JP3891686B2 - 灰溶融方法とその灰溶融炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物の焼却炉より排出される焼却灰や飛灰並びに石炭焚事業用ボイラ等から排出される灰等の被溶融部材の表面を加熱溶融して、スラグとして排出する灰溶融炉に係り、特に前記被溶融部材の供給方法ならびにその装置に係わる灰溶融方法とその灰溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバーナ式灰溶融炉には、円形回転式表面溶融炉と角型固定式表面溶融炉とがあるが、簡単のため角型固定式表面溶融炉により概略の機能を説明する。
図３に示すように、灰溶融炉５１は、斜めに下降する傾斜状の炉底５５と、炉本体の一端側に設けた灰供給部５３と、他端側に設けた排出口５７と、炉天井５６に設けた固定バーナ５２とよりなる。前記灰供給部５３は下端に灰供給口５４を備えた灰貯留部６０よりなり、灰貯留部６０は焼却灰等の被溶融部材５０を貯留し、その下部より貯留する被溶融部材である灰５０を排出口５７に向け押し出し、炉底５５の傾斜面に沿って灰供給層５９を形成させる構造にしてある。
【０００３】
そして、前記固定バーナ５２は、灰溶融炉５１の炉天井５６の中央軸線上に設けられ、該バーナ内に圧送された液体燃料を高圧空気ないし排熱ボイラの蒸気により微粒子化して噴射し、それとともに供給される高温の燃焼空気と混合して前記微粒化された燃料を燃焼させ、その燃焼火炎が灰供給層５９の表面を加熱溶融するようにしてある。
そして、前記排出口５７側の炉底末端近くが前記バーナ５２の火炎輻射領域に入るよう配設し、前記排出口５７に向け移動を続ける灰供給層５９の外表面を加熱溶融し、溶融灰２５を形成してスラグとして排出口５７より滴下させ、図示してない下部の水封コンベアを介して外部へ排出している。
【０００４】
そして、上記灰供給層５９は、前記灰貯留部６０の灰供給口５４より自然落下により直接その灰の安息角で積層形態を形成させるか、または炉底５５の入り口に該炉底５５に沿い設けたプッシャ５８により前記灰貯留部６０の灰５０を炉本体の他端側の前記排出口５７に向け押し出し、供給をしている。
【０００５】
また、上記灰溶融炉５１において使用される被溶融部材は、都市ごみや産業廃棄物の焼却により異なる種類のものから生成されている。
これらの一般に異なる種類の被溶融部材を溶融処理する場合、前記灰供給部５３により形成される灰供給層５９の表面の傾斜度合いが異なり、積層形態が変化して、灰供給層５９の表面と炉底５５とのなす角である安息角γを異にする。
【０００６】
その結果、被溶融部材によっては排出口５７の大分手前で灰供給層５９の末端が停止してしまうとか、またはその末端が排出口５７の前方に位置することになり、前者の場合は溶融灰２５は排出口５７の手前で形成され、プッシャ５８を作動させても溶融灰２５の先端部は必要な距離だけ前方に移動しないため、溶融灰２５の出滓は不可能となり、場合によると排出口５７の手前で炉底５５の耐火材を露出させ過熱侵食を起こすことになる。また、後者の場合は、溶融が進行し炉底５５の排出側より溶融灰２５の流出に伴ってプッシャ５８を作動させると供給された灰５０の惰性で溶融灰２５が下方へ向かって雪崩現象を起こし、未溶融の灰５０も溶融灰２５とともに流出する現象を起こし、溶融灰２５の品質低下を起こすことになる。
上記異なる種類の被溶融部材を同一の灰溶融炉で効率的に対応処理するための提案が、特開平９−２７３７３６号公報に記載されている。
【０００７】
上記提案は「積層形態を変えるゲート」の名称のもとに提案され、その目的は溶融処理する被溶融部材の種類が変わってその安息角が変化すると、該被溶融部材を最適条件下で溶融処理することができずに溶融スラグの品質が低下したり、或いは溶融処理能力が低下する等の問題を解決するためになされたもので、一つの灰溶融炉で安息角の異なる多種類の被溶融部材を常に高能率で安定した溶融処理を可能にしたもので、図４に示すように灰供給部５３の灰貯留部６０より炉底５５の頂部に落下した前記被溶融部材である灰５０を、プッシャ５８により押し出したとき、前記安息角γが変化しても灰供給層５９の末端が炉底５５の排出口５７付近に常に位置させるべく、灰５０の性質に応じて灰供給口５４の灰供給用の仕切り高さＨを適宜設定する昇降自在のゲート６１を設ける構成としている。そして、昇降機構６１ａを介して適宜設定して、異なる種類の被溶融部材に対してもそれぞれの安息角に対応させて、仕切り高さＨを変えることにより灰供給層５９の末端は常に炉底５５の末端の炉本体の他端側の排出口５７の近傍に位置させるようにしたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の灰溶融炉においては、上記問題とは別に同一部材よりなる灰の溶融においても下記問題がある。即ち、前記灰供給層の表面を加熱溶融させる加熱溶融用バーナは、炉中央軸芯の炉天井に設置されているため、炉底上に形成された灰供給層の中央軸芯部のバーナ直下の火炎輻射領域の表面層のみが強く加熱溶融され、流出し、該輻射領域への灰の供給が遅れ、炉底の過熱現象を惹起し延いては炉底の耐火材の寿命の短命化の原因を形成し、その対策が強く望まれている。
【０００９】
本発明は上記問題点解決のためになされたもので、灰供給層への前記バーナよりの火炎輻射熱の幅方向の不均一に起因する灰の溶融状況の不安定による、不安定な溶融スラグの排出と構成部材の損傷とを防止するため、前記灰供給部よりの灰の供給量の幅方向の部分的調整により、バーナ直下の火炎輻射領域を含む近傍部位における灰供給層の灰移動厚さを厚くさせ、火炎からの受熱分布からくる灰の溶融速度に見合った灰の供給を達成させ、安定した灰の溶融と安定した溶融スラグの排出を可能とするとともに、炉底の損傷を最小限に抑えることのできる、灰溶融方法とその灰溶融炉の提供を目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の灰溶融方法は、炉本体の一端側に灰供給口を設け、他端側に溶融灰の排出口を形成し、前記灰供給口から供給された灰を傾斜した炉底に沿って前記排出口側へ移動させながらバーナにより加熱溶融する焼却灰溶融方法において、
前記灰供給口に供給部の切り出し高さを調整する昇降可能なゲートを設けるとともに、該ゲートを前記供給部の幅方向に複数に分割し、該分割した炉中央部に位置するゲート高さをその幅方向外側に位置するゲートより高くして、前記バーナが設置されている炉中央部に供給される灰層の厚さを他の部分より厚くして供給し、一つの灰溶融炉で、ゲート幅方向で安息角の異なる多種類の被溶融部材を前記排出口側へ移動させながら加熱溶融することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項１記載の灰溶融方法を好適に実施するための灰溶融炉は請求項２記載のように、炉本体の一端側に灰供給口を設け、他端側に溶融灰の排出口を形成し、前記灰供給口から供給された灰を傾斜した炉底に沿って前記排出口側へ移動させながらバーナにより加熱溶融する灰溶融炉において、
前記灰供給口に供給部の切り出し高さを調整する昇降可能なゲートを設けるとともに、該ゲートを前記供給部の幅方向に複数に分割し、それぞれを独立して昇降可能に構成するとともに、一つの灰溶融炉で、ゲート幅方向で安息角の異なる多種類の被溶融部材を生成されるように、炉中央部に位置するゲート高さをその供給部の幅方向外側に位置するゲートより高くしてバーナの火炎輻射領域を含む近傍部位の灰の供給層を厚くなるようにゲート昇降位置を設定したことを特徴として構成される。
【００１２】
【作用】
上記請求項１記載の発明により、灰供給部の灰供給口により供給する灰の供給量を加減してバーナの火炎輻射領域を含む近傍部位の灰の供給層を厚くしたため、灰の溶融の盛んに行なわれる前記火炎輻射領域近傍に多量の灰を供給することになり、安定した灰の溶融と安定した溶融スラグの排出を可能とするとともに、炉底の過熱損傷を防止できる。
【００１３】
また、上記灰の供給量は前記灰供給部の幅方向に独立して制御可能にしてあるため、上記灰の移動層の厚さは被溶融部材の構成内容により灰の層流の厚さを適宜設定でき、該ゲートを前記供給部の幅方向に複数に分割し、該分割した炉中央部に位置するゲート高さをその幅方向外側に位置するゲートより高くして、前記バーナが設置されている炉中央部に供給される灰層の厚さを他の部分より厚くして供給しているために、火炎輻射領域を含む近傍部位の灰の層流は安定した溶融と溶融スラグの排出が可能となるとともに、火炎輻射領域以外の灰の層流は灰供給量を小さく抑えることができるため、その末端が炉底末端近くに常に位置するように制御できる。そのため、前記安息角の問題もおのずから解決され、灰が炉底末端まで到達しなかったり、未燃物が溶融スラグに混入する等の問題も併せて高機能的に解決される。
【００１４】
また、請求項２記載の発明により、炉本体の一端側に灰供給口を設け、他端側に溶融灰の排出口を形成し、前記灰供給口から供給された灰を排出口に向け移動させるべく設けた傾斜炉底とよりなる灰溶融炉において、前記灰供給口に沿って幅方向に複数に分割されたそれぞれ昇降自在の多分割ゲートを設けてあるため、炉底の幅方向の灰の層流の厚さを炉底末端の灰の溶融状況により、対応位置にあるゲートの昇降する高さを加減することにより幅方向の灰の供給量を規制できる。そのため、一つの灰溶融炉で、ゲート幅方向で安息角の異なる多種類の被溶融部材を生成されるように、炉中央部に位置するゲート高さをその供給部の幅方向外側に位置するゲートより高くしてバーナの火炎輻射領域を含む近傍部位の灰の供給層を厚くなるようにゲート昇降位置を設定でき、灰供給層の表面を加熱溶融させるバーナの火炎輻射領域の位置に対応して、安定した灰の供給と安定した灰の溶融、延いては安定した溶融スラグの排出を可能とするとともに、炉底の炉材の過熱による損傷を押さえ、寿命の長期化を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例の形態を、図示例と共に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお従来例を示す図面と同一部材については同一符号を使用する。
図１は本発明の灰溶融炉の概略の構成を示す図であり、図２は図１のＡ−Ａ視図である。
【００１６】
図１、図２に示すように、本発明の灰溶融炉は、傾斜炉底５５と、炉本体の一端側に設け被溶融部材である灰５０を炉底５５に向け供給して灰供給層５９を形成する下部に灰供給口５４を持つ灰貯留部６０を備えた灰供給部５３と、前記灰供給層５９の表面に火炎輻射領域を形成させてその表面を加熱溶融するバーナ５２とよりなる灰溶融炉において、前記灰供給口５４を幅方向に三分割する直立状の三分割ゲート１０を設ける構成とする。該ゲート１０は図２に示す図１のＡ−Ａ視図に見るように、中央ゲート１０ａと両側の稍小幅の両側ゲート１０ｂ、１０ｂとより構成し、また、前記各ゲートを個別昇降させる昇降機構１１ａ、１１ｂ、１１ｃを設ける構成にしてある。
【００１７】
上記構成により、使用に際しては、前記灰供給口５４より供給する灰５０の仕切り高さを中央ゲート１０ａ及び両側ゲート１０ｂ、１０ｂの仕切り高さをそれぞれ排出口５７近傍の灰の溶融状況に見合った値になるように設定する。
斯くして、バーナ５２の火炎輻射領域を含む近傍の灰供給層５９の移動厚さを他の部位より大きくし、バーナ直下の灰供給層５９の表面が前記火炎輻射により適度の加熱を受け、排出口５７より溶融灰２５がスラグとして安定して排出できるようにする。
また両側ゲート１０ｂ，１０ｂの仕切り高さは、形成された両側の灰供給層５９の末端が炉底５５の末端の炉本体の他端側の排出口５７の手前に位置するように調整する。
【００１８】
なお、上記ゲートの分割数は前記三分割に規制されることなく適宜所要個数のゲートを設けることもできる。また上記灰供給量の幅別の規制の方法は、前記昇降自在のゲート以外に前後揺動型の分割開閉ゲートでもよく、回転フィーダ等を使用した分割水平回転体でもよい。
【００１９】
【発明の効果】
上記記載のように本発明によれば、請求項１記載の発明において、灰供給部の灰供給口により供給する灰の供給量を調整してバーナの火炎輻射領域を含む近傍部位の灰の供給層を厚くし、併せて移動の厚さを厚くしたため、灰の溶融の盛んに行われる前記火炎輻射領域近傍に多量の灰を供給することになり、安定した灰の溶融と安定した溶融スラグの排出を可能とするとともに、炉底の過熱損傷を防止できる。
【００２０】
また、上記灰の供給量は前記灰供給部の幅方向に独立して制御可能にしてあるため、上記灰の移動層の厚さは被溶融部材の構成内容により灰の層流の厚さを適宜設定でき、火炎輻射領域を含む近傍部位の灰の層流は安定した溶融と溶融スラグの排出を可能とするとともに、火炎輻射領域以外の灰の層流は灰供給量を小さく抑えることができるため、その末端が炉底末端近くの排出口の手前に常に位置するように制御できる。
そのため、前記安息角の問題を含む灰の溶融状態に機能的に対応することによりおのずから解決され、灰が炉底末端まで到達しないために起きる炉底表面の過熱による耐火材の短命化を防止できる。
【００２１】
また、請求項２記載の発明においては、炉本体の一端側の傾斜した炉底の入り口に設けた灰供給口に沿ってその幅方向に複数に分割された昇降自在のゲートを設けてあるため、炉底に沿い形成される灰の層流の厚さを炉底の幅方向に適宜規制できる。そのため、バーナの取り付け部位の下部に当たる火炎輻射領域を含む近傍部位には、バーナの火炎輻射による溶融及び溶融スラグの流れに十分間に合う量の被溶融部材を供給することができ、安定した溶融と安定したスラグの排出を可能とすることができ、炉床痛めを防ぐことができる。
【００２２】
また、灰供給口の炉底の幅方向の灰の層流の厚さを炉底末端の幅方向の灰の溶融状況により、対応するゲートの昇降する高さを加減することにより、幅方向の灰の供給量を規制でき、安息角制御も随意可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の灰溶融炉の概略の構成を示す模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ視図である。
【図３】従来の灰溶融炉の概略の構成を示す模式図である。
【図４】図３とは別の構成を持つ従来の灰溶融炉の概略の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 三分割ゲート
１０ａ 中央ゲート
１０ｂ 両側ゲート
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 昇降機構
２５ 溶融灰

Claims (2)

1. 炉本体の一端側に灰供給口を設け、他端側に溶融灰の排出口を形成し、前記灰供給口から供給された灰を傾斜した炉底に沿って前記排出口側へ移動させながらバーナにより加熱溶融する焼却灰溶融方法において、
   前記灰供給口に供給部の切り出し高さを調整する昇降可能なゲートを設けるとともに、該ゲートを前記供給部の幅方向に複数に分割し、該分割した炉中央部に位置するゲート高さをその幅方向外側に位置するゲートより高くして、前記バーナが設置されている炉中央部に供給される灰層の厚さを他の部分より厚くして供給し、一つの灰溶融炉で、ゲート幅方向で安息角の異なる多種類の被溶融部材を前記排出口側へ移動させながら加熱溶融することを特徴とする灰溶融方法。
2. 炉本体の一端側に灰供給口を設け、他端側に溶融灰の排出口を形成し、前記灰供給口から供給された灰を傾斜した炉底に沿って前記排出口側へ移動させながらバーナにより加熱溶融する灰溶融炉において、
   前記灰供給口に供給部の切り出し高さを調整する昇降可能なゲートを設けるとともに、該ゲートを前記供給部の幅方向に複数に分割し、それぞれを独立して昇降可能に構成するとともに、一つの灰溶融炉で、ゲート幅方向で安息角の異なる多種類の被溶融部材を生成されるように、炉中央部に位置するゲート高さをその供給部の幅方向外側に位置するゲートより高くしてバーナの火炎輻射領域を含む近傍部位の灰の供給層を厚くなるようにゲート昇降位置を設定したことを特徴とする灰溶融炉。

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