廃棄物溶融炉の炉底部構造
【課題】炉内空塔速度上昇による炉内乾留残渣の飛散を防止し、炉芯の形成を防止して溶融物の適正な排出ができる廃棄物直接溶融炉の炉底構造を提供する。
【解決手段】シャフト部１の下部に位置する傾斜した朝顔部２に続いて炉底部３が形成され、炉底部３には下段羽口４が配置されるとともに、溶融物を排出する排出孔５が形成され、炉上部から廃棄物およびコークスなどの塊状炭素系可燃物質を装入し、炉下部から酸素源を供給し炉底部の排出孔から反応熱によって溶融した廃棄物中灰分および非燃焼物を排出し、炉上部から発生したガスを排出する廃棄物溶融炉の炉底部構造において、シャフト径をＤ１、上部炉底部３ａの径をＤ２、下部炉底部３ｂの径をＤ３とし、各部位における断面積をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とした時、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３を満足するとともに、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３を満足する。
【解決手段】シャフト部１の下部に位置する傾斜した朝顔部２に続いて炉底部３が形成され、炉底部３には下段羽口４が配置されるとともに、溶融物を排出する排出孔５が形成され、炉上部から廃棄物およびコークスなどの塊状炭素系可燃物質を装入し、炉下部から酸素源を供給し炉底部の排出孔から反応熱によって溶融した廃棄物中灰分および非燃焼物を排出し、炉上部から発生したガスを排出する廃棄物溶融炉の炉底部構造において、シャフト径をＤ１、上部炉底部３ａの径をＤ２、下部炉底部３ｂの径をＤ３とし、各部位における断面積をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とした時、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３を満足するとともに、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３を満足する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物溶融炉の炉底部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般ごみ、シュレッダーダストなどの廃棄物の溶融処理に廃棄物溶融炉が利用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図３は従来の廃棄物溶融炉の概略を示す断面図である。シャフト部１と朝顔部２及び炉底部３を備える廃棄物溶融炉の炉上部の装入口から廃棄物を塊状炭素系可燃物質と共に装入し、炉下部に設けた複数の下段羽口４から酸素源を供給し、炉底部の排出孔５から反応熱で溶融した廃棄物中の灰分および非燃焼物を排出する。廃棄物溶融炉の炉底部３はシャフト部１の径より小さい円筒状に形成されている。
【特許文献１】特開平８−９４０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の廃棄物溶融炉では、例えば、シュレッダーダストといった粒径の小さい乾留残さが生成し且つ高灰分である廃棄物を処理する場合、以下のような問題がある。
【０００５】
ａ．炉内乾留残渣が流動化しないようにするためには炉径を大きくし、炉内空塔速度を低くしなければならない。
【０００６】
ｂ．炉底部に炉芯（炉底部不活性部分）を形成させないために、１）炉底部への送風総酸素量を増やす、２）炉底を小さくする、といった対策をとらなければならない。
【０００７】
前記ａの対策をとった場合、空塔速度は遅くなるが、炉底が大きくなるため、前記ｂの対策を取ることはできず、炉底部に炉芯が形成されてしまう。従って、現状では、これら２つを同時に満足するような炉構造に関する技術はない。
【０００８】
そこで、本発明は、炉内空塔速度上昇による炉内乾留残渣の飛散を防止し、炉芯の形成を防止して溶融物の適正な排出ができる廃棄物溶融炉の炉底部構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シャフト部の下部に位置する傾斜した朝顔部に続いて炉底部が形成され、炉底部には下段羽口が配置されるとともに、溶融物を排出する排出孔が形成され、炉上部から廃棄物（シュレッダーダストなども含む。）およびコークスなどの塊状炭素系可燃物質を装入し、炉下部から酸素源を供給し炉底部の排出孔から反応熱によって溶融した廃棄物中灰分および非燃焼物を排出し、炉上部から発生したガスを排出する廃棄物溶融炉において、
（１）シャフト径をＤ１、上部炉底部径（設置された最下段羽口の直上部の径）をＤ２、下部炉底部径をＤ３とし、各部位における断面積をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とした時、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３を満足するとともに、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３を満足する炉底部構造を有すること
（２）前記（１）の廃棄物溶融炉において、炉床部から下段羽口の先端の芯までの高さをｈとするとき、０．３≦ ｈ／Ｄ３ ≦０．６を満足するような炉底部構造を有すること
（３）前記（１）の廃棄物溶融炉において、下部炉底部（断面積Ｓ３の部位）の最上部に羽口を設けた炉底部構造を有すること
（４）前記（３）において、羽口が下向きに傾斜している炉底部構造を有すること
を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の炉底部構造のように、羽口直上部径を大きくすることで炉内空塔速度上昇による炉内乾留残渣の飛散を防止することができ、乾留残さの飛散防止によって排ガス処理系の燃焼室での燃焼性を向上させることができる。
【００１１】
また、羽口下部分の炉底径が小型化されているので、炉底不活性部位形成を抑制することができる。これら２つの対策によって流動化抑制による溶融炉安定操業、乾留残さ飛散量減少による燃焼室燃焼性の向上、溶融物の適正排出を同時に達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１（ａ）は本発明による廃棄物溶融炉の炉底部構造を示す概略図、（ｂ）は炉底部の拡大図である。シャフト部１の下部に位置する傾斜した朝顔部２に続いて炉底部３が形成され、炉底部３には下段羽口４が配置されるとともに、溶融物を排出する排出孔５が形成される。炉底部３は、朝顔部２に続く上部炉底部３ａと、下段羽口４から炉床６までの下部炉底部３ｂからなる。
【００１４】
図１において、シャフト部１の径をＤ１、断面積をＳ１とし、下段羽口の上部の上部炉底部３ａの径をＤ２、断面積をＳ２とし、さらに、下部炉底部３ｂの径をＤ３、断面積をＳ３としたときに、各部位における径がＤ１＞Ｄ２＞Ｄ３を満足するとともに、断面積がＳ１＞Ｓ２＞Ｓ３を満足する構造にする。前記条件を満足するような構造とすることで、下段羽口直上部（断面積Ｓ２）での空塔速度は低く抑えられ、炉内乾留残さの流動化を抑制することができる。また、断面積Ｓ３を小さくすることで下部炉底部における燃焼負荷を大きく取ることができ、炉芯の形成を抑制することができる。
【００１５】
また、炉床６から下段羽口４の先端の芯までの高さをｈとするとき、０．３≦ ｈ／Ｄ３ ≦０．６を満足するような炉構造にする。この式を満たすことは、炉底部での吹込ガス流れの到達領域条件、熱バランス上およびコークスの均一燃焼性の面で好ましい。実施時には羽口保護のため羽口上部を耐火物で覆う場合もある。この場合、羽口上部耐火物部位は下部炉底部として考えるためこの部位の内径および断面積はそれぞれＤ２、Ｓ２には含まれず、Ｄ３、Ｓ３となる。
【００１６】
また、炉床部から下段羽口の先端の芯までの高さをｈとするが、羽口保護のために羽口上部を耐火物で覆う場合は、炉床部から羽口上耐火物上端までの高さをｈと呼ぶこともある。
【００１７】
図１（ｂ）のように羽口は下部炉底最上段に位置しており、この羽口は５゜〜２５゜程度炉床に向けて傾斜している。傾斜させることにより、炉床部にまで送風した酸素が到達し、炉芯の形成を防止することができる。
【実施例】
【００１８】
表１に示す条件１〜３で試験を行った。本発明の実施例である条件３を満たすように図２のような構造を有する炉底を製作し、試験を行った。処理対象物としては、高灰分かつ細粒物質である、シュレッダーダストを用いた。
【表１】
【００１９】
条件１：炉底部断面積が小さいため、炉芯形成は防止され、溶融物は適性に排出することができるが、羽口直上部断面積が小さいために炉内流動化現象が発生し、炉内乾留残さの飛散、燃焼室での燃焼性の悪化が起こった。
【００２０】
条件２：炉底径を大きくすることで条件１で発生したような炉内流動化現象は発生 しなかったが、炉底断面積が大きすぎるために炉床部に不活性部（炉芯）が形成され、溶融物の適性な排出が困難となった。
【００２１】
条件３：羽口直上部断面積（Ｓ２）を大きくし、かつ、炉床部の断面積（Ｓ３）をＳ２よりも小さくすることによつて、炉内流動化が防止され、かつ、炉芯形成も防止さ れた。この結果、溶融炉の安定操業を継続しつつ、溶融物の安定排出を維持することができた。
【００２２】
条件３では、炉内乾留残さの流動化現象は確認されなかった。これは炉内空塔速度が炉内乾留残さの流動化開始速度以下に抑えられたためだと考えられる。また、下部炉底部については、特に炉芯のような炉内不活性部が形成されることはなく、試験期間中溶融物は適正に排出することができた。下部炉底部における燃焼負荷を高位維持することによって送風酸素消失点がより炉中心部、炉床部へ近くなったためだと考えられる。
【００２３】
以上の結果より、本特許における技術が、例えばシュレッダーダストのような、高灰分かつ粒径の小さい廃棄物処理において有効であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明による廃棄物溶融炉の炉底部構造を示す概略図、（ｂ）は炉底部の拡大図である。
【図２】実施例の条件３の炉底の構造を示す図である。
【図３】従来の廃棄物溶融炉の炉底部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１：シャフト部
２：朝顔部
３：炉底部
３ａ：上部炉底部
３ｂ：下部炉底部
４：下段羽口
５：排出孔
６：炉床
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物溶融炉の炉底部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般ごみ、シュレッダーダストなどの廃棄物の溶融処理に廃棄物溶融炉が利用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図３は従来の廃棄物溶融炉の概略を示す断面図である。シャフト部１と朝顔部２及び炉底部３を備える廃棄物溶融炉の炉上部の装入口から廃棄物を塊状炭素系可燃物質と共に装入し、炉下部に設けた複数の下段羽口４から酸素源を供給し、炉底部の排出孔５から反応熱で溶融した廃棄物中の灰分および非燃焼物を排出する。廃棄物溶融炉の炉底部３はシャフト部１の径より小さい円筒状に形成されている。
【特許文献１】特開平８−９４０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の廃棄物溶融炉では、例えば、シュレッダーダストといった粒径の小さい乾留残さが生成し且つ高灰分である廃棄物を処理する場合、以下のような問題がある。
【０００５】
ａ．炉内乾留残渣が流動化しないようにするためには炉径を大きくし、炉内空塔速度を低くしなければならない。
【０００６】
ｂ．炉底部に炉芯（炉底部不活性部分）を形成させないために、１）炉底部への送風総酸素量を増やす、２）炉底を小さくする、といった対策をとらなければならない。
【０００７】
前記ａの対策をとった場合、空塔速度は遅くなるが、炉底が大きくなるため、前記ｂの対策を取ることはできず、炉底部に炉芯が形成されてしまう。従って、現状では、これら２つを同時に満足するような炉構造に関する技術はない。
【０００８】
そこで、本発明は、炉内空塔速度上昇による炉内乾留残渣の飛散を防止し、炉芯の形成を防止して溶融物の適正な排出ができる廃棄物溶融炉の炉底部構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シャフト部の下部に位置する傾斜した朝顔部に続いて炉底部が形成され、炉底部には下段羽口が配置されるとともに、溶融物を排出する排出孔が形成され、炉上部から廃棄物（シュレッダーダストなども含む。）およびコークスなどの塊状炭素系可燃物質を装入し、炉下部から酸素源を供給し炉底部の排出孔から反応熱によって溶融した廃棄物中灰分および非燃焼物を排出し、炉上部から発生したガスを排出する廃棄物溶融炉において、
（１）シャフト径をＤ１、上部炉底部径（設置された最下段羽口の直上部の径）をＤ２、下部炉底部径をＤ３とし、各部位における断面積をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とした時、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３を満足するとともに、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３を満足する炉底部構造を有すること
（２）前記（１）の廃棄物溶融炉において、炉床部から下段羽口の先端の芯までの高さをｈとするとき、０．３≦ ｈ／Ｄ３ ≦０．６を満足するような炉底部構造を有すること
（３）前記（１）の廃棄物溶融炉において、下部炉底部（断面積Ｓ３の部位）の最上部に羽口を設けた炉底部構造を有すること
（４）前記（３）において、羽口が下向きに傾斜している炉底部構造を有すること
を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の炉底部構造のように、羽口直上部径を大きくすることで炉内空塔速度上昇による炉内乾留残渣の飛散を防止することができ、乾留残さの飛散防止によって排ガス処理系の燃焼室での燃焼性を向上させることができる。
【００１１】
また、羽口下部分の炉底径が小型化されているので、炉底不活性部位形成を抑制することができる。これら２つの対策によって流動化抑制による溶融炉安定操業、乾留残さ飛散量減少による燃焼室燃焼性の向上、溶融物の適正排出を同時に達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１（ａ）は本発明による廃棄物溶融炉の炉底部構造を示す概略図、（ｂ）は炉底部の拡大図である。シャフト部１の下部に位置する傾斜した朝顔部２に続いて炉底部３が形成され、炉底部３には下段羽口４が配置されるとともに、溶融物を排出する排出孔５が形成される。炉底部３は、朝顔部２に続く上部炉底部３ａと、下段羽口４から炉床６までの下部炉底部３ｂからなる。
【００１４】
図１において、シャフト部１の径をＤ１、断面積をＳ１とし、下段羽口の上部の上部炉底部３ａの径をＤ２、断面積をＳ２とし、さらに、下部炉底部３ｂの径をＤ３、断面積をＳ３としたときに、各部位における径がＤ１＞Ｄ２＞Ｄ３を満足するとともに、断面積がＳ１＞Ｓ２＞Ｓ３を満足する構造にする。前記条件を満足するような構造とすることで、下段羽口直上部（断面積Ｓ２）での空塔速度は低く抑えられ、炉内乾留残さの流動化を抑制することができる。また、断面積Ｓ３を小さくすることで下部炉底部における燃焼負荷を大きく取ることができ、炉芯の形成を抑制することができる。
【００１５】
また、炉床６から下段羽口４の先端の芯までの高さをｈとするとき、０．３≦ ｈ／Ｄ３ ≦０．６を満足するような炉構造にする。この式を満たすことは、炉底部での吹込ガス流れの到達領域条件、熱バランス上およびコークスの均一燃焼性の面で好ましい。実施時には羽口保護のため羽口上部を耐火物で覆う場合もある。この場合、羽口上部耐火物部位は下部炉底部として考えるためこの部位の内径および断面積はそれぞれＤ２、Ｓ２には含まれず、Ｄ３、Ｓ３となる。
【００１６】
また、炉床部から下段羽口の先端の芯までの高さをｈとするが、羽口保護のために羽口上部を耐火物で覆う場合は、炉床部から羽口上耐火物上端までの高さをｈと呼ぶこともある。
【００１７】
図１（ｂ）のように羽口は下部炉底最上段に位置しており、この羽口は５゜〜２５゜程度炉床に向けて傾斜している。傾斜させることにより、炉床部にまで送風した酸素が到達し、炉芯の形成を防止することができる。
【実施例】
【００１８】
表１に示す条件１〜３で試験を行った。本発明の実施例である条件３を満たすように図２のような構造を有する炉底を製作し、試験を行った。処理対象物としては、高灰分かつ細粒物質である、シュレッダーダストを用いた。
【表１】
【００１９】
条件１：炉底部断面積が小さいため、炉芯形成は防止され、溶融物は適性に排出することができるが、羽口直上部断面積が小さいために炉内流動化現象が発生し、炉内乾留残さの飛散、燃焼室での燃焼性の悪化が起こった。
【００２０】
条件２：炉底径を大きくすることで条件１で発生したような炉内流動化現象は発生 しなかったが、炉底断面積が大きすぎるために炉床部に不活性部（炉芯）が形成され、溶融物の適性な排出が困難となった。
【００２１】
条件３：羽口直上部断面積（Ｓ２）を大きくし、かつ、炉床部の断面積（Ｓ３）をＳ２よりも小さくすることによつて、炉内流動化が防止され、かつ、炉芯形成も防止さ れた。この結果、溶融炉の安定操業を継続しつつ、溶融物の安定排出を維持することができた。
【００２２】
条件３では、炉内乾留残さの流動化現象は確認されなかった。これは炉内空塔速度が炉内乾留残さの流動化開始速度以下に抑えられたためだと考えられる。また、下部炉底部については、特に炉芯のような炉内不活性部が形成されることはなく、試験期間中溶融物は適正に排出することができた。下部炉底部における燃焼負荷を高位維持することによって送風酸素消失点がより炉中心部、炉床部へ近くなったためだと考えられる。
【００２３】
以上の結果より、本特許における技術が、例えばシュレッダーダストのような、高灰分かつ粒径の小さい廃棄物処理において有効であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明による廃棄物溶融炉の炉底部構造を示す概略図、（ｂ）は炉底部の拡大図である。
【図２】実施例の条件３の炉底の構造を示す図である。
【図３】従来の廃棄物溶融炉の炉底部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１：シャフト部
２：朝顔部
３：炉底部
３ａ：上部炉底部
３ｂ：下部炉底部
４：下段羽口
５：排出孔
６：炉床
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト部の下部に位置する傾斜した朝顔部に続いて炉底部が形成され、炉底部には下段羽口が配置されるとともに、溶融物を排出する排出孔が形成され、炉上部から廃棄物および塊状炭素系可燃物質を装入し、炉下部から酸素源を供給し炉底部の排出孔から溶融した廃棄物中灰分および非燃焼物を排出し、炉上部から発生したガスを排出する廃棄物溶融炉の炉底部構造において、
シャフト径をＤ１、上部炉底部径をＤ２、下部炉底部径をＤ３とし、各部位における断面積をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とした時、各部位における径がＤ１＞Ｄ２＞Ｄ３を満足するとともに、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３を満足する構造を有することを特徴とする廃棄物溶融炉の炉底部構造。
【請求項２】
炉床部から下段羽口の先端の芯までの高さをｈとするとき、０．３≦ｈ／Ｄ３≦０．６を満足するような構造を有することを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融炉の炉底部構造。
【請求項３】
下部炉底部の最上部に羽口を有することを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物溶融炉の炉底部構造。
【請求項４】
羽口が下向きに傾斜していることを特徴とする請求項１、２又は３記載の廃棄物溶融炉の炉底部構造。
【請求項１】
シャフト部の下部に位置する傾斜した朝顔部に続いて炉底部が形成され、炉底部には下段羽口が配置されるとともに、溶融物を排出する排出孔が形成され、炉上部から廃棄物および塊状炭素系可燃物質を装入し、炉下部から酸素源を供給し炉底部の排出孔から溶融した廃棄物中灰分および非燃焼物を排出し、炉上部から発生したガスを排出する廃棄物溶融炉の炉底部構造において、
シャフト径をＤ１、上部炉底部径をＤ２、下部炉底部径をＤ３とし、各部位における断面積をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とした時、各部位における径がＤ１＞Ｄ２＞Ｄ３を満足するとともに、Ｓ１＞Ｓ２＞Ｓ３を満足する構造を有することを特徴とする廃棄物溶融炉の炉底部構造。
【請求項２】
炉床部から下段羽口の先端の芯までの高さをｈとするとき、０．３≦ｈ／Ｄ３≦０．６を満足するような構造を有することを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融炉の炉底部構造。
【請求項３】
下部炉底部の最上部に羽口を有することを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物溶融炉の炉底部構造。
【請求項４】
羽口が下向きに傾斜していることを特徴とする請求項１、２又は３記載の廃棄物溶融炉の炉底部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３１７１３１（Ｐ２００６−３１７１３１Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４３２２１（Ｐ２００５−１４３２２１）
【出願日】平成１７年５月１６日（２００５．５．１６）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１６日（２００５．５．１６）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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