JP3819798B2 - 横型回転炉装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみの焼却灰などを溶融して無害のスラグにする事を目的とする横型回転炉装置に関し、より詳しくは、炉内排ガスの排出分配を適正化することにより炉の湯出口壁の破損を防止して炉装置の運転耐久性の維持を図り、もって、前記目的を達成する横型回転炉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者等の発明に係る従来の技術として、特許第３１１５８３８号がある。これは、ゆっくり回転する横型回転炉を用い炉内に投入された焼却灰を酸素バーナの燃焼により溶融し、炉内の排ガスを２次燃焼炉、消石灰装置等の後処理装置を経て無害化して大気に放出すると共に、溶融スラグを排出口より外部に流下させ無害の水砕スラグとして運搬処理するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のものは、炉内排ガスの排出分配についての配慮が不充分であったため、以下のような問題点があった。
【０００４】
即ち、横型回転炉を連続的に回転（運転）して酸素バーナの燃焼により灰を溶融する場合は、炉内の温度を１４００℃の高温に維持すると共に、この灰を溶融する回転炉の炉壁の溶損破損を防止すべく炉壁表面を水で冷却する等の措置が取られる。
【０００５】
炉内にて溶融したスラグは、水平姿勢の回転炉の排出口（湯出口）より一回転に一回の割合で、この湯出口が下方位置に来た時のみ流下、排出し、その他の位置では、その回りに付着してスラグより低温の雰囲気で冷却される。この繰返しにより、或る程度、付着量が増加すると、湯出口が狭くなったり、強度不足により湯出口付近の炉壁が本体より剥離破損するという問題点を生ずるものであった。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決すべく、炉内排ガスの排出分配流の適正化及びその大量分配流排出ガス処理の適正化を図り、もって、都市ごみ焼却灰等を完全に溶融して無害化する高効率の横型回転炉装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、横型回転炉の左側開口を覆う左フードに炉内へ焼却灰等の原料を投入する原料投入機を設け、前記横型回転炉の右側開口に、内径のみ小径となっている開口の周壁の一部に湯出口を設け、前記右側開口を覆う右フードに炉内投入の原料を溶融する酸素バーナと溶融スラグを流下させるスラグシュータとを設け、前記左フードに炉内の未然ガスを含む比較的軽い少量の排ガスを上方の２次燃焼炉に導く調整手段を設けると共に前記右側開口より下方位置において前記スラグシュータの中途から炉内の重金属化合物微粒子を含む比較的重い大量の排ガスを前記２次燃焼炉に導くダクト装置を設け、前記酸素バーナから前記炉内へ噴出された火炎が前記湯出口及び前記開口の全縁周を加熱する大量の分配流となって前記ダクト装置へ流れる構成とすると共に、前記ダクト装置はスラグシュータの排気出口に接続するダクト外周を覆う冷却カバーと、このカバー内に冷却用空気を流すファン装置とを備えるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施例の処理フローを示す図１のシステム図において、大凡、外径２ｍ、内径１ｍ、全長４ｍの円筒形状の横型回転炉１は、２個の環状凸部２で基台５１取付の支持部３にて支持されインバータ制御により１分間〜５分間に１回転する事が可能である。左側は外内径共に若干小径となっていて原料投入用の開口５が左フード４で覆われ、右側が内径のみ小径の開口６となっていて右フード７で覆われている。基台５１に取付けられている両フード４，７に対し横型回転炉１は、小さな隙間にシール部材を設けて大気との連通を回避しつつ回転できる。
【０００９】
左フード４を貫通する原料投入機８は、焼却灰、飛灰、破砕残渣など溶融すべき原料（主として灰）を混合してホッパ９に受け入れ開口５を経て中央径大の内部空洞部１０に投入する。右フード７を貫通する酸素バーナ１１は、液化酸素とＬＰＧ（又は灯油）の供給による燃焼（１次燃焼）にて内部を１４００℃の高温に保ち内部空洞部１０内の原料を溶融する。この溶融物は流動ストーカーとして機能する炉内壁回転面を移動する際、燃焼ガス（排ガス）と無害スラグ体とに分離される。溶融した無害スラグ体は開口６の周壁６ａ（図３参照方）の一部に切欠いて設けたスラグ排出口（湯出口）１２より右フード７の下方のスラグシュータ２５を経てスラグ水槽１３の水面下に落下し、水砕スラグコンベア１８で運搬され適宜処理される。このスラグの原料に対する減容率は１／２〜１／３である。未燃ガスを含む比較的軽い少量の排ガスは主として左フード４の上方の排気出口１４を経て灯油バーナ２０による２次燃焼炉１５に到り、第１熱交換器１９、第２熱交換器２１、バグフィルタ２２、触媒２３など酸化、還元等の反応による後処理用無害化装置を経て吸引ファン１６により吸引され、煙突１７から大気に放出される。また、比較的重い大量の排ガス即ち高温燃焼ガスなどは右フード７の下方のスラグシュータ２５の中途の大口径の排気出口２４から２次燃焼炉１５に到り同様に無害となって大気に放出される。
【００１０】
図２は、図１の横型回転炉１の左フード４の部分の拡大断面図であり、排気出口１４から排出する排ガスを少量、例えば、全量の１０％（この数字は目安であり、１０％程度又はその前後±２％）に調整する調整手段２６の構成を説明する図である。
【００１１】
図２において、調整手段２６は、まず、回転炉１の左側開口５の内径と原料投入機８の外径との間の隙間２７を小寸法の２５ｍｍ程度にする構成を含む。原料投入機８は、内外筒間に入口水路２８と出口水路２９を有し、ここに図示せざるポンプにより冷却水を流すことで、内筒内を回転摺動する回転コンベア３０を冷却し、これにより炉内１０への原料の投入、供給を確実に行うことができる。
【００１２】
更に、調整手段２６は、排気出口１４のところに、ねじ式ニードル弁３１を有する構成を含む。即ち、ニードル弁３１は、左フード４の出口管３２に弁体３３がシール３４、ナット３５で密封化されてねじ式にて進退でき、内筒３６の穴３６ａとの間隙を一定量に調整することができる。ここから出る排ガスは少量で比較的に軽いもの、例えば未燃焼のＨ，Ｃなどを主成分とするもので、２次燃焼炉１５に導かれ容易に燃焼される。
【００１３】
図３は、図１の横型回転炉１の右側の開口６の下端付近からスラグシュータ２５の中途付近までの断面を拡大して示すと共に、主として排気出口２４に接続する排ガス用ダクト装置３７を説明するための図である。また、図４は図３の右側面部分図である。
【００１４】
図３及び図４において、右フード７に設けた酸素バーナ１１は回転している炉内１０に火炎１１ａを常時噴出し、炉内温度を１４００℃に保持して投入の焼却灰のうち有害部分をガス化放出し、残部を溶融無害化し、下方位置に来たときのスラグ排出口（湯出口）１２からその溶融スラグ（矢印太線）をスラグシュータ２５にて流下させる。ここでの放出ガス及び燃焼ガスは共に比較的重く、そして、大量かつ高温の排ガスとして、矢印にて示すようにスラグシュータ２５の中途付近の排気出口２４からダクト装置３７を介して２次燃焼炉１５へ吸引ファン１６（図１参照）の吸引により導かれる。
【００１５】
そして、前記の大量かつ高温の排ガスが右側の開口６を流れる過程において、その流れが火炎１１ａの噴出方向をも含めてＳ字形を呈する大量の分配流とすることで、湯出口１２は勿論、開口６がゆっくり回転している故にその全周縁が炎になめられ（加熱され）、１４００℃よりは若干低い１３５０℃の高温に維持される。これにより溶融スラグが冷えて湯出口１２付近に付着堆積する欠点が防止される。また、補助バーナを設置して高温維持化を図る必要もなく、その分、燃料の節約を果すことができる。
【００１６】
更に、図３のダクト装置３７における特徴的構成は、排気出口２４に接続する部分のダクト３８の外周（排ガス通路を構成する耐火煉瓦の外周）を、すっぽりと、点検窓４１付近までカバー３９で覆い、このカバー３９内に、軸流ファン４０によりダクト３８内排ガス冷却用の空気を流すことにある。カバー３９は、下方の合わせ部などに空気流入用の隙間を有し、加熱空気を上方通路４３、サイレンサ４２を経て大気に流すようになっている。これによりダクト３８流入直後の排ガスは、冷却されて浮遊状態にある多くの飛灰、即ち、Ｃｒ、Ｐｂ等の重金属化合物微粒子分（有害）を固形状に凝縮、分離せしめられ、排ガスのみが立ちダクト４４を経て２次燃焼炉１５に送られる。
【００１７】
かくして２次燃焼炉１５（図１参照）においては、排気出口２４、ダクト装置３７側からの大量の排ガスが、排気出口１４、出口管３２（図２参照）側からの少量の排ガスに合流し、その合流ガスが接線方向に流入、旋回流下して効率良く２次燃焼され、排ガスの後処理の負担を軽減する。
【００１８】
又、図３及び図４を参照するに、ダクト３８にて凝縮、分離せしめられた固形分は、下方に落下集積し、スクリューコンベア４５により飛灰の落下口４６へと掻き出され、飛灰原料としてホッパ９側に送られ、より一層の無害化処理が果される。なお、スクリューコンベア４５はモータ４７によりチェンカバー４８内のチェン４９を介して回転され、横型回転炉１の連続的運転の効率化の達成に寄与する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、横型回転炉にて焼却灰等の原料を溶融して無害化する際に、排ガス分配流の適正化及び分配直後の排ガス処理の適正化を図ることにより、スラグ排出口（湯出口）のスラグ付着を防止する事ができ炉装置の運転耐久性の維持と装置システム全体の良好な効率性とを共に達成することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による横型回転炉装置を用いて焼却灰などの原料を溶融し無害化する処理フローを示すシステム図である。
【図２】図１の横型回転炉の左フードの部分の拡大断面図で排ガス分配の調整手段を示す図である。
【図３】図１の横型回転炉の右フードの部分の拡大断面図で大部分の排ガスを流すダクト装置を示す図である。
【図４】図３の右側面部分図である。
【符号の説明】
１…横型回転炉
２…環状凸部
３…支持部
４…左フード
５…左側の開口
６…右側の開口
７…右フード
８…原料投入機
９…ホッパ
１０…内部空洞部（炉内）
１１…酸素バーナ
１２…スラグ排出口（湯出口）
１３…スラグ水槽
１４…排気出口
１５…２次燃焼炉
１６…吸引ファン
１７…煙突
１８…水砕スラグ用コンベア
１９…第１熱交換器
２０…灯油バーナ
２１…第２熱交換器
２２…バグフィルタ
２３…触媒
２４…排気出口
２５…スラグシュータ
２６…調整手段
２７…隙間
２８…入口水路
２９…出口水路
３０…回転コンベア
３１…ねじ式ニードル弁
３２…出口管
３３…弁体
３４…シール
３５…ナット
３６…内筒
３７…ダクト装置
３８…ダクト
３９…冷却カバー
４０…軸流ファン
４１…点検窓
４２…サイレンサ
４３…通路
４４…立ちダクト
４５…スクリューコンベア
４６…飛灰落下口
４７…モータ
４８…チェンカバー
４９…チェン
５１…基台

Claims (1)

1. 横型回転炉の左側開口を覆う左フードに炉内へ焼却灰等の原料を投入する原料投入機を設け、前記横型回転炉の右側開口に、内径のみ小径となっている開口の周壁の一部に湯出口を設け、前記右側開口を覆う右フードに炉内投入の原料を溶融する酸素バーナと溶融スラグを流下させるスラグシュータとを設け、前記左フードに炉内の未然ガスを含む比較的軽い少量の排ガスを上方の２次燃焼炉に導く調整手段を設けると共に前記右側開口より下方位置において前記スラグシュータの中途から炉内の重金属化合物微粒子を含む比較的重い大量の排ガスを前記２次燃焼炉に導くダクト装置を設け、前記酸素バーナから前記炉内へ噴出された火炎が前記湯出口及び前記開口の全縁周を加熱する大量の分配流となって前記ダクト装置へ流れる構成とすると共に、前記ダクト装置はスラグシュータの排気出口に接続するダクト外周を覆う冷却カバーと、このカバー内に冷却用空気を流すファン装置とを備えることを特徴とする横型回転炉装置。

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