JP2000257832A

JP2000257832A - 廃棄物溶融炉の操業方法

Info

Publication number: JP2000257832A
Application number: JP11061462A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Yamakawa; 裕一山川; Tsuneo Matsudaira; 恒夫松平; Sunao Nakamura; 直中村; Tomohiro Yoshida; 朋広吉田; Masahiro Sudo; 雅弘須藤
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物焼却時に発生する飛灰又は飛灰を含む
廃棄物を安定して処理することができる廃棄物溶融炉の
操業方法を提供すること。【解決手段】炉底部にコークス層３０を形成させてコ
ークスを燃焼させ、その上に廃棄物層３１を形成させて
廃棄物を予熱し、或いは次いで熱分解させてガス化さ
せ、コークス層３０で廃棄物を溶融処理する竪型の廃棄
物溶融炉の操業方法であって、廃棄物焼却時に発生する
飛灰又は飛灰を含む廃棄物の溶融処理に際し、コークス
層３０の表面部の温度が所定値以上になるように、廃棄
物、コークス、石灰石などの装入量を調節する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却時に発
生する飛灰又は飛灰を含む廃棄物を竪型溶融炉で溶融処
理する際の操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等の廃棄物を焼却した残渣のう
ち、飛灰には有害な金属が含まれているため、これを埋
め立て処分する際には有害金属を安定化させる処理をし
なければならない。この安定化処理の一方法として溶融
処理が行われている。又、焼却灰はその多くがそのまま
埋め立て処分されているが、年々、最終処分場の確保が
困難になり、その不足が深刻化するにしたがって、その
減容化が要求されるようになってきた。このため、一部
の焼却灰については溶融して減容化する処理が行なわれ
ている。さらに、可燃性廃棄物を直接溶融処理し、スラ
グにして排出する技術の開発も進められている。このよ
うに、廃棄物焼却残渣或いは可燃性廃棄物（以下、単に
廃棄物と記す場合、両者又は何れかを指す）の溶融処理
は、廃棄物の減容化と有害金属の安定化を同時に行なう
ことができる技術として注目されている。

【０００３】廃棄物を溶融処理する方法には各種の方法
があるが、その一つとして、燃焼しているコークス層の
上に廃棄物を投入して溶融させる方法がある。この方法
による場合、特に、竪型炉が使用される。竪型炉による
廃棄物の溶融処理は次のように行なわれる。炉底部にコ
ークス層を形成し、このコークス層へ空気を吹込んでコ
ークスを燃焼させ、高温の燃焼帯を形成させながら、そ
の上に廃棄物を投入する。投入された廃棄物は高温のコ
ークス層の上で予熱され、或いは次いで熱分解してガス
化し（可燃性廃棄物の場合）、順次溶融して溶融スラグ
となる。溶融スラグはコークス層を通って滴下し、炉底
部に溜まって排出される。なお、炉内において、投入さ
れた廃棄物が焼却残渣である場合には、焼却残渣はコー
クス層上に堆積して予熱され、次いで溶融される。又、
可燃性廃棄物である場合には、コークス層上に流動層を
形成しながら予熱され、次いで熱分解した後、溶融され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
において、都市ごみの焼却時に発生する飛灰或いは飛灰
が混じった廃棄物を溶融処理すると、コークス層の通気
性が著しく低下してコークス層への正常な送風ができな
くなり、操業を停止しなければならないと言う問題が発
生する。このため、飛灰だけを単独で溶融処理すること
ができないことは当然として、飛灰を焼却灰や他の廃棄
物に混ぜて処理する場合においても、飛灰の混入量はご
く僅かに制限される。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、飛灰又は飛灰を含む廃棄物を安定し
て処理することができる廃棄物溶融炉の操業方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、第一の発明は、炉底部にコークス層を形成させて
コークスを燃焼させ、その上に廃棄物層を形成させて廃
棄物を予熱し、或いは次いで熱分解させてガス化させ、
コークス層で廃棄物を溶融処理する竪型の廃棄物溶融炉
の操業方法において、廃棄物焼却時に発生する飛灰又は
飛灰を含む廃棄物の溶融処理に際し、コークス層の表面
部の温度が所定値以上になるように、装入量を調節する
ことを特徴としている。

【０００７】第二の発明は、第一の発明において、コー
クス層の表面部の温度に代えて廃棄物層の温度が所定値
以上になるように、装入量を調節することを特徴として
いる。

【０００８】ところで、上記従来技術において、飛灰又
は飛灰を混合した廃棄物を溶融処理した場合に、コーク
ス層の通気性が著しく低下する現象は、次のようにして
起る。

【０００９】飛灰には塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）や塩
化カリウム（ＫＣｌ）などの比較的融点が低い物質が多
量に含まれており、これらの塩類は他の成分よりも低い
温度で溶融する。そして、この際の温度が上記塩類が速
やかに溶融するような高い領域であれば、溶融した塩類
は粘性が低く、流動性のよいものになる。しかし、塩類
が速やかに溶融するような温度域ではなく、半溶融状態
になったりする温度領域であれば、流動性が低い溶融物
が生成する。このため、装入された飛灰が降下してコー
クス層に達した際に、コークス層の表面部の温度が適当
な温度領域に保たれていないと、コークス層上に粘性の
高い溶融塩が生成して付着する。そして、この溶融塩が
バインダーとなって、さらに飛灰や他の装入物の粉末が
付着し、コークス層の表面部が付着物によって覆われた
状態になる。このため、吹込まれた空気の流路となるコ
ークス層の間隙が塞がり、コークス層へ吹込む燃焼用空
気の送風圧が上昇する。

【００１０】そこで、本発明においては、コークス層表
面部を適度な温度に保持することによって、付着物が生
成しないようにし、燃焼用空気の送風圧の上昇を防止す
ることを図っている。本発明者らが実施した操業の結果
によれば、コークス層表面部の温度が約８００℃以上で
あれば、送風圧の上昇が起らないことが確認されてい
る。このように、コークス層表面部の温度が約８００℃
以上であれば、付着物の生成に起因するトラブルは発生
しなくなるが、その温度を必要以上に高くすると、前記
した低融点の物質が気化し、再び飛灰となって飛散して
しまうので、溶融処理をする意味がなくなるばかりか、
溶融炉から排出した低融点物質が温度の低い煙道に凝縮
・付着し、煙道を閉塞させたりする問題が発生する。こ
のため、コークス層表面部の上限温度は１１００℃程度
にとどめるのが適当である。

【００１１】又、コークス層表面部の温度管理に際し、
その温度調節を直接的に行なわないで、間接的に行なう
こともできる。すなわち、炉内へ装入された廃棄物は廃
棄物層に滞留し、予熱されながらコークス層まで降下し
て溶融するので、廃棄物層とコークス層の間には或る程
度の温度差があるが、この温度差は操業条件に変わりが
なければ、ほぼ一定であると見なすことができる。この
ため、予め、その温度差を求めておき、この温度差を考
慮した廃棄物層の温度が所定の範囲になるようにすれ
ば、コークス層表面部の温度を所定の範囲内に保持する
ことができる。特に、飛灰と可燃性廃棄物を一緒に処理
する場合には、廃棄物層を形成する可燃性廃棄物が流動
状態になっており、廃棄物層全域がほぼ同じ温度になっ
ているので、温度管理がし易いと言う利点がある。飛灰
と可燃性廃棄物を一緒に処理する操業におけるコークス
層表面部と廃棄物層の間の温度差について、本発明者ら
が調べた結果によれば、コークス層表面部の温度を８０
０℃に保持した時の廃棄物層の温度は約６００℃℃〜７
００℃であった。

【００１２】コークス層表面部の温度を変える場合、又
は廃棄物層の温度を変えることによってコークス層表面
部の温度を変える場合の操作について説明する。例え
ば、温度を上げようとする場合には、装入量を減少させ
て炉内に装入されている装入物の層高を下げる操作を行
なう。炉内において、コークス層への送風量が一定（コ
ークス燃焼量が一定）の場合、装入量を減少させると、
装入物が予熱される熱量が減少するため、廃棄物層及び
コークス層表面部の温度が上昇する。このため、装入量
を適宜調節することによって、廃棄物層の温度、ひいて
はコークス層表面部の温度を適度の範囲に保つことがで
きる。従って、コークス層の表面部で飛灰中の塩類が溶
融しても、この溶融塩が直ちに滴下してして炉底に集め
られる状態にすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
一例の説明図であり、廃棄物焼却残渣を処理する場合の
操業方法を示す。１は竪型で円筒形状の溶融炉であっ
て、その下部で溶融処理が行われるようになっており、
拡径された上部はフリーボード部になっている。２は装
入口、３は燃焼ガスの排出口、４は溶融スラグの排出口
である。又、３０はコークス層、３１は廃棄物層を示
す。装入口２は溶融炉頂部の中心に設けられており、こ
こから、飛灰、飛灰を混ぜた焼却灰などの廃棄物、コー
クス、スラグ成分の調整材である石灰石などが装入され
る。２０は廃棄物の供給機、２１はコークスの供給機、
２２は石灰石の供給機である。

【００１４】溶融炉下部のコークス層３０が形成される
位置にはコークスを燃焼させる空気又は酸素富化された
空気を吹込むための主羽口５が設けられており、廃棄物
層３１上方のフリーボード部にはコークス層３０で生成
した可燃性ガスを燃焼させるための空気を吹き込む三段
羽口７が設けられている。

【００１５】又、コークス層３０の表面部が位置するレ
ベルには温度計８が設けられており、その表面部の温度
が常時測定されるようになっている。なお、温度計８は
高さ方向に複数の測定点が設けられており、コークス層
の層高が変動しても、その表面部の温度が測定可能にな
っている。すなわち、コークス層の表面部付近は、高温
の燃焼部分と相対的に温度が低い廃棄物層の間に位置し
ており、温度が高さ方向に急激に変化する領域である。
このため、通常の操業時にコークス層の表面部が位置す
るレベルの付近に複数の測定点を配置しておけば、各測
定点の測定値の中から変曲点を求められ、コークス層表
面部の温度が測定される。

【００１６】温度計８で測定された温度の信号はプラン
ト制御システムに組み込まれている供給量制御システム
２３へ送られて演算処理される。そして、コークス表面
部の温度が所定範囲から外れた後、所定時間を経過して
も所定範囲に復帰しないとき、或いはさらに上昇したり
下降したりする傾向にあるとき、供給量制御システム２
３から廃棄物供給機２０、コークス供給機２１、及び石
灰石供給機へ供給量の変更指示信号が発信され、装入物
量が増減される。

【００１７】図中、１０は主羽口５のヘッダーに設けら
れている燃焼用空気の送風圧を測定する圧力計である。

【００１８】この溶融炉においては、装入口２が炉頂の
中心に設けられているが、これは次の理由によるもので
ある。もしも、炉の側部から焼却残渣などの廃棄物を投
入すると、廃棄物が装入口が設けられている側壁の側に
厚く堆積し、この箇所においては、コークス層３０の通
気性が低下して送風量が減少するので、コークス層３０
の表面部の温度も低くなる。その結果、飛灰などに含ま
れている塩類が溶融して付着し、前述のように、コーク
ス層３０へ吹込む燃焼用空気の送風圧が異常上昇すると
言う問題が起る。

【００１９】これに対し、廃棄物を炉頂の中心から投入
すると、廃棄物が炉内全面に広がって堆積し、炉内の通
気抵抗が均一になる。又、廃棄物が炉内全面に広がって
堆積すると、廃棄物と石灰石との混合がよくなって、炉
内各部で生成する溶融スラグの粘性の偏りがなくなる。
このため、コークス層３０における溶融スラグの滴下が
速くなって、コークス層３０内にホールドされる溶融ス
ラグの量が少なくなり、コークス層３０の通気抵抗の上
昇が回避される。

【００２０】上記構成の溶融炉による廃棄物の溶融処理
は次のように行なわれる。飛灰、飛灰を混ぜた焼却灰な
どの廃棄物、コークス、石灰石などがそれぞれ計量さ
れ、所定量が装入される。装入されたもののうち、コー
クスは炉底部に堆積してコークス層３０を形成し、主羽
口５から空気又は酸素富化された空気が吹込まれて燃焼
する。又、廃棄物はその上部に滞留して廃棄物層３１を
形成し、高温のコークス層３０上で予熱され、順次溶融
して流下し、炉底部の排出口４から抜き出される。一
方、発生した可燃性ガスは三段羽口６から空気が吹込ま
れて燃焼して高温ガスとなり、排出口３から排出し、熱
回収される。

【００２１】上記の操業中に、コークス層３０の表面部
の温度が所定範囲から外れた場合、温度計８による測定
値に基づいて装入量が適宜調節される。

【００２２】図２は本発明の実施の形態に係る他の例の
説明図であり、廃棄物焼却残渣と可燃性廃棄物を一緒に
処理する場合の操業方法を示す。図２において、図１と
同じ構成に係る部分については、同一の符号を付し説明
を省略する。この実施の形態においては、装入口２か
ら、飛灰、飛灰を混ぜた焼却灰や可燃性廃棄物などの廃
棄物、コークス、石灰石などが装入される。

【００２３】そして、廃棄物層３１が形成される位置に
可燃性廃棄物を流動させるための空気を吹込む副羽口６
が設けられており、さらに、その上方のフリーボード部
にはコークス層３０及び廃棄物層３１で生成した可燃性
ガスを燃焼させるための空気を吹き込む三段羽口７が設
けられている。

【００２４】又、廃棄物層３１が形成される位置には温
度計９が設けられており、廃棄物層３１の温度が常時測
定されるようになっている。温度計９で測定された温度
の信号はプラント制御システムに組み込まれている供給
量制御システム２３へ送られて演算処理される。そし
て、コークス表面部の温度が所定範囲から外れた後、所
定時間を経過しても所定範囲に復帰しないとき、或いは
さらに上昇したり下降したりする傾向にあるとき、供給
量制御システム２３から廃棄物供給機２０、コークス供
給機２１、及び石灰石供給機へ供給量の変更指示信号が
発信され、装入物量が増減される。このように、廃棄物
層３１の温度が所定範囲になるように、温度計９による
測定値に基づいて装入量が適宜調節される。

【００２５】なお、図１及び図２においては、コークス
層表面部の温度或いは廃棄物層の温度に基づいて装入量
が自動的に調節されるようになっているが、本発明は装
入量を自動的に調節することに限定されるものではな
く、コークス層表面部の温度或いは廃棄物層の温度が所
定値から外れた際に、操業状況に応じて適宜装入量を変
更してもよい。

【００２６】次に、図１の構成による溶融炉により、焼
却残渣（焼却灰と飛灰）を溶融処理した結果について説
明する。

【００２７】（実施例１）この操業においては、最初、
焼却灰単独の処理を行なって溶融炉の状態を安定させて
から、徐々に飛灰の割合を増やし、燃焼用空気の送風圧
がどのように変化するかを調べた。この送風圧の変化は
図３に示す。

【００２８】図３に示す６時間の時点までは焼却灰単独
で溶融処理した。このときの装入量は焼却灰５００ｋｇ
／ｈ、コークス１００ｋｇ／ｈ、石灰石１７５ｋｇ／ｈ
の割合であった。又、このときのコークス層表面部の温
度は６００℃で、主羽口から吹き込む燃焼用空気の送風
圧は約１５０ｍｍＨ₂Ｏであった。そして、約６時間経
過後から飛灰の装入を開始し、飛灰の割合を５０％にし
たところ、送風圧の上昇が始まって約２５０ｍｍＨ₂Ｏ
まで上昇し、所定量の燃焼用空気を送風することができ
なくなった。又、同時に、送風量の変動が大きくなっ
た。このため、コークスの燃焼量が減少したり、変動し
たりして、焼却残渣を溶融させるための熱量が不足し、
溶融スラグの排出量が減少した。そして、この条件のま
ま操業を継続すれば、炉内のスラグが固まってしまい、
操業不能につながる恐れがあった。

【００２９】そこで、２０時間経過の時点で、焼却残
渣、コークス、及び石灰石の装入量を段階的に２０％減
らす操作を行ない、炉内の装入物の層高を下げたとこ
ろ、コークス層の表面部の温度が９００℃まで上昇し、
間もなく燃焼用空気の送風圧が低下傾向になった。そし
て、３２時間経過後には、送風圧は１３０ｍｍＨ₂Ｏま
で低下したため、装入量を初期の設定量に戻し、定常条
件の操業に移行した。なお、３２時間経過後の送風圧が
焼却灰単独による試験開始時よりも低くなっているの
は、装入量を減少させたことによって炉内の層高が下が
ったためである。

【００３０】そして、廃棄物層の温度を９００℃にした
まま、さらに操業を継続し、飛灰の割合を８０％まで増
やしたが、送風圧の上昇は起らなかった。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、廃棄物焼却時に発生する飛灰
又は飛灰を含む廃棄物の溶融処理に際し、装入量を調節
することによって、コークス層表面部の温度を飛灰中の
塩類が溶融しても付着物の層が形成されない適度な温度
範囲に保持する方法である。

【００３２】本発明によれば、飛灰又は飛灰を含む廃棄
物を溶融処理しても、コークス層の表面部に付着物の層
が形成されないので、燃焼用空気の送風圧の上昇が起ら
ず、安定した操業を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る一例の説明図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態に係る他の例の説明図であ
る。

【図３】本発明の実施結果を示す図である。

【符号の説明】

１溶融炉２装入口３燃焼ガスの排出口４溶融スラグの排出口５主羽口６副羽口７三段羽口８コークス層表面部の温度を測定する温度計９廃棄物層の温度を測定する温度計１０圧力計２０廃棄物の供給機２１コークスの供給機２２石灰石の供給機２３供給量制御システム３０コークス層３１廃棄物層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村直東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者吉田朋広東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者須藤雅弘東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AB03 AC01 AC02 BA03 BA06 BA08 DA01 DA12 DA19 DB01 DB15 NB01 NB03 NB05 NB08 NB30 3K062 AA11 AB03 AC01 AC02 BA02 BB02 CA01 CB03 CB09 CB10 DA01 DA32 DB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉底部にコークス層を形成させてコーク
スを燃焼させ、その上に廃棄物層を形成させて廃棄物を
予熱し、或いは次いで熱分解させてガス化させ、コーク
ス層で廃棄物を溶融処理する竪型の廃棄物溶融炉の操業
方法において、廃棄物焼却時に発生する飛灰又は飛灰を
含む廃棄物の溶融処理に際し、コークス層の表面部の温
度が所定値以上になるように、装入量を調節することを
特徴とする廃棄物溶融炉の操業方法。
【請求項２】請求項１記載の廃棄物溶融炉の操業方法
において、コークス層の表面部の温度に代えて廃棄物層
の温度が所定値以上になるように、装入量を調節するこ
とを特徴とする請求項１に記載の廃棄物溶融炉の操業方
法。