JP2005241202A

JP2005241202A - 灰溶融設備

Info

Publication number: JP2005241202A
Application number: JP2004053897A
Authority: JP
Inventors: Naoto Yoshinari; 直人吉成; Noriyuki Iwamoto; 典之岩本; Toshiyuki Suzuki; 俊行鈴木; Atsuo Oyama; 篤生大山; Shuhei Osako; 修平大迫
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】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、さらには、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。
【解決手段】灰投入口１５から炉体１２内に投入された灰Ｘを溶融して溶融スラグＳとする灰溶融炉１０と、灰溶融炉１０に一端２１ａが接続され、炉体１２内にて発生した排ガスＧを導く煙道２１とを有する灰溶融設備１であって、煙道２１は、灰溶融炉１０に接続された一端２１ａから他端２１ｂへ向かって下方へ傾斜されて設置されると共に、炉体１２から送り込まれる排ガスＧを加熱する加熱部２２を備える。
【選択図】図１

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１１００℃台）が低い。これに対して、灰溶融炉内は、１２００℃以上と高温になるため、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、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、煙道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、荷電した電流の溶融スラグ上の溶融塩層への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、さらには、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。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、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、さらには、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、前記炉体内にて発生した排ガスを導く煙道とを有する灰溶融設備であって、前記煙道は、前記灰溶融炉に接続された一端から他端へ向かって下方へ傾斜されて設置されると共に、前記炉体から送り込まれる排ガスを加熱する加熱部を備えてい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、下方へ向かって傾斜させ、さらに、炉体から送り込まれる排ガスを加熱する加熱部を備えたので、煙道へ送り込まれる排ガス中の塩素化合物は加熱部によって昇温されることにより固化されずに液体の状態にて、傾斜させた煙道に沿って確実に灰溶融炉から送り出される。
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、前記加熱部が、前記煙道に設けたバーナであることを特徴とする。
これにより、煙道を通る際に温度が下がる塩素化合物が、バーナによって昇温されて固化することなく確実に液体状態に維持される。

さらに、前記加熱部が、灰を溶融して溶融スラグとする前記灰溶融炉であることを特徴とする。
これにより、煙道を通る際に温度が下がる塩素化合物が、灰溶融炉からの熱により昇温されて固化することなく確実に液体状態に維持される。

また、前記加熱部が、排ガスを７００℃〜１１００℃にすることを特徴とする。
このように、排ガスを７００℃〜１１００℃にすることにより、塩素化合物が確実に液体の状態とされて煙道に沿って流される。

さらに、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、液体の状態の塩素化合物が煙道に沿って確実に下流側へ流されて炉体内への逆流が防止される。

また、前記煙道の他端が前記排ガスに含有していた塩素化合物を排出する排出部に接続されていることを特徴とする。
これにより、煙道を流された液体状の塩素化合物が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、炉体から送り込まれる排ガスを加熱する加熱部を備えたので、煙道へ送り込まれる排ガス中の塩素化合物を加熱部によって昇温させることにより、固化させずに液体の状態にて、傾斜させた煙道に沿って確実に灰溶融炉から送り出すことができる。
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、円滑かつ安定した灰溶融を可能とし、投入電力を灰溶融に有効に用いることができ、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、バーナ（加熱部）２２が設けられている。このバーナ２２は、煙道２１内へ火炎を噴射し、炉体１２から煙道２１へ送り込まれる排ガスＧを加熱して７００℃〜１１００℃にして排ガスＧに含有する塩素化合物Ｚを液体の状態に維持するものである。

煙道２１は、その他端２１ｂが、排出装置（排出部）２３に接続されている。排出装置２３は、その下方に底部の開口部を開閉させるカットゲート２４を有している。そして、この排出装置２３は、カットゲート２４によって底部の開口部を開口させることにより、煙道２１から送り込まれる液状の塩素化合物Ｚを、下方に設置された溶融物受けコンテナ２５へ送り込む。

排出装置２３には、その上端部に管路２６が接続されており、排出装置２３へ送り込まれた排ガスＧが、管路２６を介して排出され、この管路２６に接続されたガス冷却塔２７へ送り込まれる。
ガス冷却塔２７は、その上方側に冷却スプレー２８を備えており、この冷却スプレー２８から冷却水Ｗを噴出させることにより、ガス冷却塔２７に送りこまれた排ガスＧを冷却水Ｗによって冷却するとともに含有する煤塵を固化させて除去する。
また、ガス冷却塔２７には、その側部に管路２９が接続されており、ガス冷却塔２７へ送り込まれ、冷却されるとともに含有する煤塵が除去された排ガスＧが、管路２９を介して排出され、例えば、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から揮散して塩素化合物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。
そして、煙道２１に設けられたバーナ２２によって煙道２１内が加熱される。これにより、煙道２１に送り込まれた排ガスＧが煙道２１内にて昇温され、排ガスＧに含まれる塩素化合物Ｚが７００℃〜１１００℃に加熱される。つまり、排ガスＧに含まれる塩素化合物Ｚは、煙道２１内に送り込まれた際に、煙道２１内にて冷却されて固化することなく、バーナ２２によって昇温されて液体の状態に留まる。
そして、この液体状の塩素化合物Ｚは、下方へ傾斜された煙道２１内を、その傾斜方向へ流され、排ガスＧとともに排出装置２３内へ送り込まれる。

その後、排出装置２３では、液体状の塩素化合物Ｚが底部に貯留される。そして、この排出装置２３の底部に貯留された液体状の塩素化合物Ｚは、カットゲート２４によって排出装置２３の底部の開口部を開口することにより、下方に設置された溶融物受けコンテナ２５へ送り込まれて回収される。
また、排出装置２３へ送り込まれた排ガスＧは、上端部の管路２６を介して下流側のガス冷却塔２７へ送り込まれる。
そして、このガス冷却塔２７へ送り込まれた排ガスＧは、冷却スプレー２８から噴出される冷却水Ｗによって冷却されるとともに含有する煤塵が除去され、管路２９を介して下流側のガス処理装置などへ送り込まれる。

このように、上記実施形態に係る灰溶融設備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、炉体１２から送り込まれる排ガスＧを加熱するバーナ２２を備えたので、排ガスＧ中の塩素化合物Ｚを昇温させることにより、固化させずに液体の状態に維持して、傾斜させた煙道２１に沿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なり、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、円滑かつ安定した灰溶融を可能とし、投入電力を灰溶融に有効に用いることができ、また、溶融スラグＳの品質向上を図ることができる。

また、バーナ２２によって排ガスＧを７００℃〜１１００℃にすることにより、塩素化合物Ｚが確実に液体の状態として煙道２１に沿って流すことができる。
しかも、煙道２１を４５°以上に下方へ傾斜させたので、液体状の塩素化合物Ｚを確実に下流側へ流して炉体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を排出装置２３に接続したので、排ガスＧに含まれる液体状の塩素化合物Ｚを確実に排出して回収することができる。

なお、排ガスＧを加熱する装置としては、バーナ２２に限らず他のものでも良く、例えば、灰を溶融して溶融スラグＳとする灰溶融炉１０自体を加熱装置としても良い。つまり、煙道２１を通る際に温度が下がる塩素化合物Ｚを、灰溶融炉１０からの熱により昇温させることにより、塩素化合物Ｚを固化させることなく確実に液体状態に維持させることができる。

また、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灰溶融炉設備
１０灰溶融炉（加熱部）
１２炉体
１５灰投入口
２１煙道
２１ａ一端
２１ｂ他端
２２バーナ（加熱部）
２３排出装置（排出部）
Ｘ灰
Ｓ溶融スラグ
Ｇ排ガス
Ｚ塩素化合物

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、前記炉体内にて発生した排ガスを導く煙道とを有する灰溶融設備であって、
前記煙道は、前記灰溶融炉に接続された一端から他端へ向かって下方へ傾斜されて設置されると共に、前記炉体から送り込まれる排ガスを加熱する加熱部を備えていることを特徴とする灰溶融設備。
前記加熱部は、前記煙道に設けたバーナであることを特徴とする請求項１に記載の灰溶融設備。
前記加熱部は、灰を溶融して溶融スラグとする前記灰溶融炉であることを特徴とする請求項１に記載の灰溶融設備。
前記加熱部は、排ガスを７００℃〜１１００℃にすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項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から４のいずれか１項に記載の灰溶融設備。
前記煙道は、その他端が前記排ガスに含有していた塩素化合物を排出する排出部に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の灰溶融設備。