JP2006300516A - 水砕スラグの処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 焼却灰の溶融スラグを水砕処理して水砕スラグにする場合に、水砕スラグの汚れを防止することができる水砕スラグの処理装置を提供する。
【解決手段】 灰溶融炉（１）から排出される溶融スラグ（２３）を、水砕槽（２６）内の冷却水により水砕処理して水砕スラグを生成し、該水砕スラグをコンベア（２７）により上記水砕槽外に排出する水砕スラグの処理装置において、上記コンベアは、前記水砕槽の底部（２６ａ）から傾斜面（２６ｂ）に沿って移動する多数の掻き板（２７ｆ）を備え、上記水砕槽の底部に堆積した水砕スラグ（３４）を前記傾斜面の上部に位置した排出部（２９）に移送可能であり、前記水砕槽の傾斜面の上部に対向して洗浄水を噴射する洗浄スプレー（３１）を配設し、前記掻き板の間の前記水砕スラグを洗浄可能とするとともに、前記洗浄水が前記水砕槽内に流入するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ごみ等の焼却灰を溶融処理し、スラグ化した焼却灰を資源化若しくは減量化する灰溶融炉において、溶融スラグを水砕処理する際に、水砕された水砕スラグの汚れを除去することができる水砕スラグの処理装置に関する。

灰溶融炉は、ごみ焼却灰の有効利用を図るためのものであり、灰溶融炉により溶融した焼却灰は、低沸点の揮散物や、金属類及びその他成分のスラグに分け、無害化するとともに、そのリサイクルを図っている。こうした焼却灰の溶融炉のニーズが増加してきている。図３は、従来のプラズマアーク式灰溶融炉５１と水砕スラグ処理装置６１を示す。灰溶融炉５１には、炉室側にプラズマ電極の主電極５２が設けられ、炉底側に炉底電極５３が設けられている。また、灰溶融炉５１には、溶融スラグの排出口である出滓口５４が配設され、出滓口５４には出滓樋５５が接続されている。

図４は、灰溶融炉５１の出滓口５４近傍を示している。この灰溶融炉５１の側壁５６には、炉底壁５７よりやや高い位置に上記した出滓口５４が配設されている。炉底壁５７には焼却灰を加熱して溶融したスラグ７０及び焼却灰中の金属成分が溶融したメタル６９が溜まり、出滓口５４は、炉底に溜まったスラグ７０が増加してオーバフローすることによりスラグ７０を排出させる役割を果たす。出滓樋５５の先端部下方には、溶融スラグを水砕（水冷）処理する水砕槽６２が配設され、水砕槽６２には水砕スラグ６５を水砕槽６２から水砕スラグ処理装置６１の外に移送する水砕コンベア６３が配設され、水砕コンベア６３の上端側にスラグ排出口６４が配設されている。

このような構成により、灰溶融炉５１の炉室に焼却灰が投入されて、プラズマ電極５２，５３に電圧を印加すると、該電極５２，５３間にプラズマアークが発生し、焼却灰は加熱されて溶融スラグ７０となってこれが炉底に溜まり、出滓口５４の高さに達すると、スラグが出滓口５４からオーバフローすることにより出滓樋５５を通って、水砕槽６２に流下され、粒状の水砕スラグ６５となる。水砕スラグ６５は水砕コンベア６３の回転とともに上方に移送され、水砕スラグ６５の排出口６４から排出される。この際、溶融スラグ７０に冷却水６６が流下されると、溶融スラグ７０の熱により、冷却水６６が蒸発するので、水砕槽６２には冷却水６６を供給する給水口６７が配設されている。一方、作業中に発生したガスは、排気口５８から排出され、次工程に設けられている排ガス処理装置により無害化される。

図４に示すように、灰溶融炉５１における出滓樋５５の上部壁５９や排気口５８では、プラズマ熱の影響を受けにくく温度が低くなる環境にある。そのため、それらの壁部に燃焼ガスが接触すると、燃焼ガスが反応してＮａＣｌ、ＫＣｌの溶解塩が発生し、出滓口５４の上部から出滓樋５５の上部壁５９や排気口５８に重金属を含む溶解塩７１が付着することがある。この溶解塩７１が側壁部６０から剥離して冷却水６６に落下したり、重金属を含む燃焼ガス等が、排気口５８を通じて水砕槽６２の冷却水６６に接触して、冷却水６６が汚染されることがある。水砕槽６２の冷却水６６に混入した溶解塩等は、蒸発することなく、そのまま灰溶融炉５１の運転を続けると水中の塩濃度等が上昇し、それが水砕スラグ６５の表面に付着する。

また、図４に示すように灰溶融炉５１では、焼却灰を溶融スラグ７０上に供給する際に、灰の供給量の変動や灰の性状により、溶融スラグ７０面上に溶融されていない未溶融焼却灰７２が浮かび、それが出滓口５４から排出される場合がある。未溶融焼却灰７２は無害化されておらず、それが水砕槽６２の冷却水６６に混入すると、冷却水６６が汚染されて、水砕スラグ６５の表面に汚染物が付着してしまうことがある。そのため、水砕スラグ６５がその溶出基準をクリアできないことがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、焼却灰の溶融スラグを水砕処理して水砕スラグにする場合に、水砕スラグの汚れを防止することができる水砕スラグの処理装置を提供することを目的とする。

本発明の水砕スラグの処理装置は、上記目的を達成するために、灰溶融炉から排出される溶融スラグを、水砕槽内の冷却水により水砕処理して水砕スラグを生成し、該水砕スラグをコンベアにより上記水砕槽外に排出する水砕スラグの処理装置において、上記コンベアは、前記水砕槽の底部から傾斜面に沿って移動する多数の掻き板を備え、上記水砕槽の底部に堆積した水砕スラグを前記傾斜面の上部に位置した排出部に移送可能であり、前記水砕槽の傾斜面の上部に対向して洗浄水を噴射する洗浄スプレーを配設し、前記掻き板の間の前記水砕スラグを洗浄可能とするとともに、前記洗浄水が前記水砕槽内に流入するようにした。

以上、述べたように本発明の水砕スラグの処理装置によれば、灰溶融炉のスラグ排出部から排出される溶融スラグを、水砕槽内の冷却水により水砕処理して水砕スラグを生成し、該水砕スラグをコンベアにより上記水砕槽外に排出する水砕スラグの処理装置において、上記コンベアの上記水砕スラグの排出部に、該水砕スラグを水で洗浄する洗浄スプレーを配設するとともに、該洗浄スプレーの水を上記水砕槽内に供給するようにしたので、水砕槽で汚染されている水砕スラグを洗浄することができる。また、上記水砕槽内に該水砕槽内の冷却水の量を検知する検出器を設け、上記水槽内の冷却水の減水量に応じて、上記洗浄スプレーの水を水砕槽内に補充するようにしたので、溶融スラグを水砕する際に蒸発する水砕槽内の冷却水を補充することができる。

以下、本発明の実施の形態による水砕スラグの処理装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るプラズマアーク式灰溶融炉１を示す。灰溶融炉１には、耐火レンガにより形成される炉側壁１１に囲まれた炉室６が設けられ、炉室６側に配設される主電極４、炉室６の炉底壁５側に配設される炉底電極７及びこれらに電気を供給する直流電源８等を備えたプラズマ装置が設けられている。主電極４は、溶融炉本体２の天井壁３を貫通して垂下されるとともに、昇降装置１５に支持されることにより炉室６を上下動できるように構成されている。

主電極４は、金属または黒鉛製であり、内部にプラズマガスを発生させる通路を形成した円筒形状のものを用いている。主電極４の下端部には、その先端と対向する炉底壁５に炉底電極７を設置し、これらの電極４，７間に、プラズマ発生用の直流電源８を接続している。直流電源８は、炉底電極７側に＋を接続し、主電極４側に−を接続している。溶融炉本体２は、炉側壁１１の耐火レンガを冷却する図示しない冷却ジャケットを配設し、その周りを鉄皮１０で被っている。溶融炉本体２の下壁部には、溶融スラグ２３の排出口である出滓口１８が配設され、出滓口１８には、出滓樋１９が接続されている。灰溶融炉１の炉側壁１１には、ホッパ２０から供給された焼却灰を炉室６内に投入する灰供給装置２１が配設されている。

図２は、本発明に係る水砕スラグの処理装置２５を示し、この処理装置２５は、水砕槽２６と水砕コンベア２７とを備えている。水砕槽２６は、出滓樋１９の先端部の直下に配設され、出滓樋１９の先端部の上方に配設されている燃焼ガスの排気口１６に連通している。水砕槽２６には冷却水２８が溜められており、水砕槽２６の一端側の底部である水平面２６ａに沿って、水砕コンベア２７の下端側に位置する水平部２７ａが配設されている。また、水砕槽２６の他端側には傾斜面２６ｂが形成され、この傾斜面２６ａに沿って、水砕コンベア２７の上端側に位置する傾斜部２７ｂが配設されている。水砕コンベア２７は、傾斜部２７ｂ側に駆動輪２７ｃを備え、水平部２７ａ側に従動輪２７ｄを備え、これらの周部には無端ベルト２７ｅが巻架されている。無端ベルト２７ｅの外周には掻き爪２７ｆが多数取付けられ、駆動輪２７ｃの駆動力により、無端ベルト２７ｅは矢印ａの方向に回転することができる。

水砕槽２６の傾斜面２６ｂの上部で、かつ水砕コンベア２７の上側下面には水砕スラグの排出口２９が形成されている。排出口２９の水砕スラグの落下部に対向する壁部３０には、洗浄スプレー３１が設けられ、洗浄スプレー３１の噴射角は制御部３６に制御されて上下に噴射角を調整できるようにし、傾斜面２６ｂと水砕コンベア２７の下面との間に、洗浄水を吹き付けできるように配設されている。洗浄スプレー３１には、管路を介して開閉バルブ３２が接続され、開閉バルブ３２は蒸留水若しくは水道水の供給源３３と接続されている。水砕槽２６には、冷却水２８の貯水量を検知する検出器３５を設け、検出器３５は制御部３６と接続され、この制御部３６は開閉バルブ３２の開度を調整することができるように構成されている。なお、灰溶融炉１には、プラズマ等を制御する図示しない制御装置や、プラズマを発生させるガス供給設備、その他装置類が多数配設され、同様に水砕スラグの処理装置２５にもその他装置類が配設されているが、それらの詳細な説明は省略する。

次に、本発明の実施形態の作用について説明する。図１に示すように、灰溶融炉１の炉室６には、ホッパ２０から灰供給装置２１を介して、順次炉底壁５上に焼却灰が投入される。灰溶融炉１の炉室６では、炉室６内を還元雰囲気にした状態で、直流電源８により電圧をプラズマ電極４，７間に印加する。すると、該電極４，７間にプラズマアークが発生し、炉室６内が１０００℃以上の雰囲気となり、焼却灰の溶融が開始される。

焼却灰の溶融作業では、プラズマアークの熱により焼却灰が加熱され溶融して溶融スラグ２３となり、同様に焼却灰中に含まれているメタル成分が溶融して溶融メタル２４となり、比重の軽いスラグ２３は上部に浮上し、それよりも比重の重いメタル２４はスラグ２３の下部に沈む。スラグ２３が炉底に溜まり出滓口１８の高さに達すると、スラグ２３が出滓口１８から溢れでて出滓樋１９を通って、水砕槽２６の冷却水２８に流下する。高温の溶融スラグ２３は、冷却水２８により急冷されることにより、粒上の塊である水砕スラグ３４となる。水砕スラグ２３は、水砕コンベア２７の掻き爪２７ｆ間に配設されることにより、無端ベルト２７ｅの回転により水砕槽２６の水平面２６ａから傾斜面２６ｂ上を移送され、排出口２９から排出される。水砕スラグ３４は、排出口２９では洗浄スプレー３１が噴出する噴霧状の蒸留水によって洗浄される。この際、水砕槽２６内の冷却水２８が従来技術の欄で上記した溶解塩や未溶融焼却灰や燃焼ガス等で汚染されて、水砕スラグ３４の表面に付着していても、蒸留水で洗浄することができる。

溶融スラグ２３が水砕スラグ３４となって固化される際に、スラグ２３に対して１ｋｇあたり６０ｇの冷却水が蒸発し、その蒸発分（その他事情で排水している場合は、その減少分も付加して）に応じて排水されている冷却水の補充が必要であるが、本実施の形態では、洗浄スプレー３１の水を水砕スラグ３４に噴射する際に、傾斜面２６ｂと水砕コンベア２７との間に噴射していることから、洗浄水が水砕槽２６内に入り込むことにより、冷却水を補充することができる。検出器３５は水砕槽２６の貯水量若しくは液面高さを検出することができるので、冷却水の量を調整するため、制御部３６によって開閉バルブ３２の開度を調整することができる。あるいは、冷却水２８の蒸発量よりも洗浄スプレー３１の噴射量が多い状態では、制御部３６の指令により洗浄スプレー３１の傾斜角をやや下向きにして水砕槽２６内に洗浄水が入らないようにすることもできる。従来では、冷却水の蒸発分を補給する給水口６７を設けていたが、本実施の形態ではそれを省略若しくは給水口６７を補助的にすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、プラズマ式の灰溶融炉を例にあげたが、焼却灰の溶融のために重油等を燃料にするバーナ式灰溶融炉や、電気を加熱源とする抵抗式灰溶融炉等にも使用できる。また、上記実施の形態では、水砕槽内の冷却水の減量分に対応させて洗浄スプレーから蒸留水若しくは水道水を供給したが、減量分全体を供給しないで、減量分の一部を補充するようにしてもよい。

本発明の実施の形態におけるプラズマアーク式灰溶融炉の概略断面図である。 同実施の形態における灰溶融炉の下部に配設される水砕スラグの処理装置の概略断面図である。 従来における灰溶融炉の下部に配設される水砕スラグの処理装置の概略断面図である。 図３の灰溶融炉の出滓口部の拡大断面図である。

符号の説明

１ プラズマアーク式灰溶融炉
２ 溶融炉本体
３ 天井壁
４ 主電極
５ 炉底壁
６ 炉室
７ 炉底電極
８ 直流電源
１０ 鉄皮
１１ 炉側壁
１５ 昇降装置
１６ 排気口
１８ 出滓口
１９ 出滓樋
２０ ホッパ
２１ 灰供給装置
２３ 溶融スラグ
２４ 溶融メタル
２５ 水砕スラグの処理装置
２６ 水砕槽
２６ａ 水平面
２６ｂ 傾斜面
２７ 水砕コンベア
２８ 冷却水
２９ 排出口
３０ 壁部
３１ 洗浄スプレー
３２ 開閉バルブ
３３ 蒸留水の供給源
３４ 水砕スラグ
３５ 検出器
３６ 制御部

Claims (1)

1. 灰溶融炉から排出される溶融スラグを、水砕槽内の冷却水により水砕処理して水砕スラグを生成し、該水砕スラグをコンベアにより上記水砕槽外に排出する水砕スラグの処理装置において、上記コンベアは、前記水砕槽の底部から傾斜面に沿って移動する多数の掻き板を備え、上記水砕槽の底部に堆積した水砕スラグを前記傾斜面の上部に位置した排出部に移送可能であり、前記水砕槽の傾斜面の上部に対向して洗浄水を噴射する洗浄スプレーを配設し、前記掻き板の間の前記水砕スラグを洗浄可能とするとともに、前記洗浄水が前記水砕槽内に流入するようにしたことを特徴とする水砕スラグの処理装置。

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