(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰溶融炉と連通して接続され、その灰溶融炉からの排ガスを下流側へと導出させるための灰溶融炉の煙道構造であって、前記排ガス中の液状化物をその灰溶融炉煙道内に滞留させるための滞留手段が設けられていることを特徴とする灰溶融炉の煙道構造。
【請求項２】
前記滞留手段は、前記灰溶融炉煙道の上流端部に設けられる第１の堰と、前記灰溶融炉煙道の下流端部に設けられる第２の堰とを備える構成である請求項１に記載の灰溶融炉の煙道構造。
【請求項３】
前記滞留手段は、前記灰溶融炉煙道を下流端部側へ向けて上り勾配となるように傾斜配置するとともに、前記灰溶融炉煙道の上流端部に堰を設けた構成である請求項１に記載の灰溶融炉の煙道構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ処理施設に付設される灰溶融炉からの排ガスを下流側へと導出させるための灰溶融炉の煙道構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、灰溶融炉を用いて焼却炉から排出される焼却灰等を溶融処理する方法が行われてきた。これは最終処分場の確保が困難なため、その焼却灰等を溶融固化することによって減容することを主な目的とするものである。近年、この溶融処理方法は、焼却炉から排出される焼却灰等を高温で溶融し固化することで、その焼却灰等に含まれるダイオキシン類を分解でき、またその焼却灰等に含まれる重金属類の溶出を防止できるなどの無害化の観点から注目されている。
【０００３】
一方、ごみ処理施設においては、都市ごみ等の焼却処理に伴い、焼却炉から排出される焼却灰（主灰）と、その焼却炉の下流に配される集塵機等で捕集される飛灰とが発生する。これらの焼却残渣にはダイオキシン類が含まれており、主灰に含まれるダイオキシン類の濃度は比較的低いものの、燃焼過程での発生や冷却過程での再合成などの要因により、飛灰にはダイオキシン類が高濃度で含まれている。さらに、飛灰には、焼却炉内で揮散した塩類や重金属類などがその焼却炉から排出される排ガスとともに冷却され、その冷却の過程で凝縮したものが含まれているため、主灰と比較して多量の塩類や重金属類などが含まれている。
【０００４】
そこで、前述した無害化の観点から、焼却処理に伴い発生する主灰や飛灰を混合し、両者を灰溶融炉により溶融固化する処理方法が多く利用されている。この処理方法は、燃料の燃焼熱や電気エネルギーを利用して主灰・飛灰を１２５０〜１４５０℃、あるいはそれ以上の温度に加熱して、主灰・飛灰をスラグ化し、このスラグを急冷または徐冷し、固形化する方法である。なお、この処理方法において、灰溶融炉内で発生する排ガスは、その灰溶融炉と連通接続される灰溶融炉煙道を通って下流側に排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した処理方法によれば、塩類や重金属類などを多量に含む飛灰と、主灰とを混合して溶融するため、灰溶融炉内で発生する排ガス中には揮散した塩類や重金属類などが多量に含まれることになる。このため、例えば、灰溶融炉を出た１３００℃程度の排ガスがその灰溶融炉と連通接続される灰溶融炉煙道内の下流側に流れるにつれて降温し、ＮａＣｌ化合物の沸点の９５０℃付近まで降温した際に、その排ガス中に含まれるＮａＣｌ化合物を主成分とする塩類等が液状化する。この液状化した塩類等（以下、単に「液状化物」という。）は、灰溶融炉からの排ガスの流れに沿って下流側に流れ、更にその灰溶融炉煙道の下流側に連通接続されるダスト排出ホッパ内に流れ込み、このダスト排出ホッパ内で更に降温し、その液状化物の凝固点で固体化する。このため、そのダスト排出ホッパの下部に形成されるホッパ部の詰りを引き起こし、そのホッパ部に詰った固体物を除去するために、鑿岩機を用いた非常に過酷な除去作業が必要になるという問題点がある。
【０００６】
なお、灰溶融炉煙道内でその排ガス中の塩類等が液状化する現象は、特に、灰溶融炉の運転の立上げ後から通常運転に至るまでの間で引き起こされる。その後は、灰溶融炉の運転に伴う煙道内の耐火物からの輻射熱の影響でその灰溶融炉煙道内の温度が上昇するため、この液状化現象が引き起こされることがない。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、灰溶融炉煙道内で発生した液状化物がその灰溶融炉煙道に接続される設備等に流出するのを防止でき、これにより、その液状化物が凝固してその設備等において詰りが生ずるのを回避することのできる灰溶融炉煙道を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明による灰溶融炉の煙道構造は、
灰溶融炉と連通して接続され、その灰溶融炉からの排ガスを下流側へと導出させるための灰溶融炉の煙道構造であって、前記排ガス中の液状化物をその灰溶融炉煙道内に滞留させるための滞留手段が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、前記排ガス中の液状化物は、前記灰溶融炉煙道に設けられる滞留手段によりその灰溶融炉煙道内に滞留され、その灰溶融炉煙道内の耐火物からの輻射熱による温度上昇に伴ってガス化され、前記灰溶融炉から排出される排ガスとともに下流側に送出される。したがって、この液状化物がその灰溶融炉煙道と連通接続される設備等に流出するのを防止することができ、この液状化物が凝固してその設備等の詰りを生ずるといった不具合を回避することができる。
【００１０】
第１発明において、前記滞留手段は、前記灰溶融炉煙道の上流端部に設けられる第１の堰と、前記灰溶融炉煙道の下流端部に設けられる第２の堰とを備える構成であるのが好ましい（第２発明）。このようにすれば、前記排ガス中の液状化物を第１の堰と第２の堰とで仕切られた部分に滞留させることができるので、簡易な構造によって第１発明の作用・効果を得ることができる。
【００１１】
また、第１発明において、前記滞留手段は、前記灰溶融炉煙道を下流端部側へ向けて上り勾配となるように傾斜配置するとともに、前記灰溶融炉煙道の上流端部に堰を設けた構成とすることもできる（第３発明）。このような構成によっても、前記第２発明と同様の作用・効果を奏し得る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による灰溶融炉の煙道構造の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１には、本発明の一実施形態に係る灰溶融炉の排ガス処理システムの要部構成図が示されている。また、図２（ａ）には、図１におけるＸ−Ｘ視断面拡大図が、図２（ｂ）には、図１におけるＹ−Ｙ視断面拡大図がそれぞれ示されている。
【００１４】
本実施形態の排ガス処理システムにおいて、灰溶融炉１は、溶融炉本体２と、この溶融炉本体２に付設され、前工程のごみ焼却炉（図示省略）で生成された主灰や飛灰などの被溶融物が投入される焼却灰投入シュート３と、この焼却灰投入シュート３下部に形成される灰貯留部４に貯留される被溶融物を溶融炉本体２内に適量ずつ供給する灰供給プッシャ５とを備えて構成されている。前記溶融炉本体２の天井部にはバーナー６が設けられ、このバーナー６で炉内雰囲気を１３５０〜１４５０℃に昇温し、被溶融物が表面から溶融されるように構成されている。こうして、溶融炉本体２内に供給された被溶融物は順次溶融スラグとされる。また、前記溶融炉本体２の下方には筒状構造のスラグタップ７がその溶融炉本体２内と連通して延設され、更にこのスラグタップ７の下部は槽内が冷却水で満たされたスラグ水冷槽８と接続されている。こうして、溶融炉本体２内で溶融処理された被溶融物（溶融スラグ）がそのスラグ水冷槽８内に落下され、水砕される構成とされている。なお、そのスラグ水冷槽８内には冷却・水砕された溶融スラグを搬出するためのスラグ搬出コンベヤ９が内設されている。
【００１５】
前記スラグタップ７には、このスラグタップ７と連通し、かつその導通方向が水平になるように灰溶融炉煙道２０が接続されている。この灰溶融炉煙道２０は、耐火・断熱キャスタブルからなる二重積層構造の筒状煙道である。この灰溶融炉煙道２０には、溶融炉本体２内からの排ガス流れ（図１中、矢印Ｆ方向）の上流側端部およびその排ガス流れの下流側端部にそれぞれその灰溶融炉煙道２０の内側下部の内周壁に沿って第１の堰２１および第２の堰２２が配設されている。こうして、灰溶融炉煙道２０内下部に溶融炉本体２内からの排ガス中の液状化物を滞留させるための滞留部２５が形成され、その液状化物がスラグ水冷槽８内および後述するダスト排出ホッパ１０内に流れ込むのを防止するようにされている。なお、第１の堰２１の灰溶融炉煙道２０内側底部からの高さｈ１（図２（ａ）参照）と、第２の堰２２の灰溶融炉煙道２０内側底部からの高さｈ２（図２（ｂ）参照）との関係は、ｈ１＜ｈ２である。こうすることで、溶融炉本体２内からの排ガス流れの影響による第２の堰２２近傍における液状化物の界面上昇に対応するとともに、滞留部２５の滞留容量を越える液状化物が発生した場合にはその液状化物をスラグ水冷槽８内へ溢流させるようにしている。
【００１６】
前記灰溶融炉煙道２０の排ガス流れの下流側端部には、ダスト排出ホッパ１０が連通接続されている。このダスト排出ホッパ１０は、筒状構造であって、上方部は図示しない燃焼室と連通接続されるとともに、下方部には排ガス中のダスト等を底部から排出する漏斗状に形成されたホッパ部１０ａが形成されてなるものである。
【００１７】
このように構成される本実施形態の排ガス処理システムにおいて、焼却灰投入シュート３に投入された被溶融物は、灰溶融炉１の溶融炉本体２内でバーナ６により溶融され溶融スラグとされる。この溶融スラグは、スラグ水冷槽８内に落下され冷却・水砕された後、スラグ搬出コンベヤ９により系外に排出される。一方、溶融炉本体２内で発生した塩類や重金属類などを多量に含むガスは、排ガスとしてスラグタップ７から灰溶融炉煙道２０を通ってダスト排出ホッパ１０内に送入される。そして、その排ガスのガス成分はダスト排出ホッパ１０の上方から図示しない燃焼室に送入され、その排ガス中のダスト等はダスト排出ホッパ１０のホッパ部１０ａから排出され、その下方に配される図示しないダスト搬出コンベヤによって搬出される。
【００１８】
この本実施形態の排ガス処理システムにおける灰溶融炉１の運転立上げ時においては、灰溶融炉煙道２０自体の温度が低く、例えば、溶融炉本体２内から排出された１３００℃程度の排ガスが灰溶融炉煙道２０内の下流側に流れるにつれて降温し、ＮａＣｌ化合物の沸点である９５０℃付近までその温度が低下すると、その排ガス中に含まれるＮａＣｌ化合物を主成分とする塩類等が液状化する。この液状化した塩類等（液状化物）は、灰溶融炉煙道２０の上流側に設けられた第１の堰２１と、灰溶融炉煙道２０の下流側に設けられた第２の堰２２と、灰溶融炉煙道２０内側底部とで形成される滞留部２５に滞留される。なお、この際、灰溶融炉煙道２０内でその液状化物が過剰に発生して滞留部２５の滞留容量を越えるような場合でも、前述したように第１の堰２１の高さｈ１が第２の堰２２の高さｈ２より低く設定されているので、その液状化物は第１の堰２１上を越えて溢流し、スラグ水冷槽８内へ流れ込む。
【００１９】
そして、灰溶融炉１が通常運転に移行するに伴い、その灰溶融炉煙道２０の耐火物からの輻射熱によって灰溶融炉煙道２０内の温度は上昇し、滞留部２５に滞留されている液状化物はガス化され、このガスは溶融炉本体２内から排出される排ガスとともに、ダスト排出ホッパ１０に送り込まれ、更に図示しない燃焼室に送出される。
【００２０】
本実施形態によれば、灰溶融炉煙道２０内で発生した液状化物をその灰溶融炉煙道２０に形成された滞留部２５に滞留させ、その液状化物を灰溶融炉煙道２０の耐火物の輻射熱を利用してガス化させ、下流側に排出することができる。また、灰溶融炉煙道２０内において、その液状化物が過剰に生成されたとしても、その過剰分の液状化物を灰溶融炉煙道２０の上流側に設けられる第１の堰２１を越えて溢流させ、スラグ水冷槽８内に排出することができる。したがって、その液状化物がダスト排出ホッパ１０内に流出するのを確実に防止することができ、その液状化物が凝固してダスト排出ホッパ１０の詰りを生ずるといった不具合を回避することができる。
【００２１】
本実施形態においては、灰溶融炉煙道２０の導通方向が水平になるように、灰溶融炉煙道２０がスラグタップ７およびダスト排出ホッパ１０に連通接続されている例を示した。ここで、本実施形態の変形例として、灰溶融炉煙道の下流端がその上流端に対して高位置となるように灰溶融炉煙道を傾斜させ、灰溶融炉煙道の底部と灰溶融炉煙道の上流端部に設けられる堰とで滞留部を形成し、この滞留部において液状化物を滞留させる構造とし、本実施形態における灰溶融炉煙道２０の下流側の第２の堰２２が不要となる構造としても、本実施形態と同様の作用・効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る灰溶融炉の排ガス処理システムの要部構成図である。
【図２】図２（ａ）は、図１におけるＸ−Ｘ視断面拡大図であり、図２（ｂ）は、図１におけるＹ−Ｙ視断面拡大図である。
【符号の説明】
１              灰溶融炉
２              溶融炉本体
７              スラグタップ
２０            灰溶融炉煙道
２１            第１の堰
２２            第２の堰
２５            滞留部
【図１】
0003841639.tif 000002
【図２】
0003841639.tif 000003