JP3959876B2 - 灰溶融装置の排ガスダクト - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般廃棄物や産業廃棄物の焼却処理によって発生する焼却残渣である灰、特に飛灰(ばいじん)を含む灰の溶融処理をおこなう灰溶融装置の排ガスダクトに関する。
【0002】
【従来の技術】
灰の溶融処理は、灰の減容化,無害化のためにおこなうものであるが、特に飛灰中に多く含まれるダイオキシン類を完全に分解する必要があり、このためには1000℃以上の温度で完全燃焼させるとともに、燃焼後の排ガスの冷却過程で、特に300〜600℃の間で急速に進むデ・ノボ反応と云われるダイオキシン類の再合成を防ぐため、排ガスは200℃以下に急冷する必要がある。
【0003】
ところがこの排ガスの冷却によって、灰の溶融過程で揮発したCaCl2 ,NaCl,KCl,ZnCl2 などの塩化物が液滴を経て固体として析出したり、灰の溶融処理中に発生する溶融飛灰成分が排ガスダクト内周面にダストとして付着成長し、放置するとダクトを閉塞させてしまう。そこで出願人は、特開平8−219436号公報において、縦ダクトに設けた多数個の小孔から冷却用空気を吹込むとともに縦ダクトの内面に近接して移動する掻落体を上下動させるようにした廃棄物溶融炉の排ガス冷却装置を提案している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の冷却装置では、冷却用空気の吹込みだけでなく、掻落体によるダストの機械的な掻落しを併用している点で、ダクトの閉塞を確実に防止できるという長所を有するものであるが、掻落体自体にもダストは付着するので、掻落体の開口部の形状によっては、長期の炉操業により堆積肥大したダストにより上記開口部が徐々に閉塞するおそれがある。そして保守作業によりこの掻落体部のダストの除去清掃をおこなわないと、縦ダクト内を上昇流として流れる排ガスに対する流通抵抗の増大により、排ガスの吸引排気,所定の炉内圧の維持等が困難となり、溶融炉の操業に支障をきたすことが考えられる。
【0005】
この発明は上記の点にかんがみてなされたもので、ダクトの閉塞とともに掻落体の開口部の閉塞をも防止でき、ダクトおよび掻落体部の保守の手間がかからない灰溶融装置の排ガスダクトを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、灰溶融装置の排ガス口に接続され上部に後続ダクト接続口をそなえた金属製の縦ダクトと、この縦ダクトの外周部を包囲して設けられ冷却用流体が供給される冷却流体室と、前記縦ダクトの内周面にすきまをもって嵌合し上下方向に延びる開口部をそなえた掻落体と、この掻落体を昇降駆動する昇降駆動装置と、前記縦ダクトの上部に下向きに突設され上昇時の前記掻落体の前記開口部を貫通する貫通体とを具備したことを特徴とする灰溶融装置の排ガスダクトである。
【0007】
このように縦ダクトの内周面にすきまをもって嵌合し昇降駆動される掻落体を設けるとともに、掻落体の上昇時に掻落体の開口部を貫通する貫通体を縦ダクトの上部に設けたので、縦ダクトの内周面に付着堆積するダストは掻落体により掻落されるとともに、掻落体の開口部付近に付着堆積するダストは貫通体により掻落され、縦ダクトおよび掻落体の開口部のダストによる閉塞が防止される。
【0008】
また縦ダクトは冷却流体室の冷却流体により冷却され、縦ダクト内を流通する排ガスはこの縦ダクトの内周面により冷却されて、排ガス中に溶融状態で含まれる塩化物等の析出を促進するものであるが、請求項2記載の発明のように、前記冷却流体室が冷却用空気が供給されるエアチャンバから成り、前記縦ダクトに多数個の小孔を穿設し、この小孔から前記エアチャンバ内の冷却用空気を前記縦ダクト内に吹込むようにした構成とすれば、排ガスをさらに急速に希釈冷却して、ダイオキシン類の再合成を防ぐことができるので、特に好ましい。
【0009】
なおこの発明における縦ダクトは、必ずしも水平面に対して垂直(鉛直)方向に向くよう立設しなくてもよく、掻落体や貫通体によって掻落された粒状のダストが、排ガス流に逆らって下方へ落下する範囲内において、上記垂直方向に対して傾斜した傾斜状態に配設してもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下図1〜図3によりこの発明の実施の形態の一例を説明する。図中、1は廃棄物溶融炉で、焼却飛灰を溶融対象廃棄物とするものであり、基礎2上に固設した炉体3内に、上下方向に延びる円柱空間状の溶融処理室4を設け、炉体3に被着した炉蓋5に下向きに取付けた酸素バーナ6の下部が、溶融処理室4内に挿入されるとともに、この溶融処理室4に連通する排ガス口7が炉蓋5に設けられ、この排ガス口7には、後述の排ガスダクト20が接続され、その後続ダクト接続口22には、図示しない集じん装置を経て排気用の送風機に至るダクト8が接続されている。
【0011】
酸素バーナ6は、燃料供給口6aに供給された液体又は気体燃料Fを、酸素供給口6bに供給された酸素により燃焼させ、この燃焼による高温火炎中に、飛灰供給口6cに搬送用空気と共に供給された焼却飛灰Wを吹込投入して溶融させるものであり、たとえば特開平8−312938号公報に開示された構造のものを好適に用いることができる。また10は溶融処理室4の底部に形成した溶融スラグSを貯留するスラグ貯留部、11はこのスラグ貯留部10から炉体3の一方の側壁に向って延びる溶融スラグ導出用の溝で、溶融処理室4の側方に延びる側室部4aの底部に形成され、この溝11の先端部(炉外側端部)に出滓口12が形成されている。
【0012】
一方排ガスダクト20部においては、図2および図3にも示すように、排ガス口7に下部を接続した金属製(この例では耐熱鋼製)のフランジ付き円筒状の縦ダクト21の上部に、分岐管状に後続ダクト接続口22(図1参照)を設け、頂部を蓋板23で閉鎖して、排ガス流通路を形成するとともに、縦ダクト21の外側を外筒24で包囲して、冷却流体室であるエアチャンバ25を形成し、この外筒24のつば板部24aを炉蓋5の頂面部に取付けることにより、縦ダクト21は直立状に炉蓋5に固定されている。26は外筒24に設けた冷却用空気供給口で、たとえば常温空気を供給する送風機などの図示しない冷却用空気供給装置に接続され、また縦ダクト21の下部には、その筒壁部を貫通して多数個の直径4〜8mm程度の小孔27が穿設してあり、エアチャンバ25内に供給された冷却用空気は、この小孔27から縦ダクト21内に吹込まれるようになっている。
【0013】
30は縦ダクト21の内周面21aに少量(たとえば3〜10mm)のすきまをもって嵌合する厚円板状の金属製の掻落体で、上下方向に延びる6個の丸穴状の開口部31をそなえ、掻落体30の下面外周縁部が、縦ダクト21の内周面21aに付着したダストの掻落し刃として機能するものである。40はこの掻落体30の昇降駆動装置で、蓋板23のシール部23aを貫通して上下方向に延びる丸棒状のロッド41の下端に掻落体30を固着し、蓋板23に立設したブラケット42に軸支したガイドローラ43によりロッド41を昇降自在にガイドするとともに、基礎に固設した梁44に取付けたブラケット45により支持されたエアシリンダ46のピストンロッド46aに、ロッド41の上端部に取付けたアーム47の先端部を連結して成る。
【0014】
また蓋板23の下面側には、丸棒から成る6本の貫通体35が下向きに固設してある。この貫通体35は、掻落体30の開口部31と同配置で、かつ開口部31に3〜10mm程度のすきまをもって嵌合する直径寸法を有し、掻落体30の上昇時には、図2に示すように貫通体35は開口部31を貫通して下端面が掻落体30の下面より下方へ突出するように、その長さを設定してある。なおこの例では、開口部31と貫通体35との嵌合のための掻落体30の鉛直軸線まわりの回動規制は、ロッド41上端のアーム47の鉛直軸線まわりの回動をピストンロッド46aにより規制することによりおこなっているが、たとえばアーム47を上下方向に延びるガイドに係合させるなど、他の回動規制手段によってもよい。
【0015】
上記構成の廃棄物溶融炉1の操業時には、溶融処理室4内において酸素バーナ6の高温火炎中に投入した焼却飛灰Wを溶融させ、生成した溶融スラグSをスラグ貯留部10から溝11を経て出滓口12からオーバーフローさせて連続出滓するとともに、溶融処理に伴い発生する排ガスを、排ガス口7から縦ダクト21および後続ダクト接続口22を経て吸引排気して、排ガス中の溶融飛灰を集じんする。出滓口12から流出した溶融スラグは、図示しない水砕化装置により水砕化される。
【0016】
上記の排ガスの吸引排気により縦ダクト21内を上昇流として流れる排ガスは、小孔27から吹込まれる冷却用空気により希釈冷却されるとともに、エアチャンバ25内の冷却用空気により冷却された縦ダクト21の内周面21aにより冷却されて、排ガス中の塩化物の析出等によるダストが内周面21aに付着堆積するが、昇降駆動装置40により掻落体30を間欠的あるいは連続的に昇降駆動することにより、掻落体30が上記内周面21aに沿って上下動して上記ダストを掻落し、縦ダクト21の閉塞は防止される。掻落されたダストは、一部の微粉状のものは排ガス流と共に流出するが、粒状のものは溶融処理室4内に落下する。このとき縦ダクト21は金属製なので、内周面21aに付着したダストは掻落体30により容易に剥離させることができる。
【0017】
また掻落体30は開口部31を有しているので、炉操業中において上下動させても炉内排ガスの吸引排気はおこなえ、上記のダスト掻落しを支障なくおこなうことができる。このとき排ガスは掻落体30の下面に衝突し開口部31を流過するので、開口部31付近にもダストが付着堆積するが、掻落体30の上昇時には貫通体35が開口部31を貫通して上記ダストを掻落すので、開口部31のダストによる閉塞も防止できるのである。
【0018】
上記の小孔27からの冷却用空気の吹込みに際して、たとえば後続ダクト接続口22部における排ガス温度を検出して、該温度が200℃以下となるように、冷却用空気供給口26への冷却用空気供給量を調節すれば、排ガスは急速に希釈冷却され、ダイオキシン類の再合成を防ぐことができる。
【0019】
この発明は上記の例に限定されるものではなく、たとえば掻落体30の開口部31および貫通体35の断面形状は、上記の円形以外の各種形状としてもよい。たとえば図4に示すように、環状部30aとボス部30bを4本のスポーク30cで結合して成り、4個の扇形の開口部31を有する開口率の大きいハンドル型の掻落体30とすることもできる。このようにすると排ガスに対する流通抵抗が小さくなり、また掻落体自体へのダストの付着も少なくすることができるからより好ましい。なお図中、図3と同一部分には同一符号を付してある。
【0020】
また上記の例では冷却流体室としてエアチャンバ25を採用するとともに、縦ダクト21の小孔27からエアチャンバ25内の冷却用空気を縦ダクト21内に吹込み排ガスを希釈冷却するようにしたが、排ガス中のダストの組成や温度などによって上記希釈冷却が不要な場合は、上記小孔27は省略してもよく、さらに冷却流体室として、冷却用水が供給されるウォータージャケットを用いてもよい。さらに冷却用空気に水スプレーミストを随伴させても良い。
【0021】
またこの発明は、上記のバーナ加熱式の灰溶融装置のほかに、たとえばアーク加熱式あるいはプラズマ加熱式などの、各種形式の灰溶融装置の排ガスダクトにも適用できるものである。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、昇降駆動される掻落体により縦ダクト内周面に付着堆積するダストが掻落されるとともに、縦ダクト上部に設けた貫通体により掻落体の開口部付近に付着堆積するダストが掻落されるので、ダストによる縦ダクトの閉塞とともに掻落体の開口部の閉塞をも防止でき、縦ダクトおよび掻落体の保守の手間がかからない。
【0023】
また上記の効果に加えて請求項2記載の発明によれば、縦ダクトの小孔からの冷却用空気の吹込みにより、排ガスを急速に希釈冷却して、ダイオキシン類の再合成を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の一例を示す廃棄物溶融炉の縦断面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図2のB−B線断面図である。
【図4】この発明の実施の形態の他の例を示す図3相当図である。
【符号の説明】
1…廃棄物溶融炉、5…炉蓋、7…排ガス口、20…排ガスダクト、21…縦ダクト、21a…内周面、22…後続ダクト接続口、23…蓋板、24…外筒、25…エアチャンバ、26…冷却用空気供給口、27…小孔、30…掻落体、31…開口部、35…貫通体、40…昇降駆動装置、41…ロッド、46…エアシリンダ。
Claims (2)
- 灰溶融装置の排ガス口に接続され上部に後続ダクト接続口をそなえた金属製の縦ダクトと、この縦ダクトの外周部を包囲して設けられ冷却用流体が供給される冷却流体室と、前記縦ダクトの内周面にすきまをもって嵌合し上下方向に延びる開口部をそなえた掻落体と、この掻落体を昇降駆動する昇降駆動装置と、前記縦ダクトの上部に下向きに突設され上昇時の前記掻落体の前記開口部を貫通する貫通体とを具備したことを特徴とする灰溶融装置の排ガスダクト。
- 前記冷却流体室が冷却用空気が供給されるエアチャンバから成り、前記縦ダクトに多数個の小孔を穿設し、この小孔から前記エアチャンバ内の冷却用空気を前記縦ダクト内に吹込むようにした請求項1記載の灰溶融装置の排ガスダクト。
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