JPH09166314A

JPH09166314A - 溶融スラグ水砕装置

Info

Publication number: JPH09166314A
Application number: JP32701995A
Authority: JP
Inventors: Norio Tezuka; 則雄手塚; Naoki Hatta; 直樹八田; Yoichi Takahashi; 洋一高橋; Takeshi Miyaji; 健宮地
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】スラグ排出口の溶融スラグの冷却、固化を容
易、簡単に防止すると共に、スラグ排出口の閉塞を防止
する。【解決手段】溶融スラグｆを排出する溶融炉１５のス
ラグ排出口１７を流下してきた溶融スラグｆを水砕する
溶融スラグ水砕装置１の水面４に浮体２を密に設ける。
この浮体２は、金属又はセラミックの材料で形成され、
水面４で回動しやすい外面形状が球形、長球形、卵形又
は円柱形等の形状に形成される。更に、この溶融スラグ
水砕装置１を都市ごみ等の廃棄物を熱分解し、この熱分
解物を燃焼溶融し、最終的に排ガスと溶融スラグｆにし
て排出する廃棄物処理装置に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は都市ごみや産業廃棄
物等の廃棄物或いは固体燃料等を燃焼させて生じる燃焼
灰を溶融して溶融スラグにする溶融炉の下部近傍に設け
られ、この溶融スラグを水砕する溶融スラグ水砕装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、都市ごみ等の一般廃棄物や廃プラ
スチック又は産業廃棄物等の廃棄物或いは固体燃料等を
燃焼させ、その後燃焼灰を溶融して溶融スラグとし、こ
の溶融スラグを溶融炉のスラグ排出口の近傍に設けた水
槽に落下させて水砕する溶融スラグ水砕装置が知られて
いる。しかし、この溶融スラグ水砕装置は、連続的又は
断続的に落下する溶融スラグ、特にその量が少ない時に
スラグ自体の熱容量が小さいため落下初期に冷却、固化
し、これが時間の経過と共に、例えばくもの巣状に成長
しスラグ排出口を閉塞すると云う問題があった。

【０００３】このため例えば、重油、灯油、プロパン等
のバーナ或いは電気ヒータ等によりスラグ排出口の溶融
スラグを加熱する装置（特開平２−１７２５８２号公
報、実開昭６１−４８２１０号のマイクロフィルム等）
や燃焼排ガスを溶融スラグ流下部にバイパスさせる装置
（特公昭５９−２４３２４号公報、特開平５−１８５０
５８号公報等）等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記重
油、灯油、プロパン等のバーナ或いは電気ヒータ等によ
り溶融スラグ排出口の溶融スラグを加熱する装置は、バ
ーナ又は電気ヒータ等の特別な機器を要すると共に、常
に溶融スラグの流下状態を監視し、流下状態が望ましく
ない場合には、その状態に応じて上記バーナ或いは電気
ヒータ等を働かせねばならず、溶融スラグの流れ量の大
小に対応してバーナ又は電気ヒータ等を最適に調節する
ことが困難であった。その上、良好に運転出来るように
保守するための或いは故障時の修理のための手間と費用
が相当にかかった。

【０００５】更に、上記燃焼排ガスをスラグ流下部にバ
イパスさせる装置は、溶融スラグ水砕装置の構造が複雑
になると共に、上記バーナ又は電気ヒータ等を使う装置
と同様に、きめの細かい調節が困難で設置のための費用
も大きかった。

【０００６】本発明の目的は、廃棄物や固体燃料等を燃
焼させた後に生じた燃焼灰を溶融して溶融スラグにする
溶融炉の下部近傍に設けられる溶融スラグ水砕装置にお
いて、スラグ排出口の溶融スラグの排出が安定的に行な
われると共に、スラグ排出口の閉塞を防止する、構造が
簡単で運転が容易、且つ経済的な溶融スラグ水砕装置を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、燃焼性物を燃焼させて発生する燃焼灰を溶融
させた溶融スラグ又は該溶融スラグと不燃焼性物との混
合物を溶融スラグとして排出する溶融炉のスラグ排出口
の下部近傍に設けられ、該スラグ排出口を流下してきた
前記溶融スラグを水に受けて水砕する溶融スラグ水砕装
置において、前記水の水面に浮体を密に設けたことであ
る。溶融スラグ水砕装置の水面に浮体を密に設けた場
合、水面に浮かべた浮体により、水面からの放射冷却が
低減出来ると共に、水面からの水の蒸発を抑え、水蒸気
による雰囲気ガス温度の低下を低減出来る。

【０００８】これにより、スラグ排出口の溶融スラグの
排出が安定的に行なわれると共に、溶融スラグの固化に
よるスラグ排出口の閉塞を防止する。特に流下する溶融
スラグの量が少ない時に発生しやすいスラグ排出口の閉
塞、即ち、溶融スラグ自体の熱容量が小さいために落下
初期に冷却、固化し、これが時間の経過と共に、例え
ば、くもの巣状に成長し、スラグ排出口をふさぐ閉塞を
防止する。

【０００９】更に上記発明において、前記浮体は、高温
の溶融スラグに接触しても割れ、亀裂等熱ひずみによる
損傷を受けないような金属又はセラミックの材料で形成
される。浮体が水槽の水によって冷却されている本発明
の状況下では溶融スラグが落下して付着しても剥離性が
よい。このため、溶融スラグは浮体に堆積せずに水中に
落下し得る。

【００１０】そして上記いずれかの発明において、前記
浮体は、前記水面で回動しやすい外面形状が球形、長球
形、卵形又は円柱形等の形状に形成されたものである。
こうした形状に形成された浮体は、溶融スラグが落下し
て付着しても即座に回動し、溶融スラグが水中に移動し
水砕される。勿論、比重が水より大きい金属、セラミッ
ク等から成る浮体は、中空体として水に浮くように形成
される。

【００１１】又、廃棄物を加熱して熱分解し、乾留ガス
と主として不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成
する熱分解反応器と、前記乾留ガスと熱分解残留物とを
分離して排出する排出装置と、該排出装置から排出され
る熱分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離す
る分離装置と、前記排出装置からの乾留ガスと前記分離
装置からの燃焼性成分とを燃焼させて発生する燃焼灰を
溶融させて溶融スラグとして排出する溶融炉と、該溶融
炉の溶融スラグのスラグ排出口の近傍に設けられ、該溶
融スラグを水砕する溶融スラグ水砕装置とを備えた廃棄
物処理装置において、前記乾留ガスと前記燃焼性成分と
である燃焼性物を燃焼させて発生する燃焼灰を溶融させ
た溶融スラグ又は該溶融スラグ及び前記不燃焼性成分或
いは不燃焼性廃棄物である不燃焼性物との混合物を溶融
スラグとして水砕する上記いずれかの発明に記載の溶融
スラグ水砕装置を備えた廃棄物処理装置をもう一つの発
明とする。

【００１２】上記いずれかの発明に記載の溶融スラグ水
砕装置においては、廃棄物によって発生した溶融スラグ
を溶融炉のスラグ排出口で冷却、固化させず、安定した
溶融スラグの排出が行なわれる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３に基づき、本
発明による溶融スラグ水砕装置の実施の形態を説明す
る。

【００１４】図１は、本発明に係る溶融スラグ水砕装置
の一実施の形態を示す断面図である。本実施の形態の溶
融スラグ水砕装置１は、燃焼性物を燃焼させて発生する
燃焼灰を溶融させた溶融スラグｆ又はこの溶融スラグｆ
と不燃焼性物との混合物を溶融スラグとして排出する溶
融炉１５のスラグ排出口１７近傍に設けられ、このスラ
グ排出口１７を流下してきた溶融スラグｆを水に受けて
水砕するものである。更に、溶融スラグ水砕装置１は、
水面４に浮体２を密に設けたもので、浮体２は、金属又
はセラミックの材料で形成され、且つ水面４で回動しや
すい球形、長球形、卵形又は円柱形等の外面形状で中空
体に形成され、水面から半分程度浮かび上がるものが良
い。

【００１５】ここで、鉄系材料としては、例えば炭素
鋼、低合金鋼、ステンレス鋼等、又非鉄材料では、例え
ば真鍮等の銅合金、ニッケル合金等が使用出来る。又、
ここで、セラミックとは、耐熱衝撃性の酸化物であり、
例えばアルミナ、ジルコニア、ムライト、窒化硼素、酸
化珪素、炭化珪素等、又は耐熱性ガラス等が使用され
る。この内、特に望ましいのは、ステンレス鋼（錆びな
い、耐熱性がある、延性があって割れにくく、熱伝導性
も良い等）である。

【００１６】これら浮体の大きさとしては、回動断面の
直径が約１０〜１５０ｍｍ程度であることが好ましい。
一例として、直径５０ｍｍのＳＵＳ３０４製の中空球形
浮体を作成する場合、浮体の肉厚を約０．５ｍｍとすれ
ば、水面上に約半分が浮かび上がった状態とすることが
出来る。又、浮体の内部に、例えばコルク材のような軽
い芯体を入れて強度を保つような構成にも出来る。

【００１７】上記構成の溶融スラグ水砕装置１は、次の
ように作用する。即ち、溶融スラグ水砕装置１の水面４
に浮体２を密に設けたものは、水面４に浮かべた浮体２
により、水面４からの放射冷却が低減出来ると共に、水
面からの水の蒸発を抑え、水蒸気による雰囲気ガス温度
の低下を低減出来る。これにより連続的又は断続的に落
下する溶融スラグｆの量が少ない時でも、溶融スラグｆ
が固化してスラグ排出口１７を閉塞するのを防止する。

【００１８】更に浮体２は、水槽の水ｉによって低温に
冷却されているので溶融スラグｆが落下して付着しても
剥離性がよい。更に、浮体２が熱伝導性の大きい金属や
炭化珪素等の材質から成る場合は、特に剥離性が良い。
溶融スラグｆは、通常５００℃より温度が低いものには
付着せず、水中に落下する。

【００１９】そして浮体２が水面４で回動しやすい球
形、長球形、卵形又は円柱形等の形状に形成されたもの
は、図２に示すように、溶融スラグｆが落下して浮体２
に付着しても即座に浮体２の回動に伴って、溶融スラグ
ｆが水中で一気に冷却、固化し水砕スラグｈとなって浮
体２から剥離し、水槽の底５に沈む。

【００２０】尚、図１において、参照番号１６は炉体、
参照番号１８は排出外筒、参照番号１９は補助バーナを
示す。補助バーナ１９は、溶融炉１５の運転開始時やス
ラグ排出口１７の溶融スラグｆの温度が低下しすぎた場
合或いは不測の事故でスラグ排出口１７の溶融スラグｆ
の温度が低下した場合等に作動させてスラグ排出口１７
の溶融スラグｆの流下部温度を流動可能に上昇させるも
のである。通常時には、これらを使用することなく、全
プロセスを安定に運転出来る。

【００２１】図３は、図１、２の溶融スラグ水砕装置１
を廃棄物処理装置に適用した一実施の形態を示す系統図
である。廃棄物処理装置７において、破砕機８は受入れ
ヤード９に配置された、例えば二軸剪断式の破砕機で、
都市ごみ等の廃棄物ａは第１のコンベア１０により、こ
の破砕機８に供給され、ここで例えば１５０ｍｍ角以下
に破砕される。この破砕された廃棄物ａは第２のコンベ
ア１１により投入口１２からスクリューフィーダ１３を
経て熱分解反応器１４に供給される。この熱分解反応器
１４は例えば横型回転ドラムが用いられ、図示しないシ
ール機構によりその内部は低酸素雰囲気に保持されると
ともに、燃焼器である溶融炉１５の後流側に配置された
熱交換器（図示せず）により加熱された空気がラインＬ
₁から供給される。

【００２２】この加熱空気により熱分解反応器１４内に
供給された廃棄物ａは、３００〜６００℃に、通常は４
５０℃程度に加熱される。これによって、この廃棄物ａ
は熱分解され、乾留ガスＧ₁と、主として不揮発性の熱
分解残留物ｂとを生成する。そして、この熱分解反応器
１４内で生成された乾留ガスＧ₁と熱分解残留物ｂと
は、排出装置２１により分離され、乾留ガスＧ₁はライ
ンＬ₂を経て溶融炉１５のバーナ２２に供給される。

【００２３】熱分解残留物ｂは、廃棄物ａの種類によっ
て種々異なるが、日本国内の都市ごみの場合、本発明者
等の知見によれば、大部分が比較的細粒の可燃分１０〜６０％比較的細粒の灰分５〜４０％粗粒金属成分７〜５０％粗粒瓦礫、陶器、コンクリート等１０〜６０％より構成されていることが判明した。

【００２４】このような成分を有する熱分解残留物ｂ
は、４５０℃程度の比較的高温で排出されるため、冷却
装置２３により８０℃程度に冷却され、分離装置２４に
導かれ、ここで燃焼性成分ｃ、金属成分ｄ₁及び非金属
成分ｄ₂に分離される。分離装置２４は、例えば磁選
式、うず電流式、遠心式又は風力選別式の公知の分別機
が単独又は併わせて使用される。このように粗粒の金属
成分ｄ₁及び非金属成分ｄ₂が分離、除去された細粒の燃
焼性成分ｃ（灰分を含む）は、粉砕機２５に供給され
る。粉砕機２５はロール式、チューブミル式、ロッドミ
ル式、ボールミル式等が適当で、被処理廃棄物の性状に
より適宜選択される。

【００２５】そしてこの粉砕機２５において燃焼性成分
ｃは、好ましくは全て１ｍｍ以下に粉砕され、この粉砕
された燃焼性成分ｃは、ラインＬ₃を経て溶融炉１５の
バーナ２２に供給される。送風機２６によりラインＬ₄
から供給された燃焼用空気ｅ及び乾留ガスＧ₁と燃焼性
成分ｃとは溶融炉１５内で１３００℃程度の高温域で燃
焼され、この燃焼により燃焼性成分ｃ中の灰分より発生
した燃焼灰は溶融し溶融スラグｆを生成する。

【００２６】金属成分ｄ₁はコンテナ２７に貯留され
る。非金属成分ｄ₂はラインＬ₇を介して溶融炉１５に供
給される。この際、非金属成分ｄ₂は、溶融効率を向上
させるために１ｍｍ以下の微粉粒体とされ、且つ加熱さ
れるのが好ましい。そのため、ラインＬ₇中に図示して
いない破砕機、粉砕機及び加熱器を設けて破砕、粉砕及
び加熱等の処理をされて溶融炉１５に供給されるのが良
い。

【００２７】更に、非金属成分ｄ₂は、溶融炉１５内
で、好ましくは溶融されてスラグｇとなって燃焼灰によ
る溶融スラグｆと混合され、水槽３中に落下し水砕スラ
グとされる。水砕スラグは図示していない装置により所
定の形状にブロック化されるか又は粒状に形成され、建
材又は舗装材等として再利用することが出来る。この場
合において非金属成分ｄ₂は溶融されることなく溶融ス
ラグｆ中に混入されても良い。

【００２８】尚、非金属成分ｄ₂に加えて又は代えて、
本プロセス外から搬入される不燃性廃棄物である不燃性
物質を溶融炉１５に供給することも出来、更に、必要が
あれば、この不燃物質も予粉砕される（本例は図示され
ていない）。この時も、この不燃性物質は、非金属性成
分ｄ₂と同様に、溶融されるか、又は溶融されずに溶融
スラグｆ中に混合され、水砕スラグとして排出される。
又、非金属成分ｄ₂は、勿論、溶融炉１５に供給されず
にプロセス外に搬出される構成とすることも出来る（本
例も図示されていない）。

【００２９】一方、溶融炉１５で発生した燃焼排ガスＧ
₂は、ラインＬ₅から図示していない熱交換器、廃熱ボイ
ラ２８により熱回収された後、集塵機２９により集塵さ
れ、排ガス浄化設備３０により有害成分を除去された
後、低温のクリーンな排ガスＧ₃となって誘引送風機３
３を経て煙突３１から大気へ放出される。

【００３０】尚、参照番号１３ａは、スクリューフィー
ダ１３を駆動する駆動機であり、参照番号３２は、蒸気
タービンを有する発電機、ラインＬ₆は排ガスＧ₃の一部
をファン３４によって冷却装置２３に供給するラインで
ある。

【００３１】図１、２に示した溶融スラグ水砕装置１を
備えた廃棄物処理装置７は、廃棄物ａから発生する溶融
スラグｆを、溶融炉１５のスラグ排出口１７で溶融スラ
グｆを冷却、固化させず、安定した溶融スラグｆの排出
が行なわれる。この際、溶融スラグｆは水槽３の水面に
浮く図示していない浮体（図１、２の参照番号２）の上
に落下し、浮体の回動によって溶融スラグｆは即座に水
砕され水砕スラグとなる。スラグ排出口１７の溶融スラ
グｆは、浮体によって、冷却、固化されることなく安定
して排出される。

【００３２】

【発明の効果】本発明の溶融スラグ水砕装置によれば、
スラグ排出口を流下する溶融スラグの安定した排出が可
能になり、スラグ排出口の閉塞を防止する。

【００３３】更に、溶融スラグの冷却、固化を防止する
特別の手段、例えば補助バーナや燃焼排ガスのバイパス
等を設ける必要がなく燃料、運転経費の節減が出来、構
造が簡単で運転が容易、且つ経済的な溶融スラグ水砕装
置を提供出来る。

【００３４】又、本発明の廃棄物処理装置によれば、上
記溶融スラグ水砕装置を備えたことにより、溶融炉下部
のスラグ排出口を流下する溶融スラグの冷却、固化を防
止出来、その結果、装置の運転が安定的に行なわれ、廃
棄物を処理するための時間、労力及び費用を削減させる
ことが出来るばかりでなく、構造が簡単で装置の設置経
費が少なく経済的な廃棄物処理装置を提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶融スラグ水砕装置の一実施の形
態を示す断面図である。

【図２】図１の要部拡大断面面図である。

【図３】図１、２の溶融スラグ水砕装置を廃棄物処理装
置に適用した一実施の形態を示す系統図である。

【符号の説明】

１溶融スラグ水砕装置２浮体４水面７廃棄物処理装置１４熱分解反応器１５溶融炉１７スラグ排出口２１排出装置２４分離装置Ｇ₁ 乾留ガスａ廃棄物ｂ熱分解残留物ｃ燃焼性成分ｄ₁ 金属成分ｄ₂ 非金属成分ｆ溶融スラグｈ水砕スラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮地健千葉県市原市八幡海岸通１番地三井造船株式会社千葉事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼性物を燃焼させて発生する燃焼灰を
溶融させた溶融スラグ又は該溶融スラグと不燃焼性物と
の混合物を溶融スラグとして排出する溶融炉のスラグ排
出口の下部近傍に設けられ、該スラグ排出口を流下して
きた前記溶融スラグを水に受けて水砕する溶融スラグ水
砕装置において、前記水の水面に浮体を密に設けること
を特徴とする溶融スラグ水砕装置。
【請求項２】前記浮体は、金属又はセラミックの材料
で形成されたものであることを特徴とする請求項１記載
の溶融スラグ水砕装置。
【請求項３】前記浮体は、前記水面で回動しやすい外
面形状が球形、長球形、卵形又は円柱形等の形状に形成
されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載
の溶融スラグ水砕装置。
【請求項４】廃棄物を加熱して熱分解し、乾留ガスと
主として不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成す
る熱分解反応器と、前記乾留ガスと熱分解残留物とを分
離して排出する排出装置と、該排出装置から排出される
熱分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する
分離装置と、前記排出装置からの乾留ガスと前記分離装
置からの燃焼性成分とを燃焼させて発生する燃焼灰を溶
融させて溶融スラグとして排出する溶融炉と、該溶融炉
の溶融スラグのスラグ排出口の近傍に設けられ、該溶融
スラグを水砕する溶融スラグ水砕装置とを備えた廃棄物
処理装置において、前記乾留ガスと前記燃焼性成分とで
ある燃焼性物を燃焼させて発生する燃焼灰を溶融させた
溶融スラグ又は該溶融スラグ及び前記不燃焼性成分或い
は不燃焼性廃棄物である不燃焼性物との混合物を溶融ス
ラグとして水砕する請求項１乃至３のいずれかに記載の
溶融スラグ水砕装置を備えたものであることを特徴とす
る廃棄物処理装置。