JP5257922B2

JP5257922B2 - 爆薬スラリーの燃焼装置

Info

Publication number: JP5257922B2
Application number: JP2007339894A
Authority: JP
Inventors: 裕中森; 潤古川; 美也子秋吉; 猛裕松永; 賢岡田
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: JP2009162399A

Description

この発明は、砲弾の炸薬や花火などの火薬、火薬類含有廃液等の発火・爆発性の物質のスラリーを廃棄する際に、安全に効率よく、しかも環境等への影響を極力排除して廃棄処理を行える爆薬スラリーの燃焼装置に関する。

砲弾用の炸薬等の軍需用火薬は備蓄されているものであるが、使用されずに一定期間が経過した場合には性能等の劣化を考慮し、または装備類の更新等により新しいものと入れ替える必要があり、備蓄された炸薬等は廃棄されることになる。このとき、これら発火性や爆発性を有する廃棄火薬は、従前では海水中に投棄したり、野焼きされたりして処分されている。

ところで、平成19年4月１日より海洋汚染及び海上災害の防止に関する法律、いわゆる海洋汚染防止法の施行により海洋投棄が禁止されることとなり、発火・爆発性廃棄物の処理を陸上において処理する必要が生じる。他方、野焼きして処分する場合には、環境破壊のおそれがあり、事故の発生するおそれもあることから、大量の廃棄物を処理することは不都合であり、従来海洋投棄されている量に相当する量の廃棄物を野焼き処理することはできない。

また、平成17年1月１日に施行された自動車リサイクル法では、自動車メーカーに、使用済み自動車から発生するフロン類、エアバッグ類、シュレッダーダストの３品目を引き取って適正にリサイクルすることが要求されている。今後、エアバッグ用の点火薬やシートベルトを緊縮させるための点火薬やガス発生剤を含むガス発生器が取り付けられたシートベルトプリテンショナーを備えた自動車の廃棄処分台数が増加すると予想され、このような自動車用部品の処理量は、今後ますます増大する傾向となる。このため、安全に効率的に処分する廃棄物処理装置の開発が要望されている。

この種の廃棄物処理装置として、シートベルトプリテンショナーの廃棄処理法が特許文献１に開示されている。なお、このシートベルトプリテンショナーの廃棄処理法は、火薬成分を含むシートベルトプリテンショナー及び付属品を、前記火薬成分の発火点以上の温度で加熱処理するようにしたものである。すなわち、シートベルトプリテンショナー等をハイカロリーバーナーとロウカロリーバーナーを設置する加熱作動塔に連続投入し、点火薬やガス発生剤の発火点以上の温度で自然燃焼させるようにした焼却設備である。

また、軍需用の爆薬等を処理する場合には、制御爆発による場合やロータリキルン等の焼却設備が用いられる場合がある。制御爆発は、処理すべき爆薬等を制御下において他の爆薬により爆発する方法であり、不発弾等のように迅速な処理が要求される場合に利用される。また、軍需用の爆薬のように一定量が貯蔵されている場合には、焼却設備が利用される。

また、特許文献２には、火薬を安全に、低公害で、処理能力を向上させて燃焼処理するために、粉体状の火薬を水及び不活性な粉体と混合して希釈したスラリー状の火薬を、スラリーホッパーからスラリー供給機で流動層燃焼炉に供給することにより、火薬を流動層内で燃焼処理する火薬の燃焼処理方法及び装置が開示されている。

特開２００４−２６８００２特開２０００−２６６３３１

現在海洋投棄されている、不良弾や不要弾、不発弾は年間約650トンあり（平成14年度）、これらを処理するのに、バッチ処理によって処理する制御爆発は不向きである。そのため、特許文献２に開示された燃焼処理装置のように連続的に処理することが望まれる。

しかし、特許文献２に開示された燃焼処理装置は、砂等の不活性な粉体を混合して希釈した火薬スラリーを流動層燃焼炉に供給するため、プッシャーやスクリューフィーダー等のスラリー供給機が用いられる。このスラリー供給機では、プッシャプレートやスクリュー羽根でスラリーを押動して給送することによるため、スラリーに混合された砂等によりこれら機械部品の磨耗が著しくなるおそれがあり、補修等を頻繁に行う必要が生じるおそれがある。しかも、例えば砲弾から爆薬を除去する場合には砲弾を切断する必要があるが、この切断には水ジェットが用いられる。この水ジェットには切断を促進させるための研磨剤（主成分：ガーネット、平均粒径５０μｍ〜１００μｍ）が含まれており、この研磨剤の微粒子によってもプッシャープレートやスクリュー羽根の磨耗を進行させる。

また、高温の流動床にスクリューフィーダーを開口して直接爆薬スラリーを含有する砂を連続供給する場合には、スクリューフィーダーの出口部分の開口面積がスクリュー羽根の外径以上の大きさを必要とするため、開口面積が大きいことにより流動床からの伝熱量が大きくなり、スクリュー羽根の回転により連続的に給送され流動床内部に排出される爆薬スラリーを含有する砂が持ち去る熱量に比べて過大となる。このため、スクリューフィーダーの出口部分の爆薬スラリーを含有する砂の温度は極めて高くなり、流動床の運転温度を４００〜６００℃に設定する場合には、スクリューフィーダー内部を給送される爆薬スラリーを含有する砂の温度が水の沸点（１００℃）を超え、さらには爆薬類の沸点ないし分解温度（３００〜３５０℃程度）を超える可能性がある。特に、スクリューフィーダーの駆動装置等機械要素の故障等により爆薬スラリーを含有する砂の供給量が設定値よりも減少したり、最悪の場合、スクリュー羽根に爆薬スラリーに混入した金属片等の異物あるいは砂の凝集物等が噛み込みスクリューフィーダーの駆動装置がトリップすればスクリューフィーダーの出口部分の爆薬スラリーの急激な温度上昇が発生する。

また、予め爆薬スラリーを流動媒体の砂に均一に混同するための混合装置の設置が必要となるが、前処理工程の水ジェット洗浄工程からの爆薬スラリーの排出は不規則であり、爆薬スラリー濃度も変動が大きいことから、連続的に流動媒体砂との均一な混合物を生成し流動床に供給することは困難である。回分操作による攪拌混合装置に流動媒体砂を装填し、半連続的に爆薬スラリーを供給して攪拌混合すれば、流動媒体砂との均一な混合物を生成することは可能であるが、大容量の攪拌混合装置の設置が必要となり、爆薬スラリーを均一化するための攪拌装置を設置した大型貯留槽に貯留する場合に比べ、大容量化、攪拌所要動力の増加、均一性の確保の困難性等の問題点がある。

そこで、この発明は、水に爆薬が含有された爆薬スラリーを流動床燃焼炉に供給する場合に、供給装置の機械要素の磨耗を減じると共に、安全に爆薬の廃棄処理を行うことができる爆薬スラリーの燃焼装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置は、発火性あるいは爆発性を有する廃火薬等およびもしくは、化学系廃液の被処理物を含む爆薬スラリーを供給して、被処理物を燃焼させて処理する爆薬スラリーの燃焼装置において、前記爆薬スラリーを貯留する貯留槽と、爆薬スラリーを供給して燃焼させる流動床燃焼炉と、前記貯留槽に貯留している爆薬スラリーを前記流動床燃焼炉に移送する移送ポンプとからなり、前記流動床燃焼炉を竪型円筒形状の容器として、該容器の底部であって該容器の中心からの放射線と同心円との交点位置に、流動化空気の吹出口と燃料ガスの吹出口とを交互に配設させると共に、前記燃料ガスと流動化空気の吹出口を上方を指向させ、これら吹出口に対向させて設けた逆風吹出口から流動化空気を供給し、前記流動床燃焼炉の流動床に前記爆薬スラリーを供給すると共に、流動化空気と燃料ガスとを供給し、これら燃料ガスと流動化空気とが混合した燃焼ガスを燃焼させることを特徴としている。

すなわち、爆薬スラリーに砂等の不活性な粒体を混合させることなく、爆薬スラリーの状態で流動床燃焼炉に供給するようにしたものである。例えば、旧日本軍が中国に遺棄した大量の砲弾の処理を行う場合には、砲弾から水ジェット洗浄やスチーム洗浄工程により砲弾内の炸薬を回収するが、このときTNT火薬等の爆薬は水に混入したスラリーとなって回収される。この爆薬スラリーを流動床燃焼炉に供給するようにしたものである。爆薬スラリーは貯留槽に貯留され、移送ポンプにより流動床燃焼炉に移送される。貯留槽では、爆薬が沈殿しては不都合であるから攪拌装置等により常時攪拌することが好ましい。また、移送ポンプは、ケーシング側で最も周速が最大となって爆薬が摩擦衝撃を受けるおそれがある遠心ポンプは不都合であり、しかも遠心ポンプではキャビテーションが発生するおそれがある。このため、移送ポンプには、樹脂製のギヤやロータを備えた容積式ポンプやチューブポンプを用いることが好ましく、特に、チューブポンプが適している。流動床には、珪砂等の高温雰囲気中で適宜な耐摩耗性を有し、真比重が１〜３g／cm3である耐熱及び耐薬品性の不活性粒子で、平均粒径が３００〜５００μｍの範囲の流動媒体が充填されることが好ましい。また、燃料ガスには、プロパンガス等が用いられる。この燃料ガスと流動化空気と混合して、混合気である燃焼ガスの適切な燃焼範囲の混合組成とする。移送ポンプにより移送される爆薬スラリーは流動床燃焼炉に供給されると、流動床を形成する砂等の流動媒体と混合されて乾燥され、爆薬が燃焼処理される。
また、流動化空気と燃料ガスとが混合した燃焼ガスの組成は、適切な燃焼範囲にある必要があり、このためにそれぞれの吹出口を交互に配した構造としたものである。流動床燃焼炉を竪型円筒形状の容器とする場合には、底部の円形内にこれら流動化空気と燃料ガスのそれぞれ吹出口が均等に配されるようにして、円滑な混合を行えるようにしたものである。
また、流動化空気と燃料ガスとの混合を促進するために、流動化空気と燃料ガスの吹出口に対向して流動化空気の逆風吹出口を配したものである。

また、請求項２の発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置は、前記燃料ガスと流動化空気とが混合した燃焼ガスを燃焼させる着火手段を、スラッキング流動状態の想定される流動床界面の最高位よりも上部に配したことを特徴としている。

燃焼ガスの着火手段を流動床の上方に配した構造としたものである。流動床燃焼炉の起動後には、流動床内に形成される燃料ガスと流動化空気とが混合した燃焼ガスの気泡の自然発火温度まで昇温させるための予熱を付与する必要があり、この混合気の気泡に着火できる位置として、スラッキング流動状態の流動床界面の最高位よりも上部に、パイロットバーナー等の着火手段を配する。また、偶然的な事象により流動床内の火炎が失火した場合に、流動床粒子の影響が少ない流動床の上方の空間で混合気に再着火するようにしたものである。

また、請求項３の発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置は、前記爆薬スラリーは、静止状態にある流動床界面部より上部に供給することを特徴としている。

流動床燃焼炉においては、立ち上げ後の予熱段階では流動床界面において燃焼ガスの燃焼火炎が形成され流動床上部温度が６００〜８００℃に達した後、徐々に流動床内部に伝熱され、流動床中間部と流動床下部の温度が上昇して４００〜６００℃に達して流動床内のほぼ上部と中間部、下部の温度差が小さくなって均一で安定した高温流動床が形成されるに至る。他方、流動床底部には、常温の流動化空気と燃料ガスが連続的に供給されて熱量が奪われるうえ、流動化空気と燃料ガスとの混合気の燃焼火炎は流動床界面から形成され、流動床の流動媒体の循環伝熱により流動床底部に伝熱される。したがって、爆薬スラリーの供給位置は、流動床上部とすることが好ましい。また、より適切な位置としては、流動化空気停止時の静止状態にある流動床界面より上部であり、流動化空気量をスラッキング流動状態の適切な範囲に設定した場合には、流動床の全体的な層膨張が静止状態の流動床の高さから１.２〜１.５倍の層高となるため、爆薬スラリーの供給位置は、静止状態における流動床層高の１.２〜１.４倍の高さ位置とすることが好ましい。

また、請求項４の発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置は、前記爆薬スラリーを貯留槽から流動床燃焼炉に供給する供給路に、流動床燃焼炉に向けて移送媒体を噴射する媒体噴射手段を設け、供給路に停滞する爆薬スラリーを該移送媒体に伴わせて流動床燃焼炉に移送することを特徴としている。

貯留槽から移送ポンプにより爆薬スラリーを流動床燃焼炉に供給する場合、流動床燃焼炉の炉壁胴部に開口する爆薬スラリーの移送ラインの口径は小さくすることができるが、高温の流動床粒子に接する炉壁胴部に設けられるノズル先端部の管壁温度は流動床の運転温度とほぼ同一温度まで上昇する可能性があり、爆薬スラリーの供給量が低下する場合にはノズル先端開口部付近において爆薬スラリーの水分が蒸発して爆薬スラリーの部分的な濃縮が進行する爆薬の析出と、場合によっては配管が閉塞してしまうおそれがある。このため、スラリーの移送ラインを構成する配管に移送媒体を噴射させて、配管内の爆薬スラリーを前記ノズルから確実に流動床燃焼炉内に供給するようにしたものである。

この発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置によれば、例えば、砲弾から水ジェット洗浄により炸薬を除去する場合に発生する爆薬スラリーを流動床燃焼炉に供給することによるため、砂等の不活性粒体を含有することがなく、スクリューフィーダーなどの給送装置によらずに、爆薬スラリーの移送にポンプを用いることができる。このため、機械部品の磨耗等を極力防止することができる。しかも、移送ポンプによるから、爆薬スラリーを定量的に流動床燃焼炉に供給して安定して運転でき、爆薬スラリーの安定した燃焼処理を行うことができる。

また、移送ポンプにより爆薬スラリーを移送することによるから、スクリューフィーダー等の給送装置に比べて、駆動用消費電力が小さく、保守作業等も簡便化することができる。

また、請求項４の発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置によれば、流動床燃焼炉に供給する移送ラインのノズル部付近で爆薬スラリーの乾燥や移送管の閉塞を防止することができる。

図１に、この発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置の概略の構成を示している。この燃焼装置は、流動床燃焼炉１に廃棄処理すべき発火性・爆発性物質である爆薬をスラリー状として供給して、この爆薬スラリーを燃焼処理する。爆薬スラリーは、例えば砲弾内の廃棄爆薬を水ジェット等により除去する場合に、その回収された処理水として発生し、この爆薬スラリーは貯留槽２に貯留される。貯留槽２には移送ポンプ３の吸込口が接続されており、吐出口が前記流動床燃焼炉１の炉壁に設けられた供給部1aに接続されている。貯留槽２には、図８に示すように、攪拌装置25が備えられており、貯留槽２内で爆薬スラリー中の爆薬が沈殿してしまうことを防止している。なお、攪拌装置の不測の停止により爆薬が沈殿した場合、沈殿した爆薬の堆積位置や貯留槽２の形状等によっては、攪拌装置を再起動させた場合でも爆薬を掻き揚げることができない場合が生じるおそれがあるため、予備の電源等を備えたり電源系統を二重化したりして、攪拌装置の連続運転を行えるようにして不測の停止が生じることがないようにすることが好ましい。また、前記移送ポンプ３としてはギヤポンプ等の容積式ポンプが好ましく、その場合一方または双方のギヤやローター等の回転子を合成樹脂製とすることが好ましく、あるいはチューブポンプとすることが好ましい。なお、爆薬スラリーの処理水中には研磨剤が含まれているから、移送ポンプ３の構成部品や該移送ポンプ３に接続されて移送ラインを形成する配管には、耐摩耗性や耐薬品性等を備えているものであることが好ましい。

前記流動床燃焼炉１は、竪型円筒形の容器の底部に不活性物質の粒子が充填されて、流動床４が形成されている。流動床４は、珪砂等のように、高温操作下で十分な耐磨耗強度を有し、真比重が１〜３g／cm³である耐熱性及び耐薬品性の不活性粒子で、平均粒径が３００〜５００μｍの範囲の流動媒体により形成されている。流動床燃焼炉１の底部外側には、該流動床燃焼炉１とほぼ等しい内外径の風箱部５が接続されており、該風箱部５と流動床燃焼炉１とは、流動床燃焼炉１の底部に連通されている。風箱部５には、コンプレッサ６から流動化空気が空気管路6aを介して、またガス供給源７から燃料ガスとしてのプロパンガスがガス管路7aを介して、それぞれ供給されている。なお、空気管路6a及びガス管路7aには流量制御器6cが設けられて、風箱部５への流動化空気及びプロパンガスの安定供給が図られている。

前記コンプレッサ６からの圧縮空気は燃焼空気管路6bを介して、ガス供給源７からのプロパンガスは着火ガス管路7bを介して、それぞれ流動床燃焼炉１の炉壁に設けられた着火手段としてのパイロットバーナー８に供給されている。

また、これとは別に、流動床燃焼炉の上部の内径及び高さを拡大して、炉壁に助燃用バーナーを設置して、二次燃焼用装置を設置すれば、流動化空気を調整し、適正な二次空気の供給と共に、流動床で生成するガスの温度と滞留時間を適性に維持することが可能となり、生成ガスの燃焼改善効果を期待できる。

図２は、前記風箱部５へ供給される流動化空気とプロパンガスの供給系を示す図である。流動化空気は、図２及び図４に示すように、風箱部５の下方に配されたディストリビュータ９に供給され、該ディストリビュータ９から空気導入管9aを介して風箱部５に導入される。この空気導入管9aの先端部には吹出口としてノズル9bが取り付けられており、このノズル9bは、図２及び図３に示すように、先端が偏平された形状に形成されたスリット状の開口とされている。他方、プロパンガスは、図２及び図７に示すように、前記ガス管路7aがプロパンガスディストリビュータ22に接続され、このプロパンガスディストリビュータ22からガス導入管10を介して風箱部５に導入される。このガス導入管10の先端部には吹出口としてノズル10aが取り付けられており、このノズル10aも、図２及び図３に示すように、前記ノズル9bと同様に、先端が偏平された形状に形成されたスリット状の開口とされている。また、これらノズル9b、10aの先端の開口に臨んで逆風管11が設けられており、この逆風管11の管壁であって、ノズル9b、10aに臨んだ位置には開口により逆風吹出口が形成されている。そして、この逆風管11に前記空気管路6aを連通させて、逆風管11の逆風吹出口から圧縮空気が噴射されるようにしてある。

図６は前記ノズル9b、10aを接続させる空気導入管9aとガス導入管10との位置を示す図で、図２におけるＢ−Ｂ線に沿った矢視図で、これら導入管9a、10は風箱部５の形状に応じた環状のブラケット12に取り付けられている。図６は導入管9a、10のノズル9b、10aとの接続部12a、12gの位置を示しており、これらの接続部12a、12gは放射線と同心円との交点に配されていると共に、交互に配置されるようにしてある。図６に示すように、空気導入管9aのノズル9b用の接続部12aが12個、プロパンガスのノズル10a用の接続部12gが20個、それぞれ設けられている。なお、同図上では接続部12aには、×マークを付記して示してある。そして、前記逆風管11は、図２におけるＡ−Ａ線に沿った矢視図である図５に示すように、前記接続部12aが配された放射線に沿って伸張させてある。

そして、前記移送ポンプ３の吐出口にはスラリー配管2aが接続されており、このスラリー配管2aは、流動床燃焼炉１の前記流動床４の上方の炉壁胴部に設けられた前記供給部1aに接続されて、流動床４の上方に爆薬スラリーを供給するようにしてある。この供給部1aの位置は、後述するように、流動化空気を供給することにより前記流動床４がスラッキングするが、このスラッキング流動状態にある流動床４の層高の付近に配することが望ましい。流動床４が安定したスラッキング流動状態にある場合の層高は、静止状態にある場合の層高の１.２〜１.５倍となることから、前記供給部1aの位置は静止状態にある流動床４の層高の１.２〜１.４倍の高さ位置に配設することが好ましい。

図８は爆薬スラリーの移送ラインの配管系を説明する図であり、貯留槽２から前記移送ポンプ３を介して流動床燃焼炉１へ爆薬スラリーを移送する移送ラインのスラリー配管2aに制御弁13が設けられている。また、移送ポンプ３の吐出側では、スラリー配管2aが分岐されて制御弁14を介して貯留槽２に返戻される循環径路が形成されている。スラリー配管2aの垂直方向の配管部分21aと水平方向の配管部分21bとの方向転換部では、水平方向の配管部分21bを方向転換部よりも爆薬スラリーの流れ方向と反対の方向に延長して、媒体供給管21cが設けられている。この媒体供給管21cには調節弁15を介して図示しない媒体噴射手段が接続されており、この媒体噴射手段から移送媒体を、水平方向の配管部分21bにおける爆薬スラリーの流れ方向に噴射するようにしてある。なお、この移送媒体としては、加熱水蒸気や加湿空気等、爆薬スラリーに支障を生じさせないものが用いられている。

以上により構成されたこの発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置の作用を、以下に説明する。

砲弾等から除去された爆薬は除去の際に使われた処理水と共に、爆薬スラリーの状態で前記貯留槽２に貯留される。貯留槽２内では攪拌装置25により攪拌されて、不用意に爆薬が沈殿することが防止されている。

前記ガス供給源７からプロパンガスが、前記コンプレッサ６からは圧縮空気が、それぞれ流動床燃焼炉１に供給される。これら圧縮空気である流動化空気とプロパンガスは前記ノズル9b、10aから流動床４の下方から上方に向けて吹き出される。また、前記逆風管11の開口からも流動化空気が吹き出されて、これら流動化空気とプロパンガスとが混合されて燃焼ガスが生成される。このとき、流動化空気とプロパンガスとの混合割合が適切な燃焼範囲となるようにそれぞれの流量が調整される。これら燃焼ガスが流動床４に供給されることにより、該流動床４は流動化が開始される。流動床４の流動化により、供給された燃焼ガスはさらにプロパンガスと流動化空気との混合が促進されながら、流動床４内を上昇する。流動床４の上方にはプロパンガスと燃焼用空気とが供給されたパイロットバーナー８が配されて、燃焼ガスに着火される。これにより、流動床４の上部で燃焼ガスの燃焼が開始される。流動化により流動床４を形成している砂等の流動媒体が攪拌されるから、上部の昇温された流動媒体が徐々に流動床４の下部に移動する。このため、流動床４の全体が徐々に昇温すると共に、燃焼ガスの燃焼領域が流動床４の下部に拡大することになる。

流動床４が適宜な温度まで上昇した状態で、前記貯留槽２から爆薬スラリーを流動床燃焼炉１内に供給する。すなわち、前記移送ポンプ３を駆動させると、貯留槽２内の爆薬スラリーがスラリー配管2a内を流れて流動床燃焼炉１の炉壁から供給されることになる。この爆薬スラリーがスラリー配管2aの前記水平方向の配管部分21bを通過する際には、該配管部分21bに噴射されている加熱蒸気等の移送媒体の移動に伴われて流通する。このため、爆薬スラリーがこの配管部分21bに滞留することが防止される。また、この移送媒体が配管部分21bに連続している、爆薬スラリーの炉壁に形成された供給部1aに至ることにより、該供給部1aの近傍の温度が流動床４の内部温度よりも低い温度に保たれるから、配管部分21bを流通している爆薬スラリーへの引火が防止される。なお、この水平方向の配管部分21bは下流側が上流側よりも低位となるように傾斜させることにより、爆薬スラリーの滞留をより防止することができるので、好ましい。

流動床燃焼炉１に供給された爆薬スラリーは、流動化している流動床４により該流動床４に分散混合され、流動床４の温度により水分が蒸発すると共に熱分解ガス化して発火して燃焼処理されることになる。

次に、流動床４における温度の挙動を確認したので、その結果を図10〜図11に示す。温度の測定位置は、図９に示すように、流動床燃焼炉１における流動床４が、静止状態の位置Ｓ₀の下部(T-6)と、流動床４が流動化して静止状態に対して１.２倍程度膨張した位置Ｓ_１の下部となる中間部(T-7)、同じく１.５倍程度膨張した位置Ｓ₂の下部となる上部(T-8)、流動床４の底部(TR-X)について行った。図10は、流動床４の底部に爆薬スラリーの供給口を設けて供給した場合である。この場合には、供給口における温度の上下変動の振幅と周期が極めて大きい変動を示した。この不規則的に急激な温度降下を防止する対策として、爆薬スラリーの供給部1aの位置を流動床４の上部に変更した燃焼試験を行い、その結果を図11に示す。同図に示すように、流動床４の底部(TR-X)における温度変動は観測されず、流動床４の下部の温度（T-6）とほぼ同一の温度挙動を示し、流動床４の流動化が安定すると共に良好な状態に維持され、流動床４の全域にわたり均一な温度分布が確保されてることが確認された。このため、爆薬スラリーの供給口を、流動床４の上部に配置することが好ましい。

上述した供給部1aから爆薬スラリーを供給した場合の燃焼試験によると、流動床燃焼炉１の運転立ち上げ後の予熱段階では、流動床界面においてパイロットバーナー８による助燃用の燃料ガスの燃焼火炎が形成され流動床４の上部温度が、６００〜８００℃に上昇し、徐々に流動床４の内部に伝熱され、中間部、下部の温度が上昇し、４００〜６００℃に達して流動床４の上部と中間部、下部との温度差がなくなり均一な高温流動床が形成されるに至る。他方、流動床４の下部には、流動化空気と燃料ガスとが連続的に供給されて熱量が奪われ、しかも燃料ガスと流動化空気の混合気の燃焼火炎は流動床界面から形成され、流動床４を膨らませながら上昇する混合気の気泡内の燃焼火炎からの伝熱及び流動床４の上部の流動媒体の循環移動による伝熱により流動床４の温度が上昇することによるため、流動床４の下部においては温度の上昇が遅延する。したがって、爆薬スラリーの供給部1aの位置は、流動床４の上部の炉壁胴部に設けることが好ましく、さらに、静止状態の流動床４の界面部よりも上部であり、スラッキング状態が適切な層高にある場合には、静止状態の層高よりも１.２〜１.５倍となった状態で流動床４の界面が安定して形成されることから、静止状態の流動床４の層高の１.２〜１.４倍程度の位置とすることがより好ましい。

この発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置によれば、水ジェット処理して爆薬を除去した際の処理水である爆薬スラリーを流動床燃焼炉に供給して燃焼処理させることが可能となるため、長期間にわたって地中に埋設されて老朽化し、変質・変成等により爆薬類の物性が多様と考えられる遺棄砲弾の廃棄処理に適したものである。

この発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置の構成を説明する図である。この発明に係る爆薬スラリーの燃焼装置に用いられる流動床燃焼炉の流動化空気と燃料ガスの供給部の構造を示す図である。前記供給部に用いられるノズルの形状を説明する図である。図２に示す供給部におけるＤ−Ｄ線に沿った矢視図である。図２に示す供給部におけるＡ−Ａ線に沿った矢視図である。図２に示す供給部におけるＢ−Ｂ線に沿った矢視図である。図２に示す供給部におけるＣ−Ｃ線に沿った矢視図である。爆薬スラリーの移送ラインの配管系を説明する図である。流動床燃焼炉の流動床の内部温度の計測位置を説明する図である。流動床燃焼炉における温度挙動を示す図で、爆薬スラリーを流動床の下部に供給する場合を示している。流動床燃焼炉における温度挙動を示す図で、爆薬スラリーを流動床の上部に供給する場合を示している。

符号の説明

１流動床燃焼炉
1a 供給部
２貯留槽
2a スラリー配管
３移送ポンプ
４流動床
５風箱部
６コンプレッサ
6a 空気管路
6b 燃焼空気管路
6c 流量制御器
７ガス供給源
7a ガス管路
7b 着火ガス管路
８パイロットバーナー（着火手段）
９ディストリビュータ
9a 空気導入管
9b ノズル（吹出口）
10 ガス導入管
10a ノズル（吹出口）
11 逆風管
12 ブラケット
12a 接続部
21a 垂直方向の配管部分
21b 水平方向の配管部分
22 プロパンガスディストリビュータ
25 攪拌装置

Claims

発火性あるいは爆発性を有する廃火薬等およびもしくは、化学系廃液の被処理物を含む爆薬スラリーを供給して、被処理物を燃焼させて処理する爆薬スラリーの燃焼装置において、
前記爆薬スラリーを貯留する貯留槽と、
爆薬スラリーを供給して燃焼させる流動床燃焼炉と、
前記貯留槽に貯留している爆薬スラリーを前記流動床燃焼炉に移送する移送ポンプとからなり、
前記流動床燃焼炉を竪型円筒形状の容器として、該容器の底部であって該容器の中心からの放射線と同心円との交点位置に、流動化空気の吹出口と燃料ガスの吹出口とを交互に配設させると共に、前記燃料ガスと流動化空気の吹出口を上方を指向させ、これら吹出口に対向させて設けた逆風吹出口から流動化空気を供給し、
前記流動床燃焼炉の流動床に前記爆薬スラリーを供給すると共に、流動化空気と燃料ガスとを供給し、これら燃料ガスと流動化空気とが混合した燃焼ガスを燃焼させることを特徴とする爆薬スラリーの燃焼装置。
前記燃料ガスと流動化空気とが混合した燃焼ガスを燃焼させる着火手段を、スラッキング流動状態の想定される流動床界面の最高位よりも上部に配したことを特徴とする請求項１に記載の爆薬スラリーの燃焼装置。
前記爆薬スラリーは、静止状態にある流動床界面部より上部に供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の爆薬スラリーの燃焼装置。
前記爆薬スラリーを貯留槽から流動床燃焼炉に供給する供給路に、流動床燃焼炉に向けて移送媒体を噴射する媒体噴射手段を設け、供給路に停滞する爆薬スラリーを該移送媒体に伴わせて流動床燃焼炉に移送することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の爆薬スラリーの燃焼装置。