JPH09292116A - シャフト炉による被溶融物の溶融処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率の向上を図れると共に、低沸点重金属
類の揮散や粒径の小さい被溶融物の飛散量を抑制できる
ようにする。 【解決手段】 炉内のロストル２上に耐火球３ａを充填
して耐火ベッド３を形成すると共に、該耐火ベッド３を
炉の下部側に設けたバーナ４で加熱し、耐火ベッド３上
に投入した被溶融物を、耐火ベッド３により順次加熱・
溶融するようにしたシャフト炉による被溶融物の溶融処
理方法に於いて、粒径の大きい被溶融物５′を炉の上部
に形成した投入口１ｃから炉内へ順次投入して耐火ベッ
ド３上に被溶融物ベッド５を形成しつつ、該被溶融物ベ
ッド５を耐火ベッド３により順次加熱・溶融し、又、粒
径の小さい被溶融物５″を燃焼用空気Ａと一緒にロスト
ル２の下方位置へ供給して燃焼・溶融し、溶融スラグＳ
を炉の下部に形成した出湯口１ｅから出湯すると共に、
燃焼排ガスＧを耐火ベッド３及び被溶融物ベッド５を通
して炉の上部に形成した排ガス出口１ｄから排出するよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却灰や飛灰、或
いは廃棄物等の被溶融物を、バーナを熱源としたシャフ
ト炉を用いて溶融処理するようにしたシャフト炉による
被溶融物の溶融処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、都市ごみや産業廃棄物、下水汚
泥等を焼却処理する焼却炉から排出された焼却灰や飛灰
等の被溶融物は、その多くが埋立て処理されて来た。

【０００３】しかし、前記被溶融物は、重金属やダイオ
キシン等の有害物質が含まれている為、埋立て処理後に
有害物質が溶出して環境汚染を生じる虞れがある。又、
埋立て地の確保も年々困難になりつつあり、実務上様々
な問題を生じている。

【０００４】そこで、近年、焼却灰や飛灰等の被溶融物
の減容化及び無害化を図る為、被溶融物の溶融固化処理
法が注目され、現実に実用に供されている。即ち、被溶
融物を溶融処理して固化すると、容積を１／２〜１／３
に減らすことができると共に、重金属等の有害物質の溶
出防止やスラグの再利用（骨材や路盤材等への利用）、
最終埋立て処分場の延命等が可能になる。

【０００５】而して、前記被溶融物の溶融処理方法に
は、燃焼式の溶融処理炉を用いて被溶融物を溶融処理す
る方法と、電気式の溶融処理炉を用いて被溶融物を溶融
処理する方法とがあるが、燃焼式の溶融処理炉の方が運
転が容易であり、広く利用されている。

【０００６】前記燃焼式の溶融処理炉には、表面溶融
炉、旋回溶融炉及びコークスベッド炉が利用されてい
る。

【０００７】即ち、表面溶融炉は、図２に示す如く、被
溶融物貯留部１０ａ、溶融スラグ排出口１０ｂ及び排ガ
ス出口（図示省略）を備えた炉本体１０と、炉本体１０
の天井に設けたバーナ１１と、炉本体１０に設けた押出
し装置１２等から構成されて居り、押出し装置１２によ
り炉内へ送り込まれた被溶融物１３を、バーナ１１から
の燃焼火炎・輻射熱によって表面側から順次加熱・溶融
して溶融スラグとし、この溶融スラグを溶融スラグ排出
口１０ｂから冷却水槽（図示省略）内へ落下させて急冷
固化すると共に、排ガスを排ガス出口から排出するよう
にしたものである。

【０００８】又、旋回溶融炉は、主に流動飛灰を溶融す
るものであり、図３に示す如く、炉内に上部から下部へ
向って旋回溶融部１４ａ、スラグ分離部１４ｂ及びスラ
グ抜き出し部１４ｃを夫々形成した竪型の円筒形の炉本
体１４と、炉本体１４の上部に設けたバーナ１５と、炉
本体１４の下部に設けた補助バーナ１６等から構成され
て居り、飛灰から成る被溶融物１７を一次空気１８と混
合して旋回溶融部１４ａに均一に供給し、これを旋回溶
融部１４ａに供給した二次空気１９で炉内を旋回させな
がらバーナ１５の燃焼熱により溶融し、この溶融スラグ
をスラグ抜き出し部１４ｃから排出すると共に、排ガス
を炉本体の下部に形成した排ガス出口１４ｄから排出す
るようにしたものである。

【０００９】更に、コークスベッド炉は、図４に示す如
く、投入口２０ａ、出湯口２０ｂ及び空気供給口２０ｃ
等を備えたキュポラ構造の竪型の円筒炉２０であり、炉
内の底部に形成した高温のコークスベッド２１上に投入
口２０ａからコークス、被溶融物、石灰石を投入すると
共に、空気供給口２０ｃからコークスベッド２１内へ燃
焼用空気を供給してコークスを燃焼させ、コークスベッ
ド２１内で生じた溶融スラグを出湯口２０ｂから出湯す
るようにしたものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記表面溶
融炉は、排ガスによる持ち去り熱量が大きい為、熱効率
が低くなってエネルギー消費量が増えると云う問題があ
る。然も、低沸点の重金属類が揮散し、これが排ガスに
随伴されて下流側の集塵装置に捕集される為、有害物質
の無害化処理にコストが掛かると云う問題もある。又、
旋回溶融炉は、粒径の小さい飛灰が粉粒体の状態で炉内
に吹き込まれる為、表面溶融炉以上に低沸点の重金属類
の揮散が問題になる。更に、コークスベッド炉は、副資
材としてコークス、石灰石を必要とする為、スラグ量が
増加すると共に、コークス等の貯留設備、供給設備が必
要になる等の問題がある。加えて、前記各炉は、焼却灰
や飛灰を溶融処理する場合、これらを炉内へ投入したと
きに粒径の小さいもの（特に飛灰）が飛散し、これが排
ガスに随伴されて未溶融のまま炉外へ排出されてしまう
と云う問題もある。

【００１１】本発明は、このような問題点に鑑みて為さ
れたものであり、熱効率の向上を図れると共に、低沸点
重金属類の揮散や粒径の小さい被溶融物の飛散量を抑制
できるようにしたシャフト炉による被溶融物の溶融処理
方法を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明のシャフト炉による被溶融物の溶融処理方法
は、炉内に配設したロストル上に耐火球を充填して耐火
ベッドを形成すると共に、炉の下部側に耐火ベッドを加
熱するバーナを配設し、前記耐火ベッド上に投入した被
溶融物を、バーナで加熱された耐火ベッドにより順次加
熱・溶融するようにしたシャフト炉による被溶融物の溶
融処理方法に於いて、粒径の大きい被溶融物を炉の上部
に形成した投入口から炉内へ順次投入して耐火ベッド上
に被溶融物ベッドを形成しつつ、該被溶融物ベッドを耐
火ベッドにより順次加熱・溶融し、又、粒径の小さい被
溶融物を燃焼用空気と一緒にロストルの下方位置へ供給
して燃焼・溶融し、これら溶融スラグを炉の下部に形成
した出湯口から出湯すると共に、燃焼排ガスを耐火ベッ
ド及び被溶融物ベッドを通して炉の上部に形成した排ガ
ス出口から排出するようにしたことに特徴がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の方法を実施
するシャフト炉を示し、当該シャフト炉は、バーナ４を
熱源とする竪型のシャフト炉であり、炉本体１、ロスト
ル２、耐火ベッド３及びバーナ４等から構成され、焼却
灰や飛灰等の被溶融物５′，５″を溶融処理するもので
ある。

【００１４】前記炉本体１は、鋼板製のケーシング１ａ
の内側に耐火煉瓦等の耐火物１ｂを内張りすることによ
り構成されて居り、周壁及び底壁により有底筒状に形成
されている。更に、炉本体１の上部には、比較的粒径の
大きい被溶融物５′を炉内へ投入する為の投入口１ａ
と、排ガスＧを排出する為の排ガス出口１ｄとが夫々形
成されている。又、炉本体１の下部には、溶融スラグＳ
を出湯する為の出湯口１ｃが形成されている。尚、出湯
口１ｃは、炉底に一定量の溶融スラグＳが溜まったとき
に、炉内と外部とを不連通状態にする構造となって居
り、溶融スラグＳがオーバーフローして出湯されるよう
になっている。

【００１５】前記ロストル２は、炉本体１の炉内の中間
部に水平姿勢で配設されて居り、水冷式となっている。
即ち、ロストル２は、鋼管の外周面を耐火物で被覆して
成る複数本の火格子棒２ａを、炉本体１の周壁を貫通す
る状態で且つ炉内に一定間隔毎に並列配置することによ
り形成されている。又、各火格子棒２ａは、炉本体１の
周壁に回転自在に支持されて居り、モータ及び伝動機構
等から成る駆動装置（図示省略）により夫々回転するよ
うに構成されている。更に、各火格子棒２ａの両端部に
は、スイベルジョイント（図示省略）等を介して冷却水
供給管及び冷却水排水管（何れも図示省略）が夫々接続
されて居り、内部へ冷却水を供給できるようになってい
る。

【００１６】前記耐火ベッド３は、耐火物製（例えばセ
ラミックス製）の耐火球３ａをロストル２上に充填する
ことにより形成されて居り、後述するバーナ４により加
熱され、被溶融物５′の予熱と溶解に利用されるもので
ある。尚、耐火ベッド３の厚さ、耐火球３ａの大きさ及
び数等は、炉内に投入された被溶融物５′が耐火ベッド
３上に被溶融物ベッド５を形成することができ、且つこ
の被溶融物ベッド５を加熱・溶融することができるだけ
の熱量を蓄積できるように夫々選定されている。

【００１７】前記バーナ４は、ロストル２よりも下方位
置で且つ炉本体１の周壁下部側に対向状に配設されて居
り、バーナ燃焼室４ａで燃料Ｆを燃焼し、発生した燃焼
排ガスＧにより耐火ベッド３を加熱するようにしたもの
である。尚、バーナ４には、液化天然ガスや液化石油ガ
ス等の気体燃料Ｆと燃焼用空気Ａとを混合燃焼させるガ
スバーナが使用されている。

【００１８】そして、前記シャフト炉に於いては、ロス
トル２とバーナ燃焼室４ａとの間で且つ炉本体１の周壁
に、ロストル２の下方に形成された二次燃焼室Ｒ内へ燃
焼用空気Ａと粒径の小さい被溶融物５″とを吹き込む為
の吹込み口１ｆが対向状に形成されている。

【００１９】次に、以上のように構成されたシャフト炉
を用いて焼却灰や飛灰等の被溶融物５′，５″を溶融処
理する場合について説明する。

【００２０】先ず、比較的粒径の大きい被溶融物５′
（粒度が１００μｍ以上が好ましい）を、投入口１ａか
ら炉内へ投入して耐火ベッド３上に被溶融物ベッド５を
形成すると共に、バーナ４に着火して液体燃料Ｆを燃焼
し、発生した燃焼排ガスＧによりロストル２上に形成し
た耐火ベッド３を高温（１５００〜１６００℃）に加熱
する。

【００２１】耐火ベッド３が加熱されると、被溶融物ベ
ッド５を形成する被溶融物５′が下層側から順次加熱さ
れて溶融する。この溶融スラグＳは、耐火ベッド３内を
流下して行き、常時回転しているロストル２の火格子棒
２ａ間から炉底へ落下した後、出湯口１ｃから出湯され
る。

【００２２】尚、溶融スラグＳは、耐火ベッド３内を流
下する際に耐火ベッド３内でも加熱される為、冷却され
ることなく安定して炉底側へ流下して行く。又、ロスト
ル２の各火格子棒２ａは、常時回転していて全周が高温
に保たれている為、溶融スラグＳが冷却固化されて火格
子棒２ａ間を閉塞すると云うこともない。

【００２３】そして、被溶融物５′の溶融により被溶融
物ベッド５全体が降下する為、引き続き粒径の大きい被
溶融物５′（粒度が１００μｍ以上が好ましい）を投入
口１ａから炉内の被溶融物ベッド５上に順次投入する。
この新しく投入された被溶融物５′も、耐火ベッド３に
より順次加熱されて溶融して行く。

【００２４】一方、粒径の小さい被溶融物５″（粒度が
１００μｍ未満が好ましい）を、燃焼用空気Ａと混合し
て吹込み口１ｆから二次燃焼室Ｒ内へ吹き込む。

【００２５】二次燃焼室Ｒ内へ吹き込まれた粒径の小さ
い被溶融物５″は、その殆どが二次燃焼室Ｒ内で燃焼・
溶融し、溶融スラグＳとなって炉底へ落下して行く。こ
のとき、未溶融のものは、排ガスＧに随伴されて炉内を
上昇するが、排ガスＧが被溶融物ベッド５を通過する際
に被溶融物ベッド５がフィルターの役目を果たし、該被
溶融物ベッド５に捕捉されることになる。その結果、排
ガスＧに随伴されて排ガス出口１ｄから排出される飛散
ダストの量も大幅に減少することになる。

【００２６】尚、二次燃焼室Ｒ内へ被溶融物５″と燃焼
用空気Ａとを供給してこれらを二次燃焼室Ｒ内で燃焼さ
せるようにしている為、二次燃焼室Ｒ内には高温（１５
００〜１６００℃）の燃焼ゾーンが得られることにな
り、被溶融物５″の溶融も良好且つ確実に行われると共
に、排ガスＧ量も低減することになる。

【００２７】そして、二次燃焼室Ｒ内の高温の排ガスＧ
は、ロストル２及び耐火ベッド３を経て被溶融物ベッド
５内を上方へ通過し、被溶融物５′と熱交換して被溶融
物５′を予熱すると共に、４００℃以下になって排ガス
出口１ｄから排出される。その後、排ガスＧは、下流側
の排ガス処理装置（図示省略）を経て大気中へ放出され
る。

【００２８】このように、高温の排ガスＧを被溶融物ベ
ッド５内を通過させて被溶融物５′と熱交換させるよう
にしている為、排ガスＧの持ち去り熱量が少なくなり、
熱効率の向上を図れる。又、二次燃焼室Ｒ内で揮散した
低沸点の重金属類が排ガスＧに随伴されて被溶融物ベッ
ド５内を通過しようとしても、重金属類は被溶融物ベッ
ド５内を通過する際に温度が低下し、被溶融物５′に吸
着されることになる。その結果、低沸点の重金属類の揮
散も大幅に抑制されることになる。

【００２９】尚、上記構成のシャフト炉に於いては、被
溶融物ベッド５に対する被溶融物５′，５″の比率は、
重量比で被溶融物ベッド５が７に対して炉内へ投入され
る被溶融物５′，５″は３以下が好ましい。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の被溶融物の溶融処理方法は、シャフト炉の炉内に配
設したロストル上に耐火球を充填して耐火ベッドを形成
すると共に、この耐火ベッドを炉の下部に設けたバーナ
で加熱し、粒径の大きい被溶融物を炉の上部から耐火ベ
ッド上に投入して順次加熱・溶融すると共に、粒径の小
さい被溶融物を燃焼用空気と一緒にロストルの下方位置
へ供給して燃焼・溶融し、これら溶融スラグを炉の下部
から出湯すると共に、燃焼排ガスを耐火ベッド及び被溶
融物ベッドを通して炉の上部から排出するようにしてい
る。

【００３１】即ち、本発明の方法は、粒径の小さい被溶
融物をロストルの下方位置に供給して溶融するようにし
ている為、例え未溶融のものが排ガスに随伴されて炉内
を上昇しても、未溶融のものは被溶融物ベッドを通過す
る際にこれに捕捉されることになる。又、粒径の大きい
被溶融物を耐火ベッド上へ投入するようにしている為、
飛散する被溶融物も大幅に減少することになる。従っ
て、排ガスに随伴される飛散ダストの量が大幅に減少す
ることになる。

【００３２】更に、本発明の方法は、排ガスを被溶融物
ベッド内を通過させて被溶融物と熱交換するようにして
いる為、従来の燃焼式の溶融炉に比較して排ガスの持ち
去り熱量が少なくなり、熱効率の向上並びに省エネルギ
ー化を図れる。又、排ガスを被溶融物ベッド内を通過さ
せるようにしている為、ロストルの下方位置で揮散した
低沸点の重金属類が排ガスに随伴されて炉内を上昇して
も、この揮散した重金属類は、被溶融物ベッドを通過す
る際に温度が低下し、被溶融物に吸着されることにな
る。その結果、低沸点の重金属類の揮散も大幅に抑制さ
れることになる。

【００３３】加えて、本発明の方法は、バーナを熱源と
したシャフト炉を用いて被溶融物を溶融処理するように
している為、コークスや石灰石等の副資材が不要にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するシャフト炉の一例を示
す概略縦断面図である。

【図２】表面溶融炉の概略縦断面図である。

【図３】旋回溶融炉の概略縦断面図である。

【図４】コークスベッド炉の要部の概略縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１は炉本体、１ｃは投入口、１ｄは排ガス出口、１ｅは
出湯口、２はロストル、３は耐火ベッド、３ａは耐火
球、４はバーナ、５は被溶融物ベッド、５′は粒径の大
きい被溶融物、５″は粒径の小さい被溶融物、Ａは燃焼
用空気、Ｓは溶融スラグ、Ｇは排ガス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内に配設したロストル（２）上に耐火
   球（３ａ）を充填して耐火ベッド（３）を形成すると共
   に、炉の下部側に耐火ベッド（３）を加熱するバーナ
   （４）を配設し、前記耐火ベッド（３）上に投入した被
   溶融物を、バーナ（４）で加熱された耐火ベッド（３）
   により順次加熱・溶融するようにしたシャフト炉による
   被溶融物の溶融処理方法に於いて、粒径の大きい被溶融
   物（５′）を炉の上部に形成した投入口（１ｃ）から炉
   内へ順次投入して耐火ベッド（３）上に被溶融物ベッド
   （５）を形成しつつ、該被溶融物ベッド（５）を耐火ベ
   ッド（３）により順次加熱・溶融し、又、粒径の小さい
   被溶融物（５″）を燃焼用空気（Ａ）と一緒にロストル
   （２）の下方位置へ供給して燃焼・溶融し、これら溶融
   スラグ（Ｓ）を炉の下部に形成した出湯口（１ｅ）から
   出湯すると共に、燃焼排ガス（Ｇ）を耐火ベッド（３）
   及び被溶融物ベッド（５）を通して炉の上部に形成した
   排ガス出口（１ｄ）から排出するようにしたことを特徴
   とするシャフト炉による被溶融物の溶融処理方法。