JPH09217922A

JPH09217922A - 溶融スラグ排出装置及び廃棄物処理装置

Info

Publication number: JPH09217922A
Application number: JP2540496A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Kiuchi; 英洋木内; Norio Tezuka; 則雄手塚; Naoki Hatta; 直樹八田
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼溶融炉のスラグ排出口から溶融スラグを
安定的に排出させる。【解決手段】燃焼溶融炉１５底部のスラグ排出口１７
の周囲には排出外筒１８の一端が固定され、その排出外
筒１８の他端は水槽３内の水ｉに水没している。排出外
筒１８の内部には回転ドラム２が設けられ、この回転ド
ラム２は水槽３内の水ｉに下半分が水没した状態で矢印
Ａ方向に回転するとともに、その内部にはポンプ４０に
よって冷媒が循環している。又、水槽３内の水面４は回
転ドラム２の上半分の外表面により略覆われている。そ
して、スラグ排出口１７から回転ドラム２の外周面に溶
融スラグｆが滴下すると、この外周面で溶融スラグｆは
冷却・固化され、次に回転ドラム２の回転に伴って水槽
３内の水ｉに接触し、更に冷却されると共に、外周面か
ら離脱して水槽３の底５にスラグｈとして溜っていく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業廃棄物を熱分
解して得られた熱分解ガスと熱分解残渣を燃焼溶融炉で
燃焼させたときに生成される溶融スラグを、燃焼溶融炉
から排出させ固化する溶融スラグ排出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物処理装置では、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
は固体燃料等を熱分解させ、熱分解して得られた熱分解
ガスと熱分解残渣を燃焼溶融炉で燃焼させて処理してい
る。そして、そのときに燃焼溶融炉では溶融スラグが生
成され、その溶融スラグを燃焼溶融炉から排出させるた
めに、一般に溶融スラグ排出装置が設けられている。従
来の溶融スラグ排出装置は、燃焼溶融炉底部にスラグ排
出口を設け、そのスラグ排出口から滴下する溶融スラグ
を下方の水槽で受け溶融スラグの固化するようになって
いる。

【０００３】しかし、このような溶融スラグ排出装置
は、連続的又は断続的に滴下する溶融スラグが、水槽内
の水の放射冷却によって、スラグ排出口の所で冷却され
固化してしまう。特に、溶融スラグの量が少ない時はス
ラグ自体の熱容量が小さいために、溶融スラグは冷却さ
れて固化しやすく、時間の経過と共に例えばくもの巣状
に成長して、スラグ排出口を閉塞してしまうと云う問題
があった。

【０００４】そこで、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
スラグを加熱する方法（特公昭５９−２４３２４号公
報、特開平２−１７２５８２号公報、実開昭６１−４８
２１０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方法（特開平５−１８５
０５８号公報）等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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方法は、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
の温度調整を行わなければならず、そのための調整操作
が非常に面倒であると云う欠点がある。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
ための手間も煩わしい。

【０００６】更に、上記燃焼排ガスをスラグ流下部にバ
イパスさせる方法は、溶融スラグ排出装置の構造が複雑
になると共に、上記バーナ又は電気ヒータ等を使う方法
と同様に、きめの細かい調節が困難である。

【０００７】本発明の目的は、溶融スラグを排出させる
ための操作をわざわざ行うことなく、燃焼溶融炉のスラ
グ排出口から溶融スラグを安定的に排出できる溶融スラ
グ排出装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、燃焼性物を燃焼させて生じる燃焼灰を溶
融させ溶融スラグを生成する燃焼溶融炉のスラグ排出口
の下方に設けられ、内部に水が貯留された水槽と、一端
が前記スラグ排出口の周囲に固定され他端が前記水槽内
の水に水没し、略垂直に設けられた筒状部材とを備え、
前記スラグ排出口から滴下する溶融スラグを前記筒状部
材によって外部と遮蔽しながら前記水槽内へと排出する
溶融スラグ排出装置において、前記筒状部材の内部に水
平に設けられ、前記水槽内の水に下半分が水没した状態
で回転する少なくとも１つの回転ドラムと、前記回転ド
ラムを回転させる駆動手段と、前記回転ドラムの内部に
冷媒を循環させる冷媒循環手段とを備え、前記水槽内の
水面は前記回転ドラムの上半分の外表面により略覆われ
ていることを特徴としている。

【０００９】スラグ排出口から滴下した溶融スラグは回
転ドラムの外周面上に落下する。回転ドラム内には冷媒
循環手段により冷媒が循環しているので、回転ドラムの
外周面上に落下した溶融スラグは冷却され固化する。
又、回転ドラムは駆動手段により一定の回転速度で回転
しているので、固化したスラグは回転ドラムの外周面に
へばり付いたままで回転ドラムと共に移動し、やがて水
槽内の水に接触する。そして、固化したスラグは更に冷
却されると共に、回転ドラムの外周面から離脱して水槽
底部に沈む。このようにして、燃焼溶融炉が稼働してい
る間は、スラグ排出口から回転ドラム上に溶融スラグが
滴下し、回転ドラム上で固化したスラグが水に接触して
回転ドラムから離脱し、水槽底部に溜っていく。

【００１０】又、上記構成によれば、水槽内の水面は回
転ドラムの上半分の外表面により覆われているので、筒
状部材内では水面からの放射冷却を低減でき、スラグ排
出口で溶融スラグが固化するのを防止できる。これによ
り、スラグ排出口から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ことが
できる。特に、滴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、溶融スラグが落下初期に冷却
・固化され、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してしまうことを防
止できる。

【００１１】更に上記発明において、前記回転ドラムの
少なくとも外周面は、金属又はセラミックの材料で形成
されたものである。金属又はセラミックの材料で形成さ
れたものは、高温度の溶融スラグに接触しても割れ・亀
裂等の熱ひずみによる損傷を受けることが少なく、又、
回転ドラムが冷媒循環手段からの冷媒及び水槽の水によ
って冷却されているので、溶融スラグが落下して付着し
ても剥離性がよい。尚、回転ドラムに限定されるもので
はなく、移動面を有するもの例えば回転ベルト構造でも
よい。

【００１２】又、本発明は、廃棄物を加熱して熱分解
し、熱分解ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解
残渣とを生成する熱分解反応器と、前記熱分解ガスと熱
分解残渣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渣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熱分解ガ
スと前記分離装置からの燃焼性成分とを燃焼させ燃焼灰
を生じさせると共に、その燃焼灰を溶融させて溶融スラ
グを生成する燃焼溶融炉と、該燃焼溶融炉のスラグ排出
口の下方に設けられ、溶融スラグをスラグ排出口から排
出し固化する溶融スラグ排出手段とを備えた廃棄物処理
装置において、前記溶融スラグ排出手段として、上述の
溶融スラグ排出装置を備えたものである。

【００１３】上記いずれかの発明に記載の溶融スラグ排
出装置を備えたものは、廃棄物の燃焼によって生じた溶
融スラグが、燃焼溶融炉のスラグ排出口の所では冷却・
固化されず、溶融スラグの排出を安定して継続すること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明に係る溶融スラグ排出装
置の一実施の形態を示す断面図である。本実施の形態の
溶融スラグ排出装置１は、燃焼性物を燃焼させて生じる
燃焼灰を溶融させて溶融スラグｆを生成する燃焼溶融炉
１５のスラグ排出口１７の下方に設けら、内部に水ｉが
貯留された水槽３と、一端がスラグ排出口１７の周囲に
固定され他端が水槽３内の水に水没し、略垂直に設けら
れた筒状部材である排出外筒１８とを備え、スラグ排出
口１７から滴下する溶融スラグｆは排出外筒１８により
外部から遮蔽された状態で水槽３へと排出されるように
なっている。

【００１５】又、排出外筒１８の内部には回転ドラム２
が水平に設けられ、その回転ドラム２は下半分が水槽内
の水ｉに水没し、上半分が排出外筒１８内に露出してい
る。回転ドラム２は回転自在であり、図示してない駆動
装置により図の矢印Ａ方向に回転する。回転ドラム２は
内部が空洞になっており、その空洞内には回転ドラム２
を冷却するための冷媒が流れている。この冷媒を流すた
めに、回転ドラム２にはポンプ４０を有するラインＬ₁₀
が接続され、ポンプ４０により冷媒が矢印Ｂ方向に循環
している。又、排出外筒１８の内部においては、水槽３
内の水面４は回転ドラム２の上半分の外表面により略覆
われている回転ドラム２は、その外周面又は全体が金属
又はセラミックの材料、例えばステンレス（ＳＵＳ３０
４）等で形成されている。

【００１６】上記構成の溶融スラグ排出装置１は、次の
ように作用する。回転ドラム２は一定の回転速度で矢印
Ａ方向に回転しており、その回転ドラム２の外周面上に
スラグ排出口１７から溶融スラグｆが滴下する。回転ド
ラム２の内部にはポンプ４０により冷媒が循環している
ので、回転ドラム２の外周面上に落下した溶融スラグｆ
はここで冷却され固化する。そして、固化したスラグ
は、回転ドラム２の外周面上にへばり付いたままの状態
で、回転ドラム２の回転に伴って移動し、やがて水槽３
内の水ｉに接触して更に冷却されると共に、回転ドラム
２の外周面から離脱して水槽３の底５に沈む。燃焼溶融
炉１５が稼働している間は、スラグ排出口１７から回転
ドラム２の外周面上に溶融スラグｆが滴下しており、回
転ドラム２の外周面上で固化したスラグは水槽３の底５
にスラグｈとして溜っていく。

【００１７】又、排出外筒１８の内部においては、水槽
２内の水面４は回転ドラムの上半分の外表面により覆わ
れているので、排出外筒１８内では水面４からの放射冷
却が低減され、スラグ排出口１７の所で溶融スラグｆが
固化するのを防止できる。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がスラグ排出口１７を閉塞するのを防止できる。

【００１８】更に回転ドラム２の外表面又は全体を金属
又はセラミックの材料で形成することにより、回転ドラ
ム２が高温度の溶融スラグｆに接触しても熱衝撃が少な
く割れ・亀裂等の損傷を受けることがなく、且つ回転ド
ラム２が内部を流れる冷媒によって低温に冷却されてい
るので、溶融スラグｆが滴下して回転ドラム２の外表面
に付着しても剥離性がよい。更に、回転ドラム２がセラ
ミック材料であるものは、材料自体の溶融スラグｆとの
ぬれ性が小さく剥離性も良い。溶融スラグｆは、通常５
００℃より温度が低いものには付着しない。

【００１９】尚、図１において、符号１６は炉体、符号
１９は補助バーナを示す。補助バーナ１９は、燃焼溶融
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の温度を流
動可能に上昇させるものである。回転ドラム２のみでス
ラグ排出口１７での溶融スラグｆの固化が防げれば、補
助バーナ１９は敢えて設ける必要はない。

【００２０】図２は溶融スラグ排出装置の他の例を示し
たものであり、排出外筒１８に２個の回転ドラム２Ａ，
２Ｂが平行に並べて設けられている。回転ドラム２Ａ，
２Ｂは、図示してない駆動装置により矢印Ａ方向に回転
する。又、回転ドラム２Ａ，２Ｂは内部が空洞になって
おり、その空洞内には冷媒が流れている。この冷媒を流
すために、回転ドラム２Ａ，２Ｂにはポンプ４１を有す
るラインＬ₁₁が接続され、ポンプ４１により冷媒が矢印
Ｂ方向に循環するようになっている。又、排出外筒１８
の内部においては、水槽３内の水面４は回転ドラム２
Ａ，２Ｂの上半分の外表面により略覆われている。更
に、回転ドラム２Ａ，２Ｂは、その外周面又は全体が金
属又はセラミックの材料で形成されている。

【００２１】回転ドラムを図２のように構成しても、図
１の場合と同様な作用効果を得ることができる。なお、
回転ドラムは３個以上設けても良い。上記の構成によれ
ば、排出外筒１８内での回転ドラム２Ａ，２Ｂの占める
容積を小さくで、溶融スラグ排出装置１５全体を小型化
できる。

【００２２】尚、図３に示した如く、回転ベルト２Ｃの
構造にしても同様な作用効果を得ることができる。この
場合は回転ベルト２Ｃが水槽３内の水ｉによって冷却さ
れることを利用して、図１及び図２の例における冷媒循
環手段（ポンプ４０、冷媒Ｂ等）を省くことが可能にな
る。勿論冷却効果を確実にするために前記冷媒循環手段
を併設してもよい。

【００２３】図４は、図１及び図２に示した溶融スラグ
排出装置を、廃棄物処理装置に設置した一実施の形態を
示している。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
角以下に粉砕される。この粉砕された廃棄物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）によって加熱された加熱空
気がラインＬ₁から供給される。

【００２４】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、熱分解ガスＧ₁と、主として不揮発性の
熱分解残渣ｂとを生成する。そして、この熱分解反応器
１４内で生成された熱分解ガスＧ₁と熱分解残渣ｂと
は、排出装置２１により分離され、熱分解ガスＧ₁はラ
インＬ₂を経て燃焼溶融炉１５のバーナ２２に供給され
る。

【００２５】熱分解残渣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。

【００２６】このような成分を有する熱分解残渣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、遠
心式又は風力選別式の公知の分別機が使用される。この
ように金属成分ｄ₁及び非金属成分ｄ₂が分離、除去され
た燃焼性成分ｃは、粉砕機２５に供給される。粉砕機２
５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。

【００２７】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を経て燃焼溶融炉１
５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及び熱分解ガスＧ₁と燃
焼性成分ｃとは燃焼溶融炉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の比較的
細粒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。

【００２８】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を介して燃焼溶融炉１５
のなるべく下の方に供給される。この際、非金属成分ｄ
₂は、燃焼及び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行っ
てから燃焼溶融炉１５に供給するのが良い。

【００２９】更に、非金属成分ｄ₂は、燃焼溶融炉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中に落下しスラグ
とされる。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は必要に応じて溶融させることなく
溶融スラグｆ中に混入させても良い。

【００３０】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２９，３０により
集塵され、低温のクリーンな排ガスＧ₃となって誘引送
風機３３を経て煙突３１から大気へ放出される。

【００３１】尚、符号１３ａはスクリューフィーダ１３
を駆動する駆動機であり、符号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。

【００３２】図１乃至図３の溶融スラグ排出装置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の所で溶融ス
ラグｆを冷却・固化させず、溶融スラグｆの排出が安定
して行なわれる。この場合、溶融スラグｆは排出外筒１
８内の回転ドラム（図１・２・３を参照）の上に落下
し、回転ドラムによって即座に冷却・固化されてスラグ
となる。そして、回転ドラムがあるために、スラグ排出
口１７の所では溶融スラグｆは冷却・固化されることな
く、溶融スラグｆは安定して排出される。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の溶融スラ
グ排出装置によれば、スラグ排出口から滴下する溶融ス
ラグ量が少なくても、スラグ排出口が閉塞されることが
なく、溶融スラグの安定した排出が可能となる。そし
て、溶融スラグ量が多い場合は、必ず枝別れ（支流）や
分散流が生じるため、これに対しても安定した排出が可
能になる。

【００３４】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
等を必ずしも設ける必要がなく、燃料や運転経費の節減
が出来、構造が簡単で運転が容易で且つ経済的な溶融ス
ラグ排出装置を実現出来る。

【００３５】又、本発明の廃棄物処理装置によれば、上
記溶融スラグ排出装置を備えたので、燃焼溶融炉底部の
スラグ排出口での溶融スラグの冷却・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することが出来
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実現出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶融スラグ排出装置の一実施の形
態を示す断面図である。

【図２】本発明に係る溶融スラグ排出装置の他の実施の
形態を示す断面図である。

【図３】本発明に係る溶融スラグ排出装置の他の実施の
形態を示す断面図である。

【図４】図１乃至図３の溶融スラグ排出装置を適用でき
る廃棄物処理装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１溶融スラグ排出装置２，２Ａ，２Ｂ回転ドラム３水槽４水面７廃棄物処理装置１４熱分解反応器１５燃焼溶融炉１７スラグ排出口１８排出外筒１９補助バーナ２１排出装置２４分離装置４０，４１ポンプＧ₁ 熱分解ガスａ廃棄物ｂ熱分解残渣ｃ燃焼性成分ｄ₁ 金属成分ｄ₂ 非金属成分ｆ溶融スラグｈスラグ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼性物を燃焼させて生じる燃焼灰を溶
融させ溶融スラグを生成する燃焼溶融炉のスラグ排出口
の下方に設けられ、内部に水が貯留された水槽と、一端
が前記スラグ排出口の周囲に固定され他端が前記水槽内
の水に水没し、略垂直に設けられた筒状部材とを備え、
前記スラグ排出口から滴下する溶融スラグを前記筒状部
材によって外部と遮蔽しながら前記水槽内へと排出する
溶融スラグ排出装置において、前記筒状部材の内部に水平に設けられ、前記水槽内の水
に下半分が水没した状態で回転する少なくとも１つの回
転ドラムと、前記回転ドラムを回転させる駆動手段と、
前記回転ドラムの内部に冷媒を循環させる冷媒循環手段
とを備え、前記水槽内の水面は前記回転ドラムの上半分
の外表面により略覆われていることを特徴とする溶融ス
ラグ排出装置。
【請求項２】前記回転ドラムの少なくとも外周面は、
金属又はセラミックで形成されていることを特徴とする
請求項１記載の溶融スラグ排出装置。
【請求項３】廃棄物を加熱して熱分解し、熱分解ガス
と主として不揮発性成分からなる熱分解残渣とを生成す
る熱分解反応器と、前記熱分解ガスと熱分解残渣とを分
離して排出する排出装置と、該排出装置から排出される
熱分解残渣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熱分解ガスと前記分離装
置からの燃焼性成分とを燃焼させ燃焼灰を生じさせると
共に、その燃焼灰を溶融させて溶融スラグを生成する燃
焼溶融炉と、該燃焼溶融炉のスラグ排出口の下方に設け
られ、溶融スラグをスラグ排出口から排出し固化する溶
融スラグ排出手段と、を備えた廃棄物処理装置におい
て、前記溶融スラグ排出手段として、請求項１又は２に記載
の溶融スラグ排出装置を備えたことを特徴とする廃棄物
処理装置。