(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉本体に灰等の被溶融物の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の被溶融物を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、前記炉本体の内部からの燃焼ガスを旋回成分を持って前記スラグ抜き室に導入しながら、溶融スラグを前記炉本体の下部に設けられたスラグ取出口からスラグ抜き室に排出するようにした溶融炉において、
前記スラグ抜き室の外周を筒状の冷却壁で囲み、該冷却壁は、前記溶融スラグとの濡れ性が鉄鋼材料よりも劣る材料で形成され、更に該冷却壁の外面が臨み該冷却壁を冷却する冷却水が通流する環状の水ジャケットを設け、その水入口及び水出口は該環状の水ジャケットの接線方向に開口され、該冷却水は該環状の水ジャケットの外壁面に沿って旋回しながら流動することを特徴とする溶融炉のスラグ付着防止装置。
【請求項２】
前記冷却壁は、セラミックス等の鉄鋼材料よりも高融点の材料からなることを特徴とする請求項１記載の溶融炉のスラグ付着防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉本体に灰等の被溶融物の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の被溶融物を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、溶融スラグを前記炉本体の下部に設けられたスラグ取出口からスラグ抜き室に排出するようにした溶融炉スラグ付着防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炉本体に被溶融物である灰の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の灰を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、溶融スラグを前記炉本体の下部に設けられたスラグ排出口からスラグ抜き室に排出するようにした灰溶融炉については、従来より多くの技術が提供されている。
【０００３】
図３はかかる灰溶融炉の中、竪型灰溶融炉の従来技術の一例を示す縦断面図である。図３において、１は炉本体、２はバーナである。該バーナ２は、前記炉本体１を構成する炉周壁１ａに円周方向等間隔にかつ接線方向に複数個（この例では４個）設けられている。３は灰投入口であり、前記炉周壁１ａの前記バーナ２よりも上部位置に円周方向等間隔に複数個（この例では２個）設けられている。３１は排ガス通路である。
４は前記炉本体１を構成する炉底壁１ｂの中央部に設けられたスラグ排出口即ちスラグタップ、５は該スラグタップ４の上端部に軸対称に２箇所（３箇所以上でも良い）形成された堰、１０は該スラグタップ４のスラグ通路を構成するスラグ取出口、２０は該スラグ取出口１０の下方に設けられたスラグ抜き室である。
【０００４】
かかる灰溶融炉の運転時において、灰投入口３から焼却灰や飛灰からなる灰を自然落下により前記炉本体１の炉内部３０に供給し、前記炉底壁１ｂの内面に灰供給層を形成する。そして、前記炉本体１に４個設けられたバーナ２からの火炎により該灰供給層の表面を加熱しこれを溶融させる。
かかる溶融灰は、溶融スラグとして前記スラグタップ４の堰５からスラグ取出口１０を経てスラグ抜き室２０に排出される。また、炉内部３０からの排ガス３２は排ガス通路３１を通って外部に排出される。
【０００５】
また、前記竪型灰溶融炉に関する技術の１つとして特開平５−２３１６３１号の発明がある。この発明においては、炉本体の側壁部に設けた灰投入口から炉床部に投入した灰を、炉頂部に設けた溶融バーナにより加熱溶融して、炉床部の中央に設けたスラグ排出口から溶融スラグを排出するようにした灰溶融炉において、前記炉床部の周囲に複数の灰プッシャーを設けて、該灰プッシャーにより灰を中央部のスラグ排出口側に押し出すようにするとともに、スラグを燃焼排ガスとともにスラグ抜き室に導き、該スラグ抜き室でスラグを燃焼排ガスから分離するように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示される灰溶融炉においては、炉内部３０の溶融スラグ２８は、前記のように、高温に保持されているスラグタップ４の堰５及びスラグ取出口１０を経てスラグ抜き室２０に排出されるが、該スラグ抜き室２０の温度が下がると、この部位において溶融スラグ２８が凝固してスラグ排出路が詰まり、溶融スラグ２８の排出が不可能になる。
【０００７】
かかる不具合の発生を防止するため、かかる従来技術においては、前記炉内部３０の燃焼ガスを前記スラグ抜き室２０に導き、該スラグ抜き室２０を一定温度以上に保持している。
しかしながら、かかる従来技術にあっては、前記炉内部３０からの燃焼ガスは旋回成分を持ってスラグ抜き室２０に導入されるため、スラグ抜き室２０に排出されてきた溶融スラグ２８が、燃焼ガスの旋回流に乗って旋回しその遠心力で該スラグ抜き室２０の内壁面２０ａに吹き付けられるという事態の発生をみる。
【０００８】
そして、前記スラグ抜き室２０のハウジング２９は鉄鋼材料からなり、前記溶融スラグ２８との間の濡れ性が良いため、その内壁面２０ａに吹き付けられた溶融スラグ２８は、前記燃焼ガスによって高温に保持されている該内壁面２０ａに容易に付着する。このため、かかる従来技術にあっては、前記のようにして内壁面２０ａに付着した溶融スラグ２８が、該溶融スラグ２８よりも低温状態にある内壁面２０ａによって徐々に冷却されて凝縮し、これが時間の経過とともに堆積して前記スラグ抜き室２０を塞いでしまい、溶融スラグ２８の排出が不可能となるという問題点を有している。
また、特開平５−２３１６３１号にて提供されている技術においても、スラグ抜き室において溶融スラグが燃焼排ガスの旋回による遠心力でスラグ抜き室の内壁面方向に飛ばされて、該内壁面に付着するという問題点を抱えている。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、スラグ抜き室内に導入された溶融スラグが該スラグ抜き室の内壁面に付着、堆積するのを回避することによりスラグ抜き室内での溶融スラグの流動を良化し、スラグ抜き室の溶融スラグによる閉塞の発生を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、炉本体に灰等の被溶融物の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の被溶融物を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、前記炉本体の内部からの燃焼ガスを旋回成分を持って前記スラグ抜き室に導入しながら、溶融スラグを前記炉本体の下部に設けられたスラグ取出口からスラグ抜き室に排出するようにした溶融炉において、
前記スラグ抜き室の外周を筒状の冷却壁で囲み、該冷却壁は、前記溶融スラグとの濡れ性が鉄鋼材料よりも劣る材料で形成され、更に該冷却壁の外面が臨み該冷却壁を冷却する冷却水が通流する環状の水ジャケットを設け、その水入口及び水出口は該環状の水ジャケットの接線方向に開口され、該冷却水は該環状の水ジャケットの外壁面に沿って旋回しながら流動することを特徴とする溶融炉のスラグ付着防止装置を提案する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記冷却壁は、セラミックス等の鉄鋼材料よりも高融点の材料からなることを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によれば、前記炉本体の内部からの燃焼ガスは旋回成分を持って前記スラグ抜き室に導入され、該炉本体の内部からの溶融スラグは前記燃焼ガスの旋回流に乗って旋回しその遠心力で該スラグ抜き室を構成している冷却壁の内壁面に吹き付けられる。
しかしながら、該冷却壁は水ジャケット内を流動している冷却水によって冷却され、前記内壁面は低温となっているため、該内壁面に吹き付けられた溶融スラグは急冷されて熱収縮を生じ、該内壁面に付着することなく凝固して、排出部へと落下する。
また、前記溶融スラグの一部が前記内壁面に付着した場合においても、該溶融スラグは、前記急冷により、スラグ成長の過程でこれの自重により落下するので、該内壁面に堆積されることはない。
これにより、前記溶融スラグがスラグ抜き室の内壁面（冷却壁の内壁面）に堆積して、該スラグ抜き室を閉塞するのが阻止され、該溶融スラグは滑らかにスラグ排出部に排出される。
【００１３】
特に、請求項２記載の発明によれば、前記冷却壁は鉄鋼材料よりも高融点の材料で構成されているので、高温の溶融スラグと接触してもその内壁面が溶融スラグによって局部的に溶融されることがなく、かかる局部的溶融による溶融スラグの付着は発生し難くなる。
さらに、請求項３記載の発明によれば、前記冷却壁は、溶融スラグとの濡れ性が鉄鋼材料よりも劣る材料で構成されているため、該溶融スラグが冷却壁と接触しても、該冷却壁の内壁面にて弾かれることとなり、該内壁面に付着し難くなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対は位置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る竪型灰溶融炉の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は従来技術を示す図１対応図である。
【００１６】
本発明の実施例に係る竪型灰溶融炉を示す図１〜２において、１は炉本体、２はバーナである。該バーナ２は、前記炉本体１を構成する炉周壁１ａに円周方向等間隔にかつ接線方向に複数個（この例では４個）設けられている。３は灰投入口であり、前記炉周壁１ａの前記バーナ２よりも上部位置に円周方向等間隔に複数個（この例では２個）設けられている。３２は排ガスを炉の上方に排出するための排ガス通路である。
【００１７】
４は前記炉本体１を構成する炉底壁１ｂの中央部に設けられたスラグ排出口即ちスラグタップ、５は該スラグタップ４の上端部に軸対称に２箇所（３箇所以上でも良い）形成された堰、１０は該スラグタップ４のスラグ通路を構成するスラグ取出口である。
以上も構成は従来技術と同様である。本発明においては、前記炉本体１の下部に連設されるスラグ抜き室を改良している。
【００１８】
即ち図１〜２において、２９は前記炉本体１の下部に連設されたハウジング、２１は該ハウジングの内側に設けられた円筒状の冷却壁である。該冷却壁２１の外周面と前記ハウジングの内面との間には環状の水ジャケット２３が形成されている。
２６は該水ジャケット２３の下部に設けられた水入口で、冷却水管２４に接続されている。２７は該水ジャケット２３の上部に設けられた水出口で、冷却水管２５に接続されている。前記水入口２６及び水出口２７は、図２に示すように、前記ジャケット２３の接線方向に開口されている。尚、前記水入口２６及び水出口２７の上下方向位置は、この実施例に限定されることなく任意でよい。
【００１９】
前記冷却壁２１はセラミックス材で構成され、これの内側には前記スラグ取出口１０に連通されるスラグ抜き室２０が形成されている。
前記冷却壁２１はセラミックス材に限られることなく、鉄鋼材料よりも高融点の材料で、好ましくは前記炉本体１の内部３０から導入される溶融スラグ２８との濡れ性が鉄鋼材料よりも劣る材料であればよい。
【００２０】
かかる構成からなる竪型溶融炉において、該溶融炉を起動した後、前記灰投入口３から焼却灰や飛灰からなる灰を自然落下により前記炉内部３０に供給し、炉底壁面に灰供給層を形成する。そして、前記炉本体１に円周方向等間隔にかつ接線方向に４個設けられたバーナ２からの火炎により該灰供給層の表面を加熱しこれを溶融させる。
かかる溶融灰は、溶融スラグ２８として前記スラグタップ４の堰５及びスラグ取出口１０を経てスラグ抜き室２０に排出される。また、炉内部３０からの排ガス３２は排ガス通路３１を通って外部に排出される。
【００２１】
一方前記水ジャケット２３には冷却水管２４及び水入口２６を経て冷却水が供給され、該水ジャケット２３内を前記水出口２７側へ向けて流動しながら前記冷却壁２１を冷却している。該冷却壁２１を冷却した後の冷却水は水出口２７を通り冷却水管２５に排出される。
ここで、前記水入口２６及び水出口２７は、前記環状の水ジャケット２３の接線方向に開口されているので、冷却水は水ジャケット２３の外壁面に沿って旋回しながら流動することとなり、冷却水と水ジャケット２３の外壁面との間の熱伝達率が上昇し、冷却壁２１の冷却効果が向上する。
【００２２】
一方、前記炉内部３０からの燃焼ガスは旋回成分を持って前記スラグ抜き室２０に導入され、この溶融スラグ２８は燃焼ガスの旋回流に乗って旋回しその遠心力で該スラグ抜き室２０を構成している冷却壁２１の内壁面２０ａに吹き付けられる。
しかしながら、前記のように、該冷却壁２１は前記水ジャケット２３内を流動している冷却水によって冷却され、前記内壁面２０ａは低温となっているため、該内壁面２０ａに吹き付けられた溶融スラグ２８は急冷されて熱収縮を生じ、該内壁面２０ａに付着することなく凝固して、排出部へと落下する。
溶融スラグ２８の一部が前記内壁面２０ａに付着した場合においても、該溶融スラグ２８は、前記急冷により、スラグ成長の過程でこれの自重により落下するので、該内壁面２０ａに堆積されることはない。
【００２３】
また、前記冷却壁２１は鉄鋼材料よりも高融点のセラミックス材で構成されているので、高温の溶融スラグ２８と接触してもその内壁面２０ａが溶融スラグ２８によって局部的に溶融されることがなく、かかる局部的溶融による溶融スラグ２８の付着は発生し難い。
さらに、前記冷却壁２１を構成しているセラミックス材は、溶融スラグ２８との濡れ性が鉄鋼材料よりも劣る材料であるため、該溶融スラグ２８がセラミックス材からなる冷却壁２１と接触しても、該冷却壁２１の内壁面２０ａにて弾かれることとなり、該内壁面２０ａに付着し難くなる。
以上の作用により、前記溶融スラグ２８がスラグ抜き室２０の内壁面（冷却壁２１の内壁面）２０ａに堆積して、該スラグ抜き室２０を閉塞するのが阻止され、該溶融スラグ２８は滑らかにスラグ排出部に排出される。
【００２４】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、冷却壁が水ジャケット内を流動している冷却水によって冷却されることによりスラグ抜き室の内壁面は低温となっているため、燃焼ガスとともに旋回成分を持って該スラグ抜き室の内壁面に吹き付けられた溶融スラグを急冷して熱収縮を生ぜしめ、該内壁面に付着することなく凝固して排出部へ排出させることが可能となる。
また、前記溶融スラグの一部が前記内壁面に付着した場合においても、該溶融スラグは、前記急冷により、スラグ成長の過程でこれの自重により落下するので、該内壁面に堆積されるのが回避される。
これにより、前記溶融スラグがスラグ抜き室の内壁面に堆積して、該スラグ抜き室を閉塞するのを阻止でき、スラグ抜き室内での溶融スラグの流動が良化され、溶融スラグを滑らかにスラグ排出部に排出することができる。
【００２５】
また、請求項２のように構成すれば、冷却壁を鉄鋼材料よりも高融点材料で構成しているので、高温の溶融スラグと接触してもその内壁面が溶融スラグによって局部的に溶融されることがなく、かかる局部的溶融による溶融スラグの付着は発生し難くなる。
さらに、請求項３のように構成すれば、前記冷却壁を溶融スラグとの濡れ性が鉄鋼材料よりも劣る材料で構成しているため、該溶融スラグが冷却壁と接触しても、該冷却壁の内壁面にて弾かれることとなり、該内壁面に付着し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る竪型灰溶融炉の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】従来技術を示す図１対応図である
【符号の説明】
１      炉本体
１ａ    炉周壁
１ｂ    炉底壁
２      バーナ
３        灰投入口
４        スラグタップ
５      堰
１０    スラグ取出口
２０    スラグ抜き室
２０ａ  内壁面
２１    冷却壁
２３    水ジャケット
２４、２５  冷却水管
２６    水入口
２７    水出口
２８    溶融スラグ
２９    ハウジング
３０    炉内部
３１    排ガス通路
３２    排ガス
【図１】
0003572238.tif 000002
【図２】
0003572238.tif 000003
【図３】
0003572238.tif 000004