JPH05288314A - 廃棄物溶融炉及び廃棄物溶融炉の装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上部を拡大し内面を塊状炭素系可燃物質の安
息角以上に形成した中空錐体状の炉体の下部に羽口を設
け、同羽口より低い位置に出湯口を設け、炉体上面中央
部から廃棄物装入筒をその下端が該充填域と羽口配置レ
ベルとの間のレベルに位置するように挿入配置し、炉体
上面の廃棄物装入筒の周囲にガス排出口を設け、さら
に、炉体上面の廃棄物装入筒から離れた周縁部位に塊状
炭素系可燃物質装入口を設けた廃棄物溶融炉におけるヘ
ッダー空間域の形成。 【構成】 前記塊状炭素系可燃物質装入口から装入筒
を、その先端が前記廃棄物装入筒の挿入先端より高い位
置になるように挿入し、前記塊状炭素系可燃物質装入筒
から装入される塊状炭素系可燃物質によって形成される
充填層の上方に空間域を形成する構造としたことによっ
て、通気性の悪い廃棄物でもダスト飛散を抑制しつつ安
定した溶融処理が可能で、且つ、熱効率の高い廃棄物溶
融炉を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コークスのような塊状
炭素系可燃物質を熱源として、都市ごみ、各種産業廃棄
物、又はそれらを乾燥、焼却、破砕処理等によって得ら
れた中間処理物を加熱溶融して、土木用資材、コンクリ
ート細骨材、表面化粧用骨材用スラグ材として回収する
廃棄物溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】この廃棄物溶融炉自体は、特開昭５５−
８２２１２号公報，特開昭５５−１１４３８２号公報に
開示されており、廃棄物を塩基度調整剤としての石灰
石，珪石やコークスと共にシャフト炉の頂部から装入
し、羽口から酸素含有ガスあるいは酸素富化ガスを炉内
に吹込み、コークスや熱分解によって生じた炭素質を高
温炉床において高温度で燃焼させて、炉内に形成された
乾燥帯，乾留ガス化帯及び燃焼溶融帯を順次降下して溶
融スラグ化すると共に、高温の燃焼排ガスは、シャフト
内の廃棄物充填層を対向流として上昇せしめて排出し、
可燃性ガスとして回収する構造を有する。

【０００３】ところが、この構造のものでは、廃棄物の
溶融状態を安定して維持するために、大量の酸素含有ガ
スを供給しなければならず、また、通気性の悪い廃棄物
を処理する場合には、廃棄物の荷下がり不順となり安定
した処理が困難となるという欠点がある。

【０００４】また、特公昭６３−４９１２８号公報に
は、かかる廃棄物溶融炉において、燃焼排ガス中へのダ
ストの巻き込み排出による公害や付属設備へのトラブル
発生の防止策として、シャフト炉の頂部の中央に廃棄物
装入筒を設け、下端をコークス充填域内に埋設し、廃棄
物装入筒の周囲にコークス装入口を配設し、更にその周
囲に排気管を配設した構造のものが開示されている。こ
れによって廃棄物は中央に、また、コークスはその周囲
を覆うように装入され、排ガスによる廃棄物充填域から
のダスト吹き上げをコークスの抑え作用で防止しようと
いうものである。

【０００５】ところが、この溶融炉では、中央から塊状
炭素系可燃物質を含まない廃棄物を装入しているため
に、炉底部に塊状炭素系可燃物質が供給され難く、高温
炉床の形成維持が困難であるという欠点がある。また、
充填される塊状炭素系可燃物質が炉芯から周壁に向かっ
て安息角で分布されるため、充填高さの低い周壁部に通
気圧損の小さい粗粒が、また充填高さの高い中央部に通
気圧損の大きい細粒が分布する傾向があり、高温炉床で
発生した高温ガスが周壁部を優先して流れることによ
り、廃棄物の予熱乾燥が不充分となり、周壁部で熱を無
駄に失ってしまい、熱効率が悪くなり、そのため、燃料
比を高めたり、酸素富化率を上げたりして、不経済な操
業を強いられるという問題があった。

【０００６】さらに、この廃棄物溶融炉におけるコーク
スの偏在により生じる同伴ダストの増大と発熱量不足の
問題を解消するために、本願出願人は、特開平３−５６
１１号公報において、炉体の中心上方から挿入された装
入管から廃棄物とコークス、それに塩基度調整剤を装入
し、形成された廃棄物とコークスとの充填域の周囲に、
塊状炭素系可燃物質を中空錐体状の炉内に空間を生じる
ことなく均一に分布して充填するようにした廃棄物溶融
炉を開示した。

【０００７】しかしながら、この溶融炉は、塊状炭素系
可燃物質の充填域に排ガス管が直接接続してあるため
に、充填層から出た高速のガス中のダストが排ガス管入
口部付近の塊状炭素系可燃物質に集中して付着し、これ
によって、塊状炭素系可燃物質がダストにより相互付着
して充填層の通気性と降下が順調に行なわれなくなり、
安定した操業が行なわれなくなるという新たな問題が生
じた。

【０００８】この問題を解決するため、高温炉床直上に
コークスを含有する廃棄物充填域を形成し、この廃棄物
充填域を取り囲むコークス充填域の上方に空間域を形成
する廃棄物溶解炉が提案された。これにより、この空間
域によるヘッダー作用によって、排ガスはガス流速を十
分に落とした状態となり、ダストの随伴量の少ない排ガ
スを抽出できることになり、安定した炉操業を行なうこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る空間を効率よく形成することができ、これによって、
通気性の悪い廃棄物でもダスト飛散を抑制しつつ安定し
た溶融処理が可能で、且つ、熱効率の高い廃棄物溶融炉
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物溶融炉
は、上部を拡大し内面を塊状炭素系可燃物質の安息角以
上に形成した中空錐体状の炉体の下部に羽口を設け、同
羽口より低い位置に出湯口を設け、炉体上面中央部から
廃棄物及び塊状炭素系可燃物質を装入するための廃棄物
装入筒をその下端が該充填域と羽口配置レベルとの間の
レベルに位置するように挿入配置し、炉体上面の廃棄物
装入筒の周囲にガス排出口を設け、さらに、炉体上面の
廃棄物装入筒から離れた周縁部位に塊状炭素系可燃物質
装入口を設けた廃棄物溶融炉において、前記塊状炭素系
可燃物質装入口から装入筒をその先端が前記廃棄物装入
筒の挿入先端より高い位置になるように挿入し、前記塊
状炭素系可燃物質装入筒から装入される塊状炭素系可燃
物質によって形成される充填層の上方に空間域を形成す
る構造としたことを特徴とする。

【００１１】また、廃棄物溶融炉の装入方法は、前記周
辺の塊状炭素系可燃物質装入筒内に塊状炭素系可燃物質
を充満させることを特徴とする。

【００１２】

【作用】周辺の塊状炭素系可燃物質の装入筒を炉体周壁
近くに設け、これを装入された塊状炭素系可燃物質の充
填層内にその先端が埋没された状態で配置するので、炉
体上方において、中央部の廃棄物充填層中に先端が埋没
された廃棄物装入筒と塊状燃料装入筒との間に空間が形
成され易くなる。

【００１３】また、周辺の塊状炭素系可燃物質装入筒内
に炭素系可燃物質を充満させ、マテリアルシール効果を
持たせることにより、炉内で発生した熱ガスが周辺の塊
状炭素系可燃物質装入筒から装入装置部に向かって流れ
にくくなり、ダストや高温ガスから装入装置を保護する
ことが可能となる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明を塊状炭素系可燃物質としてコ
ークスを用いた実施例を示し、図２は図１のＡ−Ａ線か
ら見た平面構造を示す図である。

【００１５】これらの図において、廃棄物溶融炉１０
は、上部分の径を、燃焼排ガスの空塔速度が低減するよ
うに二段の羽口１，２の中の下段羽口２の断面部分の径
の５倍に拡大した形状とし、内面下方を２０〜８０ｍｍ
径のコークスを用いた場合の安息角以上の傾斜角度７０
度を持たせた中空錐体形状の炉体３からなる。この内壁
下方の傾斜角度や寸法比は、高炉用コークスの中塊を用
いた場合であって、用いられる塊状炭素系可燃物質、た
とえば、石油コークス，ピッチコークス，電極屑等の特
性によって変更するのが好ましい。

【００１６】炉体の羽口１，２は、炉体周囲にそれぞれ
６本ずつ設置され、上段羽口１、下段羽口２からは、炉
内コークスを燃焼させて高温雰囲気の火格子を形成する
ように、予熱された空気を吹き込む。

【００１７】更に、炉体３下部には、廃棄物の灰分，不
燃分やコークス，石灰石の灰分が高温で溶融，混合さ
れ、塩基度調整が行われた溶融スラグを排出する出湯口
４を設けている。出湯口４は同形状のものを等間隔に複
数個設け、稼動中は１個のみを使用し、炉休止後の再稼
動時には炉体を回転して取付け、交互に使用することも
可能である。

【００１８】その炉体３の天井の中央からは、廃棄物Ａ
とコークスＢと溶融物の塩基度を調整する石灰石Ｃを装
入する装入筒５の下端が、上段羽口１のレベルよりも上
方で、廃棄物装入筒５からの装入物によって形成された
廃棄物を主体とする充填域６中に埋没された状態になる
位置に挿入配置されている。

【００１９】さらに、炉体３の天井の周縁には、コーク
ス装入口７が４個配設され、その装入口７には装入筒８
が、その下端が前記廃棄物挿入筒５の下端の位置よりも
上方位置になるように挿入され、廃棄物を主体とする充
填域６を取り包むようにして、装入コークスの充填域９
が形成され、この装入筒８内にはコークスが充填してあ
る。さらに、この装入コークスの充填域９の上方に空間
域１１が形成される。

【００２０】コークスＢは予め篩分けし、粒径大のもの
を装入筒５から装入し、粒径の小さいものを周辺コーク
ス装入口７に装入するようにコークスの粒径を変更する
ことが、廃棄物充填域内への通気の点から望ましい。

【００２１】１２は炉体１の天井の一側に設けられたガ
ス排気管を示し、ダスト堆積がないよう垂直に接続して
いる。また、このガス排気管１２は廃棄物装入筒５にも
設けることができる。

【００２２】１３は廃棄物とコークスとの混合物の充填
域の下位置に、下段羽口２からの送風によって加熱され
溶融した廃棄物の滴下によって炉床付近に集中したコー
クスＢによる高温炉床域を示す。

【００２３】破線は、燃焼排ガスＥの処理系を示し、炉
に設けられたガス排気管１２より二次燃焼室１４，空気
予熱器１５，ガス冷却機１６，集塵機１７，洗煙装置１
８，誘引送風機１９，煙突２０を経て排出される例を示
しているが、可燃ガスとしての回収系とすることもでき
る。なお、２１は羽口への送風のための送風ファンをで
ある。

【００２４】この廃棄物溶融炉１０の操業に際して、装
入筒５から装入された廃棄物，石灰石，それに大粒径の
塊状コークスの混合物からなる廃棄物充填域６に、比較
的小径のコークスが周縁の装入筒８から装入され、廃棄
物充填域６の周囲を囲む状態でコークスの充填域９を形
成する。その上面は、装入コークスの自然流下による安
息角と、装入筒８が炉内に長く挿入されていることによ
って、その筒壁と廃棄物装入筒５の筒壁との間に空間域
１１が形成されやすくなる。

【００２５】この状態で廃棄物充填域６は７００〜１０
００℃に達し、高温炉床域１３に達する間に、赤熱コー
クスからの輻射熱とコークスの燃焼による高温燃焼排ガ
スによって、灰分，不燃分はコークスの火格子の空隙を
急速に軟化，溶融，溶流，滴下し、出湯口から排出され
る。

【００２６】また、コークスの充填域９においては、排
出される燃焼排ガスと向流し降下しながら熱交換が行わ
れ、コークスは徐々に温度を高め上段羽口１に到達する
時には、下方から上昇する燃焼排ガス中のＣＯガスの一
部を優先的に燃焼して得られた熱でさらに高温に加熱さ
れると共に、吹き込まれた酸素の一部を装入筒５内の周
辺に分布したコークスを燃焼させる。

【００２７】この部位では、前述のように、灰分，不燃
分の軟化，溶融が開始されており、上昇ガスは比較的通
過しにくい状況になっているが、周壁側にはリング状の
コークス層が形成されており、上昇ガスは通気性の良好
なこの部分を通過するようになる。この時、上昇ガスは
円周方向では均一な流れが維持されており、流速が高め
られることから、廃棄物充填域６下方の境界部では熱伝
達が促進される。

【００２８】さらに、コークス装入筒８によって装入さ
れる可燃物質によって形成される充填域が、炉体中心部
に形成される廃棄物を主体とする充填層を取り囲み、且
つ、上方から覆い、さらに、塊状可燃物質層充填層の上
方に確実に空間域１１を形成することができる。これに
よって、ガス流速を充分落とした状態で排気ガス口１２
から排出されるために、ダスト随伴の少ない排出ガスと
なる。

【００２９】一方、周辺のコークス装入装置へのガス侵
入が少なくなり、ダスト，高温ガスから装入装置を保護
することが可能となる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。

【００３１】（１） 高温炉床を確実に形成し、通気性
の悪い廃棄物でもダスト飛散を抑制しつつ炉内通気性及
び荷下がりを維持し安定的に溶融処理できるとともに、
排ガスの予熱乾燥効果向上により熱効率の高い廃棄物溶
融炉を実現できる。

【００３２】（２） 主に高温炉床から発生する排ガス
を通気性のよい廃棄物充填層周辺の塊状炭素系可燃物質
充填層に通すことにより、廃棄物からのダスト飛散を極
小にできるとともに、一旦飛散したダストについても塊
状炭素系可燃物質の充填層を通過する過程で捕捉され、
炉から最終的に排出される排ガスが随伴するダストを抑
制できると共に、充填層の通気性がよいために炉内ガス
流れを安定させることができる。

【００３３】（３） 廃棄塊状炭素系可燃物質の充填層
の上方が、装入面高さを周壁部が高く炉中央部が低い状
態に形成できるために、炉中央部に粒径の大きい塊状炭
素系可燃物質を分布させることができ、主に高温炉床で
発生した高温排ガスが廃棄物充填層近傍を流れることが
可能となり、そのため、高温排ガスにより廃棄物の予熱
乾燥が促進され、燃料費の低減が可能となる。その時、
周辺の塊状炭素系可燃物質の装入筒を塊状炭素系可燃物
質充填層に充填して設けることで、そのマテリアルシー
ル効果により中空錐体上部空間の排ガスが、周辺の塊状
炭素系可燃物質装入装置に進入し、その熱や含有ダスト
による装入装置のトラブルが発生することを防ぐことが
可能となる。

【００３４】（４） 塊状可燃物質充填層の上方に確実
に空間域を形成することができ、これによって、ガス流
速を充分落とした状態で塊状炭素系可燃物質充填層から
排出されるために、ダスト随伴の少ない排出ガスとする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線から見た平面構造を示す図で
ある。

【符号の説明】

Ａ 廃棄物 Ｂ コークス Ｃ 石灰石 Ｄ 送風空気 Ｅ 燃焼排ガス １，２ 羽口 ３ 中空錐体形状の
炉体 ４ 出湯口 ５ 廃棄物装入筒 ６ 廃棄物を主体とする充填域 ７ コークス装入口 ８ コークス装入筒 ９ 装入コークス充
填域 １０ 廃棄物溶融炉 １１ 空間域 １２ ガス排気管 １３ 高温炉床域 １４ 二次燃焼室 １５ 空気予熱器 １６ ガス冷却機 １７ 集塵機 １８ 洗煙装置 １９ 誘引送風機 ２０ 煙突 ２１ 送風ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 邦博 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部を拡大し内面を塊状炭素系可燃物質
   の安息角以上に形成した中空錐体状の炉体の下部に羽口
   を設け、同羽口より低い位置に出湯口を設け、炉体上面
   中央部から廃棄物及び塊状炭素系可燃物質を装入するた
   めの廃棄物装入筒をその下端が該充填域と羽口配置レベ
   ルとの間のレベルに位置するように挿入配置し、炉体上
   面の廃棄物装入筒の周囲にガス排出口を設け、さらに、
   炉体上面の廃棄物装入筒から離れた周縁部位に塊状炭素
   系可燃物質装入口を設けた廃棄物溶融炉において、 前記塊状炭素系可燃物質装入口から装入筒をその先端が
   前記廃棄物装入筒の挿入先端より高い位置になるように
   挿入し、 前記塊状炭素系可燃物質装入筒から装入される塊状炭素
   系可燃物質によって形成される充填層の上方に空間域を
   形成する構造とした廃棄物溶融炉。
2. 【請求項２】 前記周辺の塊状炭素系可燃物質装入筒内
   に塊状炭素系可燃物質を充満させることを特徴とする廃
   棄物溶融炉の装入方法。