JP3904379B2 - 二次燃焼室のダスト排出装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に焼却残渣や飛灰等の被溶融物を溶融処理する電気式溶融炉から排出された排ガス中の未燃ガスを完全燃焼させる二次燃焼室に於いて使用されるものであり、排ガスと一緒に二次燃焼室内に流入したダストを二次燃焼室から外部へ良好且つ円滑に排出することができるようにした二次燃焼室のダスト排出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理する焼却炉から排出される焼却残渣や飛灰(以下被溶融物と云う)の減容化及び無害化を図るため、被溶融物の溶融固化処理法が注目され、現実に実用に供されている。何故なら、被溶融物は溶融固化することにより、その容積を1/2〜1/3に減らすことができると共に、重金属等の有害物質の溶出防止や溶融スラグの再利用、最終埋立て処分場の延命等が可能になるからである。
【0003】
而して、被溶融物の溶融固化処理方法には、プラズマ溶融炉やアーク溶融炉、電気抵抗炉等の電気式溶融炉を使用し、電気エネルギーによって被溶融物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷により固化する方法と、表面溶融炉や旋回溶融炉、コークスベッド炉等の燃焼式溶融炉を使用し、燃料の燃焼エネルギーによって被溶融物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷により固化する方法とが多く利用されて居り、ごみ焼却処理設備に発電設備が併置されている場合には、前者の電気エネルギーを用いる方法が、又、発電設備が併置されていない場合には、後者の燃焼エネルギーを用いる方法が夫々多く採用されている。
【0004】
図4はごみ焼却処理設備に併置した電気式溶融炉30の一例を示すものであり、図4に於いて、30は電気式溶融炉(プラズマ溶融炉)、31は被溶融物のホッパ、32は被溶融物の供給装置、33は黒鉛主電極、34は溶融スラグ流出口、35は煙道、36は煙道スクレーパ、37は二次燃焼室、38は助燃バーナ、39は二次燃焼用空気送風機、40は二次燃焼用空気供給管、41は二重ダンパ、42はガス冷却室である。
【0005】
前記電気式溶融炉30内へ供給された被溶融物は、電気エネルギーにより溶融点を越える温度にまで加熱され、高温液体状の溶融スラグとなる。この溶融スラグは、溶融スラグ流出口34から連続的に溢れ出し、冷却水を満したスラグ冷却水槽(図示省略)内へ落下して水砕スラグとなった後、水封式のスラグ搬出コンベア(図示省略)により搬出される。
【0006】
一方、電気式溶融炉30内での被溶融物の溶融によって発生した排ガスGは、煙道35を通って二次燃焼室37内に入り、ここで二次燃焼用空気送風機39及び二次燃焼用空気供給管40から供給される二次燃焼用空気や助燃バーナ38からの燃焼ガスにより二次燃焼室37内に於いて二次燃焼される。これにより、排ガスG中に含まれる未燃ガスは、二次燃焼室37内に於いて十分な滞留時間と温度をもって完全燃焼される。二次燃焼室37内で完全燃焼した排ガスGは、ガス冷却室42に入ってここで冷却された後、排ガス処理装置(図示省略)等を経て大気中へ放出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気式溶融炉30から排出される排ガスG中には、水素や一酸化炭素等の可燃性ガスの他に多量のダストDが含まれている。
そのため、電気式溶融炉30内から煙道35を通って二次燃焼室37内に流入した排ガスGが煙道35の出口と対向する二次燃焼室37の内壁面へ衝突すると、排ガスG中のダストDがここに付着・堆積することになる。
二次燃焼室37の内壁面に付着・堆積したダストDは、二次燃焼室37内が850℃〜1000℃の高温下にあるため、ダストD内の比較的融点の低い成分から徐々に溶融され、溶融物となって二次燃焼室37の内壁面に沿って流下する。
その結果、前記溶融物が溶融状態のまま二次燃焼室37の下部に堆積してダスト排出口43を閉塞することなり、ダストDの円滑な排出が不可能になるうえ、ダストDを粉体又は塊状で排出することができないと云う問題があった。
【0008】
又、排ガスG中に含まれているダストDは、二次燃焼室37の内壁面だけでなく、電気式溶融炉30と二次燃焼室37を接続する煙道35の内面にも付着・堆積することになる。
そのため、電気式溶融炉30の煙道35には、煙道35の内面に付着・堆積したダストDを機械的に掻き落とす煙道スクレーパ36が設置されている。
煙道35の内面に付着したダストDは、煙道スクレーパ36により掻き落とされた後、煙道35の出口から二次燃焼室37内へ掻き出されるが、この掻き出されたダストDは二次燃焼室37の内壁面に付着・堆積し、徐々に溶融されながら二次燃焼室37の内壁面に沿って流下することになり、前記と同様の問題を引き起こすことになる。
【0009】
そこで、上述の如き問題を解決するため、図5に示す如く、二次燃焼室37の下部を水冷ジャケット44構造とし、二次燃焼室37の下部へ流下して来た溶融物を冷却することにより溶融状態での堆積を防止すると共に、二次燃焼室37の下部に設けた回転式ダストスクレーパ45によりダストDをダスト排出口43側へ強制的に排出するようにしたダスト排出装置が開発され、実用に供されている。
【0010】
しかし、前記ダスト排出装置に於いても、ダスト排出口43が半溶融状態のダストDにより閉塞されるのを完全に防止することができないうえ、水冷ジャケット44と回転式ダストスクレーパ45との間に半溶融状態のダストDが入り込み、回転式ダストスクレーパ45の円滑な運転が不能になると云うトラブルが多発すると云う問題があった。
又、ダスト排出口43を閉塞する半溶融状態のダストDを取り除くために回転式ダストスクレーパ45を一時的に停止させると、その間に半溶融状態であったダストDが完全に固まり、再起動できなくなると云う問題が発生した。
【0011】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、二次燃焼室内のダストを外部へ良好且つ円滑に排出し、二次燃焼室の内壁面に付着・堆積したダストの溶融に起因する様々なトラブルを防止できるようにした二次燃焼室のダスト排出装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の請求項1の発明は、溶融炉から排出された排ガス中の未燃ガスを完全燃焼させる二次燃焼塔の二次燃焼室に設けたダスト排出装置であって、当該ダスト排出装置は、二次燃焼塔の周壁に設けた空気吹出しノズルから空気を二次燃焼室の内壁面へ向けて吹き出して二次燃焼室の内壁面の二次燃焼室の排ガス受入口に対向する内壁面部分及び排ガス受入口の真下に位置する内壁面部分に吹き付け、二次燃焼室の内壁面に付着・堆積したダストを前記空気により吹き飛ばして二次燃焼室の下部に形成したダスト排出口へ落下させる空気ブラスト装置を備えていることに特徴がある。
【0013】
本発明の請求項2の発明は、二次燃焼室の下部内径と同じ大きさに形成したダスト排出口にスクレーパコンベヤを接続し、前記スクレーパコンベヤは、ダストを間接的に冷却する冷却ジャケットを備え、ダスト排出口に接続されて二次燃焼室からの輻射熱を受けない位置にダストの出口を配置したケーシングと、ケーシング内に周回可能に配設した無端状のチェーンと、チェーンに一定間隔毎に取り付けられてケーシング内のダストを搬送する二次燃焼室の下部内径よりも広い幅のスクレーパとを備えており、二次燃焼室のダスト排出口から排出されたダストをケーシング内で冷却して固体の状態で排出するように構成されていることに特徴がある。
【0014】
本発明の請求項3の発明は、スクレーパコンベヤの出口に二重ダンパを設け、二次燃焼室内及びスクレーパコンベヤ内と外気とを遮断しながらダストを外部へ排出するようにしたことに特徴がある。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る二次燃焼室Sのダスト排出装置1を設けた電気式溶融炉2の概略縦断面図を示すものであり、図1に於いて、1はダスト排出装置、2は電気式溶融炉(プラズマ溶融炉)、3は被溶融物のホッパ、4は被溶融物の供給装置、5は黒鉛主電極、6は溶融スラグ流出口、7は煙道、8は煙道スクレーパ、9は二次燃焼室Sを有する二次燃焼塔、10は二次燃焼用空気吹込みノズル、11は二次燃焼用空気送風機、12は二次燃焼用空気供給管、13は二重ダンパ、14はガス冷却室である。
【0016】
前記電気式溶融炉2は、都市ごみや産業廃棄物等の焼却炉から排出された焼却残渣や飛灰等の被溶融物を電気エネルギーにより溶融処理するものであり、炉内の溶融スラグが溶融スラグ流出口6からオーバーフローされると共に、炉内に発生したダストD等を含む排ガスGが煙道7を通って二次燃焼室Sへ導入されるようになっている。
尚、電気式溶融炉2、煙道7、煙道スクレーパ8及びガス冷却室14等は、従来公知のものと同様構造に構成されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
【0017】
前記二次燃焼塔9は、電気式溶融炉2に隣接して設けられており、電気式溶融炉2から排出された排ガスGを二次燃焼させて排ガスG中の未燃ガスを完全燃焼させるものである。
即ち、二次燃焼塔9は、図1に示す如く、円筒状に形成された耐火物構造の周壁9aと円盤状に形成されて周壁9aの上部開口を閉塞する耐火物構造の天井壁9bとから成り、周壁9a及び天井壁9bで囲まれた空間が電気式溶融炉2から排出された排ガスGを二次燃焼させる二次燃焼室Sとなっている。
又、二次燃焼塔9の周壁9aには、煙道7の出口7aに接続されて電気式溶融炉2から排出された排ガスGを二次燃焼室S内に受け入れるための排ガス受入口9cと、ガス冷却室14に接続されて二次燃焼室S内の燃焼排ガスG′を排出するための燃焼排ガス排出口9dとが夫々形成されている。
更に、二次燃焼塔9の下部には、二次燃焼室Sの下部内径dと同じ大きさのダスト排出口9eが形成されている。このダスト排出口9eは、二次燃焼室Sに連通して下方へ開放された状態となっている。
【0018】
そして、前記二次燃焼塔9には、二次燃焼室S内へ二次燃焼用空気A2を供給する二次燃焼用空気吹込みノズル10が設けられている。
即ち、二次燃焼用空気吹込みノズル10は、二次燃焼塔9の周壁9aで且つ排ガス受入口9cよりも上部位置に設けられており、周壁9aの内壁面に沿ってその接線方向に二次燃焼用空気A2を吹き込んで二次燃焼室S内に旋回流を形成できるようになっている。この二次燃焼用空気吹込みノズル10は、二次燃焼用空気供給管12を介して二次燃焼用空気送風機11に接続されている。
【0019】
本発明の実施の形態に係るダスト排出装置1は、二次燃焼室Sの内壁面(二次燃焼塔9の周壁9a内面)に付着するダストDを空気Aにより吹き飛ばしてこれを固体の状態で外部へ排出するようにしたものであり、図1に示す如く、二次燃焼室Sの内壁面に付着・堆積するダストDを吹き飛ばす空気ブラスト装置15と、吹き飛ばされたダストDを固体の状態で排出するスクレーパコンベヤ16(フライトコンベヤとも云う)とを備えている。
【0020】
具体的には、空気ブラスト装置15は、二次燃焼室Sの内壁面で且つ排ガスG中に含まれるダストDが付着・堆積し易い部分に空気Aを吹き付けて二次燃焼室Sの内壁面に付着・堆積したダストDを吹き飛ばすものであり、二次燃焼塔9の周壁9aに設けられ、ダストDが付着・堆積し易い部分(二次燃焼室Sの排ガス受入口9cに対向する内壁面部分及び排ガス受入口9cの真下に位置する内壁面部分)に空気Aを吹き付ける空気吹出しノズル17と、空気吹出しノズル17に接続された空気供給管18と、空気供給管18に介設された制御弁19と、空気供給管16に接続された送風機若しくはコンプレッサー等の空気供給源20とから構成されている。
又、空気吹出しノズル17は、図2に示す如く、空気Aを二次燃焼室Sの内壁面の接線方向へ吹き出せるように二次燃焼塔9の周壁9aに配設されており、二次燃焼室Sの内壁面に付着・堆積したダストDを容易に剥離できるようになっている。
尚、空気吹出しノズル17から吹き出される空気Aの量は、二次燃焼室Sの内壁面に付着・堆積したダストDを確実且つ良好に吹き飛ばすことができるように設定されている。
【0021】
一方、スクレーパコンベヤ16は、空気ブラスト装置15により吹き飛ばされて二次燃焼室Sのダスト排出口9eから排出されたダストDを冷却してこれを固体の状態で外部へ排出するものであり、図1及び図3に示す如く、ダストDの入口21a及び出口21b並びにダストDの冷却ジャケット21cを備えた断面形状が矩形の細長いボックス状の鋼板製のケーシング21と、ケーシング21内に周回可能に配設された無端状のチェーン22と、チェーン22に一定間隔毎に取り付けられてケーシング21内のダストDを搬送する二次燃焼室Sの下部内径dよりも広い幅Lのスクレーパ23とから構成されている。
又、スクレーパコンベヤ16は、ケーシング21の入口21aが二次燃焼室Sのダスト排出口9eに接続されていると共に、ケーシング21の出口21bが二次燃焼室Sからの輻射熱を受けない位置に配置されており、ケーシング21の底壁部に設けた冷却ジャケット21c内へ冷却空気や冷却水等の冷却媒体Cを流すことによって、ケーシング21内のダストDを間接的に冷却するようになっている。
更に、スクレーパコンベヤ16の出口21bには、二重ダンパ13が設けられており、二次燃焼室S内及びスクレーパコンベヤ16内と外気とを遮断しながらダストDを外部へ排出することができるようになっている。
【0022】
そして、このスクレーパコンベヤ16は、二次燃焼室S内に於ける未燃ガスの燃焼が排ガス受入口9cよりも上方で起こるため、スクレーパコンベヤ16と排ガス受入口9cまでの距離が適正な値となるようにダスト排出口9eに接続されている。即ち、スクレーパコンベヤ16は、二次燃焼室Sからの輻射熱による過熱を防止できる位置に配置されている。そのため、スクレーパコンベヤ16は、その材質を特に耐熱性に優れたものにする必要もなく、既存のものを使用することができる。
【0023】
次に、上述したダスト排出装置1を用いて二次燃焼室S内のダストDを処理する場合について説明する。
【0024】
電気式溶融炉2内での被溶融物の溶融によって発生した排ガスGは、水素や一酸化炭素等の可燃ガスの他に多量のダストDを含んでおり、電気式溶融炉2と二次燃焼塔9を接続する煙道7を通って排ガス受入口9cから二次燃焼室S内へ入り、ここで二次燃焼用空気送風機11及び二次燃焼用空気供給管12から供給される二次燃焼用空気A2や助燃バーナ(図示省略)からの燃焼ガスにより二次燃焼される。
これにより、排ガスG中に含まれる未燃ガスは、二次燃焼室S内に於いて十分な滞留時間と温度をもって完全燃焼される。二次燃焼室S内で完全燃焼した燃焼排ガスG′は、引き続きガス冷却室14に入ってここで冷却された後、排ガス処理装置(図示省略)等を経て大気中へ放出される。
【0025】
そして、電気式溶融炉2の運転を継続すると、排ガスG中に含まれている多量のダストDが二次燃焼室Sの内壁面、即ち、二次燃焼室Sの排ガス受入口9cに対向する内壁面部分及び排ガス受入口9cの真下に位置する内壁面部分に付着・堆積することになる。この付着・堆積したダストDが二次燃焼室S内の高温度により半溶融状態となって自重で流下し始める前に、空気ブラスト装置15を定期的に作動させる。
【0026】
そうすると、二次燃焼室Sの内壁面に付着・堆積したダストDは、空気吹出しノズル17からの空気Aにより吹き飛ばされて二次燃焼室Sの下方へ落下する。このとき、空気ブラスト装置15に於いては、空気吹出しノズル17から空気Aを二次燃焼室Sの内壁面の接線方向へ吹き出すようにしているため、二次燃焼室Sの内壁面に付着・堆積したダストDを確実且つ容易に剥離することができる。
【0027】
空気ブラスト装置15により吹き飛ばされたダストDは、二次燃焼室Sの下部に形成したダスト排出口9eからスクレーパコンベヤ16内へ落下排出される。このとき、ダスト排出口9eが二次燃焼室Sの下部内径dと同じ大きさに形成され、且つこのダスト排出口9eに二次燃焼室Sの下部内径dよりも広い幅Lのスクレーパ23を有するスクレーパコンベヤ16を接続しているため、二次燃焼室Sの下部は傾斜部分が全くない構造となっている。その結果、二次燃焼室Sの内壁面から引き剥がされたダストDは、落下中に再び二次燃焼室Sの内壁面に付着・堆積してブリッジ現象を引き起こすと云うことがなく、スクレーパコンベヤ16内に確実且つ良好に落下排出され、ダスト排出口9eを閉塞すると云うことがない。
【0028】
スクレーパコンベヤ16内に落下したダストDは、スクレーパ23によりケーシング21内を入口21a側から出口21b側へ搬送されつつ、冷却ジャケット21c内を流れる冷却媒体Cにより徐々に冷却されて行く。スクレーパコンベヤ16内のダストDは、スクレーパ23により搬送されて二次燃焼室Sの真下を過ぎたときに二次燃焼室Sからの輻射熱を受けなくなり、冷却が効率良く行われることになる。その結果、スクレーパコンベヤ16内のダストDは、スクレーパコンベヤ16から完全な固体の状態で排出されることになる。
又、スクレーパコンベヤ16は、二次燃焼室Sの未燃ガスの燃焼が行われる部分(排ガス受入口9cより上方部分)から離れた位置に配置されているため、二次燃焼室Sからの輻射熱による過熱が防止される。その結果、スクレーパコンベヤ16は、その材質を特に耐熱性に優れたものにする必要もない。
【0029】
スクレーパコンベヤ16の出口21bへ搬送されたダストDは、出口21bに設けた二重ダンパ13により二次燃焼室S内及びスクレーパコンベヤ16内と外気とを遮断した状態で排出されることになる。そのため、外部の空気Aが二次燃焼室S内に必要以上に流入すると云うことがなく、二次燃焼室S内の燃焼用空気は適切な量となり、安定した燃焼を行える。
【0030】
尚、上記実施の形態に於いては、横断面形状が円形の二次燃焼室Sにダスト排出装置1を設けるようにしたが、他の実施の形態に於いては、横断面形状が四角形の二次燃焼室Sにダスト排出装置1を設けるようにしても良い。
【0031】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明のダスト排出装置は、二次燃焼室の内壁面に付着・堆積するダストを空気ブラスト装置により定期的に吹き飛ばして二次燃焼室の下部に形成したダスト排出口から排出するようにしているため、ダストが溶融物となって二次燃焼室の内壁面に沿って流下し、二次燃焼室の下部に堆積してダスト排出口を閉塞するのを防止することができる。その結果、二次燃焼室の内壁面に付着・堆積したダストの溶融に起因する様々なトラブルを防止することができる。
又、本発明のダスト排出装置は、二次燃焼室の下部内径と同じ大きさに形成したダスト排出口に二次燃焼室の下部内径よりも幅の広いスクレーパを有するスクレーパコンベヤを接続しているため、空気ブラスト装置により二次燃焼室の内壁面から引き剥がされたダストが落下中に再び二次燃焼室の内壁面に付着・堆積してブリッジ現象を引き起こすと云うことがなく、ダストの排出をより一層確実且つ良好に行える。然も、二次燃焼室の下部をホッパ状に形成したり、或いは二次燃焼室の下部を水冷ジャケット構造とする必要もなく、二次燃焼室の施工費用が安くて済む。
更に、本発明のダスト排出装置は、スクレーパコンベヤのダストの出口を二次燃焼室からの輻射熱を受けない位置に配置し、スクレーパコンベヤ内のダストを搬送しながら冷却して出口から排出するようにしているため、ダストを完全な固体(粉体及び塊)の状態で取り出すことができる。
そのうえ、本発明のダスト排出装置は、スクレーパコンベヤの出口に二重ダンパを設け、二重ダンパにより二次燃焼室内及びスクレーパコンベヤ内と外気とを遮断した状態でダストを排出するようにしているため、外部の空気が二次燃焼室内に必要以上に流入すると云うことがなく、二次燃焼室内に於いて排ガスの安定した燃焼を行える。
加えて、本発明のダスト排出装置は、産業界に於いて広く利用されている空気ブラスト装置、スクレーパコンベヤ及び二重ダンパから構成されているため、装置自体のコストも安くて済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るダスト排出装置を設けた電気式溶融炉及び二次燃焼室の概略縦断面図である。
【図2】空気ブラスト装置を設けた二次燃焼室の概略横断面図である。
【図3】二次燃焼室の下部及びスクレーパコンベヤの概略縦断面図である。
【図4】従来のダスト排出装置を設けた電気式溶融炉及び二次燃焼室の概略縦断面図である。
【図5】同じく従来の他のダスト排出装置を設けた電気式溶融炉及び二次燃焼室の概略縦断面図である。
【符号の説明】
1はダスト排出装置、2は電気式溶融炉、9eはダスト排出口、13は二重ダンパ、15は空気ブラスト装置、16はスクレーパコンベヤ、21はケーシング、21bは出口、22はチェーン、23はスクレーパ、Aは空気、Dはダスト、dは二次燃焼室の下部内径、Gは排ガス、Lはスクレーパの幅、Sは二次燃焼室。

Claims (3)

  1. 溶融炉から排出された排ガス中の未燃ガスを完全燃焼させる二次燃焼塔の二次燃焼室に設けたダスト排出装置であって、当該ダスト排出装置は、二次燃焼塔の周壁に設けた空気吹出しノズルから空気を二次燃焼室の内壁面へ向けて吹き出して二次燃焼室の内壁面の二次燃焼室の排ガス受入口に対向する内壁面部分及び排ガス受入口の真下に位置する内壁面部分に吹き付け、二次燃焼室の内壁面に付着・堆積したダストを前記空気により吹き飛ばして二次燃焼室の下部に形成したダスト排出口へ落下させる空気ブラスト装置を備えていることを特徴とする二次燃焼室のダスト排出装置。
  2. 二次燃焼室の下部内径と同じ大きさに形成したダスト排出口にスクレーパコンベヤを接続し、前記スクレーパコンベヤは、ダストを間接的に冷却する冷却ジャケットを備え、ダスト排出口に接続されて二次燃焼室からの輻射熱を受けない位置にダストの出口を配置したケーシングと、ケーシング内に周回可能に配設した無端状のチェーンと、チェーンに一定間隔毎に取り付けられてケーシング内のダストを搬送する二次燃焼室の下部内径よりも広い幅のスクレーパとを備えており、二次燃焼室のダスト排出口から排出されたダストをケーシング内で冷却して固体の状態で排出するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の二次燃焼室のダスト排出装置。
  3. スクレーパコンベヤの出口に二重ダンパを設け、二次燃焼室内及びスクレーパコンベヤ内と外気とを遮断しながらダストを外部へ排出するようにしたことを特徴とする請求項2に記載の二次燃焼室のダスト排出装置。
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