周にらせん状に設けられた羽根とを有するスクリューが内部に配設されたスクリューフィーダとしてもよい。
【００１７】
スクリューフィーダで、前記スクリューにおける軸棒の溶融炉側部位を除去すれば、溶融炉内の熱が軸棒に伝達されて損傷することを抑制することができる。また、この軸棒が除去された部位の羽根が溶融炉の熱で損傷を受けた場合に、軸棒が除去された部位の羽根の根元を切断して、同じ部位の新たな羽根を取り付けるという修理方法が可能となる。この修理方法によって、焼却灰処理装置のメンテナンスにかかるコストを削減することができる。
【００１８】
更に、この構成で、前記軸棒の除去部位の位置に対応した前記スクリューフィーダの外周を冷却する冷却部を設ければ、冷却対象のスクリューの部位には、軸棒が無く羽根だけなので、熱容量が小さくなり、このスクリュー部位の冷却が容易となる。
【００１９】
上記何れかの構成において、前記排出部と前記貯留部とを、前記貯留部に貯留された前記溶融物の表面より下方で連通させてもよい。
【００２０】
この構成であれば、貯留部内の溶融物の表面付近に浮遊している未溶融の焼却灰が、排出部に移動することを抑制できる。
【００２１】
上記何れかの構成において、前記溶融炉から排気される排ガスを加熱処理するための排ガス処理炉を更に備え、該排ガス処理炉は、炉内を区画する区画板と、該区画板を加熱するバーナとを有し、前記区画板に、前記排ガスが通過する複数の貫通孔を形成してもよい。
【００２２】
この構成の排ガス処理炉では、バーナで加熱した区画板によって排ガスを加熱することができる。区画板を加熱することで貫通孔を通過する排ガスを所定温度にするために必要な熱量は、排ガスを直接加熱して同じ温度に昇温させるために必要な熱量より非常に少ない。従って、この排ガス処理炉では、バーナで排ガスを直接加熱する場合に比較して、燃料を大幅に削減することができるので、燃料を燃焼することによって生じるＣＯ2も削減できる。
【００２３】
この構成において、前記排ガス処理炉のバーナに使用される燃料の少なくとも一部を、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスとしてもよい。この場合、上述した溶融炉のバーナの燃料に酸素水素混合ガスを使用した場合と同様の理由により、火炎温度上昇、ＣＯ2削減、排気設備の小型化等の効果を享受できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、溶融炉内における焼却灰の舞い上がりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る焼却灰処理装置の全体の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る焼却灰処理装置の溶融炉と供給部を平面視した場合の断面図である。
【図３】図２のＸ―Ｘ線矢視断面図である。
【図４】図２のＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】本発明の実施形態に係る焼却灰処理装置の排ガス処理炉の拡大断面図である。
【図７】図６のＺ−Ｚ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る焼却灰処理装置の全体の概略図である。
【００２８】
焼却灰処理装置Ｓは、焼却灰処理系Ｓ１と、排ガス処理系Ｓ２と、燃料供給系Ｓ３とに大別される。焼却灰処理系Ｓ１は、廃棄物を焼却することによって生じる焼却灰Ａに対して各種処理を行なう。排ガス処理系Ｓ２は、焼却灰処理系Ｓ１から排出される排ガスを処理する。燃料供給系Ｓ３は、焼却灰処理系Ｓ１や排ガス処理系Ｓ２に燃料を供給する。
【００２９】
焼却灰処理系Ｓ１は、焼却灰Ａを焼成する焼成炉１と、該焼成炉１で焼成した焼却灰Ａを溶融する溶融炉２とを主要な構成要素とする。図示例では、焼成炉１と溶融炉２は、それぞれ２つずつ設けられている。
【００３０】
焼成炉１は、本実施形態では、ロータリーキルンである。焼成炉１に配設されているバーナには、燃料として、酸素水素混合ガスと重油が供給される。本実施形態では、重油はＡ重油である。バーナによって、この燃料を、供給された空気で混焼することで、焼成炉１内を加熱し、例えば１０００〜１３００℃とする。これによって、焼成炉１内の焼却灰Ａは、焼成されてダイオキシン類等を無害化することが可能となる。１０００℃未満では、焼却灰Ａを充分に焼成できず、ダイオキシン類等を充分に無害化することができない可能性がある。また、重油と酸素水素混合ガスを燃料としているため１３００℃を超えることは難しい（酸素水素混合ガス単体を燃料として燃焼させた方が昇温し易い）。
【００３１】
なお、燃料において、重油に対して酸素水素混合ガスの割合が増大するに従って、燃焼温度は高くなる。例えば、重量比で、Ａ重油：酸素水素混合ガス＝８：２であれば、燃焼温度は約１０００℃であり、Ａ重油：酸素水素混合ガス＝２：８であれば、燃焼温度は約１３００℃となる。
【００３２】
また、Ａ重油等の化石燃料と酸素混合ガスとを混焼させると、化石燃料の完全燃焼が促進され、これによって使用する化石燃料を削減することができる。この観点からすると、化石燃料と酸素混合ガスと混焼する場合、燃料全体に対して酸素水素混合ガスが例えば２０〜２５％含まれることが好ましい。
【００３３】
溶融炉２に配設されたバーナには、燃料として、酸素水素混合ガスが供給される。このバーナで、この酸素水素混合ガスを、単独で燃焼させることで、溶融炉２内を加熱し、例えば１５００℃とする。
【００３４】
ここで、焼却灰処理系Ｓ１における焼却灰Ａの流れを説明する。焼却炉から回収された焼却灰Ａは、まず、灰投入ホッパ３に搬入される。そして、焼却灰Ａは、ロータリーバルブ４を介して焼成炉１に投入され、焼成される。なお、灰投入ホッパ３には、焼却炉から回収される焼却灰Ａだけでなく、焼却炉から回収される飛灰を混入させてもよい。
【００３５】
次に、焼成された焼却灰Ａは、焼成炉１からロータリーバルブ５を経由して供給部としてのスクリューフィーダ６に至り、スクリューフィーダ６によって、溶融炉２に投入される。溶融炉２では、焼却灰Ａは加熱されて溶融する。
【００３６】
溶融された焼却灰Ａは、溶融炉２の排出口から流下し、コンベア７上で搬送されながら空冷されることによって凝固し、溶融スラグとなる。この溶融スラグは、定量フィーダ８で所定量とされた後にフレコンＦ等に充填される。そして、この充填された溶融スラグは、焼却灰処理装置Ｓから搬出され、リサイクル原料とされたり、無害化スラグとして埋め立て処理されたり、土木や建設の材料等とされたりする。
【００３７】
排ガス処理系Ｓ２は、排ガス処理炉９と、サイクロン１０と、冷却塔１１と、バグフィルタ１２を主要な構成要素とする。これらの間は排気管で連結されている。
【００３８】
排ガス処理炉９は、焼成炉１や溶融炉２から排気された排ガスを加熱処理する機能を有し、焼成炉１や溶融炉２と排気管で連結されている。排ガス処理炉９に配設されているバーナには、燃料として、酸素水素混合ガスと重油が供給される。このバーナにおいて、この燃料を、供給された空気で混焼することで、排ガス処理炉９内の排ガスを加熱し、例えば８００〜８５０℃とする。これによって、排ガス中の臭い物質を燃焼させて、排ガスを消臭することが可能となる。
【００３９】
サイクロン１０やバグフィルタ１２では、排ガス中の飛灰が捕捉される。補足された飛灰は、ドラム缶Ｄ等に充填され、灰投入ホッパ３に搬送される。冷却塔１１では、排ガスが冷却される。冷却塔１１には、冷却塔１１を冷却するためのクーリングタワー１３と、このクーリングタワー１３に水を供給するための給水タンク１４とが併設されている。
【００４０】
ここで、排ガス処理系Ｓ２における排ガスの流れについて説明する。２つの焼成炉１から排気管内に排気された排ガスは、合流する。２つの溶融炉２から排気管内に排気された排ガスは、それぞれがダンパ１５を経由した後、合流する。合流した焼成炉１からの排ガスと、合流した溶融炉２からの排ガスは、合流した後、排ガス処理炉９に流入する。
【００４１】
排ガス処理炉９で加熱処理された後、排ガスはサイクロン１０に流入する。サイクロン１０で飛灰を除去された後、排ガスは、冷却塔１１に流入する。冷却塔１１で冷却された後、排ガスはバグフィルタ１２を通過する。バグフィルタ１２で飛灰を除去された後、排ガスは、バグフィルタ１２に連結された排気管内を経由して、排風機１６により、煙突１７から大気中に放出される。
【００４２】
燃料供給系Ｓ３は、酸素水素混合ガス発生装置１８と、重油タンク１９と、エアコンプレッサ２０を主要な構成要素とする。
【００４３】
酸素水素混合ガス発生装置１８は、水を電気分解することによって、酸素水素混合ガスを生成する。酸素水素混合ガス発生装置１８には、水の電気分解の際に発熱する電極を冷却するためのクーリングタワー２１が併設されている。酸素水素混合ガスは、供給経路Ｒ１を経由して、焼成炉１のバーナと、溶融炉２のバーナと、排ガス処理炉９のバーナに供給される。
【００４４】
重油タンク１９には、重油が貯留され、本実施形態では、Ａ重油が貯留される。Ａ重油は、ポンプ２２によって、重油タンク１９から供給経路Ｒ２を経由して、焼成炉１のバーナと排ガス処理炉９のバーナに供給される。エアコンプレッサ２０によって、空気が、エアータンク２３を通過後、供給経路Ｒ３を経由して、焼成炉１のバーナと排ガス処理炉９のバーナに供給される。
【００４５】
上述の灰投入ホッパ３内の焼却灰Ａに、焼却炉から回収される飛灰やサイクロン１０やバグフィルタ１２で捕捉された飛灰を混入させる場合、飛灰の主成分は水銀や鉛等の重金属で、焼却灰より溶融温度が高いため、全体の例えば５〜１０％とする。この混入させた飛灰は、その一部は、再び飛灰となり、サイクロン１０やバグフィルタ１２で捕捉される。しかし、混入させた飛灰の残りは溶融し、溶融スラグとなる。従って、サイクロン１０やバグフィルタ１２で捕捉される飛灰は、溶融スラグになった分、混入させた飛灰に比較して量が減少する。更に、サイクロン１０やバグフィルタ１２で捕捉された飛灰を、灰投入ホッパ３に投入すると、そこから生じる飛灰は更に減少する。これを繰り返すことで、飛灰の量を減少させることができる。
【００４６】
次に、図２〜７を参照して、焼却灰処理装置Ｓの要部について詳述する。なお、図２〜７では、幾つかの点で図１と異なる。これは、図１が焼却灰処理装置Ｓの全体の構成を説明するために簡略化されているからであり、図１に対して図２〜７が異なる点については、図２〜７の方を正しいものとする。
【００４７】
図２は、焼却灰Ａを溶融させるための溶融炉２と、溶融炉２に焼却灰Ａを供給する供給部としてのスクリューフィーダ６とを平面視した場合の断面図であり、図３は図２のＸ―Ｘ線矢視断面図で、図４は、図２のＹ−Ｙ線矢視断面図である。図５は、図４の部分拡大図である。
【００４８】
溶融炉２は、貯留部２ａ、バーナ２ｂ、排出部２ｃ及び排気部２ｄを主要な構成要素とする。貯留部２ａは、焼却灰Ａが溶融されて生じる溶融物Ｍを貯留する。バーナ２ｂは、貯留部２ａを加熱し、特に貯留部２ａに貯留された溶融物Ｍの表面Ｍｓを加熱する。また、バーナ２ｂは、噴射した燃料を燃焼することによって、所定の方向を指向する燃焼流（バーナ２ｂによる燃料の燃焼に伴うガスの流れ）を形成する。排出部２ｃは、貯留部２ａから溶融物Ｍを炉外に排出するためのもので、排気部２ｄは、貯留部２ａ内のガスを排気するためのものである。
【００４９】
貯留部２ａは、本実施形態では、その内面が直方体形状を成し、天井面２ｅと底面２ｆと２対の対向側面２ｇ，２ｈとで構成される。これらの貯留部２ａの内面は、炉壁２ｉの内面で構成されている。バーナ２ｂは、本実施形態では、３本であり、２本が貯留部２ａに配設され、１本は排出部２ｃに配設されている。これらのバーナ２ｂに使用される燃料は、本実施形態では、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガス単体である。この酸素水素混合ガスは、単体で燃料とされた場合、重油等の化石燃料と比較して、燃焼時の熱量は少ないが、燃焼温度は高いという性質がある。また、これらのバーナ２ｂは、炉壁２ｉに対してスライド自在であり、不図示のモータの駆動によって、その位置が調整される。
【００５０】
貯留部２ａに配設された２本のバーナ２ｂは、一対の側面２ｇから、それぞれの先端部が突出する。これら２本のバーナの軸線は、水平方向に対して、先端部が斜め下方を向くように傾斜している。これにより、バーナ２ｂは、貯留部２ａに貯留された溶融物Ｍの表面Ｍｓを加熱する。この加熱された溶融物Ｍの表面Ｍｓから輻射熱が放射され、貯留部２ａの全体を加熱する。なお、上述のバーナ２ｂの位置調整によって溶融物Ｍの表面Ｍｓの温度を調整することができる。
【００５１】
本実施形態では、この２本のバーナ２ｂの水平方向に対する軸線の傾斜角度は同じである。また、図２に示すように、平面視では、排出部２ｃの側の側面２ｇから突出するバーナ２ｂの軸線が、バーナ２ｂの先端部が少し排気部２ｄの側を向くように、側面２ｇに垂直な方向に対して傾斜している。また、平面視では、排出部２ｃとは反対の側の側面２ｇから突出するバーナ２ｂの軸線が、側面２ｇに垂直な方向に沿っている。
【００５２】
図５に示すように、バーナ２ｂによる燃料の燃焼時には、バーナ２ｂの先端部に形成されている燃料噴射孔から燃料噴射角度αで、燃料が噴射される。従って、図５で燃料噴射角度αを規定している点線Ｌを母線とし、バーナ２ｂの中心軸線を中心軸とする円錐状の空間領域Ｄｆに、燃料が噴射されていると仮想される（以下、この空間領域Ｄｆを燃料噴射領域Ｄｆと記す）。この燃料噴射領域Ｄｆの内側で、上述のバーナ２ｂによる燃焼流が発生していると考えられる。例えば、図５では、燃料噴射領域Ｄｆ内で、燃料噴射領域Ｄｆと同じ頂点、同じ中心軸の円錐状の空間領域Ｄｂに燃焼流が発生していると考えられる（以下、この空間領域Ｄｂを燃焼流領域Ｄｂと記す）。また、バーナ２ｂによる燃焼流は、バーナ２ｂによる燃料の噴射方向に沿った方向を指向すると考えられる。なお、この燃料噴射角度αは、本実施形態では６０°に設定されている。
【００５３】
また、本実施形態では、溶融物Ｍの表面Ｍｓにおいて、バーナ２ｂから燃料噴射角度αで燃料が噴射されると仮想される範囲を、燃料が噴射される燃料噴射範囲Ｒｈ（図５において、点線Ｌの間の範囲）とし、溶融物Ｍの表面Ｍｓにおいて、燃料噴射範囲Ｒｈ以外の範囲を非燃料噴射範囲Ｒｕとする。
【００５４】
図４に示すように、排出部２ｃは、貯留部２ａに対して、貯留部２ａに貯留された溶融物Ｍの表面Ｍｓより下方で連通孔２ｊによって連通する。排出部２ｃには、堰２ｋが設けられており、連通孔２ｊを通過した溶融物Ｍは、所定量蓄えられる。これによって、貯留部２ａ内で溶融物Ｍの表面Ｍｓの高さが維持される。
【００５５】
堰２ｋによって蓄えられた溶融物Ｍは、堰２ｋをオーバーフローして排出孔２ｌから炉外に排出される。排出孔２ｌは鉛直方向に延在しており、その上方の炉壁２ｉに、バーナ２ｂが、その軸線が鉛直方向に沿うように配設され、このバーナ２ｂの先端が下向きに炉壁２ｉから突出している。このバーナ２ｂの加熱により、堰２ｋの周辺で溶融物Ｍが凝固することを抑制する。また、バーナ２ｂの燃焼流によって、溶融物Ｍが排出孔２ｌを経由して排出されることが促進される。
【００５６】
排気部２ｄに形成された排気孔２ｍは、貯留部２ａ内と、溶融炉２に接続された排気管内とを連通し、この排気管はダンパ１５に接続されている（図１参照）。貯留部２ａで、２本のバーナ２ｂの燃焼により発生するガスや溶融物Ｍ等から発生するガスは、排気部２ｄの排気孔２ｍ内を経由し、排ガス処理系Ｓ２を介して大気中に排気される。
【００５７】
なお、ダンパ１５によって、溶融炉２の排気部２ｄから排出された排ガスの風量を調節することができる。本実施形態では、このダンパ１５の風量調節により、溶融炉２の貯留部２ａの内圧を上昇させる。これにより、貯留部２ａ内の溶融物Ｍの表面Ｍｓが押し下げられ、排出部２ｃで堰２ｋによって蓄えられた溶融物Ｍが、堰２ｋをオーバーフローし、排出孔２ｌを経由して炉外に排出されることを促進する。
【００５８】
なお、ダンパ１５の風量調節によって内圧を上昇させないと、酸素水素混合ガス単体の燃焼では、空気が供給されず、また爆縮のため、貯留部２ａ内が負圧になり易く、溶融物Ｍが排出されにくい。これに対して、仮に、化石燃料をバーナ２ｂの燃料として使用する場合には、次のような事態となる。化石燃料の燃焼のために空気が供給されるので、空気が加熱されて膨張し、貯留部２ａ内の内圧が上昇し易く、溶融物Ｍが排出されやすい。また、空気が膨張するため、排ガスが多量に発生する。また、空気が供給されるため、炉内の温度が上昇し難い。
【００５９】
本実施形態では、スクリューフィーダ６は、軸棒６ａと該軸棒６ａの外周にらせん状に設けられた羽根６ｂとを有するスクリュー６ｃが内部に配設されている。そして、スクリュー６ｃにおける軸棒６ａの溶融炉側部位が除去されている。軸棒６ａの除去部位の位置に対応したスクリューフィーダ６の外周を冷却する冷却部６ｄが設けられている。すなわち、スクリュー６ｃにおける軸棒６ａの溶融炉２側の端部と羽根６ｂの溶融炉２側の端部との間に、冷却部６ｄは位置する。
【００６０】
なお、スクリュー６ｃの軸棒６ａは、本実施形態では、冷却水が供給されない構造となっている。これは、スクリュー６ｃの軸棒が破損した場合に、冷却水がスクリューフィーダ６内の焼却灰Ａに混入することを防止するためである。これによって、焼却灰Ａが貯留部２ａに到達した際に、焼却灰Ａに混入した冷却水の気化による爆発を防止することができる。
【００６１】
また、スクリューフィーダ６内で、スクリュー６ｃの羽根６ｂは、その溶融炉２側の端部が、スクリューフィーダ６における溶融炉２内の開口部６ｅから、所定距離ｄ離隔している。これによって、運転中に、スクリュー６ｃの羽根６ｂにおける溶融炉２側の端部とスクリューフィーダ６における溶融炉２内の開口部６ｅとの間に位置する焼却灰Ａにより、スクリュー６ｃの羽根６ｂが、溶融炉２内の熱から保護される。
【００６２】
スクリューフィーダ６の内部空間は、溶融炉２に連通しているので、溶融炉２の熱が伝達され、例えば８５０℃に維持される。これにより、スクリューフィーダ６で運搬中に、焼成された焼却灰Ａの温度が低下することを抑制することができる。従って、焼成された焼却灰Ａが溶融炉２で溶融することが容易となる。また、この温度であれば、分解したダイオキシン類が再合成されることが充分に抑制される。
【００６３】
スクリューフィーダ６は、その内部に配設されたスクリュー６ｃを不図示の回転駆動手段によって回転させることにより、ロータリーバルブ５から落下してきた焼却灰Ａを貯留部２ａに搬送する。この搬送中に、焼却灰Ａは、スクリュー６ｃの回転動作によって圧縮される。
【００６４】
スクリューフィーダ６から焼却灰Ａは、溶融物Ｍの表面Ｍｓにおける非燃料噴射範囲Ｒｕに供給される。詳述すれば、スクリューフィーダ６の開口部６ｅから、圧縮された状態となった焼却灰Ａは、溶融物Ｍの表面Ｍｓにおける落下範囲Ｒｆに落下する。
【００６５】
以上のように構成されたスクリューフィーダ６と溶融炉２とにおける焼却灰Ａとその溶融物Ｍの流れを次に説明する。
【００６６】
焼却灰処理装置Ｓが通常運転中には、ロータリーバルブ５からスクリューフィーダ６に供給された焼却灰Ａは、スクリュー６ｃによって、スクリューフィーダ６における溶融炉２の貯留部２ａへの開口部６ｅに搬送される。この搬送中に、スクリュー６ｃによって、焼却灰Ａは圧縮される。この圧縮された状態の焼却灰Ａが、貯留部２ａ内の溶融物Ｍの表面Ｍｓにおける落下範囲Ｒｆに落下する。落下中あるいは落下後に焼却灰Ａは、溶融して溶融物Ｍとなる。溶融物Ｍは、増量するに従って、貯留部２ａから連通孔２ｊを経由して排出部２ｃに移動する。そして、溶融物Ｍは、堰２ｋからオーバーフローし、排出孔２ｌを経由して炉外に排出される。
【００６７】
なお、焼却灰処理装置Ｓの運転を初めて開始する場合には、溶融炉２の貯留部２ａにガラスを投入し、バーナ２ｂの加熱で溶融させる。このガラスの溶融物によって最初に投入される焼却灰Ａや飛灰の溶融温度が低下し、焼却灰Ａや飛灰の溶融の初期に必要な燃料を削減することができる。飛灰は焼却灰Ａより溶融温度が高いので、特に、焼却灰Ａに飛灰が多く混入されている場合に、このガラスの溶融物による溶融温度の低下は有効となる。
【００６８】
焼却灰処理装置Ｓを再運転する場合、前回の運転停止時に、溶融炉２内から溶融物Ｍが除去されていれば、同様に、溶融炉２内で最初にガラスを溶融させる。このような溶融炉２内からの溶融物Ｍの除去は、例えば補修等の目的のために、溶融炉２の内外を連通する不図示の貫通孔を通じて行なわれる。
【００６９】
また、焼却灰処理装置Ｓを再運転する場合、前回の運転停止時に、溶融物Ｍが除去されていなければ、溶融炉２内に溶融物Ｍの固化物が残存しており、この固化物をそのまま加熱する。この場合には、前回の運転停止時に、一旦、通常運転時より溶融炉２内を昇温させて、溶融物Ｍを膨張させて堰２ｋから溢れさせることにより、溶融物Ｍを減量させておくことが好ましい。これにより、焼却灰処理装置Ｓの再運転の際に、溶融炉２内における溶融物Ｍの固化物の量も少なくなるため、溶融炉２内の昇温が容易となる。
【００７０】
図６は、焼成炉１や溶融炉２の排気部２ｄから排気される排ガスを加熱処理するための排ガス処理炉９の拡大図であり、図７は、図６のＺ−Ｚ線矢視断面図である。
【００７１】
排ガス処理炉９は、炉内を区画する区画板９ａと、該区画板９ａを加熱するバーナ９ｂを主要な構成要素とする。区画板９ａには、排ガスが通過する複数の貫通孔９ｃが全域に形成されている。
【００７２】
詳述すれば、排ガス処理炉９は、その軸が鉛直方向に沿った筒状の筒部９ｄと、その下端を閉塞する底部９ｅとを有する有底筒状である。筒部９ｄの下端部近傍に排ガスが流入する流入口９ｆを有し、筒部９ｄの上端部近傍は、上に向かって漸次縮小し、排ガスが流出する流出口９ｇを有する。
【００７３】
区画板９ａは、必要とされる温度で耐えうる耐熱性がある材料であればよく、本実施形態では、例えばステンレス等の金属で形成される。区画板９ａは、筒部９ｄの軸に対して直交するように複数（本実施形態では２個）配設されている。また、区画板９ａは、排ガス処理炉９内を通過する排ガスに交差するように配設されている。区画板９ａは、本実施形態では、円板状で、その中央が上側に向かって凸となるように、所定の曲率で湾曲している。バーナ９ｂは、その軸線が水平方向に対して傾斜しており、各区画板９ａに対して斜め下方から加熱するように複数配設されている。
【００７４】
バーナ９ｂに使用される燃料は、本実施形態では、水を電気分解することで得られる酸素水素混合ガスと重油であり、この重油はＡ重油である。水素混合ガスとＡ重油の比率は、例えば、焼成炉１のバーナで使用される燃料と同じものとすることができる。
【００７５】
排ガス処理炉９では、区画板９ａをバーナ９ｂで加熱する。これによって、区画板９ａの温度は、例えば９００℃となる。これによって、区画板９ａの貫通孔９ｃを通過する排ガスの温度が例えば８００〜８５０℃になる。これにより、排ガス中の臭い物質を燃焼させて、排ガスを消臭することが可能となる。
【００７６】
以上のように構成された焼却灰処理装置Ｓでは、以下の効果を享受できる。
【００７７】
図２から分かるように、溶融物Ｍの表面Ｍｓにおいて、焼却灰Ａの落下範囲Ｒｆは、非燃料噴射範囲Ｒｕ内であり、燃料噴射範囲Ｒｈから離隔している。一方、燃焼流が発生する燃焼流領域Ｄｂは、燃料噴射範囲Ｒｈと、バーナ２ｂの燃焼噴射孔との間にある燃料噴射領域Ｄｆの内側である（図５参照）。従って、貯留部２ａ内で、焼却灰Ａが落下する空間領域は、燃焼流領域Ｄｂと離隔しているため、焼却灰Ａは、バーナ２ｂによる燃焼流に接触しない。換言すれば、焼却灰Ａは、貯留部２ａ内のバーナ２ｂによる燃焼流に接触しない空間領域にスクリューフィーダ６から供給される。従って、バーナ２ｂの燃焼流で焼却灰Ａが舞い上がることを抑制できる。これによって、溶融炉内に投入した焼却灰Ａを溶融させる効率が低下することを抑制できる。
【００７８】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態において、酸素水素混合ガスと混合される燃料は、Ａ重油としたが、これに限定されること無く、その他の重油、あるいはＬＰＧ、タール等の他の化石燃料、更には人工燃料であってもよい。
【００７９】
また、上記実施形態において、焼却灰処理装置Ｓで、焼却灰Ａや飛灰を処理するとしたが、処理する対象は焼却灰Ａや飛灰だけでなく、焼却灰Ａに他の廃棄物や汚泥等が混合されたものでもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１      焼成炉
２      溶融炉
２ａ    貯留部
２ｂ    バーナ
２ｃ    排出部
２ｄ    排気部
６      スクリューフィーダ（供給部）
６ａ    軸棒
６ｂ    羽根
６ｃ    スクリュー
６ｄ    冷却部
９      排ガス処理炉
９ａ    区画板
９ｂ    バーナ
９ｃ    貫通孔
１８    酸素水素混合ガス発生装置
Ａ      焼却灰
Ｄｂ    燃焼流領域
Ｓ      焼却灰処理装置
【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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