(57)【要約】【課題】冷却ドラムとしての円筒状回転体の冷却可能幅を有効に利用してスラグ冷却固化処理能力の大きい、溶融スラグ冷却固化装置を提供することを課題とする。【解決手段】一対の回転自在な円筒状回転体１０ａ，１０ｂが回転軸１１ａ，１１ｂを水平として互いの外周面同士で接触して配置され、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、接触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、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１０ａ，１０ｂの外周面に付着した付着スラグ３１の軸線方向でのスラグ幅を計測するセンサ装置１６と、計測されたスラグの幅の測定値に基づき、該スラグ幅を所定範囲にするように運転条件を制御する制御装置１７とを有している。【選択図】図１
2010175145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
上記円筒状回転体の外周面に付着した付着スラグの上記軸線の方向でのスラグ幅を計測するセンサ装置と、
計測されたスラグの幅の測定値に基づき、該スラグ幅を所定範囲にするように運転条件を制御する制御装置とを有していることを特徴とする溶融スラグの冷却固化装置。
【請求項２】
センサ装置が、
軸線方向に配設された複数個の非接触温度計、
軸線方向に配設された複数個の非接触変位計、
軸線方向に走査する非接触温度計、
軸線方向に走査する非接触変位計及び温度分布測定計、
のうちの少なくともいずれか一つを有す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。
【請求項３】
円筒状回転体の外周面上に溶融スラグを供給する溶融スラグ供給量及び円筒状回転体の回転速度のうちの少なくとも一方を制御する制御機構を有していることとする請求項１又は請求項２に記載の溶融スラグの冷却固化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３６１３１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
特許文献１の装置にあっては、２基のドラムの間に供給された溶融スラグは、ドラムに付着して回転移動されながら冷却固化されるが、冷却固化されたスラグのドラム回転軸方向の幅（以下、スラグ幅という）が、ドラムの冷却可能な回転軸方向の最大幅よりかなり小さいことがあり、ドラム冷却幅を有効に使ってスラグを冷却固化していない場合がある。そのため、ドラムの冷却能力を有効に使うことができず、溶融スラグの冷却固化効率が低くなっていたり、実際に冷却固化されるスラグ量に対し過大な設備を必要とするなどの問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決し、冷却ドラムの冷却可能な幅を有効に使用することができ、設備が大型にならずに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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
かかる溶融スラグの冷却固化装置において、本発明では、上記円筒状回転体の外周面に付着した付着スラグの上記軸線の方向でのスラグ幅を計測するセンサ装置と、計測されたスラグの幅の測定値に基づき、該スラグ幅を所定範囲にするように運転条件を制御する制御装置とを有していることを特徴としている。
【００１１】
このように構成される本発明によれば、付着スラグのスラグ幅は、センサ装置により適時計測されている。この計測は、常時あるいは間欠的に行われてもよく、あるいは定期、不定期になされてもよい。本発明では上記スラグ幅の測定値を所定範囲にするように、装置の運転条件が制御装置によって制御される。その結果、装置の冷却固化能力がほぼ最大限に発揮され、その効率が高まる。
【００１２】
本発明において、センサ装置は、軸線方向に配設された複数個の非接触温度計、軸線方向に配設された複数個の非接触変位計、軸線方向に走査する非接触温度計、軸線方向に走査する非接触変位計及び温度分布測定計のうちの少なくともいずれか一つとすることができる。
【００１３】
非接触温度計は、軸線方向での異なる位置での温度を測定し、付着スラグの温度と円筒状回転体の外周面との測定温度差から付着スラグの端部位置を検出し付着スラグ幅を計測し、非接触変位計は、該非接触変位計から付着スラグまでの距離と該非接触変位計から円筒状回転体の外周面までの距離が付着スラグの厚み分だけ異なることから、付着スラグの端部位置を検出し付着スラグ幅を計測する。温度分布測定計は円筒状回転体の外周面と付着スラグとの温度が異なることから付着スラグの分布状況を検出し付着スラグ幅を計測する。非接触温度計そして非接触変位計は、円筒状回転体の軸線方向範囲にわたり複数分布して配設することも、あるいは一個を軸線方向に走査させることとしてもよい。
【００１４】
本発明において、付着スラグのスラグ幅を制御する手段としては、円筒状回転体の外周面上に溶融スラグを供給する溶融スラグ供給量と、円筒状回転体の回転速度との少なくとも一方を制御する制御機構を有していることとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上のように、円筒状回転体に付着した付着スラグのスラグ幅を適時計測して、その測定スラグ幅が予め定められた所定範囲に入るように、装置の運転条件を制御することとしたので、冷却ドラムたる円筒状回転体の冷却可能な幅を有効に使用することができ、スラグ冷却固化処理能力を向上することができ、設備のコンパクト化を行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の概要構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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、水冷ドラムの回転軸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配設されており、その接続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。
【００１９】
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が上方に向かって上昇する方向に回転する。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１３が配設されている。他方の水冷ドラム１０ｂに付着した付着スラグ３１も一方の水冷ドラム１０ａの付着スラグ３１と同一温度とみなせるので、上記他方の水冷ドラム１０ｂ側には温度センサを設ける必要はない。
【００２３】
上記赤外線温度計１３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１３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。
【００２４】
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。
【００２５】
本実施形態装置では、上記一対の水冷ドラム１０ａ，１０ｂの頂部上方位置には、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面に付着した付着スラグ３１の軸線方向でのスラグ幅を計測するセンサ装置、例えば赤外線温度計１６が配設されている。
【００２６】
本実施形態では、水冷ドラム表面に付着した付着スラグのスラグ幅を計測するセンサ装置として、赤外線温度計を検知センサとした場合を一例として挙げたが、検知センサとしては、１）水冷ドラム表面に付着した付着スラグと水冷ドラム表面との温度差を検知して付着スラグの端部位置を検出し付着スラグ幅を計測する、上記赤外線温度計を含めた非接触温度センサや、２）付着スラグとセンサとの距離と、水冷ドラム表面とセンサとの距離の差（付着スラグの厚さに相当）を検知して付着スラグの端部位置を検出し付着スラグ幅を計測する非接触変位センサ及び３）水冷ドラム表面と付着スラグ表面との温度が異なることから付着スラグの分布状況を検出し付着スラグ幅を計測する温度分布測定計のうちいずれかとすることができる。
【００２７】
非接触温度センサ又は非接触変位センサは、水冷ドラム軸線方向で複数の定位置にそれぞれセンサを配置しても、また、一個のセンサを水冷ドラム軸線方向に走査して連続的あるいは間欠的に計測してもよい。
【００２８】
かくして、本発明では、軸線方向に配設された複数個の非接触温度計、軸線方向に配設された複数個の非接触変位計、軸線方向に走査する非接触温度計、軸線方向に走査する非接触変位計及び温度分布測定計のうちのいずれかで計測して、水冷ドラム表面に付着した付着スラグのスラグ幅を計測することが可能である。
【００２９】
このように、赤外線温度計１６で測定された付着スラグ３１のスラグ幅の信号は制御装置１７へ送られ、このスラグ幅信号に基づいて、そのスラグ幅が所定範囲となるように制御装置１７により制御される。すなわち、センサによる計測にもとづき、算出されたスラグ幅と、水冷ドラムの冷却可能であってスラグの冷却に支障のない軸線方向の幅の所定範囲（以下、有効冷却幅範囲という）とを比較し、スラグ幅を目標とする有効冷却幅範囲になるように、次の操作（１）〜（３）のうちの少なくとも一つによって制御する。有効冷却幅範囲の下限値は、水冷ドラムの冷却能力を適正に利用するために有効利用することが望まれる最低限の幅である。（スラグの冷却に支障のないとは、水冷ドラムの幅端部にまでスラグが達すると溢出したり、水冷ドラムの回転機構に悪影響を及ぼすことがあるため、有効冷却幅範囲の上限値はドラム端部より適切な距離だけ離れた位置の範囲が適当であるという意味である。）
操作（１）：水冷ドラムの外周面上に流下供給される溶融スラグの供給量を制御
溶融装置から排出する溶融スラグの供給量を制御する。スラグ幅が有効冷
却幅の下限値より小さい場合には、溶融スラグ供給量を増加させ、スラグ
幅が有効冷却幅の上限値より大きい場合には、溶融スラグ供給量を減少さ
せる。
【００３０】
操作（２）：水冷ドラムの回転速度
スラグ幅が有効冷却幅の下限値より小さい場合には、水冷ドラムの回転速
度を遅くして水冷ドラム表面に広がる溶融スラグ量を多くし、スラグ幅が
有効冷却幅の上限値より大きい場合には、水冷ドラムの回転速度を速くし
て水冷ドラム表面に広がる溶融スラグ量を少なくする。
【００３１】
操作（３）：操作（１）と操作（２）との併用
溶融スラグ供給量、水冷ドラムの回転速度の両者を調節することによっ
て、水冷ドラムの冷却能力の調節を行うようにしてもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
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１３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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
赤外線温度計１６で測定された付着スラグ３１のスラグ幅の信号は制御装置１７へ送られ、このスラグ幅信号に基づいて、そのスラグ幅が所定範囲となるように制御装置１７により制御される。すなわち、センサによる計測にもとづき、算出されたスラグ幅と、水冷ドラムの冷却可能であってスラグの冷却に支障のない軸線方向の幅の所定範囲（以下、有効冷却幅範囲という）とを比較し、スラグ幅を目標とする有効冷却幅範囲になるように、水冷ドラムの外周面上に流下供給される溶融スラグの供給量、水冷ドラムの回転速度及び溶融スラグの供給量と水冷ドラム回転速度との両方のうちの少なくとも一つを操作することによってスラグ幅を制御する。このように制御することにより、水冷ドラムの冷却可能な幅を有効に使用することができ、スラグ冷却固化処理能力を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
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  回転軸
１６  赤外線温度計
１７  制御装置
３０  溶融スラグ
３１  付着スラグ
【図１】
2010175145.tif 000003