JP2000055340A - 焼却飛灰溶融処理用酸素バ―ナ - Google Patents

焼却飛灰溶融処理用酸素バ―ナ

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JP2000055340A JP11242539A JP24253999A JP2000055340A JP 2000055340 A JP2000055340 A JP 2000055340A JP 11242539 A JP11242539 A JP 11242539A JP 24253999 A JP24253999 A JP 24253999A JP 2000055340 A JP2000055340 A JP 2000055340A
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徹夫 岡本
Tadatoshi Saeda
忠利 佐枝
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 融点の高い焼却飛灰を安定して且つ完全に溶
融処理できる焼却飛灰溶融処理用酸素バーナを提供す
る。 【解決手段】 焼却飛灰溶融処理用酸素バーナ31の先
端部におけるノズルを、中心部から外周部に向かって燃
料供給ノズル32a,一次燃焼用ガス供給ノズル33
a,被処理物供給ノズル34a及び二次燃焼用ガス供給
ノズル35aの順で、全体として同心円状に配列する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は焼却飛灰溶融処理用
酸素バーナに関する。都市ごみ、下水処理汚泥、産業廃
棄物等、各種の廃棄物を焼却処理すると、焼却炉に残る
焼却灰と焼却炉の排ガス処理系で捕捉される焼却飛灰と
が発生する。焼却炉の排ガス処理系では、排ガスに同伴
する各種の酸性ガスやダイオキシン等の有害物質を中和
するため、通常は排ガス中に石灰を吹込むので、結果的
に排ガス処理系で捕捉される焼却飛灰中には相当量の石
灰中和物や未反応石灰が含まれてくる。このような焼却
飛灰は、これを減容化及び安定化するため、アーク炉や
抵抗炉等の電気炉或はバーナ炉を用いて溶融処理され
る。本発明は上記のような焼却飛灰を、バーナ炉を用い
て溶融処理する際に用いられる焼却飛灰溶融処理用の酸
素バーナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、廃棄物をバーナ炉を用いて溶融処
理する場合、空気を燃焼用ガスとするバーナの火炎に対
し、廃棄物を横方向或は斜め方向から供給することが行
われている(特開昭63−70015号公報参照)。と
ころが、かかる従来のものには次のような欠点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】1)バーナの燃焼用ガ
スとして空気を用いるため、その火炎温度が低く、また
排ガス量が大きい。火炎温度が低いと、前述したような
相当量の石灰中和物や未反応石灰を含む焼却飛灰は融点
が高いため、これを充分に溶融処理できない。また排ガ
ス量が大きいと、これに伴う熱損失が大きく、しかも大
型の排ガス処理設備が必要である。
【0004】2)バーナの火炎に対して廃棄物を横方向
或は斜め方向から供給するため、双方の接触時間が短
く、また供給した廃棄物のなかにはバーナの火炎から外
れるものがある。バーナの火炎と供給した廃棄物との接
触時間が短いと、また供給した廃棄物がバーナの火炎か
ら外れると、その溶融処理が不完全になる。
【0005】本発明は、上述のようなバーナ炉を用い
て、融点の高い焼却飛灰の溶融処理を確実に行うことの
できる焼却飛灰溶融処理用酸素バーナを提供することを
目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、先端面におけるノズルが、中心部から外周
部に向かって燃料供給ノズル、一次燃焼用ガス供給ノズ
ル、被処理物供給ノズル及び二次燃焼用ガス供給ノズル
の順で全体として同心円状に配列されていることを特徴
としている。
【0007】しかして、本発明の焼却飛灰溶融処理用酸
素バーナは、焼却飛灰をバーナ炉を用いて溶融処理する
に当たり、焼却飛灰を気体搬送により下向きで燃焼する
高温火炎中へ供給して溶融するもので、生成した溶融物
を炉側壁下部の排出口から排出する一方、発生する排ガ
スを炉側壁上部の排気口から排気して排ガス中の焼却飛
灰をバグフィルタにより捕集する。
【0008】バーナ炉は、少なくともその内周が耐火物
で構築されており、耐火物で囲まれた炉内空間部におい
て、焼却飛灰を焼却飛灰溶融処理用酸素バーナの高温火
炎で溶融する。焼却飛灰溶融処理用酸素バーナは、その
燃焼用ガスとして酸素濃度を富化したガスを用いるの
で、燃焼用ガスとして空気を用いる場合に比べて高温火
炎が得られ、融点の高い焼却飛灰でも確実に溶融できる
が、より確実に溶融するためには、酸素濃度90%以上
の燃焼用ガスを用いるのが好ましい。燃焼用ガスの酸素
濃度を高くするほど高温火炎が得られ、焼却飛灰をより
確実に溶融でき、同時に排ガス量が小さくなるため、こ
れに伴う熱損失が小さくなって、排ガス処理施設を小型
化することができる。
【0009】この焼却飛灰溶融処理用酸素バーナは、少
なくともその先端が鉛直下向きとなるようにバーナ炉内
の空間部に挿入される。したがって、通常は炉蓋から炉
内空間部へ鉛直方向に挿入される。このように挿入され
た焼却飛灰溶融処理用酸素バーナは、下向きで燃焼する
高温火炎が得られる。先端部が上向きで挿入されると、
生成した溶融物が先端部のノズルを閉塞する恐れがあ
り、また、先端部が横向きであると、その高温火炎が対
向する炉壁を局部的に著しく損なう。
【0010】本発明においては、下向きで燃焼する焼却
飛灰溶融処理用酸素バーナの高温火炎中へ焼却飛灰を気
体搬送により直接供給して溶融する。このような直接供
給は、先端面におけるノズルが、上述の構成であること
によって達成できる。焼却飛灰溶融処理用酸素バーナの
高温火炎が下向きで燃焼していても、かかる高温火炎に
対して焼却飛灰が横方向或いは斜め方向から気体搬送に
より供給されると、双方の接触時間が短く、しかも焼却
飛灰のなかには高温火炎から外れるものもあるため、そ
の溶融が不完全になる。
【0011】本発明の焼却飛灰溶融処理用酸素バーナ
は、中心部に燃料供給ノズルを設け、またその外周にお
いて、燃焼用ガス供給ノズルを内側の一次燃焼用ガス供
給ノズルと外側の二次燃焼用ガス供給ノズルとに分け、
双方のノズルをこれらが焼却飛灰供給ノズルを両側から
挟むように設ける。各ノズルをこのように配列すると、
中心部に燃料過剰の燃焼安定帯を形成することができ、
また焼却飛灰を最も高温の火炎中に供給できるとともに
供給した焼却飛灰が未溶融のまま高温火炎から飛び出し
てしまうのを防止できるため、焼却飛灰をより確実に溶
融できる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の焼却飛灰溶融処理
用酸素バーナの一形態例の先端面を示す拡大図、図2は
図1の焼却飛灰溶融処理用酸素バーナを用いた焼却飛灰
にガラス廃棄物を混合した被処理物の溶融処理を説明す
るバーナ炉の図、図3は図2のバーナ炉における酸素バ
ーナの溶融処理用挿入部を示す拡大縦断面図である。
【0013】バーナ炉11は炉本体12と炉本体12に
被着された炉蓋13とを備えており、これらの内周は耐
火物で構築されている。炉蓋13から耐火物で囲まれた
炉内空間部へ耐火物製の保護筒21が鉛直方向に挿入さ
れており、保護筒21で囲まれた空間部に水冷の焼却飛
灰溶融処理用酸素バーナ31が挿入されていて、保護筒
21と該酸素バーナ31との間の隙間にパージガスの流
路22が形成されている。
【0014】焼却飛灰溶融処理用酸素バーナ31は多重
構造になっており、その先端面におけるノズルが、中心
部から外周部に向かって燃料供給ノズル32a、一次燃
焼用ガス供給ノズル33a、被処理物供給ノズル34a
及び二次燃焼用ガス供給ノズル35aの順で全体として
同心円状に配列されている。また、先端部における二次
燃焼用ガス供給ノズル35aの外周には、冷却水の流路
36aが形成されている。
【0015】焼却飛灰溶融処理用酸素バーナ31の燃料
供給ノズル32aと連通する燃料供給口32bには、燃
料供給系41が接続されており、また一次燃焼用ガス供
給ノズル33aと連通する一次燃焼用ガス供給口33b
には、一次燃焼用ガス供給系42が接続されていて、さ
らに被処理物供給ノズル34aと連通する被処理物供給
口34bには被処理物供給系43が接続され、また、二
次燃焼用ガス供給ノズル35aと連通する二次燃焼用ガ
ス供給口35bには、二次燃焼用ガス供給系44が接続
されている。被処理物供給系43は、その上流側で焼却
飛灰供給系45とガラス廃棄物供給系46とに分岐され
ており、焼却飛灰供給系45には、ロータリバルブ51
を介しホッパ53が装備され、また、ガラス廃棄物供給
系46にはロータリバルブ52を介しホッパ54が装備
されていて、ホッパ53には焼却飛灰Aが貯留され、ホ
ッパ54には粉砕し、乾燥して、篩分けしたガラス廃棄
物Bが貯留されている。
【0016】炉本体12の炉側壁下部には溶融物の排出
口61が開設されており、排出口61の下方における炉
底部に溶融物Cの貯留部62が形成されていて、酸素バ
ーナ31の先端部(下端部)よりも上方における炉側壁
上部に排ガスの排気口63が開設されている。炉外には
排出口61を上方に臨んで空冷パン71が設置されてお
り、排出口61と空冷パン71との間はカバー72で密
閉されている。排気口63にはダクト73が接続されて
おり、ダクト73の下流側にはバグフィルタ74及び吸
引ブロア75が接続されている。
【0017】酸素バーナ31の流路36aへ冷却水を流
しつつ、酸素バーナ31のそれぞれ相当する各ノズルへ
燃料、一次燃焼用ガス及び二次燃焼用ガスを供給して燃
焼させると、酸素バーナ31の先端部からは下向きで燃
焼する高温火炎が形成される。この状態で、保護筒21
と酸素バーナ31との間の流路22へパージガスを流し
つつ、搬送用ガスを用いた気体搬送により、酸素バーナ
31の被処理物供給ノズル34aへホッパ53に貯留さ
れている焼却飛灰Aとホッパ54に貯留されているガラ
ス廃棄物Bとの混合物を供給する。この際、ロータリバ
ルブ51,52の開度を調節して、混合物の成分中にお
けるCaO/SiO(重量比)=0.3〜1.2とな
るように双方の切り出し量を調節する。混合物は、下向
きで燃焼する酸素バーナ31の高温火炎中に直接供給さ
れ、溶融される。
【0018】生成した溶融物Cは貯留部62に一時的に
貯留された後、排出口61からオーバーフローで空冷パ
ン71へと自重落下し、ここで冷却される。一方、発生
した排ガスは空気で冷却されつつダクト73を介してバ
グフィルタ74へと吸引され、ここで排ガス中の溶融飛
灰を取り除かれた後、放出される。
【0019】実施例1 図1〜図3について前述した一形態例にしたがい、下記
の条件下で焼却飛灰とガラス廃棄物との混合物を溶融処
理した。
【0020】条件 焼却飛灰:都市ごみを焼却炉で焼却処理したときに、そ
の排ガス処理系の集塵装置で捕捉した焼却飛灰(水分
0.5重量%、平均粒径0.08mm) ガラス廃棄物:ガラス製造工場で発生した製造残渣で、
これを粉砕し、乾燥して、目開き0.1mmの篩を通過
したもの(水分2重量%、平均粒径0.08mm) 混合物:焼却飛灰とガラス廃棄物とをこれらの成分中に
おけるCaO/SiO (重量比)=0.8となるよう
に混合したもの(融点約1350℃) 燃料:プロパンガス 一次燃焼用ガス及び二次燃焼用ガス:酸素濃度93容量
%のガス(残部は殆どが窒素ガス) 搬送用ガス:空気 上記の条件下で混合物を溶融処理したところ、下向きで
燃焼する酸素バーナの高温火炎は約1800℃が得ら
れ、混合物を安定して完全溶融することができた。尚、
焼却飛灰を単独で溶融処理した場合も、その融点は約1
500℃であったが、同様に完全溶融することができ
た。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の焼却飛灰
溶融処理用酸素バーナは、融点の高い焼却飛灰を確実に
溶融処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の焼却飛灰溶融処理用酸素バーナの一
形態例の先端面を示す拡大図。
【図2】 図1の酸素バーナを用いて焼却飛灰にガラス
廃棄物を混合した被処理物の溶融処理を説明するバーナ
炉の図。
【図3】 図2のバーナ炉における酸素バーナの溶融処
理用挿入部を示す拡大縦断面図。
【符号の説明】
11…バーナ炉,12…炉本体,13…炉蓋,21…保
護筒,31…焼却飛灰溶融処理用酸素バーナ,32a…
燃料供給ノズル,33a…一次燃焼用ガス供給ノズル,
34a…被処理物供給ノズル,35a…二次燃焼用ガス
供給ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐枝 忠利 愛知県名古屋市名東区亀の井1−18 (72)発明者 酒井 英治 愛知県名古屋市南区浜田町3−45

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端面におけるノズルが、中心部から外
    周部に向かって燃料供給ノズル、一次燃焼用ガス供給ノ
    ズル、被処理物供給ノズル及び二次燃焼用ガス供給ノズ
    ルの順で全体として同心円状に配列されていることを特
    徴とする焼却飛灰溶融処理用酸素バーナ。
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