JP2015072134A

JP2015072134A - Radioactive waste incineration apparatus

Info

Publication number: JP2015072134A
Application number: JP2013206703A
Authority: JP
Inventors: 晋松▲崎▼; Shin Matsuzaki; 雅輝小川; Masaki Ogawa
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-01
Also published as: JP6276956B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for suppressing an increase in equipment size by dispensing with a combustion mechanism to be installed in a subsequent stage of a stoker furnace.SOLUTION: A radioactive waste incineration apparatus 10 includes: a rotary kiln furnace 12; and a stoker furnace 24 for burning unburned combustible in residue discharged from the rotary kiln furnace 12. The stoker furnace 24 includes: a furnace casing 34; and a connection part 25 provided on one end of the furnace casing 34 in a radioactive waste transport direction and connected to the rotary kiln furnace 12. An exhaust gas outlet 28 for discharging an exhaust gas is formed on the other end of the furnace casing 34 in the radioactive waste transport direction. The exhaust gas outlet 28 is connected to a filter 60 filtering the exhaust gas. No combustion chamber is provided in an exhaust gas passage connecting the exhaust gas outlet 28 to the filter 60. The exhaust gas generated by agitating and burning radioactive waste in the rotary kiln furnace 12 flows together with the residue into the furnace casing 34 via the connection part 25 and is discharged from the exhaust gas outlet 28 via the furnace casing 34.

Description

本明細書に開示する技術は、放射性廃棄物（例えば、樹木、枯葉、樹脂、活性炭、ポリエチレン、ゴムなど）を焼却する技術に関する。特に、放射性廃棄物を焼却する際に発生する微粒カーボンを処理するに適した技術に関する。 The technique disclosed in this specification relates to a technique for incinerating radioactive waste (for example, trees, dead leaves, resin, activated carbon, polyethylene, rubber, and the like). In particular, the present invention relates to a technique suitable for treating fine carbon generated when radioactive waste is incinerated.

特許文献１には、放射性廃棄物の焼却炉が開示されている。この焼却炉は、原子力施設において発生する放射性廃棄物（例えばポリエチレン、紙、ウエスなど）や、２０１１年３月に発生した東日本大震災によって生じた樹木や枯葉などの放射性廃棄物を焼却処理する。この焼却炉は、ロータリキルン炉の後段にストーカ炉が接続されている。一般に、樹木や枯葉などは比較的に軽量であるため、ロータリキルン炉での撹拌燃焼に伴い飛散し易い。このため、一部は完全に燃えないうちに灰に混入し、ロータリキルン炉のみの焼却処理では、放射性廃棄物を十分に減容できないという問題があった。特許文献１の技術によれば、後段のストーカ炉にて灰に混入した未燃分を燃焼することにより、灰に残留する未燃分の割合を低減し、減容率を向上できるとされている。 Patent Document 1 discloses an incinerator for radioactive waste. This incinerator incinerates radioactive waste (eg, polyethylene, paper, waste, etc.) generated at nuclear facilities and radioactive waste such as trees and dead leaves generated by the Great East Japan Earthquake that occurred in March 2011. In this incinerator, a stoker furnace is connected to the rear stage of the rotary kiln. In general, trees and dead leaves are relatively light, so they are likely to be scattered with stirring combustion in a rotary kiln furnace. For this reason, there was a problem that a part of the waste was mixed in the ash before it burned completely, and the radioactive waste could not be sufficiently reduced by the incineration treatment using only the rotary kiln. According to the technique of Patent Document 1, it is said that by burning unburned matter mixed in ash in a subsequent stoker furnace, the proportion of unburned residue remaining in ash can be reduced and the volume reduction rate can be improved. Yes.

特開２０１３−１０１０８８号公報JP 2013-101088 A

特許文献１の焼却炉は、ロータリキルン炉に排ガス出口部が形成されている。排ガス出口部からは、ロータリキルン炉で放射性廃棄物を撹拌燃焼することにより発生する排ガスが排出される。排ガスは、後段のフィルタにて濾過される。ここで、ロータリキルン炉で放射性廃棄物を攪拌燃焼すると、放射性廃棄物から微粒カーボンが発生し、発生した微粒カーボンが排ガスと共に排ガス出口部から排出されることがある。このため、排ガス出口部とフィルタとの間には燃焼器などの燃焼機構（以下では、二次燃焼器と称する）を設け、排ガスに混入した微粒カーボンを燃焼する必要がある。これによると、二次燃焼器により排ガスから微粒カーボンを除去することができるものの、二次燃焼器を設置するために設備が大型化する虞がある。 In the incinerator of Patent Document 1, an exhaust gas outlet portion is formed in a rotary kiln furnace. From the exhaust gas outlet, exhaust gas generated by stirring and burning radioactive waste in a rotary kiln furnace is discharged. The exhaust gas is filtered by a subsequent filter. Here, when radioactive waste is stirred and combusted in a rotary kiln furnace, fine carbon is generated from the radioactive waste, and the generated fine carbon may be discharged from the exhaust gas outlet together with the exhaust gas. For this reason, it is necessary to provide a combustion mechanism such as a combustor (hereinafter referred to as a secondary combustor) between the exhaust gas outlet and the filter to burn the fine carbon mixed in the exhaust gas. According to this, although the fine carbon can be removed from the exhaust gas by the secondary combustor, there is a possibility that the equipment becomes large in order to install the secondary combustor.

本明細書では、ストーカ炉の後段に設置される燃焼機構を不要とすることにより、設備の大型化を抑制する技術を提供する。 In this specification, the technique which suppresses the enlargement of an installation is provided by making the combustion mechanism installed in the back | latter stage of a stoker furnace unnecessary.

本明細書が開示する放射性廃棄物焼却装置は、投入された放射性廃棄物を撹拌燃焼するロータリキルン炉と、ロータリキルン炉から排出される残渣中の未燃分を燃焼するストーカ炉を備える。ストーカ炉は、炉体と、炉体の放射性廃棄物搬送方向の一端に設けられ、ロータリキルン炉と接続される接続部を有する。炉体の放射性廃棄物搬送方向の他端には、排ガスを排出する排ガス出口部が形成されている。排ガス出口部は、排ガスを濾過するフィルタに接続されている。排ガス出口部とフィルタを接続する排ガス流路には燃焼器が設けられていない。ロータリキルン炉で放射性廃棄物を撹拌燃焼することにより発生する排ガスは、残渣と共に接続部を介して炉体内に流れ、炉体内を経由して排ガス出口部から排出される。 The radioactive waste incinerator disclosed in the present specification includes a rotary kiln furnace that stirs and burns input radioactive waste, and a stoker furnace that burns unburned components in the residue discharged from the rotary kiln furnace. The stalker furnace has a furnace body and a connecting portion that is provided at one end of the furnace body in the radioactive waste transport direction and is connected to the rotary kiln furnace. An exhaust gas outlet for discharging exhaust gas is formed at the other end of the furnace body in the direction of carrying the radioactive waste. The exhaust gas outlet is connected to a filter that filters the exhaust gas. A combustor is not provided in the exhaust gas passage connecting the exhaust gas outlet and the filter. Exhaust gas generated by stirring and burning the radioactive waste in the rotary kiln furnace flows into the furnace body through the connection part together with the residue, and is discharged from the exhaust gas outlet part through the furnace body.

この焼却装置では、ロータリキルン炉で発生した排ガスは、接続部を通ってストーカ炉の炉体の一端に送られる。ストーカ炉に流入した排ガスは、炉体内を流れて炉体の他端に形成された排ガス出口部からストーカ炉の外部に排出される。これにより、ロータリキルン炉で燃焼しきれなかった排ガス中の微粒カーボンがストーカ炉にて燃焼される。即ち、ストーカ炉を、残渣中の未燃分を燃焼する燃焼器としてだけではなく、排ガスの二次燃焼器としても使用する。この構成によると、ストーカ炉の後段に燃焼器を設置する必要がなくなり、設備の大型化を抑制することができる。 In this incinerator, the exhaust gas generated in the rotary kiln is sent to one end of the stoker furnace through the connecting portion. The exhaust gas flowing into the stalker furnace flows through the furnace body and is discharged outside the stoker furnace from an exhaust gas outlet portion formed at the other end of the furnace body. Thereby, the fine carbon in the exhaust gas that could not be burned in the rotary kiln furnace is burned in the stoker furnace. That is, the stoker furnace is used not only as a combustor that burns unburned components in the residue but also as a secondary combustor for exhaust gas. According to this configuration, it is not necessary to install a combustor at the subsequent stage of the stoker furnace, and the size of the facility can be suppressed.

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明を実施するための形態、及び、実施例にて詳しく説明する。 Details of the technology disclosed in this specification and further improvements will be described in detail in the detailed description and examples.

実施例１の放射性廃棄物焼却設備の模式図。The schematic diagram of the radioactive waste incineration equipment of Example 1. FIG. ストーカ炉の炉体内の模式図。The schematic diagram in the furnace body of a stoker furnace. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図。Sectional drawing in the III-III line of FIG. 比較例の放射性廃棄物焼却設備の模式図。The schematic diagram of the radioactive waste incineration equipment of a comparative example. 比較例のストーカ炉の炉体内の模式断面図。The schematic cross section in the furnace body of the stoker furnace of a comparative example.

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。 The main features of the embodiments described below are listed. The technical elements described below are independent technical elements and exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Absent.

（特徴１）本明細書が開示する放射性廃棄物焼却装置は、ストーカ炉が、排ガス出口部が形成された放射性廃棄物搬送方向の他端に、接続部側に向かって火炎を放射するバーナをさらに備えていてもよい。排ガス出口部は、バーナの火炎が到達する範囲に形成されていてもよい。この構成によると、ストーカ炉から排出される排ガスは、バーナの火炎の近傍を通って排ガス出口部から排出される。このため、仮に微粒カーボンが未燃状態で排ガス出口部まで流れてきたとしても、その微粒カーボンを、排ガス出口部近傍でバーナの火炎で加熱して燃焼することができる。 (Characteristic 1) In the radioactive waste incinerator disclosed in the present specification, the stoker furnace has a burner that radiates a flame toward the connecting portion side at the other end of the radioactive waste transport direction in which the exhaust gas outlet portion is formed. Furthermore, you may provide. The exhaust gas outlet part may be formed in a range where the flame of the burner reaches. According to this configuration, the exhaust gas discharged from the stoker furnace passes through the vicinity of the burner flame and is discharged from the exhaust gas outlet. For this reason, even if the fine carbon flows to the exhaust gas outlet in an unburned state, the fine carbon can be heated and burned in the vicinity of the exhaust gas outlet with the flame of the burner.

（特徴２）本明細書が開示する放射性廃棄物焼却装置は、接続部からストーカ炉に流れる排ガスの炉体内の移動方向と前記バーナの火炎の放射方向は互いに対向していてもよい。この構成によると、排ガスは炉体内を流れる過程で火炎と衝突する。このため、排ガスの流れる方向が火炎の放射方向と略同一である構成と比較して、排ガス中の微粒カーボンを火炎と十分に接触させることができ、より効率的に燃焼することができる。 (Characteristic 2) In the radioactive waste incinerator disclosed in this specification, the moving direction of the exhaust gas flowing from the connection portion to the stalker furnace in the furnace body and the radiation direction of the flame of the burner may be opposed to each other. According to this configuration, the exhaust gas collides with the flame in the process of flowing through the furnace body. For this reason, compared with the structure in which the flow direction of the exhaust gas is substantially the same as the radiation direction of the flame, the fine carbon in the exhaust gas can be sufficiently brought into contact with the flame and can be burned more efficiently.

（特徴３）本明細書が開示する放射性廃棄物焼却装置は、ストーカ炉が、炉体の側壁に設けられ、炉体内へ空気を供給するための複数のノズルをさらに備えていてもよい。ノズルの先端は、ノズルから供給される空気が火格子上の残渣に直接当たるように配置されていてもよい。この構成によると、残渣中の未燃分をより効率的に燃焼することができる。また、ノズルを設置することで炉体内の空気の流れが改善される。このため、ノズルが設置されない構成と比較して、排ガス中の微粒カーボンもより効率的に燃焼することができる。ストーカ炉での燃焼効率を向上することができる。 (Characteristic 3) In the radioactive waste incinerator disclosed in the present specification, the stoker furnace may be provided on a side wall of the furnace body, and may further include a plurality of nozzles for supplying air into the furnace body. The tip of the nozzle may be arranged so that the air supplied from the nozzle directly hits the residue on the grate. According to this structure, the unburned part in a residue can be burned more efficiently. Moreover, the flow of the air in a furnace body is improved by installing a nozzle. For this reason, compared with the structure in which the nozzle is not installed, the fine carbon in the exhaust gas can be burned more efficiently. The combustion efficiency in the stoker furnace can be improved.

（特徴４）本明細書が開示する放射性廃棄物焼却装置は、ロータリキルン炉が、キルンの周囲を覆う密閉式のカバーをさらに備えていてもよい。この構成によると、仮にキルン内の圧力が上昇してキルンのシール部分などから放射性物質が流出したとしても、キルンの周囲にカバーを設けることにより、カバーの外部に放射性物質が漏洩することを防止することができる。 (Feature 4) In the radioactive waste incinerator disclosed in the present specification, the rotary kiln furnace may further include a hermetic cover that covers the periphery of the kiln. According to this configuration, even if the pressure inside the kiln rises and radioactive material flows out from the seal part of the kiln, providing a cover around the kiln prevents the radioactive material from leaking outside the cover. can do.

（特徴５）本明細書が開示する放射性廃棄物焼却装置は、排ガス出口部とフィルタとの間の排ガス流路には、排ガスを冷却するための冷却機構が介在していてもよい。ストーカ炉の排ガス出口部から排出される排ガスは高温である。このため、ストーカ炉からの排ガスを冷却機構で冷却した後にフィルタに送ることで、排ガスの熱によりフィルタを構成する部材が損傷されることがなくなる。排ガスの熱に起因してフィルタの性能が劣化することを防止できる。 (Characteristic 5) In the radioactive waste incinerator disclosed in the present specification, a cooling mechanism for cooling the exhaust gas may be interposed in the exhaust gas passage between the exhaust gas outlet and the filter. The exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet of the stoker furnace is hot. For this reason, the exhaust gas from the stoker furnace is cooled by the cooling mechanism and then sent to the filter, so that the members constituting the filter are not damaged by the heat of the exhaust gas. It can prevent that the performance of a filter deteriorates due to the heat of exhaust gas.

実施例１の放射性廃棄物焼却装置１０について説明する。図１に示すように、放射性廃棄物焼却設備１は、放射性廃棄物焼却装置１０（ロータリキルン炉１２，ストーカ炉２４）と、冷却器５０と、フィルタ装置６０がこの順に接続された構成を有する。ロータリキルン炉１２では、投入された放射性廃棄物を撹拌燃焼する。ストーカ炉２４では、ロータリキルン炉１２から排出される残渣中の未燃分及び排ガス中の微粒カーボンを燃焼する。冷却器５０では、ストーカ炉２４から排出される高温の排ガスを所定の温度まで冷却する。フィルタ装置６０では、冷却器５０から排出される排ガスを濾過して粉塵を除去する。粉塵が除去された排ガスは後段の排ガス処理装置（図示省略）に送られ、無害化された後に大気に放出される。 The radioactive waste incinerator 10 of Example 1 is demonstrated. As shown in FIG. 1, the radioactive waste incineration facility 1 has a configuration in which a radioactive waste incineration apparatus 10 (rotary kiln furnace 12, stalker furnace 24), a cooler 50, and a filter device 60 are connected in this order. . In the rotary kiln 12, the charged radioactive waste is agitated and burned. In the stalker furnace 24, the unburned matter in the residue discharged from the rotary kiln 12 and the fine carbon in the exhaust gas are burned. In the cooler 50, the hot exhaust gas discharged from the stoker furnace 24 is cooled to a predetermined temperature. In the filter device 60, the exhaust gas discharged from the cooler 50 is filtered to remove dust. The exhaust gas from which the dust has been removed is sent to a subsequent exhaust gas treatment device (not shown), rendered harmless and then released to the atmosphere.

放射性廃棄物焼却装置１０は、ロータリキルン炉１２とストーカ炉２４を備える。ロータリキルン炉１２は、円筒状のキルン１４と、キルン１４を取り囲む密閉式のカバー２２を有する。キルン１４は、略水平軸心回りで回転可能に支持されたキルン本体１４ａと、キルン本体１４ａのｘ方向側の端部の開口を覆うように設けられたキルン底部１４ｂを有する。キルン本体１４ａが回転することでキルン本体１４ａ内の放射性廃棄物が撹拌される。キルン底部１４ｂは回転せず、カバー２２に対して固定されている。キルン本体１４ａとキルン底部１４ｂとの間はシール部材（図示省略）によって封止されている。キルン１４は、厳密には、ｘ方向に向かうにつれて僅かに下方（−ｚ方向）に傾斜している。キルン１４は、密閉式のカバー２２によって覆われている。カバー２２は略直方体形状をしており、キルン１４との間には空間が形成されている。 The radioactive waste incinerator 10 includes a rotary kiln furnace 12 and a stoker furnace 24. The rotary kiln furnace 12 includes a cylindrical kiln 14 and a sealed cover 22 that surrounds the kiln 14. The kiln 14 includes a kiln main body 14a supported so as to be rotatable about a substantially horizontal axis, and a kiln bottom 14b provided so as to cover an opening at an end portion on the x direction side of the kiln main body 14a. The radioactive waste in the kiln main body 14a is agitated by rotating the kiln main body 14a. The kiln bottom portion 14 b does not rotate and is fixed to the cover 22. A seal member (not shown) is sealed between the kiln main body 14a and the kiln bottom 14b. Strictly speaking, the kiln 14 is slightly inclined downward (−z direction) toward the x direction. The kiln 14 is covered with a hermetic cover 22. The cover 22 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and a space is formed between the cover 22 and the kiln 14.

キルン本体１４ａの−ｘ方向側は円錐形状をしており、その端部には放射性廃棄物投入部１５が接続されている。放射性廃棄物投入部１５はカバー２２を貫通してカバー２２の外部に延びている。放射性廃棄物投入部１５は、筒状の放射性廃棄物投入筒１６とプッシャ１７を有している。プッシャ１７は、放射性廃棄物投入筒１６の開口部から投入された放射性廃棄物をｘ方向に押し出し、キルン１４内に送り込む。放射性廃棄物投入筒１６は開口部を開閉する第１開閉板（図示省略）を有しており、第１開閉板が開くことで放射性廃棄物が開口部から投入される。放射性廃棄物投入筒１６内には、第１開閉板が開いているときには外部とキルン１４との連通を遮断する第２開閉板（図示省略）が設けられている。第２開閉板は、第１開閉板が閉じるまでは開かないように構成されている。これにより、ロータリキルン炉１２の密閉性を確保しながら放射性廃棄物をキルン１４内に投入することができる。放射性廃棄物投入部１５には、空気供給口２０が形成されている。空気供給口２０からはキルン１４の前部に空気が供給される。 The -x direction side of the kiln main body 14a has a conical shape, and a radioactive waste input unit 15 is connected to the end thereof. The radioactive waste input part 15 extends through the cover 22 to the outside of the cover 22. The radioactive waste charging unit 15 includes a cylindrical radioactive waste charging cylinder 16 and a pusher 17. The pusher 17 pushes out the radioactive waste introduced from the opening of the radioactive waste introduction cylinder 16 in the x direction and feeds it into the kiln 14. The radioactive waste input cylinder 16 has a first opening / closing plate (not shown) for opening and closing the opening, and the radioactive waste is input from the opening by opening the first opening / closing plate. A second open / close plate (not shown) that blocks communication between the outside and the kiln 14 is provided in the radioactive waste input cylinder 16 when the first open / close plate is open. The second opening / closing plate is configured not to open until the first opening / closing plate is closed. Thereby, radioactive waste can be thrown into the kiln 14 while ensuring the sealing of the rotary kiln furnace 12. An air supply port 20 is formed in the radioactive waste input unit 15. Air is supplied from the air supply port 20 to the front portion of the kiln 14.

キルン底部１４ｂにはバーナ１８と空気供給口２１が設置されている。バーナ１８と空気供給口２１はカバー２２を貫通して外部に延びている。バーナ１８はキルン１４内に火炎を放射し、キルン１４内の放射性廃棄物を焼却する。空気供給口２１からはキルン１４の後部に空気が供給される。空気供給口２０、２１は配管（図示省略）を経由してロータリキルン用空気供給装置（図示省略）に接続されている。ロータリキルン用空気供給装置から供給される空気は、上記の配管を経由して空気供給口２０，２１に供給される。キルン底部１４ｂには出口部２６が形成されている。出口部２６には第３開閉板２６ａが設けられており、第３開閉板２６ａが開くと、キルン１４内で燃焼された放射性廃棄物の残渣及び排ガスを出口部２６から排出することができる。ロータリキルン炉１２が燃焼処理する間は、第３開閉板２６ａが開放される。 A burner 18 and an air supply port 21 are installed in the kiln bottom 14b. The burner 18 and the air supply port 21 extend through the cover 22 to the outside. The burner 18 emits a flame into the kiln 14 and incinerates radioactive waste in the kiln 14. Air is supplied from the air supply port 21 to the rear portion of the kiln 14. The air supply ports 20 and 21 are connected to a rotary kiln air supply device (not shown) via piping (not shown). The air supplied from the rotary kiln air supply device is supplied to the air supply ports 20 and 21 via the pipe. An outlet 26 is formed in the kiln bottom 14b. The outlet portion 26 is provided with a third opening / closing plate 26a. When the third opening / closing plate 26a is opened, the residue and exhaust gas of the radioactive waste burned in the kiln 14 can be discharged from the outlet portion 26. While the rotary kiln furnace 12 performs the combustion process, the third opening / closing plate 26a is opened.

ストーカ炉２４は、略直方体形状の炉体３４を有する。炉体３４の−ｘ方向側の端部には導入部２７が形成されており、ｘ方向側の端部には排ガス出口部２８が形成されている。ロータリキルン炉１２の出口部２６とストーカ炉２４の導入部２７は、接続管２５により接続されている。このため、接続管２５はカバー２２を貫通してロータリキルン炉１２の外部に延びている。本実施例では接続管２５の一部及び炉体３４の外表面は外部に露出しているが、この構成に限られず、接続管２５及び炉体３４の周囲に密閉式のカバーを設けてもよい。排ガス出口部２８には配管４８の一端が接続されており、配管４８の他端は冷却器５０の上部に形成された供給口５１に接続されている。冷却器５０の後段には、内部が負圧に保たれたフィルタ装置６０が接続されている。このため、導入部２７から流入した排ガスは、炉体３４内を排ガス出口部２８に向かって（即ち、ｘ方向に）流れる。なお、接続管２５は「接続部」の一例に相当する。 The stoker furnace 24 has a furnace body 34 having a substantially rectangular parallelepiped shape. An introduction portion 27 is formed at an end portion on the −x direction side of the furnace body 34, and an exhaust gas outlet portion 28 is formed at an end portion on the x direction side. The outlet 26 of the rotary kiln 12 and the introduction 27 of the stoker furnace 24 are connected by a connecting pipe 25. For this reason, the connecting pipe 25 extends through the cover 22 to the outside of the rotary kiln 12. In the present embodiment, a part of the connection pipe 25 and the outer surface of the furnace body 34 are exposed to the outside, but the present invention is not limited to this configuration, and a sealed cover may be provided around the connection pipe 25 and the furnace body 34. Good. One end of a pipe 48 is connected to the exhaust gas outlet 28, and the other end of the pipe 48 is connected to a supply port 51 formed in the upper part of the cooler 50. A filter device 60 whose interior is maintained at a negative pressure is connected to the subsequent stage of the cooler 50. For this reason, the exhaust gas flowing in from the introduction part 27 flows in the furnace body 34 toward the exhaust gas outlet part 28 (that is, in the x direction). The connecting pipe 25 corresponds to an example of a “connecting portion”.

炉体３４内には、６つの火格子３８が階段状に設けられている。火格子３８は、ｘ方向に摺動する３つの可動火格子３８ａと、炉体３４に対して固定されている３つの固定火格子３８ｂから構成される。可動火格子３８ａと固定火格子３８ｂはｘ方向にずれながらｚ方向に交互に配置されている。可動火格子３８ａは油圧シリンダ３９によって駆動される。導入部２７の下方には、火格子３８に残渣を供給するフィーダ３７が設けられている。フィーダ３７から供給された残渣（未燃分を含む）は、可動火格子３８ａ及び固定火格子３８ｂによって順次ｘ方向に搬送され、この搬送過程で燃焼される（後述）。燃焼後の灰は、炉体３４に形成された出口部３２から排出される。出口部３２には第４開閉板３２ａが設けられている。第４開閉板３２ａは、ロータリキルン炉１２の出口部２６に設けられた第３開閉板２６ａが開いているときには閉じており、第３開閉板２６ａが閉じるまでは開かないように構成されている。なお、ｘ方向は「放射性廃棄物搬送方向」の一例に相当する。 In the furnace body 34, six grate 38 are provided stepwise. The grate 38 includes three movable grate 38 a that slides in the x direction and three fixed grate 38 b that is fixed to the furnace body 34. The movable grate 38a and the fixed grate 38b are alternately arranged in the z direction while being shifted in the x direction. The movable grate 38 a is driven by a hydraulic cylinder 39. A feeder 37 for supplying residue to the grate 38 is provided below the introduction portion 27. The residue (including the unburned portion) supplied from the feeder 37 is sequentially conveyed in the x direction by the movable grate 38a and the fixed grate 38b, and burned in this conveyance process (described later). The burned ash is discharged from an outlet 32 formed in the furnace body 34. The outlet portion 32 is provided with a fourth opening / closing plate 32a. The fourth opening / closing plate 32a is closed when the third opening / closing plate 26a provided at the outlet 26 of the rotary kiln 12 is open, and is not opened until the third opening / closing plate 26a is closed. . The x direction corresponds to an example of the “radioactive waste transport direction”.

炉体３４内には、火格子３８の側方及び下方から空気が供給される（後述）。また、炉体３４のｘ方向側の側壁（ｙｚ平面上の側壁）には、炉体３４の天井の近傍にバーナ３０が設置されている。バーナ３０は、−ｘ方向側に火炎を放射し、火格子３８上の残渣中の未燃分を燃焼させると共に、導入部２７から流入し炉体３４内をｘ方向に移動する排ガス中の微粒カーボンを燃焼させる。ストーカ炉２４内の温度は約８００℃以上に保たれる。本実施例では、バーナ３０からの火炎が伸びる範囲内に排ガス出口部２８が配置されている。これにより、ストーカ炉２４内を流れる排ガスが加熱されることなく炉外に排出されることが防止されている。なお、バーナ３０から放射される火炎の長さ（−ｘ方向の長さ）は、例えば５０ｃｍ程度とすることができる。 Air is supplied into the furnace body 34 from the side and below the grate 38 (described later). A burner 30 is installed on the side wall (side wall on the yz plane) on the x direction side of the furnace body 34 in the vicinity of the ceiling of the furnace body 34. The burner 30 emits a flame in the −x direction side, burns the unburned portion in the residue on the grate 38, and flows in from the introduction portion 27 and moves in the furnace body 34 in the x direction. Burn carbon. The temperature in the stalker furnace 24 is maintained at about 800 ° C. or higher. In the present embodiment, the exhaust gas outlet portion 28 is disposed within a range in which the flame from the burner 30 extends. This prevents the exhaust gas flowing in the stoker furnace 24 from being discharged outside the furnace without being heated. The length of the flame radiated from the burner 30 (the length in the −x direction) can be, for example, about 50 cm.

ここで、図２，３を参照してストーカ炉２４についてより詳細に説明する。図２では、接続管２５、配管４８及び第４開閉板３２ａの図示を省略している。炉体３４の２つの側壁（ｚｘ平面上の側壁）のそれぞれには、６組の空気供給口３６が形成されている。各組の空気供給口３６は、ｚ方向に等間隔に配置された３つの供給口を有する。以下では、この３つの供給口を、下方に向かって順に、上段供給口３６ａ，中段供給口３６ｂ、下段供給口３６ｃと称する。本実施例では、空気供給口３６の組数は火格子３８の数と等しくされており、１組の空気供給口３６から供給される空気は、１つの火格子３８上の残渣に供給される構成となっている。図２は、ｘ方向の摺動を開始する前の可動火格子３８ａの状態を示す。この状態では、火格子３８の上面のうち炉体内へ露出する部分の大きさは、各火格子３８において略同一となっている。即ち、火格子３８の上面の露出部分のｘ方向の幅ｗ１は、各火格子３８において略同一となっている。各組の空気供給口３６のｘ方向の位置は、各火格子３８の幅ｗ１の略中央とされている。 Here, the stoker furnace 24 will be described in more detail with reference to FIGS. In FIG. 2, the connection pipe 25, the pipe 48, and the fourth opening / closing plate 32a are not shown. Six sets of air supply ports 36 are formed in each of two side walls (side walls on the zx plane) of the furnace body 34. Each set of air supply ports 36 has three supply ports arranged at equal intervals in the z direction. Hereinafter, the three supply ports will be referred to as an upper supply port 36a, a middle supply port 36b, and a lower supply port 36c in order downward. In the present embodiment, the number of sets of air supply ports 36 is equal to the number of grate 38, and the air supplied from one set of air supply ports 36 is supplied to the residue on one grate 38. It has a configuration. FIG. 2 shows a state of the movable grate 38a before starting to slide in the x direction. In this state, the size of the portion of the upper surface of the grate 38 exposed to the furnace body is substantially the same in each grate 38. That is, the width w1 in the x direction of the exposed portion of the upper surface of the grate 38 is substantially the same in each grate 38. The position in the x direction of each group of air supply ports 36 is set to the approximate center of the width w1 of each grate 38.

図３を参照して、１組の空気供給口３６が１つの火格子３８上に空気を供給する構成を説明する。なお、この構成は残りの５組の空気供給口３６と残りの５つの火格子３８についても同様である。図３では、図を見易くするために、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面のみを図示しており、その奥側（−ｘ方向側）の図示を省略している。図３に示すように、空気供給口３６の内部にはノズル４２が設置されている。ただし、図３では、一方の側壁に形成された空気供給口３６にのみノズル４２を図示している。以下では、上段供給口３６ａに設置されるノズルを上段ノズル４２ａ、中段供給口３６ｂに設置されるノズルを中段ノズル４２ｂ、下段供給口３６ｃに設置されるノズルを下段ノズル４２ｃと称する。図３の矢印は、空気の向きと流速を模式的に示す。ノズル４２先端の向きは、上段ノズル４２ａ、中段ノズル４２ｂ、及び下段ノズル４２ｃによって異なっている。具体的には、上段ノズル４２ａの先端は、火格子３８上のｙ方向における中央部分に向けられる。中段ノズル４２ｂの先端は、火格子３８上のｙ方向における中央部分と端部部分の間の部分に向けられる。下段ノズル４２ｃの先端は、火格子３８上のｙ方向における端部部分に向けられる。また、各ノズル４２ａ〜４２ｃから供給される空気の流速は、各ノズル４２ａ〜４２ｃから供給される空気が火格子３８上に到達するように調整される。具体的には、ノズル４２は配管４７を経由してストーカ炉用空気供給装置に接続されている。配管４７は、途中で３つの分配管４７ａ〜４７ｃに分岐しており、分配管４７ａが上段ノズル４２ａに接続され、分配管４７ｂが中段ノズル４２ｂに接続され、分配管４７ｃが下段ノズル４２ｃに接続されている。各分配管４７ａ〜４７ｃには空気量調整弁４６がそれぞれ設置されている（但し、図３では空気量調整弁４６を１つのみ図示している）。各分配管４７ａ〜４７ｃの空気量調整弁４６を調整することにより、各分配管４７ａ〜４７ｃに供給する空気量を制御することができる。これにより、各ノズル４２ａ〜４２ｃから供給される空気の流速を制御することができる。 A configuration in which one set of air supply ports 36 supplies air onto one grate 38 will be described with reference to FIG. 3. This configuration is the same for the remaining five sets of air supply ports 36 and the remaining five grate 38. In FIG. 3, only the cross section taken along the line III-III in FIG. 2 is shown for easy understanding of the drawing, and the back side (−x direction side) is not shown. As shown in FIG. 3, a nozzle 42 is installed inside the air supply port 36. However, in FIG. 3, the nozzle 42 is shown only in the air supply port 36 formed in one side wall. Hereinafter, the nozzle installed in the upper supply port 36a is referred to as an upper nozzle 42a, the nozzle installed in the middle supply port 36b is referred to as a middle nozzle 42b, and the nozzle installed in the lower supply port 36c is referred to as a lower nozzle 42c. The arrows in FIG. 3 schematically indicate the direction of air and the flow velocity. The direction of the tip of the nozzle 42 differs depending on the upper nozzle 42a, the middle nozzle 42b, and the lower nozzle 42c. Specifically, the tip of the upper nozzle 42 a is directed to the central portion in the y direction on the grate 38. The front end of the middle nozzle 42 b is directed to a portion between the center portion and the end portion in the y direction on the grate 38. The tip of the lower nozzle 42 c is directed to the end portion in the y direction on the grate 38. Further, the flow velocity of the air supplied from each nozzle 42 a to 42 c is adjusted so that the air supplied from each nozzle 42 a to 42 c reaches the grate 38. Specifically, the nozzle 42 is connected to a stoker furnace air supply device via a pipe 47. The pipe 47 is branched into three distribution pipes 47a to 47c, and the distribution pipe 47a is connected to the upper nozzle 42a, the distribution pipe 47b is connected to the middle nozzle 42b, and the distribution pipe 47c is connected to the lower nozzle 42c. Has been. Each distribution pipe 47a to 47c is provided with an air amount adjusting valve 46 (however, only one air amount adjusting valve 46 is shown in FIG. 3). By adjusting the air amount adjusting valve 46 of each of the distribution pipes 47a to 47c, the amount of air supplied to each of the distribution pipes 47a to 47c can be controlled. Thereby, the flow rate of the air supplied from each nozzle 42a-42c is controllable.

図３から明らかなように、上段ノズル４２ａから火格子３８の上面のｙ方向の中央部分までの距離は比較的に長く、下段ノズル４２ｃから火格子３８の上面のｙ方向の端部部分までの距離は比較的に短い。このため、各ノズル４２ａ〜４２ｃから供給される空気の流速は、上段ノズル４２ａが最も速く、中段ノズル４２ｂ、下段ノズル４２ｃの順に遅くされる。本実施例では、ノズル４２の先端部における空気の流速は約１０〜３０ｍ毎秒とされる。これは、流速が約１０ｍ毎秒未満の場合には空気が火格子３８上に到達せず、流速が約３０ｍ毎秒より大きい場合には空気により火格子３８上の残渣が飛散するためである。このように、上段ノズル４２ａ、中段ノズル４２ｂ及び下段ノズル４２ｃ毎にノズル先端の向き及び空気の流速を変えることにより、火格子３８の上面のｙ方向全体に空気を供給することができる。また、各ノズル４２ａ〜４２ｃから供給される空気は、火格子３８の上面のｘ方向においても幅ｗの長さに亘って到達するように各ノズル４２ａ〜４２ｃの先端の形状が調整される。また、図３に示すように、固定火格子３８ｂは複数の略同一の大きさを有するサブ火格子がｙ方向に並んだ構成となっている（可動火格子３８ａについても同様である）。サブ火格子の間には僅かな隙間が形成されている。火格子３８の下方からは、ストーカ炉用空気供給装置から空気が供給される。この空気供給装置から供給された空気は、上記の隙間を通って火格子３８上の残渣に供給される。本実施例では、サブ火格子のｙ方向の幅ｗ２は約１０ｃｍとなっている。ノズル４２から供給される空気量と、火格子３８の下方から供給される空気量との比は、約１０：１とされる。 As apparent from FIG. 3, the distance from the upper nozzle 42 a to the central portion in the y direction on the upper surface of the grate 38 is relatively long, and from the lower nozzle 42 c to the end portion in the y direction on the upper surface of the grate 38. The distance is relatively short. For this reason, the flow velocity of the air supplied from the nozzles 42a to 42c is the highest in the upper nozzle 42a, and is decreased in the order of the middle nozzle 42b and the lower nozzle 42c. In this embodiment, the flow velocity of air at the tip of the nozzle 42 is about 10 to 30 m / second. This is because air does not reach the grate 38 when the flow velocity is less than about 10 m / sec, and residues on the grate 38 are scattered by the air when the flow velocity is greater than about 30 m / sec. Thus, air can be supplied to the entire y direction on the upper surface of the grate 38 by changing the direction of the nozzle tip and the air flow velocity for each of the upper nozzle 42a, the middle nozzle 42b, and the lower nozzle 42c. Further, the shapes of the tips of the nozzles 42 a to 42 c are adjusted so that the air supplied from the nozzles 42 a to 42 c reaches the width w in the x direction on the upper surface of the grate 38. Further, as shown in FIG. 3, the fixed grate 38b has a configuration in which a plurality of sub-grate having substantially the same size are arranged in the y direction (the same applies to the movable grate 38a). A slight gap is formed between the sub-grate. From below the grate 38, air is supplied from a stoker furnace air supply device. The air supplied from this air supply device is supplied to the residue on the grate 38 through the gap. In this embodiment, the width w2 in the y direction of the sub-grate is about 10 cm. The ratio of the amount of air supplied from the nozzle 42 to the amount of air supplied from below the grate 38 is about 10: 1.

図１に戻って説明を続ける。残渣中の未燃分を燃焼することで発生した排ガス、及び微粒カーボンを燃焼することで微粒カーボンが除去された排ガスは、排ガス出口部２８から配管４８を経由して冷却器５０の供給口５１に送られる。冷却器５０は従来公知の装置であるため詳細な説明は省略する。冷却器５０の下方には排出口５３が形成されている。排出口５３近傍の圧力は、後段にフィルタ装置６０が接続されているために供給口５１近傍の圧力よりも低くなっている。このため、供給口５１から流入した高温の排ガスは、冷却器５０内を排出口５３に向かって下方に流れ、その過程で冷却される。排ガスを冷却する際に生じる粉塵は、冷却器５０の底部に貯留される。冷却器５０の底部には、開閉可能な開口部５２が形成されている。開口部５２は、排ガスを冷却処理する際は閉じられ、冷却処理しないときに開かれる。開口部５２が開かれると、冷却器５０から外部に粉塵が排出される。なお、この粉塵は、移送コンベア（図示省略）によりストーカ炉２４へ送られ、ストーカ炉２４にて再度燃焼させることも可能である。 Returning to FIG. 1, the description will be continued. The exhaust gas generated by burning the unburned residue in the residue and the exhaust gas from which the fine carbon has been removed by burning the fine carbon are supplied from the exhaust gas outlet portion 28 via the pipe 48 to the supply port 51 of the cooler 50. Sent to. Since the cooler 50 is a conventionally known device, a detailed description thereof is omitted. A discharge port 53 is formed below the cooler 50. The pressure near the discharge port 53 is lower than the pressure near the supply port 51 because the filter device 60 is connected to the subsequent stage. For this reason, the high temperature exhaust gas flowing in from the supply port 51 flows downward in the cooler 50 toward the discharge port 53 and is cooled in the process. Dust generated when the exhaust gas is cooled is stored at the bottom of the cooler 50. An opening 52 that can be opened and closed is formed at the bottom of the cooler 50. The opening 52 is closed when the exhaust gas is cooled, and is opened when the cooling is not performed. When the opening 52 is opened, dust is discharged from the cooler 50 to the outside. The dust may be sent to the stalker furnace 24 by a transfer conveyor (not shown) and burned again in the stalker furnace 24.

冷却器５０の排出口５３には配管５４の一端が接続されており、配管５４の他端はフィルタ装置６０に接続されている。フィルタ装置６０は従来公知の装置であるため詳細な説明は省略する。排出口５３から排出された排ガスは、配管５４を経由してフィルタ装置６０に送られる。フィルタ装置６０にはセラミックフィルタ６１が設置されている。セラミックフィルタ６１は排ガスを濾過して排ガス中の粉塵を除去する。排ガスを濾過する際に生じる粉塵は、フィルタ装置６０の底部に貯留される。フィルタ装置６０の底部には、開閉可能な開口部６２が形成されている。開口部６２は、排ガスを濾過処理する際は閉じられ、濾過処理しないときに開かれる。開口部６２が開かれると、フィルタ装置６０から外部に粉塵が排出される。濾過された排ガスは排出口６４から排出され、後段の排ガス処理装置（図示省略）に送られる。なお、フィルタ装置６０から排出される粉塵は、移送コンベア（図示省略）によりストーカ炉２４へ送られ、ストーカ炉２４にて再度燃焼させることも可能である。なお、フィルタ装置６０に設置されるフィルタはセラミックフィルタ６１に限られず、例えばバグフィルタであってもよい。なお、配管４８，５４は「排ガス流路」の一例に相当する。 One end of a pipe 54 is connected to the discharge port 53 of the cooler 50, and the other end of the pipe 54 is connected to the filter device 60. Since the filter device 60 is a conventionally known device, a detailed description thereof will be omitted. The exhaust gas discharged from the discharge port 53 is sent to the filter device 60 via the pipe 54. A ceramic filter 61 is installed in the filter device 60. The ceramic filter 61 filters the exhaust gas to remove dust in the exhaust gas. Dust generated when the exhaust gas is filtered is stored at the bottom of the filter device 60. An opening 62 that can be opened and closed is formed at the bottom of the filter device 60. The opening 62 is closed when the exhaust gas is filtered and is opened when the filtration is not performed. When the opening 62 is opened, dust is discharged from the filter device 60 to the outside. The filtered exhaust gas is discharged from the discharge port 64 and is sent to a subsequent exhaust gas treatment device (not shown). The dust discharged from the filter device 60 can be sent to the stalker furnace 24 by a transfer conveyor (not shown) and burned again in the stalker furnace 24. In addition, the filter installed in the filter apparatus 60 is not restricted to the ceramic filter 61, For example, a bag filter may be sufficient. The pipes 48 and 54 correspond to an example of “exhaust gas passage”.

次に、上記の構成を有する放射性廃棄物焼却設備１による放射性廃棄物焼却処理の流れについて説明する。以下では、上述した内容と重複する内容については詳細な説明を省略する。まず、ロータリキルン炉１２の放射性廃棄物投入部１５からキルン１４に放射性廃棄物が投入される。本実施例では、放射性廃棄物として樹木、枯葉、樹脂、活性炭、ポリエチレン、ゴムなどが投入される。キルン１４はｘ方向に向かうにつれて僅かに−ｚ方向に傾斜している。このため、キルン１４内に投入された放射性廃棄物は、キルン本体１４ａの回転に伴いキルン本体１４ａ内を移動し、その過程で加熱乾燥されるとともに、バーナ１８により燃焼される。ロータリキルン炉１２内の温度は、約８００〜９００℃に保たれる。放射性廃棄物の投入量、キルン本体１４ａの回転速度、空気供給口２０，２１から供給される空気量、及びキルン１４内の温度は、制御装置（図示省略）によって制御される。これにより、ロータリキルン炉１２における放射性廃棄物の燃焼効率は最適化される。放射性廃棄物が撹拌燃焼されることで放射性廃棄物は熱分解して残渣と排ガスが発生する。しかしながら、上記に列挙した放射性廃棄物は燃焼速度が比較的に遅いため、一部は燃焼しきれずに未燃分として残渣に混入する。また、上記の放射性廃棄物は撹拌燃焼に伴い微粒カーボンを生じ易い。微粒カーボンのうち比較的に重いものは残渣に混入し（以下では、残渣に混入する微粒カーボンも「未燃分」と称する）、比較的に軽いものは排ガスに混入する。ロータリキルン炉１２で燃焼後の残渣（未燃分を含む）及び排ガス（微粒カーボンを含む）は、出口部２６から排出され、接続管２５を介して導入部２７からストーカ炉２４へと送られる。 Next, the flow of the radioactive waste incineration process by the radioactive waste incineration facility 1 having the above configuration will be described. Hereinafter, detailed description of the same contents as those described above will be omitted. First, radioactive waste is charged into the kiln 14 from the radioactive waste charging unit 15 of the rotary kiln furnace 12. In this embodiment, trees, dead leaves, resin, activated carbon, polyethylene, rubber, etc. are used as radioactive waste. The kiln 14 is slightly inclined in the −z direction as it goes in the x direction. For this reason, the radioactive waste thrown into the kiln 14 moves in the kiln main body 14a with the rotation of the kiln main body 14a, is heated and dried in the process, and is burned by the burner 18. The temperature in the rotary kiln furnace 12 is maintained at about 800-900 ° C. The amount of radioactive waste input, the rotational speed of the kiln main body 14a, the amount of air supplied from the air supply ports 20 and 21, and the temperature in the kiln 14 are controlled by a control device (not shown). Thereby, the combustion efficiency of the radioactive waste in the rotary kiln furnace 12 is optimized. When the radioactive waste is agitated and burned, the radioactive waste is thermally decomposed to generate a residue and exhaust gas. However, since the radioactive wastes listed above have a relatively low burning rate, some of them cannot be burned and are mixed into the residue as unburned components. In addition, the above-mentioned radioactive waste is likely to generate fine carbon with stirring combustion. Among the fine carbon particles, a relatively heavy one is mixed in the residue (hereinafter, the fine carbon mixed in the residue is also referred to as “unburned”), and a relatively light one is mixed in the exhaust gas. Residue (including unburned matter) and exhaust gas (including fine carbon) after combustion in the rotary kiln furnace 12 are discharged from the outlet 26 and sent from the inlet 27 to the stoker furnace 24 via the connecting pipe 25. .

ストーカ炉２４に送られた残渣（未燃分を含む）は、火格子３８上をｘ方向に搬送される。ストーカ炉２４内の温度は約８００℃以上に保たれる。本実施例では、残渣（未燃分を含む）が火格子３８上に滞留する時間が１時間以上となるように火格子３８の搬送速度が制御されている。上述したように、空気供給口３６に設置されたノズル４２は火格子３８の上面全体に空気を供給する。ノズル４２先端での空気の流速を約１０〜３０ｍ毎秒とすることで、各火格子３８の上面から約５ｃｍの高さまで均一に空気が供給される。このため、ノズル４２から供給される空気は、火格子３８上の残渣中の未燃分に直接当たる構成となる。また、火格子３８の下方からも空気が供給される。火格子３８上の残渣中の未燃分は、ｘ方向に移動しながらバーナ３０により燃焼され、その大部分が灰となって出口部３２から排出され、残渣回収設備（図示省略）に送られる。一方、ストーカ炉２４に送られた排ガス中の微粒カーボンは、炉体３４内をｘ方向に移動する過程でバーナ３０により燃焼される。排ガスが炉体３４内で約２秒以上滞留することにより、排ガス中の微粒カーボンがストーカ炉２４内で完全燃焼され、排ガスから微粒カーボンが除去される。 The residue (including unburned matter) sent to the stalker furnace 24 is conveyed on the grate 38 in the x direction. The temperature in the stalker furnace 24 is maintained at about 800 ° C. or higher. In the present embodiment, the conveying speed of the grate 38 is controlled so that the time during which the residue (including unburned matter) stays on the grate 38 is 1 hour or longer. As described above, the nozzle 42 installed in the air supply port 36 supplies air to the entire upper surface of the grate 38. Air is supplied uniformly from the upper surface of each grate 38 to a height of about 5 cm by setting the air flow rate at the tip of the nozzle 42 to about 10 to 30 m per second. For this reason, the air supplied from the nozzle 42 directly hits the unburned portion in the residue on the grate 38. Air is also supplied from below the grate 38. The unburned portion in the residue on the grate 38 is burned by the burner 30 while moving in the x direction, most of which is converted to ash and discharged from the outlet 32, and sent to a residue collection facility (not shown). . On the other hand, the fine carbon in the exhaust gas sent to the stoker furnace 24 is burned by the burner 30 in the process of moving in the furnace body 34 in the x direction. When the exhaust gas stays in the furnace body 34 for about 2 seconds or more, the fine carbon in the exhaust gas is completely burned in the stoker furnace 24, and the fine carbon is removed from the exhaust gas.

排ガス出口部２８から排出される排ガスは、配管４８を経由して冷却器５０に送られる。冷却器５０で所定の温度まで冷却された排ガスは、配管５４を経由してフィルタ装置６０に送られる。フィルタ装置６０のセラミックフィルタ６１で濾過された排ガスは後段の排ガス処理装置に送られ、無害化されて大気に放出される。一方、開口部５２，６２から排出される粉塵は、残渣回収設備（図示省略）に送られる。 The exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet portion 28 is sent to the cooler 50 via the pipe 48. The exhaust gas cooled to a predetermined temperature by the cooler 50 is sent to the filter device 60 via the pipe 54. The exhaust gas filtered by the ceramic filter 61 of the filter device 60 is sent to a subsequent exhaust gas treatment device, detoxified and released to the atmosphere. On the other hand, the dust discharged from the openings 52 and 62 is sent to a residue collection facility (not shown).

実施例１に係る放射性廃棄物焼却装置１０の作用効果について、比較例として図４，５を参照しながら説明する。図４は、従来の放射性廃棄物焼却設備１０１（以下では、単に焼却設備１０１と称する）を示す。従来の焼却設備１０１では、ロータリキルン炉１１２のキルン底部１４ｂに排ガス出口部７２が形成されている。また、排ガス出口部７２と冷却器５０との間には、二次燃焼器７０が設置されている。具体的には、二次燃焼器７０の上方には排ガスが供給される供給口７７が形成されており、下方には排ガスが排出される排出口７８が形成されている。排ガス出口部７２と供給口７７とは配管７４によって接続されており、排出口７８と冷却器５０の供給口５１とは配管８０によって接続されている。ロータリキルン炉１１２で放射性廃棄物を撹拌燃焼すると微粒カーボンが発生し、排ガスに混入する。このため、従来は、排ガス出口部７２の後段に二次燃焼器７０を設置して、二次燃焼器７０にて排ガス中の微粒カーボンを燃焼し、排ガスから微粒カーボンを除去していた。この構成によると、冷却器５０に送られる排ガスから微粒カーボンを除去できるものの、二次燃焼器７０を設置するために焼却設備が大型化するという問題があった。しかしながら、本実施例の焼却装置１０では、排ガス出口部２８をロータリキルン炉１２ではなくストーカ炉２４のｘ方向側の端部に形成している。そして、ロータリキルン炉１２で発生する排ガスがストーカ炉２４の炉体３４内を経由してから排ガス出口部２８から排出される構成としている。これにより、排ガス中の微粒カーボンをストーカ炉２４にて燃焼でき、排ガス出口部２８から排出される排ガスから微粒カーボンを除去することができる。即ち、ストーカ炉２４を、二次燃焼器７０として利用している。この構成によると、排ガス出口部２８と冷却器５０との間に二次燃焼器７０を設置する必要がなくなるため、設備の大型化を抑制できる。 The effect of the radioactive waste incinerator 10 according to the first embodiment will be described as a comparative example with reference to FIGS. FIG. 4 shows a conventional radioactive waste incineration facility 101 (hereinafter simply referred to as incineration facility 101). In the conventional incineration facility 101, an exhaust gas outlet 72 is formed at the kiln bottom 14 b of the rotary kiln furnace 112. A secondary combustor 70 is installed between the exhaust gas outlet 72 and the cooler 50. Specifically, a supply port 77 through which exhaust gas is supplied is formed above the secondary combustor 70, and an exhaust port 78 through which exhaust gas is discharged is formed below. The exhaust gas outlet 72 and the supply port 77 are connected by a pipe 74, and the discharge port 78 and the supply port 51 of the cooler 50 are connected by a pipe 80. When radioactive waste is stirred and combusted in the rotary kiln furnace 112, fine carbon is generated and mixed into the exhaust gas. For this reason, conventionally, the secondary combustor 70 is installed at the rear stage of the exhaust gas outlet portion 72, the fine carbon in the exhaust gas is burned by the secondary combustor 70, and the fine carbon is removed from the exhaust gas. According to this configuration, although the fine carbon can be removed from the exhaust gas sent to the cooler 50, there is a problem that the incineration facility is increased in size to install the secondary combustor 70. However, in the incinerator 10 of the present embodiment, the exhaust gas outlet portion 28 is formed not at the rotary kiln furnace 12 but at the end of the stoker furnace 24 on the x direction side. The exhaust gas generated in the rotary kiln furnace 12 is discharged from the exhaust gas outlet portion 28 after passing through the furnace body 34 of the stoker furnace 24. Thereby, the fine carbon in the exhaust gas can be burned in the stoker furnace 24, and the fine carbon can be removed from the exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet portion 28. That is, the stoker furnace 24 is used as the secondary combustor 70. According to this configuration, since it is not necessary to install the secondary combustor 70 between the exhaust gas outlet portion 28 and the cooler 50, it is possible to suppress an increase in size of the facility.

上記の作用効果は、次のように説明することもできる。従来の焼却装置の中には、ストーカ炉が上方に長く延びる煙道を有しており、ロータリキルン炉の底部がこの煙道と連通している構成を有するものがある。煙道には、ロータリキルン炉より高い位置にバーナが設置されている。この焼却装置では、ロータリキルン炉で発生した排ガス及びストーカ炉で発生した排ガスが上昇する過程で合流し、煙道に設置されたバーナによって燃焼されることで排ガスの不完全燃焼を抑制したり、排ガス中の未燃分を燃焼したりする。即ち、バーナが設置されている部分の煙道内の空間が、二次燃焼室として機能している。この構成では、ストーカ炉は煙道まで含んでいる。しかしながら、このストーカ炉は、火格子上で残渣中の未燃分を燃焼するスペースと、ロータリキルン炉で発生した排ガス中の未燃分を二次燃焼するスペース（即ち、バーナが設置されている部分の煙道内の空間）とが分離されている点で本実施例の焼却装置１０とは異なっている。本実施例の焼却装置１０は、火格子上で残渣中の未燃分を燃焼するスペース（即ち、炉体３４内の空間）で、ロータリキルン炉１２で発生した排ガス中の微粒カーボンを二次燃焼する。これにより、煙道で排ガスを二次燃焼する必要がなくなるため、二次燃焼室としての煙道を不要とすることができ、結果として焼却設備の大型化を抑制できる。別言すれば、本実施例の焼却装置１０は、ロータリキルン炉１２で発生した排ガスが、ロータリキルン炉１２の高さ以下に設置されたストーカ炉２４で二次燃焼されることを特徴としている。 The above-described effects can also be explained as follows. In some conventional incinerators, the stoker furnace has a flue that extends long upward, and the bottom of the rotary kiln furnace has a configuration that communicates with the flue. In the flue, a burner is installed at a higher position than the rotary kiln. In this incinerator, the exhaust gas generated in the rotary kiln and the exhaust gas generated in the stoker furnace join together and are burned by the burner installed in the flue to suppress incomplete combustion of the exhaust gas, Combust unburned matter in exhaust gas. That is, the space in the flue where the burner is installed functions as a secondary combustion chamber. In this configuration, the stoker furnace contains up to the flue. However, this stoker furnace is provided with a space for burning unburned content in the residue on the grate and a space for secondary burning of unburned content in the exhaust gas generated in the rotary kiln (that is, a burner is installed). This is different from the incinerator 10 of the present embodiment in that the space in the flue of the part is separated. The incinerator 10 of the present embodiment is a space for burning unburned residue in a residue on a grate (that is, a space in the furnace body 34), and secondary carbon in the exhaust gas generated in the rotary kiln furnace 12 is secondary. Burn. Thereby, since it is not necessary to perform secondary combustion of exhaust gas in the flue, the flue as the secondary combustion chamber can be made unnecessary, and as a result, increase in size of the incineration facility can be suppressed. In other words, the incinerator 10 of the present embodiment is characterized in that the exhaust gas generated in the rotary kiln 12 is subjected to secondary combustion in the stoker furnace 24 installed below the height of the rotary kiln 12. .

また、本実施例の構成によると、二次燃焼器（二次燃焼室）を昇温するための加熱手段や送気ブロワなどが不要となるため、二次燃焼器に付随するコストを低減できる。また、微粒カーボンを二次燃焼する場合は雰囲気温度が８００℃以上に維持される必要がある。このため、従来の焼却設備では二次燃焼器（二次燃焼室）を昇温する時間（例えば２時間）を確保するために、焼却装置の燃焼時間を短縮せざるを得ず、作業効率が低下する場合があった。しかしながら、本実施例の焼却装置１０では、既に８００℃以上の温度を保つストーカ炉２４を二次燃焼器として用いるため、昇温時間が不要となり、作業効率を向上できる。 In addition, according to the configuration of the present embodiment, the heating means for raising the temperature of the secondary combustor (secondary combustion chamber), the air supply blower, and the like are not necessary, so that the costs associated with the secondary combustor can be reduced. . In addition, when the fine carbon is subjected to secondary combustion, the atmospheric temperature needs to be maintained at 800 ° C. or higher. For this reason, in the conventional incineration equipment, in order to ensure the time (for example, 2 hours) for raising the temperature of the secondary combustor (secondary combustion chamber), the combustion time of the incinerator must be shortened, and the work efficiency is improved. There was a case of decline. However, in the incinerator 10 of the present embodiment, since the stoker furnace 24 that already maintains a temperature of 800 ° C. or higher is used as the secondary combustor, the temperature raising time becomes unnecessary, and the working efficiency can be improved.

また、図４に示される二次燃焼器７０では、バーナ７６が上部に設置されている。このため、排ガスが二次燃焼器７０内を移動する方向と、バーナ７６が火炎を放射する方向がほぼ同じ向きとなっている。しかしながら、本実施例のストーカ炉２４では、バーナ３０が−ｘ方向側に向かって火炎を放射する。即ち、バーナ３０は、導入部２７から流入した排ガスの移動方向（ｘ方向）と対向する方向に火炎を放射する。この構成によると、排ガスは炉体３４内を流れる過程で火炎と衝突し、排ガス中の微粒カーボンが火炎と十分に接触する。このため、従来と比較して微粒カーボンの燃焼効率が向上する。 Further, in the secondary combustor 70 shown in FIG. 4, a burner 76 is installed at the top. For this reason, the direction in which the exhaust gas moves in the secondary combustor 70 and the direction in which the burner 76 emits flame are substantially the same. However, in the stoker furnace 24 of the present embodiment, the burner 30 radiates a flame toward the −x direction side. That is, the burner 30 emits a flame in a direction opposite to the moving direction (x direction) of the exhaust gas flowing in from the introduction portion 27. According to this configuration, the exhaust gas collides with the flame in the process of flowing through the furnace body 34, and the fine carbon in the exhaust gas comes into sufficient contact with the flame. For this reason, the combustion efficiency of the fine carbon is improved as compared with the conventional case.

また、本実施例のストーカ炉２４では、バーナ３０が導入部２７側ではなく、排ガス出口部２８側に設置されている。そして、バーナ３０の火炎が到達する位置に排ガス出口部２８が設置されている。これにより、排ガス中に含まれる微粒カーボンは、排ガス出口部２８から排出される前に、排ガス出口部２８の近傍でより確実に燃焼することができる。 Further, in the stoker furnace 24 of the present embodiment, the burner 30 is installed not on the introduction portion 27 side but on the exhaust gas outlet portion 28 side. And the exhaust gas exit part 28 is installed in the position where the flame of the burner 30 reaches | attains. Thereby, the fine carbon contained in the exhaust gas can be more reliably combusted in the vicinity of the exhaust gas outlet portion 28 before being discharged from the exhaust gas outlet portion 28.

ここで、図５は、従来のストーカ炉の断面図を示す。従来のストーカ炉では、空気供給口３６から水平方向（ｙ方向）に空気が供給されていた。また、各供給口３６ａ〜３６ｃから供給される空気の流速は略同一であった。空気供給口３６から供給される空気量と、火格子３８の下方から供給される空気量との割合は、約３：７であった。即ち、火格子３８の下方から比較的に多くの空気が供給されていた。しかしながら、火格子３８の下方からは、サブ火格子の隙間からしか空気が供給されない。このため、残渣中の未燃分の粒径が小さい場合（例えば、樹脂や活性炭の粒径は約１〜５ｍｍ）は、未燃分が空気と直接的に接触しないまま火格子３８によって搬送されることがあり、出口部３２から排出される灰に残留する未燃分の割合が高い一因となっていた。本実施例のストーカ炉２４では、空気供給口３６に複数のノズル４２を設置することにより、火格子３８上の残渣中の未燃分に対して、空気が直接かつ均一に当たるように供給される。これにより、残渣中の未燃分の燃焼効率を格段に上昇させながら、ノズル４２から供給される空気量を大幅に低減することが可能となる。このため、後段に設置される排ガス処理装置の大型化を抑制することができる。本発明者らの実験によると、ストーカ炉２４で焼却処理した後の未燃分は、従来の未燃分の約５％まで低減した。また、ノズル４２を用いて残渣中の未燃分に直接空気を当てることにより、ストーカ炉２４での焼却処理に必要とされる空気量は、従来の約２分の１まで低減した。このときのノズル４２から供給される空気量と、火格子３８の下方から供給される空気量との割合は、約１０：１であった。 Here, FIG. 5 shows a cross-sectional view of a conventional stoker furnace. In the conventional stoker furnace, air is supplied from the air supply port 36 in the horizontal direction (y direction). Moreover, the flow velocity of the air supplied from each supply port 36a-36c was substantially the same. The ratio of the amount of air supplied from the air supply port 36 and the amount of air supplied from below the grate 38 was about 3: 7. That is, a relatively large amount of air was supplied from below the grate 38. However, air is supplied only from the gap of the sub-grate from below the grate 38. For this reason, when the particle size of the unburned portion in the residue is small (for example, the particle size of resin or activated carbon is about 1 to 5 mm), the unburned portion is conveyed by the grate 38 without directly contacting the air. This has contributed to the high proportion of unburned fuel remaining in the ash discharged from the outlet 32. In the stoker furnace 24 of the present embodiment, by providing a plurality of nozzles 42 at the air supply port 36, air is supplied directly and uniformly against unburned components in the residue on the grate 38. . As a result, it is possible to significantly reduce the amount of air supplied from the nozzle 42 while dramatically increasing the combustion efficiency of the unburned residue in the residue. For this reason, the enlargement of the exhaust gas treatment apparatus installed in the latter stage can be suppressed. According to the experiments by the present inventors, the unburned portion after being incinerated in the stoker furnace 24 was reduced to about 5% of the conventional unburned portion. Further, by directly applying air to the unburned portion in the residue using the nozzle 42, the amount of air required for the incineration process in the stoker furnace 24 has been reduced to about one half of the conventional amount. The ratio of the amount of air supplied from the nozzle 42 at this time and the amount of air supplied from below the grate 38 was about 10: 1.

また、ノズル４２を設置することで、ストーカ炉２４の炉体３４内の空気の流れが改善される。これにより、ノズル４２が設置されない構成と比較して、排ガス中の微粒カーボンもより効率的に燃焼することができる。 Moreover, the flow of air in the furnace body 34 of the stoker furnace 24 is improved by installing the nozzle 42. Thereby, compared with the structure in which the nozzle 42 is not installed, the fine carbon in the exhaust gas can be burned more efficiently.

上述したように、本実施例の焼却装置１０では、ロータリキルン炉１２における焼却処理により発生した排ガスは、ストーカ炉２４を経由して排ガス出口部２８から排出される。これにより、微粒カーボンの燃焼効率は、従来の二次燃焼器７０を用いるときよりも向上する。本発明者らの実験によると、セラミックフィルタ６１の差圧上昇速度は、従来（１ｋＰａ毎時）の約２分の１まで低減した。また、セラミックフィルタ６１から回収される粉塵の量は従来の約３分の１まで低減した。 As described above, in the incinerator 10 of the present embodiment, the exhaust gas generated by the incineration process in the rotary kiln furnace 12 is discharged from the exhaust gas outlet portion 28 via the stalker furnace 24. Thereby, the combustion efficiency of the fine carbon is improved as compared with the case where the conventional secondary combustor 70 is used. According to the experiments by the present inventors, the rate of increase in the differential pressure of the ceramic filter 61 has been reduced to about one-half that of the prior art (1 kPa per hour). Further, the amount of dust collected from the ceramic filter 61 has been reduced to about one third of the conventional amount.

また、通常はロータリキルン炉１２の動作中はキルン１４内の圧力は負圧に保たれるため、放射性物質がキルン１４外に流出することはない。しかしながら、放射性廃棄物中に揮発性物質が混入するなどしてキルン１４内の圧力が上昇した場合は、放射性物質がキルン本体１４ａとキルン底部１４ｂとのシール部分などから漏洩することがある。本実施例ではキルン１４は密閉式のカバー２２で覆われているため、仮に放射性物質がキルン１４外に漏洩したとしても、カバー２２の外部に漏洩することは防止される。このため、安全に放射性廃棄物を焼却処理できる。 Normally, during operation of the rotary kiln furnace 12, the pressure in the kiln 14 is kept at a negative pressure, so that no radioactive substance flows out of the kiln 14. However, when the pressure in the kiln 14 increases due to mixing of volatile substances in the radioactive waste, the radioactive substances may leak from the seal portion between the kiln main body 14a and the kiln bottom 14b. In this embodiment, since the kiln 14 is covered with the hermetic cover 22, even if radioactive material leaks outside the kiln 14, it is prevented from leaking outside the cover 22. For this reason, radioactive waste can be incinerated safely.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

１：放射性廃棄物焼却設備
１０：放射性廃棄物焼却装置
１２：ロータリキルン炉
１４：キルン
２４：ストーカ炉
２５：接続管
２７：導入部
２８：排ガス出口部
３４：炉体
３６：空気供給口
３８：火格子
４２：ノズル
４６：空気量調整弁
５０：冷却器
６０：フィルタ装置
６１：セラミックフィルタ 1: Radioactive waste incineration equipment 10: Radioactive waste incinerator 12: Rotary kiln furnace 14: Kiln 24: Stoker furnace 25: Connection pipe 27: Introduction part 28: Exhaust gas outlet part 34: Furnace body 36: Air supply port 38: Grate 42: Nozzle 46: Air amount adjustment valve 50: Cooler 60: Filter device 61: Ceramic filter

Claims

It has a rotary kiln furnace that stirs and burns the radioactive waste that has been charged, and a stoker furnace that burns the unburned residue in the residue discharged from the rotary kiln furnace,
The stoker furnace is provided at one end of the furnace body and the radioactive waste transport direction of the furnace body, and has a connection part connected to the rotary kiln furnace,
At the other end of the furnace body in the direction of transporting radioactive waste, an exhaust gas outlet for discharging exhaust gas is formed,
The exhaust gas outlet is connected to a filter that filters the exhaust gas,
The exhaust gas flow path connecting the exhaust gas outlet and the filter is not provided with a combustor,
Exhaust gas generated by stirring and burning radioactive waste in a rotary kiln furnace flows into the furnace body through the connection part together with the residue, and is discharged from the exhaust gas outlet part through the furnace body. Waste incinerator.

The stoker furnace further includes a burner that radiates a flame toward the connecting portion side at the other end of the radioactive waste transport direction in which the exhaust gas outlet portion is formed,
The radioactive waste incinerator according to claim 1, wherein the exhaust gas outlet is formed in a range where the flame of the burner reaches.

The radioactive waste incinerator according to claim 2, wherein a moving direction of exhaust gas flowing from the connecting portion to the stoker furnace in the furnace body and a radiation direction of the flame of the burner are opposed to each other.

The stoker furnace is provided on a side wall of the furnace body, and further includes a plurality of nozzles for supplying air to the furnace body,
The radioactive waste incinerator according to any one of claims 1 to 3, wherein a tip of the nozzle is arranged so that air supplied from the nozzle directly hits a residue on the grate. .

The radioactive waste incinerator according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotary kiln furnace further includes a hermetic cover that covers the periphery of the kiln.

The radioactive waste according to any one of claims 1 to 5, wherein a cooling mechanism for cooling the exhaust gas is interposed in the exhaust gas passage between the exhaust gas outlet and the filter. Incinerator.