JP2019045110A - 溶融炉の炉前集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融炉の運転中でも出滓口の炉本体側壁面の付着物を除去することができ、炉前作業の作業性を向上できる炉前集塵装置を提供する。【解決手段】焼却灰９を溶融させる溶融炉２の出滓口１４から排出されるガスを吸引する炉前集塵装置６であって、床面１０に固定される回転軸部６１と、回転軸部６１に連結され、回転軸部６１の鉛直方向の軸を中心として回転可能に設けられた集塵ダクト６２と、を有し、集塵ダクト６２を回転させることにより、集塵ダクト６２の上流側の先端を出滓口１４に面して設置可能である。【選択図】図３

Description

本発明は、焼却灰を溶融させる溶融炉の出滓口から排出されるガスを吸引する炉前集塵装置に関するものである。

ゴミ焼却炉等から排出される焼却灰は、有害な物質を含んでいる場合があり、その場合には埋め立て地等で処分することはできない。従来、焼却灰の無害化及び減容化をするための溶融処理装置として、例えば、焼却灰を溶融させる溶融炉と、その溶融炉にコークス燃焼用エアを送るための溶融炉送風機と、溶融炉からの高温ガスを燃焼させる燃焼室と、その燃焼室からの熱で冷風を熱風に交換する熱交換器と、熱交換器からガスを吸引して集塵する集塵機と、を備え、溶融炉の出滓口からの高温ガスを吸引するダクトの下流側を熱交換器の下流側に連結したものが提案されている。

しかし、このような従来の焼却灰の溶融処理装置では、集塵機の集塵能力が低下した場合、溶融炉からの高温ガス吸引力が低下し、材料投入口から高温ガスが漏れるため、集塵用の排風機として大出力のものが必要であった。また、炉前出滓口から出たガス中に、未燃ガスが含まれた場合、未燃ガスを再燃焼させることができず、有害なガスが排出されることがあった。さらに、焼却灰の溶融効率が悪く、その分、コークス等の燃料が多く必要であった。

そこで、特許文献１には、溶融炉の出滓口に集塵フードを設け、その集塵フードを介して、出滓口から発生する高温ガスを吸引することが開示されている。

特開２０００−０７４３５０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているような溶融炉は、出滓口にスラグ等が付着したり、溶融不良物により出滓口が閉塞したりすることがある。その場合、溶融炉の運転中に、エアピック等を用いて不定期に出滓口の付着物を除去したり、出滓口を広げる炉前作業が必要となる。また、炉の停止時には、鉄棒に付着させた粘土状の耐火材で出滓口を塞ぐ炉前作業も必要となる。

一方、出滓口からは、スラグ（酸化物）や塩（ＮａＣｌ、ＫＣｌ、硫酸塩）を含む高温ガスが発生し、これらのガスが空中で凝縮して発塵する。発生する高温ガスによる設備の腐食を抑制するためには、できる限り出滓口の近くに集塵フードを設ける必要がある。ところが、その集塵フードが邪魔になり、出滓口の炉本体側壁面の付着物を十分に除去する作業が困難になる。すなわち、特許文献１の図２に示すように、炉前集塵フードが溶融炉に直付けされている場合、炉前作業を行う際に集塵フードが干渉するという問題がある。作業性を向上させるには、集塵フードを解体する必要があり、通常、炉の運転中に炉前作業を行うことは困難であった。

本発明の目的は、溶融炉の運転中でも出滓口の炉本体側壁面の付着物を除去することができ、炉前作業の作業性を向上できる炉前集塵装置を提供することにある。

本発明者らは、上記問題を解決するため、集塵ダクトを必要に応じて簡易に設置および移動できる構成とし、溶融炉の出滓口から発生する高温ガスを吸引することを見出した。

すなわち、本発明は、焼却灰を溶融させる溶融炉の出滓口から排出されるガスを吸引する炉前集塵装置であって、床面に固定される回転軸部と、前記回転軸部に連結され、前記回転軸部の鉛直方向の軸を中心として回転可能に設けられた集塵ダクトと、を有し、前記集塵ダクトを回転させることにより、前記集塵ダクトの上流側の先端を前記出滓口に面して設置可能であることを特徴とする、溶融炉の炉前集塵装置を提供する。

前記炉前集塵装置において、前記集塵ダクトに操作レバーが設けられ、前記操作レバーを操作することにより、前記集塵ダクトが前記回転軸部の軸を中心として回転可能であってもよい。

前記集塵ダクトの上流側先端に、フード部が設けられていてもよい。前記フード部は、前記出滓口に対向する側と底部とを除く方向を覆う面を有し、前記出滓口に対向する側を除いて設けられる側面が開閉または脱着可能であることが好ましい。また、前記集塵ダクトの下流側が冷却塔に連通し、前記フード部の内部に冷却水配管が設けられていてもよい。

また、前記集塵ダクトの下流側が、冷却塔に連通していてもよく、その場合、前記集塵ダクトの外周に、冷却水配管が設けられていることが好ましい。

あるいは、前記集塵ダクトの下流側が、溶融炉にエアを送る溶融炉送風機の吸引口に連通していてもよい。

本発明によれば、溶融炉の出滓口から発生する高温ガスを吸引する集塵ダクトを、必要に応じて簡易に設置、移動できる構成としたため、溶融炉の運転中でも炉前作業を行うことができ、出滓口の炉本体側壁面の付着物を除去できる。

溶融処理装置の構成例の概略を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる炉前集塵装置を備えた溶融炉の縦断面図である。 本発明の実施の形態にかかる炉前集塵装置の構成の概略を示す正面図である。 図２の炉前集塵装置の周辺の拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態にかかる炉前集塵装置を備えた焼却灰の溶融処理装置の概略を示す図である。溶融処理装置１は、溶融炉２と、溶融炉２で発生する高温ガスを燃焼させる燃焼室３と、燃焼室３からの高温ガスの熱で熱風を発生させる熱交換器４と、を備え、溶融炉２にコークス燃焼用エアを送って、溶融炉２内で、コークスを燃料に用いて焼却灰を溶融させ、焼却灰の無害化及び減容化を行うものである。

図２は、本発明の実施の形態にかかる炉前集塵装置を備えた溶融炉２の断面図である。溶融炉２で溶融される焼却灰は、ゴミ焼却炉等から発生するものであり、主灰と飛灰とからなる。図２に示すように、溶融炉２には、例えば適宜寸法の略楕円体状に造粒した焼却灰９がコークス８とともに投入される。コークスに加えて廃プラスチックを燃料として用いてもよい。溶融炉２の上方には、コークス８及び焼却灰９を含む材料を投入するための材料投入手段５が設けられている。

溶融炉２は、下端部が順次縮径した略円筒状の炉本体１１と、炉本体１１の下部の開口部を塞ぐ炉床１２とを備えている。炉床１２は、炉本体１１の内部の底面を形成する内周側の上面が傾斜面１３とされ、傾斜面１３の下端側に、炉床１２の外周側に貫通する出滓口１４が形成されている。炉本体１１の下端部は、作業床面１０を貫通して配置されている。作業床面１０に設けられた開口部１０ａの下方には、溶湯を収容する容器２０が配置され、出滓口１４を介して容器２０に溶湯を注入することができる。さらに、開口部１０ａの近傍に、後述する炉前集塵装置６が設けられている。また、出滓口１４の上方には、溶融炉２の外壁面から水平方向に天井フード３４が設けられている。

なお、炉床１２を複数個備え、各炉床１２がスライド手段を介して切替え可能としてもよい。スライド手段は、例えば、ガイドレールと、ガイドレール上を走行する車輪と、車輪を回転駆動させる駆動機構等と、からなる。

炉本体１１の内部において、下部は、コークス８を燃焼させるコークス燃焼部２１であり、コークス燃焼部２１の上方は、例えば略楕円体状に小塊化された焼却灰９を溶融させる焼却灰溶融部２２であり、さらにその上方は、排ガスＣＯを再燃焼させる排ガス燃焼部２３である。なお、溶融燃焼時は、コークス８と焼却灰９の一部は混合状態で炉内に存在している。

本実施形態において、コークス燃焼部２１には、熱風が供給される送風路３１の一端が連結され、送風路３１のコークス燃焼部２１側の開口である羽口３１ａは、炉床１２の傾斜面１３の近傍に配置されている。送風路３１は、炉本体１１の外周に沿って配置されている風箱３２と、風箱３２と炉本体１１とを連結する連通管３３を備えている。こうして、送風路３１は、コークス燃焼部２１に、コークス８を燃焼させるための熱風を供給することができる。

炉本体１１の上部には、燃焼室３に連結された連通管４７に連結される連結管部１５が形成されている。連結管部１５の内面の水冷ジャケット（図示省略）から炉本体１１の内面には、耐火材１６が被覆されても良いし、水冷ジャケット部が形成されても良い。また、コークス燃焼部２１の外周側には、水冷ジャケット部１７が形成されている。

また、本実施形態では、排ガス燃焼部２３の上部には、排ガス燃焼用エアを下方へ噴出する吹込管１８が設けられ、排ガス燃焼用エアを供給する排ガス燃焼用エア供給管４６が、バルブ１９および吹込管１８を介して、排ガス燃焼部２３に連結されている。具体的には、排ガス燃焼用エア供給管４６に連結された２本の吹込管１８を、炉本体１１の天井部に貫通させ、吹込管１８の先端を排ガス燃焼部２３内へ突出させて、吹込口１８ａを下向きに開口させる。これにより、排ガス燃焼用エアが吹込口１８ａから下方へ噴出する。

コークス８及び焼却灰９を含む材料を炉本体１１内へ供給するための材料投入手段５は、例えば図２に示すように、投入バケット１００から材料が供給される材料投入用筒体１０１と、炉本体１１の上部開口に挿入される挿入部１０２とを有している。材料投入用筒体１０１内にはダンパ１０３が設けられ、ダンパ１０３は、コーン部１０４と、コーン部１０４を保持する鉛直保持ロッド１０５と、鉛直保持ロッド１０５を保持する水平保持ロッド１０６と、材料投入用筒体１０１の外周面に設置されて水平保持ロッド１０６を上下動させるシリンダ（図示省略）と、を備えている。

図１に示すように、溶融処理装置１は、メインブロワーである溶融炉送風機４１と、溶融炉送風機４１から熱交換器４にエアを送る第１配管４２と、熱交換器４から溶融炉２の送風路３１にコークス燃焼用エアを送るコークス燃焼用エア供給管４３と、第１配管４２から分岐してコークス燃焼用エア供給管４３に連結される第２配管４４と、第１配管４２から分岐した第３配管４５と、第３配管４５から炉本体１１の排ガス燃焼部２３に排ガス燃焼用エアを送る排ガス燃焼用エア供給管４６と、を備えている。さらに、燃焼室３に冷却エアを送る冷却エアファン５１、および、燃焼室３に燃焼用エアを送る燃焼エアファン５２が設けられている。

さらに、溶融処理装置１は、溶融炉２の出滓口１４から排出された高温ガスを、後述する炉前集塵装置６で集塵して溶融炉送風機４１へ送る排気管６６と、排気管６６の途中に連結された外気吸込口５３と、外気吸込口５３を開閉する開閉部５４と、溶融炉送風機４１の出口温度を検出して開閉部５４の開閉を制御する制御手段５５を有している。

本実施形態では、溶融炉２から排出された高温ガスを吸引する集塵ダクト６２の下流側を、溶融炉送風機４１の吸引口に連結している。また、熱交換器４の下流側に集塵機（図示省略）が設けられる。なお、本発明の炉前集塵装置６が適用される溶融炉２や溶融処理装置１は、上記の構成に限るものではない。

コークス燃焼用エアＡと、排ガス燃焼用エアＢと、出滓口１４から発生する高温ガスを吸引したガスＭと、燃焼室燃焼エアＦと、燃焼室冷却エアＧとは、図示しない排ガス処理設備の最後段に設けられる排ガスファンで吸引され、出滓口１４から発生する高温ガスを吸引したガスＭは、煙突から排出される排ガス量の一部に相当する。

本実施形態によれば、出滓口１４から排出される高温ガスが、再度炉本体１１内へ吸い込まれるので、高温ガスがより完全に燃焼して無害化される。しかも、高温ガスの熱を回収して熱風供給源として再利用できるので、焼却灰の溶解効率が向上するとともにコークス等の燃料の使用量を低減できる。また、後述するように、炉前集塵装置６が出滓口１４の出口１４ａを覆う構造であることから、出滓口１４から発生する高温ガスＭを吸引するために必要なガス量を小さく保ち、排ガスファンに余力を持たせることができ、ガス量の変動に対しても安定した操業が行える。

一方、溶融炉２内から排出される高温ガスには、通常、塩分や煤塵等が多く含まれるため、そのまま熱ガスとして再利用できない場合がある。また、溶融炉２から排出された直後の高温ガスを集塵フィルタに通した場合、高温のガスにより集塵フィルタが損傷することがある。そのような場合には、溶融炉２から排出された高温ガスを吸引する集塵ダクト６２の下流側を冷却塔に連結して高温ガスを冷却した後、集塵フィルタ等で処理することが好ましい。

次に、図３に基づいて、本発明の実施形態にかかる炉前集塵装置６の構成を説明する。なお、以下の実施形態では、集塵ダクト６２の下流側を冷却塔に連結する場合について説明する。

炉前集塵装置６は、鉛直方向の回転軸を有する回転軸部６１と、一端が開放されたＬ字状の集塵ダクト６２と、集塵ダクト６２の上流側先端に連結されるフード部６３とを有する。集塵ダクト６２は、Ｌ字状の長辺側が水平部６４であり、水平部６４の一端から下向きに折れ曲がった短辺側が鉛直部６５であり、鉛直部６５の下端が開放されている。鉛直部６５は、フード部６３に連結されている。水平部６４の他端側は閉じられており、下部が回転軸部６１の上端に連結され、上部には排気管６６が取り付けられる孔が設けられている。排気管６６は、集塵ダクト６２に吸引された排ガスに所定の処理を施す設備に連通されている。

フード部６３は、鉛直部６５との連結部以外において、出滓口１４に対向する側と底部とを除く全ての方向を覆う面を有していることが好ましい。また、出滓口１４に対向する側を除いて設けられる側面、例えば出滓口を正面とした場合の背面および左右側面からなる３方向の側面は、開閉または脱着可能とすることが好ましい。開閉または脱着の機構は特に限定されないが、溶融炉２の運転中でも開閉または脱着できることがさらに好ましい。

回転軸部６１は、下端部が出滓口１４の近傍の作業床面１０に固定されるとともに、集塵ダクト６２が連結されている。回転軸部６１の上部には、例えば図３に示すように軸受け７１が設けられており、回転軸部６１の上端部に連結された集塵ダクト６２が、回転軸部６１の鉛直方向の回転軸を中心として、両回転方向に回転可能となっている。

排気管６６の基端は、回転軸部６１と同心となる位置に設置され、集塵ダクト６２に対してクリアランスを有して取り付けることにより、集塵ダクト６２が回転する際、排気管６６は回転しないようにすることができる。

集塵ダクト６２の外周には、冷却水配管７２が複数取り付けられている。なお、各冷却水配管７２は、集塵ダクト６２の水平部６４の外周部分と鉛直部６５の外周部分とを分離させて、可撓性を有するホースで連結してもよい。さらに、フード部６３の内側に冷却水配管を設けてもよい。

また、本実施形態において、集塵ダクト６２の上方には操作レバー７３が取り付けられており、この操作レバー７３を所望する方向に押し引きすることにより、回転軸部６１を中心として集塵ダクト６２を回転させることができる。この操作レバー７３は、着脱自在とし、操作時に集塵ダクト６２に取り付けて操作するようにしてもよい。

さらに、作業床面１０の上方に、塵埃を除いた高温ガスが拡散しないように、補助的に、炉前集塵装置６以外の吸引機器を設けてもよい。

溶融炉２の出滓口１４で発生する高温ガスは、炉前集塵装置６のフード部６３内に吸引され、集塵ダクト６２の上流側である鉛直部６５から水平部６４へ流れ、集塵ダクト６２の下流側に連結された排気管６６を通過するように誘導される。排気管６６は、例えば図示しない冷却塔に接続されており、その場合には、溶融炉２からの高温ガスは、冷却塔で冷却された後、集塵フィルタ等によって所定の処理が行われ、最終的に排気される。

以上のような炉前集塵装置６を用いて溶融炉２の出滓口１４の集塵を行う際の作業手順の例について説明する。

溶融炉２の通常運転時は、出滓口１４から容器２０に溶湯が順次注入される。このときは、例えば上述の操作レバー７３を所望する方向に操作することにより、炉前集塵装置６のフード部６３を、出滓口１４の出口の周囲を覆うように配置して、出滓口１４から発生する高温ガスに含まれるスラグ（酸化物）や塩（ＮａＣｌ、ＫＣｌ、硫酸塩）などを吸引する。

図４は、図２に破線の楕円で囲った炉前集塵装置６周辺の拡大図である。通常、溶融炉２内で溶融された溶湯は、出滓口１４の出口１４ａから、例えば中央に円形の注ぎ口８０が形成された板状部材８１の注ぎ口８０を介して、作業床面１０の下方に注がれる。この出滓口１４の出口１４ａと注ぎ口８０の上面を、炉前集塵装置６のフード部６３で覆うようにする。本実施形態では、フード部６３が出滓口１４に対向する側に側面を有していない、すなわち、出滓口１４側が開放されていることにより、図４に示すように、フード部６３の内部に出滓口１４の出口１４ａが入るようにフード部６３を配置させることができる。また、フード部６３が底面を有していないことにより、注ぎ口８０の上面をフード部６３で覆うことができる。このように、フード部６３の出滓口に対向する側と底部とを開放しておくことで、最も発塵が激しい部分をフード部６３で覆って集塵することができる。

一方、例えば出滓口１４の流れが滞ってきた場合等、出滓口１４の不具合により、炉前作業を行う必要が生じることがある。そのようなときは、炉前集塵装置６の操作レバー７３を用いて集塵ダクト６２を回転させ、炉前作業に支障がない位置までフード部６３を待避させればよい。こうして作業スペースを確保し、出滓口１４の近傍でエアピック等の作業を行うことができる。そして、炉前作業中は、天井フード３４により集塵が行われる。炉前集塵装置６が稼働している溶融炉２の通常運転時は、天井フード３４による集塵は行わなくてもよい。なお、簡易な炉前作業の場合は、炉前集塵装置６を稼働させた状態で、開閉または脱着可能なフード部６３の側面を開けるかあるいは取り外して、フード部６３の側面から作業することもできる。

なお、炉前集塵装置６の下流側、すなわち排気管６６を、図１に示すように溶融炉送風機４１の吸引口に連結し、出滓口１４を介して溶融炉２内から排出された高温ガスをコークス燃焼用の熱風供給源として、再度溶融炉２内に供給するようにしてもよい。この場合には、集塵ダクト６２の外周やフード部６３の内側の冷却水配管７２を減らしてもよい。

以上のように、本発明の炉前集塵装置６は、吸引した高温ガスを冷却して排気処理する場合、または熱風供給源として再利用する場合のいずれにおいても用いることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、集塵ダクト６２はＬ字状には限らず、フード部６３が水平方向に高温ガスの出口を覆ってもよい。

本発明は、高温の排ガスを吸引する装置として適用でき、殊に、溶融炉の出滓口の付着物を除去し出滓口を広げる炉前作業を簡易に行うための炉前集塵装置として有用である。

１ 溶融処理装置
２ 溶融炉
３ 燃焼室
４ 熱交換器
６ 炉前集塵装置
８ コークス
９ 焼却灰
１０ 作業床面
１０ａ 開口部
１１ 炉本体
１２ 炉床
１３ 傾斜面
１４ 出滓口
６１ 回転軸部
６２ 集塵ダクト
６３ フード部
６６ 排気管
７２ 冷却水配管
８０ 注ぎ口
８１ 板状部材

Claims (8)

1. 焼却灰を溶融させる溶融炉の出滓口から排出されるガスを吸引する炉前集塵装置であって、
   床面に固定される回転軸部と、
   前記回転軸部に連結され、前記回転軸部の鉛直方向の軸を中心として回転可能に設けられた集塵ダクトと、を有し、
   前記集塵ダクトを回転させることにより、前記集塵ダクトの上流側の先端を前記出滓口に面して設置可能であることを特徴とする、溶融炉の炉前集塵装置。
2. 前記集塵ダクトに操作レバーが設けられ、前記操作レバーを操作することにより、前記集塵ダクトが前記回転軸部の軸を中心として回転可能であることを特徴とする、請求項１に記載の溶融炉の炉前集塵装置。
3. 前記集塵ダクトの上流側先端に、フード部が設けられていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の溶融炉の炉前集塵装置。
4. 前記フード部は、前記出滓口に対向する側と底部とを除く方向を覆う面を有し、前記出滓口に対向する側を除いて設けられる側面が開閉または脱着可能であることを特徴とする、請求項３に記載の溶融炉の炉前集塵装置。
5. 前記集塵ダクトの下流側が冷却塔に連通し、前記フード部の内部に冷却水配管が設けられていることを特徴とする、請求項３または４のいずれか一項に記載の溶融炉の炉前集塵装置。
6. 前記集塵ダクトの下流側が、冷却塔に連通していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶融炉の炉前集塵装置。
7. 前記集塵ダクトの外周に、冷却水配管が設けられていることを特徴とする、請求項５または６のいずれか一項に記載の溶融炉の炉前集塵装置。
8. 前記集塵ダクトの下流側が、溶融炉にエアを送る溶融炉送風機の吸引口に連通していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶融炉の炉前集塵装置。

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