(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に灰供給口が形成されるとともに底壁部が一端側から他端側に向かって傾斜されてなり且つ細粒可燃物を燃料とする加熱用バーナを有する炉本体内の一端側に、一次燃焼室を形成するとともに、炉本体内の他端側に、開口部を介して一次燃焼室に連通された二次燃焼室を形成し、上記一次燃焼室と二次燃焼室との間の炉内温度が最も高くなる底壁部に、溶融スラグを抜き出すスラグ抜出口を形成し、このスラグ抜出口の上流側に、上流側から移動してくる溶融スラグを両側に導くための堰部をスラグ抜出口の周縁に沿うように形成するとともに、この堰部の下流側を上流側よりも徐々に低くして、堰部の両側を通って移動してくる溶融スラグを上記スラグ抜出口の下流側周縁からスラグ抜出口内に落下させるように構成したことを特徴とするバーナ式灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細粒可燃物を燃料とするバーナ式灰溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、バーナ式灰溶融炉として、都市ごみなどの廃棄物の内、プラスチック類、紙類、木材類などの高カロリー廃棄物を乾燥した後、例えば数ミリ以下の大きさに破砕して得られる細粒可燃物（以下、フラフという）を、バーナの燃料として使用するものがある。
【０００３】
この種のバーナ式灰溶融炉は、図７に示すように、加熱用バーナ５２により灰を加熱して溶融するための炉本体５１と、この炉本体５１内に灰を供給するための灰供給装置５３とから構成されている。
上記炉本体５１には、円筒状の一次燃焼室６１およびこの一次燃焼室６１に開口部６２を介して連通される二次燃焼室６３が形成され、また炉床である底壁部５１ａが二次燃焼室６３から一次燃焼室６１側に向かって下方に傾斜されるとともに、この炉本体５１の底壁部５１ａの上流側の側壁部５１ｂには、灰の供給口６４が形成されている。
【０００４】
上記一次燃焼室６１は、高さ方向中間位置に設けられた環状の突出部６５により、下部燃焼空間６１ａと上部燃焼空間６１ｂとに分けられており、その上壁部５１ｃに上記バーナ５２が設けられている。
また、上記上部燃焼空間６１ｂでは、周囲から一次燃焼空気が接線方向で供給されて、燃料であるフラフの滞留時間をできるだけ長くなるようにされ、また下部燃焼空間６１ａでは、周囲から一次燃焼空気が半径方向で供給されて内部が攪拌されている。
【０００５】
さらに、上記灰供給装置５３は、下部が炉本体５１の供給口６４に接続された灰投入ホッパー７１と、この灰投入ホッパー７１の下部に配置された灰押込み用のプッシャー装置７２が配置されている。
上記構成において、プッシャー装置７２により炉本体５１内の二次燃焼室６３に供給された灰は、まず開口部６２を介して一次燃焼室６１から流れてくる高温の燃焼排ガスにより乾燥が行われ、次にこの乾燥された灰が一次燃焼室６１に移動し、ここで溶融されて溶融スラグとなり、炉本体５１の灰供給装置５３とは反対側に形成されたスラグ抜出口６６から、水砕ピット５４内に落下される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したバーナ式灰溶融炉の構成によると、燃料であるフラフは数ミリ以下に粉砕された可燃物であるが、このフラフ中には、粒子が大きいものや、塊状のものなどが含まれており、これらは、どうしても一次燃焼室６１で完全に燃焼させることができず、未然状態で二次燃焼室６３側に飛散してしまう。
【０００７】
このため、油などの液体燃料を利用した場合に比べて、炉内の温度分布が大きく異なってしまう。すなわち、フラフを使用した場合には、炉内温度が一次燃焼室６１と二次燃焼室６３との中間部で最も高くなり、したがって一次燃焼室６１での温度が低くなって、溶融スラグの抜き出しが困難になる。
そこで、本発明は、溶融スラグの抜き出しをスムースに行うことができるバーナ式灰溶融炉を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のバーナ式灰溶融炉は、一端側に灰供給口が形成されるとともに底壁部が一端側から他端側に向かって傾斜されてなり且つ細粒可燃物を燃料とする加熱用バーナを有する炉本体内の一端側に、一次燃焼室を形成するとともに、炉本体内の他端側に、開口部を介して一次燃焼室に連通された二次燃焼室を形成し、上記一次燃焼室と二次燃焼室との間の炉内温度が最も高くなる底壁部に、溶融スラグを抜き出すスラグ抜出口を形成し、このスラグ抜出口の上流側に、上流側から移動してくる溶融スラグを両側に導くための堰部をスラグ抜出口の周縁に沿うように形成するとともに、この堰部の下流側を上流側よりも徐々に低くして、堰部の両側を通って移動してくる溶融スラグを上記スラグ抜出口の下流側周縁からスラグ抜出口内に落下させるように構成したものである。
【０００９】
上記の構成によると、バーナの燃料がフラフなどの細粒可燃物である場合でも、炉内温度のピークを、溶融スラグの抜出口付近にもってくることができ、したがって溶融スラグの抜き出しがスムースに行われる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるバーナ式灰溶融炉を、図１〜図６に基づき説明する。
本実施の形態におけるバーナ式灰溶融炉は、その燃料として、都市ごみなどの廃棄物の内、プラスチック類、紙類、木材類などの高カロリー廃棄物を、乾燥した後、例えば数ミリ以下の大きさに破砕して得られる細粒可燃物（以下、フラフという）を使用するものである。
【００１１】
すなわち、このバーナ式灰溶融炉は、図１に示すように、加熱用バーナ４を具備して灰を溶融するための炉本体１と、この炉本体１内に灰を供給するための灰供給装置２と、フラフを上記バーナ４に送り込むためのフラフ供給装置３とから構成されている。
上記炉本体１には、円筒状の一次燃焼室１１およびこの一次燃焼室１１に開口部１２を介して連通される二次燃焼室１３が形成され、また炉床である底壁部１ａが一次燃焼室１１から二次燃焼室１３側に向かって下方に傾斜されるとともに、この炉本体１の底壁部１ａの上流側の一方の側壁部１ｂには、灰の供給口１４が形成されている。
【００１２】
さらに、上記一次燃焼室１１は、高さ方向中間位置に設けられた環状の突出部（絞り部）１５により、下部燃焼空間１１ａと上部燃焼空間１１ｂとに分けられており、その上壁部１ｃに、上記バーナ４が設けられている。なお、突出部１５による絞り比は、例えば０．５程度に設定されている。
上記上部燃焼空間１１ｂには、図２に示すように、その周壁部１ｄの６個所にかつ接線方向で設けられた上部吹込ノズル２１から一次燃焼空気が所定の吹込速度（例えば、約８０ｍ／ｓ）で供給されており、内部に旋回流を発生させて、バーナ４の燃料であるフラフの滞留時間ができるだけ長くなるようにされている。
【００１３】
また、上記下部燃焼空間１１ａには、図３に示すように、周壁部１ｄの４個所にかつ半径方向で設けられた下部吹込ノズル２２から一次燃焼空気が所定の吹込速度（例えば、約１００ｍ／ｓ）で供給されており、内部を攪拌させて燃焼が十分に行われるようにされている。
そして、上記炉本体１の開口部１２に対応する底壁部１ａの中央位置には、溶融灰すなわち溶融スラグを抜き出すための平面視が楕円形状（その他、例えば円形状であってもよい）のスラグ抜出口２３が形成されるとともに、このスラグ抜出口２３の上流側部分には、所定高さの堰部（勿論、耐火材で形成されている）２４が設けられて、上流側から下流側に移動する溶融スラグＳを、この堰部２４にて、両側に振り分けるとともに、スラグ抜出口２３の下流側の縁部に案内させて、スラグ抜出口２３内に落下させるようにしている。
【００１４】
この堰部２４の平面視形状は、図４および図５に示すように、スラグ抜出口２３の周縁に沿うように、楕円形状（スラグ抜出口が円形状である場合には、堰部も円形状にされる）にされるとともに、その高さについては、上流側から下流側に行くにしたがって徐々に低くなるようにされている。正確に言うと、下流側の周縁から溶融スラグを落下させるために、その部分だけは、堰部が形成されておらず、したがって馬蹄形状にされている。
【００１５】
上記フラフ供給装置３は、フラフを貯える貯留ホッパ３１と、この貯留ホッパ３１内のフラフを所定量づつ切り出すための計量ホッパ３２と、この計量ホッパ３２で切り出された所定量のフラフを、ロータリバルブ３３およびエジェクタ３４を介して、連続的に、バーナ４に空気輸送するための送風機３５および空気輸送管３６とから構成されている。勿論、バーナ４には燃焼空気が、また一次燃焼室１１および二次燃焼室１３には、一次および二次燃焼空気が、複数箇所（場所によっては、三次、四次等の燃焼空気ともいう）から燃焼空気供給管３７を介して供給されている。
【００１６】
上記構成において、灰供給装置２により炉本体１内の一次燃焼室１１に供給された灰は、バーナ４の燃焼熱により、乾燥および加熱が行われるとともに開口部１２を経て二次燃焼室１３側に移動する。
この途中、すなわち開口部１２近傍において、溶融スラグＳは堰部２３により、左右に分かれて二次燃焼室１３側に移動するが、この部分では、一次燃焼室１１で燃焼しなかったフラフが完全燃焼し、炉内温度が最高（例えば、１４００℃程度またはそれ以上の温度）となる。すなわち、溶融スラグＳは、炉内温度が最高の箇所にて、堰部２３を迂回することになり、この間に、十分に加熱されて良好な溶融状態が維持される。
【００１７】
したがって、流動性の良い状態の溶融スラグＳは、スラグ抜出口２３の下流側に廻り込み、その下流側周縁からスムースにスラグ抜出口２３に入り、水砕ピット５内に落下する。
このように、一次燃焼室１１と二次燃焼室１３との中間部に、スラグ抜出口２３を設けたので、この近傍では、一次燃焼室１１で完全に燃焼しなかったフラフが完全燃焼するため、炉内温度が最も高くなり、したがって溶融スラグの流れが良好となり、スムースにスラグ抜出口２３から抜き出される。
【００１８】
なお、本発明および従来例に係る炉内温度の状態を示すと、図６のグラフのようになる。
この図６から分かるように、バーナの燃料がフラフである場合でも、実線にて示すように、炉内温度のピークを、従来例の灰溶融炉の場合（破線にて示す）に比べて、スラグ抜出口２３付近にもってくることができ、したがって溶融スラグの抜き出しをスムースに安定して行うことができる。
【００１９】
また、灰供給装置２を、一次燃焼室１１に最も近い箇所に設けたので、炉本体１内に供給される灰の乾燥を十分に行わせることができるとともに、フラフ中に含まれる粒子の大きいものおよび塊などの未燃分を、一次燃焼室１１の底壁部１ａの予熱層の上に落下させて、燃焼を促進させることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によると、バーナの燃料がフラフなどの細粒可燃物である場合でも、炉内温度のピークを、溶融スラグの抜出口付近にもってくることができ、したがって溶融スラグの抜き出しをスムースに行うことができる。
また、灰供給装置を、一次燃焼室に最も近い箇所に設けたので、炉本体内に供給される灰の乾燥を十分に行わせることができるとともに、細粒可燃物中に含まれる粒子の大きいものおよび塊などの未燃分については、一次燃焼室における底壁部の予熱層上に落下させることができるので、未燃分の二次燃焼室への飛散を防ぎ、すなわち排ガス中の一酸化炭素の低減を図り、安定燃焼および溶融が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態におけるバーナ式灰溶融炉の概略構成を示す断面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】  図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】  同実施の形態のバーナ式灰溶融炉の要部断面図である。
【図５】  図４のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】  同実施の形態の灰溶融炉と従来の灰溶融炉との炉内温度分布を比較するグラフである。
【図７】  従来例におけるバーナ式灰溶融炉の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１      炉本体
１ａ    底壁部
１ｂ    側壁部
２      灰供給装置
３      フラフ供給装置
４      加熱用バーナ
１１      一次燃焼室
１２      開口部
１３      二次燃焼室
１４      供給口
２３      スラグ抜出口
２４      堰部
【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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