(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面形状が円形の焼却飛灰溶融室及び焼却飛灰溶融室に連通して焼却飛灰溶融室内で発生した高温の燃焼排ガスが流入する焼却灰溶融室を有する耐火物構造の溶融炉本体と、溶融炉本体の焼却飛灰溶融室の天井壁に下向き姿勢で設けられ、支燃ガスとして一次酸素がそのウインドボックス内へ、また、二次酸素が溶融炉本体に設けた二次酸素ノズルからウインドボックス下方の焼却飛灰溶融室内へ、夫々旋回状態で供給される酸素バーナとを具備し、廃棄物の焼却処理により発生する焼却飛灰及び焼却灰を溶融するようにした酸素バーナ式溶融炉であって、焼却飛灰を酸素バーナの高温火炎中に気体輸送して焼却飛灰溶融室内で燃焼溶融すると共に、焼却灰を焼却灰溶融室内に供給して焼却飛灰溶融室から焼却灰溶融室へ流入する高温の燃焼排ガスに接触させ、焼却灰溶融室内の焼却灰を表面側から加熱溶融するようにした酸素バーナ式溶融炉において、前記溶融炉本体の焼却灰溶融室の天井壁に焼却灰溶融室内へ三次酸素を吹き込む酸素吹込みノズルを設け、焼却飛灰溶融室内の酸素量を酸素バーナの燃料の燃焼に必要な酸素量より少なくして焼却飛灰溶融室内を還元性雰囲気にすると共に、焼却灰溶融室内に酸素吹込みノズルから三次酸素を吹き込み、焼却飛灰溶融室から焼却灰溶融室に送り込まれた燃焼排ガス中の未燃焼ガスを焼却灰溶融室内に於いて三次酸素により完全燃焼させるようにしたことを特徴とする酸素バーナ式溶融炉。
【請求項２】
焼却飛灰を酸素バーナの高温火炎中に気体輸送する気体輸送媒体が、支燃ガスとして酸素バーナに供給される一次酸素であることを特徴とする請求項１に記載の酸素バーナ式溶融炉。
【請求項３】
酸素バーナが、支燃ガスである酸素を焼却飛灰溶融室内へ一次酸素と二次酸素に分けて二段供給できる構造であり、一次酸素を焼却飛灰の気体輸送媒体としてこれを旋回させながら酸素バーナの高温火炎中に吹き込めると共に、二次酸素を焼却飛灰溶融室の天井壁に形成した二次酸素ノズルから旋回させながら焼却飛灰溶融室内へ吹き込めるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の酸素バーナ式溶融炉。
【請求項４】
溶融炉本体の焼却飛灰溶融室の炉底に溶融スラグを溜める湯溜まり部を設け、湯溜まり部に溜まった溶融スラグを溶融炉本体の側壁下部に形成した出滓口からオーバーフローさせて出湯すると共に、焼却飛灰溶融室内の高温の燃焼排ガスを前記出滓口と対向する位置に設けた焼却飛灰溶融室と焼却灰溶融室を連通する排ガス出口から排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の酸素バーナ式溶融炉。
【請求項５】
溶融炉本体に焼却灰を焼却灰溶融室内へ押し込む灰押出し装置を設け、当該灰押出し装置により焼却灰を焼却灰溶融室内の燃焼排ガスの流れと対向して排ガス出口側に安息角をなすように押し込み、焼却灰溶融室内の燃焼排ガスと接触させることにより表面側から加熱溶融し、溶融した焼却灰の溶融スラグを湯溜まり部へ流下させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の酸素バーナ式溶融炉。
【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等の廃棄物を焼却処理するストーカ式焼却炉や流動床式焼却炉から排出された焼却灰と各焼却炉の排ガス処理設備で捕集された焼却飛灰とを溶融処理する溶融炉に係り、特に、焼却飛灰及び焼却灰を灯油や天然ガス等の化石燃料の燃焼熱により溶融処理するようにした燃料燃焼式の酸素バーナ式溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ごみ等の廃棄物は、その多くがストーカ式焼却炉や流動床式焼却炉により焼却処理されている。前者のストーカ式焼却炉に於いては、焼却残渣として炉内に残る焼却灰と、排ガス中に持ち出されて集塵器等の排ガス処理設備により捕集される焼却飛灰とが発生する。又、後者の流動床式焼却炉に於いては、その構造上、焼却残渣は全て焼却飛灰として排ガス処理設備により捕集されている。
【０００３】
ところで、ストーカ式焼却炉から排出される焼却灰は、一般的に粗雑物を含む為に溶融処理前に磁性物除去や粒度選別等の前処理が必要であるが、融点は比較的低い。
一方、焼却炉の排ガス処理設備で捕集された焼却飛灰は、粉体状で低沸点の重金属類等の揮散成分やダイオキシン類を多く含んでいるばかりでなく、排ガス処理設備に於いて排ガス中に含まれるＨＣｌやＳＯｘ等の酸性ガス処理として消石灰Ｃａ（ＯＨ）2 を吹き込む乾式処理を行った場合には、高塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 ）で且つ高融点物質となっている。
【０００４】
そこで、近年、焼却灰や焼却飛灰の減容化や無害化、安定化を図る為、焼却灰や焼却飛灰の溶融固化処理が注目され、現実に実用に供されている。特に、焼却飛灰は、焼却灰に比べてダイオキシン類の濃度や重金属類の含有量が高く、溶融固化することが強く求められている。
【０００５】
焼却灰や焼却飛灰の溶融処理には、灯油や天然ガス等の化石燃料の燃焼熱を熱源とする燃料燃焼式溶融炉（例えば表面溶融炉、旋回溶融炉、コークスベッド炉）や、電気エネルギーを熱源とする電気式溶融炉（例えばアーク溶融炉、プラズマアーク炉、電気抵抗炉）等があり、何れも実用に供している。一般的に、発電設備を有する焼却設備の場合には電気式溶融炉が、又、発電設備を持たない場合や広域処理を行う場合には燃料燃焼式溶融炉が用いられている。
【０００６】
燃料燃焼式溶融炉の代表的なものとしては表面溶融炉が挙げられる。即ち、表面溶融炉は、炉内に４方向から焼却灰や焼却飛灰が供給されて傾斜状の溶融面を形成する４面式構造若しくは炉内に対面２方向から焼却灰や焼却飛灰が供給されて傾斜状の溶融面を形成する対面式構造となっており、溶融炉の周囲のホッパに溜めた焼却灰や焼却飛灰を灰供給装置により炉内に押し出し、炉天井に設けた予熱空気を支燃ガスとするバーナの燃焼熱により押し出された焼却灰や焼却飛灰の表面を溶融するようにしたものである。この表面溶融炉は、焼却灰のように粗物を含む粒径の不均一な被溶融物を溶融するのに適していること、構造が簡単で多様な化石燃料を使用できること等の利点を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、表面溶融炉等の燃料燃焼式溶融炉で焼却灰と焼却飛灰を混合溶融する場合には次の▲１▼〜▲５▼のような問題がある。
▲１▼  酸性ガス処理として消石灰Ｃａ（ＯＨ）2 が吹き込まれた焼却飛灰は、高塩基度で且つ高融点となっている為、焼却飛灰と焼却灰の混合灰も必然的に融点が高くなる。その為、高融点の混合灰を溶融するには炉内温度を高く保つ必要があるが、従来の燃料燃焼式溶融炉では、炉内温度を十分な高温とする為には燃比が高くなると云う問題がある。
▲２▼  通常の空気を支燃ガスとしたバーナを用いた従来の燃料燃焼式溶融炉では、排ガス量が多く、排ガス処理設備の大型化やコストの上昇を招くと云う問題がある。
▲３▼  焼却飛灰には重金属類等の揮散成分が多く含まれ且つ粉粒状である為、未溶融のまま排ガスと一緒に持ち出される焼却飛灰も多く、排ガス中に含まれるダスト濃度が高くなってダクト等の閉塞を招く虞があるうえ、スラグ化率の低下を招くと云う問題がある。
▲４▼  従来の燃料燃焼式溶融炉を用いて焼却灰と焼却飛灰を溶融するには、焼却灰及び焼却飛灰を均一に混合する為の混合機や焼却灰及び焼却飛灰を混合機に搬送するコンベヤ類等が必要となり、設置スペースの増加や設備コストの上昇を招くと云う問題がある。
▲５▼  従来の燃料燃焼式溶融炉では、ホッパに混合灰を一定量溜めることで炉内と外部とのシール性を確保するようにしている。ところが、焼却飛灰は、吸湿性が高くて流動性が低い為、ホッパ内でブリッジを生じ、炉内へ円滑且つスムースに供給されないことがある。又、焼却飛灰は、噴流性が高い為にフラッシングを引き起こす等、燃料燃焼式溶融炉の運転上で問題となることがある。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は廃棄物を焼却炉で焼却処理した際に発生する焼却灰及び焼却飛灰を低燃比で安定溶融することができるようにした酸素バーナ式溶融炉を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、横断面形状が円形の焼却飛灰溶融室及び焼却飛灰溶融室に連通して焼却飛灰溶融室内で発生した高温の燃焼排ガスが流入する焼却灰溶融室を有する耐火物構造の溶融炉本体と、溶融炉本体の焼却飛灰溶融室の天井壁に下向き姿勢で設けられ、支燃ガスとして一次酸素がそのウインドボックス内へ、また、二次酸素が溶融炉本体に設けた二次酸素ノズルからウインドボックス下方の焼却飛灰溶融室内へ、夫々旋回状態で供給される酸素バーナとを具備し、廃棄物の焼却処理により発生する焼却飛灰及び焼却灰を溶融するようにした酸素バーナ式溶融炉であって、焼却飛灰を酸素バーナの高温火炎中に気体輸送して焼却飛灰溶融室内で燃焼溶融すると共に、焼却灰を焼却灰溶融室内に供給して焼却飛灰溶融室から焼却灰溶融室へ流入する高温の燃焼排ガスに接触させ、焼却灰溶融室内の焼却灰を表面側から加熱溶融するようにした酸素バーナ式溶融炉において、前記溶融炉本体の焼却灰溶融室の天井壁に焼却灰溶融室内へ三次酸素を吹き込む酸素吹込みノズルを設け、焼却飛灰溶融室内の酸素量を酸素バーナの燃料の燃焼に必要な酸素量より少なくして焼却飛灰溶融室内を還元性雰囲気にすると共に、焼却灰溶融室内に酸素吹込みノズルから三次酸素を吹き込み、焼却飛灰溶融室から焼却灰溶融室に送り込まれた燃焼排ガス中の未燃焼ガスを焼却灰溶融室内に於いて三次酸素により完全燃焼させるようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、焼却飛灰を酸素バーナの高温火炎中に気体輸送する気体輸送媒体を、支燃ガスとして酸素バーナに供給される一次酸素としたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、酸素バーナが、支燃ガスである酸素を焼却飛灰溶融室内へ一次酸素と二次酸素に分けて二段供給できる構造であり、一次酸素を焼却飛灰の気体輸送媒体としてこれを旋回させながら酸素バーナの高温火炎中に吹き込めると共に、二次酸素を焼却飛灰溶融室の天井壁に形成した二次酸素ノズルから旋回させながら焼却飛灰溶融室内へ吹き込めるようにしたものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、溶融炉本体の焼却飛灰溶融室の炉底に溶融スラグを溜める湯溜まり部を設け、湯溜まり部に溜まった溶融スラグを溶融炉本体の側壁下部に形成した出滓口からオーバーフローさせて出湯すると共に、焼却飛灰溶融室内の高温の燃焼排ガスを前記出滓口と対向する位置に設けた焼却飛灰溶融室と焼却灰溶融室を連通する排ガス出口から排出するようにしたものである。
【００１３】
本発明の請求項５の発明は、溶融炉本体に焼却灰を焼却灰溶融室内へ押し込む灰押出し装置を設け、当該灰押出し装置により焼却灰を焼却灰溶融室内の燃焼排ガスの流れと対向して排ガス出口側に安息角をなすように押し込み、焼却灰溶融室内の燃焼排ガスと接触させることにより表面側から加熱溶融し、溶融した焼却灰の溶融スラグを湯溜まり部へ流下させるようにしたことに特徴がある。
【００１４】
本発明の請求項６の発明は、溶融炉本体の焼却灰溶融室の天井壁に焼却灰溶融室内へ三次酸素を吹き込む酸素吹込みノズルを設け、焼却飛灰溶融室内の酸素量を酸素バーナの燃料の燃焼に必要な酸素量より少なくして焼却飛灰溶融室内を還元性雰囲気にすると共に、焼却灰溶融室内に酸素吹込みノズルから三次酸素を吹き込み、焼却飛灰溶融室から焼却灰溶融室に送り込まれた燃焼排ガス中の未燃ガスを焼却灰溶融室内に於いて三次酸素により完全燃焼させるようにしたことに特徴がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る酸素バーナ式溶融炉１のフロー図を示すものであり、当該酸素バーナ式溶融炉１は、焼却飛灰溶融室２及び焼却灰溶融室３を有する耐火物構造の溶融炉本体４と、溶融炉本体４に設けた酸素バーナ５と、酸素バーナ５に接続されて酸素バーナ５へ酸素（一次酸素Ａ１、二次酸素Ａ２）及び焼却飛灰Ｄを供給する酸素飛灰供給機構６と、酸素飛灰供給機構６へ焼却飛灰Ｄを供給する焼却飛灰供給装置７と、溶融炉本体４へ焼却灰Ｄ′を供給する焼却灰供給装置８等から構成されており、高融点の焼却飛灰Ｄを酸素バーナ５の支燃ガスである酸素（一次酸素Ａ１）により酸素バーナ５の高温火炎中に気体輸送して焼却飛灰溶融室２内で燃焼溶融すると共に、比較的低融点の焼却灰Ｄ′を焼却灰溶融室３に供給して焼却飛灰溶融室２から焼却灰溶融室３へ流入した高温の燃焼排ガスＧにより表面側から加熱溶融するようにしたものである。
【００１６】
前記溶融炉本体４は、図１に示す如く、金属製ケーシング及び耐火物から成る側壁４ａ、天井壁４ｂ及び炉底４ｃにより形成された横断面形状が円形の焼却飛灰溶融室２と、同じく金属製ケーシング及び耐火物から成る側壁４ａ′、天井壁４ｂ′及び炉底４ｃ′により形成され、焼却飛灰溶融室２に連通する焼却灰溶融室３と、焼却飛灰溶融室２を形成する側壁４ａ下部に形成され、溶融スラグＳ，Ｓ′を出湯する出滓口４ｄ及び傾斜状の樋４ｅと、出滓口４ｄと反対側の側壁４ａ下部に形成され、焼却飛灰溶融室２と焼却灰溶融室３を連通すると共に焼却飛灰溶融室２内の燃焼排ガスＧを焼却灰溶融室３へ導く排ガス出口４ｆと、焼却灰溶融室３を形成する側壁４ａ′の下部に排ガス出口４ｆに対向するように形成され、焼却灰溶融室３内に焼却灰Ｄ′を供給する焼却灰供給口４ｇと、焼却灰溶融室３内の燃焼排ガスＧを排出する排ガス排出口４ｈとから構成されている。
又、焼却飛灰溶融室２の炉底４ｃには、焼却飛灰Ｄの溶融スラグＳと焼却灰Ｄ′の溶融スラグＳ′を溜める窪み状の湯溜まり部４ｉが形成されており、湯溜まり部４ｉに溜まった各溶融スラグＳ，Ｓ′が出滓口４ｄからオーバーフローして出湯されるようになっている。
更に、溶融炉本体４の焼却灰溶融室３の天井壁４ｂ′には、焼却灰溶融室３内へ三次酸素Ａ３を吹き込む酸素吹込みノズル９が設けられている。この酸素吹込みノズル９は、酸素バーナ５への酸素吹込み量を燃料Ｆの燃焼に必要な酸素量より少なくして焼却飛灰溶融室２内を還元性雰囲気とした場合に、燃焼排ガスＧ中に含まれる未燃ガスを完全燃焼すると共に、焼却灰溶融室３内の温度を高温に保つ為のものであり、三次酸素供給管１０、制御弁２６及び流量計２７を介して酸素供給源１１に接続されている。この場合には、焼却飛灰溶融室２内を還元性雰囲気にすることができ、燃焼排ガスＧの低ＮＯｘ化を図れる。
【００１７】
そして、前記溶融炉本体４には、焼却灰Ｄ′を一定量貯留する為の焼却灰ホッパ１２と、焼却灰ホッパ１２内の焼却灰Ｄ′を焼却灰溶融室３内へ押し込む灰押出し装置１３とが夫々設けられている。
【００１８】
即ち、焼却灰ホッパ１２は、焼却灰溶融室３を形成する側壁４ａ′の外面に設けられており、焼却灰供給口４ｇに連通するようになっている。この焼却灰ホッパ１２は、後述する焼却灰供給装置８の一部を構成するものである。
【００１９】
一方、灰押出し装置１３は、焼却灰ホッパ１２の下部位置に設けられており、焼却灰ホッパ１２の下部位置に並列状に配置され、焼却灰Ｄ′を焼却灰供給口４ｇから焼却灰溶融室３内へ押し込む複数台のプッシャー１３ａと、各プッシャー１３ａを進退移動させる流体圧シリンダ１３ｂとから構成されている。
又、この灰押出し装置１３は、焼却灰ホッパ１２に貯留された焼却灰Ｄ′を焼却灰溶融室３内の燃焼排ガスＧの流れに対向し且つ焼却灰溶融室３の炉底４ｃ′に安息角をなすように焼却灰供給口４ｇから排ガス出口４ｆ側へ押し込むようになっている。これにより、焼却灰溶融室３の炉底４ｃ′には、表面が焼却灰供給口４ｇ側から排ガス出口４ｆ側へ向って漸次低くなる傾斜面となった状態の焼却灰Ｄ′層が形成されることなる。この焼却灰Ｄ′層の傾斜面は、焼却灰Ｄ′の安息角となっている。
【００２０】
尚、図１に於いて、１４は溶融炉本体４の出滓口４ｄに接続された耐火物構造の溶融スラグ落下シュート、１５は溶融炉本体４の出滓口４ｄの下方位置に配設されたスラグ冷却水槽、１６はスラグ冷却水槽内に配設された水封式スラグコンベヤである。
【００２１】
前記酸素バーナ５は、溶融炉本体４の焼却飛灰溶融室２の天井壁４ｂの中心部に下向き姿勢で設けられており、後述する酸素飛灰供給機構６により供給された支燃ガスである酸素を焼却飛灰溶融室２内へ一次酸素Ａ１と二次酸素Ａ２に分けて二段供給できると共に、気体輸送媒体である一次酸素Ａ１により気体輸送された焼却飛灰Ｄを一次酸素Ａ１と一緒に焼却飛灰溶融室２内へ吹き込める構造となっている。即ち、酸素バーナ５は、一次酸素Ａ１を焼却飛灰Ｄと一緒に酸素バーナ５の中心部から旋回させながら酸素バーナ５の高温火炎中に吹き込めると共に、二次酸素Ａ２を溶融炉本体４に形成した二次酸素ノズル２３から旋回させながら焼却飛灰溶融室２内へ吹き込めるように構成されている。
【００２２】
具体的には、酸素バーナ５は、図２に示す如く、焼却飛灰溶融室２の天井壁４ｂの中心に形成したバーナスロート１７及びバーナタイル１８と、バーナスロート１７の中心位置に配置され、先端部に焼却飛灰溶融室２内へ燃料Ｆ（灯油等の液体燃料や天然ガス等の気体燃料）を吹き込むノズル１９ａを備えたバーナガン１９と、バーナガン１９に接続された燃料供給管２０と、バーナガン１９に接続された噴霧媒体供給管２１（燃料Ｆが気体燃料の場合には不要）と、バーナスロート１７に連通状に接続され、バーナスロート１７へ一次酸素Ａ１と焼却飛灰Ｄを供給するウインドボックス２２と、天井壁４ｂ（若しくは側壁４ｃ）に設けられ、焼却飛灰溶融室２内へ二次酸素Ａ２を吹き込む複数の二次酸素ノズル２３等から構成されており、バーナスロート１７及び二次酸素ノズル２３から焼却飛灰溶融室２内へ一次酸素Ａ１及び二次酸素Ａ２を吹き込みつつ、バーナガン１９から焼却飛灰溶融室２内へ燃料Ｆを吹き込み、これらをパイロットバーナ等の着火器（図示省略）で着火燃焼させることによって、焼却飛灰溶融室２内に下向きの高温火炎を形成できるようになっている。
又、酸素バーナ５のウインドボックス２２には、後述する酸素飛灰供給機構６の一次酸素供給管２４が接線方向に接続されており、ウインドボックス２２内に供給された一次酸素Ａ１及び焼却飛灰Ｄが旋回しながらバーナスロート１７から焼却飛灰溶融室２内へ吹き込まれるようになっている。
更に、酸素バーナ５の二次酸素ノズル２３は、焼却飛灰溶融室２内へ吹き込まれる二次酸素Ａ２が一次酸素Ａ１と同じ方向へ旋回するように焼却飛灰溶融室２の天井壁４ｂ（若しくは側壁４ａ）の数箇所に設けられており、二次酸素Ａ２を焼却飛灰溶融室２内へ吹き込んで焼却飛灰溶融室２内に旋回流を形成できるようになっている。この二次酸素ノズル２３は、後述する酸素飛灰供給機構６の二次酸素供給管２５に接続されている。
【００２３】
而して、前記酸素バーナ５によれば、一次酸素供給管２４からウインドボックス２２内に供給された一次酸素Ａ１及び焼却飛灰Ｄは、ウインドボックス２２内で旋回を与えられ、旋回しながらバーナスロート１７から酸素バーナ５の高温火炎中に吹き込まれる。又、二次酸素供給管２５から二次酸素ノズル２３へ供給された二次酸素Ａ２は、二次酸素ノズル２３から一次酸素Ａ１と同じ方向の旋回を与えられて焼却飛灰溶融室２内へ吹き込まれる。
【００２４】
尚、この酸素バーナ５に於いては、燃料Ｆに液体燃料を使用する場合、噴霧媒体Ｈとして蒸気、酸素、圧縮空気を使用することができるが、ＮＯｘの発生量は蒸気＜酸素＜圧縮空気の順で高くなることから、ＮＯｘの抑制を考えると、噴霧媒体Ｈとして蒸気の使用が望まれる。
【００２５】
前記酸素飛灰供給機構６は、酸素バーナ５に支燃ガスとして一次酸素Ａ１及び二次酸素Ａ２を供給すると共に、酸素バーナ５に気体輸送により焼却飛灰Ｄを供給するものであり、図１に示す如く、酸素バーナ５のウインドボックス２２に接続され、ウインドボックス２２に一次酸素Ａ１及び焼却飛灰Ｄを供給する一次酸素供給管２４と、二次酸素ノズル２３に接続された二次酸素供給管２５と、一次酸素供給管２４及び二次酸素供給管２５に接続された酸素供給源１１と、一次酸素供給管２４及び二次酸素供給管２５に夫々介設された制御弁２６及び流量計２７等から構成されている。
【００２６】
前記焼却飛灰供給装置７は、焼却炉の排ガス処理設備で捕集された焼却飛灰Ｄを貯留する飛灰用サイロ２８と、飛灰用サイロ２８内の焼却飛灰Ｄを切り出す飛灰定量切出し装置２９と、切り出した焼却飛灰Ｄを搬送する飛灰供給コンベヤ３０と、焼却飛灰Ｄを計量する飛灰計量機３１と、飛灰計量機３１内の焼却飛灰Ｄを排出する計量機排出装置３２と、計量機排出装置３２から排出された焼却飛灰Ｄを貯留するホッパ３３と、ホッパ３３内の焼却飛灰Ｄを一次酸素供給管２４内へ切り出すホッパ定量切出し装置３４と、ホッパ３３内の焼却飛灰Ｄの貯留量を検出するホッパレベルセンサー３５と、飛灰定量切出し装置２９、飛灰供給コンベヤ３０及び計量機排出装置３２等を制御する制御装置３６等から構成されており、ホッパ３３内の焼却飛灰Ｄをホッパ定量切出し装置３４により定量ずつ切り出して一次酸素供給管２４内へ供給するようになっている。一次酸素供給管２４内に切り出された焼却飛灰Ｄは、酸素供給源１１から供給される一次酸素Ａ１により気体輸送され、一次酸素Ａ１と一緒に酸素バーナ５へ供給される。
又、焼却飛灰供給装置７は、ホッパ３３内へ随時焼却飛灰Ｄを供給してホッパ３３内の焼却飛灰Ｄのレベルが一定となるように制御装置３６により駆動制御されている。即ち、制御装置３６は、ホッパレベルセンサー３５からホッパ３３内の焼却飛灰Ｄのレベルが低下した信号を受けると、飛灰計量機３１が設定された重量を検出するまで飛灰定量切出し装置２９及び飛灰供給コンベヤ３０を運転し、次に飛灰計量機３１が設定された重量を検出すると、飛灰定量切出し装置２９及び飛灰供給コンベヤ３０を順次停止し、その後計量機排出装置３２を運転して焼却飛灰Ｄをホッパ３３へ供給するようになっている。
【００２７】
前記焼却灰供給装置８は、焼却炉から排出された焼却灰Ｄ′を貯留する焼却灰用サイロ３７と、焼却灰用サイロ３７内の焼却灰Ｄ′を切り出す焼却灰定量切出し装置３８と、焼却飛灰Ｄを計量する焼却灰計量機３９と、焼却灰計量機３９内の焼却灰Ｄ′を排出する計量機排出装置４０と、計量機排出装置４０から排出された焼却灰Ｄ′を搬送する焼却灰供給コンベヤ４１と、焼却灰Ｄ′を貯留する焼却灰ホッパ１２と、焼却灰ホッパ１２内の焼却灰Ｄ′の貯留量を検出するホッパレベルセンサー４２と、焼却灰定量切出し装置３８、計量機排出装置４０及び焼却灰供給コンベヤ４１等を制御する制御装置４３等から構成されている。
又、焼却灰供給装置８は、焼却灰ホッパ１２内へ随時焼却灰Ｄ′を供給して焼却灰ホッパ１２内の焼却灰Ｄ′のレベルが一定となるように制御装置４３により駆動制御されている。即ち、制御装置４３は、ホッパレベルセンサー４２から焼却灰ホッパ１２内の焼却灰Ｄ′のレベルが低下した信号を受けると、焼却灰計量機３９が設定された重量を検出するまで焼却灰定量切出し装置３８を運転し、次に焼却灰計量機３９が設定された重量を検出すると、焼却灰定量切出し装置３８を停止し、その後計量機排出装置４０及び焼却灰供給コンベヤ４１を運転して焼却灰Ｄ′を焼却灰ホッパ１２へ供給するようになっている。
【００２８】
次に、上述した酸素バーナ式溶融炉１を用いて焼却炉から排出された焼却灰Ｄ′と各焼却炉の排ガス処理設備で捕集された焼却飛灰Ｄとを溶融処理する場合について説明する。
焼却飛灰Ｄ及び焼却灰Ｄ′の溶融開始に際しては、予め酸素バーナ５等を作動させて溶融炉本体４の焼却飛灰溶融室２及び焼却灰溶融室３の温度を所定の温度（焼却飛灰Ｄ及び焼却灰Ｄ′を溶融できる温度）に予熱しておく。
【００２９】
溶融炉本体４の焼却飛灰溶融室２及び焼却灰溶融室３内が所定の温度まで達すると、焼却飛灰供給装置７及び酸素飛灰供給機構６により焼却飛灰Ｄが一次酸素Ａ１と一緒に酸素バーナ５へ供給される。即ち、飛灰用サイロ２８に投入された焼却飛灰Ｄは、飛灰定量切出し装置２９、飛灰供給コンベヤ３０、飛灰計量機３１、計量機排出装置３２、ホッパ３３及びホッパ定量切出し装置３４を順次経て一次酸素供給管２４に供給され、一次酸素供給管２４内を流れる一次酸素Ａ１により気体輸送されて一次酸素Ａ１と一緒にウインドボックス２２内に供給される。
【００３０】
ウインドボックス２２内に供給された一次酸素Ａ１及び焼却飛灰Ｄは、旋回を与えられてバーナスロート１７から焼却飛灰溶融室２内へ吹き込まれ、酸素バーナ５の高温火炎中で燃焼溶融されて溶融スラグＳとなる。このとき、酸素バーナ５は、支燃ガスとして酸素を用いている為、支燃ガスに空気を用いる従来のバーナに比較して高温の火炎が得られる。その結果、高融点の焼却飛灰Ｄでも単独で確実に燃焼溶融することができる。又、支燃ガスである一次酸素Ａ１により焼却飛灰Ｄを高温火炎中に気体輸送するようにしている為、個々の飛灰粒子の表面積を受熱面として十分活用することができ、焼却飛灰Ｄを効率良く溶融することができる。
【００３１】
前記溶融スラグＳは、焼却飛灰溶融室２内へ旋回しながら吹き込まれる一次酸素Ａ１及び二次酸素Ａ２により生じる燃焼排ガスＧの旋回流により溶融炉本体４の側壁４ａ内面に付着して炉底４ｃ側へ流れて行く。このとき、溶融炉本体４の側壁４ａ内面に付着する溶融スラグＳによって、側壁４ａ内面には溶融スラグＳのコーティング層が形成される。これによって、側壁４ａを形成する耐火物の表面を酸素バーナ５の高温火炎から保護することができる。
【００３２】
そして、炉底４ｃ側へ流れた溶融スラグＳは、炉底４ｃに形成した湯溜まり部４ｉに一時的に貯留された後、出滓口４ｄから順次オーバーフローして樋４ｅを流れてその下方のスラグ冷却水槽１５内へ落下し、冷却水により急冷固化されて粒状の水砕スラグとなって水封式スラグコンベヤ１６により運び出される。このとき、溶融炉本体４の炉底４ｃに形成した湯溜まり部４ｉに溶融スラグＳを一時的に貯留するようにしている為、炉底４ｃを形成する耐火物の表面を酸素バーナ５の高温火炎から保護することができる。又、炉底４ｃの湯溜まり部４ｉに溶融スラグＳを溜めるようにしている為、溶融スラグＳの炉内への滞留時間が長くなって溶融スラグＳ中の重金属類の含有量が低下すると共に、燃焼排ガスＧ中の未溶融物が湯溜まり部４ｉに落下して完全溶融される。
【００３３】
一方、焼却飛灰溶融室２内で発生した高温の燃焼排ガスＧは、排ガス出口４ｆを通って焼却灰溶融室３内に送り込まれる。このとき、焼却灰溶融室３内には、焼却灰供給装置８及び灰押出し装置１３により焼却灰Ｄ′が供給されている。即ち、焼却灰用サイロ３７に投入された焼却灰Ｄ′は、焼却灰定量切出し装置３８、焼却灰計量機３９、計量機排出装置４０及び焼却灰供給コンベヤ４１を順次経て焼却灰ホッパ１２内に供給され、ここに貯留される。焼却灰ホッパ１２内に貯留された焼却灰Ｄ′は、引き続き灰押出し装置１３のプッシャー１３ａにより焼却灰供給口４ｇから焼却灰溶融室３内へ順次押し込まれ、表面が焼却灰供給口４ｇ側から排ガス出口４ｆ側へ向って漸次低くなる傾斜面となった状態で焼却灰溶融室３の炉底４ｃ′に堆積される。尚、焼却灰Ｄ′層の傾斜面の角度は、焼却灰Ｄ′の安息角となっている。
【００３４】
そして、焼却灰溶融室３内に流入した高温の燃焼排ガスＧは、焼却灰溶融室３の炉底４ｃ′に形成されている焼却灰Ｄ′層の表面に沿って流れ、焼却灰Ｄ′層を表面側から順次加熱して排ガス排出口４ｈから排出される。これにより、炉底４ｃ′に形成された焼却灰Ｄ′層は、焼却灰溶融室３内を排ガス出口４ｆ側から排ガス排出口４ｈ側へ向って流れる高温の燃焼排ガスＧにより加熱され、表面側から順次溶融されてフィルム状の溶融スラグＳ′となる。この溶融スラグＳ′は、焼却灰Ｄ′層の傾斜面を流下して排ガス出口４ｆから焼却飛灰溶融室２の炉底４ｃに形成した湯溜まり部４ｉへ流入し、湯溜まり部４ｉに於いて焼却飛灰Ｄの溶融スラグＳと混合されて一時的に貯留された後、出滓口４ｄから順次オーバーフローして樋４ｅを流れてその下方のスラグ冷却水槽１５内へ落下し、冷却水により急冷固化されて粒状の水砕スラグとなって水封式スラグコンベヤ１６により運び出される。
【００３５】
又、排ガス排出口４ｈから排出された燃焼排ガスＧは、減温塔（図示省略）へ送られ、ここで冷却水等の冷却媒体の噴射によって減温された後、集塵器や触媒脱硝塔等の排ガス処理設備（図示省略）を経てクリーンガスとなって煙突（図示省略）から大気中へ放出される。
【００３６】
更に、焼却灰溶融室３内に於いては、焼却灰溶融室３の天井壁４ｂ′に設けた酸素吹込みノズル９から焼却灰溶融室３内に三次酸素Ａ３が吹き込まれている。これにより、焼却灰溶融室３内の燃焼排ガスＧは、三次酸素Ａ３により焼却灰溶融室３内に於いて二次燃焼される。従って、燃焼排ガスＧの低ＮＯｘ化を図る為、酸素バーナ５への一次酸素Ａ１と二次酸素Ａ２の合計の吹込み量を燃料Ｆの燃焼に必要な酸素量より少なくして焼却飛灰溶融室２内を還元性雰囲気とした場合に、燃焼排ガスＧ中に含まれる未燃ガスを完全燃焼することができると共に、焼却灰溶融室３内の温度を高温に保つことができて焼却灰Ｄ′を良好且つ確実に加熱溶融することができる。
尚、この酸素バーナ式溶融炉１に於いては、焼却飛灰Ｄと焼却灰Ｄ′の処理比により、一次酸素Ａ１と二次酸素Ａ２の合計量と三次酸素Ａ３の分配比率を変え、焼却飛灰溶融室２と焼却灰溶融室３での燃焼割合を調節するようにしている。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の酸素バーナ式溶融炉は、次のような効果を奏することができる。
（１）焼却飛灰溶融室及びこれに連通する焼却灰溶融室を有する溶融炉本体に酸素バーナを設け、高融点の焼却飛灰を酸素バーナの高温火炎中に気体輸送して焼却飛灰溶融室内で溶融すると共に、比較的低融点の焼却灰を焼却灰溶融室に供給して焼却飛灰溶融室内から焼却灰溶融室内へ流入する高温の燃焼排ガスにより加熱溶融するようにしている為、燃料の熱量を有効に活用することができ、燃比の削減が可能になる。
（２）支燃ガスである酸素により焼却飛灰を高温火炎中に気体輸送するようにしている為、個々の飛灰粒子の表面積を受熱面として十分活用することができ、焼却飛灰を効率良く溶融することが可能になる。
（３）酸素バーナを用いている為、排ガス量を減少することができる。その結果、排ガスの持出熱量を低減することができ、燃比の削減が可能になると共に、溶融炉本体や排ガス処理設備をコンパクト化することができ、設置スペースや設備コストの削減を図れる。
（４）酸素バーナの支燃ガスである酸素を焼却飛灰溶融室内へ一次酸素と二次酸素に分けて二段供給し、一次酸素及び二次酸素を旋回させながら焼却飛灰溶融室内へ吹き込めるようにしている為、焼却飛灰溶融室内へ旋回しながら吹き込まれる一次酸素及び二次酸素により生じる燃焼排ガスの旋回流により、溶融スラグは溶融炉本体の側壁内面に付着して炉底側へ流れて行く。その結果、溶融炉本体の側壁内面に付着する溶融スラグによって、側壁を形成する耐火物の表面を酸素バーナの高温火炎から保護することができる。
（５）焼却飛灰は酸素バーナの高温火炎中で瞬時に溶融されると共に、焼却飛灰の一部は焼却飛灰溶融室の側壁内面を流下している溶融スラグに付着して溶融される為、燃焼排ガスと一緒に排出される未溶融灰を少なくすることができる。
（６）溶融炉本体の焼却飛灰溶融室の炉底に焼却飛灰の溶融スラグと焼却灰の溶融スラグを一時的に貯留する湯溜まり部を設け、湯溜まり部に溜まった溶融スラグを出滓口からオーバーフローさせて出湯するようにしている為、湯溜まり部に一時的に貯留した溶融スラグよって、炉底を形成する耐火物の表面を酸素バーナの高温火炎から保護することができる。
（７）溶融炉本体の焼却飛灰溶融室の炉底に焼却飛灰の溶融スラグと焼却灰の溶融スラグを一時的に貯留する湯溜まり部を設けている為、溶融スラグが十分な滞留時間をもって高温環境中に置かれることで完全溶融できると共に、溶融スラグ中の重金属類の含有量の低減を図れる。
（８）焼却灰溶融室の天井壁に焼却灰溶融室内へ三次酸素を吹き込む酸素吹込みノズルを設け、焼却飛灰溶融室から焼却灰溶融室内へ送り込まれた燃焼排ガス中の未燃ガスを焼却灰溶融室内に於いて三次酸素により燃焼させるようにしている為、燃焼排ガス中の未燃ガスを完全燃焼することができると共に、酸素バーナへの酸素を少なくして焼却飛灰溶融室内を還元性雰囲気にすることができ、燃焼排ガスの低ＮＯｘ化を図れる。然も、焼却飛灰を高温火炎中で且つ還元性雰囲気で溶融することで、溶融スラグ中の重金属類の含有量を低減することができる。
（９）焼却飛灰を溶融炉本体の焼却飛灰溶融室内に、又、焼却灰を溶融炉本体の焼却灰溶融室内に別々に供給するようにしている為、従来の燃料燃焼式溶融炉のように焼却灰と焼却飛灰を均一に混合する為の混合機や焼却灰及び焼却飛灰を混合機に搬送するコンベヤ類等を必要とすると云うことがなく、設置スペースが少なくて済むと共に設備コストの削減を図れる。
（１０）焼却飛灰溶融室内に一次酸素と二次酸素を、又、焼却灰溶融室内に三次酸素を吹き込めるようにしている為、焼却飛灰溶融室及び焼却灰溶融室に吹き込む酸素の分配量を調整することで、焼却飛灰及び焼却灰の処理比に合わせた運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る酸素バーナ式溶融炉のフロー図である。
【図２】酸素バーナ式溶融炉に用いる酸素バーナの概略縦断面図である。
【符号の簡単な説明】
１は酸素バーナ式溶融炉、２は焼却飛灰溶融室、３は焼却灰溶融室、４は溶融炉本体、４ｂ，４ｂ′は天井壁、４ｃ，４ｃ′は炉底、４ｄは出滓口、４ｆは排ガス出口、４ｉは湯溜まり部、５は酸素バーナ、９は酸素吹込みノズル、１３は灰押出し装置、２３は二次酸素ノズル、Ａ１は一次酸素、Ａ２は二次酸素、Ａ３は三次酸素、Ｄは焼却飛灰、Ｄ′は焼却灰、Ｇは燃焼排ガス、Ｓ，Ｓ′は溶融スラグ。
【図１】
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【図２】
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