JP2002098317A

JP2002098317A - 灰溶融炉における溶融メタル水砕装置

Info

Publication number: JP2002098317A
Application number: JP2000292155A
Authority: JP
Inventors: Akira Noma; 野間　　彰; Keita Inoue; 敬太井上; Tetsuo Sato; 鉄雄佐藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】水蒸気爆発を確実に防止することができる灰
溶融炉における溶融メタル水砕装置を提供することを目
的とする。【解決手段】水を動かす手段が装備されている。この
結果、溶融メタル１３が動いている水中に落下するの
で、溶融メタル１３が水に接触した際に発生する水蒸気
が逃げ易く、その水蒸気の圧力も逃げ易い。このため
に、水蒸気の圧力の閉じ込めによる水蒸気爆発を確実に
防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば、都市
ごみなどを焼却した際に生じる灰（焼却灰および飛灰か
らなる）を溶融する灰溶融炉において、その灰を溶融し
た際に生成された溶融メタルを水砕する装置に係り、特
に、溶融メタルを水砕する際に、水蒸気爆発を確実に防
止することができる灰溶融炉における溶融メタル水砕装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】灰溶融炉は、一般に、灰溶融炉本体と、
出滓口とから構成されている。この灰溶融炉は、灰の体
積を減少させ、かつ、灰に含まれる重金属類を不溶化無
害化するために、灰を前記灰溶融炉本体中において高温
で溶融して溶融スラグおよび溶融メタルとなし、その溶
融スラグおよび溶融メタルを前記出滓口から前記灰溶融
炉本体の外部に排出して処理するものである。

【０００３】ここで、前記溶融メタルは、水砕槽中に落
下させて水砕槽中の水で受けて水砕されて処理される。
この種の灰溶融炉における溶融メタル水砕装置として
は、たとえば、特開平１１−１０８３３１号公報に記載
のものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
灰溶融炉における溶融メタル水砕装置は、溶融メタルを
水砕槽中にただ単に落下させて水砕するものである。こ
のために、溶融メタルを水砕する際に、水蒸気爆発を起
こす可能性がある。

【０００５】この発明は、溶融メタルを水砕する際に、
水蒸気爆発を確実に防止することができる灰溶融炉にお
ける溶融メタル水砕装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１にかかる発明は、水を動かす手段が装備
されており、前記水動手段により動かされている水で前
記溶融メタルを受けて水砕する、ことを特徴とする。

【０００７】この結果、請求項１にかかる発明は、上記
の構成により、溶融メタルが動いている水中に落下する
ので、溶融メタルが水に接触した際に発生する水蒸気が
逃げ易く、その水蒸気の圧力も逃げ易い。このために、
水蒸気の圧力の閉じ込めによる水蒸気爆発を確実に防止
することができる。

【０００８】また、請求項２にかかる発明は、水動手段
が出滓口と水砕槽との間に設置された流水樋であって、
出滓口から排出された溶融メタルを流水樋の流水で一旦
受けてから水砕槽中に流水と共に落下させる、ことを特
徴とする。

【０００９】この結果、請求項２にかかる発明は、出滓
口と水砕槽との間に樋を設置し、その樋に水を流すだけ
の簡単な構造で、水蒸気爆発を確実に防止することがで
きる。

【００１０】また、請求項３にかかる発明は、水動手段
が水砕槽に設けられた水泡発生器であって、出滓口から
排出された溶融メタルを水泡発生器により発生された水
砕槽中の水泡で受ける、ことを特徴とする。

【００１１】この結果、請求項３にかかる発明は、水砕
槽に水泡発生器を設けただけの簡単な構造で、水蒸気爆
発を確実に防止することができる。しかも、水砕槽に水
泡発生器を設けるので、水泡発生器の設置スペースを省
略できる。

【００１２】また、請求項４にかかる発明は、水動手段
が水砕槽に設けられた水流発生器であって、出滓口から
排出された溶融メタルを水流発生器により発生された水
砕槽中の流水で受ける、ことを特徴とする。

【００１３】この結果、請求項４にかかる発明は、請求
項３にかかる発明とほぼ同様に、水砕槽に水流発生器を
設けただけの簡単な構造で、水蒸気爆発を確実に防止す
ることができる。しかも、水砕槽に水流発生器を設ける
ので、水流発生器の設置スペースを省略できる。

【００１４】また、請求項５にかかる発明は、水動手段
が水砕槽に設けられた噴水器であって、出滓口から排出
された溶融メタルを噴水器により噴射された水砕槽の噴
水で受ける、ことを特徴とする。

【００１５】この結果、請求項５にかかる発明は、請求
項３にかかる発明および請求項４にかかる発明とほぼ同
様に、水砕槽に噴水器を設けただけの簡単な構造で、水
蒸気爆発を確実に防止することができる。しかも、水砕
槽に噴水器を設けるので、噴水器の設置スペースを省略
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる灰溶融炉
における溶融メタル水砕装置の実施の形態のうちの４例
を添付図面を参照して説明する。なお、この実施の形態
によりこの灰溶融炉における溶融メタル水砕装置が限定
されるものではない。

【００１７】（灰溶融炉の構成の説明）図１は、この発
明にかかる灰溶融炉における溶融メタル水砕装置の実施
の形態１を示す。図において、１は灰溶融炉本体であ
る。この灰溶融炉本体１の炉壁の内側には、耐火レンガ
などの耐火物２が張設されている。一方、この灰溶融炉
本体１の炉壁の外側には、水冷ジャケット３が設けられ
ている。また、この灰溶融炉本体１の内部の底面４は、
構造強度を高めるために湾曲している。さらに、この灰
溶融炉本体１には、還元ガス（Ｎ₂ガス）供給手段（図
示せず）が接続されている。

【００１８】前記灰溶融炉本体１の上部中央には、中空
カーボン製の−の主電極５がスリーブ１４を介して貫通
して設けられている。一方、前記灰溶融炉本体１の底部
中央には、同じく、カーボン製の＋の電極６が設けられ
ている。この−の主電極５と＋の電極６とは、電源（図
示せず）に接続されている。

【００１９】前記灰溶融炉本体１の一側には、灰投入口
７が設けられている。一方、前記灰溶融炉本体１の他側
には、出滓口８および出滓樋９が設けられている。な
お、この出滓樋９は、耐火レンガなどの耐火物や水冷銅
ブロックなどから構成されている。

【００２０】前記灰溶融炉本体１の底部は、床１０に、
ヒンジ機構１１およびシリンダ１２を介して、前記灰投
入口７側から前記出滓口８および出滓樋９側にかけて傾
動可能に保持されている。なお、図示の例は、ヒンジ機
構１１が前記出滓口８および出滓樋９側に、一方、シリ
ンダ１２が灰投入口７側に配置されているが、その逆
に、シリンダ１２が前記出滓口８および出滓樋９側に、
一方、ヒンジ機構１１が灰投入口７側に配置されていて
も良い。

【００２１】前記灰溶融炉本体１の灰投入口７には、ホ
ッパ（図示せず）とスクリューフィダー（図示せず）と
から構成されている灰供給手段（図示せず）が接続され
ている。この灰供給手段は、ホッパとスクリューフィダ
ーとにより、灰（図示せず）を前記灰溶融炉本体１中に
所定量連続的に供給するものである。

【００２２】前記灰は、前処理系において、都市ごみな
どを焼却炉（図示せず）で焼却した際に生じる焼却灰
（なお、選別機により選別された焼却灰の場合もある）
および飛灰からなる。

【００２３】前記灰溶融炉本体１の出滓口８および出滓
樋９側には、スラグ排出系のスラグ排出手段（図示せ
ず）が配置されている。前記灰溶融炉本体１から排出さ
れた溶融スラグ（図示せず）は、前記スラグ排出手段に
より、スラグ排出系に排出され、このスラグ排出系にお
いて、固化、粒子化（約５ｍｍ角以下の砂状）されて
（もしくはそのまま）有効再利用される。なお、前記ス
ラグ排出系としては、モールドコンベア（図示せず）式
と、水砕槽（図示せず）式とがある。

【００２４】前記灰溶融炉本体１の出滓口８および出滓
樋９側には、排ガス処理系（図示せず）が配置されてい
る。この排ガス処理系は、前記灰溶融炉本体１中におい
て、灰を溶融した際に生成されるガス（すなわち、可燃
ガスであって、主に、ＣＯ、Ｈ₂など）を二次燃焼さ
せ、また、冷却し、さらに、無害化（消石灰、活性炭、
バグフィルタ、湿式洗煙などを介して無害化）して大気
に排出するものである。

【００２５】前記灰溶融炉本体１の出滓口８および出滓
樋９の下方には、水砕槽１５が設置されている。この水
砕槽１５は、前記出滓口８および前記出滓樋９から排出
された溶融メタル１３を水砕するものである。この水砕
槽１５は、水槽１６と、その水槽１６中に水１７を張っ
てなるものである。

【００２６】（灰溶融炉の作動の説明）以下、上記の構
成からなる灰溶融炉の作動について説明する。

【００２７】まず、灰溶融炉本体１中に灰を供給し、電
極５、６に電流を供給する。すると、プラズマアークに
より、灰が加熱されて溶融し、溶融スラグと重金属類の
溶融メタル１３となる。その溶融メタル１３は、溶融ス
ラグよりも重量が重いので、溶融スラグより下方に灰溶
融炉本体１の底面４側に溜まる。一方、溶融スラグは、
溶融メタル１３よりも重量が軽いので、溶融メタル１３
よりも上方に溜まる。その溶融スラグが溜まると、オー
バーフローにより、灰溶融炉本体１の出滓口８から出滓
樋９を経てスラグ排出手段に排出される。

【００２８】灰の溶融が進み、溶融メタル１３の堆積量
が増し、溶融スラグの堆積量が減少すると、スラグの電
気抵抗が低下する。そこで、灰の供給を一旦停止し、シ
リンダ１２を伸長させて灰溶融炉本体１を傾動させ、灰
溶融炉本体１中の残留溶融スラグおよび溶融メタル１３
を出滓口８および出滓樋９から灰溶融炉本体１の外、す
なわち、水砕槽１５に排出させる。排出された残留溶融
スラグは、前記の通り、有効再利用され、また、溶融メ
タル１３も同様に有効再利用される。

【００２９】灰溶融炉本体１中の残留溶融スラグおよび
溶融メタル１３の排出が完了した時点で、シリンダ１２
を収縮させて灰溶融炉本体１を傾動させて元の状態に復
帰させる。そして、灰の供給を開始することにより、灰
の溶融が再開される。

【００３０】ここで、灰溶融炉においては、溶融メタル
１３を水砕する際に、水蒸気爆発が起きないようにする
ことが重要事項である。以下、この発明にかかる灰溶融
炉における溶融メタル水砕装置の実施の形態について説
明する。

【００３１】（実施の形態１の説明）前記出滓口８およ
び前記出滓樋９と前記水砕槽１５との間には、樋（流水
樋）１８が設置されている。その樋１８には、水１９が
流されている。この樋１８の水１９は、前記水砕槽１５
に注ぎ込む。

【００３２】この実施の形態１における溶融メタル水砕
装置は、以上の如き構成からなり、以下、その作動につ
いて説明する。

【００３３】樋１８に水１９を流している状態におい
て、灰溶融炉本体１中の溶融メタル１３を出滓口８およ
び出滓樋９から外部に排出する。すると、溶融メタル１
３は、流水樋１８の流水１９で一旦受けられて、その流
水１９と共に、水砕槽１５中に落下する。

【００３４】このとき、溶融メタル１３が流水１９、す
なわち、動いている水１９で一旦受けて水砕されるの
で、溶融メタル１３が水１９に接触した際に発生する水
蒸気が逃げ易く、その水蒸気の圧力も逃げ易い。このた
めに、水蒸気の圧力の閉じ込めによる水蒸気爆発を確実
に防止することができる。

【００３５】特に、この実施の形態１における溶融メタ
ル水砕装置は、出滓口８および出滓樋９と水砕槽１５と
の間に樋１８を設置し、その樋１８に水１９を流すだけ
の簡単な構造で、水蒸気爆発を確実に防止することがで
きる。

【００３６】（実施の形態２の説明）図２は、この発明
にかかる灰溶融炉における溶融メタル水砕装置の実施の
形態２を示す。図中、図１と同符号は同一のものを示
す。

【００３７】前記水砕槽１５には、水泡発生器（図示せ
ず）が設けられている。この水泡発生器により水砕槽１
５中において、水泡２０が発生する。

【００３８】この実施の形態２における溶融メタル水砕
装置は、以上の如き構成からなるので、出滓口８および
出滓樋９から排出された溶融メタル１３が水泡発生器に
より発生された水砕槽１５中の水泡２０で受けられる。
このために、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を
達成することができる。

【００３９】すなわち、溶融メタル１３が動いている
水、水泡２０で一旦受けて水砕されるので、溶融メタル
１３が水泡２０に接触した際に発生する水蒸気が逃げ易
く、その水蒸気の圧力も逃げ易い。このために、水蒸気
の圧力の閉じ込めによる水蒸気爆発を確実に防止するこ
とができる。

【００４０】特に、この実施の形態２における溶融メタ
ル水砕装置は、水砕槽１５に水泡発生器を設けただけの
簡単な構造で、水蒸気爆発を確実に防止することができ
る。しかも、水砕槽１５に水泡発生器を設けるので、水
泡発生器の設置スペースを省略できる。

【００４１】（実施の形態３の説明）図３および図４
は、この発明にかかる灰溶融炉における溶融メタル水砕
装置の実施の形態３を示す。図中、図１および図２と同
符号は同一のものを示す。

【００４２】前記水砕槽１５には、水流発生器２１が設
けられている。この水流発生器２１は、図４に示すよう
に、水砕槽１５の中央に設けた仕切り壁２２と一対のス
クリュー２３とから構成されている。前記一対のスクリ
ュー２３を駆動させることにより前記水砕槽１５中にお
いて、図４において、時計方向周りの水流２４（実線矢
印にて示す）が発生する。

【００４３】この実施の形態３における溶融メタル水砕
装置は、以上の如き構成からなるので、出滓口８および
出滓樋９から排出された溶融メタル１３が水流発生器２
１により発生された水砕槽１５中の水流２４、すなわ
ち、実線矢印方向に流れる水で受けられる。このため
に、前記実施の形態１および前記実施の形態２とほぼ同
様の作用効果を達成することができる。

【００４４】すなわち、溶融メタル１３が動いている
水、水流２４で一旦受けて水砕されるので、溶融メタル
１３が流れる水に接触した際に発生する水蒸気が逃げ易
く、その水蒸気の圧力も逃げ易い。このために、水蒸気
の圧力の閉じ込めによる水蒸気爆発を確実に防止するこ
とができる。

【００４５】特に、この実施の形態３における溶融メタ
ル水砕装置は、水砕槽１５に仕切り壁２２および一対の
スクリュー２３からなる水流発生器２１を設けただけの
簡単な構造で、水蒸気爆発を確実に防止することができ
る。しかも、水砕槽１５に水流発生器２１を設けるの
で、水流発生器２１の設置スペースを省略できる。

【００４６】（実施の形態４の説明）図５は、この発明
にかかる灰溶融炉における溶融メタル水砕装置の実施の
形態４を示す。図中、図１〜図４と同符号は同一のもの
を示す。

【００４７】前記水砕槽１５には、噴水発生器（図示せ
ず）が設けられている。この噴水発生器により水砕槽１
５中において、噴水２５が発生する。

【００４８】この実施の形態４における溶融メタル水砕
装置は、以上の如き構成からなるので、出滓口８および
出滓樋９から排出された溶融メタル１３が噴水発生器に
より発生された水砕槽１５の噴水２５で受けられる。こ
のために、前記実施の形態１および前記実施の形態２お
よび前記実施の形態３とほぼ同様の作用効果を達成する
ことができる。

【００４９】すなわち、溶融メタル１３が動いている
水、噴水２５で一旦受けて水砕されるので、溶融メタル
１３が噴水２５に接触した際に発生する水蒸気が逃げ易
く、その水蒸気の圧力も逃げ易い。このために、水蒸気
の圧力の閉じ込めによる水蒸気爆発を確実に防止するこ
とができる。

【００５０】特に、この実施の形態４における溶融メタ
ル水砕装置は、水砕槽１５に噴水発生器を設けただけの
簡単な構造で、水蒸気爆発を確実に防止することができ
る。しかも、水砕槽１５に噴水発生器を設けるので、噴
水発生器の設置スペースを省略できる。

【００５１】（実施の形態１、２、３、４以外の例）な
お、前記実施の形態１、２、３、４において、溶融メタ
ル１３の排出手段としては、灰溶融炉本体１傾動式のも
のが開示されている。すなわち、灰溶融炉本体１を傾動
させて溶融メタル１３を出滓口８および出滓樋９から排
出するものが開示されている。ところが、この発明にお
いては、溶融メタル１３の排出手段として、ゲート式の
ものであっても良い。すなわち、灰溶融炉本体は固定式
であって、出滓口にゲートが開閉可能に設けられたもの
であっても良い。

【００５２】ここで、この発明においては、水の重量：
溶融メタル１３の重量＝３０：１となるように、水の流
量が必要である。前記重量比以上（水の重量の方を大と
する）であれば、水蒸気爆発を確実に防止することがで
きることを、経験的に確認されている。

【００５３】

【発明の効果】以上から明らかなように、この発明にか
かる灰溶融炉における溶融メタル水砕装置（請求項１）
によれば、溶融メタルが動いている水中に落下するの
で、溶融メタルが水に接触した際に発生する水蒸気が逃
げ易く、その水蒸気の圧力も逃げ易い。このために、水
蒸気の圧力の閉じ込めによる水蒸気爆発を確実に防止す
ることができる。

【００５４】また、この発明にかかる灰溶融炉における
溶融メタル水砕装置（請求項２）によれば、出滓口と水
砕槽との間に樋を設置し、その樋に水を流すだけの簡単
な構造で、水蒸気爆発を確実に防止することができる。

【００５５】また、この発明にかかる灰溶融炉における
溶融メタル水砕装置（請求項３）によれば、水砕槽に水
泡発生器を設けただけの簡単な構造で、水蒸気爆発を確
実に防止することができる。しかも、水砕槽に水泡発生
器を設けるので、水泡発生器の設置スペースを省略でき
る。

【００５６】また、この発明にかかる灰溶融炉における
溶融メタル水砕装置（請求項４）によれば、水砕槽に水
流発生器を設けただけの簡単な構造で、水蒸気爆発を確
実に防止することができる。しかも、水砕槽に水流発生
器を設けるので、水流発生器の設置スペースを省略でき
る。

【００５７】また、この発明にかかる灰溶融炉における
溶融メタル水砕装置（請求項５）によれば、水砕槽に噴
水器を設けただけの簡単な構造で、水蒸気爆発を確実に
防止することができる。しかも、水砕槽に噴水器を設け
るので、噴水器の設置スペースを省略できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の灰溶融炉における溶融メタル水砕装
置の実施の形態１を示す一部縦断面図である。

【図２】この発明の灰溶融炉における溶融メタル水砕装
置の実施の形態２を示す一部縦断面図である。

【図３】この発明の灰溶融炉における溶融メタル水砕装
置の実施の形態３を示す一部縦断面図である。

【図４】同じく、水砕槽の平面図である。

【図５】この発明の灰溶融炉における溶融メタル水砕装
置の実施の形態４を示す一部縦断面図である。

【符号の説明】

１灰溶融炉本体２耐火物３水冷ジャケット４底面５ −の主電極６＋の電極７灰投入口８出滓口９出滓樋１０床１１ヒンジ機構１２シリンダ１３溶融メタル１４スリーブ１５水砕槽１６水槽１７水１８樋（流水樋）１９水（流水）２０水泡２１水流発生器２２仕切り壁２３スクリュー２４水流２５噴水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤鉄雄横浜市中区錦町12番地三菱重工業株式会社横浜製作所内Ｆターム(参考） 3K061 NB05 NB11 NC03 4D004 AA36 AA37 CA04 CA29 CA43 CB13 CB43 CC01 CC03 4K063 AA06 AA12 BA13 CA02 HA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】灰を溶融して溶融スラグおよび溶融メタ
ルとなす灰溶融炉本体と、前記灰溶融炉本体に設けら
れ、前記溶融スラグまたは溶融メタルを前記灰溶融炉本
体から排出する出滓口と、前記出滓口から排出された前
記溶融メタルを水砕する水砕槽とを有する灰溶融炉にお
いて、水を動かす手段が装備されており、前記水動手段により
動かされている水で前記溶融メタルを受けて水砕する、
ことを特徴とする灰溶融炉における溶融メタル水砕装
置。
【請求項２】前記水動手段は、前記出滓口と前記水砕
槽との間に設置された流水樋であって、前記出滓口から
排出された前記溶融メタルを前記流水樋の流水で一旦受
けてから前記水砕槽中に流水と共に落下させる、ことを
特徴とする請求項１に記載の灰溶融炉における溶融メタ
ル水砕装置。
【請求項３】前記水動手段は、前記水砕槽に設けられ
た水泡発生器であって、前記出滓口から排出された前記
溶融メタルを前記水泡発生器により発生された前記水砕
槽中の水泡で受ける、ことを特徴とする請求項１に記載
の灰溶融炉における溶融メタル水砕装置。
【請求項４】前記水動手段は、前記水砕槽に設けられ
た水流発生器であって、前記出滓口から排出された前記
溶融メタルを前記水流発生器により発生された前記水砕
槽中の流水で受ける、ことを特徴とする請求項１に記載
の灰溶融炉における溶融メタル水砕装置。
【請求項５】前記水動手段は、前記水砕槽に設けられ
た噴水器であって、前記出滓口から排出された前記溶融
メタルを前記噴水器により噴射された前記水砕槽中の噴
水で受ける、ことを特徴とする請求項１に記載の灰溶融
炉における溶融メタル水砕装置。