JPH0828852A

JPH0828852A - 灰溶融方法および灰溶融炉

Info

Publication number: JPH0828852A
Application number: JP16253594A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Sekiguchi; 善利関口; Kunio Sasaki; 邦夫佐々木; Shiro Sakata; 詞郎坂田; Michio Ishida; 美智男石田; Tsutomu Kuwabara; 努桑原; Hideo Sato; 英夫佐藤; Hiroshi Kosaka; 浩史小坂
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【構成】プッシャー９により焼却灰を溶融室３内に投
入する際に発生する溶融室３内の圧力変動を抑制するた
めに、溶融室３内に水蒸気を吹き込む灰溶融方法であ
る。【効果】プッシャーによる焼却灰の供給時に発生する
炉内の圧力変動を抑制することができ、したがって排ガ
スの再燃焼を、容易に安定した状態で行わせることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ごみ焼却炉などから排
出される焼却灰、または燃焼排ガス中に含まれる飛灰
を、電気エネルギー（例えば、プラズマ、電気アーク、
ジュール熱など）を用いて、加熱溶融する灰溶融方法お
よび灰溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の灰溶融炉としては、例えばカー
ボン製のプラズマ電極を有するプラズマ式灰溶融炉が使
用されている。

【０００３】このプラズマ式灰溶融炉は、溶融ベースメ
タルが充填された溶融室が形成された炉本体と、炉本体
の上壁部から上記溶融室内に挿入された２本のプラズマ
トーチ（陽極，陰極）と、炉本体の前壁部に形成された
灰の投入口を介して焼却灰を溶融室内に供給する灰供給
ホッパーおよびプッシャーと、炉本体の後壁部に形成さ
れた溶融スラグの排出口側に形成されたスラグ抜出室と
から構成されている。

【０００４】また、このプラズマ式灰溶融炉において
は、炉内が酸化雰囲気の場合、電極の消耗を防止するた
めに、プラズマの作動ガスとしてアルゴンガス、窒素ガ
スなどの不活性ガスを使用し、炉内を還元雰囲気下にし
て加熱溶融を行っている。

【０００５】このため、ＣＯ，Ｈ₂ ，炭化水素などの可
燃性ガスを多量に含んだ排ガスが発生し、したがって従
来、炉内から取り出された排ガスを、その下流であるガ
ス排出経路に設けた再燃焼室内に導き、バーナなどで加
熱して完全燃焼させていた。なお、この燃焼した後の排
ガスは、冷却塔、バグフィルタなどを介して、飛灰など
が除去された後、煙突を経て大気中に放出されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の構
成によると、焼却灰はプッシャーにより、間欠的に供給
されているため、プッシャーの作動時に、炉内圧力に変
動が生じ、したがって再燃焼室内での燃焼が不安定にな
り、可燃性ガスを含んだ排ガスを完全燃焼させるのが困
難になるという問題があった。

【０００７】そこで、本発明は上記問題を解消し得る灰
溶融方法および灰溶融炉を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の灰溶融方法は、灰を溶融室内に投入する際
に発生する溶融室内の圧力変動を抑制するために、溶融
室内に、非酸化性ガス例えば水蒸気または排ガスを吹き
込む方法である。

【０００９】また、上記課題を解決するため、本発明の
灰溶融炉は、炉本体内の溶融室における溶融スラグの排
出口側に、排ガスを取り出すためのガス取出室を設け、
このガス取出室内に、かつ上記溶融スラグの排出口に対
向する位置に再燃焼用バーナを配置するとともに、この
再燃焼用バーナの上方位置に二次燃焼空気の供給口を設
け、上記溶融室内に水蒸気を吹き込むための水蒸気吹込
管を設け、この排ガス吹込管の途中に流量制御弁を設け
るとともに、上記溶融室内の圧力に基づき上記流量制御
弁を制御する制御装置を設けたものである。

【００１０】さらに、本発明の他の灰溶融炉は、炉本体
内の溶融室における溶融スラグの排出口側に、排ガスを
取り出すためのガス取出室を設け、このガス取出室内
に、かつ上記溶融スラグの排出口に対向する位置に再燃
焼用バーナを配置するとともに、この再燃焼用バーナの
上方位置に二次燃焼空気の供給口を設け、上記ガス取出
室にガス排出経路を接続し、このガス排出経路の途中か
ら排ガスを抜き出すとともに溶融室内に吹き込む排ガス
吹込管を設け、この排ガス吹込管の途中に流量制御弁を
設けるとともに、上記溶融室内の圧力に基づき上記流量
制御弁を制御する制御装置を設けたものである。

【００１１】

【作用】上記の構成によると、溶融室内に、水蒸気また
は排ガスなどの非酸化性ガスを吹き込むようにしている
ので、プッシャーによる灰の供給時に発生する炉内の圧
力変動を抑制することができ、したがってガス取出室内
での再燃焼を、安定した状態で行わせることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づき説明
する。図１において、１は例えばごみ焼却炉より排出さ
れた焼却灰（または飛灰）を加熱溶融して、その減容化
を図るためのプラズマ式灰溶融炉である。

【００１３】このプラズマ式灰溶融炉１は、溶融ベース
メタル２が充填された溶融室３が形成された炉本体４
と、炉本体４の上壁部４ａから上記溶融室３内に挿入さ
れた２本のプラズマトーチ（陽極，陰極）５，６と、炉
本体４の前壁部４ｂに形成された灰の投入口７を介して
焼却灰を溶融室３内に供給する灰供給ホッパー８および
プッシャー９と、炉本体４の後壁部４ｃに形成された溶
融スラグＡの排出口（出滓口ともいう）１０側に形成さ
れたスラグ抜出室１１と、このスラグ抜出室１１の下方
に配置されるとともにスラグ搬出用のコンベヤ１２が配
置された水砕ピット１３とから構成されている。

【００１４】そして、さらに上記スラグ抜出室１１の上
方部には、排ガスを取り出すためのガス取出室としての
再燃焼室１４が形成されるとともに、これら両室１１，
１４を形成する壁体１５の排出口１０に対向する側壁部
１５ａには、再燃焼用バーナ１６が設けられるととも
に、その上方位置には、二次燃焼空気を供給する二次空
気供給口１７が形成されている。なお、この再燃焼用バ
ーナ１６は、その火炎が排出口１０側に向かって吹き出
すように、設けられている。

【００１５】上記スラグ抜出室１１の上部に形成される
再燃焼室１４の上壁部１５ｂには、排ガスの取出口１８
が形成されるとともに、この取出口１８には、排ガスを
排出するためのガス排出管１９が接続されている。

【００１６】このガス排出管１９の途中には、排ガスの
急冷塔２１、排ガス中の飛灰を捕集するバグフィルタ２
２、排風機２３が設けられ、最終的には、煙突２４を経
て大気中に放出される。

【００１７】上記プラズマトーチ５，６には、ボイラ付
ごみ焼却炉３１のボイラから水蒸気供給管３２を介して
供給される水蒸気により、駆動される蒸気タービン３３
で発電される電力が供給されるようにしている。

【００１８】また、上記炉本体４の上壁部４ａには流体
吹込口４１が形成され、この流体吹込口４１と上記水蒸
気供給管３２とが、途中に第１流量制御弁４２が介装さ
れた水蒸気吹込管４３を介して、互いに接続されてい
る。

【００１９】さらに、炉本体４の上壁部４ａには、溶融
室３内の圧力を検出するための圧力検出器４４が設けら
れ、さらにこの圧力検出器４４で検出された圧力信号が
入力されるとともにこの入力された圧力信号に応じて、
上記第１流量制御弁４２を制御する制御装置４５が設け
られている。

【００２０】上記構成において、灰供給ホッパー８内の
焼却灰がプッシャー９により、投入口７から溶融室３内
に間欠的に供給され、この供給された焼却灰はプラズマ
アークにより加熱溶融される。

【００２１】そして、溶融室３内で発生した排ガスは、
排出口１０から再燃焼室１４内に入り、ここで再燃焼用
バーナ１６により再燃焼される。この再燃焼用バーナ１
６による火炎は、排出口１０側に向かうようにされてい
る。

【００２２】そして、プッシャー９による焼却灰の投入
時に、溶融室３内の圧力が変動するが、この圧力変動が
圧力検出器４４により検出されると、制御装置４５によ
り、水蒸気吹込管４３途中に設けられた第１流量制御弁
４２が制御されて、その圧力変動が抑制されるように水
蒸気（非酸化性ガスの一例）が、溶融室３内に供給され
る。例えば、溶融室３内に吹き込まれる水蒸気の量は、
溶融室３内で発生するガスの７〜１５倍程度とされる。

【００２３】このように、溶融室３内で発生するガスの
７〜１５倍の水蒸気を吹き込むことにより、溶融室３内
の還元雰囲気を妨げることなく、溶融室３内のガス流量
を増加させて、灰投入時に発生する炉内の圧力変動を抑
制することができる。また、可燃分の濃度が下がること
により、再燃焼室１４内での爆発的な燃焼反応を防止す
ることができる。

【００２４】ここで、圧力変動を抑制し得る原理につい
て説明する。一般に、今、炉内圧力をＰmmH₂O とし、定
常的に、Ｖm³／sのガスが流入しているとすると、炉内
圧力Ｐは、下記式で表される。

【００２５】Ｐ＝ｋＶ² ・・・・但し、ｋは比例定数である。また、焼却灰の投入による
圧力増加分をΔＰ、排ガスの流量増加分をΔＶとする
と、式より、下記式の関係が成立する。

【００２６】ΔＰ／Ｐ＝２×ΔＶ／Ｖ・・・・したがって、上記式により、Ｐをほぼ一定で運転すれ
ば、圧力変動ΔＰは、ΔＶ／Ｖに比例することになり、
炉内の排ガス流量Ｖを大きくすることにより、灰供給時
の炉内の圧力変動ΔＰを小さくすることができる。

【００２７】また、溶融室３の排出口１０から排出され
た排ガスは再燃焼室１４内で、再燃焼用バーナ１６およ
び二次空気供給口１７から供給される二次燃焼空気によ
り、完全燃焼される。

【００２８】さらに、溶融室３内で溶融された焼却灰、
すなわち溶融スラグＡは、排出口１０側に向かって移動
するが、この時、再燃焼用バーナ１６により、再燃焼さ
れた燃焼ガスが溶融スラグＡに吹き付けられるとともに
火炎の輻射熱により、溶融スラグＡが加熱される。すな
わち、溶融スラグＡの温度の低下が防止され、溶融スラ
グＡの連続的かつスムースな抜き出しが可能となる。

【００２９】しかも、この溶融スラグＡの加熱源とし
て、溶融室３から排出される排ガスを再燃焼室１４内に
導き、この再燃焼による熱を利用するようにしているの
で、従来、利用されていなかった再燃焼熱を利用するこ
とができるので、熱効率を高めることができる。

【００３０】なお、排出口１０より排出された溶融スラ
グＡは、水砕ピット１３内に落下され、ここで水による
冷却により細かく砕かれ、コンベヤ１２により、外部に
取り出される。

【００３１】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。上記第１の実施例においては、溶融室３内の圧力
変動を抑制するのに、非酸化性ガスとして水蒸気を吹き
込むようにしたのに対して、本第２の実施例において
は、溶融室３内に排ガスを吹き込むようにしたものであ
る。

【００３２】すなわち、図１の仮想線にて示すように、
急冷塔２１より下流側のガス排出管１９途中と、第１流
量制御弁４２より下流側の水蒸気供給管３２途中とが、
途中に送風機５１が介装された排ガス供給管５２により
接続されるとともに、この排ガス供給管５２途中に、制
御装置４５により制御される第２流量制御弁５３が介装
されたものである。

【００３３】したがって、溶融室３内の圧力変動が検出
されると、制御装置４５により、第２流量制御弁５３が
制御されて、所定流量の排ガスが溶融室３内に吹き込ま
れ、この場合も、やはり、溶融室３内、すなわち炉内の
圧力変動が抑制される。

【００３４】また、急冷塔２１の下流側からの排ガス
を、溶融室３内に供給するようにしたのは、送風機５１
を高温から保護するためである。なお、上記説明におい
ては、排ガス供給管５２を水蒸気供給管４３の途中に接
続するように説明したが、これは図面上その接続管路を
簡略化して描いただけであり、実際には、排ガス供給管
５２の先端部が、直接、流体吹込口４１に接続されるこ
とになる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、溶
融室内に、水蒸気または排ガスなどの非酸化性ガスを吹
き込むようにしたので、プッシャーによる灰の供給時に
発生する炉内の圧力変動を抑制することができ、したが
って排ガスの再燃焼を、容易に安定した状態で行わせる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるプラズマ式灰溶融炉
の断面図である。

【符号の説明】

１プラズマ式灰溶融炉３溶融室４炉本体５，６プラズマトーチ９プッシャー１０排出口１１スラグ抜出室１４再燃焼室１６再燃焼用バーナ１７二次空気供給口１８取出口１９ガス排出管２１急冷塔３１ごみ焼却炉３２水蒸気供給管４１流体吹込口４２第１流量制御弁４３水蒸気吹込管４４圧力検出器４５制御装置５２排ガス供給管５３第２流量制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田美智男大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者桑原努大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者佐藤英夫大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者小坂浩史大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】灰を溶融室内に投入する際に発生する溶融
室内の圧力変動を抑制するために、溶融室内に非酸化性
ガスを吹き込むことを特徴とする灰溶融方法。
【請求項２】非酸化性ガスとして、水蒸気を使用するこ
とを特徴とする請求項１記載の灰溶融方法。
【請求項３】非酸化性ガスとして、溶融室から排出され
る排ガスを再燃焼させた後の排ガスを使用することを特
徴とする請求項１記載の灰溶融方法。
【請求項４】炉本体内の溶融室における溶融スラグの排
出口側に、排ガスを取り出すためのガス取出室を設け、
このガス取出室内に、かつ上記溶融スラグの排出口に対
向する位置に再燃焼用バーナを配置するとともに、この
再燃焼用バーナの上方位置に二次燃焼空気の供給口を設
け、上記溶融室内に水蒸気を吹き込むための水蒸気吹込
管を設け、この水蒸気吹込管の途中に流量制御弁を設け
るとともに、上記溶融室内の圧力に基づき上記流量制御
弁を制御する制御装置を設けたことを特徴とする灰溶融
炉。
【請求項５】炉本体内の溶融室における溶融スラグの排
出口側に、排ガスを取り出すためのガス取出室を設け、
このガス取出室内に、かつ上記溶融スラグの排出口に対
向する位置に再燃焼用バーナを配置するとともに、この
再燃焼用バーナの上方位置に二次燃焼空気の供給口を設
け、上記ガス取出室にガス排出経路を接続し、このガス
排出経路の途中から排ガスを抜き出すとともに溶融室内
に吹き込む排ガス吹込管を設け、この排ガス吹込管の途
中に流量制御弁を設けるとともに、上記溶融室内の圧力
に基づき上記流量制御弁を制御する制御装置を設けたこ
とを特徴とする灰溶融炉。