JP2018040509A - 燃焼処理装置及びその操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 二次燃焼室内の温度変動が所定の範囲内になるように二次燃焼室バーナ及び冷却水噴霧ノズルの動作を制御することにより二次燃焼室の耐火物に発生するスポーリングを抑制して炉壁の寿命を向上させると共に、ダイオキシンの完全分解を可能とする燃焼処理装置及びその操業方法を提供する。【解決手段】 二次燃焼炉４で可燃性ガスを燃焼処理する燃焼処理装置は、二次燃焼炉４の二次燃焼室４ａに設けられて二次燃焼室内に導入された可燃性ガスを燃焼処理する二次燃焼室バーナ４６、冷却水を噴霧することにより二次燃焼室４ａ内を冷却する冷却水噴霧ノズル４０、二次燃焼室４ａ内の温度を検出する温度検出器３９ａ，３９ｂ、二次燃焼室バーナ４６の出力を調整するバーナ出力調整部４６ａと、冷却水噴霧ノズル４０から噴霧する冷却水の噴霧量を調整する冷却水流量調整部４０ａを備えて構成される。【選択図】 図２

Description

本発明は、燃焼処理装置及びその操業方法に関し、さらに詳しくは、被処理物を加熱処理炉で加熱処理することによって発生した可燃性ガスを加熱処理炉に連設された二次燃焼炉で燃焼処理する燃焼処理装置及びその操業方法に関する。

従来、産業廃棄物の焼却処理の対象は汚泥類が主であったが、２０１０年頃から基板屑、ＡＳＲ（Automobile Shredder Residue：自動車破砕残渣）、シュレッダーダスト、廃プラスチック等の産業廃棄物が増加している。基板屑は貴金属（金、銀、白金、パラジウム等）や銅、アルミニウム等の金属を含有しており、これらの貴金属類の回収は資源のリサイクルによる省資源化を図るという観点からも極めて重要である。そのため、これらの産業廃棄物は様々な方法によってリサイクルが行われている。

リサイクル方法の一つとして特許文献１に示すものがある。この貴金属スクラップの処理装置は、貴金属スクラップを第一の燃焼炉で加熱することにより熱分解させてガス化し、ガス化した後の残渣であるガス化減容物をさらに第二の燃焼炉で燃焼処理し、焼却灰を水槽内で所定温度に冷却した後コンベアで連続的に回収するものであり、その構成は、第一の燃焼炉と、ガス化減容物を燃焼処理する第二の燃焼炉と、可燃性の熱分解ガスを燃焼処理する第三の燃焼炉と、第三の燃焼炉で発生した排ガスを冷却する冷却塔と、第二の燃焼炉で燃焼処理された貴金属スクラップの焼却灰を冷却搬送する水封式コンベアを備えて構成されている。これにより貴金属のリサイクルを容易に行うことを可能とし、第一の燃焼炉の過熱による耐久性の低下を防止し、ダイオキシンの発生や焼却灰の発火という危険性を未然に防止できるようにしている。

また、特許文献２に示す還元処理装置では、さらに２次燃焼室内に冷却水噴霧ノズルを設置して炉内温度を監視し、管理値内に制御できるようにすることで炉壁の寿命延長を図り、また、ダイオキシンの分解、可燃性ガスの不完全燃焼も抑制できるようにしている。

特開２０１５−１４８３９７号公報 特許第５１８９８７３号

上述したように、処理対象となる産業廃棄物は、汚泥等から、基板屑、ＡＳＲ、シュレッダーダスト、廃プラスチックへと次第に移行する傾向にあるが、これらの産業廃棄物は発熱量が従来の産業廃棄物よりも大きい。そのため、原料投入時における２次燃焼炉の温度変動（上昇）が大きくなり、温度管理値を大きく外れるような場合がある。その場合には原料投入を一時停止して２次燃焼炉内の温度上昇を抑えるようにしている。しかし、このような温度制御は炉内の温度変動が大きく、炉内耐火物にスポーリングが発生し、２次燃焼室の炉壁耐火物の寿命が短くなるという問題がある。また、原料の供給量の調整のみで温度コントロールを図る場合には処理量が制限されるという問題もある。

そこで、本発明は上記問題に鑑み、二次燃焼室内の温度の急激な変動を抑制して炉内温度の変動幅を小さくすることにより二次燃焼炉の炉壁耐火物のスポーリングの発生を抑制してその寿命を延長させることを可能とする燃焼処理装置及びその操業方法を提供することを目的とする。

さらに、廃液の処理も可能な燃焼処理装置及びその操業方法を提供する。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、被処理物を加熱処理炉で加熱処理することによって発生した可燃性ガスを前記加熱処理炉に連設された二次燃焼炉で燃焼処理する燃焼処理装置において、前記二次燃焼室内に向かって開口する前記加熱処理炉の排出口よりも上方であって、前記排出口から前記二次燃焼室内に排出される前記可燃性ガスを横方向から燃焼可能な位置の前記二次燃焼室の炉壁に設置された二次燃焼室バーナと、前記二次燃焼室バーナよりも上方であって、前記排出口と対向する側の前記二次燃焼室の炉壁に設置され、冷却水を前記加熱処理炉の排出口の上部の炉壁方向に向かって噴霧可能に形成された冷却水噴霧ノズルと、前記二次燃焼室内の温度を検出する温度検出器であって、前記二次燃焼バーナよりも下方であって前記排出口の上方近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁又は前記冷却水噴霧ノズルよりも上方であって前記二次燃焼室の天井近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁のいずれか一方、若しくは、その両方に設置された温度検出器と、前記二次燃焼室バーナの出力を調整するバーナ出力調整部と、前記冷却水噴霧ノズルから噴霧する前記冷却水の噴霧量を調整する冷却水流量調整部とを備えていることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の燃焼処理装置において、前記二次燃焼室内が所定の温度範囲に維持されるように、前記バーナ出力調整部及び前記冷却水流量調整部の動作を制御する制御部を備えていることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の燃焼処理装置において、前記二次燃焼室バーナと前記二次燃焼バーナよりも下方であって前記排出口の上方近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁の高さ方向に対する間の位置に配置された温度検出器（前記温度検出器が設置されていない場合には当該温度検出器を設置するとしたならば設置されるであろう位置）の高さ方向に対する間の位置の前記二次燃焼室の炉壁に、さらに廃液を噴霧する廃液噴霧ノズルが設けられ、前記廃液噴霧ノズルは、当該廃液噴霧ノズルから噴霧する廃液の噴霧量を調整する廃液流量調整部を備え、前記被処理物の加熱処理と同時に、前記廃液の加熱処理を可能としたことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の燃焼処理装置において、前記制御部は、さらに前記廃液流量調整部の動作を制御して前記廃液噴霧ノズルから噴霧する廃液の噴霧量を調整可能に構成されたことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、被処理物を加熱処理炉で加熱処理することによって発生した可燃性ガスを前記加熱処理炉に連設された二次燃焼炉で燃焼処理する燃焼処理装置の操業方法において、前記二次燃焼室内に向かって開口する前記加熱処理炉の排出口よりも上方に設けられた二次燃焼室バーナによって、前記排出口から前記二次燃焼室内に排出される可燃性ガスを横方向から燃焼処理するステップと、前記二次燃焼バーナよりも下方であって前記排出口の上方近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁又は前記冷却水噴霧ノズルよりも上方であって前記二次燃焼室の天井近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁のいずれか一方、若しくは、その両方に設置された温度検出器によって前記二次燃焼室内の温度を検出するステップと、前記二次燃焼室バーナよりも上方であって、前記排出口と対向する側の前記二次燃焼室の炉壁に設置された冷却水噴霧ノズルによって冷却水を前記加熱処理炉の排出口の上部の炉壁方向に向かって噴霧することにより前記二次燃焼室内を冷却するステップとを含み、前記二次燃焼室バーナの出力及び前記冷却水噴霧ノズルから噴霧する冷却水の噴霧量を制御することにより前記二次燃焼室内を所定の温度範囲に維持することを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載の燃焼処理装置の操業方法において、前記二次燃焼室内の温度を８００〜１，２００℃の間で、且つ、変動幅が２００℃の範囲内、好ましくは１００℃の範囲内となるように制御することを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載の燃焼処理装置の操業方法において、前記二次燃焼室内の温度の変動幅を１分間あたり±５℃以内の変動幅となるように前記二次燃焼室バーナの出力及び前記冷却水噴霧ノズルから噴霧する冷却水の噴霧量を制御することを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項８に記載の本発明は、請求項５から７のいずれか１項に記載の燃焼処理装置の操業方法において、さらに、被処理物の供給量を増減することにより前記二次燃焼室内の温度を制御することを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項９に記載の本発明は、請求項５から８のいずれか１項に記載の燃焼処理装置の操業方法において、さらに、前記二次燃焼室バーナと前記二次燃焼バーナよりも下方であって前記排出口の上方近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁の高さ方向に対する間の位置に配置された温度検出器（前記温度検出器が設置されていない場合には当該温度検出器を設置するとしたならば設置されるであろう位置）の高さ方向に対する間の位置の前記二次燃焼室の炉壁に、さらに廃液を噴霧する１又は複数の廃液噴霧ノズルを配置し、前記廃液噴霧ノズルから前記二次燃焼室内に廃液を噴霧することにより前記廃液を加熱処理することを特徴とする。

本発明に係る燃焼処理装置及びその操業方法によれば、被処理物を加熱処理炉によって熱分解した後の可燃性ガスを加熱処理炉に連設された二次燃焼炉において燃焼処理するに際し、可燃性ガスを燃焼する二次燃焼バーナと、二次燃焼室バーナの上方位置に配置された冷却水噴霧ノズルによって二次燃焼室内の温度を所定の範囲内に維持することにより二次燃焼室内の温度の変動幅を小さくすることで加熱処理炉の排出口の上部の二次燃焼炉の炉壁耐火物のスポーリングの発生を抑制し、その寿命を従来よりもさらに延長させることができるという効果がある。

また、冷却水噴霧ノズルはスポーリングが発生しやすい加熱処理炉の排出口の上部の炉壁方向に向かって冷却水を噴霧すると共に、二次燃焼バーナは二次燃焼室内に排出される可燃性ガスを横方向から燃焼するようにしたので加熱処理炉の排出口の上部の炉壁付近の温度変動を抑制することができ、スポーリングの発生を抑制し、その寿命を延長させることができるという効果がある。そして、炉内耐火物の交換時期が延長されるので、操業効率及び操業コストの改善を図ることができるという効果がある。

また、本発明に係る燃焼処理装置及びその操業方法によれば、廃液の処理も可能になるという効果がある。

本発明に係る燃焼処理装置の好ましい一実施形態を示す構成図である。 図１に示す燃焼処理装置の縦断面図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 本発明に係る燃焼処理装置の操業方法を示すフローチヤートである。 二次燃焼室の炉温制御を示すフローチャートである。 本発明に係る燃焼処理装置の第三の実施形態を示す縦断面図である。 図６に示す燃焼処理装置の平面断面図である。

１．第一の実施形態
［燃焼処理装置の構成］
以下、本発明に係る燃焼処理装置及びその操業方法について、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る燃焼処理装置の好ましい一実施形態を示す構成図、図２は図１に示す燃焼処理装置の縦断面図である。図示された燃焼処理装置１は、概略として、加熱処理炉としてのロータリーキルン２と、ロータリーキルン２に連設された二次燃焼炉４を備えて構成されている。そして、二次燃焼炉４の下方にはストーカ炉３が配置されている。

ロータリーキルン２は、円筒状の横置き回転炉２１を備え、一方側の端面に被処理物１０（図２参照）を投入するための投入口２２が設けられると共に、それとは反対側の端面には排出口２３が設けられている。ここで、被処理物１０としては、例えば汚泥、基板屑、ＡＳＲ、シュレッダーダスト、廃プラスチックなどが挙げられる。そして、回転炉２１は投入口２２よりも排出口２３側が僅かに下方に傾斜するようにして配置されており、図示しない駆動源（モータ）によって回転可能とされている。投入口２２の近傍にはキルンバーナ２４が配置されており、重油などの燃料を燃焼させることによって炉内に向かって火焔を吹き出し、それによって被処理物１０を加熱することができるようになっている。尚、被処理物１０の熱分解によるガス化は連続して進行するのでキルンバーナ２４を常に用いる必要はないが、炉内温度が低下した場合にはキルンバーナ２４を焚いて炉内を高温に保持する。さらに、投入口２２の近傍には回転炉２１内へ冷却水を散布するための冷却水散布ノズル２８が配置されている。そして、冷却水散布ノズル２８及びキルンバーナ２４は、後述する制御部１００（図３参照）によりその動作が制御されるようになっている。

一般の産業廃棄物等を焼却処理するような場合には、一般的に炉内温度は８００℃以上の高温に保たれるが、燃焼処理装置１では被処理物１０を燃焼させるのではなく、後述するように、炉内へのフリーエアの侵入を阻止しつつ、排出口２３から排出される可燃性ガスの温度が６６０〜１２００℃となるように保持することによって被処理物１０を熱分解し、ガス化させるものである。そして、投入口２２から炉内に投入された被処理物１０は、高温の雰囲気の中で撹搾されながら排出口２３方向へ徐々に移動し、熱分解されて可燃性ガスとガス化減容物１１（図２参照）となる。尚、ガス化減容物１１とはガス化した後の残渣をいう。

尚、排出口２３から掛出されるガス化減容物１１はストーカ炉３で処理され、可燃性ガスは二次燃焼炉４内に導入されて燃焼処理されるようになっている。本発明における回転炉２１の回転速度は図示しない減速機によって０．２８〜０．９ｒｐｍの範囲で回転させることが可能に構成されており、そのような回転数で処理することよって被処理物１０のショートパスを防止し、回転炉２１内に約５０分程度保持して加熱分解することができる。

一方、被処理物１０を熱分解することによって発生した可燃性ガスは、二次燃焼炉４内に導入される。二次燃焼炉４には、二次燃焼室４ａ内に導入された可燃性ガスを燃焼処理する二次燃焼室バーナ４６が設けられている。二次燃焼室バーナ４６はロータリーキルン２の排出口２３から排出される可燃性ガスに対して横方向から燃焼可能な位置に設置されている。本実施形態では、スポーリングが発生しやすい排出口２３の上部の炉壁に焔が向かわないように二次燃焼室バーナ４６は可燃性ガスが排出される方向に対して直交する方向から火焔を吹き出すように配置されている。

一方、二次燃焼室４ａ内に向かって開口する回転炉２１の排出口２３の上方近傍に位置する二次燃焼室４ａの炉壁には第一の温度検出器３９ａが配置されている。第一の温度検出器３９ａは、排出口２３から排出される可燃性ガスによって高温雰囲気となった二次燃焼室４ａ内の温度を検出する。また、冷却水噴霧ノズル４０よりも上方であって二次燃焼室４ａの天井近傍に位置する二次燃焼室４ａの炉壁には第二の温度検出器３９ｂが配置されている。この第二の温度検出器３９ｂは二次燃焼室バーナ４６が設けられた側の炉壁に設置されている。本実施形態では第一の温度検出器３９ａと第二の温度検出器３９ｂの両方が設置されているが、第一の温度検出器３９ａと第二の温度検出器３９ｂによって検出される二次燃焼室４ａ内の温度に顕著な差はないので、いずれか一方のみを配置することもできる。そして、排出口２３と対向する側の二次燃焼室４ａの炉壁には回転炉２１の排出口２３の上部の炉壁方向に向けて冷却水を散水する冷却水噴霧ノズル４０が設けられている。スポーリングが発生しやすい炉壁近傍の温度を検出し、そのような炉壁に対して冷却水を効果的に噴霧するためである。そして、二次燃焼炉４によって燃焼処理された可燃性ガスは排ガスとなって煙道４１を介して冷却塔４２に送られ、温度が１３０℃程度になるように一気に冷却され、図示しない洗浄塔、ミストコットレルを通って完全に無害化された状態で大気中に排気される。

可燃性ガスは、二次燃焼室４ａに備えられたバーナ４６によって完全燃焼処理されるが、ストーカ炉３でガス化減容物１１を焼却処理した際に発生する燃焼排ガスも二次燃焼室４ａに送られて可燃性ガスと共に完全燃焼される。ここで、焼却炉におけるダイオキシン類の発生は安定した完全燃焼を行うことによってダイオキシン類及びその前駆体を高温で分解することで抑制できることが知られている。そのため、可燃性ガスの燃焼は少なくとも８５０℃以上、好ましくは９００℃以上の温度で行う。

二次燃焼室バーナ４６には出力を調整するためのバーナ出力調整部４６ａが設けられている。このバーナ出力調整部４６ａは、図示しないコントロールルームのコントロールパネルに配置されており、作業者は第一の温度検出器３９ａ及び第二の温度検出器３９ｂの両方又はいずれか一方によって検出される二次燃焼室４ａ内の温度に応じて適宜に二次燃焼室バーナ４６の出力の調整ができるようになっている。また、冷却水噴霧ノズル４０には噴霧する冷却水の噴霧量を調整するために冷却水散布ノズル４０の図示しない流量調節弁の開度を調整する冷却水流量調整部４０ａが設けられている。この冷却水流量調整部４０ａも図示しないコントロールルームのコントロールパネルに配置されており、作業者は第一の温度検出器３９ａ及び第二の温度検出器３９ｂの両方又はいずれか一方によって検出される二次燃焼室４ａ内の温度に応じて適宜に冷却水噴霧ノズル４０から噴霧される冷却水の量の調整ができるようになっている。尚、バーナ出力調整部４６ａ及び冷却水流量調整部４０ａは、図３に示すように、後述する制御部１００によって自動制御されるように構成することもできる。

［燃焼処理装置の操業方法］
次に、本発明に係る燃焼処理装置の操業方法について上述した燃焼処理装置１の動作と共に説明する。図４は本発明に係る燃焼処理装置の操業方法を示すフローチヤート、図５は二次燃焼炉４の炉温制御を示すフローチャートである。

被処理物１０は、予め図示しない粉砕機によって所定の大きさに粉砕されて所定の場所に貯留されている。そして、粉砕された被処理物１０を投入シュート８によって投入口２２からロータリーキルン２の回転炉２１内へ投入する（ステップＳ１）。

ロータリーキルン２は炉内温度がキルンバーナ２４によって例えば６６０〜１，３００℃に保持されており、投入口２２から投入された被処理物１０をそのような高温の雰囲気の中でフリーエアの侵入を阻止しつつ、約４０分保持することで熱分解して可燃性ガスとガス化減容物１１とする（ステップＳ２）。このとき回転炉２１内ではキルンバーナ２４を消火しても被処理物１０の熱分解が連続して進行するので排出口２３から排出される可燃性ガスの温度は６６０〜１，２００℃の温度に維持される。尚、可燃性ガスの温度は第一の温度検出器３９ａ及び第二の温度検出器３９ｂの両方又はいずれか一方により常に監視されている。

被処理物１０を加熱分解する場合、回転炉２１は０．２８〜０．９ｒｐｍの範囲で回転させることで十分に撹搾し、被処理物１０を回転炉２１内に約４０分保持して十分な加熱分解を行う。ガス化減容物１１は、回転炉２１の回転及びその僅かの傾斜により排出口２３方向へ徐々に移動して第二の燃焼炉であるストーカ炉３内へ送られる。一方、可燃性ガスは回転炉２１と連設された二次燃焼炉４内に導入される。

ロータリーキルン２によって熱分解された被処理物１０はガス化減容物１１となってストーカ炉３へ送られ、ガス化減容物１１に含まれる貴金属含有未燃物以外の可燃物質の完全燃焼を促す（ステップＳ３）。そして、ストーカ炉３で燃焼後の焼却灰１２は有価金属含有滓として下部側に配置される。そして、回収された焼却灰１２は、例えば、銅製錬所の中間原料として使用することによって被処理物に含まれる貴金属が回収され、リサイクルが図られる。

一方、可燃性ガスは二次燃焼炉４において二次燃焼室バーナ４６によって所定の温度範囲で燃焼処理される（ステップＳ５）。具体的には、二次燃焼炉４の二次燃焼室４ａ内の温度を８００〜１，２００℃の間で、且つ、変動幅が２００℃の範囲内、好ましくは１００℃の範囲内となるように制御する。例えば、変動幅を２００℃とした場合には二次燃焼室４ａ内の温度を８００〜１，０００℃の範囲内、１，０００〜１，２００℃の範囲内、或いは９５０〜１，１５０℃の範囲内といったように、８００〜１，２００℃の間で変動幅を２００℃以内となるように維持する。できれば変動幅は１００℃以内とするのが好ましい。すなわち、二次燃焼室４ａの温度を、例えば、８００〜９００℃以内、９５０〜１，０５０℃以内、或いは１，１００〜１，２００℃以内といったように８００〜１，２００℃の間で変動幅を１００℃以内となるように維持することでより炉壁に与える熱負荷が軽減されるからである。

このような温度調整を行うには、図５に示すように、第一の温度検出器３９ａ及び第二の温度検出器３９ｂの両方又はいずれか一方によって二次燃焼室４ａ内の温度Ｔを監視し（ステップＳ１１）、その温度Ｔに基づいて、バーナ出力調整部４６ａ又は冷却水流量調整部４０ａを操作する。予め設定した所定温度を超えた場合、例えば、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔを９５０〜１，０５０℃の範囲で調整する場合であれば温度Ｔが１，０００℃を超えたら冷却水流量調整部４０ａを介して冷却水散布ノズル４０に送る冷却水の図示しない流量調節弁の開度を調節し、所定量の冷却水を冷却水噴霧ノズル４０から噴霧（ステップＳ１３，Ｓ１４）して二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが１，０５０℃を超えないように調整する。一方、温度Ｔが１，０００℃を下回ったらバーナ出力調整部４６ａを介して二次燃焼室バーナ４６の出力を上げて二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが９５０℃を下回らないように調整する。また、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが９５０〜１，０５０℃の範囲にある場合であっても温度Ｔが１分間あたり±５℃を越えるような変動がある場合には冷却水流量調整部４０ａやバーナ出力調整部４６ａを介して冷却水の散布量や二次燃焼バーナ４６の出力を調整し、必要に応じて被処理物１０の供給量を調整して急激な温度変化が起こらないように制御を行う。

具体的には、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが、例えば、１分あたり２〜５℃の速度で上昇している場合に冷却水噴霧ノズル４０による冷却水の噴霧量を１０〜５０Ｌ／ｍｉｎの間で制御する。また、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが１分間あたり５℃を越える速度で上昇している場合には、１分あたりの変動幅が±５℃以内となるように冷却水噴霧ノズル４０による冷却水の噴霧（１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ）に加えて、二次燃焼室バーナ４６の出力を下げるか或いは停止し、さらには被処理物１０の供給量を減らす。一方、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが、例えば、１分あたり２〜５℃の速度で下降している場合に冷却水噴霧ノズル４０による冷却水の噴霧を停止して二次燃焼室バーナ４６の出力を上げる。また、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが１分間あたり−５℃を下回る速度で下降している場合には、１分あたりの変動幅が±５℃以内となるように冷却水の噴霧を停止することに加えて、二次燃焼室バーナ４６の出力を上げる。必要に応じて被処理物１０の供給量を増やす。尚、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが１分あたり２℃未満の速度で上昇又は下降する場合には、冷却水噴霧ノズル４０による冷却水の噴霧を停止して二次燃焼室バーナ４６の出力を保持する。

上述のように、第一の温度検出器３９ａ及び第二の温度検出器３９ｂの両方又はいずれか一方によって二次燃焼室４ａ内の温度Ｔを継続して監視し続け（ステップＳ１１）、予め設定した温度範囲（上述の例では９５０〜１，０５０℃の範囲）内にあるか否かを判断し（ステップＳ１２）、温度Ｔが１分あたり±５℃以内の変動幅となるように二次燃焼室バーナ４６の出力及び冷却水噴霧ノズル４０から噴霧する冷却水の噴霧量を制御して予め設定した温度範囲内に維持されるように、上記作業を繰り返し継続する。

可燃性ガスを燃焼させた後の排ガスは二次燃焼室４ａの上部に連結された煙道４１に導かれ、この煙道４１を介して冷却塔４２に送られ、この冷却塔４２内に設置された図示しない複数のノズルから冷却水が散布され、排ガスが一気に冷却される（ステップＳ６）。これにより、ダイオキシンの発生要因の一つであるデノボ合成が最も発生し易いといわれている３００℃付近の温度帯を一気に通過させることでダイオキシン類の発生の抑制を図っている。冷却された排ガスは、アルカリ洗浄された後、煤塵やミストが除去されて完全に無害化された状態で排気される（ステップＳ７）。

２．第二の実施形態
本発明に係る燃焼処理装置の第二の実施形態として、バーナ出力調整部４６ａ及び冷却水流量調整部４０ａを制御する制御部１００を設けることにより作業員による温度調整を機械的に自動制御するシステムとすることもできる。図３は制御部の構成を示すブロック図である。制御部１００は、メモリなどの記憶媒体に記憶保存したプログラムを図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって処理する公知のコンピュータを用いて構成される。制御部１００には、第一の温度検出器３９ａ及び第二の温度検出器３９ｂの両方又はいずれか一方温度検出器３９が接続されており、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔの検出値が取り込まれるようになっている。また、二次燃焼バーナ４６のバーナ出力調整部４６ａや冷却水噴霧ノズル４６の冷却水流量調整部４０ａが制御部１００内に設けられている。さらに、被処理物１０をロータリーキルン２へ供給するための投入シュート８の動作も制御部１００によって制御されるようになっている。

制御部１００が設けられた燃焼処理装置では図５に示す制御が自動で行われることになる。すなわち、第一の温度検出器３９ａ及び第二の温度検出器３９ｂの両方又はいずれか一方によって二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが測定されると（ステップＳ１１）、その温度Ｔに基づいて制御部１００は「下限温度（例えば９５０℃）＞Ｔ＞上限温度（例えば１，０５０℃）」にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして二次燃焼室４ａ内の温度が１，０００℃度を越えていた場合（ステップＳ１２：オーバー）制御部１００は冷却水噴霧ノズル４０を動作させて二次燃焼炉４内に所定量の冷却水を噴霧し（ステップＳ１３，Ｓ１４）、二次燃焼室４ａ内の温度を下げる。この場合、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが１分間あたり２〜５℃の速度で上昇している場合には、冷却水噴霧ノズル４０による冷却水の噴霧量を１０〜５０Ｌ／ｍｉｎの間で制御する。一方、二次燃焼室４ａ内の温度が１分間あたり５℃を越える速度で上昇している場合には、制御部１００は冷却水噴霧ノズル４０による冷却水の噴霧（１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ）に加えて、二次燃焼室バーナ４６の出力を下げるか或いは停止し、さらには被処理物１０の供給量を下げる。尚、二次燃焼室４ａ内の温度が１分あたり２℃未満の速度で上昇又は下降する場合には、制御部１００は冷却水噴霧ノズル４０による冷却水の噴霧を停止して二次燃焼室バーナ４６の出力を増加させる。また、二次燃焼室４ａ内の温度Ｔが１分間あたり−５℃を下回る速度で下降している場合には、制御部１００は１分あたりの変動幅が±５℃以内となるように冷却水の噴霧を停止することに加えて、二次燃焼室バーナ４６の出力を上げる。さらに、必要に応じて制御部１００は被処理物１０の供給量を増やす。

さらに、第一の温度検出器３９ａ及び第二の温度検出器３９ｂの両方又はいずれか一方によって二次燃焼室４ａ内の温度Ｔを測定し（ステップＳ１１に戻る）、上記温度範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳ１２）、その結果、「下限温度＞Ｔ＞上限温度」に収まっていることが判定された場合（ステップＳ１２：範囲内）、所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１６）、所定時間が経過した場合には（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）処理は再びステップＳ１１に戻り、以降の処理が繰り返し実行される。尚、温度範囲の設定としては、８００〜１，２００℃の間であれば、下限温度を９２５℃とし、上限温度を１，０２５℃としてもよく、あるいは下限温度を９００℃とし、上限温度を１，１００℃とすることもできる。

３．第三の実施形態
［燃焼処理装置の構成］
次に、第三の実施形態について説明する。図６は本発明に係る燃焼処理装置の第三の実施形態を示す縦断面図である。この第三の実施形態は第一の実施形態における二次燃焼室４ａにさらに廃液噴霧ノズル４９を追加した構成となっている。すなわち、廃液を噴霧する廃液噴霧ノズル４９が第一の温度検出器３９ａと二次燃焼室バーナ４６の高さ方向に対する間の位置に配置されている。尚、第一の温度検出器３９ａが設置されていない場合には、廃液噴霧ノズル４９は、第一の温度検出器３９ａを設置するとしたならば設置されるであろう位置と二次燃焼室バーナ４６の高さ方向に対する間の位置に配置されている。尚、図６では、廃液噴霧ノズル４９は、冷却水噴霧ノズル４０が設けられている二次燃焼室４ａの炉壁と同じ側の炉壁に設けられているが、これに限らず、二次燃焼室バーナ４６が設けられている側の炉壁、これと対向する側の炉壁、或いは温度検出器３９が設けられている側の炉壁の全て又はその中の幾つかに設けることができる。そして、図７に示すように、廃液噴霧ノズル４９を冷却水噴霧ノズル４６が設けられている二次燃焼室４ａの炉壁と同じ側の炉壁に設ける場合には両者が垂直方向で重ならないように位置をずらして設けることが好ましい。また、廃液噴霧ノズル４９は図示しない廃液流量調整部を図示しないコントロールパネル或いは制御部１００に設けることによりその噴霧量を適宜に調整するように形成することができる。ここで、廃液は、例えば廃酸、廃アルカリなどの工場廃液がある。これにより、被処理物１０の加熱処理と廃液の加熱処理を同時に行うようにすることができるように構成されている。

このように、第三の実施形態では、廃液噴霧ノズル４９から二次燃焼室４ａ内に廃液を噴霧することにより廃液を加熱処理することができるようにしたので、廃液処理のために別途処理システムを設ける必要がなくなり、設備コストを低減することができる。また、廃液噴霧ノズル４９からの廃液の噴霧を二次燃焼室４ａ内の冷却に利用することもできる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は詳述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。

１ 燃焼処理装置
２ ロータリーキルン
３ ストーカ炉
４ 二次燃焼炉
４ａ 二次燃焼室
８ 投入シュート
１０ 被処理物
１１ ガス化減容物
１２ 焼却灰
２１ 回転炉
２２ 投入口
２３ 排出口
２４ キルンバーナ
２８ 冷却水散布ノズル
３９ａ 第一の温度検出器
３９ｂ 第二の温度検出器
４０ 冷却水噴霧ノズル
４１ 煙道
４２ 冷却塔
４６ 二次燃焼室バーナ
４９ 廃液噴霧ノズル
１００ 制御部

Claims (9)

1. 被処理物を加熱処理炉で加熱処理することによって発生した可燃性ガスを前記加熱処理炉に連設された二次燃焼炉で燃焼処理する燃焼処理装置において、
   前記二次燃焼室内に向かって開口する前記加熱処理炉の排出口よりも上方であって、前記排出口から前記二次燃焼室内に排出される前記可燃性ガスを横方向から燃焼可能な位置の前記二次燃焼室の炉壁に設置された二次燃焼室バーナと、
   前記二次燃焼室バーナよりも上方であって、前記排出口と対向する側の前記二次燃焼室の炉壁に設置され、冷却水を前記加熱処理炉の排出口の上部の炉壁方向に向かって噴霧可能に形成された冷却水噴霧ノズルと、
   前記二次燃焼室内の温度を検出する温度検出器であって、前記二次燃焼バーナよりも下方であって前記排出口の上方近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁又は前記冷却水噴霧ノズルよりも上方であって前記二次燃焼室の天井近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁のいずれか一方、若しくは、その両方に設置された温度検出器と、
   前記二次燃焼室バーナの出力を調整するバーナ出力調整部と、
   前記冷却水噴霧ノズルから噴霧する前記冷却水の噴霧量を調整する冷却水流量調整部と、
   を備えていることを特徴とする燃焼処理装置。
2. 請求項１に記載の燃焼処理装置において、
   前記二次燃焼室内が所定の温度範囲に維持されるように、前記バーナ出力調整部及び前記冷却水流量調整部の動作を制御する制御部を備えていることを特徴とする燃焼処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の燃焼処理装置において、
   前記二次燃焼室バーナと前記二次燃焼バーナよりも下方であって前記排出口の上方近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁の高さ方向に対する間の位置に配置された温度検出器（前記温度検出器が設置されていない場合には当該温度検出器を設置するとしたならば設置されるであろう位置）の高さ方向に対する間の位置の前記二次燃焼室の炉壁に、さらに廃液を噴霧する廃液噴霧ノズルが設けられ、
   前記廃液噴霧ノズルは、当該廃液噴霧ノズルから噴霧する廃液の噴霧量を調整する廃液流量調整部を備え、
   前記被処理物の加熱処理と同時に、前記廃液の加熱処理を可能としたことを特徴とする燃焼処理装置。
4. 請求項３に記載の燃焼処理装置において、
   前記制御部は、さらに前記廃液流量調整部の動作を制御して前記廃液噴霧ノズルから噴霧する廃液の噴霧量を調整可能に構成されたことを特徴とする燃焼処理装置。
5. 被処理物を加熱処理炉で加熱処理することによって発生した可燃性ガスを前記加熱処理炉に連設された二次燃焼炉で燃焼処理する燃焼処理装置の操業方法において、
   前記二次燃焼室内に向かって開口する前記加熱処理炉の排出口よりも上方に設けられた二次燃焼室バーナによって、前記排出口から前記二次燃焼室内に排出される可燃性ガスを横方向から燃焼処理するステップと、
   前記二次燃焼バーナよりも下方であって前記排出口の上方近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁又は前記冷却水噴霧ノズルよりも上方であって前記二次燃焼室の天井近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁のいずれか一方、若しくは、その両方に設置された温度検出器によって前記二次燃焼室内の温度を検出するステップと、
   前記二次燃焼室バーナよりも上方であって、前記排出口と対向する側の前記二次燃焼室の炉壁に設置された冷却水噴霧ノズルによって冷却水を前記加熱処理炉の排出口の上部の炉壁方向に向かって噴霧することにより前記二次燃焼室内を冷却するステップと、
   を含み、
   前記二次燃焼室バーナの出力及び前記冷却水噴霧ノズルから噴霧する冷却水の噴霧量を制御することにより前記二次燃焼室内を所定の温度範囲に維持することを特徴とする燃焼処理装置の操業方法。
6. 請求項５に記載の燃焼処理装置の操業方法において、
   前記二次燃焼室内の温度を８００〜１，２００℃の間で、且つ、変動幅が２００℃の範囲内、好ましくは１００℃の範囲内となるように制御することを特徴とする燃焼処理装置の操業方法。
7. 請求項６に記載の燃焼処理装置の操業方法において、
   前記二次燃焼室内の温度の変動幅を１分間あたり±５℃以内の変動幅となるように前記二次燃焼室バーナの出力及び前記冷却水噴霧ノズルから噴霧する冷却水の噴霧量を制御することを特徴とする燃焼処理装置の操業方法。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載の燃焼処理装置の操業方法において、
   さらに、被処理物の供給量を増減することにより前記二次燃焼室内の温度を制御することを特徴とする燃焼処理装置の操業方法。
9. 請求項５から８のいずれか１項に記載の燃焼処理装置の操業方法において、
   さらに、前記二次燃焼室バーナと前記二次燃焼バーナよりも下方であって前記排出口の上方近傍に位置する前記二次燃焼室の炉壁の高さ方向に対する間の位置に配置された温度検出器（前記温度検出器が設置されていない場合には当該温度検出器を設置するとしたならば設置されるであろう位置）の高さ方向に対する間の位置の前記二次燃焼室の炉壁に、さらに廃液を噴霧する１又は複数の廃液噴霧ノズルを配置し、前記廃液噴霧ノズルから前記二次燃焼室内に廃液を噴霧することにより前記廃液を加熱処理することを特徴とする燃焼処理装置の操業方法。

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