JPH0372889B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焼却炉から排出される焼却残渣を溶
融処理する焼却残渣の処理装置に係り、特に焼却
残渣中の未燃炭素の燃焼促進を図ると共に、溶融
スラグの炉壁等への付着固化を防止することがで
きる焼却残渣処理装置に関する。

一般に、都市ゴミ、産業廃棄物は焼却処理され
るが、排出される焼却残渣は通常埋立処分されて
いる。

ところで、この埋立処分においては、埋立地の
確保や浸水活水化対策等の点より大きな社会問題
が発生している。

そこで、最近にあつては、これら問題点を一挙
に解決して無公害化できる焼却残渣の溶融固化処
理方法が開発されるに至つている。

この処理方法を第１図に基づいて説明すると、
１はストーカ式炉、回転キルン式炉などの焼却炉
であり、この中で都市ゴミ等の廃棄物Ｍが導入さ
れる燃焼用空気２により焼却処理される。

排出された焼却残渣Ｎは焼却残渣処理装置３の
溶融炉４内へ導入され、これに残留する未燃炭素
を溶融炉入口にて供給する燃焼用空気５で燃焼し
て、この燃焼熱でもつて灰を加熱溶融する。この
溶融スラグ６は炉床７を斜め下方へ流下しつつ排
出端８から所定形状の塊となつてこの下方に位置
されたスラグ冷却水槽９内に順次落下し、冷却処
理されて塊状の固形物が生成される。

ところで、この種従来例にあつては、溶融炉入
口にて燃焼用空気５を供給して未燃炭素を燃焼す
ることとしているため、炉床７を流れる溶融スラ
グ６に充分な熱量が供給されずこのスラグが炉床
７に付着固化して炉内を閉塞する問題があつた。
また、この現象は炉床７のみならず炉壁にも現わ
れ、付着固化したスラグを除去するために操業を
中断せざるを得ないばかりか、強固に付着するた
めに除去作業に多大な時間と、労力を必要としな
ければならなかつた。

このため、燃焼温度を高めて溶融スラグの固化
を防止すべく空気に代えて酸素を供給することも
行なわれてはいるが、この場合には酸素発生器の
消費電力が大きく、且つこの取り扱いも容易では
なかつた。

一方、上記従来例の外に、焼却残渣の表面に、
油バーナーによる火炎を直接照射して溶融させた
り、或いは、焼却残渣や溶融スラグ中に電極を挿
入してジユール熱によりこれを溶融することも行
われてはいるが、油バーナによる方法は表面部た
る溶融高温部が露出しているため放射熱による熱
損失が大きく、更に、溶融スラグの熱伝導率が悪
いことから必然的に油の消費量が増大し、ランニ
ングコストが上昇していた。また、ジユール熱に
よる方法は残渣中の未燃炭素を燃料として使用で
きないので電力消費量が増大し、実用には適して
いない。

本発明は以上のような問題点に着目し、これを
有効に解決すべく創案されたものである。

本発明の目的は、排出される焼却残渣が自重で
流下して移動層を形成するための傾斜した炉床を
有する溶融炉と、その炉床により形成される焼却
残渣の移動層中に燃焼用空気を供給して未燃炭素
を燃焼させる燃焼用空気供給手段と、上記炉床の
裏側に設けられ、炉床を加熱する加熱手段とを設
けるようにし、もつて残渣層により保温しつつ層
内部より燃焼溶融させて燃料費の大幅な削減を図
ると共に、溶融スラグの炉床等への付着固化を防
止して連続運転がなし得る焼却残渣処理装置を提
供するにある。

以下に、本発明の好適一実施例を添付図面に基
づいて詳述する。

まず、第２図は本発明に係る処理装置の第１実
施例を示す縦断面図である。

図示する如く焼却残渣処理装置は焼却炉から排
出される焼却残渣Ｎ中の未燃炭素を燃焼させて溶
融処理する溶融炉１０と、この溶融炉１０内に移
送される焼却残渣Ｎの移動層１１中に燃焼用空気
を供給する燃焼用空気供給手段１２と、上記移動
層１１を加熱する加熱手段１３とより主に構成さ
れている。

上記溶融炉１０はその外殻が耐火レンガ等によ
り構成されたほぼ筒体状のケーシング１４として
形成され、その上部一端には、焼却炉１の残渣排
出口に連結させるべく上方に拡開されたホツパー
すなわち焼却残渣導入口１５が形成されている
（第１図参照）。この溶融炉１０は、この中に移送
される焼却残渣乃至溶融スラグの移送方向に沿つ
て所定の角度で下方に傾斜され、これら移動層１
１が自重でもつて流下し得るようになつている。

上記ケーシング１４の下部他端には、生成され
た溶融スラグを排出すべく鉛直方向に延出された
溶融スラグ排出通路１６が連結されると共に、こ
の通路の下端部には塊状になつて落下してくる溶
融スラグを冷却固化するためのスラグ冷却水槽９
が設けられている（第１図参照）。

そして、上記排出通路１６の途中にはこれより
分岐させてやや上方に傾斜された煙道１７が設け
られており、燃焼排ガスをブロワ１８により吸引
しつつ排ガス冷却器１９にて冷却して大気中へ放
出するようになつている。

このように構成された溶融炉１０内の底部には
第３図拡大図にも示す如くその傾斜方向乃至残渣
の移送方向に沿つて多数の火床板２０…が設けら
れている。この火床板２０は短冊状に成型された
耐火性のセラミツクスよりなり、傾斜方向に相隣
接する火床板同士の端部を、上下に所定の間隙を
隔てて重ね合わせて全体の火床板２０が布設され
ており、全体として炉床２１を形成している。

この火床板２０の下端部の下面（裏側）には、
傾斜方向に隣接した火床板２０の上端部の上面と
当接して上記間隙を保持するための支持部材２２
が設けられている。

これら火床板２０の両端は炉の側壁に、その傾
斜角を可変自在に支持されており、焼却残渣の移
動層の速度調査をしうるようになつている。

そして、これら各火床板２０の裏側にはその長
手方向に沿つて本発明の特長とする加熱手段１３
が設けられている。この加熱手段は発熱体２３
と、これを被う発熱体保護ケース２４とにより構
成されている。発熱体２３は、溶融スラグの固化
を防止すべく高温度が必要とされるため例えば炭
化珪素等を棒状に成型したものより成り、これに
電流を通ずることにより金属発熱体（ニクロム線
など）では得られない高温度が得られ、火床板２
０上に移送される移動層１１乃至溶融スラグを加
熱してこれが固化することを防止し得るようにな
つている。この発熱体２３としては溶融スラグの
融点以上の高温を出し得るならば、上記炭化珪素
よりなるものに限定されるものではない。また、
上記火床板２０もスラグの溶融温度以上の部材
（セラミツクス等）で構成されているのは勿論で
ある。

そして、各発熱体２３はこれより所定間隔だけ
隔てて断面半円形状の前記発熱体保護ケース２４
により被われており、この保護ケース２４はその
上端部を上記火床板２０の下側面に取付けて、こ
れに一体的に固定されている。上記発熱体２３の
劣化を防止するためには、発熱体保護ケース２４
内を密閉空間構造とし、これに窒素等の不活性ガ
スを封入するのがよい。

そして、炉底板２５の上側面２５ａにはこれよ
り上記各保護ケース２４に向けて斜め上方に延出
され且つその上端部が上記保護ケース２４の外側
面に摺接する複数の仕切壁２６が設けられてお
り、火床板２０の下部空間をその長手方向に多数
に区画分割形成して風箱２７を構成している。

これら各風箱２７内には途中に開閉弁２８及び
オリフイス２９を介設した燃焼用空気供給管３０
が炉底板２５を貫通して挿入されており、この空
気供給管３０と風箱２７とにより燃焼用空気供給
手段１２を構成している。すなわち、この風箱２
７内に導入された加熱燃焼用空気は火床板２０の
重ね合わせ部に形成される間隙すなわち燃焼用空
気噴射口３１から移動層中に供給されることにな
る。

尚、上記実施例にあつては、火床板２０の傾斜
角を可変構造としたことから、保護ケース２４を
仕切壁２６に対して摺動可能とするためにこの外
側面と仕切壁２６の上端部とを摺接させる構造と
したが、火床板２０の傾斜角を固定構造にすれ
ば、仕切壁２６と保護ケース２４とを接続固定
し、この強度を増すようにしてもよい。

以上のように構成された本発明の作用について
述べる。

まず、第１図及び第２図に示す如く都市ごみ等
の産業廃棄物Ｍは投入口から焼却炉１内へ供給さ
れ、この中で通常の燃焼がなされた後、発生した
焼却残渣は焼却炉１の端部に連設した溶融炉４の
焼却残渣導入口１５内へ供給される。燃焼に際し
ては、残渣中に未燃炭素が７〜25％好ましく10〜
20％の範囲に残存するように炉内の燃焼を制御す
る。具体的にはごみの投入量、燃焼用空気量およ
びストーカ式ではストーカの送り速度、回転キル
ン式では回転速度などを調節することにより燃焼
制御を行う。

第２図及び第３図に示す如く未燃炭素を含んだ
焼却残渣Ｎは溶融炉１０内の火底板２０上に積層
し、この上を移動層１１となつて傾斜方向へ流下
する。

一方、燃焼用空気供給管３０を介して風箱２７
内へ供給された高温の燃焼用空気は火床板２０の
重ね合わせ部に形成された燃焼用空気噴射口３１
から上記移動層中へ供給され、これにより未燃炭
素が燃焼してこの時発生する熱により焼却灰が溶
融される。このように残渣の下部より並列的に且
つ直接移動層中へ空気を供給するので残渣の内部
から燃焼することができ、且つ熱放射も少なく燃
焼熱を層内に保持して溶融化に有効に寄与させる
ことができる。この溶融スラグは、発熱体２３に
より高温にすなわち溶融スラグの融点以上に加熱
された火床板２０上を自重でもつて流れ、下端排
出端より所定の大きさの溶融スラグとなつて溶融
スラグ排出通路１６内を落下して行き、スラグ冷
却水槽９内にて冷却固化される。そして、燃焼排
ガスは溶融スラグが流出すると同方向にブロワ１
８により吸引され、火床板の排出端の冷却を防止
しつつ煙道１７より排出される。このように、溶
融スラグは未燃炭素が燃えつきた後であつても、
融点以上に加熱された火床板２０から常時熱量の
供給を受けて溶融状態が保持されているのでこれ
が、炉床２１や炉壁に付着固化することなく炉床
２１を流下する。また、炉床２１に溶融スラグが
付着固化したとしても、炉床２１が加熱されてい
るため、その付着部分の粘性が低くなつて滑りや
すい状態となり、終には傾斜した炉床２１を流下
する。このように、溶融スラグは、炉床２１等に
付着固化することなく炉床２１を流下するので、
その付着固化による炉１０内の閉塞が防止され、
安定した操業を行うことができる。

また、燃焼熱以外の熱で焼却残渣を加熱するこ
とができるので、この燃焼が促進され、低負荷運
転時や残渣中の未燃炭素が少ない場合にあつても
これに対応することができる。

更には、未燃炭素の燃焼が火床板２０の直上部
で行われるために火床板２０の加熱が更に良好と
なり、溶融スラグの流れがよく、また、未溶融灰
と溶融スラグとの分離が促進されて未燃炭素と燃
焼用空気との接触が良好となる。

また、焼却残渣或いは溶融スラグの流下速度を
変化させるには、各火床板２０の傾斜角を増減し
てこれを行う。

尚、上記実施例にあつては火床板下部より発熱
体２３で加熱することとしたが、これに限定され
るものでなく例えば発熱体での加熱は側部または
上部の炉壁を介して行なつたり、或いは発熱体を
単独でまたは保護ケース内に挿入して炉内に配列
するようにしてもよい。

また、燃焼用空気を供給するに際しては、火床
板相互に形成した燃焼用空気噴射口３１より吹き
出す方法を講じたが、これに限定されず例えば炉
側部よりノズルで吹き込む方法（サイドノズル方
式）、または、このサイドノズル方式と本実施例
による方式とを複合させて用いてもよく、熱効
率、燃焼効率を考慮した組み合わせとする。

次に、第４図に基づいて第２実施例について説
明する。

この第２実施例は焼却残渣中の未燃炭素が燃焼
する高温部のみに燃焼用空気を供給し、且つこの
高温部を灰層乃至残渣層で保温して熱損失を少な
くすることを目的としたものである。

第１実施例と同一部分については同一符号を付
して説明を省略する。

本実施例にあつては、構造の簡単化のために、
セラミツクス製火床板３２を分割することなく連
続させて一体的に形成し、これを焼却残渣Ｎの流
れ方向へ傾斜させて設けることにより炉床３３を
構成している。

そして、この炉床３３の裏面にはその長手方向
に沿つて連続的に加熱手段３４が形成されてい
る。この加熱手段３４は第１実施例と同様に炭化
珪素よりなる発熱体２３とそれを被つて形成され
た発熱体保護ケース２４とにより構成されてい
る。

そして、未燃炭素の燃焼を主に行う燃焼部（炉
内上方）３５を区画する炉側壁には焼却残渣Ｎの
流れ方向に沿つて複数の噴射ノズル３６が取り付
けられると共に、これら各噴射ノズル３６には途
中に開閉弁２８及びオリフイス２９を介設した燃
焼用空気供給管３０が連結され、全体として燃焼
用空気供給手段３７が構成されている。従つて、
上記噴射ノズル３６から焼却残渣の移動層中内に
直接高温の燃焼用空気が供給されることになる。

本実施例の作用は第１実施例の場合とほぼ同様
であるが、特に高温部３５にて、炉側壁に設けた
噴射ノズル３６から水平方向に向けて直接移動層
１１内に高温の燃焼用空気を供給することとした
ので灰層で保温しつつ層内部より燃焼させて溶融
スラグを形成することができる。

従つて、放射熱が少なくなることから熱損失を
小さくし、熱効率を大幅に向上させることができ
る。

また、第１実施例同様に火床板３２上を流れる
溶融スラグが加熱手段３４の発熱体２３により加
熱されているのでこれが炉壁等に付着固化するこ
となく、円滑に流下させることができる。

尚、本焼却残渣処理装置は焼却炉に連設される
ことが熱的に望ましいが単独で設置するようにし
てもよい。

以上要するに、本発明によれば次のような優れ
た効果を発揮する。

(1) 炉床、炉壁へ溶融スラグが付着固化すること
を防止できるので、閉塞障害をなくし、安定し
た操業ができる。

(2) 万一、溶融スラグが付着固化しても炉床、炉
壁が高温状態を維持しているので付着部分の粘
性が低くて滑りやすい状態となつているため、
容易に排出することができる。

(3) 燃焼及び溶融を灰層で保温しつつ灰層内部で
行うので外部への熱放射乃至熱損失がなく熱焼
効率を可及的に向上させることができる。

(4) 従つて、補助燃料の使用量も少なくし得、ま
た燃焼用気体として酸素を使用することなく空
気を使用することができる。

(5) また、酸素を使用する必要がないことから、
酸素発生のための電力費をなくし、且つこれに
必要な装置類を全て排除することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼却炉に連設された従来の焼却残渣処
理装置を示す縦断面図、第２図は本発明の第１実
施例を示す縦断面図、第３図は本発明の要部拡大
斜視図、第４図は本発明の第２実施例を示す縦断
面図である。 尚、図中、１は焼却炉、１０は溶融炉、１１は
移動層、１２，３７は燃焼用空気供給手段、１
３，３４は加熱手段、２１，３３は炉床、Ｎは焼
却残渣である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 焼却炉から排出される焼却残渣を、これに含
   まれる未燃炭素を燃焼させて溶融スラグとして得
   る焼却残渣処理装置において、上記排出される焼
   却残渣が自重で流下して移動層を形成するための
   傾斜した炉床を有する溶融炉と、その炉床により
   形成される焼却残渣の移動層中に燃焼用空気を供
   給して未燃炭素を燃焼させる燃焼用空気供給手段
   と、炉床の裏側に設けられ、炉床を加熱する加熱
   手段とを備えたことを特徴とする焼却残渣処理装
   置。