JP2631815B2 - 廃棄物溶融方法 - Google Patents

廃棄物溶融方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塊状炭素系可燃物質に
よって形成した高温炉床において、都市ごみ、下水汚
泥、各種産業廃棄物、又はそれらを脱水乾燥、焼却や破
砕処理等して得られた中間処理物を溶融処理し、不燃物
をスラグとして回収する廃棄物溶融方法に関する。
【0002】
【従来の技術】典型的な廃棄物溶融方法では、塊状炭素
系可燃物質として、コークスを添加した都市ごみなどの
廃棄物が竪型のシャフト炉の頂部から装入され、炉内の
乾燥帯、乾留ガス化帯及び燃焼溶融帯を順次降下する。
一方、羽口から酸素含有ガスあるいは酸素富化ガスを炉
内に吹き込み、コークスや熱分解によって生じた炭素質
を高温炉床において高温度で燃焼させ、その燃焼熱によ
って不燃物が溶融滓化しスラグが生成される。
【0003】この時スラグの粘性を下げる目的で、塩基
度調整剤として石灰石、又は珪石が廃棄物と共に炉頂か
ら装入されている。高温の燃焼排ガスは、シャフト内の
廃棄物充填層を対向流として上昇し、廃棄物を熱分解
し、廃棄物中の有機物は可燃性ガスとなって排出され、
燃焼熱として回収される。
【0004】又特公昭63−49128号公報で、次の
ものが発表されている。これはシャフト炉の頂部の中央
に廃棄物装入筒を設け、下端をコークス充填域内に埋設
し、廃棄物装入筒の周囲にコークス装入口を配設し、更
にその周囲に排気管を配設してある。そして廃棄物は中
央に、コークスは周囲を覆うように各別に装入され、排
ガスによる廃棄物充填域からのダスト吹上げを、コーク
スの抑え作用で防止しようというものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、充填さ
れる塊状炭素系可燃物質が炉内では安息角で分布するた
め、充填高さの低い周壁部の通気圧損が小さく、炉内で
半径方向に偏流が生じる。装入した塊状炭素系可燃物質
は、周壁部に粗粒、中央部に細粒が分布する傾向をも
ち、粗粒部は細粒部より通気圧損が小さく、炉内での偏
流がいっそう助長される。
【0006】これは炉内に装入した塊状炭素系可燃物質
が、従前に装入され安息位置した塊状炭素系可燃物質上
を転がりながら流入するためで、粗粒ほどよく転がって
周壁部の低い部分へ到達する。これは炉内に空間を有す
ることによって生じる現象である。
【0007】偏流の結果、周辺のガス流れが多く中央の
ガス流れが少ない不均一な流れの周辺流となり、炉内中
央部では、廃棄物と炭素系可燃物質の熱交換が低下し、
炉の熱効率が低下し、周辺部では排ガス温度が上昇し、
空塔速度が大となり、排ガスへの同伴ダスト量が増える
という欠点がある。
【0008】さらには廃棄物を装入するため、炉体中央
に配設した廃棄物装入筒には炭素系可燃物質を供給しな
いことから、高温炉床の中央部には炭素系可燃物質が供
給されにくく、炭素系可燃物質のベッド高さが維持でき
ず、溶融に必要な発熱量が不足し、安定連続操業が困難
になることがある。
【0009】この欠点を補うためには、燃料比を高めた
り、酸素富化率を上げたり、不経済な操業を強いられる
ことになる。
【0010】本発明の目的は、炉内に不都合な偏流が生
じるのを抑制すること、及び高温炉床に於いて発熱量が
不足する不都合を解消した廃棄物溶融方法を提供するこ
とである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物溶融方法
は、羽口及び出湯口を設けたシャフト部と、その上部に
連接した中空錐体と、中空錐体内部に上方から廃棄物と
塊状炭素系可燃物質を装入する装入筒と、前記中空錐体
の上部に設けた複数の塊状炭素系可燃物質装入口と、複
数の排ガス管とを備えた廃棄物溶融炉を用いて廃棄物を
溶融する方法において、前記装入筒に全塊状炭素系可燃
物質の30%以上70%以下の塊状炭素系可燃物質を廃
棄物と層状或いは混合して装入するとともに、残りの塊
状炭素系可燃物質は前記装入口から装入することを特徴
とする廃棄物溶融方法である。前記中空錐体の上部に
た装入口から、炉内に空間を生じない様に炭素系可燃
物質を充満装入すること、前記装入筒を上下に移動させ
て炉内のヒートパターン又は周辺塊状炭素系可燃物質の
降下量を制御することは好ましい。
【0012】
【作用】塊状炭素系可燃物質(以下炭素系可燃物とい
う)を炭素系可燃物装入口の中に充満させ、空にするこ
となしに炭素系可燃物充填域に装入する。炭素系可燃物
は充填域に流入する際、前記装入口下の中空錐体上部を
徐々に降下位置する。この時中空錐体上部内面は炭素系
可燃物の安息角、又は安息角以上の角度に形成している
ため、炉内に空間が生じない。従って炭素系可燃物は転
がること無く流入充填される。そのため炉内に均一に分
布し、粒度偏析が生じず、通気圧損が均一となり、燃焼
排ガスの偏流が生じない。
【0013】排ガス管下端は、安息位置した炭素系可燃
物の斜面に接することになるので、充填高さは一定に保
たれる。従って排ガスの圧力損失も一定に保たれる。
【0014】中央の廃棄物装入筒からは、廃棄物と炭素
系可燃物の一部を交互に装入して、或いは混合装入し
て、廃棄物充填域を形成させる。このため高温炉床には
必要な炭素系可燃物が供給され、発熱量不足にはならな
い。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例により本発
明の特徴を具体的に説明する。
【0016】図1は本発明の第1の実施例を示す。例え
ば、都市ごみ、下水汚泥の焼却灰等、灰分、不燃分の多
い場合の例である。
【0017】この廃棄物溶融炉1は、シャフト部11に
塊状炭素系可燃物質B(以下コークスを用いた例)が充
填された高温炉床12を有し、その上方に、傾斜角度6
0度の上部を拡大した中空錐体15を連接して、廃棄物
A、コークスBおよび石灰石Cの充填域13と、コーク
スの充填域14を構成している。溶融炉内はこれら充填
域13、14で充満され、空間を有しない。
【0018】コークスの充填域14部分の径は、燃焼排
ガスの空塔速度が低減するように羽口断面部径の3倍に
拡大し、コークス充填域14の上方周壁16の周囲に、
50度の傾斜をもった4本の排ガス管17を等間隔に取
り付けている。燃焼排ガスEは、該排ガス管17より二
次燃焼室2、空気予熱器3、ガス冷却器4、集塵機5、
洗煙装置6、誘引送風機7、煙突8を経て排出される。
【0019】上述の傾斜角度や寸法比は、高炉用コーク
スの中塊を用いた場合であって、用いられる塊状炭素系
可燃物質、例えば石油コークス、ピッチコークス、電極
屑等によって変更するのが好ましい。
【0020】前記中空錐体15の上部には、塊状炭素系
可燃物質装入口18(以下コークス装入口という)を4
箇所設けている。中空錐体15の上部内面は、コークス
の安息角以上として45度の角度に形成されていて、装
入口18に連接している。
【0021】廃棄物AとコークスBおよび石灰石Cを装
入する装入筒19は、炉の中央に配設され、装入筒19
の下端はコークスの充填域14の中に埋設されている。
装入筒19からは廃棄物AとコークスBの30〜70パ
ーセントを層状にして、或いは混合して装入する。この
時石灰石Cが、廃棄物と共に装入筒から装入される。排
ガス管17とコークス装入口18の数は、廃棄物溶融炉
の規模や炉の周辺の設備レイアウトの条件によって最適
な複数の組み合わせが選定される。
【0022】又シャフト部11には、炉内のコークスを
燃焼させて高温雰囲気の火格子を形成するように、押し
込み送風機9から空気予熱器3を経て、予熱された酸素
含有ガス(以下送風空気D)を吹き込む8本の下段送風
空気吹き込み羽口20と、周辺コークスを予熱し高温雰
囲気を拡大する目的で、8本の上段送風空気吹き込み羽
口21を下段送風空気吹き込み羽口20の中間に対称的
に配置している。羽口20、21は上下2段にせず1段
で構成しても差支えはない。
【0023】さらにシャフト部11の下方炉底部には、
廃棄物の灰分、不燃物やコークス、石灰石の灰分が高温
で溶融、混合され塩基度調整が行われた溶融スラグを排
出する出湯口22を設けている。
【0024】廃棄物Aは装入筒19内を降下し、充填域
13を形成するようになる。この過程で廃棄物を装入筒
19内に500〜800mm堆積させ、燃焼排ガス温度
を約250℃に保ち、この状態で廃棄物は装入筒の下段
レベルの中央では700〜1000℃に達している。高
温炉床12に達する頃には、赤熱コークスからの輻射熱
とコークスの燃焼による高温燃焼排ガスによって、灰
分、不燃分はコークスの火格子の空隙を急速に軟化、溶
融、溶流、滴下を始める。
【0025】コークス装入口18から装入されるコーク
スはコークスの充填域14を形成し、ここで排ガス管1
7に排出される燃焼排ガスと降下しながら熱交換が行わ
れ、コークスは徐々に温度を高め上段送風空気吹き込み
羽口に到達する時には、下方から上昇する燃焼排ガス中
のCOガスの一部を優先的に燃焼して、得られた熱でさ
らに高温に加熱される。この部位では、上述のように灰
分、不燃分の軟化、溶融が開始されており、上昇ガスは
比較的通過しにくい状況になっている。周壁側にはリン
グ状のコークス層が形成されており、上昇ガスは通気性
の良好なこの部分を通過するようになる。この時上昇ガ
スの流速は、円周方向では均一な流れが維持されており
流速が高められることから、充填域13、14の境界部
では熱伝達が促進される。
【0026】さらに高温炉床12では、中央の装入筒内
に供給されるコークスによってコークスベッドが維持さ
れており、下段送風空気吹き込み羽口20からの送風予
熱空気により、高温のコークス火格子が安定的に維持さ
れる。
【0027】本実施例の炉内充填高さは約1.8mで、
充填層の通気圧損は200〜300mm水柱であり、出
湯口からの噴出ガスは大気に解放した状態で150〜2
00mmの火炎長さをもって燃焼される。
【0028】又上段送風空気吹き込み羽口21に送風空
気Dの10〜20パーセントの量を吹き込むと、コーク
ス燃料比を下げる上で効果的で、且つ溶融スラグを高温
にし、安定した出湯スラグが得られた。
【0029】図2は第2の実施例を示す。本実施例の廃
棄物溶融炉1において、装入筒19からも排ガスを排出
させてもよい。又各排ガス管17には夫々排ガス管排ガ
ス流量調節弁26を設置してもよい。更に装入筒19に
も装入筒排ガス流量調節弁25を設置してもよい。
【0030】又装入筒19を、駆動装置23を用いて伸
縮継手24でガスシールを行いながら上下に可動に構成
してもよい。
【0031】各々の排ガス流路の途中に流量調節弁2
5、26を設けることによって、廃棄物の種類、性状、
嵩比重、水分等に応じて装入筒19内の排ガス流量が可
変となり、廃棄物の乾燥、予熱、乾留ガス化等が促進さ
れ、一層炉の熱効率を高めると共に、装入筒19内の通
気圧損を低く抑え、排ガス温度も250〜400℃程度
に維持できる充填高さが調整可能で、さらにはダスト飛
散の少ない空塔速度に制御が可能となる。
【0032】装入筒19の下端レベルは、高温炉床12
の上方で温度が約700〜1000℃の位置に保持する
ことが廃棄物の降下を安定させ、周辺の塊状炭素系可燃
物質の充填圧を抑え、積極的な降下を抑制できる。その
ため、操業条件に見合って前記の温度条件になるよう装
入筒を上下に移動すれば、燃料比を低減した最適な炉内
のヒートパターンを形成することが可能となる。
【0033】又装入筒19を上下に移動させると、周辺
コークスの降下量を規制でき、中央廃棄物の降下を促進
する効果があり、処理量の増加、燃料比の低減に有効に
作用する。時には炉況が悪化する徴候がある場合には、
高めのレベルで上下動させ、周辺コークスを強制的に炉
下部に供給する手段しとて活用できる利点をもってい
る。
【0034】図3は更に別の態様の第3の実施例を示し
ている。これは4箇所のコークス装入口18と、4本の
排ガス管17の配置を逆にして構成した実施例である。
こうすることによって装置レイアウトの自由度が上が
る。
【0035】
【発明の効果】以上説明したごとく本発明は、塊状炭素
系可燃物質は炉内に空間を生ずることなく均一に分布
し、偏流を生じない。また燃焼排ガスは均一流れとな
り、塊状炭素系可燃物質の高温炉床が均一に確保され、
熱効率が向上する。さらに排ガスの圧力損失も一定に維
持できるため、出湯口からの噴出ガス量の変動が少な
く、酸素含有ガス吹き込み圧力も1000mm水柱以下
に低減でき、炉内圧力変動も小さいため、溶融スラグを
連続的に安定して出湯できる。従って発熱量不足を招か
ぬため、燃料比を高めることもなく高温炉床が均一に確
保され、安定した操業ができる等の効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例を示す図である。
【図2】第2の実施例を示す図である。
【図3】第3の実施例を示す図である。
【符号の説明】
A 廃棄物 B コークス C 石灰石 D 送風空気 E 燃焼排ガス 1 廃棄物溶融炉 2 二次燃焼室 3 空気予熱器 4 ガス冷却器 5 集塵機 6 洗煙装置 7 誘引送風機 8 煙突 9 押し込み送風機 11 シャフト部 12 高温炉床 13 廃棄物、コークス、石灰石の充填域 14 コークスの充填域 15 中空錐体 16 上方周壁 17 排ガス管 18 コークス装入口 19 装入筒 20 送風空気吹き込み羽口 21 送風空気吹き込み羽口 22 出湯口 23 駆動装置 24 伸縮継手 25 排ガス流量調節弁 26 排ガス流量調節弁

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 羽口及び出湯口を設けたシャフト部と、
    その上部に連接した中空錐体と、中空錐体内部に上方か
    ら廃棄物と塊状炭素系可燃物質を装入する装入筒と、前
    記中空錐体の上部に設けた複数の塊状炭素系可燃物質装
    入口と、複数の排ガス管とを備えた廃棄物溶融炉を用い
    て廃棄物を溶融する方法において、前記装入筒に全塊状
    炭素系可燃物質の30%以上70%以下の塊状炭素系可
    燃物質を廃棄物と層状或いは混合して装入するととも
    に、残りの塊状炭素系可燃物質は前記装入口から装入す
    ることを特徴とする廃棄物溶融方法。
  2. 【請求項2】 前記中空錐体の上部に設けた装入口か
    、炉内に空間を生じない様に炭素系可燃物質を充満装
    入する請求項1記載の廃棄物溶融方法。
  3. 【請求項3】 前記装入筒を上下に移動させて炉内のヒ
    ートパターン又は周辺塊状炭素系可燃物質の降下量を制
    御する請求項1記載の廃棄物溶融方法。
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