JP3643766B2

JP3643766B2 - 排ガスダクトの閉塞防止装置

Info

Publication number: JP3643766B2
Application number: JP2000314582A
Authority: JP
Inventors: 健太郎佐伯; 彰野間; 敬太井上; 鉄雄佐藤; 稔池
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2020-10-16
Also published as: JP2002122321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥、都市ごみ及び産業廃棄物等の焼却灰を溶融する灰溶融炉等で発生した排ガスを下流側の排ガス処理設備に導く排ガスダクトの閉塞防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、下水汚泥、都市ごみ及び産業廃棄物等の焼却灰は、その資源化、減容化及び無害化を図るために、例えば、図３に示すようなプラズマアーク式灰溶融炉５１によって溶融され、スラグとして取り出されている。
すなわち、このような灰溶融炉５１を使用して炉本体５２内で焼却灰を溶融するには、ごみ焼却炉から排出された焼却灰を乾式灰出装置よりスクリーン、灰コンベヤ、計量器及び灰供給コンベヤ等の前処理系を経て、灰供給ホッパ５３から炉本体５２内に投入し、投入された焼却灰をプラズマ電極５４の高温プラズマで溶融する。この灰溶融炉５１で生成された溶融スラグ５５は、出滓口５６から出滓樋５７を通って排出され、排出コンベヤ５８などを介してスラグ排出系に導かれ、種々の利用に供されている。
【０００３】
また、灰溶融炉５１の炉本体５２内で発生した排ガス５９は、図３に示すように、排ガスダクト６０より二次燃焼室６１を経て、下流側のガス冷却塔６２、バグフィルタ６３、洗煙塔６４及び煙突６５などからなる排ガス処理設備に導かれるようになっている。なお、二次燃焼室６１には燃焼空気ファンより空気が送給され、バグフィルタ６３は図外の溶融飛灰処理装置等に接続されている。
【０００４】
ところで、灰溶融炉５１の炉本体５２から排ガス処理設備に導かれる排ガス５９の温度は１０００〜１３００度であり、排ガス５９中の溶融飛灰に含まれる溶融塩は、８００度以上の温度或いは３００度以下の温度に保たれているならば、排出の途中で排ガスダクト６０などの壁面に付着したり、堆積したりすることがない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の灰溶融炉５１の排ガス処理系では、二次燃焼室（雰囲気温度が８００〜１０００度）６１の出口部からガス冷却塔６２に至る排ガスダクト６０の温度が図３のＡ部で８００度近傍であり、図３のＢ部で４００度近傍であるので、炉本体５２で発生した排ガス５９が二次燃焼室６１を通過した後、排ガスダクト６０のＡ部壁面に排ガス５９中の硬い溶融塩が付着したり、排ガスダクト６０のＢ部壁面に排ガス５９中のサラサラの軟らかい溶融塩が堆積したりしており、これによって排ガスダクト６０の閉塞を招くおそれがあった。その結果、排ガス５９中の溶融塩が排ガスダクト６０の壁面に付着成長したり、大量に堆積した場合には、その都度設備を停止して清掃を行う必要があるので、生産性の向上を図ることが困難であった。
【０００６】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、灰溶融炉等で発生した排ガスに含まれる溶融塩の排ガスダクト壁面への付着堆積を防ぐことにより、排ガスダクトの閉塞を確実に防止することが可能な排ガスダクトの閉塞防止装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、溶融炉で発生した排ガスを下流側の排ガス処理設備に導く排ガスダクトの閉塞防止装置において、前記排ガスダクトをその途中で曲げることにより傾斜させて配置し、この傾斜させた箇所の排ガスダクトに、旋回方向又は接線方向へ空気を吹き込む空気吹込口を設けると共に、該空気吹込口の上流側に前記排ガスダクトの壁面を冷却する冷却手段を設けている。排ガスダクトに、旋回方向又は接線方向へ空気を吹き込むのは、排ガスと冷却空気の混合を良くすることにより排ガス温度を短時間に３００℃以下に冷却して壁に付着すると硬くなる溶融塩成分を排ガス中で固化させ、ダクト内壁に付着することを防止するためである。
【０００８】
また、本発明において、前記冷却手段が、前記排ガスダクトの周囲に配設される冷却ジャケット又は冷却配管であったり、しかも、その冷却手段が水冷ジャケット又は水冷配管であり、その内部を流れる冷却水は２〜３気圧に加圧され、該冷却水によって前記排ガスダクトの壁面が１５０度以上３００度以下の温度に冷却されている。
【０００９】
さらに、本発明において、前記冷却手段の表面は、熱伝導率が高くかつ耐熱性を有する被覆体で覆われている。
また、本発明において、前記空気吹込口の下流側には、前記排ガスダクトの壁面に付着堆積した溶融塩を除去する除去手段が設けられている。
そして、本発明において、前記空気吹込口と前記除去手段との間には、前記除去手段で除去した溶融塩を回収するホッパが設けられている。
また、本発明において、前記溶融塩除去手段が設けられていない場合でも、空気吹込口の下流側の傾斜ダクト或いは水平ダクトに、溶融塩を回収するホッパが設けられている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本発明の実施形態に係る排ガスダクトの閉塞防止装置を示す概略図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
本発明の実施形態の閉塞防止装置は、図１に示す如く、排ガス１を下流側のガス冷却塔２などからなる排ガス処理設備に導く排ガスダクト３に適用され、この排ガス１は、産業廃棄物等の焼却灰を溶融してスラグとして取り出すプラズマアーク式灰溶融炉等（図示せず）において発生したものであり、その中の溶融飛灰には溶融塩が含まれている。
【００１１】
上記排ガスダクト３の途中は、排ガス１を再度燃焼する二次燃焼室４となっており、該二次燃焼室４の出口部以後に位置する排ガスダクト３の下流側は、これを途中でガス冷却塔２側へ向かって曲げることにより傾斜して配置されている。この傾斜させた箇所の排ガスダクト３のうち、二次燃焼室４の出口部寄りの外周部には、空気５を吹き込む複数の空気吹込口６が配設されている。これら空気吹込口６は、空気５を旋回方向又は接線方向（タンジェンシャル）へ吹き込む位置に設けられており、これによって、吹き込んだ空気５が排ガスダクト３の内部で旋回流となり、排ガスと空気の混合が促進されるように設定されている。なお、吹き込む空気５の温度は、常温ないし約５０度である。排ガスダクトに、旋回方向又は接線方向へ空気を吹き込むのは、排ガスと冷却空気の混合を良くすることにより排ガス温度を短時間に３００℃以下に冷却して壁に付着すると硬くなる溶融塩成分を排ガス中で固化させ、ダクト内壁に付着することを防止するためである。
【００１２】
また、上記空気吹込口６の上流側であって、二次燃焼室４の出口部と空気吹込口６との間には、排ガスダクト３の外壁面を冷却する冷却手段の冷却ジャケット（又は冷却配管）７が設けられている。この冷却ジャケット７は、水冷ジャケット（又は水冷配管）として構成され、排ガスダクト３の周囲に配設されており、その内部には、２〜３気圧に加圧された冷却水が流通するようになっている。このため、排ガスダクト３の壁面は、冷却水によって１５０度以上３００度以下の温度に冷却されており、この温度範囲に保つことにより、排ガス１中の壁に付着すると硬くなる溶融塩成分８が８００度の温度近傍で付着したり、或いは堆積して安定成長しないように構成されている。ここで、排ガスダクト３の壁面温度を１５０度以上にするのは、これ以下の温度になると、排ガスダクト３の低温腐食を生ずる可能性があるからである。
それに加えて、冷却ジャケット７の表面は、熱伝導率が高くかつ耐熱性を有する被覆体９で覆われている。この被覆体９は、例えば、ＳｉＣ等の材質の耐火物や、フェライト系ステンレス鋼或いはＮｉ合金などの材質で形成されている。
【００１３】
一方、上記空気吹込口６の下流側であって、ガス冷却塔２の設置寄りには、図１に示す如く、排ガスダクト３の壁面に付着堆積した排ガス１中の溶融塩を３００度の温度近傍で除去する各種の除去手段が設けられている。この除去手段の１つとして、スクレーパ式コンベヤ１０が配置されている。このスクレーパ式コンベヤ１０は、排ガスダクト３の長手方向に沿って走行する複数のスクレーパ１１を有しており、該スクレーパ１１は、排ガスダクト３と対応する幅で、かつ下側内壁面に堆積したサラサラの軟らかい溶融塩１２を掻き取ることが可能な高さの板状体によって形成され、所定の速度で矢印方向へ循環回転するように構成されている。
また、他の除去手段として、高圧空気１３を間断的に吹き込むスーツブロア吹込口１４が設けられている。このスーツブロア吹込口１４は、排ガスダクト３の下側内壁面に配設され、その開口部は排ガスダクト３の上流側に臨んでおり、排ガスダクト３の下側内壁面に堆積したサラサラの軟らかい溶融塩１２を上流側へ向かって吹き飛ばすようになっている。
さらに、他の除去手段として、図２に示す如く、ハンマ１５を用い、排ガスダクト３の外周部を叩いてハンマリングする手段がある。ハンマ１５は、手動又は駆動装置の駆動力によって時計方向及び反時計方向へ回動操作されるように構成されている。
【００１４】
また、上記空気吹込口６と上記除去手段１０，１４，１５との間であって、排ガスダクト３の下側壁面には、図１の矢印で示す如く、スクレーパ１１に掻き取られたり、高圧空気１３で吹き飛ばされたり、或いはハンマ１５で叩き落とされたりしたサラサラの溶融塩１２を回収するホッパ１６が設けられている。このホッパ１６の上部開口面積は、傾斜面に沿って落ちてくる溶融塩１２を確実に受け取れるように大きく形成されており、その下方には、図示しない搬出コンベヤ等が設置され、回収した溶融塩１２を系外に搬出するようになっている。また、前記溶融塩除去手段が設けられていない場合でも、空気吹込口の下流側の傾斜ダクト或いは水平ダクトに、溶融塩を回収するホッパが設けられている。
【００１５】
このような閉塞防止装置を備えた灰溶融炉の排ガス処理系では、まず、焼却灰を図示しない灰溶融炉の炉本体内に投入し、高温プラズマで加熱して溶融するに伴い、排ガス１が当該炉本体内で発生する。この発生した排ガス１が、二次燃焼室４を通って傾斜配置の排ガスダクト３の箇所に導かれると、空気吹込口６から接線方向へ吹き込まれた空気５の旋回流により壁に付着すると硬くなる溶融塩成分８が吹き飛ばされると共に、冷却ジャケット７の冷却水により排ガスダクト３の壁面を介して冷却されることになる。
【００１６】
そして、この排ガス１が下流側のガス冷却塔２へ向かって流れると、その中の溶融塩１２が排ガスダクト３の下側内壁面に堆積しようとする。ところが、排ガスダクト３は傾斜しているため、サラサラの溶融塩１２は傾斜面に沿って流れ、途中のホッパ１６に落ちる。しかも、自然落下せずに排ガスダクト３の内壁面に堆積した溶融塩１２は、除去手段であるスクレーパ式コンベヤ１０のスクレーパ１１によって掻き取られ、スーツブロア吹込口１４からの高圧空気１３で吹き飛ばされたり、或いはハンマ１５で叩き落とされたりしてホッパ１６に導かれ、回収されることになる。その後、排ガス１は、溶融塩８，１２が除去された状態でガス冷却塔２などの排ガス処理設備に導かれる（図１参照）。
【００１７】
本発明の実施形態に係る閉塞防止装置では、二次燃焼室４の下流側位置において、排ガスダクト３が曲げられることにより傾斜して配置され、この傾斜した箇所の排ガスダクト３に接線方向へ空気５を吹き込む空気吹込口６が設けられているため、空気５の旋回流によって排ガス１中の硬い溶融塩８が排ガスダクト３の内壁面に付着するのを防ぐことができる。しかも、二次燃焼室４の出口部と空気吹込口６との間には、排ガスダクト３の外壁面を冷却する冷却ジャケット（又は冷却配管）７が設けられているため、内部を流れる加圧冷却水によって排ガスダクト３の壁面を１５０度以上３００度以下の温度に冷却し、排ガスダクト３の低温腐食を防止しながら硬い溶融塩８の付着を防ぎ、かつ堆積する溶融塩８の安定成長を妨げることができる。
また、本実施形態の閉塞防止装置では、スクレーパ式コンベヤ１０、スーツブロア吹込口１４から間断的に吹き込む高圧空気１３、或いはハンマリングを行うハンマ１５の各種除去手段が、空気吹込口６の下流側に位置するガス冷却塔２の設置寄りに設けられていると共に、サラサラの軟らかい溶融塩１２を回収するホッパ１６が空気吹込口６と各種除去手段との間に設けられているため、溶融塩１２を確実に除去して回収することが可能となり、排ガスダクト３の閉塞を防止できる。
【００１８】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、既述の実施形態では、空気吹込口６の下流側に各種除去手段を設けたが、適用機種によっては必ずしも設けなくとも良い。また、除去手段としてスクレーパ式コンベヤ１０、高圧空気１３のスーツブロア吹込口１４及びハンマ１５をすべて設けたが、これら除去手段のすべてではなく、いずれか１つ、あるいは２つを組合わせて設けても良い。さらに、既述の実施形態では、冷却手段として冷却ジャケット（又は冷却配管）７のうち、水冷ジャケット（又は水冷配管）を設けたが、水以外の冷媒を使用した冷却手段でも良い。
【００１９】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係る排ガスダクトの閉塞防止装置は、溶融炉で発生した排ガスを下流側の排ガス処理設備に導く排ガスダクトの閉塞を防止するものであり、前記排ガスダクトをその途中で曲げることにより傾斜させて配置し、この傾斜させた箇所の排ガスダクトに、旋回方向又は接線方向へ空気を吹き込む空気吹込口を設けると共に、該空気吹込口の上流側に前記排ガスダクトの壁面を冷却する冷却手段を設けているので、灰溶融炉等で発生した排ガスに含まれる溶融塩が排ガスダクトの内壁面に付着堆積したりするのを防げ、その結果、排ガスダクトの閉塞を確実に防止でき、生産性の向上を図ることができる。
また、本発明の閉塞防止装置において、空気吹込口の下流側に付着堆積した溶融塩を除去する除去手段を設けたり、これら空気吹込口と除去手段との間にホッパを設けた場合には、より効果的に排ガスダクトの閉塞を防止できると共に、溶融塩の回収が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る排ガスダクトの閉塞防止装置を示す概略図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】従来の灰溶融炉が適用される設備を示す概略図である。
【符号の説明】
１排ガス
２ガス冷却塔
３排ガスダクト
４二次燃焼室
５空気
６空気吹込口
７冷却ジャケット（又は冷却配管）
８壁に付着すると硬くなる溶融塩成分
９被覆体
１０スクレーパ式コンベヤ
１１スクレーパ
１２軟らかい溶融塩
１３高圧空気
１４スーツブロア吹込口
１５ハンマ
１６ホッパ

Claims

溶融炉で発生した排ガスを下流側の排ガス処理設備に導く排ガスダクトの閉塞防止装置において、前記排ガスダクトをその途中で曲げることにより傾斜させて配置し、この傾斜させた箇所の排ガスダクトに、旋回方向又は接線方向へ空気を吹き込む空気吹込口を設けると共に、該空気吹込口の上流側に前記排ガスダクトの壁面を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする排ガスダクトの閉塞防止装置。
前記冷却手段が、前記排ガスダクトの周囲に配設される冷却ジャケット又は冷却配管であることを特徴とする請求項１に記載の排ガスダクトの閉塞防止装置。
前記冷却手段が水冷ジャケット又は水冷配管であり、その内部を流れる冷却水は２〜３気圧に加圧され、該冷却水によって前記排ガスダクトの壁面が１５０度以上３００度以下の温度に冷却されることを特徴とする請求項２に記載の排ガスダクトの閉塞防止装置。
前記冷却手段の表面は、熱伝導率が高くかつ耐熱性を有する被覆体で覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排ガスダクトの閉塞防止装置。
前記空気吹込口の下流側には、前記排ガスダクトの壁面に付着堆積した溶融塩を除去する除去手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の排ガスダクトの閉塞防止装置。
前記空気吹込口と前記除去手段との間には、前記除去手段で除去した溶融塩を回収するホッパが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の排ガスダクトの閉塞防止装置。
請求項5の溶融塩除去手段が設けられていない場合で、空気吹込口の下流側の傾斜ダクト或いは水平ダクトに、溶融塩を回収するホッパが設けられていることを特徴とする請求項１〜4のいずれかに記載の排ガスダクトの閉塞防止装置。