JP3417552B2 - 予燃焼器付き旋回溶融炉 - 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、予燃焼器付き旋回
溶融炉の予燃焼器に灰を投入する部分の機構に関し、特
に固体および液体燃料を使用する旋回溶融炉により灰を
溶解処理する技術分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体または液体燃料を用いる旋回溶融炉
は比較的小型の炉で単位容積あたりの熱負荷が非常に大
きく、炉内全体が非常な高温になるため、石炭燃焼灰や
ゴミ燃焼灰などを溶解しスラグ化処理する目的で使用す
ることができる。旋回溶融炉では、燃料の燃焼により炉
を加熱する過程で、バーナで燃焼しきれなかった微粉炭
などの固体燃料の未燃分や灰分は、炉内の高温雰囲気で
溶融して炉内の旋回流の遠心力で炉壁に押し付けられ
て、炉壁に溶融スラグのコーティング層を形成する。

【０００３】炉壁に溶融スラグコーティング層が形成さ
れている状態で、外部から燃焼灰を投入すると、残留す
る揮発分は炉内の高温雰囲気や炉壁のコーティング層の
熱で揮発して燃焼し、残存成分の灰分は溶融して旋回力
で炉壁に押し付けられてコーティング層に溶け込む。コ
ーティング層に過剰に堆積した溶融スラグは、旋回力で
炉壁に押し付けられながら搬送されてスラグ排出口から
炉外に排出する。旋回溶融炉は非常に熱負荷が高いた
め、微粉炭を燃料とした場合、灰の溶融温度にもよるが
投入石炭量に対して重量比で約３倍の石炭灰を、また約
５倍のゴミ灰を溶融することが可能である。

【０００４】予燃焼器を付設した旋回溶融炉では、図４
に示すように、旋回溶融炉本体旋回胴の接線方向に器軸
を有する予燃焼器を備え、予燃焼器の頂部中央には着火
昇温用の油バーナとその外周に形成された微粉炭バーナ
が、また、これらバーナの隣にパイロットバーナが設け
られ、灰の投入ノズルも微粉炭バーナーの近傍に設けら
れている。予燃焼器付き旋回溶融炉では、予燃焼器に燃
料を供給して燃焼させ、燃焼ガスを本体旋回溶融炉の接
線方向に吹き込んで旋回流を形成して、燃焼ガス中の灰
分を本体旋回胴の内壁に押し付けて溶融スラグコーティ
ング層を形成し、これをスラグ排出口に押し出して溶融
スラグとして取り出す。

【０００５】図４に示した従来の旋回溶融炉では、灰投
入ノズルを予燃焼器内に形成されるバーナーの火炎領域
より後方に設けるため、ノズル自身の冷却対策に特別な
配慮を必要としない。しかし、予燃焼器頂部に灰投入ノ
ズルを設けたときは、少量の灰を投入する間は問題がな
いが、微粉炭の２，３倍以上の大量の灰を処理する場合
には、バーナ近傍から集中的に灰が投入されるためバー
ナの保炎に影響し燃焼が不安定になったり、溶融能力が
不足して投入ノズルの対向位置の内壁部分に灰のデポジ
ットができたりして、最悪の場合には失火することがあ
る。このような状態では、炉内温度が低下するので投入
灰の溶融が困難になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、大量の灰を投入しても確実に溶融
スラグ化できる予燃焼器付き旋回溶融炉を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の予燃焼器付き旋回溶融炉の灰投入部構造
は、軸方向をほぼ水平にした本体旋回胴と、該本体旋回
胴の上側胴側部に設けられた開口に接続された予燃焼器
を備えて、予燃焼器からの火炎がっその開口を通って本
体旋回胴に流入して旋回流を形成し、本体旋回胴内で発
生する灰分を下流に押し流すようにした予燃焼器付き旋
回溶融炉において、本体旋回胴の前蓋のほぼ中央に灰投
入部を設けて本体旋回胴の中心軸付近に空気に搬送され
た灰を供給することを特徴とする。空気と共に炉内に吹
き込まれた灰は、炉内の高温雰囲気で昇温して、また旋
回流の遠心力により高温度の炉壁に付着して昇温して溶
融し、最終的にはスラグ流下口から流出する。本体旋回
胴内は最も盛んに燃焼していて火炎が安定しているの
で、多量の灰分が投入されても保炎を損ねず、安定した
燃焼と灰分の溶融を持続することができる。

【０００８】また、特に灰投入部に旋回器を設けた場合
は、灰分は本体旋回胴内の旋回流に巻き込まれて火炎中
の高温部分に滞留する時間が長くなるので、効率よく溶
融化して旋回胴内壁のコーティング層に溶け込み、排出
される。なお、旋回器を環状室の接線方向から灰と空気
を供給して環状室内に旋回流を形成させた上で環状室の
中心軸に設けた灰投入ノズルから本体旋回胴に供給する
ようにしたものは、可動部分を必要としない極く簡単な
構造でありながら、炉内で灰搬送気流を有効に旋回させ
ることができる。また、灰投入ノズルを水冷ジャケット
で保護したものは、灰分がノズル内で溶融しても、冷却
効果により剥離しやすく堆積しないので、投入口が塞が
り難く継続運転が可能である。

【０００９】このように、本発明の予燃焼器付き旋回溶
融炉を用いて燃焼灰やゴミ灰を溶融スラグ化処理をする
ようにすれば、灰の大量投入を安定的に行うことがで
き、灰投入ノズルを水冷ジャケット構造にして保護する
ため、安定的な耐久力を維持できる。また、水冷ジャケ
ット部を本体旋回胴の蓋板に着脱可能に取り付けておけ
ば、保守点検が格段に容易になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の
予燃焼器付き旋回溶融炉の実施例を示す断面図、図２は
その右側面図、図３は本実施例に使用する灰投入部の左
側面図である。本実施例の旋回溶融炉は、本体旋回胴１
と予燃焼器２からなり、本体旋回胴１の中心からずれた
位置で中心軸に垂直な方向に予燃焼器２の中心軸が来る
ように配置されている。

【００１１】予燃焼器２の頭頂部の中央には、油バーナ
２１と微粉炭バーナ２２設置され、その脇にパイロット
バーナ２３が設けられている。パイロットバーナ２３に
着火させて液体燃料を油バーナ２１に供給すると燃料に
引火して予燃焼器２内で燃焼し炉内温度が上昇する。微
粉炭バーナ２２は油バーナ２１を取り囲むように構成さ
れており、炉内がある程度高温になったところで微粉炭
バーナ２２に１次空気と微粉炭を供給すると、油バーナ
２１の炎に微粉炭燃料が引火する。その後油バーナ２１
の炎を消して後退させるが、微粉炭バーナ２２から供給
される微粉炭燃料は自己の火炎および高温になっている
炉壁により燃焼を維持して火炎を保持する。また、微粉
炭バーナ２２の外周に設けられた傾斜翼を備えた隙間か
ら２次空気が噴出して旋回流となって炉内の燃焼を補助
する。

【００１２】予燃焼器２下部は下に行くに従って狭くな
り、最後は本体旋回胴部１の上側胴側部に設けられた開
口１１に接続されていて、予燃焼器２内で生成した熱気
は、開口１１を通って本体旋回胴１に流入する。予燃焼
器２の中心軸は本体旋回胴１の中心とずれた位置にある
ため、流入した熱流は本体旋回胴１の中に旋回流を形成
し、火炎と炉壁の高温により生成する燃焼ガスを後段の
ボイラなどに搬送し、また、炉壁の炉内で発生する灰分
を遠心力で炉壁に押し付けながら下流に押し出す。炉壁
に押し付けられた灰分は溶融スラグコーティング層内に
溶け込み、徐々に搬送されてスラグ排出口１２から排除
される。

【００１３】本体旋回胴１の軸方向上流側端部には、蓋
板１３が取り付けられている。蓋板１３はジャケット構
造になっていて、冷却水を流通させて高熱から保護して
いる。また、蓋板１３には３次空気に灰を混ぜて炉内に
取り込むための灰投入部３が設けられている。灰投入部
３は、空気を取り込むダクト３１と、先端が円錐状にな
った突起３２と、突起３２を取り囲むように配置される
環状室３３と、突起３２の円錐部と所定の隙間をおいて
対向する円錐状の壁とさらに本体旋回胴１に案内する円
筒状通路からなる灰投入ノズル３４とから構成される。
ダクト３１は環状室３３の接線方向に中心軸が位置する
ように接続されている。

【００１４】旋回溶融炉の運転に必要とされる３次空気
に処理しようとする灰を混入してダクト３１から環状室
３３に供給する。他のボイラ等で発生した石炭灰や塵芥
処理場で発生したゴミ燃焼灰を混入することができる。
灰を含んだ３次空気は環状室３３内で旋回する気流とな
る。これらの灰、特に集塵機捕集灰などは極めて細かい
ため空気中に浮遊して沈降しにくい状態になっており、
環状室３３内の旋回流中にほぼ均質に分布する。環状室
３３内の旋回流は突起３２円錐部の隙間と灰投入ノズル
３４を通って本体旋回胴１内に流入する。３次空気は灰
投入ノズル３４内でも旋回運動を維持し、本体旋回胴１
内の燃焼ガス気流と同じ回転方向に旋回して混合する。

【００１５】３次空気に搬送された灰は、本体旋回胴１
内を高温の燃焼ガスに混ざって旋回する間に溶融して旋
回流の遠心力により炉壁に押し付けられて炉壁に形成さ
れた溶融スラグコーティング層に捕捉される。また、溶
融する前の灰も炉壁に押し付けられて溶融スラグコーテ
ィング層に溶け込んで溶融スラグになる。炉壁のコーテ
ィング層は、炉内の旋回流に押し流されて前進し、スラ
グ排出口１２から炉外のスラグ貯槽に流下して溶融スラ
グとして回収される。旋回溶融炉で生成する燃焼ガスは
本体旋回胴１の下流側端部からボイラ装置などに供給さ
れて利用される。

【００１６】本体旋回胴１は旋回溶融炉内でも最も高温
になる部分であり、多少の灰分が混入しても十分安定的
に溶融スラグ化することができる。さらに、旋回する燃
焼ガスと同じ方向に旋回する気流として灰を供給したと
きには、高温燃焼ガスと接触する時間を十分長くするこ
とができるので、さらに効率的に溶融スラグ化すること
ができる。なお、灰投入ノズル３４は旋回溶融炉の高熱
にさらされるので、水冷ジャケット３５により保護して
いる。また、高温のため開口部位置で灰が溶融すること
があっても、冷却されているため固くなって剥離しやす
くなるため、成長して開口部を塞ぐようなことが少な
く、運転が容易である。さらに、水冷ジャケット３５を
含めた灰投入部３は、本体旋回胴１から切り離し可能な
独立構造として、容易に保全作業ができるように配慮さ
れている。

【００１７】本実施例の灰供給構造は、灰を火炎が発達
していないバーナ部３の頭頂部から一挙に供給するのと
比較して、より高温で安定した燃焼を維持している本体
旋回胴１内に供給するようにしたため、微粉炭バーナの
保炎に大きな影響を与えることなく、大量の灰を投入す
ることができる。また、灰を予燃焼器２に供給しないの
で、予燃焼器２の内壁に灰がデポジットして炉内が低温
になる心配がない。熱により破損することが防げる。な
お、本実施例では灰投入部に、環状室を用いて旋回させ
る方式の旋回器を用いたが、管路中にスワーリング翼を
設けて気流に旋回運動を与えるようにしたものなど他の
方式のものを用いても良いことは言うまでもない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の旋回溶融炉
は最も高温な部位に灰を供給して溶融スラグ化するので
効率良く灰分の処理が行える。また、灰投入部分の構造
は安定的な耐久力を持ち保全も容易であり、ボイラの灰
処理やゴミ灰などを経済的に能率よく処理することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の予燃焼器付き旋回溶融炉の実施例を示
す断面図である。

【図２】図１の右側面図である。

【図３】図１の灰投入部を示す左側面図である。

【図４】従来の予燃焼器付き旋回溶融炉の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 本体旋回胴 ２ 予燃焼器 ３ 灰投入部 １１ 開口 １２ スラグ排出口 １３ 蓋板 ２１ 油バーナ３２ ２２ 微粉炭バーナ ２３ パイロットバーナ ３１ ダクト ３２ 突起 ３３ 環状室 ３４ 灰投入ノズル ３５ 水冷ジャケット

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−173933（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−243337（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−26629（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−37201（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−243044（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23J 1/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向をほぼ水平にした本体旋回胴と、
   該本体旋回胴の上側胴側部に設けられた開口に接続され
   た予燃焼器を備えて、該予燃焼器からの火炎が前記開口
   を通って前記本体旋回胴に流入して旋回流を形成し、該
   本体旋回胴内で発生する灰分を下流に押し流すようにし
   た予燃焼器付き旋回溶融炉において、該本体旋回胴の軸
   方向上流側端面に取り付けた蓋板のほぼ中央に灰投入部
   を設けて該本体旋回胴の中心軸付近に空気に搬送された
   灰を供給することを特徴とする予燃焼器付き旋回溶融
   炉。
2. 【請求項２】 前記灰投入部が前記本体旋回胴内におけ
   る旋回流と同じ方向に空気を旋回させる旋回器を備える
   ものであることを特徴とする請求項１記載の予燃焼器付
   き旋回溶融炉。
3. 【請求項３】 前記旋回器が突起の周囲に環状室を設け
   たもので、接線方向から空気を送入して該環状室内に旋
   回流を形成し、該旋回流の一部を中心軸に沿って設けら
   れた灰投入ノズルを通して前記本体旋回胴内に供給する
   ことを特徴とする請求項２記載の予燃焼器付き旋回溶融
   炉。
4. 【請求項４】 前記灰投入ノズルは水冷ジャケットに保
   護されていることを特徴とする請求項３記載の予燃焼器
   付き旋回溶融炉。
5. 【請求項５】 前記水冷ジャケットは前記本体旋回胴の
   蓋板に着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求
   項４記載の予燃焼器付き旋回溶融炉。