JPH08121726A - 廃棄物溶融炉の２次燃焼炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、溶融炉から発生するガスを
燃焼させる２次燃焼炉をボイラ方式とすることにより、
燃焼用空気量を低減しかつ灰の融着トラブルを防止し、
ボイラ、集塵機、洗煙装置等の設備をコンパクトにする
ことにある。 【構成】 シャフト炉方式の廃棄物溶融炉からの発生ガ
スを燃焼して廃熱を回収する如くなした発生ガス処理装
置において、前記発生ガスを燃焼する２次燃焼炉の炉壁
の少なくとも一部を、ボイラー式の炉壁で構成したこと
を特徴とする２次燃焼炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コークスのような塊状
炭素系可燃物質を熱源として、都市ごみ、下水汚泥、各
種産業廃棄物、又はそれらを脱水、乾燥、焼却、破砕処
理等によって得られた中間処理物を加熱溶融して、土木
用資材、コンクリート細骨材、表面化粧用骨材用スラグ
材として回収する溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる廃棄物を溶融処理するために、コ
ークスを配合した廃棄物をシャフト炉の頂部から装入
し、羽口から酸素含有ガス或いは酸素富化ガスを炉内に
吹込み、コークスや熱分解によって生じた炭素質を高温
炉床において高温度で燃焼させ、炉内の乾燥帯、乾留ガ
ス化帯および燃焼溶融帯を順次降下して、溶融スラグ化
し、高温の燃焼排ガスは、シャフト内の廃棄物充填層を
対向流として上昇せしめて可燃ガスとして回収するよう
にした溶融炉は、特公昭５２−２４７９０号公報、特開
昭６０−２３７１４号公報、および特開平５−３４０５
２０号公報に開示されている。

【０００３】また、溶融炉から発生するガスの２次燃焼
炉は特開昭５６−１２７１１０号公報に開示されてい
る。

【０００４】前記した最初の公開技術は廃棄物に４０％
以上の酸素を含むガスを噴射してガスおよび溶融スラグ
ならびに溶融金属を回収するというものである。

【０００５】さらに、二番目のものは産業廃棄物やその
中間処理物、例えば廃棄物の焼却灰や溶融炉からの微細
な回収ダストを、ダストの飛散に伴うトラブルを防止し
て、良好に溶融処理できるように工夫したものであり、
三番目のものは生ガス中のダストを回収し、定量に２次
燃焼炉に供給して燃焼する技術である。四番目のものは
耐火壁で構成された２次燃焼炉において、ガスおよび燃
焼用空気の噴出孔の方向等を工夫したものである。

【０００６】ところが、溶融炉から発生したガスを２次
燃焼炉で燃焼する場合、燃焼ガス温度を灰の軟化溶融温
度以下に制御しながら、完全燃焼させる必要がある。

【０００７】すなわち、灰の軟化溶融温度以上で燃焼さ
せると２次燃焼炉の炉壁に灰が融着するなどのトラブル
が発生する。そのため、従来２次燃焼炉の燃焼用空気を
過剰に供給し、空気にて希釈することにより、燃焼排ガ
ス温度を低下させる方法が採用されている。

【０００８】しかし、空気によって希釈する方法は燃焼
排ガス量が増加するために、燃焼炉以降の集塵機、洗煙
装置、排ガス吸引ブロワ、さらに建築設備等が大きくな
る等の欠点がある。

【０００９】しかし、これらの問題点は従来の開示され
た技術によっては解決する方法が提示されていない。す
なわち、上記の一番目の開示された技術は溶融炉本体の
操業条件について述べたものであり、また、上記の二番
目および三番目の開示された技術は溶融炉から排出され
たダストを捕集し、再度溶融炉又は２次燃焼炉に吹き込
む技術を提供しているが、溶融炉から発生するガスの２
次燃焼に関する技術を提供するものではない。

【００１０】さらに、四番目の開示された技術は２次燃
焼炉のガスおよび燃焼用空気の供給孔等に関するもので
排ガス量を低減する技術を提供するものではない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一般に、廃棄物を溶融
処理する場合、溶融炉から発生するガスはごみ質の変化
により発熱量が変化する。すなわち、溶融炉の発生ガス
は可燃性ガスおよび可燃性ダストを含んでいるが、その
発熱量は処理するごみ性状によって変動する。特に可燃
性ダストの変動量が大きい。

【００１２】しかし、発生ガスの発熱量の変化をあらか
じめ予測することはできず、他の燃焼設備のようにガス
の燃焼に必要な空気量をあらかじめ計算して、２次燃焼
炉へ供給することができないため、燃焼温度を測定しそ
の温度が通常８００〜１０５℃になるように調節してい
る。すなわち、燃焼ガス温度が８００℃以下になれば排
ガス中に未燃分が残留し、また１０５０℃以上になれば
灰が軟化溶融し、燃焼炉壁に融着する。

【００１３】かかる条件下で、本発明が解決しようとす
る課題は、溶融炉から発生するガスを過剰な燃焼用空気
で希釈することなく燃焼させることにより、燃焼排ガス
量を低下させることにある。

【００１４】従来の２次燃焼炉は第３図に示すように、
２次燃焼炉１２の炉壁は耐火物の炉壁１５で構成されて
いる。２次燃焼炉の出口で燃焼排ガス温度は８００〜１
０５０℃であり、燃焼排ガスはボイラ１６へ導き、熱回
収する。

【００１５】従来の技術で、過剰な燃焼用空気を低減し
た場合、燃焼排ガス温度が上昇し、ガス中に含まれる灰
が炉壁に融着するなどのトラブルが発生する。

【００１６】そのため、燃焼用空気を低減した状態で、
灰の融着温度以下に燃焼排ガス温度を低下させる方法が
必要である。

【００１７】また、燃焼用空気を低減した状態で、発生
ガスの発熱量が変動した場合、例えば発熱量が急激に増
加した場合は、燃焼制御の遅れから燃焼空気量が一時的
に不足する。従って、燃焼用空気を低減する場合、発熱
量の変動を安定化することが必要となる。

【００１８】また、従来技術では燃焼ガスの発熱量の増
加により、灰の融着温度以上に燃焼ガス温度が上昇した
場合、灰が耐火物製の炉壁に融着して閉塞などのトラブ
ルが発生する。２次燃焼室の炉壁に融着する灰を防止す
ることも、本発明で解決しようとしている課題である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの、本発明の特徴手段は、シャフト炉方式の廃棄物溶
融炉からの発生ガスを燃焼して廃熱を回収する如くなし
た発生ガス処理装置において、前記発生ガスを燃焼する
２次燃焼炉の炉壁の少なくとも一部を、ボイラー式の炉
壁で構成したことにある。

【００２０】

【作用】本発明は、溶融炉の発生ガスの２次燃焼炉を従
来の耐火物で構成された壁の替わりに、ボイラ方式の壁
で構成することにより、燃焼ガスを冷却することによ
り、過剰な燃焼空気を吹き込むことなく、燃焼させるこ
とができるため、燃焼排ガス量を低減することが可能で
ある。すなわち、燃焼用空気を低減すると、従来技術で
は燃焼ガス温度が上昇するが、その上昇した温度を燃焼
室の壁に設置したボイラ壁で冷却する。さらに、ボイラ
方式の壁で燃焼炉を構成することにより、灰の融着等の
トラブルも防止できる。すなわち、耐火物製の炉壁と違
って、ボイラ壁は低温の金属壁であるため、融着した灰
はすぐに冷却され、壁からはがれ落ちる。はがれ落ち
た、灰は炉の下から排出される。

【００２１】また、溶融炉の発生ガスは可燃性ガスおよ
び可燃性ダストを含んでおり、すでに述べたように、そ
の発熱量は処理するごみ性状によって変動し、特に可燃
性ダスト量が変動する。少ない燃焼空気量のもとで、発
熱量が急激に増加した場合は、燃焼制御の遅れから燃焼
空気量が不足し、不完全燃焼等のトラブルが発生するた
め、発熱量の変動を安定化することが必要である。その
ためには、発生ガス中の可燃性ダストを捕集し、ホッパ
に一時貯蔵し、一定量で供給することにより、発生ガス
の発熱量の変動を均一化することが可能である。

【００２２】また、燃焼排ガス中には未燃分が残留しな
いように、耐火壁で囲まれた炉内を通過させる必要があ
る。本発明では、２次燃焼炉の出口に、耐火物の壁で構
成された煙道を設け、燃焼排ガス中の未燃分を完全燃焼
させる。

【００２３】さらに、本発明によれば、溶融炉の発生ガ
スを燃焼させる２次燃焼炉の炉壁をボイラ方式の壁で構
成することにより、従来の方法と較べて、燃焼炉におけ
る燃焼ガス温度が高いため、燃焼炉のボイラと燃焼炉の
後流のボイラ全体でみたボイラでの燃焼排ガス温度を平
均的に高くすることができるため、伝熱面積を小さくす
ることができ、ボイラをコンパクトにすることができ
る。

【００２４】すなわち、従来の方法ではボイラの入り口
での温度は８５０℃であるのに対し、本発明ではボイラ
方式の燃焼炉での温度は１０５０〜８５０℃で、後流の
ボイラの入口温度が８５０℃であり、燃焼炉でのボイラ
のガス温度が高いため平均ガス温度が高くなる。

【００２５】さらに、燃焼排ガス量を低減できるため、
集塵機、洗煙装置、ブロワ等の設備をコンパクトにでき
る。さらに、これらの機械設備用の土木、建築設備もコ
ンパクトにできる。

【００２６】燃焼炉の出側に耐火物製の煙道を設置する
が、システム全体として考えれば、コンパクトで経済的
に有利である。

【００２７】

【実施例】図１は塊状炭素系可燃物質としてコークスを
用いた実施例を示す。

【００２８】図１において、溶融炉１の炉上部に設けら
れた装入装置４から、廃棄物、コークスおよび石灰が溶
融炉１に装入される。溶融炉ｌの下部周辺に設けられた
羽口２に接続された空気供給管３ａおよび酸素供給管３
ｂを通って、各々空気および酸素が供給される。該空気
および酸素供給量は各々空気流量調節弁２２ａ、酸素流
量調節弁２２ｂで調節する。

【００２９】溶融炉１の内部でコークスおよび廃棄物の
可燃分の一部が燃焼し、灰分および非燃焼物は高温に加
熱され溶融状態となって、スラグ排出孔５から炉外へ排
出される。溶融炉内で発生したガスおよびダストは溶融
炉１の炉頂に設けられたガス排出管６から排出される。

【００３０】ガス排出管６にはダスト捕集装置７が設け
られ、ガス中のダストは捕集され、捕集されたダストは
貯蔵タンク８に一時的に貯蔵された後、切出し装置９か
ら切出されてダスト供給管１０を通って、２次燃焼炉１
２へ供給される。なお、本実施例はダストの供給装置と
して、スクリューコンベア等の機械式搬送装置を採用し
た実施例である。ダスト捕集装置７および貯蔵タンク８
等によって未燃ダストの変動を均一化することができ
る。

【００３１】一方、ダスト捕集装置７を通ったガスはガ
ス管１１を通って、２次燃焼炉１２へ供給される。２次
燃焼炉１２はボイラ方式の炉壁１４および耐火物の炉壁
１５から構成されている。燃焼排ガス中の未燃分を完全
燃焼させるために耐火物の炉壁１５で構成された部分へ
流入する燃焼排ガス温度を８００〜１０５０℃程度とす
る。

【００３２】さらに、耐火物の炉壁の設置位置がバーナ
から離れた位置にあるため、火炎が直接接触しないた
め、灰の融着等のトラブルは発生しない。

【００３３】２次燃焼炉１２には空気供給管１３から燃
焼用空気が供給され、ガスおよび可燃性ダストと混合し
炉内で燃焼する。

【００３４】燃焼排ガスはボイラ１６を通って、排熱を
回収された後、排ガス管１７を通って、集塵機１８およ
び洗煙装置１９でダストおよび公害物質を除去された
後、ブロワ２０を通って、煙突２１から排出される。

【００３５】図２は２次燃焼炉のボイラの抜熱割合（抜
熱量／燃焼排ガス顕熱×１００）と燃焼排ガス中の酸素
濃度、燃焼排ガス量（本発明排ガス量／従来技術排ガス
量×１００）、排ガス中の一酸化炭素濃度（ＰＰＭ）の
実施例を示す。なお、ごみの低位発熱量は２５００ｋｃ
ａｌ／ｋｇの場合である。従来技術では燃焼排ガス中の
酸素濃度は約１３％であるが、燃焼用過剰空気を低減し
燃焼排ガス中の酸素濃度を６％とすると燃焼排ガス量は
ほぼ半減（５７％）する。この場合の抜熱割合は４２％
であり、また排ガス中の一酸化炭素濃度は１０ＰＰＭと
低く問題ない。

【００３６】さらに、抜熱割合を増加させ、燃焼排ガス
中の酸素濃度を５％とすると燃焼空気不足のため排ガス
中の一酸化炭素濃度は増加する。ごみの発熱量が低下す
ると抜熱割合は少なくなる。ごみ質の変動を考慮する
と、燃焼排ガス中の酸素濃度を６〜８％となるように抜
熱するとよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明によって、以下の効果を実現する
ことができる。

【００３８】（１）本発明は溶融炉の発生ガスを燃焼さ
せる２次燃焼炉の炉壁をボイラ方式の壁で構成すること
により、過剰な燃焼空気を供給することなく、燃焼温度
を灰が融着する温度以下に抑えることができる。したが
って、燃焼排ガス量を低減することができる。

【００３９】（２）本発明は溶融炉の発生ガスを燃焼さ
せる２次燃焼炉の炉壁をボイラ方式の壁で構成すること
により、従来の方法と較べてボイラでの燃焼排ガス温度
を平均的に高くすることができるため、ボイラをコンパ
クトにすることができる。

【００４０】（３）本発明は溶融炉の発生ガスを燃焼さ
せる２次燃焼炉の炉壁をボイラ方式の壁で構成すること
により、燃焼排ガス量を低減でき、したがって集塵機、
洗煙装置、ブロワ等の設備をコンパクトにできる。さら
に、これらの機械設備用の土木、建築設備もコンパクト
にできる。

【００４１】（４）本発明は溶融炉の発生ガス燃焼する
２次燃焼炉の炉壁をボイラ方式の壁で構成することによ
り、灰の融着等のトラブルを防止することができる。

【００４２】（５）本発明は溶融炉の発生ガス燃焼する
２次燃焼炉の出口側を耐火物で構成された壁で構成する
ことにより、燃焼排ガス中の未燃分を完全燃焼させるこ
とができる。また、耐火物製の炉壁の設置位置はバーナ
から離れているため灰の融着等のトラブルは発生しな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す図である。

【図２】 排ガス中の酸素濃度と排ガス量、抜熱量、Ｃ
Ｏとの関係を示すグラフである。

【図３】 従来の燃焼炉の構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 溶融炉 １２ ２次燃焼炉 ２ 羽口 １３ 空気供給管 ３ａ 空気供給管 １４ ボイラ方式の炉壁 ３ｂ 酸素供給管 １５ 耐火物の炉壁 ４ 装入装置 １６ ボイラ ５ スラグ排出孔 １７ 排ガス管 ６ ガス排出管 １８ 集塵機 ７ ダスト捕集装置 １９ 洗煙装置 ８ 貯蔵タンク ２０ ブロワ ９ 切出し装置 ２１ 煙突 １０ ダスト供給管 ２２ａ 空気流量調節
弁 １１ ガス管 ２２ｂ 酸素流量調節
弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフト炉方式の廃棄物溶融炉からの発
   生ガスを燃焼して廃熱を回収する如くなした発生ガス処
   理装置において、前記発生ガスを燃焼する２次燃焼炉の
   炉壁の少なくとも一部を、ボイラー式の炉壁で構成した
   ことを特徴とする廃棄物溶融炉の２次燃焼炉。