灰熔融爐及其灰熔融方法
2023-06-06 07:10:36
專利名稱：灰熔融爐及其灰熔融方法
本申請是三菱重工業株式會社於1999年3月25日提交的名稱為「灰熔融爐及其灰熔融方法」、申請號為99800393.X的發明專利申請的分案申請。
本發明涉及一種將從城市垃圾、工業廢棄物的焚燒爐以及燃煤鍋爐等焚燒爐中排出的焚燒灰、飛灰等被熔融物質的灰的表面用燃燒器加熱熔融，將熔融灰作為熔融爐渣排出的灰熔融爐及其灰熔融方法。
從城市垃圾和工業廢棄物等垃圾焚燒爐中排出的排出物中有焚燒灰和廢氣，將上述焚燒灰經過水封過程回收所得到的溼灰和在乾燥狀態下回收所得到的幹灰，分別經過作為前處理的破碎及磁選，除去熔點高的鐵分之後，讓上述溼灰通過乾燥機，然後使其與上述幹灰混合形成主灰。
另一方面，飛灰被上述焚燒爐排出的廢氣在排放到大氣中時所經由的袋濾器等集塵器捕集。
在上述飛灰中，由於包含著大量的低沸點的重金屬及鹽類物質，因而在高溫下進行熱處理時，上述含有物的大部分揮發到氣體中，這會帶來鹽類損壞爐子的耐火材料的問題。因此，對飛灰單獨地進行熔融處理的情況比較少，通常採用將上述主灰與飛灰混合熔融的方法。
在上述利用混合熔融方式進行的灰的熔融凝固中，使用對灰表面加熱熔融且將熔融灰作為爐渣排出的燃燒器式灰熔融爐，而該燃燒器式灰熔融爐有圓形迴轉式表面熔融爐和傾斜反射爐型固定式表面熔融爐，本發明主要採用的燃燒器式灰熔融爐是以上述後者的固定式表面熔融爐為基礎說明其簡要功能的。
圖19示出了該固定式表面熔融爐，圖中的灰熔融爐51由傾斜降低的傾斜狀爐底55、設置在爐本體一端側的爐底頂部一側的灰供給部53、設置在另一端側的排出口57、設置在爐頂56上的固定燃燒器52及送灰裝置的推進器58構成。
上述灰供給部53由下端設有灰供給口54的灰貯留部60構成。灰貯留部60貯留使主灰與飛灰呈混合狀態的混合灰50，並從灰供給口54以自然落下方式向下部的爐底上部的灰供給，而且還具有這樣的結構，即落下的混合灰在推進器58的作用下沿爐底55斷續地向爐內輸送、推出，沿著爐底55的傾斜降低面形成灰供給層59。
另一方面，上述燃燒器52設置在爐頂56的中央軸線上，並使用這樣的空氣燃燒器使壓送到該燃燒器內的液體燃料由高壓空氣或排熱鍋爐的蒸汽進行微粒子化後噴射，與此同時，使其與所供給的高溫燃燒空氣混合，之後將上述微粒子化的燃料燃燒。上述固定燃燒器52的燃燒火焰將灰供給層59的表面加熱熔融。
上述排出口57的爐底55的末端附近配置成燃燒器52的火焰輻射區域，使向上述排出口57連續移動的灰供給層59的外表面加熱並熔融，形成熔融灰25，貯留在爐渣池65中，熔融爐渣25a經過設置在堰23上的爐渣出渣口20落到排出口57的下部，經過圖中未示的水封輸送器排出到外部。
該以往技術存在下述種種問題。
首先，存在著使用空氣燃燒器的問題。
在上述現有技術中，在使用空氣燃燒器時，必須要有為了使火焰溫度上升而使用的能得到預熱燃燒空氣的預熱器。另外，為了將包含大量的低沸點物質的廢氣排出，必須使用除塵器。而且還會出現這樣的問題包含在大量使用的燃燒用空氣裡的氮會生成NOx。因此，近來有使用富氧空氣(氧濃度為30％左右)來代替空氣(氧濃度為21％左右)的傾向。
但是，在灰熔融爐中，作為被熔融物的灰是由根據被熔融物的材質不同且性質也不同的物質組成的，即然使用這種性質不同的焚燒灰，其負載的變動是難以避免的。只有適應這種負載的變動，才能穩定且高效率地運轉，生成高質量的熔融爐渣。
其次，是存在著貯留熔融灰25的爐渣池65和在其出口側設有堰23的爐渣出渣口20的問題。
也就是說，形成上述爐渣池65的堰23以及設置在該堰上的爐渣出渣口20，從圖21可以看出，爐渣池65做成大致呈長方形的貯水池狀，貯留在該長方形爐渣池65內的熔融灰25應該從設置在中央處的爐渣出渣口20排出，但是，堰23側的兩個方形角拐角處的熔融灰25的運動呈停滯狀，該停滯部在溫度下降的同時愈發膨脹，使流路變窄，這是造成爐渣流的流動性降低的原因。
第三個問題是，沿爐底55設置的推進器58的結構問題。
即，上述灰供給層59或者從上述灰貯留部60的灰供給口54自然落下，在該灰的靜止角γ直接形成積層形態，或者上述灰貯留部60的灰50藉助於沿該爐底55而設置在該爐底55入口處的推進器58而被推向爐本體另一端側排出口57並被推出。
另一方面，由於加熱熔融用的燃燒器52設置在爐子中央軸線的爐頂56上，如圖22(A)所示，在灰供給層59的表面中心軸線上形成大致為圓形的火焰輻射區域35。包含該區域35在內的周邊的加熱區域35a的灰被加熱熔融後，形成熔融灰集中處，藉助於該灰集中處，使作為爐渣的熔融灰25應該從排出口57滴下。但是，如圖22(A)及圖22(B)所示，現有的推進器58的推壓部58a的結構是由厚度為t的矩形斷面的長方體狀部件構成的，故在使用上述現有的推進器58情況下，灰在爐底55的全寬度上等量且均勻地被推出。
結果，上述加熱區域35a以外的區域也與加熱區域35a同樣地進行灰的供給。供給到該加熱區域35a外側的灰在未熔融的狀態下被從灰供給口54向排出口57推壓並排出。這樣，未熔融的灰也混在從排出口57滴下的熔融灰25中，使爐渣25a的質量下降。
另一問題是焚燒灰的種類所引起的問題。
在現有的灰熔融爐中，與上述問題不同，對由同一物質組成的灰熔融來說，在灰的供給方面存在下述問題。
1)灰供給部53從灰貯留部60向爐底55一端側的爐底入口供灰，是靠灰的自重自然落下而進行的，但是，在落下的過程中，會屢屢地引起架橋現象，使灰的供給不能順利地進行。
2)另外，落到爐底55一端側的灰，沿著爐底55的傾斜面通過推進器58，向爐本體的另一端側的排出口57沿著爐底55被推出，形成灰供給層59，但是，由於推進器58的運動是斷續的往復運動，故由於這種斷續的往復運動對接合度小的灰粒子群帶來的衝擊性吸引推壓作用，使灰供給層59的表面形狀每次都處於急劇的波動狀態。這樣，會使燃燒器52的火焰輻射熱所產生的灰供給層表面的加熱熔融狀態不穩定，幾乎不能連續穩定地進行熔融灰25的排出。
另外，一般來說，在熔融處理不同種類的被熔融物質時，從上述灰供給部53接收灰50的供給，通過沿爐底55設置的推進器58的動作所形成的灰供給層59的表面相對於爐底55，在按照灰種類所產生的不同的靜止角γ形成層積。但是，根據所使用的灰的不同，或者在排出口57的大致前方，灰供給層59的末端終止；或者該末端位於排出口57的前方。在前者的情況下，熔融灰25在排出口57的前方形成。其結果，即使推進器58工作，也不能把熔融灰25的前端部向前方移動必要的距離，故導致熔融灰25不能出渣。有時，在排出口57的前方，爐底55的耐火材料會暴露出來，引起過熱侵蝕。
另外，在後者的情況下，隨著熔融的進行，熔融灰25從爐底55的排出側流出，推進器58工作時，在供給的灰50的慣性作用下，熔融灰25會朝下方發生雪崩現象，導致未熔融灰50與熔融灰25一起流出，降低了熔融灰25的質量。
即是說，上述靜止角的問題有賴於上述灰的穩定供給，只有這樣才能實現其期待的效果，在灰熔融爐中最需要解決的問題是灰的穩定供給問題。
而且，在使用上述灰熔融爐51進行主灰與飛灰的熔融混合時，從上述灰供給部53將主灰與飛灰的混合灰供到爐內，形成混合狀態的灰供給層並對其加熱熔融。
但是，由這樣的混合灰形成灰供給層59，在用燃燒器52把火焰輻射熱供給上述灰供給層59的表面且對該表面加熱時，大多數情況下，飛灰的細粒會因燃燒器52的燃燒氣體而向上飛揚，並與廢氣一起從該灰熔融爐中排出。
本發明的目的是提供一種灰熔融爐，它是一種能構成適應於負載變動的高效率且穩定運轉的灰熔融爐，特別是能根據熔融爐渣的出渣狀況控制灰供給量和燃燒器所產生的加熱量。
本發明的另一目的是提供一種灰熔融爐，它是一種具有熔融爐渣排出流動性高的高效率出渣部的灰熔融爐，特別是它能使貯留在上述爐渣池內的熔融灰所組成的熔融爐渣向爐渣排出口流動的渣流具有高的流動性，而且能提高熔融爐渣的排出速度。
本發明再一目的是提供一種灰熔融爐，對於一邊把灰沿著爐底形成灰供給層一邊向排出口輸送的推進器的推壓部的形狀進行改進，使由該推進器送出的灰只能供到包含燃燒器火焰輻射區域在內的附近加熱區域，可降低並抑制把灰供到該附近加熱區域以外的區域。
本發明的又一目的是提供一種可連續穩定地從上述灰供給口向爐底排出口供灰、並能使熔融灰的出渣變動少且穩定的灰熔融爐。
本發明的還一目的是提供一種灰熔融爐及其方法，在對上述焚燒灰的主灰和飛灰同時加熱熔融的混合熔融情況下的灰熔融爐中，可防止爐內加熱熔融時飛灰的散逸，並能有效地把飛灰與主灰一起加熱熔融。
本發明第一及第二種技術方案的記載，是關於燃燒器使用富氧燃燒器情況下的控制方面的發明，可以適當地控制該燃燒器中與空氣量相對應的氧添加量(包括改變濃度)，並可以根據由於上述富氧燃燒器的燃燒而形成的灰的加熱熔融狀態，改變燃料的供給量以及上述的富氧濃度，同時適當地控制所需要的灰供給量。
即是說，根據本發明第一種技術方案的記載，在爐本體一端側設有灰供給口，另一端側形成熔融爐渣的排出口，從上述灰供給口供給的灰一邊沿著傾斜的爐底向上述排出口一側移動，一邊由富氧燃燒器加熱熔融，該熔融爐渣從上述爐底另一端側的爐渣出渣口並經過上述排出口出渣，另外，上述灰熔融爐還包括用於監視從上述爐渣出渣口出渣的熔融爐渣的溫度、流量或流速等出渣狀況的裝置；以及根據該監視裝置的檢測輸出，調整上述灰供給量或上述富氧燃燒器所產生的加熱量的至少任何一方的裝置，而且該灰熔融爐做成通過該調整裝置使上述熔融爐渣可穩定地出渣的結構。
更具體地說，如本發明第二種技術方案所記載的那樣，還具有燃燒控制裝置，該燃燒控制裝置由下述元件組成用於監視從上述爐渣出渣口出渣的熔融爐渣的溫度、流量或流速等出渣狀況的監視裝置；對由該監視裝置得到的檢測輸出進行演算處理，對上述灰供給量或上述富氧燃燒器所產生的加熱量的至少任何一方的控制信號進行演算處理的演算裝置；以及根據從該演算裝置所得到的控制信號控制灰供給裝置或上述富氧燃燒器的至少任何一方的控制部。
在本發明中，通過適當地調整富氧燃燒器的氧添加量，可削減投入爐內的氮，進而抑制熱NOx的生成，同時與空氣燃燒器相比較，可使溫度迅速上升。
另外，隨著廢氣量的削減，可以減少預熱器、除塵器以及為了抑制NOx所需要的廢氣處理等設備，削減運轉費用等，可節約設備佔用的空間，實現設備的小型化，同時，可根據爐渣出渣口的熔融爐渣的出渣狀況，穩定、高效率地運轉。
另外，在上述出渣狀況下，根據渣流的寬度和速度演算的爐渣的流出量，在所檢測的熔融爐渣的溫度為合適溫度時，通過灰的供給量的控制來調節，熔融爐渣的溫度及流出速度可用燃燒器所產生的加熱量的控制來適當且迅速地進行調節。
此外，上述富氧燃燒器的加熱量的控制，可藉助於供給燃燒器的燃料和燃燒空氣量以及添加到燃燒空氣中的氧量，分別適當進行調節。因此，使降低氣體量和隨之使燃燒氣體迅速高溫化成為可能，並且使減少排廢氣量和使火焰迅速高溫化成為可能，可適應於高負載且高效率情況下的燃燒運轉。
上述富氧燃燒器最好做成可以分別獨立地調整燃料供給量、燃燒空氣量及氧添加量的結構。
根據本發明用紅外線CCD攝像機等監視從爐渣出渣口出渣的熔融爐渣的出渣狀況，根據出渣的熔融爐渣的流動寬度、顏色等檢測出熔融爐渣的溫度、流量及流出速度，根據該檢測值調整上述灰供給量或上述富氧燃燒器所產生的加熱量的任意一方或兩方，當所檢測的熔融爐渣的溫度為合適溫度時，上述爐渣的流出量通過灰的供給量來調節，熔融爐渣的溫度及流出速度由燃燒器所產生的加熱量適當地調節。
另外，後者的燃燒器的加熱量，根據供給燃燒器的燃料及燃燒空氣量和添加到燃燒空氣中的氧量分別適當地調節。
因此，與現有的增加空氣燃燒器的燃料及燃燒空氣量的處理方法相比較，通過使氧添加量增量，可降低氣體量，使燃燒氣體高溫化，故可降低排廢氣量，使火焰高溫化成為可能，而且能適應負載的變動，能穩定且高效率地運轉。
本發明第三至第五種技術方案的記載，是以提供一種使熔融爐渣向爐渣排出口流動的渣流具有高流動性，從而提高熔融爐渣的排出速度的灰熔融爐為目的的。在爐本體一端側設有灰供給口，另一端側形成熔融爐渣的排出口，從上述灰供給口供給的灰一邊沿著傾斜的爐底向上述排出口一側移動，一邊由燃燒器加熱熔融，同時，熔融後的熔融灰作為熔融爐渣從上述爐底另一端側所形成的堰的爐渣出渣口向上述排出口出渣，另外，在上述堰上設置有賦予爐渣流動性的帶導向面的爐渣出渣口。
另外，上述堰上賦予爐渣流動性的導向面，具體地說，將其平面形狀做成使朝向上述爐渣出渣口的熔融爐渣的流入寬度逐漸變窄的直線或曲線狀面。另外，上述熔融爐渣出渣口設置在上述堰的中央部，並且在與上述爐底末端流動方向垂直的面內，做成向爐渣出渣口降低的凹狀，或者最好是做成向爐渣出渣口逐漸降低的凹狀。
根據本發明第三至第五種技術方案的記載，在貯留上述熔融爐渣的爐渣池的堰側壁上，設置有使流向爐渣出渣口的熔融爐渣順利地流動的導向面，因此，由上述燃燒器加熱熔融的熔融灰不會在作為爐渣池出口的爐渣出渣口形成滯留部，不會淤積，而是不斷地移動，在爐渣出渣口可有效地集中上述熔融灰，使熔融爐渣順利地排出。
特別是，由於上述導向面的形狀做成使朝向上述爐渣出渣口的熔融爐渣的流入寬度逐漸變窄的面，故爐渣池的形狀做成朝向爐渣出渣口的漏鬥狀，這樣便消除了堰一側的兩個方形拐角，排除了淤積的原因。而且，減小了碰壁方向的流速，降低了侵蝕。
另外，根據本發明，由於爐渣出渣口設置在堰的中央部，所以由設置在其上遊側爐底軸線上中央位置的燃燒器加熱熔融的、形成爐底中央軸線流中心的熔融灰的流動是平滑的流動。
由於上述爐底末端的中央部做成逐漸減低的凹狀，因此，熔融灰向上述爐渣出渣口的流動，即使在離開上述出渣口的位置也很容易帶有方向性且容易集中。
再者，也可將上述爐渣出渣口的切槽形狀做成船底形狀，熔融爐渣在上述出渣口也可順利地運動。
根據本發明第六至第八種技術方案的記載，在爐本體一端側設有灰供給口，另一端側形成熔融爐渣的排出口，從上述灰供給口供給的灰，通過灰推進器裝置一邊沿著傾斜的爐底向上述排出口一側推出使其移動，一邊通過燃燒器加熱熔融，另外，上述灰推進器裝置的推進器前端做成推進器前端兩側部與中央部位不同的形狀，以便使向爐子中央部的供灰量增多。
這種形狀，例如可將上述灰推進器的前端做成使中央部的背高變高或使中央部為平面狀、使其兩側部向後方退卻的形狀，也可將上述灰推進器的前端做成由中央部相對兩側部凹一些的凹面形狀構成的推壓面，該推壓面做成指向中央一側的形狀。
根據這種發明，灰推進器前端的結構為，保持現有的矩形斷面的、改變在寬度方向的擠壓量一定的推進器前端推壓部的形狀，使得向爐子中央部的擠壓量增多的，由於是這種結構，故向爐子中央部的灰供給量增多，而向兩側的灰供給量可抑制到最小。
另外，也可將上述灰推進器前端做成中央部的背高變高或使中央部為平面狀、其兩側部向後方傾斜地以深角度後退的形狀，由此構成了後掠翼形狀，這樣，除了包含中央部位的燃燒器火焰輻射區域的加熱區域外，兩側部位的灰供給從前進的推進器兩側殘留下來，隨著推進器的前進，將中央突出部位的灰推向前方，而兩側後掠翼部分的灰殘留在後面，結果，可以只向爐中央部位供給灰。
再者，藉助於使推進器前端兩側突出的、靠近該突出部的中央位置為凹狀的切槽部形成凹狀推壓面，使該推壓面推壓灰的推壓方向指向燃燒器火焰輻射區域中心軸線，由此，向爐中央部的灰供給會變厚，可將兩側的灰供給量抑制到最小。
第九至第十一種技術方案所記載的發明，提供了一種使變動小、穩定的熔融灰的出渣成為可能的灰熔融爐，在爐本體一端側設有灰供給口，另一端側形成熔融灰的排出口，從上述灰供給口供給的灰一邊沿著傾斜降低狀的爐底向上述排出口一側移動，一邊由燃燒器加熱熔融，另外，在灰供給口內設置有從上述灰供給口沿爐底方向連續送出上述灰的螺旋送料器之類的連續送灰裝置。
在這種情況下，在沿著上述傾斜爐底的傾斜方向入口側延長的位置上和上述爐底入口側上方的灰供給口內的位置上可以分別設有上述螺旋送料器等連續送灰裝置。另外，也可沿著上述灰供給口的側壁設有可升降的堰板，通過這種組合，藉助於該堰板可調整與爐底對峙的灰供給端的截出高度。
根據這種結構，因從灰供給口供給爐底的灰，由送灰裝置沿爐底連續地供給，故在爐底傾斜面上形成的灰供給層形成穩定的灰移動層，灰表面所接受的來自燃燒器的輻射熱量處於恆定的狀態，熔融灰的出渣可穩定地進行，同時，由於上述送灰裝置由螺旋送料器構成，所以，可以實現連續地供灰及供給量可變的運轉，也能適應所使用的灰種類等的負載變動。
此外，由於在沿著上述傾斜爐底的傾斜方向入口側延長位置和上述爐底入口側上方的灰供給口內的位置分別設置有上述螺旋送料器，因此，可根據熔融狀況的變化適當地、高精度地控制灰的供給。
而且，由於在爐底寬度方向上分別設置有數個螺旋送料器，因此，可適當地改變爐子寬度方向的灰供給量，根據燃燒器安裝位置對灰熔融狀況進行處理。
再者，通過將供給口的螺旋送料器與堰板組合在一起，在形成穩定的灰供給層的基礎上，首次使通過該堰板控制靜止角成為可能，即使熔融性質不同的灰，也能穩定地進行熔融灰的出渣。
第十二至第十七種技術方案所記載的發明，是關於同時加熱熔融上述焚燒灰的主灰和飛灰的混合熔融情況下的灰熔融爐，把灰從爐本體的一端側供到傾斜的爐底上，使灰一邊向另一端側移動，一邊由燃燒器加熱而熔融，將該熔融灰從另一端側排出，在這種灰熔融方法中，將從上述爐本體一端側供給的灰成層狀地供給，使主灰(粗粒灰)為上層，使飛灰(細粒灰)處於主灰的下層，並且一邊使該層狀灰向另一端側移動，一邊由燃燒器加熱熔融。而作為有效實施本發明的裝置，在爐本體一端側設有灰供給口，另一端側形成熔融灰的排出口，從上述灰供給口供給的灰一邊沿著傾斜降低狀的爐底向上述排出口一側移動，一邊由燃燒器加熱熔融。在該灰熔融爐中，在上述爐本體的傾斜方向上遊側位置上的上述一端側設置至少兩個灰供給口，從其中一個供給口向爐底供給主灰(粗粒灰)，從另一供給口向爐底供給飛灰(細粒灰)，同時對主灰供給口與飛灰供給口的位置進行設定，使該爐底上的主灰為上層，飛灰為下層，供給成層狀。
在這種情況下，也可這樣配置，即在位於爐底傾斜方向上遊側的爐本體一端側設置上述數個灰供給口，同時，將該供給部的主灰供給口和飛灰供給口沿前後配置著，使主灰供給口處於爐底下遊側，飛灰供給口處於爐底上遊側。另外，還可將上述主灰供給口設置在爐本體一端側的爐底上方位置，將一方的上述飛灰供給口設置在沿上述傾斜爐底的傾斜方向入口側延長的位置上，使該主灰供給口與一方的飛灰供給口位於上下方向的位置。
此外，也可在上述數個灰供給口的至少上述飛灰供給口側設置從該飛灰供給口沿爐底方向連續送出上述飛灰的螺旋送料器之類的強制送灰裝置。
進一步，沿著上述灰供給口的側壁設置有可升降的堰板，利用該堰板可調整與爐底對峙的灰供給端的截出高度。
根據這種結構，由於分別設置有主灰與飛灰的供給口，由飛灰形成下層灰供給層，主灰形成位於飛灰上層的灰供給層，形成把飛灰保持在下層、把主灰保持在上層的上下兩層的灰供給層，因此，由細粒組成的飛灰不直接暴露在燃燒器的燃燒氣體中與之接觸，可避免大部分飛灰隨廢氣一起排放到爐外的現象。另外，飛灰的熔融藉助於來自主灰的傳導熱及熔融灰的接觸傳熱而順利地進行。
再者，由於主灰供給口配置在前側，其後方設置有位置錯開的飛灰供給口，因而，在爐底上形成灰供給層時，主灰供給到飛灰上，在爐底上由飛灰形成下層一側的層流，在其上面由主灰形成上層一側的層流，能確實地形成主灰與飛灰的區分清楚的上下兩層的灰供給層。
進一步，由於沿著上下方向，將主灰供給口設置在爐底入口側上方，並且將飛灰供給口設置在上述爐底傾斜方向的大致延長線方向上，形成飛灰供給口的供給通路，該通路沿爐底直線狀地延伸設置著，因此，消除了阻礙細粒流動的曲折部分，可平滑地形成層流，並可形成沿爐底無起伏的飛灰供給層，同時對於由粗粒組成的主灰來說，由於沿上下方向設置供給口，因此，在上述爐底上所形成的穩定的飛灰供給層的上面進一步形成主灰的上層流，從而，可形成主灰與飛灰的區分明確的處於穩定狀態的上下兩層的供給層。
在這種情況下，主灰的供給通路雖然在與飛灰供給層的匯合處不得已而曲折，但是，由於主灰的組成是粗粒的，因而，在上述曲折部，灰的流動不會受到阻礙。
另外，以細粒為基因的飛灰供給層的光滑性稍欠缺一些，但對於灰的流動來說，通過在飛灰供給口一側設置螺旋送料器等強制送灰裝置，藉助於其外力可消除這種欠缺，從而形成了穩定的飛灰供給層。於是，可以穩定地形成與該飛灰上面所形成的主灰供給層的形成一起合成的上下兩層灰供給層，同時，可調整上下兩層的灰供給層下層側的飛灰供給層的供給量，適當地設定主灰與飛灰的比率，進行適量的供給，從而，藉助於上層側的主灰的熔融熱，可確保所供給的飛灰熔融。
更進一步，由於在上述主灰供給口設置了決定灰供給量的調整截出高度的可升降的堰板，因此符合依據主灰種類而產生的靜止角，可將主灰供給層的前端設定在排出口的適當前方位置上，使穩定的主灰與飛灰的熔融爐渣的生成成為可能。
附圖的簡要說明如下圖1是表示本發明一實施例涉及的灰熔融爐燃燒控制系統的簡要構成的方框構成圖。
圖2是圖1的II-II剖線圖，是表示爐渣出渣口的熔融爐渣出渣狀態的主要部分簡圖。
圖3是表示圖1燃燒控制系統的控制順序的系統圖。
圖4是表示從上方觀察本發明另一實施例的灰熔融爐爐底下遊側的爐渣池的簡要平面圖的各個實施例，其中圖4(A)是三角形爐渣池的示意圖，圖4(B)是拋物形爐渣池的示意圖，圖4(C)是漏鬥狀爐渣池的示意圖。
圖5是圖1的II-II剖線圖，是對應於圖4的主要部分的簡圖。
圖6是圖5的Z-Z截面圖，換言之，是爐渣池的縱斷面圖。
圖7是表示本發明一實施例的推進器結構之推壓部的形狀及灰供給層移動狀態的模式圖。
圖8是表示本發明另一實施例涉及的推進器結構之推壓部形狀及灰供給層移動狀況的模式圖。
圖9(A)是表示本發明另一實施例的涉及推進器結構之推壓部形狀及灰供給層移動狀況的模式圖，圖9(B)是圖9(A)的變形例。
圖10是表示圖8另一實施例的模式圖，其中，圖10(A)是凹狀推壓面做成半圓狀的示意圖，圖10(B)是表示做成拋物形的推壓部的示意圖。
圖11是表示安裝有螺旋送料器的本發明實施例涉及的灰熔融爐簡要構成的模式圖。
圖12是表示安裝有多個螺旋送料器的本發明另一實施例涉及的灰熔融爐簡要構成的模式圖。
圖13是表示安裝有螺旋送料器及堰板的本發明實施例涉及的灰熔融爐簡要構成的模式圖。
圖14是表示安裝有多個螺旋送料器及堰板的本發明實施例涉及的灰熔融爐簡要構成的模式圖。
圖15是表示主灰與飛灰混合且熔融用的灰熔融爐簡要構成的本發明實施例的模式圖。
圖16是表示在主灰供給部設置堰板的圖15另一實施例的灰熔融爐簡要構成的模式圖。
圖17是表示在主灰供給部和飛灰供給部上分別設置螺旋送料器的另一實施例的灰熔融爐簡要構成的模式圖。
圖18是表示在主灰供給部上設置堰板的圖17的另一實施例的灰熔融爐簡要構成的模式圖。
圖19是表示現有的灰熔融爐的簡要構成的模式圖。
圖20是表示在供給部設置堰板的另一現有例子的灰熔融爐的簡要構成的斷面模式圖。
圖21是表示在爐渣池及其出口側設置堰的現有灰熔融爐的爐渣出渣口附近簡要構成的平面模式圖。
圖22(A)是表示推進器推壓部形狀的爐底的簡要平面圖，圖22(B)是表示圖22(A)中B-B剖線的斷面圖。
以下，根據附圖以示例的方式詳細地說明本發明的實施例。但是，記載在這些實施例中的構成部件的尺寸、材料、形狀及其相對配置等只要沒有特定的記載，則不意味著本發明的範圍只限定在該範圍之內。這裡，只不過是列舉了一些說明例而已。
圖1是表示本發明一實施例涉及的灰熔融爐燃燒控制系統的簡要構成的方框構成圖。
本圖中的灰熔融爐在爐本體的一側設有灰供給部53，在其下部設置有灰供給口54。灰50從上述灰供給口54供給到設置在其下部的爐底55上，然後，在作為灰供給裝置的推進器58的作用下，沿傾斜爐底55形成灰供給層59，並向爐底55的末端移動，同時，由在爐本體上部的爐頂56中央軸線上設置的富氧燃燒器10加熱並熔融上述灰供給層59表面的灰，得到熔融灰25，熔融爐渣25a從設置在爐底55末端上的爐渣出渣口20排向排出口57，這一點與上述現有技術相同。
本實施例設置有燃燒控制裝置14，該燃燒控制裝置14利用設在爐本體另一端側的端面上的紅外線CCD攝像機15等可測定溫度分布的工業用CCD攝像機15，監視從上述爐渣出渣口20落下的熔融爐渣25a的出渣狀況並攝像，根據該狀況，對灰供給量及燃燒器加熱量兩方面進行控制。
另一方面，上述富氧燃燒器10從燃料供給源即油箱11a通過流量指示控制閥FIC-11接受燃料供給，同時還接受富氧空氣的供給。富氧空氣中的氧濃度可控制到目的使用濃度(25～40％)，該富氧空氣是向經過流量指示控制閥FIC-12從高壓空氣供給源(鼓風機)12a所供給的高壓空氣中，添加從氧供給源(制氧裝置PSA或氧氣瓶等)13a通過流量指示控制閥FIC-13所供給的氧並進行控制而得到的。
上述流量指示控制閥FIC-11、FIC-12、FIC-13是分別根據上述燃燒控制裝置14發出的控制信號單獨進行遠距離操作的。
為了進行上述灰供給量的控制，設置有灰供給量控制部19，對推進器58的工作間距(往復間距)進行控制。
上述推進器58也可以使用後述實施例所描述的螺旋送料器，在這種情況下，灰供給量控制部19控制送料器的轉速。
上述燃燒控制裝置14由紅外線CCD攝像機15、圖像處理部16、演算部17及控制部18構成。其中，圖像處理部16對由該CCD攝像機15所得到的圖像進行使用加工、脫除、合成、對照等處理；演算部17根據該處理部16所得到的數據進行後述的使用演算；控制部18根據該演算結果對上述流量指示控制閥FIC-11、FIC-12、FIC-13及灰供給量控制部19輸出目的操作控制信號。根據來自控制部18的操作控制指令，分別使上述流量指示控制閥FIC-11、FIC-12、FIC-13及灰供給量控制部19動作。
藉助於上述紅外線攝像機等可檢測溫度分布的工業用CCD攝像機15，設定離開出口一段規定距離的位置的寬度y相對於從圖2所示的堰23上所設置的爐渣出渣口20落下的熔融爐渣25a的出口寬度Y的基準值，並算出相關的數據，同時對色信號產生的熔融爐渣的溫度進行檢測。
下面，根據圖3說明該實施例的控制順序。
如圖3的(1)所示，根據紅外線CCD攝像機15求出熔融爐渣25a的溫度，將該值與設定值(標準值)相比較，當檢測到該值變化到一定值以上時，調節氧添加量或燃料，使爐渣溫度返回到設定值。
另外，如該圖3的(2)所示，用積分處理求出熔融爐渣25a的面積，檢測隨著時間的推移流出爐渣的量，並將該流出爐渣的量與設定值面積相比較，當上述爐渣溫度無變化時，調節灰供給量。當爐渣溫度有變化時，進行上述圖3(1)的控制，調節爐內溫度及爐渣溫度。這樣，使爐渣流出量返回到給定值。
進一步，如該圖3的(3)所示，預先設定掃描時間t，檢測渣流的變位L，由此求出爐渣流出速度，將該流出速度與設定值進行比較，當檢測到該流出速度變化到一定值以上時，通過上述圖3(1)、圖3(2)調節富氧量、燃料或灰供給量，藉此使爐渣流出速度返回到設定值。
通過上述控制，熔融爐渣25a可對應於負載的變動(灰質的變化)穩定地出渣。
另外，與現有技術的空氣燃燒器相比較，通過在燃燒器10中使用由上述添加氧所得到的合適濃度的富氧空氣，可使燃燒溫度升到高溫，達到穩定排出熔融爐渣25a的目的。
與利用現有技術的空氣燃燒器調整加熱量的情況相比較，由於本發明是通過添加氧而進行的，故所用空氣量少，投入爐內的氧量也少，從而抑制了熱NOx的生成，降低了排廢氣量，可以削減廢氣處理的設備費用及運轉費用。
因此，根據本實施例，當檢測出的熔融爐渣的溫度為合適的溫度時，上述爐渣的流出量可通過灰的供給量調節，熔融爐渣的溫度及流出速度可用燃燒器的加熱量適當地調節。
另外，通過供給燃燒器的燃料、燃燒空氣的量及添加到燃燒空氣中的氧量，可以使分別適當地調整作為後者的燃燒器的加熱量。與現有技術的增加空氣燃燒器的燃料量及燃燒空氣的量處理方法相比較，通過增加添加氧的量(減少添加氮的量)，可以相應降低氣體量，使燃燒氣體溫度升高，從而可減少廢氣量，使火焰溫升高。而且，能迅速適應負載的變動，進行穩定、高效的運轉。
通過適當地調整富氧燃燒器的氧添加量，可以減少向爐內投入的氮，進而抑制熱NOx的生成。
隨著廢氣量的削減，可以減少預熱器、除塵器以及抑制NOx所需要的廢氣處理等設備，節約設備空間，使設備小型化。
另外，在本實施例中，根據單位時間內渣流的面積計算出的爐渣流出量，在所檢測的熔融爐渣的溫度為合適溫度時，用灰的供給量的控制來調節，熔融爐渣的溫度及流出速度可用燃燒器所產生的加熱量的控制來適當地調節。
上述富氧燃燒器的加熱量的控制，可藉助於供給燃燒器的燃料量和高壓燃燒用空氣量以及添加到燃燒用空氣中的氧量，分別適當地調節。因此，使降低氣體量和使燃燒氣體迅速高溫化成為可能，並且使減少廢氣量和使火焰溫度迅速升高成為可能，可高效率地進行燃燒運轉。
圖1示出了本發明灰熔融爐的簡要構成。本發明的灰熔融爐的結構是，在爐本體的一端側設有灰供給部53，在其下部設有灰供給口54。灰50從上述灰供給口54供給設置在其下部的爐底55上，並沿著傾斜爐底55形成灰供給層59，同時向爐底55的末端移動，而且，由設置在爐本體上部的爐頂56的中央軸芯上的富氧燃燒器10對上述灰供給層59表面的灰進行加熱熔融。熔融後的熔融灰25作為熔融爐渣，貯留到由設置在爐底55末端上的堰23形成的爐渣池65中，同時，所貯留的熔融爐渣25a從上述堰23中央所設置的爐渣出渣口20排到出口57的下部。
圖4至圖6示出了本發明另一實施例的灰熔融爐的爐底形狀，特別是使向爐底熔融爐渣的爐渣排出口流動的渣流保持有高的流動性，以期提高熔融爐渣的排出速度。
即是說，上述爐渣池65如圖4(A)、(B)、(C)所示，設置在爐底55的末端，朝向堰23的中央軸線Y-Y上所設置的爐渣出渣口20的方向做成大致的漏鬥狀，並且由例如三角形爐渣池65a、拋物形爐渣池65b或漏鬥狀爐渣池65c構成，在堰23的側壁上還設置有直線狀導向面66a、曲線狀導向面66b或漏鬥狀導向面66c，朝向熔融爐渣的爐渣出渣口20流入的流入寬度因上述導向面66a/66b/66c而逐漸變窄，使熔融爐渣的流動自然地朝爐渣出渣口20收斂。
另外，在圖5及圖6中更詳細地表示了上述爐渣池65的結構，與爐渣池65的流動方向垂直的斷面內的爐渣池65的底面形狀如圖5所示，做成在爐渣池65的中央軸線Z-Z處形成最深凹部的船底形凹部形狀，而且相對於爐底55的長度(流動)方向來說，爐渣池65是由沿圖5的中央軸線Z-Z從上遊側向下遊側逐漸降低的船底傾斜型爐底24(用角線表示)構成。藉助於該船底傾斜型爐底24，使熔融爐渣25a的渣流朝爐渣出渣口20的中央軸線Z-Z收斂。
上述爐渣出渣口20的切槽形狀也可以做成船底(扁平倒V形)形狀，使通過熔融爐渣出渣口的運動可順利地進行。
根據該實施例，由上述燃燒器加熱熔融的熔融灰向爐渣池出口即爐渣出渣口的移動不會形成滯留部，不會淤積。上述熔融灰在爐渣出渣口可有效地收斂。能使熔融爐渣順利地排出，提高了熔融爐渣的流出速度，減少了熔融爐渣與底面的接觸面積，縮小了表面積，從而使熱損失減少。
另外，由於爐渣池的形狀朝向爐渣出渣口做成漏鬥狀，因而消除了堰一側的兩個方形拐角，排除了淤積的因素，同時使熔融爐渣的流股順利地朝向爐渣出渣口收斂。由於進一步減小了朝向壁流動的流速，故減輕了對堰部耐火材料的侵蝕程度。
再者，由於爐渣出渣口設置在堰中央部，所以可通過設在爐本體的中央軸線上的燃燒器對灰進行加熱熔融，使在爐底中央軸線上形成流股中心的熔融灰的流股具有很光滑的流動性。
還有，上述爐底的末端沿著其中央軸線逐漸降低，形成凹狀，故使熔融灰向上述爐渣出渣口的流動，即便從離開爐渣出渣口的位置也很容易帶有方向性，且容易收斂。
圖7至圖10示出了上述灰推進器裝置的推進器前端的改進形狀。
圖7及圖8是表示推進器推壓部的形狀和由於該推進器的作用相對於包含燃燒器的火焰輻射區域在內的附近加熱區域形成的灰供給狀態之模式圖。
如圖7所示，第一實施例的該推進器前端的推壓部58b的形狀為，其基部寬度較爐底55的全寬窄、中央前端做成平面狀、其兩側部向後方退，更具體地說，其前面做成在與流動方向垂直的面上切斷成平面狀的大致梯形，其兩側以深的後掠角形成圓弧傾斜線。因此，推壓部58b的前端以箭頭所示的適當循環間距沿前後方向往復運動，推壓灰塊向前移動，隨著前進，該向前移動的灰塊之前端部位片逐漸變窄、同時繼續移動，形成移動的灰供給層59a，並朝向燃燒器10的火焰輻射區域35附近的加熱區域35a移動。
於是，通過適當地設定前端部的寬度S和推壓部58b的前端停止位置，可有效地供給上述火焰輻射區域35所需要的熔融灰，同時，降低並抑制向非加熱區的供灰量。
圖8是表示第二實施例的推進器之推壓部形狀和由該推壓部形成的灰供給層移動狀況的模式圖。
如圖8所示，該推進器的推壓部58c由寬度接近爐底55全寬的部件形成，其中央設成凹弧狀，形成凹狀推壓面58c1，該推壓面58c1形成的推壓力始終指向中心軸線，以此方式形成灰供給層59b。
因此，可向爐底中心線上的火焰輻射區域35的中心供灰。
另外，上述凹狀推壓面的形狀可以做成圖10(A)所示的半圓形凹部形狀，還可以做成圖10(B)所示的拋物形凹部形狀。
推進器的中央部呈梯形朝前方突出，其左右兩側以下述方式做成後掠翼形狀，即以深的角度後退呈傾斜狀，除了包含中央部位的燃燒器火焰輻射區域在內的加熱區域之外，使兩側部位的灰供給從前進的推進器兩側殘留下來。由此，隨著推進器的前進，會將中央突出部的灰推向前方，而兩側後掠翼部分的灰殘留在後面，結果，可以只向爐中央部位供灰。
圖9(A)是表示本發明第三實施例的推進器之推壓部形狀和該推壓部形成的灰供給層的移動狀況之模式圖。
如該實施例所示，第三實施例所描述的推進器的推壓部58d由寬度接近爐底55全寬的部件構成，並做成具有凸形斷面形狀的結構。藉助於該中央凸部，可以供給比兩側的低丘陵都更多的灰，形成大致為凸形的灰供給層59c，能向接受大量加熱熱量的加熱區域35a充分地供灰。
另外，上述凸形斷面形狀也可以做成這樣的結構，即具有由圖9(B)所示的使凸部的向上豎起的面傾斜的推壓部58e形成的平緩的灰供給面。
因此，本實施例推進器前端的結構做成下述結構，即保持現有的矩形斷面，寬度方向的推壓量按一定的推進器前端推壓部的形狀變化，向爐子中央部推壓的量較多，由於是這種結構，因此，向爐子中央部供給的灰量變厚，向兩側供給的灰量可抑制到最少。
另外，使推進器前器前端兩側突出，從該突出部到中央形成凹形切槽部，該凹形切槽部形成凹形推壓面，通過該凹形推壓面使灰的推壓方向通過燃燒器火焰輻射區域中心的中心軸。由於是這種結構，因此，向爐子中央部供給的灰增厚，供給量增多，可將兩側的供灰量控制到最少。
圖11至圖14所示的實施例，提供了一種變動少、可穩定地進行熔融灰出渣的灰熔融爐，在上述灰熔融爐100中，如圖11所示的爐底入口側的送灰裝置不是推進器，而是在爐底55的寬度方向上的至少兩個以上的部位設有可連續輸送的螺旋送料器71，並且輸送方向設置成沿著爐底55的傾斜面的方向。
另外，上述螺旋送料器71也可以是轉速可變地進行控制的結構，可根據灰的種類及設置位置，適當地可變地控制灰的供給量。
根據這種結構，灰供給層59形成了穩定的灰移動層，其表面所接受的燃燒器10的輻射熱量也是穩定的，使熔融灰25的出渣穩定地進行。
圖12是圖11另一實施例的模式圖，該實施例所示的灰熔融爐100，沿上述爐底55設有作為連續送灰裝置的螺旋送料器71，同時，在上述灰供給部53中也設有作為連續送灰裝置的螺旋送料器72。
即是說，沿上述爐底55並且沿著其入口側的大致延長線的方向設有螺旋送料器71，同時，在位於爐底入口側上方的上下方向的灰貯留部70內設有立式螺旋送料器72。螺旋送料器71、72分別沿爐底寬度方向及貯留部寬度方向並列設有數個，可向爐底頂部連續供給灰50及沿爐底55向排出口57方向連續輸送所供給的上述灰50。
此外，上述螺旋送料器71、72為轉速可變的結構，而且螺旋送料器72可採用螺旋帶狀送料器。
根據這種結構，灰從貯留部70自然地向下落到爐底頂部，消除了以往供灰時屢屢產生的架橋等現象，可向爐底入口順利地進行灰的供給。另外，灰供給層59形成穩定的灰50的移動層，該移動層表面能從燃燒器10接受到穩定的輻射熱量，使熔融爐渣25的出渣穩定地進行。
圖13示出了在上述送灰裝置上設有可沿爐底入口側的大致延長線方向連續輸送的送料器71，這一點與圖11相同。另外，在上述灰供給口54上還設置有調整灰供給截出高度H的、可升降的堰板74。上述堰板74的最低下降位置不影響螺旋送料器71的運動。
根據這種結構，由於沿著爐底55設置有作為灰50的連續輸送裝置的螺旋送料器71，由此可形成穩定的灰供給層59，同時，還設有可調整灰供給口54的供給部53的隔牆高度H的堰板74，藉助於這種組合結構，還可以控制上述堰板74的靜止角γ，即使熔融不同性質的灰時，灰供給層59也能形成穩定的灰移動層，使熔融灰25的出渣可以穩定地進行。
圖14是圖13另一實施例的模式圖，配置有沿著爐底55設置的螺旋送料器71和可調整灰供給口54的灰供給部53截出高度H的可升降的立式堰板74，同時，在灰供給部53上還設有立式螺旋送料器72。
上述結構除了具有圖13所示結構的效果之外，還可以防止在灰貯留部70引起灰的架橋，可順利地向爐底55供給灰50。
根據該實施例，從灰供給口供到爐底頂部的灰，由送灰裝置沿爐底連續地供給，故在爐底傾斜面上形成的灰供給層不會起伏，而是穩定地移動，灰表面所接受的來自燃燒器的輻射熱量處於恆定的不變狀態，熔融灰的出渣可穩定地進行，同時，由於上述送灰裝置由螺旋送料器構成，所以，可以連續地供灰，可實現灰的供給量可變的運轉，能適應所使用的灰種類或狀況等的負載變動。
此外，由於分別設有從灰供給口向爐底頂部進行灰的供給和從爐底頂部沿爐底進行灰的供給所需要的上述螺旋送料器，因此，可適當的改變爐寬度方向的灰供給量，特別是可根據燃燒器安裝位置的寬度方向的加熱差異增加或減少灰的供給量，對爐子寬度方向的灰熔融狀況進行調整。
再者，由於沿爐底設有連續送灰裝置，可形成穩定的灰供給層，同時，還附帶地設置了可增加或減少灰供給口的供給部隔牆高度的堰板，因此，能控制前面提到的由堰板所引起的靜止角，即使對性質不同的灰進行熔融，也能穩定地進行熔融灰的出渣。
圖15至圖18是分別表示主灰與飛灰混合熔融用的灰熔融爐的實施例的模式圖。
如圖15所示，本實施例的灰熔融爐100由主灰供給部531、飛灰供給部532、作為送灰裝置的推進器58、熔融灰25的排出口57及燃燒器10構成。主灰供給部531包括設置在爐本體一端側的傾斜降低狀爐底55上部的主灰供給口531a。飛灰供給部532包括設置在主灰供給部531後部的飛灰供給口532a。推進器58設置在上述飛灰供給口532a的下部，並沿爐底55運動。排出口57設置在上述爐本體的另一端側。燃燒器10設置在爐體上部的爐頂56上。
根據上述結構，飛灰502和主灰501分別單獨地從前後方向設置的灰供給口供給。飛灰502通過自然落下而落到爐底55的入口處，落下的飛灰502由推進器58沿爐底55送出，形成飛灰供給層502a。在形成上述飛灰供給層502a的同時，主灰501從主灰供給口531a自然落下到飛灰供給層502a的上側，隨著飛灰供給層502a的流動，形成主灰供給層501a，從而使上下兩層的灰供給層向爐底55另一端側移動。
向爐底55另一端側移動的灰供給層，在其移動的過程中，其表面的主灰供給層501a的主灰501在燃燒器10的火焰輻射熱的作用下被加熱熔融，下層的飛灰502不直接暴露在燃燒器10的火焰中，不會由燃燒氣體引起向上飛揚，是通過來自主灰501的傳導傳熱及與熔融灰25接觸的接觸傳熱而被加熱熔融的。
主灰501及飛灰502同時被加熱熔融成為熔融灰25，作為爐渣經過排出口57向下落到圖中未示的下部水封輸送器上，並排出到外部。
此外，在上述結構中，為了將主灰供給口531a附近的主灰供給層501a的表面由燃燒器10的火焰輻射熱生成的燒結層搗碎，也可以設置圖中未示的可上下移動的破碎機。
圖16是圖15另一實施例的模式圖，示出了在圖15所示的灰熔融爐的主灰供給口設有設定主灰靜止角用以及設定主灰與飛灰的混合比用的堰板。
如該圖16所示，本實施例的灰熔融爐100由主灰供給部531、飛灰供給部532、作為送灰裝置的推進器58、熔融灰25的排出口57、燃燒器10以及可升降的堰板74構成。主灰供給部531包括設置在爐本體一端側的傾斜降低狀爐底55入口側上方的主灰供給口531a。飛灰供給部532包括設置在主灰供給部531後部的飛灰供給口532a。推進器58設置在上述飛灰供給口532a的下部，並沿爐底55運動。排出口57設置在上述爐本體的另一端側。燃燒器10設置在爐體上部的爐頂56上。堰板74用於調整設置在上述主灰供給口531a上的灰供給隔牆的高度H。
對於不同性質的灰來說，藉助於該可升降的堰板74，通過堰板調整機構74a，使該堰板調整機構74a與推進器58聯動，便可調節隔牆的高度H，由此可調整該主灰501的主灰供給層501a與該飛灰502的飛灰供給層502a的供給量比率，同時可使主灰供給層501a的前端處於上述排出口57的適當的正前方位置，能生成穩定的熔融灰25，並使該熔融灰25的出渣穩定地進行。
在該實施例的情況下，藉助於堰板74的適當調整，可將主灰501的供給隔牆高度H設定成適當值，根據靜止角的變動，使主灰供給層501a的形成處於最佳的加熱熔融狀態，以期達到使主灰501與飛灰502的供給量比率合適的目的，在主灰與飛灰的混合熔融中，能夠實現灰的穩定熔融和穩定的出渣。
圖17是在主灰供給部與飛灰供給部設置螺旋送料器的另一實施例。
如圖17所示，由設置在上述主灰供給部531內的沿主灰供給方向設置成直立狀的、速度可變的螺旋送料器72、以及在飛灰供給部535內的沿著爐底55入口側傾斜面設置在其大致延長線方向上的、速度可變的螺旋送料器71構成。
根據上述結構，主灰501與飛灰502分別從單獨設置的主灰供給部531和飛灰供給部535經過各個螺旋送料器72、71供給爐內。飛灰502通過螺旋送料器71沿爐底55送出，形成飛灰供給層502a。在形成該飛灰供給層502a的同時，其上側的主灰501從主灰供給部531通過螺旋送料器72隨飛灰供給層502a一起流動，形成主灰供給層501a。在爐底55上形成上下兩層灰供給層，在維持這種狀態的情況下，使上下兩層灰供給層移動到爐底55的另一端側。
如上文所述，移動到爐底55的另一端側的灰供給層，在這種移動過程中，其表面的主灰供給層501a的主灰501被燃燒器10的火焰輻射熱加熱熔融，下層的飛灰502不直接暴露在燃燒器10的火焰中，不會由燃燒氣體引起向上飛揚，是通過主灰501的傳導傳熱及與熔融灰25接觸的接觸傳熱作用而被加熱熔融的。這一點與上述實施例相同。
在該實施例的情況下，藉助於分別設置在主灰供給部531內及飛灰供給部535內的速度可變的螺旋送料器72、71，通過對轉速進行控制，可連續地供灰，能形成穩定的灰供給層，使灰熔融處於穩定狀態，並使熔融灰的出渣穩定地進行。而且易於調整主灰及飛灰的供給量。
圖18是表示本發明第四實施例簡略構成的模式圖，示出了在主灰供給部和飛灰供給部上設有螺旋送料器的圖3的灰熔融爐中，配置設定靜止角用以及設定主灰與飛灰的混合比用的堰板的結構。
如該圖所示，上述結構由以直立狀設置在上述主灰供給部531內的速度可變的螺旋送料器72、在上述飛灰供給部535內沿爐底55的傾斜面設置的速度可變的螺旋送料器71、以及設置在上述主灰供給口531a上的調整灰供給隔牆高度H用的可升降的堰板74構成。
根據上述構成，在爐底55上形成將飛灰502保持在下層、將主灰501保持在上層的上下兩層的灰供給層，在維持這種狀態的情況下，使兩層灰供給層保持原樣地移動到爐底55的另一端側，這種狀況與圖3相同，其詳細說明省略。但是，在本圖的情況下，根據主灰501的不同性質，使上述堰板74通過堰板調整機構74a與螺旋送料器72、71聯動，可適當地調整隔牆的高度H。由此，在調整主灰501與飛灰502的供給量比率的同時，可使主灰供給層501a的末端在排出口57正前方的適當位置停止，使穩定的灰熔融與熔融灰25的出渣成為可能。而且，藉助於分別設在主灰供給部531內及飛灰供給部535內的速度可變的螺旋送料器72、71以及設在主灰供給口531a上的堰板74的隔牆高度H的調整，可以很容易地控制主灰501及飛灰502的供給量，還可調整作為灰供給角度的靜止角，能適應於灰的性質。
根據本實施例，由飛灰形成下層灰供給層，其上層由主灰形成灰供給層，並形成將飛灰保持在下層、將主灰保持在上層的上下兩層的灰供給層，同時可容易地調整兩者的供給比率，因此，細粒的飛灰不直接暴露在燃燒器的燃燒氣體中與之接觸，可避免大部分飛灰隨廢氣一起排放到爐外的現象。
另外，飛灰的熔融藉助於主灰的傳導傳熱及熔融灰的接觸傳熱而順利地進行。
再者，由於主灰供給口配置在前側，其後方設置飛灰供給口，因而，主灰供給到飛灰上，能確實形成將主灰與飛灰區分清楚的上下兩層灰供給層。
進一步，由於主灰供給口沿著爐底入口側上方的上下方向延伸設置，飛灰供給口設置在上述爐底入口側傾斜面的大致延長線上，因而，飛灰層流的形成沒有阻礙細粒流股的曲折部分，形成由光滑的層流構成的無起伏的飛灰供給層。
另一方面，由於由粗粒組成的主灰沿上下方向分布著，因而在上述爐底上形成的起伏少的飛灰供給層的上層形成上層流，並且形成主灰與飛灰的區分明確的良好的上下兩層的供給層。
此外，由於至少在飛灰供給口一側設置作為強制送灰裝置的螺旋送料器，因此可調整上下兩層的飛灰供給層的供給量，可適當地設定主灰與飛灰的比率，使供給適量，以使能確實地對包括飛灰在內的主灰進行熔融。
由於在上述主灰供給口設置了決定灰供給量的可升降的堰板，該堰板用於調整灰的截出高度，因此能容易地調整主灰與飛灰的混合比率，符合依據主灰的種類而異的靜止角，可將主灰供給層的前端設定在排出口的適當前方位置，可穩定地生成主灰和飛灰的熔融灰。
如上文所述，根據本發明第一及第二種技術方案的記載，可提供適應於負載變動且能高效率穩定運轉的灰熔融爐，特別是能根據熔融爐渣的出渣狀況控制灰供給量和燃燒器所產生的加熱量。
根據本發明第三及第五種技術方案的記載，可提供具有能提高熔融爐渣的排出流動性的高效率出渣部的灰熔融爐，特別是能讓貯留在上述爐渣池中的熔融灰組成的熔融爐渣向爐渣排出口流動的流股保持高的流動性，以期提高熔融爐渣的排出速度。
根據本發明第六及第八種技術方案的記載，通過對使灰沿爐底形成灰供給層並同時朝排出口送出的推進器的推壓部形狀進行改進，使由該推進器送出的灰可供到包含燃燒器火焰輻射區域在內的附近加熱區域，儘量降低並抑制了將灰供給到該附近加熱區域以外的地方。
根據本發明第九至第十一種技術方案的記載，採用了將灰從上述灰供給口向爐底排出口連續穩定地供給的結構，因此，使變動少、穩定的熔融灰的出渣成為可能。
根據本發明第十二至第十七種技術方案的記載，在把上述焚燒灰的主灰和飛灰同時加熱熔融的混合熔融時的灰熔融爐中，在爐內加熱熔融時可防止飛灰散失，把飛灰和主灰一起有效地加熱熔融。
權利要求
1.一種灰熔融爐，在爐本體一端側設有灰供給口，另一端側形成熔融灰的排出口，從上述灰供給口供給的灰一邊沿著傾斜降低狀的爐底向上述排出口一側移動，一邊由燃燒器加熱熔融，其特徵在於，在上述爐本體的傾斜方向上遊側位置的上述一端側設置至少兩個灰供給口，從其中一個供給口向爐底供給作為主灰的粗粒灰，從另一供給口向爐底供給作為飛灰的細粒灰，同時對主灰供給口和飛灰供給口的位置進行設定，使該爐底上的主灰為上層，飛灰為下層，供給呈層狀。
2.根據權利要求1所記載的灰熔融爐，其特徵在於，位於爐底傾斜方向上遊側的爐本體一端側設有上述數個灰供給口，同時，將該供給部的主灰供給口與飛灰供給口前後配置，使主灰供給口處於爐底下遊側，飛灰供給口處於爐底上遊側。
3.根據權利要求1所記載的灰熔融爐，其特徵在於，將上述主灰供給口設置在爐本體一端側的爐底上方位置，將一方的上述飛灰供給口設置在沿上述傾斜爐底的傾斜方向入口側延長的位置上，使該主灰供給口與一方的飛灰供給口位於上下方向的位置。
4.根據權利要求1所記載的灰熔融爐，其特徵在於，在上述數個灰供給口的至少上述飛灰供給口一側設置從該飛灰供給口沿爐底方向連續送出上述飛灰的螺旋送料器的強制送灰裝置。
5.根據權利要求1所記載的灰熔融爐，其特徵在於，沿著上述灰供給口的側壁設有可升降的堰板，通過該堰板可調整與爐底對峙的灰供給端的截出高度。
6.一種灰熔融方法，把灰從爐本體的一端側供到傾斜的爐底上，使灰一邊向另一端側移動，一邊由燃燒器加熱而熔融，將該熔融灰從另一端側排出，其特徵在於，使從上述爐本體一端側供給的灰形成層狀，使作為主灰的粗粒灰為上層，作為飛灰的細粒灰處於主灰的下層，並且一邊使該層狀灰向另一端側移動，一邊由燃燒器加熱熔融。
全文摘要
一種灰熔融爐及其灰熔融方法，為了提供適應負載變動的、可高效率且穩定運轉的灰熔融爐，在對焚燒灰的主灰及飛灰同時加熱熔融的混合熔融時的灰熔融爐中，使從上述爐本體一端側供給的主灰(粗粒灰)處於上層，使飛灰(細粒灰)處於主灰的下層，且呈層狀地供灰，該層狀灰一邊向另一端移動一邊由燃燒器加熱熔融。另外，在上述燃燒器使用富氧燃燒器時，可適當地控制該燃燒器中相對於空氣的氧添加量(包括改變濃度)，並根據上述富氧燃燒器的燃燒對灰的加熱熔融狀態，改變燃料的供給量以及上述富氧濃度，使適當地控制所需要的灰供給量成為可能。
文檔編號F27D19/00GK1614311SQ200410095368
公開日2005年5月11日 申請日期1999年3月25日 優先權日1998年3月27日
發明者橘田嶽洋, 田熊昌夫, 本多裕姬, 石川出, 野間彰, 小瀨公利, 佐藤鐵雄, 柴田健一 申請人:三菱重工業株式會社