JP2003065517A

JP2003065517A - 竪型溶融炉

Info

Publication number: JP2003065517A
Application number: JP2001252603A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Matsuura; 正博松浦; Tsuneo Matsudaira; 恒夫松平
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】コークスなどの燃料や酸素の消費量を増加さ
せて、羽口近傍の温度を過度に高くすることなく、溶融
物を滞りなく生成・排出させることができる竪型溶融炉
を提供すること。【解決手段】複数の羽口１６が炉の下部の周方向に設
けられ、炉の底部の近傍に溶融物排出口１５が設けられ
た竪型溶融炉であって、溶融物排出口１５を挟んで隣り
合う２つの羽口１６ａ，１６ｂの間の間隔を、他の隣り
合う２つの羽口の間の間隔よりも狭くして各羽口が配置
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉内に堆積された
被処理物を溶融するための高温燃焼帯が炉下部に形成さ
れる竪型溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】竪型の型式の金属製錬炉や廃棄物溶融炉
などにおいては、原料や廃棄物などの被処理物とコーク
スなどの燃料が炉頂部から装入され、炉内に堆積され
る。堆積された装入物は昇温されつつ順次降下し、炉下
部に達して、溶融金属や溶融スラグ等の溶融物が生成さ
れる。生成された溶融物は炉底部に設けられた排出口か
ら炉外に排出される。

【０００３】上記溶融炉の炉下部の側部には、コークス
などの燃料を燃焼するための酸素含有ガスを吹き込む羽
口が設けられ、炉内には高温燃焼帯が形成される。な
お、被処理物が廃棄物の場合、廃棄物中の可燃分も同様
に燃焼される。羽口からの酸素含有ガスの吹き込みに際
しては、被処理物の種類や操業条件などに応じて、空
気、酸素富化された空気あるいは酸素の吹き込みが行わ
れる。これらのガスは、必要に応じて、加熱されること
がある。

【０００４】竪型溶融炉の一つとして、特開平９−６０
８３０号公報に示されている廃棄物ガス化溶融炉があ
る。この溶融炉においては、炉下部に酸素含有ガスを吹
き込むための羽口が設けられている。装入された廃棄物
及びコークスなどの燃料は堆積層を成し、羽口前方の炉
内には高温燃焼帯が形成され、この燃焼熱により、廃棄
物中の灰分及び不燃分は溶融される。溶融物は炉底部に
溜まり、連続的又は間欠的に排出される。

【０００５】上記の廃棄物溶融炉において、羽口の配置
数は、一般に、高温燃焼帯が形成される炉下部の内径が
２ｍ程度の場合には４本、炉下部の内径が１ｍ程度の場
合には３本であり、一般には等間隔（９０度ピッチ、１
２０度ピッチ）に配置される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、炉底部から溶融物が順調に排出されなくなることが
ある。この溶融物の排出不良は次に記す理由によって起
こる。

【０００７】炉下部の高温燃焼帯における温度分布は、
コークスなどが燃焼する羽口の近傍の領域が最も高温で
あり、隣り合う羽口の中間に向かうに従って温度が低下
する傾向になっている。溶融物排出口は隣り合う羽口の
中間位置に設けられているので、溶融物排出口近傍の温
度が相対的に低下している。このため、被処理物の組成
等の変動があった場合、被処理物の融点が高くなって、
溶融物排出口近傍の被処理物がその温度では溶融されな
くなったり、或いは粘度が高い溶融物が生成し、粘度が
高く流動性が低いため、溶融物の排出が滞る問題が発生
することがある。

【０００８】特に、都市ごみなどの廃棄物を処理する廃
棄物溶融炉においては、廃棄物に多量のＳｉＯ2 が含ま
れているので、石灰石などを添加して生成する溶融スラ
グの粘度を下げる処置をしているが、廃棄物の成分変動
などによって生成する溶融スラグの粘度が高くなり、上
記のような溶融物の排出が不良になる状態がしばしば出
現している。

【０００９】従来、上記のような溶融物の排出不良状態
が生じた場合には、コークスなどの燃料の量を増した
り、羽口から吹き込む酸素含有ガスの酸素濃度を高めた
り、或いは温度を高くする等の処置をして溶融物排出口
近傍の温度を上昇させ、被処理物が溶融し、その溶融物
が円滑に排出されるように高温燃焼帯全体の温度を上昇
させていた。

【００１０】しかし、上記の処置をした場合、コークス
などの燃料や酸素の消費量が増加し、操業コストが高く
なることが問題である。又、溶融物排出口近傍の温度を
上昇させるために、高温燃焼帯全体の温度を上昇させる
ので、羽口近傍の温度が一層高くなり、羽口が設けられ
ている付近の炉壁が損傷されるという問題がある。

【００１１】本発明は、上記の問題を解決し、コークス
などの燃料や酸素の消費量を増加させて、羽口近傍の温
度を過度に高くすることなく、溶融物を滞りなく生成・
排出させることができる竪型溶融炉を提供することを目
的とする。

【００１２】

【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、請求項１に記載の発明は複数の羽口が炉の下部の
周方向に設けられ、炉の底部の近傍に溶融物排出口が設
けられた竪型溶融炉において、溶融物排出口を挟んで隣
り合う２つの羽口の間の間隔を、他の隣り合う２つの羽
口の間の間隔よりも狭くして各羽口が配置されているこ
とを特徴としている。

【００１３】請求項２に記載の発明は、複数の羽口が炉
の下部の周方向に設けられ、炉の底部の近傍に溶融物排
出口が設けられた竪型溶融炉において、溶融物排出口を
挟んで隣り合う２つの羽口が、送風方向を炉中心よりも
溶融物排出口側の位置を指向して配設されていることを
特徴としている。

【００１４】本発明の竪型溶融炉においては、溶融物排
出口の両側に配置されている羽口の配置間隔を狭めた
り、又は、溶融物排出口の両側に配置されている羽口の
送風方向を炉中心よりも溶融物排出口側の位置を指向し
て配設したりして、羽口の前方に形成される高温領域を
溶融物排出口が設けられている箇所の炉壁に近づけ、溶
融物排出口の付近の温度が上昇するようにしている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて詳細に説明する。実施の形態としては、竪型の廃棄
物溶融炉を取り上げた。

【００１６】図１は本発明の竪型廃棄物溶融炉の構成に
係る実施の形態の一例を示す縦断面図である。１０は竪
型廃棄物溶融炉であり、炉頂部から装入された廃棄物と
コークスや石灰石などの装入物が炉下部１２に堆積さ
れ、順次溶融処理されるようになっている。図中、１３
は廃棄物とコークスや石灰石などの装入口、１４は生成
ガスの出口、１５は溶融物の排出口である。上部の１１
はフリーボード部である。又、４０は堆積された装入物
を示す。

【００１７】そして、炉下部１２の側部には、酸素含有
ガスを吹き込む羽口１６が周方向に複数本設けられてい
る。この羽口１６からの酸素含有ガスの吹き込みによっ
て、コークスなどが燃焼し、炉内に高温燃焼帯４１が形
成される。羽口１６の近傍が高温領域４２になってい
る。炉内に堆積された装入物４０は高温燃焼帯で生成し
た高温ガスにより昇温されて熱分解され、可燃性ガスを
生成する。廃棄物中の灰分及び不燃分は溶融される。溶
融物は溶融物排出口１５から排出される。１７は堆積さ
れた装入物４０を部分燃焼させるための酸素含有ガスを
吹き込む副羽口である。

【００１８】図２は本発明の廃棄物溶融炉における羽口
の配置に係る一例を示す横断面図である。図中、１２は
高温燃焼帯が形成される炉下部、１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ，１６ｄは羽口、１５は溶融物排出口である。

【００１９】この実施の形態においては、4つの羽口１
６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄがその送風方向を炉の中
心に向けて配置されている。そして、上記４つの羽口の
うち、溶融物排出口１５を挟んで隣り合う２つの羽口１
６ａ，１６ｂの間の間隔だけが、他の隣り合う２つの羽
口の間の間隔よりも狭くなっており、羽口１６ａ，１６
ｂが溶融物排出口１５により近い位置に配置されてい
る。図２においては、羽口の配置間隔を角度で示し、羽
口１６ａ，１６ｂの間の角度α₁ を６０度、他の２つの
羽口の間の角度α₂ を１００度としている。

【００２０】このため、羽口１６ａと羽口１６ｂからの
酸素含有ガスの吹き込みによる高温領域４２が、溶融物
排出口１５が設けられている炉壁のより近くに形成され
る。羽口の配置を上記のようにすることにより、溶融物
排出口１５の付近が常に高温に保持されるので、溶融物
の生成と排出が円滑に行われる。

【００２１】上記２つの羽口の配置角度α1 の好ましい
範囲は、羽口の配置数によって異なるが、４本の羽口が
配置されている溶融炉では、５５〜７５度程度、３本の
羽口が配置されている溶融炉では、９０〜１１０度程度
である。溶融物排出口付近の温度を効率よく上昇させる
には、角度α₁ を小さくする方がよい。しかし、角度α
₂ は大きくなるので、炉下部断面でのガス流れ分布や温
度分布に偏りが生じ、操業全般が不調になる傾向にあ
る。この相反する課題を総合的に考慮すると、角度α₁
の好ましい範囲は上記にように選定される。

【００２２】図３は本発明の竪型廃棄物溶融炉の構成に
係る実施の形態の他の例を示す横断面図である。図中、
１２は高温燃焼帯が形成される炉下部、１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄは羽口、１５は溶融物排出口であ
る。

【００２３】この実施の形態においては、４つの羽口１
６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのうち、溶融物排出口１
５の反対側に設けられた２つの羽口１６ｃ，１６ｄは送
風方向を炉中心Ｐ点に向けて配置されているが、溶融物
排出口１５を挟んで隣り合う２つの羽口１６ａ，１６ｂ
は送風方向を炉中心Ｐ点よりも溶融物排出口１５側の位
置を指向して配設されている。従って、溶融物排出口１
５の反対側の２つの羽口１６ｃ，１６ｄの配置角度は９
０度であるが、溶融物排出口１５側の２つの羽口１６
ａ，１６ｂの配置角度は９０度よりも大きくなってい
る。

【００２４】このため、羽口１６ａと羽口１６ｂからの
酸素含有ガスの吹き込みによる高温領域４２が、溶融物
排出口１５が設けられている炉壁のより近くに形成され
る。羽口の配置を上記のようにすることにより、溶融物
排出口１５の付近が常に高温に保持されるので、溶融物
の生成と排出が円滑に行われる。

【００２５】溶融物排出口１５を挟んで隣り合う２つの
羽口１６ａ，１６ｂ配置角度βの好ましい範囲は、羽口
の配置数によって異なるが、４本の羽口が配置されてい
る溶融炉では、１００〜１３０度程度、３本の羽口が配
置されている溶融炉では、１３０〜１５０度程度である
のがよい。溶融物排出口付近の温度を効率よく上昇させ
るには、角度βを大きくする方がよい。しかし、炉下部
断面でのガス流れ分布や温度分布に偏りが生じ、操業全
般が不調になる傾向にある。この相反する課題を総合的
に考慮すると、角度βの好ましい範囲は上記にように選
定される。

【００２６】なお、図１〜図３による実施の形態の説明
においては、竪型溶融炉として、竪型の廃棄物溶融炉を
取り上げたが、本発明は竪型の廃棄物溶融炉に限定され
るものではなく、炉内に堆積された被処理物を溶融する
ための高温燃焼帯が形成されるスクラップ溶解炉、キュ
ポラなどにも適用される。

【００２７】次に、本発明の竪型溶融炉により家庭ごみ
を溶融処理する操業を行った結果について説明する。

【００２８】（実施例１）溶融炉は４つの羽口が図２に
示す配置のものであって、溶融物排出口を挟んで隣り合
う２つの羽口の配置角度α₁ が６０度のものであった。
炉下部の内径は１．２ｍであった。

【００２９】この溶融炉に、家庭ごみを１１００ｋｇ／
ｈ、コークスを９０ｋｇ／ｈ、石灰石を２０ｋｇ／ｈの
割合で装入しながら、空気３２５Ｎｍ³ ／ｈと酸素７０
Ｎｍ ³ ／ｈを混合した酸素富化空気を送風した。処理し
た家庭ごみの組成は、可燃分４２mass％、不燃分１３ma
ss％、水分４５mass％であった。

【００３０】そして、約１時間ごとに溶融物排出口を開
口し、生成した溶融スラグを排出させた。上記条件によ
る５日間の操業中に、溶融スラグの排出量が低下する事
態が全排出回数１０３回の内１回あった。このときは、
送風条件を空気３０１Ｎｍ³／ｈ、酸素７５Ｎｍ³ ／ｈ
に変更した。この変更は全酸素流量は同一で、酸素濃度
を高めて、羽口前方の高温燃焼帯の温度を上げる処置で
ある。この処置により、以降の排出量は予定量より増大
し、炉内に蓄積していた分も排出された。その後、排出
量が予定量に安定した後、送風条件をもとに戻した。

【００３１】なお、羽口の配置角度が９０度である従来
の廃棄物溶融炉を使用した試験においては、５日間の操
業中に、溶融スラグの排出量が低下する事態が全排出回
数１０９回の内１２回もあった。

【００３２】上記の結果によれば、羽口が図２のように
配置された廃棄物溶融炉を使用することにより、溶融ス
ラグの生成と排出が順調に継続されたものと判断され
る。

【００３３】（実施例２）溶融炉は４つの羽口が図３に
示す配置のものであって、溶融物排出口を挟んで隣り合
う２つの羽口の配置角度βが１１０度のものであった。
炉下部の内径は１．２ｍであった。

【００３４】この溶融炉に、家庭ごみを１１００ｋｇ／
ｈ、コークスを９０ｋｇ／ｈ、石灰石を２０ｋｇ／ｈの
割合で装入しながら、空気３２５Ｎｍ³ ／ｈと酸素７０
Ｎｍ ³ ／ｈを混合した酸素富化空気を送風した。処理し
た家庭ごみの組成は、可燃分４２mass％、不燃分１３ma
ss％、水分４５mass％であった。

【００３５】そして、約１時間ごとに溶融物排出口を開
口し、生成した溶融スラグを排出させた。上記条件によ
る５日間の操業中に、送風条件を変更して燃焼温度を上
げて溶融スラグの排出を促進させる必要が全排出回数１
０２回の内２回あったが、その他の排出は順調に行われ
た。従って、羽口が図３のように配置された廃棄物溶融
炉を使用することにより、溶融スラグの生成と排出が順
調に継続されたものと判断される。

【００３６】

【発明の効果】本発明の竪型溶融炉においては、溶融物
排出口を挟んで隣り合う２つの羽口の配置間隔を狭めた
り、又、上記２つの羽口の送風方向を炉中心よりも溶融
物排出口側の位置を指向して配設して、羽口の前方に形
成される高温燃焼帯の高温領域を溶融物排出口が設けら
れている箇所の炉壁に近づけているので、溶融物排出口
の付近の温度が常に高温に保持され、溶融物が安定的に
排出される。

【００３７】上記のようにして、溶融物排出口からの溶
融物の排出が滞ることがなくなるので、羽口近傍の温度
を過度に高くする処置をする必要がなくなり、従来、羽
口近傍の温度を上昇させるために使用されていたコーク
スなどの燃料や酸素の消費量が節減され、操業コストが
低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の竪型廃棄物溶融炉の構成に係る実施の
形態の一例を示す図である。

【図２】本発明の廃棄物溶融炉における羽口の配置に係
る一例を示す図である。

【図３】本発明の廃棄物溶融炉における羽口の配置に係
る他の例を示す図である。

【符号の説明】

１０竪型廃棄物溶融炉１２炉下部１３装入口１４生成ガスの出口１５溶融物の排出口１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ羽口４０堆積された装入物４１高温燃焼帯４２高温領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K061 AA16 AB03 AC01 CA08 DA03 DB16 3K065 AA16 AB03 AC01 GA03 GA13 GA22 GA34 4K045 AA01 BA10 GA00 GB07 GB11 GB16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の羽口が炉の下部の周方向に設けら
れ、炉の底部の近傍に溶融物排出口が設けられた竪型溶
融炉において、前記溶融物排出口を挟んで隣り合う２つ
の羽口の間の間隔を、他の隣り合う２つの羽口の間の間
隔よりも狭くして各羽口が配置されていることを特徴と
する竪型溶融炉。
【請求項２】複数の羽口が炉の下部の周方向に設けら
れ、炉の底部の近傍に溶融物排出口が設けられた竪型溶
融炉において、前記溶融物排出口を挟んで隣り合う２つ
の羽口が、送風方向を炉中心よりも前記溶融物排出口側
の位置を指向して配設されていることを特徴とする竪型
溶融炉。