ごみ焼却溶融方法及びこれに用いるごみ焼却溶融装置
【課題】 ごみ焼却溶融システムにおいて、溶融炉排ガスの熱回収率の向上、設置スペースの削減、設備費等の低減を図ると共に、ごみ焼却炉の２次燃焼性能を高めて焼却炉排ガスの低ＮＯｘ化及びＣｏ抑制を図る。
【解決手段】 ２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からのごみ焼却残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉を備えたごみ焼却溶融装置を用いたごみ焼却溶融方法において、前記飛灰溶融炉からの溶融炉排ガス内へ水及び空気を噴射して溶融炉排ガスを所定の温度及び酸素濃度の混合ガスに調整し、当該所定の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給する。
【解決手段】 ２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からのごみ焼却残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉を備えたごみ焼却溶融装置を用いたごみ焼却溶融方法において、前記飛灰溶融炉からの溶融炉排ガス内へ水及び空気を噴射して溶融炉排ガスを所定の温度及び酸素濃度の混合ガスに調整し、当該所定の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ等の焼却溶融処理に利用されるものであり、焼却溶融炉の排ガス環境負荷の低減と焼却溶融炉の排ガス熱回収率の向上を同時に達成できると共に、焼却溶融炉の設備費及び運転費の大幅な削減を可能としたごみ焼却溶融システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ごみ焼却炉に灰溶融炉を併設し、焼却残滓の減量やスラグからの有害物質の溶出防止及びスラグの再利用等を可能にしたごみ焼却溶融システムが利用に供されている。
【０００３】
図２はその標準的な一例を示すものであり、ストーカ式ごみ焼却炉２０から排出された焼却残渣Ｃ1やバグフィルタ２２、２３等からの飛灰Ｃ2等を表面燃焼式溶融炉２４へ供給し、ここで化石燃料を用いたバーナ２４ａの燃焼熱により被溶融物Ｄを溶融すると共に、溶融スラグＥを水冷することにより水砕スラグＳとしてスラグ槽２５へ回収する。
【０００４】
また、灰溶融炉２４内で発生した溶融炉排ガスＧ2は２次燃焼室２６、空気予熱器２７、ガス冷却室２８、バグフィルタ２９を通して熱回収や浄化処理をした後、誘引通風機３０から煙穴３１を介して大気中へ放散される。
尚、図２において、２１は排熱ボイラ、３２は焼却炉排ガスＧ1の減温塔、３３は誘引通風機、３４は磁選器、３５は篩、３６は破砕機、３７は主灰槽、３８・３９は飛灰槽、４０はスラグ水槽、４０ａはスラグコンベア、Ｃ2、Ｃ3は飛灰である。
【０００５】
上記図２のごみ焼却溶融システムは、焼却残渣Ｃ1や飛灰Ｃ2の減量及びスラグ化を効率よく行うことができ、優れた実用的効用を奏するものである。
しかし、当該ごみ焼却溶融システムでは、ストーカ式ごみ焼却炉２０からの焼却炉排ガスＧ1の浄化処理装置に加えて、溶融炉排ガスＧ2の熱回収装置や浄化処理装置を別途に必要とする。そのため、設備費やランニングコストが嵩むうえ、より広い設置面積を必要とする等の問題がある。
【０００６】
また、灰溶融炉２４からの溶融炉排ガスＧ2は、焼却炉排ガスＧ1に比較してガス流量が相対的に少量である。そのため、ボイラ等の設置が困難となり、これに替えて空気予熱器２７等による熱回収が多く行われている。その結果、溶融炉排ガスＧ2の熱回収率が一般的に低いと云う難点がある。
【０００７】
一方、上述の如き問題を解決するため、図３に示すように、電気溶融炉２４ｂからの溶融炉排ガスＧ2を水冷式ダクト４１、水冷式集塵器４２を通して冷却、除塵したあと、当該溶融炉排ガスＧ2を誘引通風機３０ｂからガス通路４４を通して２次燃焼空気ダクト４３へ供給又は２次燃焼室２０ａ内へ直接供給することにより、溶融炉排ガスＧ2内のＣＯ等をごみ焼却炉２０の２次燃焼室２０ａ内で燃焼させると共に、還元性ガスである溶融炉排ガスＧ2のリバーニング効果を利用して焼却炉排ガスＧ1のＮＯｘの低減等を図るようにしたごみ焼却溶融システムが提案されている。
【０００８】
上記図３のごみ焼却溶融システムは溶融炉排ガスＧ2のガス浄化処理設備を別途に設ける必要がないうえ、溶融炉排ガスＧ2の熱エネルギをごみ焼却炉２０の排熱ボイラ２１等で回収することができ、設備費や熱回収率等の点で相当の改善が可能となる。
【０００９】
しかし、前記図３のごみ焼却溶融システムにも解決すべき多くの問題が残されている。例えば、イ．高温の溶融炉排ガスＧ2の冷却や除塵に水冷式ダクト４１や水冷式集塵器４２を必要とするため、設備費が嵩むうえ保守等にも手数がかかること、ロ．電気溶融炉２４ｂの溶融炉排ガスＧ2はＯ2含有量が一般に０．１％未満であるため、これを２次燃焼空気ダクト４３又は２次燃焼室２０ａ内へ供給しても、２次燃焼空気供給装置（図示省略）から供給する２次燃焼空気Ａ2の減少を図ることが出来ないこと、ハ．溶融炉排ガスＧ2の流量が一般的に少ないため、これを２次燃焼室２０ａ内へ供給しても高い２次燃焼室２０ａ内の攪拌混合効果が得られないこと等の難点がある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−８９８１３号公報
【特許文献２】特開２０００−３２０８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従前のこの種ごみ焼却溶融システムにおける上述の如き問題、即ちイ．高温の溶融炉排ガスＧ2の冷却設備費や運転費が嵩むこと、ロ．溶融炉排ガスＧ2自体のＯ2濃度が極めて低いため、溶融炉排ガスＧ2を２次燃焼室２０ａ内へ供給しても２次燃焼空気Ａ2の供給量を削減することができないこと、ハ．溶融炉排ガスＧ2の流量が少ないため、高い一次燃焼ガス（又は、２次燃焼室２ａ内）の攪拌混合効果が得られないこと等の問題を解決せんとするものであり、ごみ焼却溶融炉の排ガス環境負荷の低減及び排ガス熱回収率の向上並びに設備費等の大幅な削減を可能としたごみ焼却溶融方法と、これに用いるごみ焼却溶融装置を提供することを発明の目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記発明の目的を達成するため、本願請求項１の発明は、２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からのごみ焼却残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉を備えたごみ焼却溶融装置を用いたごみ焼却溶融方法において、前記飛灰溶融炉からの溶融炉排ガス内へ水及び空気を噴射して溶融炉排ガスを所定の温度及び酸素濃度の混合ガスに調整し、当該所定の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給することを発明の基本構成とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、空気及び水の噴射混合により、溶融炉排ガスを温度が２００℃〜３５０℃、酸素濃度が１３％〜１８％の混合ガスにするようにしたものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、空気及び水を噴射する前の溶融炉排ガス内へ酸性ガス処理剤を吹き込み、酸性ガス処理をした溶融炉排ガス内へ空気及び水を噴射するようにしたものである。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかにおいて、溶融炉からの溶融炉排ガスの全量を２次燃焼用空気として利用するようにしたものである。
【００１６】
請求項５の発明は、上流側に２次燃焼空気供給口を、また下流側に３次燃焼空気供給口を有する２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からの燃焼残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉と、灰溶融炉からの溶融炉排ガスを前記ごみ焼却炉の２次燃焼空気供給口へ２次燃焼用空気として供給する２次燃焼空気供給通路と、２次燃焼空気供給通路の上流側に設けられ、２次燃焼空気供給通路内へ空気を供給する空気噴射装置及び水を供給する水噴射装置と、２次燃焼用空気供給通路の下流側に設けた溶融炉排ガスを誘引する誘引送風機とから構成され、溶融炉ガスに空気及び水を噴射して所望の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給することを発明の基本構成とするものである。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、ごみ焼却炉をストーカ式ごみ焼却炉とすると共に灰溶融炉を表面溶融式灰溶融炉とし、且つ溶融炉排ガスを溶融炉底のスラグタップとスラグピットとの間を連通する溶融スラグ通路から誘引する構成としたものである。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項５又は請求項６の発明において、空気及び水の噴射により温度を２００℃〜３５０℃及び酸素濃度を１３％〜１８％に調整した混合ガスを２次燃焼空気として供給するようにしたものである。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項５乃至請求項７の何れかにおいて、溶融炉の溶融室内の圧力を圧力検出器により検知し、当該圧力検出値により制御装置を介して２次燃焼空気供給通路の誘引送風機の作動を制御することにより、溶融室内の炉圧を調整するようにしたものである。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項５乃至請求項８の何れかにおいて、空気噴射装置及び水噴射装置の下流側に集塵機を設けると共に、その上流側の溶融炉排ガス内へ所定量の酸性ガス処理剤を吹き込み、酸性ガス処理した溶融炉排ガス内へ空気及び水を噴射するようにしたものである。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項５乃至請求項９の発明において、３次燃焼空気供給口から３次燃焼空気を供給し、２次燃焼室内で可燃物を多段燃焼させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明においては、溶融炉排ガスＧ2に水及び空気を噴射して所定の温度（２００℃〜３５０℃）及び酸素濃度（１３〜１８％）に調整した混合ガスを２次燃焼用空気として２次燃焼室の上流側部分へ供給するようにしている。
また、２次燃焼室内へ供給される前記溶融炉排ガスと空気と水との混合ガスの量は、通常の空気を２次燃焼用空気とする場合の２倍以上となる。
【００２３】
その結果、２次燃焼室へ２次燃焼用空気として供給した混合ガスによる２次燃焼室内の攪拌混合効果が大幅に高まり、焼却炉排ガスの大幅なＣＯ抑制が可能となる。
【００２４】
また、少量の通常空気による三次燃焼と組み合せた多段燃焼を行うことにより、燃焼炉排ガスのＮＯｘ抑制が可能となる。
【００２５】
更に、２次燃焼空気である混合ガス供給用の誘引送風機を制御することにより、灰溶融炉の炉圧の制御を行うことができると共に、溶融炉排ガスをごみ焼却炉の２次燃焼用空気に活用することにより、溶融炉排ガス用の熱回収装置や浄化処理装置が不要となり、ごみ焼却溶融システムのコンパクト化及び設備コストの引下げが可能となる。
【００２６】
加えて、溶融炉排ガスの全量をごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給するため、溶融炉排ガスの有する熱エネルギの殆どがごみ焼却炉の排熱ボイラ等によって回収されることになり、従前の空気予熱器等による熱回収の場合に比較して熱回収率が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を実施したごみ焼却溶融装置１の系統図であり、前記図２及び図３の系統図に於いて示した部位及び部材と同一の対象には、これと同じ参照番号が付されている。
【００２８】
図１を参照して、ごみ焼却溶融装置１は、ごみ焼却炉２０と灰溶融炉２４とを主体として形成されており、これに焼却炉排ガスＧ1の浄化処理装置Ｈ、ごみ焼却残滓Ｃ1の処理装置Ｉ、灰溶融炉２４のスラグ水槽４０等の付帯設備が具備されている。
【００２９】
前記ごみ焼却炉２０には、公知の排熱ボイラ２１を備えたストーカ式ごみ焼却炉が使用されており、その２次燃焼室２０ａには２次燃焼用空気供給口２及び３次燃焼用空気供給口３が設けられている。
また、ごみ焼却炉２０のストーカ（図示省略）の下方へは１次燃焼空気供給用送風機Ｆ1により所定量の１次燃焼空気Ａ1が供給されている。
更に、前記２次燃焼用空気供給口２へは、２次燃焼空気供給通路４を通して後述する混合ガスＡ2が２次燃焼用空気として、また３次燃焼用空気供給口３へは送風機Ｆ3により所定量の３次燃焼用空気Ａ3が供給されている。当該３次燃焼用空気Ａ3の送風機Ｆ3は、２次燃焼室２０ａの焼却炉排ガス出口近傍に設けた酸素濃度検出器５ａの検出値により制御装置５を介して運転制御されており、焼却炉排ガスＧ1内の酸素濃度は設定値（約５〜１０％）に保持されている。
【００３０】
尚、ストーカ式ごみ焼却炉そのものは公知であるため、ここではその具体的な説明は省略する。
【００３１】
前記灰溶融炉２４には表面溶融式灰溶融炉が使用されており、溶融炉本体６の天井部にバーナ装置２４ａが設けられており、プッシャ６ａによりホッパ６ｂ内の被溶融物Ｄが順に炉底上へ繰り出され、バーナ熱により加熱溶融される。
また、溶融スラグＥは炉底に設けたスラグタップ８から溶融スラグ通路９を通してスラグピット１０内へ落下し、水砕スラグＳとしてスラグコンベア４０ａを介してスラグ槽２５内へ回収される。
【００３２】
また、溶融炉本体６の内部空間（溶融室７）内で発生した溶融炉ガスＧ2は、スラグタップ８を通して炉底とスラグ槽４０との間を連通する溶融スラグ通路９内へ流入し、後述する２次燃焼空気通路４を通してごみ焼却炉の２次燃焼室２０ａ内へ誘引される。
尚、表面溶融式灰溶融炉そのものは公知であるため、ここではその具体的な説明は省略する。
【００３３】
前記灰溶融炉の溶融スラグ通路９とごみ焼却炉２０の２次燃焼用空気供給口２とは、２次燃焼用空気供給通路４を介して連通されており、且つ当該２次燃焼用空気供給通路４には、ガス上流側（即ち溶融スラグ通路９側）から順に酸性ガス処理剤供給装置１０と水噴射装置１１と空気噴射装置１２と集塵機（ホットサイクロン）１３と２次燃焼用空気供給送風機Ｆ2とが夫々設けられている。
【００３４】
即ち、前記酸性ガス処理剤供給装置１０からは、溶融炉排ガスＧ2内へ適宜量の酸性ガス処理剤（例えばＣａＯ粉末）Ｑが空気と共に噴射され、攪拌混合される。当該酸性ガス処理剤Ｑの攪拌混合により、溶融炉排ガスＧ2内の酸性ガスが処理剤Ｑと反応し、反応発生物内に酸性ガス成分が固定されることにより、排ガスＧ2内の酸性ガスが除去される。
【００３５】
また、溶融炉排ガスＧ2内へは、引き続き適宜量の水Ｗ及び冷空気Ａが水噴射装置１１及び空気噴射装置１２から噴射混合され、これによって溶融炉排ガスＧ2と水と空気とが混合され、２次燃焼用空気となる混合ガスＡ2が形成される。
【００３６】
前記溶融炉排ガスＧ2内への水Ｗ及び空気Ａの供給量は、混合ガスＡ2の温度が２５０〜３５０℃、酸素濃度が１３〜１８％となるように制御されている。
具体的には、２次燃焼空気供給送風機Ｆ2の上流側に温度検出器１５ａが設けられており、当該温度検出器１５ａの検出信号により温度制御器１５を介して水噴射量及び空気噴射量が調整されてる。
【００３７】
また、開示されていないが、温度検出器１５ａ近傍には酸素濃度検出器が設けられており、当該酸素濃度検出器の検知信号により、酸素濃度制御器（図示省略）を介して空気噴射装置１２からの空気供給量を制御する場合もある。
尚、空気量の制御は、酸素濃度制御器と、混合ガスＡ2の流量検出器（図示省略）を用いた流量制御器（図示省略）の両方により制御する方式とするのが望ましい。
【００３８】
混合ガスＡ2の温度２５０℃〜３５０℃としたのは、ガスを安価な鋼板性のダクトで導く事ができる温度から選定したものである。３５０℃以上ではダクトやファンが特殊耐熱鋼となり、高価となる。
【００３９】
また、前記混合ガスＡ2の酸素濃度１３〜１８％は、ごみ焼却炉２０の運転上必要とされる二次燃焼空気比と混合ガスＡ2の流量とから選定されたものであり、酸素濃度１３％以下になれば混合ガスＡ2の流量が不足となって十分な２次燃焼室２０ａ内の攪拌混合効果が得られないうえ、必要とする二次燃焼空気比が得られない。逆に、酸素濃度が１８％以上になると、２次燃焼空気比が大きくなり過ぎてごみ焼却炉２０の運転に悪影響が出るうえ、２次燃焼用空気としての混合ガスＡ2の量（実ガス量）が大きくなり過ぎて焼却炉排ガスＧ1の増加を招き、熱回収率の低下やガス浄化装置のことになるからである。
【００４０】
尚、前記水噴射装置１１と空気噴射装置１２の取付位置は上・下流側に入れ替わって良いことは勿論であり、また、水噴射装置１１から噴出した水Ｗの一部は後述する集塵機１３の冷却用に用いられる。
【００４１】
前記集塵機１３は、溶融炉排ガスＧ2内の粉塵や酸性ガス処理剤の混合により形成された反応生成物等を除去して、２次燃焼用空気として２次燃焼室２０ａへ噴出する混合ガスＡ2を清浄化するものであり、ここでは所謂ホットサイクロンが使用されている。
【００４２】
また、前記２次燃焼空気供給用送風機Ｆ2には誘引送風機が使用されており、溶融室７内に設けた圧力検出器１４ａの検出信号により炉内圧力制御器１４を介して送風機Ｆ２の運転制御を行うことにより、所定の溶融室内圧力Ｐｒを設定値に保持するようにしている。
【００４３】
尚、図１に於いて、Ｉは燃焼残渣処理装置であり、磁選器３４、篩３５、破砕機３６等から形成されている。
また、Ｈは焼却炉排ガスＧ1の浄化処理装置であり、減温塔３２、バグフィルタ２２、２３等により形成されている。
更に、図１に於いて３３は焼却炉排ガスＧ1の誘引通風機、３１は煙突、Ｐは都市ごみ、Ｄは被溶融物、Ｃ1は主灰（焼却残渣）、Ｃ2は飛灰、Ｃ3は溶融炉排ガスダクトである。
【００４４】
次に、本発明に係るごみ焼却溶融装置１の作動について説明する。
ごみ焼却炉２０内へ供給された都市ごみ等Ｐは、ストーカ上で１次燃焼用空気Ａ1の供給により乾燥、燃焼、後燃焼され、灰出し口から燃焼残渣処理装置Ｉへ排出され、所定寸法に整えられたうえ灰溶融炉２４のホッパ６ｂ内へ搬入される。
また、ごみ焼却炉の一次燃焼室内で発生した一次燃焼ガスは、２次燃焼室２０ａ内へ流入し、ここで２次燃焼用空気として供給された混合ガスＡ2により十分に攪拌混合されつつ、２次燃焼される。
【００４５】
また、下流側部分へ３次空気燃焼用空気Ａ3が供給されることにより、可燃物は２次燃焼室２０ａ内で完全に燃焼され、燃焼炉排ガスＧ1は排ガスボイラ２１を通して外部へ排出されて行く。更に、燃焼炉排ガスＧ1の浄化処理装置Ｈ及び集塵機１３で回収された飛灰Ｃ2や脱塩残渣Ｃ3は、主灰Ｃ1と同様に溶融炉２４のホッパ６ｂ内へ供給されて行く。
【００４６】
溶融炉２４では、プッシャ６ａによりホッパ６ｂにより炉底上へ繰り出された被溶融物Ｄがバーナ加熱によって溶融され、前述の通り溶融スラグＥがスラグタップ８から下方へ流下する。
また、溶融室７内で発生した溶融炉排ガスＧ2はスラグタップ８、溶融スラグ通路９を通して２次燃焼用空気供給通路４内へ吸引され、ここで酸性ガス処理剤Ｑの噴射混合による酸性ガス処理、空気及び水の噴射混合による温度及び酸素濃度調整並びに集塵機１３による浄化処理を受けた後、混合ガスＡ2が２次燃焼用空気として２次燃焼用空気供給口２から２次燃焼室２０ａ内へ噴出される。
【００４７】
尚、前記図１においては、混合ガスＡ2と三次燃焼用空気Ａ3の供給によりごみ焼却炉の２次燃焼室２０ａ内で所謂多段燃焼を行うようにしているが、空気Ａの噴射量を増加して混合ガスＡ2の供給量を増し、３次燃焼用空気Ａ3の供給を停止することも可能である。
また、逆に、灰溶融炉２４等が故障の場合には、３次燃焼用空気Ａ3の供給量を増し、当該３次燃焼用空気Ａ3の供給のみでごみ焼却炉２０を運転することも可能である。
更に、３次燃焼用空気供給口３の取付高さは、２次燃焼用空気噴出口２の取付高さとほぼ同一の高さ位置としてもよいことは勿論である。
【００４８】
加えて、図１の実施形態においては、酸性ガス処理剤Ｑを溶融炉排ガスＧ2内へ混合すると共に、集塵機１３により溶融炉排ガスＧ2の除塵を行うようにしているが、被溶融物Ｄ内の硫黄や塩素等の腐食成分が少なくて、溶融炉排ガスＧ2内の酸性ガスが少ない場合には、上記酸性ガス処理剤Ｑの混合や集塵機１３の設置を止めてもよいことは勿論である。
【実施例１】
【００４９】
ごみ処理容量が３００Ｔ／日のストーカ式ごみ焼却炉へ一般的な都市ごみ（発熱量２，０００ｋｃａｌ／ｋｇ）を連続的に１２．５Ｔ／Ｈｒの割合で供給し、１次空気比１．５、２次空気比０．３、３次空気比０．１５、総空気比１．９５の条件下（１次燃焼空気供給量Ａ1＝４５，０００ＮＭ3／Ｈｒ、２次燃焼用空気（混合ガスＡ2）供給量Ａ2＝１５，０００ＮＭ3／Ｈｒ、３次燃焼用空気供給量Ａ3＝４，５００ＮＭ3／Ｈｒ）で連続焼却した。
また、この時の主灰の発生量は約１，０００ｋｇ／Ｈｒ、飛灰の発生量は約１５０ｋｇ／Ｈｒであった。これらの主灰及び飛灰を、処理容量が６０Ｔ／日の表面溶融式溶融炉（４面式、バーナ容量１５０ｌ／Ｈｒ×４基）でもって２，５００ｋｇ／Ｈｒの割合で溶融処理し、水砕化スラグ化した。
【００５０】
この時の溶融炉排ガスＧ2の発生量は約７，０００ＮＭ3／Ｈであり、その温度は約１，０００℃であった。
また、当該溶融炉排ガスＧ2のほぼ全量を２次燃焼空気供給路４内へ吸引すると共に、これに水（２０℃）を１Ｔ／Ｈｒ及び空気（２０℃）を１００００ＮＭ3／Ｈｒの割合で噴射し、温度約３００℃、酸素濃度約１５％の混合ガスＡ2を前記約１５，０００ＮＭ3／Ｈｒの割合で発生させ、これを２次燃焼用空気噴出口２から２次燃焼室２０ａ内へ供給した。
【００５１】
また、上記とほぼ同じ条件下で、前記図２に示した従来システムを運転し、溶融炉排ガスの熱回収率や設置面積、焼却炉排ガスの組成等を本発明に係るごみ焼却炉溶融装置の場合の値と対比した。
【００５２】
表１は、前記試験結果を示すものであり、本願発明のごみ焼却溶融装置の優れた性能が実証されている。
【００５３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、ごみ焼却炉と溶融炉との組合せシステム全般に適用可能なものであり、例えばごみ焼却炉は流動層式のものであってもよく、また、被焼却物の種類は如何なるものであってもよい。
同様に、溶融炉は電気溶融炉であってもよく、被溶融物の種類は如何なるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例に係るごみ焼却溶融装置の系統図である
【図２】従前のごみ焼却溶融システムの系統図である。
【図３】従前のごみ焼却溶融システムの他の例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００５６】
Ｇ1は溶融炉排ガス
Ｇ2は溶融炉排ガス
Ｃ1は焼却残渣
Ｃ2は飛灰
Ｃ3は媒塵
Ｐは被焼却物（ごみ）
Ｄは被溶融物
Ｅは溶融スラグ
Ｓは水砕スラグ
Ａ1は１次燃焼用空気
Ａ2は混合ガス（２次燃焼用空気）
Ａ3は３次燃焼用空気
Ｗは水
Ａは空気
Ｆ1は１次燃焼空気供給用送風機
Ｆ2は２次燃焼空気供給用送風機
Ａ3は３次燃焼空気供給用送風機
Ｈは焼却炉排ガスの浄化処理装置
Ｉは焼却残渣Ｃ1の処理装置
Ｑは酸性ガス処理剤
Ｐｒは溶融室の内圧
１はごみ焼却溶融装置
２は２次焼却用空気供給口
３は３次燃焼用空気供給通路
４は２次燃焼用空気供給通路
５は酸素濃度制御器
５ａは酸素濃度検出器
６は溶融炉本体
６ａはプッシャ
６ｂはホッパ
７は溶融室
８はスラグタップ
９は溶融スラグ通路
１０は酸性ガス処理剤供給装置
１１は水噴射装置
１２は空気噴射装置
１３は集塵機
１４は溶融炉内圧力制御装置
１４ａは圧力検出器
１５ａは混合ガスの温度制御器
１５ａは温度検出器
２０はごみ焼却炉
２０ａは２次燃焼室
２１は排熱ボイラ
２２はバグフィルタ
２３はバグフィルタ
２４は灰溶融炉
２４ａはバーナ
２５はスラグ槽
３１は煙突
３２は減温塔
３３は誘引通風機
３４は磁選機
３５は篩（ふるい）
３６は破砕機
４０はスラグ水槽
４０ａはスラグコンベア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ等の焼却溶融処理に利用されるものであり、焼却溶融炉の排ガス環境負荷の低減と焼却溶融炉の排ガス熱回収率の向上を同時に達成できると共に、焼却溶融炉の設備費及び運転費の大幅な削減を可能としたごみ焼却溶融システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ごみ焼却炉に灰溶融炉を併設し、焼却残滓の減量やスラグからの有害物質の溶出防止及びスラグの再利用等を可能にしたごみ焼却溶融システムが利用に供されている。
【０００３】
図２はその標準的な一例を示すものであり、ストーカ式ごみ焼却炉２０から排出された焼却残渣Ｃ1やバグフィルタ２２、２３等からの飛灰Ｃ2等を表面燃焼式溶融炉２４へ供給し、ここで化石燃料を用いたバーナ２４ａの燃焼熱により被溶融物Ｄを溶融すると共に、溶融スラグＥを水冷することにより水砕スラグＳとしてスラグ槽２５へ回収する。
【０００４】
また、灰溶融炉２４内で発生した溶融炉排ガスＧ2は２次燃焼室２６、空気予熱器２７、ガス冷却室２８、バグフィルタ２９を通して熱回収や浄化処理をした後、誘引通風機３０から煙穴３１を介して大気中へ放散される。
尚、図２において、２１は排熱ボイラ、３２は焼却炉排ガスＧ1の減温塔、３３は誘引通風機、３４は磁選器、３５は篩、３６は破砕機、３７は主灰槽、３８・３９は飛灰槽、４０はスラグ水槽、４０ａはスラグコンベア、Ｃ2、Ｃ3は飛灰である。
【０００５】
上記図２のごみ焼却溶融システムは、焼却残渣Ｃ1や飛灰Ｃ2の減量及びスラグ化を効率よく行うことができ、優れた実用的効用を奏するものである。
しかし、当該ごみ焼却溶融システムでは、ストーカ式ごみ焼却炉２０からの焼却炉排ガスＧ1の浄化処理装置に加えて、溶融炉排ガスＧ2の熱回収装置や浄化処理装置を別途に必要とする。そのため、設備費やランニングコストが嵩むうえ、より広い設置面積を必要とする等の問題がある。
【０００６】
また、灰溶融炉２４からの溶融炉排ガスＧ2は、焼却炉排ガスＧ1に比較してガス流量が相対的に少量である。そのため、ボイラ等の設置が困難となり、これに替えて空気予熱器２７等による熱回収が多く行われている。その結果、溶融炉排ガスＧ2の熱回収率が一般的に低いと云う難点がある。
【０００７】
一方、上述の如き問題を解決するため、図３に示すように、電気溶融炉２４ｂからの溶融炉排ガスＧ2を水冷式ダクト４１、水冷式集塵器４２を通して冷却、除塵したあと、当該溶融炉排ガスＧ2を誘引通風機３０ｂからガス通路４４を通して２次燃焼空気ダクト４３へ供給又は２次燃焼室２０ａ内へ直接供給することにより、溶融炉排ガスＧ2内のＣＯ等をごみ焼却炉２０の２次燃焼室２０ａ内で燃焼させると共に、還元性ガスである溶融炉排ガスＧ2のリバーニング効果を利用して焼却炉排ガスＧ1のＮＯｘの低減等を図るようにしたごみ焼却溶融システムが提案されている。
【０００８】
上記図３のごみ焼却溶融システムは溶融炉排ガスＧ2のガス浄化処理設備を別途に設ける必要がないうえ、溶融炉排ガスＧ2の熱エネルギをごみ焼却炉２０の排熱ボイラ２１等で回収することができ、設備費や熱回収率等の点で相当の改善が可能となる。
【０００９】
しかし、前記図３のごみ焼却溶融システムにも解決すべき多くの問題が残されている。例えば、イ．高温の溶融炉排ガスＧ2の冷却や除塵に水冷式ダクト４１や水冷式集塵器４２を必要とするため、設備費が嵩むうえ保守等にも手数がかかること、ロ．電気溶融炉２４ｂの溶融炉排ガスＧ2はＯ2含有量が一般に０．１％未満であるため、これを２次燃焼空気ダクト４３又は２次燃焼室２０ａ内へ供給しても、２次燃焼空気供給装置（図示省略）から供給する２次燃焼空気Ａ2の減少を図ることが出来ないこと、ハ．溶融炉排ガスＧ2の流量が一般的に少ないため、これを２次燃焼室２０ａ内へ供給しても高い２次燃焼室２０ａ内の攪拌混合効果が得られないこと等の難点がある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−８９８１３号公報
【特許文献２】特開２０００−３２０８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従前のこの種ごみ焼却溶融システムにおける上述の如き問題、即ちイ．高温の溶融炉排ガスＧ2の冷却設備費や運転費が嵩むこと、ロ．溶融炉排ガスＧ2自体のＯ2濃度が極めて低いため、溶融炉排ガスＧ2を２次燃焼室２０ａ内へ供給しても２次燃焼空気Ａ2の供給量を削減することができないこと、ハ．溶融炉排ガスＧ2の流量が少ないため、高い一次燃焼ガス（又は、２次燃焼室２ａ内）の攪拌混合効果が得られないこと等の問題を解決せんとするものであり、ごみ焼却溶融炉の排ガス環境負荷の低減及び排ガス熱回収率の向上並びに設備費等の大幅な削減を可能としたごみ焼却溶融方法と、これに用いるごみ焼却溶融装置を提供することを発明の目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記発明の目的を達成するため、本願請求項１の発明は、２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からのごみ焼却残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉を備えたごみ焼却溶融装置を用いたごみ焼却溶融方法において、前記飛灰溶融炉からの溶融炉排ガス内へ水及び空気を噴射して溶融炉排ガスを所定の温度及び酸素濃度の混合ガスに調整し、当該所定の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給することを発明の基本構成とするものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、空気及び水の噴射混合により、溶融炉排ガスを温度が２００℃〜３５０℃、酸素濃度が１３％〜１８％の混合ガスにするようにしたものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、空気及び水を噴射する前の溶融炉排ガス内へ酸性ガス処理剤を吹き込み、酸性ガス処理をした溶融炉排ガス内へ空気及び水を噴射するようにしたものである。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかにおいて、溶融炉からの溶融炉排ガスの全量を２次燃焼用空気として利用するようにしたものである。
【００１６】
請求項５の発明は、上流側に２次燃焼空気供給口を、また下流側に３次燃焼空気供給口を有する２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からの燃焼残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉と、灰溶融炉からの溶融炉排ガスを前記ごみ焼却炉の２次燃焼空気供給口へ２次燃焼用空気として供給する２次燃焼空気供給通路と、２次燃焼空気供給通路の上流側に設けられ、２次燃焼空気供給通路内へ空気を供給する空気噴射装置及び水を供給する水噴射装置と、２次燃焼用空気供給通路の下流側に設けた溶融炉排ガスを誘引する誘引送風機とから構成され、溶融炉ガスに空気及び水を噴射して所望の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給することを発明の基本構成とするものである。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、ごみ焼却炉をストーカ式ごみ焼却炉とすると共に灰溶融炉を表面溶融式灰溶融炉とし、且つ溶融炉排ガスを溶融炉底のスラグタップとスラグピットとの間を連通する溶融スラグ通路から誘引する構成としたものである。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項５又は請求項６の発明において、空気及び水の噴射により温度を２００℃〜３５０℃及び酸素濃度を１３％〜１８％に調整した混合ガスを２次燃焼空気として供給するようにしたものである。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項５乃至請求項７の何れかにおいて、溶融炉の溶融室内の圧力を圧力検出器により検知し、当該圧力検出値により制御装置を介して２次燃焼空気供給通路の誘引送風機の作動を制御することにより、溶融室内の炉圧を調整するようにしたものである。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項５乃至請求項８の何れかにおいて、空気噴射装置及び水噴射装置の下流側に集塵機を設けると共に、その上流側の溶融炉排ガス内へ所定量の酸性ガス処理剤を吹き込み、酸性ガス処理した溶融炉排ガス内へ空気及び水を噴射するようにしたものである。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項５乃至請求項９の発明において、３次燃焼空気供給口から３次燃焼空気を供給し、２次燃焼室内で可燃物を多段燃焼させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明においては、溶融炉排ガスＧ2に水及び空気を噴射して所定の温度（２００℃〜３５０℃）及び酸素濃度（１３〜１８％）に調整した混合ガスを２次燃焼用空気として２次燃焼室の上流側部分へ供給するようにしている。
また、２次燃焼室内へ供給される前記溶融炉排ガスと空気と水との混合ガスの量は、通常の空気を２次燃焼用空気とする場合の２倍以上となる。
【００２３】
その結果、２次燃焼室へ２次燃焼用空気として供給した混合ガスによる２次燃焼室内の攪拌混合効果が大幅に高まり、焼却炉排ガスの大幅なＣＯ抑制が可能となる。
【００２４】
また、少量の通常空気による三次燃焼と組み合せた多段燃焼を行うことにより、燃焼炉排ガスのＮＯｘ抑制が可能となる。
【００２５】
更に、２次燃焼空気である混合ガス供給用の誘引送風機を制御することにより、灰溶融炉の炉圧の制御を行うことができると共に、溶融炉排ガスをごみ焼却炉の２次燃焼用空気に活用することにより、溶融炉排ガス用の熱回収装置や浄化処理装置が不要となり、ごみ焼却溶融システムのコンパクト化及び設備コストの引下げが可能となる。
【００２６】
加えて、溶融炉排ガスの全量をごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給するため、溶融炉排ガスの有する熱エネルギの殆どがごみ焼却炉の排熱ボイラ等によって回収されることになり、従前の空気予熱器等による熱回収の場合に比較して熱回収率が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を実施したごみ焼却溶融装置１の系統図であり、前記図２及び図３の系統図に於いて示した部位及び部材と同一の対象には、これと同じ参照番号が付されている。
【００２８】
図１を参照して、ごみ焼却溶融装置１は、ごみ焼却炉２０と灰溶融炉２４とを主体として形成されており、これに焼却炉排ガスＧ1の浄化処理装置Ｈ、ごみ焼却残滓Ｃ1の処理装置Ｉ、灰溶融炉２４のスラグ水槽４０等の付帯設備が具備されている。
【００２９】
前記ごみ焼却炉２０には、公知の排熱ボイラ２１を備えたストーカ式ごみ焼却炉が使用されており、その２次燃焼室２０ａには２次燃焼用空気供給口２及び３次燃焼用空気供給口３が設けられている。
また、ごみ焼却炉２０のストーカ（図示省略）の下方へは１次燃焼空気供給用送風機Ｆ1により所定量の１次燃焼空気Ａ1が供給されている。
更に、前記２次燃焼用空気供給口２へは、２次燃焼空気供給通路４を通して後述する混合ガスＡ2が２次燃焼用空気として、また３次燃焼用空気供給口３へは送風機Ｆ3により所定量の３次燃焼用空気Ａ3が供給されている。当該３次燃焼用空気Ａ3の送風機Ｆ3は、２次燃焼室２０ａの焼却炉排ガス出口近傍に設けた酸素濃度検出器５ａの検出値により制御装置５を介して運転制御されており、焼却炉排ガスＧ1内の酸素濃度は設定値（約５〜１０％）に保持されている。
【００３０】
尚、ストーカ式ごみ焼却炉そのものは公知であるため、ここではその具体的な説明は省略する。
【００３１】
前記灰溶融炉２４には表面溶融式灰溶融炉が使用されており、溶融炉本体６の天井部にバーナ装置２４ａが設けられており、プッシャ６ａによりホッパ６ｂ内の被溶融物Ｄが順に炉底上へ繰り出され、バーナ熱により加熱溶融される。
また、溶融スラグＥは炉底に設けたスラグタップ８から溶融スラグ通路９を通してスラグピット１０内へ落下し、水砕スラグＳとしてスラグコンベア４０ａを介してスラグ槽２５内へ回収される。
【００３２】
また、溶融炉本体６の内部空間（溶融室７）内で発生した溶融炉ガスＧ2は、スラグタップ８を通して炉底とスラグ槽４０との間を連通する溶融スラグ通路９内へ流入し、後述する２次燃焼空気通路４を通してごみ焼却炉の２次燃焼室２０ａ内へ誘引される。
尚、表面溶融式灰溶融炉そのものは公知であるため、ここではその具体的な説明は省略する。
【００３３】
前記灰溶融炉の溶融スラグ通路９とごみ焼却炉２０の２次燃焼用空気供給口２とは、２次燃焼用空気供給通路４を介して連通されており、且つ当該２次燃焼用空気供給通路４には、ガス上流側（即ち溶融スラグ通路９側）から順に酸性ガス処理剤供給装置１０と水噴射装置１１と空気噴射装置１２と集塵機（ホットサイクロン）１３と２次燃焼用空気供給送風機Ｆ2とが夫々設けられている。
【００３４】
即ち、前記酸性ガス処理剤供給装置１０からは、溶融炉排ガスＧ2内へ適宜量の酸性ガス処理剤（例えばＣａＯ粉末）Ｑが空気と共に噴射され、攪拌混合される。当該酸性ガス処理剤Ｑの攪拌混合により、溶融炉排ガスＧ2内の酸性ガスが処理剤Ｑと反応し、反応発生物内に酸性ガス成分が固定されることにより、排ガスＧ2内の酸性ガスが除去される。
【００３５】
また、溶融炉排ガスＧ2内へは、引き続き適宜量の水Ｗ及び冷空気Ａが水噴射装置１１及び空気噴射装置１２から噴射混合され、これによって溶融炉排ガスＧ2と水と空気とが混合され、２次燃焼用空気となる混合ガスＡ2が形成される。
【００３６】
前記溶融炉排ガスＧ2内への水Ｗ及び空気Ａの供給量は、混合ガスＡ2の温度が２５０〜３５０℃、酸素濃度が１３〜１８％となるように制御されている。
具体的には、２次燃焼空気供給送風機Ｆ2の上流側に温度検出器１５ａが設けられており、当該温度検出器１５ａの検出信号により温度制御器１５を介して水噴射量及び空気噴射量が調整されてる。
【００３７】
また、開示されていないが、温度検出器１５ａ近傍には酸素濃度検出器が設けられており、当該酸素濃度検出器の検知信号により、酸素濃度制御器（図示省略）を介して空気噴射装置１２からの空気供給量を制御する場合もある。
尚、空気量の制御は、酸素濃度制御器と、混合ガスＡ2の流量検出器（図示省略）を用いた流量制御器（図示省略）の両方により制御する方式とするのが望ましい。
【００３８】
混合ガスＡ2の温度２５０℃〜３５０℃としたのは、ガスを安価な鋼板性のダクトで導く事ができる温度から選定したものである。３５０℃以上ではダクトやファンが特殊耐熱鋼となり、高価となる。
【００３９】
また、前記混合ガスＡ2の酸素濃度１３〜１８％は、ごみ焼却炉２０の運転上必要とされる二次燃焼空気比と混合ガスＡ2の流量とから選定されたものであり、酸素濃度１３％以下になれば混合ガスＡ2の流量が不足となって十分な２次燃焼室２０ａ内の攪拌混合効果が得られないうえ、必要とする二次燃焼空気比が得られない。逆に、酸素濃度が１８％以上になると、２次燃焼空気比が大きくなり過ぎてごみ焼却炉２０の運転に悪影響が出るうえ、２次燃焼用空気としての混合ガスＡ2の量（実ガス量）が大きくなり過ぎて焼却炉排ガスＧ1の増加を招き、熱回収率の低下やガス浄化装置のことになるからである。
【００４０】
尚、前記水噴射装置１１と空気噴射装置１２の取付位置は上・下流側に入れ替わって良いことは勿論であり、また、水噴射装置１１から噴出した水Ｗの一部は後述する集塵機１３の冷却用に用いられる。
【００４１】
前記集塵機１３は、溶融炉排ガスＧ2内の粉塵や酸性ガス処理剤の混合により形成された反応生成物等を除去して、２次燃焼用空気として２次燃焼室２０ａへ噴出する混合ガスＡ2を清浄化するものであり、ここでは所謂ホットサイクロンが使用されている。
【００４２】
また、前記２次燃焼空気供給用送風機Ｆ2には誘引送風機が使用されており、溶融室７内に設けた圧力検出器１４ａの検出信号により炉内圧力制御器１４を介して送風機Ｆ２の運転制御を行うことにより、所定の溶融室内圧力Ｐｒを設定値に保持するようにしている。
【００４３】
尚、図１に於いて、Ｉは燃焼残渣処理装置であり、磁選器３４、篩３５、破砕機３６等から形成されている。
また、Ｈは焼却炉排ガスＧ1の浄化処理装置であり、減温塔３２、バグフィルタ２２、２３等により形成されている。
更に、図１に於いて３３は焼却炉排ガスＧ1の誘引通風機、３１は煙突、Ｐは都市ごみ、Ｄは被溶融物、Ｃ1は主灰（焼却残渣）、Ｃ2は飛灰、Ｃ3は溶融炉排ガスダクトである。
【００４４】
次に、本発明に係るごみ焼却溶融装置１の作動について説明する。
ごみ焼却炉２０内へ供給された都市ごみ等Ｐは、ストーカ上で１次燃焼用空気Ａ1の供給により乾燥、燃焼、後燃焼され、灰出し口から燃焼残渣処理装置Ｉへ排出され、所定寸法に整えられたうえ灰溶融炉２４のホッパ６ｂ内へ搬入される。
また、ごみ焼却炉の一次燃焼室内で発生した一次燃焼ガスは、２次燃焼室２０ａ内へ流入し、ここで２次燃焼用空気として供給された混合ガスＡ2により十分に攪拌混合されつつ、２次燃焼される。
【００４５】
また、下流側部分へ３次空気燃焼用空気Ａ3が供給されることにより、可燃物は２次燃焼室２０ａ内で完全に燃焼され、燃焼炉排ガスＧ1は排ガスボイラ２１を通して外部へ排出されて行く。更に、燃焼炉排ガスＧ1の浄化処理装置Ｈ及び集塵機１３で回収された飛灰Ｃ2や脱塩残渣Ｃ3は、主灰Ｃ1と同様に溶融炉２４のホッパ６ｂ内へ供給されて行く。
【００４６】
溶融炉２４では、プッシャ６ａによりホッパ６ｂにより炉底上へ繰り出された被溶融物Ｄがバーナ加熱によって溶融され、前述の通り溶融スラグＥがスラグタップ８から下方へ流下する。
また、溶融室７内で発生した溶融炉排ガスＧ2はスラグタップ８、溶融スラグ通路９を通して２次燃焼用空気供給通路４内へ吸引され、ここで酸性ガス処理剤Ｑの噴射混合による酸性ガス処理、空気及び水の噴射混合による温度及び酸素濃度調整並びに集塵機１３による浄化処理を受けた後、混合ガスＡ2が２次燃焼用空気として２次燃焼用空気供給口２から２次燃焼室２０ａ内へ噴出される。
【００４７】
尚、前記図１においては、混合ガスＡ2と三次燃焼用空気Ａ3の供給によりごみ焼却炉の２次燃焼室２０ａ内で所謂多段燃焼を行うようにしているが、空気Ａの噴射量を増加して混合ガスＡ2の供給量を増し、３次燃焼用空気Ａ3の供給を停止することも可能である。
また、逆に、灰溶融炉２４等が故障の場合には、３次燃焼用空気Ａ3の供給量を増し、当該３次燃焼用空気Ａ3の供給のみでごみ焼却炉２０を運転することも可能である。
更に、３次燃焼用空気供給口３の取付高さは、２次燃焼用空気噴出口２の取付高さとほぼ同一の高さ位置としてもよいことは勿論である。
【００４８】
加えて、図１の実施形態においては、酸性ガス処理剤Ｑを溶融炉排ガスＧ2内へ混合すると共に、集塵機１３により溶融炉排ガスＧ2の除塵を行うようにしているが、被溶融物Ｄ内の硫黄や塩素等の腐食成分が少なくて、溶融炉排ガスＧ2内の酸性ガスが少ない場合には、上記酸性ガス処理剤Ｑの混合や集塵機１３の設置を止めてもよいことは勿論である。
【実施例１】
【００４９】
ごみ処理容量が３００Ｔ／日のストーカ式ごみ焼却炉へ一般的な都市ごみ（発熱量２，０００ｋｃａｌ／ｋｇ）を連続的に１２．５Ｔ／Ｈｒの割合で供給し、１次空気比１．５、２次空気比０．３、３次空気比０．１５、総空気比１．９５の条件下（１次燃焼空気供給量Ａ1＝４５，０００ＮＭ3／Ｈｒ、２次燃焼用空気（混合ガスＡ2）供給量Ａ2＝１５，０００ＮＭ3／Ｈｒ、３次燃焼用空気供給量Ａ3＝４，５００ＮＭ3／Ｈｒ）で連続焼却した。
また、この時の主灰の発生量は約１，０００ｋｇ／Ｈｒ、飛灰の発生量は約１５０ｋｇ／Ｈｒであった。これらの主灰及び飛灰を、処理容量が６０Ｔ／日の表面溶融式溶融炉（４面式、バーナ容量１５０ｌ／Ｈｒ×４基）でもって２，５００ｋｇ／Ｈｒの割合で溶融処理し、水砕化スラグ化した。
【００５０】
この時の溶融炉排ガスＧ2の発生量は約７，０００ＮＭ3／Ｈであり、その温度は約１，０００℃であった。
また、当該溶融炉排ガスＧ2のほぼ全量を２次燃焼空気供給路４内へ吸引すると共に、これに水（２０℃）を１Ｔ／Ｈｒ及び空気（２０℃）を１００００ＮＭ3／Ｈｒの割合で噴射し、温度約３００℃、酸素濃度約１５％の混合ガスＡ2を前記約１５，０００ＮＭ3／Ｈｒの割合で発生させ、これを２次燃焼用空気噴出口２から２次燃焼室２０ａ内へ供給した。
【００５１】
また、上記とほぼ同じ条件下で、前記図２に示した従来システムを運転し、溶融炉排ガスの熱回収率や設置面積、焼却炉排ガスの組成等を本発明に係るごみ焼却炉溶融装置の場合の値と対比した。
【００５２】
表１は、前記試験結果を示すものであり、本願発明のごみ焼却溶融装置の優れた性能が実証されている。
【００５３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、ごみ焼却炉と溶融炉との組合せシステム全般に適用可能なものであり、例えばごみ焼却炉は流動層式のものであってもよく、また、被焼却物の種類は如何なるものであってもよい。
同様に、溶融炉は電気溶融炉であってもよく、被溶融物の種類は如何なるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例に係るごみ焼却溶融装置の系統図である
【図２】従前のごみ焼却溶融システムの系統図である。
【図３】従前のごみ焼却溶融システムの他の例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００５６】
Ｇ1は溶融炉排ガス
Ｇ2は溶融炉排ガス
Ｃ1は焼却残渣
Ｃ2は飛灰
Ｃ3は媒塵
Ｐは被焼却物（ごみ）
Ｄは被溶融物
Ｅは溶融スラグ
Ｓは水砕スラグ
Ａ1は１次燃焼用空気
Ａ2は混合ガス（２次燃焼用空気）
Ａ3は３次燃焼用空気
Ｗは水
Ａは空気
Ｆ1は１次燃焼空気供給用送風機
Ｆ2は２次燃焼空気供給用送風機
Ａ3は３次燃焼空気供給用送風機
Ｈは焼却炉排ガスの浄化処理装置
Ｉは焼却残渣Ｃ1の処理装置
Ｑは酸性ガス処理剤
Ｐｒは溶融室の内圧
１はごみ焼却溶融装置
２は２次焼却用空気供給口
３は３次燃焼用空気供給通路
４は２次燃焼用空気供給通路
５は酸素濃度制御器
５ａは酸素濃度検出器
６は溶融炉本体
６ａはプッシャ
６ｂはホッパ
７は溶融室
８はスラグタップ
９は溶融スラグ通路
１０は酸性ガス処理剤供給装置
１１は水噴射装置
１２は空気噴射装置
１３は集塵機
１４は溶融炉内圧力制御装置
１４ａは圧力検出器
１５ａは混合ガスの温度制御器
１５ａは温度検出器
２０はごみ焼却炉
２０ａは２次燃焼室
２１は排熱ボイラ
２２はバグフィルタ
２３はバグフィルタ
２４は灰溶融炉
２４ａはバーナ
２５はスラグ槽
３１は煙突
３２は減温塔
３３は誘引通風機
３４は磁選機
３５は篩（ふるい）
３６は破砕機
４０はスラグ水槽
４０ａはスラグコンベア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からのごみ焼却残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉を備えたごみ焼却溶融装置を用いたごみ焼却溶融方法において、前記飛灰溶融炉からの溶融炉排ガス内へ水及び空気を噴射して溶融炉排ガスを所定の温度及び酸素濃度の混合ガスに調整し、当該所定の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給する構成としたことを特徴とするごみ焼却溶融方法。
【請求項２】
空気及び水の噴射混合により、溶融炉排ガスを温度が２００℃〜３５０℃、酸素濃度が１３％〜１８％の混合ガスにするようにした請求項１に記載のごみ焼却溶融方法。
【請求項３】
空気及び水を噴射する前の溶融炉排ガス内へ酸性ガス処理剤を吹き込み、酸性ガス処理をした溶融炉排ガス内へ空気及び水を噴射するようにした請求項１又は請求項２に記載のごみ焼却溶融方法。
【請求項４】
溶融炉からの溶融炉排ガスの全量を２次燃焼用空気として利用する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のごみ焼却溶融方法。
【請求項５】
上流側に２次燃焼空気供給口を、また下流側に３次燃焼空気供給口を有する２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からの燃焼残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉と、灰溶融炉からの溶融炉排ガスを前記ごみ焼却炉の２次燃焼空気供給口へ２次燃焼用空気として供給する２次燃焼空気供給通路と、２次燃焼空気供給通路の上流側に設けられ、２次燃焼空気供給通路内へ空気を供給する空気噴射装置及び水を供給する水噴射装置と、２次燃焼用空気供給通路の下流側に設けた溶融炉排ガスを誘引する誘引送風機とから構成され、溶融炉ガスに空気及び水を噴射して所望の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給する構成としたことを特徴とするごみ焼却溶融装置。
【請求項６】
ごみ焼却炉をストーカ式ごみ焼却炉とすると共に灰溶融炉を表面溶融式灰溶融炉とし、且つ溶融炉排ガスを溶融炉底のスラグタップとスラグピットとの間を連通する溶融スラグ通路から誘引する構成とした請求項５に記載のごみ焼却溶融装置。
【請求項７】
空気及び水の噴射により温度を２００℃〜３５０℃及び酸素濃度を１３％〜１８％に調整した混合ガスを２次燃焼空気として供給するようにした請求項５又は請求項６に記載のごみ焼却溶融装置。
【請求項８】
溶融炉の溶融室内の圧力を圧力検出器により検知し、当該圧力検出値により制御装置を介して２次燃焼空気供給通路の誘引送風機の作動を制御することにより、溶融室内の炉圧を調整するようにした請求項５、請求項６又は請求項７に記載のごみ焼却溶融装置。
【請求項９】
空気噴射装置及び水噴射装置の下流側に集塵機を設けると共に、その上流側の溶融炉排ガス内へ所定量の酸性ガス処理剤を吹き込み、酸性ガス処理した溶融炉排ガス内へ空気及び水を噴射するようにした請求項５、請求項６、請求項７又は請求項８に記載のごみ焼却溶融装置。
【請求項１０】
３次燃焼空気供給口から３次燃焼空気を供給し、２次燃焼室内で可燃物を多段燃焼させるようにした請求項５、請求項６、請求項７、請求項８又は請求項９に記載のごみ焼却溶融装置。
【請求項１】
２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からのごみ焼却残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉を備えたごみ焼却溶融装置を用いたごみ焼却溶融方法において、前記飛灰溶融炉からの溶融炉排ガス内へ水及び空気を噴射して溶融炉排ガスを所定の温度及び酸素濃度の混合ガスに調整し、当該所定の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給する構成としたことを特徴とするごみ焼却溶融方法。
【請求項２】
空気及び水の噴射混合により、溶融炉排ガスを温度が２００℃〜３５０℃、酸素濃度が１３％〜１８％の混合ガスにするようにした請求項１に記載のごみ焼却溶融方法。
【請求項３】
空気及び水を噴射する前の溶融炉排ガス内へ酸性ガス処理剤を吹き込み、酸性ガス処理をした溶融炉排ガス内へ空気及び水を噴射するようにした請求項１又は請求項２に記載のごみ焼却溶融方法。
【請求項４】
溶融炉からの溶融炉排ガスの全量を２次燃焼用空気として利用する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のごみ焼却溶融方法。
【請求項５】
上流側に２次燃焼空気供給口を、また下流側に３次燃焼空気供給口を有する２次燃焼室を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉からの燃焼残渣及び飛灰を溶融する灰溶融炉と、灰溶融炉からの溶融炉排ガスを前記ごみ焼却炉の２次燃焼空気供給口へ２次燃焼用空気として供給する２次燃焼空気供給通路と、２次燃焼空気供給通路の上流側に設けられ、２次燃焼空気供給通路内へ空気を供給する空気噴射装置及び水を供給する水噴射装置と、２次燃焼用空気供給通路の下流側に設けた溶融炉排ガスを誘引する誘引送風機とから構成され、溶融炉ガスに空気及び水を噴射して所望の温度及び酸素濃度に調整した混合ガスを２次燃焼用空気としてごみ焼却炉の２次燃焼室内へ供給する構成としたことを特徴とするごみ焼却溶融装置。
【請求項６】
ごみ焼却炉をストーカ式ごみ焼却炉とすると共に灰溶融炉を表面溶融式灰溶融炉とし、且つ溶融炉排ガスを溶融炉底のスラグタップとスラグピットとの間を連通する溶融スラグ通路から誘引する構成とした請求項５に記載のごみ焼却溶融装置。
【請求項７】
空気及び水の噴射により温度を２００℃〜３５０℃及び酸素濃度を１３％〜１８％に調整した混合ガスを２次燃焼空気として供給するようにした請求項５又は請求項６に記載のごみ焼却溶融装置。
【請求項８】
溶融炉の溶融室内の圧力を圧力検出器により検知し、当該圧力検出値により制御装置を介して２次燃焼空気供給通路の誘引送風機の作動を制御することにより、溶融室内の炉圧を調整するようにした請求項５、請求項６又は請求項７に記載のごみ焼却溶融装置。
【請求項９】
空気噴射装置及び水噴射装置の下流側に集塵機を設けると共に、その上流側の溶融炉排ガス内へ所定量の酸性ガス処理剤を吹き込み、酸性ガス処理した溶融炉排ガス内へ空気及び水を噴射するようにした請求項５、請求項６、請求項７又は請求項８に記載のごみ焼却溶融装置。
【請求項１０】
３次燃焼空気供給口から３次燃焼空気を供給し、２次燃焼室内で可燃物を多段燃焼させるようにした請求項５、請求項６、請求項７、請求項８又は請求項９に記載のごみ焼却溶融装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１２７３５５（Ｐ２００７−１２７３５５Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２１２５３（Ｐ２００５−３２１２５３）
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月４日（２００５．１１．４）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
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