JPH01184313A - 廃棄物溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、都市ゴミ、下水汚泥、各種産業廃棄物、又は
それらを乾燥・焼却や破砕処理して得られた中間処理物
を溶融処理する廃棄物溶融炉に関する。

〔従来の技術〕

有機物及び無機物が混在する都市ゴミ、下水汚泥、それ
らの焼却灰等の廃棄物を埋立て地に投棄すると、有害重
金属が溶出したり、灰の占める容積が大きいために埋立
て地の枯渇や利用効率を低下させる等の問題が生じる。

そこで、廃棄物を溶融炉で処理する方法が、特公昭５２
−２４７９０号公報。

特公昭５３−１６６３３号公報、特開昭５４−６８０７
７号公報。

特開昭５４−［０７８号公報等で提案されている。

溶融炉に投入された廃棄物は、炉内の乾燥帯。

乾留ガス化帯及び燃焼溶融帯を順次降下する。廃棄物は
、この降下の過程で、炉底部に設けた羽口から吹き込ま
れた酸素含有ガスにより、燃焼・加熱反応を受ける。ま
た、熱源としての塊状炭素系物質、例えばコークス及び
塩基度調整剤として珪石又は石灰石が廃棄物と共に炉頂
から装入されている。廃棄物に含まれている有機物等の
可燃分は、乾留・ガス化され、燃焼熱として回収される
。他方、廃棄物に含まれているガラス、瀬戸物、金属類
等の無機系不燃分は、加熱・溶融され、溶融スラグとし
て取り出される。凝固して得た固形スラグは、建設資材
等に利用できる可能性をもっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

溶融炉としては、縦型のシャフト炉が通常使用されてい
る。装入された廃棄物は、このシーヤフト炉の内部で燃
焼ガスの上昇対向流との熱交換によって、乾燥、予熱、
乾留ガス化等の処理を受ける。

この熱交換性を高めるためには、炉内の廃棄物充填層を
高くすることが必要になる。

ところが、廃棄物充填層を高くすると、炉内に吹き込む
酸素含有ガスの吹込み圧を１０００〜２０００ｍ＋ｎ水
柱に増加させることが要求され、出湯口からガスを連続
的に噴出させて無人化、操業安定化を狙った条件下で溶
融スラグを連続流出させることが困難になる。また、廃
棄物に含まれている灰分。

不燃分が炉内を下降する過程で加熱され、軟化状態にな
る。軟化した灰分、不燃分は、充填層の空隙を占有し、
充填層の通気性を不均一にする。その結果、炉内を上昇
するガスが一部に集中して流れるようになり、吹抜け、
棚吊り等の現象が多発し、炉況を不安定にする。

逆に、廃棄物充填層を薄くすると熱交換性が悪くなって
、排ガスの温度が上昇する。また、炉内を上昇するガス
の風圧によって、充填層の粉粒状廃棄物が吹き上げられ
、後流側設備、例えば燃焼室、廃熱ボイラ、集塵機等の
飛散ダストの負荷が高くなったり、炉内でタリン力−と
なって炉壁に付着する。このような欠点を補うためには
、燃料比を高めたり、酸素富化率を上げたりした操業が
不可欠であった。

そこで、本□発明は、分岐管を介して塊状炭素系物質を
炉底部に装入するとともに廃棄物をシャフト部の上部よ
り連続的に装入することにより、燃料比を高めることな
く、安定した条件下で廃棄物を溶融処理することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の廃棄物溶融炉は、その目的を達成するために、
下部に酸素含有ガス吹込み羽口及び出湯口を設けたシャ
フト部と、該シャフト部に設けられ酸素含有ガス吹込み
羽口部が下位になるように傾斜した複数の分岐管と、前
記シャフト部の上部から廃棄物を連続的に装入する廃棄
物装入口と、前記分岐管に開口する塊状炭素系物質装入
用の副資材装入口を備えていることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は、本発明の第１実施例で使用した灰分。

不燃分の比較的多い場合、例えば都市ごみ、下水汚泥の
焼却灰に適合した廃棄物溶融炉の要部を示す。

この廃棄物溶融炉は、シャフト部１の周囲に複数の分岐
管２を対称的に取り付けている。この分岐管２は、後述
する塊状炭素系物質がシャフト部１内に流下するように
、シャフト部１側を低くしている。シャフト部ｌは、垂
直方向上方に延びて廃棄物装入口１５をもち、廃棄物１
１を収容したホッパー３がフィーダ４を介して配置され
ている。また、シャフト部ｌの下部には、炉内の塊状炭
素系物質を燃焼させて高温雰囲気の火格子を形成するよ
うに、酸素°含有ガスを吹き込む複数の酸素含有ガス吹
込み羽口５が設けられている。

分岐管２の途中には、ホッパー６に収容されている塊状
炭素系物質をフィーダ７及びシュート８を経て送り込む
ように、シュート８の先端が開口された副資材装入口１
６が設けられている。この分岐管２は、炉内のガスを外
部に排出する配管としても使用される。図中、符番９は
、このときのガス流を示す。分岐管２のガス通過総面積
は、分岐前のシャフト部１断面の上昇ガス通過面接と同
じか、それよりも大きくすることが好ましい。これによ
って、炉内の上昇ガスは、シャフト部１に沿って上昇す
ることなく、分岐管２内で流速を下げ優先的に流入する
。このガスは、分岐管２から流出した後で燃焼させ、排
熱ボイラー、空気予熱器等で熱回収される。

ホッパー６には、珪石や石灰石等の塩基度調整剤をコー
クス等の塊状炭素系物質に添加しておくことが好ましい
。この塩基度調整剤により、シャフト部１で生成した溶
融スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）をたとえば０．
８〜１．２の範囲に調整する。

ホッパー６から゛フィーダ７及びシュート８を経由して
シャフト部１の下部に装入された塊状炭素系物質、例え
ばコークスは、酸素含有ガス吹込み羽口５から吹き込ま
れた酸素含有ガスにより燃焼し、高温のコークスベツド
１０を形成する。このとき、酸素含有ガスを予熱してお
くことにより、コークスの燃焼により生成した雰囲気の
温度を一層高く維持することができる。或いは、少量の
酸素を加えた酸素富化空気を使用することによっても、
同様の効果が得ら・れる。

他方、有機物及び無機物が混在した都市ゴミ。

下水汚泥等の焼却灰としての廃棄物１１は、ホッパー３
からフィーダ４を経てシャフト部ｌ内に投入される。廃
棄物１１は、シャフト部１内を降下する過程で、高温コ
ークスベツド１０内の輻射熱を主体に加熱される。

詳しくは、廃棄物１１は、分岐管２から送られてくる予
熱された塊状炭素系物質に随伴されて、コークスベツド
１０にさらに潜り込む。この部位では、特に上昇ガス流
の影響が小さく、廃棄物１１中のダスト状灰分は上昇ガ
ス流に随伴され難い状態で高温に加熱され、急速に軟化
・溶融状態に到達する。

このようにしてガラス、瀬戸物、金属類等の不燃物も、
溶融スラグ１２となってコークスベツド１００間隙を滴
下し、出湯口１３から炉内ガス１４と共に流出する。

他方、未溶融でガス流に随伴されたダスト状灰分は、上
昇ガス流が分岐管２内で流速を減じているので、分岐管
２をガス流９が通過するとき加熱され、塊状炭素系物質
及び塩基度調整剤の塊表面に軟化付着しやすくなり、下
流側への飛散が防止される。そのため、約１１００〜１
２００℃で灰分の軟化溶融現象によってコークスベツド
１０が目詰りする割合も、従来のものに比較して大幅に
軽減される。

また、分岐管２内のコークスベツド１０を通過する燃焼
排ガスも例えば、４００〜６００℃の低い出口温度で安
定状態に達し、コークスベツド１ｏの通気圧損も低く抑
えられる。その結果、ガス吹込み羽口５からシャフト部
１に吹き込まれる酸素含有ガスの吹込み圧をたとえば３
００〜６００＋ｎｍ水柱と低く維持することができ、炉
内における粉粒状の廃棄物１１の吹抜は現象による飛散
や塊状炭素系物質、スラグの出湯口からの飛散が抑制さ
れる。また、吹込み圧の低下に伴い、炉内ガス１４と共
に出湯口１３から流出する溶融スラグ１２の流動状態も
安定化する。

第２図は、第２実施例を説明するための図である。本実
施例は、粉粒状の可燃成分の比較的多い場合、例えば都
市ごみを乾留ガス化した残渣でガラス、瀬戸物、金属類
を含むチャー分が多いときに適合するもので、二次吹込
み用へラダー管２１から二次吹込み羽口２２を介し、酸
素含有ガスを高温コークスベツド１０の上面に吹き付け
ている。

この場合、ガス吹込み羽口５から吹き込む酸素含有ガス
の流量は、炉底部が高温雰囲気を維持するのに必要な量
で充分で、灰分、不燃分が軟化溶融している状態からコ
ークスベツド１０を溶融滴下するまでに灰分の含熱量を
上昇させ、出湯口１３から噴出する炉内ガス１４の顕熱
、炉体からの放熱及び羽口水冷部の冷却水の奪熱を補う
程度の熱量が発生する量で良い。

この昇温したコークスベツド１０の上層部に対して、二
次吹込み羽口２２から更に酸素含有ガスを吹き付ける。

この酸素含有ガス吹込みにより、コークスベツド１０表
面にある粉粒状の可燃成分及びコークスが燃焼し、コー
クスベツド１０、が１４００〜１５００℃に昇温する。

この場合、高温になる熱量は、粉粒状の可燃成分が優先
的に燃焼することでコークスベツドに転化され、コーク
スの燃焼は抑制され、全体として燃料比の低減が図れる
。これにより、灰分、不燃分がコークスベツド１０を降
下するとき急激な軟化・溶融が生じ、溶融した流れとな
ってコークスベツド１００間隙を滴下する。このとき発
生した燃焼ガスは、反転してコークスベツド１０に進入
し、分岐管２に導入されて、酸素含有ガス吹込み羽口５
からの酸素含有ガス吹込みによって生じた燃焼ガスと共
に分岐管２内の充填層を予熱する。その後、この燃焼ガ
スは、排ガスとして分岐管２から取り出される。

二次吹込み羽口２２から吹き込まれる酸素含有ガスを予
熱又は酸素富化するとき、コークスベツド１０の表層部
分はさらに高温の雰囲気を維持することができる。この
高温雰囲気は、可燃成分の燃焼を促進し、灰分の予熱を
充分に行うと共に、燃焼ガスの温度を高めることになる
。その結果、コークスベツド１０を１４００〜１５００
℃に維持するのに必要な炭素系可燃物質の消費量を軽減
することが可能となる。

その他は第１実施例の場合と同様であるので、説明を省
略する。

第３図は、第３実施例を説明するための図である。本実
施例は、可燃分を含む微粉を処理する場合、例えば下水
汚泥を脱水乾燥し解砕したものに適用される。微粉３１
は、圧縮空気で同気流として旋回バーナ３２に送られて
燃焼し、旋回流３３としてコークスベツド１０に進入す
る。このときの燃焼ガスは、例えば灰分が軟化・溶融し
ない１０００〜１１００℃の温度範囲に維持される。ま
た、旋回バーナ３２及び／又は二次吹込み羽口３４から
過剰の空気を吹き込み、コークスベツド１０を１４００
〜１５００℃に燃焼・加熱することもできる。

〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明においては、シャフト部
の下部に形成したコークスベツドに対して側方から塊状
炭素系物質を装入し、上昇ガス流と対向流を形成させ、
充填層内の通気性を良好に維持した状態で熱交換を行わ
せ、上方から被処理材料である廃棄物を装入している。

これによって、廃棄物が高温コークスベツド内に到達す
る過程で灰分、不燃分は急激に加熱され、溶融滴下して
スラグ化したり、可燃分をもつ廃棄物は二次吹込みの酸
素含有ガスにより充填層内に入り込む状態で可燃分の燃
焼が優先的に行われ、塊状炭素系物質の燃焼を抑制した
状態で灰分化したものが急激に加熱され、溶融滴下して
スラグ化することが可能となる。また、コークスベツド
では通気性が確保されているため、廃棄物に含まれてい
るガラス。

瀬戸物、金属類等の不燃分は軟化・溶融して、コークス
ベツドの空隙を円滑に滴下し、出湯口から流出する。こ
のように、本発明によるとき、廃棄物に含まれている有
機物及び無機物が効率良く処理され、それぞれ燃焼熱及
び溶融スラグとして回収される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例で使用した廃棄物溶融炉を
示し、第２図及び第３図はそれぞれ第２実施例及び第３
実施例の廃棄物溶融炉を示す。 特許出願人　　　　新日本製鐵　株式會社代理人　　小
堀　益（ほか２名） 第１図 １６：副′Ｒ材辰人口 第２図 ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、下部に酸素含有ガス吹込み羽口及び出湯口を設けた
   シャフト部と、該シャフト部に設けられ酸素含有ガス吹
   込み羽口部が下位になるように傾斜した複数の分岐管と
   、前記シャフト部の上部から廃棄物を連続的に装入する
   廃棄物装入口と、前記分岐管に開口する塊状炭素系物質
   装入用の副資材装入口を備えていることを特徴とする廃
   棄物溶融炉。