以下、図面を参照して本発明の実施の形� ��について説明する。図1は本発明の一実施形 態によるガス化溶融設備の全体構成を示す図 である。

 図1~図5に示されるガス化溶融設備10は、� �動床式ガス化炉20と、旋回流溶融炉30と、ガ� ��ダクト40とを備える。前記流動床式ガス化� �20内では、廃棄物Aの熱分解により熱分解ガ� �及びチャーを含む生成ガスBが生成される。� ��回流溶融炉30は、生成ガス導入口33を有し、 この生成ガス導入口33内から当該旋回流溶融� ��30内に前記流動床式ガス化炉20からの生成ガ スBが導入される。旋回流溶融炉30内では、前 記生成ガスB中の熱分解ガス(可燃性ガス)が燃 焼するとともに、該生成ガスB中の灰分が溶� �スラグ化される。前記ガスダクト40は、前記 流動床式ガス化炉20と前記旋回流溶融炉30と� �連結し、流動床式ガス化炉20で生成された生 成ガスBを前記旋回流溶融炉30の生成ガス導入 口33に導く。

 旋回流溶融炉30は、一次燃焼室31と二次燃 焼室32とを有している。流動床式ガス化炉20� �らの生成ガスBは、ガスダクト40を通して旋� �流溶融炉30の一次燃焼室31に供給されて該一� ��燃焼室31内で旋回流を形成する。一次燃焼� �31は天井壁を有し、その頂部には(図では1個� ��)第2の燃焼用空気供給ノズル34が設けられて いる。この第2の燃焼用空気供給ノズル34は、 開口する先端部を有し、その先端部から一次 燃焼室31内に燃焼用空気f2を吹き込む。

 図2~図4は前記ガスダクト40及び前記旋回� �溶融炉30の要部を示す図であって、図2は平� �図、図3は図2におけるIII矢視側面図、図4は� �2におけるIV矢視側面図である。

 図2に示すように、前記生成ガス導入口33� ��、旋回流溶融炉30の一次燃焼室31の上部側壁 に設けられ、この生成ガス導入口33に前記ガ� ��ダクト40が接続されている。そして、この� �スダクト40のうち前記生成ガス導入口33の近� ��の部位に、複数(図では6個)の第1の燃焼用空 気供給ノズル41a~41c及び42a~42cが設けられてい� ��。これら第1の燃焼用空気供給ノズル41a~41c,4 2a~42cは、開口する先端部を有し、その先端部 から一次燃焼室31内に燃焼用空気f1を吹き込� �ものであり、前記生成ガスBの流れ方向に沿� ��ように傾斜した姿勢で設けられている(図2� �照)。

 より具体的に、前記第1の燃焼用空気供給 ノズル41a~41cは、前記ガスダクト40の外側の側 壁43に、互いに上下に並ぶように配設され、� ��の外側の側壁43から前記生成ガスBの流れ方� ��に沿うように傾斜しながら燃焼用空気を供� ��するように配設される。これに対して前記� ��1の燃焼用空気供給ノズル42a~42cは、前記ガ� �ダクト40の内側の側壁44に、互いに上下に並� ��ように配設され、この内側の側壁44から前� �生成ガスBの流れ方向に沿うように傾斜しな� ��ら燃焼用空気を供給するように配設される� ��

 図5は、図3のV-V線断面図である。この図5� ��示すように、第1の燃焼用空気供給ノズル41a は、一次燃焼室31上部の炉内温度(室内温度)� �高温化するため、平面視において生成ガス� �入口33の近傍におけるガスダクト40のダクト� ��中心線CLと生成ガス導入口33との交点位置P1� ��向けて燃焼用空気f1を吹き込むように設け� �れている。すなわち、平面視において前記� �1の燃焼用空気供給ノズル41aの軸線の延長線� ��前記交点位置P1を通過するように、同ノズ� �41aの位置が決められている。

 仮に、前記第1の燃焼用空気供給ノズル41a が、平面視において前記交点位置P1より上流� ��位置(例えば位置P2)に向けて燃焼用空気f1を� ��き込むように設けられている場合には、ガ� ��ダクト40内の温度が上昇して当該ガスダク� �40がクリンカにより閉塞するおそれがある。 逆に、前記第1の燃焼用空気供給ノズル41aが� �平面視において前記交点位置P1より下流の位 置(例えば位置P3)に向けて燃焼用空気f1を吹き 込むように設けられている場合には、燃焼用 空気が混合された生成ガスBが一次燃焼室31の 内壁に衝突するまでの燃焼時間が不足するた め、一次燃焼室31上部の炉内温度を高温化す� ��効果が得られにくくなる。

 また、前記第1の燃焼用空気供給ノズル41a が、平面視において前記交点位置P1に対して� ��クト幅中心線CLより外側の位置(例えば位置P 4)に向けて燃焼用空気f1を吹き込むように設� �られている場合には、燃焼用空気が混合さ� �た生成ガスBが一次燃焼室31内壁に衝突する� �での燃焼時間が不足するため、一次燃焼室31 上部の炉内温度を高温化する効果が得られに くい。一方、前記第1の燃焼用空気供給ノズ� �41aが、平面視において前記交点位置P1に対し てダクト幅中心線CLより内側の位置(例えば位 置P5)に向けて燃焼用空気f1を吹き込むように� ��けられている場合には、この燃焼用空気f1� �一次燃焼室31内の旋回流の流れを妨げること によりスラグ化率(灰分の捕集率)を低下させ� ��おそれがある。

 したがって、第1の燃焼用空気供給ノズル 41aは、前述したように、平面視においてダク ト幅中心線CLと生成ガス導入口33との交点位� �P1に向けて燃焼用空気f1を吹き込むように設� ��られることが好ましい。この点は、他の燃� ��用空気供給ノズル41b,41c及び42a~42cについて� �、同様である。かかる理由により、この実� �の形態に係る燃焼用空気供給ノズル41a~41cは� ��前記ダクト幅中心線CLよりも外側のガスダ� �ト40の側壁43に設けられてこの側壁43から前� �交点位置P1に向けて燃焼用空気を吹き込むよ うに配置される一方、燃焼用空気供給ノズル 42a~42cは、前記ダクト幅中心線CLよりも内側の ガスダクト40の側壁44に設けられてこの側壁44 から前記交点位置P1に向けて燃焼用空気を吹� ��込むように配置されている。

 この旋回流溶融炉30は、一次燃焼室の上� �に複数の燃焼用空気供給ノズルが分散して� �けられる従来の溶融炉とは違って、ガス化� �融設備10において、旋回流溶融炉30の一次燃� ��室31の上部側壁に設けられた生成ガス導入� �33の近傍におけるガスダクト40に設けた第1の 燃焼用空気供給ノズル41a~41c,42a~42c、及び、一 次燃焼室31の天井壁に設けた第2の燃焼用空気 供給ノズル34のみにより、旋回流溶融炉30の� �次燃焼室用の燃焼用空気を供給するように� �成されている。そして、前記第1の燃焼用空� ��供給ノズル41a~41c,42a~42cによる燃焼用空気供� ��量と、前記第2の燃焼用空気供給ノズル34に� ��る燃焼用空気供給量との配分比率について� ��、前記第1の燃焼用空気供給ノズル41a~41c,42a~ 42cが前記一次燃焼室31に供給される燃焼用空� ��の全量の70%以上の燃焼用空気を供給するよ� ��に、設定されている。

 図6は、旋回流溶融炉30の一次燃焼室用の� ��焼用空気全量に対するガスダクト40に設け� �第1の燃焼用空気供給ノズルによる燃焼用空� ��供給量の配分比率ηと、一次燃焼室上部の� �内温度Tとの関係を示すグラフである。

 図6に示すように、前記配分比率ηが46%で� ��炉内温度Tの実測値が1015℃~1149℃(平均値1082� ��)であり、当該配分比率ηが63%では炉内温度T の実測値が1154℃~1198℃(平均値1176℃)であり、 当該配分比率ηが84%では炉内温度Tの実測値が 1165℃~1238℃(平均値1201℃)であった。この試験 結果から、配分比率ηが70%以上であれば、一� ��燃焼室上部の炉内温度Tを、チャーに含まれ る灰分の融点以上の温度である1200℃を超え� �ように昇温できるという結論が得られた。� �なわち、図6に示す結果によると、配分比率� �は70%以上を満たすように設定するとよいこ� �がわかった。

 なお、前記流動床式ガス化炉20における� �焼用空気量(図1に示す押込み空気Eの空気量)� ��並びに、第1の燃焼用空気供給ノズル41a~41c,4 2a~42c及び第2の燃焼用空気供給ノズル34が供給 する一次燃焼室用の燃焼用空気量は、いずれ も、空気比(空気比は、原料である廃棄物中� �可燃物が完全燃焼するのに最低限必要な空� �量に対して供給する空気量の比である)にし� ��1.0~1.2が適正である。これは、固体燃料とガ ス燃料の混合物である生成ガスを効率良く燃 焼させるためであり、該空気比が低くても、 あるいは高くても、一次燃焼室上部における 必要な炉内温度が得られない。また、第1及� �第2の燃焼用空気供給ノズルによって供給す� ��一次燃焼室用の燃焼用空気の流速は、ブロ� ��能力と配管設計で決定されるが、例えば30~1 00m/sといった比較的高い流速が、燃焼用空気� ��生成ガスとの混合を促進して燃焼効率を高� ��する。

 また、流動床式ガス化炉20から旋回流溶� �炉30への生成ガスの供給速度は、15~25m/s(より 好ましくは、18~20m/s)に設定されるのが、よい 。生成ガスの供給速度は高い方がよいが、高 すぎると旋回流溶融炉30の一次燃焼室31内壁� �の衝突圧が過度に上昇してクリンカの付着� �誘起するため、最大でも前記の25m/sに規制す ることがよい。

 次に、前記のように構成されたガス化溶� ��設備10を用いたガス化溶融設備の溶融炉燃� �用空気供給方法について説明する。

 流動床式ガス化炉20内では、炉床下部か� �挿入される押込み空気Eが砂等の流動媒体Cを 流動させることにより流動層を形成する。そ して、この流動床式ガス化炉20内に投入され� ��廃棄物Aが前記流動層内で熱分解(ガス化)さ� ��る。この廃棄物Aのうちガス化されない不燃 物Dは、前記流動層の下部から炉外に排出さ� �る。

 前記流動床式ガス化炉20で生成した生成� �ス(熱分解ガス及びチャー)Bは、ガスダクト40 によって旋回流溶融炉30の生成ガス導入口33� �導かれる。この生成ガスBは、生成ガス導入� ��33の近傍においてガスダクト40に設けられた 第1の燃焼用空気供給ノズル41a~41c,42a~42cから� �一次燃焼室用の燃焼用空気f1と混合されなが ら、生成ガス導入口33から旋回流溶融炉30の� �次燃焼室31に導入され、一次燃焼室31内にて� ��回流を形成し、さらに、一次燃焼室31の天� �壁に設けられた第2の燃焼用空気供給ノズル3 4からの一次燃焼室用の燃焼用空気f2と混合さ れ、一次燃焼室31内にて燃焼される。このと� ��、一次燃焼室用の燃焼用空気f1,f2の供給に� �し、第1の燃焼用空気供給ノズル41a~41c,42a~42c� ��より、旋回流溶融炉30の一次燃焼室用の燃� �用空気全量の70%以上、例えば75%の燃焼用空� �が供給される。

 この方法は、流動床式ガス化炉20からガ� �ダクト40によって一次燃焼室31に導かれる生� ��ガスBの発熱量が高い状態で、該生成ガスB� �、燃焼用空気全量の大部分を占める第1の燃� ��用空気供給ノズル41a~41c,42a~42cによる燃焼用� ��気f1とを混合させ、該生成ガスBを一気に燃� ��させることを可能にする。このことは、一� ��燃焼室31上部の炉内温度をチャーに含まれ� �灰分の溶融温度1200℃以上に高温化して一次� ��焼室31の上部内壁へのクリンカの付着を防� �することを可能にする。

 溶融された灰分は、一次燃焼室31の内壁� �伝わって流下し、一次燃焼室31下部で溶融さ れる灰分とともに旋回流溶融炉底部(スラグ� �離部)を流れ下って、スラグ出滓口35から溶� �スラグHとして外部に排出される。また、一� ��燃焼室31から二次燃焼室32に導かれた生成ガ スは、二次燃焼室32にて二次燃焼室用の燃焼� ��空気Gと混合されて完全燃焼される。二次燃 焼室32で完全燃焼された後の燃焼排ガスJは、 旋回流溶融炉30から排出され、熱回収装置、� ��グフィルタ等を経た後、大気中に放出され� ��。

 このように、本発明によるガス化溶融設� ��の溶融炉燃焼用空気供給方法によれば、旋� ��流溶融炉30の一次燃焼室31の上部内壁へのク リンカの付着を防止することができる。した がって、クリンカの落下による旋回流溶融炉 30の損傷やスラグ出滓口35の閉塞の防止、ク� �ンカの成長による旋回流溶融炉30の一次燃焼 室31の閉塞の防止、及びクリンカの付着・成� ��による燃焼効率の低下とスラグ化率の低下� ��防止が可能となり、その結果、ガス化溶融� ��備10の適正な状態での安定した運転を長期� �にわたって行うことが可能となる。

 すなわち、本発明に係るガス化溶融設備� ��びガス化溶融設備の溶融炉燃焼用空気供給� ��法によれば、前記溶融炉の一次燃焼室の上� ��側壁に設けられた生成ガス導入口の近傍に� ��けるガスダクトに第1の燃焼用空気供給ノズ ルが設けられ、このノズルから前記溶融炉の 一次燃焼室に供給される燃焼用空気の全量の 70%以上の燃焼用空気が供給されることが、前 記ガス化炉から前記ガスダクトを通じて前記 一次燃焼室内に導かれる生成ガスの発熱量が 高い状態で、該生成ガスと、燃焼用空気全量 の大部分を占める前記第1の燃焼用空気供給� �ズルによる燃焼用空気とを混合させること� �可能にし、これにより、溶融炉の一次燃焼� �上部の炉内温度を生成ガスに含まれる灰分� �溶融温度以上に高温化して溶融炉の一次燃� �室の上部内壁へのクリンカの付着を防止す� �ことを可能にする。このことは、クリンカ� �落下による溶融炉の損傷やスラグ出滓口の� �塞の防止、クリンカの成長による溶融炉の� �次燃焼室の閉塞の防止、及び、クリンカの� �着・成長による燃焼効率の低下とスラグ化� �の低下の防止を可能にし、その結果、ガス� �溶融設備の適正な状態での安定した運転を� �期間にわたって行うことを可能にする。

 ここで、前記第1の燃焼用空気供給ノズル は、平面視において前記生成ガス導入口の近 傍における前記ガスダクトのダクト幅中心線 と前記生成ガス導入口との交点位置に向けて 燃焼用空気を吹き込むように設けられること が、より好ましい。このことは、ガスダクト 内の温度が上昇して当該ガスダクトがクリン カで閉塞するのを防ぎながら、燃焼用空気を 含む生成ガスが一次燃焼室の内壁に衝突する までの燃焼時間を確保して一次燃焼室の上部 の炉内温度を高温化することを可能にする。

 この場合において、前記第1の燃焼用空気 供給ノズルは、前記ダクト幅中心線に沿うよ うに傾斜しながら前記交点位置に向けて燃焼 用空気を吹き込む姿勢で前記ガスダクトに設 けられていることが、より好ましい。このこ とは、当該ノズルから前記一次燃焼室内への 円滑な燃焼用空気の供給を可能にする。

 さらに、前記第1の燃焼用空気供給ノズル には、前記ダクト幅中心線よりも外側のガス ダクトの側壁に設けられてこの側壁から前記 交点位置に向けて燃焼用空気を吹き込むノズ ルと、前記ダクト幅中心線よりも内側のガス ダクトの側壁に設けられてこの側壁から前記 交点位置に向けて燃焼用空気を吹き込むノズ ルとが含まれることが、より好ましい。この ことは、前記ガスダクトの両側壁から前記交 点位置に向けて十分な量の燃焼用空気を供給 することを可能にする。しかも、各第1の燃� �用空気供給ノズルは前記ダクト幅中心線に� �うように傾斜しながら燃焼用空気を供給す� �ように設けられているので、外側の側壁か� �供給される燃焼用空気と内側の側壁から供� �される燃焼用空気とが互いに干渉する要素� �少ない。

 また本発明では、前記第1の燃焼用空気供 給ノズルと、前記溶融炉の前記一次燃焼室の 天井壁に設けられた第2の燃焼用空気供給ノ� �ルとのみによって、前記溶融炉の一次燃焼� �に燃焼用空気が供給されてもよい。