(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を、容積比で５〜２０％混合し、且つ、これを減圧沸騰してエマルジョン化してから燃焼させる燃料の燃焼方法であって、前記還元水は、水中に第１、第２、第３の電極を配置し、前記第１、第２の電極として酸化還元電位を低下させる金属からなる電極を用い、前記第１、第２の電極間に交流を印加し、前記第３の電極を接地することにより、前記第１、第２の電極から前記第３の電極に前記水を経て直流電流を流し、該水を電気分解して形成し、前記第１、第２の電極をアルミニウム又はマグネシウムの一方から構成したことを特徴とする灰処理装置用の燃料の燃焼方法。
【請求項２】
請求項１において、前記燃料の燃焼排ガス中に、更に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を噴霧させることを特徴とする灰処理装置用の燃料の燃焼方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記液体燃料は、重油、灯油、軽油、廃油、アルコール又はジメチルエーテルのいずれかであることを特徴とする灰処理装置用の燃料の燃焼方法。
【請求項４】
先端に外側ノズル開口を備えた筒状のアウタノズルと、のアウタノズルの内側に、これと同軸的に配置され、先端に、前記外側ノズル開口と同心状であり、且つ、その軸方向内側に近接した位置で開口する内側ノズル開口を備えたインナノズルと、このインナノズル内に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を、容積比で５〜２０％混合した液体燃料を供給する燃料供給装置と、前記インナノズル内に設けられ、前記供給された燃料を減圧沸騰させる減圧装置と、を有してなり、減圧沸騰により少なくとも一部が気化した前記燃料を前記内側ノズル開口から噴出させ、その少なくとも一部と空気とを、前記内側ノズル開口と外側ノズル開口との間の位置で混合させ、外側ノズル開口から噴出させることを特徴とする灰処理装置用のバーナー。
【請求項５】
請求項４において、水中に第１、第２、第３の電極を配置し、前記第１、第２の電極として酸化還元電位を低下させる金属からなる電極を用い、前記第１、第２の電極間に交流を印加し、前記第３の電極を接地することにより、前記第１、第２の電極から前記第３の電極に前記水を経て直流電流を流し、該水を電気分解し、これを前記燃料供給装置に供給する還元水製造装置を、更に設けたたことを特徴とする灰処理装置用のバーナー。
【請求項６】
燃焼室を形成する炉本体と、前記燃焼室内に長手方向に傾斜して配置され、傾斜方向下端から灰が溶融して形成された溶融スラグを流下させる溝状の炉床部と、前記炉床部の傾斜方向の上端に灰を供給する灰投入装置と、前記燃焼室に設けられ、前記炉床部の長手方向中間部及び傾斜方向の下端に、それぞれ火炎を吹きつける第１及び第２のバーナーと、を有してなり、前記第１及び第２のバーナーの少なくとも一方を、前記請求項４又は５の灰処理装置用のバーナーから構成したことを特徴とする灰処理装置。
【請求項７】
請求項６において、前記燃焼室に発生した煙を含む排ガスを外部に排出させる排ガス通路を通る排ガス中に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を噴霧する還元水噴霧装置を設けたことを特徴とする灰処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はごみ焼却灰等を加熱溶融して溶融スラグとして処理する灰処理装置及び、これに用いて好適な灰処理装置用の燃料の燃焼方法及びバーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場や家庭から排出されたごみを焼却した灰を溶融して、溶融スラグとし、これによって灰の容積を大幅に減少させると共に、灰の中に含まれる有害金属等の飛散を防止し、更に、溶融固化したスラグを建築材料における骨材等として利用することが図られている。
【０００３】
このような焼却灰溶融処理装置の１つとして、例えば特開平７−２７３１５８号に記載にされるようなものがある。この特開平７−２７３１５８号公報に開示された灰処理装置は、ホッパーから落下する途中の灰にバーナーからの火炎を吹き付けて加熱溶融して、燃焼室内で傾斜して配置された炉床部上に落下させ、この炉床部上を、溶融スラグが流下する際に、更にバーナーによって加熱して完全溶融させ、傾斜した炉床部下端から、下方の水中に落下固化して、固形物スラグを回収するようにしたものである。
【０００４】
上記特開平７−２７３１５８号公報に開示された灰処理装置は、ホッパー内に設けられたフィードスクリューによって灰を燃焼室内に下向きに突出する筒状部内に押し込み、この筒状部内で、バーナーから吹き込まれた火炎に灰を接触させるようにされているが、ホッパー内の灰の量が十分でない場合は、燃焼ガスが筒状部からホッパー内に吹き上げてしまうという問題点がある。
【０００５】
又、筒状部の容積が小さいので、バーナーから吹き込まれる火炎が十分な渦流を形成することができず、従って、灰を十分に加熱溶融できないことがあるという問題点がある。
【０００６】
更に、溶融スラグが、傾斜した炉床部に沿って流下するが、該炉床部の先端（下端）で温度が低下して、ここに固化堆積が生じ、このため、炉床部に溶融スラグが厚く溜ってしまい、場合によっては、温度の低い底面では溶融スラグが炉床部に付着、固化してしまうという問題点がある。
【０００７】
更に、上記のような灰処理に装置において、灰を加熱溶融するための火炎を形成するバーナーは、例えば特開平６−２８１１１４号公報に開示されるようなものが用いられている。
【０００８】
このバーナーは、燃焼用空気が供給される内側筒状部内に燃料を噴出するノズルを該内側筒状部材と同軸的に配置し、ノズルから噴出された燃料と内側筒状部材から供給される空気とを混合し、この混合気体を円錐状部材の先端によって、前方に拡開する円錐面状の流れとし、この混合気の流れに対して、前記円錐状部材の外側に配置された筒状部材の先端から螺旋空気流を噴出させ、前記混合気体をこの螺旋空気流に載せて燃焼室内で旋回させつつ燃焼が行われるようにしたものである。
【０００９】
上記のようなバーナーは、ノズルから噴出された燃料と内側筒状部材から供給される空気とによって形成された混合気体が、円錐状部材に吹き付けられるので、該円錐状部材の外周に液状燃料が付着してしまい、混合気における燃料の濃度が低くなり、十分に高温な燃焼を得ることができないという問題点がある。
【００１０】
これに対して、本発明者は、特開平１０−７３２２９号に開示されるように、、炉床部の手前の筒状部材内で灰と火炎を接触させる必要がなく、炉床部上で灰を十分に加熱溶融することができるようにした灰処理装置を提案した。又、灰の加熱溶融に用いるバーナーにおいて、燃料を効率良く高温で燃焼させることができるようにした灰処理装置を提案した。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記灰処理装置においては、高効率で焼却灰を加熱溶融することができ、且つ、この灰処理装置における炉内温度を１４５０°以上に保つことにより、煙を含む排出ガス中のダイオキシン類を、ある程度抑制することができたが、２００２年の規制値を下回ることはできなかった。
【００１２】
特に、焼却灰中に、未燃焼の廃棄プラスチック、塩化ビニル等が混入している場合は、ダイオキシン類の発生量を抑制することが更に困難であった。
【００１３】
なお２００２年のダイオキシン類排出量規制値は、小型炉で５ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ3Ｎ、中型炉で１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ3Ｎ、大型炉で０．１ｎｇ−ＴＥＱｍ3Ｎである。
【００１４】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、還元水を用いた灰処理装置用の燃焼方法、灰処理装置用のバーナー、並びにこの灰処理装置用のバーナーを用いた灰処理装置により、排ガス中のダイオキシン類の量を大幅に低減させ、例えば２００２年の規制値も下回ることができるようにした灰処理装置用の燃料燃焼方法、灰処理装置用のバーナー及び灰処理装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、本発明者の研究の結果、例えば重油からなる液体燃料中に、電気分解によって酸化還元電位が低下された水（特許第２６２３２０４号参照）を混入し、これを減圧沸騰させ、いわゆるエマルジョン化してから燃焼させると、燃焼排ガス中のダイオキシン類が大幅に低減されるという知見に基づくものである。
【００１６】
更に、燃焼後の、煙を含む排ガス中に還元水を噴霧することにより、ダイオキシン類の発生を更に抑制できることが判明した。
【００１７】
燃料の燃焼方法の本発明は、請求項１のように、液体燃料に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を、容積比で５〜２０％混合し、且つ、これを減圧沸騰してエマルジョン化してから燃焼させる燃焼方法であって、前記還元水は、水中に第１、第２、第３の電極を配置し、前記第１、第２の電極として酸化還元電位を低下させる金属からなる電極を用い、前記第１、第２の電極間に交流を印加し、前記第３の電極を接地することにより、前記第１、第２の電極から前記第３の電極に前記水を経て直流電流を流し、該水を電気分解して形成し、前記第１、第２の電極をアルミニウム又はマグネシウムの一方から構成したことを特徴とする燃料の燃焼方法により上記目的を達成するものである。
【００１８】
なお、還元水が５％未満では効果が少なく、２０％を越えると効果が低減したが、１５％のとき、ダイオキシン低減効果が最大であった。又、ダイオキシン低減効果は、上記酸化還元電位が、−１００ｍＶよりも大きいとき少なく、小さい程大きいが、現在の技術での最小電圧は−２５００ｍＶである。
【００１９】
前記燃料の燃焼排ガス中に、更に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を噴霧させるようにしてもよい。
【００２１】
前記液体燃料は、重油、灯油、軽油、廃油、アルコール又はヂメチルエーテルのいずれかとしてもよい。
【００２２】
灰処理装置用のバーナーの発明は、請求項４のように、先端に外側ノズル開口を備えた筒状のアウタノズルと、のアウタノズルの内側に、これと同軸的に配置され、先端に、前記外側ノズル開口と同心状であり、且つ、その軸方向内側に近接した位置で開口する内側ノズル開口を備えたインナノズルと、このインナノズル内に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を、容積比で５〜２０％混合した液体燃料を供給する燃料供給装置と、前記インナノズル内に設けられ、前記供給された燃料を減圧沸騰させる減圧装置と、を有してなり、減圧沸騰により少なくとも一部が気化した前記燃料を前記内側ノズル開口から噴出させ、その少なくとも一部と空気とを、前記内側ノズル開口と外側ノズル開口との間の位置で混合させ、外側ノズル開口から噴出させることを特徴とする灰処理装置用のバーナーにより上記目的を達成するものである。
【００２３】
又、前記灰処理装置用のバーナーに、水中に第１、第２、第３の電極を配置し、前記第１、第２の電極として酸化還元電位を低下させる金属からなる電極を用い、前記第１、第２の電極間に交流を印加し、前記第３の電極を接地することにより、前記第１、第２の電極から前記第３の電極に前記水を経て直流電流を流し、該水を電気分解し、これを前記燃料供給装置に供給する還元水製造装置を、更に設けるようにしてもよい。
【００２４】
灰処理装置の発明は、請求項６のように、燃焼室を形成する炉本体と、前記燃焼室内に長手方向に傾斜して配置され、傾斜方向下端から灰が溶融して形成された溶融スラグを流下させる溝状の炉床部と、前記炉床部の傾斜方向の上端に灰を供給する灰投入装置と、前記燃焼室に設けられ、前記炉床部の長手方向中間部及び傾斜方向の下端に、それぞれ火炎を吹きつける第１及び第２のバーナーと、を有してなり、前記第１及び第２のバーナーの少なくとも一方を、前記請求項４又は５の灰処理装置用のバーナーから構成したことを特徴とする灰処理装置により上記目的を達成するものである。
【００２５】
更に、前記燃焼室に発生した煙を含む排ガスを外部に排出させる排ガス通路を通る排ガス中に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を噴霧する還元水噴霧装置を設けるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の実施の態様】
以下図面を参照して本発明の実施の態様に係る灰処理装置を詳細に説明する。
【００２７】
図１〜４に示されるように、この実施の形態の例に係る灰処理装置１０は、燃焼室１２を形成する炉本体１４と、前記燃焼室１２内に長手方向に傾斜して配置され、傾斜方向下端１６Ａから灰が溶融して形成された溶融スラグを流下させる溝状の炉床部１６と、前記炉床部１６の傾斜方向上端１６Ｂに灰を供給する灰投入装置１８と、前記燃焼室１２上側の炉本体１４の天井部１５に配置された第１及び第２のバーナー２０、２２とを有してなり、前記第１のバーナー２０は炉床部１６の長手方向中間部にその火炎を吹き付けるようにされ、又、第２のバーナー２２は、炉床部１６の傾斜方向下端１６Ａに向けてその火炎を吹き付けるようにセットされている。
【００２８】
前記炉床部１６は、図２及び図３に示されるように、凹円弧状底面１７を備え、燃焼室１２を横切るように、図１において左右方向に約２０度の傾斜で、直線的に延在され、前記傾斜方向下端１６Ａは、垂直下方に形成されたスラグ落下口２４に臨んで配置されている。
【００２９】
前記灰投入装置１８は、前記炉床部１６の傾斜方向上端１６Ｂに、炉本体１４の壁を貫通して接続された直線状の灰投入管２６を備えている。
【００３０】
この灰投入管２６は、断面が長方形状であって、且つ、その長手方向は、図４に示されるように、中心軸線が前記炉床部１６の中心軸線と幅方向に一致するように、該炉床部１６と整列して配置されている。なお、上下方向には、灰投入管２６が炉床部１６よりも上方にずれている。
【００３１】
前記灰投入装置１８は、前記灰投入管２６と、この灰投入管２６の炉外での上端部近傍に上方から接続して配置された灰ホッパー２８と、前記灰投入管２６と同軸的に配置され、灰ホッパー２８の下端から灰投入管２６内に流出した灰を、炉床部１６の傾斜方向上端１６Ｂに向けて押し出すことができるようされたプッシャ３０とを備えて構成されている。
【００３２】
図１〜図４の符号３２は、炉本体１４の外側全体を被う冷却水ジャケット、図１、図３の符号３２Ａは冷却水入口、図２及び図３の符号３２Ｂは冷却水出口、３４は燃焼室１２内、特に炉床部１６の傾斜方向下端１６Ａ近傍を観察するための観察窓、図１〜４の符号３６は熱風吹出口をそれぞれ示す。
【００３３】
前記スラグ落下口２４の下方には、固化スラグ排出用スクリュー３８を備えた冷却水槽４０が配置されている。
【００３４】
又、前記炉本体１４内の、前記炉床部１６の下方には、２つの連通口４０Ａを介して前記冷却水槽４０の上方部と連通する煙溜り４２が設けらていて、図３に示されるように、この煙溜り内４２に溜った煙及び水蒸気は排煙口４４を通って熱交換器４６を経て２次燃焼炉４８に至り、ここで未燃部分が２次燃焼されてから、排ガス通路４９を通って外部に排出されるようになっている。前記排ガス通路４９の途中には、ここを通る煙を含む排ガス中に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水を噴霧する還元水噴霧装置５０が設けられている。
【００３５】
前記熱交換器４６には、図３に示されるように、一次燃焼用空気が空気入口４６Ａから導入され、反対側の空気出口４６Ｂから、一次燃焼によって生じた排煙及び水蒸気と熱交換により加熱された予熱空気が取り出され、この空気出口４６Ｂから、該予熱空気が、燃焼室１２に設けられた熱風吹出口３６から燃焼室１２内に吹き出されるようになっている。
【００３６】
次に、図５及び図６を参照して、前記第１及び第２のバーナー２０、２２について説明する。
【００３７】
これらの第１及び第２のバーナー２０、２２は、同一形状であるので、第１のバーナー２０を説明することによって、第２のバーナー２２については説明を省略するものとする。
【００３８】
この第１のバーナー（以下バーナー）２０は、先端に外側ノズル開口５２Ａを備えた筒状のアウタノズル５２と、このアウタノズル５２の内側に、これと同軸的に配置され、先端に、前記外側ノズル開口５２Ａと同心状であり、且つ、その軸方向内側に近接した位置で開口する内側ノズル開口５４Ａを備えたインナノズル５４と、このインナノズル５４に向けて、重油に還元水（詳細後述）を混合した燃料を供給する燃料供給装置５６と、前記インナノズル５４内に設けられ、前記供給された燃料を減圧沸騰させる減圧装置６２と、を有してなり、減圧沸騰により一部又は全部が気化した燃料を前記内側ノズル開口５４Ａから噴出させ、アウタノズル５２とインナノズル５４の間の環状空間５３に供給された空気と混合して、外側ノズル開口５２Ａから噴出させ、この噴出流を着火燃焼させるものである。
【００３９】
図５の符号５８は、前記アウタノズル５２とインナノズル５４との間の環状空５３間に空気を加圧して供給するためのエアポンプを示す。前記燃料供給装置４６には、混合してなる燃料を収納し、且つこれを前記インナノズル５４の、内側ノズル開口５４Ａと反対側の基端に供給するための燃料ボンベ６０及び開閉弁６１を含む。
【００４０】
前記インナノズル５４は、前記内側ノズル開口５４Ａを備えたノズル部４５Ａと、このノズル部５５Ａの基端が螺合されている中間筒部５５Ｂと、この中間筒部５５Ｂの基端側に螺合されている燃料供給管５５Ｃと、から構成され、これらの中心を通って燃料通路６４が形成されている。
【００４１】
前記減圧装置６２は、燃料通路６４の途中に形成された燃料溜り６６と、この燃料溜り６６内に、この燃料溜り６６を前記内側ノズル開口５４Ａ側と燃料ボンベ６０側とに分けると共に、これらを、多数の細孔６８Ａにより連通するようにした減圧板５８と、を備えて構成されている。
【００４２】
前記燃料溜り６６は、前記中間筒部５５Ｂの基端と燃料供給管５５Ｃの先端との間に形成され、減圧板６８は、中間筒部５５Ｂの基端外側に螺合されると共に、前記燃料供給管５５Ｃの先端は、中間筒部５５Ｂに螺合されている前記減圧板６８の基端側外周に螺合されている。
【００４３】
この減圧板６８は、図６に拡大して示されるように、インナノズル５４の基端方向に突出する円錐台形状とされ、燃料ボンベ６０からインナノズル５４の基端に供給された液状の燃料が、細孔６８Ａを通って内側ノズル開口５４Ａ方向に導出するとき、これを減圧して沸騰させるようにしている。
【００４４】
図５の符号７０は、前記内側ノズル開口５４Ａを形成するように、ノズル部５５Ａの先端に取り付けられているジェットリングを示す。
【００４５】
前記アウタノズル５２は、外側ノズル開口５２Ａが形成されているノズル部５３Ａと、このノズル部５３Ａの基端が螺合されている筒部５３Ｂと、から構成され、筒部５３Ｂには、エアジョイント５９Ａを介してエアポンプ５８からの空気を導入する空気供給管５９Ｂが螺合されている。
【００４６】
図５の符号７２は、前記アウタノズル５２におけるノズル部５３Ａと筒部５３Ｂとが螺合される際に、両者間に取付固定されるセンタリングを示す。このセンタリング７２は、前記インナノズル５４における中間筒部５５Ｂ先端近傍を外側から支持し、インナノズル５４をアウタノズル５２と同軸的に位置決めするものである。
【００４７】
前記センタリング７２は、前記中間筒部５５Ｂの先端から軸方向に延在し、且つ、これと直角に屈曲し、略３０°の角度範囲で形成された取付溝７３に、軸方向に挿入され、且つ、円周方向に回転されることにより中間筒部５５Ｂに嵌装されている。
【００４８】
前記インナノズル５４を内装したアウタノズル５２は、エアブロア（図示省略）からの空気が供給される外側空気供給管７６の中心軸線上に配置されている。
【００４９】
前記重油に混合する還元水は、例えば特許第２６２３２０４号に開示されるような方法で製造する。
【００５０】
即ち、図９に示されるように、水を入れた容器８０内に、第１、第２、第３の電極８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃを設け、第３の電極８２Ｃは接地し、第１及び第２の電極８２Ａ、８２Ｂに１０Ｖ〜２００Ｖの電圧で２０Ｈｚ以上の高周波の交流を、第１、第２の高周波スイッチ８４Ａ、８４Ｂの作用で交互に印加することによって、第１、第２の電極８２Ａ、８２Ｂから第３の電極８２Ｃに、前記水を経て直流電流を流し、電極間の水を電気分解するようにした還元水製造装置９０によって還元水が形成されるものである。
【００５１】
ここで、前記第１、第２の電極８２Ａ、８２Ｂは、酸化還元電位を低下させる、例えばリチウム、亜鉛、マグネシウム、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅等の金属から構成されている。
【００５２】
このような電気分解により、水の酸化還元電位を−１００ｍＶ〜−２５００ｍＶ程度まで低下させると、前述の特許第２６２３２０４号明細書に記載されるように、水の洗浄力が増大したり、有機化合物を無害化することが知られいるが、本発明者は、この酸化還元電位が低下された還元水を重油等の液体燃料に混合して燃焼させると、燃焼排ガス中のダイオキシン類の発生を大幅に抑制することができるということを発見した。
【００５３】
ここで、前記液体燃料は、重油、灯油、軽油、廃油、アルコール又はジメチルエーテルのいずれでもよい。
【００５４】
又、前記還元水の混合比は、容積比で５〜２０％程度がよい。なお、還元水が５％未満では効果が少なく、２０％を越えると効果が低減したが、１５％のとき、ダイオキシン低減効果が最大であった。又、ダイオキシン低減効果は、上記酸化還元電位が、−１００ｍＶよりも大きいとき少なく、小さい程大きいが、現在の技術での最小電圧は−２５００ｍＶである。
【００５５】
前記還元水は、予め製造しておいて、これを液体燃料と混合してもよく、又前述のような第１〜第３の電極８２Ａ〜８２Ｃを含む還元水製造装置９０により、連続的に還元水を製造しつつ、これを前記燃料供給装置に供給するようにしてもよい。
【００５６】
次の上記灰処理装置１０により灰を溶融する過程について説明する。
【００５７】
第１のバーナー２０及び第２のバーナー２２に点火して、火炎を燃焼室１２内に吹き込み予熱した状態で、灰ホッパー２８から灰投入管２６内に落下した灰を、プッシャ３０により、炉床部１６の傾斜方向上端１６Ｂ上に押し出す。
【００５８】
このバーナー５０においては、前記還元水と重油を混合してなる燃料が燃料溜り６６中の減圧板６８における細孔６８Ａから流出するときに減圧沸騰して、気化及び微粒子となり、インナノズル５４先端のジェットリング７０から圧力をもって噴出される。このとき、エアポンプ５８から圧送される空気と良好に混合され、着火燃焼する。
【００５９】
アウタノズル５２から噴き出した燃焼炎は、更に外側空気供給管７６からの空気と混合されることによって完全燃焼するとともに、該外側空気供給管７６先端の出力開口７６Ａから空気流に乗って燃焼室１２内に流入する。
【００６０】
前記炉床部１６は、その幅方向のサイズが、混合流体噴射口５４よりもかなり大きいが、該出力開口７６Ａが前方に拡開するテーパ状に形成されているので、火炎が広く放射して、炉床部１６の長手方向及び幅方向のかなりの部分を被うようにして火炎が到達することになる。
【００６１】
特に、炉床部１６は、その底面が凹円弧状底面１７とされているので、第１のバーナー２０から吹き付けられた火炎は、該凹円弧状底面１７に沿って炉床部１６の幅方向及び長手方向に流れ、その間に、該炉床部１６上の灰を十分に加熱溶融する。
【００６２】
炉床部１６上で灰が加熱溶融され、溶融スラグとなり、炉床部１６の傾斜方向下端１６Ａに到達すると、第１のバーナー２０の火炎が届かないこと及び炉床部１６がとぎれて下方に放熱されやすいために、ここで溶融スラグが冷却固化されやすいが、ここでは、前記第２のバーナー２２からの火炎が吹き付けられるので、溶融スラグが炉床部１６上に堆積することなく、スラグ落下口２４を介して冷却水槽４０内に落下する。
【００６３】
冷却水槽４０内に落下した溶融スラグは、冷却により固化され、且つその冷却が瞬間的であるので細く砕ける。この細く砕けた固形スラグは、スクリュー３８によって外部に排出され、コンクリート骨材等に利用される。
【００６４】
溶融スラグが冷却水槽４０内の水によって冷却される際に、多量の水蒸気が発生する。又、この冷却水槽４０の上方には、燃焼室１２内で発生した煙、及び高温の燃焼ガスが流下してきて、水蒸気と共に煙溜り４２内に流出する。
【００６５】
該煙溜り４２に流出した煙及び水蒸気を含む高熱ガスは、排煙口４４から熱交換器４６を経て、２次燃焼炉４８に至り、ここで２次燃焼用空気によって完全燃焼され、排ガス通路４９を通って外部に排出される。前記排ガス通路４９の途中に設けられている還元水噴霧装置５０から、ここを通る煙を含む排ガス中に、酸化還元電位が−１００〜−２５００ｍＶに低下された還元水が噴霧される。
【００６６】
前記熱交換器４６には、空気入口４６から外気が導入され、高温ガスとの熱交換によって加熱された後に、空気出口４６Ｂを経て、燃焼室１２の熱風吹出口３６から、燃焼室１２内吹き出され、炉本体１４上の灰の加熱効率を向上させる。
【００６７】
上記灰処理装置１０においては、灰ホッパー２８内の灰が一旦灰投入管２６に落下した後、プッシャ３０によって炉床部１６上に押し出されるので、灰の量が少ない場合でも、灰投入管２６を灰によって閉じておくことができ、従って、燃焼室１２内の燃焼ガスが灰ホッパー２８に逆流したりすることがない。
【００６８】
又、炉床部１６と灰投入管２６は、その中心軸線が幅方向に一致して配置されているので、プッシャ３０によって投入された灰は、円滑に炉床部１６に移載される。
【００６９】
更に、炉床部１６は、凹円弧状底面１７を備えているので、第１のバーナー２０からの火炎が該凹円弧状底面１７に沿って炉床部１６内を幅方向及び長手方向に流れるので、火炎と灰の接触時間が長くなり、灰を十分に加熱溶融することができる。
【００７０】
なお、炉床部１６は円弧状以外の底面形状の溝であってもよい。例えばＶ字形状、凹字形状であってもよい。但し、これらの場合、吹き付けられた火炎が長手方向には円滑に流れるが幅方向の流れが形成され難いことがある。
【００７１】
更に、第１のバーナー２０からの火炎の一部が、傾斜した炉床部１６に沿って流下するか、第２のバーナー２２もこれと同一方向に火炎を吹き付けるので、燃焼室１２内で強い渦流が形成されて、燃料が効率的に燃焼することによって、灰を高温で加熱溶融することができる。
【００７２】
特に、第１及び第２のバーナー２０、２２は、その混合流体噴射口５４が前方に拡開するテーパ状に形成されているので、旋回流形成パイプ６０によって発生した空気の旋回流に乗って、燃焼室１２内に拡散しつつ放射され、炉床部１６上の灰を効率よく加熱することができる。
【００７３】
なお、上記灰処理装置１０において、第１及び第２のバーナー２０、２２は共に前方に拡開する混合流体噴射口５４を備えているが、本発明はこれに限定されるものでなく、少なくとも第１のバーナー２０がテーパ状の混合流体噴射口５４を有するものであればよい。第２のバーナー２２については、炉床部１６の下端部１６Ｂを集中して加熱するものであればよいので、噴出する火炎を大きく拡散しなくてもよい場合がある。
【００７４】
前記バーナー４０における、燃料を減圧沸騰させるための減圧装置６２は、細孔６８Ａを備えた減圧板６８から構成されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、他の減圧手段であってもよい。
【００７５】
例えば、図７に示されるような他の構造の減圧装置８６であってもよい。
【００７６】
この減圧装置８６は、前記図５の中間筒部を、中間部５５Ｄ、その両側に螺合する両端部５５Ｅ、５５Ｆとに３分割して構成し、中間部５５Ｄと両端部５５Ｅ、５５Ｆとの間に、燃料通路５４を流れる燃料に相互に反対方向の旋回流を形成する一対の旋回流形成羽根８８Ａ、８８Ｂを配置したものである。
【００７７】
各旋回流形成羽根８８Ａ、８８Ｂは、図８に示されるように、円周方向に４５°の等角度間隔で８枚の羽根を備えると共に、これらの羽根が、燃料通路５４の軸方向から見て、円周方向の位相が２２．５°ずれるように配置されている。
【００７８】
本発明者による実証炉（小型炉）テストを、燃料をＡ重油、還元水の酸化還元電位を−４５０ｍＶ、還元水の割合を容積比で５％、１５％とし、又、同様の還元水を、洗煙水として排ガス中に１０ｌ／時を噴霧し、且つ、表１に示される条件で行ったところ、表２に示される還元水を用いない通常操業の場合と比較して、表３及び図１０〜１２での第３回、第４回（通常操業は第１回、第２回）の欄に示されるように、排ガス中のダイオキシン類の発生を大幅に抑制することができ、且つその発生量は、２００２年の規制値を下回ることができた。又、処理灰の重量当りの燃料消費量も低減させることができた。
【００７９】
【表１】
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【００８０】
【表２】
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【００８１】
【表３】
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【００８２】
更に、図１３に示されるように、途中経過として、ＣＯ濃度の上昇が全く見られなかった。これは、酸化現象が大幅に抑制されていることを意味し、従ってダイオキシン類の発生が抑制されていることの証左でもある。
【００８３】
又、又排ガス中への還元水の噴霧をしない場合でも、噴霧した場合よりもダイオキシン類の発生が多かったが、その数値は、２００２年の規制値を十分に下回るものであった。
【００８４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、焼却灰の溶融のため等の燃料の燃焼に際して、燃焼排ガス中のダイオキシン類の発生を大幅に抑制することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例に係る灰処理装置を示す断面図
【図２】図１のII-IIに線沿う断面図
【図３】図１のIII-IIIに線沿う断面図
【図４】図１のIV-IVに線沿う断面図
【図５】本発明の実施の形態の例に係るバーナーを示す一部ブロック図を含む拡大断面図
【図６】同要部を拡大して示す断面図
【図７】同バーナーの実施の形態の第２例を示す断面図
【図８】同要部を拡大して示す側面図
【図９】還元水製造装置を示す略示断面図
【図１０】灰処理装置の実施例にて測定したダイオキシン排出濃度を従来例と比較して示す線図
【図１１】同実施例の洗煙水におけるダイオキシン排出濃度を従来例と比較して示す線図
【図１２】同実施例の灰を溶融して形成された排出スラグでのダイオキシン排出濃度を従来例と比較して示す線図
【図１３】同実施例における排出ＣＯ濃度と炉内温度を時間との関係で示す線図
【符号の説明】
１０…灰処理装置
１２…燃焼室
１４…炉本体
１６…炉床部
１６Ａ…傾斜方向下端
１６Ｂ…傾斜方向上端
１７…凹円弧状底面
１８…灰投入装置
２０…第１のバーナー
２２…第２のバーナー
２６…灰投入管
２８…灰ホッパー
３０…プッシャ
４９…排ガス通路
５０…還元水噴霧装置
５２…アウタノズル
５２Ａ…外側ノズル開口
５４…インナノズル
５４Ａ…内側ノズル開口
５６…燃料供給装置
５８…エアポンプ
６０…燃料ボンベ
６２、７８…減圧装置
９０…還元水製造装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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