JP2007055855A - 水砕水の冷却方法と冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで冷却効率を上げることができる水砕水の冷却方法と冷却装置を提供すること。
【解決手段】溶融炉１から排出されるスラグを水砕槽２に投入して冷却するにあたり、水砕槽２内に複数の仕切り壁６を所定の間隔をあけて上下方向に配設し、仕切り壁６の間に水砕水を間接冷却する冷却器７を配設するとともに、冷却器７の上方から水砕水を噴射して水砕水を冷却するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物溶融炉等の溶融炉から排出されるスラグを投入して冷却する水砕槽で使用する水砕水の冷却方法と冷却装置に関する。

通常、溶融炉から排出されるスラグは水砕槽に投入され、水砕槽内の水砕水により冷却され水砕スラグとされるが、水砕槽内の水砕水はスラグの熱によって温度上昇するので、冷却する必要がある。

従来、水砕水の冷却方法として、例えば特許文献１に記載されているものがある。これは、水砕水を間接冷却する多管式の冷却器を備えた水冷槽を別途に設け、水砕水を水砕槽と水冷槽との間で循環させることで水冷水を冷却するものである。しかし、この特許文献１の方法では、別途に水冷槽を設ける必要があり、また、水砕槽と水冷槽との間の配管も必要であるため、設備コストが高くなるという問題がある。

これに対して、図６に示すような水砕水の冷却方法も検討されている。これは、水砕槽２内に水砕水を間接冷却する多管式の冷却器１００を設置し、攪拌ブロワ１０１で水流を発生させ、その水流で水砕水を冷却するものである。この方法によれば、別途に水冷槽を設ける必要がなく、また、水砕槽と水冷槽との間の配管も必要なくなる。

しかし、図６に示す冷却方法には以下のような問題があった。まず、攪拌ブロワ１０１の水流が冷却器１００の表面で分散され内部まで到達しないため、冷却効率が悪いという問題があった。また、冷却器１００内部の水流が弱いため、冷却器１００内部の冷却パイプ表面に水砕水（高濃度スラリー水）中のスラグやマッド等のスラリーが付着して冷却パイプが汚れ、伝熱効率が悪くなるという問題もあった。さらに、大型化のためには、攪拌ブロワ１０１の台数を多くする必要があり、コスト面で大きな負担となる。また、実績のある小型タイプの水砕水の対流を再現することが困難であり、実績ベースの条件を再現するにはコストが大となり、大型化が困難であるという問題もあった。
特開平１０−５６１６号公報

本発明が解決しようとする課題は、低コストで冷却効率を上げることができる水砕水の冷却方法と冷却装置を提供することにある。

本発明に係る水砕水の冷却方法は、溶融炉から排出されるスラグを投入して冷却する水砕槽で使用する水砕水の冷却方法において、前記水砕槽内に複数の仕切り壁を所定の間隔をあけて上下方向に配設し、該仕切り壁の間に水砕水を間接冷却する冷却器を配設するとともに、該冷却器の上方から水砕水を噴射して水砕水を冷却することを特徴とするものである。

このように、仕切り壁の間に冷却器を配設することで、冷却器の上方から噴射される水砕水の分散が防止され、冷却器の途中で水砕水が流出することなく冷却器に供給した水砕水がすべて冷却器を通過するようになる。これによって、冷却器による水砕水の冷却効率が向上し、冷却器を小型化できる。また、水砕水がすべて冷却器を通過するようになるので、同じ冷却効率を達成するには、冷却器上方から水砕水を噴射するためのポンプの動力が少なくて済むのでポンプを小型化できる。

さらに、仕切り壁の間に冷却器を配設することで、水砕水の対流等の解析計算が容易となり、実績のある小型タイプをベースとして低コストで大型化を実現できる。

仕切り壁は、水砕槽の対向する壁どうしの間の全体にわたって配設し、仕切り壁と水砕槽の壁によって冷却器の周りを完全に囲むようにすることが好ましい。これによって、水砕水の分散・流出を確実に防止できる。

また、仕切り壁を上下方向好ましくは垂直方向に配設し、上方から水砕水を噴射することで、下向きの水流と重力の力で水砕水中のスラリーが冷却器の下方に抜けやすくなり、冷却器へのスラリーの付着及び堆積を防止できる。

さらに、仕切り壁を水砕槽の水位より突出させて配置し、仕切り壁内の水位と水砕槽内の水位を変える、具体的には仕切り壁内の水位を水砕槽内の水位より高くなるように設定することで、水位差によるヘッド圧によって水砕水が冷却器をより通過しやすくなるので、冷却効率が向上するとともに冷却器へのスラリーの付着及び堆積を確実に防止できる。また、水位差によるヘッド圧を水砕水の冷却器通過のための動力として利用できるので、水砕水を冷却器の上方から噴射するためのポンプの吐出圧が少なくて済み、ポンプを小型化できる。

一方、本発明に係る水砕水の冷却装置は、溶融炉から排出されるスラグを冷却する水砕槽で使用する水砕水の冷却装置において、前記水砕槽内に複数の仕切り壁を所定の間隔をあけて上下方向に配設し、該仕切り壁の間に水砕水を間接冷却する冷却管を配設するとともに、該冷却管の上方から水砕水を噴射する噴射ノズルを配設したことを特徴とするものである。

この冷却装置において、仕切り壁は開閉自在に設置することが好ましい。これにより、仕切り壁を開放して冷却器のメンテナンスを行うことができるようになり、メンテナンス性が向上する

また、冷却器は、両端の冷却水ヘッダ間に複数の冷却パイプを連結して構成した、いわゆる多管式の冷却器とすることができる。そして、この冷却器のうち、とくに耐食性が要求される部分、具体的には冷却水ヘッダに冷却パイプを連結する部分となる連結板と冷却パイプをステンレス製とすることができる。これによって、冷却器の耐食性を向上できることともに、連結板と冷却パイプ以外のそれほど耐食性が要求されない部分には安価な鋼材を使用することでコストアップを抑制できる。

以上のとおり、本発明によれば、冷却器による水砕水の冷却効率を向上させることができるとともに、冷却器へのスラリーの付着及び堆積を防止できる。

また、冷却器及びこの冷却器の上方から水砕水を噴射するためのポンプを小型化することができ、コストタウンを図ることができる。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係る水砕水の冷却装置を適用したスラグ水砕処理装置の概略断面図、図２は、図１に示す冷却装置部分の拡大図である。

図１において、溶融炉１から排出されるスラグは水砕槽２に投入され、水砕槽２内の水砕水３により冷却され水砕スラグとなる。水砕スラグはスクレーパコンベア４によって排出口５から排出される。

水砕水３はスラグの熱によって温度上昇するので、冷却する必要がある。そこで、本発明では、水砕槽２内に複数の仕切り壁６を所定の間隔をあけて上下方向に配設し、この仕切り壁６の間に水砕水を間接冷却する冷却器７を配設する。そして、水中ポンプ８又は循環ポンプ９にて水砕水を吸い上げ、その水砕水を冷却器７の上方に配設された噴霧ノズル１０から噴射して水砕水を冷却する。

循環ポンプ９は、本来、スラグを水砕する際に水砕水をスラグ投入部に循環するためのものであるが、スラグ投入中（１５ｍｉｎ／ｈ程度）しか使用しないため、スラグ投入中以外は、弁１１を閉、弁１２を開にすることで水砕水を冷却器７側に循環させることができる。このように水砕水ラインを切り替えることにより、循環ポンプ９を有効に利用でき、場合によっては水中ポンプ８を省略することができる。

以下、上述の仕切り壁６と冷却器７の詳細な構成について説明する。

図３は図２のＡ−Ａ線矢視図、図４は図２のＢ−Ｂ線矢視図、図５は図３のＣ−Ｃ断面図である。

仕切り壁６は、水砕槽２の対向する壁２ａ，２ａどうしの間の全体にわたって配設されており、この仕切り壁６と水砕槽２の壁２ａ，２ａによって冷却器７の周りを完全に囲むようにしている。仕切り壁６は、図４に示すように２枚の壁板６ａ，６ｂからなり、それぞれ壁板６ａ，６ｂは水砕槽２の壁２ａ側で回動可能に軸支されている。これによって、仕切り壁６は、いわゆる観音開きの方式で開閉可能となっている。

一方、冷却器７は、図３に示すように、両端の冷却水ヘッダ７ａ，７ｂ間に複数の冷却パイプ７ｃを連結して構成されている。両端の冷却水ヘッダ７ａ，７ｂはそれぞれ水砕槽２の壁２ａ，２ａの内側に配設されており、冷却パイプ７ｃとの連結部分は、冷却パイプ７ｃに対応する孔の開いた連結板７ｄが配設されている。冷却器７においては、この連結板７ｄと冷却パイプ７ｃのみがステンレスで形成されている。

冷却水は一方の冷却水ヘッダ７ａに設けた給水口７ｅから給水され、冷却パイプ７ｃを通って他方の冷却水ヘッダ７ｂに流入する。その後、再び冷却パイプ７ｃを通って冷却水ヘッダ７ａに戻る。これを繰り返すことで、冷却水は冷却パイプ７ｃ内を常に流れ、水砕水を間接冷却する。そして、最終的には冷却水ヘッダ７ａに設けた排水口７ｆから排出される。

以上の構成において、水砕槽２内の水砕水を冷却するには、先に図１及び図２を参照して説明したように、水中ポンプ８又は循環ポンプ９にて水砕水を吸い上げ、その水砕水を冷却器７の上方に配設された噴霧ノズル１０から噴射する。これによって、水砕水が冷却器７の冷却パイプ７ｃによって間接冷却される。このとき、冷却器７は仕切り壁６の間に配設されているので、水砕水の分散が防止され、冷却器７の途中で水砕水が流出することなく冷却器７に供給した水砕水がすべて冷却器７を通過するので、冷却効率が向上する。また、水砕水は冷却器７の上方から噴射されるので、下向きの水流と重力の力で水砕水中のスラリーが冷却器７の下方に抜けやすくなり、冷却器７の冷却パイプ７ｃへのスラリーの付着及び堆積が防止される。落下したスラリーは水砕スラグとともにスクレーパコンベア４によって排出口５から排出される。

加えて、図２に明確に示すように、本実施例では仕切り壁６を水砕槽の水位Ｌ１より突出させて配置し、仕切り壁６内の水位Ｌ２を水砕槽内の水位Ｌ１より高くなるように設定しているので、水位差によるヘッド圧によって水砕水が冷却器７をより通過しやすくなり、冷却効率が向上するとともに冷却器７へのスラリーの付着及び堆積が確実に防止される。

冷却器７の清掃等のメンテナンスを行う際は、図４を参照して説明したように、仕切り壁６の壁板６ａ，６ｂを観音開きの方式で開いてメンテナンスを行う。

本発明に係る水砕水の冷却装置を適用したスラグ水砕処理装置の概略断面図である。 図１に示す冷却装置部分の拡大図である。 図２のＡ−Ａ線矢視図である。 図２のＢ−Ｂ線矢視図である。 図３のＣ−Ｃ線矢視図である。 従来の水砕水の冷却方法を示す模式図である。

符号の説明

１ 溶融炉
２ 水砕槽
３ 水砕水
４ スクレーパコンベア
５ 排出口
６ 仕切り壁
６ａ，６ｂ 壁板
７ 冷却器
７ａ，７ｂ 冷却水ヘッダ
７ｃ 冷却パイプ
７ｄ 連結板
７ｅ 給水口
７ｆ 排水口
８ 水中ポンプ
９ 循環ポンプ
１０ 噴射ノズル
１１，１２ 弁

Claims (7)

1. 溶融炉から排出されるスラグを投入して冷却する水砕槽で使用する水砕水の冷却方法において、
   前記水砕槽内に複数の仕切り壁を所定の間隔をあけて上下方向に配設し、該仕切り壁の間に水砕水を間接冷却する冷却器を配設するとともに、該冷却器の上方から水砕水を噴射して水砕水を冷却することを特徴とする水砕水の冷却方法。
2. 前記仕切り壁を水砕槽の水位より突出させて配置し、仕切り壁内の水位と水砕槽内の水位を変えることを特徴とする請求項１に記載の水砕水の冷却方法。
3. 仕切り壁内の水位を水砕槽内の水位より高くなるように設定することを特徴とする請求項２に記載の水砕水の冷却方法。
4. 溶融炉から排出されるスラグを冷却する水砕槽で使用する水砕水の冷却装置において、
   前記水砕槽内に複数の仕切り壁を所定の間隔をあけて上下方向に配設し、該仕切り壁の間に水砕水を間接冷却する冷却器を配設するとともに、該冷却器の上方から水砕水を噴射する噴射ノズルを配設したことを特徴とする水砕水の冷却装置。
5. 前記仕切り壁は開閉自在に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の水砕水の冷却装置。
6. 前記冷却器は、両端の冷却水ヘッダ間に複数の冷却パイプを連結して構成したことを特徴とする請求項４又は５に記載の水砕水の冷却装置。
7. 前記冷却器のうち、冷却水ヘッダに冷却パイプを連結する部分となる連結板と冷却パイプをステンレス製としたことを特徴とする請求項６に記載の水砕水の冷却装置。

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