(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部が湯溜めとしてある横向き円筒状の溶融炉本体の底部側の一側に、灰を燃焼により溶融させる燃焼室の出口を接線方向に接続して連通させ、且つ上記溶融炉本体の上部に助燃バーナを接線方向に設置して、該助燃バーナからの燃焼ガスと上記燃焼室からの燃焼ガスとによる旋回流により、上記燃焼室内の灰の表面溶融部から溶融炉本体の湯溜めに流入した溶融スラグを加熱するようにしてあるバーナ式溶融炉において、酸素バーナから発生させられる高温噴流が、上記燃焼ガスによる旋回流に乗って流れるときに上記湯溜め内の溶融スラグを直接加熱できるように、酸素バーナを、上記溶融炉本体のスラグ入口側の上部に下向きに設置して、高温噴流が上記表面溶融部から湯溜めへ向けられるようにした構成を有することを特徴とするバーナ式溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみの如き廃棄物の焼却炉等から排出される焼却灰等を溶融処理するために用いるバーナ式溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在の廃棄物の処理方式としては、焼却炉にて廃棄物を焼却するようにした焼却方式が採用されているが、灰が多量に出るのでその処理が大変であること、埋立地の確保が限界に近付いてきていること、等の問題から、焼却灰を溶融により減量、減容化する必要性が高まっている。そのため、焼却灰の中に未燃分を残し、この未燃分を含む焼却灰を空気燃焼バーナにより溶融させる表面溶融炉が提案され、実用化されている。
【０００３】
しかし、バーナとして空気燃焼バーナを用いた表面溶融炉の場合、炉内のガス流れは一方向流れであるため、炉内で発生した灰が排ガスに同伴され易く、又、空気燃焼バーナは、燃焼温度が１８００℃程度であって、理論燃焼ガス量が多いため、溶融負荷が大きくとれず、コンパクト化が困難であり、更に、焼却灰に混入している鉄片やクリンカを殆ど溶融できないことから、前段での処理が必要となる。
【０００４】
このような問題を解決するために、排ガスへ灰が同伴されにくく且つ鉄片等の炉内溶融を促進できるようにしたバーナ式溶融炉が最近提案されている。
【０００５】
この最近提案されているバーナ式溶融炉は、図２に概要を示す如く、上下方向に延びる灰貯槽１の下端部一側に、底部の炉床２に多数の散気ノズル３を有する燃焼室４を、下流へ向けやや下り勾配となるように横向きに連設すると共に、上記灰貯槽１の下端部他側に、灰貯槽１内の焼却灰５を燃焼室４の炉床２へ押し出すためのプッシャ６を備えて、該プッシャ６で炉床２上に押し出された焼却灰５中の未燃分を、散気ノズル３を通して供給される高温の空気により燃焼させ、その熱により焼却灰５を溶融させることにより燃焼室４の出口４ａ部付近（灰層傾斜部表面）に表面溶融部５ｂが形成されるようにしてあり、一方、横向きの円筒状に形成して底部側の一側にスラグ入口７を設けると共に底部側の他側にスラグ出滓口８を設け、且つスラグ入口７とスラグ出滓口８との間の底部を湯溜め９ａとするようにしてある溶融炉本体９の上記スラグ入口７に、上記燃焼室４の出口４ａを接線方向に接続して一体構造として、燃焼室４の出口４ａ部付近の表面溶融部５ｂから湯溜め９ａに溶融スラグ５ａが流れて来るようにし、更に、上記溶融炉本体９のスラグ出滓口８側の上部位置に、灯油等を燃料とする助燃バーナ１０を、接線方向より燃焼ガス１１を噴射できるように水平方向に設置して、該助燃バーナ１０により溶融炉本体９内に接線方向から噴射させた燃焼ガス１１と上記燃焼室４から溶融炉本体９内に送られてくる燃焼ガス１２とを旋回させるようにし、上記燃焼室４の焼却灰５の上記表面溶融部５ｂから溶融炉本体９内の湯溜め９ａに流入した溶融スラグ５ａを、燃焼ガス１１と１２の旋回流（渦状の流れ）１３によって加熱することにより未溶融分の溶融を促進させるようにしてある。なお、溶融スラグ５ａは、湯溜め９ａからオーバーフローさせてスラグ出滓口８を通し図示しないスラグ冷却部へ排出させるようにしてあり、溶融排ガスは、溶融炉本体９の端壁に設けた排ガス出口１４より排出させるようにしてある。
【０００６】
したがって、上記バーナ式溶融炉で焼却灰５を溶融させる場合、焼却灰５中に含まれる未燃分は、燃焼室４内において、散気ノズル３を通して供給される高温の空気により燃焼させられ、その燃焼熱により焼却灰５は溶融させられ、表面溶融部５ｂの溶融スラグ５ａが溶融炉本体９の湯溜め９ａに流入させられ、燃焼室４の燃焼ガス１２は溶融炉本体９内に流入する。この際、燃焼室４から溶融炉本体９内に送られる燃焼ガス１２中には未燃焼の灰が含まれており、又、溶融スラグ５ａ中には完全に溶融しない未溶融の灰分や鉄片等が含まれている。溶融炉本体９内では、助燃バーナ１０からの燃焼ガス１１と燃焼室４からの燃焼ガス１２により旋回流１３が形成されるので、その旋回流１３によって上記燃焼ガス１２中の未燃焼の灰は燃焼、溶融させられることから、排ガスへ同伴される灰の量が少なくなるようになり、又、湯溜め９ａ内に流入した溶融スラグ５ａ中の未溶融の灰分や鉄片等は、上記旋回流１３による対流伝熱と、炉壁や燃焼ガス１１，１２からの放射伝熱と、湯溜め９ａからの伝導伝熱が加わることにより、高い溶融負荷によって完全に溶融させられるようになるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記最近提案されているバーナ式溶融炉において、更に燃焼、溶融性能を向上させ、より高い燃焼負荷と溶融負荷を実現させて、更なるコンパクト化を図ることができるようにしようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、底部が湯溜めとしてある横向き円筒状の溶融炉本体の底部側の一側に、灰を燃焼により溶融させる燃焼室の出口を接線方向に接続して連通させ、且つ上記溶融炉本体の上部に助燃バーナを接線方向に設置して、該助燃バーナからの燃焼ガスと上記燃焼室からの燃焼ガスとによる旋回流により、上記燃焼室内の灰の表面溶融部から溶融炉本体の湯溜めに流入した溶融スラグを加熱するようにしてあるバーナ式溶融炉において、酸素バーナから発生させられる高温噴流が、上記燃焼ガスによる旋回流に乗って流れるときに上記湯溜め内の溶融スラグを直接加熱できるように、酸素バーナを、上記溶融炉本体のスラグ入口側の上部に下向きに設置して、高温噴流が上記表面溶融部から湯溜めへ向けられるようにした構成とする。
【０００９】
酸素バーナによる酸素燃焼により灰中未燃分の燃焼速度が向上し、高い燃焼負荷を実現でき、高温噴流により灰の溶融速度が向上し、高い溶融負荷を実現できる。
【００１０】
又、酸素バーナから発生させられる高温噴流が燃焼ガスによる旋回流に乗って流れるときに湯溜め内の溶融スラグを直接加熱できるように灰の表面溶融部から湯溜めへ向けられることにより、表面溶融部や湯溜め内の溶融スラグを高温噴流により直接加熱することができるので、灰中未溶融分の溶融速度が向上し、高い溶融負荷を実現することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の一形態を示すもので、図２に示したと同様に、底部を湯溜め９ａとして横向きの円筒状に形成した溶融炉本体９の底部側の一側に、灰貯槽１の下端部に横向きに連設した燃焼室４の出口４ａを接線方向に連設し、上記溶融炉本体９の上部に、助燃バーナ１０を接線方向となるように設置し、該助燃バーナ１０からの燃焼ガス１１と燃焼室４からの燃焼ガス１２とによる旋回流１３により、湯溜め９ａ内の溶融スラグ５ａを加熱するようにしてあるバーナ式溶融炉において、上記溶融炉本体９の所要個所に酸素バーナ１５を設置し、灰中未燃分の燃焼速度を向上し且つ灰の溶融速度を向上させるようにする。
【００１３】
上記酸素バーナ１５は、酸素供給源としての酸素ボンベ１６内の酸素を酸素蒸発器１７で気化させた後、該気化させた酸素を灯油１８を燃料として燃焼させることにより、火炎温度が２０００℃を超える高温噴流１９が得られるようにしてあり、溶融スラグ５ａが溶融炉本体９の湯溜め９ａに流入する位置となる焼却灰５の表面溶融部５ｂから湯溜め９ａへ向けて高温噴流１９が向けられるように、溶融炉本体９のスラグ入口７側の上部に下向きに設置するようにする。
【００１４】
その他の構成は図２に示したものと同じであり、同一のものには同一符号が付してある。
【００１５】
上記構成としてあるため、図２に示したバーナ式溶融炉の場合と同様な運転状態において、酸素バーナ１５から高温噴流１９を発生させると、酸素燃焼により焼却灰５中の未燃分（可燃分）の燃焼速度を向上させることができて、高い燃焼負荷を実現することができる。又、該高温噴流１９により焼却灰５の表面溶融部５ｂを直接加熱することができること、更には、表面溶融部５ｂを加熱した後の高温噴流１９は、助燃バーナ１０からの燃焼ガス１１と燃焼室４から燃焼ガス１２とによる旋回流１３に乗って流れる際に、湯溜め９ａ内の溶融スラグ５ａを直接加熱することができることから、未溶融の灰分や鉄片、クリンカ等を溶融させる速度を向上させることができて、高い溶融負荷を実現することができる。
【００１６】
このように、酸素バーナ１５を採用したことにより、放射伝熱と対流伝熱を更に強力なものとすることができるので、未燃灰の燃焼促進及び鉄片やクリンカの酸化、溶融促進を行うことができ、これに伴い、排ガス量が減少するため、溶融炉全体のコンパクト化のみならず、下流の排ガス処理設備各機器のコンパクト化をも図ることができる。
【００１７】
なお、上記実施の形態では、未燃分を含む焼却灰５を溶融する場合について示したが、未燃分が少ない焼却灰を溶融する場合には、ごみ固型化燃料を投入して灰の溶融熱源とするようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のバーナ式溶融炉によれば、底部が湯溜めとしてある横向き円筒状の溶融炉本体の底部側の一側に、灰を燃焼により溶融させる燃焼室の出口を接線方向に接続して連通させ、且つ上記溶融炉本体の上部に助燃バーナを接線方向に設置して、該助燃バーナからの燃焼ガスと上記燃焼室からの燃焼ガスとによる旋回流により、上記燃焼室内の灰の表面溶融部から溶融炉本体の湯溜めに流入した溶融スラグを加熱するようにしてあるバーナ式溶融炉において、酸素バーナから発生させられる高温噴流が、上記燃焼ガスによる旋回流に乗って流れるときに上記湯溜め内の溶融スラグを直接加熱できるように、酸素バーナを、上記溶融炉本体のスラグ入口側の上部に下向きに設置して、高温噴流が上記表面溶融部から湯溜めへ向けられるようにした構成としてあるので、次の如き優れた効果を発揮する。
(1)溶融炉本体内での酸素燃焼により、灰中未燃分の燃焼速度を向上させることができて高い燃焼負荷を実現することができ、高温噴流により灰の溶融速度が向上し、高い溶融負荷を実現できる。
(2)酸素バーナから発生させられる高温噴流が燃焼ガスによる旋回流に乗って流れるときに湯溜め内の溶融スラグを直接加熱できるように灰の表面溶融部から湯溜めへ向けられることにより、灰の表面溶融部及び湯溜め内の溶融スラグを酸素バーナからの高温噴流により直接加熱できて、灰の溶融速度及び溶融スラグ中の鉄片やクリンカ等の未溶融分を溶融させる速度を向上させることができ、高い溶融負荷を実現することができる。
(3)酸素の使用により排ガス量が減少するため、炉全体をよりコンパクト化することができると共に、下流の排ガス処理設備のコンパクト化をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバーナ式溶融炉の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】最近提案されているバーナ式溶融炉の概要図である。
【符号の説明】
４  燃焼室
４ａ  出口
５  焼却灰（灰）
５ａ  溶融スラグ
５ｂ  表面溶融部
７    スラグ入口
９  溶融炉本体
９ａ  湯溜め
１０  助燃バーナ
１１  燃焼ガス
１２  燃焼ガス
１３  旋回流
１５  酸素バーナ
１９  高温噴流
【図１】
0003864832.tif 000002
【図２】
0003864832.tif 000003