JPH0320512A - 旋回溶融炉の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、汚泥のような被溶融物を炉内で旋回加熱しな
がら溶融して処理する旋回溶融炉の構造に関するもので
ある。

［従来の技術］ 被溶融物を炉内で旋回させながら溶融して処理する、所
謂る旋回溶融炉は公知である。

従来のこの種の溶融炉に、例えば特開昭５９−２０５５
０８号及び特開昭５９−２０５５０９号公報に示された
ような装置がある。両号公報に示された溶融炉の概略的
な構成を、第６図に示す。

第６図において、１は炉頂が，閉成された竪型の溶融炉
の本体である。２は被燃焼物ノズル、３は燃焼用空気の
流入口、４は絞り部で構成された出湯口である。この溶
融炉では、本体１の炉頂部の流入口３の出口の旋回器に
よって旋回流を与えて、被燃焼物を燃焼させて溶融スラ
グを壁面に沿って流下させて出湯口４を経てスラグとし
て回収する。

また、燃焼ガスは本体１内を下降し、出湯口４の付近を
加熱しながら排出される。これらの両装置は、本体１の
内径Ｄと出湯口４の直径ｄとの比ｄ／Ｄ及び炉長ｇと内
径Ｄとの比ρ／Ｄの値を、それぞれ０．２〜０．５の範
囲及び１．５〜３．５の範囲に選んで、スラグの捕集率
を高くするように構成したものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した従来の溶融炉の出湯口４の加熱は、本体１内を
対流により壁面に沿って下降して排出される低温の燃焼
ガスの輻射熱で与えられている。

このため、被溶融物の供給量の変動等により出湯口４の
一時的な温度低下が発生すると、スラグの粘度が上昇し
て固化し、出湯口４の閉塞を起こす虞があった。また、
重力と下降する燃焼ガスのガス流が相乗されて溶融スラ
グが炉内を急速に降下するので滞留時間が短くなり、譬
え内径Ｄ’Ｐｄの値を上記のように選んだ場合でも事実
上はスラグの捕集率が低下する等の欠点があった。

これに対し、出願人はスラグの捕集率や滞留時間等を改
善した上昇流式竪型の旋回溶融炉の発明を、先に特願昭
８３−１００７２０号（昭和６３年１１月３０日付け出
願）として出願した。特願昭８３−３００７２０号発明
の旋回溶融炉によれば、特に溶融炉の内径Ｄと排出口の
直径ｄとの比ｄ／Ｄを０．３〜０．７に選択した。

ところが、この先願発明後における本願発明者等による
継続的な実験研究の結果、スラグの捕集率や滞留時間等
は単に溶融炉の内径と排出口の直径だけに影響されるも
のでないことが解明された。

即ち、溶融スラグは有形物として高温の旋回流内で浮遊
された状態にあるので、バーナを取付けるノズルポート
の高さや炉径に対する旋回径の比率或いは排出口の大き
さ等にも依存することが明らかにされた。

この発明は、先願発明の旋回溶融炉を更に改善して、ス
ラグの捕集率を一層向上させた竪型上昇流式の旋回溶融
炉を実現したものである。

［課題を解決するための手段］ 第１の発明は、汚泥バーナと燃焼バーナを上部と下部の
ノズルポートに配置して燃焼バーナと汚泥バーナの旋回
径ＤｉとＤ２を、炉径Ｄに対してＤｉを０．３　Ｄに、
Ｄ２を０．７　Ｄに選定した竪型上昇流式の旋回溶融炉
を構成した。

第２の発明は、汚泥バーナが取付けられる上部のノズル
ポートの高さＤ２と炉長Ｌとの比ｊ？２／Ｌを０．４〜
０．６の範囲に選定した竪型上昇流式の旋回溶融炉を構
成した。

第３の発明では、排出口の直径ｄと炉径Ｄとの比ｄ／Ｄ
の値を、０．３〜０．４に選定した竪型上昇流式の旋回
溶融炉が構成される。

［作　　用］ 下部ノズルポートの燃焼バーナから重油のような燃料ガ
スが炉内に噴出されて、０．３Ｄの小さい旋回径で旋回
される。また、０，４〜０．８　Ｌの高さに設けられた
汚泥バーナからは、固形物状の被燃焼物が噴出されて０
．７　Ｄの旋回径で旋回される。

これらにより、炉内に比較的大きな循環流が形成され、
被燃焼物が燃焼し、滞留時間も長くなる。

一方、燃焼ガスは、本体の炉頂に０．３〜０．４Ｄの大
きさでやや狭く作られた排出口から排出される。

この結果、被燃焼物の排出口からの流出が少なくなり、
殆どが炉内の底部付近に集まってスラグが出湯口から高
い捕集率で回収される。

【発明の実施例］ 第１図は本発明実施例の構成説明図、第２図は第１図の
Ｉ−１線に沿う断面説明図、第３図は第１図の■−■線
に沿う断面説明図である。

第１図乃至第３図において、１は溶融炉の本体である。

本体１は竪型円筒形に構成され、炉頂と炉底が炉径より
小径の燃焼ガスの排出口２とスラグの出湯口３が形威さ
れている。４と５は汚泥バーナと燃焼バーナで、共に本
体１の側壁に設けられている。特に、燃焼バーナ５は汚
泥バーナ４より低く、スラグの出湯口３寄りの位置に配
置されている。汚泥バーナ４と燃焼バーナ５の水平方向
の取付け角度は、いずれも炉心から離れて周壁側に寄せ
られ、旋回流が起る構造になっている。そして、第２図
と第３図に示すように、汚泥バーナ４が外側で燃焼バー
ナ５はそれより炉心寄りに被燃焼物及び燃料を噴出して
、炉内で異なる旋回流を生じるようになっており大きな
循環流が形成される。なお、排出口２の内径ｄや汚泥バ
ーナ４の高さ等は、後述するような本発明の実験研究結
果に基づいてスラグの捕集率を高くするような寸法に選
択されている。

このような構或の本発明において、予め汚泥の如き廃棄
物は破砕乾燥機で破砕されて所定の含水率まで乾燥され
た後、被燃焼物として搬送用空気で汚泥バーナ４に導か
れる。汚泥バーナ４に導かれた被燃焼物は、燃焼バーナ
５の燃料と共に溶融炉の本体１の内部の周壁に向けて噴
出されて炉内で旋回燃焼される。旋回燃焼に伴う強力な
遠心力によって被燃焼物はスラグ状に溶融して炉壁面に
捕捉され、炉壁に沿って出湯口３から流出する。

流出したスラグは冷却されて固化し、図示されていない
スラグ分離部に送られ排出部から排出されるようになっ
ている。また、燃焼ガスは、本体１の上方の炉頂に設け
られた排出口２から排出され、例えば２次燃焼室で更に
助燃されてから大気に放出される。

ここで、前述のように本願発明者は、この種溶融旋回炉
のスラグの捕集率を高めるために、コールドモデルにお
いて、次のような実験研究を行った。

■　旋回径と捕集率について 汚Ｎバーナ４のノズルポートＮ２は、本体１の側壁の燃
焼バーナ５のノズルポートＮｌより高い位置に設けられ
ている。また、汚泥バーナ４と燃焼バーナ５の旋回径Ｄ
２とＤ１はＤ２　＞ＤＩに選ばれており、固形物状の被
燃焼物Ｓは本体１の側壁寄りに旋回する。一方、炉心部
では高温の燃焼ガスが、炉頂の排出口２から排出されて
いる。

そこで、炉径（本体１の円筒部の内径）に対する旋回径
Ｄ２とＤｌの大きさ及び相互の比率と、被燃焼物Ｓの排
出口２からの排出状況の因果関係を段階的に調査した。

旋回径Ｄ２とＤｌを、Ｄ２　−ＤＩ　−０．７　Ｄｌ：
：構成すると、被燃焼物Ｓは炉央部や炉上部で旋回し、
第４図の（Ｂ）に示すように炉頂の傾斜部付近に集中し
て排出口２から排出し易く、炉底には余り被燃焼物Ｓは
集まらない。Ｄｉ　−０．３　Ｄ，　Ｄ２　−０．７Ｄ
において多くの被燃焼物Ｓが炉下部に集まり、炉頂の傾
斜部の集まりが少なくなり、排出口２からの排出が威少
する。よって、Ｄｉ　−０．３　ＤおよびＤ２　−０．
７　Ｄに選択すると、スラグの捕集率を著しく高めるこ
とができる〔第４図（Ａ）〕。

■　上部ノズルポートと捕集率について次に、上記の旋
回径の関係を前提として、炉長（本体１の円筒部の高さ
）Ｌに対する上部ノズルポートＮ２の高さｇ２とスラグ
の捕集率との関係を調べた。

固形物状の被燃焼物Ｓは上部ノズルボ−１・Ｎ２の汚泥
バーナ４から噴出され、炉内を側壁に沿って旋回する。

また、この旋回流の炉心寄りには、燃焼バーナ５の旋回
流が形成されている。

したがって、上部ノズルポートＮ２の高さｇ２を高くし
て炉内に被燃焼物Ｓの大きい循環流を作ると、炉下部で
旋回する被燃焼物Ｓも多くなる。

この桔果、排出口２から排出される被燃焼物Ｓが少なく
なり、捕集率が向上する。実施例で１１２／Ｌを０．３
および０．４に選んだときの被燃焼物Ｓの挙動が、第５
図の（Ａ）および（Ｃ）図に示されている。Ｎ２／Ｌ−
０．３では炉頂の傾斜部に殆どの被燃焼物Ｓが集中する
、Ｒ２／Ｌ−０．４ではこの部分での集中は減少し、炉
体下部壁面への彼燃焼物Ｓの集中が増加する。上部ノズ
ルポートＮ２の高さを更に高くしてｌ２／Ｌ＝０．８に
すると、第５図（Ｂ）のように（Ｃ）図と比べて更に炉
体下部壁面への被燃焼物Ｓの集中が増加して捕集率が上
がる。

第５図に示した結果はコールドモデルにおける非燃焼実
験の結果であり、実燃焼場で，Ｑ２／Ｌ−０．８にする
と汚泥の燃焼によりスラグ溜りを高温に保つ効果が薄れ
てくる。そこで、被燃焼物Ｓの捕集率を高め、下部スラ
グ溜りを高温に保つためには、上部ノズルポートＮ２の
高さｇ２を１１２／Ｌ　−　０．４〜０．６にするのが
よい。

■　排出口の大きさと捕集率について 燃焼ガスを排出口２から排出させるためには、排出口２
の直径ｄを大きくすることが必要である。

しかしながら、排出口２の直径ｄを大きくすると、被燃
焼物Ｓの炉内の滞留時間が短くなり、それだけスラグの
捕集率が低下する。

実験結果によれば、ｄ／Ｄを０．３〜０．４に構成する
ことが好ましいという結果が得られた。

なお、上述の実施例では汚泥バーナ４と燃焼バーナ５が
各４本の場合を例示して説明したが、炉壁に複数個放射
状に設けてもよく、多段に構成しても良い。また、燃焼
バーナ５を水平に取付けたものを図示したが、傾斜取り
付けしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、汚泥バーナ４と燃焼バー
ナ５を上部と下部のノズルポートＮ２とＮ１に配置して
燃焼バーナ５と汚泥バーナ４の旋回径を、炉径Ｄに対し
てＤｉを０、３Ｄに、Ｄ２を０．７　Ｄに選定した竪型
上昇流式の旋回溶融炉を構成した。

また、汚泥バーナ４が取付けられる上部のノズルポート
Ｎ２の高さｇ２と炉長Ｌとの比ρ２／Ｌを０．４〜０，
６の範囲に選定した竪型上昇流式の旋回溶融炉を構威し
た。

また、排出口の直径ｄと炉径Ｄとの比ｄ／Ｄの値を、０
．３〜０．４に選定した竪型上昇流式の旋回溶融炉が構
成される。

そして、下部のノズルポートＮ｛の燃焼バーナ５から重
油のような燃料ガスが炉内に噴出されて、０．３Ｄの小
さい旋回径で旋回される。また、０．４〜０．６Ｌの高
さに設けられた汚泥バーナ４からは、固形物状の被燃焼
物Ｓが噴出されて０．７Ｄの旋回径で旋回される。これ
らにより、炉内に比較的大きな循環流が形成され、被燃
焼物が燃焼し、滞留時間も長くなる。一方、燃焼ガスは
本体の炉頂に０，３〜０．４　Ｄの大きさに作られた排
出口２から排出される。この結果、被燃焼物Ｓの排出口
２からの流出が少なく、殆どが炉内の底部付近に捕集さ
れてスラグが出湯口から回収される。

よって、本発明によれば捕集率が高く、したがって燃焼
効率の良い竪型上昇流式の旋回溶融炉を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成説明図、第２図は第１図の
Ｉ−Ｉ線に沿う断面説明図、第３図は第１図の■−■線
に沿う断．面説明図、第４図の（Ａ），（１３）と第５
図の（Ａ）　，　　（Ｂ）　．　　（Ｃ）は本発明実施
例の動作説明図、第６図は従来装置の構成説明図である
。 第１図乃至第５図において、１は溶融炉の本体、２は排
出口、３は出湯口、４は汚泥バーナ、５は燃焼バーナ、
Ｄは炉径、ｄは排出口の直径、Ｄｉは汚泥バーナの旋回
径、Ｄ２は燃焼バーナの旋回径、Ｌは炉長、ρｌは下部
ノズルポートの高さ、ｇ２は上部ノズルポートの高さ、
Ｎｌは下部ノズルポート、Ｎ２は上部ノズルポート、Ｓ
は披燃焼物である。 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉頂に燃焼ガスの排出口を有し、底部にスラグの
   出湯口を備えると共に、側壁の高さが異なる位置に設け
   られたノズルポートに汚泥バーナ及び燃焼バーナとを炉
   心から偏向配置して炉内で旋回流を発生させる竪型上昇
   流式の旋回溶融炉において、 前記汚泥バーナと燃焼バーナを上部と下部のノズルポー
   トに配置すると共に、燃焼バーナと汚泥バーナの旋回径
   Ｄ１とＤ２の値を、次のように選定したことを特徴とす
   る旋回溶融炉の構造。 Ｄ１＝０．３Ｄ、Ｄ２＝０．７Ｄ ただし、Ｄ＝炉径
2. （２）前記上部のノズルポートの高さをｌ２とし、本体
   の炉長をＬとして、ｌ２とＬの比ｌ２／Ｌの値を、次の
   ように選定したことを特徴とする請求項１記載の旋回溶
   融炉の構造。 ｌ２／Ｌ＝０．４〜０．６
3. （３）前記排出口の直径をｄとして、炉径Ｄとの比ｄ／
   Ｄの値を、次のように選定したことを特徴とする請求項
   １およびまたは請求項２記載の旋回溶融炉の構造。 ｄ／Ｄ＝０．３〜０．４