JP5525091B2

JP5525091B2 - 溶融システムにおける処理方法

Info

Publication number: JP5525091B2
Application number: JP2013131258A
Authority: JP
Inventors: 公司皆川; 博之細田
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-04-23
Also published as: JP2013217641A

Description

本発明は、都市ごみ等の廃棄物を処理するための溶融部を備えた溶融システムに関する。

従来、廃棄物を処理するものとして、廃棄物が熱分解されることにより発生する熱分解ガス中の灰分を溶融してスラグを生成する溶融部を備えた溶融炉が知られている。

例えば、特許文献１には、廃棄物やこの廃棄物の焼却灰を溶融させてスラグを生成する溶融部と、この溶融部の下端に設けられた出滓口から下方に延びて内側を前記溶融部から排出されたスラグが流下するシュートとを備えた溶融炉が開示されている。この溶融炉では、前記シュートの前記出滓口よりも下方の部分に前記溶融部内の高温のガスを引き抜くための引き抜き部が設けられている。そして、前記溶融部から排出された高温のガスをこの引き抜き部に向かわせて前記出滓口付近において前記スラグと接触させることで、出滓口付近におけるスラグの温度を高く維持してこのスラグの固着を抑制している。さらに、この溶融炉では、前記引き抜き部に流入するガス量を調整して、前記シュート内の部分の温度を所定温度以上とする処理が行われている。

特許３０７６０１０号公報

前記スラグの溶融点あるいは粘性は、前記溶融部で処理される廃棄物の性状によって異なる。そのため、前記従来の処理方法のように、単に、前記シュート内の温度を所定温度以上とする方法では、この温度の設定によってはスラグの固着を十分に抑制できず、固着したスラグが出滓口を閉塞するおそれがある。スラグが出滓口を閉塞すると、この固着したスラグを除去するために溶融炉の運転を停止せねばならず、運転効率が悪化する。ここで、この温度を非常に高い温度に設定すれば、スラグの固着は抑制されるが、高温に晒されることで前記シュートや引き抜き部が劣化するおそれがある。

本発明は、かかる事情に鑑み、シュート等の劣化を抑制しつつスラグによる出滓口の閉塞を抑えて運転効率を高く維持することのできる溶融システムの処理方法の提供を目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、廃棄物の熱分解ガス中の灰分を燃焼溶融させてスラグを生成するとともに下流端に形成された出滓口から前記スラグを排出する溶融部と、前記出滓口から下方に延びてこの出滓口から流下するスラグを囲む形状を有するシュートと、前記出滓口が形成された前記溶融部の下流端に連設されて前記溶融部から排出される排ガスが導入されて当該排ガスが内側で燃焼する二次燃焼部とを備えた溶融システムにおける処理方法であって、前記溶融部から排出される排ガスの一部が前記出滓口から前記シュート内に流入するように、吸引手段を用いて、前記シュートと前記溶融部または前記二次燃焼部とを連通する還流部内に前記シュート内のガスを吸引するとともに、当該吸引した排ガスを前記還流部を通して前記溶融部または前記二次燃焼部に戻すガス吸引工程と、前記シュートのうち前記出滓口よりも下方かつ当該シュートと前記還流部との連通部分よりも上方の部分に設けられてこの部分を通過するガスの温度を検出可能な温度検出手段の検出値から予測される前記出滓口付近のガスの温度が、予め設定された基準温度以上であるかどうかを判定する温度判定工程と、前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が前記基準温度未満であると判定された場合に実施されて、当該出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上となるように前記吸引手段の吸引力を増大させる吸引力増大工程と、前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上であると判定され、かつ、前記出滓口付近に前記スラグが固着している場合に実施されて、前記固着したスラグを溶融させる固着スラグ溶融工程とを含み、前記固着スラグ溶融工程では、前記溶融部内に塩基度調整剤を投入して前記固着したスラグが溶融するように当該スラグの塩基度を調整することを特徴とする溶融システムにおける処理方法を提供する。

また、本発明は、廃棄物の熱分解ガス中の灰分を燃焼溶融させてスラグを生成するとともに下流端に形成された出滓口から前記スラグを排出する溶融部と、前記出滓口から下方に延びてこの出滓口から流下するスラグを囲む形状を有するシュートと、前記出滓口が形成された前記溶融部の下流端に連設されて前記溶融部から排出される排ガスが導入されて当該排ガスが内側で燃焼する二次燃焼部とを備えた溶融システムにおける処理方法であって、前記溶融部から排出される排ガスの一部が前記出滓口から前記シュート内に流入するように、吸引手段を用いて、前記シュートと前記溶融部または前記二次燃焼部とを連通する還流部内に前記シュート内のガスを吸引するとともに、当該吸引した排ガスを前記還流部を通して前記溶融部または前記二次燃焼部に戻すガス吸引工程と、前記シュートのうち前記出滓口よりも下方かつ当該シュートと前記還流部との連通部分よりも上方の部分に設けられてこの部分を通過するガスの温度を検出可能な温度検出手段の検出値から予測される前記出滓口付近のガスの温度が、予め設定された基準温度以上であるかどうかを判定する温度判定工程と、前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が前記基準温度未満であると判定された場合に実施されて、当該出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上となるように前記吸引手段の吸引力を増大させる吸引力増大工程と、前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上であると判定され、かつ、前記出滓口付近に前記スラグが固着している場合に実施されて、前記固着したスラグを溶融させる固着スラグ溶融工程とを含み、前記固着スラグ溶融工程では、前記出滓口付近に設けられた燃焼器を用いて前記出滓口付近に固着したスラグに当該スラグを溶融可能な燃焼エネルギーを供給してこのスラグを加熱することの少なくとも一方が実施されることを特徴とする溶融システムにおける処理方法を提供する。

これらの方法によれば、前記シュートおよび還流部の早期の劣化が抑制されつつスラグによる出滓口の閉塞が抑えられて運転効率が高く維持される。

すなわち、これらの方法では、吸引手段による吸引力により、前記溶融部から排出される高温の排ガスの一部が前記出滓口から前記シュート内に流入しており、前記出滓口付近において前記スラグが高温ガスとの接触により高温に維持されて、このスラグの出滓口付近における固着が抑制される。特に、出滓口付近のガスの温度が基準温度未満であると判定された場合には、当該出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上となるように吸引手段の吸引力が増大されており、出滓口付近におけるスラグがより確実に高温に維持される。

しかも、前記出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上であるにも関わらず前記出滓口付近においてスラグが固着している場合には、前記出滓口付近のガスの温度がさらに高められることなく、前記溶融部内に塩基度調整剤が投入される、あるいは、燃焼器によりスラグが加熱されて、これらにより固着したスラグが除去されるため、前記シュートおよび還流部が過剰な高温のガスに晒されることで早期に劣化するのが抑えられつつスラグによる出滓口の閉塞が抑えられる。

本発明において、前記塩基度調整剤は、その少なくとも一部が前記溶融部から排出されたガスとともに前記二次燃焼部内に流入するように、前記溶融部のうち前記出滓口の上方部分から当該溶融部内に投入されるのが好ましい（請求項３）。

前記溶融部で生成されたスラグの一部は、この溶融部の下流に設けられた前記二次燃焼部側にも流入する。そして、前記二次燃焼部の上流端であって前記出滓口が形成された前記溶融部の下流端に接続される部分の温度は、前記溶融部の温度よりも低く、前記スラグはこの二次燃焼部の上流端付近において固着しやすい。これに対して、この方法では、塩基度調整剤が前記二次燃焼部内に流入されて、この二次燃焼部内で固着したスラグが効果的に除去されるため、前記スラグによる前記出滓口の閉塞がより確実に抑えられる。

また、本発明は、前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が予め設定された最大温度以上であると判定された場合のみに実施されて、前記還流部内に吸引されるガス量が減少するように前記吸引手段の吸引力を減少させる吸引力減少工程を含むのが好ましい（請求項４）。

このようにすれば、前記シュートおよび還流部内のガス温度が過剰に高くなるのがより確実に抑制される。

以上説明したように、本発明によれば、シュートおよび還流部等の劣化を抑制しつつスラグによる出滓口の閉塞を抑えることができる。

本発明の実施形態に係る溶融システムを備える廃棄物処理設備の全体構成を示す概略図である。図１に示す溶融システムの一部を拡大して示す概略断面図である。本発明の実施形態に係る溶融システムの処理方法を説明するためのフローチャートである。本発明の他の実施形態に係る溶融システムの処理方法を説明するためのフローチャートである。本発明の他の実施形態に係る溶融システムを備える廃棄物処理設備の全体構成を示す概略図である。

本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施形態に係る溶融システム５０を含む廃棄物処理設備１の全体構成を示した概略図である。まず、この廃棄物処理設備１における廃棄物の処理要領について説明する。

この廃棄物処理設備１は、溶融システム５０に加えて、主に、上流側から、ごみピット２と、給塵機４と、流動床式ガス化炉６と、ボイラー３０と、ガス冷却器４２と、バグフィルタ４４と、脱硝装置４６と、煙突４８とを有している。

この廃棄物処理設備１では、まず、ごみピット２に貯留された廃棄物が、給塵機４に投入される。前記給塵機４に投入された前記廃棄物は、この給塵機４から定量的に前記流動床式ガス化炉６に供給されて、この流動床式ガス化炉６にて熱分解される。この流動床式ガス化炉６では、前記廃棄物の部分燃焼が行われ、砂層等からなる流動層の温度を所定の温度に維持した熱分解すなわちガス化が行われる。この流動床式ガス化炉６で発生した熱分解ガスは、前記溶融システム５０に導かれる。一方、前記廃棄物のうち不燃物は炉床下部より抜き出され、非鉄金属、鉄分等にそれぞれ分離されて、再利用されるべくこの廃棄物処理設備１外等に搬送される。

前記溶融システム５０では前記熱分解ガスがさらに燃焼される。この溶融システム５０のうち後述する溶融部１２内では、旋回流が形成されており、約１３００℃の高温燃焼が行われる。このとき、前記熱分解ガス中の灰分が溶融されてスラグが生成する。生成した前記スラグは、この溶融システム５０の後述するシュート２０を流下し、このシュート２０の下方に設けられたスラグ冷却装置２８に排出される。そして、このスラグは、前記スラグ冷却装置２８にて急冷却され、再利用されるべく外部に搬送される。

また、前記溶融部１２からは高温ガスが排出される。この高温ガスは、溶融システム５０の後述する二次燃焼部１４に導入される。この二次燃焼部１４では前記溶融部１２からの排ガス中の未燃物の完全燃焼が行われる。この二次燃焼部１４から排出された排ガスは前記ボイラー３０に導入される。このボイラー３０は、前記排ガスを熱交換器等に接触させることでその廃熱を回収する。このボイラー３０でその廃熱が回収されたガスは、前記ガス冷却器４２にて冷却された後、バグフィルタ４４で除塵され、脱硝装置４６を経て煙突４８から排出される。

次に、前記溶融システム５０の詳細について説明する。

図２は、前記溶融システム５０の一部を拡大して示す概略断面図である。この溶融システム５０は、前記溶融部１２と、この溶融部１２の下流に設けられるシュート２０と、このシュート２０のさらに下流に設けられる二次燃焼部１４と、還流路（還流部）６０と、ファン（吸引手段）７０と、温度センサ１６と、塩基度調整剤投入装置１７と、バーナー（燃焼器）１８とを有している。

前記溶融部１２は、前記流動床式ガス化炉６に連通している。この溶融部１２は、前記流動床式ガス化炉６から導入された熱分解ガスを燃焼させ、前記熱分解ガスの灰分を溶融してスラグを生成する部分である。この溶融部１２は、上下方向に延びる略筒状を有している。この溶融部１２の上端には、前記流動床式ガス化炉６に連通する連通口１２ｅが設けられており、この連通口１２ｅを介して前記流動床式ガス化炉６から前記熱分解ガスが導入される。この溶融部１２の頂部１１にはガス燃焼用バーナーが取付けられており、前記熱分解ガスは、このガス燃焼用バーナーにより加熱されることで燃焼する。

前記溶融部１２の下流端すなわち下端には、前記シュート２０に連通される出滓口１２ａが設けられている。この溶融部１２で生成されたスラグは前記出滓口１２ａを介して前記シュート２０に排出される。

前記シュート２０は、前記溶融部１２から前記出滓口１２ａを介して排出されたスラグを下方に流下させるためのものである。このシュート２０は、前記出滓口１２ａから流下するスラグを囲むような形状を有している。具体的には、このシュート２０は、筒状を有しており、前記出滓口１２ａから下方に延びる中空の周壁２２を有している。このシュート２０の上端は、前記出滓口１２ａを介して前記溶融部１２と連通している。このシュート２０の下端には、前記スラグ冷却装置２８が連設されている。前記出滓口１２ａからこのシュート２０に排出されたスラグは、このシュート２０の周壁２２の内側を流下することで前記スラグ冷却装置２８に案内される。

前記シュート２０の周壁２２には、前記出滓口１２ａと連通するその上端よりも下方の位置に、還流路入口２４が設けられている。この還流路入口２４は、前記還流路６０に連通しており、シュート２０内のガスはこの還流路入口２４から前記還流路６０内に流入可能となっている。

前記シュート２０の周壁２２のうち、前記出滓口１２ａより下方かつ前記還流路入口２４よりも上方に位置する被温度検出部２２ａには、前記温度センサ１６が取付けられている。この温度センサ１６は、前記被温度検出部２２ａにおけるシュート２０内のガスの温度を検出する。この温度センサ１６としては、例えば、Ｋ熱電対が用いられる。

なお、前記溶融部１２の底面１２ｂは、前記出滓口１２ａに向かって下方に傾斜している。この底面１２ｂの下端すなわち前記出滓口１２ａを囲む部分には、シュート２０の内側に向かって張り出す張り出し部１５が設けられている。従って、前記スラグは、この張り出し部１５に沿って流下することでシュート２０の内側面よりも内側に案内され、シュート２０の側面への付着が抑制された状態でシュート２０内を流下していく。

前記二次燃焼部１４は、前記溶融部１２から排出される高温ガス中の未燃成分を燃焼処理するためのものである。この二次燃焼部１４は、前記出滓口１２ａが形成された前記溶融部１２の下流端に連設されており、この二次燃焼部１４と前記溶融部１２とは、前記出滓口１２ａの上方において互いに連通している。この二次燃焼部１４は、前記溶融部１２の下流端から下流に向かうに従って上方に傾斜する、すなわち、前記出滓口１２ａに向かって下方に傾斜する連通路１４ａと、この連通路１４ａの下流端から上方に延びる本体部１４ｃとを有している。

前記溶融部１２から排出された高温ガスの少なくとも一部は、前記出滓口１２ａの上方および前記連通路１４ａを通って前記二次燃焼部１４の本体部１４ｃに流入する。この二次燃焼部１４の本体部１４ｃ内には二次空気が供給されている。この二次燃焼部１４の本体部１４ｃ内では前記二次空気との接触により前記溶融部１２からの排ガス中の未燃物の完全燃焼が行われる。この二次燃焼部１４の本体部１４ｃの下流には、前記ボイラー３０が連設されており、二次燃焼部１４で処理された高温ガスはこのボイラー３０に流入する。

前記二次燃焼部１４には、前記溶融部１２から前記高温ガスとともにスラグの一部が流入する。この二次燃焼部１４に流入したスラグは、前記連通路１４ａの底面１４ｂを前記出滓口１２ａに向かって流下して、この出滓口１２ａを介して前記シュート２０内に流入する。

前記二次燃焼部１４の連通路１４ａの底面１４ｂの下端であって前記出滓口１２ａに臨む部分にも、シュート２０の内側に向かって張り出す前記張り出し部１５が設けられている。従って、溶融部１２から前記二次燃焼部１４側に流入したスラグは、前記二次燃焼部１４の連通路１４ａの底面１４ｂを流下した後、この張り出し部１５に沿って流下することでシュート２０の内側面よりも内側に案内され、前記還流路入口２４が形成されたシュート２０の側面への付着が抑制された状態でシュート２０内を流下していく。

前記二次燃焼部１４には、前記還流路６０に連通する還流路出口１４ｄが設けられている。前記二次燃焼部１４には、この還流路出口１４ｄを介して還流路６０内のガスが導入される。この還流路出口１４ｄは、前記連通路１４ａと前記二次燃焼部１４の本体部１４ｃとの境界付近に接続されており、このガスは、前記二次燃焼部１４の本体部１４ｃに導入されて、この本体部１４ｃ内で燃焼処理される。

前記塩基度調整剤投入装置１７は、前記溶融部１２および前記二次燃焼部１４内に、スラグの塩基度を調整するための塩基度調整剤を投入するためのものである。スラグの塩基度は、処理された廃棄物の種類等に応じて異なり、これに伴いスラグの溶融点あるいは粘性は異なる。前記塩基度調整剤は、このスラグの塩基度を調整してスラグの溶融点あるいは粘性を適正な状態にするためのものであり、この塩基度調整剤がスラグに供給されると、スラグの固着が抑制されるとともに固着したスラグは溶融する。塩基度調整剤としては、例えば、砂やカルシウムが用いられる。

前記塩基度調整剤投入装置１７は、前記出滓口１２ａの上方であって溶融部１２の下流端の天壁に設けられた塩基度調整剤投入口１２ｃに接続されており、この塩基度調整剤投入口１２ｃを介して前記出滓口１２ａの上方からこの出滓口１２ａに向かって前記塩基度調整剤を投入する。

前記バーナー１８は、前記出滓口１２ａ付近に固着したスラグを溶融させるためのものである。このバーナー１８は、前記シュート２０の周壁２２の上端近傍に、前記出滓口１２ａを向くようにして取付けられている。このバーナー１８は、前記出滓口１２ａに向かって燃焼ガスすなわち燃焼エネルギーを供給することで、出滓口１２ａ付近に固着したスラグを溶融させる。このバーナー１８としては、例えば、燃料と酸素とを燃焼させるＯ２バーナーが用いられる。

前記還流路６０は、前記シュート２０内のガスを前記二次燃焼部１４に戻すための通路である。この還流路６０の一端は、前記シュート２０の前記還流路入口２４に接続されており、他端は、前記還流路出口１４ｄに接続されている。この還流路６０は、前記還流路入口２４および還流路出口１４ｄを介して前記シュート２０と前記二次燃焼部１４とを連通している。

前記ファン７０は、前記溶融部１２から排出された前記高温ガスを、前記シュート２０を介して前記還流路６０内に吸引するための装置である。このファン７０は、複数の羽を有し、この羽の回転によってガスを吸引する。このファン７０は、前記還流路６０の途中に設けられている。このファン７０は、前記還流路６０内のガスのうちこのファン７０よりも上流側すなわち前記シュート２０側のガスを吸引する。

前記ファン７０により還流路６０内のガスに吸引力が作用すると、前記シュート２０内のガスが前記還流路入口２４を介して還流路６０内に吸引される。さらに、前記溶融部１２から排出された高温ガスの一部が前記出滓口１２ａを介して前記シュート２０内に吸引される。すなわち、前記溶融部１２から排出された高温ガスの一部は、前記出滓口１２ａを通ってシュート２０内を流下した後、前記還流路入口２４を介して還流路６０内に流入する。そして、前記高温ガスの一部はこの還流路６０を通って前記二次燃焼部１４に流入する。

このようにして、前記溶融部１２から排出された高温ガスの一部が前記スラグとともに前記出滓口１２ａを介してシュート２０内に流入すると、出滓口１２ａ付近において、スラグはこの高温ガスとの接触により高温に維持される。これにより、スラグは、この出滓口１２ａ付近での固着が抑制された状態でシュート２０に流入する。

ここで、前記溶融部１２から排出された高温ガスには、スラグ化されずに残った灰分および溶融部１２での燃焼時等に生成された酸性ガスが含まれている。従って、この灰分や酸性ガスが前記ファン７０および還流路６０内に流入すると、ファン７０の吸引力が低下するとともに還流路６０が腐食するおそれがある。また、ファン７０が故障等により停止すると前記還流路６０を通って前記二次燃焼部１４内の比較的低温のガスが、前記シュート２０内に逆流してこのシュート２０内および前記出滓口１２ａ付近の温度を低下させるおそれがある。

そこで、本実施形態では、前記還流路６０のうち前記ファン７０の上流側、すなわち、前記還流路入口２４とファン７０の間に、前記高温ガスから灰分および酸性ガスを除去可能であるとともに、ファン７０の停止時に前記逆流を規制可能なスクラバー８０が設けられており、このスクラバー８０により高温ガスから灰分等を除去することでファン７０等の腐食を抑制するとともに、前記逆流による前記出滓口１２ａ付近の温度低下ひいては出滓口１２ａ付近でのスラグの固着を抑制している。

このスクラバー８０の外壁８２の内側は、隔壁８４により、前記還流路６０の前記シュート２０側と連通する上流室８６と前記還流路６０の前記ファン７０側と連通する下流室８８とが区画されている。この上流室８６と下流室８８とには、それぞれ水が貯留されている。この上流室８６と下流室８８とは、前記隔壁８４の下方においてガスおよび水が流通可能なように互いに連通している一方、隔壁８４の下端部より上方ではガスおよび水の流通が不能なように隔離されている。

このスクラバー８０では、前記ファン７０が稼動しておらず前記上流室８６および下流室８８内の圧力が等しい条件下では、各室８６、８８の水面が前記隔壁８４の下端部よりも上方に位置して、上流室８６から下流室８８へのガスの移動、ひいては、前記二次燃焼部１４から前記シュート２０側へのガスの逆流が規制される。一方、前記ファン７０が稼動して前記下流室８８内のガスが吸引されて下流室８８内の圧力が上流室８６内の圧力よりも所定圧力低くなる条件下では、上流室８６の水面が前記隔壁８４の下端部よりも下方に位置して、上流室８６のガスが下流室８８へ流入可能となる。すなわち、シュート２０側から流入した前記高温ガスの前記ファン７０側への移動が可能となる。このとき、下流室８８の水面は前記隔壁８４の下流端よりも上方に位置しており、前記高温ガスは下流室８８内の水に混入し、この高温ガスに含まれていた水溶性の酸性ガス、具体的には、塩素系ガスおよび硫酸系ガス、および灰が水に溶解して除去される。また、前記スクラバー８０とファン７０との間には、高温空気供給手段９２により高温の空気が導入されており、スクラバー８０から排出された水分が蒸発されて、この水分によりファン７０および還流路６０が腐食されるのが抑制されている。

前記スクラバー８０内の灰および酸性ガスが溶解した水は、スクラバー８０の下端に設けられた水抜き装置９５により適宜外部に排出される。

以上のように構成された溶融システム５０では、前述のように、前記ファン７０の吸引力により、前記溶融部１２から排出された高温ガスが前記出滓口１２ａを通って前記シュート２０内に流下することで、前記出滓口１２ａ付近でのスラグの固着が抑制される。しかしながら、前記スラグが溶融する温度あるいはスラグの粘性は、前記溶融部１２で処理される廃棄物の性状によって異なる。これに対して、例えば、前記ファン７０の回転数すなわち吸引力を最大として、前記出滓口１２ａを通過するガス量を多くしこの出滓口１２ａ付近の温度を非常に高い温度とすれば、異なる複数のスラグの性状に対応することができ、出滓口１２ａ付近でのスラグの固着をより確実に抑制することができる。しかしながら、前記出滓口１２ａを通過するガス量を多くすると、シュート２０および還流路６０が高温のガスに晒されて早期に劣化するおそれがある。そこで、本溶融システム５０では、オペレータが次のような処理を行うことで、シュート２０等の早期劣化を抑制しつつスラグの固着に伴う出滓口１２ａの閉塞を回避する。

本溶融システム５０の第１の実施形態に係る処理方法を、図３のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１にて、溶融システムの稼動とともに前記ファン７０を駆動して前記シュート２０内のガスを溶融部６０内に吸引し、これにより、前記溶融部１２から排出された高温ガスを前記出滓口１２ａを通って前記シュート２０内に流下させるとともに（ガス吸引工程）、前記温度センサ１６による温度検出を開始する。

オペレータは、ステップＳ２で、前記温度センサ１６の検出値を読み取り、この温度センサ１６の検出値から前記出滓口１２ａにおけるガスの温度を予測する。以下、この予測された温度を出滓口予測温度という。前記温度センサ１６で検出される前記被温度検出部２２ａにおけるシュート２０内のガスの温度と、前記出滓口１２ａにおけるガスの温度との相関が高いことは分かっており、この温度センサ１６の検出値により前記出滓口１２ａの温度は精度良く予測される。具体的には、予め前記被温度検出部２２ａにおけるガスの温度を検出するとともに前記出滓口１２ａの温度を検出し、この被温度検出部２２ａの温度と出滓口１２ａの温度との関係をマップとして準備しておき、このマップから前記温度センサ１６の検出値に対応する値を出滓口予測温度として抽出する。あるいは、前記温度センサ１６検出値に一定値を加えた値（例えば１００℃）を前記出滓口予測温度として算出する。

ここで、前記出滓口１２ａに直接温度センサを取付けることが考えられるが、出滓口１２ａの温度は前記被温度検出部２２ａよりも高温であるとともに、出滓口１２ａでは温度センサとスラグとの接触機会が多く温度センサが早期に故障してしまう。これに対して、本処理方法では、前述のように、前記出滓口１２ａよりも下方の被温度検出部２２ａに温度センサ１６を取付けて前記被温度検出部２２ａの温度を検出し、この検出値に基づいて出滓口１２ａの温度を予測しており、出滓口１２ａの温度を安定して知ることができる。

次に、ステップＳ３にて、出滓口予測温度が基準温度Ｔｍｉｎ以上であるかどうか、すなわち、前記出滓口予測温度が予め設定された基準温度Ｔｍｉｎ未満であるかどうかを判定する（温度判定工程）。また、この出滓口予測温度が予め設定された最大温度Ｔｍａｘ以下であるかどうかを判定する。前記基準温度Ｔｍｉｎは例えば１２５０℃に設定されており、最大温度Ｔｍａｘは例えば１３００℃に設定されている。

前記ステップＳ３での判定がＮＯであって、前記出滓口予測温度が前記基準温度Ｔｍｉｎ未満あるいは前記最大温度Ｔｍａｘより高い場合は、ステップＳ４にて、前記ファン７０の回転数を上昇あるいは低下させる。

具体的には、前記出滓口予測温度が前記基準温度Ｔｍｉｎ未満の場合は、出滓口１２ａにおいてスラグが固着する可能性が高い。そこで、この場合には、ステップＳ４にて、前記ファン７０の回転数を上昇させてファン７０による吸引力を増大させ、前記出滓口１２ａを通過するガス量を増大させる（吸引力増大工程）。これにより、出滓口１２ａ付近においてスラグの温度は高くなり、スラグの固着が抑えられる。

一方、前記出滓口予測温度が前記最大温度Ｔｍａｘより高い場合は、前記ファン７０の回転数を低下させてファン７０の吸引力を減少させる（吸引力減少工程）。これにより、出滓口１２ａの温度が最大温度Ｔｍａｘ以上になるのが回避されて、シュート２０および還流路６０の熱劣化が抑えられる。

前記ステップＳ４は、前記出滓口予測温度が前記基準温度Ｔｍｉｎ以上最大温度Ｔｍａｘ以下になるまで実施される。

前記ステップＳ３での判定がＹＥＳであって、前記出滓口予測温度が前記基準温度Ｔｍｉｎ以上かつＴｍａｘ以下の場合は、次に、ステップＳ５にて、出滓口１２ａにスラグが固着しているかどうかを判定する。具体的には、オペレータが出滓口１２ａ付近に設けられた窓から出滓口１２ａを見て、スラグの固着を判定する。

前記ステップＳ５での判定がＮＯであって、前記出滓口１２ａにスラグが固着していない場合は、そのまま処理を終了する。

一方、前記ステップＳ５での判定がＹＥＳであって、前記出滓口１２ａにスラグが固着している場合、すなわち、前記出滓口予測温度が基準温度Ｔｍｉｎ以上であるにも関わらず出滓口１２ａにスラグが固着している場合は、ステップＳ６からステップＳ１０において、固着したスラグを溶融するための固着スラグ溶融工程として、溶融部１２内に塩基度調整剤を投入する工程と、バーナー１８により固着しているスラグを加熱する工程とを実施する。

まず、前記ステップＳ５での判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ６に進み、前記塩基度調整剤投入装置１７により前記塩基度調整剤投入口１２ｃから出滓口１２ａの上方に塩基度調整剤を投入する。投入された塩基度調整剤は、出滓口１２ａ付近のスラグ中に混入して、スラグの溶融点あるいは粘性を適正な状態とする。これにより、出滓口１２ａ付近に固着していたスラグは溶融除去される。

特に、この塩基度調整剤は前記溶融部１２から排出された高温ガスとともにその多くが前記二次燃焼部１４内に流入する。前述のように、二次燃焼部１４の連通路１４ａにはスラグが流入している。この二次燃焼部１４の連通路１４ａは、燃焼が行われている溶融部１２ａ内に比べて比較的温度が低い。そのため、溶融部１２ａよりもこの二次燃焼部１４の連通路１４ａにおいてスラグは多く固着しており、前記塩基度調整剤の多くが二次燃焼部１４に流入することでこの連通路１４ａに固着したスラグは効果的に溶融する。

このように、前記出滓口１２ａにスラグが固着している場合であっても、出滓口予測温度が基準温度Ｔｍｉｎ以上の場合には、出滓口１２ａを介してシュート２０および還流路６０に流入する高温ガスの量を増大させて出滓口１２ａの温度をさらに上昇させることなく塩基度調整剤による固着したスラグの除去が行われており、シュート２０および還流路６０の熱劣化が抑えられつつ固着したスラグの除去が行われる。

前記投入される塩基度調整剤の種類は、処理された廃棄物の種類等に応じて適宜決定される。

前記ステップＳ６の塩基度調整剤を投入する工程は、前記出滓口１２ａ付近において固着していたスラグが除去されるまで、あるいは、投入する塩基度調整剤の量が予め設定された基準量以上となるまで実施される。すなわち、前記ステップＳ６後に実施されるステップＳ７において、出滓口１２ａにまだスラグが固着しているかどうかを判定する。この判定がＮＯであって、出滓口１２ａに固着していたスラグが除去されたと判定されると処理を終了する。一方、前記ステップＳ７の判定がＹＥＳであって、出滓口１２ａにまだスラグが固着している場合は、次に、ステップＳ８にて、投入された塩基度調整剤が前記基準量以上かどうかを判定する。このステップＳ８での判定がＮＯであって、塩基度調整剤の投入量が前記基準量未満の場合は、ステップＳ６に戻り、再び塩基度調整剤を投入する。一方、このステップＳ８での判定がＹＥＳであって、前記出滓口予測温度が前記基準温度Ｔｍｉｎ以上であり、かつ、前記基準量以上の塩基度調整剤が投入されているにも関わらず、出滓口１２ａにスラグが固着している場合は、塩基度調整剤の投入を停止してステップＳ９に進む。

前記ステップＳ９では、前記バーナー１８を駆動して、このバーナー１８により出滓口１２ａ付近に固着しているスラグを加熱して燃焼除去する。このバーナー１８の駆動は固着しているスラグが完全に除去されるまで実施される。すなわち、前記ステップＳ９の後に進むステップＳ１０において、スラグが固着しているかどうかを判定する。そして、この判定がＮＯすなわち出滓口１２ａ付近にスラグが固着していないと判定されるまでステップＳ９を実施し、この判定がＮＯになった時点でステップＳ１１に進みバーナー１８の駆動を停止する。

このように、前記出滓口１２ａにスラグが固着している場合であっても、前記塩基度調整剤の投入量が基準量以上の場合には、塩基度調整剤の投入量をさらに増加させることなく、バーナー１８により固着したスラグの除去が行われており、塩基度調整剤の過剰な投入が回避される。また、前記バーナー１８は、前記塩基度調整剤の投入量が最大量を超えた場合にのみ駆動されており、このバーナー１８の過度の駆動が抑制されて、このバーナー１８を駆動するためのエネルギーが小さく抑えられる。

以上のようにして、本処理方法では、出滓口１２ａの温度および出滓口１２ａ付近におけるスラグの固着状況に応じて、吸引力増大工程と、塩基度調整剤を投入する工程と、バーナー１８により固着したスラグを加熱する工程とが段階的に実施されており、出滓口１２ａ付近、シュート２０および還流路６０の熱劣化が抑えられつつ、効率よくスラグの固着の回避あるいは固着したスラグの除去が行われる。

ここで、前記吸引力減少工程は省略可能である。すなわち、前記ステップＳ３における出滓口予測温度が最大温度Ｔｍａｘ以下であるかどうかの判定、および、ステップＳ４におけるファン７０の回転数を低下させる工程は省略可能である。例えば、前記ファン７０の回転数を段階的に上昇させるようにして、前記出滓口予測温度が前記基準温度Ｔｍｉｎ以上となった時点でファンの回転数の上昇を停止するようにしてもよい。ただし、前記吸引力減少工程を実施して、出滓口予測温度が前記最大温度Ｔｍａｘ以上の場合にはファン７０の回転数を低減してシュート２０および還流路６０に流入するガスの温度を低下させれば、出滓口１２ａ付近、シュート２０および還流路６０の熱劣化をより確実に抑えることができる。

また、前記実施形態では、温度判定工程→吸引力増大工程（および吸引力減少工程）→塩基度調整剤を投入する工程→固着したスラグを加熱する工程の順で処理を行う場合について説明したが、前記吸引力増大工程（および吸引力減少工程）の後に、塩基度調整剤を投入する工程と固着したスラグを加熱する工程のいずれか一方のみを実施してもよい。

すなわち、前記ステップＳ６からＳ８までを省略して、固着したスラグを加熱する工程のみを実施してもよい。具体的には、前記ステップＳ５での判定がＹＥＳであって、前記出滓口１２ａにスラグが固着している場合、すなわち、前記出滓口予測温度が基準温度Ｔｍｉｎ以上であるにも関わらず出滓口１２ａにスラグが固着している場合に、ステップＳ９に進み、バーナー１８を駆動して、このバーナー１８により出滓口１２ａ付近に固着しているスラグを加熱して燃焼除去する。この場合であっても、出滓口１２ａを介してシュート２０および還流路６０に流入する高温ガスの量を増大させて出滓口１２ａの温度をさらに上昇させることなく固着したスラグの除去が行われるため、シュート２０および還流路６０の熱劣化を抑えつつ固着したスラグの除去が可能となる。ただし、この固着したスラグを加熱する工程の前に塩基度調整剤を投入すれば、塩基度調整剤によって固着したスラグが除去できない場合にのみ前記バーナー１８が駆動されてバーナー１８の過度の駆動が抑制されるため、この駆動のためのエネルギーが少なく抑えられてコストが低減するとともにバーナー１８の早期劣化が抑制される。また、バーナー１８による燃焼ガスの過度の供給により前記出滓口１２ａ付近、例えば、前記張り出し部１５等の早期劣化が抑制される。また、前記ステップＳ９からＳ１１までを省略して、塩基度調整剤を投入する工程のみを実施するとともに、ステップＳ８を省略して、固着したスラグが除去されるまで塩基度調整剤を投入してもよい。ただし、塩基度調整剤を投入した量が基準量以上となった時点で塩基度調整剤の投入を停止してバーナー１８により固着したスラグの加熱を実施すれば、塩基度調整剤の過度の投入が抑制されて、効率よく固着したスラグを除去することができる。

また、前記温度判定工程の前に、塩基度調整剤を投入する塩基度調整剤投入工程を実施して、塩基度調整剤投入工程→温度判定工程→吸引力増大工程（および吸引力減少工程）→固着したスラグを加熱する工程の順で処理を行ってもよい。この第２の実施形態に係る処理方法のフローチャートを図４に示す。

この第２の実施形態では、まず、前記第１の実施形態と同様に、ステップＳ１において、溶融システムの稼動とともに前記ファン７０を駆動して前記シュート２０内のガスを溶融部６０内に吸引するとともに、前記温度センサ１６による温度検出を開始する。

次に、ステップＳ２２において、前記塩基度調整剤投入装置１７により前記塩基度調整剤投入口１２ｃから出滓口１２ａの上方に塩基度調整剤を投入する（塩基度調整剤投入工程）。この塩基度調整剤投入工程は、前記出滓口１２ａ付近において固着していたスラグが除去されるまで（ステップＳ２３での判定がＮＯとなるまで）、あるいは、投入した塩基度調整剤の量が予め設定された基準量以上となるまで（ステップＳ２４での判定がＹＥＳとなるまで）実施される。

前記塩基度調整剤の投入後、出滓口１２ａ付近にスラグが固着していないと判定された場合（ステップＳ２３での判定がＮＯの場合）は、そのまま処理を終了する。一方、塩基度調整剤を基準量以上投入した後も、出滓口１２ａ付近にスラグが固着していると判定されると（ステップＳ２４での判定がＹＥＳとなると）、ステップＳ２５において、前記温度センサ１６の検出値を読み取り、この温度センサ１６の検出値から前記出滓口１２ａにおけるガスの温度を予測する。そして、ステップＳ２６にて、前記温度判定工程を実施して、出滓口予測温度が前記基準温度Ｔｍｉｎ以上かつ最大温度Ｔｍａｘ以下であるかどうかを判定する。このステップＳ２６の判定がＮＯの場合は、ステップＳ２７にて前記吸引力増大工程あるいは吸引力減少工程を実施して、出滓口予測温度を前記基準温度Ｔｍｉｎ以上前記最大温度Ｔｍａｘ以下に制御する。

その後、ステップＳ２８にて、出滓口１２ａにスラグが固着しているかどうかを判定する。このステップＳ２８の判定がＮＯの場合は、そのまま処理を終了する。一方、前記ステップＳ２８での判定がＹＥＳであって、前記出滓口１２ａにスラグが固着している場合は、出滓口１２ａ付近にスラグが固着していないと判定されるまで（ステップＳ３０での判定がＮＯになるまで）、ステップＳ２９においてバーナー１８により固着したスラグを加熱する。すなわち、前記バーナー１８を駆動して、このバーナー１８により出滓口１２ａ付近に固着しているスラグを燃焼除去する。そして、スラグが燃焼除去されると（ステップＳ３０での判定がＮＯとなると）、バーナー１８の駆動を停止する（ステップＳ３１）。

以上のように構成された第２の実施形態に係る処理方法では、前記塩基度調整剤が予め設定された基準量以上投入され、かつ、前記出滓口１２ａに前記スラグが固着している場合に、前記吸引力増大工程がはじめて実施されており、塩基度調整剤により固着したスラグの除去が可能な場合は、ファン７０の吸引力は増大されない。従って、ファン７０の吸引力を増大するために必要なエネルギーが少なく抑えられて、コストが低減する。

ここで、前記第１の実施形態および第２の実施形態では、塩基度調整剤が、前記前記出滓口１２ａ付近において固着していたスラグが除去されるまで（第１の実施形態においてステップＳ７での判定がＮＯとなるまで、第２の実施形態においてステップＳ２３での判定がＮＯとなるまで）、あるいは、投入する塩基度調整剤の量が予め設定された基準量以上となるまで（第１の実施形態においてステップＳ８での判定がＹＥＳとなるまで、第２の実施形態においてステップＳ２４での判定がＹＥＳとなるまで）投入される場合について説明したが、ステップＳ７、Ｓ８あるいはステップＳ２３，２４を省略して、塩基度調整剤を、スラグの固着状況によらず投入するようにしてもよい。

また、前記第１の実施形態および第２の実施形態では、前記温度判定工程等の各工程を含む前記処理がオペレータにより行われる場合について説明したが、コンピュータ等を利用して前記処理が自動的に実施されるように構成してもよい。例えば、前記温度センサ１６の検出値をコンピュータに入力してコンピュータにより温度判定工程を実施させる。また、前記出滓口１２ａ上部にカメラを設け、このカメラにより撮影された所定時刻の出滓口１２ａの画像をコンピュータに送信し、コンピュータにより、この画像とスラグが固着していない状態の画像とを比較させてスラグが固着しているかどうかを自動的に判定させる。そして、これらの判定結果に基づいて、コンピュータが、前記ファン７０に信号を送りファン７０の回転数を変更する、また、前記塩基度調整剤投入装置１７に信号を送信して塩基度調整剤を自動的に投入する、また、前記バーナー１８に信号を送信してバーナー１８を自動的に駆動するようにしてもよい。

また、本発明において、図５に示すように、前記還流路出口１４ｄが前記溶融部１２に設けられており、前記還流路６０が前記シュート２０と前記溶融部１２とを連通していてもよい。この場合には、還流路６０を通過したガスは前記還流路出口１４ｄから溶融部１２内に流入し、このガス中の未燃物が溶融部１２内で燃焼される。ただし、この還流路６０を通過するガスすなわち溶融部１２から排出されたガスが空気を含んでいない場合は、ガス中の未燃物が溶融部１２内で十分に燃焼せず、溶融部１２内の温度を低下させるおそれがある。そのため、このような場合には、前記実施形態のように還流路出口１４ｄを前記二次燃焼部１４に設けて、還流路６０を通過したガスが二次燃焼部１４に流入するのが好ましい。

また、前記塩基度調整剤を投入する位置は、前記出滓口１２ａの上方に限らない。例えば、溶融部１２ａの上流端であってもよい。さらに、この溶融部１２ａの上流に設けられた前記流動床式ガス化炉６内に投入して、この流動床式ガス化炉６から溶融部１２ａ内に塩基度調整剤が流入するようにしてもよい。ただし、前記のように、出滓口１２ａの上方から出滓口１２ａに向けて塩基度調整剤を投入すれば、溶融部１２ａから排出された高温のガスと同伴して塩基度調整剤の多くが、温度が比較的低くスラグの固着量の多い前記二次燃焼部１４の前記連通路１４ａに流入するため、スラグが効率よく除去される。

また、前記溶融部１２内の高温ガスを前記還流路６０内に吸引するための吸引手段は、前記ファン７０に限らない。

また、本溶融システム５０の適用については、前記廃棄物処理設備１に限らない。

１廃棄物処理設備
１２溶融部
１２ａ出滓口
１４二次燃焼部
１６温度センサ
１７塩基度調整剤投入装置
１８バーナー（燃焼器）
２０シュート
５０溶融システム
６０還流路（還流部）
７０ファン（吸引手段）

Claims

廃棄物の熱分解ガス中の灰分を燃焼溶融させてスラグを生成するとともに下流端に形成された出滓口から前記スラグを排出する溶融部と、前記出滓口から下方に延びてこの出滓口から流下するスラグを囲む形状を有するシュートと、前記出滓口が形成された前記溶融部の下流端に連設されて前記溶融部から排出される排ガスが導入されて当該排ガスが内側で燃焼する二次燃焼部とを備えた溶融システムにおける処理方法であって、
前記溶融部から排出される排ガスの一部が前記出滓口から前記シュート内に流入するように、吸引手段を用いて、前記シュートと前記溶融部または前記二次燃焼部とを連通する還流部内に前記シュート内のガスを吸引するとともに、当該吸引した排ガスを前記還流部を通して前記溶融部または前記二次燃焼部に戻すガス吸引工程と、
前記シュートのうち前記出滓口よりも下方かつ当該シュートと前記還流部との連通部分よりも上方の部分に設けられてこの部分を通過するガスの温度を検出可能な温度検出手段の検出値から予測される前記出滓口付近のガスの温度が、予め設定された基準温度以上であるかどうかを判定する温度判定工程と、
前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が前記基準温度未満であると判定された場合に実施されて、当該出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上となるように前記吸引手段の吸引力を増大させる吸引力増大工程と、
前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上であると判定され、かつ、前記出滓口付近に前記スラグが固着している場合に実施されて、前記固着したスラグを溶融させる固着スラグ溶融工程とを含み、
前記固着スラグ溶融工程では、前記溶融部内に塩基度調整剤を投入して前記固着したスラグが溶融するように当該スラグの塩基度を調整することを特徴とする溶融システムにおける処理方法。
廃棄物の熱分解ガス中の灰分を燃焼溶融させてスラグを生成するとともに下流端に形成された出滓口から前記スラグを排出する溶融部と、前記出滓口から下方に延びてこの出滓口から流下するスラグを囲む形状を有するシュートと、前記出滓口が形成された前記溶融部の下流端に連設されて前記溶融部から排出される排ガスが導入されて当該排ガスが内側で燃焼する二次燃焼部とを備えた溶融システムにおける処理方法であって、
前記溶融部から排出される排ガスの一部が前記出滓口から前記シュート内に流入するように、吸引手段を用いて、前記シュートと前記溶融部または前記二次燃焼部とを連通する還流部内に前記シュート内のガスを吸引するとともに、当該吸引した排ガスを前記還流部を通して前記溶融部または前記二次燃焼部に戻すガス吸引工程と、
前記シュートのうち前記出滓口よりも下方かつ当該シュートと前記還流部との連通部分よりも上方の部分に設けられてこの部分を通過するガスの温度を検出可能な温度検出手段の検出値から予測される前記出滓口付近のガスの温度が、予め設定された基準温度以上であるかどうかを判定する温度判定工程と、
前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が前記基準温度未満であると判定された場合に実施されて、当該出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上となるように前記吸引手段の吸引力を増大させる吸引力増大工程と、
前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が前記基準温度以上であると判定され、かつ、前記出滓口付近に前記スラグが固着している場合に実施されて、前記固着したスラグを溶融させる固着スラグ溶融工程とを含み、
前記固着スラグ溶融工程では、前記出滓口付近に設けられた燃焼器を用いて前記出滓口付近に固着したスラグに当該スラグを溶融可能な燃焼エネルギーを供給してこのスラグを加熱することを特徴とする溶融システムにおける処理方法。
請求項１に記載の溶融システムにおける処理方法であって、
前記塩基度調整剤は、その少なくとも一部が前記溶融部から排出されたガスとともに前記二次燃焼部内に流入するように、前記溶融部のうち前記出滓口の上方部分から当該溶融部内に投入されることを特徴とする溶融システムにおける処理方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の溶融システムにおける処理方法であって、
前記温度判定工程後であって、当該温度判定工程にて前記出滓口付近のガスの温度が予め設定された最大温度以上であると判定された場合のみに実施されて、前記還流部内に吸引されるガス量が減少するように前記吸引手段の吸引力を減少させる吸引力減少工程を含むことを特徴とする溶融システムにおける処理方法。