JP2001221414A - 燃焼溶融炉の燃焼方法、燃焼溶融炉およびそれを備えた廃棄物燃焼溶融システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な装置構成と単純な運転手順によって、
燃焼溶融炉の燃焼室内に付着堆積した灰やスラグを容易
に除去排出する燃焼炉およびその燃焼方法を提供する。 【解決手段】 従来の燃焼室形状および燃料、酸化材等
の供給口の構成を変更すること無しに、補助燃料のみを
燃焼室内に投入する補助燃料供給口を少なくとも１つ新
たに設置する。灰分を含む主燃料での運転中に、酸化材
の供給口配置と流量、流速条件を固定したままで、燃料
だけを主燃料から補助燃料に切り替えることによって、
スムーズに運転状態を移行させる。これにより、燃焼室
内の燃焼状態を何ら不安定にすること無く、主燃料から
補助燃料あるいは補助燃料から主燃料への切り替えを短
時間に行える。灰分を含有しないか微量の灰分を含有す
る補助燃料のみでの運転により、炉内に付着した灰やス
ラグを溶融流下させて除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料中に含まれる
灰分や金属分を燃焼と同時に溶融スラグ化する燃焼溶融
炉において、燃焼室内に付着してその後の運転に支障を
来す怖れのあるスラグや未溶融の灰分を、容易に溶融・
流動させて燃焼室外に排出できるような、燃焼溶融炉、
その燃焼方法および廃棄物燃焼溶融システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料中に灰分や金属分を不可避的に含む
燃料の燃焼において、その燃焼灰の取り扱い方法がこれ
までにも様々な発明の対象とされてきた。これは、大別
して以下の２つの点から、燃焼灰の取り扱いが非常に困
難を伴う為である。

【０００３】第１には、燃焼灰が一般には有害な物質を
含有しているということである。燃焼灰にはクロムや鉛
のような重金属類が一定濃度で含有されており、これら
重金属類は雨水とともに溶出して土壌を汚染する怖れが
あるとされている。したがって、国内では管理型処分場
への埋め立てが義務づけられているが、処分場用地が急
速に逼迫しつつあるのが現状である。

【０００４】第２には、燃焼灰がその微細な粒径のため
に容易に飛散するのと同時に、その飛散経路のあらゆる
場所で付着・堆積する性質を有する為である。このため
燃焼灰は、燃焼室内だけでなく排ガス煙道やボイラなど
に付着・堆積し、排ガスの流路を塞いだり機器の腐食を
促進させて、設備の運転にしばしば重大な支障を来す。

【０００５】本発明の対象とする燃焼溶融炉において
は、これら燃焼灰の大半は燃料の燃焼と同時に溶融スラ
グ化され、燃焼室に設置されたスラグ排出口よりまとめ
て排出されるため、上記第１の点については大部分が解
決されている。すなわち、燃焼灰中の重金属類は、一旦
高温で溶融スラグ化された後に冷却固化することによ
り、固化体中に安定に固定され、容易に溶出することは
なくなる。したがって、埋め立て処分にかかるコストを
大幅に削減できるだけでなく、これら固化体を路盤材等
の建設資材として再利用することも可能である。

【０００６】しかしながら、前記第２の点については、
燃焼溶融炉においても必ずしも十分な解決法が確立され
ているとは言い難い。すなわち、一般的な燃焼溶融炉で
は、燃焼室内の大部分の壁面温度が、生成する燃焼灰の
溶融・流動点以上の温度に設定される。一方、排ガス煙
道の壁面温度は溶融点以下となるのが通常である。した
がって、燃焼室内であっても排ガス抜き出し口付近で
は、内壁面温度が灰の流動点以下となる領域が少なから
ず存在する。このような領域では半溶融状態もしくは焼
結状態の灰の付着堆積が進行し、主に排ガス抜き出し口
を閉塞させることによって、炉の運転に重大な支障を来
すことがある。

【０００７】このような付着灰を運転中に除去する装置
としては、スートブロ−、デスラッガー、ノッカーなど
の方法が提案されている。図５に、これら従来の付着灰
除去方法の仕組を模式的に示す。スートブロ−は、図５
（ａ）に示すように、壁面に向かって高圧のガス流を吹
き付けることにより、付着した灰を除去しようとするも
のである。この方法は、付着灰の温度が低くて灰同士の
焼結あるいは溶融が進んでいない場合には有効である。
しかしながら、本発明が対象とする燃焼溶融炉の排ガス
抜き出し口付近の付着灰は温度が高く、灰同士の結合力
が強い状態で存在するため、このような方法での除去は
難しい。

【０００８】デスラッガーは、図５（ｂ）に示すよう
に、燃焼室内に金属製の棒を挿入し、その直接の打撃に
よって付着灰を除去するものである。この方法は、金属
棒で直接打撃を加えられるごく限られた範囲の付着灰を
確実に除去するのには有効であるが、広い面積に付着し
た灰を除去するためには多数の金属棒を設置する必要が
あり現実的では無い。また、この方法を採用するに当た
っては、灰の付着位置が装置の製作段階で予め正確に予
測されている必要があるが、灰の付着状況は運転状態の
変動に応じて時間と共に変化する場合があり、この意味
でも有効確実な方法とは言えない。

【０００９】ノッカーは、図５（ｃ）に示されるよう
に、燃焼室壁面に連結して設置した金属製の棒をハンマ
ー等で打撃して壁面を振動させ、この振動により付着灰
を除去する装置である。この方法では、内壁面の広い範
囲に振動が加えられるため、広い面積の付着灰の除去に
有効な場合がある。しかしながら、燃焼溶融炉の燃焼室
内壁は、セラミクス製の耐火材で構成されるのが一般的
であり、これら耐火材壁は耐衝撃性が小さく、強い打撃
により破壊する怖れがある。したがって、本発明の対象
とする燃焼溶融炉への適用はできない。

【００１０】そこで、現在では運転方法の工夫により、
燃焼室内に付着した灰を除去している場合が多い。一般
に燃焼溶融炉には、炉の起動時の昇温や停止時の冷却速
度調整等に使用する目的で、ＬＰＧや灯油を燃料として
空気や酸素等を使って燃焼させる助燃バーナーが設置さ
れている。助燃バーナーは、燃焼室の形状等から必要に
応じて複数個設置される場合もある。また、スラグ排出
口でスラグが冷却固化するのを防止するため、助燃バー
ナーと同様の装置がスラグ排出口バーナーとして設置さ
れる場合も多い。これらのバーナーの熱出力の合計は、
炉の主燃料である石炭や廃棄物熱分解残さの定格熱出力
と同等かそれ以上に設定されるため、助燃バーナーのみ
でも燃焼室内の内壁面温度をスラグの流動点以上にする
ことが可能である。

【００１１】このことを利用して、炉の起動停止時もし
くは運転中の必要な時に、主燃料の燃焼室内への供給を
停止した状態で助燃バーナーを適当な出力で稼働させ
て、燃焼室内壁面の温度をスラグの流動点以上に保持す
る運転を実施する。この際、助燃バーナーの熱出力を主
燃料の定格熱出力の１２０〜１５０％で運転できれば、
主燃料燃焼時には灰の付着堆積が進行していた部分の温
度を容易にスラグの流動点以上に昇温でき、付着灰を除
去できるのでより好ましい。

【００１２】しかしながら、このような助燃バーナーを
利用した付着灰の除去方法には次のような問題点があ
る。一般に、助燃バーナーのみで炉を昇温する運転と主
燃料を用いた通常の運転とでは、燃焼室内での燃焼ガス
の流動状態や各種燃料および酸化材の投入方法が大きく
異なる。したがって、これらの運転状態を切り替えるた
めには、バーナーの出力や燃料・酸化材の供給量を、数
時間をかけて徐々に目的の運転状態へと移行させる必要
がある。このため、排ガス抜き出し口の閉塞のような緊
急に対処すべき事象が発生した場合に、迅速に対応でき
ない。また、失火や振動燃焼などの異常燃焼を生起させ
ないように運転状態を変更するためには、熟練の運転員
が整備された手順書に従って操作する必要があり、簡便
な運転方法とは言い難い。

【００１３】助燃バーナーを用いて、燃焼室内からのス
ラグ排出を良好にする運転方法は、特開昭６０−８８０
９１号公報に開示されている。しかし、前記公報の技術
では、燃焼室内のスラグ排出口付近の壁面温度のみに注
目しており、燃焼室内の他の部分への灰やスラグの付着
堆積に対処する方法については触れられていない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上述べてきたよう
に、燃焼の結果、灰分を生成するような燃料を主燃料と
して運転されるような燃焼溶融炉において、燃焼室内に
付着堆積する灰やスラグを簡便な方法で迅速かつ確実に
除去する手段を有することは炉を長時間安定に、しかも
低コストで運転する為に重要である。しかしながら従来
の技術においては、十分な効果が得られず、装置構成や
手順が複雑となっていた。

【００１５】本発明は、前記点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、簡便な装置構成と単
純な運転手順によって、燃焼溶融炉の燃焼室内に付着堆
積した灰やスラグを容易に除去排出することができる燃
焼溶融炉の燃焼方法と、燃焼溶融炉および該燃焼溶融炉
を備えた廃棄物燃焼溶融システムを提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る燃焼溶融炉の燃焼方法は、燃料と酸化材と
で燃焼する助燃バーナーを有する燃焼室に、灰分もしく
は金属分を含有する主燃料と酸化材とを供給して燃焼さ
せ、該燃焼で生成したスラグを燃焼室外に排出する燃焼
溶融炉の燃焼方法において、前記燃焼溶融炉の燃焼運転
の任意の所定時間の間、前記主燃料の燃焼に替えて、灰
分を含有しないかもしくは微量の灰分を含有する補助燃
料を供給して燃焼させるか或いは該補助燃料と前記助燃
バーナーからの燃料の両方を燃焼させることを特徴とす
る。

【００１７】また、本発明に係る燃焼溶融炉の燃焼方法
の好ましい具体的な態様としては、前記灰分を含有しな
いかもしくは微量の灰分を含有する補助燃料の燃焼或い
は該補助燃料と前記助燃バーナーからの燃料の両方の燃
焼は、前記主燃料の燃焼に起因して灰分が付着した燃焼
室内壁部分の温度がスラグの流動点以上になる燃焼であ
ることを特徴とする。そして、前記主燃料と前記補助燃
料との切り替えは、その両燃料の供給量の増減を傾斜も
しくは段階的に行なうことを特徴とする。さらに、前記
スラグ排出口の近傍にスラグ排出口バーナーを設置し、
前記スラグを昇温させることを特徴とし、前記主燃料の
主成分が、石炭もしくは廃棄物の熱分解残さであり、前
記酸化材が酸素もしくは酸素を含む気体であり、前記補
助燃料がプロパンガスもしくは灯油であることを特徴と
する。

【００１８】本発明に係る燃焼溶融炉は、燃焼室と、該
燃焼室に灰分もしくは金属分を含有する主燃料を投入す
る主燃料供給口と、燃焼に必要な酸化材を前記燃焼室に
投入する酸化材供給口と、前記燃焼室で生じたスラグを
該燃焼室外に排出するスラグ排出口とを有する燃焼溶融
炉であって、灰分を含有しないかもしくは微量の灰分を
含有する補助燃料と酸化材を前記燃焼室内に投入する助
燃バーナーと、補助燃料を前記燃焼室内に投入する補助
燃料供給口とを備えていることを特徴とする。

【００１９】また、本発明に係る燃焼溶融炉の好ましい
具体的な態様としては、前記スラグ排出口の近傍に、ス
ラグ排出口バーナーを設置したことを特徴とし、前記燃
焼室内で前記酸化材が旋回流を形成するように前記酸化
材供給口が配置されていることを特徴とする。また、前
記主燃料の主成分が、石炭もしくは廃棄物の熱分解残さ
であり、前記酸化材が酸素もしくは酸素を含む気体であ
り、前記補助燃料がプロパンガスもしくは灯油であるこ
とを特徴とする。さらに、本発明に係る廃棄物燃焼溶融
システムは、前記した燃焼溶融炉を備えたことを特徴と
する。

【００２０】前記した課題を解決するために、本発明者
らは「従来の技術」において述べた、助燃バーナーを利
用して燃焼室の壁面温度を上昇させて付着した灰もしく
はスラグを除去する方法に着目した。この方法では、付
着灰を除去するのに特別な装置を設置する必要がなく、
運転方法の工夫のみで十分な効果が得られるのが特徴で
ある。しかも、燃焼室内のあらゆる部分の昇温が可能と
なるため、灰の付着位置に拘わらず有効な除去手段とな
り得る。ただし、助燃バーナーを利用する方法では、主
燃料で運転する通常の運転状態と補助燃料のみでの運転
状態との切り替えに複雑な手順が必要となることが問題
であった。

【００２１】そこで本発明者らは、補助燃料の投入方法
に着目し、運転状態の切り替えが容易にできる手段につ
いて種々検討を加えた。その結果、従来の燃焼室形状お
よび燃料・酸化材等の供給口の構成を変更すること無し
に、補助燃料のみを燃焼室内に投入する補助燃料供給口
を少なくとも１つ新たに設置することにより、運転状態
の切り替えが非常に容易になることを見い出した。

【００２２】燃焼溶融炉は、主燃料で運転している通常
の運転状態で最も良好な燃焼状態が得られるように、燃
焼室形状および主燃料と酸化材の供給口の構成が決めら
れている。特に酸化材の供給口配置と流量・流速条件の
設定が重要であり、これらの条件から逸脱した条件で燃
焼させる場合には、異常燃焼を起こさないために細心の
注意が必要となる。助燃バーナーのみでの運転状態への
切り替えに、複雑な手順と時間を要するのはこのためで
ある。そこで本発明者らは、酸化材の供給口配置と流量
・流速条件を固定したままで、その酸化材によって燃焼
する燃料だけを主燃料から補助燃料に切り替えることに
よって、スムーズに運転状態を移行させることを考え
た。

【００２３】このような燃料の切り替えを実現するため
には、補助燃料のみを燃焼室に投入する補助燃料供給口
を設ける必要がある。運転の切り替えの際には、補助燃
料供給口から投入される補助燃料と主燃料の燃焼に必要
な酸素量の合計を常に一定にするようにして、段階的に
もしくは傾斜的に両者の供給量を増減させてゆくだけで
よい。これにより、燃焼室内の燃焼状態を何ら不安定に
すること無く、主燃料から補助燃料あるいは補助燃料か
ら主燃料への切り替えを短時間に行える。

【００２４】補助燃料供給口は、主燃料供給口から燃焼
室内で最も燃焼負荷の高い領域との間の範囲に設置する
のが良いが、その適当な設置位置や本数は実験的に容易
に求められるため、本発明の本質的な部分では無い。例
えば、小型の実験装置や計算機実験により燃焼室内の燃
焼負荷の最も高い領域を推定しておき、所望の装置の適
当と考えられる領域に複数の補助燃料供給口を設置して
おく。燃焼中に各々の供給口を使って補助燃料を供給
し、最も燃焼が安定し、また所望の温度分布を実現でき
る供給口と流量配分を選択すれば良い。また、補助燃料
供給口と主燃料供給口は一体型の構造であって良く、こ
の場合は各々の燃料の供給口内部での流路は分割されて
いるのが望ましい。また、前記のような方法で補助燃料
供給口を適当に設置すれば、燃焼室の形状、燃料や酸化
材の性状、燃焼室に設置された各種供給口の本数および
配置に関わり無く、本発明を適用することが可能であ
り、所望の効果を得られる。

【００２５】すなわち、本発明に係る燃焼溶融炉の燃焼
方法によれば、燃焼室全体の内壁面温度、特に排ガス抜
き出し口付近の温度をスラグの流動点以上に保持でき、
溶融されたスラグは燃焼室の壁面に沿って流下してスラ
グ排出口より容易に除去することができる。このため、
排ガス抜き出し口が閉塞することなく、安定した燃焼を
継続することができる。また、スラグ除去後、容易にしか
も円滑に通常運転に復帰させることができる。スラグ排
出口の近傍にスラグ排出口バーナーを設置し、前記スラ
グを昇温させることにより、スラグの溶融流下を円滑に
することができ、前記主燃料の主成分が、石炭もしくは
廃棄物の熱分解残さであり、酸化材が酸素もしくは酸素
を含む気体であり、補助燃料がプロパンガスもしくは灯
油であると、廃棄物の燃焼溶融処理が効率よく安定して
達成できる。

【００２６】また、本発明に係る燃焼溶融炉およびそれ
を備えた廃棄物燃焼溶融システムによれば、簡単な構成
で、燃焼室内の壁面に付着するスラグを単純な手順によ
り容易に除去することができ、安定した燃焼を継続する
ことができる。前記スラグ排出口の近傍に、スラグ排出
口バーナーを設置することにより、スラグ排出口の周辺
の温度が低下しても、スラグ排出口バーナーを燃焼させ
ることによりスラグを流下しやすくできる。そして、前
記燃焼室内で前記酸化材が旋回流を形成するように前記
酸化材投入口が配置されているので主燃料による通常運
転および補助燃料による運転とも安定した燃焼が可能と
なる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃料溶融炉の
一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本
発明に係る廃棄物燃料溶融炉の一実施形態の概略構成
図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１、
２において、燃焼室１は円筒形状で内面に耐火材が施工
されており、主燃料供給口２、２本の酸化材供給口３、
補助燃料供給口６、助燃バーナー５が、いずれも燃焼室
１内に旋回流を形成するように設置されている。主燃料
供給口２からは廃棄物熱分解残さ、酸化材供給口３から
は空気、補助燃料供給口６からはＬＰＧ、助燃バーナー
５からはＬＰＧと空気が供給される。酸化材供給口３か
ら燃焼室１内に吹き込まれた空気の一部は旋回しながら
下降し、主燃料供給口２から投入された廃棄物熱分解残
さと合流して燃焼する。ＬＰＧは、灰分を含有しないか
もしくは微量の灰分を含有する補助燃料であり、代わり
に灯油を用いるように構成してもよい。

【００２８】酸化材供給口３は、燃焼室１内で酸化材が
旋回流を形成するように配置されている。すなわち、酸
化材供給口３は図２に示されるように燃焼室１の中心線
ｃから距離ｄだけ離れて配置され、酸素を含む空気等の
酸化材が投入されると、燃焼室１の円周壁に沿って酸化
材が旋回するように構成されている。このため、主燃料
や補助燃料は旋回しながら燃焼することができ、安定し
た燃焼が達成できる。

【００２９】燃焼室１の下部にはスラグ排出口４が形成
され、熱分解残さ中に含まれる灰分や金属分の大半は溶
融スラグ化して燃焼室１の壁面を流下し、スラグ排出口
４から燃焼室１外に排出される。スラグ排出口４の下部
には水槽１０が設けられ、排出されたスラグは水槽１０
に落下して冷却固化し、スラグ排出コンベア１１によっ
て燃焼炉１外に搬送される。水槽１０の上部には、スラ
グ排出口バーナー９が設置されており、スラグ排出口４
付近の温度がスラグの排出に支障を来すほどに低下した
場合には、このバーナーを点火して必要な温度にまで昇
温することができる。スラグ排出の様子は、水槽１０に
設置されたカメラ８ａとモニタで構成される監視装置８
によって、常時監視できる。

【００３０】燃焼室１の最下部で反転した燃焼ガスは燃
焼室１の中心付近を反転上昇し、酸化材供給口３から上
昇した空気と混合しつつ、燃焼室１上部の排ガス抜き出
し口１２から燃焼室１外に排出される。この際、排ガス
中には燃焼室１下部で捕捉されなかった灰分が同伴され
ており、燃焼室１の上部で内壁面温度が低い領域である
排ガス抜き出し口の近傍に付着堆積する。排ガス抜き出
し口１２付近の灰付着の様子は、カメラ１４ａとモニタ
で構成される観察装置１４により観察できる。また、複
数の熱電対７ａ、７ｂ、７ｃと温度表示器で構成される
燃焼室の内壁面温度を監視する装置７により、スラグ排
出口４、燃焼室１の下部、排ガス抜き出し口１２の３ヶ
所の内壁面温度が測定できる。

【００３１】以上のような構成を有する本発明に係る燃
焼溶融炉を用いて、主燃料を燃焼させる通常運転と補助
燃料供給口を利用した補助燃料のみによる補助燃料運転
とを切り替える本発明の燃焼方法を実施した。図３にお
いて、（ａ）は、この方法における主燃料および補助燃
料、空気の供給量を示し、（ｂ）は、燃焼室下部、スラグ
排出口および排ガス抜き出し口の燃焼室内壁面の温度を
示し、（ｃ）は、排ガス抜き出し口付近の灰付着状況観
察結果を示したものである。なお、図３中の通常運転１
は、図に表示した時間帯以前に約２００時間の主燃料の
みの運転を実施しており、排ガス抜き出し口１２付近へ
の灰の付着が明確に確認できた時点で、本発明に係る燃
焼方法を実施した。

【００３２】通常運転１において、主燃料である熱分解
残さは、主燃料供給口２から燃焼室１に投入される。主
燃料中に含まれる灰分や金属分の大部分は、燃焼室下部
およびスラグ排出口付近にて、図３（ｂ）に示されるよ
うにスラグの流動点以上の温度が保持され、溶融スラグ
化して燃焼室１の壁面を流下し、スラグ排出口４から水
槽１０内に落下し、スラグ排出コンベア１１により燃焼
室１外に排出される。これに対し、灰分や金属分の一部
は、排ガス抜き出し口付近にてスラグの流動点以下の温
度となり、排ガス抜き出し口１２付近の内壁に付着す
る。

【００３３】このような状態において、酸化材供給口３
から一定量の酸化材を燃焼室１内に継続して投入し、主
燃料の供給量を１００％から２０％づつ減少させると共
に補助燃料を２０％づつ増加させ、５段階で主燃料を０
％にして投入を停止した状態とすると共に補助燃料を１
００％として補助燃料運転に切り替える。そして、所定
時間経過後に補助燃料を熱エネルギー的に１２０％程度
まで供給することにより燃焼室１全体の温度が昇温し、
燃焼室１の排ガス抜き出し口１２付近の温度が昇温す
る。これにより、排ガス抜き出し口付近の温度はスラグ
の流動点以上の温度となり、付着していた灰分や金属分
は溶融して燃焼室１の壁面を流下し、水槽１０内に落下
してスラグ排出コンベア１１により燃焼室１外へ排出さ
れる。なお、スラグ排出口４の周辺の温度が低下し溶融
スラグが円滑に流下しない場合は、必要に応じてスラグ
排出口バーナー９を燃焼させ、溶融スラグの水槽１０へ
の流下を円滑にすることができる。

【００３４】この後、観察装置１４により排ガス抜き出
し口１２付近の灰分の除去が確認されると補助燃料の供
給を１００％とし、次いで主燃料の供給量を０％から２
０％づつ増加させると共に補助燃料を２０％づつ減少さ
せ、５段階で主燃料を１０００％にすると共に補助燃料
を０％として投入を停止した状態として主燃料のみの通
常運転２に切り替える。補助燃料から主燃料への切り替
えも、前記した主燃料から補助燃料への切り替えと同様
に円滑に行なうことができる。

【００３５】前記の運転状態の切り替えに要した時間は
１０〜１５分であり、助燃バーナー５および補助燃料供
給口６から補助燃料を投入することにより、本発明を用
いない場合と比較して切り替え時間を大幅に短縮でき
た。前記したように、通常運転時１では排ガス抜き出し
口１２付近の壁面温度がスラグの流動点より低く、灰の
付着堆積が進行していたのに対し、補助燃料運転では補
助燃料の供給量を２０％程度高めにすることにより、壁
面温度が上昇して付着灰が溶融流下するのが監視装置８
および観察装置１４により容易に確認できた。なお、前
記方法の実施中に異常燃焼を示す炉内圧力の急激な変動
等は一切観測されなかった。

【００３６】また、監視装置８および観察装置１４によ
り燃焼室１内の状態が分かるため、通常運転と補助燃料
運転の切り替えを所定時間間隔で自動的に実施する代わ
りに、灰分の付着状態を目視で判断し、マニュアルにて
切り替えすることができる。さらに、自動切り替えを実
施し、灰分の付着が多い場合にはマニュアルにて補助燃
料運転を行なうようにしてもよい。前記した実施形態で
は、主燃料から補助燃料への切り替えを５段階で行なう
ようにしたが、５段階に限定されるものではない。主燃
料と補助燃料との切り替えは、その両燃料の供給量の増
減を傾斜して、すなわち、一方の燃料を徐々に減少させ
ながら他方の燃料を徐々に増加させるようにしてもよ
い。

【００３７】図４は本発明に係る燃焼溶融炉を備えた廃
棄物燃焼溶融システムの一実施形態の概略構成図を示
す。なお、この実施形態において、前記した実施形態と実
質的に同等の構成については同じ参照符号を付して詳細
な説明は省略する。燃焼溶融炉は主燃料供給口２、酸化
材供給口３、補助燃料供給口６、助燃バーナー５および
スラグ排出口４を備えた燃焼室１とスラグ排出口バーナ
ー９から主として構成される。主燃料供給口２からは廃
棄物熱分解残さ、酸化材供給口３からは空気、補助燃料
供給口６からはＬＰＧ、助燃バーナー５およびスラグ排
出口バーナー９からはＬＰＧおよび空気が供給される。
また、主燃料供給口２、助燃バーナー５、スラグ排出口
バーナー９、酸化材供給口３には送風機１７、１８、１
９、２０が接続されており、燃焼に必要な空気が供給さ
れる。

【００３８】酸化材供給口３に供給される空気は、排ガ
ス煙道１３中に設置された熱交換器２１により予熱され
る。ＬＰＧは、補助燃料供給装置１６から助燃バーナー
５および排出口バーナー９に供給される。廃棄物熱分解
残さは、貯留ホッパと粉体定量供給装置を備えた主燃料
供給装置１５により供給量を調整した後、主燃料搬送用
送風機１７から供給される空気により搬送され、主燃料
供給口２から燃焼室１内に投入される。

【００３９】燃焼室１内で生じた排ガスは、排ガス誘引
ファン２４により排ガス煙道１３に導かれ、煙突２５に
より大気中に放出される。煙道１３中には、前記熱交換
器２１の他に廃熱回収ボイラ２２と排ガス処理装置２３
が設置されている。廃熱回収ボイラ２２では高温高圧の
蒸気が生成され、図示しない蒸気タービン発電設備や蒸
気を使用した冷却装置等で利用される。排ガス処理装置
２３は、消石灰と活性炭の吹き込み装置を備えたバグフ
ィルタで構成され、排ガス中の飛灰や各種有害物質を捕
集、除去する。

【００４０】この実施形態において、主燃料供給装置１
５から供給された燃料は送風機１７により主燃料供給口
２から燃焼室１に投入され、酸化材供給口３から投入さ
れた空気と共に主燃料は燃焼室１内で燃焼される。空気
は熱交換器により予熱されるため主燃料の通常運転は安
定する。通常運転においては、前記した実施形態と同様
に排ガス抜き出し口付近の温度がスラグ流動点より低い
ため、灰分が付近に付着する。

【００４１】通常運転が例えば２００時間を超えると、
灰分が排ガス抜き出し口の付近に堆積するため、補助燃
料運転に切り替える。図３と同様に主燃料を徐々に減少
すると共に補助燃料を徐々に増加して燃料を切り替え、
主燃料の投入を停止して補助燃料のみで燃焼させ、補助
燃料を１２０％程度投入して排ガス抜き出し口付近の温
度を昇温させ、堆積している灰分を溶融させて壁面に沿
って流下させる。このように、スラグ流動点以下の温度
である排ガス抜き出し口周辺の温度を、補助燃料を例え
ば１２０％程度投入して昇温して堆積している灰分を溶
融するため、燃焼室内の燃焼状態を安定して継続させる
ことができる。また、排ガス抜き出し口周辺を灰分が堆
積し、排ガス抜き出し口が閉塞されることを回避でき
る。

【００４２】なお、前記した実施形態では、助燃バーナ
ーに供給される燃料として、補助燃料供給口に投入され
る補助燃料と同一の例を示したが、他の燃料を用いても
よい。すなわち、補助燃料供給口にはＬＰＧを投入し、助
燃バーナーには灯油を投入する等、適宜変更することが
できる。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明に係る燃焼溶融炉の燃焼方法、燃焼溶融炉およびそれ
を備えた廃棄物燃焼溶融システムは、灰分および金属分
を含有する燃料を前記手段によって処理することによ
り、炉がいかなる燃焼状態にあっても、燃焼室内に残存
するスラグもしくは灰分を溶融して燃焼室外に排出する
燃焼へと、迅速かつ確実に移行することが可能となる。

【００４４】このような燃焼溶融炉の燃焼方法、燃焼溶
融炉およびそれを備えた廃棄物燃焼溶融システムを導入
することにより、燃焼室内への灰分およびスラグの付着
に起因する不具合事象への対処が容易に行なえるばかり
でなく、通常運転から補助燃料運転への切り替え時の運
転員への負担低減、ひいては燃焼炉の運転に係る補助燃
料コストの低減にも繋がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料溶融炉の一実施形態の概略構
成図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図

【図３】本発明を適用した燃焼溶融炉における燃焼方法
を示す説明図であり、（ａ）は主燃料および補助燃料、
空気の供給量、（ｂ）は燃焼室下部、スラグ排出口およ
び排ガス抜き出し口の燃焼室内壁面の温度、（ｃ）は排
ガス抜き出し口付近の灰付着状況観察結果を示す図。

【図４】本発明に係る燃焼溶融炉を用いる廃棄物燃焼溶
融システムの概略構成図。

【図５】従来の付着灰除去装置の模式図。

【符号の説明】

１…燃焼室 ２…主燃料供給口 ３…酸化材供給口 ４…スラグ排出口 ５…助燃バーナー ６…補助燃料供給口 ７…内壁面温度計測装置 ８…スラグ排出状況監視装置 ９…スラグ排出口バーナー １０…水槽 １１…スラグ排出コンベア １２…排ガス抜き出し口 １３…排ガス煙道 １４…灰付着状況観察装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 稔 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 小林 啓信 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 池内 壽昭 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 Ｆターム(参考） 3K061 AA23 AB03 AC03 BA04 CA01 CA07 CA08 DB11 DB16 DB20

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料と酸化材とで燃焼する助燃バーナー
   を有する燃焼室に、灰分もしくは金属分を含有する主燃
   料と酸化材とを供給して燃焼させ、該燃焼で生成したス
   ラグを燃焼室外に排出する燃焼溶融炉の燃焼方法におい
   て、 前記燃焼溶融炉の燃焼運転の任意の所定時間の間、前記
   主燃料の燃焼に替えて、灰分を含有しないかもしくは微
   量の灰分を含有する補助燃料を供給して燃焼させるか或
   いは該補助燃料と前記助燃バーナーからの燃料の両方を
   燃焼させることを特徴とする燃焼溶融炉の燃焼方法。
2. 【請求項２】 前記灰分を含有しないかもしくは微量の
   灰分を含有する補助燃料の燃焼或いは該補助燃料と前記
   助燃バーナーからの燃料の両方の燃焼は、前記主燃料の
   燃焼に起因して灰分が付着した燃焼室内壁部分の温度が
   スラグの流動点以上になる燃焼であることを特徴とする
   請求項１に記載の燃焼溶融炉の燃焼方法。
3. 【請求項３】 前記主燃料と前記補助燃料との切り替え
   は、その両燃料の供給量の増減を傾斜もしくは段階的に
   行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼
   溶融炉の燃焼方法。
4. 【請求項４】 前記助燃バーナーに供給される燃料は、
   灰分を含有しないかもしくは微量の灰分を含有する燃料
   であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
   に記載の燃焼溶融炉の燃焼方法。
5. 【請求項５】 前記スラグの排出口の近傍にスラグ排出
   口バーナーを設置し、前記スラグを昇温させることを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼溶
   融炉の燃焼方法。
6. 【請求項６】 前記主燃料の主成分が、石炭もしくは廃
   棄物の熱分解残さであり、前記酸化材が酸素もしくは酸
   素を含む気体であり、前記補助燃料がプロパンガスもし
   くは灯油であることを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れか１項に記載の燃焼溶融炉の燃焼方法。
7. 【請求項７】 燃焼室と、該燃焼室に灰分もしくは金属
   分を含有する主燃料を投入する主燃料供給口と、燃焼に
   必要な酸化材を前記燃焼室に投入する酸化材供給口と、
   前記燃焼室で生じたスラグを該燃焼室外に排出するスラ
   グ排出口とを有する燃焼溶融炉であって、 該燃焼溶融炉は、灰分を含有しないかもしくは微量の灰
   分を含有する燃料と酸化材を前記燃焼室内に投入する助
   燃バーナーと、補助燃料を前記燃焼室内に投入する補助
   燃料供給口とを備えていることを特徴とする燃焼溶融
   炉。
8. 【請求項８】 前記スラグ排出口の近傍に、スラグ排出
   口バーナーを設置したことを特徴とする請求項７に記載
   の燃焼溶融炉。
9. 【請求項９】 前記燃焼室内で前記酸化材が旋回流を形
   成するように前記酸化材供給口が配置されていることを
   特徴とする請求項７または８に記載の燃焼溶融炉。
10. 【請求項１０】 前記主燃料の主成分が、石炭もしくは
    廃棄物の熱分解残さであり、前記酸化材が酸素もしくは
    酸素を含む気体であり、前記補助燃料がプロパンガスも
    しくは灯油であることを特徴とする請求項７乃至９のい
    ずれか１項に記載の燃焼溶融炉。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の燃焼溶融炉を備え
    た廃棄物燃焼溶融システム。