(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化燃焼炉で生成された熱分解ガスを導入するとともに燃焼空気を吹き込んで高温燃焼させ、熱分解ガスに同伴された灰分を加熱溶融する燃焼室と、この燃焼ガス中に同伴されたスラグを捕捉回収するスラグ回収室とを具備したガス化灰溶融炉であって、
前記燃焼室からの燃焼ガスの流送方向を側方に迂回するように前記スラグ回収室を配置し、
前記スラグ回収室の上流側底部に、上流側下方に傾斜されて回収した溶融スラグを集め回収スラグ層を形成するスラグ案内床を形成するとともに、当該スラグ案内床の上流側に、前記回収スラグ層の溶融スラグを排出堰を介して排出する排滓口を形成し、
前記燃焼室とスラグ回収室との間に、その軸心が燃焼室軸心に対してスラグ回収室下流側に傾斜されて燃焼ガスを前記スラグ案内床上の前記回収スラグ層に向って噴射する絞り部を形成した
ことを特徴とするガス化灰溶融炉。
【請求項２】
前記絞り部の軸心を燃焼室軸心に対して前記スラグ回収室下流側に２０°〜３０°の範囲で傾斜させるとともに、
前記絞り部の軸心に対する前記スラグ案内床の傾斜角を９０°＋α（０°＜α≦１０°）とした
ことを特徴とする請求項１記載のガス化灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化焼却炉で生成した熱分解ガスを導入して急速に燃焼させ、熱分解ガスに同伴される灰分を溶融するガス化焼却設備におけるガス化灰溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス化灰溶融炉などの燃料ガスや排ガスなどに同伴された灰を溶融するものや汚泥などの旋回溶融炉は、図２に示すように、上部から炉室１に未燃分を含むガスを着火バーナー２から旋回させて吹き込むとともに着火バーナー２により着火し、空気ノズル３から吹き込まれた燃焼空気により燃焼加熱させ、燃焼ガスに同伴された灰分を加熱溶融して炉壁で付着回収させ、この溶融スラグを炉室１の底部に形成された排滓口４から排出させるものであった。この溶融炉では、燃焼ガスを旋回させて下方に送り、底壁５に衝突させて上方に迂回させることにより、炉室１での滞留時間をできるだけ長くし溶融スラグが炉壁に接触させて付着する機会を多く確保するように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の溶融炉では、灰の回収率が低く、通常６０％にとどまり、最大で８０％程度であった。そのため、排ガスダクトの下流側で排ガス中から灰や飛灰を回収する排ガス処理設備の大型化を招き、また捕集された有害物質を含むスラグの処分費用が高くなり、運転コストを押し上げる要因となっていた。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決して、排ガスに同伴されるスラグの回収率をより向上させることができるガス化灰溶融炉を提供することを目的とする。
【０００５】
【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は、ガス化燃焼炉で生成された熱分解ガスを導入するとともに燃焼空気を吹き込んで高温燃焼させ、熱分解ガスに同伴された灰分を加熱溶融する燃焼室と、この燃焼ガス中に同伴されたスラグを捕捉回収するスラグ回収室とを具備したガス化灰溶融炉であって、前記燃焼室からの燃焼ガスの流送方向を側方に迂回するように前記スラグ回収室を配置し、前記スラグ回収室の上流側底部に、上流側下方に傾斜されて回収した溶融スラグを集め回収スラグ層を形成するスラグ案内床を形成するとともに、当該スラグ案内床の上流側に、前記回収スラグ層の溶融スラグを排出堰を介して排出する排滓口を形成し、前記燃焼室とスラグ回収室との間に、その軸心が燃焼室軸心に対してスラグ回収室下流側に傾斜されて燃焼ガスを前記スラグ案内床上の前記回収スラグ層に向って噴射する絞り部を形成したものである。
【０００６】
上記構成によれば、燃焼室からスラグ回収室に排出される燃焼ガスを、絞り部を介して高速でスラグ案内床上の回収スラグ層に衝突させ排ガス中の溶融スラグを効果的に回収でき、また回収スラグ層の温度低下を防止できる。さらに絞り部から噴射された燃焼ガスがスラグ回収室下流側に傾斜した方向から回収スラグ層に衝突することにより、燃焼ガスの迂回流をスムーズに流して乱流の発生を防止し、排滓口への燃焼ガスの逆流を防止できてスラグの品質低下を防止できる。そしてスラグ回収室に沿って迂回させる燃焼ガスの遠心力により、比重の大きい溶融スラグを効果的にスラグ案内床や底壁に接触させて、溶融スラグをより効果的に回収することができスラグの回収率を大幅に向上させることができる。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、上記構成の絞り部の軸心を燃焼室軸心に対してスラグ回収室下流側に２０°〜３０°の範囲で傾斜させるとともに、絞り部の軸心に対するスラグ案内床の傾斜角を９０°＋α（０°＜α≦１０°）としたものである。
【０００８】
上記構成によれば、絞り部の軸心を傾斜させてスラグ衝突後の燃焼ガスの迂回方向を９０°より少し大きくすることにより、スラグ案内床の回収スラグ層を上流側に案内して加熱効果を増大させるとともに、燃焼ガスの迂回流をスムーズに流すことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るガス化灰溶融炉の実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００１０】
この灰溶融炉は、ガス化焼却炉１０により酸素不足の状態で燃焼されて生成された未燃分や灰分、チャー（乾溜炭素分）などのダストとを含む熱分解ガスを導入して燃焼させ、熱分解ガスに同伴された灰分等を加熱溶融して溶融スラグとして捕集するもので、熱分解ガスを燃焼させる燃焼室１１と、この燃焼室１１からの燃焼ガスの流送方向を側方に変向迂回させるとともに燃焼ガス中からスラグを捕集するスラグ回収室１２とで構成されている。
【００１１】
前記燃焼室１１は鉛直軸心Ｃ１を有する円形断面に形成され、上部側壁に鉛直軸心Ｃ１から偏心して接続され熱分解ガスを軸心Ｃ１を中心に旋回させるガス導入口１３と、昇温バーナー１４と、熱分解ガス中に燃焼空気を吹き込んで着火させる空気ノズル１５，１６とが設けられている。
【００１２】
前記スラグ回収室１２は、下流側上方に所定角度θ２で傾斜する底壁２１が形成され、さらに上方に向う熱交換器付の排ガス通路２２が形成されている。また、底壁２１の上流側が、捕集された溶融スラグを集めて回収スラグ層ＭＳを形成するスラグ案内床２１ａに構成され、スラグ案内床２１ａの上流端から排出堰２１ｂを介して回収した溶融スラグを排出する排滓口２３が設けられている。この排滓口２３が上流側の高温部に配置されることで、スラグ案内床２１ａ上の回収スラグ層ＭＳが効果的に加熱されて固化が防止される。
【００１３】
前記底壁２１のスラグ案内床２１ａ上方には、燃焼室１１を絞る円形断面の絞り部３１が開口されている。この絞り部３１は、流路内径ｄが燃焼室の１１の流路内径Ｄに対して０．３〜０．５倍（絞り比：０．０７〜０．２）の範囲に設定されており、これにより燃焼ガスを急加速して高速でスラグ案内床２１ａ上の回収スラグ層ＭＳに衝突させ、比重の大きい同伴ダストを高速で回収スラグ層ＭＳに突入させて効果的に捕捉することができる。（なお、従来の溶融炉にも絞り部は見られるが、この絞り部は燃焼ガスを攪拌して滞留時間を長くすることを目的とし、その直径比は０．７程度である。）
【００１４】
また、絞り部３１の軸心Ｃ２は、スラグ回収室１２の下流側にθ３＝２０°〜３０°で傾斜するように形成され、軸心Ｃ２と底壁２１との成す迂回角θ４＝９０°＋αに設定されている。このαは０を越えて１０°以下の範囲に設定されており、（スラグ回収室１２の傾斜角θ２＝１０°〜２０°）、これにより絞り部３１から噴射される燃焼ガス流をスムーズに下流側に流送して、遠心力による固体の分離効果を促進させることができる。ここで、燃焼ガスの遠心力は１／ｒ3に比例するため、燃焼ガスの遠心力は約８〜２７倍に増大し、燃焼ガスに含まれるダストを底壁２１表面の回収スラグ層ＭＳに衝突させて効果的に捕捉することができる。また迂回角θ４により、燃焼ガスの乱流を防止するとともに、燃焼ガスの排滓口２３への逆流を防止してスラグ品質の低下（未溶融物の同伴）を防止することができる。
【００１５】
ここでαを０°を越えて１０°以下の範囲としたのは、０°以下では燃焼ガスの流れがスムーズにならないためであり、また１０°を越えると、燃焼ガスの遠心力による固体の分離効果が小さくなるためである。
【００１６】
上記構成において、ガス導入口１３から燃焼室１１内に旋回されて導入された熱分解ガスは、複数の空気ノズル１５，１６から燃焼空気が供給されて燃焼され、同伴ダストが高温に加熱されて灰分が溶融される。そして、燃焼ガスは絞り部３１に導入されることにより急加速されてスラグ案内床２１ａに向って噴射される。燃焼ガスがスラグ案内床２１ａ上の回収スラグ層ＭＳに高速で衝突することにより同伴されたスラグが効果的に捕捉され、さらにスムーズに下流側に変向された燃焼ガスの遠心力により、直接衝突しない同伴スラグもスラグ案内床２１ａや底壁２１、側壁などに衝突接触して捕捉され、燃焼ガスの同伴ダスト中のスラグが約９０％の高回収率で捕捉される。ここでスラグ回収率（スラグ化率）（％）は［スラグ排出量／（スラグ排出量＋飛灰量）］×１００で表わされる。さらに燃焼排ガスは排ガス通路２２に排出され、捕捉された回収スラグ層ＭＳは、燃焼ガスとの接触によりスラグを捕捉しつつ保温されて、排滓口２３から排出される。この時、燃焼ガスがスムーズに下流側に送られることから、排滓口２３に燃焼ガスが逆流するようなことが無く、スラグの品質低下を招くこともない。
【００１７】
上記実施の形態によれば、燃焼室１１からスラグ回収室１２に送られる燃焼ガスを、絞り部３１で大きく絞って急加速させ、高速でスラグ回収室１２のスラグ案内床２１ａ上の回収スラグ層ＭＳに衝突接触させるので、スラグを回収スラグ層ＭＳに突入させて効果的に捕捉することができる。また絞り部の軸心Ｃ２とスラグ案内床２１ａとの成す迂回角θ４を９０°より少し大きい角度に設定したので、燃焼ガスの流れをスムーズに迂回させて、その遠心力により同伴されたスラグをスラグ案内床２１ａや底壁２１に接触させ、効果的に捕捉させることができ、従来に比べて大幅にスラグ回収率を向上させることができる。さらに迂回される燃焼ガスが排滓口２３に逆流せず、スラグの品質を低下させることもない。さらにまた、スラグ回収室１２の排滓口２５をより高温のスラグ案内床２１ａの上流端に形成したので、溶融スラグＭＳを効果的に加熱して固化を防止することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、燃焼室からスラグ回収室に排出される燃焼ガスを、絞り部を介して高速でスラグ案内床上の回収スラグ層に衝突させ排ガス中の溶融スラグを効果的に回収でき、また回収スラグ層の温度低下を防止できる。さらに絞り部から噴射された燃焼ガスがスラグ回収室下流側に傾斜した方向から回収スラグ層に衝突することにより、燃焼ガスの迂回流をスムーズに流して乱流の発生を防止し、排滓口への燃焼ガスの逆流を防止できてスラグの品質低下を防止できる。そしてスラグ回収室に沿って迂回させる燃焼ガスの遠心力により、比重の大きい溶融スラグを効果的にスラグ案内床や底壁に接触させて、溶融スラグをより効果的に回収することができスラグの回収率を大幅に向上させることができる。
【００１９】
また請求項２記載の発明によれば、絞り部の軸心を傾斜させてスラグ衝突後の燃焼ガスの迂回方向を９０°より少し大きくすることにより、スラグ案内床の回収スラグ層を上流側に案内して加熱効果を増大させるとともに、燃焼ガスの迂回流をスムーズに流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス化灰溶融炉の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】従来のガス化灰溶融炉の縦断面図である。
【符号の説明】
１０    ガス化焼却炉
１１    燃焼室
１２    スラグ回収室
１３    ガス導入口
１４    昇温バーナー
１５，１６  空気ノズル
２１    底壁
２１ａ  スラグ案内床
２２    排ガス通路
２３    排滓口
３１    絞り部
ＭＳ    溶融スラグ層
【図１】
0003770726.tif 000002
【図２】
0003770726.tif 000003