JP3864833B2 - バーナ式溶融炉 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみの如き廃棄物の焼却炉等から排出される焼却灰等を溶融処理するために用いるバーナ式溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在の廃棄物の処理方式としては、焼却炉にて廃棄物を焼却するようにした焼却方式が採用されているが、灰が多量に出るのでその処理が大変であること、埋立地の確保が限界に近付いてきていること、等の問題から、焼却灰を溶融により減量、減容化する必要性が高まっている。そのため、焼却灰の中に未燃分を残し、この未燃分を含む焼却灰を燃焼により溶融させるバーナ式溶融炉が最近提案されている。
【０００３】
この最近提案されているバーナ式溶融炉は、焼却炉から出た焼却灰を主灰として、この主灰に下流のバグフィルターで捕集された飛灰を混合させてなる灰を、燃焼により溶融させて溶融スラグとし、該溶融スラグを急冷してスラグとして回収するようにするもので、図２に概要を示す如く、上下方向に延びる灰貯槽１の下端部一側に、底部の炉床２に多数の散気ノズル３を有する燃焼室４を、下流へ向けやや下り勾配となるように横向きに連設すると共に、上記灰貯槽１の下端部他側に、灰貯槽１内の灰５を燃焼室４の炉床２へ押し出すためのプッシャ７を備えて、該プッシャ７で炉床２上に押し出された灰５中の未燃分を、散気ノズル３を通して供給される高温の空気により燃焼させ、その熱により灰５を溶融させることにより燃焼室４の出口８部付近に表面溶融部が形成されるようにしてあり、一方、横向きの円筒状に形成して底部側の一側にスラグ入口９を設けると共に底部側の他側にスラグ出滓口１０を設け、且つスラグ入口９とスラグ出滓口１０との間の底部を湯溜め１１とするようにしてある溶融炉本体１２の上記スラグ入口９に、上記燃焼室４の出口８を接線方向に接続して一体構造として、燃焼室４の出口８部付近の表面溶融部から湯溜め１１に灰５の溶融スラグ６が流れて来るようにし、更に、上記溶融炉本体１２のスラグ出滓口１０側の上部位置に、灯油等を燃料とする助燃バーナ１３を、接線方向より燃焼ガス１４を噴射できるように水平方向に設置して、該助燃バーナ１３により溶融炉本体１２内に接線方向から噴射させた燃焼ガス１４と上記燃焼室４から溶融炉本体１２内に送られてくる燃焼ガス１５とを旋回させるようにし、上記燃焼室４の灰５の上記表面溶融部から溶融炉本体１２内の湯溜め１１に流入した溶融スラグ６を、燃焼ガス１４と１５の旋回流（渦状の流れ）１６によって加熱することにより未溶融分の溶融を促進させるようにしてある。なお、溶融スラグ６は、湯溜め１１からオーバーフローさせてスラグ出滓口１０を通し図示しないスラグ冷却部へ排出させるようにしてあり、溶融排ガスは、溶融炉本体１２の端壁に設けた排ガス出口１７より排出させるようにしてある。
【０００４】
したがって、上記バーナ式溶融炉で灰５を溶融させる場合、灰５中に含まれる未燃分は、燃焼室４内において、散気ノズル３を通して供給される高温の空気により燃焼させられ、その燃焼熱により灰５は溶融させられ、表面溶融部の溶融スラグ６が溶融炉本体１２の湯溜め１１に流入させられ、燃焼室４の燃焼ガス１５は溶融炉本体１２内に流入する。この際、燃焼室４から溶融炉本体１２内に送られる燃焼ガス１５中には未燃焼の灰が含まれており、又、溶融スラグ６中には完全に溶融しない未溶融の灰分や鉄片等が含まれている。溶融炉本体１２内では、助燃バーナ１３からの燃焼ガス１４と燃焼室４からの燃焼ガス１５により旋回流１６が形成されるので、その旋回流１６によって上記燃焼ガス１５中の未燃焼の灰は燃焼、溶融させられることから、排ガスへ同伴される灰の量が少なくなるようになり、又、湯溜め１１内に流入した溶融スラグ６中の未溶融の灰分や鉄片等は、上記旋回流１６による対流伝熱と、炉壁や燃焼ガス１４，１５からの放射伝熱と、湯溜め１１からの伝導伝熱が加わることにより、高い溶融負荷によって完全に溶融させられるようになり、更に、スラグ出滓口１０から排出されて冷却部で固型化されたスラグは、アスファルト混合材や歩道ブロック等として有効に再利用されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記バーナ式溶融炉では、主灰と飛灰を混合させた灰を溶融させるようにしているため、最終的に得られたスラグ中には、鉄や塩素が含まれており、鉄は磁選機にかけることで除去することはできるが、塩素は容易に除去できないので、スラグの再利用が困難となってしまう。すなわち、焼却炉で発生した排ガスは、煙突から大気へ放出されるときの塩化水素濃度が規制されているので、通常、バグフィルターの上流部で消石灰を供給して、２ＨＣｌ＋Ｃａ（ＯＨ）２＝ＣａＣｌ２＋２Ｈ２Ｏの反応を行わせることにより、塩化水素濃度を規定値内に抑えるようにしているが、そのために、バグフィルターで捕集される飛灰に塩素が取り込まれてしまうことになる。この飛灰は、ダイオキシン類の分解という点からは主灰に混ぜて溶融処理することは望ましいものであるが、スラグの再利用という観点からは、塩素の析出や、スラグ自身の脆弱化を招くという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、回収したスラグの再利用がし易くなるようにしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、底部が湯溜めとしてある横向き円筒状の溶融炉本体の底部の一側に、灰貯槽から供給された灰を燃焼により溶融させる燃焼室の出口を接続して連通させ、且つ上記溶融炉本体に助燃バーナを設置して、上記燃焼室から溶融炉本体の湯溜めに流入した溶融スラグを加熱するようにしてあるバーナ式溶融炉において、上記灰貯槽から溶融炉本体に至る灰の処理領域を、中仕切りにより主灰用処理領域と飛灰用処理領域に区分して、主灰と飛灰が別々に燃焼されてスラグとして溶融炉本体底部の主灰湯溜め部と飛灰湯溜め部に溜められるようにし、更に、上記溶融炉本体の底部の他側に、上記主灰湯溜め部と飛灰湯溜め部に対応させて主灰スラグ出滓口と飛灰スラグ出滓口を設けた構成とする。
【０００８】
主灰と飛灰がそれぞれ別々に処理されるため、塩素が含まれていない主灰スラグと塩素が含まれている飛灰スラグとを別々に回収することができる。したがって、スラグの再利用がし易くなる。
【０００９】
又、助燃バーナの設置位置を主灰用処理領域とし、且つ溶融炉本体内に位置する部分の中仕切りの高さを、スラグ出滓口の上端よりも高い位置となるようにした構成とすることにより、主灰用処理領域の燃焼熱を飛灰用処理領域に回り込ませることができるので、飛灰用の熱源を不要とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の一形態を示すもので、図２に示したと同様に、底部を湯溜め１１として横向きの円筒状に形成した溶融炉本体１２の底部側の一側に、灰貯槽１の下端部に横向きに連設した燃焼室４の出口８を接線方向に連設し、上記溶融炉本体１２の上部に助燃バーナ１３を設置し、該助燃バーナ１３からの燃焼ガス１４と燃焼室４からの燃焼ガス１５とによる旋回流１６により、湯溜め１１内の溶融スラグを加熱するようにしてあるバーナ式溶融炉において、上記灰貯槽１から燃焼室４を経て溶融炉本体１２の湯溜め１１に至る灰の処理領域に、主灰用と飛灰用に左右に仕切る中仕切り１８を連続的に配置し、該中仕切り１８により仕切られる片側の処理領域を主灰用処理領域１９ａとし且つ反対側の処理領域を飛灰用処理領域１９ｂとして、主灰用処理領域１９ａで主灰５ａだけを処理させ、又、飛灰用処理領域１９ｂで飛灰５ｂだけを処理させて、主灰の溶融スラグ６ａと飛灰の溶融スラグ６ｂを別々の湯溜め部１１ａと１１ｂに溜めるようにし、更に、上記溶融炉本体１２の底部側の他側に、主灰用処理領域１９ａの主灰湯溜め部１１ａと飛灰用処理領域１９ｂの飛灰湯溜め部１１ｂのそれぞれに対応させて、主灰スラグ出滓口１０ａと飛灰スラグ出滓口１０ｂを設けて、主灰溶融スラグ６ａと飛灰溶融スラグ６ｂとを別々に排出させ、主灰スラグ６Ａと飛灰スラグ６Ｂとを別々に回収させるようにする。
【００１２】
詳述すると、上記中仕切り１８を、溶融炉本体１２内から燃焼室４を経て、灰貯槽１内へ延長させて、灰貯槽１内では、中仕切り１８により主灰５ａのみを貯留する主灰貯槽部１ａと飛灰５ｂのみを貯留する飛灰貯槽部１ｂとを区画形成するようにし、燃焼室４内では、プッシャ７により押し出される主灰５ａと飛灰５ｂの安息角に対応させて上縁が溶融炉本体１２内へ向けて下傾するように中仕切り１８を形成して、主灰５ａだけを燃焼により溶融させる主灰燃焼室部４ａと飛灰５ｂだけを燃焼により溶融させる飛灰燃焼室部４ｂとを区画形成するようにし、溶融炉本体１２内では、中仕切り１８の高さを、上方空間が連通するように主灰スラグ出滓口１０ａと飛灰スラグ出滓口１０ｂの高さレベルに合わせた高さとなるようにして、主灰溶融スラグ６ａのみを溜める主灰湯溜め部１１ａと飛灰溶融スラグ６ｂのみを溜める飛灰湯溜め部１１ｂとを区画形成するようにしてある。なお、プッシャ７は、中仕切り１８と干渉しないように先端部側にスリット２０が設けてある。又、助燃バーナ１３は主灰用処理領域１９ａに位置するように設置してある。その他の構成は図２に示したものと同じである。
【００１３】
主灰用処理領域１９ａの主灰貯槽部１ａに主灰５ａを、又、飛灰用処理領域１９ｂの飛灰貯槽部１ｂに飛灰５ｂをそれぞれ単独投入して貯留させるようにし、プッシャ７により、主灰貯槽部１ａ内の主灰５ａと飛灰貯槽部１ｂ内の飛灰５ｂとを、燃焼室４の主灰燃焼室部４ａと飛灰燃焼室部４ｂに同時に且つ別々に供給する。各燃焼室部４ａと４ｂに押し出された主灰５ａと飛灰５ｂは、ここで、散気ノズル３を通して供給される高温の空気により別々に燃焼させられてその燃焼熱により溶融させられ、主灰５ａは主灰溶融スラグ６ａとして、又、飛灰５ｂは飛灰溶融スラグ６ｂとして溶融炉本体１２の主灰湯溜め部１１ａと飛灰湯溜め部１１ｂに別々に流入させて分けることができ、ここで、助燃バーナ１３からの燃焼ガス１４と燃焼室部４ａ，４ｂからの燃焼ガス１５とによる旋回流１６により更に加熱されて別々に溶融が促進させられる。主灰溶融スラグ６ａと飛灰溶融スラグ６ｂとは、中仕切り１８を挟んで別々に主灰湯溜め部１１ａと飛灰湯溜め部１１ｂからオーバーフローさせられて、主灰溶融スラグ６ａは主灰スラグ出滓口１０ａから、又、飛灰溶融スラグ６ｂは飛灰スラグ出滓口１０ｂから排出された後に冷却され、主灰スラグ６Ａと飛灰スラグ６Ｂとして別々に回収される。
【００１４】
このように、１つの溶融炉で塩素の入っていない主灰５ａと塩素が入っている飛灰５ｂとを同時に且つ別々に処理することができるので、灰全体の処理量を低減させることなく、再利用可能な主灰スラグ６Ａと再利用が困難な飛灰スラグ６Ｂとを別々に回収することができる。したがって、スラグの再利用がし易くなり、再利用品の品質を長期間安定して維持させることができる。
【００１５】
上記において、助燃バーナ１３は主灰用処理領域１９ａに対応する位置に設置してあるが、飛灰５ｂの溶融温度は主灰５ａの溶融温度よりも低いこと、及び燃焼室４内の上部から溶融炉本体１２内の上部にかけては中仕切り１８が位置していないことにより、旋回流１６は中仕切り１８を乗り越えて飛灰用処理領域１９ｂに回り込むので、その燃焼熱により飛灰５ｂを溶融させることができ、したがって、飛灰用の熱源を不要とすることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のバーナ式溶融炉によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
(1)底部が湯溜めとしてある横向き円筒状の溶融炉本体の底部の一側に、灰貯槽から供給された灰を燃焼により溶融させる燃焼室の出口を接続して連通させ、且つ上記溶融炉本体に助燃バーナを設置して、上記燃焼室から溶融炉本体の湯溜めに流入した溶融スラグを加熱するようにしてあるバーナ式溶融炉において、上記灰貯槽から溶融炉本体に至る灰の処理領域を、中仕切りにより主灰用処理領域と飛灰用処理領域に区分して、主灰と飛灰が別々に燃焼されてスラグとして溶融炉本体底部の主灰湯溜め部と飛灰湯溜め部に溜められるようにし、更に、上記溶融炉本体の底部の他側に、上記主灰湯溜め部と飛灰湯溜め部に対応させて主灰スラグ出滓口と飛灰スラグ出滓口を設けた構成としてあるので、主灰と飛灰とを別々に溶融処理することができ、これにより、塩素が含まれない主灰スラグと塩素が含まれている飛灰スラグとを別々に回収することができるので、スラグを再利用し易くすることができる。
(2)助燃バーナの設置位置を主灰用処理領域とし、且つ溶融炉本体内に位置する部分の中仕切りの高さを、スラグ出滓口の上端よりも高い位置となるようにした構成とすることにより、主灰用処理領域の燃焼熱を飛灰用処理領域に回り込ませることができ、その熱で飛灰を溶融させることができるので、飛灰用の専用の熱源を不要とすることができて有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバーナ式溶融炉の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】最近提案されているバーナ式溶融炉の概要図である。
【符号の説明】
１ 灰貯槽
４ 燃焼室
５ 灰
５ａ 主灰
５ｂ 飛灰
８ 出口
１０ａ 主灰スラグ出滓口
１０ｂ 飛灰スラグ出滓口
１１ 湯溜め
１１ａ 主灰湯溜め部
１１ｂ 飛灰湯溜め部
１２ 溶融炉本体
１３ 助燃バーナ
１８ 中仕切り
１９ａ 主灰用処理領域
１９ｂ 飛灰用処理領域
Claims (2)
- 底部が湯溜めとしてある横向き円筒状の溶融炉本体の底部の一側に、灰貯槽から供給された灰を燃焼により溶融させる燃焼室の出口を接続して連通させ、且つ上記溶融炉本体に助燃バーナを設置して、上記燃焼室から溶融炉本体の湯溜めに流入した溶融スラグを加熱するようにしてあるバーナ式溶融炉において、上記灰貯槽から溶融炉本体に至る灰の処理領域を、中仕切りにより主灰用処理領域と飛灰用処理領域に区分して、主灰と飛灰が別々に燃焼されてスラグとして溶融炉本体底部の主灰湯溜め部と飛灰湯溜め部に溜められるようにし、更に、上記溶融炉本体の底部の他側に、上記主灰湯溜め部と飛灰湯溜め部に対応させて主灰スラグ出滓口と飛灰スラグ出滓口を設けた構成を有することを特徴とするバーナ式溶融炉。
- 助燃バーナの設置位置を主灰用処理領域とし、且つ溶融炉本体内に位置する部分の中仕切りの高さを、スラグ出滓口の上端よりも高い位置となるようにした請求項１記載のバーナ式溶融炉。
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002111812A JP3864833B2 (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | バーナ式溶融炉 |
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