JPH0195212A - 灰溶融炉 - 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、都市ごみ、産業廃棄物などの固形廃棄物の焼
却残液（焼却灰）を、炉体の通路内に形成した火床上に
移送させつつ、その焼却灰中の未燃焼炭素を燃焼させて
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、焼却炉から排出される焼却灰を、炉体の通路内に
形成した火床上に移送させつつ、焼却灰に空気を供給し
て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処理する灰溶融炉が知られ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、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
して構成されているため、燃焼ガス（火炎）の高温な部
分を焼却灰層に集中させることができず、火炎のもつ顕
熱を十分に利用し尽すことができないでいた。

本発明の目的は、火炎のもつ顕熱を十分に利用し燃焼・
溶融を促進させた灰溶融炉を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、炉体の通路内に形成した火床上に焼却灰を移
送させつつ、その焼却灰中の未燃焼炭素を燃焼させて溶
融処理する灰溶融炉において、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、該狭窄部の後側に狭窄部より大きいフリーポ
ートを形成したことを特徴とするものである。

［作用］ 炉体の通路は、その途中の狭窄部が燃焼ゾーン、その手
前側が焼却灰の充填ゾーン、後側がフリーポートとなっ
ているため、燃焼ゾーンを通る燃焼ガスの流れが速くな
り、その熱密度が高くなる。即ち、燃焼ゾーンにおいて
、火炎および燃焼ガスの高温な部分が焼却灰層に集中し
て熱効率が上り、燃焼・溶融が促進される。

［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
固形廃棄物を焼却処理する機械式の焼却炉（ストーカ式
炉、回転ギルン式など）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
）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は耐火断熱材で覆った炉体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を受は入
れる導入口としてのホッパ２ａが形成してあり、該ホッ
パは通路３の上流側上部３ａと連通している。また、炉
体２の下端はスラブ排出通路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／１ｉ２１が流
れるのと同方向に、煙道１７よりブロワ−（図示せず）
によっ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によって狭窄されている通路部分
である燃焼ゾーン６と、堰４の直後より拡大させた通路
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
スの高温な部分を焼却灰層に集中させ、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１８００
ｍｍ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）の中慣が、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１００〜４
００ｍｍになるように形成しである。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って比較的
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ったりフリー
ポート７の土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ックス製の
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。１
０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１
０は、相隣接する火床板８同士の重ね合せ部に生ずる間
隔内に配設しである。

巳 第２図及び第３″＆とおいて、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が一体に設けである
。８５は電熱対のための穴を示す。

各火床板８の上面８２は、溶湯を集めて流下させるため
７字状に形成されている。具体的には、火床板の７字状
の上面８２は、これに沿っ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８２ａ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Ｌ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、以って階段状の火床を形成するように配列する。ま
た、これら火床板８は１階段状の火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に収めて火床板
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β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って、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ｌＯによって焼
却灰の内部下面に供給される高温空気とあいまって、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、従って、最も高温を必要とする
部分を焼却灰層で覆っ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２０、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ともに
、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ｑ（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、溶融帯及
び湯口部に分けて制御制御することによって、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、灰８の燃
焼中溶融を効率的に行う。

一方、炉体２の上流側の端壁には、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
行う大プッシャー１２と、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
の細長い小プッシャー１３とが設けである。小プッシャ
ー１３は、その油圧シリンダーと共に大プッシャー１２
内に収容され、その先細状の先端部１３ａが、火床板８
の中央の直上部を挿抜動作するように配設されている。

小プッシャー１３を火床板８から浮かせて挿抜させ、火
床板８上に摺動させていない理由は、火床板８上に溶湯
の永久層を残し、火床板８の保護膜を作るためである。

しかし、あまり小プッシャー１３を火床板８から離しす
ぎると、火床板８と焼却灰との間に空けられる穴が湯道
として機能しなくなるので、適度な間隙としなければな
らない、この間隙は、第１図の実施例の場合・　３０〜
５０ｍｍの間隙とするのが良好であった。このときの小
プッシャー１３の径は５０〜１００ｍｍ程度としたが、
湯道を確保するには細い方が好ましい、　　　。

大プッシャー１２及び小プッシャー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が
付設しである。エンコーダ１４からの出力パルスは、コ
ンピュータ（ｃｐｕ）を内蔵したプレ７シヤーコントロ
ー“う１５に入力され、このコントローラ１５により、
大小２つのプッシャー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１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
によって自燃し、その焼却灰２０が、ホッパ一部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うに、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、ホッパ一部２ａを通っ
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によって燃焼ゾーン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、この高密度の自然焼熱が焼
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、７字状の傾斜案内面８２ａ
上を谷部８２ａに向って進み谷部８２ａに集められた後
、谷部８２ａに沿う一条の流れとなって湯口部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。

大プッシャー１２及び小プッシャー１３は連係動作によ
り焼却灰２０の攪拌・移送を行い、以って焼却灰２０の
燃焼ｅ溶融制御に寄与すると共に、焼却灰２０の架橋防
止、溶融不適物の強制排出を行う、このとき、送り出し
た大プッシャー１２が規定ストローク長に達する前にお
いて停止した場合には、通路３内にタリンカ（固着スラ
グ）が発生したと考えられる。また、大プッシャー１２
の送り出し速度が規定速度より遅れた場合には、通路３
内にスラグ固着の徴候即ちタリンカが発生しつつあると
考えられる。

そこで、コントローラ１５は、大プッシャー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数がゼロ、即ち
大プッシャー１２が停止した場合には、大プッシャー１
２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、タリ
ンカの発生が原因して停止Ｉニジたと判断する。そして
、コントローラ１５は、このようなタリンカを検出した
ときは、タリンカ発生部分の電気ヒータ９の通電を強め
ると共に、大プッシャー１２、小プリシャー１３のコン
ビネーシ璽ン動作により、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って流れ出し難く
いことが多い、溶融が滞留すると、火床板８Ｊ１ｍ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
融灰との混在によっ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、小プッシャ
ー１３を作動させて、小プッシャー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空け、この湯道により溶湯
の流れを良くする。

上記実施例では、複数個の火床板８により炉床を形成し
た灰溶融炉について説明したが、−板の平らな火床板を
利用した灰溶融炉や、更にはオイルバーナ等の熱で溶融
する灰溶融炉にあっても、堰４を設けて燃焼ゾーン６の
燃焼ガス速度を高めることにより、そこの熱密度を高め
、熱効率を増大させることができるものである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、炉体の通路の途中に狭窄部を
形成し、ここを燃焼ゾーン、その手前側を焼却灰の充填
ゾーン、後側をフリーポートとするものであるため、燃
焼ゾーンを通る火炎の流れが速くなり、その熱密度が高
くなる。即ち、燃焼ゾーンにおいて、火炎および燃焼ガ
スの高温な部分が焼却灰層に集中され、火炎のもつ顕熱
が十分に利用されて熱効率が上り、燃焼・溶融が促進さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の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、ｌ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
大プッシャー、１３は小プッシャー、１４はエンコーダ
、１５はプッシャーコントローラ、２０は焼却灰、２１
は溶湯を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉体の通路内に形成した火床上に焼却灰を移送させつつ
   、その焼却灰中の未燃焼炭素を燃焼させて溶融処理する
   灰溶融炉において、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、
   該狭窄部の後側に狭窄部より大きいフリーポートを形成
   したことを特徴とする灰溶融炉。