JP3963854B2 - 溶融炉 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、灰分やチャー等の固形物を含む熱分解ガスを旋回させながら燃焼させて、その固形物を溶融スラグ化する旋回式の溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
灰分やチャー等の固形物を含む廃棄物の熱分解ガスを旋回させながら燃焼させ、その固形物を溶融スラグ化する旋回式の溶融炉としては、例えば、図４に示すようなものがある（特許文献１参照）。この溶融炉は、溶融室５１の上端側に、固形物を含む熱分解ガスが旋回方向に導入される導入口５２と、燃焼空気の供給口５３とが設けられている。燃焼空気の供給口５３は、溶融室５１の天井から垂下された空気供給管５４の下端に設けられ、熱分解ガスの導入口５２は、空気供給管５４の回りに形成された環状通路５５の接線方向に開口している。また、溶融室５１の上端側には、点火や助燃用のバーナ５６が設けられている。なお、この種の溶融炉では、溶融室５１の上部に、燃焼２次空気を旋回方向に供給する供給口を設けたものもある。
【０００３】
この溶融炉では、空気供給管５４からの燃焼空気の直下流で、その下流の溶融室５１上部に圧力低下を生じさせることにより、熱分解ガスの旋回流を上昇させる再循環渦を形成して、熱分解ガスを燃焼空気で激しく燃焼させるようにしている。なお、熱分解ガスに含まれる固形物は溶融室５１の壁面に捕捉され、その可燃成分であるチャーは燃焼し、不燃成分である灰分は溶融する。そして、溶融した溶融スラグと燃焼排ガスは、溶融室５１の下端側に設けられた排出口から排出される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２３４７１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
廃棄物の熱分解で発生する熱分解ガスは、処理される廃棄物の種類によって、その発生量やガス中の可燃成分の割合が大きく変化する。このため、上述したような旋回式の溶融炉を用いて、このような熱分解ガスを処理すると、その可燃成分の絶対量が多い場合は、これらの可燃成分が溶融室の上部で激しく燃焼して、局部的に設計以上の高温になることがあり、炉壁等の損傷や、サーマルＮＯ_Xの増加をまねく恐れがある。反対に、可燃成分の絶対量が少ない場合は設計以下の低温となり、スラグが溶融しなかったり、半溶融状態の灰分等が壁面等に付着して炉内を閉塞したりする恐れがある。
【０００６】
このような場合の溶融室上部の温度調節は、燃焼空気の供給量の変更や、バーナによる助燃を行うことである程度調節できるが、燃焼空気の供給量をあまり大きく変動させると、炉を安定して運転することができない問題がある。また、助燃バーナの使用は、燃料節約の面からできるだけ少なくすることが望ましい。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、炉の安定した運転を阻害することなく、溶融室上部の温度調節を可能とすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、溶融室の上端側に、固形物を含む熱分解ガスが旋回方向に導入される導入口と、燃焼用１次空気の供給口とが設けられ、前記熱分解ガスを溶融室内で旋回させながら燃焼させて、熱分解ガスに含まれる固形物を溶融スラグ化する溶融炉において、前記溶融室の上部に燃焼用２次空気を旋回方向に供給する供給口を設け、前記溶融室の上端側に圧縮空気を下向きに噴出する圧縮空気管を設け、前記溶融室の上部の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサで検出される溶融室上部の温度が所定の温度よりも低い場合は、前記圧縮空気管からの圧縮空気の噴出力を強くし、前記溶融室上部の温度が所定の温度よりも高い場合は、前記圧縮空気の噴出力を弱くする構成を採用した。
【０００９】
すなわち、溶融室の上部に燃焼用２次空気を旋回方向に供給する供給口を設けて、溶融室の上端側に圧縮空気を下向きに噴出する圧縮空気管を設けるとともに、溶融室の上部の温度を検出する温度センサを設け、この温度センサの検出出力に基づいて、圧縮空気管からの圧縮空気の噴出力を変化させることにより、下向きに噴出される圧縮空気の回りに形成される溶融室上部の負圧で２次空気の旋回流を上下させ、この２次空気の旋回流との衝突による熱分解ガスの溶融室上部での燃焼度合いを変えるようにした。
【００１０】
つまり、溶融室上部の温度が所定の温度よりも低い場合は、圧縮空気の噴出力を強くして２次空気の旋回流を上昇させ、熱分解ガスの溶融室上部での燃焼度合いを多くし、反対に、溶融室上部の温度が所定の温度よりも高い場合は、圧縮空気の噴出力を弱くして２次空気の旋回流を下降させ、熱分解ガスの溶融室上部での燃焼度合いを少なくするようにした。なお、圧縮空気の供給圧力は高いほど、総空気量に占める圧縮空気量の割合が少なくてすむ。例えば、最大圧力を０．４ＭＰａ程度にすれば、溶融室上部の負圧ゾーンの強弱を、総空気量に占める圧縮空気量の割合が２％以下で制御でき、炉の運転に支障を来たすことはない。
【００１１】
前記圧縮空気管を助燃用バーナの燃料供給管と兼用にすることにより、この種の旋回式溶融炉には助燃用バーナが設けられることが多いので、別途に圧縮空気管を設けるのを不要とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３に基づき、この発明の実施形態を説明する。この溶融炉は旋回式のものであり、図１に示すように、オーバル形状の溶融室１の上端側に筒状部２が連接されて、この筒状部２に固形物を含む熱分解ガスの導入口３が設けられるとともに、燃焼用１次空気の供給口４が下端に設けられた１次空気供給管５が上方から挿入され、溶融室１上部の側壁には、燃焼用２次空気を旋回方向に供給する供給口６が設けられている。溶融室１の下端側には、燃焼排ガスと溶融スラグの排出口７が設けられている。
【００１３】
また、前記１次空気供給管５の中心には、助燃用バーナ（図示省略）の燃料供給管を兼ねる圧縮空気管８が挿入され、その下端の噴出口９から圧縮空気が下向きに噴出されるようになっており、溶融室１の側壁には、室内の温度を検出する温度センサ１０が上中下部の３箇所に設けられている。噴出口９からの圧縮空気の噴出力は、側壁上部に設けられた温度センサ１０の検出出力に基づいて、コントローラ（図示省略）により、以下のように調節されるようになっている。なお、側壁上部の温度センサ１０のみでなく、側壁中部と下部の温度センサ１０で検出される温度も低い場合は、助燃用バーナが点火される。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、前記側壁上部の温度センサ１０で検出される温度が予め設定された所定の温度よりも低い場合は、圧縮空気管８に供給される圧縮空気の圧力が高められ、噴出口９からの圧縮空気の噴出力が強くされる。この場合は、この圧縮空気の噴出で形成される溶融室１上部の負圧ゾーンＡが広くなり、供給口６から供給される２次空気の旋回流が上昇する。したがって、この２次空気の旋回流と衝突する熱分解ガスの溶融室１上部での燃焼度合いが増大して、溶融室１上部の温度が上昇する。
【００１５】
図２（ｂ）に示すように、側壁上部の温度センサ１０で検出される温度が所定の温度よりも高い場合は、反対に、圧縮空気の圧力が下げられて噴出口９からの圧縮空気の噴出力が弱くされる。この場合は、溶融室１上部に形成される負圧ゾーンＡが狭くなって２次空気の旋回流があまり上昇せず、これと衝突する熱分解ガスの溶融室１上部での燃焼度合いが減少して、溶融室１上部の温度が下がる。
【００１６】
【実施例】
図１に示した溶融炉を用いて、熱分解ガスの溶融燃焼試験を行った。１次空気と２次空気の供給比率は１：３一定とし、圧縮空気の供給圧力Ｐを０．２ＭＰａから０．４ＭＰａに変化させて、各温度センサ１０で溶融室１内各部の温度を測定した。なお、試験に際しては、溶融室１中部と上部のオーバル肩部に圧力計を設置し、このオーバル肩部に形成される負圧ゾーンＡの圧力低下度合いも測定した。
【００１７】
図３は、上記試験における溶融室１各部の温度測定結果を示す。圧縮空気の供給圧力Ｐを０．２ＭＰａから０．４ＭＰａに上げることにより、溶融室１上部の温度は著しく上昇しており、溶融室１上端からの圧縮空気の噴出力の変化が、溶融室１上部の温度調節に有効なことが分かる。なお、溶融室１中部の大気圧に対する内圧は−０．０９〜０．１３ｋＰａであったのに対して、溶融室１上部の内圧は、圧縮空気の供給圧力Ｐが０．２ＭＰａのときに−０．１２〜０．１４ｋＰａ、０．４ＭＰａのときに−０．１４〜０．１９ｋＰａであった。したがって、この圧力測定結果から、圧縮空気の噴出力を強くすると、溶融室１上部に形成される負圧ゾーンＡが広くなることが推定できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の溶融炉は、溶融室の上部に燃焼用２次空気を旋回方向に供給する供給口を設けて、溶融室の上端側に圧縮空気を下向きに噴出する圧縮空気管を設けるとともに、溶融室の上部の温度を検出する温度センサを設け、この温度センサの検出出力に基づいて、圧縮空気管からの圧縮空気の噴出力を変化させることにより、下向きに噴出される圧縮空気の回りに形成される溶融室上部の負圧で２次空気の旋回流を上下させ、この２次空気の旋回流との衝突による熱分解ガスの溶融室上部での燃焼度合いを変えるようにしたので、炉の安定した運転を阻害することなく、溶融室上部の温度を適正に調節することができる。
【００１９】
また、前記圧縮空気管を助燃用バーナの燃料供給管と兼用にすることにより、この種の旋回式溶融炉には助燃用バーナが設けられることが多いので、別途に圧縮空気管を設けるのを不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融炉の実施形態を示す縦断面図
【図２】ａ、ｂは、それぞれ図１の溶融炉における圧縮空気の噴出力を変化させたときの溶融室上部の状態を示す縦断面図
【図３】図１の溶融炉での溶融燃焼試験における温度測定結果を示すグラフ
【図４】従来の溶融炉を示す一部省略縦断面図
【符号の説明】
１ 溶融室
２ 筒状部
３ 導入口
４ 供給口
５ １次空気供給管
６ 供給口
７ 排出口
８ 圧縮空気管
９ 噴出口
１０ 温度センサ

Claims (2)

1. 溶融室の上端側に、固形物を含む熱分解ガスが旋回方向に導入される導入口と、燃焼用１次空気の供給口とが設けられ、前記熱分解ガスを溶融室内で旋回させながら燃焼させて、熱分解ガスに含まれる固形物を溶融スラグ化する溶融炉において、前記溶融室の上部に燃焼用２次空気を旋回方向に供給する供給口を設け、前記溶融室の上端側に圧縮空気を下向きに噴出する圧縮空気管を設け、前記溶融室の上部の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサで検出される溶融室上部の温度が所定の温度よりも低い場合は、前記圧縮空気管からの圧縮空気の噴出力を強くし、前記溶融室上部の温度が所定の温度よりも高い場合は、前記圧縮空気の噴出力を弱くするように変化させ、前記下向きに噴出される圧縮空気の回りに形成される溶融室上部の負圧で前記２次空気の旋回流を上下させて、この２次空気の旋回流との衝突による前記熱分解ガスの溶融室上部での燃焼度合いを変えるようにしたことを特徴とする溶融炉。
2. 前記圧縮空気管を、助燃用バーナの燃料供給管と兼用するようにした請求項１に記載の溶融炉。

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