(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみを焼却して得られる灰を溶融する溶融炉において、
灰溶融物であるスラグ中の微粒子又は／及び気泡を検出し、該微粒子又は／及び気泡の移動速度をスラグの流化速度として測定する手段と、流化速度により流動化剤を添加する流動化剤供給手段を設けたことを特徴とする溶融炉。
【請求項２】
ごみを焼却するためのごみの焼却炉と、該ごみ焼却炉で得られた灰を溶融する溶融炉を備えたごみガス化溶融装置において、
灰溶融物であるスラグ中の微粒子又は／及び気泡を検出し、該微粒子又は／及び気泡の移動速度をスラグの流化速度として測定する手段と流化速度により流動化剤を添加する流動化剤供給手段を溶融炉に設けたことを特徴とするごみガス化溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ又は各種産業廃棄物（以下、これらを単にごみと言うことがある）等の被焼却物をガス化し、その燃焼性ガス、チャーにより燃焼させ飛灰を溶融する溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のごみガス化溶融装置の系統を図６により説明する。
都市ごみ等の被焼却物２１を熱分解ガス化溶融する場合、５００〜６００℃の流動層３を備えたガス化炉２２に被焼却物２１を給塵機１より二重ダンパ２を介して投入し、流動層３に散気管４より流動化空気を供給して流動化させた状態でごみをガス化する。ガス化炉２２で発生した可燃ガス及び可燃ガスに同伴されるチャーと飛灰を送風機９による送風で溶融炉５に吹き込み、溶融炉５では１３００〜１４００℃で可燃ガス及びチャーを燃焼させて飛灰を溶融する。溶融炉５で発生した燃焼性排ガスは、急冷反応塔１３において、冷却水供給源１１からの冷却水によりバグフィルター１４の処理温度である２００℃以下に冷却される。バグフィルター１４に導入する前の排ガスには消石灰１２が添加され、排ガス中のＨＣｌ、ＳＯｘが無害化され、バグフィルター１４ではダスト等が回収される。その後、排ガスは煙突１６から大気に放出される。なお、急冷反応塔１３では送風機１０からの送風を予熱しておき、ガス化炉２２の散気管４より噴出する流動化空気として用いる。また、バグフィルター１４で回収されたダスト等は溶融炉５に循環供給される。さらに溶融炉５から排出するスラグはスラグ水砕槽２３の水中に投入され、水砕スラグ１９として回収される。
【０００３】
溶融炉５での飛灰の溶融温度は図２に示すように飛灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）によって変化する。例えば、塩基度を約１．０程度にした場合には溶融温度１２５０℃〜１３５０℃で飛灰を溶融させることができる。そこで、溶融炉５での飛灰の溶融時に、飛灰の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）の調整により、塩基度を約１．０程度に調整して溶融温度１２５０℃〜１３５０℃で飛灰を溶融している。この飛灰の塩基度は予め被溶融物である飛灰の成分を分析し、塩基度、すなわちＣａＯ／ＳｉＯ２を調べ、塩基度の調整をしてカレットや砂を混練して溶融炉５内に投入している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ガス化炉２２に投入されるごみの種類により飛灰に含まれる成分が異なってくるため、飛灰の塩基度にばらつきが発生する。このため、溶融炉５に導入される飛灰の塩基度を常に測定する必要があるが、溶融物の成分が途中で変化すること等によりスラグが溶け難くなった場合、灰の溶融状態等を目視で観察し、溶融温度を調整している。
【０００５】
また、ＳｉＯ２の成分を多くすることにより飛灰の溶融温度を下げることができる。また、溶融温度を同一にした場合、飛灰の塩基度が低い方が粘性は低くなり溶融したスラグの流動速度も速くなる。スラグの流動速度と溶融スラグを水砕槽２３に投入してスラグを細かく破砕した時の水砕スラグ１９の粒径との関係を図３に示すが、スラグ流動速度が大きく変わると得られる水砕スラグの粒径がばらつき、当該水砕スラグ１９の利用性が悪くなる。
【０００６】
本発明の課題は、スラグの塩基度が変化しても均質なスラグの溶融ができる溶融炉と該溶融炉を備えたごみガス化溶融装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶融炉は上記課題を達成するために、スラグの流動速度を測定し、流動しなくなった場合、塩基度を下げ、スラグを均質化するものである。
【０００８】
すなわち、本発明は次の構成からなる。
（１）ごみを焼却して得られる灰を溶融する溶融炉において、灰溶融物であるスラグ中の微粒子又は／及び気泡を検出し、該微粒子又は／及び気泡の移動速度をスラグの流化速度として測定する手段と、流化速度により流動化剤を添加する流動化剤供給手段を設けた溶融炉。
（２）ごみを焼却するためのごみの焼却炉と、該ごみ焼却炉で得られた灰を溶融する溶融炉を備えたごみガス化溶融装置において、灰溶融物であるスラグ中の微粒子又は／及び気泡を検出し、該微粒子又は／及び気泡の移動速度をスラグの流化速度として測定する手段と流化速度により流動化剤を添加する流動化剤供給手段を溶融炉に設けたごみガス化溶融装置。
【０００９】
本発明では、例えば灰溶融物であるスラグの流化速度を測定するために、スラグの流動状態をＣＣＤカメラで取り込み、画像処理により流動速度を検出し、この信号により、流動化剤であるＳｉＯ２を多く含んだカレットまたは砂を溶融炉のスラグ流出口の上流部分に供給する供給量を制御する。
【００１０】
また、流動中のスラグに所定の周波数の超音波を当て、スラグ中の微粒子、気泡などに衝突して跳ね返ってくる超音波の周波数（ｆｒ）を受信して、送受信した超音波の周波数の差（△ｆ）によりスラグの流速を求めて、溶融炉のスラグ流出口の上流部分に供給する流動化剤（ＳｉＯ２を多く含んだカレットまたは砂など）の供給量を制御する。
【００１１】
本発明は、以上のように構成することにより、スラグの流動速度を均一にすることができ、回収するスラグの品質を均質化できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。
図１に示す本発明の実施の形態のごみガス化溶融システムを詳述する。本システムは給塵機１、二重ダンパ２、溶融炉５，ＩＴＶ（ＣＣＤカメラ）６、画像処理装置７、流動化剤供給装置８、急冷反応塔１３、排ガス処理装置（バグフィルター）１４、ＩＤＦ１５及び煙突１６、流動層式ごみガス化炉２２及びスラグ水砕槽２３などから構成されている。
【００１３】
都市ごみ等の被焼却物２１は給塵機１の給塵シュートから二重ダンパ２を介してごみガス化炉２２の流動化している流動層３上部に供給され、散気管４から噴出する流動化空気により流動化燃焼されてガス化する。流動層３の流動化は必要最低限の流動化空気をガス化炉２２に導入して行う。ガス化炉２２から発生するＣＯ等の可燃ガスとチャーは溶融炉５に吹き込まれ、可燃ガスとチャーと飛灰の混合物が１２５０〜１４００℃で溶融燃焼し、飛灰は溶融炉５内でスラグ化された後、スラグ水砕槽２３内で水砕スラグ１９として回収される。
【００１４】
また、溶融炉５内では前記混合物が高温で燃焼することによりダイオキシン等有害物は分解され、燃焼により発生した燃焼排ガスは急冷反応塔１３に送られ、後段の排ガス処理装置であるバグフィルタ１４での処理温度である１５０℃〜２００℃にまで冷却水１１により冷却される。バグフィルタ１４に導入される前の排ガスには排ガス処理剤である消石灰１２が吹き込まれ、ＨＣｌ及びＳＯｘを反応除去し、誘引送風機（ＩＤＦ）１５を通り、煙突１６から大気に放出している。
【００１５】
なお、急冷反応塔１３では送風機１０からの送風を予熱しておき、ガス化炉２２の散気管４より噴出する流動化空気として用いる。また、バグフィルター１４で回収されたダスト等は溶融炉５に循環供給される。
【００１６】
溶融炉５にはスラグの流動速度を測定する手段として、ＣＣＤカメラ６により羽口近傍のスラグ流動物２０（図４）中にある気泡の画像を取り込み、流動速度を求める画像モニタ７ａ（図４）を備えた画像処理装置７と、この画像から得られた流動速度に基づき、必要であれば流動化剤であるＳｉＯ２を多く含んだカレットまたは珪砂（約７５％前後のＳｉＯ２含有物）を流動化剤供給装置８より供給することにより流動速度を５〜２０ｍｍ／ｓｅｃにすることができ、水砕槽２３内の水砕スラグ１９の粒径を１〜５ｍｍに均一化できる。また、流動化剤を溶融炉５に添加することにより助燃バーナ（図示しない）により炉温を上げることなく、飛灰の成分が異なっても、安定した溶融ができる。
【００１７】
また、スラグ流動物２０の流動速度を測定する手段として、図４に示す方法はスラグ２０はＣＣＤカメラ６によりスラグ流動物２０中の気泡などの所定時間Ｔ内の移動距離Ｌを画像処理装置で算出し、スラグ流動物２０の流速ｖ（＝Ｌ／Ｔ）を算出し、その結果を流動化剤供給装置８に送信する。
【００１８】
また、スラグ流動物２０の流動速度を測定する手段として、図５に示す方法はスラグ流動物２０に超音波送波器１７からの所定の周波数（ｆｔ）の超音波を当て、スラグ流動物２０中の微粒子、気泡などに衝突して跳ね返ってくる超音波の周波数（ｆｒ）を受波器１８で受信して、送受信した超音波の周波数の差（△ｆ）が次式で表されるようにスラグ流動物２０の流速ｖに比例することを利用する。
【００１９】
ｆｄ＝（２ｖｃｏｓθ／ｃ）ｆｔ
ｖ＝ｆｄ×（ｃ／２ｃｏｓθ×ｆｔ）
ここで、θは超音波の伝播方向とスラグ流動物２０の流れる方向に垂直な方向とのなす角度であり、ｃは流動中のスラグ流動物２０中の超音波の伝播速度である。
【００２０】
こうして溶融流動体であるスラグ流動物２０の流速ｖを求めて、スラグ流動物２０の単位面積Ｆからスラグ流動物２０の流量Ｑは
Ｑ＝Ｆ×ｖ
で求められる。
【００２１】
以上のように、スラグ流動物２０の流動化速度を測定し、これに基づいてスラグ流動物２０の流動速度を５〜２０ｍｍ／ｓｅｃになるように流動化剤を溶融炉５に添加することにより、水砕スラグ１９の粒径を再利用に好適な１〜５ｍｍに均一にでき、かつ流動温度を一定にできることにより溶融炉温度を上げることなく溶融できる効果を有する。
本発明は、灰の溶融を行う灰溶融装置に応用しても同様の結果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、水砕スラグの粒径を再利用に好適な大きさに均一化でき、かつ流動温度を一定にできることにより溶融炉の溶融温度を上げることなくスラグを溶融できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態のごみガス化溶融装置の系統図である。
【図２】  飛灰の塩基度とスラグ融点の関係を示す説明図である。
【図３】  流動加速度と水砕スラグの粒径の関係の状態説明図である。
【図４】  本発明の実施の形態のカメラを使用したスラグの流動速度を測定する系統説明図である。
【図５】  本発明の実施の形態の超音波を使用した流動加速度を測定する系統説明図である。
【図６】  従来技術によるごみガス化溶融装置の系統図である。
【符号の説明】
１  給塵機                        ２  二重ダンパ
３  流動層                        ４  散気管
５  溶融炉                        ６  ＩＴＶ（ＣＣＤカメラ）
７  画像処理装置                  ７ａ  画像モニタ
８  流動化剤供給装置              ９、１０  送風機
１１  冷却水                      １２  消石灰
１３  急冷反応塔                  １４  バグフィルタ
１５  誘引送風機（ＩＤＦ）        １６  煙突
１７  超音波送波器                １８  超音波受波器
１９  水砕スラグ                  ２０  スラグ流動物
２１  被焼却物                    ２２  流動層式ごみガス化炉
２３  スラグ水砕槽
【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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