JP3732730B2 - 溶融炉内に内張りされた不定形耐火物の溶融物排出口部分の乾燥方法及びその乾燥に使用する溶融物排出口乾燥装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下部に溶融物を排出する溶融物排出口を備えた溶融炉内に内張りされた不定形耐火物の溶融物排出口部分の乾燥方法及びその乾燥に使用する溶融物排出口乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ごみ処理における無害化及び資源化を目的として、ごみ溶融処理施設が各地に建設されている。図４に示すように、ごみを溶融処理する溶融炉本体７０は下部において、炉体金物７１の内側に不定形耐火物を有する側壁耐火物７２と炉底耐火物７３を備えている。側壁耐火物７２の下部には通常、円周方向に複数の羽口７５が形成されている。図に示すように、溶融炉本体７０の溶融帯部分の側壁耐火物７２の下端部と炉底耐火物７３の上端部の近傍には、溶融物排出口（以降、出湯口と呼ぶ）７６（径は５０〜１５０ｍｍ程度）が形成されている。羽口７５の下方の炉底部に溶融して溜まったスラグ状の高温（約１０００〜１２００℃）の溶融物は、マッドで閉塞された出湯口７６を開孔して炉外に排出されている。なお、出湯口７６の周りの耐火物は不定形耐火物で成形されている。
従来の不定形耐火物の乾燥方法として、図４に示すように、溶融炉本体７０の底部近傍にバーナー７７を有する熱風発生器７８を配置し、バーナー７７にそれぞれ燃料７８ａ、燃焼空気７９を供給して高温ガスを発生すると共に、この高温ガスに稀釈空気８０を混合して所定の温度（一例として、５００〜６００℃）及び所定の風量の熱風８１を発生させて、その先部が１か所又は複数の羽口７５に挿入された熱風吹き込み管８２を介して、矢印で示すように熱風８１を炉内に供給している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の不定形耐火物の乾燥方法においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
出湯口７６の部分の不定形耐火物はその強度を維持するためには、十分な乾燥（水分を完全に抜くこと）が必要であるが、上述の乾燥方法では、図中の矢印で示す熱風８１の流れからも分かるように、熱風８１が接する部分の側壁耐火物７２と炉底耐火物７３は充分に乾燥されるが、熱風８１が接触しにくく、かつ径の小さい出湯口７６の部分の不定形耐火物は十分に乾燥が行われないので、この結果、この部分の耐火物は溶融物による溶損が激しく、半年から１年に１回程度の頻度で補修を行う必要があった。
また、出湯口７６の部分補修後の乾燥は、自然乾燥した後に溶融炉本体７０立ち上げ時の昇温による乾燥のみであるため、必然的に脱水不足となり、このため溶損が速くなり、この結果補修間隔が短くなっていた。従って、メンテナンスコストのアップと共に補修期間は操業の停止を招く等の問題があった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、溶融物排出口の部分の不定形耐火物の乾燥を充分に行い、この結果、耐火物の寿命を延長することができ、かつ補修休止の低減が図れる溶融炉内に内張りされた不定形耐火物の溶融物排出口部分の乾燥方法及びその乾燥に使用する溶融物排出口乾燥装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る溶融炉内に内張りされた不定形耐火物の乾燥方法は、内側を不定形耐火物で内張りされ、下部に溶融物排出口を備えた溶融炉本体のうち、溶融物排出口部分の不定形耐火物の乾燥方法であって、溶融物排出口に、溶融炉本体の外側から、制御された所定温度の熱風を周囲に吹き出す溶融物排出口乾燥装置の外筒管を挿入して乾燥を行うように構成している。これによって、外筒管から吹き出される制御された所定温度の熱風により、従来不充分な乾燥となっていた溶融物排出口の部分の不定形耐火物を充分に乾燥することができる。
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る溶融物排出口乾燥装置は、溶融炉本体の下部に形成された溶融物排出口の周囲の不定形耐火物を乾燥する溶融物排出口乾燥装置であって、溶融物排出口内に隙間を有して嵌入し、周囲に複数の熱風吹き出し孔を有する外筒管と、外筒管の複数の熱風吹き出し孔から温度制御された熱風を外側に吹き出す熱風発生手段とを有している。これによって、外筒管の複数の熱風吹き出し孔から吹き出された温度制御された熱風により溶融物排出口の部分の不定形耐火物は充分に乾燥できる。
本発明に係る溶融物排出口乾燥装置において、熱風発生手段は、外筒管の基部側にフレキシブルなパイプによって連結されたブロアーと、外筒管の内側に配置されたヒーターと、ヒーターによって加熱されたブロアーからの空気の温度を測定する温度センサーと、温度センサーの出力値と予めプログラムされた設定温度とを比較してヒーターの発生熱量を制御する制御装置とを有して構成することもできる。これによって、コンパクトな乾燥装置により、かつ自動で溶融物排出口の部分の不定形耐火物の乾燥ができる。ここで、フレキシブルなパイプには、例えば、耐熱性の金属又はゴム製のフレキシブルホースや変形可能な銅管等が含まれる。
【０００７】
本発明に係る溶融物排出口乾燥装置において、ヒーターは外筒管の中央位置にあって、パイプ状のヒーターの外側に隙間を有して中筒管が配置され、中筒管とヒーターとの間にブロアーからの空気が通過する加熱空間部が形成され、加熱空間部で生成された熱風が中筒管と外筒管との間を通過するように構成することもできる。これによって、溶融物排出口の長手方向に実質的に均一に熱風を吹き出すことができると共に、加熱空間部を通過する空気の加熱効率が向上する。
本発明に係る溶融物排出口乾燥装置において、ブロアー及び制御装置を移動可能な台車に設けることもできる。これによって、装置の搬送が容易となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る溶融物排出口乾燥装置の構成図、図２は同溶融物排出口乾燥装置の要部の断面図、図３は（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ熱風のヒートアップパターンの説明図である。
【０００９】
図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る溶融物排出口乾燥装置１０は、ごみ処理用溶融炉に適用したものであって、溶融炉本体１１の下部の炉体金物１２に内張りされた不定形耐火物を有する側壁耐火物１３と炉底耐火物１４との接続部に形成された溶融物排出口の一例である出湯口１５に、熱風を吹き出して出湯口１５の近傍の不定形耐火物を乾燥するものである。溶融物排出口乾燥装置１０は、出湯口１５内に隙間を有して嵌入し、周囲に複数の熱風吹き出し孔１６を有する外筒管１７と、外筒管１７の複数の熱風吹き出し孔１６から温度制御された熱風１８を外側（周囲）に吹き出す熱風発生手段１９とを有している。以下、図を参照ながら詳細に説明する。なお、出湯口１５の径は約１００ｍｍ程度で、出湯口１５の長さ（即ち、耐火物深さＦ）は約５００〜７００ｍｍ程度であり、出湯口１５の近傍部分の耐火物は不定形耐火物で作られているものとする。
【００１０】
図１及び図２に示すように、熱風発生手段１９は、ステンレス製の外筒管１７の基部側にフレキシブルなパイプの一例であるフレキシブルホース２０を介して連結されたブロアー２１と、外筒管１７の内側に配置されたヒーター２２と、ヒーター２２によって加熱されたブロアー２１からの空気２３の温度を測定する熱電対等の温度センサー２４と、温度センサー２４の出力値と予めプログラムされた設定温度とを比較してヒーター２２の発生熱量を制御する制御装置２５とを有している。ヒーター２２は空気２３を加熱して約５００〜６００℃の熱風１８にすることができる。
【００１１】
図２に示すように、ヒーター２２は外筒管１７の中央位置に内蔵されており、パイプ状のヒーター２２の外側に隙間を有して中筒管２６が配置されており、中筒管２６とヒーター２２との間にブロアー２１からの空気２３が通過する加熱空間部２７が形成され、加熱空間部２７で生成された熱風１８が中筒管２６と外筒管との間に形成された吹き出し空間部２８を通過するようになっている。中筒管２６の一端部（図の右側）に設けられた空気供給口２９には、常温の空気２３を供給するブロアー２１がフレキシブルホース２０を介して接続されている。
【００１２】
中筒管２６の他端部（図の左側）には、ヒーター２２により加熱されて高温となった熱風１８が排出される断面環状の熱風排出口３０が設けられている。熱風排出口３０の近傍には、熱風１８の温度を検出、測定する温度センサー２４の先端部が設けられ、先端部に接続された中間部は加熱空間部２７に配置された後、最終的に制御装置２５に接続されている。外筒管１７の奥側（炉心側）の端面には盲板３１が取付けられており、外筒管１７には、円周方向に複数個の熱風吹き出し口１６が長手方向に実質的に等ピッチで形成されている。
【００１３】
図２に示すように、ヒーター２２は中心部に配置されたヒーター本体２２ａの外側にヒーター本体２２ａを保護する薄肉の保護管３２が設けられ、保護管３２の両端部には、空気２３及び熱風１８に対してヒーター本体２２ａをシールする円板状のシール板３３、３４が取付けられている。
従って、ブロアー２１から空気供給口２９を経由して供給される常温の空気２３は加熱空間部２７を通過する間に、温度センサー２４及び制御装置２５により所定の温度に制御されて加熱空間部２７を炉心側に流れ、外筒管１７の炉心側端部に取付けられた盲板３１によってＵターンして吹き出し空間部２８に入って反炉心側に流れる途中で外筒管１７の熱風吹き出し孔１６から出湯口１５の内周面３５に向けて吹き出すことができる。
【００１４】
なお、ヒーター本体２２ａにはヒーター端子３６、３７が接続されており、ヒーター端子３６、３７はそれぞれ、図１に示すように、移動可能な台車３８に設けられた制御装置２５に電線３９、４０を介して接続されている。また、図２に示すように、外筒管１７とヒーター２２とは、盲板３１に対して反対側の端部に取付けられた環状のフランジ４１と、中筒管２６の中間部に取付けられた環状のフランジ４２とによって分割、組み立て可能に構成されている。図２中の符号４３は外筒管１７の下端に所定の間隔を開けて取付けられた位置決め片を表している。この位置決め片４３によって外筒管１７が出湯口１５の内周面３５に対して実質的に同心円状になるようにしている。
【００１５】
図１に示すように、ブロアー２１は台車３８に設けられたインバーター４４によって風量可変制御を行うことができるようになっている。制御装置２５は、温度センサー２４によって設定された所定の温度の熱風１８となるようにヒーター２２の加熱を制御することができる。熱風１８の温度設定は、制御装置２５の中に、ヒートアップパターンとして、複数のパターン（本実施の形態では図３に示す３つ）をプリセットすることができ、これらの中から状況に応じて必要なヒートアップパターンを選択することによって、全自動により耐火物の乾燥を行うことが出来る。ここで、図３（Ａ）のヒートアップパターンは出湯口内面耐火物の部分的補修の場合、図３（Ｂ）のヒートアップパターンは出湯口部分の耐火物のみを補修した場合、図３（Ｃ）のヒートアップパターンは溶融炉本体の耐火物（側壁耐火物１３と炉底耐火物１４）を全て更新した場合の代表例として示す。
【００１６】
図１に２点鎖線で示すように、台車３８上にはブロアー２１、制御装置２５及びインバーター４４が配置されている。なお、図１中の符号４７は、炉体金物１２及び側壁耐火物１３に形成された開口部の一例である吹き込み口４５に挿入された吹き込み羽口を表している。
【００１７】
次いで、上述の出湯口乾燥装置１０を用いた本発明の一実施の形態に係る溶融炉内に内張りされた不定形耐火物の溶融物排出口部分の乾燥方法について、図を参照しながら説明する。
（１）まず、出湯口１５に、ヒーター２２を内部にセットした外筒管１７を溶融炉本体１１の外側から挿入すると共に、ブロアー２１、制御装置２５及びインバーター４４が配置された台車３８を出湯口１５付近に移動させ、電線３９、４０及びフレキシブルホース２０の接続を行う。
【００１８】
ここで、必要に応じて、図１に示す溶融炉本体１１の側部の側壁耐火物１３に形成された吹き込み口４５の所定箇所に、図４に示す従来例のように、熱風発生源の一例である図示しない熱風発生装置（ガスバーナー又はオイルバーナーでもよい）を接続することもできる。
（２）次いで、制御装置２５に事前に組み込まれたヒートアップパターンを選択し、それによって制御された所定温度及び風量の熱風１８を外筒管１７の周囲から、出湯口１５の内周面３５に吹き出して、出湯口１５の近傍の不定形耐火物を個別乾燥する。また、必要に応じて、溶融炉本体１１に前記熱風発生装置で発生させた熱風を吹き込んで溶融炉本体１１の不定耐火物、即ち側壁耐火物１３と炉底耐火物１４を内側から乾燥することもできる。
【００１９】
前記実施の形態においては、ヒーター２２を外筒管１７の内部に収納したが、これに限定されず、ヒーターを外筒管の外、即ち、出湯口１５の外に設けて熱風を発生させ、この熱風を外筒管に送り込んで出湯口１５に吹き出すようにすることもできる。
外筒管１７内に加熱空間部２７及び吹き出し空間部２８を形成したが、これに限定されず、必要に応じて、これらの空間部を省略することもできる。
ブロアー２１、制御装置２５及びインバーター４４を台車３８上に搭載したが、状況に応じて、それらを固定位置に配置することもできる。
【００２０】
実施の形態に係る溶融炉内に内張りされた不定形耐火物の溶融物排出口部分の乾燥方法において、必要に応じて、溶融炉本体１１の側部に形成された吹き込み口４５に熱風発生装置（ガスバーナー又はオイルバーナー）を接続して、これと溶融物排出口乾燥装置１０とを同時に作動したが、溶融物排出口乾燥装置１０のみを個別に作動することもできる。
溶融物排出口乾燥装置１０をごみ処理用溶融炉の出湯口部分の耐火物の乾燥に用いたが、必要に応じて、高炉の出銑口等類似形状の耐火物の乾燥にも適用できる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１記載の溶融炉内に内張りされた不定形耐火物の溶融物排出口部分の乾燥方法においては、外筒管から吹き出される制御された所定温度の熱風により、従来不充分な乾燥となっていた溶融物排出口の部分の不定形耐火物を充分に乾燥することができるので、耐火物の寿命を、例えば従来の約２倍以上に延長することができ、それによって補修休止の低減が図れる。
請求項２〜５記載の溶融物排出口乾燥装置においては、外筒管の複数の熱風吹き出し孔から吹き出された温度制御された熱風により溶融物排出口の部分の不定形耐火物は充分に乾燥できるので、溶融物排出口の部分の耐火物の溶融物による溶損が低減され、この結果、溶融炉本体の耐用期間が著しく向上する。
【００２２】
特に、請求項３記載の溶融物排出口乾燥装置においては、コンパクトな乾燥装置により、かつ自動で溶融物排出口の部分の不定形耐火物の乾燥ができるので、乾燥の作業性が向上すると共に、乾燥作業要員が削減されコスト削減が可能となった。
請求項４記載の溶融物排出口乾燥装置においては、溶融物排出口の長手方向に実質的に均一に熱風を吹き出すことができると共に、加熱空間部を通過する空気の加熱効率が向上するので、ランニングコストを低減できる。
請求項５記載の溶融物排出口乾燥装置においては、装置の搬送が容易となるので、これによって作業者の負担が軽くなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る溶融物排出口乾燥装置の構成図である。
【図２】同溶融物排出口乾燥装置の要部の断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ熱風のヒートアップパターンの説明図である。
【図４】従来例に係る溶融炉内に内張りされた不定形耐火物の溶融物排出口部分の乾燥方法の説明図である。
【符号の説明】
１０：溶融物排出口乾燥装置、１１：溶融炉本体、１２：炉体金物、１３：側壁耐火物、１４：炉底耐火物、１５：出湯口（溶融物排出口）、１６：熱風吹き出し孔、１７：外筒管、１８：熱風、１９：熱風発生手段、２０：フレキシブルホース、２１：ブロアー、２２：ヒーター、２２ａ：ヒーター本体、２３：空気、２４：温度センサー、２５：制御装置、２６：中筒管、２７：加熱空間部、２８：吹き出し空間部、２９：空気供給口、３０：熱風排出口、３１：盲板、３２：保護管、３３、３４：シール板、３５：内周面、３６、３７：ヒーター端子、３８：台車、３９、４０：電線、４１：フランジ、４２：フランジ、４３：位置決め片、４４：インバーター、４５：吹き込み口（開口部）、４７：吹き込み羽口

Claims (5)

1. 内側を不定形耐火物で内張りされ、下部に溶融物排出口を備えた溶融炉本体のうち、溶融物排出口部分の不定形耐火物の乾燥方法であって、
   前記溶融物排出口に、前記溶融炉本体の外側から、制御された所定温度の熱風を周囲に吹き出す溶融物排出口乾燥装置の外筒管を挿入して乾燥を行うことを特徴とする溶融炉内に内張りされた不定形耐火物の溶融物排出口部分の乾燥方法。
2. 溶融炉本体の下部に形成された溶融物排出口の周囲の不定形耐火物を乾燥する溶融物排出口乾燥装置であって、
   前記溶融物排出口内に隙間を有して嵌入し、周囲に複数の熱風吹き出し孔を有する外筒管と、
   前記外筒管の複数の熱風吹き出し孔から温度制御された熱風を外側に吹き出す熱風発生手段とを有することを特徴とする溶融物排出口乾燥装置。
3. 請求項２記載の溶融物排出口乾燥装置において、前記熱風発生手段は、前記外筒管の基部側にフレキシブルなパイプによって連結されたブロアーと、前記外筒管の内側に配置されたヒーターと、該ヒーターによって加熱された前記ブロアーからの空気の温度を測定する温度センサーと、該温度センサーの出力値と予めプログラムされた設定温度とを比較して前記ヒーターの発生熱量を制御する制御装置とを有することを特徴とする溶融物排出口乾燥装置。
4. 請求項３記載の溶融物排出口乾燥装置において、前記ヒーターは前記外筒管の中央位置にあって、パイプ状の前記ヒーターの外側に隙間を有して中筒管が配置され、該中筒管と前記ヒーターとの間に前記ブロアーからの空気が通過する加熱空間部が形成され、該加熱空間部で生成された前記熱風が前記中筒管と前記外筒管との間を通過することを特徴とする溶融物排出口乾燥装置。
5. 請求項３又は４記載の溶融物排出口乾燥装置において、前記ブロアー及び前記制御装置を移動可能な台車に設けたことを特徴とする溶融物排出口乾燥装置。

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