JP2548791B2 - 旋回流式溶融炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水、し尿、産業廃水等の汚泥処理設備の
溶融炉、詳しくは炉壁からバーナポートを介して粉体汚
泥やその灰及び空気を吹込んで燃焼溶融させる溶融炉に
関する。

〔従来の技術〕

下水、し尿、産業廃水等の汚泥を乾燥の上、適宜に粉
粒化してそれらの灰等と共に溶融処理する溶融炉の一つ
に竪型の旋回流式溶融炉がある。炉の底部近傍の周辺か
ら炉の内周面の接線方向にバーナを挿入し、粉体汚泥や
灰を空気と共に吹込み炉内に旋回流を生じさせながら燃
焼させ、無機成分を溶融させ、スラグとして回収するも
のである。なお、溶融し、スラグとするのは、汚泥等を
小体積化して、投棄、埋込み、その他の処理を容易にす
るためである。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来の溶融炉には解決すべき次の課題があった。

即ち、炉底部の溶融スラグの温度が充分に高くないの
で、溶融スラグの流動性が悪く、炉底からのスラグ排出
性が優れないという不具合があった。このため、安定的
な連続運転にも支障をきすという不具合もあった。

又、その流動性の悪さのために炉壁を流下する溶融ス
ラグがバーナの噴射孔を閉塞するという問題もあった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題の解決手段として、下水、し尿、産
業廃水等の汚泥を乾燥の上、適宜に粉粒化した粉体汚泥
やそれら粉体汚泥を焼却して得られた灰を溶融するため
の溶融炉であって溶融スラグ流出のためのセンタータッ
プ型のスラグホールを炉底に有する旋回流式溶融炉にお
いて、上記炉底のスラグホールレベルから高さ120〜300
mmの位置に炉の内周面のほゞ接線方向に沿って外部から
内部へ炉壁を貫通して設けられた粉体汚泥等の吹込みバ
ーナと、同吹込みバーナの所要数の直下部に、同吹込み
バーナと円周方向において同一の向きに配置され溶融炉
の起動時及び助燃必要時に油、ガス等によって燃焼稼動
可能な助燃バーナとを具備してなることを特徴とする旋
回流式溶融炉を提供しようとするものである。

〔作用〕

本発明は上記のように構成されるので次の作用を有す
る。

即ち、粉体汚泥等の吹込みバーナが、噴出する粉体汚
泥等の未燃分が巻込まれない範囲で十分に炉底近くに設
けられているので粉体汚泥等の燃焼が炉底の流動スラグ
（溶融スラグ）に十分な輻射熱を与え、これによって流
動スラグをより十分に溶融するため、スラグホールから
の排出が効果的に行なわれ、スラグの回収率を高める。

その結果、完全燃焼が達成される。また、スラグの流
動性が高まることによって吹込みバーナの噴射孔が閉塞
される不具合が解消にむかう。また、助燃バーナを吹込
みバーナの下側に設けたので、炉壁を流下するスラグに
よって助燃バーナが閉塞されることが全く生じなくな
る。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明す
る。第１図は下水汚泥15ton/日規模の旋回流式溶融炉の
縦断面図で、第２図は第１図のII−II矢視断面図であ
る。

両図において、溶融炉本体１は概略、炉壁２、炉底３
からなり、炉底３の中央部には後述する炉底流動スラグ
８を排出するためのスラグホール（スラグタップ）４が
設けられている。炉壁２の底部には概ねスラグホール４
のレベルから170mmの高さの位置に炉壁２の周上をほゞ
４等分した各位置に汚泥を吹込むための汚泥吹込みバー
ナ（以下汚泥バーナという）５が、第２図に示すように
炉壁２の内周面のほゞ接線方向に沿って各１本貫通して
設けられており、それら４本の汚泥バーナ５のうち、溶
融炉本体１の中心に対して対称位置の２本の汚泥バーナ
５の直下部にはその軸方向に沿って助燃バーナ６がそれ
ぞれ円周方向において同一の向きになるように（第２図
参照）設けられている。助燃バーナ６の高さは概ね炉底
３から120mmの位置にある。

以上の構成において、起動時には先ず助燃バーナ６か
ら油ないしはガス等の流動性燃料が噴射点火され、同時
に汚泥バーナ５から粉体汚泥等（場合によってそれらの
焼却灰を含む）が吹込まれ、それらの自燃温度に達した
ところで助燃バーナ６は燃料噴射を止める。このように
して炉内で粉体汚泥の燃焼が始まるとそれらの火焔及び
燃焼ガスは旋回流９を形成しながら上方へ昇り、中央部
から排出されてゆく。その際、燃焼を果した粉体汚泥の
無機分は旋回流９の遠心力によって炉壁２に付着捕捉さ
れ、一部は固相スラグ８を形成して炉壁２を保護し、残
部は液相スラグ７となって炉壁２を流下、炉底３に達し
て炉底流動スラグ10となってスラグホール４より、下方
へ排出、回収されてゆく。この過程で一般には炉底流動
スラグ10は、燃焼ガスへの暴露率が低く、かつ、燃焼ガ
スからの輻射熱の到達度の比較的低い炉底３を流れるの
で温度降下によって粘度が高まりがちであるが、本実施
例の場合、汚泥バーナ５がスラグホール４のレベルから
170mmと、炉底３に対して充分に低い位置にあるので汚
泥バーナ５の火炎からの輻射熱で炉底流動スラグ10が加
熱され、高い流動性を維持するのでスラグホール４から
の排出が十分に行なわれる。

又、助燃バーナ６は汚泥バーナ５の下側にあるので炉
壁２を流下する液相スラグ７がその噴射孔を閉塞するこ
とがない。この事実は実験によって確認された。

即ち、各種汚泥（有機生汚泥、有機消化汚泥、無機生
汚泥）について、乾燥汚泥120〜160Kg/hの溶融実験を実
施し、安定したスラグ排出状況を確認すると共に、スラ
グ回収率96〜100％と高性能を確認した。また、助燃不
要汚泥溶融時も助燃バーナ孔の閉塞に至ることはなく、
充分、実用化可能であることを確認した。また、回収ス
ラグ中の未燃分は皆無であった。

以上、実施例では助燃バーナ６を120mm、汚泥バーナ
５を170mmそれぞれ炉底３から隔てた高さに設けたが、
実験の結果、これらの高さは120〜300mmの範囲で好結果
を示した。次にこの根拠について実験結果を用いて説明
する。

第３図は実験によって得られた炉内温度とバーナ吹込
高さとの相関線図で、縦軸が炉壁を模して示したバーナ
吹込高さを示し、横軸が炉内温度を示す。実験は、バー
ナを炉底に近づけ過ぎて炉底の溶融スラグにバーナから
噴出される粉体汚泥等の未燃分が巻込まれないようにす
るための限界高さ（下限）と、バーナを炉底から離し過
ぎて炉底の溶融スラグが降温し、流動を損ねないように
するための限界高さ（上限）を探る目的で行なわれた。
その際、炉底の溶融スラグが炉底のスラグタップ（スラ
グホール）を塞ぎやすくなる温度についても回避すべき
対象として考慮された。この結果、図に示すように、バ
ーナ吹込高さを120〜300mmの範囲とすることが妥当であ
るとの結論が得られた。多くの実験を重ねた結果、120m
m以下では炉底の溶融スラグに粉体汚泥等の未燃分の巻
込みが認められ、300mmを越える高さでは炉底の溶融ス
ラグの温度が低下し、流動性悪化を来たす現象が認めら
れたがため、120mm以下及び300mm以上を不適当範囲と
し、120mm〜300mmの範囲を妥当範囲としたものである。
たとえば図に示すバーナ吹込高さ400mmのカーブでは炉
底の溶融スラグはスラグタップ部で約1320°の温度に降
下し、スラグ流下限界温度1350°を下回ることになって
不適である。バーナ吹込高さ300mmを越える高さでは運
転状況によってはスラグタップの閉塞が予測された。

なお、実験の温度域では汚泥バーナは常に噴射してい
るので炉壁を流下するスラグが噴射孔を閉塞する現象は
認められず、噴射を停止していて閉塞を受けやすい筈の
助燃バーナも汚泥バーナの下側にあって、流下スラグに
対し、避護された形となるため、スラグによる閉塞は全
く認められなかった。

以上の通り、本実施例によれば汚泥バーナ及び助燃バ
ーナを、それらの噴出未燃分が炉底の溶融スラグに巻込
まれない限界高さ（下限）から、溶融スラグの流動性が
低下しない限界高さ（上限）の範囲に設けるので炉底を
流れる溶融スラグの流動性が常に良好に保たれ、スラグ
ホールからの排出性を充分に維持するため、スラグ回収
率が高まる。又、流下スラグがバーナの噴射孔を塞ぐと
いう不具合も生ぜず、安定的な連続稼動性の高い溶融炉
が得られる。

なお、実施例では助燃バーナと汚泥バーナの高さを、
それぞれ120mm及び170mmとした場合について示したが、
実験結果によって説明した通り、バーナの高さはこれら
の高さに限定されるものではなく、120mmないし300mmの
範囲の何れの高さに設けられてもよいものである。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成されるので次の効果を有す
る。即ち、汚泥等の吹込みバーナ及び助燃バーナをスラ
グホールレベルから120〜300mmと、きわめて炉底に近い
位置に配置したので、上記バーナ火炎からの輻射熱で、
炉底部の流動液相スラグを加熱することにより、炉底板
からの吸熱によるスラグの冷却即ち流動性の悪化を防止
し、炉底中央部のスラグタップ部から、安定的なスラグ
排出が可能となる。また、炉底及び溶融スラグの保炎効
果により、バーナからの粉体汚泥着火距離が安定し、良
好な燃焼が維持できると共に、高いスラグ回収率を保持
することが可能である。

さらに常用の汚泥バーナの下に、バッチ使用の引抜可
能構造の助燃バーナを配置することが可能なので、その
よう構成すれば炉内壁面を重力によって流下する液相ス
ラグが未使用時の助燃バーナ孔を閉塞することを完全に
防止できる。即ち、スラグ回収率が高く安定的に連続運
転が可能な溶融炉が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る旋回流式溶融炉の縦断
面図、第２図は第１図のII−II矢視断面図、第３図は上
記実施例と同様の溶融炉を用いた実験によって得られた
炉内温度とバーナ吹込高さとの関係線図である。 １…溶融炉本体,2…炉壁,3…炉底,4…スラグホール,5…
汚泥バーナ,6…助燃バーナ,7…液相スラグ,8…炉底流動
スラグ,9…旋回流。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 郷田聡央 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重 工業株式会社横浜製作所内 (56)参考文献 特開 平２−183711（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−192504（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下水、し尿、産業廃水等の汚泥を乾燥の
   上、適宜に粉粒化した粉体汚泥やそれら粉体汚泥を焼却
   して得られた灰を溶融するための溶融炉であって、溶融
   スラグ流出のためのセンタータップ型のスラグホールを
   炉底に有する旋回流式溶融炉において、上記炉底のスラ
   グホールレベルから高さ120〜300mmの位置に、上記炉の
   内周面のほゞ接線方向に沿って外部から内部へ炉壁を貫
   通して設けられた粉体汚泥等の吹込みバーナと、同吹込
   みバーナの所要数の直下部に、同吹込みバーナと円周方
   向において同一の向きに配置され溶融炉の起動時及び助
   燃必要時に油、ガス等によって燃焼稼動可能な助燃バー
   ナとを具備してなることを特徴とする旋回流式溶融炉。