JP2014052162A

JP2014052162A - 排ガス設備

Info

Publication number: JP2014052162A
Application number: JP2012198467A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Unishi; 宣之卯西; Yoshihiro Nakatani; 好宏中谷; Hiroshi Wakui; 弘和久井
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: JP6022270B2

Abstract

【課題】溶融炉の出口を臨む位置の内壁に対して定期的に飛灰を除去でき、飛灰の堆積を抑制できる排ガス設備を提供することを課題とする。
【解決手段】被処理物を溶融する溶融炉１に接続され、溶融炉１の出口１ｃから、溶融塩を含む飛灰を随伴した排ガスを導入し後段に導く排ガス設備２において、溶融炉１の出口１ｃを臨む位置の内壁２ｅに対して付着する溶融塩を含む飛灰を、気体噴出手段４により噴出した気体により定期的に除去することを可能とし、飛灰の堆積を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス設備に関する。

従来、溶融設備として、被処理物を溶融する溶融炉であるロータリーキルンと、このロータリーキルンに接続されキルン出口から排ガスを導入し２次燃焼を行う２次燃焼塔と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この２次燃焼塔は、キルン出口の上方に２次燃焼室を具備し、さらに、キルン出口直下に、キルン出口からの溶融スラグを水冷し回収するスラグ冷却水槽を備えると共に、このスラグ冷却水槽よりさらにキルン出口から離れた位置で２次燃焼室の下方に、落下してくる飛灰等を含むダストを回収するダスト冷却水槽を備えている。この２次燃焼塔にあっては、キルン出口を臨む位置の内壁が、下方に行くに従い塔内が狭まる傾斜壁とされている。

特開２００１−５０５１９号公報

ここで、キルン出口からの排ガスには、例えば硫酸化合物や塩化物等の溶融塩を含む飛灰が随伴され、この溶融塩を含む飛灰が上記傾斜壁に付着し堆積していく。そして、この傾斜壁に付着し堆積が進行した高温（約１１００°Ｃ）の飛灰が、時に崩れて一気に大量にダスト冷却水槽に落下すると、急激な圧力上昇が引き起こされることから、その対策が求められている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、傾斜壁を始めとした溶融炉出口を臨む位置の内壁に対して定期的に飛灰を除去でき、飛灰の堆積を抑制できる排ガス設備を提供することを目的とする。

本発明による排ガス設備は、被処理物を溶融する溶融炉に接続され、溶融炉の出口から、溶融塩を含む飛灰を随伴した排ガスを導入し後段に導く排ガス設備において、出口を臨む位置の内壁に対して付着する飛灰を除去するように気体を噴出する気体噴出手段を備えたことを特徴としている。

このような排ガス設備によれば、溶融炉の出口を臨む位置の内壁に対して付着する溶融塩を含む飛灰は、気体噴出手段により噴出された気体により定期的な除去が可能とされ、飛灰の堆積を抑制でき、その結果、溶融炉を安定して運転することができる。

ここで、上記作用を好適に奏する構成としては、具体的には、溶融炉は、ロータリーキルンであり、内壁は、出口を臨む位置の傾斜壁とする構成が挙げられる。このように、出口を臨む位置の内壁が傾斜壁であると、上記溶融塩を含む飛灰が垂直壁の場合に比して付着し堆積しやすく、特に本発明の採用が有効である。

また、内壁の下方に、落下してくる前記飛灰を導入する水封水槽を備えていると、水封水槽に大量の飛灰が一気に落下してくると急激な圧力上昇を引き起こすが、本発明のように、気体噴出手段により水封水槽に大量の飛灰が一気に落下しないようにすることで、急激な圧力上昇を引き起こすことを防止できる。

また、気体が蒸気であると、他の気体に比して、温度や圧力等の炉内状況に与える影響を少なくすることができる。

また、蒸気は、後段に接続されるボイラで生成した蒸気であると、排ガスとの熱交換により生成でき、排ガスを有効活用できる。

このような本発明によれば、溶融炉出口を臨む位置の内壁に対して定期的に飛灰を除去でき、飛灰の堆積を抑制できる。

本発明の実施形態に係る排ガス設備を含んだ溶融設備を示す概略構成側面図である。図１の要部の概略斜視図である。

以下、本発明による排ガス設備の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排ガス設備を含んだ溶融設備を示す概略構成側面図、図２は、図１の要部の概略斜視図であり、この溶融設備は、灰を被処理物として溶融し溶融スラグとして回収するものである。

図１に示すように、溶融設備１００は概略、回転溶融炉であるロータリーキルン１と、このロータリーキルン１に接続される２次燃焼塔２と、を具備している。

ロータリーキルン１は、水平又は傾斜して設置され略円筒形状を成す胴部１ａを備え、この胴部１ａの入口側（図示右側）の開口端部を、固定部である前支持部１ｂに挿入して閉じると共に、胴部１ａの出口側（図示左側）の開口端部を、固定部である２次燃焼塔２に挿入し、当該胴部１ａが回転自在に支持されるものである。

前支持部１ｂには、被処理物を炉内（胴部１ａ内）に導入する導入ダクト３が貫設され、ロータリーキルン１は、所定の速度で回転することで、導入ダクト３を通して炉内に導入された被処理物を入口側の前部から出口側の開口端部であるキルン出口１ｃに向かって搬送する。

また、前支持部１ｂには、当該前支持部１ｂを貫通し炉内に導入される例えばバーナ等の燃料燃焼装置１ｄが設けられると共に、当該前支持部１ｂを貫通し燃焼用空気を炉内に導入する燃焼用空気供給ノズル１ｅが設けられる。そして、燃焼用空気供給ノズル１ｅからの燃焼用空気を用いて燃料燃焼装置１ｄにより例えば灯油等の燃料を燃焼させ、高温の燃焼ガス及び火炎を被処理物の移動方向と同じ方向に向かわせ被処理物と接触させることで、被処理物を溶融する。ロータリーキルン１の炉内温度は、ここでは、１２００〜１３００°Ｃ程度とされている。

キルン出口１ｃは、炉内での被処理物の溶融で生じる溶融スラグ及び排ガスの共通出口とされ、このキルン出口１ｃに排ガス設備としての２次燃焼塔２が連絡されている。

２次燃焼塔２は、キルン出口１ｃに連通する出口領域２ａを備えている。この２次燃焼塔２の出口領域２ａの直下には、キルン出口１ｃから流下する溶融スラグを下方に案内するスラグ排出ダクト２ｂが接続され、このスラグ排出ダクト２ｂには、流下する溶融スラグを急水冷し水砕スラグとして回収するためのスラグ冷却水槽２ｃが接続されている。このスラグ冷却水槽２ｃには、槽２ｃ内の水砕スラグを槽２ｃ外に搬送するスラグコンベヤ２ｊが付設され、当該スラグ冷却水槽２ｃは、炉側を水封するように貯水された水封水槽とされている。

また、２次燃焼塔２は、出口領域２ａにおいてキルン出口１ｃとは反対側の上部側に連通して２次燃焼室２ｄを備えている。この２次燃焼室２ｄは、キルン出口１ｃから排出される排ガスを、２次燃焼用空気を導入して２次燃焼する。２次燃焼室２ｄの温度は、ここでは、９５０°Ｃ程度とされている。そして、２次燃焼室２ｄの上部には、当該２次燃焼室２ｄからの排ガスを無害化するように処理する排ガス処理設備（不図示）が接続されている。

図１及び図２に示すように、２次燃焼塔２であって、出口領域２ａに面しキルン出口１ｃに臨む（対面する）位置の内壁は、傾斜壁２ｅとされている。この傾斜壁２ｅは、キルン出口１ｃからの排ガスが傾斜壁２ｅに沿って良好に２次燃焼室２ｄに向かうと共に、後述のダスト排出ダクト２ｆ及びダスト冷却水槽２ｇの幅（図１の左右方向幅）をできるだけ小さくすべく、上方に行くに従い塔内が拡がる（下方に行くに従い塔内が狭まる）傾斜壁とされている。傾斜壁２ｅの温度は、ここでは、１１００°Ｃ程度とされている。また、傾斜壁２ｅは、飛灰が堆積し難いように、ここでは、６６°程度の急勾配とされている。

図１に示すように、２次燃焼塔２の傾斜壁２ｅの下部（スラグ排出ダクト２ｂよりさらにキルン出口１ｃから離れた位置で２次燃焼室２ｄの下方）には、キルン出口１ｃから排出されて上方の２次燃焼室２ｄまで飛ばないで落下する飛灰等を含むダストや、傾斜壁２ｅから除去され落下する溶融塩を含む飛灰（詳しくは後述）を下方に案内するダスト排出ダクト２ｆが接続され、このダスト排出ダクト２ｆには、落下してくる飛灰を含むダストを水冷し回収するためのダスト冷却水槽２ｇが接続されている。このダスト冷却水槽２ｇには、槽２ｇ内のダストを槽２ｇ外に搬送するダストコンベヤ２ｈが付設され、当該ダスト冷却水槽２ｇは、炉側を水封するように貯水された水封水槽とされている。

ここで、キルン出口１ｃからの排ガスには、例えば硫酸化合物や塩化物等の溶融塩を含む飛灰が随伴され、この溶融塩を含む飛灰が傾斜壁２ｅに付着することになる。

そこで、特に本実施形態にあっては、傾斜壁２ｅに対して付着する溶融塩を含む飛灰を除去するように蒸気を噴出する気体噴出手段４を具備している。

この気体噴出手段４は、図２に示すように、傾斜壁２ｅに対し蒸気を噴出する複数のノズル４ａと、各ノズル４ａに各々蒸気を送る蒸気配管４ｂと、これらの蒸気配管４ｂを合流し低圧蒸気溜５に接続される主配管４ｃと、を備える。

低圧蒸気溜５は、２次燃焼室２ｄの上部に接続され排ガス処理設備を構成する後段のボイラ（不図示）で生成した蒸気を低圧で溜めるものである。そして、各蒸気配管４ｂには、ノズル４ａからの蒸気の噴出を制御するためのバルブ４ｄが介装されている。なお、主配管４ｃの下流側と、最下流の蒸気配管４ｂには、ドレン配管４ｅがそれぞれ接続されている。

ノズル４ａは、傾斜壁２ｅの周囲に沿って複数が配置され、２次燃焼塔２の外壁を貫通しその先端が塔内に進入し露出するように設置される。これらのノズル４ａは、傾斜壁（傾斜面）２ｅに沿って概ね平行に蒸気を噴出（噴霧）するように配置される。

なお、ここでは、図が煩雑になるのを避けるために、片側の側壁２ｉに対して４本のノズル４ａを貫設することで両側の側壁２ｉに８本のノズル４ａを設けているが、実際の設備にあっては、片側の側壁２ｉに対して９本のノズルを貫設することで両側の側壁２ｉに１８本のノズル４ａを設けると共に、傾斜壁２ｅの上部にさらに９本のノズル４ａを貫設し、これらのノズル４ａから傾斜壁２ｅに沿って概ね平行に蒸気を噴出するように構成されている。そして、ここでは、蒸気の噴出圧力は、０．５ＭＰａ程度とされ、噴出温度は、１７０°Ｃ程度とされている。

また、本実施形態にあっては、気体噴出手段４はタイマー制御されている。具体的には、一度に全部のノズル４ａから蒸気を噴出すると、炉内状況（温度、圧力）が影響を受けやすいので、１本ずつ蒸気を順次噴出するように、制御手段８が各バルブ４ｄの開閉を制御する。

より具体的には、一のノズル４ａから蒸気を１０秒噴出し、１０秒経ったら次のノズル４ａから蒸気を１０秒噴出する動作を順次行い、全部のノズル４ａから蒸気を噴出したら２時間待機し、２時間経ったら同様な動作を行い、この一連の動作を繰り返し、定期的に蒸気を噴出する。

このように構成された溶融設備１００によれば、ロータリーキルン１に導入された被処理物は溶融してスラグ化され、溶融スラグはキルン出口１ｃから流下しスラグ冷却水槽２ｃで急水冷されて水砕スラグとされ、スラグコンベヤ２ｊに従い槽２ｃ外で回収される。一方、キルン出口１ｃからの排ガスは、２次燃焼室２ｄで２次燃焼される。ここで、キルン出口１ｃから排出されて２次燃焼室２ｄまで飛ばないで落下する飛灰等を含むダストは、ダスト冷却水槽２ｇで水冷され、ダストコンベヤ２ｈに従い槽２ｇ外で回収される。

また、傾斜壁２ｅには、キルン出口１ｃから排出された溶融塩を含む飛灰が付着する。

ここで、傾斜壁２ｅの周囲に沿って配置された複数のノズル４ａからは、定期的に１本ずつ、傾斜壁２ｅに沿って概ね平行に蒸気が順次噴出される。従って、傾斜壁２ｅに付着する約１１００°Ｃの高温の飛灰は、ノズル４ａから噴出された蒸気により除去される。この除去された溶融塩を含む飛灰は、落下してダスト冷却水槽２ｇで水冷され、ダストコンベヤ２ｈに従い槽２ｇ外で回収される。

このように、本実施形態においては、キルン出口１ｃを臨む位置の傾斜壁２ｅに対して付着する溶融塩を含む飛灰が、気体噴出手段４により噴出された蒸気により定期的に除去されるため、飛灰の堆積を抑制できる。従って、ダスト冷却水槽２ｇに大量の飛灰が一気に落下することはない。

また、本実施形態においては、キルン出口１ｃを臨む位置の内壁が傾斜壁２ｅとされているため、溶融塩を含む飛灰が垂直壁の場合に比して付着し堆積しやすく、特に本実施形態の気体噴出手段４の適用が有効である。

また、傾斜壁２ｅの下方に、落下してくる飛灰を導入する水封水槽であるダスト冷却水槽２ｇを備えているため、ダスト冷却水槽２ｇに大量の飛灰が一気に落下してくると急激な圧力上昇を引き起こすが、本実施形態のように、気体噴出手段４によりダスト冷却水槽２ｇに大量の飛灰が一気に落下しないようにすることで、急激な圧力上昇を引き起こすことを防止できる。

また、気体噴出手段４により噴出される気体が蒸気とされているため、他の気体に比して、温度や圧力等の炉内状況に与える影響を少なくすることができる。

また、蒸気は、後段に接続されるボイラで生成した蒸気であるため、排ガスとの熱交換により生成でき、排ガスを有効活用できるようになっている。

また、溶融設備１００の運転を定期的に停止し、傾斜壁２ｅに付着した飛灰を作業者が除去するのではないため、維持管理費を低減できる。

さらにまた、気体噴出手段４を構成する複数のノズル４ａから、１本ずつ蒸気が順次噴出されるため、温度や圧力等の炉内状況に与える影響を少なくすることができるようになっている。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、溶融炉を、特に好ましいとして、ロータリーキルン１としているが、旋回溶融炉や表面溶融炉等の溶融炉に対しても適用できる。また、溶融炉としては、灰を被処理物とした灰溶融炉が特に好ましいが、例えばごみ等の被処理物を焼却しそのまま溶融する焼却（燃焼）溶融炉に対しても適用できる。

また、上記実施形態においては、蒸気を傾斜壁２ｅに沿って概ね平行に噴出するようにしているが、傾斜壁２ｅに向かって噴出し飛灰の堆積を抑制するようにしても良い。また、上記実施形態においては、特に好ましいとして、気体噴出手段４により蒸気を噴出するようにしているが、例えば圧縮空気や圧縮窒素等の気体を用いることもできる。

また、上記実施形態においては、傾斜壁２ｅを備えた２次燃焼塔２に対する適用を述べているが、２次燃焼塔２以外の例えば煙道等に対しても適用でき、要は、溶融炉の出口から、溶融塩を含む飛灰を随伴した排ガスを導入し後段に導く設備である排ガス設備に適用できる。また、溶融炉の出口に臨む内壁であれば、飛灰が付着し堆積することから、傾斜壁でなくても良く、例えば垂直壁等に対しても適用できる。

１…ロータリーキルン（溶融炉）、１ｃ…出口、２…２次燃焼塔（排ガス設備）、２ｅ…傾斜壁（内壁）、２ｇ…ダスト冷却水槽（水封水槽）、４…気体噴出手段。

Claims

被処理物を溶融する溶融炉に接続され、前記溶融炉の出口から、溶融塩を含む飛灰を随伴した排ガスを導入し後段に導く排ガス設備において、
前記出口を臨む位置の内壁に対して付着する前記飛灰を除去するように気体を噴出する気体噴出手段を備えたことを特徴とする排ガス設備。
前記溶融炉は、ロータリーキルンであり、
前記内壁は、前記出口を臨む位置の傾斜壁であることを特徴とする請求項１記載の排ガス設備。
前記内壁の下方に、落下してくる前記飛灰を導入する水封水槽を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の排ガス設備。
前記気体は、蒸気であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の排ガス設備。
前記蒸気は、後段に接続されるボイラで生成した蒸気であることを特徴とする請求項４記載の排ガス設備。