JPH08121728A - 廃棄物の溶融炉からの発生ガスの燃焼方法および廃棄物溶融炉の2次燃焼炉 - Google Patents

廃棄物の溶融炉からの発生ガスの燃焼方法および廃棄物溶融炉の2次燃焼炉

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JPH08121728A
JPH08121728A JP26423194A JP26423194A JPH08121728A JP H08121728 A JPH08121728 A JP H08121728A JP 26423194 A JP26423194 A JP 26423194A JP 26423194 A JP26423194 A JP 26423194A JP H08121728 A JPH08121728 A JP H08121728A
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JP
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combustion
furnace
gas
combustible
dust
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JP26423194A
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Nobuyoshi Nishihara
信義 西原
Takeshi Takamiya
健 高宮
Kazutake Murahashi
一毅 村橋
Original Assignee
Nippon Steel Corp
新日本製鐵株式会社
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 溶融炉発生ガスを2次燃焼炉において、安定
的に燃焼させ、かつ灰融着等のトラブルを防止する。 【構成】 可燃ダストを2次燃焼炉上部に設けた燃焼炉
上部の燃焼バーナの中央部より供給し、可燃ガスと該ガ
ス燃焼用空気を前記可燃ダスト供給孔周辺部より供給し
て、可燃ガスは燃焼バーナ内の1次燃焼ゾーン30で燃
焼し、可燃ダストは2次燃焼炉12内上部の2次燃焼ゾ
ーン31にて燃焼する。又中央部に可燃ダスト供給管1
0と空気吐出ノズル24を配設し、前記可燃ダスト供給
管10の両側にスリット状の可燃ガス吐出ノズル23を
形成し、かつその外側に該ガス燃焼用の1次空気吐出ノ
ズル28を設けると共に、バーナ本体下部内に可燃ガス
燃焼室(1次燃焼ゾーン30)を形成してなる燃焼バー
ナを2次燃焼炉12の上部に設け、かつバーナ本体の前
記1次燃焼ゾーン30の出口部に2次空気吐出ノズル2
9を2次燃焼炉12内に指向せしめて設けた。

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、又はそれらの脱水、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、およ
び特開昭60−23714号公報および特開平5−34
0520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、定量にて2
次燃焼炉に供給して燃焼する技術である。
【0006】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。
【0007】ところが、溶融炉から発生するガスの中に
は、一酸化炭素、水素等の可燃ガスと炭素等からなる可
燃ダストが含まれており、その発熱量がごみの性状によ
って変動する。
【0008】かかる条件下で可燃ガスおよび可燃ダスト
を燃焼させる必要があるが、最近ではダイオキシンの発
生抑制の観点から、排ガス中に残留する一酸化炭素濃度
を50ppm以下にする必要がある。
【0009】さらに、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、かつ灰が炉壁に付着しないように完全燃
焼させる必要がある。すなわち、灰が炉壁に融着する
と、閉塞等のトラブルが発生する。
【0010】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次燃焼炉へ吹き込
む技術を提供しているが、2次燃焼に関する具体的な技
術を提供するものではない。
【0011】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
あるが、発生ガスの発熱量変動に対して火炎を炉壁に接
触するように形成させて、炉壁の蓄熱効果を利用してい
るが、高温の灰が炉壁に融着する等の問題が発生する。
【0012】
【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
は可燃ガスおよび可燃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。特に可燃ダス
トの変動量が大きい。なぜなら、溶融炉への送風量が一
定であれば発生ガス量はほぼ一定であり、また発生ガス
組成も大きくは変動しない。それに対して、可燃ダスト
は溶融炉内に滞留したものが急激に飛散する等の現象が
発生し、その変動量は大きい。
【0013】しかし、可燃ダストの発生量の変化をあら
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、燃焼ガス温度を測定しそ
の温度が通常800〜1050℃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。
【0014】かかる状況下で、本発明が解決しようとす
る課題は、可燃ガスおよび可燃ダストを完全燃焼させ、
かつ発生ガス中に含まれる灰が炉壁に融着する等のトラ
ブルを防止することにある。
【0015】従来の2次燃焼炉は図5及び図6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。溶融炉の発生ガスはガス排出管6およびガ
ス管11を通ってガス噴出孔23から2次燃焼炉12内
へ供給され、また燃焼用空気は空気供給管13を通って
空気噴出孔24から2次燃焼炉内へ供給される。また、
配管内に堆積するダストを除去するためのスクレーパー
25および駆動装置26が設けられている。
【0016】図5に示す構造の2次燃焼装置において
は、燃焼火炎が炉壁に衝突する構造のため、火炎中心の
高温部において溶融した灰が炉壁に融着する等の問題が
発生しやすい。
【0017】さらに、可燃性ダストの発生量が変動した
場合、例えば急激に減少した場合は、燃焼制御の遅れか
ら燃焼空気量が余剰となる。そのため、燃焼ガス温度が
一時的に低下し、極端な場合は失火等の問題を生ずる。
従って、発生ガスの発熱量が変化した場合においても、
安定的に燃焼するバーナ構造を工夫する必要がある。
【0018】
【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、本発明の特徴となる手段は、シャフト炉方式の廃
棄物溶融炉からの発生ガスを、2次燃焼炉にて燃焼して
廃熱を回収する如くなした発生ガスの処理方法におい
て、発生ガスより可燃ダストを捕集、抽出し、抽出した
可燃ダストは、2次燃焼炉上部に設けた燃焼バーナの中
央部より供給し、ダスト抽出後の可燃ガスと該ガス燃焼
用空気は、前記可燃ダスト供給孔周辺部より供給して、
可燃ガスは、燃焼バーナ内の1次燃焼ゾーンで燃焼し、
一方、可燃ダストは、2次燃焼炉上部内に供給されたダ
スト燃焼用空気により、2次燃焼炉内上部の2次燃焼ゾ
ーンにて燃焼することにある。
【0019】また、シャフト炉方式の廃棄物溶融炉から
の発生ガスを燃焼する2次燃焼炉の燃焼バーナ構造であ
って、中央部に可燃ダスト供給管と該ダスト分散用の空
気吐出ノズルを配設し、前記可燃ダスト供給管を中にし
て、その両側にスリット状の可燃ガス吐出ノズルを形成
し、且つ、その外側に、該ガス燃焼用の1次空気吐出ノ
ズルを設けると共に、バーナ本体下部内に可燃ガス燃焼
室(1次燃焼ゾーン)を形成してなる燃焼バーナを、2
次燃焼炉の上部に設け、且つ、バーナ本体の、前記1次
燃焼ゾーンの出口部に位置する部位に、可燃ダスト燃焼
用の2次空気吐出ノズルを、2次燃焼炉内に指向せしめ
て設けたことにある。
【0020】
【作用】溶融炉の発生ガスは可燃ガスおよび可燃ダスト
を含んでおり、すでに述ベたように、その発熱量は処理
するごみ性状によって変動し、特に可燃ダスト量の変動
が大きいが、可燃ガスの発熱量の変動は小さい。
【0021】本発明のバーナは可燃ガスの発熱量の変動
が小さいことを利用し、1次燃焼ゾーンではまず可燃ガ
スを燃焼させ、次に2次燃焼ゾーンでは可燃ダストを燃
焼させる。
【0022】すなわち、1次燃焼ゾーンと1次燃焼ゾー
ンに隣接して2次燃焼ゾーンを設け、スリット状の吐出
ノズルから溶融炉の発生ガスを供給し、該ノズルに隣接
するノズルから可燃ガスを燃焼させるに必要な空気を供
給することにより、可燃ガスがまず燃焼する。一方、発
生ガスに含まれる可燃ダストはガスに較べて燃焼速度が
遅いために燃焼せず、1次燃焼ゾーンを通過する間に予
熱される。
【0023】次に、1次燃焼ゾーンの出口に2次燃焼ゾ
ーンに向かって、可燃ダスト燃焼用の空気供給ノズルか
ら燃焼用空気を供給することにより、既に予熱された可
燃ダストは2次燃焼ゾーンで完全燃焼する。
【0024】本発明によれば、可燃ダスト量が変動した
場合、2次空気量が変動するが、1次空気量は一定であ
る。また、可燃ガスの発熱量はほぼ一定であるため1次
燃焼ゾーンの燃焼量は一定であり、安定燃焼する。その
ため、ごみ質が変化して発生ガス中の可燃ダスト量が変
動しても、1次燃焼が安定しているため、失火等の問題
は発生しない。
【0025】また、2次燃焼炉の炉壁をボイラ化した場
合においても、1次燃焼ゾーンは窪んだ位置に設置して
おり炉内影響を受けにくいため、安定燃焼することがで
きる。
【0026】また、本発明では、従来のように火炎を炉
壁と衝突させる必要がないため、高温域の半溶融状の灰
が壁に融着することはない。
【0027】本発明のバーナは下向きに設置するため、
バーナに接続する発生ガスの供給用のガス管が下向きな
いし斜め下向きになるため、ガス中のダストによる閉塞
の問題もなく、配管内の掃除装置等も不要である。
【0028】また、可燃ダストの変動を低減するため
に、発生ガスから未燃ダストを捕集し一時貯留して、一
定量で未燃ダストを1次燃焼ゾーンに供給することも可
能である。
【0029】
【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。
【0030】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に装人される。溶融炉1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。
【0031】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可燃ガスおよび可燃ダス
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。
【0032】ガス排出管6にはダスト捕集装置7が設け
られ、発生ガス中の可燃ダストは捕集され、捕集された
可燃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から切出されて可燃ダスト供給管10を通っ
て、2次燃焼炉12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等によって可燃ダストの変動を均一化
することができる。
【0033】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。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℃
程度とし、また、その滞留時間を2秒以上とすることに
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。
【0034】2次燃焼炉12には空気供給管13aおよ
び13bから燃焼用1次空気および2次空気が供給さ
れ、可燃ガスおよび可燃性ダストが燃焼する。
【0035】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。
【0036】図2は本発明のバーナを設置した2次燃焼
炉を示す。2次燃焼炉12の上部にバーナ27が設置さ
れ、ガス管11および可燃ダスト供給管10から発生ガ
スおよび未燃ダストが供給される。燃焼炉の上部に耐火
物15で内張りされた高温の2次燃焼ゾーンが設けられ
る。また、燃焼炉12から燃焼排ガスを排出する煙道部
分に耐火物15で内張りされたゾーンを設けた実施例で
あり、通常このゾーンヘ流入する燃焼ガスの温度は80
0℃から1050℃とする。
【0037】図3は本発明のバーナで、1次燃焼ゾーン
30に可燃ダスト供給管10、可燃ガス吐出ノズル2
3、および1次空気吐出ノズル28が設置され、1次空
気吐出ノズル28からは可燃ガスの燃焼用の空気が供給
される。1次燃焼用空気は可燃ガスの燃焼空気に対して
空気比0.8〜1.2程度とする。また、可燃ダスト供
給管10の先端には可燃ダスト分散用空気吐出ノズル3
2を設置し、ダストを分散させて完全燃焼を図る。
【0038】また、1次燃焼ゾーン30に隣接する2次
燃焼ゾーン31に2次空気吐出ノズル29が設けられ、
可燃ダスト燃焼用の空気が供給される。図4は図3のバ
ーナを下方から見た場合の図である。
【0039】本実施例は溶融炉の発生ガスから捕集され
た可燃ダストを供給する可燃ダスト供給管10を設置し
た場合であるが、可燃ダストを捕集しないで可燃ガスと
ともに吹き込むことも可能である。
【0040】
【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。
【0041】(1)溶融炉の発生ガスを燃焼させる2次
燃焼炉のバーナにおいて、発生ガス中の可燃ガスの発熱
量が安定していることを利用し、1次燃焼ゾーンでは可
燃ガスの燃焼用空気を供給し、2次燃焼ゾーンでは可燃
ダストを燃焼させる空気を供給することにより、安定し
た燃焼を確保することができる。
【0042】(2)可燃ダストは1次燃焼ゾーンヘ供給
し、可燃ガス燃焼による高温の燃焼ガスで可燃ダストが
予熱されるため、2次燃焼ゾーンで安定的に着火燃焼す
る。
【0043】(3)溶融炉の発生ガスが変動した場合、
従来のバーナでは燃焼が不安定になるのを防ぐために、
耐火物の蓄熱効果を利用するため炉壁に火炎を接触させ
る等の工夫をしているが、その場合は高温の火炎の中の
溶融した灰が炉壁に融着する等のトラブルが発生する。
一方、本発明では1次燃焼ゾーンが安定的に燃焼するた
めに、火炎を炉壁から離して形成し、灰が融着する問題
を回避できる。
【0044】(4)本発明のバーナはガス吐出ノズルを
スリット状にしているため、スケールアップが容易であ
る。
【0045】(5)2次燃焼炉の上部にバーナを設置し
て下向きに燃焼させることにより、バーナに接続する発
生ガスの供給用のガス管が下向きないし斜め下向きにな
るため、ガス中のダストによる閉塞の問題もなく、配管
内の掃除装置等も不要である。
【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】 本発明のバーナを設置した2次燃焼炉を示
す。
【図3】 本発明のバーナを示す。
【図4】 バーナを下方から見た場合の図である。
【図5】 従来の2次燃焼炉を示す。
【図6】 従来の2次燃焼炉を示す。
【符号の説明】
1 溶融炉 2 羽口 3a 空気供給管 3b 酸素
供給管 4 装入装置 5 スラ
グ排出孔 6 ガス排出管 7 ダス
ト捕集装置 8 貯蔵タンク 9 切出
し装置 10 可燃ダスト供給管 11 ガス
管 12 2次燃焼炉 13a 1次
空気供給管 13b 2次空気供給管 14 ボイ
ラ方式の炉壁 15 耐火物の炉壁 16 ボイ
ラ 17 排ガス管 18 集塵
機 19 洗煙装置 20 ブロ
ワ 21 煙突 22a 空気
流量調節弁 22b 酸素流量調節弁 23 可燃
ガス吐出ノズル 24 空気吐出ノズル 25 スク
レーパー 26 駆動装置 27 バー
ナ 28 1次空気吐出ノズル 29 2次
空気吐出ノズル 30 1次燃焼ゾーン 31 2次
燃焼ゾーン 32 可燃ダスト分散空気吐出ノズル

Claims (2)

    【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2次燃焼炉にて燃焼して廃熱を回収する如くな
    した発生ガスの処理方法において、発生ガスより可燃ダ
    ストを捕集、抽出し、抽出した可燃ダストは2次燃焼炉
    上部に設けた燃焼バーナの中央部より供給し、ダスト抽
    出後の可燃ガスと該ガス燃焼用空気は前記可燃ダスト供
    給孔周辺部より供給して、可燃ガスは燃焼バーナ内のl
    次燃焼ゾーンで燃焼し、一方、可燃ダストは2次燃焼炉
    上部内に供給されたダスト燃焼用空気により2次燃焼炉
    内上部の2次燃焼ゾーンにて燃焼することを特徴とする
    廃棄物溶融炉からの発生ガス燃焼方法。
  2. 【請求項2】 シャフト炉方式の廃棄物溶融炉からの発
    生ガスを燃焼する2次燃焼炉の燃焼バーナ構造であっ
    て、中央部に可燃ダスト供給管と該ダスト分散用の空気
    吐出ノズルを配設し、前記可燃ダスト供給管を中にし
    て、その両側にスリット状の可燃ガス吐出ノズルを形成
    し、且つ、その外側に該ガス燃焼用の1次空気吐出ノズ
    ルを設けると共に、バーナ本体下部内に可燃ガス燃焼室
    (1次燃焼ゾーン)を形成してなる燃焼バーナを2次燃
    焼炉の上部に設け、且つ、バーナ本体の前記1次燃焼ゾ
    ーンの出口部に位置する部位に、可燃ダスト燃焼用の2
    次空気吐出ノズルを2次燃焼炉内に指向せしめて設けた
    ことを特徴とする廃棄物溶融炉の2次燃焼炉。
JP26423194A 1994-10-27 1994-10-27 廃棄物の溶融炉からの発生ガスの燃焼方法および廃棄物溶融炉の2次燃焼炉 Withdrawn JPH08121728A (ja)

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