JP2009228934A - 灰溶融炉および灰溶融炉における高融点物質除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】投入量の操作範囲を広くし得る融点降下剤を用いることにより耐火材の損傷を防止し得る灰溶融炉を提供する。
【解決手段】廃プラスチックを細片化してなるフラフを燃料とする加熱用バーナ４が設けられるとともに、当該加熱用バーナにより灰を溶融する溶融室13が設けられた灰溶融炉において、溶融室内に融点降下剤を供給する融点降下剤供給装置５を具備させるとともに、融点降下剤としてスラグを用いるとともに、このスラグを空気輸送管31を介して溶融室内に供給するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、灰溶融炉および灰溶融炉における高融点物質除去方法に関する。

廃プラスチックを細片化してなるフラフを燃料とする灰溶融炉においては、廃プラスチック中に酸化チタン（ＴｉＯ_２）および酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）が含まれているため、溶流点が１６００℃以上である高融点物質がフラフ燃焼室の下方に配置される溶融室の底部に付着し堆積するとともに、溶融室の底部に設けられたスラグ取出孔が閉塞する惧れが生じ、長期の連続運転の支障になっていた。

言い換えれば、廃プラスチックを燃料とする場合には、高融点物質の生成は避けられず、しかも、この高融点物質については、通常の炉内温度である１４００〜１５００℃程度の温度では溶融が難しく、またこれ以上の高温化は耐火材の損傷を早めるという問題があり、したがって運転中において、高融点物質を除去することができなかった。

ところで、この問題を解決するために、溶融室内における高融点物質の堆積箇所に、直接、融点降下剤としてガラスカレットを投入することにより、高融点物質を溶融させて堆積しないようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２２５１６８号公報

しかし、ガラスカレットを融点降下剤として用いる場合、その投入量の操作範囲が狭いため、すなわち投入量に対する降下温度の割合が大きいため、適正量を投入するのが難しく、例えば投入量が少しでも多くなると、耐火材が露出してしまい、ガラスカレット中のアルカリ成分によって耐火材が損傷するという問題がある。

そこで、本発明は、投入量の操作範囲を広くし得る融点降下剤を用いることにより耐火材の損傷を防止し得る灰溶融炉および灰溶融炉における高融点物質除去方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の灰溶融炉は、廃プラスチックを燃料とする加熱用バーナが設けられるとともに、当該加熱用バーナにより灰を溶融する溶融室が設けられた灰溶融炉において、
上記溶融室内に融点降下剤を供給する融点降下剤供給装置を具備させるとともに、融点降下剤としてスラグを用いたものであり、
また上記灰溶融炉において、スラグを空気輸送により溶融室内に供給するようにしたものである。

さらに、本発明の灰溶融炉における高融点物質除去方法は、廃プラスチックを燃料とする加熱用バーナが設けられるとともに、当該加熱用バーナにより灰を溶融する溶融室が設けられた灰溶融炉において、
上記溶融室内に融点降下剤としてスラグを供給して、当該溶融室内に堆積した高融点物質の融点を降下させて溶融・除去する方法であり、
また上記高融点物質除去方法において、スラグを空気輸送により溶融室内に供給する方法であり、
また上記各高融点物質除去方法において、スラグとして、粒径が３ｍｍ以下のものを用いる方法である。

上記灰溶融炉および高融点物質除去方法によると、融点降下剤として、スラグを用いたので、従来のガラスカレットとは異なり、例えば１４００〜１６００℃の範囲における融点降下割合が緩やかであるため、融点の調整を容易に行うことができる。すなわち、スラグを適正量でもって炉内に供給することができるので、従来のように、供給量が多すぎて耐火材が露出するような事態を防止することができる。また、たとえ、耐火材が露出したとしても、スラグであるため、ガラスカレットのようにそのアルカリ成分によって耐火材が損傷することはない。

さらに、スラグを空気輸送により溶融室内に供給するようにしているので、例えば投入用ノズルを用いて融点降下剤を高融点物質上に直接投入する場合に比べて、融点降下剤であるスラグを、溶融室内にすなわち廃プラスチック由来の高融点物質上に広く均一に散布することができ、したがって炉本体の底壁部に局所的に高融点物質が堆積するのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る灰溶融炉および灰溶融炉における高融点物質除去方法を図面に基づき説明する。
まず、本発明に係る高融点物質除去方法が適用される灰溶融炉について簡単に説明する。

この灰溶融炉は、灰を加熱し溶融するための加熱用バーナの燃料として、廃プラスチック類を、数ミリ（例えば、３ｍｍ程度）以下の大きさに破砕して得られるフラフ（細粒可燃物ともいう）を使用するものである。

図１に示すように、この灰溶融炉は、加熱用バーナ４を有して灰（焼却灰＋飛灰）を加熱し溶融するための炉本体１と、この炉本体１内に灰を供給するためのプッシャー式の灰供給装置２と、フラフを上記加熱用バーナ４に供給するためのフラフ供給装置３とから構成されている。また、上記加熱用バーナ４は、炉の操業開始時およびフラフでの発熱量が不足する場合に、補助的に灯油が用いられるものである。

そして、上記炉本体１は、大きく分けて、灰の溶融処理経路（例えば、灰の供給→灰の予熱→灰の溶融→スラグの取り出し）の下手側位置に配置されて上方にフラフ燃焼室１２を有するとともに当該フラフ燃焼室１２の下方に溶融室１３を有するフラフ燃焼部１１と、溶融処理経路の上手側位置に配置されて二次燃焼室１５を有する二次燃焼部１４とから構成されている。なお、フラフ燃焼部１１から二次燃焼部１４に到る連通空間１６も溶融室１３の一部を形成している。

そして、この溶融室１３の下手側端部には、溶融スラグを炉外に排出する排出筒１７が設けられるとともに、溶融室１３の後壁部である下手側の側壁部１ｃには、溶融スラグを排出筒１７側に取り出すためのスラグ取出孔（スラグ抜出孔ともいえる）１８が設けられるとともに、このスラグ取出孔１８の下方、すなわち上記排出筒１７の下方には、溶融スラグを導き水冷して砕くための水砕ピット１９が設けられている。なお、上記排出筒１７には、スラグ取出孔１８に対向する位置でスラグが固化するのを防止するための補助加熱用バーナ２０が設けられている。

少し詳しく説明すると、上記フラフ燃焼部１１は、縦型の円筒状に形成されており、その上壁部１ｂには、加熱用バーナ４が配置されるとともに、その内壁面の上下方向中間部には絞り部１１ａが内側に突出するように形成されている。

また、上記加熱用バーナ４には、灯油を供給する灯油供給管２１およびフラフ供給装置３からのフラフ燃料を１次空気とともに供給する（つまり、空気輸送により供給する）フラフ供給管２２が接続されるとともに、炉本体１のフラフ燃焼部１１の上壁部１ｂから突設された空気案内筒部１ｄには２次空気供給管２３が接続され、さらに下手側の側壁部１ｃには、３次空気供給管２４および４次空気供給管２５が接続されている。

さらに、この灰溶融炉には、炉本体１の溶融室１３に対応する下手側の側壁部（後壁部ともいえる）１ｃに融点降下剤を空気輸送にて供給する融点降下剤供給装置５が具備されている。

この融点降下剤供給装置５は、一端側が溶融室１３に対応する側壁部１ｃに接続された空気輸送管（融点降下剤供給管ということもでき、この「輸送管、供給管」という語句には「ダクト」の意味も含まれる）３１と、この空気輸送管３１の他端部に設けられて空気を供給する送風機３２と、融点降下剤を貯留する融点降下剤貯留ホッパ３３と、この融点降下剤貯留ホッパ３３内の融点降下剤を定量ずつ供給し得る定量供給機（例えば、サークルフィーダ、スクリュウフィーダなどが用いられる）３４と、この定量供給機３４から排出された融点降下剤を上記空気輸送管３１の他端部の上手側に導く融点降下剤導入管３５と、この融点降下剤導入管３５の途中に設けられて定量供給機３４側を密閉し得るロータリバルブ３６とから構成されている。上記空気輸送管３１の途中には、輸送用空気量を調節する空気量調節器としてのダンパ（バルブでもよい）３７が設けられている。なお、上記フラフ供給装置３も、上記融点降下剤供給装置５と同様の構成を有しており、図示しないが、フラフ貯留ホッパ、定量供給機、フラフ導入管、送風機などが具備されている。したがって、上記フラフ供給管２２を空気輸送管ということもできる。

ここで、融点降下剤について説明すると、当該融点降下剤としてはスラグ（例えば、この灰溶融炉から取り出された水砕化スラグ）が用いられるとともに、このスラグの粒径は、空気輸送が可能な大きさ、例えば３ｍｍ以下にされている（勿論、全てが３ｍｍ以下にされている訳ではなく、３ｍｍを超えるものも含まれている）。また、空気輸送時の流速は１４ｍ／ｓｅｃ以上が好ましく、さらに空気輸送時の空気量は灰溶融炉内での燃焼における空気比が０．１未満となるようにするのが好ましい。

上記構成において、加熱用バーナ４にフラフ燃料が１次空気とともに供給されて、フラフ燃焼室１２にてフラフが燃焼されている状態において、灰供給装置２により灰が炉本体１内に供給されると、底壁部１ａ上を二次燃焼室１５側から溶融室１３側に向かって移動するとともに、溶融室１３側から二次燃焼室１５側に移動する燃焼排ガスの熱により予熱されて溶融室１３に到り、フラフの燃焼熱により灰が溶融される。なお、炉の運転中、フラフ燃焼室１２の温度は１４５０〜１５００℃に、また溶融室１３の温度は１４００〜１４５０℃の範囲に維持されている。

そして、このとき、フラフに含まれている、すなわち廃プラスチック由来の高融点物質が溶融室１３の底壁部１ａ上に堆積することになるが、融点降下剤としてのスラグが、融点降下剤供給装置５から、すなわち空気輸送管３１から溶融室１３内に空気とともに供給されており、このスラグが溶融室１３の底壁部１ａの高融点物質上に拡散される。

したがって、底壁部１ａ上に拡散されたスラグにより、高融点物質の融点が降下されて溶融状態となる。
ところで、このスラグの供給量については、定量供給機３４により、高融点物質生成量（フラフ供給量×フラフ中の灰分）に対応する量となるように調整されているが、後述するように、ガラスカレットを用いた場合に比べて、その操作範囲が広く、したがって高融点物質の温度制御が容易となる。

図２に、廃プラスチック由来の高融点物質に、スラグと従来のガラスカレットを混合させた場合の融点降下曲線を示す。なお、図２の横軸は投入比（スラグ投入量／高融点物質生成量）を示し、縦軸は溶流点（温度）を示す。

図２から、１４００〜１６００℃の範囲において、スラグによる融点降下温度の割合が、ガラスカレットのそれよりも小さい、言い換えれば、緩やかであることが分かる。つまり、ガラスカレットに比べて、高融点物質の降下温度の制御が容易となる。

そして、溶融状態のスラグはスラグ取出孔１８から炉本体１外に取り出された後、水砕ピット１９内に落下し、水により冷却されて砕かれる。なお、この水砕ピット１９にて得られたスラグは、さらに細かく砕かれて、融点降下剤として使用される。

上述したように、融点降下剤として、スラグを用いたので、従来のガラスカレットとは異なり、１４００〜１６００℃の範囲における融点降下の割合が緩やかであるため、融点の調整を容易に行うことができる。つまり、スラグ投入量の操作範囲を広くすることができる。

また、スラグを用いることにより、炉本体の底壁部が露出した場合でも、ガラスカレットのようにそのアルカリ成分によって耐火材を損傷させることはない。
また、融点降下剤としてのスラグについては、灰溶融炉から取り出されるスラグを用いることにより、別途、購入する必要がないので、ランニングコストの低減化を図ることができる。

さらに、スラグを空気輸送にて炉本体内に供給するようにしているので、投入部分での詰まりを防止し得るとともに、例えば投入用ノズルから融点降下剤を直接投入するものに比べて、スラグを溶融室内に広範囲に散布して、少なくとも、底壁部における高融点物質の局所的な堆積を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る灰溶融炉の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る高融点物質除去方法を用いた場合の高融点物質の融点降下曲線を示す。

符号の説明

１ 炉本体
１ａ 底壁部
１ｂ 上壁部
１ｃ 側壁部
２ 灰供給装置
３ フラフ供給装置
４ 加熱用バーナ
５ 融点降下剤供給装置
１１ フラフ燃焼部
１２ フラフ燃焼室
１３ 溶融室
１４ 二次燃焼部
１５ 二次燃焼室
１６ 連通空間
１８ スラグ取出孔
２２ フラフ供給管
３１ 空気輸送管
３２ 送風機
３３ 融点降下剤貯留ホッパ
３４ 定量供給機
３５ 融点降下剤導入管
３６ ロータリバルブ
３７ ダンパ

Claims (5)

1. 廃プラスチックを燃料とする加熱用バーナが設けられるとともに、当該加熱用バーナにより灰を溶融する溶融室が設けられた灰溶融炉において、
   上記溶融室内に融点降下剤を供給する融点降下剤供給装置を具備させるとともに、融点降下剤としてスラグを用いたことを特徴とする灰溶融炉。
2. スラグを空気輸送により溶融室内に供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の灰溶融炉。
3. 廃プラスチックを燃料とする加熱用バーナが設けられるとともに、当該加熱用バーナにより灰を溶融する溶融室が設けられた灰溶融炉において、
   上記溶融室内に融点降下剤としてスラグを供給して、当該溶融室内に堆積した高融点物質の融点を降下させて溶融・除去することを特徴とする灰溶融炉における高融点物質除去方法。
4. スラグを空気輸送により溶融室内に供給することを特徴とする請求項３に記載の灰溶融炉における高融点物質除去方法。
5. スラグとして、粒径が３ｍｍ以下のものを用いることを特徴とする請求項４に記載の灰溶融炉における高融点物質除去方法。

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