JP4638159B2

JP4638159B2 - 灰溶融設備

Info

Publication number: JP4638159B2
Application number: JP2004053896A
Authority: JP
Inventors: 直人吉成; 典之岩本; 俊行鈴木; 篤生大山; 修平大迫
Original assignee: IHI Enviro Corp
Current assignee: IHI Enviro Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005241201A

Description

本発明は、都市ごみ、産業廃棄物等の被焼却物を焼却した際に生成される灰を溶融処理する灰溶融設備に関するものである。

近年、廃棄物の焼却灰等に含まれるダイオキシン類の分解という観点から、灰溶融炉を備えた灰溶融設備による灰溶融が広く普及している。そして、灰溶融炉としては、直流電気抵抗式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この直流電気抵抗式の灰溶融炉は、灰投入口から灰が投入される炉体と、炉体内に配設された主電極と、炉底に設けられた炉底電極とを有している。そして、この灰溶融炉では、主電極と炉底電極との間に流した電流により、炉体内の灰がジュール熱により順次溶融されて溶融スラグとされる。そして、炉体内の溶融スラグを炉体側部の溶融スラグ排出口から取り出し、炉体内で発生した溶融排ガスを炉体上部の排ガス口から排気する。
特開２０００−２７４６４９号公報

ところで、炉体内に投入される灰中に多く含まれる塩素化合物は、その融点（一例として３００℃台で軟化、溶流点６５０℃）及び沸点（一例として９００℃台）であり、炉内温度（１２００℃以上）に比べて低い。このため、灰中の塩素化合物は、炉内で揮散して気体状態となり排ガス口から排気される。
しかしながら、塩素化合物は、排ガス口から排出される際に温度が低下し、この温度低下に従い液体、固体と変化し、排ガス口に接続された水平煙道の内面に付着し、煙道の閉塞を引き起こすおそれがあった。
このため、水平煙道の内面に付着した塩素化合物を機械的に掻き取る装置や気体によって吹き飛ばす装置を使用することも考えられるが、この場合、水平煙道の内面から除去した塩素化合物からなる閉塞物が炉体内へ戻されてしまい、系内にて塩素化合物の循環、濃縮の促進を引き起こしてしまう。
これにより、溶融スラグ上の溶融塩層への電流ショートパスなどにより主電極及び炉底電極による灰溶融に不具合を生じさせたり、溶融スラグの品質劣化を引き起こしたり、更には炉体内の耐熱材の劣化により設備の短命化を招いてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、排ガスが送り出される煙道内面への塩素化合物の付着を防止して、円滑な灰溶融を可能とし、溶融スラグの品質向上、更に設備の延命化を図ることが可能な灰溶融設備を提供することを目的としている。

本発明に係る灰溶融炉設備では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明は、灰投入口から炉体内に投入された灰を溶融して溶融スラグとする灰溶融炉と、前記灰溶融炉に一端が接続されて前記炉体内にて発生した排ガスを導く煙道と、前記煙道の他端に接続されて前記排ガス中の塩素化合物を沈降させるダスト沈降塔と、前記ダスト沈降塔の上部に設けられて前記ダスト沈降塔へ送り込まれた排気ガスを排出する排気ガス排出部と、を有する灰溶融設備であって、前記煙道は、前記灰溶融炉との接続箇所近傍に前記煙道内に気体を吹き込んで前記炉体から送り込まれる排ガスを冷却して排ガス中の塩素化合物を粉状化させる気体吹き込み部を有すると共に、前記一端から前記他端へ向かって下方へ傾斜されて前記粉状化した塩素化合物が前記ダスト沈降塔に移動するように設置されることを特徴とする。

このように、灰溶融炉の炉体内にて発生した排ガスを導くために炉体に接続した煙道を、排ガスの流れの方向に従って、下方へ向かって傾斜させ、さらに、灰溶融炉との接続箇所近傍に、排ガスを冷却するため気体吹き込み部を設けたので、煙道へ送り込まれる排ガス中の塩素化合物が急冷されてパウダー状になり、さらに傾斜させた煙道によって確実に後流に移動する。
したがって、塩素化合物が液化してさらに流動性が悪く付着性のある軟化状態となって煙道の内面に付着し、その後固化するような付着生成がなくなり、煙道の流路閉塞が確実に防止されて安定運転への寄与が可能とされる。
また、塩素化合物の炉体内への逆流が確実に防止され、系内における塩素化合物の循環、濃縮の促進が回避される。これにより、塩素化合物の濃縮による耐熱材の劣化促進が回避されて延命化が図られる。さらには、円滑かつ安定した灰溶融が可能となり、投入電力が灰溶融に有効に用いられ、また、溶融スラグの品質向上が図られる。
また、前記煙道の他端が排ガス中の塩素化合物を沈降させるダスト沈降塔に接続されているので、排ガスに含まれるパウダー状の塩素化合物が確実に収集される。

また、前記気体吹き込み部から吹き込んだ気体により前記排ガスを３００℃以下に冷却することを特徴とする。
このように、排ガスを３００°以下とすることにより、塩素化合物が確実にパウダー状に固化される。

また、前記煙道が、傾斜角度が水平に対して４５°以上とされていることを特徴とする。
これにより、パウダー状に固化させた塩素化合物が確実に下流側へ送り出されて炉体内への逆流が防止される。

また、前記ダスト沈降塔が、沈降した塩素化合物を排出する排出部を有することを特徴とする。
これにより、収集したパウダー状の塩素化合物がダスト沈降塔から確実に排出されて回収される。

本発明の灰溶融設備によれば、灰溶融炉の炉体内にて発生した排ガスを導くために炉体に接続した煙道を、下方へ向かって傾斜させ、さらに、灰溶融炉との接続箇所近傍に、排ガスを冷却するための気体を吹き込む気体吹き込み部を設けたので、煙道へ送り込まれる排ガス中の塩素化合物を急冷してパウダー状にし、さらに、傾斜させた煙道によって確実に後流の移動させることができる。
したがって、塩素化合物が液化してさらに流動性が悪く付着性のある軟化状態となって煙道の内面に付着し、その後固化するような付着生成がなくされ、煙道の流路閉塞を確実に防止して安定運転に寄与することができる。
また、塩素化合物の炉体内への逆流を確実に防止することができ、系内における塩素化合物の循環、濃縮の促進が回避される。これにより、塩素化合物の濃縮による耐熱材の劣化促進を回避することができ、延命化を図ることができる。さらには、投入電力を灰溶融に有効に用いて、円滑かつ安定した灰溶融を可能とすることができ、また、溶融スラグの品質向上を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る灰溶融設備１の構成を示す概略構成図である。
図１に示すように、灰溶融設備１を構成する灰溶融炉１０は、炉底１１を有する筒状の炉体１２と、この炉体１２の上部を覆う炉蓋１３とを有している。炉体１２は、その内部に、黒鉛電極からなる主電極１４を有しており、この主電極１４は、炉蓋１３に昇降可能に支持されている。

炉蓋１３には、灰投入口１５が形成されており、この灰投入口１５から炉体１２内に、灰供給部１６から送り込まれる灰が投入される。
炉底１１は、炉底電極１７を備えており、直流電源２０によって主電極１４と炉底電極１７との間に電流を流すことにより、炉体１２内に投入された灰Ｘがジュール熱により順次溶融されて溶融スラグＳとされる。

炉体１２の側壁には、溶融スラグ排出口１８が形成されており、この溶融スラグ排出口１８から、炉体１２内の溶融スラグＳが取り出されるようになっている。
また、炉体１２の上部における側部には、排ガス口１９が形成されている。そして、この排ガス口１９には、下方へ傾斜された煙道２１の一端２１ａが接続されている。この煙道２１には、炉体１２内にて発生した排ガスＧが、排ガス口１９を介して送り込まれる。

ここで、この煙道２１は、その傾斜角度が、水平に対して４５°以上とされている。また、この煙道２１には、炉体１２の排ガス口１９への接続箇所近傍に、気体吹き込み口（気体吹き込み部）２２が接続されている。この気体吹き込み口２２には、冷却用の気体として、例えば空気が送り込まれるようになっており、この気体吹き込み口２２に送り込まれた空気は、煙道２１内へ吹き込まれ、炉体１２から煙道２１へ送り込まれる排ガスＧを３００℃以下に冷却する。

煙道２１の他端２１ｂは、ダスト沈降塔２３に接続される。このダスト沈降塔２３には、煙道２１を通過した排ガスＧが送り込まれる。このダスト沈降塔２３は、その底部に排出装置（排出部）２４を備えている。この排出装置２４は、底面に設けられた回転スクレーパ２５と、底部の排出口２６に設けられたロータリー弁２７とから構成されている。そして、この排出装置２４では、ダスト沈降塔２３の底部に沈降された塩素化合物Ｚを回転スクレーパ２５が削り取り、ロータリー弁２７を有する排出口２６へ送り込む。

そして、ロータリー弁２７によって排出口２６が開放されると、塩素化合物Ｚが排出口２６から落とされ、下方に設置された密閉型コンベア装置２８によって搬送される。なお、排出口２６を開閉させる弁としては、シール性が良好な弁であれば、ロータリー弁２７に限らず、例えば、二重フラップダンパー式の弁などであっても良い。
ダスト沈降塔２３には、その上端部に管路２９が接続されており、ダスト沈降塔２３へ送り込まれた排気ガスが、管路２９を介して排出され、例えば、バグフィルタやガス処理装置などへ送り込まれる。

以上のような構成を備える灰溶融炉１０では、主電極１４と炉底電極１７との間にて通電が行われると、溶融スラグＳにジュール熱が生じ、灰投入口１５から炉体１２内に投入された灰Ｘの溶融が開始され溶融スラグＳが生成される。なお、溶融は、主電極１４側から外側へ徐々に進んでいく。
そして、炉体１２の側壁の溶融スラグ排出口１８を適宜開放することにより、炉体１２内の溶融スラグＳが取り出される。
また、溶融スラグＳとともに発生した溶融塩Ｙは、溶融スラグＳよりも軽いため、溶融スラグＳの上部に層状に形成される。

この溶融塩Ｙは、溶融スラグＳの熱により気化して塩素化合物Ｚとして揮散する。そして、この溶融塩Ｙから揮散した塩素化合物Ｚは、排ガスＧとともに排ガス口１９から煙道２１へ送り込まれる。
ここで、煙道２１には、排ガス口１９との接続部分に、気体吹き込み口２２から冷却用の空気が吹き込まれる。これにより、煙道２１に送り込まれた排ガスＧが煙道２１の入り口で急冷され、排ガスＧに含まれていた塩素化合物Ｚが固化されてパウダー状にされる。

そして、このパウダー状にされた塩素化合物Ｚは、下方へ傾斜された煙道２１内を、その傾斜方向へ落下し、排ガスとともにダスト沈降塔２３内へ送り込まれる。
その後、ダスト沈降塔２３では、排ガスＧ中のパウダー状にされた塩素化合物Ｚが底部に沈降する。そして、このダスト沈降塔２３の底部に沈降された塩素化合物Ｚは、排出装置２４の回転スクレーパ２５によって削り取られ、ロータリー弁２７を有する排出口２６へ送り込まれ、ロータリー弁２７によって排出口２６が開放されることにより、排出口２６から落とされ、下方に設置された密閉型コンベア装置２８によって搬送される。
また、ダスト沈降塔２３へ送り込まれた排ガスＧは、上端部の管路２９を介して下流側のバグフィルタやガス処理装置などへ送り込まれる。

このように、灰溶融設備１によれば、灰溶融炉１０の炉体１２内にて発生した排ガスＧを導くために炉体１２に接続した煙道２１を、下方へ向かって傾斜させ、さらに、灰溶融炉１０との接続箇所近傍に、排ガスＧを冷却するための気体を吹き込む気体吹き込み口２２を設けたので、煙道２１へ送り込まれる排ガスＧ中の塩素化合物Ｚを急冷してパウダー状にし、さらに、傾斜させた煙道２１によって確実に灰溶融炉１０から送り出すことができる。
したがって、塩素化合物Ｚが液化してさらに流動性が悪く付着性のある軟化状態となって煙道２１の内面に付着し、その後固化するような付着生成がなくされ、煙道２１の流路閉塞を確実に防止して安定運転に寄与することができる。

また、塩素化合物Ｚの炉体１２内への逆流を確実に防止することができ、系内における塩素化合物Ｚの循環、濃縮の促進が回避される。これにより、塩素化合物Ｚの濃縮による炉壁などの耐熱材の劣化促進を回避することができ、延命化を図ることができる。さらには、投入電力を灰溶融に有効に用いて、主電極１４及び炉底電極１７による灰溶融を円滑かつ安定して行わせることができ、また溶融スラグＳの品質向上を図ることができる。

しかも、排ガスＧを３００°以下とするので、塩素化合物Ｚを確実にパウダー状に固化させることができる。
また、煙道２１を４５°以上に下方へ傾斜させたので、パウダー状に固化させた塩素化合物Ｚを確実に下流側へ送り出して炉体１２内への逆流を防止することができる。
さらには、煙道２１の他端２１ｂをダスト沈降塔２３に接続したので、排ガスＧに含まれるパウダー状の塩素化合物Ｚを確実に収集することができる。
また、ダスト沈降塔２３の排出部によって、収集したパウダー状の塩素化合物Ｚをダスト沈降塔２３から確実に排出して回収することができる。

なお、上記実施形態の煙道２１内に、パウダー状にした塩素化合物Ｚをダスト沈降塔２３へ送り込むスクリューフィーダなどの移送装置を設けても良く、このようにすると、パウダー状の塩素化合物Ｚをさらに円滑に送り出すことができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。

灰溶融設備の構成を説明する概略構成図

符号の説明

１灰溶融設備
１０灰溶融炉
１２炉体
１５灰投入口
１８溶融スラグ排出口
２１煙道
２１ａ一端
２２ｂ他端
２２気体吹き込み口（気体吹き込み部）
２３ダスト沈降塔
２４排出装置（排出部）
Ｓ溶融スラグ
Ｘ灰
Ｚ塩素化合物
Ｇ排ガス

Claims

灰投入口から炉体内に投入された灰を溶融して溶融スラグとする灰溶融炉と、
前記灰溶融炉に一端が接続されて前記炉体内にて発生した排ガスを導く煙道と、
前記煙道の他端に接続されて前記排ガス中の塩素化合物を沈降させるダスト沈降塔と、
前記ダスト沈降塔の上部に設けられて前記ダスト沈降塔へ送り込まれた排気ガスを排出する排気ガス排出部と、
を有する灰溶融設備であって、
前記煙道は、前記灰溶融炉との接続箇所近傍に前記煙道内に気体を吹き込んで前記炉体から送り込まれる排ガスを冷却して排ガス中の塩素化合物を粉状化させる気体吹き込み部を有すると共に、前記一端から前記他端へ向かって下方へ傾斜されて前記粉状化した塩素化合物が前記ダスト沈降塔に移動するように設置される
ことを特徴とする灰溶融設備。
前記気体吹き込み部は、吹き込んだ気体により前記排ガスを３００℃以下に冷却することを特徴とする請求項１に記載の灰溶融設備。
前記煙道は、傾斜角度が水平に対して４５°以上とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の灰溶融設備。
前記ダスト沈降塔は、沈降した塩素化合物を排出する排出部を有することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の灰溶融設備。