JPH0152650B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、灰分（アツシユ）を多量に含む固体
可燃物を燃焼させると共にその灰分を水冷スラグ
として回収するスラグタツプ式サイクロン燃焼炉
（スラグタツプ炉ともいう）の改良に関する。

（従来の技術） 最近、低品位の石炭や下水汚泥等の灰分を多量
に含む可燃物を微粒化してスラグタツプ炉におい
て燃焼させ、灰分を溶融しスラグ化して取出すこ
とが考えられている。乾燥状態であれば他に有益
な用途もなく投棄せざるを得ないアツシユも、溶
融してスラグ化すれば六価クロム等の毒性物質の
溶出もほとんど見られずセメントの骨材や断熱材
等として安全に再利用できるからである。

しかし、従来のスラグタツプ炉は、燃焼炉を横
置きにして燃焼ガスの出口とは異なる位置に穿孔
された壁部のスラグタツプ口から溶融灰のみを取
出して冷却槽で固化させるように構成されている
ため、焚き量を絞る場合スラグタツプ口が冷えて
固化するスラグで閉塞される問題が生ずる。

そこで、この問題を解決すべく、本発明者等
は、スラグタツプ炉を立型に配置すると共にその
底部に常時開口するスラグタツプ口とスラグ分離
室とを設け、燃焼ガスを溶融灰と同じ出口から流
出させた後燃焼ガスを側方へ抜き取り、溶融スラ
グのみを下部のスラグ冷却槽へ流下させることを
提案した。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、このスラグタツプサイクロン燃焼炉
にあつても、焚量を絞るなどしてスラグ分離室温
度が灰の溶融温度以下になると、スラグタツプ口
から流出する溶融スラグが冷却され流出し難くく
なり、スラグタツプ口を閉塞することはないがこ
れを狭めたりその形状をいびつにする傾向があ
る。この状態になると、スラグタツプ口から噴出
する燃焼ガスは噴出速度を増し真直ぐ下方のスラ
グ冷却水槽に向つて噴出しふく射熱損失の増大を
来すためスラグ分離室側壁は増々温度が下がり上
述の傾向は一層助長される。

この結果、スラグタツプ口は灰の溶融温度以上
の燃焼ガスが噴出しているにもかかわらず極端に
狭まり、燃焼室内（スラグタツプ炉内）圧力が異
常に上がつてしまう。そして、ついにはふく射熱
損失が大きくなり過ぎて炉を止めざるを得なくな
る虞れがある。

そこで、本発明は、ターンダウン時においても
スラグ分離室温度が灰の溶融温度以上に保持され
るスラグタツプサイクロン燃焼炉を提供すること
を目的とする。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 斯かる目的を達成するため、本発明のスラグタ
ツプサイクロン燃焼炉は、燃焼用空気の旋回流に
固体燃料を乗せて粗粒と微粒に分離し、微粒固体
燃料を空気燃焼させる一方粗粒固体燃料を炉本体
の内壁面に向けて吹き飛ばす旋回火炎を形成する
サイクロンバーナを炉頂部に設けると共に炉底部
の出口を絞つてスラグタツプ口を形成して成る炉
本体を垂直に立設し、この炉本体の直下に側壁に
燃焼ガスを導き出す煙道を有し且つ下方に落下す
る溶融灰を固化するスラグ冷却水槽を接続したス
ラグ分離室を設ける一方、前記スラグ分離室と前
記スラグ冷却水槽との境界に前記炉本体のスラグ
タツプ口より小径の第２スラグタツプ口を設ける
と共に該第２スラグタツプ口の周辺を灰の溶融温
度以上に加熱する加熱手段を設け、スラグ分離室
温度を灰の溶融温度以上に維持するようにしたも
のである。

（実施例） 以下、本発明の構成を図面に示す一実施例に基
づいて詳細に説明する。

スラグタツプ式サイクロン燃焼炉は、旋回火炎
を形成するサイクロンバーナ２と、溶融スラグ膜
をライニング壁に形成して灰分を捕捉する炉本体
１と、この炉本体１の直下に接続されているスラ
グ分離室３及び冷却水槽４並びに前記スラグ分離
室３とスラグ冷却水槽４とを区画する第２スラグ
タツプ口５の周辺を加熱する加熱手段６とから成
る。

前記サイクロンバーナ２は、燃焼用空気の旋回
流に固体燃料を乗せて粗粒と微粒に分離し、微粒
固体燃料を空間燃焼させる一方粗粒固体燃料を炉
本体１の内壁面に向けて吹き飛ばす旋回火炎を形
成するものであつて、強力に旋回する燃焼用空気
の流れに沿つて固体燃料を噴射させる。本実施例
におけるバーナ２は、輸送空気に乗せて供給され
る粉体燃料の内側から燃焼用空気を旋回させつつ
噴射させ、旋回空気の外側即ち自由渦部分に燃料
を供給するように設けられている。旋回空気の自
由渦部分に供給された燃料は渦流のなかで剪断力
を受けて細かく分断され速やかに燃焼用空気と混
合される。したがつて、粒径の細かなものは自由
渦内において空間燃焼し、粒径の大きなものは旋
回する燃焼用空気によつて激しい加速旋回作用を
受け炉内壁面へ向けて飛び散り溶融スラグ膜に捕
獲されてから高い火炉負荷の下に燃焼する。尚、
図中符号８は燃焼用空気を噴射するエアノズル、
９は旋回器、１０は固体燃料を噴射する燃料ノズ
ルである。

炉本体１は、火炎の旋回を妨げないように円筒
形を成しており、その内壁に耐火物のライニング
１１を施している。この耐火物のライニング１１
は、スポーリングを起して崩れぬように外壁側に
設けられているウオータジヤケツト１２に流され
る冷却流体によつて冷却されている。冷却流体
は、水あるいは空気若しくは油等が使用可能であ
る。この炉本体１の肩部は、火炎の逆流が起き易
く温度も低い領域であることから、付着した粗粒
固体燃料が堆積し易い傾向にある。そこで、この
炉肩部分は、溶融スラグ膜上層の重力流下を促
し、粗粒燃料の堆積を防ぐように、ある程度の傾
きを与えて耐火構造とされている。

炉本体１の出口即ちスラグタツプ口７は漸次口
径を絞られている。この炉出口７の口径ｄと炉内
径Ｄとの比ｄ／Ｄは0.2〜0.5の範囲に収めること
が好ましい。ｄ／Ｄが0.2を下回ると灰捕獲率に
好ましい変化がないのに急速に圧力損失が増大
し、0.5を越えると圧力損失がほとんど変化しな
いのに灰の捕獲率が急速に低下するからである。
ストローク状の出口７は図示の如く耐火ライニン
グ材１１で一体に形成される場合もあるが、金属
で形成して冷却可能に設けられることもある。

上述の炉本体１の直下にはスラグ分離室３が設
けられている。このスラグ分離室３は、側壁部に
燃焼ガスを抜き取る煙道１３を有し、溶融灰と共
にスラグタツプ口７から流出する燃焼ガスを側方
へ抜き取る。したがつて、燃焼ガスはスラグタツ
プ口７を経た後煙道１３から取り出されるのでス
ラグタツプ７を常時温める。スラグ分離室３の燃
焼ガスが通過する部分の内壁面は耐火物のライニ
ングに被われている。更にこの耐火ライニングは
断熱レンガによつて包囲され熱放散が防がれてい
る。スラグ分離室３の煙道１３は水平方向に設け
られており、重力落下する溶融灰の流れと直交す
る方向に燃焼ガスを引き抜き次の装置あるいは大
気中へ送り出す。

スラグ分離室３の下部にはスラグ冷却水槽４が
設けられている。このスラグ冷却水槽４は、冷却
媒体として水を使用している。この水冷式スラグ
冷却槽４は溶融灰を水没させて急冷するものであ
つて、水中に堆積した水冷スラグを定期的に底部
の取出し口１４から冷却水と共に排出する。

前記スラグ冷却水槽４とスラグ分離室３との間
は、スラグ分離室３の底部に形成されている第２
スラグタツプ口５によつて区画されている。この
第２スラグタツプ口５は、炉本体１のスラグタツ
プ口７よりも小径に形成され、炉本体１から噴出
した燃焼ガスがスラグ冷却槽４内へ直接流入する
のを妨げ、スラグ冷却槽４へのふく射熱損失をほ
とんど零にする。

第２スラグタツプ５の周辺には当該第２スラグ
タツプ口５を灰の溶融温度以上に加熱する加熱手
段６が設けられている。この加熱手段６は、本実
施例の場合、内装式補助バーナを採用している
が、第２スラグタツプ口５を構成するスラグ分離
室下部を灰の溶融温度以上に加熱できるものであ
れば如何なる手段でも良く、例えば電熱線ヒータ
や電気誘導加熱装置などの電気的加熱手段であつ
ても実施可能である。内装式バーナ６は、第２ス
ラグタツプ口５を構成するスラグ分離室下部３ａ
に組込まれ、第２スラグタツプ口５を包囲するよ
うに適宜配置された燃焼室１５内での燃焼によつ
てスラグ分離室下部３ａを直接加熱する。この内
装式バーナ６の燃焼ガスは第２スラグタツプ口５
の周辺に穿孔されている噴射口１６を経てスラグ
分離室３に導入され、炉本体１から噴出した燃焼
ガスと共に煙道１３から引き抜かれる。尚、噴射
口１６は適宜間隔置きに穿孔することが好ましい
が、スリツト状に形成しても良い。

（作用） 斯様に構成された本発明のスラグタツプサイク
ロン燃焼炉は次の通り稼動し、スラグ分離室温度
を絶えず灰の溶融温度以上に維持する。

空気輸送された微粒燃料（微粒可燃物）は燃焼
用空気の旋回流と速やかに炉本体１内において混
合され、瞬時に空間燃焼する。また、空間燃焼し
きれない粗粒燃料は旋回する燃焼用空気により遠
心力を受けて炉壁のスラグ膜に付着してから燃焼
する。スラグ膜に付着した粗粒燃料は火炉内の高
負荷燃焼によつて灰となつた後溶融し徐々に流れ
落ちる。そして、燃焼ガスは溶融灰と共にスラグ
タツプ口７を通つて炉本体直下のスラグ分離室３
へ排出される。

炉本体１のスラグタツプ口７から噴出される燃
焼ガスの旋回流は、スラグ分離室３内に噴射され
た後急速に広がつてスラグ分離室３の壁面の加熱
し、炉本体１内において捕促し得なかつた灰を捕
集し溶融させる。この燃焼ガスは、スラグ分離室
３とスラグ冷却水槽４とが炉本体１のスラグタツ
プ口７より小径の第２スラグタツプ口５によつて
実質的に区画されているため、問題となる程のふ
く射熱損失を招くことなく煙道１３から排出され
る。したがつて、スラグ分離室温度が灰の溶融温
度以下に下がることはない。

仮に、焚き量を絞るなどしてスラグ分離室温度
が一時的に灰の溶融温度以下になりスラグタツプ
口７から流出する溶融スラグがスラグタツプ口７
を狭めて噴出する燃焼ガスの流速を増速させ旋回
流であるにもかかわらず広がらずに真直ぐスラグ
冷却水槽４に向けて噴き出される現象が起きたと
しても、炉本体１のスラグタツプ口７より小径の
第２スラグタツプ口５の存在のために燃焼ガスの
ほとんどがスラグ冷却水槽４に流入することなく
スラグ分離室３内を流動して煙道１３から引き抜
かれるので、スラグ冷却水槽４へのふく射熱損失
をほとんど零にしてスラグ分離室温度を灰の溶融
温度以上に維持することができる。依つて、スラ
グタツプ口７を狭くする傾向は助長されることが
なく、灰の溶融温度以上の燃焼ガスの流出と共に
解消される。

このとき、スラグ分離室３の第２スラグタツプ
口５は、スラク冷却水槽４へのふく射熱損失のた
め比較的低温になり易く、流下する溶融スラグの
固化を惹起して閉塞される傾向にある。しかし、
第２スラグタツプ口５は内装式補助バーナ６の燃
焼によつて直接加熱され灰の溶融温度以上に維持
されているので閉塞を惹起する虞がまつたくな
い。しかも、この内装式補助バーナ６において消
費される熱量は、第２スラグタツプ口５が存在し
ない場合にスラグ冷却水槽４へ放射される熱量と
ほぼ同等であり、熱経済的にも不利でない。更
に、スラグ分離室３の壁面に付着したフライアツ
シユも溶融して未捕集のフライアツシユを次々に
捕促するため、極めて高率の灰分捕集率を挙げる
ことができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のスラ
グタツプサイクロン燃焼炉は、燃焼用空気の旋回
流に固体燃料を乗せて粗粒と微粒に分離し、微粒
固体燃料を空間燃焼させる一方粗粒固体燃料を炉
本体の内壁面に向けて吹き飛ばす旋回火炎を形成
するサイクロンバーナを炉頂部に設けると共に炉
底部の出口を絞つてスラグタツプ口を形成して成
る炉本体を垂直に立設し、この炉本体の直下に側
壁に燃焼ガスを導き出す煙道を有し且つ下方に落
下する溶融灰を固化するスラグ冷却水槽を接続し
たスラグ分離室を設ける一方、前記スラグ分離室
と前記スラグ冷却水槽との境界に前記炉本体のス
ラグタツプ口より小径の第２スラグタツプ口を設
けると共に該第２スラグタツプ口の周辺を灰の溶
融温度以上に加熱する加熱手段を設けることによ
り、炉本体のスラグタツプ口より噴出した燃焼ガ
スの旋回流がスラグ冷却水槽内へ直接流入するの
を妨げスラグ冷却水槽へのふく射熱損失をほとん
ど零にしたので、スラグ分離室温度が灰の溶融温
度以上に維持される。

したがつて、本発明のスラグタツプサイクロン
燃焼炉にあつては、焚量の変化によつて炉本体の
スラグタツプ口が狭まくなる等の事態は極めて少
なくなるし、仮にそういう事態が起きたとしても
それが助長されることがなく、やがて灰の溶融温
度以上の燃焼ガスの流出によつて自然に解消され
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るスラグタツプサイクロン燃
焼炉の一実施例を示す概略説明図である。 １……炉本体、２……サイクロンバーナ、３…
…スラグ分離室、４……スラグ冷却水槽、５……
第２スラグタツプ口、６……内装式バーナ（加熱
手段）、７……スラグタツプ口、１３……煙道。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼用空気の旋回流に固体燃料を乗せて粗粒
   と微粒に分離し、微粒固体燃料を空間燃焼させる
   一方粗粒固体燃料を炉本体の内壁面に向けて吹き
   飛ばす旋回火炎を形成するサイクロンバーナを炉
   頂部に設けると共に炉底部の出口を絞つてスラグ
   タツプ口を形成して成る炉本体を垂直に立設し、
   この炉本体の直下に側壁に燃焼ガスを導き出す煙
   道を有し且つ下方に落下する溶融灰を固化するス
   ラグ冷却水槽を接続したスラグ分離室を設ける一
   方、前記スラグ分離室と前記スラグ冷却水槽との
   境界に前記炉本体のスラグタツプ口より小径の第
   ２スラグタツプ口を設けると共に該第２スラグタ
   ツプ口の周辺を灰の溶融温度以上に加熱する加熱
   手段を設けてなることを特徴とするスラグタツプ
   式サイクロン燃焼炉。