JP3702033B2 - 溶融炉における炉体の冷却構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば廃棄物等を溶融処理する溶融炉に係り、特に金属製の水冷式の炉体とした溶融炉の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の溶融炉として従来から各種のものが利用されており、その炉体の内部を構成する炉壁は耐火物を配列したものが一般的である。
【０００３】
このような耐火物の炉壁構造では、耐火物の溶損が避けられないことから、定期的に耐火物の補修作業が必要とされ、溶融処理の稼働率への影響は無視できない。これに対し、近来では、本願出願人等が提案して特願平６−３００２７２号（資料として頂いております平成６年１１月８日付けの整理番号Ｐ６１１２６９２の出願番号を補充下さい）として出願したように、炉壁を金属製としてこれを水冷する構成としたものがある。
【０００４】
このような金属製の水冷炉壁であれば、耐火物炉壁に比べると溶損の問題が解消され、補修作業の短縮が可能となり、稼働率の向上が図られる等の利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
水冷炉壁は、炉壁の内部を中空としてこの中に冷却水を外部から供給して循環させることによって冷却するというものであるが、冷却水の循環や圧力を適正にしなければ、炉内圧力との関係で炉壁にクラックを発生した場合、水蒸気爆発を起こす可能性がある。
【０００６】
たとえば、炉壁の水冷構造として、特開昭５４−１５０３０４号公報に記載のように炉底部分の周りの耐火物を金属製の水冷ジャケットで覆い、この中に冷却水を高圧で噴射することによって冷却するというものがある。
【０００７】
ところが、耐火物の溶損度が大きいようなときに水冷ジャケットにクラックが発生したような場合、炉内圧力よりも水冷ジャケット内の冷却水の圧力が高いと、このクラック部分から冷却水が炉内に浸入する恐れがある。このような冷却水の浸入が発生すると、水蒸気爆発を引き起こすことになり、操業面での危険性がかなり高くなる。
【０００８】
また、金属炉壁のクラックが発生する部分が炉内側であってしかも溶融物に埋没した位置にある場合、微小なクラックを確認することは非常に困難である。したがって、耐火物炉壁の場合と同様に、定期的に炉壁の点検をすることが必要となり、稼働率の低下を招くことになる。
【０００９】
本発明において解決すべき課題は、水冷炉壁にクラックが発生しても冷却水の炉内への浸入がなくしかもクラックの発生の検出も可能な金属製の水冷炉体の冷却構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属製の水冷構造の炉体を備え、前記炉体内の循環路に冷却水を供給した後に外部に回収する溶融炉において、前記炉体より低いレベルに位置し且つ前記炉体の下部側から冷却水を供給する供給路と、前記供給路と循環路との接続レベルより高い位置で前記循環路に接続した回収路とを備え、前記回収路には前記供給路から冷却水を吸引するサクション式のポンプを備えてなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
このような構成において、炉体の冷却水循環路を常に大気圧より低く維持すると共にポンプの上流に冷却水の中に混入する空気を滞留させ、内部の水位降下によって空気混入を検出するための空気混入検出器を備えたものとすることができ、空気混入を検知することによって炉体内壁のクラックの発生を知ることが可能となる。
【００１２】
また、空気混入検出器が空気混入を検出したときの信号によって溶融加熱を遮断する制御の系を備えるようにすれば、クラック発生の初期の段階で加熱が停止されるのでクラックの成長を抑制することができる。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明の炉体の冷却構造を示す概略図である。
【００１４】
図において、たとえば廃棄物を溶融処理するための溶融炉１は、円筒状の炉壁２とその底部に配置され昇降機構（図示せず）によって炉壁２の下端から下方に移動可能な炉床３とから構成されたものである。これらの炉壁２及び炉床は、銅や銅合金及び鋼またはこれらの組み合わせによる金属製のものであり、その内部を中空として冷却水の循環路２ａ，３ａを全体に形成している。そして、溶融炉１の中に投入された廃棄物を溶融するために、一対の電極４ａ，４ｂを上下に配置し、これらによる放電によって廃棄物を加熱溶融する。
【００１５】
炉壁２及び炉床３にそれぞれ冷却水を供給するための給水タンク５を備え、炉壁２と炉床３との間にそれぞれ給水配管６，７を接続し、これらの給水配管６，７には流量調整弁６ａ，７ａを組み込む。給水配管６は炉壁２の下端側に接続され、他方の給水配管７は炉床３の底部から接続され、いずれも循環路２ａ，３ａの底部側から給水されるようにする。また、給水配管６には開閉弁６ｂを備えると共に、給水源側に分岐して接続した流路６ｃにも開閉弁６ｄを設けるものとする。
【００１６】
一方、循環路２ａ，３ａから出た冷却水を回収するための回収タンク８を設け、炉壁２及び炉床３側のそれぞれに接続した分岐管９ａ，９ｂを合流させた回収管９をこの回収タンク８まで配管する。分岐管９ａは炉壁２の上端側に接続され、他方の分岐管９ｂも給水配管７の接続位置よりも高い部分に接続されている。そして、回収管９の下流端側には給水タンク５から水を吸い上げることによって回収タンク８までサクション方式によって流動化させるバキューム式のポンプ１０を備える共に、その上流側には気泡検出器１１を設ける。
【００１７】
図２は気泡検出器１１の概略図であり、炉壁２及び炉床３にクラック発生したときに循環路２ａ，３ａの中にクラックから入り込んだ空気が流下してくるものを検出する機能を持つものである。この気泡検出器１１はその下端部を回収管９の中途に接続し、上端には空気抜き管１１ａを備えると共にこれに開閉弁１１ｂを設けると共に、水位検知のために従来から利用されている超音波レベル計１１ｃを備えている。この超音波レベル１１ｃによって或る一定レベルに水位が降下したことが検出されると、その信号が電極４ａ，４ｂへの電源４ｃのコントローラに入力され、即時に通電が遮断されるように制御する。
【００１８】
以上の構成において、電極４ａ，４ｂによる加熱の前に、気泡検出器１１の開閉弁１１ｂを開けた状態として開閉弁６ｂを閉じると共に開閉弁６ｄを開くことによって、冷却水を系内に充満させていく。このとき、気泡検出器１１のレベルは分岐管９ａよりも低いので、その内部には冷却水が充満し、空気抜き管１１ａから冷却水がオーバーフローする状態になれば、気泡検出器１１の中には空気が全く介在しない状態に設定でき、この後に開閉弁１１ｂを閉じ、その後開閉弁６ｄを閉じると共に開閉弁６ｂを開き、更にポンプ１０を作動させることによって、給水タンク５から冷却水を回収タンク８側に吸引して流す。
【００１９】
電極４ａ，４ｂによる加熱溶融の過程では、ポンプ１０が作動して給水タンク５からの冷却水は循環路２ａ，３ａを経由して炉壁２と炉床３を冷却する。この冷却においては、給水タンク５は溶融炉１のレベルよりも低い配置とすることによって、この給水タンク５から給水配管６，７までのヘッドは循環路２ａ，３ａに作用しない。また、ポンプ１０によって冷却水が循環路２ａ，３ａの出側方向に引かれる流れであることから、先のヘッドが作用しないこととポンプ１０によるサクション流れの設定とによって、循環路２ａ，３ａ内の圧力を大気圧以下とすることが可能である。
【００２０】
ここで、溶融加熱の期間に炉壁２及び炉床３の内壁にクラックが生じた場合には、これらの循環路２ａ，２ｂは大気圧に対して負圧になっている。そして、溶融路１内での廃棄物の加熱溶融では、図１に示すように溶融灰Ａとその周りの温度が低い未溶融灰Ｂができる状態となり、未溶融灰Ｂには空気が混入している。また、未溶融灰Ｂはポーラス体あって通気性を持つものであるから、混入空気が発生したクラックから大気圧より低い循環路２ａ，３ａの中に流れ込むことになる。
【００２１】
この流入空気は冷却水の流れと共に回収管９側に流れていき、気泡検出器１１の中に流れ込む。この気泡検出器１１は初期状態では冷却水が充満しているが、空気の流れ込みによってこの空気が気泡となって上昇していく。したがって、この上昇気泡が気泡検出期１１の上端部に溜まり始めて次第に水位が降下していき、この水位降下を超音波レベル計１１ｃが検出する。
【００２２】
このようにクラックが発生したときには、流入空気を利用して超音波レベル１１ｃによって水位の降下を検出することができ、このときの出力信号によって電源４ｃを即時に遮断する。これにより、加熱溶融が中断され、クラックの成長を阻止することができ、冷却水が溶融炉１の中に浸入することを未然に防いで水蒸気爆発を防止することができる。
【００２３】
なお、炉壁２及び炉床３の内壁に従来のように耐火物を設ける構成としてもよいことは無論である。この場合でも、耐火物の溶損度が大きいときに炉壁２や炉床３にクラックが発生することがあるが、耐火物はポーラス性であることから空気のクラック側への流れが可能であるため、先の例と同様に気泡検出器１１を利用してクラックの発生を知ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、炉壁及び炉床の循環路を大気圧よりも低く設定するので、クラックが発生しても冷却水が炉内に浸入することがなく、水蒸気爆発を確実に防ぐことができる。
【００２５】
また、クラックの発生後においては、クラックから入り込む外部空気を利用して気泡検出器によりこのクラック発生を検出することができるので、溶融物の中に埋まっている部分に発生する微小なクラックも確実に検出することができ、水蒸気爆発をより一層確実に防止できる。
【００２６】
更に、気泡検出器からの信号によって加熱を停止するように制御すれば、発生したクラックの成長を阻止することができ、これによっても水蒸気爆発の恐れを回避でき、安全な操業が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の冷却構造を備えた溶融炉を冷却水の循環系と共に示す概略図である。
【図２】 気泡検出器の概略を示す図である。
【符号の説明】
１ ：溶融炉
２ ：炉壁
２ａ：循環路
３ ：炉床
３ａ：循環路
４ａ：電極
４ｂ：電極
５ ：給水タンク
６ ：給水配管
７ ：給水配管
８ ：回収タンク
９ ：回収管
１０ ：ポンプ
１１ ：気泡検出器
１１ａ：空気抜き管
１１ｂ：開閉弁
１１ｃ：超音波レベル計
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば廃棄物等を溶融処理する溶融炉に係り、特に金属製の水冷式の炉体とした溶融炉の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の溶融炉として従来から各種のものが利用されており、その炉体の内部を構成する炉壁は耐火物を配列したものが一般的である。
【０００３】
このような耐火物の炉壁構造では、耐火物の溶損が避けられないことから、定期的に耐火物の補修作業が必要とされ、溶融処理の稼働率への影響は無視できない。これに対し、近来では、本願出願人等が提案して特願平６−３００２７２号（資料として頂いております平成６年１１月８日付けの整理番号Ｐ６１１２６９２の出願番号を補充下さい）として出願したように、炉壁を金属製としてこれを水冷する構成としたものがある。
【０００４】
このような金属製の水冷炉壁であれば、耐火物炉壁に比べると溶損の問題が解消され、補修作業の短縮が可能となり、稼働率の向上が図られる等の利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
水冷炉壁は、炉壁の内部を中空としてこの中に冷却水を外部から供給して循環させることによって冷却するというものであるが、冷却水の循環や圧力を適正にしなければ、炉内圧力との関係で炉壁にクラックを発生した場合、水蒸気爆発を起こす可能性がある。
【０００６】
たとえば、炉壁の水冷構造として、特開昭５４−１５０３０４号公報に記載のように炉底部分の周りの耐火物を金属製の水冷ジャケットで覆い、この中に冷却水を高圧で噴射することによって冷却するというものがある。
【０００７】
ところが、耐火物の溶損度が大きいようなときに水冷ジャケットにクラックが発生したような場合、炉内圧力よりも水冷ジャケット内の冷却水の圧力が高いと、このクラック部分から冷却水が炉内に浸入する恐れがある。このような冷却水の浸入が発生すると、水蒸気爆発を引き起こすことになり、操業面での危険性がかなり高くなる。
【０００８】
また、金属炉壁のクラックが発生する部分が炉内側であってしかも溶融物に埋没した位置にある場合、微小なクラックを確認することは非常に困難である。したがって、耐火物炉壁の場合と同様に、定期的に炉壁の点検をすることが必要となり、稼働率の低下を招くことになる。
【０００９】
本発明において解決すべき課題は、水冷炉壁にクラックが発生しても冷却水の炉内への浸入がなくしかもクラックの発生の検出も可能な金属製の水冷炉体の冷却構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属製の水冷構造の炉体を備え、前記炉体内の循環路に冷却水を供給した後に外部に回収する溶融炉において、前記炉体より低いレベルに位置し且つ前記炉体の下部側から冷却水を供給する供給路と、前記供給路と循環路との接続レベルより高い位置で前記循環路に接続した回収路とを備え、前記回収路には前記供給路から冷却水を吸引するサクション式のポンプを備えてなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
このような構成において、炉体の冷却水循環路を常に大気圧より低く維持すると共にポンプの上流に冷却水の中に混入する空気を滞留させ、内部の水位降下によって空気混入を検出するための空気混入検出器を備えたものとすることができ、空気混入を検知することによって炉体内壁のクラックの発生を知ることが可能となる。
【００１２】
また、空気混入検出器が空気混入を検出したときの信号によって溶融加熱を遮断する制御の系を備えるようにすれば、クラック発生の初期の段階で加熱が停止されるのでクラックの成長を抑制することができる。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明の炉体の冷却構造を示す概略図である。
【００１４】
図において、たとえば廃棄物を溶融処理するための溶融炉１は、円筒状の炉壁２とその底部に配置され昇降機構（図示せず）によって炉壁２の下端から下方に移動可能な炉床３とから構成されたものである。これらの炉壁２及び炉床は、銅や銅合金及び鋼またはこれらの組み合わせによる金属製のものであり、その内部を中空として冷却水の循環路２ａ，３ａを全体に形成している。そして、溶融炉１の中に投入された廃棄物を溶融するために、一対の電極４ａ，４ｂを上下に配置し、これらによる放電によって廃棄物を加熱溶融する。
【００１５】
炉壁２及び炉床３にそれぞれ冷却水を供給するための給水タンク５を備え、炉壁２と炉床３との間にそれぞれ給水配管６，７を接続し、これらの給水配管６，７には流量調整弁６ａ，７ａを組み込む。給水配管６は炉壁２の下端側に接続され、他方の給水配管７は炉床３の底部から接続され、いずれも循環路２ａ，３ａの底部側から給水されるようにする。また、給水配管６には開閉弁６ｂを備えると共に、給水源側に分岐して接続した流路６ｃにも開閉弁６ｄを設けるものとする。
【００１６】
一方、循環路２ａ，３ａから出た冷却水を回収するための回収タンク８を設け、炉壁２及び炉床３側のそれぞれに接続した分岐管９ａ，９ｂを合流させた回収管９をこの回収タンク８まで配管する。分岐管９ａは炉壁２の上端側に接続され、他方の分岐管９ｂも給水配管７の接続位置よりも高い部分に接続されている。そして、回収管９の下流端側には給水タンク５から水を吸い上げることによって回収タンク８までサクション方式によって流動化させるバキューム式のポンプ１０を備える共に、その上流側には気泡検出器１１を設ける。
【００１７】
図２は気泡検出器１１の概略図であり、炉壁２及び炉床３にクラック発生したときに循環路２ａ，３ａの中にクラックから入り込んだ空気が流下してくるものを検出する機能を持つものである。この気泡検出器１１はその下端部を回収管９の中途に接続し、上端には空気抜き管１１ａを備えると共にこれに開閉弁１１ｂを設けると共に、水位検知のために従来から利用されている超音波レベル計１１ｃを備えている。この超音波レベル１１ｃによって或る一定レベルに水位が降下したことが検出されると、その信号が電極４ａ，４ｂへの電源４ｃのコントローラに入力され、即時に通電が遮断されるように制御する。
【００１８】
以上の構成において、電極４ａ，４ｂによる加熱の前に、気泡検出器１１の開閉弁１１ｂを開けた状態として開閉弁６ｂを閉じると共に開閉弁６ｄを開くことによって、冷却水を系内に充満させていく。このとき、気泡検出器１１のレベルは分岐管９ａよりも低いので、その内部には冷却水が充満し、空気抜き管１１ａから冷却水がオーバーフローする状態になれば、気泡検出器１１の中には空気が全く介在しない状態に設定でき、この後に開閉弁１１ｂを閉じ、その後開閉弁６ｄを閉じると共に開閉弁６ｂを開き、更にポンプ１０を作動させることによって、給水タンク５から冷却水を回収タンク８側に吸引して流す。
【００１９】
電極４ａ，４ｂによる加熱溶融の過程では、ポンプ１０が作動して給水タンク５からの冷却水は循環路２ａ，３ａを経由して炉壁２と炉床３を冷却する。この冷却においては、給水タンク５は溶融炉１のレベルよりも低い配置とすることによって、この給水タンク５から給水配管６，７までのヘッドは循環路２ａ，３ａに作用しない。また、ポンプ１０によって冷却水が循環路２ａ，３ａの出側方向に引かれる流れであることから、先のヘッドが作用しないこととポンプ１０によるサクション流れの設定とによって、循環路２ａ，３ａ内の圧力を大気圧以下とすることが可能である。
【００２０】
ここで、溶融加熱の期間に炉壁２及び炉床３の内壁にクラックが生じた場合には、これらの循環路２ａ，２ｂは大気圧に対して負圧になっている。そして、溶融路１内での廃棄物の加熱溶融では、図１に示すように溶融灰Ａとその周りの温度が低い未溶融灰Ｂができる状態となり、未溶融灰Ｂには空気が混入している。また、未溶融灰Ｂはポーラス体あって通気性を持つものであるから、混入空気が発生したクラックから大気圧より低い循環路２ａ，３ａの中に流れ込むことになる。
【００２１】
この流入空気は冷却水の流れと共に回収管９側に流れていき、気泡検出器１１の中に流れ込む。この気泡検出器１１は初期状態では冷却水が充満しているが、空気の流れ込みによってこの空気が気泡となって上昇していく。したがって、この上昇気泡が気泡検出期１１の上端部に溜まり始めて次第に水位が降下していき、この水位降下を超音波レベル計１１ｃが検出する。
【００２２】
このようにクラックが発生したときには、流入空気を利用して超音波レベル１１ｃによって水位の降下を検出することができ、このときの出力信号によって電源４ｃを即時に遮断する。これにより、加熱溶融が中断され、クラックの成長を阻止することができ、冷却水が溶融炉１の中に浸入することを未然に防いで水蒸気爆発を防止することができる。
【００２３】
なお、炉壁２及び炉床３の内壁に従来のように耐火物を設ける構成としてもよいことは無論である。この場合でも、耐火物の溶損度が大きいときに炉壁２や炉床３にクラックが発生することがあるが、耐火物はポーラス性であることから空気のクラック側への流れが可能であるため、先の例と同様に気泡検出器１１を利用してクラックの発生を知ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、炉壁及び炉床の循環路を大気圧よりも低く設定するので、クラックが発生しても冷却水が炉内に浸入することがなく、水蒸気爆発を確実に防ぐことができる。
【００２５】
また、クラックの発生後においては、クラックから入り込む外部空気を利用して気泡検出器によりこのクラック発生を検出することができるので、溶融物の中に埋まっている部分に発生する微小なクラックも確実に検出することができ、水蒸気爆発をより一層確実に防止できる。
【００２６】
更に、気泡検出器からの信号によって加熱を停止するように制御すれば、発生したクラックの成長を阻止することができ、これによっても水蒸気爆発の恐れを回避でき、安全な操業が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の冷却構造を備えた溶融炉を冷却水の循環系と共に示す概略図である。
【図２】 気泡検出器の概略を示す図である。
【符号の説明】
１ ：溶融炉
２ ：炉壁
２ａ：循環路
３ ：炉床
３ａ：循環路
４ａ：電極
４ｂ：電極
５ ：給水タンク
６ ：給水配管
７ ：給水配管
８ ：回収タンク
９ ：回収管
１０ ：ポンプ
１１ ：気泡検出器
１１ａ：空気抜き管
１１ｂ：開閉弁
１１ｃ：超音波レベル計
Claims (3)
- 金属製の水冷構造の炉体を備え、前記炉体内の循環路に冷却水を供給した後に外部に回収する溶融炉において、前記炉体より低いレベルに位置し且つ前記炉体の下部側から冷却水を供給する供給路と、前記供給路と循環路との接続レベルより高い位置で前記循環路に接続した回収路とを備え、前記回収路には前記供給路から冷却水を吸引するサクション式のポンプを備えてなる溶融炉における炉体の冷却構造。
- 前記ポンプの上流に冷却水の中に混入する空気を滞留させ、内部の水位降下によって空気混入を検出するための空気混入検出器を備えてなる請求項１記載の溶融炉における炉体の冷却構造。
- 前記空気混入検出器が空気混入を検出したときの信号によって溶融加熱を遮断する制御の系を備えてなる請求項２記載の溶融 炉における炉体の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09864396A JP3702033B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 溶融炉における炉体の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09864396A JP3702033B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 溶融炉における炉体の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09287733A JPH09287733A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3702033B2 true JP3702033B2 (ja) | 2005-10-05 |
Family
ID=14225192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09864396A Expired - Lifetime JP3702033B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 溶融炉における炉体の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3702033B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LU90693B1 (en) * | 2000-12-11 | 2002-06-12 | Wurth Paul Sa | Kuehlsystem fuer einen metallurgischen Schmelzofen |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP09864396A patent/JP3702033B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09287733A (ja) | 1997-11-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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