(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰溶融炉の排ガスを、誘引送風機で吸引することによって、熱回収手段に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、上記溶融炉内の圧力を直接または間接に計測し、当該圧力に基づいて上記灰溶融炉内の圧力が大気圧に対して負圧を保持するように、上記排ガスが熱回収手段を迂回するバイパス弁の開度を調整して流量制御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】
上記灰溶融炉の圧力を直接測定するか、または当該灰溶融炉の下流側に設けた二次燃焼室内の排ガスの圧力を測定することにより上記溶融炉内の圧力を直接または間接に計測することを特徴とする請求項１に記載の灰溶融炉の排ガス処理方法。
【請求項３】
上記バイパス弁を通過した高温の排ガスを、水または空気による直接冷却によって冷却す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３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る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、処理生成物である処理灰に、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、処理灰を溶融炉に投入し、溶融状態になるまで高温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ことが行われている。
【０００３】
ところで、この種の灰溶融炉は、１２００℃以上の燃焼雰囲気化において上記処理灰の溶融処理を行うものであるため、安全上の要請から、運転に際しては、灰溶融炉から排出された排ガスを誘引送風機によって吸引するとともに、何等かの圧力制御手段によって、常時炉内圧力を大気圧に対して幾分負圧に保持しておく必要がある。
【０００４】
このような従来の炉内圧力の制御方法として、例えば特許第３０５２９６号において提案されている灰溶融炉の炉内圧力制御方法がある。
この制御方法は、処理灰をアーク放電加熱等により溶融処理する溶融炉において、炉内へ投入される処理灰の処理量が多くなると、処理灰から多量に未然ガスあるいは水蒸気が発生し、処理灰の投入状況により炉内の燃焼状況が大きく変わる結果、炉内圧力が大きく変動することに着目し、処理灰の処理量を予め設定する処理量設定器と、処理灰の処理量に対して炉内圧力を設定する炉内圧力設定器と、炉内圧力計と炉内圧調整ダンパとを具備した構成とし、炉内圧力を計測し、その計測値が上記設定値を保つように、炉内圧調節ダンパを調節するようにしたものである。
【０００５】
上記従来の炉内圧力制御方法によれば、処理灰の処理量に従い、炉内圧力を設定するようにしているので、処理量が少ないときはその炉内圧力の設定値を高めにし、処理量が多いときにはその設定値を低めにするなど処理灰の処理量に従い、炉内圧力を設定するようにしたことで省エネルギーおよび安全運転が可能になるという利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、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等の伝熱面に析出・成長する結果、上記熱回収手段の圧力損失が増大（熱回収手段の流路抵抗が増大）し、これによって炉内圧力が上昇するおそれがある。
このため、処理量によって炉内圧力を調節する上記従来の炉内圧力制御方法にあっては、このような熱回収手段側の圧力損失の増大に起因する炉内圧力の上昇を回避することができないという問題点がある。
【０００７】
また、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、一旦運転を停止し、内部を清掃して生成異物を除去した後に再運転する必要があるために、円滑な溶融処理を阻害するという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明者等は、炉内圧力を常時大気圧に対して負圧に保持するとともに、同時に熱交換手段の詰まりに起因する運転停止間隔の延長化を図るべく、鋭意検討を重ねたところ、一般にこの種の灰溶融炉では、全体システムの熱バランスにおいて、排ガスの熱量が、当該排ガスから回収して使用される熱量よりも遥かに勝っており、したがって必ずしも排ガスを全て熱回収手段に通さなくても、全体システムの運転上支障がない。このため、上記熱回収手段に、全開と全閉との間において流量制御可能なバイパス管を設け、溶融炉の下流側における排ガス圧力を検出して、上記熱回収手段に詰まり等に起因する圧力損失の増大が生じた際に、バイパス弁を徐々に開いて熱回収手段を迂回させることにより、上記課題を同時に解決し得るとの知見を得るに至った。
【０００９】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、熱回収手段の圧力損失の増大が生じた場合においても、灰溶融炉の炉内圧力を確実に大気圧に対して負圧に保持することができ、かつ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わる灰溶融炉の排ガス処理方法は、灰溶融炉の排ガスを、誘引送風機で吸引することによって、熱回収手段に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、上記溶融炉内の圧力を直接または間接に計測し、当該圧力に基づいて上記灰溶融炉内の圧力が大気圧に対して負圧を保持するように、上記排ガスが熱回収手段を迂回するバイパス弁の開度を調整して流量制御することを特徴とするものである。
【００１１】
この際に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記灰溶融炉の圧力を直接測定するか、または当該灰溶融炉の下流側に設けた二次燃焼室内の排ガスの圧力を測定することにより上記溶融炉内の圧力を直接または間接に計測することを特徴とするものであり、さらに請求項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、上記バイパス弁を通過した高温の排ガスを、水または空気による直接冷却によって冷却することを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか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。
【００１２】
請求項１に記載の発明においては、灰溶融炉内の圧力を直接または間接に計測し、この圧力に基づいて灰溶融炉内の圧力が大気圧に対して負圧を保持するように、バイパス弁を全開と全閉との間において複数段にあるいは連続的に開度調整して流量制御することにより、灰溶融炉内の圧力を確実に上記負圧に保持することができる。また、これと並行して、排ガスの熱量を、可能な限り熱回収手段によって回収することができ、よって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もできる。
【００１３】
この際に、灰溶融炉内の圧力を排ガス管において間接的に計測する場合には、管径にもよるが、一般に圧力変動が生じて正確な検知が難しい場合がある。そこで、当該圧力を検出する箇所としては、請求項２に記載の発明のように、上記灰溶融炉の圧力を直接測定するか、あるいは灰溶融炉の下流側に排ガス中のダイオキシン類を分解するための二次燃焼室が設置されている場合に、この二次燃焼室において上記圧力を検出することが好適である。
【００１４】
さらに、バイパス弁を開度調整して流量制御する際には、熱回収手段によって廃熱を回収されない高温の排ガスが上記バイパス弁を通過して下流側に送られるために、上記熱回収手段の下流側に設けられたバグフィルタ等のろ過集塵機や電気集塵器、さらには誘引送風機等を傷める虞がある。そこで、請求項３に記載の発明のように、バイパス弁の下流側に、排ガスを散水または空気添加により冷却する排ガス冷却装置を設ければ、当該バイパス弁を通過した高温の排ガスを、伝熱面に析出するスケールやクリンカーの問題を回避しつつ、確実に上記ろ過集塵機等の下流側機器に送るに適した温度まで低下させることができる。
【００１５】
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、重油等）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。
【００１６】
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、灰溶融炉側における温度条件等からの要請によって灰溶融炉の運転を連続的に行う必要はなく、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。
このため、請求項１〜３のいずれかに記載の発明は、特に請求項４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。
【００１７】
ちなみに、熱回収手段において排ガスが冷却されることにより当該熱回収手段の壁面や熱交換チューブ等の伝熱面に析出するスケールまたはクリンカーは、極めて硬質のものであり、このため熱回収手段に設けた早期のスートブローによって、急激な析出および成長を防止することはできるものの、経時的には、徐々に壁面から十数センチの厚さにも成長し、最終的に排ガスの流路を閉塞してしまうおそれがある。
【００１８】
ところが、未だ高温の排ガスを、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い、少なくとも５５０℃以下、好ましくは４５０℃以下、さらに好ましくは４００℃〜３００℃に急冷すると、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、間接冷却で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容易に除去・排出することが可能であることが判明した。
【００１９】
したがって、熱回収手段の上流に、すなわち上記二次燃焼室と熱回収手段との間に、水による直接冷却を行うようにすれば、上記バイパス弁の開閉制御との協働により、灰溶融炉の炉内圧力を確実に大気圧に対して負圧に保持しつつ、長期間にわたって灰溶融炉の安定的な運転を行うことが可能になるために、一層好適である。
【００２０】
なお、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、熱回収手段としては、廃熱ボイラ、灰溶融炉のバーナーの燃焼用などに使用される空気の予熱器、白煙防止用空気加熱器等の、灰溶融炉から排出される排ガスから廃熱を回収するための様々な熱回収手段が適用可能である。
【００２１】
また、請求項１〜４のいずれかに記載の発明を実施する装置としては、次の構成要件を備えている装置が好ましく使用できる。
Ａ．灰溶融炉と、その下流側に設けられた熱回収手段と、排ガスを吸引する誘引送風機と、少なくとも上記熱回収手段および上記誘引送風機を経由して上記灰溶融炉からの排ガスを煙突に流す排ガス管とを備えた灰溶融炉の排ガス処理装置であって、上記排ガス管に上記熱回収手段を迂回するバイパス管を設け、このバイパス管に開度が調整可能なバイパス弁を設けるとともに、上記灰溶融炉内の圧力を直接または間接に測定可能な圧力検出手段を設け、かつ当該圧力検出手段によって検出された排ガスの圧力に基づいて上記灰溶融炉内の圧力が常時大気圧に対して負圧となるように上記バイパス弁の開度を制御する制御手段を備えてなることを特徴とする灰溶融炉の排ガス処理装置。
【００２２】
Ｂ．上記灰溶融炉の下流側に、二次燃焼室および上記熱回収手段が上記排ガス管を介して順次設けられ、上記灰溶融炉または上記二次燃焼室に上記圧力検出手段が設けられていることを特徴とする上記Ａに記載の灰溶融炉の排ガス処理装置。
Ｃ．上記バイパス弁の下流側に、当該バイパス弁を通過した高温の排ガスを水または空気の添加によって直接冷却する排ガス冷却装置が設けられていることを特徴とする上記ＡまたはＢに記載の灰溶融炉の排ガス処理装置。
【００２３】
Ｄ．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Ａ〜Ｃのいずれかに記載の灰溶融炉の排ガス処理装置。
上記各Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに記載の灰溶融炉の排ガス処理装置に係る発明は、それぞれ前述した請求項１、２、３、４に対応する作用効果を奏する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る灰溶融炉の排ガス処理方法の第１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処理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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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（排ガス冷却手段）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（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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）。
【００３２】
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。
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、上記構成からなる排ガスの処理装置を用いた本発明の排ガス処理方法の第１の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内においては、バーナー１６によって炉内温度を上昇させるとともに、当該炉内温度を温度検出器１７によって連続的に検出する。そして、上記炉内温度が１２００℃〜１４００℃の範囲、好ましくは１２５０℃〜１３５０℃の範囲の中から選択した設定値に達すると、制御手段によってシリンダ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へと投入する。
【００３５】
すると、炉内温度は、新たな処理灰の投入によって一旦低下するが、バーナー１６による加熱によって、炉内温度が上昇して約１１００℃まで達すると、テルミット剤がテルミット反応を起こすことにより、上記バーナー１６による加熱とテルミット反応によって発生する熱量とによって処理灰が溶融される。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。
このようにして、灰溶融炉１内の温度が上昇し、炉内温度が上記設定値に達すると、温度検出器１７および制御手段によって再びプッシャー４が往復動し、新たな処理灰が灰溶融炉１内へと投入され、以上の工程が順次繰り返される。
【００３６】
そして、灰溶融炉１から排出された排ガスは、煙突の前段に設けられた誘引送風機によって吸引され、排ガス管３０から二次燃焼室３１へと送られる。次いで、この二次燃焼室３１において、約９００℃の温度で再燃焼され、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、下流側の第１の排ガス冷却装置３３に送され、散水ノズル３３ａから散水される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℃に急冷される。
【００３７】
次に、この第１の排ガス冷却装置３３を経た排ガスは、廃熱ボイラ３２の底部から下部仕切室３２ｂ内に導入され、内部の熱交換チューブ３２ａを上昇しつつ、当該熱交換チューブ３２ａの外方に循環供給されるボイラー水と熱交換して廃熱が回収される。
また、上記廃熱ボイラ３２においては、所定の時間間隔によって、間欠的にスートブローを施すことにより、上記熱交換チューブ３２ａ入口部に付着した異物を除去する。この際に、灰溶融炉１から排出される排ガス中には、スケールやクリンカーとなる揮発成分が多く含まれているが、上記第１の排ガス冷却装置３３における急冷により、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、塩類からなる粒径の小さなものとなるため、上記廃熱ボイラ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、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、まず廃熱ボイラ３２に係わる第１の運転時間延長操作が行われる。
すなわち、本発明者等は、上記排ガスの処理装置の試験運転において、上記スケールやクリンカーとなる塩類の揮発成分は、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た。
【００４１】
また、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。この第１の運転時間延長操作は、これら知見に基づいて行われるものである。
【００４２】
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、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
このような情況が検知されると、本実施形態に係る第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。
【００４７】
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を通った高温の排ガスは、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。
【００４８】
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１の排ガス処理方法および処理装置によれば、上述した第２の運転時間延長操作において、圧力検出器３６により廃熱ボイラ３２の上流側に位置する二次燃焼室３１内の排ガス圧力ｂを計測し、この圧力ｂに基づいて灰溶融炉１内における圧力ａが大気圧に対して負圧を保持するように、バイパス弁３５を全開と全閉との間において連続的に開度調整して流量制御しているので、灰溶融炉１内の圧力ａを確実に上記負圧に保持することができる。
【００５０】
この際に、上記排ガスの圧力を、容量の大きな二次燃焼室３１において計測しているので、灰溶融炉１から排出される排ガスの短時間における圧力変動の影響を受けることがなく、安定的な圧力制御を実現することができる。
また、これと並行して、排ガスの熱量を、可能な限り廃熱ボイラ３２によって回収することができ、よって廃熱ボイラ３２内における流路の詰まり等による運転停止間隔の延長化も図ることができる。
【００５１】
上記第１実施形態においては、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。
【００５２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の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１に示したものと同一構成部分に付いては、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図２に示すように、この灰溶融設備においては、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に沿って、所定割合でテルミット溶融剤を供給する供給装置９が先に設けられ、下流にコンベヤ８から送られてくる一定割合のテルミット溶融剤を混在させた処理灰の重量を計量するスクリューコンベヤ３８が設けられたものであり、この構成によっても、スクリューコンベヤ３８の重量情報に基づいて供給装置９がテルミット溶融剤を所定量づつ供給し、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の上部に導入される。
【００５３】
また、第１実施形態の第１の排ガス冷却装置３３が省略され、二次燃焼室３１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３９が設けられている。そして、第１実施形態と同様に、二次燃焼室３１に上記圧力検出器３６が設けられている。
【００５４】
上記構成からなる灰溶融設備を用いた第２の実施形態においても、長期間の運転によって、スケールやクリンカーが徐々に廃熱ボイラ３２の壁面や熱交換チューブ３２ａに析出して排ガス流路を狭めた場合には、第１の実施形態と同様に、圧力検出器３６によって二次燃焼室３１の圧力を検出し、これが上記設定値ｂよりも上昇した際に、バイパス弁３５を開くことにより、灰溶融炉１内の圧力ａを常時大気圧に対して負圧に保持することができる。
【００５５】
なお、上記第１および第２実施の形態においては、いずれも本発明をテルミット式灰溶融炉１を有する灰溶融設備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。
【００５６】
【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、熱回収手段側からの背圧が生じた場合においても、確実に灰溶融炉内の圧力を大気圧に対して負圧に保持することができるとともに、これと並行して、排ガスの熱量を、可能な限り熱回収手段によって回収することができ、よって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もできる。
また、請求項２に記載の発明によれば、灰溶融炉または当該灰溶融炉の下流側に排ガス中のダイオキシン類を分解するための二次燃焼室の圧力を直接測定するようにしたので、排ガス溜まりとしての空間が形成されて、外乱による圧力変動が生じにくく、安定して計測することができる。
【００５７】
また、請求項３に記載の発明のように、バイパス弁の下流側に、排ガスを水または空気の添加による直接冷却によって冷却すれば、当該バイパス弁を通過した高温の排ガスを、伝熱面に析出するスケールやクリンカーの問題を回避しつつ、確実に上記ろ過集塵機に送るに適した温度まで低下させることができ、当該ろ過集塵機に損傷を与える虞がない。
さらに、請求項４に記載の発明によれば、必ずしも灰溶融炉側における温度条件等からの要請によって灰溶融設備の運転を連続的に行う必要がなく、スタートアップおよびシャットダウンを容易に行うことができるテルミット式灰溶融設備に適用した場合に、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る灰溶融炉の排ガス処理方法の第１実施形態を実施するための処理装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態を実施するための処理装置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
３１  二次燃焼室
３２  廃熱ボイラ（熱回収手段）
３３  第１の排ガス冷却装置（排ガス冷却手段）
３４  バイパス管
３５  バイパス弁
３６  圧力検出器（圧力検出手段）
４０  散水ノズル
４１  第２の排ガス冷却装置（排ガス冷却装置）
【図１】
0003798277.tif 000002
【図２】
0003798277.tif 000003