JP3081402B2

JP3081402B2 - 廃棄物溶融炉及び廃棄物の供給方法

Info

Publication number: JP3081402B2
Application number: JP05060672A
Authority: JP
Inventors: 武志常深; 岳藤井; 宗春市川; 信清水; 徹男堀江; 治信坂部
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JPH0611124A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コークス等の炭素系可
燃物で形成した充填層に粉末状で汚泥等の廃棄物を吹込
むことにより、廃棄物を燃焼するとともに溶融スラグ化
する場合に、処理に伴って発生するダストの飛散防止と
燃費低減を目的として提案されている廃棄物溶融炉に関
するものであり、さらに詳細には、炭素系可燃物質で形
成される充填層を備え、充填層の上面よりも低い位置で
充填層の横断方向の外周部に、充填層に連通する環状の
燃焼空間を備え、燃焼空間に廃棄物を粉末状で吹き込ん
で、燃焼空間及び充填層において、廃棄物を燃焼させる
とともに溶融スラグ化する廃棄物溶融炉および、この廃
棄物溶融炉への廃棄物の供給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末状で汚泥等の廃棄物を高温炉床に吹
込み燃焼・溶融する場合、充填層への直接吹込みをおこ
なおうとすると、コークス表面への廃棄物（汚泥）付着
による燃焼阻害、有機分の分解による吸熱現象等により
充填層の温度低下を招くこととなる。結果、炉に於ける
廃棄物ダストによる閉塞が進み、炉の操業悪化を起こす
こととなる。そこで、図３（ロ）に示すように、これら
弊害を除くために人為的に充填層の周部に環状の燃焼空
間を設け、この燃焼空間から充填層に向かって横方向に
燃焼ガスを送り出して、上記廃棄物を燃焼・溶融処理す
る方法が考えられている（特願平２−１３１７４６
号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記構成によ
れば吹込まれた廃棄物粉末は、燃焼空間で燃焼後、溶融
又はチャー化し、コークス層で溶融スラグ化し出滓口よ
り排出されるはずであるが、実際にはコークス層に捕集
されず、排ガス中へダストとして飛散される場合があ
る。さらに、こういった燃焼・溶融構造においては、充
填層内における周辺流が多いため周辺壁ぎわのみが高温
となる。この理由は、通常の充填層構造における“周辺
流化現象”によるものと考えられる。すなわち、充填層
構造では羽口より吹込まれたガスは炉の中心部より周辺
の壁ぎわを流れやすく、製鉄用の高炉においては周辺風
速は中心風速の２倍以上になるといわれている。この現
象は本願のように充填層構造が薄い場合、より顕著とな
る。結果、吹込まれた粉末状廃棄物は壁ぎわより吹抜け
排ガス中に飛散するものと考えられ、また、炉中心への
ガス流れが少ないことから炉中心の温度も充分高温化せ
ず炉内温度分布は不均一にならざるを得ない。

【０００４】その結果、このような廃棄物溶融炉におい
ては、以下のような問題が発生する場合がある。１．ダスト飛散（粉末状廃棄物のショートパス）２．炉内温度の不均一による充填層内のブリッヂ形成３．周辺コークスの部分燃焼、粉末状廃棄物の未燃飛散
による、コークス消費量の増加４．炉操業不安定による出滓不良

【０００５】従って、本発明の目的は、飛散するダスト
の発生をできるだけ抑制することができ、炉内温度が均
一で、廃棄物の処理効率が高い廃棄物溶融炉を得るとと
もに、この目的を良好に達成できる廃棄物の供給方法を
得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本願第一の発明による廃棄物溶融炉の特徴構成は、燃
焼空間と充填層の境界位置に、燃焼空間の上部側より下
方に張り出した下垂壁を備えたことにあり、さらに、本
願第二の発明による廃棄物溶融炉の特徴構成は、燃焼室
より充填層へ移流する燃焼ガスの流れ方向が斜め下向き
に設定され、前記燃焼ガスが斜め下向きの主流に対する
旋回成分を含んでいることにある。さらに、前記第一、
第二発明の構成においては、周方向に分散した複数の導
入部位から廃棄物を燃焼空間に供給する供給手段が備え
られ、供給手段による廃棄物の供給方向が、環状の燃焼
空間に旋回流を形成する向きに設定されていることが好
ましい。そして、このような構成の廃棄物溶融炉におい
て、廃棄物の供給方法として、複数の導入部位におい
て、燃焼空間の周方向で順次、廃棄物供給、廃棄物供給
停止を行い、燃焼空間に形成される旋回流の旋回を促進
もしくは抑制制御することが好ましい。そして、それら
の作用・効果は次の通りである。

【０００７】

【作用】先ず第一、第二の構成の廃棄物溶融炉において
は、下垂壁を設けることにより、或いは燃焼ガスの流れ
方向を制御することにより、燃焼室へ吹込まれた粉末状
廃棄物は下方に向けられ、充填層内部に浸入する。そし
て、充填層中央側での燃焼処理が促進され、充填層内で
の、その横断方向の温度分布が均一化される。又、燃焼
処理される廃棄物量が増加（ダスト飛散が減少する）
し、結果的に処理温度も上昇する。従って、従来のよう
にショートパスを起こして、廃棄物が燃焼空間から充填
層側壁近傍部を上昇する壁側吹抜けが防止される。一
方、環状の燃焼空間内の燃焼ガスは、この空間内におい
て充填層周りに旋回軌跡を描きながら充填層内に送りこ
まれることとなるが、下垂壁もしくは、これに相当する
流れ方向の制御により、燃焼空間での滞留時間を充分と
ることが可能となり、廃棄物のこの空間内での処理が従
来よりも促進される。結果、本願の廃棄物溶融炉におい
ては、可燃分の完全燃焼と燃焼による昇温が達成でき、
炉を所定の温度に容易に維持できるとともに、操業も安
定して行える。更に、前記燃焼ガスが斜め下向きの主流
に対する旋回成分を含んでいると、燃焼空間内での拡
散、混合を起こすことができる。ここで、廃棄物の導入
部位を一箇所に限定する場合は、吹き込み部（導入部
位）の耐火物の部分磨耗により燃焼空間形態等の不均一
化が起こる場合もある。このような不均一化が発生する
と、燃焼の不均一、溶融能力の低下等を誘起する場合も
ある。従って、吹き込み箇所を環状の燃焼空間の周方向
で複数個設け、分散させる構成が好ましい。さらに、廃
棄物の供給に当たって供給手段を作動させる場合に、各
導入部位において廃棄物の供給順、供給タイミング等を
制御する場合は、燃焼空間に形成される旋回流の状態を
容易に制御できる。そして、燃焼空間における廃棄物の
昇温、乾燥処理を促進したり、抑制したりして、この部
位の処理状態を炉全体の操業状況に則したものとするこ
とができ、全体として良好に処理を継続できる。

【０００８】

【発明の効果】従って、本願の廃棄物溶融炉において
は、廃棄物のショートパスが防止できる結果、廃棄物の
ダスト飛散量が減少する。更に、燃焼室内での燃焼が促
進され温度が高温になるとともに、炉内充填層温度の均
一化が達成され操業が安定した。上記のような諸要因か
ら、廃棄物の高温部での部分溶融や低温部でのダスト付
着によるブリッヂの発生が防止できるとともに、廃棄物
処理に伴う充填層を構成する材料である炭素系可燃物質
（例えばコークス）の燃費低減が図れた。さらに、独特
の供給構成を採用することにより、燃焼空間に於ける燃
焼を安定したものとすることができ、さらに、この空間
に於ける燃焼状態をも容易に制御できるようになった。

【０００９】

【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。図
１には、廃棄物溶融炉１の充填層であるコークス充填層
２近傍の断面図が示されている。図示するように、この
廃棄物溶融炉１は、概略縦型円筒形状のコークス充填層
２を備えており、このコークス充填層２には、その下部
位置に溶融スラグが出滓される出滓口３が備えられると
ともに、このコークス充填層２の上面よりも低い位置で
その横断方向外周部に、環状の燃焼空間４を備え、さら
に、このコークス充填層２の上部部位にフリーボード５
を備えて構成されている。そして、このコークス充填層
２に対して、これに一次空気を供給する一次空気供給ノ
ズル６と、前記フリーボード５の入口近傍位置に、この
部位に二次空気を供給する二次空気供給ノズル７とが備
えられている。

【００１０】次に、前記燃焼空間４について説明する
と、この燃焼空間４に対して、これに、廃棄物である汚
泥を粉末状で搬送空気により供給する廃棄物供給ノズル
４ａ、酸素含有ガスを吹込む酸素含有ガス供給ノズル４
ｂ、補助燃料を吹き込む補助燃料吹き込みノズル４ｃが
備えられている。従って、この燃焼空間４においては、
燃料の燃焼が起こっているとともに、この燃焼空間４に
送りこまれてくる粉末状の汚泥は、乾燥され、燃焼さ
れ、発生する燃焼ガスが、未燃物とともにコークス充填
層２周りに旋回した軌跡を描きながらコークス充填層２
内に送り込まれる。

【００１１】さらに、燃焼空間４とコークス充填層２の
境界位置に、燃焼空間４の上部側より下方に張り出し、
燃焼空間４側でコークス充填層２から離間するに伴って
上方に位置する傾斜面である下降案内面８ａを備えた、
耐火物製の下垂壁８が備えられている。従って、本願の
廃棄物溶融炉１においては、この下垂壁８を備えること
により、燃焼空間４内の燃焼ガスは、この下垂壁８を備
えない場合と比較して、コーク充填層２内への移流が遅
れる（旋回量が増加する）とともに、コークス充填層２
内への燃焼ガスの流れ方向が、斜め下向きに設定される
こととなる。

【００１２】さらに、燃焼空間４への廃棄物である汚
泥、酸素含有ガス、補助燃料の供給構造について説明す
る。図２に、この燃焼空間４位置におけるの横断面図が
示されている。図示するように、前述の廃棄物供給ノズ
ル４ａ、酸素含有ガス供給ノズル４ｂ、補助燃料吹き込
みノズル４ｃ（後者の二者は単一のノズルが共用されて
いる）を備えた供給装置４０が、環状の燃焼空間４の周
りに均等に４箇所、分散配置されており、これらの吹き
込み方向がそれぞれ環状の燃焼空間４の接線方向に設定
されている。結果、供給装置４０より供給される空気搬
送状態の汚泥、酸素含有ガス、補助燃料は、燃焼空間４
に一定方向（図示する例においては時計方向）の旋回流
Ｆを構成する。さて、これら供給装置４０に対して制御
装置４１が備えられており、各供給装置４０における供
給物（汚泥、酸素含有ガス、補助燃料ガス）の供給、供
給停止制御、あるいは供給量制御をおこなう構成が採用
されている。供給、供給停止制御に関しては、各供給装
置４０における吹き込みタイミングを制御することによ
り、燃焼空間４に形成される旋回流の旋回を促進もしく
は抑制制御できる。即ち、旋回を促進したい場合は、周
方向に沿った各供給装置４０からの吹き込みタイミング
を順次、早くするのであり、旋回を抑制したい場合は、
吹き込みを一部の供給装置４０に限定するとともに、吹
き込み速度を遅らせる等の操作をおこなうことにより、
この制御をおこなうことが可能となる。このような制御
は、各供給装置４０による供給量調節でも可能である。
従って、燃焼空間４、充填層２内での燃焼状況に応じ
て、燃焼空間４での処理を制御して、炉全体の操業状態
を良く制御された安定したものとすることができる。

【００１３】さらに、夫々の供給装置４０は、粉末状の
汚泥を対応する導入部位４２に導く第一導入路４３ａ
と、第一導入路４３ａの周部に形成され且つ酸素含有ガ
スもしくはこれと燃料ガスの混合した混合ガスを前記導
入部位４２の近傍に導く第二導入路４３ｂとを備えて構
成されている。そして、直線状の第一、第二導入路４３
ａ、４３ｂに対して、酸素含有ガスもしくは混合ガス
は、第二導入路４３ｂの基端側で、この導入路４３ｂに
直交する方向から供給され、この環状流路を螺旋軌跡を
描きながら流れる構成が採用されている。従って、各ノ
ズル４ａ，４ｂ，４ｃの先端側に位置する各導入部位４
２においては、酸素含有ガスもしくは混合ガスが汚泥搬
送流の周りで螺旋状の旋回流として供給される。よっ
て、燃焼空間４内での汚泥、酸素含有ガス（燃料ガスを
含む場合もある）は有効に、拡散、混合される。以上の
説明において、燃焼空間４に対して、この空間の周方向
に分散した複数の導入部位４２に、少なくとも廃棄物を
供給する系を、供給手段と称する。さらに、第二導入路
４３ｂ内に酸素含有ガス（燃料ガスを含む場合もある）
の螺旋渦流を形成する系を旋回供給手段と称する。

【００１４】以下、本願の廃棄物溶融炉１の働きについ
て説明する。コークス充填層２は充填層下部にある一時
空気吹込みノズル６より吹込まれた予熱された酸素含有
ガスとしての一次空気により燃焼され１５００〜１６０
０℃の高温に保持される。一方粉末状の廃棄物、例えば
汚泥等は乾燥後約１０％水分の状態で燃焼空間に設けら
れた廃棄物供給ノズル４ａより燃焼空間４に吹込まれ、
乾燥、燃焼、溶融されるとともに、コークス充填層２内
に送られて、未燃分もコークス充填層２で溶融されスラ
グとされ、出滓口３より排出される。ここで、燃焼溶融
をスムーズに行わせるためには、燃焼空間温度は１２０
０℃以上、コークス充填層温度は１４００〜１５００℃
以上に維持する必要があるのであるが、本願の廃棄物溶
融炉１においては、下垂壁８を設けることにより、燃焼
空間４室へ吹込まれた粉末状廃棄物及び酸素含有ガスは
下方に向けられコークス充填層２内部に浸入され、ショ
ートパスによる壁側吹抜けが防止できること等の理由か
ら、良好な操業状態が得られる。即ち、燃焼空間４での
滞留時間も充分となり、可燃分の完全燃焼と燃焼による
昇温が達成され、炉を所定の温度に維持でき、操業も安
定に行える。一方、従来技術のように、下垂壁８がない
場合は、粉末状ダストの燃焼空間内燃焼が充分おこなわ
れ難いため、廃棄物である汚泥等はダストとしてそのま
ま排ガスに飛散する。

【００１５】以下に、本願の発明の有用性に関する実験
データを図３とともに説明する。図３（イ）は、下垂壁
８を備えた構成の廃棄物溶融炉１の炉内温度分布を模式
的に示したものであり、図３（ロ）に示すものは下垂壁
を備えない従来型の廃棄物溶融炉のものである。夫々の
運転状況を以下に示す。運転状況比較テスト結果下垂壁有り下垂壁無し汚泥吹込み量ｋｇ／ｈ３０３０コークス量ｋｇ／ｈ１２２０ダスト飛散量ｇ／Ｎｍ³ ２．２６１次空気量Ｎｍ³／ｈ６２７０燃焼空間吹込み空気Ｎｍ³／ｈ６０９０以上の結果から明らかなように、下垂壁８を設けた場合
は、炉内温度の上昇、及び均一化が達成されるととも
に、同一の汚泥の処理に要するコークス量の大幅な減量
が達成され、ダスト飛散量も大幅に減少する。

【００１６】本願の廃棄物溶融炉の構成・作用は以上説
明したとおりであるが、出来る限り粉末状の廃棄物の周
辺壁ぎわでのダスト吹抜けを防ぎ層内へ送り込むため、
一般の溶融炉ではコークス充填層２を形成する場合に、
コークスを周辺部に厚く、中心部に薄くするような操
作、いわゆるコークスの層構造を変えることにより炉内
の流れを制御することも考えられるが、これは本願にお
いてはコークス充填層の厚みが薄いことから採用不可能
である。さらに、粉末状の廃棄物を炉中央側は送り込む
ために燃焼空間への吹き込み速度を上昇させると、充填
層の流動化が同様の理由から発生することとなるため、
この対策も採用できない。従って、本願においては、燃
焼空間４とコークス充填層２の間に下垂壁８を設け、燃
焼空間４に吹込まれた空気と粉末状の廃棄物がショート
パスして直ちに壁ぎわからフリーボード５に吹抜けるこ
とを防止しすることにより、上記のような顕著な効果を
得ることができた。

【００１７】〔別実施例〕上記の実施例においては、下
垂壁を縦断面視、下方向に張り出した三角形状のものと
したが、これは単なる下方に延出された縦断面視方形の
壁面としてもよい。要するに、燃焼空間４からコークス
充填層２内に導かれるガスが、コークス充填層２の側部
に直接移動し、燃焼されることなく、充填層を貫通して
排出されるのを回避できる構成であれば、いかなる構成
でもよい。さらに、この下垂壁８を実施例に示すよう
に、内部が充填された耐火物で構成するのみならず、中
空構造とし、この部位を水冷構造、ボイラー構造等によ
り構成してもよい。

【００１８】又、実施例ではコークスを使用する例を示
したが、これは炭素系可燃物質であればいかなるもので
もよい。

【００１９】処理対象物としては、汚泥の他、都市ご
み、各種産業廃棄物、又それらを脱水乾燥、焼却、破砕
処理等して得られた中間処理物等が対象となり、粉末状
で燃焼空間に吹き込めるものであれば、いかなるものも
対象となる。尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃棄物溶融炉の構成を示す図

【図２】燃焼空間位置に於ける廃棄物溶融炉の横断面図

【図３】炉内温度の比較結果を示す図

【符号の説明】

１廃棄物溶融炉２充填層４燃焼空間８下垂壁４２導入部位４３ａ第一導入路４３ｂ第二導入路Ｆ旋回流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市川宗春大阪府大阪市東成区中道１丁目４番２号大阪ガスエンジニアリング株式会社内 (72)発明者清水信東京都千代田区大手町二丁目２番１号石川島播磨重工業株式会社内 (72)発明者堀江徹男東京都千代田区大手町二丁目２番１号石川島播磨重工業株式会社内 (72)発明者坂部治信東京都千代田区大手町二丁目２番１号石川島播磨重工業株式会社内 (56)参考文献特開平４−28911（ＪＰ，Ａ) 特開平２−150611（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/24 F23G 5/00 115 F23G 5/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素系可燃物質で形成される充填層
（２）を備え、前記充填層（２）の上面よりも低い位置
で前記充填層（２）の横断方向の外周部に、前記充填層
（２）に連通する環状の燃焼空間（４）を備え、前記燃
焼空間（４）に廃棄物を粉末状で吹き込んで、前記燃焼
空間（４）及び前記充填層（２）において前記廃棄物を
燃焼させるとともに溶融スラグ化する廃棄物溶融炉であ
って、前記燃焼空間（４）と前記充填層（２）の境界位
置に、前記燃焼空間（４）の上部側より下方に張り出し
た下垂壁（８）を備えた廃棄物溶融炉。
【請求項２】炭素系可燃物質で形成される充填層
（２）を備え、前記充填層（２）の上面よりも低い位置
で前記充填層（２）の横断方向の外周部に、前記充填層
（２）に連通する環状の燃焼空間（４）を備え、前記燃
焼空間（４）に廃棄物を粉末状で吹き込んで、前記燃焼
空間（４）及び前記充填層（２）において前記廃棄物を
燃焼させるとともに溶融スラグ化する廃棄物溶融炉であ
って、前記燃焼空間（４）より前記充填層（２）へ移流
する燃焼ガスの流れ方向が、斜め下向きに設定され、前
記燃焼ガスが斜め下向きの主流に対する旋回成分を含ん
でいる廃棄物溶融炉。
【請求項３】周方向に分散した複数の導入部位（４
２）から気体搬送状態の前記廃棄物を前記燃焼空間
（４）に供給する供給手段が、前記燃焼空間（４）の周
部に備えられ、前記供給手段による前記廃棄物の供給方
向が、前記環状の燃焼空間（４）に旋回流（Ｆ）を形成
する向きに設定されている請求項１もしくは２記載の廃
棄物溶融炉。
【請求項４】前記供給手段が、前記廃棄物を前記導入
部位（４２）に導く第一導入路（４３ａ）を備えるとと
もに、前記第一導入路（４３ａ）の周部に形成され且つ
酸素含有ガスを前記導入部位（４２）の近傍に導く第二
導入路（４３ｂ）を備え、前記導入部位（４２）におい
て、前記酸素含有ガスを前記廃棄物の周りに螺旋状の旋
回流として供給する旋回供給手段が備えられている請求
項３記載の廃棄物溶融炉。
【請求項５】請求項３記載の廃棄物溶融炉に対する前
記廃棄物の供給方法であって、前記供給手段により、前
記複数の導入部位（４２）において、前記燃焼空間
（４）の周方向で順次、廃棄物供給、廃棄物供給停止を
行い、前記燃焼空間（４）に形成される旋回流（Ｆ）の
旋回を促進もしくは抑制制御する廃棄物の供給方法。