CN104053949B - 废弃物熔融炉 - Google Patents

Abstract

一种用于进行废弃物的干燥、热分解以及熔融的废弃物熔融炉(2)，其具有：筒状的主体部(20)，其沿着上下方向延伸并形成有用于收容废弃物的空间，用于将废弃物从上方引导到下方；熔融物储存部(22)，其沿着主体部(20)的中心轴线与主体部(20)的下侧相连，用于储存由废弃物产生的熔融物；气体诱导部(21)，其沿着主体部(20)的中心轴线与主体部(20)的上侧相连，用于汇集自废弃物产生的气体并向排气口(26)引导，主体部(20)具有随着向下方去而内侧的截面积逐渐变小的锥形部(24)。在上下方向上，锥形部(24)在构成主体部(20)的所有部分中占有最大的高度。

Description

废弃物熔融炉

技术领域

本发明涉及一种用于进行废弃物的干燥、热分解以及熔融的废弃物熔融炉。

背景技术

作为处理一般废弃物、工业废弃物等废弃物的方法，存在例如使用焦炭等碳系可燃物质作为熔融热源并在工业炉中熔融废弃物的方法。通过由熔融进行的废弃物的处理，除了能够实现废弃物的减容之外，还能够将至此应该通过填埋而被最终处理的焚烧灰、不燃性垃圾转化为炉渣、金属而再次资源化。

作为熔融废弃物的方法，存在利用焚烧炉焚烧废弃物、并对该焚烧灰、不燃部分进行加热熔融的方法。近年来，能够使废弃物中的可燃部分的燃烧及气化、废弃物中的灰分的加热熔融在1个炉内进行的气化熔融炉受到关注。气化熔融炉是利用碳系可燃物质的燃烧热使废弃物中的可燃物燃烧及气化并排出炉外，再对炉内残留的灰分、不燃物进行加热熔融。即，气化熔融炉用于将废弃物热分解，并对灰分、不燃物进行加热熔融。

作为气化熔融炉公知有竖式的熔融炉(例如，参照专利文献1～3)。专利文献1～3所公开的熔融炉具有圆筒状的炉身部(直胴部)、倒圆台部(锥形部)、炉底部。在炉底部设置有下层风口。从下层风口向炉内吹入用于使碳系可燃物质燃烧的气体(支持燃烧气体)。由此，当碳系可燃物质燃烧时，将产生高温的炉内气体并且该炉内气体会上升。该炉内气体与废弃物之间进行热交换，从而能够促进废弃物的干燥及热分解。灰分、不燃物沿着锥形部的内表面向炉底部侧汇集，并利用碳系可燃物质的燃烧进行熔融。熔融物储存在炉底部而被取出。

此外，在专利文献1、2中公开的熔融炉中还在倒圆台部设置有上层风口。从上层风口向炉内吹入空气。由此，能够促进废弃物的干燥及热分解。

专利文献1：日本特开平8－94036号公报

专利文献2：日本特开2011－89672号公报

专利文献3：日本特开2002－130632号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在上述的气化熔融炉中，存在如下倾向：炉内的废弃物的坠落速度并不相同，与在炉内中央部的坠落速度相比，在炉壁附近的坠落速度较慢。在专利文献1～3所公开的熔融炉中，尤其是在倒圆台部的内表面附近的坠落速度较慢，废弃物容易停滞。特别是，废弃物钩挂在炉身部的内表面与倒圆台部的内表面之间的交界部而容易停滞。当发生这样的停滞时，存在如下问题：会产生炉内气体无法充分遍及的部分，从而废弃物与炉内气体之间的热交换的效率降低。

此外，在废弃物的停滞部分产生局部的热分解，从而也有时产生空洞。特别是，在专利文献1、2所公开的熔融炉中，因为由上层风口向倒圆台部吹入空气，在上层风口的附近容易发生局部的热分解。当由局部的热分解所产生的空洞形成炉内气体的流路时，炉内气体将经由该流路而渗流，导致炉内气体难以遍及空洞以外的部分(以下，将该现象称为“气体的渗流”)。因此，废弃物与炉内气体之间的热交换的效率有可能更低。

而且，也有时在产生空洞时已产生的热分解残渣熔融而熔融的残渣附着于炉的内表面。当产生这样的残渣附着时，废弃物变得更容易停滞。因此，废弃物与炉内气体之间的热交换的效率有可能更低。

这样一来，当废弃物与炉内气体之间的热交换的效率降低时，为了对热交换的效率的降低进行弥补而增加碳系可燃物质的消耗量。通常，因为碳系可燃物质来自化石燃料，因此从环境保护的观点出发，不希望碳系可燃物质的消耗量的增加。因此，本发明的目的在于提供一种能够减少碳系可燃物质的消耗量的废弃物熔融炉。

用于解决问题的方案

本发明的废弃物熔融炉用于进行废弃物的干燥、热分解以及熔融，具有：筒状的主体部，其沿着上下方向延伸并形成有用于收容废弃物的空间，用于将废弃物从上方引导到下方；熔融物储存部，其沿着主体部的中心轴线与主体部的下侧相连，用于储存由废弃物产生的熔融物；气体诱导部，其沿着主体部的中心轴线与主体部的上侧相连，用于汇集自废弃物产生的气体并向排气口引导，主体部具有随着向下方去而内侧的截面积逐渐变小的锥形部，在上下方向上，锥形部占有主体部的全部高度，或者在构成主体部的所有部分中占有最大的高度，锥形部的内表面相对于水平面的倾斜角大于75°且小于90°。

当在该废弃物熔融炉内的下部使碳系可燃物燃烧时，将会产生高温的炉内气体并且该炉内气体会上升。废弃物迎着炉内气体的上升气流而下降。在该过程中，在炉内气体与废弃物之间进行热交换，从而能够促进废弃物的干燥及废弃物的热分解。由废弃物的热分解产生的气体汇集到气体诱导部并被排出。炉内残留的灰分以及不燃物沿着锥形部的内表面向炉的底部侧汇集，在碳系可燃物质的燃烧热的作用下熔融。熔融物储存于熔融物储存部并被取出。

在这里，在构成主体部的所有部分中，锥形部占有最大的高度。因此，与非锥形状的直胴部占有最大的高度的情况相比，锥形部的内表面相对于水平面的倾斜角较大。这样一来，锥形部的内表面附近的废弃物被顺畅地被引导至下方。而且，即使在锥形部与直胴部的下侧相连的情况下，因为锥形部的内表面相对于直胴部的内表面的倾斜较缓，因此废弃物难以停滞在锥形部的上端部。此外，当锥形部占有最大的高度时，锥形部的上端部位于主体部的上部侧。废弃物由于干燥及热分解而随着废弃物在主体部内下降而被减容。该减容也在主体部的上部侧进行。当锥形部的上端部位于主体部的上部侧时，为了与也在主体部的上部侧进行的减容配合，主体部的截面积从上部侧向下方去而变小。因此，能够抑制空洞的产生，能够防止气体的渗流。这些情况与直胴部占有最大的高度的情况相比，使废弃物与炉内气体之间的热交换的效率提高。因此，能够减少碳系可燃物质的消耗量。

此外，与直胴部占有最大的高度的情况相比，虽然主体部的内部容积较小，但不影响废弃物的处理效率。其原因在于，像上述那样提高废弃物与炉内气体之间的热交换的效率、并且有效地将废弃物减容。

锥形部的内表面相对于水平面的倾斜角大于75°且小于90°。由此，能够更可靠地防止废弃物的停滞。因此，能够使废弃物与炉内气体之间的热交换的效率进一步提高。

也可以是，主体部具有使废弃物干燥的干燥区域和使废弃物在干燥区域的下方热分解的热分解区域，干燥区域与热分解区域之间的交界部位于锥形部内。在该情况下，锥形部的上端部位于干燥区域内。上述废弃物的减容也在干燥区域内进行。当锥形部的上端部位于干燥区域内时，以与也在干燥区域内进行的减容配合的方式，主体部的截面积从干燥区域内向下方去而变小。因此，能够更可靠地抑制空洞的产生。

也可以是在熔融物储存部设置有用于向炉内供给被富氧化了的空气的下层风口，在锥形部设置有用于向炉内供给空气的上层风口，至少一个上层风口位于干燥区域。在该情况下，通过从下层风口向炉内供给被富氧化了的空气，能够使碳系可燃物质的燃烧继续。通过也从上层风口向炉内供给空气，而能够促进废弃物的干燥及热分解。在这里，至少一个上层风口位于干燥区域。因此，能够进一步促进干燥区域的废弃物的干燥。如上述那样，因为锥形部的上端部位于干燥区域内，所以干燥区域内的废弃物将沿着锥形部下降。当促进废弃物的干燥时，废弃物将进一步减容，从而能够使沿着锥形部的坠落更加顺畅。此外，因促进其干燥而被减容的废弃物被锥形部向中央汇集，而能够抑制空洞的形成。这样一来，通过将锥形部的上端部位于干燥区域内的情况与上层风口设置于干燥区域的情况相结合，能在抑制空洞的形成的同时促进废弃物的干燥。

位于干燥区域的上层风口也可以在干燥区域的下端部与锥形部的上端部之间位于靠近干燥区域的下端部的位置。在该情况下，能够更可靠地抑制空洞的产生。

发明的效果

采用本发明的废弃物熔融炉，能够减少碳系可燃物质的消耗量。

附图说明

图1是使用了本发明的废弃物熔融炉的废弃物处理装置的概略图。

图2是表示图1中的废弃物熔融炉的纵剖视图。

图3是示意性表示废弃物熔融炉内的干燥区域、热分解区域、熔融区域的图。

图4是表示实施例及比较例的示意图。

图5是表示炉内差压的按天推移的线图。

图6是表示炉顶气体温度的按天推移的线图。

图7是表示炉中部气体温度的按小时推移的线图。

图8是表示废弃物处理量、焦比、炉内差压、炉顶气体温度的测量结果的图。

图9是表示在炉的高度方向上炉内气体的流速的分布以及炉内差压的分布的图。

图10是标记了炉内热交换温度和焦比的测量结果的图。

图11是标记了单位容积的水分干燥能力和焦比的测量结果的图。

图12是标记了热传导效率和炉内气体的流速的测量结果的图。

图13是标记了气体的渗流产生时间和焦比的测量结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。在说明中，对相同部件或者具有相同功能的部件标注相同的附图标记，省略重复说明。

如图1所示，废弃物处理装置1是用于处理一般废弃物、工业废弃物的装置，其具有：废弃物熔融炉2、水渣槽5、燃烧室6、锅炉61、降温塔62、集尘装置63、催化剂反应塔64、烟囱65。废弃物熔融炉2用于在还原气氛下使废弃物中的可燃物热分解而气化，再将灰分、不燃物熔融。如后述那样，由废弃物生成的气体从废弃物熔融炉2的上部排出，由废弃物生成的熔融物从废弃物熔融炉2的下部排出。

水渣槽5用于使从废弃物熔融炉2的下部排出的熔融物进行水渣冷却并回收。水渣槽5具有用于储存冷却水的箱体和用于取出在箱体内被水渣冷却的冷却物的刮板输送机(未图示)。燃烧室6和锅炉61经由排气管道与废弃物熔融炉2的上部连接，并从废弃物熔融炉2的废气回收热能。降温塔62、集尘装置63、催化剂反应塔64与锅炉61的下游侧连接，用于进行废气无害化。烟囱65将无害化后的废气排出。

废弃物熔融炉2由包含砖、SiC或氧化铝等的耐火性物质等形成。废弃物熔融炉2具有：筒状的主体部20，其以沿着上下方向的轴线CL1为中心在上下方向延伸；气体诱导部21，其与主体部20的上侧相连；熔融物储存部22，其与主体部20的下侧相连。主体部20形成有用于收容废弃物的空间，将废弃物从上方向下方引导。气体诱导部21用于汇集由主体部20内的废弃物产生的气体并导入排气管道。熔融物储存部22用于储存由主体部20内的废弃物产生的熔融物。

主体部20是由直胴部23和锥形部24构成，其中直胴部23的内侧的截面积是恒定的，锥形部24与直胴部23的下侧相连，随着向下方去而内侧的截面积变小。直胴部23的内表面23a呈圆柱状，锥形部24的内表面24a呈倒圆台形状。锥形部24的上端部的内径与直胴部23的内径相等。

锥形部24的高度H2比直胴部23的高度H3高(参照图3)。即，在构成主体部20的所有部分中，锥形部24占有最大的高度。因此，与直胴部23占有最大的高度的情况相比，锥形部24的内表面24a相对于水平面的倾斜角θ较大。倾斜角θ大于75°且小于90°。更加优选的是，大于80°且小于90°。

主体部20的内径及高度例如根据后述的干燥区域70所需要的容积以及热分解区域71所需要的容积来确定。干燥区域70所需要的容积是指，例如将每小时的水分干燥量设为50kg/m³·h～150kg/m³·h，而能将每小时投入到废弃物熔融炉2的废弃物所含有的水分量(即，投入水分量)的总量干燥的容积。热分解区域71所需要的容积是指，例如将每小时的碳素气化量设为50kg/m³·h～150kg/m³·h，而能将每小时投入到废弃物熔融炉2的废弃物及焦炭所含有的碳素气化的容积。

熔融物储存部22具有以轴线CL1为中心的圆筒状的侧壁部22a和封堵侧壁部22a的下端部的底部22b。侧壁部22a的上端部与锥形部24的下端部连接。侧壁部22a的内径与锥形部24的下端部的内径相等。在侧壁部22a的下端部设置有用于将储存在熔融物储存部22的熔融物排出的出渣口27。在出渣口27设置有开闭机构(未图示)，能间歇地将熔融物排出。在出渣口27的外侧设置有从侧壁部22a向斜下方延伸的熔融物流槽28。熔融物流槽28将熔融物送至水渣槽5。

气体诱导部21呈以轴线CL1为中心的圆筒形状。气体诱导部21的下端部与主体部20的直胴部23的上端部连接。气体诱导部21的下端部的内径与直胴部23的内径相等。在上下方向上的气体诱导部21的中间部分向径向膨胀。因此，气体诱导部21的内表面21a比直胴部23的内表面23a向径向膨胀。气体诱导部21的上端部比下端部缩径，而构成废弃物熔融炉2的开口部2a。

在开口部2a中插入有内筒25。内筒25呈以轴线CL1为中心的圆筒形状，用于将废弃物以及碳系可燃物质导入废弃物熔融炉2内。内筒25的下端部与气体诱导部21的下端部相比位于上方。在气体诱导部21的上部设置有排气口26。排气口26用于将由主体部20内的废弃物产生的气体排出。排气口26经由排气管道与燃烧室6连接。

在熔融物储存部22设置有用于向炉内供给被富氧了的空气(以下，称为“富氧空气”)的下层风口40。所谓的富氧，是指提高了氧气浓度。下层风口40配置于沿侧壁部22a的周向排列的多个位置。作为下层风口40的优选配置例，例举出下层风口40配置于沿周向间隔45°排列的8个位置。下层风口40的顶端部可以向熔融物储存部22内突出，也可以不突出。

在锥形部24设置有用于向炉内供给空气的上层风口30、31、32、33。上层风口30、31、32、33从上方向下方排列。在上下方向上排列的上层风口的数量并不限于4个，可以不足4个，也可以是5个以上。上层风口30、31、32、33分别配置于沿锥形部24的周向排列的多个位置。作为优选的配置例，列举出上层风口30、31、32、33分别配置于沿周向间隔90°排列的4个位置。上层风口30、31、32、33的顶端部可以向锥形部24内突出，也可以不突出。

上层风口30、31、32、33以及下层风口40连接有鼓风机42。在从鼓风机42朝向上层风口30、31、32、33以及下层风口40的流路上分别设置有流量调节阀30a、31a、32a、33a、40a。此外，在从流量调节阀40a朝向下层风口40的流路上连接有用于使空气富氧的氧气产生装置41。

如图2所示，在废弃物熔融炉2上配置有用于测量炉内温度的温度计T1～T5。温度计T1配置于气体诱导部21的上部。温度计T5埋设于构成熔融物储存部22的底部22b的耐火物质内。温度计T2、T3、T4在温度计T1、T5之间从上方向下方排列。此外，在废弃物熔融炉2上配置有多个用于测量炉内压力的压力计。压力计P1配置于气体诱导部21的上部。压力计P2、P3、P4分别配置于锥形部24的上部、中部、下部。

接着，详细说明废弃物熔融炉2的动作。首先，在开始投入废弃物前，经由内筒25将碳系可燃物质导入废弃物熔融炉2内。碳系可燃物质例如是焦炭。为了减少来源于化石燃料的焦炭的消耗量，焦炭的全部或者一部分可以由木材等生物物质的碳化物来代替。在废弃物熔融炉2内的底部22b上蓄积的焦炭能够使用燃烧器(未图示)等点燃。由此，在炉内的底部形成所谓的底焦81。

接着，经由内筒25将焦炭和废弃物的混合物导入废弃物熔融炉2内，并用该混合物填满主体部20内。废弃物的种类没有特殊限定，可以是一般废弃物、工业废弃物中的任意一种。也能够处理切碎废料(ASR)、挖掘垃圾、焚烧灰等的单体或者混合物、或者是它们与可燃性垃圾的混合物等。此外，也可以投入干馏的废弃物。除了焦炭以外，还可以向废弃物添加作为碱度调整剂的石灰石等。

在该状态下，从下层风口40向炉内供给富氧空气。作为富氧空气的鼓风压力的优选的设定例，例举出设定在5kPa～25kPa的范围内。此外，可以将LNG等燃料气体与从下层风口40向炉内供给的富氧空气混合。进一步而言，从上层风口30、31、32、33向炉内供给空气。作为空气的鼓风压力的优选的设定例，例举出设定在5kPa～25kPa的范围内。

在废弃物熔融炉2的底部22b侧，利用从下层风口40供给的富氧空气继续使焦炭的燃烧，并使由燃烧产生的高温的炉内气体上升。此外，利用从上层风口30、31、32、33供给的空气使废弃物在锥形部24中部分燃烧，并使由部分燃烧产生的高温的炉内气体上升。废弃物被引导到主体部20并迎着炉内气体的上升气流而下降。在该过程中，在炉内气体与废弃物之间进行热交换，从而能够促进废弃物的干燥及废弃物的热分解。由废弃物的热分解产生的气体汇集到气体诱导部21内并向上方被引导，经由排气口26被排出。被排出的气体经由排气管道被送至燃烧室6。

热分解残渣(碳化物)与灰分、不燃物一起沿着锥形部24的内表面24a向废弃物熔融炉2的底部22b侧汇集，在底焦81上形成碳化物粒子层(所谓的半焦床)82。半焦床82作为通气阻力层发挥作用，对从下层风口40供给的富氧空气的流动进行调整。由此，能够防止从下层风口40供给的富氧空气的局部渗流。

热分解残渣的可燃性干馏物(固定碳)与焦炭一起燃烧。焦炭以及可燃性干馏物的燃烧气体在底焦81的上端附近的区域达到最高温度。在该区域中，灰分、不燃物将熔融。熔融物经由底焦的间隙进入熔融物储存部22并被储存。从出渣口27间歇地取出被储存的熔融物。从出渣口27取出的熔融物在水渣槽5中进行水渣冷却，并作为炉渣以及金属被回收。之后，向炉内补充焦炭和废弃物的混合物，从而继续废弃物熔融处理。

在这里，在继续废弃物熔融处理期间，在废弃物熔融炉2内的上部形成有干燥区域70。干燥区域70主要进行废弃物的干燥及预热。在干燥区域70的下侧形成有热分解区域71。热分解区域71主要进行干燥后的废弃物中的可燃成分的热分解及气化。在热分解区域71的下侧形成有熔融区域72。在熔融区域72中主要进行灰分、不燃物的熔融(参照图3)。如上述那样，与直胴部23占有最大的高度相比，因为锥形部24的上端部的位置较高，因此，锥形部24的上端部到达干燥区域70，干燥区域70与热分解区域71之间的交界部位于锥形部24内。

在上层风口30、31、32、33中，配置在最上层的上层风口30位于干燥区域70。上层风口30在干燥区域70的下端部与锥形部24的上端部之间位于靠近干燥区域70的下端部的位置。

因为干燥区域70内与热分解区域71内相比，废弃物彼此之间形成较大间隙，因此干燥区域70内的废弃物与热分解区域71内的废弃物相比更容易移动。因此，当干燥区域70的上层风口30的鼓风量过大时，有可能会促进形成炉内气体的渗流路径。因此，优选的是，来自上层风口30的鼓风量为每一处50Nm3/h以下。此外，未必一定要在干燥区域70设置上层风口30。此外，也可以将4个上层风口30、31、32、33中的2个以上配置在干燥区域70内。

此外，炉内的某个部分是不是干燥区域70、热分解区域71、熔融区域72例如能够利用炉内温度来掌握。例如，炉内温度为350℃～600℃的部分是干燥区域，炉内温度为600℃～1200℃的部分是热分解区域，炉内温度为1200℃～1800℃的部分是熔融区域。在本实施方式中，从废弃物熔融炉2内的上部到下部配置有温度计T1～T5。根据各温度计所测量的温度，能够大致掌握干燥区域70、热分解区域71、熔融区域72的范围。

此外，干燥区域70与热分解区域71之间的交界部的位置例如也能够根据炉内差压来掌握。在干燥区域70中，废弃物通过干燥被去除水分而被减容。在热分解区域中，废弃物通过热分解而形成碳化物粒子，从而进一步被减容而密集在一起。因此，干燥区域的差压与热分解区域的差压例如相差0.5kPa/m左右。这里的差压是指随着每下降1m所产生的压力的上升量。因此，通过掌握与上方的区域的差压相比例如上升0.5kPa/m左右差压的部位，而能够大致掌握干燥区域70和热分解区域71之间的交界部。炉内各部分的差压能够利用炉内所配置的压力计P1～P4来大致掌握。例如，如果中部压力计P3附近的差压与上方的区域相比上升0.5kPa/m左右，就能掌握中部压力计P3附近是干燥区域70和热分解区域71之间的交界部。

即，废弃物的热分解区域71是比在干燥区域70内下降到直至完成上升了0.5kPa/m以上的差压的部位靠下的区域。此外，这里的差压是指炉的运行比较稳定时的差压，不包括发生气体的渗流等时的差压。

在以上说明的废弃物熔融炉2中，在构成主体部20的所有部分中锥形部24占有最大的高度。因此，与非锥形状的直胴部23占有最大的高度的情况相比，锥形部24的内表面24a相对于水平面的倾斜角较大。由此，锥形部24的内表面24a附近的废弃物被顺畅地向下方引导。而且，因为锥形部24的内表面24a相对于直胴部23的内表面23a的倾斜较缓，因此废弃物难以停滞在锥形部24的上端部。此外，当锥形部24占有最大的高度时，锥形部24的上端部位于主体部20的上部侧。废弃物通过干燥及热分解而随着在主体部20内下降而被减容。该减容也在主体部20的上部侧进行。当锥形部24的上端部位于主体部20的上部侧时，为了与也在主体部20的上部侧进行的减容配合，主体部20的截面积从上部侧向下方去变小。因此，能够抑制空洞的产生，能够防止气体的渗流。这些情况与直胴部23占有最大的高度的情况相比，使废弃物与炉内气体之间的热交换的效率提高。因此，能够减少焦炭的消耗量。

此外，与直胴部23占有最大的高度的情况相比，虽然主体部20的内部容积变小，但不影响废弃物的处理效率。其原因在于，像上述那样提高废弃物与炉内气体之间的热交换的效率、并且有效地将废弃物减容。

锥形部24的内表面24a相对于水平面的倾斜角度大于75°且小于90°。因此，能够更可靠地防止废弃物的停滞。因此，能够进一步提高废弃物与炉内气体之间的热交换的效率。

干燥区域70与热分解区域71之间的交界部位于锥形部24内。由此，锥形部24的上端部位于干燥区域70内。上述废弃物的减容也在干燥区域70内进行。当锥形部24的上端部位于干燥区域70内时，为了与也在干燥区域70内进行的减容配合，主体部20的截面积从干燥区域70内向下方去而变小。因此，能够更可靠地抑制空洞的产生。

此外，上层风口30位于干燥区域70。因此，能够进一步促进干燥区域70中的废弃物的干燥。如上述那样，因为锥形部24的上端部位于干燥区域70内，干燥区域70内的废弃物将沿着锥形部24下降。当促进废弃物的干燥时，废弃物进一步减容，从而能够使沿着锥形部24的坠落更加顺畅。此外，使由于促进其干燥而被减容的废弃物沿着锥形部24向中央汇集，因此能够抑制空洞的形成。这样一来，通过将锥形部24的上端部位于干燥区域70内的情况与上层风口30设置于干燥区域70的情况相结合，能在抑制空洞的形成的同时促进废弃物的干燥。

上层风口30在干燥区域70的下端部与锥形部24的上端部之间位于靠近干燥区域70的下端部的位置。由此，使位于干燥区域70的上层风口30从直胴部23与锥形部24之间的交界部离开，能够更可靠地抑制空洞的产生。

而且，采用废弃物熔融炉2，抑制产生热分解残渣的附着，因此尤其能够减轻废弃物熔融炉2的维护时的作业负担。此外，能抑制空洞的产生，因此能够保证废弃物熔融炉2的稳定的运行。假设有空洞产生，当该空洞成长时，炉内差压降低。而且，成长起来的空洞随着废弃物散开而被填埋，使炉内差压急剧上升。当抑制空洞的产生时，也抑制了这样的炉内差压的变化，因此能够进行废弃物熔融炉的稳定的运行。

在废弃物熔融炉2中，与直胴部23占有最大的高度的情况相比，热分解区域71的内径比以往的炉的热分解区域的内径小。因此，能够使半焦床的层厚相应地增加，从而能够确保充分的炉内差压。这也有助于废弃物熔融炉2的运行的稳定化。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不必限于上述实施方式，能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种变更。例如，主体部20也可以不具有直胴部23，而只由锥形部24构成。即，也可以是锥形部24占有主体部20的全部高度H1。

(实施例)

以下，表示本发明的实施例和比较例，但本发明并不限于这里所示的实施例。

(1)实施例1

作为实施例1，准备了在图4的(a)中示意性表示的废弃物熔融炉2A。废弃物熔融炉2A相当于上述实施方式的废弃物熔融炉2。锥形部24的高度H2与主体部20的全部高度H1的比例为95％。锥形部24的内表面24a相对于水平面的倾斜角θ是80°。在废弃物熔融炉2A中，以90°间隔沿周向排列的4处位置设置有上述温度计T2。

(2)实施例2

作为实施例2，准备了在图4的(b)中示意性表示的废弃物熔融炉2B。废弃物熔融炉2B相当于上述实施方式的废弃物熔融炉2。锥形部24的高度H2与主体部20的全部高度H1的比例为50％。锥形部24的内表面24a相对于水平面的倾斜角θ是75°。废弃物熔融炉2B的直胴部23的内径、锥形部24的下端部的内径、主体部20的全部高度H1分别与废弃物熔融炉2A的直胴部23的内径、锥形部24的下端部的内径、主体部20的全部高度H1相等。

(3)比较例1

作为比较例1，准备了在图4的(c)中示意性表示的废弃物熔融炉2C。在以下方面，废弃物熔融炉2C与上述实施方式的废弃物熔融炉2不同。在构成主体部20的所有部分中，直胴部23占有最大的高度。锥形部24的高度H2与主体部20的全部高度H1的比例为35％。在上层风口30、31、32、33中，不具有最上部的上层风口30。所有的上层风口31、32、33位于热分解区域71。锥形部24的内表面24a相对于水平面的倾斜角θ是70°。

废弃物熔融炉2C的直胴部23的内径、锥形部24的下端部的内径、主体部20的全部高度H1分别与废弃物熔融炉2A的直胴部23的内径、锥形部24的下端部的内径、主体部20的全部高度H1相等。也在废弃物熔融炉2C中，以90°间隔沿周向排列的4处位置设置有上述温度计T2。

(4)炉内差压、炉顶气体温度以及炉中部气体温度的比较评价

使实施例1、2以及比较例1的废弃物熔融炉2A、2B、2C在同一段时间运行并测量炉内差压。此外，针对实施例1和比较例1的废弃物熔融炉2A、2C，也测量了炉顶气体温度和炉中部气体温度。此外，将不具有上层风口30的比较例1作为比较对象，因为只评价主体部20的形状的效果，所以不进行实施例1和2中的来自上层风口30的空气的供给。

本试验例中的炉内差压是设置于锥形部24的下部的压力计P4的检测值与设置于气体诱导部21的上部的压力计P1的检测值之差。炉顶气体温度是设置于气体诱导部21的上部的温度计T1的检测值。炉中部气体温度是温度计T2的测量值。

图5是表示炉内差压的按天推移的线图。如图5的折线L1所示，在比较例1中，从第一天到第三天炉内差压变低，低于适合炉的运行的范围的下限值LL。从该结果能够推测出：在废弃物熔融炉2C中，从第一天到第三天发生气体的渗流，由此引发炉内差压降低。

作为产生气体的渗流的主要原因，认为在废弃物熔融炉2C中是在锥形部24的内表面24a附近产生了废弃物的停滞(参照图4的(c)中的斜线部分)。认为：当产生废弃物的停滞时，例如，停滞的废弃物被来自上层风口31、32、33的空气局部热分解而产生空洞，并且空洞成长起来而形成炉内气体的流路(这种现象特别容易在直胴部23的内表面23a与锥形部24的内表面24a之间的交界部的附近发生。)。

相对于此，如图5的折线L2所示，实施例1的炉内差压高于炉的运行所希望的范围的下限值LL，炉内差压按天的变动幅度较小。如图5的折线L3所示，虽然实施例2的炉内差压比实施例1的炉内差压小，但高于下限值LL，炉内差压按天的变动幅度较小。从该结果能够推测出：在实施例1和2中，能抑制气体的渗流的产生。

图6是表示炉顶气体温度的按天推移的线图。如图6的折线L4所示，比较例1的炉顶气体温度从第一天到第三天变高，与第四天以后的温度的差值较大。从第一天到第三天的温度高于炉的运行所希望的范围的上限值ML。从该结果能够推测出：在比较例1中，从第一天到第三天发生了气体的渗流，因此引发炉顶温度上升。

与此相对，如图6的折线L5所示，实施例1的炉顶气体温度低于炉的运行所希望的范围的上限值ML，炉顶气体温度按天的变动幅度较小。从该结果能够推测出：在实施例1中，能抑制气体的渗流的产生。

图7表示炉中部气体温度的测量结果。图7是表示炉中部气体温度的按小时推移的线图。如图7的(a)所示，在比较例1中，4个温度计T2都示出了按小时的大幅的温度变化。产生温度的变化的时间带在各温度计上各不相同。从该结果能够推测出：在比较例1中，在炉内的不同位置、不同时间带连续发生气体的渗流。

与此相对，如图7的(b)所示，在实施例1中，4个温度计T2都未示出按小时的大幅的温度变化。从该结果能够推测出：与比较例1的废弃物熔融炉2C相比，能够特别抑制气体的渗流的产生。

从以上结果能够确认，采用本发明能够抑制气体的渗流的产生。特别是，在实施例2中，锥形部24的高度H2与主体部20的全部高度H1的比例为50％以上，只要满足在构成主体部20的所有部分中锥形部占最大的高度这样的条件，就大致确认到能够抑制气体的渗流的产生。

此外，在经过了1个月后停止运行，实施各炉的内部检查。其结果，在比较例1的废弃物熔融炉2C的内表面上形成有热分解残渣熔融而成的附着物。与此相对，在实施例1的废弃物熔融炉2A的内表面上完全没有热分解残渣熔融而成的附着物。

(5)焦比的比较评价

实施例1的废弃物熔融炉2A及比较例1的废弃物熔融炉2C在同一时间段进行大约1周运行，并比较了焦比。此外，将不具有上层风口30的比较例1作为比较对象，因为只评价主体部20的形状的效果，所以不进行实施例1和2中的来自上层风口30的空气的供给。

图8是表示废弃物处理量、焦比、炉内差压、炉顶气体温度的测量结果的图。焦比、炉内差压以及炉顶气体温度是以将比较例1的测量结果作为基准的差分来进行表示。焦比(kg/TR)是装入熔融炉的焦炭的量(kg)除以由熔融炉处理而得到的废弃物总量(t)所得到的值。如图8所示，实施例1与比较例1相比，在大约1周左右的短期试验中，焦比大约减少12.7kg/TR。从该结果能够确认的是，采用本发明，能够减少碳系可燃物质的消耗量。

此外，根据图8的结果，实施例1的炉顶气体温度比比较例1的炉顶气体温度大约低100℃。而且，进一步与比较例1的炉内差压相比，实施例1的炉内差压大约高1.5kPa。从该结果能够推测出，在废弃物熔融炉2A内，能够抑制废弃物的停滞、气体的渗流的产生。从这种情况也能想到有助于碳系可燃物质的消耗量的削减。

(6)干燥能力的比较评价

实施例1及比较例1的废弃物熔融炉2A、2C在同一时间段进行运行，并比较了干燥能力。作为与干燥能力相关的参数，在运行中测量炉内气体的流速(空塔速度)、炉内差压、焦比、炉内热交换温度、单位容积的水分干燥能力以及热传导效率，并进行了比较。此外，本评价的目的在于确认使干燥区域70的下端部位于锥形部24内的情况与上层风口30设置于干燥区域70的情况相结合而获得的效果。因此，在实施例1进行了来自上层风口30的空气的供给。

图9的(a)是表示在炉的高度方向上的炉内气体的流速(空塔速度)的分布的线图。曲线L6表示实施例1的炉内气体的流速，曲线L7表示比较例1的炉内气体的流速。基准线b1、b2、b3、b4分别表示上层风口30、31、32、33的位置。图9的(b)是标记了在炉的高度方向上的炉内差压的分布的图。基准线a1、a2、a3、a4、a5表示用于进行炉内差压的测量的压力计的位置。这里所使用的压力计与上述的压力计P1、P2、P3、P4不同。标记F1、F2、F3、F4分别表示基准线a2、a1之间的差压、基准线a3、a2之间的差压、基准线a4、a3之间的差压、基准线a5、a4之间的差压。图9的(a)和图9的(b)是将纵轴作为炉的高度来进行描画，各纵轴的标度与图9的(c)所示的炉的剖面图的高度一致。

如图9的(a)的曲线L6、L7所示，实施例1与比较例1相比，炉内气体的流速较快。由此推测出，采用实施例1能够使炉内气体和废弃物之间的热交换效率提高，并且干燥能力提高。此外，如上述那样，在实施例1中能够抑制气体的渗流的产生，而使炉内气体的流动稳定。因此，能够推测出：加快炉内气体的流速与使炉内气体的流动稳定相结合，会使炉内气体和废弃物之间的热交换效率进一步提高。

此外，在比较例1中，会在运行中屡屡产生气体的渗流，导致炉顶气体温度上升，不得已停止来自上层风口31的鼓风。其结果也由图9的流速的数据来表示。另一方面，在实施例1中，能够抑制气体的渗流的产生，因此能够进行来自上层风口31的稳定且恒定的鼓风。

图10是标记了炉内热交换温度(℃)和焦比(kg/TR)的测量结果的图。图中黑圆圈的标记表示实施例1的测量结果，白三角的标记表示比较例1的测量结果。炉内热交换温度由以下公式计算出。

炉内热交换温度＝热分解区域中的炉内燃烧温度1000℃(假定)－炉顶气体温度(实际值)

如图10所示，实施例1与比较例1相比，热交换温度较高且焦比较低。即，实施例1与比较例1相比，确认了能够促进废弃物的干燥。

图11是标记了单位容积的水分干燥能力(Mcal/(m³·h))与焦比(kg/TR)的测量结果的图。图中黑圆圈的标记表示实施例1的测量结果，白三角的标记表示比较例1的测量结果。单位容积的水分干燥能力由以下公式计算出。

单位容积的水分干燥能力＝{废弃物投入量(t/h)×废弃物中的水分(％)×水分蒸发潜热(Mcal/t)}÷干燥区域容积(m³)

图12是标记了热传导效率(Mcal/(m³·h·℃))与炉内气体的流速(空塔速度)(Bm/s)的测量结果的图。图中黑圆圈的标记表示实施例1的测量结果，白三角的标记表示比较例1的测量结果。热传导效率由以下公式计算出。

热传导效率＝传热面积×热传导率

炉内气体的流速表示在上层风口30的高度的流速。

如图11和图12所示，确认到：实施例1与比较例1相比，干燥能力成为大约2.5倍。基于传热面积和热传导率，该大约2.5倍的干燥能力的提高取决于由于炉内气体的流动稳定而引起的大约1.7倍的提高以及由于炉内气体的流速变快而引起的大约1.5倍的提高。

(7)上层风口30有无的比较评价

在实施例1的废弃物熔融炉2A的运行中，将在进行来自上层风口30的空气的供给时产生气体的渗流的时间与不进行来自上层风口30的空气供给时产生气体的渗流的时间进行了比较。图13是标记了气体的渗流产生时间与焦比的测量结果的图。图中的黑圆圈的标记表示进行了来自上层风口30的空气的供给时的测量结果，白三角的标记表示未进行来自上层风口30的空气的供给时的测量结果。

如图13所示，在不进行来自上层风口30的空气的吹入的情况下，气体的渗流时间偏差较大，有时产生长时间的渗流。此外，在白三角的标记中，也表现出如下倾向：在产生长时间的渗流时，在长时间的渗流的影响下焦比上升。

与此相对，在进行来自上层风口30的空气的吹入的情况下，气体的渗流时间偏差较小，整体的气体的渗流时间较短。根据该结果能够确认的是，通过从上层风口30吹入空气，能够进一步抑制气体的渗流的产生，并且能够减少碳系可燃物质的消耗量。

产业上的可利用性

本发明能够用于一般废弃物、工业废弃物的处理。

附图标记说明

2…废弃物熔融炉、20…主体部、21…气体诱导部、22…熔融物储存部、24…锥形部、24a…内表面、26…排气口、30、31、32、33…上层风口、40…下层风口、70…干燥区域、71…热分解区域、72…熔融区域、CL1…轴线。

Claims (4)

1.一种废弃物熔融炉，其用于进行废弃物的干燥、热分解以及熔融，其中，

该废弃物熔融炉具有：

筒状的主体部，其沿着上下方向延伸并形成有用于收容上述废弃物的空间，用于将上述废弃物从上方引导到下方；

熔融物储存部，其沿着上述主体部的中心轴线与上述主体部的下侧相连，用于储存由上述废弃物产生的熔融物；

气体诱导部，其沿着上述主体部的中心轴线与上述主体部的上侧相连，用于汇集自上述废弃物产生的气体并向排气口引导，

上述主体部具有随着向下方去而内侧的截面积逐渐变小的锥形部，

在上下方向上，上述锥形部的高度与上述主体部的高度的比例为50％以上，

上述锥形部的内表面相对于水平面的倾斜角大于75°且小于90°。

2.根据权利要求1所述的废弃物熔融炉，其中，

上述主体部具有使废弃物干燥的干燥区域和使废弃物在上述干燥区域的下方热分解的热分解区域，上述干燥区域与上述热分解区域之间的交界部位于上述锥形部内。

3.根据权利要求2所述的废弃物熔融炉，其中，

在上述熔融物储存部设置有用于向炉内供给被富氧化了的空气的下层风口，在上述锥形部设置有用于向炉内供给空气的上层风口，至少一个上述上层风口位于上述干燥区域。

4.根据权利要求3所述的废弃物熔融炉，其中，

位于上述干燥区域的上述上层风口在上述干燥区域的下端部与上述锥形部的上端部之间位于靠近上述干燥区域的下端部的位置。