JPH1073229A - 灰処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼却灰を傾斜した炉床部上で溶融させる場
合、効率よく加熱するとともに炉床部の傾斜方向下端に
おいて一旦溶融したスラグが固化堆積することを防止す
る。 【解決手段】 灰処理装置１０は、燃焼室１２内に傾斜
した溝状の炉床部１６を有し、該炉床部１６の傾斜方向
上端１６Ａから灰投入装置１８によって灰を投入し、第
１のバーナにより炉床部１６上の灰を効率よく加熱溶融
し、炉床部１６の傾斜方向下端１６Ｂを第２のバーナ２
２で加熱することによって、該下端に溶融スラグが固化
堆積しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はごみ焼却灰等を加
熱溶融して溶融スラグとして処理する灰処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工場や家庭から排出されたごみを焼却し
た灰を溶融して、溶融スラグとし、これによって灰の容
積を大幅に減少させると共に、灰の中に含まれる有害金
属等の飛散を防止し、更に、溶融固化したスラグを建築
材料における骨材等として利用することが図られてい
る。

【０００３】このような焼却灰溶融処理装置の１つとし
て、例えば特開平７−２７３１５８号に記載にされるよ
うなものがある。この特開平７−２７３１５８号公報に
開示された灰処理装置は、ホッパーから落下する途中の
灰にバーナからの火炎を吹き付けて加熱溶融して、燃焼
室内で傾斜して配置された炉床部上に落下させ、この炉
床部上を、溶融スラグが流下する際に、更にバーナによ
って加熱して完全溶融させ、傾斜した炉床部下端から、
下方の水中に落下固化して、固形物スラグを回収するよ
うにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平７−２７３
１５８号公報に開示された灰処理装置は、ホッパー内に
設けられたフィードスクリューによって灰を燃焼室内に
下向きに突出する筒状部内に押し込み、この筒状部内
で、バーナから吹き込まれた火炎に灰を接触させるよう
にされているが、ホッパー内の灰の量が十分でない場合
は、燃焼ガスが筒状部からホッパー内に吹き上げてしま
うという問題点がある。

【０００５】又、筒状部の容積が小さいので、バーナか
ら吹き込まれる火炎が十分な渦流を形成することができ
ず、従って、灰を十分に加熱溶融できないことがあると
いう問題点がある。

【０００６】更に、溶融スラグが、傾斜した炉床部に沿
って流下するが、該炉床部の先端（下端）で温度が低下
して、ここに固化堆積が生じ、このため、炉床部に溶融
スラグが厚く溜ってしまい、場合によっては、温度の低
い底面では溶融スラグが炉床部に付着、固化してしまう
という問題点がある。

【０００７】更に、上記のような灰処理に装置におい
て、灰を加熱溶融するための火炎を形成するバーナは、
例えば特開平６−２８１１１４号公報に開示されるよう
なものが用いられている。

【０００８】このバーナは、燃焼用空気が供給される内
側筒状部内に燃料を噴出するノズルを該内側筒状部材と
同軸的に配置し、ノズルから噴出された燃料と内側筒状
部材から供給される空気とを混合し、この混合気体を円
錐状部材の先端によって、前方に拡開する円錐面状の流
れとし、この混合気の流れに対して、前記円錐状部材の
外側に配置された筒状部材の先端から螺旋空気流を噴出
させ、前記混合気体をこの螺旋空気流に載せて燃焼室内
で旋回させつつ燃焼が行われるようにしたものである。

【０００９】上記のようなバーナは、ノズルから噴出さ
れた燃料と内側筒状部材から供給される空気とによって
形成された混合気体が、円錐状部材に吹き付けられるの
で、該円錐状部材の外周に液状燃料が付着してしまい、
混合気における燃料の濃度が低くなり、十分に高温な燃
焼を得ることができないという問題点がある。

【００１０】この発明は上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、炉床部の手前の筒状部材内で灰と火
炎を接触させる必要がなく、炉床部上で灰を十分に加熱
溶融することができるようにした灰処理装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】又、ホッパー内の灰が少ない場合でも、燃
焼室から高温ガスがホッパーに逆流しないようにした灰
処理装置を提供することを目的とする。

【００１２】更に、炉床部の先端で溶融スラグが固化し
て、炉床部上に溶融スラグが堆積したりすることがない
ようにした灰処理装置を提供することを目的する。

【００１３】又、灰の加熱溶融に用いるバーナにおい
て、燃料を効率良く高温で燃焼させることができるよう
にした灰処理装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、燃焼室を形
成する炉本体と、前記燃焼室内に長手方向に傾斜して配
置され、傾斜方向下端から灰が溶融して形成された溶融
スラグを流下させる溝状の炉床部と、前記炉床部の傾斜
方向の上端に灰を供給する灰投入装置と、前記燃焼室に
設けられ、前記炉床部の長手方向中間部に火炎を吹きつ
ける第１のバーナと、前記炉床部の前記溶融スラグが流
下する端部に火炎を吹きつける第２のバーナと、を有し
てなる灰処理装置により上記目的を達成するものであ
る。

【００１５】前記炉床部は溝状となっているため、ここ
に流下される灰に対して、第１のバーナからの火炎が、
溝状の炉床部底面に沿って流れ、炉床部上の灰を効率よ
く十分に加熱溶融する。又、第２のバーナにより、炉床
部の端部に火炎を吹き付けるようにしているので、炉床
部の先端（下端）において、溶融スラグが固化して、炉
床部上に溶融スラグが堆積することを防止する。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記炉床部の底面を、凹円弧形状としたものであ
る。

【００１７】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記灰投入装置を、前記炉床部の傾斜方向上
端から燃焼室外に直線的に延在する灰投入管と、この灰
投入管に燃焼室外で接続され、該灰投入管内に灰を落し
込む灰ホッパーと、前記灰投入管と同軸的に配置され、
前記灰ホッパーから灰投入管内に落し込まれた灰を、該
灰投入管から前記炉床部上に押出すプッシャーと、を含
んで構成したものである。

【００１８】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記灰投入管と前記炉床部との中心軸線を幅方向に
略一致させて配置したものである。

【００１９】請求項５の発明は、請求項１乃至４のいず
れかにおいて、前記第１及び第２のバーナの少なくとも
一方を、燃料噴射ノズルと、この燃料噴射ノズルを同軸
的に囲み、且つ、先端に、該燃料噴射ノズルの噴射方向
の先方に位置する混合流体噴射口を備えた筒状部材であ
って、基端側から燃焼用空気が供給されるエアパイプ
と、このエアパイプを同軸的に囲んで配置され、先端
に、前記混合流体噴射口の噴射方向の先方に位置する出
力開口を備え、且つ、前記エアパイプの外側に、前記出
力開口に向かう螺旋流を形成するように基端側の側面か
ら空気が供給される旋回流形成パイプと、を含んで構成
したものである。

【００２０】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記混合流体噴射口を、前方に拡開するテーパ開口
としたものである。

【００２１】

【発明の実施の態様】以下図面を参照して本発明の実施
の態様に係る灰処理装置を詳細に説明する。

【００２２】図１〜４に示されるように、この実施の形
態の例に係る灰処理装置１０は、燃焼室１２を形成する
炉本体１４と、前記燃焼室１２内に長手方向に傾斜して
配置され、傾斜方向下端１６Ａから灰が溶融して形成さ
れた溶融スラグを流下させる溝状の炉床部１６と、前記
炉床部１６の傾斜方向上端１６Ｂに灰を供給する灰投入
装置１８と、前記燃焼室１２上側の炉本体１４の天井部
１５に配置された第１及び第２のバーナ２０、２２とを
有してなり、前記第１のバーナ２０は炉床部１６の長手
方向中間部にその火炎を吹き付けるようにされ、又、第
２のバーナ２２は、炉床部１６の傾斜方向下端１６Ａに
向けてその火炎を吹き付けるようにセットされている。

【００２３】前記炉床部１６は、図２及び図３に示され
るように、凹円弧状底面１７を備え、燃焼室１２を横切
るように、図１において左右方向に約２０度の傾斜で、
直線的に延在され、前記傾斜方向下端１６Ａは、垂直下
方に形成されたスラグ落下口２４に臨んで配置されてい
る。

【００２４】前記灰投入装置１８は、前記炉床部１６の
傾斜方向上端１６Ｂに、炉本体１４の壁を貫通して接続
された直線状の灰投入管２６を備えている。

【００２５】この灰投入管２６は、断面が長方形状であ
って、且つ、その長手方向は、図４に示されるように、
中心軸線が前記炉床部１６の中心軸線と幅方向に一致す
るように、該炉床部１６と整列して配置されている。な
お、上下方向には、灰投入管２６が炉床部１６よりも上
方にずれている。

【００２６】前記灰投入装置１８は、前記灰投入管２６
と、この灰投入管２６の炉外での上端部近傍に上方から
接続して配置された灰ホッパー２８と、前記灰投入管２
６と同軸的に配置され、灰ホッパー２８の下端から灰投
入管２６内に流出した灰を、炉床部１６の傾斜方向上端
１６Ｂに向けて押し出すことができるようされたプッシ
ャ３０とを備えて構成されている。

【００２７】図１〜図４の符号３２は、炉本体１４の外
側全体を被う冷却水ジャケット、図１、図３の符号３２
Ａは冷却水入口、図２及び図３の符号３２Ｂは冷却水出
口、３４は燃焼室１２内、特に炉床部１６の傾斜方向下
端１６Ａ近傍を観察するための観察窓、図１〜４の符号
３６は熱風吹出口をそれぞれ示す。

【００２８】前記スラグ落下口２４の下方には、固化ス
ラグ排出用スクリュー３８を備えた冷却水槽４０が配置
されている。

【００２９】又、前記炉本体１４内の、前記炉床部１６
の下方には、２つの連通口４０Ａを介して前記冷却水槽
４０の上方部と連通する煙溜り４２が設けらていて、図
３に示されるように、この煙溜り内４２に溜った煙及び
水蒸気は排煙口４４を通って熱交換器４６を経て２次燃
焼炉４８に至り、ここで未燃部分が２次燃焼されて、外
部に排出されるようになっている。

【００３０】前記熱交換器４６には、図３に示されるよ
うに、一次燃焼用空気が空気入口４６Ａから導入され、
反対側の空気出口４６Ｂから、一次燃焼によって生じた
排煙及び水蒸気と熱交換により加熱された予熱空気が取
り出され、この空気出口４６Ｂから、該予熱空気が、燃
焼室１２に設けられた熱風吹出口３６から燃焼室１２内
に吹き出されるようになっている。

【００３１】次に、図５及び図６を参照して、前記第１
及び第２のバーナ２０、２２について説明する。

【００３２】これらの第１及び第２のバーナ２０、２２
は、同一形状であるので、第１のバーナ２０を説明する
ことによって、第２のバーナ２２については説明を省略
するものとする。

【００３３】この第１のバーナ（以下バーナ）２０は、
燃料噴射ノズル５２と、この燃料噴射ノズル５２を同軸
的に囲み、且つ、先端に該燃料噴射ノズル５２の噴射方
向の先方位置で混合流体噴射口５４を備えた筒状部材で
あって、基端側から燃焼用空気が供給されるエアパイプ
５６と、このエアパイプ５６を同軸的に囲んで配置さ
れ、先端が前記混合流体噴射口５４の噴射方向の先方の
出力開口５８とされ、且つ、前記エアパイプ５６の外側
に、前記出力開口５８に向う螺旋流を形成するように基
端側の外側面から空気が供給される旋回流形成パイプ６
０と、を含んで構成されている。

【００３４】前記燃料噴射ノズル５２は前記エアパイプ
５６内にその基端側から挿入固定されている燃料パイプ
６２の先端に設けられている。又この燃料パイプ６２に
は、燃料タンク６３からの燃料が、燃料ポンプ６４によ
り、バルブ６６を介して加圧供給されるようになってい
る。

【００３５】又、前記エアパイプ５６には、その基端周
壁に形成されたエアポート５６Ａに、エアポンプ６８か
らバルブ７０を介して圧縮空気が供給されるようになっ
ている。

【００３６】又、前記旋回流形成パイプ６０には、前記
エアパイプ５６の軸方向略中間位置に相当する部位で、
側方から吹き込みパイプ７２が、前記エアパイプ５６の
中心とオフセットして接続され、該吹き込みパイプ７
２、エアポンプ７４からの圧縮空気が供給されることに
よって、エアパイプ５６の外周に沿って、旋回流が形成
されるようになっている。

【００３７】ここで、前記エアパイプ５６は多段構成と
され、先端の混合流体噴射口５４を備えた先端チップ５
５及び基端部分を除き、複数のモジュールパイプ５６Ｂ
を、必要に応じて接続してその軸方向長さを調整できる
ようにされている。図５の符号５７Ａは各モジュールパ
イプ５６Ｂの先端に形成されたおねじ部、５７Ｂは該お
ねじ部５７Ａに螺合するように、各モジュールパイプ５
６Ｂ及び先端チップ５５の基端側に形成されためねじ部
をそれぞれ示す。

【００３８】前記混合流体噴射口５４は、図６に拡大し
て示されるように、先方に拡大するテーパ状に形成さ
れ、これによって該混合流体噴射口５４から、燃料と空
気の混合流体が拡散しつつ噴射されるようになってい
る。

【００３９】次の上記灰処理装置１０により灰を溶融す
る過程について説明する。

【００４０】第１のバーナ２０及び第２のバーナ２２に
点火して、火炎を燃焼室１２内に吹き込み予熱した状態
で、灰ホッパー２８から灰投入管２６内に落下した灰
を、プッシャ３０により、炉床部１６の傾斜方向上端１
６Ｂ上に押し出す。

【００４１】第１のバーナ２０及び第２のバーナ２２に
おいては、燃料噴射ノズル５２から噴出された燃料がエ
アパイプ５６内で空気と混合され、且つ混合流体噴射口
５４から燃焼室内に吹き込まれる際に、旋回流形成パイ
プ６０内から供給される空気流に乗って燃焼室１２内に
流入する。

【００４２】旋回流形成パイプ６０内では、吹き込みパ
イプ７２の中心軸がエアパイプ５６とオフセットされて
いるので、エアポンプ７４から供給される圧縮空気がエ
アパイプ５６の周囲に沿う旋回流を形成し、従って、混
合流体噴射口５４から噴射された混合流体がこの旋回流
に乗って旋回しつつ燃焼室１２内に吹き込まれることに
なる。なお、混合流体に対する着火は混合流体噴射口５
４出口近傍で行われる。

【００４３】前記炉床部１６は、その幅方向のサイズ
が、混合流体噴射口５４よりもかなり大きいが、該混合
流体噴射口５４が前方に拡開するテーパ状に形成されて
いるので、火炎が広く放射して、炉床部１６の長手方向
及び幅方向のかなりの部分を被うようにして火炎が到達
することになる。

【００４４】特に、炉床部１６は、その底面が凹円弧状
底面１７とされているので、第１のバーナ２０から吹き
付けられた火炎は、該凹円弧状底面１７に沿って炉床部
１６の幅方向及び長手方向に流れ、その間に、該炉床部
１６上の灰を十分に加熱溶融する。

【００４５】炉床部１６上で灰が加熱溶融され、溶融ス
ラグとなり、炉床部１６の傾斜方向下端１６Ａに到達す
ると、第１のバーナ２０の火炎が届かないこと及び炉床
部１６がとぎれて下方に放熱されやすいために、ここで
溶融スラグが冷却固化されやすいが、ここでは、前記第
２のバーナ２２からの火炎が吹き付けられるので、溶融
スラグが炉床部１６上に堆積することなく、スラグ落下
口２４を介して冷却水槽４０内に落下する。

【００４６】冷却水槽４０内に落下した溶融スラグは、
冷却により固化され、且つその冷却が瞬間的であるので
細く砕ける。この細く砕けた固形スラグは、スクリュー
３８によって外部に排出され、コンクリート骨材等に利
用される。

【００４７】溶融スラグが冷却水槽４０内の水によって
冷却される際に、多量の水蒸気が発生する。又、この冷
却水槽４０の上方には、燃焼室１２内で発生した煙、及
び高温の燃焼ガスが流下してきて、水蒸気と共に煙溜り
４２内に流出する。

【００４８】該煙溜り４２に流出した煙及び水蒸気を含
む高熱ガスは、排煙口４４から熱交換器４６を経て、２
次燃焼炉４８に至り、ここで２次燃焼用空気によって完
全燃焼され、外部に排出れさる。

【００４９】前記熱交換器４６には、空気入口４６から
外気が導入され、高温ガスとの熱交換によって加熱され
た後に、空気出口４６Ｂを経て、燃焼室１２の熱風吹出
口３６から、燃焼室１２内吹き出され、炉本体１４上の
灰の加熱効率を向上させる。

【００５０】上記灰処理装置１０においては、灰ホッパ
ー２８内の灰が一旦灰投入管２６に落下した後、プッシ
ャ３０によって炉床部１６上に押し出されるので、灰の
量が少ない場合でも、灰投入管２６を灰によって閉じて
おくことができ、従って、燃焼室１２内の燃焼ガスが灰
ホッパー２８に逆流したりすることがない。

【００５１】又、炉床部１６と灰投入管２６は、その中
心軸線が幅方向に一致して配置されているので、プッシ
ャ３０によって投入された灰は、円滑に炉床部１６に移
載される。

【００５２】更に、炉床部１６は、凹円弧状底面１７を
備えているので、第１のバーナ２０からの火炎が該凹円
弧状底面１７に沿って炉床部１６内を幅方向及び長手方
向に流れるので、火炎と灰の接触時間が長くなり、灰を
十分に加熱溶融することができる。

【００５３】なお、炉床部１６は円弧状以外の底面形状
の溝であってもよい。例えばＶ字形状、凹字形状であっ
てもよい。但し、これらの場合、吹き付けられた火炎が
長手方向には円滑に流れるが幅方向の流れが形成され難
いことがある。

【００５４】更に、第１のバーナ２０からの火炎の一部
が、傾斜した炉床部１６に沿って流下するか、第２のバ
ーナ２２もこれと同一方向に火炎を吹き付けるので、燃
焼室１２内で強い渦流が形成されて、燃料が効率的に燃
焼することによって、灰を高温で加熱溶融することがで
きる。

【００５５】特に、第１及び第２のバーナ２０、２２
は、その混合流体噴射口５４が前方に拡開するテーパ状
に形成されているので、旋回流形成パイプ６０によって
発生した空気の旋回流に乗って、燃焼室１２内に拡散し
つつ放射され、炉床部１６上の灰を効率よく加熱するこ
とができる。

【００５６】なお、上記灰処理装置１０において、第１
及び第２のバーナ２０、２２は共に前方に拡開する混合
流体噴射口５４を備えているが、本発明はこれに限定さ
れるものでなく、少なくとも第１のバーナ２０がテーパ
状の混合流体噴射口５４を有するものであればよい。第
２のバーナ２２については、炉床部１６の下端部１６Ｂ
を集中して加熱するものであればよいので、噴出する火
炎を大きく拡散しなくてもよい場合がある。

【００５７】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、効
率よく灰を溶融することができるとともに、燃焼ガスが
炉外に吹き抜けたり、炉床部上に溶融スラグが固化して
堆積したりすることがないという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の例に係る灰処理装置を示
す断面図

【図２】図１のII-II 線沿う断面図

【図３】図１のIII-III 線沿う断面図

【図４】図１のIV-IV 線沿う断面図

【図５】同灰処理装置に用いられるバーナを示す断面図

【図６】同バーナの要部を拡大して示す断面図

【符号の説明】

１０…灰処理装置 １２…燃焼室 １４…炉本体 １６…炉床部 １６Ａ…傾斜方向下端 １６Ｂ…傾斜方向上端 １７…凹円弧状底面 １８…灰投入装置 ２０…第１のバーナ ２２…第２のバーナ ２６…灰投入管 ２８…灰ホッパー ３０…プッシャ ５２…燃料噴射ノズル ５４…混合流体噴射口 ５６…エアパイプ ５８…出力開口 ６０…旋回流形成パイプ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室を形成する炉本体と、前記燃焼室内
   に長手方向に傾斜して配置され、傾斜方向下端から灰が
   溶融して形成された溶融スラグを流下させる溝状の炉床
   部と、前記炉床部の傾斜方向の上端に灰を供給する灰投
   入装置と、前記燃焼室に設けられ、前記炉床部の長手方
   向中間部に火炎を吹きつける第１のバーナと、前記炉床
   部の前記溶融スラグが流下する端部に火炎を吹きつける
   第２のバーナと、を有してなる灰処理装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記炉床部の底面を、
   凹円弧形状としたことを特徴とする灰処理装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記灰投入装置
   を、前記炉床部の傾斜方向上端から燃焼室外に直線的に
   延在する灰投入管と、この灰投入管に燃焼室外で接続さ
   れ、該灰投入管内に灰を落し込む灰ホッパーと、前記灰
   投入管と同軸的に配置され、前記灰ホッパーから灰投入
   管内に落し込まれた灰を、該灰投入管から前記炉床部上
   に押出すプッシャと、を含んで構成したことを特徴とす
   る灰処理装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記灰投入管と前記炉
   床部との中心軸線を幅方向に略一致させて配置したこと
   を特徴とする灰処理装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
   第１及び第２のバーナの少なくとも一方を、燃料噴射ノ
   ズルと、この燃料噴射ノズルを同軸的に囲み、且つ、先
   端に、該燃料噴射ノズルの噴射方向の先方に位置する混
   合流体噴射口を備えた筒状部材であって、基端側から燃
   焼用空気が供給されるエアパイプと、このエアパイプを
   同軸的に囲んで配置され、先端に、前記混合流体噴射口
   の噴射方向の先方に位置する出力開口を備え、且つ、前
   記エアパイプの外側に、前記出力開口に向かう螺旋流を
   形成するように、基端側の側面から空気が供給される旋
   回流形成パイプと、を有して構成したことを特徴とする
   灰処理装置。
6. 【請求項６】請求項５において、前記混合流体噴射口
   を、前方に拡開するテーパ開口としたことを特徴とする
   灰処理装置。