JP3628163B2 - 燃焼式灰溶融炉 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナーや熱分解ガスなどの燃焼熱源を利用して灰を加熱溶融し、灰の減容化、無害化を図る燃焼式灰溶融炉に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のガス化灰溶融炉では、ガス化燃焼炉で生成された熱分解ガスを導入して燃焼させ、その火炎により熱分解ガスに同伴された灰分を加熱溶融し、その溶融スラグを底部の排滓口から取り出している。
【0003】
また、バーナー式灰溶融炉は、溶融室に投入される焼却灰を、バーナーの火炎により加熱溶融し、その溶融スラグを底部の排滓口から排出して冷却水中に投入し、水砕スラグを生成して再利用を図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記両構成とも、溶融室の底部にキャスタブル(耐火炉材)や耐火レンガが内貼りされるが、溶融スラグがその表面を流れて排滓口に排出されるまでに高温に晒されるため、底壁の摩耗が激しく、2〜3ヶ月ごとの補修を必要とした。また補修時には、底壁の表面に凝固金属が広範囲に固着し、これを取り除くのに多大な労力を要するという問題もあった。
【0005】
本発明は、上記問題点を解決して、溶融室底部の摩耗を防止でき、また凝固金属の除去が容易な燃焼式灰溶融炉を提供することを目的とする。
【0006】
【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、燃焼熱源を利用して灰を加熱溶融する溶融室の底部に、灰中に含まれる金属類が溶けて底面を覆うメタル溜りと、該メタル溜りに隣接する排滓口を形成し、前記メタル溜りの底壁に、耐火材により凸条部を形成して複数の分割溜りを区画形成し、前記溶融室の底壁に、前記分割溜りに溜まった金属類を凝固させる冷却水管を設けたものである。
【0007】
上記構成によれば、灰中に含まれる金属が溶けてメタル溜りに溜り、冷却水管による冷却により底部に凝固した金属層が形成されるので、溶融スラグが流動しても金属層の表面を流れて排出されるので、溶融スラグとの摩擦や侵食により底壁が減耗することがなく、底壁の寿命を延ばすことができる。またメンテナンス時に行う金属除去作業において、凸条部の耐火材を破砕除去して各分割溜り毎に分割された凝固金属塊を取り除けばよく、金属除去作業を容易化することができる。
【0010】
【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〜図3に基づいて説明する。
【0011】
図1に示すように、このガス化灰溶融炉1は、流動床式などのガス化焼却炉2に並設されるもので、ガス化焼却炉2で都市ごみなどを流動層内で加熱分解することにより、可燃ガスやチャーなどの未燃分を含む熱分解ガスを発生させ、この熱分解ガスを灰溶融炉1内に導入して燃焼させ、この熱を利用して熱分解ガスに同伴される灰分を加熱溶融し、減容化、無害化を図るものである。
【0012】
灰溶融炉1の炉本体3には、上部に燃焼室4が形成され、下部に溶融室5が形成されている。燃焼室4の上部には、ガス化焼却炉2から熱分解ガスを導入するガス導入ダクト6が接続されるとともに、この炉壁に複数の燃焼空気ノズル7が貫設されている。また燃焼室4の下部には、加熱温度を保持するための絞り壁8が突設されている。
【0013】
また溶融室5の底壁5aには、本発明に係るメタル溜り11が形成され、メタル溜り11に隣接する一方の側壁でメタル溜り11の上面と同じ高さ位置かまたは上位に排滓口12が形成され、他方の側部に排ガス通路13が連通されている。
【0014】
前記メタル溜り11は、単体でもよいが、メンテナンス時の凝固金属の除去を目的としてたとえば図3に示すように、中央部を上下流方向に縦断する縦凸条部14と横断方向の横凸条部15とで3つの分割溜り11a〜11cに区画されている。これにより、灰に含まれる溶融金属が各分割溜り11a〜11cの底部に流入すると、底壁5a内蔵の冷却水管16の作用により、底部が凝固し、その上を溶融金属で覆われた金属層Mが形成され、溶融スラグSは金属層Mの上を流れて排出されるので、底壁5aの耐火物が摩耗するのを防止できる。また、分割溜り11a〜11cにより金属層Mが複数に分割されるので、メンテナンス時の凝固金属の除去も容易に行える。なお、分割溜りの数や形状はこれに限るものではない。
【0015】
次に上記ガス化灰溶融炉の作用を説明する。
1.ガス化焼却炉2で生成された可燃ガスやチャー、灰分、金属類などを含む熱分解ガスがガス導入ダクト6から溶融室5の燃焼空間7に導入され、燃焼空気ノズル8から吹き込まれた燃焼空気と急速に混合されて約1300〜1500℃の高温で燃焼される。
【0016】
次に上記ガス化灰溶融炉の作用を説明する。
1.ガス化焼却炉2で生成された可燃ガスやチャー、灰分、金属類などを含む熱分解ガスがガス導入ダクト6から溶融室5の燃焼空間7に導入され、燃焼空気ノズルから吹き込まれた燃焼空気と急速に混合されて約1300〜1500℃の高温で燃焼される。
【0017】
3.灰分が加熱溶融された溶融スラグSは、その比重差により金属層Mの表面を流れて、オーバーフローして順次排滓口12から排出される。したがって、溶融スラグSが従来のように底壁5aと直接接触せず、底壁5aが金属層Mに保護されるので、摩耗減肉を大幅に減少させることができる。
【0018】
4.炉のメンテナンス時に、溶融室5内の凝固(溶融)金属が取り除かれるが、凝固金属は分割溜り11a〜11cにそれぞれ溜められており、全体に渡って張り付いた従来の状態に比べて、金属層Mが分割溜り11a〜11c毎に分割されるので、容易に取り除くことができる。
【0019】
上記実施の形態によれば、溶融室5の底部にメタル溜り11を形成したので、熱分解ガスに同伴された金属類が底部に溜まり凝固して底壁5aの耐火炉材または耐火レンガが保護されるので、溶融スラグSの摩擦や侵食による減耗を従来比で5倍以上とすることができる。
【0020】
また溶融室5の底部に形成されるメタル溜り11により、排ガス中のダストを効果的に捕捉することができ、ダストの飛散を減少させることができる。
さらに、メタル溜り11を縦凸条部14と横凸条部15とで3つの分割溜り11a〜11cに区画したので、メンテナンス時に取り出す凝固金属の大きさが小さくなり、凝固金属の剥離除去作業を容易に行うことができる。
【0021】
次に本発明に係るバーナー式灰溶融炉の実施の形態を図4〜図6に基づいて説明する。
図4に示すように、このバーナー式灰溶融炉20は、排ガスの流れと灰の送り方向が相対方向に形成される向流式の灰溶融炉で、炉本体21の上流側に予熱室22が形成されるとともに、下流側に溶融室23が形成されている。
【0022】
予熱室22の底壁が溶融室23側ほど下位となる傾斜底壁24に形成され、下流側壁に灰供給口25が形成される。そして灰供給口25には灰ホッパー26の灰を予熱室22に送り込む灰プッシャー27が設けられ、また天壁には排ガスダクト28が接続される。
【0023】
溶融室23の天壁には溶融バーナー29が配設され、底壁30に本発明に係るメタル溜り31が形成されている。このメタル溜り31は、予熱室22の底壁22aに段部32を介して形成されており、メタル溜り31の底面は、図5に示すように、段部32から下流側に続く中央凸条部33と、中央凸条部33の下流端から二股に分岐された分岐凸条部34,34とで3つに区画された分割溜り31a〜31cが形成されている。そして、分割溜り31aの底面と下流側側壁36との境界位置に排滓口35が形成される。なお、排滓口35に臨む周囲の底壁30に分割溜り31aの深さに相当する高さの排出堰35aを形成して、排滓口35のある分割溜り31aにも溶融金属を溜めることができるように構成されている。
【0024】
この溶融室23の底壁30は、耐火材30aと断熱材30bとで形成されており、外面側に耐火材30aが配置され、図6に示すように、この耐火材30aが盛り上げられて中央凸条部33および分岐凸条部34が形成されとともに、そしてこの中央凸条部33および分岐凸条部34を除く耐火材30a上に断熱材30bが内貼りされて構成される。
【0025】
上記構成において、溶融バーナー29が点火されて溶融室23が加熱されるとともに、灰プッシャー27により灰ホッパー26の灰が予熱室22に供給され、溶融バーナー29の排ガスが予熱室22に導入されて灰が予熱され、排ガスダクト28から排出される。そして灰プッシャー27と傾斜底壁24の作用により、予熱された灰が順次溶融室23に送られてさらに加熱され、溶融される。灰中に含まれた金属類も溶融され、その比重差により、溶融金属がメタル溜り31に流れ込み、底部が凝固した金属層Mが形成される。そして、溶融スラグSはその金属の表面を流れて排滓口35に排出されることから、底壁30の摩耗が未然に防止される。
【0026】
そして、メンテナンス時には、運転を停止して凝固(溶融)金属を取り除くことになるが、この時、中央凸条部33および分岐凸条部34の耐火材30aを、振動ドリルなどを用いて削除することで、各分割溜り31a〜31c内の凝固金属を分割して剥離させ取り除くことができ、金属の除去作業を容易に行うことができる。
【0027】
上記実施の形態によれば、溶融室23の底壁30にメタル溜り31を形成して中央凸条部33および分岐凸条部34で分割溜り31a〜31cを形成したので、底壁30が溶融金属層により保護されて溶融スラグSの流れによる摩耗や侵食を防止することができる。また、メンテナンス時に中央凸条部33および分岐凸条部34を破砕除去するだけで分割溜り31a〜31cの凝固金属を分離状態で剥離することができ、金属除去作業を容易に行うことができる。
【0028】
なお、上記実施の形態では、メタル溜り31を中央凸条部33および分岐凸条部34により分割して分割溜り31a〜31cを形成したが、図7に示すように、メタル溜り41を2本の交差凸条部42,43により分割して4つの分割溜り41a〜41dを形成してもよく、また図8に示すように、メタル溜り51を上下流方向の互いに平行な2本の平行凸条部52,53により分割して、3つの分割溜り51a〜51cを形成してもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明によれば、灰中に含まれる金属が溶けてメタル溜りに溜り、冷却水管による冷却により底部に凝固した金属層が形成されるので、溶融スラグが流動しても金属層の表面を流れて排出されるので、溶融スラグとの摩擦や侵食により底壁が減耗することがなく、底壁の寿命を延ばすことができる。またメンテナンス時に行う金属除去作業において、凸条部の耐火材を破砕除去して各分割溜り毎に分割された凝固金属塊を取り除けばよく、金属除去作業を容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガス化灰溶融炉設備の実施の形態を示す構成図である。
【図2】同ガス化灰溶融炉の溶融室底部を示す縦断面図である。
【図3】同ガス化灰溶融炉の溶融室底部を示す平面図である。
【図4】本発明に係るバーナー式灰溶融炉の実施の形態を示す縦断面図である。
【図5】同バーナー式灰溶融炉の溶融室底部を示す平面図である。
【図6】同バーナー式灰溶融炉の溶融室底壁を示す拡大断面図である。
【図7】同バーナー式灰溶融炉の溶融室底部の他の実施の形態を示す平面図である。
【図8】同バーナー式灰溶融炉の溶融室底部の他の実施の形態を示す平面図である。
【符号の説明】
1 ガス化灰溶融炉
3 炉本体
4 燃焼室
5 溶融室
5a 底壁
6 ガス導入ダクト
7 燃焼空気ノズル
11 メタル溜り
11a〜11b 分割溜り
12 排滓口
14 縦凸条部
15 横凸条部
20 バーナー式灰溶融炉
21 炉本体
22 予熱室
23 溶融室
30 底壁
30a 耐火材
30b 断熱材
31 メタル溜り
31a〜31c 分割溜り
33 中央凸条部
34 分岐凸条部
35 排滓口
41 メタル溜り
41a〜41d 分割溜り
42,43 交差凸条部
51 メタル溜り
51a〜51b 分割溜り
52,53 平行凸条部
S 溶融スラグ
M 金属層

Claims (1)

  1. 燃焼熱源を利用して灰を加熱溶融する溶融室の底部に、灰中に含まれる金属類が溶けて底面を覆うメタル溜りと、該メタル溜りに隣接する排滓口を形成し、
    前記メタル溜りの底壁に、耐火材により凸条部を形成して複数の分割溜りを区画形成し、
    前記溶融室の底壁に、前記分割溜りに溜まった金属類を凝固させる冷却水管を設けた
    ことを特徴とする燃焼式灰溶融炉。
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