JP2005164097A - Melting furnace device - Google Patents

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Soichi Arakawa
宗一 荒川
Satoshi Ijima
訓 居島
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OGIHARA CORP
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OGIHARA KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily remove molten slag deposited on a discharge passage and dust deposited on an exhaust gas passage. <P>SOLUTION: This melting furnace device 1 comprises a flame burner 25 provided at one end of a rotary furnace 3, a charge port 11 provided at the other end of the rotary furnace 3, through which ash is charged, the exhaust gas passage 59 connected to the other end for guiding exhaust gas into a secondary combustion furnace 61, and a closable on-off valve 63 provided in the exhaust gas passage 59. The discharge passage 51 is provided at one end for discharging return exhaust gas and the molten slag from the rotary furnace 3, and a second exhaust gas passage 67 is connected to the discharge passage 51 for guiding the exhaust gas from the exhaust gas passage 59 to the secondary combustion furnace 61. Because the on-off valve 63 is closed during operation, the exhaust gas is guided from one end to the discharge passage 51 and the second exhaust gas passage 67. A temperature in the discharge passage 51 becomes almost the same as that in the rotary furnace 3, and so the molten slag, if deposited on the discharge passage 51, is melted by the exhaust gas. When the combustion temperature of the flame burner 25 is lowered and the on-off valve 63 is opened, the exhaust gas is guided to the exhaust gas passage 59 having less resistance for clean-up in the duct of the second exhaust gas passage 67 to easily remove the dust. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、都市ごみの焼却灰などを溶融して無害のスラグにする溶融炉装置に関し、より詳しくは、回転炉からの溶融スラグを排出する排出路に付着するスラグ、また排ガスを排出する排ガス路に付着するダストを容易に除去すること、あるいは二次燃焼炉の排ガス路に連通した熱交換器の冷却効果を向上する溶融炉装置に関する。   The present invention relates to a melting furnace apparatus for melting incineration ash etc. of municipal waste to make harmless slag, and more specifically, slag adhering to a discharge path for discharging molten slag from a rotary furnace, and exhaust gas for discharging exhaust gas The present invention relates to a melting furnace apparatus for easily removing dust adhering to a passage or improving the cooling effect of a heat exchanger connected to an exhaust gas passage of a secondary combustion furnace.

従来、家庭ゴミ、産業廃棄物などのゴミ処理は処分場の点で大きな社会問題となっているが、その焼却した際に残る焼却灰の処分についても同様の問題が生じる。この出願者等は、灰溶融処理方法を従来の技術として開発している。これは、ゆっくり回転する横型回転炉を用い炉内に投入された焼却灰を酸素バーナの燃焼により溶融し、排出ガスを消石灰装置等を経て無害化して大気に放出すると共に、溶融スラグを排出口より外部に流下させ無害の水砕スラグとして運搬処理するものである(例えば、特許文献1参照)。
特許第3115838号公報
Conventionally, garbage disposal such as household waste and industrial waste has become a big social problem in terms of disposal site, but the same problem arises in the disposal of incinerated ash remaining after incineration. The applicants have developed an ash melting treatment method as a conventional technique. This is because the incinerated ash charged into the furnace is melted by combustion of an oxygen burner using a slowly rotating horizontal rotary furnace, the exhaust gas is detoxified via a slaked lime device and released into the atmosphere, and the molten slag is discharged from the outlet. It is made to flow down to the outside and transported as harmless granulated slag (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 31153838

ところで、従来においては、横型回転炉内の溶融スラグが排出口より外部に流下して落下するときに冷却して下方の側壁にスラグが付着し、このスラグは大きく成長する。そこで、補助バーナを使用して前記付着スラグを溶融して除去しなければならず、手間がかかるという問題点があった。   By the way, conventionally, when the molten slag in the horizontal rotary furnace flows down from the discharge port and falls, the slag is cooled and adheres to the lower side wall, and this slag grows greatly. Therefore, there is a problem that it is necessary to melt and remove the adhered slag using an auxiliary burner.

また、従来の酸素バーナは灯油と高濃度酸素が供給されて燃焼する。高濃度酸素が供給されると温度が上昇するが、この高濃度酸素だけでは燃焼温度をコントロールすることができないという問題点があった。   A conventional oxygen burner is supplied with kerosene and high-concentration oxygen and burns. When high-concentration oxygen is supplied, the temperature rises, but there is a problem that the combustion temperature cannot be controlled only by this high-concentration oxygen.

また、横型回転炉からの排出ガス内には沸点の軽い水銀や鉛などの物質が含まれており、これらの物質は排出ガスを排出する排ガス路の内壁にダストとなって付着して排ガス路を閉塞してしまうので、排ガス路の内部をときどき清掃する必要がある。そのためには、横型回転炉の運転を停止して横型回転炉を冷却してから前記ダストを除去するので、多くの労力がかかるという問題点があった。しかも、横型回転炉は煉瓦でできているので、徐々に冷やさないと割れてしまうために長時間を要するものであり、その逆に、横型回転炉の温度を上昇させるときにも同様の理由で徐々に上げる必要があり、ダスト除去清掃の前後にそれぞれ24〜30時間を要する。したがって、灰溶融処理能力が低下するという問題点があった。   In addition, the exhaust gas from the horizontal rotary furnace contains substances such as mercury and lead with a light boiling point, and these substances adhere as dust to the inner wall of the exhaust gas path from which the exhaust gas is discharged. It is necessary to clean the inside of the exhaust gas passage from time to time. For this purpose, since the dust is removed after the operation of the horizontal rotary furnace is stopped and the horizontal rotary furnace is cooled, there is a problem that much labor is required. Moreover, since the horizontal rotary furnace is made of bricks, it takes a long time to crack if it is not gradually cooled, and conversely, when raising the temperature of the horizontal rotary furnace for the same reason. It needs to be gradually raised and requires 24 to 30 hours before and after the dust removal cleaning. Accordingly, there is a problem that the ash melting processing capacity is lowered.

また、従来の熱交換器では排出ガスを水で冷却するので、排ガス内の湿度が増えるために熱交換器の内壁にダストが付き易く、また排ガス量も増大するという問題点があった。   Further, in the conventional heat exchanger, since the exhaust gas is cooled with water, the humidity in the exhaust gas increases, so that there is a problem that dust is easily attached to the inner wall of the heat exchanger and the amount of exhaust gas increases.

この発明は上述の課題を解決するためになされたものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems.

この発明の溶融炉装置は、回転炉の一端側に火炎バーナを備え、前記回転炉の他端側に灰を投入する投入口を備えてなる溶融炉装置において、
前記他端側に排ガスを二次燃焼炉に導く排ガス路を接続して設けると共に、この排ガス路を開閉自在の開閉弁を備え、
前記一端側に前記回転炉内からの戻り排ガス及び溶融スラグを排出する排出路を備え、この排出路に排ガスを前記排ガス路から二次燃焼炉へ導く第2の排ガス路を接続してなることを特徴とするものである。
The melting furnace apparatus of the present invention comprises a flame burner on one end side of the rotary furnace, and a melting furnace apparatus comprising an inlet for charging ash on the other end side of the rotary furnace,
An exhaust gas path for guiding exhaust gas to the secondary combustion furnace is connected to the other end side, and an open / close valve that can freely open and close the exhaust gas path is provided.
A discharge path for discharging the exhaust gas and the molten slag from the rotary furnace is provided on the one end side, and a second exhaust gas path for connecting the exhaust gas from the exhaust gas path to the secondary combustion furnace is connected to the discharge path. It is characterized by.

この発明の溶融炉装置は、前記溶融炉装置において、前記火炎バーナは、燃焼ガスを生成するための燃料、圧縮空気、酸素、燃焼用空気、並びにバーナ本体を冷却する冷却水、からなる5流体バーナであることが好ましい。   In the melting furnace apparatus according to the present invention, in the melting furnace apparatus, the flame burner includes five fluids including fuel for generating combustion gas, compressed air, oxygen, combustion air, and cooling water for cooling the burner body. A burner is preferred.

この発明の溶融炉装置は、回転炉の一端側に火炎バーナを備え、前記回転炉の他端側に灰を投入する投入口を備えてなる溶融炉装置において、
前記他端側に排ガスを二次燃焼炉に導く排ガス路を接続して設けると共に、この排ガス路を開閉自在の開閉弁を備え、
前記一端側に前記回転炉内からの戻り排ガス及び溶融スラグを排出する排出路を備え、この排出路に排ガスを前記二次燃焼炉へ導く第2の排ガス路を接続し、
前記二次燃焼炉の排ガス路に接続した第1の熱交換器に第2の熱交換器を接続して備え、前記第2の熱交換器内の排ガス中に空気と水との混合体を噴射して排ガスを冷却する構成であることを特徴とするものである。
The melting furnace apparatus of the present invention comprises a flame burner on one end side of the rotary furnace, and a melting furnace apparatus comprising an inlet for charging ash on the other end side of the rotary furnace,
An exhaust gas path for guiding exhaust gas to the secondary combustion furnace is connected to the other end side, and an open / close valve that can freely open and close the exhaust gas path is provided.
A discharge path for discharging exhaust gas and molten slag from the rotary furnace is provided on the one end side, and a second exhaust gas path for connecting the exhaust gas to the secondary combustion furnace is connected to the discharge path,
A second heat exchanger is connected to the first heat exchanger connected to the exhaust gas path of the secondary combustion furnace, and a mixture of air and water is contained in the exhaust gas in the second heat exchanger. It is the structure which cools exhaust gas by injecting.

この発明の溶融炉装置は、前記溶融炉装置において、前記空気と水との混合体は、バグフィルタの入口温度を適正に保持すべく制御される構成であることが好ましい。   In the melting furnace apparatus according to the present invention, preferably, the mixture of air and water is controlled so as to appropriately maintain the inlet temperature of the bag filter.

この発明の溶融炉装置は、前記溶融炉装置において、前記第1及び第2の熱交換器は、外部からの冷却流体を通過せしめるダスト付着防止を吟味した輻射型構造の2重筒(内筒および外筒式)を当該熱交換器の内部に備えた構成であることが好ましい。   In the melting furnace apparatus according to the present invention, in the melting furnace apparatus, the first and second heat exchangers are radiation type double cylinders (inner cylinders) that have been examined for preventing dust from adhering to the external cooling fluid. And an outer cylinder type) are preferably provided in the heat exchanger.

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、通常の運転中は排ガス路に設けた開閉弁が閉塞することにより、回転炉の高温の戻り排ガスが一端側から排出路を経て第2の排ガス路に導かれるので、溶融スラグの出湯の内壁にスラグが付くことを防止する。また、高温の戻り排ガスにより排出路内は回転炉内とほぼ同じ温度に維持されるので、溶融スラグが排出路を落下する際に、排出路の側壁に溶融スラグが付着しないか、たとえ付着しても高温の排ガスが通過するので前記スラグは溶けて落下する。したがって、出湯の内壁及び排出路のスラグ付着の発生を簡単な機構で防止できる。   As will be understood from the means for solving the above problems, according to the present invention, the on-off valve provided in the exhaust gas passage is closed during normal operation, so that the high temperature return exhaust gas from the rotary furnace is temporarily reduced. Since it is led from the side through the discharge passage to the second exhaust gas passage, the slag is prevented from being attached to the inner wall of the molten slag tapping water. Also, since the exhaust path is maintained at almost the same temperature as that in the rotary furnace by the high temperature exhaust gas, when the molten slag falls on the exhaust path, the molten slag does not adhere to the side wall of the exhaust path or even adheres However, since the high-temperature exhaust gas passes, the slag melts and falls. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of slag adhesion on the inner wall of the hot water and the discharge passage with a simple mechanism.

また、排ガス路の内壁に付着するダストを除去する際は、火炎バーナの燃料を絞ることによって燃焼温度を低下させた後に、開閉弁を開放することにより、排ガス路の流れを変えることにより、ダスト付着の清掃が容易に行われてダストを容易に除去できる。したがって、簡単な機構により、回転炉の運転を停止することなく排ガス路のダストを除去できるので、回転炉の連続運転性を高め、灰溶融処理能力を大いに向上できる。   Also, when removing dust adhering to the inner wall of the exhaust gas passage, the combustion temperature is lowered by squeezing the fuel of the flame burner and then the on-off valve is opened to change the flow of the exhaust gas passage. Adhesion is easily cleaned and dust can be easily removed. Accordingly, the dust in the exhaust gas passage can be removed by a simple mechanism without stopping the operation of the rotary furnace, so that the continuous operation of the rotary furnace can be improved and the ash melting processing capacity can be greatly improved.

また、酸素バーナが、燃料、圧縮空気、酸素、燃焼用空気、冷却水の5流体が供給される構成であるので、高密度の熱エネルギーが得られるように適切な温度に制御可能となり、その結果、含水率に変動のある焼却灰と焼却飛灰との混合物に対して安定した溶融処理ができる。これに伴って、より一層、排ガス量を少なくでき、排ガス処理設備を小型化でき、且つ熱効率を高くできる。また、回転炉の回転に伴う炉内蓄熱の均質化及び撹拌作用により、溶出基準を満たす再利用可能な溶融スラグを生成できる。高温燃焼によりダイオキシン類の分解ができ、その発生を制御できる。   In addition, since the oxygen burner is configured to be supplied with five fluids, fuel, compressed air, oxygen, combustion air, and cooling water, it can be controlled to an appropriate temperature so as to obtain high-density thermal energy. As a result, stable melting treatment can be performed on a mixture of incineration ash and incineration fly ash having a variation in moisture content. Accordingly, the amount of exhaust gas can be further reduced, the exhaust gas treatment facility can be reduced in size, and the thermal efficiency can be increased. In addition, reusable molten slag that satisfies the elution standard can be generated by homogenizing and stirring the heat storage in the furnace accompanying the rotation of the rotary furnace. Dioxins can be decomposed by high-temperature combustion, and their generation can be controlled.

また、第2の熱交換器内の排ガス中に空気と水の混合体が霧状に噴射されるので、少ない水量で効率の良い排ガスの冷却効果を得ることができる。しかも、上記の混合体の量が多くなると排ガス量が増加し、混合体の量が少ないと冷却効果が低下するが、バグフィルタの入口温度が適正に保持されるように混合体の量が制御されるので、排ガス量を低め且つ効率の高い冷却効果を得ることができる。   In addition, since the mixture of air and water is sprayed into the exhaust gas in the second heat exchanger in a mist form, an efficient exhaust gas cooling effect can be obtained with a small amount of water. Moreover, if the amount of the above mixture increases, the amount of exhaust gas increases. If the amount of the mixture decreases, the cooling effect decreases, but the amount of the mixture is controlled so that the inlet temperature of the bag filter is properly maintained. Therefore, the amount of exhaust gas can be reduced and an efficient cooling effect can be obtained.

また、第1の熱交換器の内部の排ガスは、従来のように水で冷却されないために排ガス内の湿度が増加しない。第2の熱交換器も構造は第1の熱交換器と同様であり内壁に付着するダストを少なくでき、排ガス量も大幅に減少させることができる。   Further, since the exhaust gas inside the first heat exchanger is not cooled with water as in the prior art, the humidity in the exhaust gas does not increase. The structure of the second heat exchanger is the same as that of the first heat exchanger, so that dust adhering to the inner wall can be reduced and the amount of exhaust gas can be greatly reduced.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1及び図2を参照するに、図1ではこの実施の形態に係る溶融炉装置1による処理フローが示されており、この溶融炉装置1は、大凡、外径2m、内径1m、全長4mの円筒形状の横型回転炉3が備えられている。この横型回転炉3は2個の環状凸部5で基台7に取付けられている支持部9にて支持され、例えば3分間に1回転するように構成されている。さらに、図1において左側は外内径が共に若干小径となっている原料投入用の投入口としての例えば開口部11が備えられ、この開口部11は左フード13で覆われている。また、中央部は大径の内部空洞部15が形成されており、図1において右側は内径のみ小径の開口部17となっていて右フード19で覆われている。   Referring to FIGS. 1 and 2, FIG. 1 shows a processing flow by the melting furnace apparatus 1 according to this embodiment. The melting furnace apparatus 1 generally has an outer diameter of 2 m, an inner diameter of 1 m, and a total length of 4 m. The cylindrical horizontal rotary furnace 3 is provided. The horizontal rotary furnace 3 is supported by a support portion 9 attached to a base 7 by two annular convex portions 5, and is configured to rotate once, for example, every 3 minutes. Further, on the left side in FIG. 1, for example, an opening portion 11 is provided as an input port for raw material charging whose outer inner diameter is slightly smaller, and this opening portion 11 is covered with a left hood 13. Also, a large-diameter internal cavity 15 is formed at the center, and the right side in FIG. 1 is a small-diameter opening 17 only on the inner diameter and is covered with a right hood 19.

また、上記の横型回転炉3は、基台7に取付けられている両フード13,19に対して小さな隙間にシール部材を設けて大気との連通を回避しつつ回転できるように構成されている。   In addition, the horizontal rotary furnace 3 is configured to be capable of rotating while avoiding communication with the atmosphere by providing a seal member in a small gap with respect to both hoods 13 and 19 attached to the base 7. .

左フード13を貫通する原料投入機21は、焼却灰、飛灰、破砕残査などの溶融すべき原料(主として灰)を混合してホッパ23に受け入れ、上記の開口部11を経て内部空洞部15に投入する。   The raw material charging machine 21 penetrating the left hood 13 mixes the raw material to be melted (mainly ash) such as incineration ash, fly ash, and crushing residue and receives it into the hopper 23, and passes through the opening 11 to the internal cavity. 15

右フード19を貫通する火炎バーナとしての例えば酸素バーナ25は、燃料としての例えば灯油27、液化酸素29などの供給による燃焼(1次燃焼)にて内部を1350〜1400°Cの高温に保ち、内部空洞部15内の原料を溶融する。   For example, an oxygen burner 25 as a flame burner penetrating the right hood 19 keeps the inside at a high temperature of 1350 to 1400 ° C. by combustion (primary combustion) by supplying, for example, kerosene 27 and liquefied oxygen 29 as fuel, The raw material in the internal cavity 15 is melted.

図3を併せて参照するに、上記の酸素バーナ25について詳しく説明すると、酸素バーナ25には、燃料である灯油27、液化酸素タンクから供給される高濃度酸素29、圧縮空気31、燃焼用空気33が燃料供給ユニット35により制御されて供給される。酸素バーナ25では灯油27が圧縮空気31と混合されて霧化されてから高濃度酸素29で燃焼される。さらに、燃焼用空気33が混入することにより、燃焼熱量が制御されて所要の熱エネルギーが横型回転炉3に供給される。   Referring also to FIG. 3, the oxygen burner 25 will be described in detail. The oxygen burner 25 includes kerosene 27 as fuel, high-concentration oxygen 29 supplied from a liquefied oxygen tank, compressed air 31, and combustion air. 33 is supplied by being controlled by the fuel supply unit 35. In the oxygen burner 25, kerosene 27 is mixed with compressed air 31 and atomized, and then burned with high-concentration oxygen 29. Furthermore, mixing of the combustion air 33 controls the amount of combustion heat and supplies the required thermal energy to the horizontal rotary furnace 3.

なお、上記の燃焼用空気33としては、図1に示されているように、詳しくは後述する輻射型熱交換器である第1熱交換器37及び第2熱交換器39のうちの特に第1熱交換器37を冷却するために送風されて熱交換された熱風の一部が利用されて供給されている。   As the combustion air 33, as shown in FIG. 1, the first heat exchanger 37 and the second heat exchanger 39, which are radiant heat exchangers which will be described in detail later, are used. 1 A part of hot air blown and heat-exchanged to cool the heat exchanger 37 is used and supplied.

また、酸素バーナ25のバーナ本体41は冷却水43で冷却される構成である。例えば、バーナ本体41の中間壁の外側に冷却室45が設けられ、この冷却室45内に冷却水43が一方側から給水されると共に他方側から排水されてバーナ本体41を冷却する構成である。   Further, the burner body 41 of the oxygen burner 25 is configured to be cooled by the cooling water 43. For example, the cooling chamber 45 is provided outside the intermediate wall of the burner body 41, and the cooling water 43 is supplied from one side and drained from the other side to cool the burner body 41 in the cooling chamber 45. .

以上のように、この実施の形態の酸素バーナ25は、灯油27、圧縮空気31、酸素29(高濃度酸素)、燃焼用空気33、冷却水43の5流体が供給される構成である。つまり、燃焼条件としては、灯油27の供給量と、この灯油供給量に対する酸素量(高濃度酸素29)が主要な要素となり、高濃度酸素29を供給すると温度が上昇するが、この高濃度酸素29だけでは温度をコントロールすることができない。さらに適正量の1次空気(燃焼用空気33)が送入されることにより燃焼ガスの熱容量が増大し、逆に1次空気33が絞られると温度を下げることが可能となる。したがって、右フード19(排気フード)内を適切な温度に容易に制御して保つことができるので溶融スラグの出滓を円滑にできる。   As described above, the oxygen burner 25 of this embodiment is configured to be supplied with five fluids of kerosene 27, compressed air 31, oxygen 29 (high concentration oxygen), combustion air 33, and cooling water 43. That is, as combustion conditions, the supply amount of kerosene 27 and the oxygen amount (high concentration oxygen 29) with respect to this kerosene supply amount are the main factors, and when high concentration oxygen 29 is supplied, the temperature rises. 29 alone cannot control the temperature. Further, when a proper amount of primary air (combustion air 33) is supplied, the heat capacity of the combustion gas increases, and conversely, when the primary air 33 is throttled, the temperature can be lowered. Therefore, since the inside of the right hood 19 (exhaust hood) can be easily controlled and maintained at an appropriate temperature, the molten slag can be smoothly discharged.

また、横型回転炉3を回転させることにより、図2に示されているように、酸素バーナ25からの火炎と横型回転炉3内に蓄績された高温の輻射熱が溶融対象物である原料に供給され、さらに、横型回転炉3の回転による撹拌作用を利用して原料が溶融する。この溶融物は流動ストーカーとして機能する炉内壁回転面を移動する際、有害気体と無害スラグ体とに分離される。   Further, by rotating the horizontal rotary furnace 3, as shown in FIG. 2, the flame from the oxygen burner 25 and the high-temperature radiant heat accumulated in the horizontal rotary furnace 3 are turned into the raw material that is the object to be melted. Further, the raw material is melted by utilizing the stirring action by the rotation of the horizontal rotary furnace 3. This molten material is separated into harmful gas and harmless slag body when moving on the furnace inner wall rotating surface functioning as a fluid stalker.

溶融した無害スラグ体は、図2に示されているように開口部17の周壁47の一部に切欠いて設けたスラグ排出口49より溶融スラグを排出する排出路としての例えば下方延長部51(右フード19の下部)を経てスラグ水槽53の水面下に落下し、水砕スラグコンベア55で運搬され適宜処理される。このスラグの原料に対する減容率は1/2〜1/3である。   As shown in FIG. 2, the molten harmless slag body is, for example, a downward extension 51 (as a discharge path for discharging the molten slag from a slag discharge port 49 provided in a part of the peripheral wall 47 of the opening 17. It passes below the surface of the slag water tank 53 through the lower part of the right hood 19 and is transported by the granulated slag conveyor 55 and appropriately processed. The volume reduction rate with respect to the raw material of this slag is 1 / 2-1 / 3.

ここで、上記の酸素バーナ25を備えた横型回転炉3による作用、効果をまとめると、適切な温度に制御可能な酸素バーナ25の燃焼により高密度の熱エネルギーが得られるので、含水率に変動のある焼却灰と焼却飛灰との混合物に対して安定した溶融処理が可能である。また、横型回転炉3の回転に伴う炉内蓄熱の均質化及び撹拌作用により、溶出基準を満たす再利用可能な溶融スラグが生成できる。さらに、高温燃焼によるダイオキシン類の分解により、その発生を制御できる。また、上記の酸素バーナ25による燃焼によって、より一層、排ガス量を少なくでき、排ガス処理設備を小型化でき、且つ熱効率を高くできる。   Here, when the actions and effects of the horizontal rotary furnace 3 equipped with the oxygen burner 25 are summarized, high-density thermal energy can be obtained by combustion of the oxygen burner 25 that can be controlled to an appropriate temperature, so that the moisture content varies. Stable melting treatment is possible for a mixture of incinerated ash and incinerated fly ash. Moreover, the reusable molten slag satisfying the elution standard can be generated by homogenizing and stirring the heat storage in the furnace accompanying the rotation of the horizontal rotary furnace 3. Furthermore, the generation of dioxins by high temperature combustion can be controlled. Further, the combustion by the oxygen burner 25 can further reduce the amount of exhaust gas, reduce the size of the exhaust gas treatment facility, and increase the thermal efficiency.

また、この実施の形態の特徴の一つとしては、左フード13の上部が第1排気出口57から排ガス路としての例えば第1排ガスダクト59を経て二次燃焼炉61に連通されており、第1排気出口57の直上付近の第1排ガスダクト59を開閉する開閉弁としての例えばダンパ63が設けられている。また、右フード19の下部の下方延長部51の途中には、第2排気出口65から第2の排ガス路としての例えば第2排ガスダクト67を経て上記のダンパ63より上方の位置で第1排ガスダクト59に連通されている。なお、横型回転炉3による通常の溶融工程中は前記ダンパ63が閉塞されている。   Further, as one of the features of this embodiment, the upper portion of the left hood 13 is communicated from the first exhaust outlet 57 to the secondary combustion furnace 61 through, for example, a first exhaust duct 59 as an exhaust passage, For example, a damper 63 is provided as an on-off valve for opening and closing the first exhaust gas duct 59 in the vicinity immediately above the one exhaust outlet 57. Further, in the middle of the lower extension 51 at the lower part of the right hood 19, the first exhaust gas is passed from the second exhaust outlet 65 through a second exhaust duct 67 as a second exhaust gas path, for example, at a position above the damper 63. It communicates with a duct 59. Note that the damper 63 is closed during a normal melting process by the horizontal rotary furnace 3.

上記構成により、上記のダンパ63が閉塞されているので、酸素バーナ25の燃焼により発生した横型回転炉3内の有害ガスを含む排ガスは、図1及び図2において右側に、つまり図2の点線の矢印で示されているように酸素バーナ25の側に戻るようにして開口部17から右フード19の下方延長部51を経て第2排気出口65から第2排ガスダクト67及び第1排ガスダクト59を経て二次燃焼炉61に至り、第1熱交換器37、第2熱交換器39、バグフィルタ69、触媒71など酸化還元による無害化装置を経て吸引ファン73により吸引され、排気筒75(煙突)から大気に放出される。   With the above configuration, the damper 63 is closed, so that the exhaust gas containing harmful gas in the horizontal rotary furnace 3 generated by the combustion of the oxygen burner 25 is on the right side in FIGS. 1 and 2, that is, the dotted line in FIG. As shown by the arrows, the second exhaust gas duct 67 and the first exhaust gas duct 59 pass from the second exhaust outlet 65 through the downward extension 51 of the right hood 19 from the opening 17 so as to return to the oxygen burner 25 side. To the secondary combustion furnace 61, and is sucked by a suction fan 73 through a detoxification device such as a first heat exchanger 37, a second heat exchanger 39, a bag filter 69, a catalyst 71, etc., and an exhaust pipe 75 ( Released from the chimney) to the atmosphere.

このとき、ダンパ63が閉塞されているので、横型回転炉3からの1350〜1400°Cの高温の戻り排ガスが、開口部17及び右フード19を通過することから、溶融スラグの出湯のスラグ排出口49の内壁にスラグが付くことを防止できる。また、高温の戻り排ガスによって右フード19の内壁がほぼ同じ温度に維持されるので、溶融スラグの出湯が下方延長部51内を落下する際でも冷却の度合が抑えられて下方延長部51の側壁にスラグが付着しないか、たとえ下方延長部51の側壁にスラグが付着しても、高温の戻り排ガスが下方延長部51を通過することにより、前記スラグは溶けて下方へ落下する。結果として、従来に生じていた下方延長部51内のスラグ付着の発生を簡単な機構で防止できることとなる。   At this time, since the damper 63 is closed, the high-temperature return exhaust gas at 1350 to 1400 ° C. from the horizontal rotary furnace 3 passes through the opening 17 and the right hood 19, so It is possible to prevent slag from attaching to the inner wall of the outlet 49. Further, since the inner wall of the right hood 19 is maintained at substantially the same temperature by the high-temperature exhaust gas, the degree of cooling is suppressed even when the molten slag tapping falls within the lower extension 51, and the side wall of the lower extension 51 Even if slag does not adhere to the lower extension 51, even if slag adheres to the side wall of the lower extension 51, the hot return exhaust gas passes through the lower extension 51, so that the slag melts and falls downward. As a result, it is possible to prevent the occurrence of slag adhesion in the downward extension 51, which has conventionally occurred, with a simple mechanism.

また、排ガス内には沸点の軽い水銀や鉛などの物質が含まれているために、この物質が第2排ガスダクト67の内壁にダストが付着したり、溶融飛灰が第2排ガスダクト67に堆積して圧力損失が増大して運転性能が抵下する。また、湿灰と焼却飛灰との混合灰が固化現象により第2排ガスダクト67がダストで閉塞してしまう。これを防ぐために上記のダストを除去するための清掃作業をときどき行う必要がある。   In addition, since the exhaust gas contains substances such as mercury and lead having a low boiling point, dust adheres to the inner wall of the second exhaust gas duct 67, or molten fly ash enters the second exhaust gas duct 67. As a result, the pressure loss increases and the operating performance is reduced. In addition, the mixed ash of wet ash and incineration fly ash causes the second exhaust gas duct 67 to be clogged with dust due to the solidification phenomenon. In order to prevent this, it is sometimes necessary to perform a cleaning operation for removing the dust.

そこで、ダスト除去清掃作業を行うために、酸素バーナ25の燃料を絞ることによって1000°C前後に低下させた後に、上記のダンパ63を開放させると、1000°C前後の排ガスが抵抗の少ない第1排ガスダクト59を通過する。以上のように簡単な機構により、横型回転炉3の運転を停止することなく第2排ガスダクト67のダストを除去できるので、横型回転炉3の連続運転性が向上して焼却灰の溶融処理能力が大いに向上する。   Therefore, when the damper 63 is opened after the temperature of the oxygen burner 25 is reduced to about 1000 ° C. by reducing the fuel of the oxygen burner 25 in order to perform dust removal cleaning work, the exhaust gas at about 1000 ° C. has a low resistance. 1 Passes through the exhaust gas duct 59. As described above, the dust in the second exhaust gas duct 67 can be removed without stopping the operation of the horizontal rotary furnace 3 by the simple mechanism, so that the continuous operability of the horizontal rotary furnace 3 is improved and the incineration ash melting capacity is improved. Is greatly improved.

ちなみに、従来では第2排ガスダクト67の内部の溶融飛灰掻き取り及び除去作業をときどき行うために横型回転炉3の運転を停止している。横型回転炉3を停止するには、横型回転炉3が煉瓦で構成されているために約30時間ほどの時間をかけて徐々に温度を下げないと煉瓦が割れてしまうことになる。また、清掃後に横型回転炉3の運転を開始するには、同様の理由で1400°Cの温度に到達するまで24時間ほどの時間を要するものであった。したがって、この間は溶融処理を行うことができなかった。   Incidentally, in the prior art, the operation of the horizontal rotary furnace 3 is stopped in order to occasionally perform the operation of scraping and removing the molten fly ash inside the second exhaust gas duct 67. In order to stop the horizontal rotary furnace 3, since the horizontal rotary furnace 3 is made of brick, the brick will be cracked unless the temperature is gradually lowered over about 30 hours. In addition, in order to start the operation of the horizontal rotary furnace 3 after cleaning, it takes about 24 hours to reach a temperature of 1400 ° C. for the same reason. Therefore, the melting process could not be performed during this period.

再び図1を参照して、この実施の形態の溶融炉装置1による通常の溶融処理運転について説明する。上記の二次燃焼炉61に送られた排ガスは、二次燃焼炉61の上部に備えた灯油バーナ77により二次燃焼炉61内で800〜880°Cの温度にて二次燃焼される。この二次燃焼された排ガスは二次燃焼炉61から排ガス路79を経て輻射型熱交換器である第1熱交換器37及び第2熱交換器39にて冷却される。   With reference to FIG. 1 again, a normal melting processing operation by the melting furnace apparatus 1 of this embodiment will be described. The exhaust gas sent to the secondary combustion furnace 61 is subjected to secondary combustion at a temperature of 800 to 880 ° C. in the secondary combustion furnace 61 by a kerosene burner 77 provided in the upper part of the secondary combustion furnace 61. The secondary-burned exhaust gas is cooled by a first heat exchanger 37 and a second heat exchanger 39, which are radiant heat exchangers, from a secondary combustion furnace 61 through an exhaust gas passage 79.

上記の第1熱交換器37の周囲は冷却室81で覆われており、この冷却室81に燃焼空気ファン83から冷却流体としての例えば空気が供給されて第1熱交換器37の外壁が冷却される。さらに、第1熱交換器37の内部には前記冷却室81に連通して空気が通過する内筒と外筒とからなる2重構造の2重筒(ダスト付着防止を吟味した輻射型構造)が備えられており、排ガスが第1熱交換器37の内部を通過する際に前記2重筒で効率よく熱交換される構成である。また、前記冷却室81及び2重筒で温度上昇した熱風は、その一部が燃焼用空気管路85を経て前述した燃料供給ユニット35へ送られて燃焼用空気33として利用され、残りの熱風は排気筒75から大気中へ排出される。   The periphery of the first heat exchanger 37 is covered with a cooling chamber 81, and for example, air as a cooling fluid is supplied from the combustion air fan 83 to the cooling chamber 81 to cool the outer wall of the first heat exchanger 37. Is done. Further, the first heat exchanger 37 has a double-layered double cylinder (radiation-type structure that examines dust adhesion prevention) consisting of an inner cylinder and an outer cylinder that communicate with the cooling chamber 81 and through which air passes. Is provided, and when the exhaust gas passes through the inside of the first heat exchanger 37, heat is efficiently exchanged by the double cylinder. A part of the hot air whose temperature has risen in the cooling chamber 81 and the double cylinder is sent to the fuel supply unit 35 through the combustion air duct 85 and used as the combustion air 33, and the remaining hot air is used. Is discharged from the exhaust cylinder 75 into the atmosphere.

また、上記の第2熱交換器39は、第1熱交換器37とほぼ同様の構成であり、第2熱交換器39の周囲も冷却室87で覆われており、この冷却室87に冷却空気ファン89から冷却流体としての例えば空気が供給されて第2熱交換器39の外壁が冷却される。さらに、第2熱交換器39の内部には前記冷却室87に連通して空気が通過する2重筒が備えられており、排ガスが第2熱交換器39の内部を通過する際に前記2重筒で効率よく熱交換される構成である。また、前記冷却室87及び2重筒で温度上昇した温風は管路91を経て大気中へ排出される。   The second heat exchanger 39 has substantially the same configuration as the first heat exchanger 37, and the periphery of the second heat exchanger 39 is also covered with a cooling chamber 87. For example, air as a cooling fluid is supplied from the air fan 89 to cool the outer wall of the second heat exchanger 39. Furthermore, a double cylinder that communicates with the cooling chamber 87 and through which air passes is provided inside the second heat exchanger 39, and when the exhaust gas passes through the inside of the second heat exchanger 39, It is a structure in which heat is exchanged efficiently with a heavy cylinder. Further, the warm air whose temperature has risen in the cooling chamber 87 and the double cylinder is discharged to the atmosphere through the pipe 91.

さらに、第2熱交換器39では空気と水との混合体93が第2熱交換器39の上部に備えた噴射ノズル95から内部に噴射される構成である。例えば、第2熱交換器39の排ガスをバグフィルタ69へ送る排ガス路97にはバグフィルタ69の入口側に排ガス路97内の排ガス温度を検出する温度センサ99が備えられ、この温度センサ99で検出された検出信号が制御装置としての例えばコントローラ101に送られる。このコントローラ101では温度センサ99による温度が例えば200〜210°Cとなるようにコントローラ101に備えたダイヤフラムで前記空気と水の混合体93を適正な量に制御して供給する構成である。   Further, the second heat exchanger 39 is configured such that a mixture 93 of air and water is injected into the inside from an injection nozzle 95 provided at the upper part of the second heat exchanger 39. For example, the exhaust gas passage 97 for sending the exhaust gas from the second heat exchanger 39 to the bag filter 69 is provided with a temperature sensor 99 for detecting the exhaust gas temperature in the exhaust gas passage 97 on the inlet side of the bag filter 69. The detected detection signal is sent to, for example, the controller 101 as a control device. The controller 101 has a configuration in which the air and water mixture 93 is controlled to be supplied to an appropriate amount by a diaphragm provided in the controller 101 so that the temperature of the temperature sensor 99 becomes 200 to 210 ° C., for example.

上記構成により、第1熱交換器37及び第2熱交換器39は2重筒内を通過する空気によって排ガスを冷却しており、従来のように水で冷却していないので、排ガス内の湿度が大幅に増加することはない。その結果、従来に比較して第1熱交換器37及び第2熱交換器39の内壁や2重筒の周囲に付着するダストが少ないものであり、排ガス量も大幅に減少することとなる。   With the above configuration, the first heat exchanger 37 and the second heat exchanger 39 cool the exhaust gas with the air passing through the double cylinder, and are not cooled with water as in the prior art. Will not increase significantly. As a result, the amount of dust adhering to the inner walls of the first heat exchanger 37 and the second heat exchanger 39 and the periphery of the double cylinder is less than that in the prior art, and the amount of exhaust gas is greatly reduced.

ちなみに、従来のように熱交換器内の排ガスが水で冷却されると排ガス内の湿度が増えるために熱交換器の内壁にダストが付き易く、また排ガス量も増大するので、冷却空気の送風量も多くしなければならないため、大型設備を要するものであった。   By the way, if the exhaust gas in the heat exchanger is cooled with water as in the past, the humidity in the exhaust gas increases, so dust is easily attached to the inner wall of the heat exchanger, and the amount of exhaust gas also increases. Since the air volume had to be increased, a large facility was required.

さらに、上記の2重筒による冷却に加えて、第2熱交換器39では空気と水の混合体93が霧状に噴射されているので、少ない水量で効率よく排ガスの冷却効果が得られる。なお、上記の混合体93の量が多くなると排ガス量が増加することになり、混合体93の量が少ないと冷却効果が低下することになるが、この実施の形態では混合体93の量がコントローラ101により制御されて適正に保持されることになり、排ガス量を低めて効率の高い冷却効果が得られる。   Further, in addition to the cooling by the double cylinder, the air and water mixture 93 is sprayed in the second heat exchanger 39 in the form of a mist, so that the exhaust gas can be efficiently cooled with a small amount of water. If the amount of the mixture 93 increases, the amount of exhaust gas increases, and if the amount of the mixture 93 is small, the cooling effect decreases. In this embodiment, the amount of the mixture 93 decreases. It is controlled by the controller 101 and properly maintained, and the amount of exhaust gas is reduced to obtain a highly efficient cooling effect.

なお、第1熱交換器37では排ガスの温度が430〜530°C程度に冷却され、第2熱交換器39では排ガスの温度が230〜270°C程度に冷却される。   In the first heat exchanger 37, the temperature of the exhaust gas is cooled to about 430 to 530 ° C, and in the second heat exchanger 39, the temperature of the exhaust gas is cooled to about 230 to 270 ° C.

以上のことから、この実施の形態では排ガスは触媒71を通過するときに例えばダイオキシンが0.01ppmとなり、排気筒75(煙突)では排ガス温度が160〜180°Cほどの無害ガスとなって大気に放出される。   From the above, in this embodiment, when the exhaust gas passes through the catalyst 71, for example, dioxin becomes 0.01 ppm, and in the exhaust cylinder 75 (chimney), the exhaust gas temperature becomes a harmless gas of about 160 to 180 ° C. To be released.

なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can implement in another aspect by making an appropriate change.

この発明の実施の形態の溶融炉装置を用いて焼却灰などの原料を溶融し無害化する処理フローを示すシステム図である。It is a system diagram which shows the process flow which fuse | melts raw materials, such as incineration ash, and makes them harmless using the melting furnace apparatus of embodiment of this invention. 図1の横型回転炉付近を拡大した概略的な説明断面図である。FIG. 2 is a schematic explanatory cross-sectional view in which the vicinity of the horizontal rotary furnace of FIG. 1 is enlarged. この発明の実施の形態の酸素バーナの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the oxygen burner of an embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 溶融炉装置
3 横型回転炉
7 基台
9 支持部
11 開口部(投入口)
13 左フード
17 開口部
19 右フード
21 原料投入機
25 酸素バーナ(火炎バーナ)
27 灯油(燃料)
29 酸素(高濃度酸素)
31 圧縮空気
33 燃焼用空気(一次空気)
35 燃料供給ユニット
37 第1熱交換器
39 第2熱交換器
43 冷却水
45 冷却室
49 スラグ排出口
51 下方延長部(排出路)
57 第1排気出口
59 第1排ガスダクト(排ガス路)
61 二次燃焼炉
63 ダンパ(開閉弁)
65 第2排気出口
67 第2排ガスダクト(第2の排ガス路)
69 バグフィルタ
75 排気筒(煙突)
77 灯油バーナ
81 冷却室
83 燃焼空気ファン
85 燃焼用空気管路
87 冷却室
89 冷却空気ファン
91 管路
93 混合体
95 噴射ノズル
97 排ガス路
99 温度センサ
101 コントローラ(制御装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Melting furnace apparatus 3 Horizontal rotary furnace 7 Base 9 Support part 11 Opening part (input port)
13 Left hood 17 Opening 19 Right hood 21 Raw material charging machine 25 Oxygen burner (flame burner)
27 Kerosene (fuel)
29 Oxygen (high concentration oxygen)
31 Compressed air 33 Combustion air (primary air)
35 Fuel supply unit 37 1st heat exchanger 39 2nd heat exchanger 43 Cooling water 45 Cooling chamber 49 Slag discharge port 51 Downward extension part (discharge path)
57 First exhaust outlet 59 First exhaust duct (exhaust passage)
61 Secondary combustion furnace 63 Damper (open / close valve)
65 Second exhaust outlet 67 Second exhaust duct (second exhaust passage)
69 Bag filter 75 Exhaust pipe (chimney)
77 Kerosene burner 81 Cooling chamber 83 Combustion air fan 85 Combustion air duct 87 Cooling chamber 89 Cooling air fan 91 Pipe 93 Mixture 95 Injection nozzle 97 Exhaust gas path 99 Temperature sensor 101 Controller (control device)

Claims (5)

回転炉の一端側に火炎バーナを備え、前記回転炉の他端側に灰を投入する投入口を備えてなる溶融炉装置において、
前記他端側に排ガスを二次燃焼炉に導く排ガス路を接続して設けると共に、この排ガス路を開閉自在の開閉弁を備え、
前記一端側に前記回転炉内からの戻り排ガス及び溶融スラグを排出する排出路を備え、この排出路に排ガスを前記排ガス路から二次燃焼炉へ導く第2の排ガス路を接続してなることを特徴とする溶融炉装置。
In the melting furnace apparatus comprising a flame burner on one end side of the rotary furnace, and an inlet for charging ash on the other end side of the rotary furnace,
An exhaust gas path for guiding exhaust gas to the secondary combustion furnace is connected to the other end side, and an open / close valve that can freely open and close the exhaust gas path is provided.
A discharge path for discharging the exhaust gas and the molten slag from the rotary furnace is provided on the one end side, and a second exhaust gas path for connecting the exhaust gas from the exhaust gas path to the secondary combustion furnace is connected to the discharge path. A melting furnace apparatus.
前記火炎バーナは、燃焼ガスを生成するための燃料、圧縮空気、酸素、燃焼用空気、並びにバーナ本体を冷却する冷却水、からなる5流体バーナであることを特徴とする請求項1記載の溶融炉装置。   The melt according to claim 1, wherein the flame burner is a five-fluid burner comprising fuel for generating combustion gas, compressed air, oxygen, combustion air, and cooling water for cooling the burner body. Furnace equipment. 回転炉の一端側に火炎バーナを備え、前記回転炉の他端側に灰を投入する投入口を備えてなる溶融炉装置において、
前記他端側に排ガスを二次燃焼炉に導く排ガス路を接続して設けると共に、この排ガス路を開閉自在の開閉弁を備え、
前記一端側に前記回転炉内からの戻り排ガス及び溶融スラグを排出する排出路を備え、この排出路に排ガスを前記二次燃焼炉へ導く第2の排ガス路を接続し、
前記二次燃焼炉の排ガス路に接続した第1の熱交換器に第2の熱交換器を接続して備え、前記第2の熱交換器内の排ガス中に空気と水との混合体を噴射して排ガスを冷却する構成であることを特徴とする溶融炉装置。
In the melting furnace apparatus comprising a flame burner on one end side of the rotary furnace, and an inlet for charging ash on the other end side of the rotary furnace,
An exhaust gas path for guiding exhaust gas to the secondary combustion furnace is connected to the other end side, and an open / close valve that can freely open and close the exhaust gas path is provided.
A discharge path for discharging exhaust gas and molten slag from the rotary furnace is provided on the one end side, and a second exhaust gas path for connecting the exhaust gas to the secondary combustion furnace is connected to the discharge path,
A second heat exchanger is connected to the first heat exchanger connected to the exhaust gas path of the secondary combustion furnace, and a mixture of air and water is contained in the exhaust gas in the second heat exchanger. A melting furnace apparatus characterized by being configured to inject and cool exhaust gas.
前記空気と水との混合体は、バグフィルタの入口温度を適正に保持すべく制御される構成であることを特徴とする請求項3記載の溶融炉装置。   4. The melting furnace apparatus according to claim 3, wherein the mixture of air and water is configured to be controlled so as to appropriately maintain the inlet temperature of the bag filter. 前記第1及び第2の熱交換器は、外部からの冷却流体を通過せしめるダスト付着防止を吟味した輻射型構造の2重筒を当該熱交換器の内部に備えた構成であることを特徴とする請求項3又は4記載の溶融炉装置。

The first and second heat exchangers have a configuration in which a double cylinder of a radiation type structure that examines dust adhesion prevention that allows a cooling fluid from the outside to pass therethrough is provided inside the heat exchanger. The melting furnace apparatus according to claim 3 or 4.

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