JPH11125413A - 廃棄物溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーナ５が配置された天井部１の周囲に内筒
２を立設するとともに、底板４に出滓口４ａが形成され
た有底の外筒３を内筒２の外側に配して、天井部１の下
部空間を燃焼室６に構成し、外筒３と内筒２とで形成さ
れた空間の下部を燃焼室６に連通する空間を被処理物が
燃焼室６に供給される環状供給路７に構成してある廃棄
物溶融炉の、炉体を過度の加熱による損傷から保護する
とともに、燃料消費を抑制できるようにする。 【解決手段】 天井部１に、出滓口４ａの周辺部４ｂか
らの輻射光を受光してスラグ表面Ｓ1の温度を検出する
温度検出手段９を設けて、炉内温度を調節する炉内温度
調節手段１０を設けてある。内筒２と外筒３とを相対的
に回転駆動する駆動機構８を設けると共に、温度検出手
段９による検出温度の所定時間当たりの平均値をスラグ
表面Ｓ1の温度として出力するように構成してあればさ
らによい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物溶融炉に関
し、詳しくは、バーナが配置された天井部の周囲に内筒
を立設するとともに、底板に出滓口が形成された有底の
外筒を前記内筒の外側に配して、前記天井部の下部空間
を燃焼室に構成し、前記外筒と前記内筒とで形成された
空間の下部を前記燃焼室に連通して、被処理物が前記連
通する空間から前記燃焼室に供給される環状供給路に構
成してある廃棄物溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃棄物溶融炉においては、例えば
図２に示すように、固定された天井部１の周囲に内筒２
を立設するとともに、底板４に出滓口４ａが形成された
有底の外筒３を前記内筒２の外側に配して、前記外筒３
を駆動機構（図外）で回転駆動するようにして、前記内
筒２と前記外筒３とを相対的に回転駆動するように構成
したものが用いられている。前記天井部１にはバーナ５
が配置してあり、その下部空間を燃焼室６に構成し、前
記外筒３と前記内筒２とで形成された空間の下部を前記
燃焼室６に連通して、被処理物Ｒが前記連通する空間か
ら前記燃焼室６に供給される環状供給路７に構成してあ
る。前記環状供給路７から供給された被処理物は、前記
燃焼室６内の前記底板４上に一旦貯留され、前記燃焼室
６内の熱により逆円錐状に形成される前記被処理物Ｒの
表面が溶融して、溶融スラグＳを生成し、生成した溶融
スラグＳは、前記底板４上に流下し、前記出滓口４ａか
らスラグ排出路を兼ねる二次燃焼空間１５を経てスラグ
回収槽１６に滴下し、回収される。一方、前記燃焼室６
からの燃焼ガスは、前記二次燃焼空間１５で二次燃焼し
た後、排気路１７から排出される。そして、前記天井部
１には、前記燃焼室６内の高温度に耐えるための天井部
冷却機構１２を備え、前記二次燃焼空間１５の周囲にも
冷却機構を備えてある。前記内筒２の外周の前記外筒３
上端の上方の位置に、全周にわたって外方への張り出し
て、前記環状供給路７に形成された環状の空間を上方か
ら覆う張出天井部１に、前記環状供給路７に被処理物Ｒ
を供給する被処理物供給口１１ａを設けてある。前記外
筒３の上部外周には、全周にわたって環状水封槽１３ｂ
を設け、前記張出天井部１の外周部の全周から下方に延
出する筒状の延出部１３ａを形成して、前記延出部１３
ａの下端部を前記外筒３に設けた環状水封槽１３ｂ内に
挿入して上部シール機構１３を構成し、炉内の可燃性ガ
スの漏出を防止しながら外筒３の回転を可能に構成して
ある。前記底板４の下方にも、二次燃焼空間１５の周壁
部の上端部に環状水封槽１４ｂを設け、前記底板４から
下方に延出する筒状の延出部１４ａを形成して、前記延
出部１４ａの下端部を前記環状水封槽１４ｂ内に挿入し
て下部シール機構１４を構成し、前記出滓口４ａから前
記二次燃焼空間１５を経て排気路１７から排出される可
燃性ガスの外部への漏出を防止しながら、下方の周壁部
に対する前記外筒３の相対回転を可能に構成してある。

【０００３】そして、前記天井部１に、前記燃焼室６の
温度を検出する温度検出手段９の検出端としてシース形
熱電対１９ａを複数配置して、前記温度検出手段９の検
出結果に基づいて前記バーナ５の燃焼制御を行い、前記
燃焼室６内の温度を所定範囲内に維持するように構成し
てある。前記燃焼室６内の温度を所定範囲内に維持する
のは、前記被処理物Ｒの内表面を効果的に溶融させなが
ら、前記出滓口４ａの周辺部４ｂを過度の温度上昇から
損傷しないように保護するためである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記例示した従来の廃
棄物溶融炉においては、前記燃焼室６内の温度を検出す
るのに、前記天井部冷却機構１２を備える天井部１に配
置してあるために、炉内からの輻射熱と、燃焼室６内の
高温ガスからの熱伝達とによって前記熱電対１９ａのシ
ースの温度が上昇して内装してある熱電対によって炉内
温度を検出できる構成ではあるが、他方、冷却されてい
る前記天井部１の温度と前記燃焼室６内の温度との間に
は差があり、前記シースが前記天井部１により冷却され
る結果、前記温度検出手段９によって検出される炉内温
度は、実際より低いものとなり易く、そのために、検出
温度によって前記燃焼室６内温度を適正に維持している
はずが、前記燃焼室６内の高温ガスの熱に最も曝されや
すい前記出滓口４ａの周辺部４ｂの温度が検出された温
度に対して高い場合があり、このために前記底板４の前
記周辺部４ｂが過度の加熱により損傷するおそれなしと
はいえないという問題がある。また、１３００℃以上の
高温下ではシース形熱電対の耐久性が極めて低くなり、
寿命の短縮を招き、溶融制御の誤動作やコスト増大の原
因となる等の問題も生じる。しかも、上記のように検出
温度よりも炉内温度が高ければ、必要以上の熱を供給し
ているわけで、過剰の燃料を消費して、燃料資源消費の
観点及び経済面の観点から好ましくない。そこで、本発
明は、上記の問題点を解決し、炉体を過度の加熱による
損傷から保護するとともに、燃料消費を抑制できる廃棄
物溶融炉を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

〔特徴構成〕上記の目的のための本発明の廃棄物溶融炉
の第１特徴構成は、請求項１に記載の如く、天井部に、
前記出滓口の周辺部からの輻射光を受光してスラグ表面
の温度を検出する温度検出手段を設けてある点にある。
尚、請求項２に記載の如く、上記第１特徴構成における
温度検出手段による検出温度に基づいて、炉内温度を調
節する炉内温度調節手段を設けて（第２特徴構成）あれ
ばなおよく、上記第１特徴構成又は前記第２特徴構成に
おける内筒と外筒とを相対的に回転駆動する駆動機構を
設けると共に、前記温度検出手段による検出温度の所定
時間当たりの平均値を前記スラグ表面の温度として出力
するように構成して（第３特徴構成）あればさらによ
い。

【０００６】〔各特徴構成の作用効果〕上記第１特徴構
成によれば、被処理物の溶融を適正に維持しながら、燃
料消費を適正に維持することが可能になる。つまり、温
度検出手段を、出滓口の周辺部からの輻射光を受光する
ように構成してあるから、炉内温度として直接前記周辺
部のスラグ表面の温度を検出することも可能で、正確に
スラグ温度を検出できる。しかも、仮に可燃分の多い被
処理物を溶融処理する場合にはスラグ表面温度が高温に
なり、前記被処理物の燃焼減量が多く、逆円錐形状の被
処理物表面上のスラグの表面が後退する可能性がある
が、スラグ表面の温度を監視し、燃焼室の空気量制御等
により常に適正な温度範囲に維持することにより、炉体
の過度の昇温による損傷を防止できるようになる。しか
も、スラグ表面温度を適正に維持できれば、燃料の過剰
消費も回避できるようになる。尚、炉内温度として燃焼
室内の燃焼ガス温度を検出するようにしてもよく、これ
は前記温度検出手段の検出する輻射光の波長を適宜選択
することにより可能である。このようにして炉内ガス温
度を検出するようにすれば、前記燃焼室内のスラグ表面
への伝達熱量を好適範囲内に維持するように調節するこ
とも可能となる。

【０００７】また、上記第２特徴構成によれば、上記第
１特徴構成の作用効果に加えて、炉内の過剰な加熱を防
止できて、燃料消費を好適な範囲内に抑制できる。つま
り、上記第１特徴構成における温度検出手段による検出
温度に基づいて炉内温度を調節するから、炉内温度調節
手段の設定温度を直接検出されるべき温度に対応づけて
設定することが可能で、例えば、スラグの溶融温度を基
準にして温度設定することが可能であり、また、スラグ
表面への輻射温度を基にした燃焼ガス温度を基準として
温度設定することも可能である。従って、スラグの温度
を好適温度範囲内に維持できる。

【０００８】さらに、上記第３特徴構成によれば、前記
第１特徴構成又は前記第２特徴構成の作用効果に加え
て、炉内温度測定のための炉外への放熱を抑制しなが
ら、小型の温度検出手段であっても効果的に炉内温度を
検出できるようになる。つまり、前記第１特徴構成又は
前記第２特徴構成における内筒と外筒とを相対的に回転
駆動するようにしてあるから、温度検出手段の受光範囲
を出滓口の周辺部の全域にしなくても、前記受光範囲が
相対的に逐次前記周辺部上を前記出滓口の周辺に沿って
旋回するから、例えば前記受光範囲が前記周辺部を相対
的に一周する時間内の検出温度の平均値を出力するよう
にすれば、天井部の開口を大きくしなくても炉内温度を
検出でき、例えば単一の温度検出手段であっても広範囲
のスラグ表面温度を検出できる。

【０００９】その結果、適正な燃料消費量を維持しなが
ら、効果的に被処理物を溶融処理できるようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】上記本発明の廃棄物溶融炉の実施
の形態の一例について、以下に、図面を参照しながら説
明する。尚、前記従来の技術において説明した要素と同
じ要素並びに同等の機能を有する要素に関しては、先の
図２に付したと同一の符号を付し、詳細の説明の一部は
省略する。

【００１１】図１に本発明による廃棄物溶融炉の一例を
要部断面図として示す。円筒状の内筒２を立設して備え
る天井部１は固定されており、その内筒２の外側に配置
された底板４を備える有底の、円筒状の外筒３は、その
外筒３外周部の下方に取り付けられた環状ラックに噛み
合うピニオンを軸に取り付けてあるモータにより、前記
底板４の中心部に形成してある出滓口４ａの回りに回転
駆動されるように構成してある。前記環状ラック、ピニ
オン、モータとで駆動機構８を構成してある。前記天井
部１には、中央部に下方の燃焼室６内に向けて、前記出
滓口４ａの上方の位置にバーナ５を設け、燃料供給路５
ａからの燃料と、空気供給路５ｃからの空気の供給を受
けて、前記燃焼室６内に火炎を形成するようにしてあ
る。さらに、前記バーナ５の側方の天井部１に温度計測
用の覗き窓を設けて、この覗き窓に臨ませて温度検出手
段９として赤外線輻射温度計９Ａを配置して、炉底の前
記出滓口４ａの周辺部４ｂに向けて姿勢を調整し、前記
周辺部４ｂ上のスラグ表面Ｓ1 に焦点を合わせるように
調整してある。また、環状供給路７を上方から覆う張出
天井部１に設けられた被処理物供給口１１ａに、スクリ
ューフィーダで構成された被処理物供給機構１１の排出
口を、気密に連結してある。そして、その被処理物Ｒの
炉内への供給を安定化させるために、前記環状供給路７
の被処理物Ｒの上端部の所定の位置に、その被処理物Ｒ
に対して相対的に回転する掻取り羽（図示省略）を備え
ている。さらに、前記スクリューフィーダ１１から供給
される被処理物Ｒの炉内表面に溶融スラグＳの層をを定
常的に維持するために、前記スクリューフィーダ１１の
速度と前記バーナ５からの熱入力を共に調節する機能を
有する炉内温度調節手段１０を設けてある。前記炉内温
度調節手段１０は、炉内温度を安定的に維持するために
前記バーナ５への燃料供給路５ａに備える燃料調節弁５
ｂと、前記バーナ５への空気供給路５ｃに備える空気調
節弁５ｄとを所定の条件の下に調節し、同時に、前記ス
クリューフィーダ１１の回転速度も調節するように構成
してある。

【００１２】上記廃棄物溶融炉の操業状態について説明
すると、前記スクリューフィーダ１１から炉内に被処理
物Ｒを前記環状供給路７を介して炉内に供給する。供給
された被処理物Ｒの炉内表面は、上方に向けて開いた逆
円錐状の面を形成する。前記被処理物Ｒの炉内表面に
は、前記バーナ５により形成される燃焼火炎の熱によ
り、高温に加熱される結果生成するスラグＳで覆われる
ようになり、このスラグＳも、前記燃焼火炎からの熱に
より溶融し、そのスラグ表面Ｓ1 に沿って流下し、前記
出滓口４ａからその下方に形成された二次燃焼空間１５
を通過して下方に配置されたスラグ回収槽１６に滴下し
て回収される。

【００１３】ここに、供給される被処理物Ｒの量と炉内
への供給熱量とのバランスにより前記被処理物Ｒの炉内
表面に生成する溶融したスラグＳの量が定まるのである
が、炉内の燃焼火炎或いは燃焼ガスからの熱輻射によっ
て溶融するスラグＳの量は、前記燃焼火炎或いは燃焼ガ
スの温度により大きく左右され、そのスラグ表面Ｓ1の
温度もこれに依存する。つまり、炉底部即ち前記周辺部
４ｂにおける前記スラグ表面Ｓ1 の温度により炉内温度
を知ることが出来る。そこで、前記赤外線輻射温度計９
Ａにより検出される温度を所定温度範囲に維持すれば、
炉内でのスラグ溶融量を所定範囲内に維持できる。ま
た、仮に、被処理物Ｒの供給量が溶融スラグＳ生成量に
対して過小であれば、前記被処理物Ｒの溶融表面が後退
し、前記出滓口４ａ近傍に溜まるスラグＳの層が薄くな
れば、前記出滓口４ａの周辺部４ｂの底板４が直接炉内
の熱ガスからの熱を受けるようになり、高温化するため
に損傷を受けることがあるが、上述のように前記周辺部
４ｂからの熱輻射を検出するように温度検出手段９を構
成し、スラグ表面温度が常に適正な温度範囲になるよう
に溶融制御を行なうことにより、この損傷も未然に防止
できるようになる。さらに、前記赤外線輻射温度計９Ａ
は、天井部１に固定されていながら、前記外筒３の回転
に伴って前記底板４も回転するので、前記赤外線輻射温
度計９Ａの測定点が前記周辺部４ｂに沿って相対回転す
るから、前記外筒３の回転と同期して測定温度の平均値
を採れば、そのまま１回の回転の間の平均値で前記周辺
部４ｂの周方向の平均温度を知ることが出来る。

【００１４】また、例えば赤外線カメラの映像から前記
周辺部４ｂの熱画像を取り出して温度を測定しようとす
る場合は高価で複雑な設備となるが、これに比して極簡
単な設備で安価に構成できる。

【００１５】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。 〈１〉上記実施の形態に於いては、図１において炉内温
度検出手段９として赤外線輻射温度計９Ａを１台設置し
た例について説明したが、前記炉内温度検出手段９が、
前記外筒３の回転軸芯に対して対称の位置の前記周辺部
４ｂからの輻射光を夫々受けるように複数設けられてあ
ってもよい。例えば、前記外筒３の回転軸芯に関する回
転対称の位置の前記天井部１に設けてあれば、平均温度
を求める周期を短縮できる。つまり、前記図１の例のよ
うに、赤外線輻射温度計９Ａを１台配置して、前記外筒
３の１回転の間の検出温度の平均値を求める代わりに、
前記赤外線輻射温度計９Ａを前記回転軸芯を含む面に対
して対称の位置に例えば２台配置して、前記外筒３の半
回転毎に検出温度の平均値を求めるようにしてあっても
よい。この赤外線輻射温度計９Ａを使用するに当たっ
て、二酸化炭素ガスの吸収波長領域を検出波長領域外と
してあれば、燃焼火炎中のガス吸収の影響を受けないで
スラグ表面温度を正しく検出することが出来る。 〈２〉上記実施の形態に於いては、炉内温度検出手段９
として、赤外線輻射温度計９Ａを設けた例について説明
したが、検出する輻射光は赤外線に限らず、可視域の波
長の光線であってもよく、例えば、受光した光を分光し
て、その中の二つの特定波長の光の強度の差を検出し
て、例えば検出した強度差からボルツマンの法則により
温度を決定する、二色温度計として知られる温度計を用
いることも可能である。要するに、前記炉内温度検出手
段９は、特定位置の輻射光を検出することによって温度
を計測するものであればよい。 〈３〉上記実施の形態に於いては、炉内温度検出手段９
として、赤外線輻射温度計９Ａを出滓口４ａの周辺部４
ｂに向けて設けた例について説明したが、前記赤外線輻
射温度計９Ａを適宜選択して、ガスの輻射を計測するも
のとして、燃焼室６内の高温部の熱ガスの温度を直接検
出するようにしてあってもよい。例えば、ガス輻射波長
領域を検出領域として、焦点を熱ガスの最高温度領域に
位置させておくことでも可能である。このように構成し
て、炉内温度を一定に維持するように前記バーナ５への
燃料供給量を調節するようにすれば、被処理物Ｒ中の可
燃物の量或いは性状が大幅に変化しても、その表面の加
熱量を適正範囲内に維持することが可能になる。従っ
て、被処理物Ｒ中に積極的にシュレッダダスト等の可燃
性廃棄物を混入して処理することが可能になる。 〈４〉上記実施の形態に於いては、外筒３が内筒２に対
して回転する廃棄物溶融炉の例について説明したが、逆
に内筒が外筒に対して回転するものであってもよく、ま
た、両者とも移動せず、被処理物供給機構１１に回転装
入機構を備えた廃棄物溶融炉であってもよい。炉内から
の輻射光により炉内の温度を検出する炉内温度検出手段
を備えておればよい。

【００１６】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】本発明を適用した廃棄物溶融炉の要部断面説明
図

【図２】従来の廃棄物溶融炉を説明する一部切欠斜視図

【符号の説明】

１ 溶融炉の天井部 ２ 内筒 ３ 外筒 ４ 底板 ４ａ 出滓口 ４ｂ 出滓口の周辺部 ５ バーナ ６ 燃焼室 ７ 環状供給路 ８ 駆動機構 ９ 温度検出手段 １０ 炉内温度調節手段 Ｓ1 スラグ表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５ Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５Ａ Ｆ２７Ｂ 9/16 Ｆ２７Ｂ 9/16 Ｆ２７Ｄ 19/00 Ｆ２７Ｄ 19/00 Ａ 21/00 21/00 Ｇ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナ（５）が配置された天井部（１）
   の周囲に内筒（２）を立設するとともに、底板（４）に
   出滓口（４ａ）が形成された有底の外筒（３）を前記内
   筒（２）の外側に配して、前記天井部（１）の下部空間
   を燃焼室（６）に構成し、前記外筒（３）と前記内筒
   （２）とで形成された空間の下部を前記燃焼室（６）に
   連通して、被処理物が前記連通する空間から前記燃焼室
   （６）に供給される環状供給路（７）に構成してある廃
   棄物溶融炉であって、 前記天井部（１）に、前記出滓口（４ａ）の周辺部（４
   ｂ）からの輻射光を受光してスラグ表面（Ｓ1)の温度を
   検出する温度検出手段（９）を設けてある廃棄物溶融
   炉。
2. 【請求項２】 前記温度検出手段（９）による検出温度
   に基づいて、炉内温度を調節する炉内温度調節手段（１
   ０）を設けてある請求項１記載の廃棄物溶融炉。
3. 【請求項３】 前記内筒（２）と前記外筒（３）とを相
   対的に回転駆動する駆動機構（８）を設けると共に、前
   記温度検出手段（９）による検出温度の所定時間当たり
   の平均値を前記スラグ表面（Ｓ1)の温度として出力する
   ように構成してある請求項１又は２に記載の廃棄物溶融
   炉。