JP2003065510A - 旋回式溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱分解ガスに含まれる固形物の付着で溶融室
の入口部分が閉塞される恐れがなく、かつ、熱分解ガス
の溶融室内での滞留時間を長く保持できる旋回式溶融炉
を提供することである。 【解決手段】 第１の吹き込み口５からの燃焼空気を、
導入口３から導入される分解ガスの旋回流と逆向きに吹
き込んで、熱分解ガスの旋回流を弱め、その下流側の第
２の空気吹き込み口６からの燃焼空気で再び熱分解ガス
の旋回流を強めることにより、第１の空気吹き込み口５
近くでも燃焼空気を熱分解ガスと十分に混合させ、熱分
解ガスの着火速度を速めて炉内温度を高温状態にし、固
形物中の可燃成分を確実に燃焼させるとともに、溶融室
１の壁面に捕捉される不燃物を短時間で溶融して流下さ
せ、固形物が溶融室１上部の壁面に堆積して、溶融室１
の入口部分を閉塞しないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、灰分やチャー等
の固形物を含む熱分解ガスを旋回させながら、熱分解ガ
スやチャーを燃焼させて灰分を溶融する旋回式溶融炉に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物を無害化、減容化できるシステム
として、熱分解炉と溶融炉を組み合わせたガス化溶融シ
ステムが注目されている。このガス化溶融システムに用
いられる代表的な溶融炉として旋回式溶融炉がある。

【０００３】図４は、特開２０００−２３４７１５号公
報に記載された旋回式溶融炉の例を示す。この旋回式溶
融炉は縦型のものであり、溶融室５１の上端側に、熱分
解炉で生成される固形物を含む熱分解ガスの導入口５２
と、燃焼空気の第１の吹き込み口５３が設けられ、その
下方に燃焼空気の第２の吹き込み口５４が設けられてい
る。第１の吹き込み口５３は、溶融室５１の天井から垂
下された空気供給管５５の下端に設けられ、熱分解ガス
の導入口５２は、空気供給管５５の回りに形成された環
状通路５６の接線方向に開口している。したがって、導
入口５２から環状通路５６に導入される熱分解ガスは、
旋回流となって溶融室５１内に送り込まれる。

【０００４】なお、図面には明確に表示されていない
が、第１の吹き込み口５３には多孔ノズルまたは旋回ノ
ズルが設けられていると記載されている。第２の吹き込
み口５４については特に記載がない。

【０００５】この種の旋回式溶融炉では、熱分解ガスは
溶融室５１内で旋回しながら、第１と第２の吹き込み口
５３、５４（場合によっては、さらに第３以上の吹き込
み口が設けられることもある）から吹き込まれる燃焼空
気と混合して燃焼する。また、固形物は溶融室５１の壁
面に捕捉され、その可燃成分であるチャーは燃焼し、不
燃成分である灰分は溶融する。そして、溶融した溶融ス
ラグと燃焼排ガスは、溶融室５１の下端側に設けられた
排出口から排出される。

【０００６】したがって、旋回式溶融炉では、灰分を溶
融室５１の壁面に捕捉するので、その溶融室内での滞留
時間が長く、灰分を確実に溶融できる利点を有する。な
お、上記旋回式溶融炉は、熱分解ガスの送り方向を上下
方向に向けた縦型のものであるが、熱分解ガスを水平方
向に送る横型のものもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、旋回
式溶融炉は、熱分解ガスを溶融室内で旋回させ、灰分を
溶融室の壁面に捕捉することにより、その滞留時間を長
くして溶融効率を高くするものであるので、従来の旋回
式溶融炉では、各吹き込み口から吹き込まれる燃焼空気
が熱分解ガスの溶融室内での旋回流を阻害しないように
設計される。特に、上流側の第１の吹き込み口からの燃
焼空気は、熱分解ガスの旋回方向と同じ方向に向けて吹
き込まれることが多い。

【０００８】この第１の吹き込み口からの燃焼空気を熱
分解ガスの旋回方向と同じ方向に吹き込むと、熱分解ガ
スに含まれる固形物の分離は促進されるが、燃焼空気が
吹き込まれる溶融室の入口近くでは熱分解ガスと燃焼空
気とがあまり混合されないので、その燃焼が悪く、炉内
温度が高温にならないため、壁面に捕捉されたチャーの
燃焼や灰分の溶融が十分に行われず、溶融室の入口部分
が壁面に付着した固形物で閉塞される恐れがある。

【０００９】そこで、この発明の課題は、熱分解ガスに
含まれる固形物の付着で溶融室の入口部分が閉塞される
恐れのない旋回式溶融炉を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、溶融室の一端側に、固形物を含む熱
分解ガスが溶融室内で旋回するように導入されるガス導
入口と、燃焼空気が吹き込まれる第１の空気吹き込み口
とを設け、この第１の空気吹き込み口の下流側に、さら
に燃焼空気が吹き込まれる少なくとも第２の空気吹き込
み口を設け、前記熱分解ガスを溶融室内で旋回させなが
ら燃焼させて、前記熱分解ガスに含まれる固形物を溶融
し、その燃焼排ガスと溶融したスラグを溶融室の他端側
に設けた排出口に排出する旋回式溶融炉において、前記
第１の空気吹き込み口からの燃焼空気を、前記熱分解ガ
スの旋回流を弱めるように吹き込み、前記第２の空気吹
き込み口からの燃焼空気を、この弱められた熱分解ガス
の旋回流を強めるように吹き込む構成を採用した。

【００１１】すなわち、第１の空気吹き込み口からの燃
焼空気を熱分解ガスの旋回流を弱めるように吹き込むこ
とにより、熱分解ガスの旋回流を乱して燃焼空気と十分
に混合させるようにした。混合を十分にすれば、熱分解
ガスの燃焼がよくなり、炉内温度が高温になるととも
に、旋回流中におけるチャーの燃焼も促進される。そし
て、壁面に捕捉されるチャーの量が少なくなり、壁面に
捕捉される灰分も高温のために短時間で溶融して壁面を
流下するので、溶融室の入口部分が壁面に付着した固形
物で閉塞される恐れがなくなる。また、この旋回を弱め
られた熱分解ガスは、第２の空気吹き込み口からの燃焼
空気で再び旋回流を強められるので、この第２の空気吹
き込み口からの燃焼空気ともよく混合され、チャー等の
可燃成分が完全に燃焼される。

【００１２】なお、第２の空気吹き込み口からの燃焼空
気は、必ずしも熱分解ガスの旋回流を当初の導入方向と
同じ方向に強める必要はなく、導入方向と逆方向に旋回
流を強めるように吹き込んでもよい。

【００１３】前記熱分解ガスの旋回流を弱める手段とし
ては、前記第１の空気吹き込み口からの燃焼空気を、前
記熱分解ガスの旋回方向と逆方向に向けて吹き込む方法
を採用することができる。

【００１４】前記第１の空気吹き込み口に旋回羽根を設
けることにより、この第１の空気吹き込み口から吹き込
まれる燃焼空気を熱分解ガスの旋回方向と逆方向に旋回
させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、この発明の
実施形態を説明する。この旋回式溶融炉は縦型のもので
あり、図１に示すように、オーバル形状の溶融室１の上
端側に筒状部２が連接され、この筒状部２に固形物を含
む熱分解ガスの導入口３が設けられ、燃焼空気の第１の
吹き込み口４が筒状部２に上方から挿入された空気供給
管５の下端に、第２の吹き込み口６が溶融室１の側壁に
設けられている。溶融室１の下端側には、燃焼排ガスと
溶融スラグの排出口７が設けられている。なお、空気供
給管５の中心には、着火時や燃焼不足の際に補助燃料を
供給する燃料供給管８が設けられている。

【００１６】図２（ａ）、（ｂ）に示すように、熱分解
ガスの導入口３は、筒状部２の空気供給管５の回りに形
成された環状通路９の接線方向に開口しており、熱分解
ガスは環状通路９を反時計回りに旋回するように導入さ
れ、反時計回りの旋回流を形成して溶融室１の上部に送
り込まれる。

【００１７】また、前記第１の吹き込み口４には、所定
の方向に傾斜した複数枚の傾斜板よりなる旋回羽根１０
が取り付けられており、第１の吹き込み口４からの燃焼
空気は、熱分解ガスの旋回流とは逆向きの時計回りに旋
回するように溶融室１内へ吹き込まれる。

【００１８】この燃焼空気の旋回流は、熱分解ガスの旋
回流よりも小さく設定されており、熱分解ガスはこの燃
焼空気の逆旋回流で旋回を弱められながら、燃焼空気と
混合し合って速やかに燃焼し、溶融室１の上部を高温に
維持する。また、熱分解ガスに含まれるチャーは旋回流
の乱れにより新鮮な燃焼空気との接触機会が増え、旋回
流中における燃焼が促進される。チャーの一部や灰分は
溶融室１の壁面に捕捉されるが、溶融室１の上部が高温
であるため、チャーはすみやかに燃焼し、灰分は短時間
で溶融して壁面を流下するので、溶融室１の入口部分が
壁面に付着した固形物で閉塞されることはない。

【００１９】前記第２の吹き込み口６は溶融室１の側壁
上部に複数個設けられており、この吹き込み口６からの
燃焼空気は、壁面に対して接線方向から吹き込まれて、
熱分解ガスの旋回流と同じ反時計回りに旋回する。した
がって、前記旋回を弱められた熱分解ガスは、再びその
反時計回りの旋回流を強められながら燃焼空気と混合さ
れるとともに、その可燃成分が完全に燃焼される。

【００２０】この燃焼排ガスと、固形物が効率よく減容
化された溶融スラグは、溶融室１の下端側の排出口７に
排出される。

【００２１】

【実施例】上述した旋回式溶融炉を稼働させて、熱分解
炉で生成された固形物を含む熱分解ガスを処理し、その
ときの炉内温度を測定した。比較例として、前記旋回羽
根１０の傾斜を逆方向にして、第１の吹き込み口４から
の燃焼空気を、熱分解ガスの旋回方向と同じ方向に吹き
込む比較テストも行った。いずれの場合も、炉内温度の
測定位置は、第１の吹き込み口４直下の溶融室１のオー
バル上部と、第２の吹き込み口６の下方のオーバル中央
部とした。なお、目標稼働時間は５０時間とした。

【００２２】図３は、炉内温度の測定結果を示す。比較
例の場合は、オーバル上部の温度が７００℃前後で推移
し、稼働２０時間足らずで溶融室１の入口部分が付着し
た固形物で閉塞されたので、テストを中止した。一方、
実施例の場合は、稼働初期からオーバル上部の温度が８
００℃を越え、稼働約３０時間後にはオーバル上部の温
度が１２００℃前後に達し、溶融室１の入口部分が閉塞
されることなく、最後まで順調に稼働させることができ
た。なお、オーバル中央部の温度については、稼働初期
の比較のみであるが、両者に顕著な差は認められなかっ
た。

【００２３】以上の結果より、本発明に係る旋回式溶融
炉は、燃焼空気が第１の吹き込み口４近くでも熱分解ガ
スとよく混合されて、その直下の溶融室１上部も十分に
炉内温度が上昇し、固形物の壁面への付着による溶融室
１入口部分の閉塞を防止できることがわかる。

【００２４】上述した実施形態では、旋回式溶融炉を縦
型のものとしたが、本発明に係る旋回式溶融炉は横型の
ものにも適用することができる。また、燃焼空気の吹き
込み口は、第１および第２の吹き込み口を有するものに
限定されることはなく、第２の吹き込み口の下流側に、
さらなる空気吹き込み口を設けてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明の旋回式溶融炉
は、第１の空気吹き込み口からの燃焼空気を熱分解ガス
の旋回流を弱めるように吹き込み、その下流側の第２の
空気吹き込み口からの燃焼空気で再び熱分解ガスの旋回
流を強めるようにしたので、第１の空気吹き込み口近く
でも燃焼空気が熱分解ガスと十分に混合され、熱分解ガ
スの着火速度が速くなり、炉内温度が高温になるととも
に、旋回流中におけるチャーの燃焼も促進される。この
結果、壁面に捕捉されるチャーの量が少なくなり、壁面
に捕捉された灰分も高温のために短時間で溶融して壁面
を流下するので、溶融室の入口部分が壁面に付着した固
形物で閉塞されるのを防止することができる。

【００２６】また、第１の空気吹き込み口からの燃焼空
気で旋回を弱められた熱分解ガスは、第２の空気吹き込
み口からの燃焼空気で再び旋回流を強められるので、こ
の第２の空気吹き込み口からの燃焼空気ともよく混合さ
れて、その可燃成分が完全に燃焼され、廃棄物を効率よ
く無害化、減容化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋回式溶融炉の実施形態を示す縦断面図

【図２】ａは図１のII−II線に沿った平面断面図、ｂは
ａの縦断面図

【図３】図１の旋回式溶融炉を用いて熱分解ガスを処理
したときの炉内温度の推移を示すグラフ

【図４】従来の旋回式溶融炉を示す一部省略縦断面図

【符号の説明】

１ 溶融室 ２ 筒状部 ３ 導入口 ４ 吹き込み口 ５ 空気供給管 ６ 吹き込み口 ７ 排出口 ８ 燃料供給管 ９ 環状通路 １０ 旋回羽根

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K061 AB03 BA06 DB15 LA06 LA07 LA08 3K062 AB03 AC19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融室の一端側に、固形物を含む熱分解
   ガスが溶融室内で旋回するように導入されるガス導入口
   と、燃焼空気が吹き込まれる第１の空気吹き込み口とを
   設け、この第１の空気吹き込み口の下流側に、さらに燃
   焼空気が吹き込まれる少なくとも第２の空気吹き込み口
   を設け、前記熱分解ガスを溶融室内で旋回させながら燃
   焼させて、前記熱分解ガスに含まれる固形物を溶融し、
   その燃焼排ガスと溶融したスラグを溶融室の他端側に設
   けた排出口に排出する旋回式溶融炉において、前記第１
   の空気吹き込み口からの燃焼空気を、前記熱分解ガスの
   旋回流を弱めるように吹き込み、前記第２の空気吹き込
   み口からの燃焼空気を、この弱められた熱分解ガスの旋
   回流を強めるように吹き込むようにしたことを特徴とす
   る旋回式溶融炉。
2. 【請求項２】 前記熱分解ガスの旋回流を弱める手段
   が、前記第１の空気吹き込み口からの燃焼空気を、前記
   熱分解ガスの旋回方向と逆方向に向けて吹き込むもので
   ある請求項１に記載の旋回式溶融炉。
3. 【請求項３】 前記第１の空気吹き込み口に旋回羽根を
   設け、この第１の空気吹き込み口から吹き込まれる燃焼
   空気を熱分解ガスの旋回方向と逆方向に旋回させるよう
   にした請求項２に記載の旋回式溶融炉。