(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛灰溶融炉の操業時に発生する排ガスを排気ダクトによって炉外に排出するとき、前記排気ダクトの周面に設ける空気吹込み口から排ガス冷却用空気を吹込んで行う排気ダクト閉塞防止方法において、
排気ダクト内の排ガス温度と排ガス中の塩化物の濃度を測定し、前記排気ダクト内の排ガス中の塩化物濃度が、前記排気ダクト内の排ガス温度によって定まり、かつ、排気ダクト内面に塩化物が凝着する限界塩化物濃度以上である場合には前記排ガス冷却用空気の吹込み量を増加させ、前記排気ダクト内の排ガス中の塩化物濃度が前記限界塩化物濃度未満となるように前記排ガス冷却用空気の吹込み量を調節することを特徴とする飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止方法。
【請求項２】
飛灰溶融炉の操業時に発生する排ガスを排気ダクトによって炉外に排出するとき、前記排気ダクトの周面に設ける空気吹込み口から排ガス冷却用空気を吹込んで行う排気ダクト閉塞防止方法において、
排気ダクト内の排ガス温度と排ガス中の塩化物の濃度を測定し、前記排気ダクト内の排ガス温度が前記排気ダクト内の排ガス中の塩化物濃度によって定まり、かつ排気ダクト内面に塩化物が凝着する限界排ガス温度以上である場合には前記排ガス冷却用空気の吹込み量を増加させ、前記排気ダクト内の排ガス温度が前記限界排ガス温度未満となるように調節することを特徴とする飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止方法。
【請求項３】
飛灰溶融炉が備える排気口に接続する排気ダクトと、
当該排気ダクトの周面に設ける空気吹込み口と、
当該空気吹込み口に接続して設ける空気吹込み装置と、
前記排気ダクト内の排ガス中の塩化物濃度を測定する塩化物濃度測定装置と、
前記排気ダクト内の排ガス温度を測定する排ガス温度測定装置と、
前記排ガス中の塩化物濃度測定装置の出力が、前記排気ダクト内の排ガス温度によって定まり、かつ排気ダクト内面に塩化物が凝着する限界塩化物濃度以上である場合には、前記排ガス中の前記塩化物濃度測定装置の出力が前記限界塩化物濃度未満となるように前記排ガス冷却用空気の吹込み量を増加させる冷却用空気調節装置と、
を備えることを特徴とする飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止装置。
【請求項４】
飛灰溶融炉が備える排気口に接続する排気ダクトと、
当該排気ダクトの周面に設ける空気吹込み口と、
当該空気吹込み口に接続して設ける空気吹込み装置と、
前記排気ダクト内の排ガス中の塩化物濃度を測定する塩化物濃度測定装置と、
前記排気ダクト内の排ガス温度を測定する排ガス温度測定装置と、
前記排ガス温度測定装置の出力が、前記排気ダクト内の排ガスの塩化物濃度によって定まり、かつ排気ダクト内面に塩化物が凝着する限界排ガス温度以上である場合には、前記排ガス温度測定装置の出力が前記限界排ガス温度未満となるように前記排ガス冷却用空気の吹込み量を増加させる冷却用空気調節装置と、
を備えることを特徴とする飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却炉から発生する飛灰を溶融して安定化するための飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉から発生する焼却灰や集塵灰（以下、該集塵灰を「飛灰」という）を溶融炉で溶融処理して減容化および無害化することが行われる。溶融炉としてはアーク炉、プラズマアーク炉、抵抗炉、誘導炉、バーナー炉などが用いられ、前記焼却灰や飛灰を溶融処理する際に発生する排ガスは溶融炉の炉壁に開設された排気口より炉外へ排出される。排気口には排気ダクトが接続されていて、排ガスは前記排気ダクトによってガス冷却塔へ導かれ、さらに集塵装置へと導かれて排ガス中の固形分が分離回収される。固形分を取除かれた排ガスは、その後薬液等による無害化処理を施され大気に排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、飛灰中には低融点の無機物や重金属が多量に含まれているので、飛灰を溶融炉で溶融処理するとき、前記低融点の無機物や重金属が排ガス系、特に排気口とガス冷却塔とを結ぶ排気ダクト内の壁面に凝着・堆積して、ついには排気ダクトが閉塞し、長時間の運転が不可能な状態となるという問題がある。
【０００４】
このような排気ダクトの閉塞を防ぐために、排気口の周面に排ガス冷却用の空気吹込み口を設けて大量の空気を吹込むことが行われる。この方法によれば、排ガスの温度は低下し排ガス中の粉塵の濃度は希薄となるので、排気ダクトの閉塞防止に有効である。しかし、むやみに大量の空気を吹込めば、排ガスの総量が増し、排ガスの無害化処理量が増すなど、排ガス系の設備が大型となって不経済である。
【０００５】
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、効果的かつ経済的に排気ダクトの閉塞を防止するために必要な吹込み空気量の最適化の方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止方法は、飛灰溶融炉の操業時に発生する排ガスを排気ダクトによって炉外に排出するとき、前記排気ダクトの周面に設ける空気吹込み口から排ガス冷却用空気を吹込んで行う排気ダクト閉塞防止方法において、前記排気ダクト内の排ガス中の塩化物濃度が、前記排気ダクト内の排ガス温度によって定まり、かつ、排気ダクト内面に塩化物が凝着する限界濃度未満となるように前記排ガス冷却用空気の吹込み量を調節することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止装置は、
飛灰溶融炉が備える排気口に接続する排気ダクトと、
当該排気ダクトの周面に設ける、空気吹込み口と、
当該空気吹込み口に接続して設ける空気吹込み装置と、
前記排気ダクト内の排ガス中の塩化物濃度を測定する塩化物濃度測定装置と、
前記排気ダクト内の排ガス温度を測定する排ガス温度測定装置と、
前記排ガス中の塩化物濃度測定装置の出力と前記排ガス温度測定装置の出力とによって前記空気吹込み装置の作動を調節する冷却用空気調節装置と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において溶融処理の対象とする廃棄物は、都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理する際に発生する飛灰と焼却灰とを混合したものである。このような廃棄物を溶融処理するのに用いる溶融炉（飛灰溶融炉と称する）としてはアーク炉、プラズマアーク炉、抵抗炉、誘導炉、バーナー炉等を用いることができる。
【０００９】
本発明の飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止方法および装置は、飛灰溶融炉における排気ダクトの閉塞発生原因について鋭意研究した結果得られた以下のような所見に基づいて発明されたものである。
すなわち、飛灰にはＮａＣｌ、ＫＣｌなどの塩化物が多量に含まれるが、これを飛灰溶融炉によって溶融処理するとき、飛灰中の塩化物は溶融炉内で高温に加熱されることによって揮散する。また飛灰を焼却灰と混合して溶融処理するときには、飛灰中の塩化物は焼却灰に含まれる成分元素、特に亜鉛と反応してＺｎＣｌ2 などの低融点塩化物を形成して揮散する。
【００１０】
揮散した塩化物は、排ガス系が備える排ガスファンによって吸引され、その他のばい塵とともに排ガスによって運ばれて排気ダクトに至る。前記揮散した塩化物はここで冷却され、液体化して排気ダクト内面に凝着し、さらに冷却されて固化する。液体状の塩化物にはその他のばい塵等も付着して、一層付着物の成長を促進し、やがて排気ダクトの閉塞をもたらす。
【００１１】
以上のように、排気ダクトの閉塞は排ガスに含まれる塩化物が液状化して排気ダクトの内面に凝着することに起因して発生する。そして、実験の結果によれば、前記塩化物が排気ダクト内において凝着を生じる条件は排気ダクト内の排ガスの温度および排気ダクト内の排ガスが含む塩化物の濃度に依存し、塩化物が排気ダクト内において凝着を生じる限界濃度（以下、「限界塩化物濃度」という）は排気ダクト内の排ガス温度の上昇に伴って減少する。
【００１２】
そこで、本発明の飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止方法では、先ず、排気ダクト内の排ガス温度とその排ガスに含まれる塩化物の濃度とを測定し、排ガス温度と排ガス中塩化物濃度との関係を調べる。そして、排ガス中塩化物濃度が限界塩化物濃度以上であるときは空気吹込み口から排ガス冷却用空気を吹込み、再び排ガス温度と排ガス中塩化物濃度とを測定してそれらの関係を調べる。かくして、常に排ガス中塩化物濃度が限界塩化物濃度未満となるように排ガス冷却用空気の吹込み量を調節する。
【００１３】
なお、前記限界塩化物濃度の値は、使用する溶融炉、排気系を含む設備の特性によって変るので、予め使用設備について排ガス温度と限界塩化物濃度との関係を把握しておくことが望ましい。
以上、限界塩化物濃度によって塩化物の排気ダクト内面への凝着を制御する方法について述べたが、排ガス温度を塩化物が排気ダクト内面へ凝着する限界の温度（以下、「限界排ガス温度」という）と比較して、排ガス温度が限界排ガス温度未満となるように排ガス冷却用空気の吹込み量を調節してもよい。
【００１４】
本発明の飛灰溶融炉の閉塞防止装置において、排気ダクトは飛灰溶融炉の備える排気口に接続して設けられ、飛灰溶融炉において発生する排ガスを飛灰溶融炉からガス冷却塔等の工程へ導く。
排気ダクトの周面に空気吹込み口を設け、空気吹込み口には空気吹込み装置を接続し、空気吹込み装置を作動することにより空気を空気吹込み口から排気ダクト中に吹込む。
【００１５】
排気ダクト内に塩化物濃度測定装置と排ガス温度測定装置とを設け、排気ダクト内の塩化物濃度および排気ダクト内の排ガス温度を測定する。
冷却用空気調節装置は、測定された排気ダクト内の塩化物濃度および排気ダクト内の排ガス温度をもとに、排ガス中塩化物濃度が前記限界塩化物濃度未満となるように（または排ガス温度が限界排ガス温度未満となるように）空気吹込み装置の作動を制御し、排ガス冷却用空気の吹込み量を調節する。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
図２は本発明の一実施例をアーク炉との関係で略示する断面図、図１は図２と同じ実施例の部分拡大縦断面図である。図２に示すように、アーク炉１１は炉本体２１と炉本体２１に被着された炉蓋３１とを備えている。炉本体２１の側壁２２には溶融スラグ排出口２３を開設する。炉蓋３１の天井壁３２には廃棄物投入口３３および排気口３４を開設する。また、炉蓋３１の天井壁３２を貫通して３本の電極５１を炉内に挿入する。炉蓋３１の外面には冷却流体流通可能なジャケット６１を設け、排気口３４を炉蓋３１の天井壁３２に鉛直方向に開設する。
【００１７】
排気口３４には排気ダクト４１を接続する。図１に示すように、排気ダクト４１の周面の一部には排気ダクト４１の管壁を貫通する多数の空気吹込み口４２を設ける。多数の空気吹込み口４２を取囲んで空気導入路４３を設ける。さらに空気導入路４３の外周を取囲んで冷却水流通可能なジャケット４４を設ける。空気導入路４３によって導かれた冷却用空気は空気吹込み口４２から吹込んで排気ダクト４１内を通り、排気ダクト４１の下流側に接続した図示しない排ガスファンによって排ガスとともに吸引される。
【００１８】
塩化物濃度測定装置７１および温度計７３は排気ダクト４１の外部に設置するそして塩化物濃度測定端子７２および温度検出端子７４は排気ダクト４１の端板４５を貫通して排気ダクト４１の内部に挿入する。
図示してない空気供給源に接続した空気導入管８１に自動バルブ８２を介装し、空気導入路４３に接続する。一方、塩化物濃度測定装置７１および温度計７３を冷却用空気調節装置９１に接続し、冷却用空気調節装置９１を自動バルブ８２に接続する。塩化物濃度測定装置７１によって測定される塩化物濃度が温度計７３によって測定された排ガス温度から求められる限界塩化物濃度以上である場合には、冷却用空気調節装置９１から出力される信号により自動バルブ８２の開度を調節し、所要の冷却用空気を空気吹込み口４２から吹込むことにより排ガス中の塩化物濃度が限界塩化物濃度となるようにする。
【００１９】
図３は本発明の実験炉において各種の飛灰成分を含む廃棄物の溶融処理を行うときに、排気ダクトにおいて閉塞が生じる排ガス温度と排ガス中の塩化物濃度との関係を調べた結果である。図３から判るように、閉塞発生限界線より低い塩化物濃度、低い温度とすることによって排気ダクトの閉塞は生じなかった。
処理能力３ｔｏｎ／日の本発明の実証炉（予備試験による本実証炉の排気ダクト閉塞発生限界条件は、排ガス温度１６０℃で塩化物濃度２０ｇ／Ｎｍ3 であった）において、空気吹込み量２５０ｍ3 ／ｈｒのとき排ガス温度２１０℃、塩化物濃度２７．２ｇ／Ｎｍ3 では４日間の運転で排気ダクトに閉塞を生じたが、排ガス温度１２５℃、塩化物濃度１２．６ｇ／Ｎｍ3 とするために空気吹込み量を６５０ｍ3 ／ｈｒとすることにより５ヵ月以上の運転でも排気ダクトの閉塞は生じなかった。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止方法および装置によれば、溶融炉において飛灰および飛灰を含む廃棄物を溶融処理する際に排気ダクトが閉塞することを防止して、排ガスの円滑な排出を継続して行うことができる。
【００２１】
また、本発明の飛灰溶融炉の排気ダクト閉塞防止方法および装置においては、排気ダクト内の排ガス中の塩化物濃度が排ガス温度に対応した適当な値となるように適量の排ガス冷却用空気を吹込めばよいので、冷却用空気の使用量を必要最小限の量に押えることができる。そのため、排ガスの冷却、集塵、洗浄などの後工程におけるガス処理量を低減することができ、極めて経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す部分拡大縦断面図である。
【図２】本発明の実施例をアーク炉との関係で略示する縦断面図である。
【図３】本発明の実施例における排気ダクトに閉塞が生じる排ガス温度と排ガス中の塩化物濃度との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１１    アーク炉
２１    炉本体
２２    側壁
２３    溶融スラグ排出口
３１    炉蓋
３２    天井壁
３３    廃棄物投入口
３４    排気口
４１    排気ダクト
４２    空気吹込み口
４３    空気導入路
４４    ジャケット
４５    端板
５１    電極
６１    ジャケット
７１    塩化物濃度測定装置
７２    塩化物濃度測定端子
７３    温度計
７４    温度検出端子
８１    空気導入管
８２    自動バルブ
９１    冷却用空気調節装置
【図１】
0003821309.tif 000002
【図２】
0003821309.tif 000003
【図３】
0003821309.tif 000004