JPH1151342A - 廃棄物熱分解溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラグの凝固や廃棄物の燃焼不良を抑制し、
安定した廃棄物熱分解溶融炉の炉操業を可能とするこ
と。 【解決手段】 投入された廃棄物を乾燥する乾燥帯Ａ
と、前記乾燥帯Ａで乾燥された廃棄物を熱分解する熱分
解帯Ｂと、前記熱分解帯Ｂで熱分解された廃棄物を燃焼
溶融する燃焼溶融帯Ｃを順次上下方向に形成し、炉壁１
ａの周囲に亘って前記燃焼溶融帯Ｃに燃焼用流体を吹き
込む複数の燃焼用流体供給口２を設けて燃焼用流体供給
機構を形成してある炉本体１を備えてなる廃棄物熱分解
溶融炉であって、前記燃焼用流体供給口２からの燃焼用
流体吹き込み方向を、前記炉本体１の横断平面視で可変
に形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物熱分解溶融
炉に関し、詳しくは、投入された廃棄物を乾燥する乾燥
帯と、前記乾燥帯で乾燥された廃棄物を熱分解する熱分
解帯と、前記熱分解帯で熱分解された廃棄物を燃焼溶融
する燃焼溶融帯を順次上下方向に配し、炉壁の周囲に亘
って前記燃焼溶融帯に酸素、酸素含有ガス等の燃焼用ガ
スを吹き込む複数の羽口を配置してある炉本体を備えて
なる廃棄物熱分解溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の廃棄物熱分解溶融炉の一例として
ゴミ熱分解溶融炉を適用した廃棄物熱分解溶融処理設備
を以下に示す。ゴミ熱分解溶融炉Ｆの炉本体１は、その
炉壁１ａを鉛直に形成してあり、その炉本体１の上部に
廃棄物装入部１ｂを備えており、前記炉本体１に、前記
廃棄物装入部１ｂから投入された廃棄物Ｗを乾燥する乾
燥帯Ａと、前記乾燥帯Ａで乾燥された廃棄物を熱分解す
る熱分解帯Ｂと、前記熱分解帯Ｂで熱分解された廃棄物
を燃焼溶融する燃焼溶融帯Ｃを順次上下方向に形成して
あり、さらに、前記炉本体１の下部に、前記燃焼溶融帯
Ｃに燃焼用ガスを吹き込むための、前記炉本体１の炉壁
１ａの周囲に亘って前記燃焼溶融帯Ｃの炉床表面の中心
部に向けて配置された複数の羽口２を備えたものが用い
られている。さらに、炉本体１の上部には、前記乾燥帯
Ａの上方に排気口７ａを設けて、炉内での発生ガスを導
出するための煙道７が連結されている。また、炉本体１
内の底部には、前記燃焼溶融帯Ｃに降下した熱分解後の
廃棄物の熱分解残渣が溶融して溶融スラグが生成したス
ラグ溶融部Ｐが形成されており、そのスラグ溶融部Ｐか
ら溶融スラグを排出するためのスラグ排出部４が、前記
炉本体１の下部に前記炉壁１ａにスラグ取出口４ａを形
成して設けられている。前記廃棄物装入部１ｂには、廃
棄物投入手段２２が設けられており、前記廃棄物投入手
段２２は、ゴミホッパ２２ｂと、そのゴミホッパ２２ｂ
から投入された廃棄物Ｗを炉内に投入する、前記ゴミホ
ッパ２２ｂの下部に設けられたプッシャ２２ａとで構成
されている。（図１参照）

【０００３】廃棄物収集車の収集した廃棄物Ｗとしての
都市ゴミは、一旦ゴミピット２０に貯留された後、ゴミ
クレーン２１によって掴み上げて、廃棄物投入手段２２
のゴミホッパ２２ｂから投入され、プッシャ２２ａに押
し出されて前記廃棄物装入部１ｂを経て炉内の前記乾燥
帯Ａの上部表面上に投入される。投入されたゴミは、下
方の前記熱分解帯Ｂから上昇する約４００℃〜５００℃
の熱分解生成ガスに接触して乾燥する。前記熱分解帯Ｂ
での熱分解が進むにつれて、下部での燃焼溶融に伴う減
容効果とあいまって前記熱分解帯Ｂ以下のゴミの容積が
減少するので、前記乾燥帯Ａ内のゴミは次第に下降し、
前記熱分解帯Ｂに至る。前記熱分解帯Ｂに降下した乾燥
後のゴミは、下方の前記燃焼溶融帯Ｃから上昇する約５
００℃〜８００℃の燃焼排ガスに接して加熱され、熱分
解する。前記燃焼溶融帯Ｃでの前記熱分解帯Ｂから下降
した熱分解残渣の燃焼と、その燃焼残渣の溶融による、
前記燃焼溶融帯Ｃ内の前記熱分解残渣の減容に伴って、
前記熱分解帯Ｂ内の熱分解残渣は次第に下降し、前記燃
焼溶融帯Ｃに至る。前記熱分解残渣が前記燃焼溶融帯Ｃ
に降下すると、図７に示すように、羽口２から供給され
る予熱された燃焼用ガスに接し、燃焼を開始する。さら
に、その時の高温の燃焼熱によって、燃焼残渣である灰
が溶融し、前記炉本体１の底部に形成したスラグ溶融部
Ｐに流下する。前記スラグ溶融部Ｐの下部に流下した溶
融スラグは、前記スラグ取出口４ａからスラグ排出部４
に排出される。

【０００４】しかしながら、ゴミ質が変動し、含水量の
多い難燃性の廃棄物Ｗが投入された場合には、前記乾燥
帯Ａに於ける乾燥が不十分なまま前記熱分解帯Ｂに下降
し、残存水分の影響で熱分解が不十分なまま前記燃焼溶
融帯Ｃに下降し、前記燃焼溶融帯Ｃに於ける燃焼発熱量
に不足を来す事がある。このような場合、炉の処理能力
を低下させないために、炉内における前記燃焼溶融帯Ｃ
の羽口２に燃料を供給する燃料供給口をともに設けて、
その燃焼発熱量の不足を補うための補助燃料を供給する
ことが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の廃棄物熱分
解溶融炉においては、補助燃料を供給し、燃焼発熱量を
補給する場合にも、前記羽口同士の間の炉壁に面する廃
棄物は、前記補助燃料の供給による燃焼発熱量の供給を
受けにくい。そのため、前記スラグ溶融部では、前記ス
ラグ排出部４から炉内に吸引されるガスによって冷却さ
れることも重なり、場所によってはスラグが凝固してし
まったり、前記燃焼溶融帯では、廃棄物の燃焼不良が発
生してしまうことがある。すると、スラグの取り出しが
困難になるばかりでなく、廃棄物が燃焼不良を起こすこ
とがあり、その凝固したスラグや、燃焼不良によって炉
内に蓄積されてしまう廃棄物が、炉内で滞留するという
問題点が生じやすかった。廃棄物が滞留すると、前記熱
分解帯や燃焼溶融帯で廃棄物がブリッジを形成して、次
第に上部から下方に供給されるべき廃棄物をせき止める
事になりかねず、前記燃焼溶融帯に、溶融してスラグに
するべき廃棄物が無くなる一方で、上方側の廃棄物が処
理されないままに維持されてしまうという２重の不都合
が発生し、廃棄物を処理する炉作業が円滑に行われなく
なる虞があった。

【０００６】さらには、前記燃焼溶融帯においては、前
記羽口同士の間の炉壁に面する廃棄物にあっては、酸素
不足による燃焼不良も懸念されるところであり、同様に
上記問題点が発生する虞があった。

【０００７】そこで、本発明の廃棄物熱分解溶融炉は、
スラグの凝固や廃棄物の燃焼不良を抑制し、安定した廃
棄物熱分解溶融炉の炉操業を可能とすることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の廃棄物熱分解溶融炉の特徴構成は、投入され
た廃棄物を乾燥する乾燥帯と、前記乾燥帯で乾燥された
廃棄物を熱分解する熱分解帯と、前記熱分解帯で熱分解
された廃棄物を燃焼溶融する燃焼溶融帯を順次上下方向
に形成し、炉壁の周囲に亘って前記燃焼溶融帯に燃焼用
流体を吹き込む複数の燃焼用流体供給口を設けて燃焼用
流体供給機構を形成してある炉本体を備え、前記燃焼用
流体供給口からのガス吹き込み方向を、前記炉本体の横
断平面視で可変に形成してあることにある。

【０００９】〔作用効果〕つまり、前記炉本体に廃棄物
を投入すると、投入された廃棄物は、炉内を降下しつ
つ、乾燥帯で乾燥され、熱分解帯で熱分解され、燃焼溶
融帯に至る。そして、燃焼溶融帯に達した廃棄物は、炉
壁に設けた燃焼用流体供給口から供給される燃焼用流体
を受けて、さらに燃焼して下方に降下しようとする。こ
のとき、前記廃棄物は、廃棄物自体の燃焼熱や、燃焼用
流体の供給熱を受けて溶融しようとする。ここで、従来
は、前記燃焼用流体供給口同士の間の炉壁に面する廃棄
物は、通常、燃焼用流体の供給を受けにくいのである
が、前記燃焼用流体供給口からのガス吹き込み方向を、
前記炉本体の横断平面視で可変に形成してあるために、
燃焼用流体を、前記炉本体の横断面視で幅広い範囲にわ
たって供給させることができ、前記燃焼用流体供給口同
士の間の炉壁に面する廃棄物にたいしても、前記燃焼用
流体を供給させることができる。その結果、前記燃焼溶
融帯に降下した廃棄物は、前記燃焼用流体により燃焼の
補助を受けやすくなるため、良好に燃焼しやすくなり、
燃焼熱量の不足や、酸素の不足に基づく燃焼不良を解消
でき、その結果、炉内での廃棄物の滞留を防止してブリ
ッジの形成を抑制するなど、廃棄物を処理する炉作業を
円滑に行うことが出来るようになった。

【００１０】

【発明の実施の形態】上記本発明の廃棄物熱分解溶融炉
及びその操業方法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。本発明の廃棄物熱分
解溶融炉を適用する一実施形態としての廃棄物溶融処理
装置には、図１に示すように、ゴミピット２０と、前記
ゴミピット２０からのゴミの供給を受ける廃棄物熱分解
溶融炉Ｆと、前記廃棄物熱分解溶融炉Ｆにおける発生ガ
スを導出する煙道７と、前記煙道７に備られた、前記発
生ガスを燃焼させるボイラ２３と、前記ボイラ２３から
の廃ガスを除塵するバグフィルタ２４と、前記ボイラ２
３により生成された蒸気により発電する発電装置２５等
を設けて構成してある。

【００１１】前記廃棄物熱分解溶融炉Ｆには、廃棄物Ｗ
として収集された生ゴミを受け入れるための廃棄物投入
手段２２を備え、各家庭等で発生し、ゴミ収集車により
収集された生ゴミＷは、一旦ゴミピット２０に投入さ
れ、前記ゴミピット２０に貯留された後、前記廃棄物投
入手段２２から前記炉本体１内に投入される。

【００１２】前記廃棄物投入手段２２は、前記生ゴミＷ
を受け入れるゴミホッパ２２ｂと、前記ゴミホッパ２２
ｂの下部に設けられた、前記ゴミホッパ２２ｂに投入さ
れた生ゴミＷを炉内に投入するプッシャ２２ａとで構成
されている。

【００１３】本発明の廃棄物熱分解溶融炉Ｆには、前記
炉本体１に備える廃棄物装入部１ｂから投入された廃棄
物Ｗを乾燥、熱分解、燃焼・溶融すべく、乾燥帯Ａと、
熱分解帯Ｂと、燃焼溶融帯Ｃとを順次上下方向に炉内に
形成されており、前記燃焼溶融帯Ｃの下方には、燃焼溶
融帯での燃焼残渣を溶融処理するスラグ溶融部Ｐを形成
してあるとともに、溶融されたスラグを取出し、処理す
るためのスラグ取出口４ａを設けてある。尚、前記燃焼
溶融帯Ｃには、炉壁１ａの周囲に亘って、燃焼用流体
（具体的には燃料ガス及び空気）を吹き込む複数の燃焼
用流体供給口２を設けて燃焼用流体供給機構Ｄを形成し
てある。

【００１４】前記炉本体１は、前記乾燥帯Ａの下方を、
下方に向かって炉内断面積が拡大するように、つまり、
炉壁１ａが裾広がりになるように、円錐状に形成してあ
る。前記炉本体１の前記熱分解帯Ｂ付近の炉壁１ａに、
周方向に複数設けられた排気口７ａを取り巻く環状ダク
ト７ｂに連結されている。さらに、前記環状ダクト７ｂ
に煙道７が連結されている。

【００１５】ところで、前記炉本体１は、上述のように
円錐状に形成してあるために、該溶融炉Ｆ内の廃棄物は
下方に落下しやすく、ブリッジが形成されにくくなって
いる。

【００１６】また、前記煙道７は、前記乾燥帯Ａと前記
熱分解帯Ｂとの境界の上側、つまり、投入された廃棄物
Ｗの上面より低い位置の前記廃棄物熱分解溶融炉Ｆの炉
本体１の炉壁１ａに、周方向に複数設けられた排気口７
ａを取り巻く環状ダクト７ｂに連結されている。前記排
気口７ａが前記廃棄物Ｗの上面より低い位置に開口させ
ることによって、前記排気口７ａの上方の廃棄物Ｗが通
気抵抗になって、前記廃棄物Ｗの上方の空間からの煙道
７へのガスの吸引が抑制されるので、前記排気口７ａで
は、下方から上昇する熱分解ガスを効率よく吸引するこ
とができる。そのため、廃棄物投入側からのガスによっ
て、排気ガスが希釈、冷却され、発生ガスの燃焼が不安
定になるという従来の問題点を抑制することもできる。

【００１７】また、前記排気口７ａの上方の廃棄物Ｗ
は、前記廃棄物Ｗの上方の空間に浮遊する生ゴミが前記
煙道７に吸入されるのを防止するフィルタの作用を果た
す。そのため、前記煙道７内へのゴミの飛散や、堆積等
を防止でき、従来問題とされていた、排気管の障害の発
生なども防止出来る。

【００１８】図１、２に示すように、前記炉本体１の炉
壁１ａに、周方向に亘って、前記燃焼溶融帯Ｃに酸素、
酸素富化空気又は空気及び燃料ガスからなる燃焼用流体
を吹き込むべく燃焼用流体供給口２を複数設けてある。
前記燃焼用流体供給口２は、前記炉本体１の底部に形成
されるスラグ溶融部Ｐの溶融スラグの表面中心部に向け
て配置してあり、やや下方に向けて夫々配置してある。

【００１９】前記燃焼用流体供給口２は、図２、３に示
すように、夫々前記炉本体１の周囲を巻く燃料タンク５
から炉内に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管２ａ、及
び、風箱６から炉内に空気等を供給する酸素含有ガス供
給管２ｂとからなり、前記燃料ガス供給管２ａを覆って
前記酸素含有ガス供給管２ｂを設けて形成した二重構造
にしてあり、これら両供給管２ａ，２ｂにより前記燃焼
用流体を供給可能にして前記燃焼用流体供給機構Ｄを構
成してある。また、前記両ガス供給管の周囲には冷却水
流通部２ｃを設けて水冷する構成にしてある。前記燃焼
用流体供給管２は、先端部２ｄの外形をほぼ球面に形成
してあり、前記炉壁１ａに前記先端部２ｄを嵌合自在な
球状の取付部１ｃを設けてある。前記燃焼用流体供給管
２の先端部２ｄを前記取付部１ｃに取り付け、その先端
部を上下で水平揺動自在に枢支固定し、炉壁に対してや
や下向きで水平方向に揺動自在に設けてある。尚、前記
燃焼用流体の供給量は、前記燃料タンク５、風箱６から
供給するガス圧を可変にすることによって、前記燃焼溶
融帯Ｃにおける燃焼状態に応じて、或いは廃棄物熱分解
残渣の質に応じて可変にしてあり、前記スラグ溶融部Ｐ
の温度が異常に降下した場合には供給する燃焼用流体量
を増加させ、燃焼溶融を促進させられるように構成して
ある。

【００２０】尚、上述のように前記スラグ溶融部Ｐの表
面積を大きく確保することにより、放熱量が増加し、逆
にスラグの凝固が起きやすくなるようにも思われるが、
前記燃焼溶融帯Ｃへの燃焼用流体の供給を行うことによ
り、廃棄物Ｗの燃焼を促進し、温度低下を抑制すること
が可能になり、安定した熱分解残渣の燃焼・溶融を維持
することを可能としているのである。

【００２１】前記ボイラ２３は、燃焼器２３ａを備えた
燃焼室２３ｂに水管２３ｃを配して構成してあり、前記
廃棄物熱分解溶融炉Ｆにおいて発生した可燃性ガスが、
前記廃棄物熱分解溶融炉Ｆと前記燃焼器２３ａの間に形
成された煙道７を介して供給され、前記燃焼器２３ａか
ら前記燃焼室２３ｂに供給され、前記燃焼器２３ａで燃
焼して発生した高温の燃焼ガスは、前記水管２３ｃと接
触し、熱交換された後に誘引送風機により誘引されてエ
コノマイザ２７を経てバグフィルタ２４等の排ガス処理
装置を介して煙突２６から排気される。前記ボイラ２３
で生成された蒸気は、発電機を駆動する蒸気タービンを
備えた発電装置２５に安定的に供給され、前記発電装置
２５で発電された電力が廃棄物溶融処理装置の稼働用の
電力として使用され、余剰電力は外部に供給される。

【００２２】この廃棄物熱分解溶融炉によれば、前記廃
棄物装入部１ｂから投入された廃棄物Ｗは、前記乾燥帯
Ａに於いて下方の熱分解帯Ｂからの熱分解ガス等によっ
て乾燥される。乾燥後の廃棄物はさらに下降するととも
に、前記熱分解帯Ｂに達し、前記乾燥後の廃棄物に含ま
れる有機物は、下方の燃焼溶融帯Ｃからの燃焼排ガスの
熱によって分解されるとともに熱分解ガスが発生する。
発生した熱分解ガスは、前記乾燥帯Ａを経て前記廃棄物
Ｗを乾燥させつつ前記煙道７に流出する。前記熱分解帯
Ｂで熱分解した後の廃棄物の熱分解残渣は、さらに降下
して前記燃焼溶融帯Ｃに達する。前記燃焼溶融帯Ｃで
は、前記熱分解残渣が前記燃焼用流体供給口２から吹き
込まれた燃焼用流体と接触して燃焼する。その燃焼によ
って、前記熱分解残渣は主として灰及び無機物からなる
燃焼残渣となり、前記スラグ溶融部Ｐで溶融処理される
一方、燃焼により発生した熱は前記熱分解帯Ｂでの熱分
解の促進に利用されることになる。

【００２３】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。 〈１〉上記実施の形態においては、炉本体１が、その炉
壁１ａを裾広がりに形成してある例を示したが、前記炉
本体１の形状はこれに限られるものではなく、前記炉壁
１ａを鉛直に形成してあってもよく、一例として円筒状
の炉形状であってもよい。尚、本発明の燃焼用流体供給
口２の構成は、下方の窄まった形状の炉に対しても有効
に作用効果を奏するものである。

【００２４】〈２〉上記実施の形態においては、前記燃
焼用流体供給口２を、スラグ溶融部Ｐの内部での液中燃
焼を促進するために、やや下方に向けて夫々配置されて
いる例を示したが、前記燃焼用流体供給口２から酸素富
化空気を前記燃焼溶融帯Ｃ内の前記スラグ取出口４ａ上
方の燃焼領域に吹き込むようにしてあってもよい。前記
燃焼領域に於ける燃焼を促進することによって、前記ス
ラグ取出口４ａ付近のスラグ溶融部Ｐの温度を維持する
ように液中燃焼するようにしてあってもよい。

【００２５】〈３〉また、前記燃焼用流体供給口２から
前記スラグ取出口４ａ寄りにに偏向させて、偏向位置Ｒ
に向けて燃焼用ガスを吹き込んでもよく、このようにす
ると、前記スラグ取出口４ａ付近の燃焼を促進して、煙
道７への吸引によって前記スラグ排出部４から吸引され
る外気によって冷却され易い前記スラグ取出口４ａ付近
の溶融スラグの温度を高温に維持し、前記スラグ排出部
４へのスラグの流出を円滑化することができる。

【００２６】〈４〉前記燃焼用流体供給口２に燃焼用ガ
スを供給するのに、前記第１の燃料タンク５を、前記炉
本体１の周囲を巻くように設けた例を示したが、前記第
１の燃料タンク５は、燃焼用ガス供給源に直接前記燃焼
用流体供給口２を構成する管を連結することで省略され
たものでもよい。

【００２７】〈５〉上記実施の形態においては、煙道７
が前記乾燥帯Ａと前記熱分解帯１ｂとの境界の上側の炉
壁に、周方向に複数設けられた排気口７ａを取り巻く環
状ダクト７ｂに連結されている例を示したが、前記排気
口７ａは一箇所に設けられた単一のものであってもよ
く、また、前記環状ダクト７ｂが設けられてなくてもよ
い。要するに、前記炉本体１からの廃ガスが前記廃棄物
Ｗの上面より低い位置から導出されるように構成されて
あればよい。つまり、前記排気口７ａは、前記乾燥帯Ａ
の領域内に設けられてあればよく、前記排気口７ａから
直接前記廃棄物Ｗの上面上の空間から廃棄物Ｗの層内を
経ずに直接ガスが吸引されなければよい。尚、前記排気
口７ａを前記熱分解帯１ｂに設けないのは、前記排気口
７ａより上には排ガスが通過し難くなって、前記乾燥帯
Ａ内の廃棄物Ｗの乾燥が不十分になり易いからである。

【００２８】〈６〉さらにいえば、燃料ガスと、酸素含
有ガスとを炉内への吐出端側で混合する構成に替え、あ
らかじめ混合しておき、炉内に吐出する構成のガス供給
機構であっても良い。このような場合、燃焼用流体と
は、燃料ガスと酸素含有ガスとの混合ガスを指すものと
し、先述の場合には、燃料ガス、酸素含有ガスのそれぞ
れを燃焼用流体と称する。尚、燃焼用流体としては、燃
料ガス、酸素含有ガスの一方のみである場合も許容し、
廃棄物の燃焼を補助するものであればよいものとする。
また、燃焼用ガスを吐出する構成に替えて燃料に液体燃
料を噴霧自在に構成しても良く、微粉状の燃料を燃焼さ
せつつ吐出する構成でも良く、燃料の選択についても種
々の変更が可能である。

【００２９】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】本発明の廃棄物熱分解溶融炉を適用した廃棄物
処理装置の一例の説明図

【図２】燃焼用流体供給口の縦断側面図

【図３】燃焼用流体供給口の横断平面図

【図４】従来の廃棄物熱分解溶融炉の燃焼溶融帯におけ
る横断平面図

【符号の説明】

Ａ 乾燥帯 Ｂ 熱分解帯 Ｃ 燃焼溶融帯 １ 炉本体 １ａ 炉壁 ２ 燃焼用流体供給口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投入された廃棄物を乾燥する乾燥帯
   （Ａ）と、前記乾燥帯（Ａ）で乾燥された廃棄物を熱分
   解する熱分解帯（Ｂ）と、前記熱分解帯（Ｂ）で熱分解
   された廃棄物を燃焼溶融する燃焼溶融帯（Ｃ）を概略順
   次上下方向に形成し、炉壁（１ａ）の周囲に亘って前記
   燃焼溶融帯（Ｃ）に燃焼用流体を吹き込む複数の燃焼用
   流体供給口（２）を設けて燃焼用流体供給機構を形成し
   てある炉本体（１）を備えてなる廃棄物熱分解溶融炉で
   あって、 前記燃焼用流体供給口（２）からの燃焼用流体吹き込み
   方向を、前記炉本体（１）の横断平面視で可変に形成し
   てある廃棄物熱分解溶融炉。