JP2008170039A - 溶融炉 - Google Patents

Abstract

【課題】出滓口の縁部の溶損を抑制するとともに、安定したスラグの排出を可能にする。
【解決手段】炉本体内の下部に溶融スラグを溜める湯溜めを備えるとともに、該湯溜めの上方に溶融スラグを炉本体内から外部に排出する開口部１１を備えた溶融炉であって、基端部３０が出滓口１１の下方で炉本体に固定される一方、先端部３４が炉本体から外方に突出した樋状の出滓樋２０を備え、出滓樋２０を、基端部３０において出滓口１１の全幅に亘って底面３２が水平に形成するとともに、基端部３０と先端部３４との間の少なくとも一部で底面３２の幅を先端部３４に向かって縮小させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ごみ等の焼却後に残る灰を溶融する溶融炉に係り、詳しくは出滓口から溢れ出る溶融物を出滓樋を用いて外部に導く溶融炉に関する。

ごみ等の廃棄物の焼却後に残る灰を減容、無害化するために、近年、溶融炉が用いられている。溶融炉は、例えば耐熱性の高い材質であるキャスタブルにより形成された炉本体内で、灰をバーナー等によって加熱して溶融させるものである。炉本体の炉壁には、出滓口が設けられるとともに、出滓口から外方に突出するように出滓樋が設けられている。炉本体内で溶融した灰は、粘性の高い液体状の溶融スラグとなって、炉本体内の下部の湯溜めに溜まる。そして、更に灰を溶融させると、溶融スラグは、出滓口から溢れ出て出滓樋上を伝い、先端から下方に落下して排出される（特許文献１参照）。
特許３３１０８７４号公報

上記の溶融炉において、出滓口は炉本体の側壁（炉壁）から３０°程下向に向けて設けられている。このような溶融炉では、溶融スラグは、炉本体内から溢れ出る際に、出滓口通過時での流速が上昇する。このように溶融スラグの流速が上昇すると、流速が上昇した溶融スラグに接触する部位、即ち、出滓口の縁部の炉壁が溶損する虞がある。
これに対して、出滓樋を水平方向に設け溶融スラグの流速を下げたり、出滓口幅を広げたりする方法が考えられる。しかしながら、出滓樋には、溶損を防止するために、通常、冷却水通路が設けられ水冷されており、溶融スラグの流量が低下したときや灰の種類によっては、溶融スラグが冷却過多となって出滓樋に、特に出滓樋の先端部に固着する虞がある。このように、出滓樋上に溶融スラグが固着すると、その後の溶融スラグの流れが阻害され、安定した溶融スラグの排出が困難となる。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、出滓口の縁部の溶損を抑制しつつ、安定したスラグの排出が可能な溶融炉を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の溶融炉では、炉本体内の下部に溶融物を溜める湯溜めを備えるとともに、該湯溜めの上方に前記溶融物を前記炉本体内から外部に排出する出滓口を備えた溶融炉であって、基端部が前記出滓口の下方で前記炉本体に固定される一方、先端部が前記炉本体から外方に突出した出滓樋を備え、前記出滓樋は、前記基端部において前記出滓口の全幅に亘って底面を水平に形成するとともに、前記基端部と前記先端部との間の少なくとも一部で前記底面の幅を前記先端部に向かって縮小していることを特徴とする。

また、請求項２の溶融炉では、請求項１の溶融炉において、前記出滓樋を、前記先端部の底面が前記基端部の底面より下方に位置するように傾斜させたことを特徴とする。
また、請求項３の溶融炉では、請求項１または２の溶融炉において、前記先端部を、横断面がＶ字状になるよう形成したことを特徴とする。

請求項１の溶融炉によれば、出滓樋の底面が基端部において出滓口の全幅に亘って水平に形成されているので、溶融物は出滓口の幅一杯に広がって出滓樋上に流れ込むことが可能となる。したがって、出滓口通過時の溶融物の流速が低下し、出滓口の縁部の溶損を抑制することができる。更に、底面の幅が基端部と先端部との間の少なくとも一部で縮小しているので、出滓樋の先端部上では、溶融物の流速が上昇する。これにより、出滓樋の先端部上では、溶融物は出滓樋に固着し難くなり、安定した溶融物の排出を実現することができる。

また、請求項２の発明では、先端部の底面が基端部の底面より下方に位置するように傾斜しているので、先端部上での溶融物の流速が更に増加し、溶融物が出滓樋の先端部に固着し難くなる。
また、請求項３の発明では、樋部材の先端部は、横断面がＶ字状に形成されているので、先端部上では溶融物が収束した状態で流れて流速が低下し難くなり、溶融物が出滓樋に固着し難くなる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、バーナー式溶融炉の概略構造図である。
図１に示すように、バーナー式溶融炉１（以下、単に溶融炉１という）は、灰２を貯留する灰貯槽３、灰貯槽３から供給された灰２を燃焼させる燃焼室４、燃焼室４において燃焼した灰を溶融して溶融スラグとする炉本体５を備えている。灰貯槽３は上下方向に延びて形成されており、その下端部に燃焼室４が接続されている。燃焼室４は、その床面である炉床６が傾斜して前後方向に延びており、上方側に位置する後端部に灰貯槽３の下端部が接続されている。炉床６には、高温の空気を前方斜め上方に向かって噴出する散気ノズル７が設けられている。燃焼室４の後端部にはプッシャ８が備えられており、プッシャ８は燃焼室４内の灰を灰貯槽３側から炉本体５側に押し出す機能を有している。

炉本体５は、耐火性の高い材質であるキャスタブルにより円筒状に形成され、軸線が略水平かつ横方向に延びるように配置されている。炉本体５の周側壁９の下部には、前後に一対の開口部１０、１１が設けられている。後方側の開口部１０は、炉本体５の内部と燃焼室４とを連通しており、前方側の開口部１１は、炉本体５内から溶融スラグを排出する出滓口としての機能を有している。また、前方側の開口部１１は、炉本体５の内周壁下端より若干上方に形成されており、これより炉本体５内の下部には液体状の溶融物を貯留可能な湯溜め１２が形成されている。

炉本体５には灯油等を燃料として、空気により燃焼させた燃焼ガスを炉本体５内に噴射する助燃バーナー１３と、空気の代わりに酸素により燃焼させた燃焼ガスを炉本体５内に噴射する酸素バーナー１４が備えられている。助燃バーナー１３は、開口部１１の上方に設けられ、先端の噴射口が炉本体５の軸線より上方で後方に向かうように配置されている。酸素バーナー１４は、炉本体５の上部に設けられ、先端の噴射口が炉本体５の軸線より後方側で下方に向かうように配置されている。また、炉本体５の一方の側壁１５の中心部には排気口１６が設けられている。

図２は、開口部１１近傍の形状を示す縦断面図である。図２に示すように、炉本体５の周側壁９には出滓樋２０が設けられている。出滓樋２０は、幅が開口部１１の幅と略同一であって、一端（基端部３０）が開口部１１の下側の周側壁９に固定し、他端（先端部３４）が炉本体５から前方に突出するように配置されている。
出滓樋２０の内部には冷却水が流通する冷却水流路２２が形成されており、この冷却水流路２２は出滓樋２０を冷却する機能を有している。

炉本体５の周側壁９には、開口部１１及び出滓樋２０を覆う出滓口カバー２３が設けられている。出滓口カバー２３は、開口部１１を覆う上部から下方に延びている。出滓口カバー２３の内部であって出滓樋２０の上方の空間は、開口部１１を介して炉本体５内と連通している。
また出滓口カバー２３には、高温の燃焼ガスを噴射する出口バーナー２４が設けられている。詳しくは、出口バーナー２４は、出滓口カバーの前壁２３ａに配置されており、先端から噴射する燃焼ガスが出滓樋２０の先端部３４の上面を加熱するように、出滓樋２０の先端部３４に相対して配置されている。

図３は、出滓樋２０の形状を示す構造図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。図３に示すように、出滓樋２０には、開口部１１から続く基端部３０と中間部３１との間で底面３２が略水平に形成されている。底面３２の幅は、基端部３０では開口部１１の幅と略同一であって、中間部３１では幅方向の中央部まで絞られている（図４参照）。図４は、出滓口を上部から見た図である。そして、出滓樋２０は、基端部３０から中間部３１の間では、全体幅が一定に保持されているとともに、底面３２の両外側の上面に、上方に立ち上がるようにして堰３３が形成されている。また、出滓樋２０は、中間部３１から先端部３４の間では、横断面がＶ字状に形成されているとともに、先端部３４に向かって幅が縮小しつつ下方に傾斜している。

以上のような構成の溶融炉１では、燃焼室４において、上方の灰貯槽３から供給された灰２に散気ノズル７から高温の空気が供給され、灰２の未燃成分が燃焼し、灰２が溶融して溶融スラグとなる。溶融スラグは、自重によりあるいはプッシャ８により押されて燃焼室４から炉本体５に流れ込み、炉本体５の下部の湯溜め１２に溜まる。ここで、湯溜め１２に溜まった溶融スラグは、助燃バーナー１３から噴射する燃焼ガス及び酸素バーナー１４から噴射する酸素によって発生する旋回流によって溶融が促進される。

更に灰を供給し続けると、湯溜め１２に溜まった溶融スラグはやがて開口部１１から溢れ出す。そして、図５に示すように、開口部１１から溢れ出した溶融スラグ（斜線で示す）は、出滓樋２０の上面を伝って、先端部３４から下方に落下する。
このとき、出口バーナー２４から噴射した燃焼ガスは、出滓樋２０の先端部３４及び底面３２を加熱し、出滓樋２０、特に先端部３４での溶融スラグの固着が防止される。出滓樋２０を加熱した燃焼ガスは、開口部１１から炉本体５内に流入し、助燃バーナー１３から噴射した燃焼ガス等の排気とともに、排気口１６から外部に排出される。

以上説明したように、本願発明を採用した溶融炉１では、出滓樋２０の基端部３０において、開口部１１の全幅に亘って底面３２が水平に形成されているので、開口部１１から溢れ出すときの溶融スラグの流路幅が極力広く確保される。これにより、開口部１１通過時の溶融スラグの流速の上昇が抑えられ、開口部１１の縁部４０の溶損を抑制することができる。また、出滓樋２０の基端部３０から中間部３１までは、底面３２が水平に形成されているので、底面３２上を通過する溶融スラグの速度上昇が抑えられ、出滓樋２０の底面３２自体の溶損をも防止することができる。

そして、底面３２は、基端部３０から中間部３１に向かって幅が絞られているので、溶融スラグの流量が低下したときあるいは粘度が高いときでも出滓樋２０上で溶融スラグが冷却過多になり難く、出滓樋２０上で、特に中間部３１より下流側の先端部３４で溶融スラグの固着を防止することができる。また、出滓樋２０は、中間部３１から先端部３４にかけて上面が下方に傾斜しているので、先端部３４上での溶融スラグの流速が上昇する。これにより、出滓樋２０の先端部３４で溶融スラグが固着し難くなり、溶融スラグの流れが阻害されることなく安定して溶融スラグを排出することができる。

このように、溶融スラグの流量や粘度の変動が大きくても、開口部１１の縁部４０や底面３２自体の溶損を抑制しつつ、溶融スラグの安定した排出を実現することができる。
また、出滓樋２０は、溶融スラグが通過する部位である底面３２が幅方向に絞られた形状であっても、基端部３０から中間部３１との間では全体幅が一定に保持されているので、出滓樋２０の上方に形成される空間である燃焼ガスの流通路の幅が一定に確保される。これにより、出口バーナー２４から噴射される燃焼ガスの流通抵抗が増加することなく、出口バーナー２４の燃料消費を抑制することができる。

なお、図６に示すように、出滓樋２０において、開口部１１より若干前方まで底面３２の幅を絞らずに維持してもよい。これにより、開口部１１の縁部４０から離れた位置で底面３２の幅が絞り始められるので、縁部４０に接する位置での溶融スラグの流速の上昇を更に抑制することができる。
また、出滓樋２０の上面をＵ字状に形成してもよい。また、出滓樋２０の先端部３４の下部を、例えば図７に示すように円弧状にしてもよい。

また、本実施形態では、バーナー式溶融炉に本発明を適用しているが、これに限定されるものではなく、出滓口から溢れ出た溶融物を出滓樋を用いて炉本体から外方に導く溶融炉であれば、本発明を適用できる。

本発明に係る溶融炉の概略構造図である。 開口部近傍の形状を示す縦断面図である。 出滓樋の形状を示す構造図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。 図３の出滓樋の構造を示す平面図である。 出滓樋上を溶融スラグが流れる状態を示す斜視図である。 出滓樋の他の実施形態を示す平面図である。 出滓樋の更に他の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 溶融炉
５ 炉本体
１１ 開口部（出滓口）
１２ 湯溜め
２０ 出滓樋
３０ 基端部
３２ 底面
３４ 先端部

Claims (3)

1. 炉本体内の下部に溶融物を溜める湯溜めを備えるとともに、該湯溜めの上方に前記溶融物を前記炉本体内から外部に排出する出滓口を備えた溶融炉であって、
   基端部が前記出滓口の下方で前記炉本体に固定される一方、先端部が前記炉本体から外方に突出した出滓樋を備え、
   前記出滓樋は、前記基端部において前記出滓口の全幅に亘って底面が水平に形成されるとともに、前記基端部と前記先端部との間の少なくとも一部で前記底面の幅が前記先端部に向かって縮小していることを特徴とする溶融炉。
2. 前記出滓樋は、前記先端部の底面が前記基端部の底面より下方に位置するように傾斜したことを特徴とする請求項１に記載の溶融炉。
3. 前記先端部は、横断面がＶ字状に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の溶融炉。

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