JP4026531B2 - 灰溶融炉の湯口ダクト - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湯口から水槽に流下する溶融スラグの周囲を囲む灰溶融炉の湯口ダクトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の灰溶融炉の湯口ダクトとしては、飛灰および焼却灰を含む焼却残渣を溶融処理する灰溶融炉の排出口部と、この排出口部の下方に位置する水槽の受入口部との間に設置され、排出口部に設けられた湯口から流出して受入口部に落下する溶融スラグの周囲を所定の間隔をおいて囲む通路を有するものが知られている。
【０００３】
この湯口ダクトは、その通路の断面積が上下方向に一定に形成されており、その壁部には例えば焼却残渣の加熱に使用したバーナの燃焼ガスや、焼却残渣の溶融時に生じたガス等のガスを排出するための吸引口が設けられている。
【０００４】
上記のように構成された灰溶融炉の湯口ダクトにおいては、湯口から流下する溶融スラグが水槽の外に飛散するのを防止することができるとともに、灰溶融炉内で生じた高温のガスを大気側に漏らすことなく連続的に回収して処理することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の灰溶融炉の湯口ダクトにおいては、例えば上述したガスの流れによって溶融スラグの流れが乱れた際に、その溶融スラグの一部が通路の内壁面に付着し、その付着したスラグが固化して塊状になり、さらにはスラグ棚へと成長して、通路を狭めてしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、付着した溶融スラグが固化し、これが堆積して通路が狭まるのを防止することのできる灰溶融炉の湯口ダクトを提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、溶融スラグを流下させる湯口を有する灰溶融炉の排出口部と、この排出口部の下方に位置する水槽の受入口部との間に設けられ、上記湯口から上記受入口部内に流下する溶融スラグの周囲を囲む通路を有する湯口ダクトであって、上記通路の断面積は、上記排出口部側の上端部から上記受入口部側の下端部に向けて、鉛直方向寸法成分をｘとし水平方向寸法成分をｙとした場合にｙ／ｘの比の勾配で上記通路を構成する内壁面が傾斜することによって、漸次拡大されるとともに、上記勾配は、５／１００〜１５／１００に設定されて、上記湯口の上面における上記溶融スラグの流れ方向に対して平面視で前後方向の内壁面の勾配が左右方向の内壁面の勾配よりも大きく形成されており、かつ上記上端部は、上記排出口部よりも開口が大きく形成されるとともに、上記下端部は、上記受入口部よりも開口が小さく形成されていることを特徴としている。
なお、通路の断面形状としては、円形状、楕円形状、多角形状等の各種の形状が採用可能である。
【０００９】
上記請求項１に記載の発明においては、通路の断面積が上端部から下端部に向けて漸次拡大されているので、当該通路内を通過する溶融スラグが内部に発生したガスの流れによって乱れても、その通路の内壁面に付着しにくくなる。また、溶融スラグが内壁面に付着した場合でも、溶融スラグが落下しやすくなるので、固化する前に当該溶融スラグを落下させることができる。したがって、溶融スラグが固化し、これが堆積して通路を狭めるのを防止することができる。
【００１０】
さらには、下方に向けて漸次拡大される通路の内壁面の勾配が５／１００〜１５／１００に設定されているので、溶融スラグを通路の内壁面に確実に付着しにくくすることができるとともに、通路の内壁面に溶融スラグが付着した場合でも、当該溶融スラグを固化前に確実に落下させることができる。
【００１１】
なお、勾配を５／１００〜１５／１００に設定したのは、５／１００未満になると、内壁面が垂直状態に近くなることから、溶融スラグが内壁面に付着しやすくなるとともに、付着した溶融スラグが落下しにくくなり、当該落下の前に固化するおそれが生じるからであり、また１５／１００超になると、例えば耐火煉瓦や、キャスタブル耐火物等を用いて通路の内壁面を施工するのが困難になるからである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態としての灰溶融炉の湯口ダクトについて、図１および図２を参照しながら説明する。
【００１３】
図１において、１は、テルミット式の灰溶融炉であり、この灰溶融炉１は、基端部から先端部に向かって斜め下方に延在する炉床１１と、炉床１１の基端側に設置されたホッパ部１２と、炉床１１の先端部に設けられた湯口１３と、炉床１１の側方および上方等を囲むように設置されたハウジング１４とを備えている。
【００１４】
ホッパ部１２の底部には、当該ホッパ部１２に貯留された飛灰および焼却灰を含む焼却残渣Ａを炉床１１側に押し出すプッシャ１２ａが設けられている。なお、ホッパ部１２には、焼却残渣Ａとともにテルミット剤Ｂが投入されるようになっている。
【００１５】
テルミット剤Ｂは、酸化鉄成分とアルミニウム成分とのモル比が１：２となるように配合された粉末状の酸化鉄含有廃棄物と粉末状のアルミニウム含有廃棄物とを所定量まとめて可燃性の袋に詰めたもので構成されている。なお、この実施の形態においては、酸化鉄含有廃棄物としていわゆる赤泥を用い、アルミニウム含有廃棄物としていわゆるアルミドロスを用いている。
【００１６】
テルミット剤Ｂは、約１１００℃に加熱されることによって、次の式（１）および（２）に示すテルミット反応を生じる。
Ｆｅ₂ Ｏ₃ ＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ₂ Ｏ₃ ＋８２９ｋＪ … （１）
２Ｆｅ＋３／２Ｏ₂ ＝Ｆｅ₂ Ｏ₃ ＋８２３ｋＪ … （２）
すなわち、酸化鉄１モルと、アルミニウム２モルから、８２９ｋＪ及び８２３ｋＪの反応熱を得ることができる。
【００１７】
また、テルミット剤Ｂは、焼却残渣Ａに対して所定の重量割合となるように、ホッパ６に投入されるようになっており、上記反応によって、テルミット剤の周囲を１３００℃〜１５００℃の高温雰囲気にして、焼却残渣Ａを溶融して溶融スラグＣとするようになっている。
【００１８】
また、ハウジング１４の天井部１４ａには、灯油等の化石燃料を燃焼させることによって炉内を加熱するバーナ（加熱手段）１４ｂが複数設置されている。バーナ１４ｂは、天井部１４ａに設けられたガイド孔１４ｃを介して炉内に火炎を噴出することによって、当該炉内を少なくとも上述したテルミット剤Ｂの反応温度（約１１００℃）以上に加熱するようになっている。
【００１９】
また、ハウジング１４には、湯口１３の周囲に下方に向けて開口する排出口部１４ｄが設けられている。この排出口部１４ｄは、直角四角形状の筒状に形成されており、同じく直角四角形状の開口部１４ｅが下方に向けて開口した構造になっている。また、排出口部１４ｄの下端部には、連結用のフランジ１４ｆが水平方向に延在すべく設けられている。
【００２０】
湯口１３は、テルミット剤Ｂおよびバーナ１４ｂによって溶融状態となったスラグＣを集中させて流下させるべく、上面１３ａがＶ字状の溝状（図示せず）に形成されているとともに、当該上面１３ａから流下する溶融スラグＣが下面１３ｂに沿って基端側に回り込んで固化するのを防止すべく、当該下面１３ｂが先端から基端側に向けて漸次上方に位置するように斜めに形成されている。
また、湯口１３は、流下する溶融スラグＣが排出口部１４ｄの開口中心に近似する位置を通るように、当該排出口部１４ｄに対する位置が設定されている。
【００２１】
一方、灰溶融炉１の下方には、湯口１３から流下する溶融スラグＣを水Ｗによって急激に冷却するとともに粒状に破砕する水槽２が設置されている。
【００２２】
水槽２は、水Ｗを所定の水位Ｗａに保持するタンク２１と、タンク２１の底部に堆積した水砕スラグを掻き出して排出するコンベヤ２２とを備えている。また、タンク２１の上面には、湯口１３から流下する溶融スラグＣを受け入れる受入口部２１ａが設けられている。この受入口部２１ａは、直角四角形状の筒状に形成されており、同じく直角四角形状の開口部２１ｂが上方に向けて開口している。また、受入口部２１ａの上端部には、連結用のフランジ２１ｃが水平方向に延在すべく設けられている。
この水槽２は、上記灰溶融炉１における排出口部１４ｄの開口部１４ｅの中心の直下位置に、受入口部２１ａの開口部２１ｂの中心が位置するように設置されている。
【００２３】
そして、灰溶融炉１の排出口部１４ｄと水槽２の受入口部２１ａとの間に、灰溶融炉の湯口ダクト３が設置されている。
湯口ダクト３は、図１および図２に示すように、直角四角形状の筒状に形成されたものであり、上記排出口部１４ｄと受入口部２１ａとを連通状態に保持するとともに、湯口１３から受入口部２１ａ内に流下する溶融スラグＣの周囲を所定の間隔をおいて囲む通路３ａを構成するようになっている。
【００２４】
また、湯口ダクト３は、その内周部が耐火キャスタ３１によって構成され、外周部が断熱キャスタ３２によって構成されている。これらの耐火キャスタ３１および断熱キャスタ３２は、それぞれキャスタブル耐火物およびキャスタブル断熱物によってコンクリートと同様に施工されるようになっている。
【００２５】
通路３ａは、耐火キャスタ３１の４つの内壁面３１ａ〜３１ｄによって構成され、断面が直角四角形状に形成されている。この通路３ａの断面積は、排出口部１４ｄ側の上端開口部（上端部）３ｂから受入口部２１ａ側の下端開口部（下端部）３ｃに向けて漸次拡大されている。
【００２６】
すなわち、通路３ａの断面積は、鉛直方向寸法成分をｘとし水平方向寸法成分をｙとした場合にｙ／ｘの比の勾配αで４つの各内壁面３１ａ〜３１ｄが傾斜することにより、下方に向けて漸次直線的に拡大されている。
上記勾配αは、湯口１３の上面１３ａにおける溶融スラグＣの流れ方向に対して平面視で直交する方向（前後方向）の内壁面３１ａ、３１ｃにおいて９／１００に設定され、同溶融スラグＣの流れに沿う方向（左右方向）の内壁面３１ｂ、３１ｄにおいて５／１００に設定されている。
【００２７】
また、上端開口部３ｂは、排出口部１４ｄの開口部１４ｅとほぼ相似の直角四角形状に形成されており、当該開口部１４ｅより若干面積が広く形成されている。一方、下端開口部３ｃは、受入口部２１ａの開口部２１ｂとほぼ相似の直角四角形状に形成されており、当該開口部２１ｂより面積が狭く形成されている。
【００２８】
さらに、湯口ダクト３の上端部および下端部には、それぞれ排出口部１４ｄのフランジ１４ｆおよび受入口部２１ａのフランジ２１ｃとの連結を図るためのフランジ３３、３４が設けられている。
【００２９】
そして、湯口ダクト３の通路３ａは、上下方向の中心線ＣＬに対して、上述した前後方向および左右方向に対称に形成されており、フランジ３３をフランジ１４ｆと連結するとともに、フランジ３４をフランジ２１ｃと連結することによって、上端開口部３ｂの中心が排出口部１４ｄの開口部１４ｅの中心に一致しかつ下端開口部３ｃの中心が受入口部２１ａの開口部２１ｂの中心と一致するようになっている。
【００３０】
すなわち、通路３ａは、その鉛直方向に延在する中心線ＬＣが排出口部１４ｄの開口部１４ｅの中心および受入口部２１ａの開口部２１ｂの中心を通り、かつ当該中心線ＬＣに対して下方に向けて対称に広がるように形成されている。そして、湯口１３からは、通路３ａの中心線ＬＣに沿って、溶融スラグＣが流下するようになっている。
【００３１】
また、湯口１３の前方に位置する内壁面３１ｃには、例えばバーナ１４ｂによる燃焼ガスや、焼却残渣Ａの溶融時に生じたガス等のガスを排出するための吸引口３１ｅが設けられている。
【００３２】
上記のように構成された灰溶融炉の湯口ダクト３においては、通路３ａの断面積が上端開口部３ｂから下端開口部３ｃに向けて漸次拡大されているので、当該通路３ａ内を通過する溶融スラグＣが炉内に発生したガスの流れによって乱れても、その通路３ａの内壁面３１ａ〜３１ｄに付着しにくくなる。また、溶融スラグＣが内壁面３１ａ〜３１ｄに付着した場合でも、当該溶融スラグＣを固化する前に即座に落下させることができる。したがって、内壁面３１ａ〜３１ｄに付着した溶融スラグＣが固化し、これが堆積して通路３ａを狭めるのを防止することができる。
【００３３】
また、通路３ａの断面積が５／１００または９／１００に設定された勾配αで下方に向けて漸次広がっているので、通路３ａの内壁面３１ａ〜３１ｄに溶融スラグＣを確実に付着しにくくすることができるとともに、溶融スラグＣが付着した場合でも、当該溶融スラグＣを固化前に確実に落下させることができる。
【００３４】
さらに、排出口部１４ｄの開口部１４ｅに対して上端開口部３ｂが広く形成され、下端開口部３ｃに対して受入口部２１ａの開口部２１ｂが広く形成されているので、排出口部１４ｄと湯口ダクト３との連結部や、湯口ダクト３と受入口部２１ａとの連結部にスラグ等が溜まって、これが塊状に成長するのを防止することができる。
【００３５】
なお、上記実施の形態においては、勾配αとして５／１００および９／１００の２例を示したが、この勾配は、５／１００〜１５／１００に設定してもよい。このような範囲に勾配を設定する理由は、５／１００未満になると、内壁面３１ａ〜３１ｄが垂直状態に近くなることから、溶融スラグＣが内壁面３１ａ〜３１ｄに付着しやすくなるとともに、付着した溶融スラグＣが落下しにくくなり、当該落下の前に固化して、内壁面３１ａ〜３１ｄに堆積し出すおそれがあるからであり、また１５／１００超になると、上述したキャスタブル耐火物による耐火キャスタ３１の施工が難しくなるからである（なお、キャスタブル耐火物に代えて通常の耐火煉瓦等を用いた場合も施工が困難になる）。
【００３６】
また、上記実施の形態においては、通路３ａの断面形状を直角四角形状に形成した例を示したが、この通路は、円形状、楕円形状、多角形状等の各種の断面形状のもので形成してもよい。ただし、その場合には、排出口部および受入口部の各開口部も、それぞれ通路の上端開口部および下端開口部とほぼ相似状に形成することが好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、通路の断面積が上端部から下端部に向けて漸次拡大されているので、当該通路内を通過する溶融スラグが内部に発生したガスの流れによって乱れても、その通路の内壁面に付着しにくくなる。また、溶融スラグが内壁面に付着した場合でも、溶融スラグが落下しやすくなるので、固化する前に当該溶融スラグを落下させることができる。したがって、溶融スラグが固化し、これが堆積して通路を狭めるのを防止することができる。
【００３８】
さらには、下方に向けて漸次拡大される通路の内壁面の勾配が５／１００〜１５／１００に設定されているので、溶融スラグを通路の内壁面に確実に付着しにくくすることができるとともに、通路の内壁面に溶融スラグが付着した場合でも、当該溶融スラグを固化前に確実に落下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態として示した灰溶融炉の湯口ダクトを備えたテルミット式の灰溶融炉設備を示す断面説明図である。
【図２】同灰溶融炉の湯口ダクトを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は底面図である。
【符号の説明】
１ 灰溶融炉
２ 水槽
３ 湯口ダクト
３ａ 通路
３ｂ 上端開口部（上端部）
３ｃ 下端開口部（下端部）
１３ 湯口
１４ｄ 排出口部
２１ａ 受入口部
α 勾配
Ａ 焼却残渣
Ｂ テルミット剤
Ｃ 溶融スラグ

Claims (1)

1. 溶融スラグを流下させる湯口を有する灰溶融炉の排出口部と、この排出口部の下方に位置する水槽の受入口部との間に設けられ、上記湯口から上記受入口部内に流下する溶融スラグの周囲を囲む通路を有する湯口ダクトであって、
   上記通路の断面積は、上記排出口部側の上端部から上記受入口部側の下端部に向けて、鉛直方向寸法成分をｘとし水平方向寸法成分をｙとした場合にｙ／ｘの比の勾配で上記通路を構成する内壁面が傾斜することによって、漸次拡大されるとともに、上記勾配は、５／１００〜１５／１００に設定されて、上記湯口の上面における上記溶融スラグの流れ方向に対して平面視で前後方向の内壁面の勾配が左右方向の内壁面の勾配よりも大きく形成されており、かつ
   上記上端部は、上記排出口部よりも開口が大きく形成されるとともに、上記下端部は、上記受入口部よりも開口が小さく形成されていることを特徴とする灰溶融炉の湯口ダクト。

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