JP2625338B2

JP2625338B2 - 灰の溶融固化処理装置

Info

Publication number: JP2625338B2
Application number: JP4326692A
Authority: JP
Inventors: 正夫松田; 利雄笠井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPH06170353A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、灰の溶融固化処理装置
に関し、詳細には、下水汚泥，都市ゴミ，廃棄物等の処
理物から生じる灰分含有体、即ち、該処理物の加熱乾燥
処理等の加熱処理により生じる灰分含有混合体や、該処
理物を焼却する焼却炉から排出される焼却灰の如き灰分
含有体、又は、石炭を燃料とするボイラ，キルン，工業
炉等から排出される石炭灰（以降、灰という）を溶融
し、スラグ化した後、冷却固化する灰の溶融固化処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記灰（即ち、前記灰分含有混合
体や焼却灰の如き灰分含有体、及び、石炭灰）は、主に
海洋埋立てに利用して廃棄処理されていた。即ち、前記
灰分含有混合体は該混合体中可燃物の除去処理後埋立て
られ、一方、焼却灰や石炭灰はかかる処理をすることな
く、そのままの状態で埋立てられていた。しかし、近年
では埋立て地の確保の困難化、及び、海洋汚染防止に係
る廃棄基準の厳格化に伴い、海洋埋立てに利用し難くな
ってきた。そこで、上記灰の処理方法について種々検討
され、近年では灰を旋回流溶融炉にて溶融しスラグ化し
た後、該溶融スラグを冷却固化する灰の溶融固化処理方
法が開発されてきた。この方法は、灰の処分量の減容化
及び重金属等の有害物質の固定化を狙いとするものであ
る。

【０００３】上記溶融固化処理に従来使用されてきた装
置の代表例を図４に示す。この装置は、灰を旋回しなが
ら溶融スラグ化する溶融部６を上部に有し、該溶融スラ
グを排出する出滓部８を下部に有する旋回流溶融炉１
と、出滓部８からの溶融スラグの搬送手段12とを備えて
いる。尚、上記溶融部６と出滓部８との間には絞り部７
が設けられ、絞り部７と出滓部８との間には排ガス流出
部17が設けられている。

【０００４】かかる装置によれば、次の如くして灰の溶
融固化処理が行われる。先ず、旋回流溶融炉１上部の主
バーナ２から燃料を噴出し、管９，10から燃料用空気を
吹き込み、炉１内部及び炉壁を灰が溶融し且つ流下し得
る温度（以降、灰の溶流温度という）以上の温度に加熱
する。次いで、ホッパー３内の灰をテーブルフィーダ４
により定量的に切り出し、弁５を介して管９内に落下さ
せ、管９内を流れる空気と共に炉１内に吹き込むと、灰
と空気とからなる固気二相流が炉１内の炉壁面上で旋回
しながら加熱され、灰は溶融しスラグ化する。この溶融
スラグＳは、炉壁に沿って流下し、絞り部７を通り、出
滓部８の傾斜部に落下し、該傾斜部及び鉛直部に沿って
流下し、断熱フード30の開口部を通り、モールド13内に
流下し、チェーンコンベア14により搬送され、その途中
で冷却されて固化スラグＣとなり、コンテナ16に落とさ
れて回収される。

【０００５】ところが、前記出滓部８には溶流温度未満
の部分が存在し易く、そのため溶融スラグが半溶融化し
て付着し、最終的に固化して出滓部８が閉塞することが
少なくない。かかる閉塞が生じると、スラグの排出が不
可能となり、且つ灰の溶融固化処理運転の停止を余儀無
くされる。そこで、その対策が検討され、その結果、図
５に示す如く、溶融炉の溶融部６と出滓部８との間に、
流下する溶融スラグを捕集して下方に注ぐ漏斗部18を配
したものが開発された（特願平1-228870号、特開平3-91
609 号公報）。この漏斗部18の形状としては例えば図６
の(a) 又は(b)に示す如きものがある。尚、図６におい
て、22は溶融スラグの捕集部、23は出滓部への注入口を
示すものである。

【０００６】上記装置（特開平3-91609 号公報）によれ
ば、絞り部７を通った溶融スラグＳは、漏斗部18に落下
して捕集され、漏斗部18に多量の溶融スラグを溜めた状
態で鉛直状出滓部８に注ぎ込まれるので、漏斗部18での
溶融スラグは熱容量が大きくて温度が低下し難くなるこ
と、溶融スラグを鉛直状出滓部８に接触することなく流
下し得ること等に起因して、スラグの半溶融化及び付着
が生じず、高温状態の溶融スラグを出滓部８に注ぎ込む
ことができ、従って、出滓部８での閉塞を生じなくし得
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開平
3-91609 号公報記載の灰の溶融固化処理装置において、
漏斗部18は溶融炉の炉壁（内壁）と略同様の高温もしく
はそれ以上の高温にさらされるので、その炉壁と同様の
耐熱性及び耐火性を有する必要がある。このような観点
から、漏斗部18の構成材料には炉壁材と同様の耐火物
（セラミックス）を用いるのが普通の考え方である。か
かる耐火物には種々のものがあり、その代表的な例とし
てAl₂0₃・SiO₂系耐火物がある。

【０００８】そこで、図５に例示の装置の漏斗部18をAl
₂0₃・SiO₂系耐火物により形成し、この装置を用いて灰
の溶融固化処理を行ったところ、図４に例示の装置（漏
斗部を配していない従来装置）の場合に比し、スラグの
付着が生じ難く、溶融スラグの出滓は良好であった。し
かしながら、漏斗部18が溶融スラグにより激しく侵食さ
れ、長時間初期形状を保ち得ず、そのため溶融スラグが
炉壁をつたわるようになり、溶融スラグが半溶融化して
付着し、固化して出滓部８が閉塞し、出滓不良となっ
た。更に、上記Al₂0₃・SiO₂系耐火物に代えて、炉壁材
用耐火物の中で最も耐食性が良いとされているマグネシ
ア・クロミア(Mg0・Cr₂0₃)系耐火物を用いたが、この場
合でも溶融スラグによる漏斗部18の侵食がかなり激し
く、その結果、上記Al₂0₃・SiO₂系耐火物を用いた場合
と同様のプロセスにより出滓部８が閉塞し、出滓不良に
いたるという問題点がある。

【０００９】一方、産業廃棄物を焼却する焼却炉や灰の
溶融炉等の炉において、炉壁材として従来使用されてき
た Al₂0₃・SiO₂系耐火物や Mg0・Cr₂0₃系耐火物（煉
瓦）に代えて、これら耐火物の表面（炉の内壁側の面）
をCr又はCr合金よりなる耐火金属を被覆したブロック状
複合材料を用いて炉壁を構成し、該耐火金属の有する高
耐食性によって、炉壁の腐食又は侵食による損傷を大幅
に低減し、炉壁の長寿命化を図る技術が開発されている
（特開平3-156287号公報）。そこで、かかるブロック状
複合材料を組み合わせて前記図５例示装置の漏斗部18を
形成し、この装置を用いて灰の溶融固化処理を行った。
しかし、溶融炉の昇降温によるサーマルショック等に起
因して、漏斗部18を形成する複合材料の被覆層（耐火金
属：Cr又はCr合金）に割れが生じ、被覆層の耐火金属が
部分的もしくは略全体的に基材の耐火物から剥離して脱
落し、その後、複合材料の基材（耐火物）が溶融スラグ
により激しく侵食され、長時間初期の漏斗形状を保ち得
ず、その結果、前記 Al₂0₃・SiO₂系耐火物や Mg0・Cr₂0
₃系耐火物を漏斗部材として用いた場合と同様のプロセ
スにより出滓部８が閉塞し、出滓不良となった。

【００１０】本発明は、この様な事情に着目してなされ
たものであって、その目的は従来のものがもつ以上のよ
うな問題点を解消し、溶融スラグによる漏斗部18の侵食
が生じ難く、長時間初期の漏斗形状を維持し得、そのた
め長期にわたって出滓部の閉塞を防止し得、良好な出滓
状態を維持し得る灰の溶融固化処理装置を提供しようと
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明に係る灰の溶融固化処理装置は次のような構
成としている。即ち、請求項１記載の装置は、被処理物
の灰分含有体又は石炭灰を旋回しながら溶融スラグ化す
る溶融部を上部に有し、上記溶融スラグを排出する出滓
部を下部に有する旋回流溶融炉と、上記出滓部からの溶
融スラグを搬送する搬送手段とを備え、上記溶融炉の溶
融部と出滓部との間に、流下する溶融スラグを捕集して
下方に注ぐ漏斗部を配した灰の溶融固化処理装置であっ
て、前記漏斗部が、ブロック状Cr合金を組み合わせて形
成されており、且つ冷却機能を備えた耐熱金属よりなる
支持台の上に設置されていることを特徴とする灰の溶融
固化処理装置である。

【００１２】請求項２記載の装置は、前記ブロック状Cr
合金が、Ｗ，Mo，Nb，Ta，Ｖの一種又は二種以上を30wt
％以下の含有率で含むCr合金よりなる請求項１に記載の
灰の溶融固化処理装置である。

【００１３】

【作用】本発明に係る灰の溶融固化処理装置は、前記の
如く、旋回流溶融炉の溶融部と出滓部との間に、流下す
る溶融スラグを捕集して下方に注ぐ漏斗部を配した灰の
溶融固化処理装置であって、該漏斗部が、ブロック状Cr
合金を組み合わせて形成されており、且つ冷却機能を備
えた耐熱金属よりなる支持台の上に設置されていること
を特徴とするものである。即ち、漏斗部をブロック状Cr
合金を組み合わせて形成すると共に、該漏斗部を冷却機
能を備えた耐熱金属よりなる支持台の上に設置するよう
にしている。

【００１４】ブロック状Cr合金は、前述のブロック状複
合材料におけるCr合金被覆層と同様に、耐食性に優れ、
溶融スラグによる腐食及び侵食が生じ難いという性質を
有している。故に、かかる性質を有するブロック状Cr合
金を組み合わせて漏斗部を形成すると、溶融スラグによ
る漏斗部の侵食が生じ難くなり、又、前述のブロック状
複合材料とは異なり、Cr合金被覆層及び耐火物（基材）
を有していないから、Cr合金被覆層の割れによる剥離・
脱落及び該脱落による基材耐火物の侵食が基本的に生じ
ない。更には、たとえサーマルショック等により漏斗部
（ブロック状Cr合金）に割れが発生したとしても、漏斗
部がCr合金自体からなるので、前述のブロック状複合材
料とは異なり、長時間初期の漏斗形状を維持し得る。

【００１５】本発明に係る灰の溶融固化処理装置は、前
記の如く、漏斗部をブロック状Cr合金を組み合わせて形
成するようにしている。従って、本発明に係る灰の溶融
固化処理装置は、溶融スラグによる漏斗部の侵食が生じ
難く、長時間初期の漏斗形状を維持し得、そのため長期
にわたって出滓部の閉塞を防止し得、良好な出滓状態を
維持し得るようになる。

【００１６】又、このように漏斗部をブロック状Cr合金
を組み合わせて形成するようにしているので、漏斗部を
極めて簡単に且つ安価に製作し得るようになる。即ち、
Cr合金よりなる漏斗部は、一体型又は分割組立型（ブロ
ック状Cr合金を組み合わせて形成したもの）として製作
し得るが、Cr合金は硬くて機械加工し難いので、機械切
削法により一体型のものを製作するのは極めて困難であ
り、又、粉末冶金法により一体型のものを製作するのは
コストが高くなる。これに対し、分割組立型のものにす
ると極めて簡単に且つ安価に製作し得るようになる。
尚、分割組立型のものであっても、充分に長時間初期の
漏斗形状を維持し得、長期にわたって出滓部の閉塞を防
止し得るという作用効果を奏し得る。

【００１７】また、本発明に係る灰の溶融固化処理装置
は、前記の如く、漏斗部（ブロック状Cr合金）を冷却機
能を備えた耐熱金属よりなる支持台の上に設置するよう
にしているので、漏斗部の作用効果をより一層長期間維
持し得るようになる。即ち、このような支持台は、長期
にわたって、劣化し難く、変形し難いために支持台とし
ての支持機能を発揮し得、その結果として、出滓部の閉
塞を防止するという漏斗部の作用効果をより一層長期間
維持し得るようになる。

【００１８】前記漏斗部を形成するブロック状Cr合金と
しては、Ｗ，Mo，Nb，Ta，Ｖの一種又は二種以上を30wt
％以下の含有率で含むものを使用することが望ましい。
これは、一層溶融スラグによる侵食が生じ難く、より長
時間初期の漏斗形状を維持し得、又、漏斗部の寿命を長
くし得るようになるからである。この場合、上記Ｗ等の
合金成分の含有率を30wt％以下としているのは、30wt％
超にすると却って耐侵食性が低下するからである。

【００１９】

【実施例】（実施例１）図１に実施例１に係る灰の溶融固化処理装置を示す。該
装置は、漏斗部18を分割組立型（ブロック状Cr合金を組
み合わせて形成したもの）とすると共に該漏斗部を冷却
機能を備えた耐熱金属よりなる支持台の上に設置した点
に特徴があり、これらの点を除き図５に示した装置と同
様である。この分割組立型漏斗部及びその付近の側断面
図を図２に示し、そのＡ−Ａ断面図を図３に示す。これ
ら図２、図３からわかる如く、この分割組立型漏斗部
は、ブロック状Cr合金31を組み合わせて形成されてお
り、そして冷却機能（冷却管33）を備えた耐熱金属より
なる支持台32の上に設置されている。尚、上記ブロック
状Cr合金としては、Ｗ，Mo，Nb，Ta，Ｖの一種又は二種
以上を30wt％以下の含有率で含む種々の組成のCr合金を
使用した。又、支持台32の耐熱金属としては SUS材や S
UH材を用いた。

【００２０】かかる装置を使用し、下水汚泥の焼却灰の
溶融固化処理を行った。先ず、冷却管33に冷却水を流し
た後、旋回流溶融炉１内に管９及び管10から燃焼用空気
を吹き込み、主バーナ２により重油：50l/Hrを燃焼さ
せ、上記炉１の内部を灰の溶流温度（1250℃）以上の温
度に保持しておく。次いで、ホッパー３内の灰をテーブ
ルフィーダ４により定量的に切り出し、弁５を介して管
９内に落下させ、管９内を流れる燃焼用空気内に混入せ
しめ、該空気と共に炉１内に吹き込み、溶融スラグ化す
る。この溶融スラグＳは炉壁沿いに流下し、絞り部７を
通り、漏斗部18の捕集部に落下し、多量の溶融スラグを
漏斗部18に溜めた状態で、漏斗部18の注入口から出滓部
８の壁に接触することなく出滓部８の中央空間部分を通
過し、密閉式ケースコンベア19の外気遮断可能ケース20
内のモールド13内に流れ落ち、該モールド13と共にコン
ベア14により搬送され、該搬送途中で溶融スラグは冷却
されて固化する。該固化スラグＣは、二重ダンパを有す
る遮断弁21を開く事により、コンテナ16に落とされて回
収される。

【００２１】その結果、溶融スラグによる漏斗部18の侵
食が生じ難く、長期間初期の漏斗形状を維持し得、その
ため長期にわたって出滓部の閉塞を防止し得、良好な出
滓状態を維持し得た。従って、長期にわたって良好な灰
の溶融固化処理の連続運転ができた。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る灰の溶融固化処理装置によ
れば、溶融スラグによる漏斗部の侵食が生じ難く、長期
間初期の漏斗形状を維持し得、そのため長期にわたって
漏斗部の優れた機能を発揮し得、出滓部の閉塞を防止し
得、良好な出滓状態を維持し得るようになる。従って、
長期間にわたり、出滓部の閉塞を生じることなく、灰の
溶融固化処理運転を連続的又は断続的に遂行し得るよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る灰の溶融固化処理装置の概要
を示す側断面図である。

【図２】図１に示す装置の漏斗部及びその付近の側断
面図である。

【図３】図１に示す漏斗部及びその近傍のＡ−Ａ断面
図である。

【図４】従来の灰の溶融固化処理装置の代表例を示す
側断面図である。

【図５】開発された装置（特開平3-91609 号公報記載
の灰の溶融固化処理装置）の概要を示す側断面図であ
る。

【図６】図５に示す装置の漏斗部の形状の例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１--旋回流溶融炉、２--主バーナ、３--ホッパー、４--
テーブルフィーダ、５--弁、６--溶融部、７--絞り部、
８--出滓部、９，10--管、12--スラグの搬送手段、13
--モールド、14--チェーンコンベア、15--補助バーナ、
16--固化スラグコンテナ、17--排ガス流出部、18--漏斗
部、20--外気遮断可能ケース、21--二重ダンパを有する
遮断弁、22--溶融スラグの捕集部、23--出滓部への注入
口、31--ブロック状Cr合金、32--支持台、33--冷却管、
Ｓ ---溶融スラグ、Ｃ ---固化スラグ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物の灰分含有体又は石炭灰を旋回
しながら溶融スラグ化する溶融部を上部に有し、上記溶
融スラグを排出する出滓部を下部に有する旋回流溶融炉
と、上記出滓部からの溶融スラグを搬送する搬送手段と
を備え、上記溶融炉の溶融部と出滓部との間に、流下す
る溶融スラグを捕集して下方に注ぐ漏斗部を配した灰の
溶融固化処理装置であって、前記漏斗部が、ブロック状
Cr合金を組み合わせて形成されており、且つ冷却機能を
備えた耐熱金属よりなる支持台の上に設置されているこ
とを特徴とする灰の溶融固化処理装置。
【請求項２】前記ブロック状Cr合金が、Ｗ，Mo，Nb，
Ta，Ｖの一種又は二種以上を30wt％以下の含有率で含む
Cr合金よりなる請求項１に記載の灰の溶融固化処理装
置。