JP2001097748A - 溶融スラグの冷却固化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置が有する処理能力が十分に活用され、多
量の溶融スラグを処理することができる溶融スラグの冷
却固化装置を提供すること。 【解決手段】 冷却された円筒状回転体上に溶融スラグ
を供給して冷却固化させる溶融スラグの冷却固化装置で
あって、冷却可能に構成され、互いに外周面を接して水
平に配置され、外周面を接した箇所が上方に向かう方向
に回転するように構成された一対の円筒状回転体１０
ａ，１０ｂと、この一対の円筒状回転体１０ａ，１０ｂ
の下部外周面に沿って配置されたスラグ剥離装置１３
ａ，１３ｂと、一対の円筒状回転体１０ａ，１０ｂの側
部下方にそれぞれ配置され、冷却不十分で固化されなか
ったスラグが円筒状回転体１０ａ，１０ｂの側部から離
脱した際に、そのスラグ７３を急冷するための冷却流体
吹き付け装置２０ａ，２０ｂとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は都市ごみなどの廃棄
物焼却残渣を溶融処理した際に排出される溶融スラグや
製鉄所で発生する高炉スラグなどの溶融スラグを冷却・
固化する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所においては、発生する溶融スラグ
の多くがスラグ置き場へ送られて徐冷され、固化されて
いるが、一部の溶融スラグについては、水中に投入して
直接冷却する急冷処理がなされている。又、廃棄物の溶
融処理施設においても、製鉄所の場合と同様に、溶融ス
ラグを自然冷却する徐冷又は水中に投入して直接冷却す
る急冷処理が行われている。

【０００３】溶融スラグの急冷処理においては、上記の
ような直接冷却の他に、間接冷却による試みがなされて
いる。間接冷却による急冷法については、冷却された金
属体の上に溶融スラグを供給して冷却する技術の提案が
なされており、その利点として、水分を含まないスラグ
が得られるため、セメント原料などに供する場合に乾燥
処理を必要としないこと、溶融スラグの熱回収が可能で
あると言うことなどが挙げられている。そして、さら
に、廃棄物の溶融処理施設においては、間接冷却による
急冷処理を行うことによって、溶融スラグの冷却・固化
処理に要する敷地面積を大幅に縮小することができると
言う利点が付加される。

【０００４】上記間接冷却による急冷処理については、
種々の技術が提案されているが、そのうち、冷却された
回転体の上に溶融スラグを供給して冷却する方式を採用
した技術がある。この技術においては、冷却されたロー
ルやドラムなどの円筒状回転体の外周面上に溶融スラグ
を供給して付着させ、冷却・固化されたスラグを剥離し
て排出する操作が行われる。このような技術による装置
としては、例えば、特公昭６１−８９１２号公報に開示
された装置がある。

【０００５】この装置は、水冷構造の２基のドラムが外
周面を接して水平に配置されており、２基のドラムの上
に溶融スラグを供給するようになっている。そして、２
基のドラムが付着した溶融スラグを上側へ持ち上げるよ
うに互いに反対方向に回転し、付着したスラグはドラム
の下端部に設けられたピンチロールで押圧され、さらに
カッターにより掻き取られて排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】冷却されたロールやド
ラムなどの円筒状回転体上に溶融スラグを供給して付着
させ、冷却・固化させる装置において、供給される溶融
スラグの流量変動があっても、常にスラグが冷却不十分
にならないだけの余裕を有する状態で装置が使用されて
いる。すなわち、装置の運転に際しては、供給される溶
融スラグの流量変動を考慮して溶融スラグの流量が設定
されるので、溶融スラグの供給は装置が有する処理能力
よりかなり低い流量で行われる。このため、装置が有す
る処理能力が十分に活用されない条件で運転されてい
る。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決し、装置が
有する処理能力が十分に活用され、多量の溶融スラグを
処理することができる溶融スラグの冷却固化装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、装置が有
する処理能力を十分に活用することができる方法を見出
すために、種々の試験を実施した。まず、ロールやドラ
ムなどの円筒状回転体に冷却能力の限度を超える溶融ス
ラグが供給された場合の状態を知るための試験を行っ
た。この試験により、溶融スラグの供給量が変動して冷
却能力の限度を超える溶融スラグが供給された場合、ス
ラグの冷却が不十分になって固化されなくなり、冷却途
中のスラグが円筒状回転体から離脱してしまうと言う現
象が起こることが判った。この現象は、スラグが固化さ
れておらず、未だ可塑性を有する状態においては、冷却
された金属体とスラグとの付着度合いが非常に小さいた
めに起こるものと考えられる。この現象を具体的に説明
すれば、回転している円筒状回転体上に供給されて付着
したスラグが円筒状回転体の側部（外側）へ移動するま
での間に固化されていないと、円筒状回転体の側部から
スラグが離脱して垂れ下がってしまう。

【０００９】そこで、本発明者らは、溶融スラグの供給
量が過剰になって、スラグが円筒状回転体から離脱して
しまった際に、溶融スラグの供給量が円筒状回転体の冷
却能力に見合った量に復帰するまでの間、別の冷却手段
でスラグの冷却を行うことを考え、本発明に到達した。

【００１０】従って、前記の課題は次の発明により解決
される。第１の発明は、冷却可能に構成され、互いに外
周面を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上
方に向かう方向に回転するように構成された一対の円筒
状回転体と、この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿
って配置されたスラグ剥離装置と、一対の円筒状回転体
の側部下方にそれぞれ配置され、冷却不十分で固化され
なかったスラグが円筒状回転体の側部から離脱した際
に、そのスラグを急冷するための冷却流体吹き付け装置
とを有することを特徴としている。

【００１１】この発明においては、通常の場合、円筒状
回転体に付着したスラグはスラグ剥離装置によって掻き
取られるまで冷却された後、排出される。しかし、溶融
スラグの供給量が過剰になって、円筒状回転体に付着し
たスラグの冷却が不十分になり、円筒状回転体から離脱
して垂れ下がってしまった場合には、垂れ下がったスラ
グに向けて冷却流体吹き付け装置から水或いは空気など
の冷却流体の吹き付けが行われる。そして、冷却が不十
分であったスラグは冷却されて固化し、排出される。こ
のため、この装置によれば、一時的に、円筒状回転体の
冷却能力以上の溶融スラグが供給される条件で運転する
ことが可能になり、装置が有する処理能力が十分に活用
される。又、溶融スラグの供給量が過剰になっても、装
置の運転を継続することができる。

【００１２】なお、溶融スラグの供給量が過剰になった
際にスラグに吹き付ける流体が水であっても、吹き付け
た水がすべて蒸発してしまう範囲の流量にとどめておけ
ば、水を含まないスラグとして排出させることができ、
円筒状回転体により固化した通常のスラグと合流させて
排出することができる。

【００１３】第２の発明は、冷却可能に構成され、互い
に外周面を接して水平に配置され、外周面を接した箇所
が上方に向かう方向に回転するように構成された一対の
円筒状回転体と、この一対の円筒状回転体の下部外周面
に沿って配置されたスラグ剥離装置と、スラグ剥離装置
の下方に配置されたスラグ輸送機と、スラグ輸送機の下
方に配置され、冷却不十分で固化されなかったスラグが
円筒状回転体の側部から離脱した際に、そのスラグを急
冷するためのスラグ投入水槽とを有することを特徴とし
ている。

【００１４】この発明においても、通常の場合、円筒状
回転体に付着したスラグはスラグ剥離装置によって掻き
取られるまで冷却された後、排出される。しかし、溶融
スラグの供給量が過剰になり、スラグが円筒状回転体か
ら離脱して垂れ下がってしまった場合、このスラグはそ
のまま下降してスラグ投入水槽へ導入されて固化する。

【００１５】このため、装置の冷却能力を超える量の溶
融スラグが供給されても、これを処理することができ、
溶融スラグの供給量が過剰になった場合を除けば、装置
が有する冷却能力のすべてを活用することができる。そ
して、溶融スラグの流量変動があっても、運転を継続す
ることが出来る。

【００１６】なお、この装置は溶融スラグの流量変動が
大きい条件で使用される場合に適している。

【００１７】第３の発明は、冷却可能に構成され、互い
に外周面を接して水平に配置され、外周面を接した箇所
が上方に向かう方向に回転するように構成された一対の
円筒状回転体と、この一対の円筒状回転体の下部外周面
に沿って配置されたスラグ剥離装置と、スラグ剥離装置
の下方に配置されたスラグ輸送機と、スラグ輸送機の下
方に配置され、冷却不十分で固化されなかったスラグが
円筒状回転体の側部から離脱した際に、そのスラグを受
けて輸送する離脱スラグ輸送機と、この離脱スラグ輸送
機上のスラグを急冷するための冷却流体吹き付け装置と
を有することを特徴としている。

【００１８】この発明においても、通常の場合、円筒状
回転体に付着したスラグはスラグ剥離装置によって掻き
取られるまで冷却された後、排出される。しかし、溶融
スラグの供給量が過剰になり、スラグが円筒状回転体か
ら離脱して垂れ下がってしまった場合、このスラグはそ
のまま下降し、スラグ輸送機上へ落ちて搬送される。こ
の際、スラグ輸送機上に存在する冷却不十分のスラグに
冷却流体吹き付け装置から水或いは空気などの冷却流体
の吹き付けが行われる。この急冷によって、冷却不十分
のスラグはスラグ輸送機上で固化し、そのまま排出され
る。

【００１９】このため、装置の冷却能力を超える量の溶
融スラグが供給されても、これを処理することができ、
溶融スラグの供給量が過剰になった場合を除けば、装置
が有する冷却能力のすべてを活用することができる。そ
して、溶融スラグの流量変動があっても、運転を継続す
ることができる。

【００２０】なお、上記の冷却流体の吹き付けによるス
ラグの急冷においては、冷却後のスラグ温度を必ずしも
常温まで降下させることを要しないので、多量の冷却流
体を必要としない。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る実施の形態の
一例を示す図である。この実施の形態においては、冷却
可能に構成された円筒状回転体の一つとして水冷ドラム
が使用される。図１において、１０ａ，１０ｂは溶融ス
ラグを付着させて冷却するための金属製の水冷ドラムで
ある。又、６０は溶融炉の出湯口に接続されたスラグ樋
である。そして、７０はスラグ樋６０から供給された溶
融スラグ、７１は水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着した
スラグ、７３は水冷ドラム１０ａ，１０ｂから離脱して
垂れ下がってしまった冷却不十分のスラグを示す。

【００２２】水冷ドラム１０ａ，１０ｂの内部には冷却
水の配管が組み込まれており、内壁を冷却するためのス
プレーノズルが多数設けられている。又、内部の下半分
の部分にはスプレーノズルから噴射された水が滞留する
ようになっており、下部においても冷却される構造にな
っている。回転軸１１ａ，１１ｂには冷却水の供給、排
水のための流路がそれぞれ設けられている。この２基の
水冷ドラム１０ａ，１０ｂは互いに外周面を接して水平
に配置されおり、図中に矢印で示すように、互いに反対
方向に回転し、何れも外周面を接していた箇所が上方に
向かって上昇する方向に回転する。１２は２基の水冷ド
ラム１０ａ，１０ｂの間に溶融スラグを貯えるための堰
板であり、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの両端部の外周面
に接して設けられている。

【００２３】１３ａ，１３ｂは水冷ドラム１０ａ，１０
ｂの下部外周面に沿って配置されたスラグ剥離装置であ
り、ピンチロール１４ａ，１４ｂとスクレーパー１５
ａ，１５ｂよりなる。ピンチロール１４ａ，１４ｂは水
冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着し固化したスラグを押圧
し、スラグを破砕して剥離させるものであり、回転可能
に構成され、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面に近接
して配置されている。スクレーパー１５ａ，１５ｂは水
冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面に接して配置されてお
り、残留しているスラグを掻き落とすために設けられて
いる。１６はスラグシュート、１７はスラグ輸送機であ
り、７２は剥離されたスラグを示す。

【００２４】２０ａ，２０ｂは水冷ドラム１０ａ，１０
ｂから離脱してしまったスラグ７３に冷却流体を噴霧し
て冷却するための冷却流体吹き付け装置である。冷却流
体としては、水、空気などを使用することができるが、
この実施の形態においては、水が使用される。２１ａ，
２１ｂは流量計、２２ａ，２２ｂは流量遮断弁、２３
ａ，２３ｂは水を微細化して吹き付けるスプレーノズル
である。

【００２５】２４ａ，２４ｂは水冷ドラム１０ａ，１０
ｂから離脱したスラグ７３の垂れ下がりを検出するため
のスラグ離脱検知装置であり、光源２５ａ，２５ｂと受
光部２６ａ，２６ｂよりなる。

【００２６】２７は制御器である。制御器２７はスラグ
離脱検知装置２４ａ，２４ｂから送られてくるスラグ有
無の信号に基づいて、冷却流体吹き付け装置２０ａ，２
０ｂへ信号を送り、吹き付け水を噴霧させたり、或いは
噴霧を止めさせたりする。

【００２７】２８ａ，２８ｂは水冷ドラム１０ａ，１０
ｂの下方に設けられた破砕機である。破砕機２８ａ，２
８ｂは水冷ドラム１０ａ，１０ｂからスラグが離脱した
ことが検知された際に、制御器２７からの信号に基づい
て起動する。

【００２８】上記の構成による装置により溶融スラグの
冷却・固化する処理は次のように行われる。

【００２９】溶融スラグ７０をスラグ樋６０から２基の
水冷ドラム１０ａ，１０ｂの上へ供給し、水冷ドラム１
０ａ，１０ｂを回転させると、その付近のスラグが冷却
されて水冷ドラムに付着する。通常の場合、付着したス
ラグは冷却されて固化し、スラグ剥離装置１３ａ，１３
ｂにより掻き取られて落下し、スラグ輸送機１７によっ
て搬送される。

【００３０】しかし、上記のようにして運転されている
間に、溶融スラグが水冷ドラム１０ａ，１０ｂの冷却能
力以上の流量で供給され、水冷ドラム１０ａ，１０ｂが
過負荷になって水冷ドラムから冷却不十分のスラグが離
脱した場合には、その状態がスラグ離脱検知装置２４
ａ，２４ｂによって検知される。そして、制御器２７か
らの信号に基づいて、冷却流体吹き付け装置２０ａ，２
０ｂから水が噴霧され、離脱したスラグ７３は急冷され
て固化する。なお、その際には、噴霧した水がすべて蒸
発してしまう程度の流量に設定をしておく。固化したス
ラグは破砕機２８ａ，２８ｂにより破砕されて輸送機１
７上に落下し、水冷ドラム１０ａ，１０ｂから剥離され
たスラグ７２と同じ次の処理工程へ搬送される。

【００３１】図２は本発明に係る実施の形態における他
の例を示す図である。図２において、図１と同じ構成に
係る部分については、同一の符号を付し説明を省略す
る。この実施の形態において、水冷ドラム１０ａ，１０
ｂ、スラグ剥離装置１３ａ，１３ｂ、スラグ離脱検知装
置２４ａ、２４ｂ及び制御器２７は、図１のものと同じ
構成によるものである。そして、実施の形態において
は、図１には設けられていない下記の機器類が設けられ
ている。

【００３２】４０は冷却不十分で水冷ドラム１０ａ，１
０ｂから離脱して垂れ下がったスラグを急冷するための
スラグ投入水槽であり、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの下
方に配置されている。このスラグ投入水槽４０内にはス
ラグ掻き揚げ機４１が設けられている。４２は水冷ドラ
ム１０ａ，１０ｂから剥離されたスラグの輸送機であ
り、スラグ剥離装置１３ａ，１３ｂの下方に配置されて
いる。このスラグ輸送機４２は制御器２７からの指示信
号により起動又は停止する。このスラグ輸送機４２はス
ラグ投入水槽４０から掻き揚げたスラグとは別の場所へ
搬送するために設けられている。

【００３３】図３は本発明に係る実施の形態におけるさ
らに他の例を示す図である。図３において、図２と同じ
構成に係る部分については、同一の符号を付し説明を省
略する。この実施の形態においては、冷却不十分で固化
されなかったスラグが水冷ドラム１０ａ，１０ｂの側部
から離脱した際に、そのスラグを受けて輸送する離脱ス
ラグ輸送機４３が設けられており、この離脱スラグ輸送
機上のスラグを急冷する手段として、冷却流体吹き付け
装置５０ａ，５０ｂが設けられている。冷却流体吹き付
け装置は流量調整弁５１ａ，５１ｂ、流量遮断弁５２
ａ，５２ｂ、スプレーノズル５３ａ，５３ｂを有し、所
定量の冷却流体を断続的にスプレーするようになってい
る。冷却流体としては、通常、水が供給される。図中、
４４は冷却流体として水を供給した場合に流下する余剰
水の受け槽である。

【００３４】上記のように構成された装置の運転中に、
溶融スラグが水冷ドラム１０ａ，１０ｂの冷却能力以上
の流量で供給され、冷却不十分のスラグが水冷ドラム１
０ａ，１０ｂから離脱して垂れ下がったことがスラグ離
脱検知装置２４ａ，２４ｂによって検知された場合、制
御器２７からの信号に基づいて、離脱スラグ輸送機４３
上に落ちたスラグに冷却流体吹き付け装置５０ａ，５０
ｂから水が噴霧される。この水噴霧によって、冷却不十
分のスラグは離脱スラグ輸送機４３上で急冷されて固化
し、次の処理工程へ搬送される。

【００３５】図４は本発明に係るさらに他の実施の形態
における円筒状回転体の構造を示す図である。この実施
の形態においては、冷却可能に構成された円筒状回転体
の一つとして水冷ロールが使用される。図４において、
図１と同じ構成に係る部分については同一の符号を付
し、説明を省略する。３０ａ，３０ｂは溶融スラグを付
着させて冷却するための金属製の水冷ロールである。水
冷ロール３０ａ，３０ｂの外周面を形成する外殻部には
冷却水の流路３２が設けられており、この冷却水は回転
軸３１ａ，３１ｂに設けられた流路及び接続配管を通じ
て供給され、排水される構造になっている。この２基の
水冷ロール３０ａ，３０ｂは互いに外周面を接して水平
に配置されおり、図中に矢印で示すように、互いに反対
方向に回転し、何れも外周面を接していた箇所が上方に
向かって上昇する方向に回転するように構成されてい
る。

【００３６】水冷ロール３０ａ，３０ｂは図１において
説明した水冷ドラムと同様に使用される。ただし、水冷
ロール３０ａ，３０ｂにおいては、管路を流通する冷却
水によりロールが冷却される構造になっているので、冷
却水の圧力を高くすることができる。このため、冷却水
を高温にして排水することができ、熱回収を効率よく行
うことができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、上記の問題点を解決し、多量
の溶融スラグを処理することができ、装置が有する処理
能力が十分に活用される溶融スラグの冷却固化装置を提
供することを目的とする。

【００３８】本発明によれば、円筒状回転体の側部下方
に冷却流体吹き付け装置が配置されているので、溶融ス
ラグの供給量が過剰になった際に、冷却不十分で固化さ
れなかったスラグが円筒状回転体から離脱してしまって
も、そのスラグを別途に急冷して固化させることができ
る。このため、装置が有する処理能力が十分に活用さ
れ、多量の溶融スラグを処理することができる。又、溶
融スラグの供給量が過剰になっても、運転を継続するこ
とができ、負荷変動に対処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施の形態の一例を示す図であ
る。

【図２】本発明に係る実施の形態における他の例を示す
図である。

【図３】本発明に係る実施の形態におけるさらに他の例
を示す図である。

【図４】本発明に係るさらに他の実施の形態における円
筒状回転体の構造を示す図である。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ 水冷ドラム １１ａ，１１ｂ 水冷ドラムの回転軸 １２ 溶融スラグを貯えるための堰板 １３ａ，１３ｂ スラグ剥離装置 １４ａ，１４ｂ ピンチロール １５ａ，１５ｂ スクレーパー １６ スラグシュート ２０ａ，２０ｂ 冷却流体吹き付け装置 ２１ａ，２１ｂ 流量計 ２２ａ，２２ｂ 流量遮断弁 ２３ａ，２３ｂ スプレーノズル ２４ａ，２４ｂ スラグ離脱検知装置 ２５ａ，２５ｂ 光源 ２６ａ，２６ｂ 受光部 ２７ 制御器 ２８ａ，２８ｂ 破砕機 ３０ａ，３０ｂ 水冷ロール ３１ａ，３１ｂ 水冷ロールの回転軸 ３２ 冷却水の流路 ４０ スラグ投入水槽 ４１ スラグ掻き揚げ機 ４２ スラグ輸送機 ４３ 離脱スラグ輸送機 ５０ａ，５０ｂ 冷却流体吹き付け装置 ６０ スラグ樋 ７０ 溶融スラグ ７１ 付着したスラグ ７２ 剥離したスラグ ７３ 離脱したスラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 品川 拓也 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 藪田 和哉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 寺本 豊和 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4G012 JA03 JK07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却可能に構成された円筒状回転体上に
   溶融スラグを供給して冷却固化させる溶融スラグの冷却
   固化装置において、冷却可能に構成され、互いに外周面
   を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上方に
   向かう方向に回転するように構成された一対の円筒状回
   転体と、この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿って
   配置されたスラグ剥離装置と、一対の円筒状回転体の側
   部下方にそれぞれ配置され、冷却不十分で固化されなか
   ったスラグが円筒状回転体の側部から離脱した際に、そ
   のスラグを急冷するための冷却流体吹き付け装置とを有
   することを特徴とする溶融スラグの冷却固化装置。
2. 【請求項２】 冷却可能に構成された円筒状回転体上に
   溶融スラグを供給して冷却固化させる溶融スラグの冷却
   固化装置において、冷却可能に構成され、互いに外周面
   を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上方に
   向かう方向に回転するように構成された一対の円筒状回
   転体と、この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿って
   配置されたスラグ剥離装置と、スラグ剥離装置の下方に
   配置されたスラグ輸送機と、スラグ輸送機の下方に配置
   され、冷却不十分で固化されなかったスラグが円筒状回
   転体の側部から離脱した際に、そのスラグを急冷するた
   めのスラグ投入水槽とを有することを特徴とする溶融ス
   ラグの冷却固化装置。
3. 【請求項３】 冷却可能に構成された円筒状回転体上に
   溶融スラグを供給して冷却固化させる溶融スラグの冷却
   固化装置において、冷却可能に構成され、互いに外周面
   を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上方に
   向かう方向に回転するように構成された一対の円筒状回
   転体と、この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿って
   配置されたスラグ剥離装置と、スラグ剥離装置の下方に
   配置されたスラグ輸送機と、スラグ輸送機の下方に配置
   され、冷却不十分で固化されなかったスラグが円筒状回
   転体の側部から離脱した際に、そのスラグを受けて輸送
   する離脱スラグ輸送機と、このスラグ離脱輸送機上のス
   ラグを急冷するための冷却流体吹き付け装置とを有する
   ことを特徴とする溶融スラグの冷却固化装置。