JPH035611A - 廃棄物溶融炉 - 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。塊状炭素系可燃物質によって形成した高温炉
床において、都市ごみ、下水汚泥、各種産業廃棄物、又
はそれらを脱水乾燥、焼却や破砕処理等して得られた中
間処理物を溶融処理し、不燃物をスラグとして回収する
廃棄物溶融炉に関する。

〔従来の技術〕

典型的な廃棄物溶融炉では、塊状炭素系可燃物質として
、コークスを添加した都市ごみなどの廃棄物が竪型のシ
ャフト炉の頂部から装入され、炉内の乾燥帯、乾留ガス
化帯及び燃焼溶融帯を順次降下する。一方、羽目から酸
素含有ガスあるいは酸素富化ガスを炉内に吹き込み、コ
ークスや熱分解によって生じた炭素質を高温炉床におい
て高温度で燃焼させ、その燃焼熱によって不燃物が溶融
滓化しスラグが生成される。

この時スラグの粘性を下げる目的で、塩基度調整剤とし
て石灰石、又は珪石が廃棄物と共に炉頂から装入されて
いる。高温の燃焼排ガスは、シャフト内の廃棄物充填層
を対向流として上昇し、廃棄物を熱分解し、廃棄物中の
有機物は可燃性ガスとなって排出され、燃焼熱として回
収される。

又特公昭６３−４９１２８号公報で、次のものが発表さ
れている。これはシャフト炉の頂部の中央に廃葉物装入
筒を設け、下端をコークス充填域内に埋設し、廃棄物装
入筒の周囲にコークス装入口を配設し、更にその周囲に
排気管を配設しである。そして廃棄物は中央に、コーク
スは周囲を覆うように各別に装入され、排ガスによる廃
棄物充填域からのダスト吹上げを、コークスの抑え作用
で防止しようというものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら充填される塊状炭素系可燃物質が炉内では
安息角で分布するため、充填高さの低い周壁部の通気圧
損が小さく、炉内で半径方向に偏流が生じる。装入した
塊状炭素系可燃物質は、周壁部に粗粒、中央部に細粒が
分布する傾向をもち、粗粒部は細粒部より通気圧損が小
さ（、炉内での偏流がいっそう助長される。

これは炉内に装入した塊状炭素系可燃物質が、従前に装
入され安息位置した塊状炭素系可燃物質上を転がりなが
ら流入するためで、粗粒はどよく転がって周壁部の低い
部分へ到達する。これは炉内に空間を有することによっ
て生じる現象である。

偏流の結果、周辺のガス流れが多く中央のガス流れが少
ない不均一な流れの周辺流となり、炉内中央部では、廃
棄物と炭素系可燃物質の熱交換が低下し、炉の熱効率が
低下し、周辺部では排ガス温度が上昇し、空塔速度が大
となり、排ガスへの同伴ダスト量が増えるという欠点が
ある。

さらには廃棄物を装入するため、炉体中央に配設した廃
棄物装入筒には炭素系可燃物質を供給しないことから、
高温炉床の中央部には炭素系可燃物質が供給されにくく
、炭素系可燃物質のベツド高さが維持できず、溶融に必
要な発熱量が不足し、安定連続操業が困難になることが
ある。

この欠点を補うためには、燃料比を高めたり、酸素富化
率を上げたり、不経済な操業を強いられることになる。

本発明の目的は、炉内に不都合な偏流が生じるのを抑制
すること、及び高温炉床に於いて発熱量が不足する不都
合を解消した廃棄物溶融炉を提供する。

〔課題を解決するだめの手段］ 本発明の廃棄物溶融炉はその課題を解決するために、羽
口及び出湯口を設けたシャフト部の上に上部を拡大した
中空錐体を連接する。ついで該中空錐体内に塊状炭素系
可燃物質の充填域を形成させ、シャフト部中央に形成さ
れる高温炉床の上方から廃棄物と塊状炭素系可燃物質を
装入する装入筒を前記充填域に埋設して設ける。ついで
前記中空椎体の上部には複数の塊状炭素系可燃物質装入
口と複数の排ガス管を接続する。そしてその中空錐体上
部内面は塊状炭素系可燃物質の安息角、又は安息角以上
の角度に形成したものとした。

〔作　用〕

塊状炭素系可燃物質（以下炭素系可燃物という）を炭素
系可燃物装入口の中に充満させ、空にすることなしに炭
素系可燃物充填域に装入する。炭素系可燃物は充填域に
流入する際、前記装入口下の中空錐体上部を徐々に降下
位置する。この時中空椎体上部内面は炭素系可燃物の安
息角、又は安息角以上の角度に形成しているため、炉内
に空間が生じない。従って炭素系可燃物は転がること無
く流入充填される。そのため炉内に均一に分布し、粒度
偏析が生じず、通気圧損が均一となり、燃焼排ガスの偏
流が生じない。

排ガス管下端は、安息位置した炭素系可燃物の斜面に接
することになるので、充填高さは一定に保たれる。従っ
て排ガスの圧力損失も一定に保たれる。

中央の廃棄物装入筒からは、廃棄物と炭素系可燃物の一
部を交互に装入して、或いは混合装入して、廃棄物充填
域を形成させる。このため高温炉床には必要な炭素系可
燃物が供給され、発熱量不足にはならない。

〔実施例〕

以下図面を参照しながら実施例により本発明の特徴を具
体的に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の廃棄物溶融炉１の断面
図並びに廃棄物溶融処理システムを示す。

例えば、都市ごみ、下水汚泥の焼却灰等、灰分、不燃分
の多い場合の例である。

この廃棄物溶融炉１は、シャフト部１１に塊状炭素糸可
燃物質Ｂ（以下コークスを用いた例）が充填された高温
炉床１２を有し、その上方に、傾斜角度６０度の上部を
拡大した中空錐体１５を連接して、廃棄物Ａ、コークス
Ｂおよび石灰石Ｃの充填域１３と、コークスの充填域１
４を構成している。溶融炉内はこれら充填域１３．１４
で充満され、空間を有しない。

コークスの充填域１４部分の径は、燃焼排ガスの空塔速
度が低減するように羽口断面部径の３倍に拡大し、コー
クス充填域１４の上方周壁１６の周囲に、５０度の傾斜
をもった４本の排ガス管１７を等間隔に取り付けている
。燃焼排ガスＥは、該排ガス管１７より二次燃焼室２、
空気予熱器３、ガス冷却器４、集塵機５、洗煙装置６、
誘引送風機７、煙突８を経て排出される。

上述の傾斜角度や寸法比は、高炉用コークスの中塊を用
いた場合であって、用いられる塊状炭素系可燃物質、例
えば石油コークス、ピッチコークス、電極屑等によって
変更するのが好ましい。

前記中空錐体１５の上部には、塊状炭素系可燃物質装入
口１８（以下コークス装入口という）を４箇所設けてい
る。中空錐体１５の上部内面は、コークスの安息角以上
として４５度の角度に形成されていて、装入口１８に連
接している。

廃棄物ＡとコークスＢおよび石灰石Ｃを装入する装入筒
１９は、炉の中央に配設され、装入筒１９の下端はコー
クスの充填域１４の中に埋設されている。

装入筒１９からは廃棄物ＡとコークスＢの３０〜７０パ
ーセントを層状にして、或いは混合して装入する。

この時石灰石Ｃが、廃棄物と共に装入筒から装入される
。排ガス管１７とコークス装入口１８の数は、廃棄物溶
融炉の規模や炉の周辺の設備レイアウトの条件によって
最適な複数の組み合わせが選定される。

又シャフト部１１には、炉内のコークスを燃焼させて高
温雰囲気の火格子を形成するように、押し込み送風機９
がら空気予熱器３を経て、予熱された酸素含有ガス（以
下送風空気Ｄ）を吹き込む８本の下段送風空気吹き込み
羽目２０と、周辺コークスを予熱し高温雰囲気を拡大す
る目的で、８本の上段送風空気吹き込み羽口２１を下段
送風空気吹き込み羽口２０の中間に対称的に配置してい
る。羽口２０．２１は上下２段にせず１段で構成しても
差支えはない。

さらにシャフト部１１の下方炉底部には、廃棄物の灰分
、不燃分やコークス、石灰石の灰分が高温で溶融、混合
され塩基度調整が行われた溶融スラグを排出する出湯口
２２を設けている。

廃棄物Ａは装入筒１９内を降下し、充填域１３を形成す
るようになる。この過程で廃棄物を装入筒１９内に５０
０〜８００ｍｍ堆積させ、燃焼排ガス温度を約２５０°
Ｃに保ち、この状態で廃棄物は装入筒の下段レベルの中
央では７００〜１０００°Ｃに達している。高温炉床１
２に達する頃には、赤熱コークスからの輻射熱とコーク
スの燃焼による高温燃焼排ガスによって、灰分、不燃分
はコークスの火格子の空隙を急速に軟化、溶融、溶流、
滴下を始める。

コークス装入口１８から装入されるコークスはコークス
の充填域１４を形成し、ここで排ガス管１７に排出され
る燃焼排ガスと降下しながら熱交換が行われ、コークス
は徐々に温度を高め上段送風空気吹き込み羽口に到達す
る時には、下方から上昇する燃焼排ガス中のＣＯガスの
一部を優先的に燃焼して、得られた熱でさらに高温に加
熱される。この部位では、上述のように灰分、不燃分の
軟化、溶融が開始されており、上昇ガスは比較的通過し
にくい状況にな、ている。周壁側にはリング状のコーク
ス層が形成されており、上昇ガスは通気性の良好なこの
部分を通過するようになる。この時上昇ガスの流速は、
円周方向では均一な流れが維持されており流速が高めら
れることから、充填域１３．１４の境界部では熱伝達が
促進される。

さらに高温炉床１２では、中央の装入筒内に供給される
コークスによってコークスベツドが維持されており、下
段送風空気吹き込み羽口２０からの送風予熱空気により
、高温のコークス火格子が安定的に維持される。

本実施例の炉内充填高さは約１．８ｍで、充填層の通気
圧損は２００〜３００ｍｍ水柱であり、出湯口からの噴
出ガスは大気に解放した状態で１５０〜２００胴の火炎
長さをもって燃焼される。

又上段送風空気吹き込み羽口２１に送風空気りの１０〜
２０パーセントの量を吹き込むと、コークス燃料比を下
げる上で効果的で、且つ溶融スラグを高温にし、安定し
た出湯スラグが得られた。

第２図は第２の実施例を示す。本実施例の廃棄物溶融炉
１において、装入筒１９からも排ガスを排出させてもよ
い。又各排ガス管１７には夫々排ガス管排ガス流量調節
弁２６を設置してもよい。更に装入筒１９にも装入筒排
ガス流量調節弁２５を設置してもよい。

又装入筒１９を、駆動装置２３を用いて伸縮継手２４で
ガスシールを行いながら上下に可動させるように構成し
てもよい。

各々の排ガス流路の途中に流量調節弁２５．２６を設け
ることによって、廃棄物の種類、性状、嵩比重、水分等
に応じて装入筒１９内の排ガス流量の可変が可能となり
、廃棄物の乾燥、予熱、乾留ガス化等が促進され、−層
炉の熱効率を高めると共に、装入筒１９内の通気圧損を
低く抑え、排ガス温度も２５０〜４００°Ｃ程度に維持
できる充填高さが調整可能で、さらにはダスト飛散の少
ない空塔速度に制御が可能となる。

装入筒１９の下端レベルは、高温炉床１２の上方で温度
が約７００〜１０００°Ｃの位置に保持することが廃棄
物の降下を安定させ、周辺の塊状炭素系可燃物質の充填
圧を抑え、積極的な降下を抑制できる。

そのため、操業条件に見合って前記の温度条件になるよ
う装入筒を上下に可変すれば、燃料比を低減した最適な
炉内のヒートパターンを形成することが可能となる。

又装入筒１９を上下に可動させると、周辺コークスの降
下量を規制でき、中央廃棄物の降下を促進する効果があ
り、処理量の増加、燃料比の低減に有効に作用する。時
には炉況が悪化する徴候がある場合には、高めのレベル
で上下動させ、周辺コークスを強制的に炉下部に供給す
る手段として活用できる利点をもっている。

第３図は更に別の態様の第３の実施例を示している。こ
れは４箇所のコークス装入口１８と、４本の排ガス管１
７の配置を逆にして構成した実施例である。こうするこ
とによって装置レイアウトの自由度が上がる。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明は、塊状炭素系可燃物質は炉
内に空間を生ずることなく均一に分布し、偏流を生じな
い。また燃焼排ガスは均一流れとなり、塊状炭素系可燃
物質の高温炉床が均一に確保され、熱効率が向上する。

さらに排ガスの圧力損失も一定に維持できるため、出湯
口からの噴出ガス量の変動が少なく、酸素含有ガス吹き
込み圧力も１０００ｍｍ水柱以下に低減でき、炉内圧力
変動も小さいため、溶融スラグを連続的に安定して出湯
できる。従って発熱量不足を招かぬため、燃料比を高め
ることもなく高温炉床が均一に確保され、安定した操業
ができる等の効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例であり、第１図は第１
の実施例の廃棄物溶融炉の断面および処理システムを示
す図面、第２図は第２の実施例を示す図面、第３図は第
３の実施例を示す図面である。 Ａ・・・廃棄物、Ｂ・・・コークス、Ｃ・・・石灰石、
Ｄ・・・送風空気、Ｅ・・・燃焼排ガス、１・・・廃棄
物溶融炉、２・・・二次燃焼室、３・・・空気予熱器、
４・・・ガス冷却器、５・・・集塵機、６・・・洗煙装
置、７・・・誘引送風機、８・・・煙突、９・・・押し
込み送風機、１１・・・シャフト部、１２・・・高温炉
床、１３・・・廃棄物、コークス、石灰石の充填域、１
４・・・コークスの充填域、１５・・・中空錐体、１６
・・・上方周壁、１７・・・排ガス管、１８・・・コー
クス装入口、１９・・・装入筒、２０．２１・・・送風
空気吹き込み羽口、２２・・・出湯口、２３・・・駆動
装置、２４・・・伸縮継手、２５．２６・・・排ガス流
量調節弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 羽口及び出湯口を設けたシャフト部と、その上に上部を
   拡大した中空錐体を連接し、該中空錐体内に塊状炭素系
   可燃物質の充填域を形成させ、シャフト部中央に形成さ
   れる高温炉床の上方から廃棄物と塊状炭素系可燃物質を
   装入する装入筒を前記充填域に埋設して設け、前記中空
   錐体の上部には複数の塊状炭素系可燃物質装入口と複数
   の排ガス管を接続すると共に、中空錐体上部内面は塊状
   炭素系可燃物質の安息角、又は安息角以上の角度に形成
   したことを特徴とする廃棄物溶融炉。