JPS624607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、廃棄物竪型溶融ガス化炉の吹抜け
防止及び消火装置に係る。

ごみ焼却炉はストーカ式のものが広く用いられ
ている。ストーカ式の焼却炉は多量の灰を生ずる
が、この中には多種類の重金属を含む。しかも、
灰の中に溶出し易い状態で含まれる。従つて、ス
トーカ式焼却炉の灰は河川に流れ込み、公害の源
となる危険性が高い。

これに対し、溶融燃焼炉が有力になつてきた。

これは竪型で、上方からごみを投入し、炉内に
乾燥帯、乾留帯、燃焼溶融帯を順時形成し、下底
部から溶融スラグを排出する。この為、下底部附
近の燃焼溶融帯に向けて、複数個の羽口を設け、
これより高温空気と補助燃料を吹きこむ。

高温空気と補助燃料は、燃焼溶融帯に於て、固
定炭素を激しく燃焼させる。著しい燃焼熱が生ず
るが、上方がごみで充填されているので、熱の移
動が阻まれる。この為燃焼溶融帯の温度は約1600
℃の高温に達する。

ガラス、セトモノ、鉄等の未燃分は、ここで溶
融する。溶融物は下底の排出シユートより水封ビ
ツトに落下して凝固する。重金属は固化物の中に
封じ込められるから、溶出する危険はない。

一方、燃焼ガスは、漸時上昇して、乾留帯に進
入する。ごみの中の揮発物が燃焼ガスの作用で熱
分解し、可燃分を含むガスに転化させられる。

燃焼ガスと、熱分解ガスの混合ガスは更に上昇
し、乾燥帯に入る。水分を多量に含んでいたごみ
は、ここで水分を奪われ、十分乾燥する。

この後、混合ガスは、炉上方に設けたガス排出
管から引抜かれ、二次燃焼室で燃焼させられる。

溶融ガス化炉は、灰の量も少なく、溶融スラグ
となるので公害防止の上で卓効がある。

しかしながら、乾燥、乾留、燃焼溶融帯を常に
維持するのは、容易な事ではない。

各領域を好適な温度範囲に保持しなければなら
ない。しかし、各領域に制御可能な発熱源を設け
る事ができない。

吹き込み空気、補助燃料の量、吹き込み速度、
温度を制御する事はできる。これによつて、燃焼
溶融帯の燃焼状態を適当に保持する。

廃棄物は雑多な成分を含むから、発熱量も一定
しない。上記のパラメータを同一に保つても、各
領域の熱バランスの崩れることがある。

廃棄物の成分、状態により、乾留帯（ガス化
部）で燃焼が起る場合がある。そうすると、乾留
帯に充填されていたごみの一部が燃えて悪くな
り、空洞を生ずる。ごみの流動性が十分でない
と、この空洞が埋まらず、残つてしまう。

ごみ中に、このような空洞部を生ずるのを吹抜
け現象と呼ぶ。

しかも、空洞部は上下方向に拡大する事があ
る。空洞部の温度が高く、空気に接しているか
ら、上下に燃焼部が移動してゆくからである。

第４図は吹き抜け現象を例示する炉の断面図で
ある。

吹抜け現象が起こると、燃焼ガスは吹抜け空洞
部４を通つて上方へ抜けてしまう。他の部分のご
み層へは燃焼ガスが廻り込まない。取り残された
ごみは十分ガス化されないで降下してゆく。この
ため炉の性能を十分発揮できない。

他の部分のごみ層へも熱を供給するため、吹込
み空気量を増加する、という事はできない。ごみ
溶融炉に於て、吹込み空気量には制限があるから
である。

吹き込み現象以外にも、好ましくない現象があ
る。

廃棄物溶融炉は上方から、ごみを充填してゆく
が、運転開始時には、ごみの高さが十分でなく、
炉の上方に空間が残る。

第５図はこのような状態を示す。

上部空間Ｕは空気も可燃物も多量に存在するの
で、ここで燃焼が起る事もある。ごみが上部空間
Ｕで燃焼すると、乾留帯でガス化が十分行われな
い。また固定炭素も燃焼してしまうので、炉底に
まで達する量が減少する。ために燃焼溶融帯の温
度が低下し、炉の処理能力を減殺する。

これも広義の吹抜け現象に含める事ができるか
も知れない。

吹き抜け現象は、炉内の温度分布を乱し、熱バ
ランスを損う。吹き抜け部４、Ｕの局所的温度は
上昇するが、他の部分は過度に低くなる。

これは、吹込み空気、補助燃料の量、速度、温
度を変える事や、廃棄物投入量を変ずる事によつ
ては解決できない。

本発明は、このような難点を克服する。

本発明の要旨は、溶融炉の炉壁を貫通して円
周、竪方向に並ぶ複数個のノズルを設け、吹き抜
け部に向つて水蒸気を吹きつけるところにある。

水蒸気は、廃棄物層を撹拌し、空洞部をつきく
ずす。水蒸気はこのため高速流とすることが望ま
しい。

水蒸気は、吹き抜け部の温度を下げ、燃焼を停
止させる。消火する作用がある。鎮火すると圧力
が下り、空洞部はさらに崩れ易くなり、やがて周
辺のごみ層に押されて埋まる。

以下、実施例を示す図面によつて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る吹抜け防止及び
消火装置を備えた廃棄物竪型溶融ガス化炉の縦断
面図である。

１は炉本体。竪長のシヤフト炉で、上方にごみ
投入口、下底にスラグ排出口が設けられる。

溶融炉１の下方、の周縁には複数個の羽口２が
突設される。羽口２から、炉内の底部に向つて、
高温空気及び補助燃料が吹き込まれる。

羽口間隔は重要な因子である。吹込み空気の風
速、温度、補助燃料の量も、炉の運転を左右する
重大なパラメータである。

これらは例えば、特公昭53―32985公報等によ
つて決める事ができる。

溶融炉１の上方には環状のガス取出管が設けら
れ、ここから、ガス排出管３を経て燃焼ガスを取
出すようになつている。

排出されたガスは、二次燃焼室へ導き、完全燃
焼する。

以上の構成は公知である。

新規な部分を述べる。

炉本体１の、竪方向および円周面に、複数個の
ノズル５，５……が炉壁を貫通して設けられる。

ノズル５，５……は例えば、円周面に沿つてｍ
個ずつ、竪方向にｎ個ずゝというふうに配設して
もよい。マトリツクス状配列である。

ノズル５，５……は竪方向に一段進む毎に、円
周方向に半ピツチずらした配列としてもよい。

また竪方向に沿つて、ノズル密度を乾留帯（ガ
ス化部）、乾燥帯に相応する部分だけ、高めるよ
う配設しても差支えない。

ノズル５から、炉内へ向つて水蒸気を吹きつけ
る事ができる。このため、ノズルは蒸気発生装置
７に接続される。

８は主制御弁で、６は蒸気管である。蒸気管６
はノズルの個数に等しく分岐し、バルブ９，９，
……を経てノズル５，５……につながつている。

ノズル５より噴出する水蒸気は十分高速である
から、炉内の廃棄物に衝撃力を与え、廃棄物を撹
拌、混合できる。

ノズル口径は水蒸気流に適当な運動量を与える
よう決定する。

ノズル個数は炉の規模によつて決定できる。

ガス排出管３には、ガス温度を検出する機構
（図示せず）が設けられている。これは既設のも
のである。

次に操作を説明する。

溶融炉１の中に、吹き抜け空洞部４が発生した
とする。

燃焼ガスは、炉底から、空洞部４を通つて吹き
上る。廃棄物中を通らないので冷却されない。従
つて、高温のまま、ガス排出管３から排出され
る。排出管３のガス温度は測定することができ、
炉の運転者は、ガス温度が異常に高騰しているの
を認めることができる。

運転者は、これにより吹き抜け現象が発生した
ことを知る。そこでバルブ９，９，……を開い
て、ノズル５，５……より水蒸気を炉内へ噴射さ
せる。

水蒸気は物理的な衝撃力によつて、廃棄物層を
撹拌する。水蒸気は、吹き抜け部の火炎に接して
還元される。これは吸熱反応であるから、吹き抜
け部の温度を下げる。やがて吹き抜け空洞部の火
炎が消える。燃焼は停止する。鎮火すると気圧も
低下する。

水蒸気の撹拌力と、気圧減退のため、吹き抜け
空洞部４がくずれてゆく。周囲の廃棄物層が空洞
部４へせりだし、やがて空洞を埋める。

燃焼ガスは再び廃棄物層の中を高い圧力、遅い
速度で上昇してゆくようになる。乾留（ガス化）
作用、乾燥作用も正常に行われる。すると、ガス
排出管３へ取出されるガス温度も低下し、正常な
運転状態に戻る。

ここで運転者は、バルブ９，９，……を閉じ
る。

以上の例は、温度検出器をひとしか使わないか
ら、局所的な温度分布が分らない。

そこで、炉壁に多数の表面温度計１０を取着け
るようにするとより便利である。

竪方向にｋ個の温度計１０を一定間隔ずつ置い
てとりつけてもよい。竪方向の温度分布を知るこ
とができる。

竪方向だけでなく、円周方向にＳ個の温度計を
設ければ、より局所的な温度を把握できる。

またノズルのｍ，ｎ行列と、温度計のｋ，ｓ行
列を１対１に対応してもよい。

温度計の数は、ノズル個数より多い必要はな
い。しかし、ノズル個数より少なくても差支えな
い。

このように、局所的温度分布を知る事ができれ
ば、小範囲の吹き抜け空洞部４をより適確に把え
うる。そして、この空洞部４に近いノズル５のバ
ルブ９のみを開けば良い。水蒸気は空洞部を含む
小範囲にのみ噴霧される。

いまひとつの長所は、廃棄物の高さが足らず、
上部空間Ｕが残つており、ここで燃焼が起きた状
態をも検知できる、という事である。すなわち、
上方の温度計のみが正常値より上へ偏奇した場
合、ここで燃焼が起こつているという事を意味す
る。

そこで、上方のノズルに対するバルブのみを開
いて、水蒸気噴霧する。

水蒸気は上部空間Ｕの温度を下げ、水蒸気の膜
を作つて、燃焼ガスと、外部（ホツパ側）とを遮
断し、燃焼を止める。

バルブ９は遠隔操作できるようにしておくとよ
い。

以上の例は、運転者の手動操作になるものであ
る。

上記の消火装置を、温度計と連結して自動化す
ると、一層便利である。

このためには、表面温度計１０とバルブ９とを
制御器１１によつて結合すれば良い。表面温度計
１０と、バルブ９とは最近接のものを各組合わせ
る。

但し、表面温度計１０とバルブ９すなわちノズ
ル５の対応は１対１でなくてもよい。１個の温度
計の指度に従つて、２以上のバルブ９を開閉制御
するよう構成することもできる。

制御器１１は、温度計１０の温度が一定値を越
えると、対応のバルブ９を開き、逆に別の一定値
以下に低下すると、バルブ９を閉じる。

これは開閉のみの二値論理であるが、中間開度
状態をも実現できる。温度の一定値を越える偏奇
の大きさに比例して、バルブ９の開度を調整する
のである。

効果を述べる。

溶融炉内に吹き抜け部が発生し、溶融状態が低
下しても、これを解消し、再び好適な運転状態へ
と復帰させる事ができる。

溶融炉運転の為の制御可能な変数を増大させる
から、より安定した炉の運転が可能となる。

このように優れて有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る吹抜け防止消火
装置を備えた溶融炉の縦断面図、第２図は横断面
図、第３図は他の実施例の縦断面図、第４図、第
５図は従来例の縦断面図である。 １は溶融炉本体、２は羽口、３はガス排出管、
４は吹抜け空洞部、５はノズル、６は蒸気管、７
は蒸気発生装置、８は主弁、９はバルブ、１０は
表面温度計、１１は制御器、Ｕは上部空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 廃棄物を溶融しガス化する竪型炉の壁面の円
   周及び竪方向に複数個のノズルを設け、温度計測
   器により検出した炉のガス温度が設定値を越えた
   時に、前記ノズルより水蒸気流を炉内へ噴霧する
   ように構成したことを特徴とする廃棄物竪型溶融
   ガス化炉の吹抜け防止及消火装置。 ２ ガス排出管に設けた温度計測器により炉のガ
   ス温度を検出するようにした特許請求の範囲第１
   項に記載の廃棄物竪型溶融ガス化炉の吹抜け防止
   及消火装置。 ３ 竪型炉の壁面の円周及び竪方向に配設した複
   数個の温度計測器により炉のガス温度を検出する
   ようにした特許請求の範囲第１項に記載の廃棄物
   竪型溶融ガス化炉の吹抜け防止及消火装置。