JPH1019221A - 竪型溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴミ等の廃棄物の熱分解、燃焼溶融等が一つ
の炉内で一括して行える竪型溶融炉において、炉下部で
のブリッジや、廃棄物上部まで達する吹き抜けを防止し
つつ、均一かつ永続的な燃焼溶融が行える竪型溶融炉を
提供する。 【解決手段】 投入された廃棄物を熱分解する熱分解帯
Ｚ２と、該熱分解帯Ｚ２で熱分解された廃棄物を燃焼用
ガスと共に燃焼溶融する燃焼溶融帯Ｚ３を少なくとも上
下に有する竪型溶融炉であって、燃焼溶融する前の廃棄
物に炉内方向へ外力を加えブリッジ現象を防止し又は破
壊する外力付与手段１０を設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ等の廃棄物の
熱分解、燃焼溶融等が一つの炉内で一括して行える竪型
溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市ゴミを始め雑多な廃棄物を一
括処理する竪型溶融炉が提案されている。一般的に、係
る竪型溶融炉は、竪型炉の上部から順に、乾燥帯、熱分
解帯、燃焼溶融帯という三つの処理領域が自然形成され
るように構成してあり、炉の上方から投入された廃棄物
は、約４００℃から５００℃に維持される余熱乾燥帯で
余熱乾燥され、約５００℃から８００℃に維持される熱
分解帯で廃棄物に含まれる有機物がメタン、水素、一酸
化炭素等の可燃性ガスに熱分解され、その残渣分が約１
５００℃に維持される燃焼溶融帯で溶融処理されるもの
である。

【０００３】このとき、前記燃焼溶融帯では、炉の上方
から投入された廃棄物が羽口から供給される空気や酸素
富化ガス等により急激に燃焼反応して高温高熱を発し、
この熱により灰分や無機物が溶融処理され、同時にその
熱が熱分解帯における熱分解のために供され、乾燥帯に
おける乾燥に供される。つまり、かかる竪型溶融炉で
は、特に燃料を外部から導入しなくとも、自燃により溶
融処理まで行うことができ、エネルギー的に有利である
というメリットがあった。

【０００４】そして、かかる竪型溶融炉は、溶融部の熱
効率を高めるため炉底部の面積を小さくする下窄まり形
状を採用しており、炉の横断面積が炉底部の近くで次第
に縮小する構造になっている。一方、このような竪型溶
融炉では投入された廃棄物が乾燥→熱分解→燃焼溶融さ
れるに従って、順次炉内下方に落下していき、廃棄物全
体が特定箇所で滞留する、いわゆるブリッジ現象を引き
起こすことなく燃焼溶融帯まで落下する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
竪型溶融炉によれば、かかる落下のプロセスは専ら重力
による廃棄物の落下のみに依存しており、また下窄まり
形状という炉の構造上、炉下部でのブリッジ現象や、炉
の下方で生じた高温燃焼ガスが、廃棄物内に形成された
特定の経路を経て上方へ抜ける、いわゆる吹き抜け現象
といった異常状態が生じ易いという問題があった。

【０００６】即ち、従来の竪型溶融炉では、炉の横断面
積が炉底部の近くで次第に縮小しているため、その部分
で廃棄物のブリッジが形成され易く、一旦ブリッジが形
成されるとそこにかかる上方の廃棄物の重力のみでは廃
棄物が容易には落下しないという問題があった。また、
このブリッジが形成されるとその上方で廃棄物が移動
（落下）しにくくなり、炉内を流通するガスが特定経路
のみを流通するいわゆる吹き抜け現象により、前記特定
経路から離れた部位の廃棄物の処理が進まないという問
題があった。そして、これらはいずれも補助燃料なしの
永続的な燃焼溶融を妨げるものであり、安定操炉という
観点から改善が必要であった。

【０００７】このような課題を解決しようとするものと
しては、例えば特開昭５３−４８０７８号公報に、加熱
用電極をシャフト炉中腹から挿入し、半溶融した物質を
加熱して迅速に溶融物中に溶解させる技術が開示されて
いる。

【０００８】しかしながら、この方法では溶融のための
熱エネルギーを電気エネルギーとして更に外部から供給
する必要があり、不必要なエネルギーを更に供給しなけ
ればならないと言う欠点がある。その他、羽口からの補
助燃料を増加させて、燃焼部分の範囲を増加させる方法
も存在するが、不必要なエネルギーを更に供給しなけれ
ばならない点では上記と同様である。

【０００９】従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑
み、炉下部でのブリッジ現象や、廃棄物上部まで達する
吹き抜け現象の発生を防止しつつ、補助燃料不要の永続
的な燃焼溶融が行える竪型溶融炉を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の特徴構成は、投入された廃棄物を熱分解する
熱分解帯と、該熱分解帯で熱分解された廃棄物を燃焼用
ガスと共に燃焼溶融する燃焼溶融帯を少なくとも上下に
有する竪型溶融炉において、燃焼溶融する前の廃棄物に
炉内方向へ外力を加えブリッジ現象を防止し又は破壊す
る外力付与手段を設けることにある。

【００１１】ここで、炉内方向への外力とは、炉中心へ
の方向成分を有する外力をいい、例えば円型シャフト炉
であれば外周部接線方向や鉛直方向以外の炉内側への方
向成分を有するものがすべて包含される。但し、本発明
の作用、効果を好適に達成するには、鉛直下方向の方向
成分を有する外力を加えるのが好ましい。また、外力付
与手段としては、実施例で例示されるように、炉内方向
へ可動な部分を有する押動部材と、該押動部材を駆動さ
せる駆動部により構成されることが、装置構造の簡便さ
や、外力の伝達効率等の点より好ましい。

【００１２】上記構成による作用・効果は以下の通りで
ある。

【００１３】〔作用効果〕つまり、燃焼溶融する前の廃
棄物に炉内方向への外力を加わえつつ燃焼を行うと、ブ
リッジを形成し易い部分にまで外力が伝達されて、燃焼
時にブリッジが形成されにくく、また仮にブリッジが形
成されても引き続く外力の付与によりブリッジが破壊さ
れる。

【００１４】その結果、上方に存在する廃棄物の自重に
より廃棄物が特定箇所で留まることなく順次落下して、
吹き抜け現象の発生を防止しつつ、均一かつ永続的な燃
焼溶融が行える。

【００１５】従って、本発明の請求項１記載の竪型溶融
炉によると、炉下部でのブリッジや、廃棄物上部まで達
する吹き抜けを防止しつつ、均一かつ永続的な廃棄物の
燃焼溶融を行うことができる。

【００１６】また、上述のように外力付与手段として、
炉内方向へ可動な部分を有する押動部材と、該押動部材
を駆動させる駆動部により構成すると、装置構造が簡便
になると共に、外力が押動部材の往復動等により炉内の
廃棄物に確実に伝達し、外力の伝達効率も良好になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】図１に示すように、本発明の竪型溶融炉
は、炉本体１の上部に廃棄物の投入部９を、右肩部に排
ガスの出口１１を、炉壁中腹部（特に断面縮小部）に外
力付与手段たるプッシャー機構１０を、下腹部に炉壁横
断面積が下方に向かって次第に縮小したテーパー部Ｓ
を、また該テーパー部Ｓの下端に羽口３を有するととも
に、溶融部２の下方に湯溜り６を形成して構成した竪型
炉である。また該炉本体１内には、乾燥帯Ｚ１、熱分解
帯Ｚ２、及び燃焼溶融帯Ｚ３という三つの処理帯を順次
上方から下方に自然形成してある。ここで、前記燃焼溶
融帯Ｚ３は、溶融部２の形成される領域と湯溜り６とで
形成される。

【００１９】炉壁中腹部に設けられたプッシャー機構１
０は、動力伝達部材１０ａに連結された円柱状の押動部
材１０ｂとそれを油圧により往復動させる駆動部１０ｃ
より構成されている。プッシャー機構１０は、例えば炉
壁外周部を４分割した位置の同じ高さに配設することが
できるが、乾燥帯Ｚ１から熱分解帯Ｚ２にかけて配設す
れば良く、全周にかけて設けても良い。

【００２０】図１の例では駆動部１０ｃとして油圧シリ
ンダーを用いた例を示したが、その他油圧又は電磁式の
モーター、等を用いて、適当な動力伝達機構を介して押
動部材を押動させてもよい。

【００２１】羽口３は、燃焼用ガスとして酸素富化空気
等の供給を受け、各羽口３にこれを分配する環状管から
なる風箱４を備え、風箱４から各羽口３夫々に酸素富化
空気等を吹き込む羽口管５が接続されており、溶融部２
に燃焼用ガスを供給するべくテーパー部Ｓの下方に配置
してある。ここで、羽口３は、湯溜り６の上面付近に位
置して溶融部２に向けて燃焼用ガスを吹き込むように、
テーパー部Ｓの内方に、且つ、やや下方に向けて、周方
向に複数箇所テーパー部Ｓを貫通して設けられている。
なお、図１には湯溜り６を有する竪型溶融炉を示した
が、溶融物を炉底面の傾斜により直接炉外へ排出するよ
うな構造にしてもよい。

【００２２】ゴミ収集車により収集された廃棄物は、例
えば竪型溶融炉の上方に設けたホッパに投入され、ホッ
パの下部に備えた上部ダンパ、下部ダンパからなる二重
ダンパ機構を交互に開閉操作することにより、竪型溶融
炉における発生ガスがホッパに吹き上げるのを防止しな
がら、竪型溶融炉に投入される。

【００２３】竪型溶融炉に投入された廃棄物は、約３０
０℃から５００℃に維持される乾燥帯Ｚ１で乾燥され、
さらに下降して約５００℃から８００℃に維持される熱
分解帯Ｚ２で廃棄物に含まれる揮発性有機物の大部分が
メタン、水素、一酸化炭素等の可燃性ガス及び二酸化炭
素に熱分解された発生ガスとして熱分解帯Ｚ２から乾燥
帯Ｚ１を経て上昇流出し、ガス化後の残渣は約１４００
℃以上に維持される燃焼溶融帯Ｚ３の溶融部２で残渣中
の可燃分が燃焼し、溶融処理されるものである。

【００２４】廃棄物に含まれる塩化ビニル等が熱分解帯
Ｚ２で分解される過程で発生する塩化水素等の腐食性ガ
スは、例えばボイラを通った後、煙道を兼ねた反応室で
そこに供給された石灰粉末等アルカリ剤と中和反応して
塩化カルシウム等の塩類として固定された後、反応室に
続くバグフィルタで捕捉除去される。

【００２５】燃焼溶融帯Ｚ３では、乾燥・熱分解を受け
た廃棄物の熱分解残渣の可燃分が主としてその燃焼部２
で、側壁部に形成された羽口３から湯溜り６の上面に向
けて供給される燃焼用ガスに接して燃焼反応し、高熱を
発し、同時に湯溜り６上に残存する可燃分も燃焼する。
この熱により灰分や無機物等の熱分解残渣中の不燃分が
溶融処理され、溶融したスラグが流下して湯溜り６に溜
まると同時に、湯溜り６も保温される。溶融スラグは、
湯溜り６の側方に設けられたスラグ排出部７の溢出口７
ａからオーバーフローしてスラグ回収装置８内に排出さ
れ、冷却水を蓄えた水冷槽８ｂの中に滴下され、急冷さ
れて水砕スラグとなる。同時に燃焼部２で発生する熱
が、燃焼排ガスの上昇に伴って、熱分解帯Ｚ２での熱分
解処理、乾燥帯Ｚ１での乾燥処理に供される。

【００２６】ここで、燃焼反応による発熱量が、熱分解
処理及び乾燥処理にとって不足である場合には、燃焼用
ガスにさらにメタンガス等のガス燃料、或いは、炭素含
有物の粉末等の微粉燃料を補助燃料として羽口管５に補
助燃料供給管から供給添加してもよい。

【００２７】上記において、炉壁中腹部に外力付与手段
たるプッシャー機構１０が設けられているため、それに
よりブリッジを形成し易い部分であるテーパー部Ｓにま
で外力が伝達される結果、燃焼時にブリッジが形成され
にくく、また仮にブリッジが形成されても引き続く外力
の付与によりブリッジが破壊される。また、炉壁付近に
存在する廃棄物の外周部が、外力により疎外されている
ため、テーパー部Ｓを支持部とするような廃棄物のブリ
ッジが形成されにくい。

【００２８】その結果、上方に存在する廃棄物の自重に
より廃棄物が特定箇所で留まることなく順次落下して、
吹き抜け現象の発生を防止しつつ、均一かつ永続的な燃
焼溶融が行える。即ち、高温燃焼部へ残渣に含まれるカ
ーボンがスムーズに供給され、そこに酸素もしくは酸素
富化ガスが供給されるので、本発明の溶融炉は補助燃料
なしか、必要としてもごく少量で高温燃焼ができるよう
になる。即ち、本願発明によれば、炉本体１を下窄まり
に形成することにより、溶融炉での高い熱効率を維持し
ながらも、ブリッジ現象や、それに伴う吹き抜け現象の
発生を防止しつつ、かつ永続的な安定操炉が可能とな
る。

【００２９】〔別実施形態〕以下に別実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００３０】前記の実施形態において、外力付与手段を
異なる形態に変えたものを以下に例示する。 （１）図２は、本発明の実施の形態のうち、外力付与手
段として揺動する押動部材を有する手段を用いる例を示
すものである。かかる例において、外力付与手段である
プッシャー機構１０は、炉壁に揺動自在に支持され、動
力伝達部材１０ａに揺動可能に連結された、略板状断面
を有する押動部材１０ｂと、動力伝達部材１０ａを油圧
により往復動させる駆動部１０ｃより構成されている。
プッシャー機構１０は、例えば上下に複数個、及び各々
が炉壁外周部を４分割した位置などに配設することがで
きる。

【００３１】また、図２の例では駆動部１０ｃとして油
圧シリンダーを用いた例を示したが、その他適当な駆動
部や動力伝達機構を用いることができる点は、前記の場
合と同様である。

【００３２】上記の構成により、燃焼溶融する前の廃棄
物に対して、比較的広い面積に外力を加えることがで
き、広範囲に存在する廃棄物に外力が伝達し、これによ
り本発明の作用・効果を得ることができる。上記実施形
態では、揺動支軸を上側にして構成しているが、揺動支
軸を下側にして構成し、鉛直下方向の方向成分を有する
外力を加えられるようにしてもよい。

【００３３】（２）図３は、本発明の実施の形態のう
ち、外力付与手段として回動する部材を有する手段を用
いる例を示すものである。かかる例において、外力付与
手段である回動機構は、突起状の押動部材１０ｂを外周
部に複数設けた回動部材と、該回動部材を動力伝達部材
１０ａを介して回動させる駆動部１０ｃより構成されて
いる。

【００３４】上記の構成により、回動する駆動部より押
動部材を回動させることにより、クランク機構を介さず
して、燃焼溶融する前の廃棄物に炉内方向へ外力を加え
ることができ、これにより本発明の作用・効果を得るこ
とができる。

【００３５】（３）図４は、本発明の実施の形態のう
ち、外力付与手段として鉛直方向に設けられた回転軸に
ラセン状の翼を取りつけて回転させる手段を用いる例を
示すものである。かかる例において、外力付与手段は、
ラセン状の翼である押動部材１０ｂを設けた動力伝達部
材１０ａ（回転軸）と、それを回転させる駆動部１０ｃ
より構成されている。ここで、駆動部１０ｃは水平方向
を回転方向として、動力伝達部材１０ａにより鉛直方向
に回転を伝達させているが、これは廃棄物の投入部９の
設計をより自由に行えるようにするためであり、投入部
９の上部に駆動部１０ｃを設けても、特に差し支えな
い。

【００３６】上記の構成により、一つの駆動部により広
い面積に外力を加えることができ、広範囲に存在する廃
棄物に外力が伝達し、これにより本発明の作用・効果を
得ることができる。

【００３７】（４）上述の実施形態はいずれも炉本体１
が下窄まりに形成された竪型溶融炉に適用したものを説
明したが、竪縦溶融炉としては、鉛直状の側壁を有する
ものや、下拡がりに形成された側壁を有するものに適用
することも可能である。

【００３８】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の竪型溶融炉の実施形態の一例を示す縦
断面図

【図２】本発明の竪型溶融炉の外力付与手段の一例を示
す縦断面図

【図３】本発明の竪型溶融炉の外力付与手段の一例を示
す縦断面図

【図４】本発明の竪型溶融炉の実施形態の一例を示す縦
断面図

【符号の説明】

Ｚ２ 熱分解帯 Ｚ３ 燃焼溶融帯 １０ 外力付与手段（プッシャー機構） １０ｂ 押動部材 １０ｃ 駆動部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投入された廃棄物を熱分解する熱分解帯
   （Ｚ２）と、該熱分解帯（Ｚ２）で熱分解された廃棄物
   を燃焼用ガスと共に燃焼溶融する燃焼溶融帯（Ｚ３）を
   少なくとも上下に有する竪型溶融炉であって、 燃焼溶融する前の廃棄物に炉内方向へ外力を加えブリッ
   ジ現象を防止し又は破壊する外力付与手段（１０）を設
   けてなる竪型溶融炉。
2. 【請求項２】 外力付与手段が、炉内方向へ可動な部分
   を有する押動部材（１０ｂ）と、該押動部材を駆動させ
   る駆動部（１０ｃ）により構成される請求項１記載の竪
   型溶融炉。