(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰溶融炉の排ガスを、誘引送風機によって吸引することによって、水による直接冷却を行い、次いで熱回収手段を通して熱回収を行い、その後、煙突から排気する灰溶融炉の排ガス処理方法であって、
上記排ガスからの付着物に起因して上記熱回収手段における上記排ガスの圧力損失が増大した際に、上記誘引送風機の運転を継続したまま、一旦上記灰溶融炉内の温度を処理灰の溶融処理温度未満の温度に低下させるとともに、上記水による直接冷却を停止し、次いで上記付着物をスートブローによって除去した後に、再び上記灰溶融炉内の温度を上昇させて上記処理灰の溶融処理を行うとともに、上記水による直接冷却を再開することを特徴とする灰溶融炉の排ガス処理方法。
【請求項２】
灰溶融炉の排ガスを、誘引送風機によって吸引することによって、先ず再加熱手段により加熱し、次いで水による直接冷却を行った後、熱回収手段を通して熱回収を行い、その後、煙突から排気する灰溶融炉の排ガス処理方法であって、
上記排ガスからの付着物に起因して上記熱回収手段における上記排ガスの圧力損失が増大した際に、上記誘引送風機の運転と上記再加熱手段による加熱とを継続したまま、一旦上記灰溶融炉内の温度を処理灰の溶融処理温度未満の温度に低下させるとともに、上記水による直接冷却を停止し、次いで上記付着物をスートブローによって除去した後に、再び上記灰溶融炉内の温度を上昇させて上記処理灰の溶融処理を行うとともに、上記水による直接冷却を再開することを特徴とする灰溶融炉の排ガス処理方法。
【請求項３】
上記処理灰の溶融処理温度未満の温度は、当該灰溶融炉内の雰囲気温度が１０５０℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の灰溶融炉の排ガス処理方法。
【請求項４】
上記水による直接冷却は、排ガスを５５０℃以下に冷却することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の灰溶融炉の排ガス処理方法。
【請求項５】
上記灰溶融炉は、テルミット式灰溶融炉であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の灰溶融炉の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰、飛灰、焼却残滓等の処理灰を溶融処理するための灰溶融炉から排出された排ガスの処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミ等の一般廃棄物や産業廃棄物は、これまで埋立によって処理されていたが、埋立地の枯渇や環境破壊等の問題から、現在では一般に焼却処理されている。しかし、当該焼却処理によっても、処理生成物である焼却灰や排ガスから捕集された飛灰に、重金属類やダイオキシン類等の有害物質が含まれているために、これをそのまま埋立処理するには問題がある。
このため、近年、上記焼却灰、飛灰、焼却残滓等の処理灰を溶融炉に投入し、アーク放電や酸素富化燃焼あるいはテルミット反応を用いた高温雰囲気下等において溶融状態になるまで加熱することにより、有害物質の無害化および処理生成物の減容化を図る各種の灰溶融設備が開発されている。
【０００３】
この種の灰溶融設備においては、灰溶融炉から排出される高温かつ多量の排ガスをそのまま大気に放出すると、エネルギーの無駄が大きくなるために、一般に上記灰溶融炉の後段に廃熱ボイラ等の熱回収手段を配設し、当該熱回収手段によって排ガスの熱を回収して、別途スートブロー用の蒸気などを得た後に、別途無害化処理して煙突から大気に放出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にこの種の灰溶融炉は、炉内において１２００℃以上の高温で処理灰を溶融処理するものであるため、当該灰溶融炉から排出される排ガス中には、様々な揮発成分が含まれている。そして、上記灰溶融炉の後段に排ガスからの熱回収を行う廃熱ボイラ等の熱回収手段を設けた場合には、当該熱回収手段において排ガスが冷却され、上記揮発成分がスケールやクリンカーとして上記熱回収手段の壁面や熱交換チューブの伝熱面に析出・成長する結果、これによって上記熱回収手段の圧力損失の増大（熱回収手段の流路抵抗の上昇）や、甚だしい場合には早期における熱回収手段の閉塞といった弊害が生じるという問題点があった。
【０００５】
このため、これら各種の灰溶融炉においては、上記熱回収手段の圧力損失が増大した際に、一旦灰溶融炉の運転を停止し、熱回収手段の内部を清掃して付着物を除去した後に再運転する必要があり、よって当該作業が頻繁になると、円滑な溶融処理自体を阻害するという問題点があった。
加えて、清掃作業のたびに、灰溶融炉の運転を停止して、再び処理灰の溶融処理温度まで昇温する必要があるために、燃料費が嵩んで経済性にも劣るという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明者等は、上記熱回収手段における付着物の生成過程について鋭意調査を行ったところ、以下の原因が判明した。
すなわち、灰溶融炉内においては、１２００℃以上の燃焼雰囲気下、通常１３００℃〜１５００Ｃの雰囲気温度において、上記処理灰の溶融処理が行われるために、上記灰溶融炉から排出される排ガス中には、様々な塩類の揮発成分が含まれている。そして、上記熱回収手段の内壁部や熱交換チューブにおいて排ガスが冷却され、上記揮発成分がスケールやクリンカーとして上記熱回収手段の壁面や熱交換チューブの表面に析出・成長することにより、上記熱交換チューブの閉塞や、流路の狭まり等の弊害が発生する。
【０００７】
ところが、高温の上記排ガスを、上記熱回収手段の上流側において、間接冷却でなく、当該排ガス中に水を散水することによる水の潜熱を利用した直接冷却を行って急冷すると、上記排ガス中の揮発成分が空中で析出し、これによって生成したスケールやクリンカーは粒径の小さなもので、上記間接冷却の伝熱面に析出するスケールやクリンカーと異なり、仮に熱回収手段の壁面等の伝熱面に付着した場合においても、上述したスートブローによって除去・排出することが可能であることが判明した。
【０００８】
また、この熱回収手段に付着しているスケールやクリンカーは、水による直接冷却に伴って生ずる蒸気や飛沫の同伴によって湿っている状態になっており、この湿っている状態においては上記スートブロー操作によっても除去・排出し難い残存するスケールやクリンカーでも、乾燥状態に変わると、上記スートブローによって格段に除去・排除され易くなることを知見した。
そしてさらに、上記スケールやクリンカーとなる塩類の揮発成分は、処理灰の溶融処理温度以下においては、上記揮発成分の発生が少なく、特に灰溶融炉内の温度が特定の温度以下（約１０００℃±５０℃以下、好ましくは８００℃以下）であれば、灰溶融炉からの排ガスに含まれる量が飛躍的に少なくなるとの知見を得るに至った。
【０００９】
本発明は、かかる知見を有機的に組み合わせてなされたもので、熱回収手段の詰まり等による運転停止間隔の延長化を図ることができ、よって円滑な処理灰の溶融処理を行うことが可能になるとともに経済性にも優れる灰溶融炉の排ガス処理方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る灰溶融炉の排ガス処理方法は、灰溶融炉の排ガスを、誘引送風機によって吸引することによって、水による直接冷却を行い、次いで熱回収手段を通して熱回収を行い、その後、煙突から排気する灰溶融炉の排ガス処理方法であって、上記排ガスからの付着物に起因して上記熱回収手段における上記排ガスの圧力損失が増大した際に、上記誘引送風機の運転を継続したまま、一旦上記灰溶融炉内の温度を処理灰の溶融処理温度未満の温度に低下させるとともに、上記水による直接冷却を停止し、次いで上記付着物をスートブローによって除去した後に、再び上記灰溶融炉内の温度を上昇させて上記処理灰の溶融処理を行うとともに、上記水による直接冷却を再開することを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の本発明に係る灰溶融炉の排ガス処理方法は、灰溶融炉の排ガスを、誘引送風機によって吸引することによって、先ず再加熱手段により加熱し、次いで水による直接冷却を行った後、熱回収手段を通して熱回収を行い、その後、煙突から排気する灰溶融炉の排ガス処理方法であって、上記排ガスからの付着物に起因して上記熱回収手段における上記排ガスの圧力損失が増大した際に、上記誘引送風機の運転と上記再加熱手段による加熱とを継続したまま、一旦上記灰溶融炉内の温度を処理灰の溶融処理温度未満の温度に低下させるとともに、上記水による直接冷却を停止し、次いで上記付着物をスートブローによって除去した後に、再び上記灰溶融炉内の温度を上昇させて上記処理灰の溶融処理を行うとともに、上記水による直接冷却を再開することを特徴とするものである。
【００１２】
この際に、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記処理灰の溶融処理温度未満の温度は、当該灰溶融炉内の雰囲気温度が１０５０℃以下であることを特徴とするものであり、さらに請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、上記水による直接冷却は、排ガスを５５０℃以下に冷却することを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４に記載の灰溶融炉が、テルミット式灰溶融炉であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１または２に記載の発明においては、処理灰の溶融処理を行う灰溶融炉から排出された排ガスを熱回収手段に送って廃熱を回収する際に、上記熱回収手段の上流側において排ガス中に水を添加することによる直接冷却を行う。この場合、好ましくは請求項４に記載の発明のように水の潜熱を利用して排ガスを５５０℃以下に急冷する。この結果、上記排ガス中の揮発成分が空中で析出し、これによって生成したスケール等は熱回収手段の壁面等の伝熱面に付着した場合においても、スートブローによって除去・排出されるが、当該付着物は上記直接冷却によって湿っているために、経時的に上記熱回収手段内に堆積する。このため、一定の運転期間が経過すると、徐々に排ガス流路を狭め、これに起因して熱回収手段における排ガスの圧力損失が増大する。
【００１４】
そこで、この圧力損失が所定の値に達した際に、上記誘引送風機の運転を継続したまま、さらに請求項２に記載の発明のように、排ガスを再加熱手段により加熱している場合にあっては、その再加熱手段による加熱も継続したまま、一旦灰溶融炉内の温度を処理灰の溶融処理温度未満の温度、好ましくは請求項３に記載の発明のように１０５０℃以下の温度に保持する。これにより、灰溶融炉から排出されるスケールやクリンカーとなる揮発成分が無いかまたは少なく、熱回収手段に付着するスケールやクリンカーが無いか極めて少ない状態になる。かかる状態で、上記水による排ガスの直接冷却を停止することによって、排ガス温度が冷却されることなく、かつ乾燥した状態で熱回収手段に流入し、当該熱回収手段に付着していたスケールやクリンカーが乾燥状態にされる。
【００１５】
この結果、湿っている状態ではスートブロー操作では除去・排出できないスケールやクリンカーでも、乾燥状態に変わると格段に除去・排除され易くなり、よって上記スートブローによってほぼ完全に除去・排除される。そこで次に、再び灰溶融炉内の温度を上昇させて処理灰の溶融処理を行うとともに、上記水による直接冷却を再開することによって、処理灰の溶融処理を継続することが可能になる。
加えて、従来のように、清掃作業のたびに灰溶融炉の運転を停止する必要が無く、容易に処理灰の溶融処理温度まで再び昇温することができるために、燃料費を浪費することが無く経済性にも優れる。
【００１６】
さらに、この種の灰溶融炉として、テルミット式灰溶融炉が知られている。この灰溶融炉は、炉内に設けられたバーナーによる化石燃料（灯油、軽油等）の燃焼熱と、処理灰に混在されたテルミット剤によるテルミット反応とを利用して、効率よく処理灰を加熱して溶融させようとするものである。ここで、上記テルミット反応とは、アルミニウムと酸化鉄の粉末を混ぜて、一定の高温（約１１００℃）に加熱することにより、
Ｆｅ2 Ｏ3 ＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＋８２９ｋＪ
２Ｆｅ＋３／２Ｏ2 ＝Ｆｅ2 Ｏ3 ＋８２３ｋＪ
で表されるように、酸化鉄の還元および鉄の酸化によるテルミット反応を生じさせ、この際発生する大量の熱（８２９ｋＪおよび８２３ｋＪ）を利用して上記処理灰の溶融に必要な１３００℃〜１５００℃の高温雰囲気を得るものである。
【００１７】
したがって、当該テルミット式灰溶融炉においては、上記アルミニウムおよび酸化鉄として、アルミニウム精製の過程で残渣として排出されるアルミニウムドロスや廃棄酸化鉄を利用することにより、バーナー等の加熱手段による少ないエネルギーによって、効率的に処理灰の溶融処理を行うことができて、経済性に優れるとともに、極めて容易に灰溶融炉の運転を停止したり、再びスタートアップすることができる。
【００１８】
このため、請求項１〜４のいずれかに記載の発明は、特に請求項５に記載の発明のように、灰溶融炉として上記テルミット式灰溶融炉に適用した場合に、本発明の運転時間延長操作により運転の簡便性がより生かされ、顕著な作用効果を奏する。
なお、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、上記水による直接接触の様態には、排ガス中に水を添加する散水や水噴霧が含まれる。したがって、スプレーの如く加圧空気を利用して水を噴霧状にする場合のように、水に伴って気体も排ガス中に添加される様態も含まれる。
【００１９】
また、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、熱回収手段としては、灰溶融炉から排出される排ガスから廃熱を回収して蒸気を発生させる廃熱ボイラや排ガスエコノマイザー等の様々な熱回収手段が適用可能である。
さらに、請求項３の発明において、上記処理灰の溶融処理温度未満の温度は、当該灰溶融炉内の雰囲気温度が８００℃以下であることが望ましい。
また、請求項４の発明において、上記水による直接冷却は、排ガスを好ましくは４５０℃以下、さらに好ましくは４００℃〜３００℃に冷却することが望ましい。
【００２０】
さらに請求項１または３〜５のいずれかに記載の発明を実施する装置としては、灰溶融炉から排出される排ガスを水添加により直接冷却すると共にその水添加を停止可能な第１の排ガス冷却装置と、上記第１の排ガス冷却装置熱回収手段からの排ガスから熱を回収する熱回収手段と、上記熱回収手段からの排ガスを水または空気により直接冷却する第２の排ガス冷却装置と、上記灰溶融炉からの排ガスを吸引して煙突に排気する誘引送風機と、排ガスからの付着物に起因する上記熱回収手段の圧力損失を直接または間接に検知する圧力検出器と、上記熱回収手段の上記付着物を除去するスートブロー手段と、を備えた灰溶融炉の排ガス処理装置が望ましい。
【００２１】
また、請求項２〜５のいずれかに記載の発明を実施する装置としては、灰溶融炉からの排ガスを再加熱する再加熱手段を有する二次燃焼室と、この二次燃焼室が排出された排ガスを水添加により直接冷却すると共にその水添加を停止可能な第１の排ガス冷却装置と、上記第１の排ガス冷却装置熱回収手段からの排ガスから熱を回収する熱回収手段と、熱回収手段からの排ガスを水または空気により直接冷却する第２の排ガス冷却装置と、上記灰溶融炉からの排ガスを吸引して煙突に排気する誘引送風機と、排ガスからの付着物に起因する上記熱回収手段の圧力損失を直接または間接に検知する圧力検出器と、上記熱回収手段の上記付着物を除去するスートブロー手段と、を備えた灰溶融炉の排ガス処理装置が望ましい。
【００２２】
斯くの如きいずれの装置においても、熱回収手段の付着物を乾燥状態にしてスートブローを施すことができ、これをほぼ完全に除去・排除することができると共に、熱回収手段より下流のバグフィルター等のろ過装置等の保護を図ることができる。しかも、本発明の運転時間延長操作以外に、上記加熱手段によって上記灰溶融炉内を処理灰の溶融処理温度未満の温度に保持して加熱し続け、当該灰溶融炉で発生した排ガスを上記熱回収手段に送って熱回収を行い続け、上記熱回収手段が充分に加温された後に、上記灰溶融炉における処理灰の溶融処理を開始する灰溶融設備のスタートアップ方法も実施可能となり、スタートアップ直後に、排ガス中に含まれる揮発成分が熱回収手段に析出して排ガス流路を閉塞する等の弊害を未然に防止することができ、よって円滑な処理灰の溶融処理を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る灰溶融炉の排ガス処理方法の一実施形態が適用されるテルミット式灰溶融炉を用いた灰溶融設備を示すもので、図中符号１がテルミット式灰溶融炉である。
この灰溶融炉１には、所定割合のテルミット剤を混在させた焼却灰および飛灰を含む処理灰を貯留するためのホッパ２が一体的に設けられており、このホッパ２の底部には、灰溶融炉１内に連通する開口部３が形成されている。そして、この開口部３に対向する位置には、ホッパ２内の処理灰を灰溶融炉１内へと供給するプッシャー４が設けられている。なお、符号５は、プッシャー４を往復駆動するシリンダである。
【００２４】
そして、ホッパ２の上部には、処理灰の搬送手段が設けられている。この搬送手段は、溶融処理される処理灰を貯留する供給ホッパ７と、この供給ホッパ７から排出された処理灰を搬送するコンベヤ８と、このコンベヤ８に介装されコンベヤ搬送されてくる処理灰の重量を計量するスクリューコンベヤ１０と、このコンベヤ８によって搬送されてくる処理灰に対して、所定割合でテルミット溶融剤を供給する供給装置９とから概略構成されたもので、一定割合のテルミット溶融剤を混在させた処理灰が、上記ホッパ２の上部に導入されている。
【００２５】
ここで、テルミット剤の供給装置９は、アルミニウム成分としてのアルミニウムドロス粉末が蓄えられたアルミニウム容器１１と、酸化鉄成分としての廃棄酸化鉄粉末が蓄えられた酸化鉄容器１２と、これら容器１１、１２から供給されるアルミニウムドロス粉末および廃棄酸化鉄粉末を、前述した反応式に対応する２：１のモル比となる割合でビニール袋に詰めて封じてテルミット溶融剤とした後に、これをコンベヤ８上に供給する袋詰供給装置１３とを備えた構成のものであり、スクリューコンベヤ１０の重量検出信号に基づいて、処理灰に対して一定の割合で上記テルミット溶融剤を供給するように制御されている。
【００２６】
これに対して、ホッパ２の側壁には、上記搬送手段によって供給される処理灰のレベルを検出する、超音波等を用いた非接触のレベル検出器１４が取付けられている。そして、このレベル検出器１４からの検出信号に基づいて、図示されない制御手段により、コンベヤ８、テルミット剤の供給装置９およびスクリューコンベヤ１０を同時に起動し、同時に停止する制御がされるようになっている。
【００２７】
また、上記灰溶融炉１は、上記開口部３に連続して処理灰が供給される底部が傾斜面１ａによって形成され、当該傾斜面１ａの下部には、溶融物の排出部１ｂが形成されている。さらに、上記傾斜面１ａに対応して傾斜する天井部１５には、複数本のバーナー１６が配設されるとともに、これらバーナー１６の中心部に、熱電対式の温度検出器１７が配設されている。ちなみに、この温度検出器１７は、傾斜面１ａを下方に向けて移動する処理灰の溶融領域における雰囲気温度を検出する位置に取付けられている。そして、この温度検出器１７からの検出信号に基づいてシリンダ５を介してプッシャー４を往復駆動させる制御手段が設けられており、この制御手段における制御設定値は、１２００℃〜１４００℃の範囲、好ましくは１２５０℃〜１３５０℃の範囲の中から炉の形式、処理灰の性状等により選択した値とされている。したがって、廃溶融炉１内の温度がその制御設定値になると、プッシャー４が作動しテルミット剤を混在させた新たな処理灰が廃溶融炉１内に所定量投入される。
【００２８】
また、灰溶融炉１の排出部１ｂの下方には、底部に水を蓄えたスラグ排出コンベヤ２０が配設され、このコンベヤ２０によって移送されたスラグが、スラグバンカ２１に蓄えられるようになっている。
他方、灰溶融炉１の排ガスの排気側には、排ガス管３０に沿って順次、排ガスを再加熱するバーナ３１ａ（再加熱手段）を備えて、灰溶融炉１からの排気ガスを再燃焼することによりダイオキシン類を分解する二次燃焼室３１と、天井部に散水ノズル３３ａが設けられ、水の潜熱を利用した直接冷却によって二次燃焼室３１から送られてくる排ガスを冷却する第１の排ガス冷却装置３３と、この二次燃焼室３１および第１の排ガス冷却装置３３を経た排ガスから熱を回収する廃熱ボイラ（熱回収手段）３２と、第１の排ガス冷却装置３３と同様に、散水ノズル４０ａを備えた第２の排ガス冷却装置４０とが配設されており、第２の排ガス冷却装置４０を経た排ガスが、図示されないバグフィルター等のろ過集塵機などにより別途無害化処理されて煙突から排出されるようになっている。
【００２９】
ここで、廃熱ボイラ３２の循環ボイラ水ライン６のヘッダ６ａには、熱交換によって発生した蒸気の圧力を検出する圧力検出器１８が設けられている。そして、排ガスが導入される上記廃熱ボイラ３２の下部仕切室３２ｂ内には、ヘッダ６ａ内の蒸気を熱交換チューブ３２ａの入口部近傍に向けて噴射するスートブロー配管（スートブロー手段）が設けられている（図示を略す）。
また、上記煙突の前段には、上記排ガス管３０内の排ガスを吸引する誘引送風機（図示を略す。）が設けられている。
【００３０】
そして、二次燃焼室３１と第１の排ガス冷却装置３３との間の排ガス管３０に、第１の排ガス冷却装置３３と廃熱ボイラ３２とを迂回するバイパス管３４が分岐配管されており、このバイパス管３４には、全開と全閉との間で開度が連続的に調整可能なバタフライ弁等のバイパス弁３５が介装されている。
さらに、灰溶融炉１および二次燃焼室３１には、それぞれ内部の圧力を検出する圧力検出器が設けられると共に、第１の排ガス冷却装置３３、廃熱ボイラ３２、第２の排ガス冷却装置４０、上記ろ過集塵機および上記誘引送風機の各機器間の排ガス管３０にもそれぞれ圧力を検出する圧力検出器が設けられている（図には、二次燃焼室３１に設けられた内部の圧力を検出する圧力検出器３６のみを表示する）。
【００３１】
そして、灰溶融炉１および二次燃焼室３１の圧力が大気圧に対して常時負圧となるように廃熱ボイラ３２や上記ろ過集塵機制御手段のダスト、スケール、クリンカー等の除去排出管理が行われる。またこの管理とは別に、上記バイパス弁３５は、二次燃焼室３１の圧力検出器３６によって検出された排ガスの圧力に基づいて、灰溶融炉１内の圧力ｂが常時負圧になるように、二次燃焼室３１内の圧力ａが大気圧に対して所定範囲の負圧（ｂ＜ａ＜０）になるように制御手段によって開度が制御されるようになっている。
【００３２】
さらに、二次燃焼室３１、第１の排ガス冷却装置３３、廃熱ボイラ３２および第２の排ガス冷却装置４０の底部には、それぞれロータリーバルブが設けられ、これらで捕集された重金属を含むダスト、スケール、クリンカー等が排出管４１から排出されて、別途キレート剤が添加され、最終的にセメント固化処理されるようになっている。
【００３３】
次に、上記構成からなる灰溶融設備を用いた本発明の灰溶融炉の排ガス処理方法の一実施形態について説明する。
先ず、コンベヤ８によって供給ホッパ７内の処理灰を移送しつつ、スクリューコンベヤ１０の荷重に基づいて、供給装置９から処理灰の一定割合ごとにテルミット剤を供給することにより、当該テルミット剤を混在させた処理灰が、ホッパ２内へ供給される。このホッパ２への供給量は、レベル検出器１４からの検出信号に基づいて、ホッパ２内の処理灰上面が下限値に来ると、コンベヤ８、テルミット剤の供給装置９およびスクリューコンベヤ１０を同時に起動し、処理灰の上面が上限値に来ると同時に停止する制御が、図示されない制御手段によりなされる。
【００３４】
一方、灰溶融炉１に対しては、前回の溶融処理途中の処理灰が残存している状態で、または予め灰溶融炉内に新たな処理灰を追加供給した状態にして、上記煙突の前段設けられた排ガスを吸引する上記誘引送風機を起動すると共に、灰溶融炉１の全てのバーナー１６と二次燃焼室３１のバーナ３１ａ（再加熱手段）とを点火し、灰溶融炉１と二次燃焼室３１の加熱を開始する。なお、この段階においては、未だ第１の排ガス冷却装置３３の散水ノズル３３ａからは水を散水せず、排ガスの直接冷却は行わない。また、第２の排ガス冷却装置４０は、下流位置にあるろ過集塵機保護のために、該ろ過集塵機に流入する排ガス温度が常に２００℃以下、好ましくは１８０℃〜１５０℃になるようにノズル４０ａからの散水量が制御され、適宜排ガスが直接冷却される。
【００３５】
そして、全てのバーナー１６によって灰溶融炉１内を加熱し、炉内温度が約１０００℃（１０００℃±５０℃）に達した時点で、上記バーナー１６のうちの一部（例えば、５本中の２本）のバーナーによって、灰溶融炉１内をテルミット反応が起こらない温度範囲（１０００℃±５０℃）に保持しつつ、一定時間上記加熱を続ける。これにより、灰溶融炉１から排出される排ガスは、煙突の前段に設けられた誘引送風機によって吸引され、二次燃焼室３１において再燃焼され、ダイオキシン類が分解された後の排ガスは、散水されていない第１の排ガス冷却装置３３を経て廃熱ボイラ（熱回収手段）３２に送られる。そして、この廃熱ボイラ３２において廃熱が回収されるとともに、回収された熱によって循環ボイラ水ライン６の水が蒸発し、ヘッダ６ａにおける蒸気圧力が上昇する。また、これと並行して、上記排ガスが通過する廃熱ボイラ３２の下部仕切室３２ｂの内壁面および熱交換チューブ３２ａが加熱されて表面温度が上昇する。
【００３６】
かかる段階においては、灰溶融炉１内を処理灰の溶融処理温度未満の約１０００℃に保持しているので、灰溶融炉１から排出されるスケールやクリンカーとなる揮発成分が無いかまたは少なく、廃熱ボイラ３２に付着するスケールやクリンカーが無いか極めて少ない状態である。
【００３７】
そして、上記ヘッダ６ａに設けた圧力検出器１８が０．５ＭＰａＧになった後で、灰溶融炉１内の加熱を全バーナー１６による加熱に切換えると共に、第１の排ガス冷却装置３３の散水ノズル３３ａからの散水を開始し、排ガスの直接冷却を開始する。
すなわち、灰溶融炉１からの排ガスを二次燃焼室３１において再燃焼し、ダイオキシン類が分解された後の排ガスを、第１の排ガス冷却装置３３に送って、水の潜熱を利用した直接冷却により、少なくとも５５０℃以下、好ましくは４５０℃以下、より好ましくは４００℃〜３００℃に急冷する。これにより、灰溶融炉１内の温度を溶融処理温度まで上げることにより、灰溶融炉１から排出される排ガス中にスケールやクリンカーとなる揮発成分が飛躍的に多くなるが、上記散水による急冷により、排ガス中の揮発成分が空中で析出する。これによって生成したスケールやクリンカーは、塩類からなる粒径の小さなものとなるため、後段の廃熱ボイラ３２の壁面等に付着した場合においても、スートブローによって容易に除去・排出することができる。
【００３８】
次いで、温度検出器１７によって検出された炉内温度が１２００℃に達した際に、好ましくは１２００℃〜１４００℃の範囲の中から炉の形式、処理灰の性状等により選択した温度に達した際に、シリンダ５を駆動し、プッシャー４を往復動させることにより、ホッパ２底部の処理灰を開口部３から灰溶融炉１の傾斜面１ａへと供給する。これにより、テルミット反応が起こり、上記処理灰が溶融処理温度の１３００℃〜１５００℃まで上昇して、上記処理灰に対する溶融処理が行われる。
そして、溶融された処理灰は、傾斜面１ａに沿って流下し、底部の排出部１ｂから、スラグ排出コンベヤ２０へと排出されて行く。
【００３９】
斯くして、灰溶融炉１における処理灰の溶融処理が開始された後においても、灰溶融炉１から排出された排ガスは、排ガス管３０から二次燃焼室３１へと送られる。そして、この二次燃焼室３１において、約９００℃の温度で二次燃焼され、排ガス中に含まれるダイオキシン類が分解されて無害化された後に、第１の排ガス冷却装置３３の上部に送られ、ノズル３３ａからの散水により直接冷却され、少なくとも５５０℃以下、好ましくは４５０℃以下、より好ましくは４００℃〜３００℃に急冷される。冷却された排ガスは、下流側の廃熱ボイラ３２の底部に導入され、内部の熱交換チューブ３２ａを上昇しつつ廃熱が回収される。また、上記廃熱ボイラ３２においては、所定の時間間隔で上記ヘッダ６ａから供給される蒸気によってスートブローが実施されることにより、上記熱交換チューブ３２ａに付着した異物が除去される。
【００４０】
次いで、この廃熱ボイラ３２を経た排ガスは、第２の排ガス冷却装置４０に送られ、下流位置にある図示されないバグフィルター等のろ過集塵機に流入する排ガス温度が常に２００℃以下、好ましくは１８０℃〜１５０℃になるように、さらに冷却された後に、当該ろ過集塵機や脱硝装置などにより別途無害化処理されて煙突から排出されてゆく。
【００４１】
このようにして、灰溶融炉１における処理灰の溶融処理が長期に続けられると、廃熱ボイラ３２においては、所定の時間間隔で上記ヘッダ６ａから供給される蒸気によってスートブローを実施し、上記熱交換チューブ３２ａに付着した塩類の揮発成分であるスケールやクリンカーを除去・排出し続けていても、このスケールやクリンカーは、完全に除去・排除されずに、廃熱ボイラ３２の壁面や熱交換チューブ３２ａ表面に蓄積・成長する。その結果、流路が狭まり、廃熱ボイラ３２の圧力損失が増大する。かかる情況は、廃熱ボイラ３２の前後の排ガス管３０に設けた図示しない圧力検出器の圧力差または二次燃焼室３１に設けた圧力検出器３６の圧力の増大によって検知される。
【００４２】
このような情況が検知され、圧力損失が例えば約３００ｍｍＨ2 Ｏ程度になると、先ず本実施形態に係る第１の運転時間延長操作が行われる。
つまり、この廃熱ボイラ３２に付着しているスケールやクリンカーは、第１の排ガス冷却装置３３の散水に伴って生ずる蒸気や飛沫の同伴によって湿っている状態になっている。この湿っている状態ではスートブロー操作では除去・排出できないスケールやクリンカーでも、乾燥状態に変わると、上記スートブローによって格段に除去・排除され易くなることを知見した。この第１の運転時間延長操作は、この知見に基づいて行われるものである。
【００４３】
すなわち、この第１の運転時間延長操作は、上記煙突の前段設けられた排ガスを吸引する上記誘引送風機が運転し続けていると共に、二次燃焼室３１のバーナ３１ａ（再加熱手段）が排ガスを再燃焼し続け、第２の排ガス冷却装置４０が、下流位置にあるろ過集塵機保護のために、該ろ過集塵機に流入する排ガス温度が常に２００℃以下、好ましくは１８０℃〜１５０℃になるようにノズル４０ａからの散水量が制御され、適宜排ガスを直接冷却している状態で、灰溶融炉１の温度を下げて、スタートアップの前半の状態と同様の灰溶融炉１内を処理灰の溶融処理温度未満の約１０００℃（１０００℃±５０℃）以下、好ましくは８００℃以下の温度に保持する。これにより、灰溶融炉１から排出されるスケールやクリンカーとなる揮発成分が無いかまたは少なく、廃熱ボイラ３２に付着するスケールやクリンカーが無いか極めて少ない状態になる。
【００４４】
灰溶融炉１内の温度が、この溶融処理温度未満の状態になると、第１の排ガス冷却装置３３の散水ノズル３３ａからの散水を停止すると共に、上記廃熱ボイラ３２の下部仕切室３２ｂ内に設けたスートブロー配管から蒸気を噴射してスートブローを１０分から２０分行い続ける。
この第１の運転時間延長操作により、第１の排ガス冷却装置３３の散水ノズル３３ａからの散水を停止しても、灰溶融炉１から排出されるスケールやクリンカーとなる揮発成分が無いか、または少なくなり、廃熱ボイラ３２に付着するスケールやクリンカーが無いか極めて少ない状態になると共に、この第１の排ガス冷却装置３３の散水停止によって、二次燃焼室３１からの排ガス温度が冷却されることなく、かつ乾燥した状態で廃熱ボイラ３２に流入し、廃熱ボイラ３２に付着していたスケールやクリンカーが乾燥状態になり、上記スートブローによってほぼ完全に除去・排除される。
【００４５】
かかる第１の運転時間延長操作によって、廃熱ボイラ３２の差圧は、ほぼスタートアップの状態にもどり、廃熱ボイラ３２に付着していたスケールやクリンカーがほぼ完全に取り除かれた状態にもどる。
この第１の運転時間延長操作が終了すると、再び第１の排ガス冷却装置３３の散水を開始すると共に、灰溶融炉１内を昇温し溶融処理を再び開始するわけである。
【００４６】
なお、通常のスートブロー操作の後に第１の運転時間延長操作を行うというサイクルを複数回繰り返すと（例えば１０サイクル）、もはやこの第１の運転時間延長操作によっては、廃熱ボイラ３２の増大した差圧を減少することができない状態になる。すなわち、溶融処理がさらに長期にわたり、塩類の揮発成分がスケールやクリンカーとして廃熱ボイラ３２の壁面や熱交換チューブ３２ａ表面に析出・成長し流路が狭まり、通常の上記スートブロー操作や第１の運転時間延長操作によっても上記スケールやクリンカーの析出によって廃熱ボイラ３２の圧力損失が増大する。かかる情況は、廃熱ボイラ３２の前後の排ガス管３０に設けた図示しない圧力検出器の圧力差または二次燃焼室３１に設けた圧力検出器３６の圧力の増大によって検知される。
【００４７】
このような情況が検知されると、廃熱ボイラ３２に係わる第２の運転時間延長操作が行われる。
すなわち、この第２の運転時間延長操作は、例えば圧力検出器３６によって、二次燃焼室３１内の圧力を検出し、廃熱ボイラ３２の壁面や熱交換チューブ３２ａの表面にスケールやクリンカーが析出・成長することにより流路が狭まつて背圧が生じ、通常の上記スートブロー操作や第１の運転時間延長操作によっても、上記二次燃焼室３１内の圧力が設定圧ｂよりも上昇した場合には、これを検出した圧力検出器３６からの信号により、徐々にバイパス弁３５が開く。
【００４８】
すると、排ガスの一部は、バイパス管３４から廃熱ボイラ３２を迂回して排ガス冷却装置４０へと送気されることにより、上記二次燃焼室３１の圧力が低下して、所定の負圧ｂに保持される。バイパス管３４を通っ高温の排ガスは、廃熱ボイラ３２からの排ガスと合流し、第２の排ガス冷却装置４０で、下流位置にあるろ過集塵機保護のために、該ろ過集塵機に流入する排ガス温度が常に２００℃以下、好ましくは１８０℃〜１５０℃になるようにノズル４０ａから散水され直接冷却される。
そして、上記バイパス弁３５が全開になるか、あるいはバイパス管３４を流れる排ガス量が多くなって、廃熱ボイラ３２における所望の熱交換が行われなくなった際に、はじめて灰溶融炉１の運転を停止し、上記廃熱ボイラ３２内に清掃を行う。
【００４９】
このように、上記構成からなる灰溶融炉の排ガス処理方法によれば、先ず処理灰の溶融処理によって灰溶融炉１から排出された排ガスを、廃熱ボイラ３２に送って廃熱を回収する際に、この廃熱ボイラ３２の上流側の第１の排ガス冷却装置３３において排ガス中に水を散水することによる水の潜熱を利用した直接冷却を行い５５０℃以下に急冷しているので、上記排ガス中の揮発成分が空中で析出し、これによって生成したスケール等は廃熱ボイラ３２の壁面等の伝熱面に付着した場合においても、スートブローによって除去・排出することができる。
【００５０】
さらに、上記灰溶融炉１の運転が継続されて、徐々に上記スケール等が廃熱ボイラ３２の伝熱面に堆積し、徐々に排ガス流路を狭めることにより廃熱ボイラ３２における排ガスの圧力損失が増大して例えば約３００ｍｍＨ2 Ｏ程度になった際には、上記誘引送風機の運転を継続したまま灰溶融炉１の温度を下げて、処理灰の溶融処理温度未満の約１０００℃以下、好ましくは８００℃以下の温度に保持し、灰溶融炉１から排出されるスケールやクリンカーとなる揮発成分が無いかまたは少なく、廃熱ボイラ３２に付着するスケールやクリンカーが無いか極めて少ない状態にした後に、第１の排ガス冷却装置３３の散水ノズル３３ａからの散水を停止すると共に、上記廃熱ボイラ３２の下部仕切室３２ｂ内に設けたスートブロー配管から蒸気を噴射してスートブローを行うようにしたので、廃熱ボイラ３２に付着していたスケールやクリンカーが乾燥状態になり、スートブローによって格段に除去・排除することができ、廃熱ボイラ３２をほぼスタートアップの状態に戻すことがてきる。
【００５１】
そこで、再び灰溶融炉１内の温度を上昇させて処理灰の溶融処理を行うとともに、第１の排ガス冷却装置３３において水による直接冷却を再開することにより、上記灰溶融炉１の運転を停止することなく、長期間にわたって処理灰の溶融処理を継続的かつ安定的に行うことができる。
加えて、従来のように、清掃作業のたびに灰溶融炉の運転を停止する必要が無く、容易に処理灰の溶融処理温度まで再び昇温することができるために、燃料費を浪費することが無く経済性にも優れる。
【００５２】
上記実施形態に示した灰溶融設備においては、バイパス管３４を、二次燃焼室３１と第１の排ガス冷却装置３３の間の排ガス管３０から分岐して、第１の排ガス冷却装置３３と廃熱ボイラ３２とを迂回するようにしたが、このバイパス管３４に代えて、図１中点線で示すように、排ガス冷却装置３３と廃熱ボイラ３２との間の排ガス管３０から分岐して、廃熱ボイラ３２だけを迂回するように、バイパス弁３５を介装したバイパス管３７としてもよい。これにより、下流位置にあるろ過集塵機保護のために排ガスを冷却する第２の排ガス冷却装置４０の負担が軽くなる。
【００５３】
また、この第２の排ガス冷却装置４０は、バイパス弁３５の開度操作する上記第２の運転時間延長操作を行わなければ、設けなくてもよい。なお、第２の排ガス冷却装置４０を省略した場合、灰溶融炉１の温度を下げて、スタートアップの前半の状態と同様の灰溶融炉１内を処理灰の溶融処理温度未満にして、第１の排ガス冷却装置３３の散水停止の状態で上記廃熱ボイラ３２のスートブロー操作を行う第１の運転時間延長操作を行う場合には、廃熱ボイラ、燃焼用空気予熱器、白煙防止用空気加熱器等の熱回収手段の能力を十分にして、下流位置にあるろ過集塵機等に高温の排ガスが行かないようにする必要がある。
【００５４】
さらに、上記実施の形態においては、本発明をテルミット式灰溶融炉１における排ガスの処理に適用した場合に付いてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、同様の処理灰を主体とする処理灰を酸素富化燃焼において溶融処理する灰溶融炉や、アーク放電加熱等により溶融処理する灰溶融炉等の他の形式の溶融炉、さらには二次燃焼室がない型式の灰溶融炉に対しても、同様に適用することが可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、先ず灰溶融炉から排出された排ガスを熱回収手段の上流側において水による直接冷却を行うことにより、熱回収手段の壁面等の伝熱面に付着したスケール等の付着物の除去・排出を容易にすることができる。これに加えて、一定の運転期間の経過によって徐々に上記熱回収手段の伝熱面に付着したスケール等の付着物についても、一旦灰溶融炉内の温度を低下させて、排ガス中に含まれる揮発成分が無いかまたは少ない状態にするとともに、排ガスに対する上記直接冷却を停止して、高温かつ乾燥した排ガスを熱回収手段に送りって上記付着物を乾燥状態にしたうえで、スートブローするので、これによりこれをほぼ完全に除去・排除することができる。
【００５６】
この結果、上記灰溶融炉の運転を停止することなく、長期間にわたって処理灰の溶融処理を継続的かつ安定的に行うことができるとともに、従来のように、清掃作業のたびに灰溶融炉の運転を完全に停止する必要が無く、容易に処理灰の溶融処理温度まで再び昇温することができるために、燃料費を浪費することが無く経済性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を実施するための灰溶融設備を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  テルミット式灰溶融炉（灰溶融炉）
３０  排ガス管
３１ａ  バーナ（再加熱手段）
３２  廃熱ボイラ（熱回収手段）
３３  第１の排ガス冷却装置
３３ａ  散水ノズル
４０  第２の排ガス冷却装置
【図１】
0003786853.tif 000002