JP2002310417A

JP2002310417A - 廃棄物溶融炉の炉壁保護方法及びその保護装置

Info

Publication number: JP2002310417A
Application number: JP2001114797A
Authority: JP
Inventors: Daihachiro Sakurai; 大八郎櫻井; Kazunori Yamate; 一記山手; Koji Iida; 孝司飯田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】炉内温度及び冷却水水量を制御することによ
り、炉内面に形成された耐火物の溶損等による損耗を抑
制するとともに、炉内面の熱的損耗を抑制し得る。【解決手段】炉本体１０の炉壁１１ａ，１６ａ内部又
は炉壁露出部に冷却水が循環する流路１５ａ，２０ａ，
２５ａを形成して冷却水により廃棄物溶融炉の炉壁を保
護する方法である。その特徴ある構成は、廃棄物を溶融
することにより生成される溶融スラグがＳｉＯ₂、Ｃａ
Ｏ又はＡｌ₂Ｏ₃を少なくとも１種含み、溶融スラグを冷
却することにより生成されるスラグ耐火物が炉壁内面に
１〜１５ｃｍの厚さで析出して被覆層３４を形成するよ
うに炉内温度及び冷却水の水量を制御することにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉本体の炉壁内部
又は炉壁露出部に冷却水が循環する流路を形成して冷却
水により廃棄物溶融炉の炉壁を保護する方法及びその保
護装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ゴミ等の一般廃棄物、及び産業廃棄
物等は、例えばそのまま埋立て処分場に埋立てられる
が、現在ある埋立て処分場の受入れ能力は残りわずかで
あり、また新規の埋立て処分場を確保することも困難で
ある。これら廃棄物は焼却炉で焼却することにより減容
できるが、廃棄物を燃焼する際にダイオキシン類等の有
害物質を含むガスが発生するおそれがあり、その焼却灰
には廃棄物に含まれていた重金属類等の有害物質が残留
しているので、環境汚染を防ぐために様々な対策を施す
必要がある。

【０００３】そこで、近年は、廃棄物処理炉として、炉
本体内部で廃棄物を燃焼させて、一気に溶融体にまで転
化させる廃棄物溶融炉が注目され、その開発及び建設が
盛んに行われている。この廃棄物溶融炉は、廃棄物を燃
焼することによって、廃棄物の熱分解ガスを含むガスと
溶融体とに転化させるものであって、廃棄物を燃焼する
際に発生するガス中にはダイオキシン等の有害なガス成
分が少なく、また廃棄物に含まれていた重金属類等の有
害物質は、溶融スラグとして固定化されるので、重金属
類が溶出しにくいという特徴がある。廃棄物から発生す
る熱分解ガス中には可燃性のガスが含まれており、この
可燃性ガスは発電用及び工業用燃料や化学原料等として
有効利用される。

【０００４】廃棄物溶融炉では、炉本体内部の温度が溶
融体により高温になるため、炉壁内面は成形耐火物によ
り内張りされ、外側を鉄皮で構成している。耐火物は溶
融スラグやガスによって激しく消耗するため、この耐火
物は約３〜６ヶ月で寿命となる。従って、その都度、耐
火物の張り替えが行われるが、この補修期間に数週間を
要するため、予備炉が装備されるのが通常である。ま
た、耐火物の消耗だけでなく、高温の溶融体を取扱う溶
融炉においては、この溶融体の温度が炉本体の炉壁内部
に使用されている金属材料の融点以上の高温である場
合、この炉壁内部の冷却が不十分であると、上記金属材
料部分が溶損して、バーンアウトと言われる現象を生じ
るおそれがある。そこで、このような溶融炉では、高温
の溶融体に対して炉壁内部に十分な冷却性を確保して炉
本体を熱から保護するため、内部に冷却水が循環供給さ
れる流路が形成された水冷ジャケット構造を有する冷却
手段が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水冷ジャケッ
トは、熱容量の大きい溶融体と直接接触するため、冷却
水量が減少したとき、熱クラックが発生し、溶融体側に
水が漏れると水蒸気爆発が発生し、重大トラブルが起こ
る危険性があった。本発明の目的は、炉内温度及び冷却
水水量を制御することにより、炉壁内面に形成された耐
火物の溶損等による損耗を抑制するとともに、炉壁内面
の熱的損耗を抑制し得る廃棄物溶融炉の炉壁保護方法及
びその保護装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、炉本体１０の炉壁１１ａ，１６ａ内
部又は炉壁露出部に冷却水が循環する流路１５ａ，２０
ａ，２５ａを形成して冷却水により廃棄物溶融炉１０の
炉壁１１ａ，１６ａを保護する方法において、廃棄物を
溶融することにより生成される溶融スラグがＳｉＯ₂、
ＣａＯ又はＡｌ₂Ｏ₃を少なくとも１種含み、溶融スラグ
を冷却することにより生成されるスラグ耐火物が炉壁１
１ａ，１６ａ内面に１〜１５ｃｍの厚さで析出して被覆
層３４を形成するように炉内温度及び冷却水の水量を制
御することを特徴とする廃棄物溶融炉の炉壁保護方法で
ある。請求項１に係る発明では、炉内温度及び冷却水の
水量を制御することにより、溶融スラグを冷却して析出
させ、厚さ１〜１５ｃｍのスラグ耐火物からなる被覆層
３４を形成させるため、炉壁１１ａ，１６ａ内面に形成
された耐火物の溶損等による損耗を抑制するとともに、
炉内面の熱的損耗を抑制することができる。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、図１に示すように、溶融炉１０が直立円筒
状のシャフト炉１１であって、シャフト炉１１本体の途
中に廃棄物供給路１２が略水平に接続され、シャフト炉
１１本体の下端に供給路１２により供給された廃棄物を
加熱溶融するとともに廃棄物の溶融スラグを流下させる
ように構成された傾斜炉１６の一端が接続され、傾斜炉
１６の他端に流下してくる溶融スラグを水砕装置１７に
導く鉛直管１８の上端が接続された炉壁保護方法であ
る。請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明であっ
て、シャフト炉１１本体の下端と傾斜炉１６の一端が接
続されることにより形成された屈曲部３５の炉壁３５ａ
内部又は炉壁露出部の流路１５ａ，２０ａに流れる冷却
水の温度が４０〜９０℃となるように、かつ屈曲部３５
近傍の炉内温度が１２００〜１８００℃になるように炉
内温度及び冷却水の水量を制御する炉壁保護方法であ
る。請求項３に係る発明では、屈曲部３５の炉壁３５ａ
内部又は炉壁露出部の流路１５ａ，２０ａに流れる冷却
水の温度を４０〜９０℃に、屈曲部３５近傍の炉内温度
を１２００〜１８００℃になるようにそれぞれ炉内温度
及び冷却水水量を制御することにより、屈曲部３５の炉
壁３５ａ内面に厚さ１〜１５ｃｍのスラグ耐火物からな
る被覆層３４を形成する。好ましい冷却水の温度は５０
〜８０℃、炉内温度は１４００〜１７００℃である。冷
却水の温度が９０℃を越えると沸騰して水冷ジャケット
を破裂するおそれがある。炉内温度が１２００℃未満で
はスラグが溶融せず、１８００℃を越えると、ガス体の
燃焼が最大２０００℃であるため、ガスの燃焼が不十分
となる。

【０００８】請求項４に係る発明は、請求項２に係る発
明であって、傾斜炉１６他端の炉壁１６ａ内部又は炉壁
露出部の流路２５ａに流れる冷却水の温度が４０〜９０
℃となるように、かつ傾斜炉１６他端近傍の炉内温度が
１２００〜１８００℃になるように炉内温度及び冷却水
の水量を制御する炉壁保護方法である。請求項４に係る
発明では、傾斜炉１６他端の炉壁１６ａ内部又は炉壁露
出部の流路２５ａに流れる冷却水の温度を４０〜９０℃
に、傾斜炉１６他端近傍の炉内温度を１２００〜１８０
０℃になるように、それぞれ炉内温度及び冷却水水量を
制御することにより、傾斜炉１６他端の炉壁１６ａ内面
に厚さ１〜１５ｃｍのスラグ耐火物からなる被覆層３４
を形成する。好ましい冷却水の温度は５０〜８０℃、炉
内温度は１４００〜１７００℃である。冷却水の温度が
９０℃を越えると沸騰して水冷ジャケットを破裂するお
それがある。炉内温度が１２００℃未満ではスラグが溶
融せず、１８００℃を越えると、ガス体の燃焼が最大２
０００℃であるため、ガスの燃焼が不十分となる。

【０００９】請求項５に係る発明は、図１及び図１２に
示すように、炉本体１０の炉壁１１ａ，１６ａ内部又は
炉壁露出部に冷却水が循環する流路１５ａ，２０ａ，２
５ａを有する水冷ジャケット１９，２１，２２が設けら
れ、流路１５ａ，２０ａ，２５ａを循環する冷却水によ
り廃棄物溶融炉１０の炉壁１１ａ，１６ａを保護する装
置において、廃棄物を溶融することにより生成される溶
融スラグがＳｉＯ₂、ＣａＯ又はＡｌ₂Ｏ₃を少なくとも
１種含み、炉本体１０の温度を検出する温度センサ３２
と、炉本体１０内部の廃棄物をそれぞれ燃焼かつ溶融さ
せるための燃料供給バルブ２９ａ及び酸素含有ガス供給
バルブ３１ａと、流路１５ａ，２０ａ，２５ａを流れる
冷却水の水量を調整する水量調整バルブ１９ａ，２１
ａ，２２ａと、温度センサ３２の検出出力に基づいて燃
料供給バルブ２９ａ、酸素含有ガス供給バルブ３１ａ及
び水量調整バルブ１９ａ，２１ａ，２２ａの各開度を制
御するコントローラ３３とを備え、コントローラ３３は
溶融スラグが冷却されることにより生成されるスラグ耐
火物が炉壁１１ａ，１６ａ内面に１〜１５ｃｍの厚さで
析出して被覆層３４を形成するように燃料供給バルブ２
９ａ、酸素含有ガス供給バルブ３１ａ及び水量調整バル
ブ１９ａ，２１ａ，２２ａの各開度を制御することを特
徴とする廃棄物溶融炉の炉壁保護装置である。請求項５
に係る発明では、温度センサ３２の検出出力に基づいて
燃料供給バルブ２９ａ、酸素含有ガス供給バルブ３１ａ
及び水量調整バルブ１９ａ，２１ａ，２２ａの各開度を
コントローラ３３により制御して、厚さ１〜１５ｃｍの
スラグ耐火物を炉壁内面に析出させて被覆層３４を形成
するため、炉壁１１ａ，１６ａ内面に形成された耐火物
の溶損等による損耗を抑制するとともに、炉内面の熱的
損耗を抑制することができる。

【００１０】請求項６に係る発明は、請求項５に係る発
明であって、図４に示すように、水冷ジャケット１９
が、それぞれ炉壁内面に相応した湾曲面又は平面を有す
る第１金属板１９ｂ及び第２金属板１９ｃと、第１金属
板１９ｂ及び第２金属板１９ｃを所定の間隔をあけた状
態で両金属板１９ｂ，１９ｃの全周囲を囲繞する複数の
金属製側板１９ｄと、第１金属板１９ｂ及び第２金属板
１９ｃの間に蛇行流路１５ａを形成するように両金属板
１９ｂ，１９ｃに垂直にかつ互いに平行に配設された複
数の仕切り用金属板１９ｅとを備えた炉壁保護装置であ
る。請求項６に係る発明では、水冷ジャケット１９が第
１金属板１９ｂ、第２金属板１９ｃにより所定の間隔を
形成し、複数の金属製側板１９ｄにより両金属板１９
ｂ，１９ｃの全周囲を囲繞し、蛇行流路１５ａを形成す
るように仕切り用金属板１９ｅをそれぞれ平行に配設し
て形成される。このように内部に流れる冷却水が蛇行す
る構造を有する水冷ジャケットは水冷ジャケットと接す
る溶融体やガスを均一にムラなく冷却するため冷却効率
に優れる。

【００１１】請求項７に係る発明は、請求項５又は６に
係る発明であって、図１に示すように、溶融炉１０が直
立円筒状のシャフト炉１１であって、シャフト炉１１本
体の途中に廃棄物供給路１２が略水平に接続され、シャ
フト炉１１本体の下端に供給路１２により供給された廃
棄物を加熱溶融するとともに廃棄物の溶融スラグを流下
させるように構成された傾斜炉１６の一端が接続され、
傾斜炉１６の他端に流下してくる溶融スラグを水砕装置
１７に導く鉛直管１８の上端が接続された炉壁保護装置
である。請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明で
あって、シャフト炉１１本体の下端と傾斜炉１６の一端
が接続されることにより形成された屈曲部３５の炉壁３
５ａ内部又は炉壁露出部に冷却水が循環する流路１５
ａ，２０ａを有する第１及び第２水冷ジャケット１９，
２１が配設され、第１水冷ジャケット１９がシャフト炉
１１本体の下端に設けられかつ第１水冷ジャケット１９
の複数の仕切り用金属板１９ｅが鉛直方向に配設され、
第２水冷ジャケット２１が傾斜炉１６の一端に設けられ
かつ第２水冷ジャケット２１の複数の仕切り用金属板２
１ｅが傾斜炉１６の傾斜方向に沿って配設された炉壁保
護装置である。請求項８に係る発明では、熱分解により
発生したガスや飛灰による耐火物の損傷が大きいシャフ
ト炉１１本体の下端に第１水冷ジャケット１９を、傾斜
炉１６の一端に第２水冷ジャケット２１をそれぞれ設
け、この第１及び第２水冷ジャケット１９，２１の冷却
によりスラグ耐火物からなる被覆層３４を形成するた
め、熱分解ガスや飛灰による耐火物の消耗を抑制でき、
第１水冷ジャケット１９の複数の仕切り用金属板１９ｅ
が鉛直方向に、第２水冷ジャケット２１の複数の仕切り
用金属板２１ｅが傾斜炉１６の傾斜方向に沿ってそれぞ
れ配設されたため、熱分解ガスや飛灰の進行方向に沿っ
てジャケット内に冷却水が流れるので、均一にムラなく
屈曲部３５の炉壁３５ａ内部又は炉壁露出部を冷却する
ことができる。

【００１２】請求項９に係る発明は、請求項７に係る発
明であって、傾斜炉１６他端の炉壁１６ａ内部又は炉壁
露出部に冷却水が循環する流路２５ａを有する第３水冷
ジャケット２２が設けられ、第３水冷ジャケット２２の
複数の仕切り用金属板２２ｅが傾斜炉１６の傾斜方向に
沿って配設された炉壁保護装置である。請求項９に係る
発明では、溶融体による耐火物の損傷が大きい傾斜炉１
６他端の炉壁１６ａ内部又は炉壁露出部に第３水冷ジャ
ケット２２を設け、第３水冷ジャケット２２の冷却によ
りスラグ耐火物からなる被覆層３４を形成するため、溶
融体による耐火物の消耗を抑制でき、この第３水冷ジャ
ケット２２の複数の仕切り用金属板２２ｅが傾斜炉１６
の傾斜方向に沿って配設されたため、溶融体の流下方向
に沿ってジャケット内に冷却水が流れるので、均一にム
ラなく傾斜炉他端の炉壁内部又は炉壁露出部を冷却する
ことができる。

【００１３】請求項１０に係る発明は、請求項５ないし
９いずれかに係る発明であって、水冷ジャケット１９，
２１，２２の内面側の金属板の外面に耐火物を固定する
ための複数の突起が金属板と一体的に形成された請求項
５ないし９いずれか記載の炉壁保護装置である。請求項
１０に係る発明では、水冷ジャケットの内面側の金属板
の外面に形成された複数の突起により、耐火物が固定し
やすくなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、炉本体の炉壁内部又は
炉壁露出部に冷却水が循環する流路を形成して冷却水に
より廃棄物溶融炉の炉壁を保護する方法である。その特
徴ある構成は、溶融スラグを冷却することにより生成さ
れるスラグ耐火物が炉壁内面に１〜１５ｃｍの厚さで析
出して被覆層を形成するように炉内温度及び冷却水の水
量を制御することにある。溶融スラグや熱分解ガスによ
る耐火物の損傷が大きい箇所に水冷ジャケットを設け、
炉内温度及び水冷ジャケット内に循環する冷却水の水量
を制御することにより、溶融スラグや熱分解ガスを冷却
して、スラグ耐火物として炉壁内面に析出させて被覆層
を形成するため、炉内面に形成された耐火物の溶損等に
よる損耗を抑制するとともに、炉内面の熱的損耗を抑制
することができる。

【００１５】本発明の廃棄物は都市ゴミ等の一般廃棄
物、産業廃棄物等が挙げられ、廃棄物を溶融することに
より生成される溶融スラグがＳｉＯ₂、ＣａＯ又はＡｌ₂
Ｏ₃を少なくとも１種含む。溶融スラグにＳｉＯ₂、Ｃａ
Ｏ又はＡｌ₂Ｏ₃を少なくとも１種含むことにより、この
溶融スラグを冷却すると、スラグ耐火物が析出される。

【００１６】次に本実施の形態を図面に基づいて詳細に
説明する。図１に示すように、廃棄物溶融炉１０は直立
円筒状のシャフト炉１１からなり、耐火物で内張りされ
たシャフト炉１１本体の途中に、廃棄物を炉本体内部に
供給する廃棄物供給路１２が略水平に接続され、この廃
棄物供給路１２には廃棄物供給装置１３が設けられてい
る。シャフト炉１１本体の上端には、炉本体内部で発生
した熱分解ガスを排出するための排気口１４が設けら
れ、炉本体の下端には、廃棄物供給路１２により供給さ
れた廃棄物を加熱溶融するとともに廃棄物の溶融スラグ
を流下させるように構成された耐火物で内張りされた傾
斜炉１６の一端が接続されることにより屈曲部３５が形
成される。傾斜炉１６の他端には流下してくる溶融スラ
グを水砕装置１７に導く鉛直管１８の上端が接続され
る。シャフト炉１１本体下端の炉壁１１ａ内部又は炉壁
露出部には第１水冷ジャケット１９が設けられ、傾斜炉
１６の一端の炉壁１６ａ内部又は炉壁露出部には第２水
冷ジャケット２１が、他端の炉壁１６ａ内部又は炉壁露
出部には第３水冷ジャケット２２がそれぞれ設けられ
る。図１に示す破線は炉内壁及び水冷ジャケット内表面
を示す。

【００１７】図２に示すように、第１水冷ジャケット１
９は、炉壁内面に相応した湾曲面又は平面を有し、その
内部に複数の仕切り用金属板１９ｅが鉛直方向に平行に
配設されて蛇行流路１５ａを形成する構造となってい
る。そのため、この第１水冷ジャケット１９内に循環す
る冷却水は、図３に示すように、鉛直方向に蛇行するよ
うに流れる。ここで、図３の矢印は冷却水の循環方向を
示す。この第１水冷ジャケット１９は、図４に示すよう
に、シャフト炉１１下端の炉壁１１ａ内面に相応した湾
曲面又は平面を有する第１及び第２金属板１９ｂ，１９
ｃを所定の間隔をあけた状態で複数の金属製側板１９ｄ
により両金属板１９ｂ，１９ｃの全周囲を囲み、第１及
び第２金属板１９ｂ，１９ｃの間に複数の仕切り用金属
板１９ｅが蛇行流路１５ａを形成するように両金属板１
９ｂ，１９ｃに垂直にかつ互いに平行に配設されること
により構成されている。第１水冷ジャケット１９を構成
する第１及び第２金属板１９ｂ，１９ｃ、金属製側板１
９ｄ及び仕切り用金属板１９ｅの材料としては、Ｃｕ、
Ｃｕ合金、ＳＵＳ、超合金、Ｎｉ-Ｃｒ-Ｆｅ合金（イン
コネル）又は高Ｍｏ含有Ｎｉ合金（ハステロイ）等が挙
げられる。

【００１８】また、図５に示すように、第２水冷ジャケ
ット２１は、傾斜炉１６一端の炉壁１６ａ内面に相応し
た湾曲面又は平面を有し、その内部に複数の仕切り用金
属板２１ｅが傾斜炉１６の傾斜方向に沿って平行に配設
されて蛇行流路２０ａを形成する構造となっている。そ
のため、この第２水冷ジャケット２１内に循環する冷却
水は、図６に示すように、傾斜炉１６の傾斜方向に沿っ
て蛇行するように流れる。ここで、図６の矢印は冷却水
の循環方向を示す。この第２水冷ジャケット２１は、図
７に示すように、傾斜炉１６一端の炉壁１６ａ内面に相
応した湾曲面又は平面を有する第１及び第２金属板２１
ｂ，２１ｃを所定の間隔をあけた状態で複数の金属製側
板２１ｄにより両金属板２１ｂ，２１ｃの全周囲を囲
み、第１及び第２金属板２１ｂ，２１ｃの間に複数の仕
切り用金属板２１ｅが蛇行流路２０ａを形成するように
両金属板２１ｂ，２１ｃに垂直にかつ互いに平行に配設
されることにより構成されている。第２水冷ジャケット
２１を構成する材料としては、第１水冷ジャケット１９
と同様にＣｕ、Ｃｕ合金、ＳＵＳ、超合金、Ｎｉ-Ｃｒ-
Ｆｅ合金（インコネル）又は高Ｍｏ含有Ｎｉ合金（ハス
テロイ）等が挙げられる。

【００１９】更に、図８に示すように、第３水冷ジャケ
ット２２は、傾斜炉１６他端の炉壁１６ａ内面に相応し
た湾曲面又は平面を有し、溶融スラグが流下する底部中
央は凸状に構成されている。その内部に複数の仕切り用
金属板２２ｅが傾斜炉１６の傾斜方向に沿って平行に配
設されて蛇行流路２５ａを形成する構造となっている。
そのため、この第３水冷ジャケット２２内に循環する冷
却水は傾斜炉１６の傾斜方向に沿って蛇行するように流
れる。ここで、図８の矢印は冷却水の循環方向を示す。
この第３水冷ジャケット２２は、傾斜炉１６他端の炉壁
１６ａ内面に相応した湾曲面又は平面を有する第１及び
第２金属板２２ｂ，２２ｃを所定の間隔をあけた状態で
複数の金属製側板２２ｄにより両金属板２２ｂ，２２ｃ
の全周囲を囲み、第１及び第２金属板２２ｂ，２２ｃの
間に複数の仕切り用金属板２２ｅが蛇行流路２５ａを形
成するように両金属板２２ｂ，２２ｃに垂直にかつ互い
に平行に配設されることにより構成されている。第３水
冷ジャケット２２を構成する材料としては、上記第１及
び第２水冷ジャケット１９，２１と同様にＣｕ、Ｃｕ合
金、ＳＵＳ、超合金、Ｎｉ-Ｃｒ-Ｆｅ合金（インコネ
ル）又は高Ｍｏ含有Ｎｉ合金（ハステロイ）等が挙げら
れる。

【００２０】これら第１〜第３水冷ジャケット１９，２
１，２２にはそれぞれ冷却水の供給口１５ｂ，２０ｂ，
２５ｂ及び排出口１５ｃ，２０ｃ，２５ｃが設けられ
る。図１２に示すように、これら冷却水の供給口１５
ｂ，２０ｂ，２５ｂ及び排出口１５ｃ，２０ｃ，２５ｃ
と水貯蔵槽２３はそれぞれ２本の管路で接続され、第１
〜第３水冷ジャケット１９，２１，２２の冷却水の供給
口１５ｂ，２０ｂ，２５ｂと水貯蔵槽２３とを接続する
管路には、ポンプ２３ａを介して第１〜第３水冷ジャケ
ット１９，２１，２２に供給する水量を制御する水量調
整バルブ１９ａ，２１ａ，２２ａが設けられている。

【００２１】廃棄物溶融炉１０には、炉本体１０内部に
廃棄物を加熱溶融させるための燃料を供給する燃料供給
装置２９と、炉本体１０内部に、例えば酸素含有量が９
０％以上含まれる高濃度酸素含有ガスを供給する酸素含
有ガス供給装置３１と炉１０内部の温度を検出する温度
センサ３２とが設けられる。この温度センサ３２はシャ
フト炉１１の上端に形成された排出口１４の入口付近に
設置される。燃料供給装置２９と炉本体１０とを接続す
る管路２９ｂには、燃料供給装置２９から供給される燃
料の流通量を調整するための燃料供給バルブ２９ａが設
けられている。同様に、酸素含有ガス供給装置３１と炉
本体１０とを接続する管路３１ｂには、酸素含有ガス供
給装置３１から供給される酸素含有ガスの流通量を調整
する酸素含有ガス供給バルブ３１ａが設けられている。

【００２２】燃料供給バルブ２９ａ、酸素含有ガス供給
バルブ３１ａ、温度センサ３２及び水量調整バルブ１９
ａ，２１ａ，２２ａはそれぞれ電気的にコントローラ３
３に接続される。コントローラ３３は、温度センサ３２
の検出出力に基づいて、これら燃料供給バルブ２９ａ、
酸素含有ガス供給バルブ３１ａ、水量調整バルブ１９
ａ，２１ａ，２２ａの各開度をそれぞれ操作すること
で、炉本体１０内部への燃料の供給、炉本体１０内部へ
の酸素含有ガスの供給、第１〜第３水冷ジャケット１
９，２１，２２への冷却水の供給量をそれぞれ制御す
る。

【００２３】廃棄物供給路１２に設けられた廃棄物供給
装置１３は、廃棄物供給路１２内に廃棄物を圧送するプ
レス２４と、プレス２４とシャフト炉本体１１との間に
位置する部分に廃棄物供給路１２内に廃棄物を供給する
ホッパ２６とを備える。ホッパ２６には、ホッパ２６内
の廃棄物を一定量ずつ切出して廃棄物供給路１２に送出
する定量切出し装置２７が更に設けられており、これに
よって廃棄物供給路１２には一定量ずつ廃棄物が供給さ
れるようになっている。この廃棄物供給装置１３は、廃
棄物供給路１２内に廃棄物を圧送することで廃棄物供給
路１２を通じて炉本体１０内部に廃棄物を連続的に供給
するものであって、例えば廃棄物供給路１２内に高密度
の廃棄物層を形成することで、廃棄物自体によって廃棄
物供給路１２を封止するようにしたものもある。

【００２４】一方、シャフト炉１１上端に形成された排
気口１４には、排ガス処理装置２８が設けられている。
排ガス処理装置２８は、炉本体１０から排出される排ガ
スから有害成分、例えば塩素ガス、硫黄酸化物、窒素酸
化物等を分離して排ガスの除洗を行うとともに、排ガス
に含まれる有用ガス、例えば一酸化炭素ガス等の可燃性
ガスを回収するものである。そして、排ガス処理装置２
８によって回収された有用ガスのうち、可燃性のガスは
図示しない有効利用ガスホルダーに貯蔵され、燃料供給
装置２９に戻された後に炉本体１０に供給されたり、発
電用の燃料等の別の用途に用いられたりする。

【００２５】このように構成される廃棄物溶融炉１０を
用いた廃棄物の処理の様子について説明する。まず、廃
棄物供給装置１３による炉本体１０内部への廃棄物の供
給動作について説明する。廃棄物供給装置１３では、ホ
ッパ２６内の廃棄物が定量切出し装置２７によって切出
されて、廃棄物供給路１２内に一定量ずつ供給される。
廃棄物の供給量は、廃棄物溶融炉１０の処理能力又は運
転条件に応じて適切な量となるよう調整される。廃棄物
供給路１２に供給された廃棄物は圧縮されるとともにプ
レス２４によりシャフト炉１１内部に圧送される。シャ
フト炉１１内部に圧送された廃棄物は高温に維持された
炉１０内部で、炉１０内部に供給された燃料と酸素含有
ガスにより燃焼かつ溶融されて、溶融スラグと熱分解ガ
スとなる。溶融スラグはシャフト炉１１から傾斜炉１６
へ移動し、鉛直管１８より水砕装置１７へと流下し、固
定化される。固定化された水砕物は選別されてスラグは
セメントやコンクリートの骨材等の建設資材として、メ
タルは金属原料やカウンターウエイト等としてそれぞれ
再資源化される。熱分解ガスはシャフト炉１１上部へと
向かい、排気口１４より排出され、排ガス処理装置２８
により、有害成分の除洗を行って排ガスに含まれる有用
ガスを回収する。

【００２６】ここで第１〜第３水冷ジャケット１９，２
１，２２に冷却水をそれぞれ供給し、水冷ジャケット内
部に冷却水を循環させて炉壁１１ａ，１６ａ内部を十分
に冷却させる。冷却により、シャフト炉１１下端の炉壁
１１ａ内面及び傾斜炉１６一端の炉壁１６ａ内面には熱
分解ガスが、傾斜炉１６他端の炉壁１６ａ内面には高温
の溶融体である溶融スラグがそれぞれスラグ耐火物とし
て析出する。炉壁１１ａ，１６ａ内面に析出したスラグ
耐火物は、被覆層３４として溶融炉の操業前に事前に形
成した耐火物と同様の断熱性が発揮される。温度センサ
３２により排気口１４の入り口付近の温度を検出して、
コントローラ３３によりこの温度に基づいて炉１０内部
に供給される燃料ガス及び酸素含有ガス、水冷ジャケッ
トへの冷却水の水量の制御を行い、析出するスラグ耐火
物が厚さ１〜１５ｃｍとなるように被覆層３４を形成す
る。被覆層３４の厚さは１〜１５ｃｍである。好ましく
は５〜１０ｃｍである。下限値未満であると耐火物が溶
損してしまい、上限値を越えると水冷ジャケットの冷却
効率が低下する不具合を生じる。この被覆層３４の厚さ
は溶融炉の操業前に事前に内張りした成形耐火物を含ん
だ数値である。被覆層３４を形成することにより、溶融
スラグや熱分解ガスによる溶損が激しい箇所を保護する
ため、耐火物の張り替えを行う回数を大幅に抑制するこ
とができる。

【００２７】なお、第１〜第３水冷ジャケット１９，２
１，２２の内面側の金属板の外面は、耐火物を固定する
ための複数の突起が金属板と一体的に形成された構造と
なっていてもよい。水冷ジャケットに複数の突起を有す
ることにより、溶融スラグや熱分解ガスが析出して被覆
層が形成しやすくなる。また本実施の形態では、図９、
図１０及び図１１に示すように、シャフト炉１１及び傾
斜炉１６の炉壁１１ａ，１６ａ内部を耐火物により内張
りした形状としたが、操業前の初期状態において、耐火
物による内張りを施さず、連続操業時に炉内温度及び冷
却水の水量を制御して形成されるスラグ耐火物からなる
被覆層３４のみを耐火物として炉壁を保護してもよい。

【００２８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。＜実施例１〜５＞図１に示すような、処理量が１５０ｔ
／日の炉壁内部に第１〜第３水冷ジャケットを設けた廃
棄物溶融炉を用意し、炉内温度及び冷却水温度が表１に
示すような数値になるようにコントローラより炉内温度
及び冷却水水量の制御を行いながらそれぞれ１ヶ月間連
続操業した。

【００２９】

【表１】

【００３０】＜評価＞表１に示すような実施例１〜５の
炉内温度及び冷却水温度となるようにコントローラによ
り炉内温度及び冷却水水量を制御して１ヶ月間連続操業
した廃棄物溶融炉の炉内部を確認したところ、上記数値
にそれぞれ炉内温度及び冷却水温度を制御したため、炉
壁内面に溶融スラグが析出してそれぞれ厚さ１〜１５ｃ
ｍのスラグ耐火物からなる被覆層が形成されていた。１
ヶ月間連続操業後の炉壁内面と連続操業する前の初期状
態の炉壁内面とを比較したところ、スラグ耐火物が形成
されていたため、炉壁内面はほぼ初期状態と同じ状態に
維持されており、炉壁内面が溶融スラグにより溶損され
ておらず、炉内面の熱的損耗も小さかった。この炉壁内
面の状態から判断して無修繕で一年間の操業が可能であ
ることを確認した。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の保護方法
は、炉本体の炉壁内部又は炉壁露出部に冷却水が循環す
る流路を形成して、この流路を流れる冷却水により廃棄
物溶融炉の炉壁を保護する方法である。その特徴ある構
成は、廃棄物を溶融することにより生成されるＳｉ
Ｏ₂、ＣａＯ又はＡｌ₂Ｏ₃を少なくとも１種含んだ溶融
スラグを冷却して厚さ１〜１５ｃｍのスラグ耐火物を炉
壁内面に析出させて被覆層を形成するように炉内温度及
び冷却水の水量を制御することにある。厚さ１〜１５ｃ
ｍのスラグ耐火物からなる被覆層を形成するように炉内
温度及び冷却水の水量を制御することにより、溶融スラ
グや熱分解ガスなどにより消耗する耐火物の上面にスラ
グ耐火物を形成し、炉内面に形成された耐火物の溶損等
による損耗を抑制する。また、炉内温度を制御するた
め、炉内面の熱的損耗を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃棄物溶融炉の全体構成図。

【図２】第１水冷ジャケットの内部構成図。

【図３】第１水冷ジャケットの展開図。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。

【図５】第２水冷ジャケットの内部構成図。

【図６】第２水冷ジャケットの展開図。

【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図。

【図８】第３水冷ジャケットの内部構成図。

【図９】図１のＣ−Ｃ線断面図。

【図１０】図１のＤ−Ｄ線断面図。

【図１１】図１のＥ−Ｅ線断面図。

【図１２】廃棄物溶融炉の概略構成を示す縦断面図。

【符号の説明】

１０廃棄物溶融炉１１シャフト炉１２廃棄物供給路１６傾斜炉１７水砕装置１８鉛直管１９，２１，２２第１，第２，第３水冷ジャケット１９ａ，２１ａ，２２ａ第１，第２，第３水量調整バ
ルブ２９ａ燃料供給バルブ３１ａ酸素含有ガス供給バルブ３２温度センサ３３コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２３Ｇ 5/44 Ｆ２３Ｇ 5/44 ＤＦ２３Ｊ 1/02 Ｆ２３Ｊ 1/02 Ｚ (72)発明者山手一記東京都文京区小石川１丁目３番25号三菱マテリアル株式会社地球環境・エネルギーカンパニー内 (72)発明者飯田孝司東京都文京区小石川１丁目３番25号三菱マテリアル株式会社地球環境・エネルギーカンパニー内Ｆターム(参考） 3K061 AA16 AB03 AC01 BA03 BA06 BA08 DB11 DB19 PB13 3K062 AA16 AB03 AC01 BA01 BB02 DA01 DA08 3K065 AA16 AB03 AC01 BA04 BA05 FA11 FA15 FB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉本体(10)の炉壁(11a,16a)内部又は炉
壁露出部に冷却水が循環する流路(15a,20a,25a)を形成
して前記冷却水により廃棄物溶融炉(10)の炉壁(11a,16
a)を保護する方法において、前記廃棄物を溶融することにより生成される溶融スラグ
がＳｉＯ₂、ＣａＯ又はＡｌ₂Ｏ₃を少なくとも１種含
み、前記溶融スラグを冷却することにより生成されるスラグ
耐火物が前記炉壁(11a,16a)内面に１〜１５ｃｍの厚さ
で析出して被覆層(34)を形成するように炉内温度及び前
記冷却水の水量を制御することを特徴とする廃棄物溶融
炉の炉壁保護方法。
【請求項２】溶融炉(10)が直立円筒状のシャフト炉(1
1)であって、シャフト炉(11)本体の途中に廃棄物供給路
(12)が略水平に接続され、前記シャフト炉(11)本体の下
端に前記供給路(12)により供給された廃棄物を加熱溶融
するとともに前記廃棄物の溶融スラグを流下させるよう
に構成された傾斜炉(16)の一端が接続され、前記傾斜炉
(16)の他端に流下してくる溶融スラグを水砕装置(17)に
導く鉛直管(18)の上端が接続された請求項１記載の炉壁
保護方法。
【請求項３】シャフト炉(11)本体の下端と傾斜炉(16)
の一端が接続されることにより形成された屈曲部(35)の
炉壁(35a)内部又は炉壁露出部の流路(15a,20a)に流れる
冷却水の温度が４０〜９０℃となるように、かつ前記屈
曲部(35)近傍の炉内温度が１２００〜１８００℃になる
ように炉内温度及び前記冷却水の水量を制御する請求項
２記載の炉壁保護方法。
【請求項４】傾斜炉(16)他端の炉壁(16a)内部又は炉
壁露出部の流路(25a)に流れる冷却水の温度が４０〜９
０℃となるように、かつ前記傾斜炉(16)他端近傍の炉内
温度が１２００〜１８００℃になるように炉内温度及び
前記冷却水の水量を制御する請求項２記載の炉壁保護方
法。
【請求項５】炉本体(10)の炉壁(11a,16a)内部又は炉
壁露出部に冷却水が循環する流路(15a,20a,25a)を有す
る水冷ジャケット(19,21,22)が設けられ、前記流路(15
a,20a,25a)を循環する冷却水により廃棄物溶融炉(10)の
炉壁(11a,16a)を保護する装置において、前記廃棄物を溶融することにより生成される溶融スラグ
がＳｉＯ₂、ＣａＯ又はＡｌ₂Ｏ₃を少なくとも１種含
み、前記炉本体(10)の温度を検出する温度センサ(32)と、前
記炉本体(10)内部の廃棄物をそれぞれ燃焼かつ溶融させ
るための燃料供給バルブ(29a)及び酸素含有ガス供給バ
ルブ(31a)と、前記流路(15a,20a,25a)を流れる冷却水の
水量を調整する水量調整バルブ(19a,21a,22a)と、前記
温度センサ(32)の検出出力に基づいて前記燃料供給バル
ブ(29a)、酸素含有ガス供給バルブ(31a)及び水量調整バ
ルブ(19a,21a,22a)の各開度を制御するコントローラ(3
3)とを備え、前記コントローラ(33)は前記溶融スラグが冷却されるこ
とにより生成されるスラグ耐火物が前記炉壁(11a,16a)
内面に１〜１５ｃｍの厚さで析出して被覆層(34)を形成
するように前記燃料供給バルブ(29a)、酸素含有ガス供
給バルブ(31a)及び水量調整バルブ(19a,21a,22a)の各開
度を制御することを特徴とする廃棄物溶融炉の炉壁保護
装置。
【請求項６】水冷ジャケット(19,21,22)が、それぞれ
炉壁(11a,16a)内面に相応した湾曲面又は平面を有する
第１金属板(19b,21b,22b)及び第２金属板(19c,21c,22c)
と、前記第１金属板(19b,21b,22b)及び第２金属板(19c,
21c,22c)を所定の間隔をあけた状態で両金属板(19b,21
b,22b,19c,21c,22c)の全周囲を囲繞する複数の金属製側
板(19d,21d,22d)と、前記第１金属板(19b,21b,22b)及び
第２金属板(19c,21c,22c)の間に蛇行流路(15a,20a,25a)
を形成するように両金属板(19b,21b,22b,19c,21c,22c)
に垂直にかつ互いに平行に配設された複数の仕切り用金
属板(19e,21e,22e)とを備えた請求項１記載の炉壁保護
装置。
【請求項７】溶融炉(10)が直立円筒状のシャフト炉(1
1)であって、シャフト炉(11)本体の途中に廃棄物供給路
(12)が略水平に接続され、前記シャフト炉(11)本体の下
端に前記供給路(12)により供給された廃棄物を加熱溶融
するとともに前記廃棄物の溶融スラグを流下させるよう
に構成された傾斜炉(16)の一端が接続され、前記傾斜炉
(16)の他端に流下してくる溶融スラグを水砕装置(17)に
導く鉛直管(18)の上端が接続された請求項５又は６記載
の炉壁保護装置。
【請求項８】シャフト炉(11)本体の下端と傾斜炉(16)
の一端が接続されることにより形成された屈曲部(35)の
炉壁(35a)内部又は炉壁露出部に冷却水が循環する流路
(15a,20a)を有する第１及び第２水冷ジャケット(19,21)
が配設され、前記第１水冷ジャケット(19)が前記シャフト炉(11)本体
の下端に設けられかつ前記第１水冷ジャケット(19)の複
数の仕切り用金属板(19e)が鉛直方向に配設され、前記第２水冷ジャケット(21)が前記傾斜炉(16)の一端に
設けられかつ前記第２水冷ジャケット(21)の複数の仕切
り用金属板(21e)が前記傾斜炉(16)の傾斜方向に沿って
配設された請求項７記載の炉壁保護装置。
【請求項９】傾斜炉(16)他端の炉壁(16a)内部又は炉
壁露出部に冷却水が循環する流路(25a)を有する第３水
冷ジャケット(22)が設けられ、前記第３水冷ジャケット(22)の複数の仕切り用金属板(2
2e)が前記傾斜炉(16)の傾斜方向に沿って配設された請
求項７記載の炉壁保護装置。
【請求項１０】水冷ジャケット(19,21,22)の内面側の
金属板の外面に耐火物を固定するための複数の突起が前
記金属板と一体的に形成された請求項５ないし９いずれ
か記載の炉壁保護装置。