(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉本体の一端側に灰供給口を設け、他端側に溶融スラグの排出口を形成し、前記灰供給口から供給された灰を傾斜した炉底に沿って前記排出口側へ移動させながら主バーナにより加熱溶融する灰溶融炉において、
前記排出口への溶融スラグ出滓部の溶融灰滴下位置に対面してコントローラにより制御された酸素ガス若しくは酸素富化空気の吹き出し手段を設けた出滓部間欠加熱手段を備え、
前記吹き出し手段は、出滓部より滴下している溶融スラグ表面側と対面する部位に位置する、２次燃焼室に排ガスを導く排ガス流路が形成されている炉壁側に設けられ、
該吹き出し手段は、前記炉壁側から、出滓部の温度を検出するセンサ信号を受けて自動的に炉内に挿入され、出滓部を加熱するとともに主バーナの燃焼排ガスの未燃分を燃焼させて排ガスとし、該排ガスを前記排ガス流路を介し２次燃焼室に導入されるようにし、そして前記加熱終了後は前記吹き出し手段を炉壁近傍まで引き戻され待機することを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
炉本体の一端側に灰供給口を設け、他端側に溶融スラグの排出口を形成し、前記灰供給口から供給された灰を傾斜した炉底に沿って前記排出口側へ移動させながら主バーナにより加熱溶融する灰溶融炉において、
前記排出口への溶融スラグ出滓部の溶融灰滴下位置に対面してなる出滓部間欠加熱手段を具え、
該出滓部間欠加熱手段は酸素ガス若しくは酸素富化空気とＬＰＧなどの気体燃料の間欠吹き出し手段を持つ出滓部間欠加熱手段であり、
前記間欠吹き出し手段は、前記溶融スラグ出滓部より滴下している溶融スラグ表面側と対面する部位に位置する、２次燃焼室に排ガスを導く排ガス流路が形成されている炉壁側に設けられ、
前記スラグ出滓部から出滓される溶融スラグの出滓状況を監視するコントローラに制御されて、前記間欠吹き出し手段が同出滓状況に対応して、前記炉壁側から、自動的に炉内に挿入され、出滓部を加熱するとともに、前記主バーナの燃焼排ガスの未燃分を燃焼させて排ガスとし、該排ガスを前記排ガス流路を介し２次燃焼室に導入されるようにし、そして前記加熱終了後は前記吹き出し手段を炉壁近傍まで引き戻され待機するように構成され、前記溶融スラグを安定的に出滓することを特徴とする灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物の焼却炉より排出される焼却灰や飛灰並びに石炭焚事業用ボイラ等から排出される灰等の被溶融部材である灰の表面をバーナにより加熱溶融して、溶融灰を溶融スラグとして出滓部より排出する灰溶融炉において、溶融スラグの安定出滓用の加熱部よりなる出滓部加熱手段を備えた灰溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般に使用されているバーナ式灰溶融炉においては、灰を主バーナで溶融した溶融スラグを安定的に排出させるため、溶融スラグの出滓部の対応部位に補助バーナを設け、常時燃焼させることにより、温度低下を防止して溶融スラグの安定出滓を図っている。
【０００３】
即ち、図６に示すように、従来の灰溶融炉は、炉本体の一端側に設けた灰供給部５３と、他端側に設けた排出口５７と、前記灰供給部５３と排出口５７との間に設けた傾斜状炉底５５と、該炉底５５上に前記灰供給部５３より排出口５７へ向け形成された灰供給層５９の表面を加熱して溶融灰２５を形成する炉天井５６に設けた主バーナ５２とより構成されている。
【０００４】
そして、上記主バーナ５２は、灰溶融炉の炉天井５６の中央軸線上に設けられ、該バーナ内に圧送された液体燃料を高圧空気ないし排熱ボイラの蒸気により微粒子化して噴射し、それとともに供給される高温の燃焼空気と混合させて前記微粒化された燃料を燃焼させ、その火炎輻射熱が灰供給層５９の表面を加熱溶融するようにしてある。
また、前記排出口５７側の炉底末端近くが前記バーナ５２の火炎輻射領域に入るよう配設し、前記排出口５７に向け移動を続ける灰供給層５９の外表面を加熱溶融し、溶融灰２５を形成して溶融スラグ２５ａとして排出口５７に設けた出滓部６４より滴下させ、不図示の下部の水封コンベアを介して外部へ排出している。
【０００５】
上記溶融スラグ２５ａとして溶融灰２５を滴下させる際、溶融スラグ２５ａの安定出滓を維持すべく補助バーナ６６を備え、常時燃焼させて溶融スラグ２５ａの滴下する出滓部６４の温度低下を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記補助バーナによる溶融スラグが滴下する出滓部の温度低下の防止には、設備費や運転経費、排ガス処理の問題が伴い、
１）設備費としては、
主バーナ同様の構成部品を必要とするとともに、補助バーナ用高温燃焼空気加熱のための空気予熱手段を必要とし、更に、補助バーナ燃焼排ガスが常時発生するため、排ガス処理設備の大型化等の設備費増大の問題がある。
２）排ガス処理の点では、
一般に溶融炉から排出される燃焼ガスは高温のため、燃焼空気中の窒素の一部が酸化されてサーマルＮＯｘに転化する。このため、炉内に供給する燃焼空気を２段または多段に制御してＮＯｘの発生抑制を図っている。
【０００７】
ところで、上記サーマルＮＯｘの発生のもとになる窒素は灰分中にも、また燃料中にも含まれていないため、ひとえに燃焼空気中に含まれる窒素に基因するものと考えられ燃焼気体には窒素含有分の少ない純酸素を使用する傾向にある。
この点からも、上記窒素を含んだ高温燃焼空気を使用する補助バーナの設置は、排ガス処理費の増大に繋がる問題である。
３）運転経費の点では、燃費過大に繋がる問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点の解決のためになされたもので、溶融スラグの出滓部における安価で効果的な加熱を可能とする、出滓部加熱手段を備えた灰溶融炉の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本第１発明の灰溶融炉は、炉本体の一端側に灰供給口を設け、他端側に溶融スラグの排出口を形成し、前記灰供給口から供給された灰を傾斜した炉底に沿って前記排出口側へ移動させながら主バーナにより加熱溶融する灰溶融炉において、
前記排出口への溶融スラグ出滓部の溶融灰滴下位置に対面してコントローラにより制御された酸素ガス若しくは酸素富化空気の吹き出し手段を設けた出滓部間欠加熱手段を備え、
前記吹き出し手段は、出滓部より滴下している溶融スラグ表面側と対面する部位に位置する、２次燃焼室に排ガスを導く排ガス流路が形成されている炉壁側に設けられ、
該吹き出し手段は、前記炉壁側から、出滓部の温度を検出するセンサ信号を受けて自動的に炉内に挿入され、出滓部を加熱するとともに主バーナの燃焼排ガスの未燃分を燃焼させて排ガスとし、該排ガスを前記排ガス流路を介し２次燃焼室に導入されるようにし、そして前記加熱終了後は前記吹き出し手段を炉壁近傍まで引き戻され待機することを特徴とするものである。
【００１０】
即ち、上記出滓部間欠加熱手段は、コントローラにより制御された酸素ガス（若しくは酸素富化空気）とＬＰＧなどの気体燃料の供給手段と、吹き出し使用時のみ加熱部へ挿入可能の吹き出し手段とより構成される。
【００１１】
また本第２発明は、炉本体の一端側に灰供給口を設け、他端側に溶融スラグの排出口を形成し、前記灰供給口から供給された灰を傾斜した炉底に沿って前記排出口側へ移動させながら主バーナにより加熱溶融する灰溶融炉において、
前記排出口への溶融スラグ出滓部の溶融灰滴下位置に対面してなる出滓部間欠加熱手段を具え、
該出滓部間欠加熱手段は酸素ガス若しくは酸素富化空気とＬＰＧなどの気体燃料の間欠吹き出し手段を持つ出滓部間欠加熱手段であり、
前記間欠吹き出し手段は、前記溶融スラグ出滓部より滴下している溶融スラグ表面側と対面する部位に位置する、２次燃焼室に排ガスを導く排ガス流路が形成されている炉壁側に設けられ、
前記スラグ出滓部から出滓される溶融スラグの出滓状況を監視するコントローラに制御されて、前記間欠吹き出し手段が同出滓状況に対応して、前記炉壁側から、自動的に炉内に挿入され、出滓部を加熱するとともに、前記主バーナの燃焼排ガスの未燃分を燃焼させて排ガスとし、該排ガスを前記排ガス流路を介し２次燃焼室に導入されるようにし、そして前記加熱終了後は前記吹き出し手段を炉壁近傍まで引き戻され待機するように構成され、前記溶融スラグを安定的に出滓することを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明の第１発明である請求項１記載の発明は、炉本体の他端側に設けた溶融スラグの出滓部において、前記出滓部より滴下している溶融スラグ表面側と対面する部位に、コントローラにより制御された酸素ガス若しくは酸素富化ガスを吹き出す吹き出し手段（以下酸素ランスという）を設けたため、該酸素ランスの先端より吹き出す酸素ないし酸素富化空気により、前記出滓部で未燃ガスが燃焼し、溶融スラグ及び出滓部を加熱することになり、出滓部の温度低下を防止でき、安定した溶融スラグの出滓を可能にすることができる。
上記酸素ランスは好ましくはパイプ状若しくはノズル状のもので、センサ信号を受けて自動的に炉壁より炉内に挿入され、出滓部を加熱し、加熱終了後は炉壁近傍まで引き戻され待機する仕組みになっている。
【００１３】
上記請求項１記載の発明において、出滓部加熱手段を酸素ガス（若しくは酸素富化空気）とＬＰＧなどの気体燃料の供給手段と、使用時のみ加熱部へ挿入して酸素ガス（若しくは酸素富化空気）とＬＰＧなどの気体燃料を吹き出す前記酸素ランスよりなる吹き出し手段とより構成すれば、使用時には前記気体燃料と酸素ガスは燃焼し、加熱部を強制的に加熱できる。
【００１４】
また、本発明の第２発明である請求項２記載の発明は、出滓部間欠加熱手段とそれを出滓状況に応じて制御する出滓部監視制御手段を備える構成としたもので、炉本体の他端側に設けた溶融スラグの出滓部において、該出滓部間欠加熱手段は酸素ガス若しくは酸素富化空気とＬＰＧなどの気体燃料の間欠吹き出し手段（以下酸素ランスという）を持つ出滓部間欠加熱手段であり、
前記出滓部の温度を検出するセンサ信号を受けてスラグ出滓部から出滓される溶融スラグの出滓状況を監視するコントローラに制御されて、前記酸素ランスが同出滓状況に対応して、自動的に前記炉壁より炉内に挿入され、酸素ランスを加熱部まで前進させ、その先端より酸素（ないし酸素富化空気）とＬＰＧなどの気体燃料を吹き出させ燃焼させ、その燃焼ガスにより溶融スラグ出滓部を加熱し、出滓部の温度低下を防止でき、安定した溶融スラグの出滓を可能にすることができる。
上記酸素ランスはパイプ状若しくはノズル状のもので、コントローラの制御信号を受けて自動的に炉壁より炉内に挿入され、出滓部を加熱し、加熱終了後は自動的に炉壁近傍まで引き戻され、待機する仕組みになっている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例の形態を、図示例と共に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお従来例を示す図面と同一機能部材については同一符号を使用する。
【００１６】
図１は本発明の第１発明である出滓部加熱手段を備えた灰溶融炉の概略の構成を示す模式図で、本発明の灰溶融炉１０は、炉本体の一端側に設けた灰供給部５３と、該灰供給部５３の灰貯留部６０より灰５０を灰供給層５９を形成しながら炉本体の他端側に設けた排出口５７に向け送り出す傾斜下降状の炉底５５と、前記排出口５７と、炉本体の炉天井５６に設けた主バーナ５２とよりなり、上記主バーナ５２は、前記排出口５７に向け移動する灰供給層５９の表面上に火炎輻射領域を形成して該領域を含む近傍の加熱領域の灰を加熱溶融させ、溶融灰２５を形成して前記排出口５７へ溶融スラグ出滓部６４を介して下部に向け溶融スラグ２５ａを滴下させ、下部に設けた水封コンベア６９を介して外部へ排出させる構成とし、一方主バーナ５２の燃焼ガスは、矢印に示すように排ガスとなり、前記排出口５７を経て排ガス流路６７を介し、不図示の２次燃焼室に導入されるようにしてある。
【００１７】
上記構成よりなる灰溶融炉１０において、上記出滓部６４の滴下する溶融スラグ２５ａの対面部位に酸素ランス１１を設け、前記排ガス流路６７へ誘導される排ガスの流れを介して酸素ランス１１は酸素発生装置１３より供給される酸素を加熱部１７の溶融スラグ２５ａに吹き出すように構成し、吹き出された酸素は排ガス中の未燃分を燃焼させ、溶融スラグ２５ａの出滓部６４を加熱し、安定した溶融スラグ２５ａの出滓を可能にしてある。
なお、上記酸素ランス１１は、好ましくはパイプ状若しくはノズル状のもので、センサ１４により出滓部６４の温度を検出し、該検出信号によりコントローラ１２の指令によって自動的に可動機構１６を介して炉内に挿入され、前記出滓部６４を加熱し、加熱終了後は炉壁近傍まで引き戻され待機する仕組みになつている。
なお、上記酸素は酸素濃度略３０％程度の酸素富化空気を使用しても良い。
【００１８】
図２には、図１に示す灰溶融炉において別の実施形態よりなる出滓部加熱手段を備えた灰溶融炉の概略の構成を示してある。
図に見るように、出滓部加熱手段を、酸素ガス（若しくは酸素富化空気）とＬＰＧなどの気体燃料の供給手段と、使用時のみ加熱部へ挿入可能の酸素ランスよりなる吹き出し手段により構成したものである。
【００１９】
即ち、センサ１４の検出信号により作動するコントローラ１２と、燃料吹き出し用酸素ランス１１と、該酸素ランス１１を使用時のみ前記コントローラ１２の指令により加熱部１７に挿入する可動機構１６と、酸素ランス１１へコンントローラ１２の指令により酸素ガス若しくは酸素富化空気を供給する酸素発生装置１３と、同じくＬＰＧなどの気体燃料を供給する燃料タンク１８とより構成してある。
【００２０】
上記構成により、センサ１４の検出信号に対応して酸素ランス１１を加熱部１７の近傍へ挿入させるとともに、適当に混合された酸素ガス（若しくは酸素富化空気）とＬＰＧなどの気体燃料とを吹き出し燃焼させ、出滓部６４を強制的に適宜加熱させることができ、溶融スラグ２５ａの安定出滓を可能とする。
【００２１】
図３は本発明の第２発明の概略の構成を示す模式図で、出滓部間欠加熱手段とそれを出滓状況に応じて制御する出滓部監視制御手段を備える構成としたもので、下記構成よりなる。
本発明の灰溶融炉２０は、炉本体の一端側に設けた灰供給部５３と、該灰供給部５３の灰貯留部６０より灰５０を灰供給層５９を形成しながら炉本体の他端側に設けた排出口５７に向け送り出す傾斜下降状の炉底５５と、前記排出口と５７と、炉本体の炉天井５６に設けた主バーナ５２とよりなり、上記主バーナ５２は、前記排出口５７に向け移動する灰供給層５９の表面上に火炎輻射領域を形成して該領域を含む近傍の加熱領域の灰５０を加熱溶融させ、溶融灰２５を形成して前記排出口５７への溶融スラグ２５ａの出滓部６４を介して下部に向け溶融スラグ２５ａを滴下させ、下部に設けた水封コンベア６９を介して外部へ排出させる構成とし、一方主バーナ５２の燃焼ガスは、矢印に示すように排ガスとなり、前記排出口５７を経て排ガス流路６７を介し不図示の２次燃焼室に導入されるようにしてある。
【００２２】
上記構成よりなる灰溶融炉２０において、上記出滓部６４の滴下する溶融スラグ２５ａの対面部位に酸素ランス２１を可動機構２２を介して前進後退可能に設け、コントローラ２９の可動指令により加熱部２３近傍まで前進させ、または挿入位置より炉壁近傍まで後退させる構造にしてある。
【００２３】
上記酸素ランス２１は、高圧空気供給源（空気ブロア）３２ａより流量指示制御弁ＦＩＣ−３２を介して供給された高圧空気に酸素供給源（酸素発生装置ＰＳＡまたは酸素ボンベ）３３ａより流量指示制御弁ＦＩＣ−３３を介して酸素を添加して所用濃度（２５〜４０％）とした酸素富化空気ないし、高圧空気の供給を零にして酸素のみの単独供給を受けるとともに、気体燃料供給源３１ａより流量指示制御弁ＦＩＣ−３１を介してＬＰＧなどの気体燃料の供給を前記コントローラ２９の指令を介して受け、出滓部６４の近傍に接近したノズルより間欠噴射し燃焼させ、併せて未燃ガスも燃焼させ、加熱部２３を強制的に加熱するようにしてある。
【００２４】
また、炉本体の他端側の前記出滓部６４の対面部位にあたる端面に、赤外線カメラ等の工業用ＣＣＤカメラ２４を設け、該カメラ２４により前記出滓部６４より落下する溶融スラグ２５ａの出滓状況を監視撮像し、その状況に対応して前記酸素ランス２１への燃料である酸素ないし酸素富化空気またはＬＰＧなどの気体燃料を適量供給の間欠制御をするとともに、前記酸素ランス２１の可動機構２２の制御を可能とする出滓部監視制御装置３０を設ける構成とする。
【００２５】
上記出滓部監視制御装置３０は、赤外線ＣＣＤカメラ２４と該ＣＣＤカメラ２４により得られた画像に所用の加工、除去、合成、照合等の処理をする画像処理部２７と、該処理部２７より得られたデータより所用の演算をする演算部２８と、演算結果より所用の制御指令を出力するコントローラ２９とより構成し、前記コントローラ２９からの制御指令により前記流量指示制御弁ＦＩＣ−３１、ＦＩＣ−３２、ＦＩＣ−３３、可動機構２２がそれぞれ個別に作動するようにし、前記酸素ランス２１に酸素ないし酸素富化空気と気体燃料が供給されるときは可動機構２２を介して加熱部２３の近傍まで前進し、前記供給が終了したときは同じく可動機構２２を介して炉壁近くまで後退するようにしてある。
【００２６】
上記出滓部６４の溶融スラグ２５ａの出滓状況の監視に当たっては、まず、赤外線ＣＣＤカメラ２４により、図４に示す堰６３に設けた出滓部６４のスラグ出滓口２６より落下する溶融スラグ２５ａの出口の幅Ｙに対する、出口より所定距離だけ離れた位置における幅ｙの基準値を設定して関連データを演算するとともに、色信号による溶融スラグ２５ａの温度検出をする。
【００２７】
以下に制御のための手順を図５により説明する。
図５（１）に示すように、赤外線ＣＣＤカメラ２４から溶融スラグ２５ａの温度を求め、これをセット値と比較して一定値以上変化したことが検知されたときは酸素ランス２１の酸素ないし酸素富化空気の量または気体燃料の間欠供給量を加減してスラグ温度を設定値に戻す。
【００２８】
また、同図（２）に示すように、積分処理により溶融スラグ２５ａの面積を求め、その経時的変化により流出スラグ量を検出しセット値面積と比較し、スラグ温度に変化があったときは上記（１）の制御を行ない、スラグ温度を調節する。このようにしてスラグ流出量を所定値に維持する。
【００２９】
さらに、同図（３）に示すように、スラグ流れの変位Ｌをスキャンタイムｔを置いて検知し、これによりスラグ流出速度を求め、セット値と比較してスラグ流出速度が一定値以上変化したことが検出されたときは、上記（１）（２）により酸素ないし酸素富化空気の供給量または気体燃料の供給量の調節によりスラグ流出速度を一定値に維持する。
【００３０】
【発明の効果】
上記記載のように、本発明の第１発明によれば、前記炉本体の他端側に溶融スラグの出滓部を備えた灰溶融炉において、溶融スラグ出滓部の温度検出値に対応して純酸素ないし酸素富化空気を吹き出すノズルを持つ酸素ランスを設けてあるため、前記出滓部の温度により随時酸素ランスを作動させ排ガス中の未燃分を燃焼させ、出滓部を加熱して安定した溶融スラグの排出を可能にすることができる。
また、設備費としては、高温燃焼空気用予熱装置の必要もなく、また酸素は主バーナ用の酸素発生装置を兼用すればよく、温度検出制御部とノズル状の酸素吹き出し用酸素ランスだけの設備で済み、安価に抑えることができる。
また、サーマルＮＯｘの問題も純酸素または酸素富化空気の使用により低く抑えることができる。
【００３１】
また、請求項２記載の第２発明により、出滓部間欠加熱手段とそれを出滓状況に応じて制御する出滓部監視制御手段を備える構成としたもので、炉本体の他端側に溶融スラグの出滓部を備えた灰溶融炉において、前記出滓部の溶融スラグの出滓状況を監視しその状況に応じて、燃料吹き出し用酸素ランスを加熱部近傍に前進させ、純酸素ないし酸素富化空気と気体燃料の間欠吹き出し燃焼させ、併せて未燃ガスも燃焼させて、出滓状況に的確に対応して出滓部を加熱するようにしたため、効率的、且つ安定した溶融スラグの出滓を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１発明である出滓部加熱手段を備えた灰溶融炉の概略の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す灰溶融炉において別の実施形態よりなる出滓部加熱手段を備えた灰溶融炉の概略の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２発明である、出滓部間欠加熱手段とそれを制御する出滓部監視制御手段を備えた灰溶融炉の概略の構成を示す模式図である。
【図４】図２のスラグ出滓口における溶融スラグの出滓状況を示す図である。
【図５】図２の出滓部監視制御装置の制御の手順を示す図である。
【図６】従来の灰溶融炉における出滓部加熱手段を示す模式図である。
【符号の説明】
１０、２０  灰溶融炉
１１、２１  酸素ランス
１２、２９  コントローラ
１３        酸素発生装置
１４        温度センサ
１５        出滓部
１７、２３  加熱部
１６、２２  可動機構
２４        赤外線カメラ
２５        溶融灰
２５ａ      溶融スラグ
２６        溶融スラグ出滓口
２７        画像処理部
２８        演算部
２９        コントローラ
３０        出滓部監視制御装置
３１ａ      気体燃料供給源
３２ａ      高圧空気供給源
３３ａ      酸素供給源
【図１】
0003999343.tif 000002
【図２】
0003999343.tif 000003
【図３】
0003999343.tif 000004
【図４】
0003999343.tif 000005
【図５】
0003999343.tif 000006
【図６】
0003999343.tif 000007