(57)【要約】  【課題】一般ごみや産業廃棄物を直接溶融する廃棄物溶融炉から出滓された溶融物を、複雑な構造の装置を用いることなく簡便に粒化冷却処理する装置を提供すること。  【解決手段】一般ごみや産業廃棄物を処理する溶融炉に密閉して連接された溶融物流路と、該溶融物流路に密閉して連接された溶融物落下冷却管と、該溶融物落下冷却管の下方に配設され、かつ炉内圧の水封を維持する様に水が蓄えられた水槽とを備えた、溶融炉から排出される溶融物の粒化冷却装置であって、該溶融物落下冷却管の内部が水のぬれ壁になっていることを特徴とする溶融物の粒化冷却装置。  【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉に密閉して連接された溶融物流路と、該溶融物流路に密閉して連接された溶融物落下冷却管と、該溶融物落下冷却管の下方に配設され、かつ炉内圧の水封を維持する様に水が蓄えられた水槽とを備えた、該溶融炉から排出される溶融物の粒化冷却装置であって、該溶融物落下冷却管の内部が水のぬれ壁になっていることを特徴とする溶融物の粒化冷却装置。
【請求項２】
前記溶融物落下冷却管内における溶融物落下距離が２ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の溶融物の粒化冷却装置。
【請求項３】
前記溶融物落下冷却管内における溶融物落下距離が４ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の溶融物の粒化冷却装置。
【請求項４】
前記溶融物の落下流速が０．０１ｋｇ／秒〜２．０ｋｇ／秒であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
【請求項５】
前記溶融物落下冷却管上部に落下溶融物を間歇的に切断するためのチョッパが配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
【請求項６】
前記溶融物落下冷却管の水のぬれ壁の水が前記水槽の水の循環水であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
【請求項７】
前記水のぬれ壁形成用の水の取り入れ口を該水槽の水面部付近とし、かつ該取り入れ口近傍の水槽の水を循環するろ過系統を別途設けて粒化溶融物が該取り入れ口に流入することを低減したことを特徴とする請求項６記載の溶融物の粒化冷却装置。
【請求項８】
前記溶融物落下冷却管内で落下溶融物を直接冷却するための水噴射機構が配設されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
【請求項９】
前記溶融物落下冷却管を水冷ジャケット構造とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
【請求項１０】
前記溶融炉が廃棄物のガス化溶融炉又はガス化溶融改質炉であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般ごみや産業廃棄物を直接溶融する廃棄物溶融炉において、この溶融炉から出滓された溶融物を粒化冷却処理する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物溶融炉から排出される溶融物の処理装置としては、例えば特許文献１には、水砕スラグの形状を針状又は鋭角の塊状とすることなく粒状化すると共に、フラグの粒径を大きくするために、灰溶融炉から排出される溶融スラグを水砕するに際して、水砕水噴射ポンプによりノズルから噴射される噴射水及び貯留水槽の水温を６０〜８５℃の範囲とすることが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、廃棄物を直接溶融する溶融炉からの出滓溶融物の処理において、出滓口から出滓されたスラグとメタルよりなる溶融物を水中で冷却して粒化した固化物を生成し、粒化した固化物を粒径選別機を用いて細粒と粗粒の２段階に分別しながら、粒化した固化物のうちスラグの固化物を細粒化して細粒側に分別し、更に細粒の固化物のみを磁選機により磁選してメタルの固化物を除去することによって、スラグの固化物を効率よくスラグ用受け容器に回収することからなる廃棄物溶融炉の水砕スラグの分別方法が記載されている。
【０００４】
特許文献３には、廃棄物の溶融炉で生じたスラグ、メタル等の溶融物を溶融炉から回収装置に円滑に連続して排出させるために、溶融炉の溶融物排出口の構造を、溶融炉の下部に設けられた溶融物を流す流路と、金属製水冷ジャケットで形成され、流路の先端から溶融物を鉛直に落下させる筒状落口と、該筒状落口の鉛直壁に設けられ、溶融物に冷却水を吹きつける複数の水噴射ノズルと、該筒状落口の下方に配設された溶融物の回収槽とから構成することが記載されている。
【０００５】
特許文献４には、特許文献３記載の装置と同様の装置であって、溶融物が流れてくる側の金属製水冷ジャケットの上端高さを反対側に比べて低くし、前記溶融物が流れてくる側の前記金属製水冷ジャケットの上部に庇部を設けたものが記載されている。
しかしながら、上記の従来法は、装置の構造が複雑であったり、制御が難しいという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３０９１１６１号公報
【特許文献２】特許第３３７４７０９号公報
【特許文献３】特開２００２−３４９８３９号公報
【特許文献４】特開２００３−３１４９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、一般ごみや産業廃棄物を直接溶融する廃棄物溶融炉から出滓された溶融物を、複雑な構造の装置を用いることなく簡便に粒化冷却処理する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、下記の知見を得た。
(1)廃棄物溶融炉から出滓されるスラグは量が少ないため、長距離（例えば４ｍ）の滴化落下でかなり粒化し、水槽に入り、一部割れて更に粒化し、使用に適当な粒子となる（大量にスラグが落下すると粒化しにくいが適当な少量の落下では粒化し、逆に少量すぎると落下口などでの団塊化が起こり、安定した連続する粒化が達成できない。）。
(2)溶融物が長距離落下するとその表面張力で適当な粒子径（安定化する粒子径）で滴化し、その状態で固化又は水槽に入って固化する。
(3)落下経路に水のぬれ壁を設けると、濡れ壁が放射冷却を促進するとともに、壁にメタルやスラグが付着するのを防止する。
(4)チョッパは滴化開始口の溶融物団塊化によるトラブル（つらら状のものが発生する）を低減する。
(5)追加的な水ジェットは粒化を促進する。
【０００９】
本発明者等は上記の知見に基づいて本願発明を完成したものであり、その発明は下記の通りである。
（１）溶融炉に密閉して連接された溶融物流路と、該溶融物流路に密閉して連接された溶融物落下冷却管と、該溶融物落下冷却管の下方に配設され、かつ炉内圧の水封を維持する様に水が蓄えられた水槽とを備えた、該溶融炉から排出される溶融物の粒化冷却装置であって、該溶融物落下冷却管の内部が水のぬれ壁になっていることを特徴とする溶融物の粒化冷却装置。
（２）前記溶融物落下冷却管内における溶融物落下距離が２ｍ以上であることを特徴とする上記（１）記載の溶融物の粒化冷却装置。
（３）前記溶融物落下冷却管内における溶融物落下距離が４ｍ以上であることを特徴とする上記（１）記載の溶融物の粒化冷却装置。
（４）前記溶融物の落下流速が０．０１ｋｇ／秒〜２．０ｋｇ／秒であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
（５）前記溶融物落下冷却管上部に落下溶融物を間歇的に切断するためのチョッパが配設されていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
【００１０】
（６）前記溶融物落下冷却管の水のぬれ壁の水が前記水槽の水の循環水であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
（７）前記水のぬれ壁形成用の水の取り入れ口を該水槽の水面部付近とし、かつ該取り入れ口近傍の水槽の水を循環するろ過系統を別途設けて粒化溶融物が該取り入れ口に流入することを低減したことを特徴とする上記（６）記載の溶融物の粒化冷却装置。
（８）前記溶融物落下冷却管内で落下溶融物を直接冷却するための水噴射機構が配設されていることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
（９）前記溶融物落下冷却管を水冷ジャケット構造とすることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
（１０）前記溶融炉が廃棄物のガス化溶融炉又はガス化溶融改質炉であることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の溶融物の粒化冷却装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、一般ごみや産業廃棄物を直接溶融する廃棄物溶融炉から出滓された溶融物から、資源として再利用可能な比較的粒径の揃った粒状物を簡便な装置を用いて製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本願発明の溶融物の粒化冷却装置は、例えば、図に示すようなガス化改質方式の廃棄物処理炉におけるスラグの均質化工程に付置して用いることができる。
図に示されたガス化改質方式は次のプロセスから構成されている。
１．プレス・脱ガスチャンネル
（１）廃棄物の圧縮、（２）乾燥・熱分解
２．高温反応炉・均質化炉
（３）ガス化溶融、（４）スラグ均質化、（５）ガス改質
３．ガス精製
（６）急冷（急冷・酸洗浄、酸洗浄）、（７）ガス精製（アルカリ洗浄、脱硫、除湿）
４．水処理
（８）水処理（沈殿、脱塩等）
【００１３】
次に、本願発明の溶融物の粒化冷却装置の概要を図２に示す。
均質化炉１の溶融スラグ排出口４に溶融物落下冷却管（以下「落下冷却管」という）２が連設されており、落下冷却管２の上部にはチョッパ３が設けられている。落下冷却管２はその下方端部が水槽６内の水中に没して炉内圧の水封を維持しており、均質化炉１の溶融スラグ排出口４から、落下冷却管２内の水面までの距離が溶融物の落下距離となる。落下冷却管２の下端部から排出されて水槽に沈殿した固化したスラグはスラグコンベヤ５によって水槽６から搬出される。
【００１４】
水槽６中の水はサクションストレーナ７、ポンプ８、冷却器９を介して落下冷却管２の壁面に供給されて濡れ壁を形成する。また、水槽中の水は取り入れ口１１からポンプ１２を介してろ過器１３に送られ粒化溶融物を除去されて水槽６に戻される。水の取り入れ口１０は水槽の水面部付近に設けられ、他方、水の取り入れ口１１は濡れ壁供給水の取り入れ口１０よりも深い位置に配置される。
【００１５】
図２に基づいてより詳細に説明する。
溶融物流路を形成する均質化炉１から出滓した溶融スラグは落下冷却管２内を落下し、落下する過程で粒化して水槽（スラグ冷却槽）６中に入る。このとき溶融スラグの落下距離は好ましくは２ｍ以上であり、より好ましくは４ｍ以上とする。
これは、スラグの落下距離が長いほど粒化が促進され、また、水槽６に入ったときに一部が割れて更に粒化して、使用に適した粒径のものとなりこれらの効果は２ｍ以上から顕著に発揮されるからである。また、落下距離が４m以上であると、表面張力効果が十分に働いて、大きい滴はいくつかに分かれて適当な大きさになり、球状のものが水中に落下しやすくなると共に、メタルとスラグとの分離性が良くなり、それが急速冷却により破砕されて５ｍｍ以下の粒径の破砕粒となって、後続プロセス（例えば磨砕して各種（たとえば土壌改良剤など）のエコスラグの製造プロセス）に好適なものとなるからである。
【００１６】
溶融スラグの落下流速は０．０１ｋｇ／秒〜２．０ｋｇ／秒に調整することが好ましい。これは、溶融スラグが大量に流れると落下して水中に入るときに水蒸気爆発が起こる可能性があるからであり、また、少量の流速では途中で固まったり、落ち口で固化して流炉閉塞を起こしたりする可能性があるからである。
【００１７】
水槽中の水をサクションストレーナ７、ポンプ８、冷却器９を介して落下冷却管２の壁面に供給して濡れ壁を形成することが好ましい。これにより、溶融スラグの放射冷却が促進されると共に、壁面にメタルやスラグが付着するのを防止することができる。また、落下冷却管内に落下溶融物に水を吹き付ける水噴射機構を設けることが好ましい。このように落下溶融物に水を噴射して溶融物を直接冷却することにより更に粒化が促進される。噴射水及び濡れ壁形成用の水としては水槽中の水を循環使用することが水の節約の観点から好ましい。
【００１８】
落下冷却管２の下端部は水槽６の水中に没しており、水封されていることが必要である。これは炉内に生成する有毒ガスや可燃性ガスが落下冷却管２の下端部から噴出するのを避けるためであり、またトラブル時に大気中のＯ２ガスが炉内に侵入するのを防ぐためである。
【００１９】
落下冷却管２の上端部付近には落下溶融物を間欠的に切断するためのチョッパー３を設けることが好ましい。これは、溶融スラグによるつららの成長を防止して落下口閉塞トラブルを回避するためである。またこのチョッパ３は図に示すように水で洗浄冷却するようにする。
【００２０】
前記の水のぬれ壁形成用の水を供給する水の取り入れ口１０は水槽６の水面部付近とすると共に、該取り入れ口１０近傍の水槽中の水を循環するろ過系統１２，１３を別途設けて粒化溶融物を除去することが好ましい。
【００２１】
これは、ぬれ壁形成用の水を水槽の水面部付近から取り入れることにより水砕水中に浮遊する粒化溶融物の流入を低減できるからであり、これによりサクションストレーナ７の詰まり、ポンプ８、冷却器９の摩耗や詰まり等トラブルを抑制することができるからである。また、水槽の水中に浮遊する粒化溶融物は表層に近いほど少なくなるため、濡れ壁供給水の取り入れ口は表層近くに配置し、ろ過系統の取り入れ口１１は濡れ壁供給水の取り入れ口１０よりも深い位置に配置することが望ましい。
【００２２】
図３は、図２に示されている落下冷却管及びスラグコンベヤの詳細を示す図である。図示するように、均質化炉１のスラグ排出口から落下冷却管の内水面までの距離が溶融物の落下距離となる。
【００２３】
図４は濡れ壁を形成するための落下冷却管２の端部構造を示す。水槽からの循環水は落下冷却管２の上端部に形成されたケーシング１４に設けた循環水入口１５からケーシング１４内に入り、落下冷却管２の上端部を経て循環水出口１６から落下冷却管２の内壁を流下して濡れ壁を形成する。
また、落下冷却管２を水冷ジャケット構造とすることにより落下冷却管における冷却能力を更に高めることができる。
【００２４】
図５はチョッパ３の構造を示す図である。チョッパ３には水槽６の循環水を洗浄水とする洗浄用ノズル１７が設けられており、チョッパ３を洗浄し冷却するようになっている。
【実施例１】
【００２５】
ガス化改質方式の廃棄物処理炉（サーモセレクト炉）において、図１、２に示される装置を用いて溶融物の粒化冷却処理を行った。
このサーモセレクト炉は均質化炉で１６００℃の温度となっており、出口付近はこれよりも温度が少し下がっており、連続出滓している。１００ｔ炉では、０．１２ｋｇ／秒の落下流速であって流れはある程度一定となっており、炉内圧は出口で２０００ｍｍＡｑであった。また、溶融物の落下距離は約４．５ｍとなっている。
スラグ組成は、ＳｉＯ２＝３５％、Ａｌ２Ｏ３＝１９％、ＣａＯ＝２２％、ＭｇＯ＝３％、Ｆｅ２Ｏ３＝１７％であった。
本装置にて操業した結果、得られた水砕スラグは粒径が２ｍｍ以下のものが主体となっており、比較的粒径も揃っており、良好な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の溶融物粒化冷却装置は廃棄物のガス化溶融炉又はガス化溶融改質炉で発生する溶融物を簡便に粒状化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ガス化改質方式による廃棄物処理の概要を示す図である。
【図２】本発明の粒化冷却装置の概要を示す図である。
【図３】本発明の粒化冷却装置の一部を詳細に示す図である。
【図４】本発明の粒化冷却装置の落下冷却管の上端部の構造を示す図である。
【図５】本発明の粒化装置におけるチョッパの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  均質化炉
２  落下冷却管
３  チョッパ
４  溶融スラグ排出口
５  スラグコンベヤ
６  水槽
７  サクションストレーナ
８  ポンプ
９  冷却器
１０  取り入れ口
１１  取り入れ口
１２  ポンプ
１３  ろ過器
１４  ケーシング
１５  循環水入口
１６  循環水出口
１７  洗浄用ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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