JP3343467B2

JP3343467B2 - 廃棄物の溶融炉

Info

Publication number: JP3343467B2
Application number: JP25375195A
Authority: JP
Inventors: 武古川; 直中村; 恒夫松平; 範一大谷; 康夫鈴木; 朋広吉田; 裕一山川
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: JPH0996410A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物の炉底に溜ま
った溶融物を連続して排出できるようにした溶融炉に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、廃棄物を熱分解する方式が多く提
案され、更に熱分解残渣を溶融し体積を減少しかつ有害
物を固化しようとする溶融炉が提案されている。この溶
融された溶融物（溶融スラグ及び溶融金属）を炉外へ排
出する手法として、大きく間欠法と連続法が提案されて
いる。

【０００３】間欠法しては、高炉と同じように、ある程
度溶融物が炉内に溜まった後に、ドリルや酸素ガス等で
炉底に孔をあけ出滓し、出し終ったら、マッドで孔を詰
めて閉孔する手法である。

【０００４】連続法としては、大きく溶融炉から直接排
出する手法（特開昭５５−１０２８１５、特開平６−１
１１３０）と保持炉を介して排出する手法（特開平２−
２９８７１７，特開昭５３−１０３１４，特開昭５３−
６２３７３）とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、直接排出す
る手法の特開昭５５−１０２８１５では、溶融状態にし
たものを、保持することなく、そのまま水封槽に落とす
ので、スラグの性状が悪い。また、特開平６−１１１３
０は炉底に孔をあけ、溶融物を出す方式であり、やはり
スラグが十分に結晶化できず、排出されてしまう問題が
あり、利用範囲が狭い。

【０００６】一方、保持炉を介して排出する手法の特開
平２−２９８７１７では、流し口に溶融物の流れを堰止
めるダムを有しており、多少の保持ができるため、スラ
グ性状には効果がある。しかし、大気への放熱で流し口
が閉塞する危険がある。

【０００７】また、特開昭５３−１０３１４では、保持
炉と溶融炉を別に設けるため、スラグの均質と調整が可
能である。しかし、別に設けるので、スペースに問題が
ある。また、出滓は間欠である。そして、溶融炉と保持
炉が別々なので、溶融炉の排出口の加熱に保持炉の熱が
寄与できない。

【０００８】また、特開昭５３−６２３７３では、燃焼
室からのスラグ出口の頂部を上に上げて、その周りにス
ラグプールを形成し、しばらくプールしてから出してい
る。また、その熱で排出口の詰りも防止している。しか
し、構造上、排出口の上には溶融前のものはおけないの
で、溶融炉に廃棄物を堆積させて溶かすものには利用で
きない。

【０００９】上記のように、溶融物の連続排出には閉塞
等種々の問題があり、実用されるに至っていない。本発
明は溶融物が連続的に排出できるようにした廃棄物の溶
融炉を提供することを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物の溶融炉
は、炉本体に塊状炭素物質と廃棄物の充填層を形成し、
該充填層内に高温空気を供給し、廃棄物をガス化及び燃
焼させ、不燃物を溶融して炉底に溜める廃棄物の溶融炉
において、炉本体底部と連通路を介して連通するように
前記炉本体に隣接して設けられた溶融物の保熱炉と、こ
の保熱炉に続いて前記炉本体外に設けられた溶融物の受
け取り設備と、溶融物を保熱炉から溶融物の受け取り設
備に排出する排出口と、バーナと誘導加熱装置のうち少
なくとも一つからなる、連通路と保熱炉と溶融物の排出
口を加熱する加熱手段と、保熱炉の炉内圧力調整装置と
を備え、前記保熱炉は炉本体頂部のフリーボード部と連
通するハウジング内に設けられ、前記炉内圧力調整装置
は、炉内圧力検出端と、目標値の設定部と制御部とから
なり、フリーボード部への通気抵抗の調節弁，外気への
放散弁，不活性ガスの吹き込み調節弁を制御して、保熱
炉の炉内圧力を、溶融物の取出し排出の操業に応じて所
定の値に調節するものであり、前記連通路の底面と保熱
炉の底面とが同じレベルにあり、連通路の断面は炉本体
に接続される入口部は狭く、保熱炉に接続される出口部
は上方に大きくなっていることを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、保熱炉が炉本体頂部と連通する気密
室内に設けられ、溶融物の受け取り設備が溶融物の水砕
化設備であるものである。また、加熱手段がバーナある
いは誘導加熱装置であるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の一例
を示す全体構成図である。炉本体１炉内に塊状炭素物質
であるコークスと廃棄物の充填層２を形成すると共に、
このコークス充填層内に主羽口５と副羽口６を介して高
温空気を供給し、溶融炉本体内に投入される廃棄物をガ
ス化及び燃焼させ、不燃物を溶融するようになってい
る。

【００１３】そして、ガス化した可燃性ガスについて
は、三段目の羽口７からの空気送風によって生成ガス温
度が調整される。溶融物である溶融金属４とスラグ３が
炉底に溜まり、この溶融金属４とスラグ３は連通路１１
を介して、炉本体１に隣接して設けられた保熱炉１２に
送られる。保熱炉１２から樋を介してオーバ・フローし
た溶融物は水封された水砕化設備２７により水砕にされ
る。

【００１４】保熱炉１２は密閉したハウジング２０内に
設けられ、このハウジング２０は連絡管２８を介して炉
頂部のフリーボード部９に連通している。そして、保熱
炉１２はバーナ２１により、また保熱炉からのオーバ・
フロー部である断面Ｖ字状の樋はバーナ２２により加熱
されるようになっている。この際、窒素雰囲気中で、酸
素比を０．５〜０．８程度とした還元燃焼を行う。これ
により、連通路１１のレンガの酸化消耗を防止する。

【００１５】また、保熱炉１２はバーナ方式で加熱する
他に、誘導加熱コイル２４により、誘導加熱されるよう
にもできる。この場合、溶融物中の溶融金属が加熱さ
れ、溶融物の温度を１５００°Ｃ以上に維持するように
している。

【００１６】また、２６は開孔機であり、初めて湯を通
す場合や、何らかの問題で連通路が閉じた場合に用いら
れる。次に、図２により、連通路１１の詳細について説
明する。

【００１７】連通路１１の底面と保熱炉１２の底面とが
同じレベルにあり、連通路１１の断面は炉本体１に接続
される入口部１１ａは狭くなっており、保熱炉１２に接
続される出口部１１ｂの方は上方に大きくなっている。

【００１８】この構成により、スラグに比べて重量の重
い炉底に溜まる溶融金属４が、連通路１１の底面と保熱
炉１２の底面に必ず存在するようになるので、誘導加熱
に適した構成となる。

【００１９】この場合の、誘導加熱コイル２５の配置状
態が図３に示され、連通路１１及び保熱炉１２を加熱す
るようになっている。また、バーナ２１，２２による加
熱状態が図４に示されている。

【００２０】なお、連通路の断面積が入口から出口に向
かって大きくなっており、管状になっている場合に比
べ、詰まりにくくなる。また、満一詰まった場合にも、
開孔しやすい。そして、入口部１１ａが狭くなっている
ので、塊状物が連通路１１に入らないようになってい
る。

【００２１】次に、溶融物を連続的に排出するための保
熱炉の設定条件について図５により説明する。溶融炉の
炉底にはメタルとスラグが溜まる。

【００２２】溶融炉の連通管の高さＸより下には常にメ
タルガある。溶融炉でできた残滓にはスラグ分と若干の
メタル分がある。残滓は溶融炉のＸレベルまで下がった
後に保熱炉に流れる。

【００２３】これは、溶融炉の上部から下部に流れる熱
流となり、溶融炉下部のメタルを凝固させない作用があ
る。溶融スラグレベルＹおよび廃棄物の層高Ｈは別の制
御により極力一定に保たれる。

【００２４】スラグ層の高さＹは、溶融状態によって変
化する。連通管１１からはメタル・スラグの混合物がＸ
レベルから保熱炉１２に流れる。

【００２５】保熱炉の流れはほぼ止まっているので、メ
タルとスラグは分離する。保熱炉の堰のレベルｂを越え
たスラグは連続的に排出される。堰の下には、スラグを
固める鑄滓機がある。これは外部から密閉されている。

【００２６】メタルレベルは別の出口から、例えば一日
一回排出される（間欠出湯）。保熱炉の上部はフリーボ
ード部と連通管２８で均圧しているので、比重の関係か
ら下式となる。

【００２７】ρＭ×ｂ＋ρＳ（ａ−ｂ）＝ρＭ×Ｘ＋ρ
Ｓ（Ｙ−Ｘ）＋ρＧ（Ｈ−Ｙ） ΔＰ＝ρＧ（Ｈ−Ｙ）は、ρＧが小さいので、比較的小
さい。このような位置ａに排出堰の高さを設け、スラグ
層の高さＹの目標を決め、層高Ｈを一定に保つような操
業をすることによって、連続的な出滓が可能となる。

【００２８】次に、これら装置を使った連続出滓の方法
について説明する。溶融炉の立ち上げ時、保熱炉と溶融
炉の底部連通管１１は、軽量の耐火物で詰められて閉じ
ている。

【００２９】保熱炉１２はガスバーナで予熱され、別に
投入したスラグを溶解させる。ガスバーナで発生したガ
スは、フリーボード部への連通管２８を通して溶融炉に
排出される。

【００３０】保熱炉１２には、保熱炉の炉内圧力調整装
置３２がある。この調整装置は炉内圧力検出端３１と、
目標値の設定部とからなり、フリーボード部への通気抵
抗の調節弁２９，外気への放散弁３０，不活性ガスの吹
き込み調節弁４１などを制御して、保熱炉の炉内圧力を
所定の値に調節する。

【００３１】溶融炉にコークスや廃棄物を投入し、羽口
から酸素富化空気を送風して、溶融炉内の温度を上げ
る。廃棄物を投入すると、廃棄物が高温のガスで熱分解
される。廃棄物から発生したガスは溶融炉上部の口から
排出されてガス処理装置に流れる。

【００３２】炉内部の圧力は、吹き込み流量と発生ガス
量およびガス処理装置側の吸引量によって決まる。通常
の炉内圧力はフリーボード部のゲージ圧力で概ね１００
０mmＨ₂ Ｏとする。

【００３３】廃棄物でガス化されない残った残滓は、溶
融状態で炉底に溜まり始める。溶融炉と保熱炉とが熱的
に安定した後、ガスバーナを止めて誘導加熱とする。保
熱炉からフリーボード部への連通管２８の弁２９を閉
じ、保熱炉の炉圧制御装置３２で保熱炉の炉内圧力を約
２０００mmＨ₂ Ｏに維持する。

【００３４】底部連通管１１を開口機２６で、開口す
る。保熱炉の炉圧制御装置を切り、保熱炉からフリーボ
ード部への連通管２８の弁２９を少しずつ明けて保熱炉
の炉内圧力を溶融炉の圧力に近づける。

【００３５】保熱炉の出滓口レベルｂは、溶融の目標ス
ラグレベルＹより低くなっている。溶融炉の残滓が溜ま
ってスラグのレベルが目標スラグレベル付近になると、
溶融炉の底部連通管１１を通って、残滓が保熱炉に流れ
る。

【００３６】残滓の主成分はスラグである。しかし、少
量のメタル分（廃棄物の種類によって変わるが、重量比
で約２０％）が混じっている。保熱炉は残滓中のメタル
分を、メタル・スラグの比重差で保熱炉の底部に溜め
る。

【００３７】保熱炉の上部に溜まったスラグは，炉内圧
力を下げ方向に調節することによって保熱炉の出滓口か
ら連続的に排出される。保熱炉の下部に溜まったメタル
は、定期的（廃棄物のメタル分量によるが、例えば一日
一回程度）にメタル口から出湯する。

【００３８】

【発明の効果】炉本体に隣接して保熱炉を設けたことに
より、この保熱炉が出滓量の変動に対するバッファとし
て機能し、また、保熱炉内の滓及び保熱炉の加熱装置に
より排出路の詰まりが防止でき、こうして溶融物を連続
的に排出することが可能となる。

【００３９】溶融炉でメタル・スラグが混じった液体が
保熱炉で分離される。こうして、メタル・スラグの分離
抽出が可能となる。また、メタルが多く溜まり、誘導加
熱の効率がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様の一例の全体構成を示す説
明図。

【図２】図１の要部の詳細を示す説明図。

【図３】誘導加熱状態の説明図。

【図４】ガス加熱状態の説明図。

【図５】スラグ・レベルと保熱炉堰高さとの関係を説明
するための図。

【符号の説明】

１…炉本体，２…コークス充填層，１１…連通路、１２
…保熱炉、２７…水砕化装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松平恒夫東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者大谷範一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者鈴木康夫東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者吉田朋広東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者山川裕一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開平６−193854（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−64699（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−102815（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−110808（ＪＰ，Ａ) 実開平５−34423（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/00 F23G 5/24 F23J 1/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炉本体に塊状炭素物質と廃棄物の充填層
を形成し、該充填層内に高温空気を供給し、廃棄物をガ
ス化及び燃焼させ、不燃物を溶融して炉底に溜める廃棄
物の溶融炉において、炉本体底部と連通路を介して連通するように前記炉本体
に隣接して設けられた溶融物の保熱炉と、この保熱炉に
続いて前記炉本体外に設けられた溶融物の受け取り設備
と、溶融物を保熱炉から溶融物の受け取り設備に排出す
る排出口と、バーナと誘導加熱装置のうち少なくとも一
つからなる、連通路と保熱炉と溶融物の排出口を加熱す
る加熱手段と、保熱炉の炉内圧力調整装置とを備え、前記保熱炉は炉本体頂部のフリーボード部と連通するハ
ウジング内に設けられ、前記炉内圧力調整装置は、炉内圧力検出端と、目標値の
設定部と制御部とからなり、フリーボード部への通気抵
抗の調節弁，外気への放散弁，不活性ガスの吹き込み調
節弁を制御して、保熱炉の炉内圧力を、溶融物の取出し
排出の操業に応じて所定の値に調節するものであり、前記連通路の底面と保熱炉の底面とが同じレベルにあ
り、連通路の断面は炉本体に接続される入口部は狭く、
保熱炉に接続される出口部は上方に大きくなっているこ
とを特徴とする廃棄物の溶融炉。