JP6088991B2 - 燃焼炉 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、放射性廃棄物を焼却する燃焼炉に関する。

燃焼炉の安全性を高めるために、これまで様々な強度向上の検討が成されている。

例えば燃焼炉を縦置円筒とし、炉缶体の最下部に設けられた金属フランジ上に、多数のくさび型の耐熱鋳鋼ブロックをフランジ内周より内側に張り出すように環状配置し、炉底開口部を形成したという燃焼炉がある。これによれば、炉低開口部に損傷が生じることがなくなる。

また、放射性廃棄物を取扱う燃焼炉の場合は、放射線環境下であることから、人の出入りができない部屋に燃焼炉を設置し、保守時の遠隔作業が要求される場合もある。

特許第３７５９４２０号公報 特開平９−２４３７９５号公報

しかし、燃焼のプロセス温度が高い場合、高温環境では材料の強度が低下するため、従来例のような強度向上案が有効利用できない課題が生じることが考えられる。

例えば、原子力施設内で発生した廃棄物のうち、アルミ合金やセルロース等を燃焼させる場合、プロセス温度は900℃程度以上となるが、ＪＳＭＥ設計規格で定められている材料適用温度の範囲外であるため、同規格に従った強度向上設計は実施することができない。

また、放射性廃棄物を取扱う燃焼炉の場合は、遠隔操作を簡易に実施できるような構造としなければならない。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、高温環境下でも強度向上案が有効利用できるよう、材料の強度が低下しない程度まで設計温度を低減することのできる燃焼炉を得ると同時に、遠隔保守作業を簡易に実施できる構造の燃焼炉を得ることを目的とする。

実施形態の燃焼炉は、床に固定され天井を開放できる構造とした外容器と、この外容器内に着脱自在に配設され耐火材を用いた燃焼炉本体と、この燃焼炉本体に設けられ放射性廃棄物をこの燃焼炉本体に導く供給ノズルと、前記燃焼炉本体に着脱自在に設けられ燃焼した放射性廃棄物を次工程に送り出すノズル体と、前記燃焼炉本体に挿脱自在に配設され放射性廃棄物を燃焼するバーナノズルとから構成され、前記燃焼炉本体は前記バーナノズルと前記ノズル体をこの燃焼炉本体及び前記外容器から抜き取ることによって上方に引き抜くことができることを特徴とする。

このように構成された燃焼炉によれば、燃焼炉本体を外容器から抜き取ることができ、燃焼炉本体のみを点検場所に移動させ、保守作業を容易に実施することができる。

本発明に係る燃焼炉の縦断面図。 燃焼炉の開放方法を示す縦断面図。 図１に示した燃焼炉の構造材要部を拡大して示す断面図。

以下、本発明に係る燃焼炉の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。

図１において、本発明に係る燃焼炉１２の外容器１は作業中は人の出入りができない部屋（以下、セルという）２０の床２１に固定され、セル２０内の壁２２付近に設置される。外容器１は炭素鋼またはステンレス鋼製で、天井部は天井板２にて、またセル壁２２と対向する側ではない側の胴部の下部には胴窓板３にて開放可能に構成されている。天井板２および胴窓板３は、図２に示されるのように固定用ボルト２３によって遠隔操作で取外し、着脱可能に構成されている。

外容器１の内部には縦置き円筒型の燃焼炉本体４が、外容器１の内面と距離を取った位置で設置されており、二重容器構造となっている。燃焼炉本体４は、外容器１内部において固定用ボルト２４によって遠隔操作で着脱自在に固定されている。

図３において燃焼炉本体４は、耐火材８とその保持を目的とした支持構造体９から構成される。耐火材８は、例えば、キャスタブルを使用する。キャスタブルとは、耐火骨材（焼結アルミナ、ジルコンおよび／またはジルコニア−ムライトなど）と水硬性セメント（アルミナセメント、ポルトランドセメント、軽焼マグネシア、水硬性アルミナなど）を混合した一体成形の耐火物製品である。支持構造体９は、燃焼炉本体４の外面に配設された板状等の金属枠１０と、金属枠１０に固定され、固定部から一定距離離れた箇所でＹ字型に枝分かれした棒状または板形状のアンカー１１から形成されている。耐火材８はアンカー１１によって保持され、耐火材８と支持構造体９は一体となっている。

また、燃焼炉本体４のセル壁ではない側の胴部に、ノズル体７が燃焼炉本体４と図２に示されるように固定用ボルト２４によって遠隔操作で取外し、着脱可能に設置される。燃焼炉本体４と同様、ノズル体７も、耐火材８とその保持を目的とした支持構造体９から構成される。ノズル体７からは燃焼が完了した廃ガス、固形分等の放射性廃棄物が次工程に送り出される。

燃焼炉本体４の天井部からは、外容器１を貫通し供給ノズル５が鉛直方向に挿入されており、燃焼対象のアルミ合金やセルロース等を燃焼させた場合に発生する放射性ガス、固体等の放射性廃棄物が、燃焼炉本体４内部に供給される。さらに燃焼炉本体４のセル壁側には、セル壁２２および外容器１を貫通しバーナノズル６が水平方向から燃焼炉本体４の胴部に挿入されており、ガス点火用の熱源として火炎を燃焼炉本体４の内部に生じさせるようになっている。

本実施の形態によれば、燃焼炉本体４を構成する耐火材８により、燃焼炉本体２の外表面温度を、材料の強度が低下しない程度に低減することができる。例えば、ＪＳＭＥ既定範囲内の材料適用温度となり、同規格に従った強度向上設計を実施することができる。

また、上記構成によれば、図２に示すとおり、胴窓板３を開放し、ノズル体７を燃焼炉本体４及び外容器１から抜き取り、同じくバーナノズル６を燃焼炉本体４及び外容器１から抜き取り、さらに、天井板２を開放して、燃焼炉本体４を外容器１から抜き取ることができ、燃焼炉本体４のみを点検場所に移動させ、保守作業を実施することができる。

また、燃焼炉本体４と外容器１の間には隙間があるため、それぞれの熱膨張変位量の相違による、燃焼炉本体４または外容器１の損傷を防ぐことができる。

また、燃焼炉本体４を耐火材８と支持構造体９からなる構成とすることで、燃焼炉本体をユニットとして一括で取扱うことができ、燃焼炉本体４の遠隔での吊上げ移動等が容易に実施できる。

また、燃焼炉本体４を縦置き円筒型とすることで、耐火材８のうち燃焼炉本体４の天井部に設置される面積比率を減少させることができ、さらに耐火材８にキャスタブルを適用することで、耐火材８の落下リスクを低減することができる。

また、供給ノズル５を燃焼炉本体４の天井部から、外容器１を貫通して鉛直方向に引き抜き可能に挿入設置することで、供給ノズル５の保守作業の際、クレーン作業等、鉛直方向の作業動線にて供給ノズル５の着脱等が実施できる。

また、外容器１をセル壁付近に設置し、セル壁２２および外容器１を貫通してバーナノズル６を燃焼炉本体４の胴部に水平方向に設置することで、セル壁外からのバーナノズル６へのアクセスが可能となる。

外容器１と燃焼炉本体４との二重容器構造とすることで、耐火材により燃焼炉本体４の外表面温度を材料の強度が低下しない程度に低減し、外容器１では強度向上設計を幅広く適用することができる。

また、燃焼炉本体４を外容器１から取外すことができ、燃焼炉本体４のみを点検場所等に移動させ取り扱うことができることから、燃焼炉本体４の保守が容易となると同時に、外容器１はセル内に固定したままとすることができ、基礎ボルトのトルク管理等の工事作業・工程負荷を低減することができる。よって、遠隔操作での保守作業を容易にする効果が得られる。

１…外容器、
２…天井板、
３…胴窓板、
４…燃焼炉本体、
５…廃ガス供給ノズル、
６…バーナノズル、
７…ノズル体、
８…耐火材、
９…支持構造体、
１０…金属枠、
１１…アンカー、
１２…燃焼炉、
２０…部屋（セル）、
２１…床、２２…壁、
２３，２４…固定用ボルト。

Claims (5)

1. 床に固定され天井を開放できる構造とした外容器と、この外容器内に着脱自在に配設され耐火材を用いた燃焼炉本体と、この燃焼炉本体に設けられ放射性廃棄物をこの燃焼炉本体に導く供給ノズルと、前記燃焼炉本体に着脱自在に設けられ燃焼した放射性廃棄物を次工程に送り出すノズル体と、前記燃焼炉本体に挿脱自在に配設され放射性廃棄物を燃焼するバーナノズルとから構成され、前記燃焼炉本体は前記バーナノズルと前記ノズル体をこの燃焼炉本体及び前記外容器から抜き取ることによって上方に引き抜くことができることを特徴とする燃焼炉。
2. 前記燃焼炉本体およびノズル体の耐火材を、外面に配設された金属枠と、金属枠に固定したアンカーからなる支持構造体によって固定したことを特徴とする請求項１記載の燃焼炉。
3. 前記燃焼炉本体を、縦置き円筒型とし、耐火材に、耐火骨材と水硬性セメントを混合した一体成形の耐火物を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の燃焼炉。
4. 前記バーナノズルは燃焼炉が設置される部屋の壁に対向する位置に配設したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の燃焼炉。
5. 前記供給ノズルは、燃焼炉本体の上部に鉛直方向に引き抜き可能に設置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の燃焼炉。

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