JP2774425B2 - 焼却灰溶融炉の炉内圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、都市ごみ焼却灰を溶
融するための密閉炉タイプの電気炉式焼却灰溶融炉の炉
内圧制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却灰を溶融するための溶融炉
として、従来から、表面溶融炉、電気溶融炉（アーク
炉）、プラズマアーク炉、コークスベッド炉等数多くの
装置が開発されている。上記溶融炉については説明しな
いが、それぞれに種々の問題点を有している。

【０００３】発明者等は、より効率のよい操業を実施す
ることができる都市ごみ焼却灰の溶融炉として、ジュー
ル熱を利用した電気溶融炉を開発した。図４はジュール
熱を利用した密閉炉タイプの電気炉式の都市ごみ焼却灰
溶融炉の１例を示す一部断面系統図である。図４に示す
ように、密閉炉タイプの電気炉式の都市ごみ焼却灰溶融
炉（以下、「灰溶融炉」という）１の炉本体２内に電極
３を上下動自在に設け、電極３を焼却灰層４および溶融
スラグ層５内に、特に電極３の先端を溶融スラグ層５内
に挿入し、ジュール熱によって焼却灰を溶融して溶融ス
ラグおよび溶融メタルに液化する。

【０００４】図４に示す灰溶融炉によって都市ごみ焼却
灰を溶融処理すると、焼却処理の過程で残っていた未燃
分が分解し、可燃性ガスを発生する。この可燃性ガス中
のCOガス量は、酸素を供給しない状態では40％以上にも
達する。

【０００５】灰溶融炉には可燃性ガスを処理する方法に
よって２つのタイプがある。１つは、炉内に積極的に空
気を取り入れ、炉内で燃焼処理する開放炉タイプであ
る。もう１つは、炉内に極力空気が流入しない構造と
し、可燃性ガスを炉外で燃焼処理する密閉炉タイプであ
る。

【０００６】電気炉は電極としてカーボンを使用するた
め、炉内に積極的に空気を取り入れる開放炉タイプの灰
溶融炉では、電極が酸化により消耗し、電極の消費量が
多くなる。この開放炉タイプの灰溶融炉において、電極
の消耗は原理的なものでありこれを解消することは困難
である。

【０００７】これに対して、密閉炉タイプの灰溶融炉で
は、可燃性ガスを電極など発火源がある容器の中で取り
扱うため、炉内圧が変動し、炉内圧がマイナス（−）側
に大きく振れた場合は、空気が一時期に炉内に流入し、
CO爆発を起こす。また、溶融炉のシール性能以上にプラ
ス（＋）側に大きく振れた場合は、COガスが炉外にリー
クし（漏れ）、作業環境を悪化させる。従って、密閉炉
タイプの灰溶融炉においては、炉内圧を厳密にコントロ
ールすることが必要である。このように、密閉炉タイプ
の灰溶融炉の場合は炉内圧制御が課題であるが、これは
技術の問題として解決の可能性がある。

【０００８】発明者等は密閉炉タイプの灰溶融炉におい
て、単純な構成で、容易且つ確実に炉内圧制御が行える
装置について検討した。図４の密閉炉タイプの灰溶融炉
には、従来のフェロアウェイ用電気炉に使用されている
炉内圧制御装置と同一の構成とした炉内圧制御装置が示
されている。

【０００９】図４に示すように、灰溶融炉１の炉本体２
の排ガスダクト16の途中には、集塵機17および送風機18
が設けられている。送風機18の下流の排ガスダクト16の
途中から戻し導管16a が分岐し、集塵機17の上流の排ガ
スダクト16の途中に接続されている。戻し導管16a の途
中には風量制御のためのダンパ19が設けられている。

【００１０】上記装置においては、集塵機17を介して発
生ガスを送風機18によって吸引し、燃焼塔20によって排
ガス中の可燃性ガスを燃焼させて排出処理が行なわれ
る。21は炎を示す。炉内圧制御は、発生した排ガスの一
部を送風機18（集塵機17）の吸引側に戻すことにより行
なう。即ち、炉本体２内の炉内圧を測定し、炉内圧と発
生ガス量を連動し、ダンパ19の開度コントロールにより
吸引側に戻す量を制御して炉内圧を所定の数値にコント
ロールすること（PIC 制御）により実施している（以
下、「先行技術」という）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術においては、炉内圧と連動された微妙なダンパコント
ロールが必要であり、炉内圧が（＋）側または（−）側
に振れる確率が高く、上記のように炉内圧不良によるCO
爆発、COガスの炉外へのリーク等が発生する可能性があ
る。また、先行技術においては、排ガス冷却を兼務する
湿式の集塵機および可燃性ガスを燃焼させるための燃焼
塔を備えるため設備投資費用が大である。

【００１２】従って、この発明の目的は、単純な構成
で、容易且つ確実に炉内圧を適正値に制御することがで
きる、密閉炉タイプの焼却灰溶融炉の炉内圧制御装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】発明者等は上述の課題を
解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、排ガスを
一度大気に開放し、しかるのちに、大気とともに吸引し
排出処理すれば、炉内圧を大気圧と同様の値に安定して
保持できることを知見した。

【００１４】この発明は上述の知見に基づいてなされた
ものであり、炉内に電極を設け、前記電極を焼却灰層お
よび溶融スラグ層内に挿入し、ジュール熱によって焼却
灰を溶融して溶融スラグおよび溶融メタルに液化する密
閉炉タイプの電気炉式焼却灰溶融炉の炉内圧制御装置で
あって、焼却灰の溶融時に発生する可燃性ガスを炉外大
気に開放するための、前記炉に取り付けられた排ガスダ
クトと、前記排ガスダクト中に設置された、排ガス放出
量を調整するための排ガスダンパと、大気開放された前
記排ガスダクトの出口付近に入口が設けられ、前記排ガ
スを周囲の大気とともに吸引するための二次ダクトとを
備え、前記可燃性ガスの発生量に応じて前記排ガスダン
パを調節することによって、前記炉の炉内圧をほぼ大気
圧の正圧に保持することに特徴を有するものである。

【００１５】

【作用】排ガスダクトの出口から排ガスを大気に開放す
ることにより炉内圧がほぼ大気圧に保持される。排ガス
と大気との混合ガスを送風機により二次吸引する。排ガ
スダクトの出口から排ガスを大気中に放出しながら、排
ガス中の可燃性ガスを燃焼機構により燃焼することによ
り、発生ガスの可燃分が燃焼処理される。炉内発生ガス
の変化への対応は、炉から発生する排ガスをその２倍以
上の量の大気と混合吸引することにより行なう。送風機
とダンパとの不安定要素により炉内圧が変動することに
対しては、炉からの排ガスダクトを一度大気開放するこ
とによって対応する。

【００１６】

【実施例】次に、この発明を図面を参照しながら説明す
る。図１はこの発明の炉内圧制御装置の１実施態様を示
す一部断面系統図、図２は排ガスダクトの出口付近を示
す一部断面概略説明図である。

【００１７】図１に示すように、密閉炉タイプの灰溶融
炉１の炉本体２内には上下動自在に電極３が設けられて
いる。電極３を焼却灰層４および溶融スラグ層５内に、
特に電極３の先端を溶融スラグ層５内に挿入し、ジュー
ル熱によって焼却灰を溶融して、溶融スラグおよび溶融
メタルに液化する。14は焼却灰を炉本体内に挿入するた
めのホッパー、６は溶融メタル層である。

【００１８】炉本体２の上方には、排ガスダクト７が取
り付けられている。排ガスダクト７の出口7aは大気に開
放されている。図２に示すように、排ガスダクト７の途
中には、ダンパ13が設けられている。

【００１９】出口7aのやや上方には、燃焼機構８として
のプロパンガスボンベ8aの点火バーナ8bが設けられてい
る。点火バーナ8bから噴出するプロパンガスの燃焼によ
って、出口7aから放出される排ガス中の可燃性ガスを燃
焼する。15は炎を示す。

【００２０】点火バーナ8bのやや上方には、二次ダクト
９の入口9aが設けられている。入り口9aは出口7aから放
出された排ガスおよび大気（二次吸引空気）を吸引しや
すいように傘状に開いている。二次ダクト９の途中には
集塵機10が設けられている。大気により排ガスが冷却さ
れるため、集塵機10は乾式のものを使用できる。集塵機
10の下流の二次ダクト９の途中には送風機11が設けられ
ている。更に、二次ダクト９の出口には煙突12が設けら
れている。送風機11は二次ダクト９の入口9aから排ガス
および二次吸引空気を吸引し、煙突12から排出する。

【００２１】本実施例における、炉内圧制御を説明す
る。排ガスダクト７の出口7aから排ガスを大気中に放出
しながら、排ガス中の可燃性ガスを燃焼機構８により燃
焼する。次いで、大気中に放出された排ガスを集塵機10
を介して送風機11によってその２倍以上の量の大気とと
もに混合吸引し、煙突12から排出処理する。排ガスダク
ト７の出口7aからの排ガス放出量の調整は、焼却灰の投
入量等に応じて、ダンパ13の開度を数段階で固定制御す
ることにより行なうが、図４に示すPIC 制御のような厳
密な精度を必要としない。

【００２２】図３は本実施例により炉内圧制御を行なっ
た場合の炉内圧の変動を測定した結果を示すグラフであ
る。排ガスは排ガスダクト７の出口7aから一度大気に放
出された後、大気と排ガスとが送風機11によって混合吸
引され、図３に示すように、炉内圧は約20分間の実施の
間、 (＋)10mmAq 〜 (±) ０mmAqの範囲内を外れること
はなく、とりわけ (＋) １mmAq前後で安定している。ま
た、大気開放する密閉炉の構造上炉内圧が（−）側に振
れることはない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、以下のような工業上有用な効果がもたらされる。 炉内圧を常に適正値に保持することができる。 炉近傍の環境集塵空気を、二次吸引空気と兼用でき
るため、設備容量を下げることができる。また、二次吸
引空気により排ガスを混合冷却できるため、冷却設備が
不要となる。 炉からの排ガスダクトを大気開放している部分で、
発生ガスを可燃分を燃焼処理できるため、燃焼設備（燃
焼塔）を省略できる。 炉内圧と連動させた微妙なダンパコントロールが不
要なので、精度の高いダンパ開度制御機構が不要であ
り、ダンパの機構が単純化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の都市ごみ焼却灰溶融炉の炉内圧制御
装置の１実施態様を示す一部断面系統図

【図２】排ガスダクトの出口付近を示す一部断面概略説
明図

【図３】本実施例により炉内圧制御を行なった場合の炉
内圧の変動を測定した結果を示すグラフ

【図４】従来の炉内圧制御装置の１例を示す一部断面系
統図。

【符号の説明】

１ 密閉炉タイプの電気炉式の都市ごみ焼却灰溶融炉 ２ 炉本体 ３ 電極 ４ 焼却灰層 ５ 溶融スラグ層 ６ 溶融メタル層 ７ 排ガスダクト 7a 出口 ８ 燃焼機構 8a プロパンガスボンベ 8b 点火バーナ ９ 二次ダクト 9a 入口 10 集塵機 11 送風機 12 煙突 13 ダンパ 14 ホッパー 15 炎 16 排ガスダクト 16a 戻し導管 17 集塵機 18 送風機 19 ダンパ 20 燃焼塔 21 炎。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 研一 新潟県糸魚川市一の宮５−７−12 (72)発明者 山下 恒男 新潟県糸魚川市上刈１−１−７ (56)参考文献 特開 昭62−74020（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23G 5/50 ZAB F27B 3/08 F27B 3/28 F27D 19/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉内に電極を設け、前記電極を焼却灰層お
   よび溶融スラグ層内に挿入し、ジュール熱によって焼却
   灰を溶融して溶融スラグおよび溶融メタルに液化する密
   閉炉タイプの電気炉式焼却灰溶融炉の炉内圧制御装置で
   あって、焼却灰の溶融時に発生する可燃性ガスを炉外大気に開放
   するための、前記炉に取り付けられた排ガスダクトと、
   前記排ガスダクト中に設置された、排ガス放出量を調整
   するための排ガスダンパと、大気開放された前記排ガス
   ダクトの出口付近に入口が設けられ、前記排ガスを周囲
   の大気とともに吸引するための二次ダクトとを備え、前
   記可燃性ガスの発生量に応じて前記排ガスダンパを調節
   することによって、前記炉の炉内圧をほぼ大気圧の正圧
   に保持する ことを特徴とする焼却灰溶融炉の炉内圧制御
   装置。