JP3886311B2 - バーナ式灰溶融設備 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、細粒可燃物を燃料とするバーナ式灰溶融設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、バーナ式灰溶融炉として、都市ごみなどの廃棄物の内、プラスチック類、紙類、木材類などの高カロリー廃棄物を乾燥した後、例えば数ミリ以下の大きさに破砕して得られる細粒可燃物(以下、フラフという)を、バーナの燃料として使用するものがある。
【0003】
この種のバーナ式灰溶融炉は、図5に示すように、燃焼用バーナ102により灰を加熱して溶融するための炉本体101と、この炉本体101内に灰を供給するための灰供給装置103とから構成されている。
上記炉本体101には、円筒状の溶融室111およびこの溶融室111に連通部112を介して連通される予熱室113が形成され、また炉床である底壁部101aが予熱室113から溶融室111側に向かって下方に傾斜されるとともに、この炉本体101の底壁部101aの上流側の側壁部101bには、灰の供給口114が形成されている。
【0004】
なお、上記溶融室111は、その周壁部101dの内側に突設された環状の突出部115により、下部燃焼空間111aと上部燃焼空間111bとに分けられており、それぞれの燃焼空間には、燃焼空気が周囲から供給されて、燃料であるフラフの滞留時間が長くなるように、かつ空気と十分に混じるようされている。また、上記灰供給装置103は、下部が炉本体101の供給口114に接続された灰投入ホッパ121と、この灰投入ホッパ121の下部に配置された灰押込み用のプッシャ装置122とから構成されている。
【0005】
上記構成において、プッシャ装置122により炉本体101内の予熱室113に供給された灰は、まず連通部112を介して溶融室111から流れてくる高温の燃焼排ガスにより乾燥が行われ、次にこの乾燥された灰が溶融室111に移動し、ここで溶融されて溶融スラグとなり、炉本体101の灰供給装置103とは反対側に形成されたスラグ取出口116から、水砕ピット104内に落下されていた。
【0006】
ところで、上記バーナ式灰溶融炉の構成によると、燃料であるフラフは数ミリ以下に粉砕された可燃物であるが、このフラフ中には、粒子が大きいものや、塊状のものなどが含まれており、これらは、どうしても溶融室111で完全に燃焼させることができず、未然状態で予熱室113側に飛散してしまう。
このため、油などの液体燃料を利用した場合に比べて、炉内の温度分布が大きく異なってしまう。すなわち、フラフを使用した場合には、炉内温度が溶融室111と予熱室113との中間部で最も高くなり、したがって溶融室111での温度が低くなって、溶融スラグの抜き出しが困難になる。
【0007】
そこで、このような事態を解決するものとして、図6に示すような灰溶融炉が提案され、製作されている。
すなわち、この灰溶融炉131は、上述した灰溶融炉では、排ガスに対する灰の供給方向が対向する向流式であったのに対して、灰の供給方向が排ガスの流れと同一である並流式にするとともに、スラグ取出口141を、溶融室132と予熱室133との間の連通部134に設けるようにしたものである。
【0008】
そして、さらにこの灰溶融炉131には、スラグ取出口141から溶融スラグSをスムーズに取り出すために、スラグ取出口141と水砕ピット151との間に設けられた筒状の案内体152には、エジェクタ153が設けられた排ガス抜出管154が接続されていた。
すなわち、この排ガス抜出管154から空気を抜き出すことにより、高温の排ガスをスラグ取出口141側に強制的に導き、スラグ取出口141およびその近傍を暖めることにより、円滑なスラグの抜き出しを行い得るようにしたものであった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案された灰溶融炉131の構成によると、排ガス抜出管154から空気を抜き出して、高温の排ガスをスラグ取出口141側に導くようにしているが、スラグ取出口141近傍におけるスラグの温度上昇が十分ではなく、しかも燃焼室側からフラフ燃焼中の未燃カーボンがスラグ取出口141側に引き寄せられて溶融スラグに付着して、得られるスラグの品質が低下するという問題があった。
【0010】
そこで、本発明は、溶融スラグに未燃カーボンが付着するのを防止するとともに溶融スラグの抜き出しをスムーズに行い得るバーナ式灰溶融設備を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のバーナ式灰溶融設備は、細粒可燃物を燃料とする燃焼用バーナが設けられて灰を溶融室および二次燃焼室にて加熱・溶融するための灰溶融炉と、この灰溶融炉内に灰を供給するための灰供給装置と、細粒可燃物を上記燃焼用バーナに供給するための燃料供給装置と、上記灰溶融炉における溶融室と二次燃焼室との連通箇所でかつ溶融室から二次燃焼室側に向かって下方に傾斜された底壁部に形成された溶融スラグの取出口から排出された溶融スラグを固形化する水砕ピットとを具備し、さらに上記スラグ取出口の上流側に溶融スラグを両側に振り分けて下流側から当該スラグ取出口内に落下させるための堰部が設けられた灰溶融設備であって、
上記スラグ取出口から排出される溶融スラグを水砕ピットに案内する案内体の側壁部に、その燃焼火炎がスラグ取出口の最下手側中心位置に向かうように、水平に対して10〜45度の範囲内の取付角度でもって加熱用バーナを設置して、当該加熱用バーナからの燃焼火炎により溶融スラグ表面に浮遊した未燃カーボンを炉内に吹き飛ばし得るようにしたものである。
【0012】
この構成によると、スラグ取出口の下方に設置された加熱用バーナにより、スラグ取出口近傍を直接に加熱するようにしたので、スラグ取出口近傍の溶融スラグを十分に加熱してその流下をスムーズに行わせることができ、しかも燃焼火炎の方向がスラグ取出口の下方から炉本体内に、すなわち燃焼室側に向かうようにされているため、燃焼室内の未燃カーボンがスラグ取出口側に落下しスラグに付着するのが防止される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における灰溶融設備を、図1〜図4に基づき説明する。
本実施の形態における灰溶融設備は、灰を溶融するための燃料として、都市ごみなどの廃棄物の内、プラスチック類、紙類、木材類などの高カロリー廃棄物を、乾燥した後、例えば数ミリ以下の大きさに破砕して得られる細粒可燃物(以下、フラフという)を使用するものである。
【0014】
すなわち、この灰溶融設備は、フラフを燃料とする燃焼用バーナ4が設けられて灰を溶融するための灰溶融炉1と、この灰溶融炉1内に灰を供給するための灰供給装置2と、フラフを上記燃焼用バーナ4に供給するための燃料供給装置3と、上記灰溶融炉1から排出される溶融スラグSを水冷して固形化する(同じに砕片化も行われる)水砕ピット5とを具備している。
【0015】
まず、灰溶融炉1について説明する。
この灰溶融炉1の炉本体11には、円筒状の溶融室12およびこの溶融室12に連通部13を介して連通される二次燃焼室14が形成され、また炉床である底壁部11aが、段差を有しかつ溶融室12から二次燃焼室14側に向かって下方に傾斜されるとともに、この炉本体11の底壁部11aの上流側の一方の側壁部11bには、灰の供給口15が形成されている。
【0016】
さらに、上記溶融室12は、高さ方向中間位置に設けられた環状の突出部(絞り部)16により、下部燃焼空間12aと上部燃焼空間12bとに分けられており、その上壁部11cに、上記燃焼用バーナ4が設けられている。なお、突出部16による絞り比(絞り部直径/炉内直径)は、例えば0.5〜0.7程度に設定されている。
【0017】
なお、上記上部燃焼空間12bには、図2に示すように、その周壁部11dの6個所に(等間隔置きに)かつ接線方向で設けられた上部吹込ノズル21から一次燃焼空気が所定の吹込速度60〜80m/s(例えば70m/s)で供給されており、内部に旋回流を発生させて、燃焼用バーナ4の燃料であるフラフの滞留時間ができるだけ長くなるようにされている。
【0018】
また、上記下部燃焼空間12aには、図3に示すように、周壁部11dの4個所に(等間隔置きに)かつ半径方向で設けられた下部吹込ノズル22から一次燃焼空気が所定の吹込速度(例えば、約100m/s)で供給されており、内部を攪拌させて燃焼が十分に行われるようにされている。
上記炉本体11の連通部13に対応する底壁部11aの中央位置には、溶融灰すなわち溶融スラグを取り出すためのスラグ取出口23が形成されるとともに、このスラグ取出口23の上流側部分には、所定高さの堰部(勿論、耐火材で形成されている)24が設けられて、上流側から下流側に移動する溶融スラグSを、この堰部24にて、両側に振り分けるとともに、スラグ取出口23の下流側の縁部に案内させて、スラグ取出口23内に落下させるようにしている。
【0019】
この堰部24の平面視形状は、図4に示すように、スラグ取出口23の周縁に沿うように、楕円形状(スラグ取出口が円形状である場合には、堰部も円形状にされる)にされるとともに、その高さについては、上流側から下流側に行くにしたがって徐々に低くなるようにされている。正確に言うと、下流側の周縁から溶融スラグを落下させるために、その部分だけは、堰部が形成されておらず、したがって馬蹄形状にされている。
【0020】
そして、図1に示すように、スラグ取出口23周囲の炉本体11の底壁部11aと、水砕ピット5との間には、溶融スラグSを水砕ピット5に案内するための筒状の案内体31が配置されるとともに、この案内体31の側壁部には、その燃焼火炎Fが、スラグ取出口23に向くように、加熱用バーナ32が設けられている。
【0021】
具体的には、加熱用バーナ32の燃焼火炎Fの中心線Gが、スラグ取出口23の二次燃焼室14側の最下手側中心位置(根元部)Hを通過するように設置され、またその取付角度θの範囲は、10〜45度の範囲とされる。なお、このように取り付けると、燃焼火炎の上半分で、溶融スラグ表面に浮遊した未燃カーボンを炉本体1内に吹き飛ばす効果が生じるとともに、燃焼火炎の下半分にて、溶融スラグの流下の円滑化を図ることができる。
【0022】
上記燃料供給装置3は、フラフを導入して軽量フラフ(軽量可燃物)と重量フラフ(重量可燃物)とに選別を行う風力選別機、この風力選別機で選別された軽量フラフを貯留する貯留ホッパなどからなる燃料供給部41およびこの燃料供給部41から定量供給される軽量フラフを上記燃焼用バーナ4に供給する燃料供給ライン42とから構成され、また上記燃料供給部41の風力選別機で選別された重量フラフは重量物供給ライン43および灰供給ライン44を介して灰供給装置2に供給するように構成されている。なお、風力選別はフラフの比重にて決定されており、例えばその境界は、0.1〜0.15の間に設定される。
【0023】
上記灰供給装置2は、炉本体11の側壁部11bの供給口15に接続された灰投入用ホッパ51と、この灰投入用ホッパ51の下部に配置されてホッパ内の灰を溶融室12内に押し込むためのプッシャ装置52とから構成されている。
上記構成において、灰供給装置2により、炉本体11内に供給された灰は、フラフを燃料とする燃焼用バーナ4の燃焼熱により加熱・溶融が行われ、そして炉内温度が最も高くなる溶融室12と二次燃焼室14との間で、殆どが溶融状態となり、スラグ取出口23の側方を通過して、下流側の周縁部からスラグ取出口23内に落下して、水砕ピット5に排出される。
【0024】
ところで、案内体31に設けられた加熱用バーナ32からの燃焼火炎により、スラグ取出口23近傍が加熱されてその雰囲気温度が高温に維持され、すなわち上述したように、スラグ取出口23部分において、溶融スラグSが加熱されてその流下が円滑となるようにされ、しかもその燃焼火炎の勢いにより、スラグ取出口23付近における排ガスが二次燃焼室14内に押し戻され、例えば溶融スラグに浮遊している未燃分の灰をも二次燃焼室14内に吹き飛ばすため、排ガス中に混じっている灰中の未燃分(イグロスともいう)が水砕ピット5に混入するのが防止され、したがってこの灰溶融設備から得られるスラグの品質の向上を図ることができる。
【0025】
例えば、スラグに混入する灰中の未燃分の割合について調べた結果、従来例の場合(排ガスを案内体から抜き出す場合)には、0.12%(1回目)および0.09%(2回目)であったのに対して、本発明に係る加熱用バーナを使用した場合には、それぞれ0.025%(1回目)および0.01%(2回目)となり、その混入度が大幅に改善されているのが判った。
【0026】
このように、スラグ取出口の下方に設置された加熱用バーナにより、スラグ取出口近傍を直接に加熱するようにしたので、スラグ取出口近傍の溶融スラグを十分に加熱することができ、しかも燃焼火炎の方向がスラグ取出口の下方から炉本体に、すなわち燃焼室側に向かうため、燃焼室内の未燃カーボンがスラグ取出口側に落下するのが防止されるとともに溶融スラグに浮遊する未燃カーボンが燃焼室側に吹き飛ばされ、したがってこの灰溶融設備で得られるスラグの品質、すなわちこのスラグを再利用して得られた製品の品質の向上を図ることができる。
【0027】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によると、スラグ取出口の下方に設置された加熱用バーナにより、スラグ取出口近傍を直接に加熱するようにしたので、スラグ取出口近傍の溶融スラグを十分に加熱してその流下をスムーズに行わせることができ、しかも燃焼火炎の方向がスラグ取出口の下方から炉本体に、すなわち燃焼室側に向かうため、燃焼室内の未燃カーボンがスラグ取出口側に落下しスラグに付着するのが防止され、したがってスラグを再利用して得られる製品の品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるバーナ式灰溶融炉の概略構成を示す断面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図1のB−B断面図である。
【図4】図1のC−C矢視図である。
【図5】従来例におけるバーナ式灰溶融炉の概略構成を示す断面図である。
【図6】従来例の改良案に係るバーナ式灰溶融炉の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 灰溶融炉
2 灰供給装置
3 燃料供給装置
4 燃焼用バーナ
5 水砕ピット
11 炉本体
12 溶融室
13 連通部
14 二次燃焼室
23 スラグ取出口
31 案内体
32 加熱用バーナ
Claims (1)
- 細粒可燃物を燃料とする燃焼用バーナが設けられて灰を溶融室および二次燃焼室にて加熱・溶融するための灰溶融炉と、この灰溶融炉内に灰を供給するための灰供給装置と、細粒可燃物を上記燃焼用バーナに供給するための燃料供給装置と、上記灰溶融炉における溶融室と二次燃焼室との連通箇所でかつ溶融室から二次燃焼室側に向かって下方に傾斜された底壁部に形成された溶融スラグの取出口から排出された溶融スラグを固形化する水砕ピットとを具備し、さらに上記スラグ取出口の上流側に溶融スラグを両側に振り分けて下流側から当該スラグ取出口内に落下させるための堰部が設けられた灰溶融設備であって、
上記スラグ取出口から排出される溶融スラグを水砕ピットに案内する案内体の側壁部に、その燃焼火炎がスラグ取出口の最下手側中心位置に向かうように、水平に対して10〜45度の範囲内の取付角度でもって加熱用バーナを設置し、当該加熱用バーナからの燃焼火炎により溶融スラグ表面に浮遊した未燃カーボンを炉内に吹き飛ばし得るようにしたことを特徴とするバーナ式灰溶融設備。
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