JP3098386B2

JP3098386B2 - スラグ生成装置

Info

Publication number: JP3098386B2
Application number: JP06244416A
Authority: JP
Inventors: 一夫山岸; 悦弘鈴木
Original assignee: kabusikigaisyagiken
Current assignee: kabusikigaisyagiken
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 2000-10-16
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JPH08109049A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スラグ生成装置に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、家庭や
産業界等で排出された廃棄物またはその処理物を、建築
材料における骨材等として二次利用するために、低コス
トで安全にこれら処理物を無害スラグ化することのでき
る、新しいスラグ生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、家庭や工場等から
排出されるゴミを焼却したときに生じる灰を溶融させ、
これらを水中等に投入し冷却することにより砂利状にし
て回収する灰処理方法が実用化されている。この灰処理
を行う装置として、燃焼室に灰を投入し、バーナを直接
吹き付けて灰を溶融させて、燃焼室からこれらを取り出
して冷却するものが知られている。しかしながら、この
従来の装置では、溶融にはバーナーの熱だけに頼ってお
り、バーナの熱が直接あたる部分では灰は早く溶融する
が、それ以外の部分では溶融は遅くなるため、全体を溶
融させるには多くの時間を必要とし作業効率は非常に悪
かった。

【０００３】そこで、このような従来の装置の欠点を解
消するものとして、この発明の発明者らは、容易に灰を
溶融させるものとして、円筒状の燃焼室において燃焼用
空気を旋回させることで投入する灰を強制的に旋回さ
せ、旋回しているバーナの熱によって滞留する灰を溶融
させ、その後、溶融した灰を燃焼室から冷却部に落下さ
せて冷却する構造を提案した。しかしながら、この装置
では、比重の軽い灰は、旋回する燃焼用空気と共に燃焼
室内を旋回することにより滞留時間が長くなり、その間
に十分に熱を受けるために灰は完全に溶融するが、比重
の重い灰は、旋回する燃焼用空気にほとんど影響され
ず、大部分は燃焼室内での滞留時間が確保されないため
に十分な熱を受けることができない。このため、灰は完
全に溶融せずに冷却部で冷やされ、骨材等として利用す
るには不適正な状態のまま回収されることになり、回収
率の低下を招くという問題があった。

【０００４】また、前記の処理物の比重差による溶融の
ばらつきを解消するものとして、灰を投入装置から燃焼
室へ落下させる筒状部に複数の孔部を設け、側壁外側に
設置した二つのバーナによって加熱し、灰を十分に溶融
させようとする改善も行った。しかしながら、この装置
は、処理物に可燃物が含まれている場合には、これらを
燃焼するために新鮮な空気を送り込むことができず、炉
内温度を高温に維持することができないため、可燃物を
十分に溶融できない等の問題があった。

【０００５】この発明は、以上通りの事情を鑑みてなさ
れたものであり、処理物に可燃性のものが含まれている
場合でも、燃焼に必要な新鮮な空気を炉内の温度を低下
させることなく供給し、炉内温度を高温に維持すること
ができることで、処理物を十分に溶融させ、建築材料に
おける骨材等として二次利用することのできる無害化ス
ラグを安全に低コストで生成させる、新しいスラグ生成
装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、被処理物を投入するホッパー
と、投入された被処理物を溶融する溶融炉と、この溶融
炉で生成したスラグを冷却するスラグ水冷槽を備えたス
ラグ生成装置であって、溶融炉には、生成したスラグを
スラグ水冷槽へと落下させる傾斜面を持つ傾斜溶融炉床
が配設されているとともに、この傾斜溶融炉床の下面に
は燃焼ガスの排出路が配置されて燃焼ガスの高温輻射熱
が傾斜溶融炉床に伝熱されることを特徴とするスラグ生
成装置（請求項１）を提供する。

【０００７】そして、この発明では、上記の傾斜溶融炉
床上の被処理物を溶融する一次燃焼機と、生成スラグの
落下域においてさらに燃焼を促進する二次燃焼機とが備
えられているスラグ生成装置（請求項２）、ホッパーに
連通して被処理物を溶融炉内に投入する被処理物投入部
に近赤外線輻射塔が配設されているスラグ生成装置（請
求項３）、熱交換器が配設されているスラグ生成装置
（請求項４）、さらには炉体が分割される溶融炉により
構成されている生成装置（請求項５）、並びに、スラグ
水冷槽には、スラグ搬出装置が備えられているスラグ生
成装置（請求項６）等もその態様として提供する。

【０００８】

【作用】この発明においては、上記の通り、溶融炉にお
いて傾斜溶融炉床を採用しているため、燃焼の進行とと
もに溶融物は徐々に傾斜面から流れ出し、スラグ水槽に
向けて落下していく。このため、被処理物の燃焼溶融は
円滑に進行し、未溶融な被処理物に対して、局所的に集
中加熱が可能となり、より効率的な溶融が実現される。
そして、この傾斜炉床の下面に燃焼ガスの排出路を設け
ることで、その輻射熱を伝熱利用し、被処理物にその熱
を伝えて溶融を促進させることができる。

【０００９】また、この発明では、処理物投入装置から
炉内へと垂下させた近赤外線輻射塔の表面より照射され
る熱放射部が炉内壁からの熱放射線とあいまって増幅さ
れ、炉内温度が高温に維持される。さらに、処理物に可
燃分が含まれる場合でも、燃焼に必要な新鮮空気を近赤
外線輻射塔内壁に設けた複数の空気管により送風するこ
とで、可燃分を溶融することができる。また、装置内に
設けられた熱交換器によって、一次または二次燃焼機に
必要な燃焼空気を高温に加熱することができる。これら
の機構により、炉内温度は高温に維持され、処理物を十
分に溶融させ、建築材料における骨材等として二次利用
できる無害化スラグを安全に低コストで生成することが
できる。

【００１０】以下、実施例を示してさらに詳しく無害化
スラグ生成装置について説明する。

【００１１】

【実施例】添付した図面の図１および図２は、この発明
の無害化スラグ生成装置を示した正断面図および側断面
図である。また、図３は、この発明の無害化スラグ生成
装置のシステム構成について示した概略構成図である。
たとえば図１および図２に例示したこの発明の無害化ス
ラグ生成装置では、炉内壁は、耐火材を張って耐火壁
（１）、外側を水冷壁（２）とした二重構造壁になって
いる。耐火材は十分な性能を保持できるようにしてお
り、被処理物の種類によっては耐酸性、あるいは耐塩基
性の材質を使用する。炉内の天井はアーチ状にしてお
り、傾斜溶融炉床（３）上の被処理物（５０）に輻射熱
の焦点が合うようにしている。さらに、炉壁の一部に防
爆扉兼点検口を設けることで、不慮の炉内の圧力上昇に
対処できるように安全が確保されている。

【００１２】そして、この発明の無害化スラグ生成装置
は、保守、点検が容易にできるように、炉体を上下に分
割できる構造としており、上下に分割された水冷壁
（２）は連通管（５）によって接続し、蒸発分を逃がす
とともに冷水を供給できる構造としている。被処理物
（５０）は投入ホッパー（６）に適時投入される。投入
ホッパー（６）には電動機（７）で駆動する攪拌翼また
は攪拌棒（８）が備えられ、かつロータリーバルブ
（９）で定量投入と炉圧のシールを計り、被処理物を投
入ホッパー（６）に滞留させることなく下部の投入ガイ
ド（１０）に送り込むことができる。投入ガイド（１
０）は、近赤外線輻射塔（１２）に接続されているため
熱が伝わりやすいので、その外側を水冷構造とし、被処
理物に含まれる未燃分等が処理前に投入ガイド（１０）
内で固着することを防止する。投入ホッパー（６）に設
置されたセンサー（１１）は被処理物が投入落下したこ
とを検知し、挿入押出シリンダー（１４）に動作命令が
指示されて、被処理物を投入ガイド（１０）に沿って押
し出し、近赤外線輻射塔（１２）に送り込む。

【００１３】近赤外線輻射塔（１２）は、内壁と外壁の
二重構造になっており、内壁上部は締め切られている。
内壁と外壁を貫く開口が相互にフランジによって投入ガ
イド（１０）に接続され、近赤外線輻射塔（１２）と投
入ガイド（１０）はＬ字状に一体としている。近赤外線
輻射塔（１２）の内壁と外壁の間には空気管（１３）が
複数備えられ、空気調整バルブ（１４）によって送り込
む空気量を調整できるようにしている。

【００１４】近赤外線輻射塔（１２）から一次燃焼室
（１５）に落下した被処理物は、傾斜溶融炉床（３）の
上に蓄積され、一次燃焼機（１６）によって加熱溶融さ
れる。一次燃焼機（１６）は廃油または燃料油等で燃焼
させる。傾斜溶融炉床（３）はその下面を燃焼ガスが通
過できるようにしており、ガスのもつ高温の輻射熱を傾
斜溶融炉床（３）に伝熱し、蓄熱して、処理物にその熱
を伝えることで溶融を促進させるとともに、スラグ生成
装置の運転開始時に、傾斜溶融炉床（３）に残された前
回作業時の処理物またはスラグ等を容易に溶融温度に高
めることができる。溶融が十分に促進されると処理物は
スラグ化され、傾斜溶融炉床（３）の上をゆっくりと流
動しはじめる。流動の開始は炉内温度が高いことが条件
となっており、処理物の成分にも左右される。さらに、
傾斜溶融炉床（３）の傾斜角度は数多くの実験により得
られた傾斜角の中から、処理物に最適である最も効率の
良い流動傾斜角が設定される。

【００１５】また、運転休止等の後にスラグ生成装置を
再運転する場合に滴下するスラグの一部分が傾斜溶融炉
床（３）の端に固着していることがあるが、そのまま溶
融を継続すると炉の休止時に新たな固着を生じ、処理物
の成分によってはその部分が成長する。これを再溶融さ
せるために二次燃焼機（１８）を設置した二次燃焼室
（１７）を設ける。二次燃焼機（１８）は廃油または燃
料油等で燃焼させる。運転休止前および休止後に若干の
間、二次燃焼することにより、傾斜溶融炉床（３）の先
端部で溶融点温度を維持することで固着を防止し、炉の
寿命を長くすることができる。さらに、保守、点検の際
に傾斜溶融炉床（３）に残留したスラグを押し出し、ス
ラグ水冷槽（１９）に落下させる油圧・空気圧または電
動で動作するスラグ押出シリンダー（２０）が設置され
ている。

【００１６】溶融処理を逐えた燃焼ガスは、傾斜溶融炉
床（３）の下の二次燃焼室（１８）に設けた熱交換器
（２１）によって再利用が計られる。この高温ガスは高
温空気入り口（２２）（２２′）から一次燃焼機（１
６）と二次燃焼機（１８）に送り込まれ、これらの燃焼
温度を高めることができる。熱交換器（２１）の材質に
ついては、高温ガスが通過するため必ずしも耐熱性の金
属でなくても良く、耐火煉瓦または不定形耐火材などで
構築されることもある。また、この熱交換器（２１）は
必ずしも炉内に設置する必要はなく、他の必要機器と同
様にシステムの一部として炉外に設置して利用すること
もできる。

【００１７】スラグが傾斜溶融炉床（３）の端から次々
と滴下して、炉の下部に設けられたスラグ水冷槽（１
９）に落ちる。このスラグ水冷槽（１９）の水温が低い
場合には、滴下したスラグの表面のガラス質が急冷され
るため、亀裂を生じて細かく砕ける。スラグが急激に冷
却されるに伴い、水温は上昇する。スラグ形状や粒度を
一定に保つためには水温を適切な温度に管理する必要が
あり、そのために温水と冷水を注入できるようにそれぞ
れ電動調節弁（２３）を設け、温度センサ（２４）によ
って温度管理を行えるようになっている。スラグ水冷槽
（１９）の底には水砕スラグ搬送コンベア（２５）を傾
けて設置し、その一部が水面から出る構造とし、水封を
保持しつつスラグは炉外に搬送される。

【００１８】図３に例示したようにこの発明のスラグ生
成装置は、その全体システムとしては、たとえば破砕機
（３１）で破砕された処理物はコンベア（３２）によっ
て無害化スラグ生成装置の投入ホッパー（６）に適時投
入される。溶融炉において溶融処理を逐えた燃焼ガス
は、溶融炉の内部に設置した燃焼ガス排出路（２１）か
ら熱風ダクト（３３）を通じて、一次燃焼機（１６）お
よび二次燃焼機（１８）に送られ利用される。また、廃
油タンク（３４）に蓄積された廃油がオイルヒーター
（３５）を経てオイルポンプ（３６）によって一次燃焼
機（１６）および二次燃焼機（１８）に供給される。ス
ラグ水冷槽（１９）に落下し水冷されたスラグは、水砕
スラグ搬送コンベア（２５）によって溶融スラグ受（３
７）に搬送される。貯水槽（３８）から炉体冷却給水ポ
ンプ（３９）によって水冷壁（２）、スラグ水冷槽（１
９）へと冷水が供給される。水冷壁内に発生した蒸気
は、汽水分離器（４０）によって除去される。

【００１９】

【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明したと
おり、炉内温度を高温に維持することで処理物を十分に
溶融させ、建築材料における骨材等として二次利用でき
る無害化スラグを安全に低コストで生成することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の無害化スラグ生成装置を例示した正
断面図である。

【図２】この発明の無害化スラグ生成装置を例示した側
断面図である。

【図３】この発明の無害化スラグ生成装置のシステム構
成について例示した概略図である。

【符号の説明】

１耐火壁２水冷壁３傾斜溶融炉床５連通管５０被処理物６投入ホッパー７電動機８攪拌翼９ロータリーバルブ１０投入ガイド１１センサー１２近赤外線輻射塔１３空気管１４空気量調整バルブ１５一次燃焼室１６一次燃焼機１７二次燃焼室１８二次燃焼機１９スラグ水冷槽２０スラグ押出シリンダー２１燃焼ガス排出路２２高温空気入口２２′ 高温空気入口２３水温調整弁２４温度センサー２５水砕スラグ搬送コンベア３１破砕機３２コンベア３３熱風ダクト３４廃油タンク３５オイルヒーター３６オイルポンプ３７溶融スラグ受３８貯水槽３９炉体冷却給水ポンプ４０汽水分離器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−270990（ＪＰ，Ａ) 特開平７−217831（ＪＰ，Ａ) 特公平３−72889（ＪＰ，Ｂ２) 特公平３−46724（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 5/02 B09B 3/00 C04B 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物を投入するホッパーと、投入さ
れた被処理物を溶融する溶融炉と、この溶融炉で生成し
たスラグを冷却するスラグ水冷槽を備えたスラグ生成装
置であって、溶融炉には、生成したスラグをスラグ水冷
槽へと落下させる傾斜面を持つ傾斜溶融炉床が配設され
ているとともに、この傾斜溶融炉床の下面には燃焼ガス
の排出路が配置されて燃焼ガスの高温輻射熱が傾斜溶融
炉床に伝熱されることを特徴とするスラグ生成装置。
【請求項２】傾斜溶融炉床上の被処理物を溶融する一
次燃焼機と、生成スラグの落下域においてさらに燃焼を
促進する二次燃焼機とが備えられている請求項１のスラ
グ生成装置。
【請求項３】ホッパーに連通して被処理物を溶融炉内
に投入する被処理物投入部に近赤外線輻射塔が配設され
ている請求項１または２のいずれかのスラグ生成装置。
【請求項４】熱交換機が配設されている請求項１ない
し３のいずれかのスラグ生成装置。
【請求項５】炉体が分割される溶融炉により構成され
ている請求項１ないし４のいずれかのスラグ生成装置。
【請求項６】スラグ水冷槽には、スラグ搬出装置が備
えられている請求項１ないし５のいずれかのスラグ生成
装置。