JP2007240047A - Air blowing nozzle - Google Patents
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Description
本発明は、空気吹き込みノズルに関し、さらに詳しくは、燃焼性成分を燃焼・溶融して溶融スラグとして排出する燃焼溶融炉の炉壁に設け炉内へ燃焼用空気等を供給するための空気吹き込みノズルに関するものである。 The present invention relates to an air blowing nozzle, and more particularly, an air blowing nozzle provided on a furnace wall of a combustion melting furnace that burns and melts combustible components and discharges them as molten slag to supply combustion air and the like into the furnace. It is about.
廃棄物、例えば都市ごみ等の一般廃棄物や廃プラスチック等の産業廃棄物を熱分解して得られた熱分解ガスや熱分解カーボン等の燃焼性成分を燃焼させ、発生した燃焼灰を溶融して溶融スラグとして取り出すようにした燃焼溶融炉が知られている。特に、熱分解ガスや熱分解カーボンと燃焼用空気との混合を促進するとともに、溶融スラグの捕集率を向上するために、炉壁から吹込む燃焼用空気に旋回流を与え、遠心力により微細な燃焼灰や溶融スラグを炉壁に付着させ、燃焼排ガスから分離して捕集するようにしている。炉壁に付着した溶融スラグは、壁面を流下して燃焼溶融炉の下部に設けられた排出口から排出し処理される。 Combusting combustible components such as pyrolysis gas and pyrolysis carbon obtained by pyrolyzing waste, such as general waste such as municipal waste and industrial waste such as waste plastic, and melting the generated combustion ash There is known a combustion melting furnace which is taken out as molten slag. In particular, in order to promote mixing of pyrolysis gas or pyrolysis carbon and combustion air, and to improve the collection rate of molten slag, a swirl flow is given to the combustion air blown from the furnace wall, and centrifugal force is applied. Fine combustion ash and molten slag are attached to the furnace wall and collected separately from the combustion exhaust gas. The molten slag adhering to the furnace wall flows down the wall surface and is discharged from a discharge port provided in the lower part of the combustion melting furnace for processing.
しかし、溶融スラグが炉壁を流下して壁面に配置した空気吹き込みノズルの開口部に達すると、開口部から噴出する燃焼用空気により急冷されて固化し、空気吹き込みノズルを閉塞させ、燃焼用空気の供給に不具合が生じることになる。 However, when the molten slag flows down the furnace wall and reaches the opening of the air blowing nozzle arranged on the wall surface, it is rapidly cooled and solidified by the combustion air ejected from the opening, closing the air blowing nozzle, and the combustion air This will cause a problem in the supply.
このため、特許文献1は、吹き込みノズルの先端部を炉内へ突出させると共に、この先端部の外周面を耐火物又は特殊鋳物で覆うことを提案している。しかし、温度が1100℃〜1400℃にも達し強い酸化雰囲気である過酷な炉内環境及び溶融スラグとの接触に長期間耐えられる特殊鋳物等は現実的に存在せず、実用に供する耐用年数は約1年程度になることもあり、吹き込みノズル自身の変形や腐食も激しい。したがって、燃焼溶融炉は、1基当たり多数の空気吹き込みノズルを備えているため、上述した修繕のために膨大な費用と労力が必要となっていた。
本発明の目的は、燃焼溶融炉の炉壁から炉内へ燃焼用空気等を供給するための空気吹き込みノズルにおいて、変形又は腐食が発生したときのメンテナンスを簡易化し、ノズル本体を長寿命化した空気吹き込みノズルを提供することにある。 An object of the present invention is to simplify maintenance when deformation or corrosion occurs in an air blowing nozzle for supplying combustion air or the like from a furnace wall of a combustion melting furnace into the furnace, and extend the life of the nozzle body. The object is to provide an air blowing nozzle.
上記目的を達成する本発明の空気吹き込みノズルは、燃焼性成分を燃焼・溶融して溶融スラグとして排出する燃焼溶融炉において、その炉内に旋回流を起こすように配置した空気吹き込みノズルであって、該空気吹き込みノズルが、前記燃焼溶融炉の周囲に配置したノズル本体と、該ノズル本体に連通する空気導入管と、両端が開口し、前記ノズル本体に移動可能に挿入された内挿管を含み、該内挿管の一方の先端を前記燃焼溶融炉の内壁から炉内へ突出するように固定する係止手段を有することを特徴とする。 The air blowing nozzle of the present invention that achieves the above object is an air blowing nozzle that is disposed so as to cause a swirling flow in the combustion melting furnace that burns and melts combustible components and discharges them as molten slag. The air blowing nozzle includes a nozzle body disposed around the combustion melting furnace, an air introduction pipe communicating with the nozzle body, and an inner tube that is open at both ends and is movably inserted into the nozzle body. And a locking means for fixing one end of the inner tube so as to protrude from the inner wall of the combustion melting furnace into the furnace.
本発明の空気吹き込みノズルは、燃焼溶融炉の周囲に配置したノズル本体と、空気導入管と、これらに移動可能に挿入した内挿管からなり、このうち内挿管のみが炉内へ突出するようにして組立てられている。このため、内挿管だけが、溶融スラグと接触するようになる。その結果、内挿管の先端部が変形又は腐食した場合には、その先端部のみを切断等により除去し、内挿管の係止手段を解いて、突出部分が所期の長さとなるように突出して移動させることにより修復することができ、メンテナンスが非常に容易である。また、ノズル本体が、直接、燃焼炉内に露出しないので、その変形又は腐食を抑制し、長寿命化することができる。 The air blowing nozzle of the present invention comprises a nozzle body arranged around the combustion melting furnace, an air introduction pipe, and an internal intubation inserted so as to be movable therein. Of these, only the internal intubation projects into the furnace. Assembled. For this reason, only the intubation comes into contact with the molten slag. As a result, when the distal end of the intubation tube is deformed or corroded, only the distal end portion is removed by cutting or the like, the locking means of the intubation tube is released, and the projecting portion projects to the desired length. It can be repaired by moving it and maintenance is very easy. Further, since the nozzle body is not directly exposed to the combustion furnace, its deformation or corrosion can be suppressed and the life can be extended.
また、内挿管に熱伝導率の高い金属材料を使用することで、内挿管自体も供給空気により常時冷却されるため、かかる熱負荷を低減させることができる。 In addition, by using a metal material having high thermal conductivity for the inner tube, the inner tube itself is always cooled by the supply air, so that the heat load can be reduced.
以下に、本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明の空気吹き込みノズルが燃焼溶融炉に取り付けられた部分断面を例示する側面図である。図1において、燃焼溶融炉1の炉壁は、内壁を耐火材11、外壁を水冷壁12により構成され、内壁の壁面を溶融スラグsが上から下へ流下する。空気吹き込みノズル3のノズル本体31は、燃焼溶融炉1の所定の高さに、直接炉内に曝されないように取り付けられている。また、ノズル本体31に内部が連通するようにして空気導入管32が接続される。空気導入管32の端部37は、フランジ等により構成されていることが好ましく、覗き窓を設けたり、必要に応じて他の流体の導入管を追加して接続してもよい。
The present invention is described in detail below.
FIG. 1 is a side view illustrating a partial cross section in which an air blowing nozzle of the present invention is attached to a combustion melting furnace. In FIG. 1, the furnace wall of the combustion melting
ノズル本体31と使用開始時には空気導入管32に、内挿管33が移動可能に挿入されている。また、内挿管33は、その一方の先端部36を燃焼溶融炉の内壁から炉内へ突出するようにして、係止手段34によりノズル本体31及び/又は空気導入管32に固定されている。内挿管33の両端は開口していて、空気導入管32の燃焼用空気入口35から導入された燃焼用空気は、内挿管33の空気導入管32側の開口端から流入し、炉壁から突出した内挿管先端部36から炉内へ噴出する。なお、内挿管33の空気導入管32側の開口端は端部が斜めに切断されていると、相対する空気導入管32側のフランジ等で流路が塞がれることなく燃焼用空気が通りやすく好ましい。
An
本発明の空気吹き込みノズルは、内挿管33のみが炉内へ突出する構造にしているため、主に内挿管が、過酷な炉内環境に曝され、溶融スラグと接触し、変形したり腐食するのみであり、ノズル本体の変形又は腐食を抑制し長寿命化することができノズル本体の交換という大掛かりな修繕の頻度を低減することができる。また、内挿管の先端部が変形又は腐食した場合には、定期的な補修作業の際に、このような先端部分のみを切断等により除去し、内挿管の係止手段を解いて、突出部分が所期の長さとなるように移動させることにより容易に修復することができ、メンテナンスの費用及び労力を大幅に削減することができる。また、内挿管の変形、損傷が激しいときや長さが短くなったときには、内挿管を交換することも容易である。
Since the air blowing nozzle of the present invention has a structure in which only the
ここで、空気吹き込みノズルは、図3に溶融燃焼炉1の横断面を模式的に例示するように、燃焼溶融炉において、その炉内に旋回流を起こすように複数配置され、好ましくはその炉心を中心とする仮想円の接線方向に向け配置されているとよい。このため各空気吹き込みノズル3bから噴出した空気が旋回流となって燃焼溶融炉内を流動する。このため、燃焼性成分と燃焼用空気の混合が促進され燃焼効率を改善すると共に、旋回流の遠心力により微細な燃焼灰や溶融スラグを炉壁に付着させるようにし溶融スラグの捕集率を向上している。
Here, a plurality of air blowing nozzles are arranged in the combustion melting furnace so as to cause a swirling flow in the melting and melting furnace, preferably as shown in FIG. It is good to arrange | position toward the tangent direction of the virtual circle centering on. For this reason, the air ejected from each
本発明において、内挿管の先端部36を、燃焼溶融炉の内壁から突出させる長さpは、炉壁を流下する溶融スラグが内挿管の先端部を閉塞しない長さになるように設定することが好ましい。このように内挿管の先端部を長さpで突出させることにより、溶融スラグが流下する際に内挿管の先端部を塞いでしまうことがなく燃焼用空気を安定して供給し続けることができる。ここで、突出長さpは、内壁から先端部まで内挿管の中心軸に平行して測ったときの最も短い長さとする。また、内挿管の先端の端面は、内挿管の中心軸に対して略垂直に切断してもよいが、炉の下方に向けてやや傾斜させて切断すると、溶融スラグにより閉塞され難くなり好ましい。
In the present invention, the length p for projecting the
本発明に使用する内挿管は、その使用開始前の長さを、内挿管の先端を炉壁から突出させる長さpの10倍〜20倍にすることが好ましい。 The length of the intubation tube used in the present invention is preferably 10 to 20 times the length p that causes the tip of the intubation tube to protrude from the furnace wall.
係止手段は、内挿管を、ノズル本体及び/又は空気導入管に固定可能な手段であれば、特に制限されることはないが、ボルトなどの固定用金具を使用するとよい。また、内挿管の外周面に、所定の間隔で凹部又は凸部を設けておくと、突出長さpの目安となり、また内挿管の落下防止の観点から好ましい。 The locking means is not particularly limited as long as the inner tube can be fixed to the nozzle body and / or the air introduction tube, but a fixing bracket such as a bolt may be used. In addition, it is preferable to provide recesses or projections at predetermined intervals on the outer peripheral surface of the intubation tube, which is a measure of the protruding length p, and is preferable from the viewpoint of preventing the fall of the intubation tube.
本発明において、ノズル本体及び/又は内挿管は、耐熱性及び耐腐食性に優れた材料により構成することが好ましい。具体的には、ノズル本体及び/又は内挿管を、ステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、及び鋳鉄鋼からなる群から選ばれる材料により構成することが好ましく、特にステンレス鋼、合金鋼が好ましい。 In the present invention, it is preferable that the nozzle body and / or the inner tube is made of a material having excellent heat resistance and corrosion resistance. Specifically, it is preferable that the nozzle body and / or the inner tube is made of a material selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel, alloy steel, and cast iron steel, and stainless steel and alloy steel are particularly preferable.
また、このように熱伝導率の高い金属材料から内挿管を構成することで、内挿管自体も燃焼用空気を供給し続けることにより常時冷却されるため、過酷な炉内環境から受ける熱負荷を低減させることができる。 In addition, by configuring the inner tube from a metal material having a high thermal conductivity in this way, the inner tube itself is constantly cooled by continuing to supply combustion air, so that the heat load received from the harsh furnace environment is reduced. Can be reduced.
本発明の燃焼溶融炉は、上述した空気吹き込みノズルを備えた燃焼溶融炉であって、複数の空気吹き込みノズルを、同じ高さに燃焼溶融炉周囲に分散して配置したノズル群を有し、このノズル群を異なる高さで複数有する燃焼溶融炉であることが好ましい。 The combustion melting furnace of the present invention is a combustion melting furnace provided with the air blowing nozzle described above, and has a nozzle group in which a plurality of air blowing nozzles are distributed and arranged around the combustion melting furnace at the same height, A combustion melting furnace having a plurality of nozzle groups at different heights is preferable.
図2は、本発明の空気吹き込みノズルを備えた燃焼溶融炉の一例として、その構成の概要を模式的に説明するものである。図2において、燃焼溶融炉1は、燃焼性成分を燃焼・溶融して、生成した溶融スラグを炉の内壁に付着させて流下し、底部に設けられた排出口9から排出する。また、発生した燃焼排ガスは、底部から煙道8に流れ、廃熱利用や集塵等の適切な排ガス処理(図示せず)がなされた後、放出される。
FIG. 2 schematically illustrates an outline of the configuration of an example of a combustion melting furnace provided with the air blowing nozzle of the present invention. In FIG. 2, the combustion melting
燃焼溶融炉1の頂部2には、図示しない熱分解炉により生成された熱分解カーボン等の燃焼性成分を供給する燃料吹き込みノズル4と、同じく熱分解ガスを供給する熱分解ガス吹き込みノズル5が設けられている。また、複数の空気吹き込みノズルが、燃焼溶融炉の所定高さの周囲に周方向に分散して配置された空気吹き込みノズル群3a、3b、3cとして配置されている。具体的に、頂部2の近くに一次空気a1を供給する一次空気吹き込みノズル群3aと、燃焼溶融炉1の中ほどの高さに二次空気a2を供給する二次空気吹き込みノズル群3bが、またその下には三次空気a3を供給する三次空気吹き込みノズル群3cが設けられている。そしてこれらの空気吹き込みノズル群3a、3b、3cは、押し込み送風機6に空気供給ライン7により接続されて、バルブ10a、10b、10cにより流量を制御されて、燃焼用空気が供給されるようになっている。
A fuel blowing nozzle 4 for supplying a combustible component such as pyrolytic carbon generated by a pyrolysis furnace (not shown) and a pyrolysis
なお、図2に示す空気吹き込みノズル群の数は3つであるが、ノズル群の数はこれに限定されるものではなく、2以上であることが好ましい。また、各ノズル群を構成する空気吹き込みノズルの数は、同じであっても異なっていてもよく、好ましくは3本〜8本にすると、燃焼性成分と燃焼用空気との混合効果を高め、かつ安定した旋回流を発生させて溶融スラグの捕集率を向上することができる。 Although the number of air blowing nozzle groups shown in FIG. 2 is three, the number of nozzle groups is not limited to this and is preferably 2 or more. Further, the number of air blowing nozzles constituting each nozzle group may be the same or different, and preferably 3 to 8 increases the mixing effect of the combustible component and the combustion air, Moreover, a stable swirling flow can be generated to improve the collection rate of molten slag.
そして、空気吹き込みノズル群3a、3b、3cから燃焼溶融炉1内に吹き込まれた燃焼用の一次空気a1、二次空気a2及び三次空気a3は、必要な旋回を伴いながら流動し1100℃〜1400℃程度の高温域で塔頂より供給される燃焼性成分を燃焼させると共に、発生した燃焼灰を溶融して溶融スラグとして内壁面に付着させる。
この溶融スラグが燃焼溶融炉の内壁を流下するときに、空気吹き込みノズルの周囲で冷却されて固化する虞があり、場合によっては、内挿管先端の開口部を閉塞させることも想定される。
And the primary air a1, the secondary air a2, and the tertiary air a3 for combustion blown into the
When this molten slag flows down the inner wall of the combustion melting furnace, there is a possibility that it will be cooled and solidified around the air blowing nozzle, and in some cases, it is assumed that the opening at the tip of the intubation tube is blocked.
本発明において、空気吹き込みノズルからの燃焼用空気の供給を間歇的に遮断するとよい。温度の低い燃焼用空気の流通を遮断すると、空気吹き込みノズルの温度が高くなり、ノズルの周囲に固化したスラグを溶融させ流下させ取り除くことができる。燃焼用空気の供給を間歇的に遮断する方法は、例えば、所定のノズル群のうち一つの空気吹き込みノズルを遮断したり、一つ置きに遮断するなどして、燃焼用空気の所定量及び旋回が得られるように制御することが好ましい。 In the present invention, the supply of combustion air from the air blowing nozzle may be intermittently interrupted. When the flow of combustion air having a low temperature is interrupted, the temperature of the air blowing nozzle becomes high, and the solidified slag can be melted and flowed down around the nozzle to be removed. The method of intermittently shutting off the supply of combustion air is, for example, by shutting off one air blowing nozzle in a predetermined nozzle group or shutting off every other nozzle, so that a predetermined amount of combustion air and swirl It is preferable to control so that is obtained.
1 燃焼溶融炉
3 空気吹き込みノズル
31 ノズル本体
32 空気導入管
33 内挿管
34 係止手段
36 内挿管先端部
s 溶融スラグ
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