JP6454254B2

JP6454254B2 - 燃焼処理設備及び燃焼処理設備の増処理方法

Info

Publication number: JP6454254B2
Application number: JP2015214284A
Authority: JP
Inventors: 洋宮永; 大悟上塚; 勝美齋藤
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: JP2017083125A

Description

本発明は、燃焼処理設備及び燃焼処理設備の増処理方法に関し、さらに詳しくは、処理物をロータリーキルン炉によって燃焼処理すると共に、ロータリーキルン炉によって燃焼処理された後の熱分解ガスをさらに２次燃焼炉によって燃焼処理する燃焼処理設備及び燃焼処理設備の増処理方法に関する。

従来、ロータリーキルン炉とストーカ炉を組み合わせた燃焼処理設備が知られている。そのような構造を備えた燃焼処理設備としては、例えば、特許文献１に示す処理装置がある。特許文献１に示された処理装置は、被処理物を加熱することにより熱分解させてガス化する第一の燃焼炉であるロータリーキルン炉と、ロータリーキルン炉の下流側に連設された２次燃焼炉であるストーカ炉と、ストーカ炉で発生した燃焼排ガスを完全燃焼させる２次燃焼炉と、２次燃焼炉で発生した排ガスに冷却水を散水して冷却する冷却塔を備えて構成されており、２次燃焼炉で発生した排ガスは２次燃焼炉の頂部に設けられたダクトを介して冷却塔へ導入されて冷却されるようになっている。

そして、冷却塔で冷却された排ガスはさらに洗浄塔に送られ、さらにミストコットレル（ＭＣ）によって集塵した後、大気中に排気される。冷却塔で散水される冷却水及び洗浄塔で散水される洗浄水は循環水として洗浄塔の下部に貯留され、これを循環ポンプによって熱交換器に導入して温度を下げた後、再び冷却水及び洗浄水として循環使用される。

特開２００９−２２２２８８号公報

従来の燃焼処理設備において処理物の処理量を増やして操業を行った場合にはロータリーキルン炉の排出口から排出される燃焼処理物や熱分解ガスの量も多くなるため炉内が高温となる。そのため、ロータリーキルン炉の排出口付近に冷却水を散水（炉尻散水）して炉内の温度を下げる必要があるが、散水した冷却水がロータリーキルン炉やストーカ炉の耐火物に接触するとそれらの耐火物を著しく損耗させてしまうという問題があった。

また、従来の燃焼処理設備において処理物の増処理を行うとロータリーキルン炉の排出口付近やその付近の２次燃焼炉の内壁部分に形成される鋳付きの成長が促進されるという問題があった。鋳付きを除去するためには燃焼処理設備の操業を停止し、約３０時間冷却した後、作業者がロータリーキルン炉内に入り足場を設置して鋳付きの除去作業（ハツリ作業）を行う必要があった。

また、ロータリーキルン炉の排出口及びその付近の２次燃焼炉の内部は操業中に状況を確認することができなかったことから、炉内におけるトラブルの発見が遅れ、操業を停止せざるを得ないレベルになってから対処をせざるを得なかった。

そこで、本発明は、ロータリーキルン炉やストーカ炉の耐火物に対して冷却水が接触することなく散水が可能な燃焼処理設備及び燃焼処理設備の増処理方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、炉内に付着した鋳付きの除去作業を短時間に行うことが可能な燃焼処理設備を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、操業時に炉内の状況を確認可能な燃焼処理設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、処理物を燃焼処理するロータリーキルン炉と、前記ロータリーキルン炉の下流側に連設されたストーカ炉と、前記ロータリーキルン炉によって燃焼処理された後の熱分解ガスをさらに燃焼処理する２次燃焼炉を備えた燃焼処理設備において、前記ロータリーキルン炉の排出口付近の前記２次燃焼炉内を冷却するための冷却水をエアと共に散水する二流体散水用ノズルを前記冷却水が前記ロータリーキルン炉の排出口の略中心に向かって俯角略２０°〜２５°の角度で散水されるように前記２次燃焼炉の側壁のうち前記排出口と向かい合う位置に設置し、散水された前記冷却水が前記各炉を構成する耐火物に接触する前に蒸発するように構成したことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の燃焼処理設備において、前記２次燃焼炉の側壁部分に開閉可能なマンホールを設けたことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の燃焼処理設備において、前記２次燃焼炉の側壁に炉内の状況を確認するための覗き窓を設けたことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、処理物をロータリーキルン炉によって燃焼処理すると共に燃焼処理された燃焼処理物をストーカ炉によって焼却処理し、前記ロータリーキルン炉によって燃焼処理された後の熱分解ガスをさらに２次燃焼炉によって燃焼処理する燃焼処理設備の増処理方法において、前記ロータリーキルン炉の排出口付近の前記２次燃焼炉内を冷却するための冷却水をエアと共に俯角略２０°〜２５°の角度で前記ロータリーキルン炉の排出口の略中心に向かって散水するように前記２次燃焼炉の側壁のうち前記排出口と向かい合う位置に二流体散水用ノズルを設置し、散水された前記冷却水が前記各炉を構成する耐火物に接触する前に蒸発するようにすることを特徴とする。

本発明に係る燃焼処理設備及び燃焼処理設備の増処理方法によれば、処理物の増処理に伴う炉内温度の上昇に対して冷却水の散水が行われた場合であってもロータリーキルン炉やストーカ炉の耐火物に対して冷却水が散水されることがないので炉を構成する耐火物を損耗させることを防止することができるという効果がある。

また、本発明に係る燃焼処理設備によれば、ロータリーキルン炉の排出口を望める前記２次燃焼炉の側壁部分に開閉可能なマンホールを設けたので、ロータリーキルン炉の排出口付近やその近傍の２次燃焼炉の内壁部分の鋳付きの除去作業を短時間で行うことができるので燃焼処理設備の操業停止時間も短縮されるので処理物の増処理を図ることができるという効果がある。

さらに、本発明に係る燃焼処理設備によれば、２次燃焼炉の側壁に炉内の状況を確認するための覗き窓を設けたため操業停止状態となる前に炉内のトラブルを発見することができるので処理物の増処理を図ることができるという効果がある。

本発明に係る燃焼処理設備の一実施形態の断面図である。（ａ）はロータリーキルン炉の排出口と隣接する２次燃焼炉の内部を示すＡ−Ａ断面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。ロータリーキルン炉の排出口と隣接する２次燃焼炉の内部を示すＣ−Ｃ断面図である。散水用ノズルを示す断面図である。

以下、本発明に係る燃焼処理設備及び燃焼処理設備の増処理方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係る燃焼処理設備の一実施形態の断面図である。図示された燃焼処理設備１は、概略として、ロータリーキルン炉３と、ストーカ炉４と、２次燃焼炉５を備えて構成されている。

ロータリーキルン炉３は、円筒状の横置き回転炉３ａを備え、一方側の端面に被処理物を投入するための投入口３ｂが設けられると共に、それとは反対側の端面には排出口（落口）３ｃが設けられている。回転炉３ａは排出口３ｃ側に向かって僅かに傾斜するようにして配置されており、図示しないモータによって回転可能とされている。投入口３ｂの近傍にはキルンバーナ３ｄが配置されており、重油などの燃料を燃焼させることによって炉内に向かって火炎を吹き出し、それによって炉内を加熱することができるようになっている。

回転炉３ａの排出口３ｃ側の端面はストーカ炉４と連結されており、排出口３ｃから排出される加熱処理物はストーカ炉４の火格子４ａ上に落下し、熱分解ガスは２次燃焼炉５内に導入される。熱分解ガスは、ストーカ炉４の上部に位置する２次燃焼炉５内に導入され、排出口３ｃと直交するようにして２次燃焼炉５に備えられた２次燃焼炉バーナ５ａ（図２参照）によって完全燃焼処理される。また、ストーカ炉４で加熱処理物を焼却処理した際に発生する燃焼排ガスも２次燃焼炉５で熱分解ガスと共に完全燃焼される。２次燃焼炉５には、燃焼用のエアを供給するための図示しない燃焼用エア供給ノズルが等間隔に設けられている。そして、２次燃焼炉５で処理された排ガスは、ダクト６によって２次燃焼炉５と連通された冷却塔７からさらには洗浄塔８に送られ、さらにミストコットレル９によって集塵した後、大気中に排気される。

図２はロータリーキルン炉３の排出口３ｃと隣接する２次燃焼炉５の内部を示すＡ−Ａ断面図である。但し、図２ではストーカ炉４の設備は省略している。図示された２次燃焼炉５にはロータリーキルン炉３の排出口３ｃと直交するようにして２次燃焼炉バーナ５ａが配置されており、２次燃焼炉バーナ５ａによって排出口３ｃから排出される熱分解ガス及びストーカ炉４からの排ガスが完全燃焼処理される。そして、排出口３ｃと向かい合う位置の２次燃焼炉５の側壁には散水用ノズル１０が配置されている。散水用ノズル１０は、排出口３ｃ付近の２次燃焼炉内を冷却するための冷却水を散水するノズルであり、冷却水が排出口３ｃの略中心に向かって散水されるようにして設置されている。具体的には、俯角略２０°〜２５°の角度で排出口３ｃの略中心に向かって散水可能に設置されている。尚、ロータリーキルン炉３の排出口３ｃからそれと向かい合う反対側の２次燃焼炉５の内壁までの長さは約２１００ｍｍであり、排出口３ｃの中心の高さ位置から散水用ノズル１０までの高さは約９００ｍｍである。冷却水を排出口３ｃの略中心に向かって散水することで効率よく炉内の冷却を行うことができる。

散水用ノズル１０は、いわゆる二流体ノズルが用いられている。二流体ノズルは、２系統から供給される冷却水とエアを混合して噴射する方式のノズルである。高圧のエアが冷却水を粉砕して噴射するので冷却水を一流体ノズルに比べて約１／５程度に微細化することができる。冷却水を微細化して噴霧することにより、散水された冷却水が各炉３，４，５を構成する耐火物に接触する前に蒸発させることができるので各炉３，４，５を構成する耐火物の損耗を防止することができる。また、散水部周辺の鋳付きの成長を著しく抑制することができる。

本実施形態において冷却水とエアとは例えば以下の条件で散水することができる。
散水流量１００〜３００ｋｇ／ｈ
噴霧水温度約２０℃
噴霧圧力０．０３〜０．１０ＭＰａ（冷却水）
０．０３〜０．１０ＭＰａ（エア）
噴霧水粒径１００〜２００μｍ
尚、散水された冷却水が各炉３，４，５を構成する耐火物に直接接触することがないようにすれば上記の条件に限定されるものではない。

そして、２次燃焼炉５の側壁部分であって好ましくは２次燃焼炉５の下部側に開閉可能なマンホール１２が設けられている。マンホール１２は、操業中は閉塞されており、２次燃焼炉５の鋳付きの除去作業を行う場合に開口される。このようなマンホール１２を設けたことで２次燃焼炉５内の鋳付き、特に下部から中段にかけての鋳付きの除去作業を短時間で行うことが可能となり、燃焼処理設備１の操業停止時間を大幅に短縮することができる。これにより、処理物の増処理を図ることが可能となる。

マンホール１２の開口の大きさは作業員の鋳付き除去作業に支障のない大きさであれば特に限定されるものではないが、例えば、高さ約１，０００ｍｍ、幅約１０００ｍｍ程度とすることができる。このように、マンホール１２を設けることで鋳付き除去作業はマンホール１２を開けた開口部から作業者が治具によって行えばよく、炉内温度が、作業員が入炉可能な程度まで温度が下がるまで待つ必要がないことから操業停止から約３時間程度で鋳付きの除去作業を開始することが可能となり、従来よりも大幅に作業時間が短縮されることとなる。

また、２次燃焼炉バーナ５ａの横には、２次燃焼炉５の側壁に炉内の状況を確認するための覗き窓１５ａが設けられている。覗き窓１５ａは、ロータリーキルン炉３の排出口３ｃ下部及びその周辺の２次燃焼炉５内壁の炉内状況を確認するために設けられている。覗き窓１５ａは水平方向に対して俯角約５５°〜６０°の角度で下向きに形成されている。覗き窓１５ａの炉外側の開口面には開閉可能な蓋材又は透明な耐熱性ガラスで閉塞する。そして、図２（ａ）に示すように、ロータリーキルン炉３の排出口３ｃと反対側の２次燃焼炉の壁面にはマンホール１３が設けられており、覗き窓１５ａによって鋳付きの成長が確認されたらマンホール１３を使ってロータリーキルン炉３の排出口３ｃ付近の炉壁に付着した鋳付きの除去作業を行う。尚、覗き窓１５ａは１カ所だけではなく複数箇所に設けることができる、例えば、図２（ａ）に示す実施形態では散水用ノズル１０の下方側の２次燃焼炉５の側壁に上下２カ所に覗き窓１５ｂが設けられている。

また、２次燃焼炉バーナ５ａとは反対側の２次燃焼炉５の側壁には炉内温度計測用の温度計１７が配置されている。温度計１７は増処理に伴う鋳付きの成長に影響されない位置に配置されている。鋳付きの成長の影響を避けるために温度計１７をあまり高い位置に設置すると正しい炉内温度の計測ができなくなるので２次燃焼炉下部側の内側に傾斜した側面から約５００〜６００ｍｍ程度の高さ位置に配置されている。

次に上述した燃焼処理設備１の動作と共に本発明に係る燃焼処理設備の増処理方法について説明する。処理物をロータリーキルン炉３内に装入し、キルンバーナ３ｄによって処理物を燃焼処理する。燃焼処理された燃焼処理物はストーカ炉４によって焼却処理する。ロータリーキルン炉３によって燃焼処理された後の熱分解ガス及び燃焼処理物をストーカ炉４で焼却処理した後の排ガスをさらに２次燃焼炉によって燃焼処理する。処理物の処理量を増加するとロータリーキルン炉３の排出口３ｃ付近の２次燃焼炉５内の温度が上昇するので炉内を冷却するために散水用ノズル１０によって冷却水をエアと共に俯角略２０°〜２５°の角度でロータリーキルン炉３の排出口３ｃの略中心に向かって散水する。これにより、炉内を効率よく冷却することができる。

散水用ノズルは二流体ノズルとされ、冷却水を高圧エアで噴霧することにより冷却水が細かな粒状となって噴霧される。このようにして散水された冷却水はロータリーキルン炉３、ストーカ炉４及び２次燃焼炉５の各炉を構成する耐火物に接触する前に蒸発するので各炉３，４，５を構成する耐火物の損耗が防止される。

増処理操業が継続することにより、排出口３ｃやその付近に付着する鋳付きの成長が促進されることになるが、覗き窓１５ａによって炉内の状況は作業員によって適宜確認することができる。

覗き窓１５ａによって鋳付きの成長が確認された場合には、操業に影響を与えるような状態に至る前に鋳付きの除去作業を行う。すなわち、操業を一時停止して炉内の冷却を行い、炉内の温度が下がったら作業員はマンホール１２，１３を開け、開口部から治具によって鋳付きの除去作業を行う。このように、作業員が炉内に入炉する必要がないので短時間で鋳付きの除去作業を完了することができる。そのため、直ちに次の操業を開始することができるので処理物の増処置を図ることが可能となる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は詳述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。

１燃焼処理設備
３ロータリーキルン炉
３ｃ排出口
４ストーカ炉
５２次燃焼炉
７冷却塔
８洗浄塔
９ミストコットレル
１０散水用ノズル
１２マンホール
１３マンホール
１５ａ覗き窓
１７温度計

Claims

処理物を燃焼処理するロータリーキルン炉と、前記ロータリーキルン炉の下流側に連設されたストーカ炉と、前記ロータリーキルン炉によって燃焼処理された後の熱分解ガスをさらに燃焼処理する２次燃焼炉を備えた燃焼処理設備において、
前記ロータリーキルン炉の排出口付近の前記２次燃焼炉内を冷却するための冷却水をエアと共に散水する二流体散水用ノズルを前記冷却水が前記ロータリーキルン炉の排出口の略中心に向かって俯角略２０°〜２５°の角度で散水されるように前記２次燃焼炉の側壁のうち前記排出口と向かい合う位置に設置し、散水された前記冷却水が前記各炉を構成する耐火物に接触する前に蒸発するように構成したことを特徴とする燃焼処理設備。
請求項１に記載の燃焼処理設備において、
前記２次燃焼炉の側壁部分に開閉可能なマンホールを設けたことを特徴とする燃焼処理設備。
請求項１又は２に記載の燃焼処理設備において、
前記２次燃焼炉の側壁に炉内の状況を確認するための覗き窓を設けたことを特徴とする燃焼処理設備。
処理物をロータリーキルン炉によって燃焼処理すると共に燃焼処理された燃焼処理物をストーカ炉によって焼却処理し、前記ロータリーキルン炉によって燃焼処理された後の熱分解ガスをさらに２次燃焼炉によって燃焼処理する燃焼処理設備の増処理方法において、
前記ロータリーキルン炉の排出口付近の前記２次燃焼炉内を冷却するための冷却水をエアと共に俯角略２０°〜２５°の角度で前記ロータリーキルン炉の排出口の略中心に向かって散水するように前記２次燃焼炉の側壁のうち前記排出口と向かい合う位置に二流体散水用ノズルを配置し、散水された前記冷却水が前記各炉を構成する耐火物に接触する前に蒸発するようにすることを特徴とする燃焼処理設備の増処理方法。