(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細粒可燃物を燃料とする燃焼用バーナが設けられて灰を溶融室および二次燃焼室にて加熱・溶融するための灰溶融炉と、この灰溶融炉内に灰を供給するための灰供給装置と、細粒可燃物を上記燃焼用バーナに供給するための燃料供給装置と、上記灰溶融炉における溶融室と二次燃焼室との連通箇所でかつ溶融室から二次燃焼室側に向かって下方に傾斜された底壁部に形成された溶融スラグの取出口から排出された溶融スラグを固形化する水砕ピットとを具備し、さらに上記スラグ取出口の上流側に溶融スラグを両側に振り分けて下流側から当該スラグ取出口内に落下させるための堰部が設けられた灰溶融設備であって、
上記スラグ取出口から排出される溶融スラグを水砕ピットに案内する案内体の側壁部に、その燃焼火炎がスラグ取出口の最下手側中心位置に向かうように、水平に対して１０〜４５度の範囲内の取付角度でもって加熱用バーナを設置し、当該加熱用バーナからの燃焼火炎により溶融スラグ表面に浮遊した未燃カーボンを炉内に吹き飛ばし得るようにしたことを特徴とするバーナ式灰溶融設備。
【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設備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５に示すように、燃焼用バーナ１０２により灰を加熱して溶融するための炉本体１０１と、この炉本体１０１内に灰を供給するための灰供給装置１０３とから構成されている。
上記炉本体１０１には、円筒状の溶融室１１１およびこの溶融室１１１に連通部１１２を介して連通される予熱室１１３が形成され、また炉床である底壁部１０１ａが予熱室１１３から溶融室１１１側に向かって下方に傾斜されるとともに、この炉本体１０１の底壁部１０１ａの上流側の側壁部１０１ｂには、灰の供給口１１４が形成されている。
【０００４】
なお、上記溶融室１１１は、その周壁部１０１ｄの内側に突設された環状の突出部１１５により、下部燃焼空間１１１ａと上部燃焼空間１１１ｂとに分けられており、それぞれの燃焼空間には、燃焼空気が周囲から供給されて、燃料であるフラフの滞留時間が長くなるように、かつ空気と十分に混じるようされている。また、上記灰供給装置１０３は、下部が炉本体１０１の供給口１１４に接続された灰投入ホッパ１２１と、この灰投入ホッパ１２１の下部に配置された灰押込み用のプッシャ装置１２２とから構成されている。
【０００５】
上記構成において、プッシャ装置１２２により炉本体１０１内の予熱室１１３に供給された灰は、まず連通部１１２を介して溶融室１１１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溶融室１１１に移動し、ここで溶融されて溶融スラグとなり、炉本体１０１の灰供給装置１０３とは反対側に形成されたスラグ取出口１１６から、水砕ピット１０４内に落下されていた。
【０００６】
ところで、上記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、どうしても溶融室１１１で完全に燃焼させることができず、未然状態で予熱室１１３側に飛散してしまう。
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、炉内温度が溶融室１１１と予熱室１１３との中間部で最も高くなり、したがって溶融室１１１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。
【０００７】
そこで、このような事態を解決するものとして、図６に示すような灰溶融炉が提案され、製作されている。
すなわち、この灰溶融炉１３１は、上述した灰溶融炉では、排ガスに対する灰の供給方向が対向する向流式であったのに対して、灰の供給方向が排ガスの流れと同一である並流式にするとともに、スラグ取出口１４１を、溶融室１３２と予熱室１３３との間の連通部１３４に設けるようにしたものである。
【０００８】
そして、さらにこの灰溶融炉１３１には、スラグ取出口１４１から溶融スラグＳをスムーズに取り出すために、スラグ取出口１４１と水砕ピット１５１との間に設けられた筒状の案内体１５２には、エジェクタ１５３が設けられた排ガス抜出管１５４が接続されていた。
すなわち、この排ガス抜出管１５４から空気を抜き出すことにより、高温の排ガスをスラグ取出口１４１側に強制的に導き、スラグ取出口１４１およびその近傍を暖めることにより、円滑なスラグの抜き出しを行い得るようにしたものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案された灰溶融炉１３１の構成によると、排ガス抜出管１５４から空気を抜き出して、高温の排ガスをスラグ取出口１４１側に導くようにしているが、スラグ取出口１４１近傍におけるスラグの温度上昇が十分ではなく、しかも燃焼室側からフラフ燃焼中の未燃カーボンがスラグ取出口１４１側に引き寄せられて溶融スラグに付着して、得られるスラグの品質が低下するという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、溶融スラグに未燃カーボンが付着するのを防止するとともに溶融スラグの抜き出しをスムーズに行い得るバーナ式灰溶融設備を提供することを目的とする。
【００１１】
【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設備は、細粒可燃物を燃料とする燃焼用バーナが設けられて灰を溶融室および二次燃焼室にて加熱・溶融するための灰溶融炉と、この灰溶融炉内に灰を供給するための灰供給装置と、細粒可燃物を上記燃焼用バーナに供給するための燃料供給装置と、上記灰溶融炉における溶融室と二次燃焼室との連通箇所でかつ溶融室から二次燃焼室側に向かって下方に傾斜された底壁部に形成された溶融スラグの取出口から排出された溶融スラグを固形化する水砕ピットとを具備し、さらに上記スラグ取出口の上流側に溶融スラグを両側に振り分けて下流側から当該スラグ取出口内に落下させるための堰部が設けられた灰溶融設備であって、
上記スラグ取出口から排出される溶融スラグを水砕ピットに案内する案内体の側壁部に、その燃焼火炎がスラグ取出口の最下手側中心位置に向かうように、水平に対して１０〜４５度の範囲内の取付角度でもって加熱用バーナを設置して、当該加熱用バーナからの燃焼火炎により溶融スラグ表面に浮遊した未燃カーボンを炉内に吹き飛ばし得るようにしたものである。
【００１２】
この構成によると、スラグ取出口の下方に設置された加熱用バーナにより、スラグ取出口近傍を直接に加熱するようにしたので、スラグ取出口近傍の溶融スラグを十分に加熱してその流下をスムーズに行わせることができ、しかも燃焼火炎の方向がスラグ取出口の下方から炉本体内に、すなわち燃焼室側に向かうようにされているため、燃焼室内の未燃カーボンがスラグ取出口側に落下しスラグに付着するのが防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における灰溶融設備を、図１〜図４に基づき説明する。
本実施の形態における灰溶融設備は、灰を溶融するための燃料として、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。
【００１４】
すなわち、この灰溶融設備は、フラフを燃料とする燃焼用バーナ４が設けられて灰を溶融するための灰溶融炉１と、この灰溶融炉１内に灰を供給するための灰供給装置２と、フラフを上記燃焼用バーナ４に供給するための燃料供給装置３と、上記灰溶融炉１から排出される溶融スラグＳを水冷して固形化する（同じに砕片化も行われる）水砕ピット５とを具備している。
【００１５】
まず、灰溶融炉１について説明する。
この灰溶融炉１の炉本体１１には、円筒状の溶融室１２およびこの溶融室１２に連通部１３を介して連通される二次燃焼室１４が形成され、また炉床である底壁部１１ａが、段差を有しかつ溶融室１２から二次燃焼室１４側に向かって下方に傾斜されるとともに、この炉本体１１の底壁部１１ａの上流側の一方の側壁部１１ｂには、灰の供給口１５が形成されている。
【００１６】
さらに、上記溶融室１２は、高さ方向中間位置に設けられた環状の突出部（絞り部）１６により、下部燃焼空間１２ａと上部燃焼空間１２ｂとに分けられており、その上壁部１１ｃに、上記燃焼用バーナ４が設けられている。なお、突出部１６による絞り比（絞り部直径／炉内直径）は、例えば０．５〜０．７程度に設定されている。
【００１７】
なお、上記上部燃焼空間１２ｂには、図２に示すように、その周壁部１１ｄの６個所に（等間隔置きに）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６０〜８０ｍ／ｓ（例えば７０ｍ／ｓ）で供給されており、内部に旋回流を発生させて、燃焼用バーナ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。
【００１８】
また、上記下部燃焼空間１２ａには、図３に示すように、周壁部１１ｄの４個所に（等間隔置きに）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。
上記炉本体１１の連通部１３に対応する底壁部１１ａの中央位置には、溶融灰すなわち溶融スラグを取り出すためのスラグ取出口２３が形成されるとともに、このスラグ取出口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、スラグ取出口２３の下流側の縁部に案内させて、スラグ取出口２３内に落下させるようにしている。
【００１９】
この堰部２４の平面視形状は、図４に示すように、スラグ取出口２３の周縁に沿うように、楕円形状（スラグ取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。
【００２０】
そして、図１に示すように、スラグ取出口２３周囲の炉本体１１の底壁部１１ａと、水砕ピット５との間には、溶融スラグＳを水砕ピット５に案内するための筒状の案内体３１が配置されるとともに、この案内体３１の側壁部には、その燃焼火炎Ｆが、スラグ取出口２３に向くように、加熱用バーナ３２が設けられている。
【００２１】
具体的には、加熱用バーナ３２の燃焼火炎Ｆの中心線Ｇが、スラグ取出口２３の二次燃焼室１４側の最下手側中心位置（根元部）Ｈを通過するように設置され、またその取付角度θの範囲は、１０〜４５度の範囲とされる。なお、このように取り付けると、燃焼火炎の上半分で、溶融スラグ表面に浮遊した未燃カーボンを炉本体１内に吹き飛ばす効果が生じるとともに、燃焼火炎の下半分にて、溶融スラグの流下の円滑化を図ることができる。
【００２２】
上記燃料供給装置３は、フラフを導入して軽量フラフ（軽量可燃物）と重量フラフ（重量可燃物）とに選別を行う風力選別機、この風力選別機で選別された軽量フラフを貯留する貯留ホッパなどからなる燃料供給部４１およびこの燃料供給部４１から定量供給される軽量フラフを上記燃焼用バーナ４に供給する燃料供給ライン４２とから構成され、また上記燃料供給部４１の風力選別機で選別された重量フラフは重量物供給ライン４３および灰供給ライン４４を介して灰供給装置２に供給するように構成されている。なお、風力選別はフラフの比重にて決定されており、例えばその境界は、０．１〜０．１５の間に設定される。
【００２３】
上記灰供給装置２は、炉本体１１の側壁部１１ｂの供給口１５に接続された灰投入用ホッパ５１と、この灰投入用ホッパ５１の下部に配置されてホッパ内の灰を溶融室１２内に押し込むためのプッシャ装置５２とから構成されている。
上記構成において、灰供給装置２により、炉本体１１内に供給された灰は、フラフを燃料とする燃焼用バーナ４の燃焼熱により加熱・溶融が行われ、そして炉内温度が最も高くなる溶融室１２と二次燃焼室１４との間で、殆どが溶融状態となり、スラグ取出口２３の側方を通過して、下流側の周縁部からスラグ取出口２３内に落下して、水砕ピット５に排出される。
【００２４】
ところで、案内体３１に設けられた加熱用バーナ３２からの燃焼火炎により、スラグ取出口２３近傍が加熱されてその雰囲気温度が高温に維持され、すなわち上述したように、スラグ取出口２３部分において、溶融スラグＳが加熱されてその流下が円滑となるようにされ、しかもその燃焼火炎の勢いにより、スラグ取出口２３付近における排ガスが二次燃焼室１４内に押し戻され、例えば溶融スラグに浮遊している未燃分の灰をも二次燃焼室１４内に吹き飛ばすため、排ガス中に混じっている灰中の未燃分（イグロスともいう）が水砕ピット５に混入するのが防止され、したがってこの灰溶融設備から得られるスラグの品質の向上を図ることができる。
【００２５】
例えば、スラグに混入する灰中の未燃分の割合について調べた結果、従来例の場合（排ガスを案内体から抜き出す場合）には、０．１２％（１回目）および０．０９％（２回目）であったのに対して、本発明に係る加熱用バーナを使用した場合には、それぞれ０．０２５％（１回目）および０．０１％（２回目）となり、その混入度が大幅に改善されているのが判った。
【００２６】
このように、スラグ取出口の下方に設置された加熱用バーナにより、スラグ取出口近傍を直接に加熱するようにしたので、スラグ取出口近傍の溶融スラグを十分に加熱することができ、しかも燃焼火炎の方向がスラグ取出口の下方から炉本体に、すなわち燃焼室側に向かうため、燃焼室内の未燃カーボンがスラグ取出口側に落下するのが防止されるとともに溶融スラグに浮遊する未燃カーボンが燃焼室側に吹き飛ばされ、したがってこの灰溶融設備で得られるスラグの品質、すなわちこのスラグを再利用して得られた製品の品質の向上を図ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によると、スラグ取出口の下方に設置された加熱用バーナにより、スラグ取出口近傍を直接に加熱するようにしたので、スラグ取出口近傍の溶融スラグを十分に加熱してその流下をスムーズに行わせることができ、しかも燃焼火炎の方向がスラグ取出口の下方から炉本体に、すなわち燃焼室側に向かうため、燃焼室内の未燃カーボンがスラグ取出口側に落下しスラグに付着するのが防止され、したがってスラグを再利用して得られる製品の品質の向上を図ることができる。
【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】図１のＣ−Ｃ矢視図である。
【図５】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。
【図６】従来例の改良案に係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      灰溶融炉
２      灰供給装置
３      燃料供給装置
４      燃焼用バーナ
５      水砕ピット
１１      炉本体
１２      溶融室
１３      連通部
１４      二次燃焼室
２３      スラグ取出口
３１      案内体
３２      加熱用バーナ
【図１】
0003886311.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003886311.tif 000004
【図４】
0003886311.tif 000005
【図５】
0003886311.tif 000006
【図６】
0003886311.tif 000007