JP2004003760A

JP2004003760A - Fluff fuel burner type melting furnace

Info

Publication number: JP2004003760A
Application number: JP2002160875A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Sekiguchi; 関口　善利; Kunio Sasaki; 佐々木　邦夫; Hide Momota; 百田　秀
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-06-03
Also published as: JP3960860B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain reduction in ignition loss by effectively burning fluff fuel for prevention of discharge and adhesion of unburned carbon or ash. <P>SOLUTION: This fluff fuel burner type melting furnace comprises: a melting chamber 7 having a fluff burner 13 using fluff fuel on its upper portion and a slag discharge opening 9; a preheat chamber 5 communicated with the bottom of the melting chamber 7 through a communicating part 6; a secondary combustion chamber 11 provided above the preheat chamber 5 and formed with an exhaust gas opening 12; and an ash supply opening 4 for supplying ash to the preheat chamber 5 with an ash feeder 2. A fluff burner 13 is disposed so as to form a flame shaft on an axis O of the melting chamber 7. The melting chamber 7 is inclined at an angle of 10 to 35 degrees to the vertical line so that the lower portion may be positioned toward the preheat chamber 5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラフ燃料を使用するフラフバーナにより、焼却灰や飛灰、有機塩素化合物や重金属を含む汚泥、土壌を加熱溶融するフラフバーナ式溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉や廃棄物焼却炉などから排出される焼却灰や飛灰、有機塩素化合物や重金属を含む汚泥、土壌を加熱溶融して減容化、無害化を図るバーナ式の溶融炉があり、本発明者等は、可燃廃棄物から生成された低発熱量の細粒可燃物（フラフＲＤＦ）を燃料として添加するフラフバーナを備えた灰溶融炉を、たとえば特願平９−２０８２１８号（特開平１１−５１３６３号公報）に提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の可燃廃棄物から生成された細粒可燃物（フラフＲＤＦ）は低発熱量であるが、廃プラスチックから生成された細粒可燃物（フラフＲＤＦ）は高発熱量であるため、高温に加熱する溶融炉などのバーナ燃料として最適であり、このフラフ燃料を主燃料としてフラフバーナで燃焼させることにより、灰や産業廃棄物を効果的に加熱溶融することができることを見出した。
【０００４】
しかし、廃プラスチックから生成されたフラフＲＤＦを主燃料として使用する場合、材質が塩化ビニルなどの燃焼しにくい硬質プラスチックで、かつ粒径が幾分大きい場合、完全に燃焼されずに未燃カーボンや灰分となって炉内底部に付着したり、また溶融スラグに同伴して排出されることがあった。これにより、熱灼減量が増加したり、またスラグの品質が低下されて再資源化が限定されたり、さらにスラグの冷却ピットが汚染されるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決して、粒径が大きく硬質で燃えにくいフラフ燃料であっても、効果的に燃焼させることができ、未燃カーボンや灰分などが炉底部に付着したり、溶融スラグに同伴されて排出されるのを防止して、熱灼減量の低減を図ることができるフラフバーナ式溶融炉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】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、上部にフラフ燃料を使用するフラフバーナを有しかつ下部にスラグ排出口が形成された溶融室と、前記溶融室の下部から連通部を介して連通され被溶融物供給口が形成された予熱室と、予熱室の上方に設けられて排ガス口が形成された二次燃焼室とを具備したフラフバーナ式溶融炉において、前記溶融室の軸心を、下部が予熱室寄りとなるように鉛直線に対して１０°〜３５°の範囲で傾斜させ、前記溶融室の軸心上に火炎軸を形成するようにフラフバーナを配置したものである。
【０００７】
上記構成によれば、溶融室を傾斜させることにより、溶融室の軸心と連通部および予熱室との成す角度を大きくして、軸心上に形成されるフラフバーナの燃焼ガスを溶融室から連通部を介して予熱室にスムーズに導入することができるので、燃焼ガスに含まれる未燃カーボンや灰分を予熱中の被溶融物上に落下させることにより、燃焼溶融させることができる。したがって、フラフ燃料の未燃カーボンや灰分が溶融スラグに混入するのを減少させることができて、燃焼効率の向上とスラグの灼熱減量の低減を図ることができる。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、上部にフラフ燃料を使用するフラフバーナを有しかつ下部にスラグ排出口が形成された溶融室と、前記溶融室の下部から連通部を介して連通され被溶融物供給口が形成された予熱室と、予熱室の上方に設けられて排ガス口が形成された二次燃焼室とを具備したフラフバーナ式溶融炉において、前記溶融室の中間位置に縮径された絞り部を形成するとともに、該絞り部の上部に燃料予熱部を形成し、前記燃料予熱部の内径を拡張して断面積を、前記絞り部の穴の面積の３．３〜５．０倍とし、前記絞り部の燃料予熱部側の面を、フラフバーナの火炎軸に対して垂直な平面としたものである。
【０００９】
上記構成によれば、燃料予熱部の内径を拡張して断面積を、前記絞り部の面積の３．３〜５．０倍とするとともに、絞り部の燃料予熱部側の面を、フラフバーナの火炎軸に対して垂直面としたので、燃料予熱部における燃焼ガスの循環流を増大させてフラフ燃料の滞留時間を増大させ、かつ絞り部の穴周囲の面から直接フラフ燃料が排出されるのを防止して、フラフ燃料を十分に予熱することができる。したがって、フラフ燃料を効果的に燃焼させて、未燃カーボンや灰分の発生を減少させて溶融スラグに混入したり、炉底部に付着するのを低減することができ、燃焼効率を向上させてスラグの灼熱減量を低減することができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、上部にフラフ燃料を使用するフラフバーナを有しかつ下部にスラグ排出口が形成された溶融室と、前記溶融室の下部から連通部を介して連通され被溶融物供給口が形成された予熱室と、予熱室の上方に設けられて排ガス口が形成された二次燃焼室とを具備したフラフバーナ式溶融炉において、前記溶融室の軸心を、下部が予熱室寄りとなるように鉛直線に対して１０°〜３５°の範囲で傾斜させ、前記溶融室の軸心上に火炎軸を形成するようにフラフバーナを配置し、前記燃焼室の下部が予熱室側に位置するように鉛直線に対して１０°〜３５°の範囲で傾斜させ、前記溶融室に、出口に絞り部を形成した燃料予熱部を設け、前記燃料予熱部の内径を拡張して断面積を、前記絞り部の穴の面積の３．３〜５．０倍とし、前記絞り壁の燃料予熱部側の面を、フラフバーナの火炎軸に対して垂直な平面としたものである。
【００１１】
上記構成によれば、溶融室を傾斜させることにより、溶融室の軸心と連通部および予熱室との成す角度を大きくして、軸心上に形成されるフラフバーナの燃焼ガスを溶融室から連通部を介して予熱室にスムーズに導入することができるので、燃焼ガスに含まれる未燃カーボンや灰分を予熱中の被溶融物上に落下させることにより、燃焼溶融させることができる。また、燃料予熱部の内径を拡張して断面積を、前記絞り部の面積の３．３〜５．０倍とするとともに、絞り部の燃料予熱部側の面を、フラフバーナの火炎軸に対して垂直面としたので、燃料予熱部における燃焼ガスの循環流を増大させてフラフ燃料の滞留時間を増大させ、かつ絞り部の穴周囲の面から直接フラフ燃料が排出されるのを防止して、フラフ燃料を十分に予熱することができる。したがって、フラフ燃料を効果的に燃焼させて、未燃カーボンや灰分の発生を減少させて溶融スラグに混入したり、炉底部に付着するのを低減することができ、燃焼効率を向上させてスラグの灼熱減量を低減することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、溶融室の底部とスラグ排出口の間に、所定長さの溶融促進通路を形成したものである。
上記構成によれば、溶融室を傾斜させることにより、炉本体の全長を拡大することなく、所定長さの溶融促進通路を形成することができ、この溶融促進通路により、溶融スラグの滞留時間を増加させて、溶融スラグ中に落下した未燃カーボンや灰分を効果的に燃焼、溶融させることができ、燃焼効率をさらに向上させて灼熱減量をより低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るフラフ燃料を使用するバーナ式灰溶融炉の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。
【００１４】
この灰溶融炉には、炉本体１の一端側に灰供給装置２が配置されるとともに他端側にスラグ冷却装置３が配置されている。また炉本体１には、一端側から他端側に向かって、灰供給口（被溶融物供給口）４、予熱室５、連通部６、溶融室７、溶融促進通路８、スラグ排出口９およびスラグ排出室１０が順に形成されている。また、予熱室５の上部に排ガス口１２が形成された二次燃焼室１１が形成され、溶融室７上部の燃料予熱部７ａの天壁に、廃プラスチックから生成された高カロリーのフラフＲＤＦ（フラフ燃料）を使用するフラフバーナ１３が貫設されている。そして、このフラフバーナ１３の火炎を燃料予熱部７ａから絞り部７ｃを介して下部の燃焼溶融部７ｂに放出するとともに、その燃焼ガスを連通部７から予熱室６、二次燃焼室１１に送り込んで、燃焼ガス流と対向して送り込まれる灰を予熱する向流式に構成されている。
【００１５】
前記溶融室７の燃料予熱部７ａと燃焼溶融部７ｂの入口には、燃焼空気ノズル１４ａ，１４ｂがそれぞれ設置され、さらに予熱室５の出口に二次空気ノズル１４ｃが設置されている。またスラグ排出室１０には、スラグ排出口９に対向して、溶融スラグＭＳの凝固付着を防止するための追加バーナ１５が設けられている前記灰供給装置２は、漏斗形の灰ホッパ２１と、灰ホッパ２１の下端部から灰供給口４に連通された灰送出通路２２に出退自在に配置された灰プッシャ２３と、灰プッシャ２３を出退駆動するプッシャシリンダ２４とで構成され、灰ホッパ２１の灰Ａを一定量ずつ灰供給口４を介して予熱室５に送り出すように構成されている。
【００１６】
前記スラグ冷却装置３は、冷却水を溜める水砕ピット３１内に、溶融スラグＭＳを水冷して生成された水砕スラグＣＳを掻き出すスクレーパ式のスラグ排出コンベヤ３２が配設されている。
【００１７】
前記炉本体１では、予熱室５の予熱側底壁１５ａが灰Ａを自重により出口側に送りやすくするために他端側下方に傾斜され、またこの予熱側底壁１５ａに段部を介して形成された連通部６および溶融室７の溶融側底壁１５ｂが、予熱側底壁１５ａにより小さい傾斜角αで他端側下方に傾斜されている。さらに溶融促進通路８の排出側底壁１５ｃが、予熱側底壁１５ａの角度αより大きい傾斜角で他端側下方に傾斜されてスラグ排出口９に接続されている。
【００１８】
前記溶融室７は円筒状に形成されるとともに、その軸心Ｏが火炎軸が一致するようにフラフバーナ１３が配置されており、軸心Ｏの下部が予熱室５寄りとなるように鉛直線に対して傾斜角θ＝１０°〜３５°の範囲（図示は２０°前後）で傾斜されている。これにより、排ガスが燃焼溶融部７ｂから連通部６を介して予熱室５にスムーズに送り出されるように構成され、かつ炉本体１の一端他端方向の長さを拡張することなく、所定長さＬの溶融促進通路８を形成することができる。ここで溶融室７の傾斜角θが１０°未満では、排ガスのスムーズな流れを形成することができず、かつ溶融促進通路８の長さが長くとれないからであり、また傾斜角θが３５°を越えると、燃焼溶融部７ｂにおける燃焼ガスが連通部６側に流れるため、灰Ａを十分に加熱溶融ができなくなるためである。
【００１９】
したがって、鉛直方向に配置された従来の溶融室に比較して、バーナ火炎軸と溶融側底壁１５ｂの成す角を大きくすることで、燃焼溶融部７ｂから連通部６、予熱室５に至る燃焼ガスのスムーズな流れを形成し、燃焼ガスに同伴された未燃カーボンなどを連通部６、予熱室５の灰Ａに落下させて燃焼溶融させ、未燃カーボンなどが溶融スラグＭＳに同伴して排出されるのを防止することができる。特にフラフバーナ１３の火炎軸と連通部６側の溶融側底壁１５ｂの成す角が９０°を越える鈍角とすることで、さらにその効果を大きくすることができる。
【００２０】
さらに溶融室７からスラグ排出口９に至る通路は、従来ではごく短いか、溶融室７から直接スラグ排出口９に排出される構造であるのに対して、この実施の形態では、長さＬの溶融促進通路８が形成されており、溶融室７から流れ出す溶融スラグＭＳの滞留時間を十分にとることで、溶融スラグＭＳに同伴される未燃カーボーンや灰分の燃焼や溶融を促進するように構成されている。たとえば、溶融室７の燃焼溶融部７ｂの直径：Ｄｂとすると、溶融促進通路８の長さＬ＝Ｄｂ／４〜Ｄｂ／２（好ましくはＤｂ／３前後）に設定されている。これはＤｂ／４未満であると、溶融スラグＭＳに同伴された未燃カーボンや灰分を燃焼溶融させることができず、またＤｂ／２を越えると、溶融スラグＭＳが冷却されてスラグ排出口９で凝固付着するスラグが増加しやすいためである。
【００２１】
上記構成において、灰供給装置２により灰Ａが灰供給口４から予熱室５に定量供給され、予熱室５から連通部６を介して溶融室７に送り出される。一方、廃プラスチックから直径または一辺が５ｍｍ以下に形成されたフラフＲＤＦが、フラフバーナ１３に供給され、高温に保持された燃料予熱部７ａで予熱されて燃料予熱部７ａから絞り部７ｃを介して燃焼溶融部７ｂに燃焼ガスが送り出されて燃焼され、その熱により灰Ａが加熱されて溶融される。さらに燃焼ガス、燃焼排ガスは溶融室７から連通部６を介して予熱室５側に送り出されつつ灰Ａを予熱し、さらに二次燃焼室１１に送られて未燃分が完全燃焼され、輻射熱で予熱室５の灰Ａを加熱した後、排ガス口１２から排ガス処理装置（図示せず）を介して大気中に排出される。
【００２２】
上記実施の形態によれば、下部が予熱室５側となるように、フラフバーナ１３の火炎軸と一致された溶融室７の軸心Ｏを、下部が予熱室５側となるように傾斜させることにより、連通部６および予熱室５に対する溶融室７の軸心Ｏと成す角を大きくして、燃焼ガスをスムーズに予熱室５に導入して、同伴された未燃カーボンや灰分を連通部６および予熱室５の灰Ａ上に落下させることができる。したがって、未燃カーボンや灰分を効果的に燃焼、溶融して溶融スラグＭＳへの混入量を減少させ、フラフＲＤＦの燃焼率を向上させて、スラグの熱灼減量を大幅に減少させることができる。
【００２３】
また、炉本体１の長さを拡張することなく、必要な長さＬの溶融促進通路８を形成することができ、この溶融促進通路８により溶融スラグＭＳ中に落下した未燃カーボンや灰分を十分に酸化溶融して溶融スラグＭＳと共に排出することができる。したがって、スラグ中に含まれる未燃カーボンや灰分を大幅に減少させてスラグの品質を高め、フラフＲＤＦの燃焼率を向上させてスラグの熱灼減量を大幅に減少させることができる。
【００２４】
図３および図４は溶融室の燃料予熱部の形状を変更した第２の実施の形態を示すもので、第１の実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。円柱状に形成された溶融室４１は、上部の燃料予熱部４１ａと、下部の燃焼溶融部４１ｂと、燃料予熱部４１ａの出口に形成された絞り部４２とを具備し、溶融室４１の軸心Ｏが鉛直線上に配置されている。
【００２５】
下部の燃焼溶融部４１ｂの内径Ｄｂと高さが従来の溶融室（燃料予熱部７ａ′と燃焼溶融部共）と同一に形成されるとともに、絞り部４２の穴の内径Ｄｃが従来の絞り部と同一に形成されている。また燃料予熱部４１ａの内径Ｄａが従来の燃料予熱部７ａ′の内径（＝Ｄｂ）より大きく形成されている。すなわち、従来の溶融炉の溶融室に比較して、燃料予熱部４１ａの高さＨと絞り部４２の穴の内径Ｄｃを同一で、燃料予熱部４１ａの内径Ｄａが１．３〜１．６倍でかつ、容積（Ｓａ×Ｈ）が約１．７〜２．５倍に設定されている。
【００２６】
たとえば絞り部４２を基準として、その穴の内径：Ｄｃおよび断面積：Ｓｃ［＝（π×Ｄｃ^２）／４］とすると、燃焼溶融部４１ｂは、内径：Ｄｂ≒１．５×Ｄｃ、断面積：Ｓｂ≒２．０×Ｓｃであり、この値は従来の燃料予熱部と同じである。また燃料予熱部４１ａは、内径Ｄａ≒（１．８〜２．２）×Ｄｃ、断面積：Ｓａ≒（３．３〜５．０）×Ｓｃに形成される。したがって、燃焼溶融部４１ｂは絞り部４２に対して、その内径Ｄａ：Ｄｃ＝１：（１．８〜２．２）、断面積Ｓａ：Ｓｃ＝１：（３．３〜５．０）であり、また先に示したように、従来の燃料予熱部（Ｄｂ）に対して、Ｄａ：（Ｄｂ）＝１：（１．３〜１．６）、断面積（容積も同じ）Ｓａ：Ｓｂ＝（１：１．７〜２．５）となる。
【００２７】
さらに、絞り部４２を構成するリング状の絞り壁４３で、燃料予熱部４１ａ側の上面（面）４３ａは、溶融室４１の軸心に対して垂直に、図では水平面に構成されている。これにより、絞り壁４３に接したフラフＲＤＦが直接絞り部４２の穴から燃焼溶融室７ｂに排出されることがなくなり、火炎の循環流に載って移動して燃料予熱部４１ａに十分滞留されて予熱され、フラフＲＤＦが効率良く燃焼される。
【００２８】
第２の実施の形態によれば、従来のバーナ式溶融炉に比較して、絞り部４２の穴の内径および燃料予熱部４１ａの高さＨを変更しない状態で、燃料予熱部４１ａの内径Ｄａを十分に大きくして容積を拡大することにより、フラフバーナ１３による火炎流に伴う循環流を十分に形成して、燃料予熱部４１ａにおけるフラフＲＤＦの滞留時間を十分に長くし十分に予熱することができ、従来では５０ｗｔ％かそれ以下であったフラフＲＤＦの燃焼率を５０ｗｔ％を大幅に越えることができる。これにより、水砕スラグＣＳの熱灼減量を従来の０．３ｗｔ％から０．０１ｗｔ％に大幅に減少させることができる。
【００２９】
さらに、溶融スラグＭＳに落下した未燃カーボンや灰分を酸化溶融するのに十分な必要な長さＬの溶融促進通路８を形成したので、この溶融促進通路８により未燃カーボンや灰分を効果的に酸化溶融することができ、溶融スラグＭＳに混入される未燃カーボンや灰分を減少させて、フラフＲＤＦの燃焼率を向上させ、スラグの熱灼減量を大幅に減少させることができる。
【００３０】
図５は、第１の実施の形態と第２の実施の形態とを組み合わせた第３の実施の形態を示し、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
すなわち、第１の実施の形態の灰溶融炉において、傾斜された溶融室７の燃料予熱部４１ａの内径を拡張するとともに、絞り壁４３の上面を溶融室４１の軸線（フラフバーナ１３の火炎軸）に垂直な面４３ａに形成したものである。
【００３１】
上記実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に第２の実施の形態の効果をプラスした作用効果を奏することができる。
なお、上記実施の形態で被溶融物を灰Ａとしたが、これに限るものではない。
【００３２】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、溶融室を傾斜させることにより、溶融室の軸心と連通部および予熱室との成す角度を大きくして、軸心上に形成されるフラフバーナの燃焼ガスを溶融室から連通部を介して予熱室にスムーズに導入することができるので、燃焼ガスに含まれる未燃カーボンや灰分を予熱中の被溶融物上に落下させることにより、燃焼溶融させることができる。したがって、フラフ燃料の未燃カーボンや灰分が溶融スラグに混入するのを減少させることができて、燃焼効率の向上とスラグの灼熱減量の低減を図ることができる。
【００３３】
また請求項２記載の発明によれば、燃料予熱部の内径を拡張して断面積を、前記絞り部の面積の３．３〜５．０倍とするとともに、絞り部の燃料予熱部側の面を、フラフバーナの火炎軸に対して垂直面としたので、燃料予熱部における燃焼ガスの循環流を増大させてフラフ燃料の滞留時間を増大させ、かつ絞り部の穴周囲の面から直接フラフ燃料が排出されるのを防止して、フラフ燃料を十分に予熱することができる。したがって、フラフ燃料を効果的に燃焼させて、未燃カーボンや灰分の発生を減少させて溶融スラグに混入したり、炉底部に付着するのを低減することができ、燃焼効率を向上させてスラグの灼熱減量を低減することができる。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、溶融室を傾斜させることにより、連通部および予熱しつつとの成す角度を大きくして、軸心上に形成されるフラフバーナの火炎流を溶融室から連通部を介して予熱室にスムーズに導入できるので、フラフ燃料の未燃カーボンや灰分を予熱中の被溶融物上に落下させることができ、溶融室でフラフ燃料の未燃カーボンや灰分が溶融スラグに混入するのを減少させることができて、燃焼効率の向上と灼熱減量の低減を図ることができる。
【００３５】
また燃料予熱部の内径を拡張して容積を、前記絞り部の面積の３．３〜５．０倍とするともに、絞り部の燃料予熱部側の面を、フラフバーナの火炎軸に対して垂直な平面としたので、燃料予熱部における燃焼ガスの循環流を増大させてフラフ燃料の滞留時間を増大させ、十分に予熱することができる。したがって、フラフ燃料を効果的に燃焼させて、未燃カーボンや灰分が溶融スラグに混入したり、炉底部に付着するを大幅に減少させることができ、燃焼効率を向上させて灼熱減量を低減することができる。
【００３６】
請求項４記載の発明によれば、溶融室を傾斜すことで、炉本体の全長を拡大することなく、所定長さの溶融促進通路を形成することができる。また溶融促進通路により、溶融スラグの滞留時間を増加させることで、溶融スラグに落下した未燃カーボンや灰分を効果的に燃焼、溶融させることができ、燃焼効率をさらに向上させて灼熱減量をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る灰溶融炉の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】同灰溶融炉の溶融促進通路を説明する概略平面図である。
【図３】本発明に係る灰溶融炉の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図４】同溶融室の燃料予熱部を説明する概略平面図である。
【図５】本発明に係る灰溶融炉の第３の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１　　炉本体
２　　灰供給装置
３　　スラグ冷却装置
４　　灰供給口
５　　予熱室
６　　連通部
７　　溶融室
７ａ　燃料予熱部
７ｂ　燃焼溶融部
８　　溶融促進通路
９　　スラグ排出口
１１　　二次燃焼室
１２　　排ガス口
１３　　フラフバーナ
４１　　溶融室
４１ａ　燃料予熱部
４１ｂ　燃焼溶融部
４２　　絞り部
４３　　絞り壁
４３ａ　上面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluff burner-type melting furnace for heating and melting incineration ash and fly ash, sludge containing organic chlorine compounds and heavy metals, and soil with a fluff burner using fluff fuel.
[0002]
[Prior art]
There is a burner-type melting furnace that heats and melts incineration ash and fly ash discharged from refuse incinerators and waste incinerators, sludge containing organic chlorine compounds and heavy metals, and soil to reduce the volume and render it harmless. The present inventors have proposed an ash melting furnace provided with a fluff burner for adding a low-calorific value fine combustible material (fluff RDF) generated from combustible waste as a fuel, for example, in Japanese Patent Application No. 9-208218 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-51363).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, fine-grained combustibles (fluff RDF) generated from ordinary combustible wastes have a low calorific value, but fine-grained combustibles (fluff RDF) generated from waste plastics have a high calorific value. It has been found that the ash and industrial waste can be effectively heated and melted by burning the fluff fuel as the main fuel in a fluff burner, which is most suitable as a burner fuel for a melting furnace or the like that heats to a high temperature.
[0004]
However, when fluff RDF generated from waste plastic is used as the main fuel, if the material is hard plastic such as vinyl chloride which is difficult to burn and the particle size is somewhat large, unburned carbon or In some cases, ash was attached to the bottom of the furnace and discharged along with the molten slag. As a result, there is a problem that the burning loss is increased, the quality of the slag is reduced, the recycling is limited, and the cooling pit of the slag is contaminated.
[0005]
The present invention solves the above-mentioned problems, and can effectively burn even a fluff fuel having a large particle size and being hard to burn, and unburned carbon or ash adheres to the furnace bottom or melts. An object of the present invention is to provide a fluff burner-type melting furnace that can prevent the slag from being discharged along with the slag and reduce the burning loss.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a melting chamber having a fluff burner using fluff fuel at an upper part and a slag discharge port formed at a lower part, and a communicating part from a lower part of the melting chamber. And a secondary combustion chamber provided above the preheating chamber and having an exhaust gas port formed therein, and a flue-burner type melting furnace having an axial center of the melting chamber. Is inclined in the range of 10 ° to 35 ° with respect to the vertical line so that the lower portion is closer to the preheating chamber, and a fluff burner is arranged so as to form a flame axis on the axis of the melting chamber.
[0007]
According to the above configuration, by inclining the melting chamber, the angle formed between the axis of the melting chamber and the communicating portion and the preheating chamber is increased, and the combustion gas of the fluff burner formed on the axis is communicated from the melting chamber. Since it can be smoothly introduced into the preheating chamber through the section, unburned carbon and ash contained in the combustion gas are dropped on the preheated material to be burned and melted. Therefore, mixing of unburned carbon and ash of the fluff fuel into the molten slag can be reduced, and the combustion efficiency can be improved and the ignition loss of the slag can be reduced.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a melting chamber having a fluff burner using a fluff fuel at an upper part and a slag discharge port formed at a lower part, and a molten material which is communicated from a lower part of the melting chamber through a communicating part. In a fluff burner type melting furnace including a preheating chamber having a supply port formed therein and a secondary combustion chamber provided above the preheating chamber and having an exhaust gas port formed therein, a constriction whose diameter is reduced to an intermediate position of the melting chamber. A fuel preheating portion is formed above the throttle portion, and an inner diameter of the fuel preheating portion is expanded to have a sectional area of 3.3 to 5.0 times the area of the hole of the throttle portion. The surface of the throttle section on the fuel preheating section side is a plane perpendicular to the flame axis of the fluff burner.
[0009]
According to the above configuration, the inner diameter of the fuel preheating section is expanded to make the cross-sectional area 3.3 to 5.0 times the area of the throttle section, and the surface of the throttle section on the fuel preheating section side is formed by the fluff burner. Since the plane is perpendicular to the flame axis, the circulation flow of the combustion gas in the fuel preheating section is increased to increase the residence time of the fluff fuel, and the fluff fuel is directly discharged from the surface around the hole of the throttle section. And the fluff fuel can be sufficiently preheated. Therefore, it is possible to effectively combust the fluff fuel, reduce the generation of unburned carbon and ash, and reduce the mixing of the fluff fuel with the molten slag and the adhesion to the furnace bottom. Burning loss can be reduced.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a melting chamber having a fluff burner using a fluff fuel at an upper part and a slag discharge port formed at a lower part, and is connected to a lower part of the melting chamber through a communication part to supply the molten material. In a fluff burner type melting furnace including a preheating chamber having a port formed therein and a secondary combustion chamber provided above the preheating chamber and having an exhaust gas port formed therein, an axis of the melting chamber is positioned closer to the preheating chamber. Inclined in the range of 10 ° to 35 ° with respect to the vertical line so that a fluff burner is arranged so as to form a flame axis on the axis of the melting chamber, and the lower part of the combustion chamber is located on the preheating chamber side. The fuel preheating section is formed in the melting chamber at an angle of 10 ° to 35 ° so that the fuel preheating section is provided with a throttle at the outlet, and the inner diameter of the fuel preheating section is expanded to provide a sectional area. Is set to 3.3 to 5.0 times the area of the hole of the narrowed portion, The surface of the fuel preheating portion of the serial diaphragm wall, in which a plane perpendicular to the flame axis of Furafubana.
[0011]
According to the above configuration, by inclining the melting chamber, the angle formed between the axis of the melting chamber and the communicating portion and the preheating chamber is increased, and the combustion gas of the fluff burner formed on the axis is communicated from the melting chamber. Since it can be smoothly introduced into the preheating chamber through the section, unburned carbon and ash contained in the combustion gas are dropped on the preheated material to be burned and melted. Further, the inner diameter of the fuel preheating section is expanded to make the cross-sectional area 3.3 to 5.0 times the area of the throttle section, and the surface of the throttle section on the fuel preheating section side with respect to the flame axis of the fluff burner. As a vertical surface, the circulating flow of combustion gas in the fuel preheating section is increased to increase the residence time of the fluff fuel, and to prevent the fluff fuel from being directly discharged from the surface around the hole of the throttle section. , The fluff fuel can be sufficiently preheated. Therefore, it is possible to effectively combust the fluff fuel, reduce the generation of unburned carbon and ash, and reduce the mixing of the fluff fuel with the molten slag and the adhesion to the furnace bottom. Burning loss can be reduced.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, a fusion promoting passage having a predetermined length is formed between the bottom of the melting chamber and the slag discharge port.
According to the above configuration, by inclining the melting chamber, it is possible to form a melting promotion passage of a predetermined length without increasing the entire length of the furnace main body, and the melting promotion passage reduces the residence time of the molten slag. By increasing the amount, unburned carbon and ash dropped into the molten slag can be effectively burned and melted, and the combustion efficiency can be further improved, and the ignition loss can be further reduced.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Here, an embodiment of a burner type ash melting furnace using fluff fuel according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
In this ash melting furnace, an ash supply device 2 is arranged at one end of a furnace main body 1 and a slag cooling device 3 is arranged at the other end. Further, in the furnace main body 1, from one end side to the other end side, an ash supply port (a material supply port to be melted) 4, a preheating chamber 5, a communication section 6, a melting chamber 7, a melting promotion passage 8, a slag discharge port 9. And the slag discharge chamber 10 is formed in order. A secondary combustion chamber 11 having an exhaust gas port 12 is formed above the preheating chamber 5, and a high calorie fluff RDF (made of waste plastic) is formed on a top wall of a fuel preheating section 7 a above the melting chamber 7. A fluff burner 13 using fluff fuel is provided. Then, the flame of the fluff burner 13 is released from the fuel preheating section 7a to the lower combustion melting section 7b via the throttle section 7c, and the combustion gas is sent from the communication section 7 to the preheating chamber 6 and the secondary combustion chamber 11. , And is configured in a countercurrent type for preheating ash fed in opposition to the combustion gas flow.
[0015]
Combustion air nozzles 14a and 14b are respectively installed at the inlets of the fuel preheating section 7a and the combustion melting section 7b of the melting chamber 7, and a secondary air nozzle 14c is installed at the outlet of the preheating chamber 5. Further, the slag discharge chamber 10 is provided with an additional burner 15 for preventing solidification and adhesion of the molten slag MS, facing the slag discharge port 9. The ash supply device 2 includes a funnel-shaped ash hopper 21. An ash pusher 23 disposed in a ash delivery passage 22 communicating with the ash supply port 4 from a lower end of the ash hopper 21 so as to be able to move back and forth, and a pusher cylinder 24 for driving the ash pusher 23 to move in and out. The ash A of the hopper 21 is sent out to the preheating chamber 5 through the ash supply port 4 by a fixed amount.
[0016]
In the slag cooling device 3, a scraper-type slag discharge conveyor 32 for scraping the granulated slag CS generated by cooling the molten slag MS with water is provided in a granulated pit 31 for storing cooling water.
[0017]
In the furnace main body 1, the preheating-side bottom wall 15 a of the preheating chamber 5 is inclined downward at the other end to make it easier to send the ash A to the outlet side by its own weight. The formed communication portion 6 and the melting side bottom wall 15b of the melting chamber 7 are inclined downward at the other end side at a smaller inclination angle α to the preheating side bottom wall 15a. Further, the discharge side bottom wall 15c of the melting promotion passage 8 is connected to the slag discharge port 9 by being inclined downward at the other end side at an inclination angle larger than the angle α of the preheating side bottom wall 15a.
[0018]
The melting chamber 7 is formed in a cylindrical shape, and the fluff burner 13 is arranged so that its axis O coincides with the flame axis, and a vertical line is formed so that the lower part of the axis O is closer to the preheating chamber 5. On the other hand, it is inclined at an inclination angle θ = 10 ° to 35 ° (about 20 ° in the figure). Thereby, the exhaust gas is configured to be smoothly sent out from the combustion / melting section 7b to the preheating chamber 5 via the communication section 6, and the length of the furnace body 1 at one end and the other end is increased without increasing the length. An L melting promotion passage 8 can be formed. If the inclination angle θ of the melting chamber 7 is less than 10 °, a smooth flow of the exhaust gas cannot be formed, and the length of the melting promotion passage 8 cannot be made long. When the temperature exceeds 0 ° C., the combustion gas in the combustion melting portion 7b flows toward the communication portion 6, so that the ash A cannot be sufficiently heated and melted.
[0019]
Accordingly, by increasing the angle formed by the burner flame axis and the melting side bottom wall 15b as compared with the conventional melting chamber arranged in the vertical direction, the combustion from the combustion melting part 7b to the communication part 6 and the preheating chamber 5 is started. A smooth flow of gas is formed, and unburned carbon and the like entrained in the combustion gas are dropped into the ash A of the communication part 6 and the preheating chamber 5 to burn and melt, and the unburned carbon and the like are entrained in the molten slag MS. It can be prevented from being discharged. In particular, the effect can be further enhanced by setting the angle between the flame axis of the fluff burner 13 and the melting-side bottom wall 15b on the communication portion 6 side to an obtuse angle exceeding 90 °.
[0020]
Further, the passage from the melting chamber 7 to the slag discharge port 9 is conventionally extremely short or has a structure in which the slag is discharged directly from the melting chamber 7 to the slag discharge port 9. Is formed so that the residence time of the molten slag MS flowing out of the melting chamber 7 is sufficiently long to promote the combustion and melting of unburned carbon and ash accompanying the molten slag MS. It is configured. For example, assuming that the diameter of the combustion melting portion 7b of the melting chamber 7 is Db, the length L of the melting promoting passage 8 is set to Db / 4 to Db / 2 (preferably around Db / 3). If it is less than Db / 4, the unburned carbon and ash entrained in the molten slag MS cannot be burned and melted. If it exceeds Db / 2, the molten slag MS is cooled and the slag discharge port 9 This is because the amount of slag that solidifies and adheres tends to increase.
[0021]
In the above configuration, the ash A is supplied from the ash supply port 4 to the preheating chamber 5 by the ash supply device 2, and is sent out from the preheating chamber 5 to the melting chamber 7 through the communication portion 6. On the other hand, a fluff RDF formed from waste plastic and having a diameter or a side of 5 mm or less is supplied to a fluff burner 13, preheated by a fuel preheating unit 7a maintained at a high temperature, and burned from the fuel preheating unit 7a via a throttle unit 7c. The combustion gas is sent out to the melting part 7b and burned, and the ash A is heated and melted by the heat. Further, the combustion gas and the combustion exhaust gas are pre-heated to the ash A while being sent out from the melting chamber 7 to the pre-heating chamber 5 through the communication part 6, and further sent to the secondary combustion chamber 11, where the unburned components are completely burned and the radiant heat is emitted. After heating the ash A in the preheating chamber 5 through the exhaust gas outlet 12, the ash A is discharged into the atmosphere via an exhaust gas treatment device (not shown).
[0022]
According to the above-described embodiment, the axis O of the melting chamber 7 coincident with the flame axis of the fluff burner 13 is inclined such that the lower part is on the preheating chamber 5 side so that the lower part is on the preheating chamber 5 side. As a result, the angle formed between the communication part 6 and the preheating chamber 5 with the axis O of the melting chamber 7 is increased, and the combustion gas is smoothly introduced into the preheating chamber 5 to remove the entrained unburned carbon and ash. And it can be dropped on the ash A of the preheating chamber 5. Therefore, the unburned carbon and ash can be effectively burned and melted to reduce the amount mixed into the molten slag MS, the burning rate of the fluff RDF can be improved, and the burning loss of the slag can be greatly reduced. .
[0023]
Further, the melting promotion passage 8 having a required length L can be formed without expanding the length of the furnace main body 1, and the unburned carbon and ash dropped into the molten slag MS by the melting promotion passage 8 can be formed. It can be sufficiently oxidized and melted and discharged together with the molten slag MS. Therefore, unburned carbon and ash contained in the slag can be significantly reduced to improve the quality of the slag, the combustion rate of the fluff RDF can be improved, and the burning loss of the slag can be significantly reduced.
[0024]
FIGS. 3 and 4 show a second embodiment in which the shape of the fuel preheating section of the melting chamber is changed, and the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The cylindrical melting chamber 41 includes an upper fuel preheating section 41a, a lower combustion melting section 41b, and a throttle section 42 formed at an outlet of the fuel preheating section 41a. The center O is arranged on a vertical line.
[0025]
The inner diameter Db and the height of the lower combustion melting portion 41b are formed to be the same as those of the conventional melting chamber (both the fuel preheating portion 7a 'and the combustion melting portion), and the inner diameter Dc of the hole of the narrowing portion 42 is changed to the conventional narrowing portion. It is formed identically. The inner diameter Da of the fuel preheating section 41a is formed larger than the inner diameter (= Db) of the conventional fuel preheating section 7a '. That is, as compared with the melting chamber of the conventional melting furnace, the height H of the fuel preheating portion 41a and the inner diameter Dc of the hole of the narrowing portion 42 are the same, and the inner diameter Da of the fuel preheating portion 41a is 1.3 to 1.6. And the volume (Sa × H) is set to about 1.7 to 2.5 times.
[0026]
For example, assuming that the inner diameter of the hole is Dc and the cross-sectional area is Sc [= (π × Dc ² ) / 4] with respect to the throttle portion 42, the inner diameter of the combustion melting portion 41b is Db ≒ 1.5 × Dc. Area: Sb ≒ 2.0 × Sc, and this value is the same as that of the conventional fuel preheating unit. Further, the fuel preheating portion 41a is formed to have an inner diameter Da１ (1.8-2.2) × Dc and a sectional area Sa ≒ (3.3-5.0) × Sc. Therefore, the combustion melting portion 41b has an inner diameter Da: Dc = 1: (1.8 to 2.2) and a sectional area Sa: Sc = 1: (3.3 to 5.0) with respect to the narrowing portion 42. Yes, and as shown above, the ratio Da: (Db) = 1: (1.3-1.6), the cross-sectional area (same volume) Sa: Sb with respect to the conventional fuel preheating unit (Db). = (1: 1.7-2.5).
[0027]
Further, the upper surface (surface) 43a on the fuel preheating portion 41a side of the ring-shaped restricting wall 43 constituting the restricting portion 42 is formed perpendicular to the axis of the melting chamber 41, and is formed in a horizontal plane in the figure. As a result, the fluff RDF in contact with the throttle wall 43 is not directly discharged from the hole of the throttle portion 42 to the combustion and melting chamber 7b, moves along the circulating flow of the flame, and sufficiently stays in the fuel preheating portion 41a. It is preheated and the fluff RDF is burned efficiently.
[0028]
According to the second embodiment, as compared with the conventional burner type melting furnace, the inner diameter Da of the fuel preheating section 41a is maintained without changing the inner diameter of the hole of the narrowing section 42 and the height H of the fuel preheating section 41a. By sufficiently increasing the volume and increasing the volume, it is possible to sufficiently form a circulating flow accompanying the flame flow by the fluff burner 13 and to sufficiently lengthen the residence time of the fluff RDF in the fuel preheating section 41a to sufficiently preheat. It is possible to greatly increase the combustion rate of fluff RDF, which was conventionally 50 wt% or less, to over 50 wt%. Thereby, the burning loss of the granulated slag CS can be greatly reduced from the conventional 0.3 wt% to 0.01 wt%.
[0029]
Further, since the fusion promoting passage 8 having a length L necessary for oxidizing and melting unburned carbon and ash dropped into the molten slag MS is formed, the unburned carbon and ash are effectively removed by the fusion promoting passage 8. It is possible to reduce unburned carbon and ash mixed in the molten slag MS, improve the combustion rate of the fluff RDF, and greatly reduce the amount of burning of the slag.
[0030]
FIG. 5 shows a third embodiment in which the first embodiment and the second embodiment are combined, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
That is, in the ash melting furnace of the first embodiment, the inner diameter of the fuel preheating portion 41a of the inclined melting chamber 7 is expanded, and the upper surface of the throttle wall 43 is aligned with the axis of the melting chamber 41 (the flame axis of the fluff burner 13). Are formed on a surface 43a perpendicular to.
[0031]
According to the above-described embodiment, it is possible to obtain the operation and effect obtained by adding the effect of the second embodiment to the effect of the first embodiment.
In the above embodiment, the ash A is used as the material to be melted, but the invention is not limited to this.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the angle formed by the axis of the melting chamber, the communicating portion, and the preheating chamber is increased by inclining the melting chamber, and the melting chamber is formed on the axis. The combustion gas of the fluff burner can be smoothly introduced from the melting chamber into the preheating chamber via the communication section, so that the unburned carbon and ash contained in the combustion gas are dropped onto the preheated material to be melted. Can be melted. Therefore, mixing of unburned carbon and ash of the fluff fuel into the molten slag can be reduced, and the combustion efficiency can be improved and the ignition loss of the slag can be reduced.
[0033]
According to the second aspect of the present invention, the inner diameter of the fuel preheating portion is expanded to have a cross-sectional area of 3.3 to 5.0 times the area of the throttle portion, and the throttle portion on the side of the fuel preheating portion. Since the surface is perpendicular to the flame axis of the fluff burner, the circulating flow of the combustion gas in the fuel preheating section is increased to increase the residence time of the fluff fuel, and the fluff fuel Can be prevented from being discharged, and the fluff fuel can be sufficiently preheated. Therefore, it is possible to effectively combust the fluff fuel, reduce the generation of unburned carbon and ash, and reduce the mixing of the fluff fuel with the molten slag and the adhesion to the furnace bottom. Burning loss can be reduced.
[0034]
According to the third aspect of the invention, by inclining the melting chamber, the angle formed by the communicating portion and the preheating is increased, so that the flame flow of the fluff burner formed on the axis from the melting chamber to the communicating portion. The unburned carbon and ash of the fluff fuel can be dropped onto the preheated material to be melted, and the unburned carbon and ash of the fluff fuel are turned into molten slag in the melting chamber. Mixing can be reduced, thereby improving combustion efficiency and reducing ignition loss.
[0035]
The inner diameter of the fuel preheating section is expanded to make the volume 3.3 to 5.0 times the area of the throttle section, and the surface of the throttle section on the fuel preheating section side is perpendicular to the flame axis of the fluff burner. Since the flat surface is used, the circulation flow of the combustion gas in the fuel preheating section is increased, the residence time of the fluff fuel is increased, and sufficient preheating can be performed. Therefore, by effectively burning the fluff fuel, it is possible to significantly reduce unburned carbon and ash from being mixed into the molten slag and adhere to the furnace bottom, thereby improving the combustion efficiency and reducing the ignition loss. be able to.
[0036]
According to the fourth aspect of the present invention, by inclining the melting chamber, it is possible to form a melting promotion passage having a predetermined length without increasing the entire length of the furnace body. In addition, by increasing the residence time of the molten slag by the melting promotion passage, unburned carbon and ash falling into the molten slag can be effectively burned and melted, further improving the combustion efficiency and reducing the ignition loss. Can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an ash melting furnace according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a melting promotion passage of the ash melting furnace.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the ash melting furnace according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic plan view illustrating a fuel preheating section of the melting chamber.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a third embodiment of the ash melting furnace according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace main body 2 Ash supply device 3 Slag cooling device 4 Ash supply port 5 Preheating chamber 6 Communication section 7 Melting chamber 7a Fuel preheating section 7b Combustion melting section 8 Melting promotion passage 9 Slag discharge port 11 Secondary combustion chamber 12 Exhaust gas port 13 Flaff burner 41 melting chamber 41a fuel preheating section 41b combustion melting section 42 throttle section 43 throttle wall 43a upper surface

Claims

A melting chamber having a fluff burner using fluff fuel at the upper part and a slag discharge port formed at the lower part, and a preheating chamber communicating with the lower part of the melting chamber through a communicating part and forming a supply port of the material to be melted, A fluff burner type melting furnace having a secondary combustion chamber provided above the preheating chamber and formed with an exhaust gas port,
The axis of the melting chamber is inclined in the range of 10 ° to 35 ° with respect to the vertical line so that the lower part is closer to the preheating chamber,
A fluff burner-type melting furnace, wherein a fluff burner is arranged so as to form a flame axis on the axis of the melting chamber.

A melting chamber having a fluff burner using fluff fuel at the upper part and a slag discharge port formed at the lower part, and a preheating chamber communicating with the lower part of the melting chamber through a communicating part and forming a supply port of the material to be melted, A fluff burner type melting furnace having a secondary combustion chamber provided above the preheating chamber and formed with an exhaust gas port,
Forming a throttle portion with a reduced diameter at an intermediate position of the melting chamber, and forming a fuel preheating portion above the throttle portion,
The inner diameter of the fuel preheating portion is expanded to have a sectional area of 3.3 to 5.0 times the area of the hole of the throttle portion,
A fluff burner-type melting furnace, wherein a surface of the throttle portion on a fuel preheating portion side is a plane perpendicular to a flame axis of the fluff burner.

A melting chamber having a fluff burner using fluff fuel at the upper part and a slag discharge port formed at the lower part, and a preheating chamber communicating with the lower part of the melting chamber through a communicating part and forming a supply port of the material to be melted, A fluff burner type melting furnace having a secondary combustion chamber provided above the preheating chamber and formed with an exhaust gas port,
The axis of the melting chamber is inclined in the range of 10 ° to 35 ° with respect to the vertical line so that the lower part is closer to the preheating chamber,
Placing a fluff burner so as to form a flame axis on the axis of the melting chamber,
Forming a throttle portion with a reduced diameter at an intermediate position of the melting chamber, and forming a fuel preheating portion above the throttle portion,
The inner diameter of the fuel preheating portion is expanded to have a sectional area of 3.3 to 5.0 times the area of the hole of the throttle portion,
A fluff burner-type melting furnace, wherein a surface of the throttle portion on a fuel preheating portion side is a plane perpendicular to a flame axis of the fluff burner.

4. A fluff burner type melting furnace according to claim 1, wherein a melting promoting passage having a predetermined length is formed between a lower portion of the melting chamber and the slag discharge port.