JPH0520645B2 - - Google Patents

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つて形成し
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
棄物が竪型のシヤ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、羽口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
解によつて生じた炭素質を高温炉床において高温
度で燃焼させ、その燃焼熱によつて不燃物が溶融
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、シヤ
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
となつて排出され、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。これはシヤフト炉の頂部の中央に廃
棄物装入筒を設け、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てある。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く、炉内
での偏流がいつそう助長される。

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、粗粒ほどよく
転がつ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つて生じる現象であ
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。

〔課題を解決するための手段〕

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ヤフト部の上に
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、シヤ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。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
中空錐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。従つ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。従つ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、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、シヤフト部１１に塊状
炭素系可燃物質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およひ石灰石Ｃの充
填域１３と、コークスの充填域１４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、燃焼灰ガス
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度の傾斜をもつた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つて、用いられる塊状炭素
径可燃物質、例えば石油コークス、ピツチコーク
ス、電極屑等によつ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１
９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つて最適な複数の組
み合わせが選定される。

又シヤフト部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から空気予熱器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口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。

さらにシヤフト部１１の下方炉底部には、廃棄
物の灰分、不燃物やコークス、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500〜800mm堆積させ、燃焼排ガス温度
を約250℃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℃に達している。
高温炉床１２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
によつて、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つている。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つ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150〜200mmの
火炎長さをもつて燃焼される。

又上段送風空気吹き込み羽口２１に送風空気Ｄ
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２５，２
６を設けることによつて、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、一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℃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℃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、操業条件に見合つて前記の温度条
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つている。

第３図は更に別の状態の第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１７の配置を逆にして構成した実施
例である。こうすることによつて装置レイアウト
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。従つ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……シヤフト部、１２…
…高温炉床、１３……廃棄物，コークス，石灰石
の充填域、１４……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. １ 羽口及び出湯口を設けたシヤフト部と、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、
   シヤ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。