JPH0520647B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、都市ごみ、産業廃棄物などの固形廃
棄物の焼却残渣（焼却灰）を炉体通路内に設けた
火床板上に移送させつつ、火床板上の空気ノズル
から焼却灰に空気を供給し、その焼却灰中の未燃
焼炭素を燃焼させて焼却灰を溶融処理する灰溶融
炉に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の灰溶融炉としては、平板から成
る複数の火床板を燃焼灰の移送方向に相隣る火床
板同士の端部を上下に重ねつつ一連に布設し、以
つて、全体として傾斜した階段状の炉床を形成
し、各火床板の重ね合せ部に生じる間隙に、空気
ノズル（散気管）を配置し、焼却灰中に燃焼用空
気を吹き込むものが知られている。灰溶融炉は、
かかる空気ノズルから燃焼用空気を焼却灰に供給
することで、焼却灰中の未燃焼炭素を燃焼させ、
この燃焼発生熱を溶融熱源として焼却灰を溶融す
るものである。また通常、その焼却灰を火床板上
で攪拌・移送する手段としてプツシヤーが使用さ
れる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、焼却灰中の未燃焼炭素の燃焼発生熱を
溶融熱源として焼却灰を溶融処理するものである
ため、その溶融温度は、必然的に火床板上に配置
されている空気ノズル（散気管）を溶融するに十
分な高温度となる。従つて、もし焼却灰の溶融が
燃焼ゾーンにて始まつてしまうと、空気ノズルを
溶融させたり損傷を与えてしまうことになる。

この点に関し、従来の灰溶融炉においては、燃
焼用空気を供給しているものの、炉体の通路が単
調な下り傾斜の形態として構成され、燃焼ゾーン
を通る燃焼ガスの流れが比較的緩慢であつた。こ
のため、燃焼ゾーンで早くも焼却灰が溶融してし
まうことはなく、これに対する考慮もなされず、
プツシヤーの役目は、主として燃焼ゾーンまで焼
却灰を攪拌・移送することにあつた。

しかし、本発明者等が別途に提案している灰溶
融炉においては、燃焼ゾーンの熱密度が非常に高
められ、燃焼ゾーンで早くも焼却灰が溶融してし
まい、燃焼ゾーンの空気ノズルが溶融されてしま
う危険が頻発することとなつた。この灰溶融炉と
は、具体的には、炉体の通路内の途中に上方から
垂下させた堰を設け、この堰により形成される通
路の狭窄部を燃焼ガス速度を高める燃焼ゾーンと
し、焼却灰の移送方向にみて該狭窄部の手前側に
焼却灰の充填ゾーンを、該狭窄部の後側の狭窄部
より大きいフリーポートを形成するものである。

本発明の目的は、このように燃焼ゾーンの熱密
度を高めた灰溶融炉において、空気ノズルが溶融
されるのを防止するプツシヤー制御装置を提供す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のプツシヤー制御装置は、火床板を設け
た炉体通路内の途中に狭窄部を形成し、この狭窄
部及び該狭窄部の焼却灰の移送方向上流側におけ
る火床板上に空気ノズルを配置すると共に、この
狭窄部を燃焼ゾーンとして焼却灰の中の未燃焼炭
素を燃焼させ、その焼却灰を通路内の狭窄部に続
く火床板上の溶融ゾーンにて溶融させる灰溶融炉
において、焼却灰を火床板上に沿つて前記移送方
向上流側から溶融ゾーンまで移送可能な長さを有
するプツシヤーと、燃焼ゾーンの温度を検出する
温度センサと、該温度センサにより検知される燃
焼ゾーンの温度が焼却灰の溶融し始めた直後の温
度まで上昇したとき、その燃焼ゾーンの焼却灰を
空気ノズルの存在しない溶融ゾーンまで押し出す
ように前記プツシヤーのストローク長を制御する
コントローラとを設けたことを特徴とするもので
ある。

［作用］ コントローラは、温度センサにより常時燃焼ゾ
ーンの温度を監視しており、燃焼ゾーンの温度
が、焼却灰の溶融し始めた直後の温度まで上昇し
たときには、直ちにプツシヤーを作動させて、そ
の燃焼ゾーンで溶融し始めた焼却灰を、空気ノズ
ルの存在しない溶融ゾーンまで押し出させる。こ
の焼却灰の完全な溶融は溶融ゾーンでなされるの
で、燃焼ゾーンの空気ノズルは溶融から保護され
る。従つて、安定した操業が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。

第１図において、１は灰溶融炉であり、都市ご
みなどの固定廃棄物を焼却処理する機械式の焼却
炉（ストーカ式炉、回転キルン式など）の端部に
連設されており、焼却炉から排出される未燃焼炭
素を含んだ焼却残渣（焼却灰）２０を火床上に移
送させつつ燃焼させ、その熱で焼却灰２０を溶融
スラグ（溶湯）２１とする。

灰溶融炉１は耐火断熱材で覆つた炉体２を備え
ており、該炉体内部には下方に傾斜する通路３が
形成されている。炉体２の上部には、焼却炉から
の焼却灰２０を受け入れる導入口としてのホツパ
２ａが形成してあり、該ホツパは通路３の上流側
上部３ａと連通している。また、炉体２の下端は
スラグ排出通路１６と接続され、スラグ冷却水槽
へと続いている。燃焼排ガスは溶湯２１が流れる
のと同方向に、煙道１７よりブロワー（図示せ
ず）によつて吸引され排出される。

炉体２の通路３は、その途中に上壁より垂下さ
せて設けた堰４により、３つの領域に分かれてい
る。即ち、焼却灰２０の移送方向にみて堰４の手
前側に位置する焼却灰の充填ゾーン５と、堰４に
よつて狭窄されている通路部分である燃焼ゾーン
６と、堰４の直後より拡大せた通路部分であるフ
リーポート７とである。このように通路３の途中
に堰４を設けた理由は、充填ゾーン５の焼却灰を
燃焼させるに際し、その燃焼ガス（火炎）の通り
路を狭くして燃焼ガス速度を高め、これにより火
炎による熱密度（熱発生負荷）を高めて、焼却灰
２０の自燃焼熱のみによる溶融を促進させるため
である。充填ゾーン５及びフリーポート７の領域
の存在は、この火炎ないし燃焼ガスの高温な部分
の燃焼灰層に集中させ、燃焼溶融を促進させる有
効な手段となるものである。

本実施例では、火床板５が形成する火床の長さ
1800mmに対し、堰４は、それにより形成される通
路３の狭窄部（燃焼ゾーン６）の中心が、火床の
上部から400〜800mmの位置に来るように設けてあ
り、また、火床板５から堰４の下端までの狭窄部
の高さが100〜400mmになるように形成してある。
フリーポート７の大きさは、狭窄部の高さの倍以
上の高さにとつて比較的大きく形成し、また上壁
は平らに形成することが好ましい。フリーポート
７の高さが十分でなかつたりフリーポート７の上
壁に障害突起などがあると、火炎の流下速度が低
下し未溶融灰が増大するからである。

炉体２の通路３内には、炭化珪素等のセラミツ
クス製の複数個の火床板８が階段状に配設され、
傾斜した火床を形成している。各火床板８には、
棒状の炭化珪素発熱体から成る高温電気ヒータ９
が一体に組込まれている。１０は通路３の両側よ
り送り込んだ高温の燃焼空気を噴出させる空気ノ
ズル（散気管）であり、この空気ノズル１０は、
相隣接する火床板８同士の重ね合せ部に生ずる間
隙内に配設してある。この空気ノズル１０は、火
床板８上の全域に亘つて配置されるのではなく、
燃焼ゾーン６たる狭窄部及び該狭窄部から焼却灰
の移送方向上流側においてのみ配置され、フリー
ポート７の溶融ゾーンには配置されない。溶融ゾ
ーンにまで配置すると、溶融されてしまうからで
ある。

第２図及び第３図において、各火床板８は、溶
湯のまわり込みを阻止するための鍔部８１を有す
ると共に、火床板本体８０の下部には、ヒータ挿
入穴８４を穿設した絶縁材料から成るヒータ保護
体８３が一体に設けてある。８５は熱電対のため
の穴を示す。

各火床板８の上面８２には、溶湯を集めて流下
させるためのＶ字状に形成されている。具体的に
は、火床板のＶ字状の上面８２は、これに沿つて
移送されながら溶融処理される焼却灰２０から生
じる溶湯を中央の１箇所に集める傾斜案内面８２
ａと、集めた溶湯を焼却灰２０の移送方向に流下
させる谷部８２ａとから成る。

第１図に戻り、上記構成の各火床板８は、その
鍔部８１を焼却灰２０の移送方向下流側に位置さ
せ、順次に上側の火床板８の鍔部８１を相隣る下
側の火床板８に重ね合せ、以つて、階段状の炉床
を形成するように配列する。また、これら火床板
８は、階段状の炉床を形成した場合に、その各鍔
部８１の上角を結ぶ包絡線、即ち炉床の上面が一
定の傾斜角となるように配置する。一方、電気ヒ
ータ９は、ヒータ保護体８３の挿入穴８４に収め
た火床板８と一体化させ、これにより電気ヒータ
９を溶湯の流入から保護すると共に、内部から効
率よく火床板８を加熱するようにする。

電気ヒータ９の役目の第１は、火床板８を内部
から加熱し、その火床板８の表面からの放射熱に
よつて、燃焼ゾーン６に積層した焼却灰２０に、
その下面から着火熱を与えることにある。これ
は、空気ノズル１０によつて焼却灰の内部下面に
供給される高温空気とあいまつて、燃焼ゾーン６
において焼却灰層の内部下面からの燃焼、溶融を
行うことを意味し、従つて、最も高温を必要とす
る部分を焼却灰層で覆つて保温することになるの
で、熱損失が少なくなるものである。また電気ヒ
ータ９の他の役目は、充填ゾーンに在る焼却灰２
０、即ち次に燃える焼却灰２０を高温に予熱し、
燃焼溶融を促進すると共に、フリーポート７の溶
融帯における溶融スラグ即ち溶湯２１が炉体２内
で固着するのを防ぐことにある。

そこで、電気ヒータ９をグループ分けして火床
板８の温度を数区画に分けて制御する。この実施
例では、充填ゾーン５の予熱帯は900℃、通路の
狭窄部である燃焼ゾーン６の燃焼帯は1100℃、フ
リーポート７の溶融帯は1300℃、排出口（湯口部
８ｄ）は1350℃の如く温度制御する。このように
予熱帯、燃焼帯、溶湯帯及び湯口に分けて制御す
ることによつて、燃焼、溶融の適切な温度管理
と、加熱電力の節減が図れる。また、空気ノズル
１０からの燃焼用空気の吹き込み量も、空気供給
管１１からの供給圧を変えることにより、予熱帯
では20％、燃焼帯では60％の如く制御し、火床板
８の燃焼・溶融を効率的に行う。

一方、炉体２の上流側の端壁には、焼却灰２０
を火床板上８に沿つてその移送方向上流側からフ
リーポート７の溶融ゾーンまで移送可能な長さを
有する大プツシヤー１２と、この大プツシヤー１
２の先端から突没自在な細長い小プツシヤー１３
とが設けてある。

大プツシヤー１２は、主として充填ゾーン５及
び燃焼ゾーン６における焼却灰２０の攪拌・移送
を行うものである。しかし、燃焼ゾーン６の温度
が、焼却灰２０の溶融し始めた直後の温度まで上
昇したときには、後述するプツシヤーコントロー
ラ１５からの指示を受けて、直ちに作動され、そ
のストローク長が現在位置から溶融ゾーンまで伸
長され、その燃焼ゾーン６で溶融し始めた焼却灰
２０を、空気ノズル１０の存在しない溶融ゾーン
まで押し出させる。従つて、この焼却灰の完全な
溶融は溶融ゾーンでなされ、燃焼ゾーン６に存在
する空気ノズル１０が溶融される危険から保護さ
れる。この燃焼ゾーン６の温度の監視のため、炉
体通路３の堰４には、熱電対から成る温度センサ
１８が設けてあり、この温度センサ１８からの信
号はプツシヤーコントローラ１５に加えられてい
る。

小プツシヤー１３は、主としてフリーポート７
の溶融帯にある焼却灰２０中に、湯道となる穴を
空けるためのものである。小プツシヤー１３は、
その油圧シリンダーと共に大プツシヤー１２内に
収容され、その先細状の先端部１３ａが、火床板
８の中央の真上部を挿抜動作するように配設され
ている。小プツシヤー１３は、火床板８上に保護
膜となる溶湯の永久層を残すため、火床板８から
30〜50mm程浮かせて挿抜される。

大プツシヤー１２及び小プツシヤー１３には、
その突出し速度及び現在位置を検出する目的でエ
ンコーダ１４で付設してある。エンコーダ１４か
らの出力パルスは、コンピユータ（CPU）を内
蔵したプレツシヤーコントローラ１５に入力さ
れ、このコントローラ１５により、大小２つのプ
ツシヤー１２，１３が連係して制御される。

次に、上記構成の灰溶融炉の動作について説明
する。

都市ごみなどの固形廃棄物７は、図示してない
焼却炉に供給され、そこで助燃バーナで着火さ
れ、以後燃焼空気によつて自燃し、その焼却灰２
０が、ホツパー部２ａから灰溶融炉２に導入され
る。その際、焼却灰２０中には未燃炭素が残留す
るが、特にその量が７〜25重量％好ましくは10〜
20重量％の範囲に残留するよに、焼却炉内での燃
焼が制御される。具体的には、ごみの投入量、燃
焼用空気量及びストーカ式炉ではストーカの送り
速度、回転キルン式炉では、回転速度などを調節
することで残存させる。

未燃炭素を含んだ焼却灰２０は、ホツパー部２
ａを通つて溶融炉２内の火床板８上に積層し、充
填ゾーン５で約900℃に予熱されてから燃焼ゾー
ン６に移る。燃焼ゾーン６の火床板８の温度は、
通常は1100℃に制御されているので、焼却灰２０
の内部下面に位置する空気ノズル１０から吹き出
す高温の燃焼空気により、まず焼却灰２０の内部
下面の未燃炭素が着火し、焼却灰２０はその内部
から自燃する。この燃焼時に発生する火炎ないし
燃焼ガスは燃焼ゾーン６からフリーポート７に抜
けるが、堰４によつて燃焼ゾーン６が狭窄されて
いることから、燃焼ゾーン６における燃焼ガス速
度は高速となり、その熱密度が高くなる。即ち、
この高密度の自燃焼が焼却灰２０に集中され、熱
効率よく焼却灰２０が加熱溶融され、溶融スラグ
即ち溶湯２１となる。

この溶湯２１が火床板８上を流れるのには最低
1250℃を必要とするため、火床板８の温度は、既
に述べたように、フリーポート７の溶融帯で1300
℃更に湯口部（火床板８の最先端部）８ｄでは若
干高めの1350℃に制御され、炉内での溶湯の固着
化が防止される。

各火床板８上の溶湯２１は、Ｖ字状の傾斜案内
面８２ａ上を谷部８２ａに向つて進み谷部８２ａ
に集められた後、谷部８２ａに沿う一条の流れと
なつて湯口部８ｄへ流れる。溶湯は火床板８上の
１箇所に集中して流れ火床板８上に広がらないの
で、溶湯の流れは良好であり、平らな火床板の場
合のような固着の徴候を示さない。こうして火床
板８上を流れて湯口部８ｄから出た溶湯２１は、
スラグ排出通路１６を経てスラグ冷却水槽（図示
せず）に落ち、そこで冷却固化される。

大プツシヤー１２及び小プツシヤー１３は連係
動作により焼却灰２０の攪拌・移送を行い、以つ
て焼却灰２０の燃焼・溶融制御に寄与する。この
動作において、燃焼ゾーン６の焼却灰２０が溶融
し始めたときは、温度センサ１８からの信号に基
づき、プツシヤーコントローラ１５は、直ちに大
プツシヤー１２の作動ストローク長を伸長させ
る。溶融し始めた焼却灰２０は、空気ノズル１０
の存在しない溶融ゾーンに押し出され、そこで溶
融する。従つて燃焼ゾーン６の空気ノズル１０が
溶融から保護される。

また、大プツシヤー１２及び小プツシヤー１３
は焼却灰２０の架橋防止、溶融不適物の強制排出
を行う。詳述するに、コントローラ１５は、大プ
ツシヤー１２の送り出しに際し、エンコーダ１３
から発生される単位時間当りの出力パルス数（送
り出し速度）が所定値を下まわるかどうかを監視
し、所定値を下まわる場合には、スラグ固着の徴
候があると判断する。また、エンコーダ１３から
発生される単位時間当りの出力パルスがゼロ、即
ち大プツシヤー１２が停止した場合には、大プツ
シヤー１２が原位置から停止するまでの間にエン
コーダ１３から発生された出力パルス数の積算値
を予め定めた設定値と比較し、積算値がまだ設定
値に達していなければ、クリンカの発生が原因し
て停止したと判断する。そして、コントローラ１
５は、このようなクリンカを検出したときは、ク
リンカ発生部分の電気ヒータ９の通電を強めると
共に、大プツシヤー１２、小プツシヤー１３のコ
ンビネーシヨン動作により、固着スラグの剥離、
排出を行う。

一方、溶湯２１は未溶融灰が妨げとなつて流れ
出し難くいことが多い。溶融が滞留すると、火床
板８上での固着を招いたり、未溶融灰との伴流れ
を起したり、未溶融灰との混在によつて焼却灰層
への通気抵抗を増大させ、焼却灰の燃焼を阻害す
る。そこでコントローラ１５は、特にフリーポー
ト７の溶融帯においては、小プツシヤー１３を作
動させて、小プツシヤー１３を火床板８の中央の
直上部を挿抜させる。これにより火床板８と焼却
灰２０との間に湯道となる穴を開け、この湯道に
より溶融湯の流れを良くする。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、燃焼ゾーンの温度
が、焼却灰の溶融し始めた直後の温度まで上昇し
たときには、直ちにプツシヤーを作動させて、そ
の燃焼ゾーンで溶融し始めた焼却灰を、空気ノズ
ルの存在しない溶融ゾーンまで押し出させるもの
であるから、焼却灰の完全な溶融が燃焼ゾーンで
なされることがなく、従つて燃焼ゾーンの空気ノ
ズルが溶融される危険が回避される。よつて、燃
焼ゾーンを通る燃焼用ガスの流れを速めて熱密度
を高めた灰溶融炉において、安定した操業が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した灰溶融炉の実施例を
示す断面図、第２図はその火床板の正面図、第３
図はその側面図である。 図中、１は灰溶融炉、２は炉体、３は通路、４
は堰、５は充填ゾーン、６は燃焼ゾーン、７はフ
リーポート、８は火床板、９は電気ヒータ、１０
は空気ノズル、１２は大プツシヤー、１３は小プ
ツシヤー、１４はエンコーダ、１５はプツシヤー
コントローラ、１８は温度センサ、２０は焼却
灰、２１は溶湯を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 火床板を設けた炉体通路内の途中に狭窄部を
   形成し、この狭窄部及び該狭窄部の焼却灰の移送
   方向上流側における火床板上に空気ノズルを配置
   すると共に、この狭窄部を燃焼ゾーンとして焼却
   灰の中の未燃焼炭素を燃焼させ、その焼却灰を通
   路内の狭窄部に続く火床板上の溶融ゾーンにて溶
   融させる灰溶融炉において、焼却灰を火床板上に
   沿つて前記移送方向上流側から溶融ゾーンまで移
   送可能な長さを有するプツシヤーと、燃焼ゾーン
   の温度を検出する温度センサと、該温度センサに
   より検知される燃焼ゾーンの温度が焼却灰の溶融
   し始めた直後の温度まで上昇したとき、その燃焼
   ゾーンの焼却灰を空気ノズルの存在しない溶融ゾ
   ーンまで押し出すように前記プツシヤーのストロ
   ーク長を制御するコントローラとを設けたことを
   特徴とする灰溶融炉のプツシヤー制御装置。