JP2000074337A - 溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】二次ノズルからの溶融スラグの排出をスームズ
に行うことができ、設備コスト及びランニングコストを
低減することができる溶融炉を提供する。 【解決手段】粉粒体状の被処理物を燃焼等により熱処理
させる一次燃焼室１と、一次燃焼室１に連設された二次
燃焼室３と、一次燃焼室１と二次燃焼室３との間に設け
られた一次ノズル２と、二次燃焼室３の底部に設けられ
た二次ノズル５とからなる溶融炉において、二次ノズル
５は、その略中央部に形成され燃焼ガスを通過させるた
めのノズル口５１ａと、ノズル口５１ａの周囲に形成さ
れ二次燃焼室３内で発生した溶融スラグを一時的に溜め
るスラグ溜まり部５２と、スラグ溜まり部５２からノズ
ル口５１ａへ向かって突設されスラグ溜まり部５２に溜
まった溶融スラグをノズル口５１ａに排出するスラグ排
出溝５３とを有してなる。二次ノズル５のノズル口５１
ａの口径が、一次ノズル２のノズル口２１の口径よりも
大径である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を燃焼室で
燃焼させ、燃焼残渣を溶融スラグとして回収する溶融炉
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃棄物、都市ごみ等の一般廃棄物
や廃プラスチック、又は産業廃棄物等或いは固体燃料な
どの被処理物を燃焼室で燃焼させ、その不燃性成分（い
わゆる灰分）を燃焼室で燃焼させて溶融スラグに生成
し、この溶融スラグを排出処理する溶融炉が提供されて
いる。

【０００３】そして、この溶融スラグを燃焼室から排出
させるために溶融スラグ排出装置が設けられている。こ
の溶融スラグ排出装置は、燃焼室の底部にスラグ排出口
を設け、そのスラグ排出口から滴下する溶融スラグを下
方の水槽で受け溶融スラグを冷却固化するようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の溶
融スラグ排出装置は、連続的又は断続的に滴下する溶融
スラグが水槽内の水の放射冷却によって、スラグ排出口
の所で冷却されて固化し易く、これが時間の経過ととも
に成長することによりスラグ排出口を閉塞してしまうと
いう問題があった。

【０００５】そこで、従来においては、上記の問題を解
決するものとして、例えば、重油、灯油等のバーナ或い
は電気ヒータなどによりスラグ排出口の溶融スラグを加
熱する方法等が提案されている。

【０００６】しかしながら、重油、灯油等のバーナ或い
は電気ヒータなどによりスラグ排出口の溶融スラグを加
熱する方法は、バーナ又は電気ヒータ等の特別機器を要
するとともに、常に溶融スラグの滴下状態を監視し、滴
下状態が望ましくない場合には、その状態に応じて上記
バーナ或いは電気ヒータなどの温度調整を行わなければ
ならず、そのための調整操作が非常に面倒であるという
問題があった。また、特に、重油、灯油等のバーナを使
用する場合には、バーナを溶融炉の定常運転中常時燃焼
させておく必要があるので、燃料代が嵩みランニングコ
ストが高騰するという問題もあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の溶融炉
は、粉粒体状の被処理物を燃焼等により熱処理させる一
次燃焼室と、前記一次燃焼室に連設された二次燃焼室
と、前記一次燃焼室と二次燃焼室との間に設けられた一
次ノズルと、前記二次燃焼室の底部に設けられた二次ノ
ズルとからなる溶融炉において、前記二次ノズルは、そ
の略中央部に形成され燃焼ガスを通過させるためのノズ
ル口と、該ノズル口の周囲に形成され二次燃焼室内で発
生した溶融スラグを一時的に溜めるスラグ溜まり部と、
このスラグ溜まり部から上記ノズル口へ向かって突設さ
れ、スラグ溜まり部に溜まった溶融スラグをノズル口に
排出するスラグ排出溝とを有するものである。

【０００８】請求項２記載の溶融炉は、粉粒体状の被処
理物を燃焼等により熱処理させる一次燃焼室と、前記一
次燃焼室に連設された二次燃焼室と、前記一次燃焼室と
二次燃焼室との間に設けられた一次ノズルと、前記二次
燃焼室の底部に設けられた二次ノズルとからなる溶融炉
において、前記二次ノズルは、その略中央部に形成され
燃焼ガスを通過させるためのノズル口と、このノズル口
の周囲に設けられ二次燃焼室内で発生した溶融スラグを
一時的に溜めるスラグ溜まり部と、上記ノズル口に跨設
されスラグ溜まり部に溜まった溶融スラグを当該ノズル
口上に導入するスラグ導入路と、該スラグ導入路の略中
央部に設けられスラグ導入路に導入された溶融スラグを
ノズル口に排出するスラグ排出口とを有するものであ
る。

【０００９】請求項３記載の溶融炉は、前記二次ノズル
のノズル口の口径が、前記一次ノズルのノズル口の口径
よりも大径になされたものである。

【００１０】請求項４記載の溶融炉は、前記二次ノズル
の下方にスラグ冷却室が設けられるとともに、該スラグ
冷却室には燃焼ガスを炉外に排出するための燃焼ガス排
出口が設けられたものである。

【００１１】請求項５記載の溶融炉は、前記二次燃焼室
には前記スラグ排出溝又はスラグ排出口を加熱するため
の加熱手段が設けられたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１３】図１は、本発明の溶融炉の構成を示してい
る。図１において、１は、筒状に形成された一次燃焼室
であり、この一次燃焼室１の上部には、図示はしないが
廃棄物とともに一次空気を供給する供給口の他、導入さ
れた廃棄物を燃焼させるためのバーナなどが設けられて
いる。

【００１４】また、一次燃焼室１の下部には一次ノズル
２を介して二次燃焼室３が連設されており、この一次燃
焼室１の周面下部には二次空気供給口１１が上記一次ノ
ズル２の近傍に形成されている。

【００１５】ここで、前述した廃棄物と一次空気を供給
する供給口と、前記二次空気供給口１１とは、一次燃焼
室１の接線方向から廃棄物、一次空気及び二次空気をそ
れぞれ供給するようになされており、これによって一次
燃焼室１内に旋回流を生じさせる、所謂サイクロン方式
に構成されている。

【００１６】前記一次ノズル２は、その中央部にノズル
口２１が形成され、このノズル口２１を通じて一次燃焼
室１と二次燃焼室３とが連通されている。

【００１７】前記二次燃焼室３は、前記一次燃焼室１と
同様に円筒状に形成されており、その底部に二次ノズル
５が設けられている。

【００１８】二次ノズル５は、二次燃焼室３の底部の略
中央部に形成された取付口３１に上方から挿入配置され
ている。

【００１９】この二次ノズル５は、具体的には、図２乃
至図４に示すように、前記取付口３１に嵌入される筒状
のノズル本体５１と、このノズル本体５１の上部外周に
形成されたスラグ溜まり部５２と、スラグ溜まり部５２
からノズル本体５１内に突設されたスラグ排出溝５３と
を有するものである。

【００２０】ノズル本体５１は、その内部が二次燃焼室
３の燃焼ガスを通過させるノズル口５１ａになされてい
る。

【００２１】スラグ溜まり部５２は、逆八の字状に形成
された鍔状体であり、この上面に二次燃焼室３で生成し
た溶融スラグを一時的に貯留する。そして、二次ノズル
５を前記取付口３１に配置した際には、このスラグ溜ま
り部５２が取付口３１の周縁に形成された支持凹部３１
ａに嵌入される。

【００２２】前記スラグ排出溝５３は、前記スラグ溜ま
り部５２に溜まった溶融スラグをノズル口５１ａに導く
もので、スラグ溜まり部５２からノズル本体５１の上部
を貫通してその排出端５３ａがノズル口５１ａの中心近
くに配置されている。

【００２３】スラグ排出溝５３の底部は、その外端がス
ラグ溜まり部の上面に連通されるとともに、この底部を
通じて溶融スラグをスラグ溜まり部５２からノズル口５
１ａに排出する。

【００２４】ここで、前記二次ノズル５のノズル口５１
ａは、前記一次ノズル２のノズル口２１よりも大径にな
るように設定されている。

【００２５】また、前記二次燃焼室３の途中部には加熱
手段６が設けられている。この加熱手段６は、前記二次
ノズル５、特に前記スラグ排出溝５３を加熱するための
もので、例えば図示例のようにバーナが用いられ、この
バナーの火炎噴出端６１が前記二次ノズル５に臨むよう
に配置されている。

【００２６】前記二次燃焼室３の底部にはスラグ冷却室
７が連設され、前記二次ノズル５のノズル口５１ａを通
じて二次燃焼室３とスラグ冷却室７とが連通されてい
る。スラグ冷却室７の周面上部には燃焼ガス排出口７１
が形成されている。この燃焼ガス排出口７１は、前記ノ
ズル口５１ａを通じてスラグ冷却室７に導かれた燃焼ガ
スを排出するためのもので、燃焼ガスバイパス管７２が
接続されている。

【００２７】燃焼ガスバイパス管７２は、前記二次燃焼
室３の周面に形成された燃焼ガス排出口３２を通じて排
出される燃焼ガス排出路３３に連通されており、この燃
焼ガス排出路３３は図示しない燃焼ガス処理設備などに
連通されている。

【００２８】次に、このように構成された溶融炉におけ
る廃棄物等の被処理物を燃焼処理する場合について説明
する。

【００２９】まず、廃棄物等は、この廃棄物等とともに
図示しない供給口を通じて一次燃焼室１に接線方向から
供給される一次空気により、当該一次燃焼室１内で旋回
しながらバーナによって着火されて一次燃焼が行われ
る。

【００３０】また、一次燃焼室１では、その底部近くに
おいて二次空気供給口１１から供給される二次空気の作
用によりさらに燃焼が促進され、この状態で一次ノズル
２を通じて二次燃焼室３に導入され、当該二次燃焼室３
で二次燃焼が行われる。

【００３１】そして、上記燃焼に伴って発生した燃焼ガ
スは、当該二次燃焼室３から燃焼ガス排出口３２を通じ
て燃焼ガス排出路３３に導かれるとともに、一部が二次
ノズル５のノズル口５１ａを通過してスラグ冷却室７に
一旦導入された後、燃焼ガス排出口７１から燃焼ガスバ
イパス管７２を通じて前記燃焼ガス排出路３３に導かれ
る。

【００３２】また、二次燃焼室３においては、上述した
燃焼の際にいわゆる灰分等の不燃性成分が燃焼して溶融
スラグを生成する。この生成された溶融スラグは、二次
燃焼室３の底部において、二次ノズル５のスラグ溜まり
部５２に溜められる。その後、溶融スラグは、スラグ溜
まり部５２から徐々にスラグ排出溝５３に流下し、スラ
グ排出溝５３の底部を伝って排出端５３ａに導かれ、こ
の排出端５３ａから二次ノズル５のノズル口５１ａに滴
下しスラグ冷却室７に投下される。

【００３３】この際、ノズル口５１ａ内は上述したよう
に燃焼ガスが通過しているため、この燃焼ガスの通過に
よりスラグ排出溝５３やそのスラグ排出溝５３周辺部は
加熱されている。この加熱作用によりスラグ排出溝５３
を通じてその排出端５３ａから滴下される溶融スラグ
は、溶融温度以上に加熱された状態を保持し、固化する
ことなく当該スラグ排出溝５３の排出端５３ａからスム
ーズに排出され、ノズル口５１ａを閉塞することがな
い。

【００３４】また、二次ノズル５のノズル口５１ａが一
次ノズル２のノズル口２１よりも大径になるように設定
されているので、燃焼ガスはノズル口５１ａをスムーズ
に通過することができ、これにより上述したスラグ排出
溝５３等の加熱を促進することができる。

【００３５】加熱手段６は、主に溶融炉の立上げ時に使
用され、この加熱手段で、スラグ排出溝５３等を強制的
に加熱させることで、立上げ時におけるノズル口５１ａ
からの溶融スラグの排出性を高めることができるので、
立上げが短時間でスムーズに行える。

【００３６】また、加熱手段６は、立上げ時の他に必要
に応じて溶融炉の定常運転中に使用することもできる。
この際、定常運転中においては、上述したように燃焼ガ
スによりスラグ排出溝５３等は溶融スラグが溶融状態を
保持されるので、燃焼状態に異常が生じて溶融状態を保
持できなくなった場合などに使用すればよい。さらに、
定期的に加熱手段６を作動させて、スラグ排出溝５３等
の加熱を促進するように使用することもできる。

【００３７】図５は、本発明に係る溶融炉の他の構成を
示している。この溶融炉は、前述した溶融炉と比べて二
次ノズルの構成が異なるもので、他の構成は前述した溶
融炉と同様であり、同部材に同符号を付してその説明は
省略する。

【００３８】二次ノズル８は、具体的には、図６乃至図
８に示すように、筒状のノズル本体８１と、このノズル
本体８１の上部に跨設されたスラグ導入路８２と、該ス
ラグ導入路８２の略中央部に形成されたスラグ排出口８
３とを有するものである。

【００３９】前記ノズル本体８１は、その内部が二次燃
焼室３の燃焼ガスを通過させるノズル口８１ａになされ
ている。また、ノズル本体８１は、上部外周面が下部外
周面よりも大径な段状に形成せれており、図５に示すよ
うに二次燃焼室３の底部の略中央部に形成された取付口
３１に支持部材３５を介して支持されている。詳しく
は、支持部材３５の略中心部に支持孔３５ａが形成され
ており、この支持孔３５ａの上部周縁にノズル本体８１
の上部が支持されている。

【００４０】前記スラグ導入路８２は、断面Ｕ字状に形
成されており、その両端部がノズル本体８１の上部にお
いて当該ノズル本体８１の外部に露出されている。ま
た、スラグ導入路８２の底部は、ノズル本体８１を前記
支持部材３５に挿入配置した際に、支持部材３５の上面
と略面一になるようになされており、支持部材３５の上
面を通じてスラグ導入路８２に溶融スラグが導入される
ことになる。つまり、支持部材３５が溶融スラグを一時
的に溜めるスラグ溜まり部を構成している。

【００４１】前記スラグ排出口８３は、スラグ導入路８
２の底部に形成されており、このスラグ排出口８３から
溶融スラグを排出し、スラグ冷却室７に投下する。

【００４２】このように構成された二次ノズル５を備え
た溶融炉は、前述した溶融炉と同様に廃棄物等が一次燃
焼室１、二次燃焼室３で燃焼され、燃焼ガスが二次燃焼
室３の燃焼ガス排出口３２を通じて燃焼ガス排出路３３
に導かれるとともに、一部が二次ノズル５のノズル口５
１ａを通過してスラグ冷却室７に一旦導入された後、燃
焼ガス排出口７１から燃焼ガスバイパス管７２を通じて
前記燃焼ガス排出路３３に導かれる。

【００４３】そして、上記燃焼に伴い発生した溶融スラ
グは、二次燃焼室３の底部において、支持部材３５の上
面に溜り、この支持部材３５の上面から徐々にスラグ導
入路８２の両端部からこのスラグ導入路８２に導入さ
れ、スラグ排出口８３から滴下してノズル口８１ａ内を
通じてスラグ冷却室７に投下される。

【００４４】この際、ノズル口８１ａ内は上述したよう
に燃焼ガスが通過しているため、この燃焼ガスの通過に
よりスラグ導入路８２やそのスラグ導入路８２周辺部は
加熱される。この加熱作用によりスラグ導入路８２のス
ラグ排出口８３から滴下される溶融スラグは、溶融温度
以上に加熱された状態を保持し、固化することなくスラ
グ排出口８３から当該スラグ排出口８３を通過する燃焼
ガスによる吸引作用と相まってスムーズに排出され、ス
ラグ排出口８３を閉塞することがない。

【００４５】なお、この溶融炉の他の作用効果は前述し
た溶融炉と同様であり、説明は省略する。

【００４６】

【発明の効果】請求項１記載の溶融炉によれば、二次燃
焼室の底部に設けられた二次ノズルはその略中央部に形
成され燃焼ガスを通過させるためのノズル口と、該ノズ
ル口の周囲に形成され二次燃焼室内で発生した溶融スラ
グを一時的に溜めるスラグ溜まり部と、このスラグ溜ま
り部から上記ノズル口へ向かって突設され、スラグ溜ま
り部に溜まった溶融スラグをノズル口に排出するスラグ
排出溝とを有するので、二次燃焼室で発生する溶融スラ
グは、まずスラグ溜まり部に溜められ、その後徐々にス
ラグ排出溝の方へ流下し、ノズル口を通過する燃焼ガス
の作用により溶融温度以上に加熱されて固化することな
くスラグ排出溝からスラグ冷却室にスムーズに排出され
る。従って、従来のようにスラグの排出を良好にするた
めの加熱手段を別途設ける必要が無いので設備コスト及
びランニングコストを低減することができる。

【００４７】請求項２記載の溶融炉によれば、二次燃焼
室の底部に設けられた二次ノズルは、その略中央部に形
成され燃焼ガスを通過させるためのノズル口と、このノ
ズル口の周囲に設けられ二次燃焼室内で発生した溶融ス
ラグを一時的に溜めるスラグ溜まり部と、上記ノズル口
に跨設されスラグ溜まり部に溜まった溶融スラグを当該
ノズル口上に導入するスラグ導入路と、該スラグ導入路
の略中央部に設けられスラグ導入路に導入された溶融ス
ラグをノズル口に排出するスラグ排出口とを有するの
で、二次燃焼室で発生する溶融スラグは、先ずスラグ溜
まり部に溜められ、その後徐々にスラグ導入路の方へ導
かれ、ノズル口を通過する燃焼ガスの作用により溶融温
度以上に加熱されて固化することなくスラグ排出口から
スムーズに排出される。従って、従来のように溶融スラ
グの排出を良好にするための加熱手段を別途設ける必要
が無いので設備コスト及びランニングコストを低減する
ことができる。

【００４８】請求項３記載の溶融炉によれば、二次ノズ
ルのノズル口の口径を一次ノズルのノズル口の口径より
も大径にしたことで、二次ノズルのノズル口を通過する
燃焼ガスがさらにスムーズに通過し、これによりこのノ
ズル口を通過する燃焼ガスの量を増大させることができ
る。この結果、高温の燃焼ガスで二次ノズルを加熱する
伝熱量を増やすことができるので、スラグ排出溝もしく
はスラグ排出口からの溶融スラグの排出をさらにスムー
ズに行うことができる。

【００４９】請求項４記載の溶融炉によれば、二次ノズ
ルの下方に設けられたスラグ冷却室に二次燃焼室からの
燃焼ガスを炉外に排出するための燃焼ガス排出口を設
け、二次燃焼室からの燃焼ガスを強制的に二次ノズルの
ノズル口に通過させることにより、このノズル口を通過
する燃焼ガスの流量を増加できる。それにより前記スラ
グ排出溝もしくはスラグ導入路に滞留している溶融スラ
グを溶融温度以上に保つことができるのでスラグの排出
性が向上する。

【００５０】請求項５記載の溶融炉によれば、二次燃焼
室にスラグ排出溝もしくはスラグ排出口を加熱するため
の加熱手段を設けたので、溶融炉の立上げ時におけるス
ラグ排出性を良好にすることができ、立上げが短時間で
スムーズに行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融炉の構成を示す側面から見た断面
図である。

【図２】二次ノズルを示す平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】本発明の溶融炉の構成を示す側面から見た断面
図である。

【図６】二次ノズルを示す平面図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。

【図８】図６のＤ−Ｄ断面図である。

【符号の説明】

１ 一次燃焼室 ２ 一次ノズル ２１ ノズル口 ３ 二次燃焼室 ３５ 支持部材 ５ 二次ノズル ５１ ノズル本体 ５１ａ ノズル口 ５２ スラグ溜まり部 ５３ スラグ排出溝 ６ 加熱手段 ７ スラグ冷却室 ７１ 燃焼ガス排出口 ８ 二次ノズル ８１ ノズル本体 ８１ａ ノズル口 ８２ スラグ導入路 ８３ スラグ排出口

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K061 AA16 AA23 AB02 AB03 AC01 AC13 CA07 DA13 DA14 DA15 DB11 DB12 DB16 DB20 LA03 LA14 NB09 NB11 NB27 3K078 BA03 BA22 CA02 CA06 CA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉粒体状の被処理物を燃焼等により熱処
   理させる一次燃焼室と、前記一次燃焼室に連設された二
   次燃焼室と、前記一次燃焼室と二次燃焼室との間に設け
   られた一次ノズルと、前記二次燃焼室の底部に設けられ
   た二次ノズルとからなる溶融炉において、 前記二次ノズルは、その略中央部に形成され燃焼ガスを
   通過させるためのノズル口と、該ノズル口の周囲に形成
   され二次燃焼室内で発生した溶融スラグを一時的に溜め
   るスラグ溜まり部と、このスラグ溜まり部から上記ノズ
   ル口へ向かって突設され、スラグ溜まり部に溜まった溶
   融スラグをノズル口に排出するスラグ排出溝とを有する
   ことを特徴とする溶融炉。
2. 【請求項２】 粉粒体状の被処理物を燃焼等により熱処
   理させる一次燃焼室と、前記一次燃焼室に連設された二
   次燃焼室と、前記一次燃焼室と二次燃焼室との間に設け
   られた一次ノズルと、前記二次燃焼室の底部に設けられ
   た二次ノズルとからなる溶融炉において、 前記二次ノズルは、その略中央部に形成され燃焼ガスを
   通過させるためのノズル口と、このノズル口の周囲に設
   けられ二次燃焼室内で発生した溶融スラグを一時的に溜
   めるスラグ溜まり部と、上記ノズル口に跨設されスラグ
   溜まり部に溜まった溶融スラグを当該ノズル口上に導入
   するスラグ導入路と、該スラグ導入路の略中央部に設け
   られスラグ導入路に導入された溶融スラグをノズル口に
   排出するスラグ排出口とを有することを特徴とする溶融
   炉。
3. 【請求項３】 前記二次ノズルのノズル口の口径が、前
   記一次ノズルのノズル口の口径よりも大径である請求項
   １又は２記載の溶融炉。
4. 【請求項４】 前記二次ノズルの下方にスラグ冷却室が
   設けられるとともに、該スラグ冷却室には燃焼ガスを炉
   外に排出するための燃焼ガス排出口が設けられた請求項
   １、２又は３記載の溶融炉。
5. 【請求項５】 前記二次燃焼室には前記スラグ排出溝又
   はスラグ排出口を加熱するための加熱手段が設けられた
   請求項１、２、３又は４記載の溶融炉。