JPH0198809A - 灰溶融炉のプッシャー制御装置 - 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、都市こみ、産業廃棄１などの固形廃棄物の焼
却残渣（焼却灰）を炉体通路内に設けた火床板上に移送
させつつ、火床板上の空気ノズルから焼却灰に空気を供
給し、その焼却灰中の未燃焼炭素を燃焼させて焼却灰を
溶融処理する灰溶融炉に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の灰溶融炉としては、平板から成る複数の
火床板を燃焼灰の移送方向に相隣る火床板同士の端部を
上下に重ねつつ一連に布設し、以って、全体として傾斜
した階段状の炉床を形成し、各火床板の重ね合せ部に生
じる間隙に、空気ノズル（散気管）を配置し、焼却灰中
に燃焼用空気を吹き込むものが知られている。

灰溶融炉は、かかる空気ノズルから燃焼用空気を焼却灰
に供給することで、焼却灰中の未燃焼炭素を燃焼させ、
この燃焼発生熱を溶融熱源として焼却灰を溶融するもの
である。また通常、その焼却灰を火床板上で撹拌・移送
する手段としてプッシャーが使用される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、焼却灰中の未燃焼炭素の燃焼発生熱を溶融熱源
として焼却灰を溶融処理するものであるため、その溶融
温度は、必然的に火床板上に配置されている空気ノズル
（散気管）を溶融するに十分な高温度となる。従って、
もし焼却灰の溶融が燃焼ゾーンにて始まってしまうと、
空気ノズルを溶融させたり損傷を与えてしまうことにな
る。

この点に関し、従来の灰溶融炉においては、燃焼用空気
を供給しているものの、炉体の通路が単調な下り傾斜の
形態として構成され、燃焼ゾーンを通る燃焼ガスの流れ
が比較的緩慢であった。このため、燃焼ゾーンで早くも
焼却灰が溶融してしまうことはなく、これに対する考慮
もなされず、プッシャーの役目は、主として燃焼ゾーン
まで焼却灰を撹拌・移送することにあった。

しかし、本発明者等が別途に提案している灰溶融炉にお
いては、燃焼ゾーンの熱密度が非常に高められ、燃焼ゾ
ーンで♀くも焼却灰が溶融してしまい、燃焼ゾーンの空
気ノズルが溶融されてしまう危険が頻発することとなっ
た。この灰溶融炉とは、具体的には、炉体の通路内の途
中に上方から垂下させた堰を設け、この堰により形成さ
れる通路の狭窄部を燃焼ガス速度を高める燃焼ゾーンと
し、焼却灰の移送方向にみて該狭窄部の手前側に焼却灰
の充填ゾーンを、該狭窄部の後側の狭窄部より大ぎいフ
リーボードを形成するものである。

本発明の目的は、このように燃焼ゾーンの熱密度を高め
た灰溶融炉において、空気ノズルが溶融されるのを防止
するプッシャー制御装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のプッシャー制御装置は、火床板を設けた炉体通
路内の途中に狭窄部を形成し、この狭窄部及び該狭窄部
の焼却灰の移送方向上流側における火床板上に空気ノズ
ルを配置するとＪｔに、この狭窄部を燃焼ゾーンとして
焼却灰の中の未燃焼炭素を燃焼させ、その焼却灰を通路
内の狭窄部に続く火床板上の溶融ゾーンにて溶融させる
灰溶融炉において、焼却灰を火床板上に沿って前記移送
方向上流側から溶融ゾーンまで移送可能な長さを有する
プッシャーと、燃焼ゾーンの温度を検出する温度センサ
と、該温度センサにより検知される燃焼ゾーンの温度が
焼却灰の溶融し始めた直後の温度まで上昇したとき、そ
の燃焼ゾーンの焼却灰を空気ノズルの存在しない溶融ゾ
ーンまで押し出すように前記プッシャーのストローク長
を制御するコントローラとを設けたことを特徴とするも
のである。

［作　用］ コントローラは、温度センサにより常時燃焼ゾーンの温
度を監視しており、燃焼ゾーンの温度が、焼却灰の溶融
し始めた直後の温度まで上昇したときには、直ちにプッ
シャーを作動させて、その燃焼ゾーンで溶融し始めた焼
却灰を、空気ノズルの存在しない溶融ゾーンまで押し出
させる。この焼却灰の完全な溶融は溶融ゾーンでなされ
るので、燃焼ゾーンの空気ノズルは溶融から保護される
。

従って、安定した操業が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図において、１は灰溶融炉であり、都市ごみなどの
固定廃棄物を焼却処理する機械式の焼却炉（ストーカ式
炉８回転キルン式など）の端部に連設されており、焼却
炉から排出される未燃焼炭素を含んだ焼却残渣（焼却灰
）２０を火床上に移送させつつ燃焼させ、その熱で焼却
灰２０を溶融スラブ（溶湯）２１とする。

灰溶融炉１は耐火断熱材で覆った炉体２を備えており、
該炉体内部には下方に傾斜する通路３が形成されている
。炉体２の上部には、焼２ＪＩ炉からの焼却灰２０を受
は入れる導入口としてのホッパ２ａが形成してあり、該
ホッパは通路３の上流側上部３ａと連通している。また
、炉体２の下端はスラグ排出通路１６と接続され、スラ
グ冷却水槽へと続いている。燃焼排ガスは溶場２１が流
れるのと同方向に、煙道１７よりブロワ−（図示せず）
によって吸引され排出される。

炉床２の通路３は、その途中に上壁より垂下させて設け
た堰４により、３つの領域に分かれている。即ち、焼却
灰２０の移送方向にみて堰４の手前側に位置する焼却灰
の充填ゾーン５と、堰４によって狭窄されている通路部
分である燃焼ゾーン６と、堰４の直後より拡大せた通路
部分であるフリーボード７とである。このように通路３
の途中に堰４を設けた理由は、充填ゾーン５の焼却灰を
燃焼させるに際し、その燃焼ガス（火炎）の通り道を狭
くして燃焼ガス速度を高め、これにより火炎による熱密
度（熱発生負荷）を高めて、焼却灰２０の自燃焼熱のみ
による溶融を促進させるためである。充填ゾーン５及び
フリーボード７の領域の存在は、この火炎ないし燃焼ガ
スの高温な部分を焼却灰層に集中させ、燃焼溶融を促進
させる有効な手段となるものである。

本実施例では、火床板５が形成する火床の長さ１８００
ｍ＋に対し、堰４は、それにより形成される通路３の狭
窄部（燃焼ゾーン６）の中心が、火床の上部から４００
〜８００ｍの位置に来るように設けてあり、また、火床
板５から堰４の下端までの狭窄部の高さが１００〜４０
０．になるように形成しである。フリーボード７の大き
さは、狭窄部の高さの倍以上の高さにとって比較的大き
く形成し、また上壁は平らに形成することが好ましい。

フリーボード７の高さが十分でなかったりフリーボード
７の土壁に障害突起などがあると、火炎の流下速度が低
下し未溶融灰が増大するからである。

炉体２の通路３内には、炭化珪素等のセラミックス類の
複数個の火床板８が階段状に配設され、傾斜した火床を
形成している。各火床板８には、棒状の炭化珪素発熱体
から成る高温電気ヒータ９が一体に組込まれている。１
０は通路３の両側より送り込んだ高温の燃焼空気を噴出
させる空気ノズル（散気管）であり、この空気ノズル１
０は、相隣接する火床板８同士の重ね合せ部に生ずる間
隙内に配設しである。この空気ノズル１０は、火床板８
上の全域に亘って配置されるのではな（、燃焼ゾーン６
たる狭窄部及び該狭窄部から焼却灰の移送方向上流側に
おいてのみ配置され、フリーボード７の溶融ゾーンには
配置されない。溶融ゾーンにまで配置すると、溶融され
てしまうからである。

第２図及び第３図において、各火床板８は、溶湯のまわ
り込みを阻止するための鍔部８１を有すると共に、火床
板本体８０の下部には、ヒータ挿入穴８４を穿設した絶
縁材料から成るヒータ保護体８３が一体に設けである。

８５は熱雷対のための穴を示す。

各火床板８の上面８２には、溶湯を集めて流下させるた
めの７字状に形成されている。具体的には、火床板の７
字状の上面８２は、これに沿って移送されながら溶融処
理される焼却灰２０から生じる溶湯を中央の１箇所に集
める傾斜案内面８２ａと、集めた溶湯を焼却灰２０の移
送方向に流下させる谷部８２ａとから成る。

第１図に戻り、上記構成の各火床板８は、その鍔部８１
を焼却灰２０の移送方向下流側に位置させ、順次に上側
の火床板８の鍔部８１を相隣る下側の火床板８に重ね合
せ、以って、階段状の炉床を形成するように配列する。

また、これら火床板８は、階段状の炉床を形成した場合
に、その各鍔部８１の上角を結ぶ包絡線、即ち炉床の上
面が一定の傾斜角となるように配置する。一方、電気ヒ
ータ９は、ヒータ保護体８３の挿入穴８４に収めた火床
板８と一体化させ、これにより電気ヒータ９を溶湯の流
入から保護すると共に、内部から効率よく火床板８を加
熱するようにする。

電気ヒータ９の役目の第１は、火床板８を内部から加熱
し、その火床板８の表面からの放射熱によって、燃焼ゾ
ーン６に積層した焼却灰２０に、その下面から着火熱を
与えることにある。これは、空気ノズル１０によって焼
却灰の内部下面に供給される高温空気とあいまって、燃
焼ゾーン６において焼却灰層の内部下面からの燃焼、溶
融を行うことを意味し、従って、最もＴＸ温を必要とす
る部分を焼却灰層で覆って保温することになるので、熱
損失が少なくなるものである。また電気と−タ９の他の
役目は、充填ゾーンに在る焼却灰２０、即ち次に燃える
焼却灰２０を高温に予熱し、燃焼溶融を促進づ−ると共
に、フリーボード７の溶融帯における溶融スラグ即ち溶
湯２１が炉体２内で固着するのを防ぐことにある。

そこで、電気ヒータ９をグループ分けして火床板８の湿
度を数区画に分けて制御する。この実施例では、充填ゾ
ーン５の予熱帯は９００℃、通路の狭窄部である燃焼ゾ
ーン６の燃焼帯は１１００℃、フリーボード７の溶融帯
は１３００℃、排出口（湯口部８ｄ）は１３５０℃の如
く温度制御する。このように予熱帯、燃焼帯、溶湯帯及
び湯口に分けて制御することによって、燃焼、溶融の適
切な温度管理と、加熱電力の節減が図れる。また、空気
ノズル１０からの燃焼用空気の吹き込み量も、空気供給
管１１からの供給圧を変えることにより、予熱帯では２
０％、燃焼帯では６０％の如く制御し、火床板８の燃焼
・溶融を効率的に行う。

一方、炉体２の上流側の端壁には、焼却灰２０を火床板
上８に沿ってその移送方向上流側からフリーボード７の
溶融ゾーンまで移送可能な長さを有する大プッシャー１
２と、この大プッシャー１２の先端から突没自在な細長
い小プッシャー１３とが設けである。

大プッシャー１２は、主として充填ゾーン５及び燃焼ゾ
ーン６における焼却灰２０の撹拌・移送を行うものであ
る。しかし、燃焼ゾーン６の温度が、焼Ｗ灰２０の溶融
し始めた直後の温度まで上昇したときには、後述するプ
ッシャーコントローラ１５からの指示を受けて、直ちに
作動され、そのストローク長が現在位置から溶融ゾーン
まで伸長され、その燃焼ゾーン６で溶融し始めた焼却灰
２０を、空気ノズル１０の存在しない溶融ゾーンまで押
し出させる。従って、この焼却灰の完全な溶融は溶融ゾ
ーンでなされ、燃焼ゾーン６に存在する空気ノズル１０
が溶融される危険から保護される。この燃焼ゾーン６の
温度の監視のため、炉体通路３の堰４には、熱雷対から
成る温度センサ１８が設けてあり、この温度センサ１８
からの信号はプッシャーコントローラ１５に加えられて
いる。

小プッシャー１３は、主としてフリーボード７の溶融帯
にある焼却灰２０中に、湯道となる穴を空けるためのも
のである。小プッシャー１３は、その油圧シリンダーと
共に大プッシャー１２内に収容され、その先細状の先端
部１３ａが、火床板８の中央の直上部を挿抜動作するよ
うに配設されている。小プッシャー１３は、火床板８上
に保護膜となる溶湯の永久層を残すため、火床板８から
３０〜５０Ｍ程浮かせて挿抜される。

大プッシャー１２及び小プッシャー１３には、その突出
し速度及び現在位置を検出する目的でエンコーダ１４が
付設しである。エンコーダ１４からの出力パルスは、コ
ンピュータ（ＣＰＵ）を内蔵したブレフシ１／−コント
ローラ１５に入力され、このコントローラ１５により、
大小２つのプッシャー１２，１３が連係して制御される
。

次に、上記構成の灰溶融炉の動作について説明する。

都市ごみなどの固形廃棄物７は、図示してない焼却炉に
供給され、そこで助燃バーナで着火され、以後燃焼空気
によって自燃し、その焼却灰２０が、ホッパ一部２ａか
ら灰溶融炉２に導入される。その際、焼却灰２０中には
未燃炭素が残留するが。

特にその毒が７〜２５重量％好ましくは１０〜２０重量
％の範囲に残留するよに、焼却炉内での燃焼が制御され
る。具体的には、ごみの投入量、燃焼用空気量及びスト
ーカ式炉ではストーカの送り速度、回転キルン式炉では
、回転速度などを調節することで残存させる。

未燃炭素を含んだ焼却灰２０は、ホッパ一部２ａを通っ
て溶融炉２内の火床板８上に積層し、充填ゾーン５で約
９００℃に予熱されてから燃焼ゾーン６に移る。燃焼ゾ
ーン６の火床板８の温度は、通常は１１００℃に制御さ
れているので、焼却灰２０の内部下面に位置する空気ノ
ズル１０から吹き出す高温の燃焼空気により、まず焼却
灰２０の内部下面の未燃炭素が着火し、焼却灰２０はそ
の内部から自燃する。この燃焼時に発生する火炎ないし
燃焼ガスは燃焼ゾーン６からフリーボード７に扱けるが
、堰４によって燃焼ゾーン６が狭窄されていることから
、燃焼ゾーン６における燃焼ガス速度は高速となり、そ
の熱密度が高くなる。即ち、この高密度の自燃焼が焼却
灰２０に集中され、熱効率よく焼却灰２０が加熱溶融さ
れ、溶融スラグ即ち溶湯２１となる。

この溶′ｌＡ２１が火床板８上を流れるのには最低１２
５０℃を必要とするため、火床板８の温度は、既に述べ
たように、フリーボード７の溶融帯で１３００℃更に湯
口部（火床板８の最先端部）８ｄでは若干高めの１３５
０℃に制御され、炉内での溶湯の固着化が防止される。

各火床板８上の溶湯２１は、Ｖ字状の傾斜案内面８２ａ
上を谷部８２ａに向って進み谷部８２ａに集められた後
、谷部８２ａに沿う一条の流れとなって湯口部８ｄへ流
れる。溶湯は火床板８上の１箇所に集中して流れ火床板
８上に広がらないので、溶湯の流れは良好であり、平ら
な火床板の場合のような固着の徴候を示さない。こうし
て火床板８上を流れて湯口部８ｄから出た溶湯２１は、
スラグ排出通路１６を経てスラグ冷却水槽（図示せず）
に落ち、そこで冷却固化される。

大プッシャー１２及び小プッシャー１３は連係動作によ
り焼却灰２０の撹拌・移送を行い、以って焼却灰２０の
燃焼・溶融制御に寄与する。この動作において、燃焼ゾ
ーン６の焼却灰２０が溶融し始めたときは、温度センサ
１８からの信号に基づき、プッシャーコントローラ１５
は、直ちに大プッシャー１２の作動ストローク長を伸長
させる。

溶融し始めた焼却灰２０は、空気ノズル１０の存在しな
い溶融ゾーンに押し出され、そこで溶融する。従って燃
焼ゾーン６の空気ノズル１０が溶融から保護される。

また、大プッシャー１２及び小ブッシレー１３は焼却灰
２０の架橋防止、溶融不適物の強制排出を行う。詳述す
るに、コントローラ１５は、大プッシャー１２の送り出
しに際し、エンコーダ１３から発生される単位時間当り
の出力パルス数（送り出し速度）が所定値を下まわるか
どうかを監視し、所定値を下まわる場合には、スラグ固
着の徴候があると判断する。また、エンコーダ１３から
発生される単位時間当りの出力パルスがゼロ、即ち大プ
ッシャー１２が停止した場合には、大プッシャー１２が
原位置から停止するまでの間にエンコーダ１３から発生
された出力パルス数の積算値を予め定めた設定値と比較
し、積算値がまだ設定値に達していなければ、タリン力
の発生が原因して停止したと判断する。そして、コント
ローラ１５は、このようなタリンカを検出したときは、
タリンカ発生部分の電気ヒータ９の通電を強めると共に
、大プッシャー１２．小プツシヤー１３のコンビネーシ
ョン動作により、固着スラグの剥離。

排出を行う。

一方、溶Ｉ！２１は未溶融灰が妨げとなって流れ出し難
くいことが多い。溶融が滞留すると、火床板８上での固
着を招いたり、未溶融灰との伴流れを起したり、未溶融
灰との混在によって焼却反履への通気抵抗を増大させ、
焼却灰の燃焼を阻害する。そこでコントローラ１５は、
特にフリーボード７の溶融帯においては、小プッシャー
１３を作動させて、小プッシャー１３を火床板８の中央
の直上部を挿抜させる。これにより火床板８と焼却灰２
０との間にＳ道となる穴を開け、この湯道により溶融湯
の流れを良くする。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、燃焼ゾーンの温度が、焼却灰
の溶融し始めた直後の温度まで上昇したときには、直ち
にプッシャーを作動させて、その燃焼ゾーンで溶融し始
めた焼却灰を、空気ノズルの存在しない溶融ゾーンまで
押し出させるものであるから、焼却灰の完全な溶融が燃
焼ゾーンでなされることがなく、従って燃焼ゾーンの空
気ノズルが溶融される危険が回避される。

よって、燃焼ゾーンを通る燃焼用ガスの流れを速めて熱
密度を高めた灰溶融炉において、安定した操業が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した灰溶融炉の実施例を示す断面
図、第２図はその火床板の正面図、第３図はその側面図
である。 図中、１は灰溶融炉、２は炉体、３は通路、４は堰、５
は充填ゾーン、６は燃焼ゾーン、７はフリーボード、８
は火床板、９は電気ヒータ、１０は空気ノズル、１２は
大プッシャー１１３は小プッシャー１１４はエンコーダ
、１５はプッシャーコントローラ、１８は温度センサ、
２０は焼却灰、２１は溶湯を示す。 特　許　出　願　人　　石川島播磨重工業株式会社代理
人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 ２：〃体　　　　　７２ｚ友ブｒシＦ−３、ｊ九七各、
　　　　　　　　１３　　ノ１＼７９．７シイーｌＯ′
　空気、ノズール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 火床板を設けた炉体通路内の途中に狭窄部を形成し、こ
   の狭窄部及び該狭窄部の焼却灰の移送方向上流側におけ
   る火床板上に空気ノズルを配置すると共に、この狭窄部
   を燃焼ゾーンとして焼却灰の中の未燃焼炭素を燃焼させ
   、その焼却灰を通路内の狭窄部に続く火床板上の溶融ゾ
   ーンにて溶融させる灰溶融炉において、焼却灰を火床板
   上に沿つて前記移送方向上流側から溶融ゾーンまで移送
   可能な長さを有するプッシャーと、燃焼ゾーンの温度を
   検出する温度センサと、該温度センサにより検知される
   燃焼ゾーンの温度が焼却灰の溶融し始めた直後の温度ま
   で上昇したとき、その燃焼ゾーンの焼却灰を空気ノズル
   の存在しない溶融ゾーンまで押し出すように前記プッシ
   ャーのストローク長を制御するコントローラとを設けた
   ことを特徴とする灰溶融炉のプッシャー制御装置。