(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰溶融装置の排ガス口に接続され上部に後続ダクト接続口をそなえた金属製の縦ダクトと、この縦ダクトの外周部を包囲して設けられ冷却用流体が供給される冷却流体室と、前記縦ダクトの内周面にすきまをもって嵌合し上下方向に延びる開口部をそなえた掻落体と、この掻落体を昇降駆動する昇降駆動装置と、前記縦ダクトの上部に下向きに突設され上昇時の前記掻落体の前記開口部を貫通する貫通体とを具備したことを特徴とする灰溶融装置の排ガスダクト。
【請求項２】
前記冷却流体室が冷却用空気が供給されるエアチャンバから成り、前記縦ダクトに多数個の小孔を穿設し、この小孔から前記エアチャンバ内の冷却用空気を前記縦ダクト内に吹込むようにした請求項１記載の灰溶融装置の排ガスダクト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却処理によって発生する焼却残渣である灰、特に飛灰（ばいじん）を含む灰の溶融処理をおこなう灰溶融装置の排ガスダクトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
灰の溶融処理は、灰の減容化，無害化のためにおこなうものであるが、特に飛灰中に多く含まれるダイオキシン類を完全に分解する必要があり、このためには１０００℃以上の温度で完全燃焼させるとともに、燃焼後の排ガスの冷却過程で、特に３００〜６００℃の間で急速に進むデ・ノボ反応と云われるダイオキシン類の再合成を防ぐため、排ガスは２００℃以下に急冷する必要がある。
【０００３】
ところがこの排ガスの冷却によって、灰の溶融過程で揮発したＣａＣｌ2 ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＺｎＣｌ2 などの塩化物が液滴を経て固体として析出したり、灰の溶融処理中に発生する溶融飛灰成分が排ガスダクト内周面にダストとして付着成長し、放置するとダクトを閉塞させてしまう。そこで出願人は、特開平８−２１９４３６号公報において、縦ダクトに設けた多数個の小孔から冷却用空気を吹込むとともに縦ダクトの内面に近接して移動する掻落体を上下動させるようにした廃棄物溶融炉の排ガス冷却装置を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の冷却装置では、冷却用空気の吹込みだけでなく、掻落体によるダストの機械的な掻落しを併用している点で、ダクトの閉塞を確実に防止できるという長所を有するものであるが、掻落体自体にもダストは付着するので、掻落体の開口部の形状によっては、長期の炉操業により堆積肥大したダストにより上記開口部が徐々に閉塞するおそれがある。そして保守作業によりこの掻落体部のダストの除去清掃をおこなわないと、縦ダクト内を上昇流として流れる排ガスに対する流通抵抗の増大により、排ガスの吸引排気，所定の炉内圧の維持等が困難となり、溶融炉の操業に支障をきたすことが考えられる。
【０００５】
この発明は上記の点にかんがみてなされたもので、ダクトの閉塞とともに掻落体の開口部の閉塞をも防止でき、ダクトおよび掻落体部の保守の手間がかからない灰溶融装置の排ガスダクトを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、灰溶融装置の排ガス口に接続され上部に後続ダクト接続口をそなえた金属製の縦ダクトと、この縦ダクトの外周部を包囲して設けられ冷却用流体が供給される冷却流体室と、前記縦ダクトの内周面にすきまをもって嵌合し上下方向に延びる開口部をそなえた掻落体と、この掻落体を昇降駆動する昇降駆動装置と、前記縦ダクトの上部に下向きに突設され上昇時の前記掻落体の前記開口部を貫通する貫通体とを具備したことを特徴とする灰溶融装置の排ガスダクトである。
【０００７】
このように縦ダクトの内周面にすきまをもって嵌合し昇降駆動される掻落体を設けるとともに、掻落体の上昇時に掻落体の開口部を貫通する貫通体を縦ダクトの上部に設けたので、縦ダクトの内周面に付着堆積するダストは掻落体により掻落されるとともに、掻落体の開口部付近に付着堆積するダストは貫通体により掻落され、縦ダクトおよび掻落体の開口部のダストによる閉塞が防止される。
【０００８】
また縦ダクトは冷却流体室の冷却流体により冷却され、縦ダクト内を流通する排ガスはこの縦ダクトの内周面により冷却されて、排ガス中に溶融状態で含まれる塩化物等の析出を促進するものであるが、請求項２記載の発明のように、前記冷却流体室が冷却用空気が供給されるエアチャンバから成り、前記縦ダクトに多数個の小孔を穿設し、この小孔から前記エアチャンバ内の冷却用空気を前記縦ダクト内に吹込むようにした構成とすれば、排ガスをさらに急速に希釈冷却して、ダイオキシン類の再合成を防ぐことができるので、特に好ましい。
【０００９】
なおこの発明における縦ダクトは、必ずしも水平面に対して垂直（鉛直）方向に向くよう立設しなくてもよく、掻落体や貫通体によって掻落された粒状のダストが、排ガス流に逆らって下方へ落下する範囲内において、上記垂直方向に対して傾斜した傾斜状態に配設してもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図３によりこの発明の実施の形態の一例を説明する。図中、１は廃棄物溶融炉で、焼却飛灰を溶融対象廃棄物とするものであり、基礎２上に固設した炉体３内に、上下方向に延びる円柱空間状の溶融処理室４を設け、炉体３に被着した炉蓋５に下向きに取付けた酸素バーナ６の下部が、溶融処理室４内に挿入されるとともに、この溶融処理室４に連通する排ガス口７が炉蓋５に設けられ、この排ガス口７には、後述の排ガスダクト２０が接続され、その後続ダクト接続口２２には、図示しない集じん装置を経て排気用の送風機に至るダクト８が接続されている。
【００１１】
酸素バーナ６は、燃料供給口６ａに供給された液体又は気体燃料Ｆを、酸素供給口６ｂに供給された酸素により燃焼させ、この燃焼による高温火炎中に、飛灰供給口６ｃに搬送用空気と共に供給された焼却飛灰Ｗを吹込投入して溶融させるものであり、たとえば特開平８−３１２９３８号公報に開示された構造のものを好適に用いることができる。また１０は溶融処理室４の底部に形成した溶融スラグＳを貯留するスラグ貯留部、１１はこのスラグ貯留部１０から炉体３の一方の側壁に向って延びる溶融スラグ導出用の溝で、溶融処理室４の側方に延びる側室部４ａの底部に形成され、この溝１１の先端部（炉外側端部）に出滓口１２が形成されている。
【００１２】
一方排ガスダクト２０部においては、図２および図３にも示すように、排ガス口７に下部を接続した金属製（この例では耐熱鋼製）のフランジ付き円筒状の縦ダクト２１の上部に、分岐管状に後続ダクト接続口２２（図１参照）を設け、頂部を蓋板２３で閉鎖して、排ガス流通路を形成するとともに、縦ダクト２１の外側を外筒２４で包囲して、冷却流体室であるエアチャンバ２５を形成し、この外筒２４のつば板部２４ａを炉蓋５の頂面部に取付けることにより、縦ダクト２１は直立状に炉蓋５に固定されている。２６は外筒２４に設けた冷却用空気供給口で、たとえば常温空気を供給する送風機などの図示しない冷却用空気供給装置に接続され、また縦ダクト２１の下部には、その筒壁部を貫通して多数個の直径４〜８mm程度の小孔２７が穿設してあり、エアチャンバ２５内に供給された冷却用空気は、この小孔２７から縦ダクト２１内に吹込まれるようになっている。
【００１３】
３０は縦ダクト２１の内周面２１ａに少量（たとえば３〜１０mm）のすきまをもって嵌合する厚円板状の金属製の掻落体で、上下方向に延びる６個の丸穴状の開口部３１をそなえ、掻落体３０の下面外周縁部が、縦ダクト２１の内周面２１ａに付着したダストの掻落し刃として機能するものである。４０はこの掻落体３０の昇降駆動装置で、蓋板２３のシール部２３ａを貫通して上下方向に延びる丸棒状のロッド４１の下端に掻落体３０を固着し、蓋板２３に立設したブラケット４２に軸支したガイドローラ４３によりロッド４１を昇降自在にガイドするとともに、基礎に固設した梁４４に取付けたブラケット４５により支持されたエアシリンダ４６のピストンロッド４６ａに、ロッド４１の上端部に取付けたアーム４７の先端部を連結して成る。
【００１４】
また蓋板２３の下面側には、丸棒から成る６本の貫通体３５が下向きに固設してある。この貫通体３５は、掻落体３０の開口部３１と同配置で、かつ開口部３１に３〜１０mm程度のすきまをもって嵌合する直径寸法を有し、掻落体３０の上昇時には、図２に示すように貫通体３５は開口部３１を貫通して下端面が掻落体３０の下面より下方へ突出するように、その長さを設定してある。なおこの例では、開口部３１と貫通体３５との嵌合のための掻落体３０の鉛直軸線まわりの回動規制は、ロッド４１上端のアーム４７の鉛直軸線まわりの回動をピストンロッド４６ａにより規制することによりおこなっているが、たとえばアーム４７を上下方向に延びるガイドに係合させるなど、他の回動規制手段によってもよい。
【００１５】
上記構成の廃棄物溶融炉１の操業時には、溶融処理室４内において酸素バーナ６の高温火炎中に投入した焼却飛灰Ｗを溶融させ、生成した溶融スラグＳをスラグ貯留部１０から溝１１を経て出滓口１２からオーバーフローさせて連続出滓するとともに、溶融処理に伴い発生する排ガスを、排ガス口７から縦ダクト２１および後続ダクト接続口２２を経て吸引排気して、排ガス中の溶融飛灰を集じんする。出滓口１２から流出した溶融スラグは、図示しない水砕化装置により水砕化される。
【００１６】
上記の排ガスの吸引排気により縦ダクト２１内を上昇流として流れる排ガスは、小孔２７から吹込まれる冷却用空気により希釈冷却されるとともに、エアチャンバ２５内の冷却用空気により冷却された縦ダクト２１の内周面２１ａにより冷却されて、排ガス中の塩化物の析出等によるダストが内周面２１ａに付着堆積するが、昇降駆動装置４０により掻落体３０を間欠的あるいは連続的に昇降駆動することにより、掻落体３０が上記内周面２１ａに沿って上下動して上記ダストを掻落し、縦ダクト２１の閉塞は防止される。掻落されたダストは、一部の微粉状のものは排ガス流と共に流出するが、粒状のものは溶融処理室４内に落下する。このとき縦ダクト２１は金属製なので、内周面２１ａに付着したダストは掻落体３０により容易に剥離させることができる。
【００１７】
また掻落体３０は開口部３１を有しているので、炉操業中において上下動させても炉内排ガスの吸引排気はおこなえ、上記のダスト掻落しを支障なくおこなうことができる。このとき排ガスは掻落体３０の下面に衝突し開口部３１を流過するので、開口部３１付近にもダストが付着堆積するが、掻落体３０の上昇時には貫通体３５が開口部３１を貫通して上記ダストを掻落すので、開口部３１のダストによる閉塞も防止できるのである。
【００１８】
上記の小孔２７からの冷却用空気の吹込みに際して、たとえば後続ダクト接続口２２部における排ガス温度を検出して、該温度が２００℃以下となるように、冷却用空気供給口２６への冷却用空気供給量を調節すれば、排ガスは急速に希釈冷却され、ダイオキシン類の再合成を防ぐことができる。
【００１９】
この発明は上記の例に限定されるものではなく、たとえば掻落体３０の開口部３１および貫通体３５の断面形状は、上記の円形以外の各種形状としてもよい。たとえば図４に示すように、環状部３０ａとボス部３０ｂを４本のスポーク３０ｃで結合して成り、４個の扇形の開口部３１を有する開口率の大きいハンドル型の掻落体３０とすることもできる。このようにすると排ガスに対する流通抵抗が小さくなり、また掻落体自体へのダストの付着も少なくすることができるからより好ましい。なお図中、図３と同一部分には同一符号を付してある。
【００２０】
また上記の例では冷却流体室としてエアチャンバ２５を採用するとともに、縦ダクト２１の小孔２７からエアチャンバ２５内の冷却用空気を縦ダクト２１内に吹込み排ガスを希釈冷却するようにしたが、排ガス中のダストの組成や温度などによって上記希釈冷却が不要な場合は、上記小孔２７は省略してもよく、さらに冷却流体室として、冷却用水が供給されるウォータージャケットを用いてもよい。さらに冷却用空気に水スプレーミストを随伴させても良い。
【００２１】
またこの発明は、上記のバーナ加熱式の灰溶融装置のほかに、たとえばアーク加熱式あるいはプラズマ加熱式などの、各種形式の灰溶融装置の排ガスダクトにも適用できるものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、昇降駆動される掻落体により縦ダクト内周面に付着堆積するダストが掻落されるとともに、縦ダクト上部に設けた貫通体により掻落体の開口部付近に付着堆積するダストが掻落されるので、ダストによる縦ダクトの閉塞とともに掻落体の開口部の閉塞をも防止でき、縦ダクトおよび掻落体の保守の手間がかからない。
【００２３】
また上記の効果に加えて請求項２記載の発明によれば、縦ダクトの小孔からの冷却用空気の吹込みにより、排ガスを急速に希釈冷却して、ダイオキシン類の再合成を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の一例を示す廃棄物溶融炉の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】この発明の実施の形態の他の例を示す図３相当図である。
【符号の説明】
１…廃棄物溶融炉、５…炉蓋、７…排ガス口、２０…排ガスダクト、２１…縦ダクト、２１ａ…内周面、２２…後続ダクト接続口、２３…蓋板、２４…外筒、２５…エアチャンバ、２６…冷却用空気供給口、２７…小孔、３０…掻落体、３１…開口部、３５…貫通体、４０…昇降駆動装置、４１…ロッド、４６…エアシリンダ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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