JP5229690B2 - 溶融スラグの冷却固化装置 - Google Patents

Description

本発明は都市ごみなどの廃棄物焼却残渣を溶融処理した際に排出される溶融スラグを冷却固化する装置に関する。

廃棄物の溶融処理施設において、廃棄物焼却残渣を溶融処理した際に排出される溶融スラグを冷却して固化し、さらに破砕し路盤材等の土木資材とする処理が行われている。溶融スラグの冷却固化処理については、例えば、特許文献１では、冷却された一対のロールやドラムなどの円筒状回転体の外周面上に溶融スラグを供給して付着させ、冷却固化されたスラグを上記円筒状回転体から剥離して排出する装置が開示されている。

特許文献１に開示されている装置は、冷却された２基のドラム（円筒状回転体）が外周面を接して水平に配置されており、２基のドラムの外周面同士の間に溶融スラグを供給するようになっている。この特許文献１の装置によれば、２基のドラムが互いに付着した溶融スラグを上側へもち上げるように反対方向に回転し、付着した溶融スラグを水冷手段が設けられたドラムにより冷却固化する。溶融スラグは可塑性を有する状態に冷却固化される。可塑性を有する状態であればスラグと冷却されたドラムとの付着度合いが非常に小さいため、スラグが付着しているドラムを回転させ、スラグが下降して上記の２基のドラムが外周面を接した個所と同じ高さの位置（以下、離脱点という）に到達すると、帯状のスラグは自重によってドラムから容易に剥離し、下方のスラグ搬送コンベアに落下し、搬出される。

ドラムに付着したスラグを可塑性を有する状態に維持するためには、付着したスラグの外面の温度をそのスラグの溶流点未満でかつガラス転移点を超える範囲に保ち、スラグを適度な冷却固化の状態にする。スラグの温度がガラス転移点を超える範囲であれば、スラグは可塑性を有する状態に保たれ、又、スラグの温度が溶流点未満であれば、スラグが帯状に成形された状態に保たれる。なお、溶融スラグは発生源や被処理物の種類によって組成が異なるので、溶流点及びガラス転移点については、その組成における値を用いる必要がある。

特許３６１３１０６号公報

しかしながら、上述の特許文献１の技術においては、次のような問題点がある。

溶融スラグがドラムに付着して冷却固化されている途中、冷却固化途中の溶融スラグとドラムとの間に空隙が生じスラグが浮きあがることがある。この空隙によって溶融スラグがドラムと接触しない部分を生じると適切な温度にまで冷却されず、スラグが十分に固化せずに下方のスラグ搬送コンベアに落下すると、搬送コンベアを損傷する問題が生じる。さりとて、ドラムと溶融スラグとの間の空隙の発生を防ぐために、供給する溶融スラグ量を少なく制限すると、スラグ冷却固化処理効率が低くなるという問題が生じる。

本発明は、上記の問題点を解決し、ドラムと冷却固化途中の溶融スラグとの間に空隙が発生することを防ぎ、スラグ冷却固化処理能力が大きい、溶融スラグの冷却固化装置を提供することを課題とする。

本発明に係る溶融スラグの冷却固化装置は、一対の回転自在な円筒状回転体が軸線を水平として互いの外周面同士で接触又は溶融スラグが流下しない程度の隙間に接近して配置され、該円筒状回転体が回転駆動を受けて両円筒状回転体が接触位置で上方に向く方向に回転し、該接触又は接近位置より上方で両円筒状回転体の外周面同士の間に溶融スラグの供給を受ける受空間を形成し、上記外周面を冷却する手段が両円筒状回転体のそれぞれの内部に設けられている。

かかる溶融スラグの冷却固化装置において、本発明では、上記課題の解決のために、円筒状回転体の外周面に付着したスラグを該外周面へ押圧する回転自在なピンチロールが設けられていることを特徴としている。

このような構成の本発明によると、ピンチロールが所定の圧力でスラグを円筒状回転体の外周面に向けて押圧するとともに、円筒状回転体に付着したスラグの移動を妨げないようになる。したがって、冷却初期にスラグと円筒状回転体の外周面の間に空隙が発生しても、冷却固化過程で上記ピンチロールからの押圧力によって、この空隙は消滅し、スラグは上記外周面と良好に接触して所定の状態で冷却される。本発明では、ピンチロールは、例えば液圧シリンダ等により所定の圧力で押圧する機構を備える。

本発明において、ピンチロールは一つの円筒状回転体に対して少なくとも一つ設けられていれば良い。勿論、各円筒状回転体に対して二つ以上のピンチロールを設けることとしても良い。

本発明において、ピンチロールは、冷却固化したスラグを破砕する突起が該ピンチロールの外周面に設けられていることが好ましい。通常、固化したスラグは破砕してから各種用途に供せられる。その際、ピンチロールが上記突起を有していれば、スラグは固化と同時に破砕されて搬出されることとなり、後工程の簡素化を可能とする。

本発明は、以上のように、円筒状回転体の外周面に付着したスラグを該外周面へ押圧する回転自在なピンチロールが設けられていることとしたので、円筒状回転体に付着したスラグは該円筒状回転体の外周面から浮きあがりが生じることなく確実に冷却固化され、スラグ冷却固化処理能力を向上することができる。また、ピンチロールに固化したスラグを破砕する突起が設けられることとすれば、冷却固化されたスラグを固化と同時に簡便に破砕することができるので、後工程で別途、破砕装置を設ける必要がなく、処理設備の敷地面積の狭小化が達成される。

本発明の一実施形態の概要構成を示す正面図である。

以下、添付図面の図１にもとづき、本発明の一実施形態を説明する。

図１において、本実施形態装置は一対の円筒状回転体としての金属製の水冷ドラム１０ａ，１０ｂを有している。これらの水冷ドラム１０ａ，１０ｂはそれぞれの回転軸１１ａ，１１ｂが、水平面に配置された図示せぬ軸支体、例えば軸受を備えた支持枠により回転自在に支持されており、回転軸１１ａ，１１ｂが図示せぬ駆動装置により回転駆動されている。上記一対の水冷ドラム１０ａ，１０ｂは、それらの外周面で互いに接するように又は溶融スラグが流下しない程度の隙間に接近して配設されており、その接続又は接近箇所から上方に向けて移動するように互いに反対方向に回転する。

水冷ドラム１０ａ，１０ｂの内部には冷却水の配管１０ａ−１，１０ｂ−１が設けられており、それぞれの水冷ドラム１０ａ，１０ｂを内壁から冷却するためのスプレーノズルが複数設けられている。又、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの内部の下半分の部分にはスプレーノズルから上方へ噴射された水が滞留するようになっており、水冷ドラム１０ａ，１０ｂは下部においても冷却される構造になっている。回転軸１１ａ，１１ｂには冷却水の供給、排水のための流路がそれぞれ設けられている。この２基の水冷ドラム１０ａ，１０ｂは互いに外周面を接するように又は溶融スラグが流下しない程度の隙間に接近して水平に配置されおり、図中に矢印Ａで示すように、互いに反対方向に回転し、何れも外周面を接した箇所又は接近した箇所が上方に向かって上昇する方向に回転する。

水冷ドラムは上記のような構造に限られるものではなく、水冷ドラムの内側に冷却水の流路を設けるものでもよい。

符号１２は２基の水冷ドラム１０ａ，１０ｂ外周面同士の間に溶融スラグを貯える受空間を形成するための堰板であり、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの軸方向両端部の外周面に接して設けられている。

上記一対の水冷ドラム１０ａ，１０ｂの上方位置には、両水冷ドラム１０ａ，１０ｂそして堰板１２で形成された受空間へ溶融スラグ３０を流下供給するスラグ樋２０が配置されている。このスラグ樋２０は溶融炉の出湯口に接続されていて、ここから溶融スラグを受けている。なお、上記溶融スラグ３０は水冷ドラム１０ａ，１０ｂにより冷却されて水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着して移動するが、付着スラグには符号３１を、また、水冷ドラムから剥離した剥離スラグには符号３２をそれぞれ付し、溶融スラグ３０とは区別することとする。

水冷ドラム１０ａ，１０ｂの側方位置には、該水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着スラグ３１が水冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面から浮き上がることを抑制し、付着スラグ３１と水冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面との間に隙間が生じないようにするためのピンチロール１４ａ，１５ａ；１４ｂ，１５ｂが配設されている。これらのピンチロール１４ａ，１５ａ；１４ｂ，１５ｂは水冷ドラム１０ａ，１０ｂの回転軸１１ａ，１１ｂ方向に押圧されるように押圧シリンダを備えている。ピンチロールの取り付け位置は、水冷ドラムの最上部からスラグの離脱点Ｆまでの間に少なくとも１箇所設ける。本実施形態では、スラグの離脱点Ｆにピンチロール１４ａ，１４ｂが、そして冷却ドラムの最上位に寄った位置にピンチロール１５ａ，１５ｂが設けられている。押圧シリンダの押圧力を調節して、下限押圧力としては付着スラグ３１と水冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面との間に隙間が生じない程度に、上限押圧力としては水冷ドラムに付着したスラグの回転移動を妨げない程度に調整する。

本実施形態装置では、一方の水冷ドラム１０ａの側方位置に、該水冷ドラム１０ａに付着した付着スラグ３１の表面温度を測定するための温度センサ、例えば赤外線温度計１６が配設されている。

上記赤外線温度計１６は離脱点Ｆの付近におけるスラグの温度測定が可能な位置に配置されている。赤外線温度計１６で測定された温度の信号は制御装置１７へ送られ、この温度信号に基づいて、水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着したスラグ３１の温度が所定の範囲に収まるように、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの駆動部（図示せず）へ信号を送り、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの回転数を、あるいはスラグ樋２０からの溶融スラグ３０の流下量を、さらには配管１０ａ−１，１０ｂ−１からの冷却水の供給量を増減調節させるようになっている。

さらに、上記水冷ドラム１０ａ，１０ｂの下方には、離脱点Ｆで水冷ドラム１０ａ，１０ｂから剥離した剥離スラグ３２を横方向に搬出するためのスラグコンベア１８が配設されている。

上記のごとく構成された本実施形態装置では、溶融スラグを冷却固化する処理は次のように行われる。

溶融スラグ３０をスラグ樋２０から２基の水冷ドラム１０ａ，１０ｂの間の受空間へ供給し、水冷ドラム１０ａ，１０ｂを矢印Ａ方向に回転させると、その付近の溶融スラグ３０が水冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面で冷却されて水冷ドラムに付着する。付着したスラグは上昇し、次いで、外側へ移動して下降する。水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着した付着スラグ３１は赤外線温度計１６によってその表面温度が測定されており、この温度測定値に基づいて、付着スラグ３１の温度が可塑性を有する範囲に維持されるように、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの回転数制御、受空間への溶融スラグ３０供給量の制御、配管１０ａ−１，１０ｂ−１からの冷却水の供給の制御が行われて、付着スラグ３１の冷却量が調節される。このようにして、付着スラグ３１が可塑性を有する状態に保持されているので、付着スラグ３１が離脱点Ｆに達すると、付着スラグ３１は自重によって水冷ドラム１０ａ，１０ｂから剥離して剥離スラグ３２となって帯状に垂れ下がる。したがって、この装置におけるスラグの冷却は２基の水冷ドラム１０ａ，１０ｂの接点から離脱点Ｆまでの間で行われ、その外周面の１／２が冷却面として使用される。

水冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面で冷却されて該外周面に付着された付着スラグ３１はピンチロール１４ａ，１５ａ；１４ｂ，１５ｂにより上記外周面に対して押圧される。したがって、付着スラグ３１が上記ピンチロールの位置に達する前に上記外周面との間に空隙を形成していても、これらのピンチロールによって押圧されることにより、この空隙は消滅して、付着スラグ３１が上記外周面と密着して良好に冷却され固化して離脱点Ｆまで達することとなる。

上記水冷ドラム１０ａ，１０ｂ上の付着スラグ３１の温度制御においては、前述のように、その温度制御範囲はそのスラグの組成によってそれぞれ異なり、上限温度が１２００〜１３５０℃程度の範囲、下限温度が６００〜１０００℃程度の範囲に設定される。なお、本発明者らによる試験結果によれば、好ましい下限温度は８００〜１０００℃程度の範囲であった。

水冷ドラム１０ａ，１０ｂ上での付着スラグはあまり厚くならないので、水冷ドラムの外周面の表面温度が所定範囲の値になっていれば、付着スラグ３１は帯状の形状に保たれると共に可塑性を有する状態に保たれるし、剥離スラグ３２が千切れて落下することはない。円筒状回転体上の付着スラグの温度をそのスラグの溶流点未満でガラス転移点を超える範囲に保持されるように構成されているので、円筒状回転体に付着して冷却された付着スラグは極めて容易に剥離して排出される。

固化し剥離した剥離スラグ３２はスラグコンベア１８上に落下し、次の工程へ搬出される。スラグコンベア１８で搬出された剥離スラグ３２は、破砕工程へ送られて破砕され、次いで篩い分け工程へ送られて所定粒度に整粒され、粒状スラグとなる。

又、水冷ドラム１０ａ，１０ｂから剥離した帯状の剥離スラグ３２に、縦横に交差する多数の溝が形成されていれば、破砕後のスラグはその溝に沿って割れたものが多くなるので、後工程における整粒調整処理の負荷が軽減される。上記のような溝が形成されたスラグを得るためには、筋状の突起を有するピンチロールを水冷ドラム１０ａ，１０ｂの上部に近接させて設け、水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着したスラグ５１押圧すればよい。

廃棄物溶融炉からの溶融スラグを冷却固化して再利用を図る産業分野で利用可能である。

１０ａ，１０ｂ 円筒状回転体（水冷ドラム）
１０ａ−１，１０ｂ−１ 冷却する手段（配管）
１１ａ，１１ｂ 軸線（回転軸）
１４ａ，１５ａ；１４ｂ，１５ｂ ピンチロール
３０ 溶融スラグ

Claims (2)

1. 一対の回転自在な円筒状回転体が軸線を水平として互いの外周面同士で接触又は溶融スラグが流下しない程度の隙間に接近して配置され、該円筒状回転体が回転駆動を受けて両円筒状回転体が接触又は接近位置で上方に向く方向に回転し、該接触又は接近位置より上方で両円筒状回転体の外周面同士の間に溶融スラグの供給を受ける受空間を形成し、上記外周面を冷却する手段が両円筒状回転体のそれぞれの内部に設けられている溶融スラグの冷却固化装置において、
   円筒状回転体の外周面に付着したスラグを該外周面へ押圧する回転自在な二つのピンチロールが、各円筒状回転体に対して周方向で離れた位置に設けられ、各ピンチロールはその押圧力を付着スラグと上記外周面との間に隙間を生じさせないで所定の圧力に調整して押圧する機構を備え、冷却固化したスラグを破砕する突起が該ピンチロールの外周面に設けられていることを特徴とする溶融スラグの冷却固化装置。
2. 二つのピンチロールのうち、円筒状回転体の外周面上でのスラグの移動方向先方に位置するピンチロールが、スラグが円筒状回転体から離脱する離脱点の位置に設けられていることとする請求項１に記載の溶融スラグの冷却固化装置。

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