JP3286287B2 - シャフト型熱分解溶融炉におけるプッシャ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミ等の処理
技術において、特に、ゴミの熱分解と溶融化を同じ炉内
で行わせるようにしたシャフト型熱分解溶融炉におい
て、主に、ゴミの解きほぐしに使用するプッシャ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】シャフト型熱分解溶融炉は、炉の上部か
らゴミを投入し、炉底部から支燃ガス（酸素）を供給し
て、投入したゴミを上層の乾燥域から中層の熱分解域を
経て下層の溶融域で溶融して取り出すように構成されて
いる。従って、この熱分解溶融炉では、ゴミの熱分解と
溶融とを同一の炉内で行うことから、設備コスト、ラン
ニングコストの面で有利になるという利点がある。

【０００３】シャフト型熱分解溶融炉でのゴミの移動
は、ゴミの自重によって下方にずり落ちる、いわゆる棚
落ち現象によるもので、このため、炉内では、ゴミの片
寄り、架橋現象（ブリッジ）が起きやすい状況にある。
このように、炉内にゴミの片寄りやブリッジが生じる
と、堆積したゴミの中央部が窪んだ中凹み状態になり、
炉中央部と炉壁部とで熱分解反応にムラが生じることに
なるし、ブリッジの急激な崩落によって、酸素との接触
が一挙に増大し、急激な燃焼が発生して定常運転に支障
をきたすことになる。

【０００４】又、シャフト型熱分解溶融炉においては、
炉底部から供給された支燃ガス（酸素）によって燃焼溶
融が進行するため、下層の溶融域では高温になり、ここ
からの熱流によって熱分解域で熱分解（炭化）が行わ
れ、ここで発生した乾留ガスが上に向けて流動し、乾燥
域のゴミを乾燥しながら次の二次処理装置に導入されて
いくことになる。この熱流は、本来は炉内を満遍なく上
に向けて流動していき、上層のゴミを均一に乾燥させて
いくのが好ましいが、堆積したゴミの状態等によって偏
った状態で流動し、ゴミ層中に局部的に吹き抜け穴が生
じてしまう。

【０００５】このように、吹き抜け穴が生じると、ここ
を通して熱流が吹き抜けてしまうため、各領域での反応
が不十分になるし、投入されたゴミが乾燥域で十分に乾
燥されないまま吹き抜け穴を通して高温の溶融域に落下
してしまう。これにより、溶融域の温度低下を招き、
又、ゴミに含まれた水分が溶融域で一気にガス（水蒸
気）化し、炉圧を変動させて各領域での反応に影響を及
ぼすことになる。特に、吹き抜け穴を通して支燃ガス
（酸素）が逃げると共に、熱流がゴミと十分に熱交換し
ないため、ゴミ処理量に対する酸素消費量が増加し、ラ
ンニングコストの負担増加を招くことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなゴミの片寄
りやブリッジ、それに吹き抜け穴を解消する目的で、従
来、炉内にプッシャ棒を進退させるようにしたものを提
案した。しかしながら、このプッシャ棒は単体の棒状ロ
ッドであるため、このプッシャ棒の作動線上やその周辺
にゴミがある場合にのみゴミを突き崩すことができる
が、プッシャ棒から外れた位置のゴミに対しては、これ
を突き崩すことができず、炉全体に及ぶゴミの解きほぐ
しができるまでには至っていないという問題を残してい
た。

【０００７】本発明は、上記したような従来の問題を解
決するためになされたもので、ゴミの片寄りやブリッ
ジ、それに吹き抜け穴により生じる不具合を防止するこ
とを目的とし、炉全体に及ぶゴミの解きほぐしができる
ようにしたシャフト型熱分解溶融炉におけるプッシャ装
置を提供することを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のシャフト型熱分解溶融炉におけるプッシ
ャ装置は、炉上部からゴミを投入し、炉底部から支燃ガ
スを供給して、投入したゴミを上層の乾燥域から中層の
熱分解域を経て下層の溶融域で溶融して取り出すように
したシャフト型熱分解溶融炉において、炉横断面方向に
幅広く形成した板状ロッド３０を備えた３体の板状プッ
シャ３ａ，３ｂ，３ｃが、熱分解域の炉内ゴミ層を挟ん
で周方向に１２０度の間隔で対向配置されると共に炉内
ゴミ層中に進退可能に設けられ、前記３体の板状プッシ
ャ３ａ，３ｂ，３ｃよりも下方の炉壁面に、前記各板状
プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃに対応する温度検出手段３５
ａ，３５ｂ，３５ｃが設けられ、前記温度検出手段３５
ａによる検出温度が予め設定した温度以上になると前記
板状プッシャ３ａが自動的に進退作動し、前記温度検出
手段３５ｂによる検出温 度が設定温度以上になると前記
板状プッシャ３ｂが自動的に進退作動し、前記温度検出
手段３５ｃによる検出温度が設定温度以上になると前記
板状プッシャ３ｃが自動的に進退作動するように構成し
た。

【０００９】従って、このプッシャ装置では、炉断面方
向に幅広く形成した板状ロッド３０を備えた板状プッシ
ャ３ａ，３ｂ，３ｃが設けられているため、単体の棒状
ロッドに比べて広い範囲でゴミを突き崩すことができ
る。

【００１０】又、周方向に１２０度の間隔で対向配置し
た３体の板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃによって炉横断
面の全体に板状ロッドを行き届かせることができるた
め、炉全体に及ぶゴミの解きほぐしが可能になり、ゴミ
の片寄りやブリッジ、それに吹き抜け穴により生じる不
具合を確実に防止することができる。

【００１１】又、本発明のプッシャ装置では、吹き抜け
穴によるガスの偏流が生じると、その部分の温度が上昇
していくため、これを温度検出手段３５ａ，３５ｂ，３
５ｃによって検出し、その検出温度があらかじめ設定し
た設定温度以上になると、それが吹き抜け穴の存在を示
す指標となるため、これを基に前記温度検出手段３５
ａ，３５ｂ，３５ｃに対応する板状プッシャ３ａ，３
ｂ，３ｃの板状ロッド３０を進退作動させれば、吹き抜
け穴を適格に自動的に解消させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は実施の１形態に係るシャフト型
熱分解溶融炉の全体を示す断面図、図２はこのシャフト
型熱分解溶融炉に設けたプッシャ装置の平面図、図３は
このシャフト型熱分解溶融炉に設けたゴミ受けゲート装
置の平面図である。

【００１３】このシャフト型熱分解溶融炉１は、炉上部
に設けた給塵装置２０からゴミを投入し、炉底部に設け
たガス供給ノズル２１から支燃ガス（酸素）を供給し
て、投入したゴミを上層の乾燥域Ａから中層の熱分解域
Ｂを経て下層の溶融域Ｃで溶融して取り出すようになっ
ている。

【００１４】そして、炉壁１０の外周面には、プッシャ
装置Ｘ１を構成する３体の板状プッシャ３ａ，３ｂ，３
ｃが熱分解域Ｂの炉内ゴミ層を挟んで周方向に１２０度
の間隔で対向するように配設されている。この板状プッ
シャ３ａ，３ｂ，３ｃは、２本の板状ロッド３０，３０
が炉横断面方向に間隔を保持して連結されたものであ
る。この場合、炉壁１０の外周面に固定したフレーム３
１に左右のガイドレール３２，３２が炉１を横断する方
向に取り付けられ、この両ガイドレール３２，３２間に
渡した連結バー３３に両板状ロッド３０，３０の基端が
固定され、この連結バー３３をシリンダ３４により往復
摺動させることにより、板状ロッド３０，３０が炉壁１
０に形成した横穴１１，１１を通して熱分解域Ｂにおい
てゴミ層中に進退するようになっている。尚、板状ロッ
ド３０，３０の先端面は炉壁１０に沿って湾曲状に揃う
ように形成されている。

【００１５】また、前記板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃ
の作動手段となる各シリンダ３４は、制御装置６によっ
て独立して作動するように制御されている。この制御装
置６には、板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃより下方の炉
壁１０に、温度検出手段としての３個の温度計（温度検
出手段）３５ａ，３５ｂ，３５ｃが各板状プッシャ３
ａ，３ｂ，３ｃにそれぞれ対応するように設けられ、こ
の温度計（温度検出手段）３５ａ，３５ｂ，３５ｃが設
定温度以上を一定時間以上検出すると、それに対向する
板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃの板状ロッド３０が進退
作動するようになっている。即ち、吹き抜け穴によるガ
スの偏流が生じると、その部分の温度が上昇していく。
例えば、一方の温度計（温度検出手段）３５ａによる検
出温度があらかじめ設定した設定温度以上になると、こ
の温度計（温度検出手段）３５ａの周囲において吹き抜
け穴が発生したことが推測され、これに対応して、制御
装置６からの指令で板状プッシャ３ａの板状ロッド３０
が自動的に進退作動し、吹き抜け穴を解消させる。尚、
同様に、他の温度計（温度検出手段）３５ｂによる検出
温度が設定温度以上になると、板状プッシャ３ｂの板状
ロッド３０が自動的に進退作動し、温度計（温度検出手
段）３５ｃによる検出温度が設定温度以上になると、板
状プッシャ３ｃの板状ロッド３０が自動的に進退作動す
るようになっている。

【００１６】従って、このプッシャ装置Ｘ１では、炉断
面方向に幅広く形成した板状ロッド３０を備えた板状プ
ッシャ３ａ，３ｂ，３ｃが設けられているため、単体の
棒状ロッドに比べて広い範囲でゴミを突き崩すことがで
きる。

【００１７】又、３体の板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃ
を、炉内ゴミ層を挟んで対向するように配設して、この
３体の板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃによって炉横断面
の全体に板状ロッド３０を行き届かせることができるた
め、炉１の全体に及ぶゴミの解きほぐしが可能になり、
ゴミの片寄りやブリッジ、それに吹き抜け穴により生じ
る不具合を確実に防止することができる。

【００１８】吹き抜け穴によるガスの偏流が生じると、
その部分の温度が上昇していくことになるが、その温度
上昇を温度計（温度検出手段）３５ａ，３５ｂ，３５ｃ
によって検出し、検出温度があらかじめ設定した設定温
度以上になると、板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃの板状
ロッド３０が進退作動する。即ち、温度計（温度検出手
段）３５ａ，３５ｂ，３５ｃによる検出温度が設定温度
以上になると、それが吹き抜け穴の存在を示す指標とな
るもので、これを基に対応する板状プッシャ３ａ，３
ｂ，３ｃの板状ロッド３０が進退作動するため、吹き抜
け穴を自動的に解消させることができる。

【００１９】又、この実施の態様では、板状プッシャ３
ａ，３ｂ，３ｃによるプッシャ装置Ｘ１の上方に、ゴミ
受けゲート装置Ｙが設けられている。このゴミ受けゲー
ト装置Ｙは、乾燥域Ａの上部において、相対向するよう
に２体の櫛状ゲート４，４が配設されている。この櫛状
ゲート４は、複数本のロッド４０が間隔を保持して櫛状
に連結されたものである。この場合、炉壁１０の外周面
に固定したフレーム１２に左右のガイドレール４１，４
１が炉１を横断する方向に取り付けられ、この両ガイド
レール４１，４１間に渡した連結バー４２にロッド４０
の基端が固定され、この連結バー４２をシリンダ４３に
より往復摺動させることにより、各ロッド４０が炉壁１
０に形成した横穴１３を通して乾燥域Ａの上部において
進退するようになっている。尚、各ロッド４０は、先端
面が直線状に揃うように同一長さに設定されると共に、
両櫛状ゲート４に設けられたロッド４０の先端部同士が
互いにロッド４０，４０間の間隔内に入り込むようにな
っている。

【００２０】この櫛状ゲート４，４が炉１内に進出する
と、乾燥域Ａの上部において各ロッド４０が棚状にゲー
トを形成し、これより上のゴミを受け止めることにな
る。この状態では、燃焼の進行にかかわらず櫛状ゲート
４，４上にゴミが堆積したまま残ることから、その堆積
したゴミに対して下からの熱流を満遍なく接触させて乾
燥を促進させることができる。又、櫛状ゲート４，４上
に堆積したゴミが下からの熱流に対して通風抵抗になる
ため、熱流が櫛状ゲート４，４より下方に充満し、その
域のゴミ層中に熱流が十分に浸透して熱分解及び乾燥を
促進させることができる。

【００２１】また、前記両櫛状ゲート４，４の作動手段
となるシリンダ４３，４３は、制御装置５によってその
作動が制御される。この制御装置５には、炉１内のゴミ
レベルを検出するマイクロウエーブレベル計５０、及び
ゴミ層通過中のガス圧とゴミ層通過後のガス圧との差を
検出する差圧検出計５１ａ，５１ｂ、及び櫛状ゲート
４，４の下方の炉内温度を検出する温度計５２が設けら
れている。

【００２２】ゴミが炉内に溜まり過ぎると、そのゴミの
重量による圧力で熱流の流れが遮られ、ゴミに対して熱
流を接触させることができず、ゴミの熱分解及び乾燥が
不十分になる。従って、レベル検出計５０が設定レベル
を検出すると、制御装置５からの指示で櫛状ゲート４，
４が炉１内に進入し、以後は、ゴミが両櫛状ゲート４，
４上に堆積し、設定上限レベルになると、給塵装置から
の給塵が停止し、ゴミは両櫛状ゲート４，４上に堆積し
たままになる。これにより、ゴミの重量による圧力を抑
制し、同時に吹き抜け穴による熱流の逃げを通風抵抗に
よって防止することができ、櫛状ゲート４上のゴミに対
しても、また、櫛状ゲート４より下のゴミに対しても熱
流を十分に浸透させて、ゴミの熱分解及び乾燥を十分に
行わせることができる。

【００２３】また、両櫛状ゲート４，４の下方における
ゴミのレベルが低下しすぎると、ゴミの処理効率が低下
するし、下方のゴミ層に吹き抜け穴が生じると、熱流が
逃げる状態になり、これも同様に、ゴミに対して熱流を
接触させることができず、ゴミの熱分解及び乾燥が不十
分になる。従って、櫛状ゲート４，４を退出させて、櫛
状ゲート４，４上に堆積したゴミを落下させて、ゴミを
供給し、又、吹き抜け穴が生じた場合には、上からゴミ
を落下させて吹き抜け穴を埋める必要がある。この場
合、この櫛状ゲート４，４の下方におけるゴミのレベル
は、レベル検出計５０による検出ができないため、差圧
検出計５１ａ，５１ｂ又は温度計５２によって炉内の燃
焼状態を把握して、ゴミのレベル低下及び熱流の吹き抜
けを認識できるようにしている。

【００２４】即ち、差圧検出計５１ａ，５１ｂで設定差
圧以下を検出すると、制御装置５からの指示で両櫛状ゲ
ート４，４が炉１内から同時に退出して、櫛状ゲート
４，４上に堆積したゴミを落下させる。又、同様に、温
度計５２が設定温度以上を検出した場合も、制御部５２
からの指示で両櫛状ゲート４，４が炉１内から同時に退
出して櫛状ゲート４，４上に堆積したゴミを落下させ、
ゴミ層上にゴミを供給させるようになっている。

【００２５】尚、両櫛状ゲート４，４に設けられたロッ
ド４０，４０の先端部同士が互いにロッド４０，４０間
の間隔内に入り込む状態に進出するため、両櫛状ゲート
４，４上にゴミを確実に受け止めることができるし、
又、両櫛状ゲート４，４の退出は同時に行われるため、
両櫛状ゲート４，４上に受け止められたゴミを炉中央に
落下させることができ、ゴミの片寄りを防止することが
できる。又、この両櫛状ゲート４，４は、ゴミの受け止
め機能に加えて、ゴミを炉内中央部に押しやることか
ら、ゴミの片寄りやブリッジ、それに吹き抜け穴を解消
させる機能も有している。

【００２６】又、この実施の態様では、乾燥域Ａの上部
に絞り内径を熱分解域Ｂにおける炉内径よりも小径にし
た絞り部Ｚが形成されている。

【００２７】このシャフト型熱分解溶融炉１では、炉１
内に堆積したゴミは、炉底部においてガス供給ノズル２
１から供給される支燃ガス（酸素）によって燃焼溶融し
ていく。この場合、下層の溶融域Ｃでは酸素の直接供給
によって高温になり、ここからの熱流によって熱分解域
Ｂで熱分解（炭化）が行われ、ここで発生した乾留ガス
が上に向けて流動し、乾燥域Ａのゴミを乾燥しながら生
成ガス排気口２２から次の二次処理装置に導入されてい
く。そして前記溶融域Ｃでは、熱分解域Ｂで生じた熱分
解成分のチャーと反応し、これが高温で溶融され、溶融
されたスラグ湯は、下部シュート１７によって冷却槽
（図示せず）に落し込まれ、急冷と同時に粒状になり排
出される。このように、炉底部から供給された支燃ガス
（酸素）によって燃焼溶融が進行していくと、下層の溶
融域Ｃからの熱により熱分解域Ｂでゴミが熱分解され、
乾燥域Ａでゴミが乾燥される。このとき、絞り部Ｚは、
その絞り内径が炉内径よりも小径に形成されているた
め、下からの熱流が小径の絞り部Ｚ、即ち、狭い空間に
集中する。

【００２８】このようにして絞り部Ｚによって熱流が狭
い空間に集中するため、乾燥域Ａの内圧が上昇して熱流
がゴミの中を均一に通り、熱流と未乾燥のゴミが確実に
接触し、熱流とゴミとの熱交換が十分に促されてゴミを
ムラなく確実に乾燥させることができるし、ゴミ下降の
不均一性をなくすことができる。これにより、吹き抜け
穴が解消され、未乾燥ゴミが吹き抜け穴を通して溶融域
Ｃに落下するのを防止できると共に、吹き抜け穴を通し
て溶融域Ｃにゴミが落下したとしても、乾燥域Ａでゴミ
が十分に乾燥されているため、溶融域Ｃの温度低下や急
激なガス（水蒸気）化を防止することができる。又、吹
き抜け穴が解消されるので、溶融域Ｃから吹き抜け穴を
通して逃げる酸素の消費を防ぐと同時に、吹き抜け穴が
塞がれることで溶融域Ｃでの酸素とチャー（灰分を含ん
だ炭素分）との反応が効率よく行われ、少ない酸素消費
量で効率よく燃焼溶融させることができる。

【００２９】また、熱分解域Ｂでは溶融域Ｃからの熱流
によってゴミが熱分解されるが、乾燥域Ａに絞り部Ｚが
形成されているため、この絞り部Ｚが熱分解域Ｂを通過
する熱流の抵抗になり、特に、炉壁１０部分を通って上
に逃げる熱流を遮ることから、この炉壁１０部分に対し
ても十分に熱流が行き渡り、熱流が熱分解域Ｂの全体に
浸透した状態になる。このように、溶融域Ｃからの熱流
が炉壁１０部分に対しても十分に行き届いた状態で熱分
解域Ｂの全体にムラなく充満するため、この熱分解域Ｂ
におけるゴミの熱分解を全体に亘って確実に行わせるこ
とができる。

【００３０】なお、この実施の形態では、絞り部Ｚの上
方にゴミ受けゲート装置Ｙを設けており、これにより、
絞り部Ｚの上面段部１４に堆積するゴミをゴミ受けゲー
ト装置Ｙの櫛状ゲート４，４によって上面段部１４から
炉中央に押し落すことができる。

【００３１】以上、本発明の実施の形態を図面により説
明したが、具体的な構成は、これに限定されることはな
い。例えば、板状プッシャを構成する板状ロッドの本数
は、１本又は複数本にすることができ、炉内径やプッシ
ャ径、それに、ロッドの間隔を考慮し、熱流の通過を妨
げることなく、ゴミの解きほぐし作用が得られるように
設計する。又、実施の形態では、プッシャ装置に加え
て、ゴミ受けゲート装置および絞り部を設けた例で説明
したが、このゴミ受けゲート装置および絞り部は、必ず
しも必要でなく、ただ、これらを設けることによって、
ゴミの乾燥及び熱分解をより一層効果的に行うことがで
きる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシャフト
型熱分解溶融炉におけるプッシャ装置にあっては、板状
プッシャが設けられているため、単体の棒状ロッドに比
べて広い範囲でゴミを突き崩すことができる。

【００３３】又、３体の板状プッシャを、炉内ゴミ層を
挟んで対向するように配置しているため、炉横断面の全
体にロッドを行き届かせることができ、炉全体に及ぶゴ
ミの解きほぐしが可能になって、ゴミの片寄りやブリッ
ジ、それに吹き抜け穴により生じる不具合を確実に防止
することができる。

【００３４】又、温度検出手段３５ａ，３５ｂ，３５ｃ
を設けているため、対応する板状プッシャ３ａ，３ｂ，
３ｃの進退作動を炉内温度に応じて制御することがで
き、吹き抜け穴を自動的に解消させることができる。

【００３５】以上のように、本発明によれば、ゴミの片
寄りやブリッジ、それに吹き抜け穴を解消できるため、
ゴミの乾燥及び熱分解（炭化）を促進させることができ
るし、吹き抜け穴を通して逃げる酸素の消費を防ぐと同
時に、吹き抜け穴が塞がれることで溶融域での酸素とチ
ャーとの反応が効率よく行われ、少ない酸素消費量でラ
ンニングコストを大幅に低減しながら効率よく燃焼溶融
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の１形態に係るシャフト型熱分解溶融炉の
全体を示す断面図である。

【図２】このシャフト型熱分解溶融炉に設けたプッシャ
装置の平面図である。

【図３】このシャフト型熱分解溶融炉に設けたゴミ受け
ゲート装置の平面図である。

【符号の説明】

１ シャフト型熱分解溶融炉 ３ａ 板状プッシャ ３ｂ 板状プッシャ ３ｃ 板状プッシャ ３０ 板状ロッド ３５ａ 温度計（温度検出手段） ３５ｂ 温度計（温度検出手段） ３５ｃ 温度計（温度検出手段） ６ 制御装置 Ａ 乾燥域 Ｂ 熱分解域 Ｃ 溶融域 Ｘ１ プッシャ装置 Ｙ ゴミ受けゲート装置 Ｚ 絞り部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２７Ｄ 3/14 Ｆ２７Ｄ 3/14 Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/44 F23G 5/24 F23G 5/50 F27B 1/21 F27D 3/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉上部からゴミを投入し、炉底部から支
   燃ガスを供給して、投入したゴミを上層の乾燥域から中
   層の熱分解域を経て下層の溶融域で溶融して取り出すよ
   うにしたシャフト型熱分解溶融炉において、 炉横断面方向に幅広く形成した板状ロッド３０を備えた
   ３体の板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃが、熱分解域の炉
   内ゴミ層を挟んで周方向に１２０度の間隔で対向配置さ
   れると共に炉内ゴミ層中に進退可能に設けられ、 前記３体の板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃよりも下方の
   炉壁面に、前記各板状プッシャ３ａ，３ｂ，３ｃに対応
   する温度検出手段３５ａ，３５ｂ，３５ｃが設けられ、 前記温度検出手段３５ａによる検出温度が予め設定した
   温度以上になると前記板状プッシャ３ａが自動的に進退
   作動し、前記温度検出手段３５ｂによる検出温度が設定
   温度以上になると前記板状プッシャ３ｂが自動的に進退
   作動し、前記温度検出手段３５ｃによる検出温度が設定
   温度以上になると前記板状プッシャ３ｃが自動的に進退
   作動するようにした ことを特徴としたシャフト型熱分解
   溶融炉におけるプッシャ装置。