(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉本体に、灰移送装置を備えた灰投入口兼排気口を接続すると共に、溶融炉本体に灰投入口兼排気口の接続部分へ向けてバーナを取付けて、バーナの排ガスを、灰投入口兼排気口内へ通しつつ投入される焼却灰と熱交換させて灰投入口兼排気口から排出させるようにした灰溶融炉において、溶融炉本体と、灰投入口兼排気口の中途部との間に排ガスを迂回させるためのバイパスダクトと、バイパスダクトの中途部に設けられた開閉弁と、溶融炉本体の圧力を検出してバイパスダクト途中の開閉弁を開閉する圧力検出器とを備え、
前記圧力検出器は、灰移送装置の圧力損失が高くなって溶融炉本体内部が正圧になった時に、開閉弁を開き、バイパスダクトを通して排ガスを灰投入口兼排気口へ迂回させると共に、灰移送装置の圧力損失が減少して溶融炉本体内部が負圧に戻る時に、開閉弁を閉じ、バイパスダクトからの排ガスの迂回を停止させ、
前記溶液路本体内部を負圧に保持するように構成したことを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
バイパスダクトの中途部に、バーナへ送る燃焼空気を加熱するための空気加熱器を設けた請求項１記載の灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灰溶融炉にかかるものであり、より詳しくは、溶融炉本体内部を負圧に保持し得るようにした灰溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミなどの廃棄物をゴミ焼却炉で焼却すると多量の焼却灰が生じるが、この種の焼却灰は地中に埋立てることにより処分されている。
【０００３】
ところが、ゴミ焼却炉などで生じた焼却灰をそのまま埋立てると、容積が大きいため埋立て用地の確保の問題が生じたり、焼却灰中に含まれている重金属などが地中に溶出して周辺土壌を汚染するなどのおそれが生じたりするという問題があるため、近年においては、焼却灰を溶融処理することにより焼却灰を減容化したり無公害化してから埋立て処分が成されている。
【０００４】
図２は従来における焼却灰の溶融炉の一例を示すもので、容器状に形成された溶融炉本体１の内部に上方の投入口２から焼却灰３を投入し、前記溶融炉本体１内部の上方位置に配設したバーナ４で燃焼を行わせて前記焼却灰３の上層表面を溶融させ、炉底部に沈降した焼却灰３の溶湯５を前記溶融炉本体１下部に形成された溶湯排出口６から炉外へ排出して固化させるようにしていた。
【０００５】
尚、図中７はバーナ４の燃焼により生じた高温の排ガス８を炉外へ排出するための排気口、９は燃焼用空気１０を炉内に導入するための給気口を示す。
【０００６】
しかしながら、通常の焼却灰３は、酸化アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や酸化カルシウム（ＣａＯ）、ガラス質（ＳｉＯ2）などの熱容量（比熱）の大きな成分によって組成されているため、多大な熱量を投入しても容易には暖まらず、しかも、バーナ４での燃焼により生じた高温の排ガス８は、何ら熱回収されることなく排気口７から炉外へ捨てられていたため、前記排ガス８の持ち出し熱量が多すぎて熱損失が大きいという不具合があり、焼却灰３を溶融するための燃料費が嵩んでランニングコストが高騰するという問題があった。
【０００７】
そこで、焼却灰３を溶融するための燃料費を削減してランニングコストを大幅に低減するために、図３に示すような灰溶融炉の開発が行われた。
【０００８】
上記の灰溶融炉では、溶融炉本体１１は横方向に延びるダクト型に形成され、該溶融炉本体１１の長手方向一端側には、燃焼用空気１０を内部へ導入するための給気口１２が設けられており、該給気口１２の近傍には、灯油などを燃料とするバーナ１３が前記溶融炉本体１１の他端側へ向けて設けられている。
【０００９】
更に、前記溶融炉本体１１の一端側下部には、該溶融炉本体１１の一端から下方向きに所要長さ延びた後に上方向きに折り返して炉外へ解放されたＵ字管構造の溶湯排出ピット１４が設けられており、該溶湯排出ピット１４内には所定量の水１５が貯留され、溶湯排出ピット１４の炉外に解放された側の水柱によるヘッド圧によって前記バーナ１３の燃焼により生じる排ガス８を封止するようにしてある。
【００１０】
そして、前記溶融炉本体１１の他端側上部には、焼却灰３の投入口を兼ねたホッパ状の排気口１６が設けられており、前記バーナ１３の燃焼により生じた排ガス８が、溶融炉本体１１内部に形成される煙道１７を図中の左側から右側へ流れて前記排気口１６より炉外へ排気されるようになっている。
【００１１】
更に、前記溶融炉本体１１の他端側における排気口１６下部には、前記煙道１７の断面と略合致する大きさを有し且つ焼却灰３よりも細かいメッシュ構造を有して通気可能なピストン１８がプッシャ１９により前記溶融炉本体１１の長手方向へ摺動し得るよう設けられており、前記プッシャ１９は、溶融炉本体１１の他端を軸受２０を介し摺動自在に貫通し且つ油圧シリンダ２１によって溶融炉本体１１の長手方向へ進退駆動されるようになっている。
【００１２】
斯かる構成によれば、油圧シリンダ２１によってプッシャ１９を退出動させることよりピストン１８を図中二点鎖線で示す溶融炉本体１１の他端側最終位置まで移動し、排気口１６から所定量の焼却灰３を投入して煙道１７内に焼却灰３を充填し、次いで、油圧シリンダ２１によってプッシャ１９を進出動させることよりピストン１８を溶融炉本体１１の一端側へ移動して前記焼却灰３を溶湯排出ピット１４の直前位置まで押し出し、且つ、焼却灰３を前記煙道１７の下流側に飛散させないようピストン１８により通気可能に堰止めた状態とし、斯かる状態で給気口１２から燃焼用空気１０を炉内に導入しつつバーナ１３を点火すると、該バーナ１３の燃焼熱で前記焼却灰３におけるバーナ１３に対向する表面が溶融される。
【００１３】
このとき、前記焼却灰３のバーナ１３に対向する面は、溶けたガラス質の粘性によって通常の安息角以上の急勾配で立ち上がり、前記焼却灰３の溶湯５は順次流れ落ちて溶湯排出ピット１４へ滴下され、該溶湯排出ピット１４内の水１５に冷やされて固化されることになる。
【００１４】
また、前記ピストン１８については、焼却灰３の溶融状況に応じて油圧シリンダ２１及びプッシャ１９により適宜押し出し操作を行い、前記焼却灰３の溶湯５が常に溶湯排出ピット１４に滴下されるようにする。
【００１５】
更に、前記バーナ１３の燃焼により生じた高温の排ガス８は、煙道１７内に充填された焼却灰３の層を通り且つメッシュ構造のピストン１８を通過して排気口１６から排出されるが、このとき、前記焼却灰３は、通過する排ガス８の顕熱によって加熱され、バーナ１３の燃焼熱を直接受ける位置に到達する時点では、既に十分予熱された状態となっているので、バーナ１３による直接加熱で容易に溶融されることになる。
【００１６】
一方、排ガス８側から見れば、焼却灰３中を通過する間に熱を奪われて温度低下されるので、前記排ガス８による炉外への持ち出し熱量は極めて少なくなる。
【００１７】
従って、バーナ１３の燃焼により生じた高温の排ガス８と、煙道１７内に充填した焼却灰３とを熱交換させることによって、焼却灰３を効率良く予熱することができ且つ排ガス８による炉外への持ち出し熱量を大幅に低減することができるので、従来よりも少ない投入熱量で良好に焼却灰３を溶融することが可能となり、焼却灰３を溶融するための燃料費を削減してランニングコストを大幅に低減することができる。
【００１８】
また、排ガス８は焼却灰３の層を通されることで温度が低下されるので、実質的な高温部は焼却灰３の溶融部近傍だけとなり、炉壁全体を耐熱構造とする必要がなくなるので、設備コストも大幅に低減することができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図３の灰溶融炉には、以下のような問題があった。
【００２０】
即ち、灰溶融炉などの高温の設備では、安全確保のため溶融炉本体１１内部を、負圧に保持して運転するようにするのが普通であるが、焼却灰３の中を通して高温の排ガス８を排出させるようにすると、焼却灰３中に大きな塊状物などが含まれていた場合に、圧力損失が高くなって、溶融炉本体１１内部を負圧に保持することができなくなってしまう。
【００２１】
本発明は、上述の実情に鑑み、溶融炉本体内部を負圧に保持し得るようにした灰溶融炉を提供することを目的とするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融炉本体に、灰移送装置を備えた灰投入口兼排気口を接続すると共に、溶融炉本体に灰投入口兼排気口の接続部分へ向けてバーナを取付けて、バーナの排ガスを、灰投入口兼排気口内へ通しつつ投入される焼却灰と熱交換させて灰投入口兼排気口から排出させるようにした灰溶融炉において、溶融炉本体と、灰投入口兼排気口の中途部との間に排ガスを迂回させるためのバイパスダクトと、バイパスダクトの中途部に設けられた開閉弁と、溶融炉本体の圧力を検出してバイパスダクト途中の開閉弁を開閉する圧力検出器とを備え、
前記圧力検出器は、灰移送装置の圧力損失が高くなって溶融炉本体内部が正圧になった時に、開閉弁を開き、バイパスダクトを通して排ガスを灰投入口兼排気口へ迂回させると共に、灰移送装置の圧力損失が減少して溶融炉本体内部が負圧に戻る時に、開閉弁を閉じ、バイパスダクトからの排ガスの迂回を停止させ、
前記溶液路本体内部を負圧に保持するように構成したことを特徴とする灰溶融炉にかかるものである。
【００２３】
この場合において、バイパスダクトの中途部に、バーナへ送る燃焼空気を加熱するための空気加熱器を設けるようにしても良い。
【００２５】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００２６】
ゴミ焼却炉などで発生した焼却灰を灰投入口兼排気口へ投入し、灰移送装置を駆動すると、焼却灰は、灰投入口兼排気口から、灰移送装置によって溶融炉本体へ移送される。
【００２７】
この時、バーナで燃焼を行わせると、灰投入口兼排気口の接続部分まで移送された焼却灰がバーナの熱によって溶融され、溶湯となって溶融炉本体へ滴下される。
【００２８】
一方、バーナで発生した排ガスは、灰投入口兼排気口を介して外部へ排出されるが、この際、灰投入口兼排気口の内部の焼却灰と排ガスとが熱交換を行うことにより、焼却灰が加熱され、排ガスの炉外への持ち出し熱量が大幅に低減される。この際、バイパスダクト中途部に設けられた開閉弁は閉じておき、排ガスがバイパスダクトから迂回しないようにしておく。
【００２９】
以後は、焼却灰の溶融状況に応じて、灰移送装置を適宜作動し、焼却灰を溶融炉本体側へ移送させるようにする。
【００３０】
そして、灰溶融炉などの高温の設備では、安全確保のため溶融炉本体内部を、負圧に保持して運転するようにするのが普通であるが、焼却灰の中を通して高温の排ガスを排出させるようにすると、灰移送装置内の焼却灰中に大きな塊状物などが含まれているなどの場合に、灰移送装置の圧力損失が高くなって、溶融炉本体内部を負圧に保持することができなくなってしまうおそれがある。
【００３１】
そこで、本発明では、溶融炉本体と、灰投入口兼排気口の中途部との間にバイパスダクトを形成し、バイパスダクトの中途部に開閉弁を接続するようにしているので、溶融炉本体内部が正圧になった時に、開閉弁を開き、バイパスダクトを通して排ガスを灰投入口兼排気口へ迂回させるようにする。これにより、溶融炉本体内部を常に負圧に保持させることが可能となる。尚、溶融炉本体に圧力検出器を取付けて、圧力検出器からの圧力検出信号によって開閉弁を開閉させるようにしても良い。
【００３２】
この際、バイパスダクトの中途部に空気加熱器を設けて、空気加熱器で、バーナへ送る燃焼空気を加熱させるようにすると、バイパスダクト迂回時にも、排ガスの炉外への持ち出し熱量を低減させることが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の実施の形態の一例である。
【００３５】
容器状をした溶融炉本体２２の一端側に、傾斜部と垂直部を有する灰投入口兼排気口２６を接続し、灰投入口兼排気口２６の傾斜部にモータなどの駆動装置２３によってスクリュー２４を回転させるようにしたスクリューフィーダなどの灰移送装置２５を設け、溶融炉本体２２の一端側の上部に、灰投入口兼排気口２６の傾斜部の接続部分へ向けてバーナ２７を取付ける。
【００３６】
そして、溶融炉本体２２の下部に溶湯排出口２８を設け、溶湯排出口２８の下端を水槽２９へ没入させて、溶湯排出口２８を水封させる。
【００３７】
更に、本発明では、溶融炉本体２２の他端側の上部と、灰投入口兼排気口２６の垂直部の中途部との間にバイパスダクト３０を形成し、バイパスダクト３０の中途部に、バーナ２７へ送る燃焼空気３１を加熱するための空気加熱器３２と、溶融炉本体２２に取付けた圧力検出器３３からの圧力検出信号３４によって開閉するようにした開閉弁３５とを接続する。
【００３８】
尚、図中、３６は図示しないゴミ焼却炉などで発生した焼却灰、３７はバーナ２７の燃料、３８はバーナ２７の火炎、３９はバーナ２７で発生した排ガス、４０はバーナ２７によって焼却灰３６が溶融されて成る溶湯、４１は水槽２９に貯留された水である。
【００３９】
次に、作動について説明する。
【００４０】
図示しないゴミ焼却炉などで発生した焼却灰３６を灰投入口兼排気口２６へ投入し、スクリューフィーダなどの灰移送装置２５のスクリュー２４をモータなどの駆動装置２３によって回転させると、焼却灰３６は、スクリューフィーダなどの灰移送装置２５によって容器状をした溶融炉本体２２へ移送される。
【００４１】
この時、バーナ２７へ燃料３７と燃焼空気３１を送って、燃焼を行わせると、灰投入口兼排気口２６の傾斜部の溶融炉本体２２との接続部分まで移送された焼却灰３６がバーナ２７の熱によって溶融され、溶湯４０となって溶融炉本体２２内へ滴下される。
【００４２】
溶融炉本体２２へ滴下された溶湯４０は、その後、溶融炉本体２２の下部に設けられた溶湯排出口２８から水槽２９へと排出され、水槽２９内の水４１によって冷却固化される。
【００４３】
一方、バーナ２７で発生した排ガス３９は、スクリューフィーダなどの灰移送装置２５を備えた灰投入口兼排気口２６を介して外部へ排出されるが、この際、灰移送装置２５や灰投入口兼排気口２６の内部の焼却灰３６と排ガス３９とが熱交換を行うことにより、焼却灰３６が加熱され、排ガス３９の炉外への持ち出し熱量が大幅に低減される。この際、バイパスダクト３０中途部に設けられた開閉弁３５は閉じておき、排ガス３９がバイパスダクト３０から迂回しないようにしておく。
【００４４】
以後は、焼却灰３６の溶融状況に応じて、スクリューフィーダなどの灰移送装置２５を適宜作動し、焼却灰３６を溶融炉本体２２側へ移送させるようにする。この際、灰移送装置２５としてスクリューフィーダを用いることにより、灰投入口兼排気口２６への焼却灰３６の投入を、スクリューフィーダの作動とは無関係に随時行わせることができるようになる。
【００４５】
そして、灰溶融炉などの高温の設備では、安全確保のため溶融炉本体２２内部を、負圧に保持して運転するようにするのが普通であるが、焼却灰３６の中を通して高温の排ガス３９を排出させるようにすると、スクリューフィーダなどの灰移送装置２５内の焼却灰３６中に大きな塊状物などが含まれているなどの場合に、灰移送装置２５の圧力損失が高くなって、溶融炉本体２２内部を負圧に保持することができなくなってしまうおそれがある。
【００４６】
そこで、本発明では、溶融炉本体２２の他端側の上部と、灰投入口兼排気口２６の垂直部の中途部との間にバイパスダクト３０を形成し、バイパスダクト３０の中途部に開閉弁３５を接続するようにしているので、溶融炉本体２２内部が正圧になった時に、開閉弁３５を開き、バイパスダクト３０を通して排ガス３９を灰投入口兼排気口２６へ迂回させるようにする。これにより、溶融炉本体２２内部を常に負圧に保持させることが可能となる。尚、溶融炉本体２２に圧力検出器３３を取付けて、圧力検出器３３からの圧力検出信号３４によって開閉弁３５を開閉させるようにしても良い。
【００４７】
この際、バイパスダクト３０の中途部に空気加熱器３２を設けて、空気加熱器３２で、バーナ２７へ送る燃焼空気３１を加熱させるようにした場合には、バイパスダクト３０迂回時にも、排ガス３９の炉外への持ち出し熱量を低減させることが可能となる。
【００４８】
そして、スクリューフィーダなどの灰移送装置２５内の焼却灰３６中の塊状物などが溶融炉本体２２内部へ排出されると、灰移送装置２５の圧力損失が急激に減少するので、溶融炉本体２２内部は再び負圧に戻るが、この時に、開閉弁３５を閉じてバイパスダクト３０からの排ガス３９の迂回を停止させるようにする。尚、溶融炉本体２２に圧力検出器３３を設けている場合には、圧力検出器３３が負圧になったことを検知して、圧力検出信号３４を送り、自動的に開閉弁３５を閉じさせるようにすることができる。
【００４９】
これにより、排ガス３９は、再び、灰投入口兼排気口２６を介して外部へ排出されるようになり、灰移送装置２５や灰投入口兼排気口２６の内部の焼却灰３６と排ガス３９との熱交換による、排ガス３９の炉外への持ち出し熱量の低減機能が働くようになる。
【００５０】
尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、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。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の灰溶融炉によれば、溶融炉本体内部を負圧に保持することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の概略側方断面図である。
【図２】従来例の概略側方断面図である。
【図３】他の従来例の概略側方断面図である。
【符号の説明】
２２  溶融炉本体
２５  灰移送装置
２６  灰投入口兼排気口
２７  バーナ
３０  バイパスダクト
３１  燃焼空気
３２  空気加熱器
３３  圧力検出器
３５  開閉弁
３６  焼却灰
３９  排ガス
【図１】
0003951389.tif 000002
【図２】
0003951389.tif 000003
【図３】
0003951389.tif 000004