JP5960214B2 - 溶融設備 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明に係る溶融設備は、灰分を燃焼溶融する溶融炉と、前記溶融炉上方に配された二次燃焼室と、前記溶融炉で発生したスラグを下方へ案内するスラグ抜出シュートと、前記スラグ抜出シュートと前記二次燃焼室とを連通するバイパス流路と、前記バイパス流路の間に設けられ、流路断面が狭められた絞り部を有すると共に前記バイパス流路に燃焼排ガスを吸引するエゼクタと、前記絞り部と同軸に設けられると共に先端開口部から前記絞り部に向けて高圧空気を噴出する駆動空気供給管と、前記エゼクタの内壁面に前記燃焼排ガスに混入する混入物が付着することを防止する付着防止手段と、を備え、前記付着防止手段は、前記エゼクタの内壁面に付着した付着物を除去する付着物除去部を有し、前記付着物除去部は、前記エゼクタの外壁面を叩いて前記エゼクタの内壁面に振動を付与する振動付与装置と、前記エゼクタの内壁面に空気を吹き付けるエアブラスタと、を有し、前記エアブラスタには、前記駆動空気供給管の前記先端開口部より下方から、圧縮空気を噴出する先端部が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、付着防止手段を備えるので、燃焼排ガスにダストや塩類の混入物がエゼクタの内壁面に付着することを防止する。これにより、燃焼排ガスの流路が閉塞したり、狭められたりすることがなくなるために、燃焼排ガスを安定して循環させることができる。
また、前記エゼクタは、前記駆動空気供給管が固定される端壁であって、環状孔を有する内側の内端壁と、前記内側の壁に対して回動可能に設けられていると共に前記エゼクタを気密に封止する外側の外端壁とを有する端壁を有し、前記エアブラスタは、長尺状をなし、前記環状孔に挿入されていると共に、前記外側の壁との間に気密性が確保された状態で前記外側の壁を貫通し、前記駆動空気供給管の軸方向に相対移動可能としてもよい。
この構成によれば、付着物除去部がエゼクタの内壁面に機械洗浄を行うので、エゼクタの内壁面の付着物を直接的に除去することができる。
この構成によれば、絞り部の上流に、旋回流に含まれる混入物を遠心分離する旋回分離部を備えるので、絞り部に到達する混入物を低減することができる。これにより、エゼクタの内壁面に付着する付着物を低減することができる。
この構成によれば、燃焼排ガスの旋回流が沿って流れる内壁を冷却する冷却系を備えるので、燃焼排ガスに含まれる揮発した塩類を凝固させて燃焼排ガスに混入した塩類と燃焼排ガスとを分離することができる。これにより、エゼクタの内壁面に付着する付着物をさらに低減することができる。
この構成によれば、エゼクタが直列に複数設けられているので、圧力損失が大きい旋回分離部を絞り部の上流に設けたとしても、バイパス流路に燃焼排ガスを良好に導入することができる。
この構成によれば、エゼクタの内壁面に沿ってフィルム空気を形成するフィルム空気形成部を備えるので、燃焼排ガスに含まれる混入物がエゼクタの内壁面に到達し難くなる。
これにより、絞り部に付着する混入物を低減することができる。
この構成によれば、バイパス流路が、上流側で分岐すると共に下流側で合流する切替可能な複数の分岐流路を備え、エゼクタが各分岐流路に設けられているので、一の分岐流路を用いて燃焼排ガスを循環させると共に、他の分岐流路におけるエゼクタを清掃することができるので、溶融設備の稼働を継続させながらエゼクタを清掃してエゼクタの内壁面の付着物を除去することができる。
この構成によれば、付着防止手段が散液部を備えると共にエゼクタの駆動用空気が散液された液体が気化する温度以上とされているので、散液により燃焼排ガスにミスト状の液体が含まれることとなっても、この液体を気化させてエゼクタの内壁面及びバイパス流路壁面に液体が付着することを抑止する。これにより、エゼクタの内壁面及びバイパス流路壁面に付着した液体によって、燃焼排ガス中の残留混入物が捕捉されることを抑止するので、燃焼排ガスの流路が閉塞したり、狭められたりすることを防止して燃焼排ガスを安定して循環させることができる。
まず最初に、本発明の第一実施形態〜第四実施形態に係るガス化溶融システムSの概略について説明する。
(ガス化溶融システム)
図1は、ガス化溶融システムSの概略図である。
ガス化溶融システムSは、廃棄物を熱分解してガス化する流動床式ガス化炉100と、該流動床式ガス化炉100の下流側に設けられ、流動床式ガス化炉100にて生成された熱分解ガスCを高温燃焼させてガス中の灰分を溶融スラグ化する溶融設備1Aと、溶融設備1Aから排出された燃焼排ガスGを処理する排ガス処理設備200を備えている。
図2は、溶融設備1Aの要部拡大図である。
溶融設備1Aは、図2に示すように、竪型の旋回溶融炉(溶融炉)2と、旋回溶融炉2の上方に配された二次燃焼室8と、スラグカットバーナ7aを有していると共に旋回溶融炉2で発生したスラグを下方へ案内するスラグ抜出シュート7と、二次燃焼室8の下流側に配設されたボイラ9と、旋回溶融炉2の下方に設けられた水砕槽10と、スラグ抜出シュート7と二次燃焼室8とを連通するバイパス流路20とを備えている。
旋回溶融炉2では、図2に示すように、混合された熱分解ガスCと燃焼空気B2とが炉内で旋回流を形成しながら燃焼することにより、炉内温度が1300〜1500℃に維持されると共に、熱分解ガスC中の灰分が溶融、スラグ化される。この溶融スラグは、旋回溶融炉2の内壁面に付着、流下し、炉底部のスラグ出滓口6からスラグ抜出シュート7を経て水砕槽10に排出される。
一方、旋回溶融炉2から排出された燃焼排ガスGは連結部5を介して二次燃焼室8へ導入される。二次燃焼室8は、供給された燃焼空気B3により、燃焼排ガスG中の未燃分を燃焼させる。この後、燃焼排ガスGは、ボイラ9で熱回収されて200〜250℃程度まで冷却され、排ガス処理設備200へ送られる。
そして、反応集塵装置202において燃焼排ガスG中の煤塵、酸性ガス、DXN類等が除去された後、反応集塵装置202から排出された集塵灰が薬剤処理して埋立処分され、燃焼排ガスGが蒸気式加熱器203で再加熱され、触媒反応装置204でNOxが除去された後、誘引ファン205を介して煙突206より大気放出される。
図3は、エゼクタ21の拡大断面図である。
図3に示すように、エゼクタ21は、バイパス流路20と連通して燃焼排ガスGが流入する有底筒状の筒部22と、筒部22の下流側に延びると共に流路断面が狭められた絞り部23と、絞り部23の下流側に連続して設けられた拡径部24と、筒部22と同軸に設けられると共に絞り部23に囲繞された先端開口部から高圧空気Aを下流側に向けて噴出させる駆動空気供給管25とを備えている。
絞り部23は、流路上流から下流に向かうに従って漸次縮径する先細り部23aと先細り部23aの下流側に連続して略一定の径で形成された小径部23bとを備えている。
なお、エゼクタ21の姿勢は適宜変更して構わないし、高圧空気Aの流れ方向や燃焼排ガスGの導入方向も適宜設定可能である。
上記構成からなるエゼクタ21には、図3に示すように、燃焼排ガスGに混入する混入物の付着を防止する付着防止手段31が設けられており、この付着防止手段31は、エゼクタ21の内壁面21aに付着した付着物Fを除去するエアノッカ(付着物除去部)41を備えている。
エアノッカ41を停止した状態においてエゼクタ21を駆動すると、図2に示すように、上述した作用により、燃焼排ガスGがバイパス流路20をスラグ抜出シュート7から二次燃焼室8に向けて流れる。エゼクタ21においては、絞り部23の内壁面21aに燃焼排ガスGが衝突を繰り返すことにより、この内壁面21aに燃焼排ガスGに同伴された混合物が付着・堆積して付着物Fが成長していく。
ここで、内壁面21aに付着・堆積した付着物Fは、燃焼排ガスGに含まれるダストや塩類からなり、CaCl2、CaSO4、NaCl、Na2SO4、KCl、K2SO4、SiO2、Al2O3が主要な成分となる。
上記のように付着物Fが除去されたエゼクタ21においては、燃焼排ガスGの流路が閉塞したり、狭められたりすることがなく、燃焼排ガスGが安定して循環する。
また、上記の構成においては、エアノッカ41を用いる構成としたが、エゼクタ21の内壁面21aに振動を付与することができる構成であれば、油圧で駆動するものであってもよいし、あるいは、モータで振動を与えてもよい。
また、上記の構成においては、定期的にエアノッカ41を作動させる構成にしたが、常時作動させておく構成にしてもよい。
また、エアノッカ41が外壁面を叩くタイミングを変化させることにより、内壁面21aに付与する振動周波数を変化させてもよい。
図4は、第一実施形態の第一変形例に係るエゼクタ21Aの拡大断面図である。
エゼクタ21Aには、図3に示すように、付着防止手段32が設けられており、この付着防止手段32は、エゼクタ21Aの内壁面21aに付着した付着物Fを除去するエアブラスタ(付着物除去部)42を備えている。
このような構成により、エアブラスタ42の先端部42aが、全周に亘ってエゼクタ21Aの絞り部23に対向可能に構成されており、非作動時には下方に待機するように構成されている。
また、エゼクタ21Aの絞り部23の流路断面における周方向略全周に回動可能なので、絞り部23の内壁面21aに付着した付着物Fを流路断面周方向の全周に亘って残留させずに除去することが可能である。また、エアブラスタ42を単数設けるので、エゼクタ21Aのスペースファクタを向上させることが可能である。
図5は、第一実施形態の第二変形例に係るエゼクタ21Bの拡大断面図である。
エゼクタ21Bには、図5に示すように、付着防止手段33が設けられており、この付着防止手段33は、エゼクタ21Bの内壁面21aに付着した付着物Fを除去する洗浄ブラシ(付着物除去部)43を備えている。
洗浄ブラシ43は、長尺状に形成されていると共に先端部43aに多数の洗浄毛を有するものであり、駆動空気供給管25に略沿ってエゼクタ21の端壁21bから絞り部23の近傍まで延出している。
この洗浄ブラシ43は、エアブラスタ42と同様に、流路断面の周方向に回動可能かつ筒部22の筒軸方向に移動可能に構成されており、非作動時には下方に待機すると共に、作動時に先端部43aを絞り部23側に移動させて洗浄毛を付着物Fに接触させる。そして、洗浄ブラシ43は、筒部22の筒軸方向に前進及び後進しながら、流路断面の周方向に回動して、付着物Fを機械洗浄する。
また、上記の構成においては、エアブラスタ42、洗浄ブラシ43を単数設ける構成としたが、複数設けてもよい。
また、上記の構成においては、エアブラスタ42、洗浄ブラシ43を設ける構成としたが、相互にあるいはエアノッカ41を重畳的に設けてもよい。
また、上記の構成においては、エアブラスタ42、洗浄ブラシ43を自動的に作動させる構成にしたが、手動で付着物Fを除去してもよい。
図6は、本発明の第二実施形態に係る溶融設備1Bの要部拡大図である。なお、図6において、図1から図5と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
サイクロン分離器44は、導入された燃焼排ガスGを旋回させて旋回流を形成すると共に、旋回流に含まれる混入物を遠心分離する。このサイクロン分離器44は、燃焼排ガスGの旋回流が沿って流れる内壁44aを冷却する冷却系44bを備えている。この冷却系44bは、内壁44aの温度を燃焼排ガスGに含まれる揮発塩類(揮発した塩類)の凝固点以下に冷却する。
バイパス流路20に燃焼排ガスGが負圧吸引されると、燃焼排ガスGがサイクロン分離器44に導かれる。このサイクロン分離器44は、燃焼排ガスGを内壁44aに沿わして旋回流を形成する。そして、燃焼排ガスGに含まれる混入物が遠心分離され、内壁44aに衝突して螺旋状に移動しながら下方に導かれる。
この際、燃焼排ガスGに含まれる塩類の凝固点以下の温度に内壁44aが冷却されているために、燃焼排ガスG中の揮発塩類が凝固して上記と同様に下方に導かれる。
また、サイクロン分離器44の内壁44aが冷却されているので、燃焼排ガスGに含まれる揮発塩類を凝固させて分離することができる。これにより、エゼクタ21の絞り部23の内壁面21aに付着する付着物Fをさらに低減することができる。
図7は、第二実施形態の第一変形例に係る溶融設備1B1の概略構成図である。
上述した溶融設備1Bにおいては、サイクロン分離器44の下流にエゼクタ21を単数設ける構成にしたが、溶融設備1B1は、図7に示すように、エゼクタ21を複数直列に設けている。
この構成によれば、エゼクタ21が直列に二つ設けられているので、圧力損失が大きいサイクロン分離器44を設けた場合において、エゼクタ21に設定するガス流速を大きくすることができないときでも、サイクロン分離器44の下流側をより大きな負圧にすることができ、バイパス流路20に燃焼排ガスGを良好に導くことができる。
なお、エゼクタ21を直列に三つ以上設けてもよいのは勿論である。
図8は、第二実施形態の第二変形例に係る溶融設備1B2の要部拡大断面図である。
溶融設備1B2には、図8に示すように、付着防止手段35を備えている。この付着防止手段35は、エゼクタ26の一部を構成する旋回分離筒(旋回分離部)22xを有している。
エゼクタ26は、エゼクタ21に代えて設けられたものであり、絞り部23及び拡径部24を備える他、旋回分離筒(旋回分離部)22xがエゼクタ21における筒部22に相当する部位に配設されている。
そして、ガス出口26cの上方に絞り部23が配設されると共に、駆動空気供給管25がガス出口26cと混入物排出部26eとを挿通する構成とされている。
こうして、ガス出口26cから排出された燃焼排ガスGは、駆動空気供給管25から噴出される高圧空気に巻き込まれて下流側に流れていく。
この場合においても、燃焼排ガスGの混入物が除去されているために、エゼクタ26の絞り部23の内壁面21aに付着物Fが生成され難く、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
また、上述したサイクロン分離器44と同様に、定径部26a及びテーパ部26bの内周壁を冷却する構成としても構わない。
図9は、本発明の第三実施形態に係る溶融設備1Cの要部拡大断面図である。なお、図9において、図1から図8と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図9に示すように、溶融設備1Cは、溶融設備1Aとほぼ同様の構成となっているが、エゼクタ21の代わりにエゼクタ27が設けられている点で異なる。このエゼクタ27には、付着防止手段36が設けられており、この付着防止手段36は、複数の空気供給管(フィルム空気形成部)45を備えている。
これにより、燃焼排ガスGに含まれる混入物がエゼクタ27の内壁面21aに到達し難くなる。これにより、絞り部23に付着する付着物を低減することができる。
図10は、本発明の第三実施形態の変形例に係る付着防止手段36Aを示す概略構成図である。
図10に示すように、付着防止手段36Aは、エゼクタ28の内壁面21aに沿ってフィルム空気を形成する駆動空気供給管(フィルム空気形成部)46を備えている。
図11は、本発明の第四実施形態に係る溶融設備1Dを示す概略構成図である。なお、図11において、図1から図10と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
これら二つの分岐流路62A,62Bは、分岐流路62A,62Bが上流側の分岐部62aで分岐すると共に下流側の合流部62bで合流しており、それぞれエゼクタ21を備えている。
分岐部62aには、切替弁62cが配設されており、分岐流路62A,62Bのうち一方のみに燃焼排ガスGを流すことが選択可能になっている。
なお、分岐流路を三つ以上設けてもよいのは勿論である。
図12は、本発明の第五実施形態に係る溶融設備1Eを示す概略構成図である。なお、図12において、図1から図11と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
この洗煙塔70は、ケーシング71と、ケーシング71下部に貯留された水をケーシング71上部から散水するポンプ72と、例えば、リング状に形成されて散水された水を受けると共に表面に水を保持して気液接触を促進する充填物層73と、ケーシング71の出口に設けられたデミスタ74とを備えている。
エゼクタ21は、沸点以上の温度の高圧空気Aで駆動されるようになっている。
2…旋回溶融炉(溶融炉)
7…スラグ抜出シュート
8…二次燃焼室
20…バイパス流路
21(21A,21B),26〜28…エゼクタ
21a…内壁面
22x…旋回分離筒(旋回分離部)
23…絞り部
25…駆動空気供給管
31〜36,36A、37,38…付着防止手段
41…エアノッカ(振動付与装置)
42…エアブラスタ(付着物除去部)
43…洗浄ブラシ(付着物除去部)
44…サイクロン分離器(旋回分離部)
44a…内壁
44b…冷却系
45…空気供給管(フィルム空気形成管)
46…駆動空気供給管(フィルム空気形成管)
62…バイパス流路
62A,62B…分岐流路
70…洗煙塔(散液部)
A…高圧空気
F…付着物
G…燃焼排ガス
s…空気(フィルム空気)
Claims (8)
- 灰分を燃焼溶融する溶融炉と、
前記溶融炉上方に配された二次燃焼室と、
前記溶融炉で発生したスラグを下方へ案内するスラグ抜出シュートと、
前記スラグ抜出シュートと前記二次燃焼室とを連通するバイパス流路と、
前記バイパス流路の間に設けられ、流路断面が狭められた絞り部を有すると共に前記バイパス流路に燃焼排ガスを吸引するエゼクタと、
前記絞り部と同軸に設けられると共に先端開口部から前記絞り部に向けて高圧空気を噴出する駆動空気供給管と、
前記エゼクタの内壁面に前記燃焼排ガスに混入する混入物が付着することを防止する付着防止手段と、を備え、
前記付着防止手段は、前記エゼクタの内壁面に付着した付着物を除去する付着物除去部を有し、
前記付着物除去部は、前記エゼクタの外壁面を叩いて前記エゼクタの内壁面に振動を付与する振動付与装置と、
前記エゼクタの内壁面に空気を吹き付けるエアブラスタと、を有し、
前記エアブラスタには、前記駆動空気供給管の前記先端開口部より下方から、圧縮空気を噴出する先端部が設けられていることを特徴とする溶融設備。 - 前記エゼクタは、前記駆動空気供給管が固定される端壁であって、環状孔を有する内側の内端壁と、前記内側の壁に対して回動可能に設けられていると共に前記エゼクタを気密に封止する外側の外端壁とを有する端壁を有し、
前記エアブラスタは、長尺状をなし、前記環状孔に挿入されていると共に、前記外側の壁との間に気密性が確保された状態で前記外側の壁を貫通し、前記駆動空気供給管の軸方向に相対移動可能である請求項1に記載の溶融設備。 - 前記付着物除去部は、前記エゼクタの内壁面に機械洗浄を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の溶融設備。
- 前記付着防止手段は、前記絞り部の上流に設けられ、前記吸引された前記燃焼排ガスを旋回させて旋回流を形成すると共に前記旋回流に含まれる混入物を遠心分離する旋回分離部を有することを特徴とする請求項1から3のうちいずれか一項に記載の溶融設備。
- 前記旋回分離部は、前記燃焼排ガスの旋回流が沿って流れる内壁を冷却する冷却系を備えることを特徴とする請求項4に記載の溶融設備。
- 前記エゼクタは、直列に複数設けられていることを特徴とする請求項4又は5に記載の溶融設備。
- 前記付着防止手段は、前記エゼクタの内壁面に沿ってフィルム空気を形成するフィルム空気形成部を備えることを特徴とする請求項1から6のうちいずれか一項に記載の溶融設備。
- 前記付着防止手段は、前記バイパス流路に設けられ、上流側で分岐すると共に下流側で合流する切替可能な複数の分岐流路を備え、
前記複数の分岐流路には、それぞれ前記エゼクタを備えていることを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一項に記載の溶融設備。
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