(57)【要約】【課題】  放射性廃棄物を連続焼却処理する焼却炉において、該焼却炉の構造部品の酸化腐食を防止すると共に、燃焼時の異常燃焼を防止するために不活性雰囲気下で焼却処理を行う場合に発生する焼却灰を冷却する際に、焼却灰を不活性雰囲気下で冷却処理するようにした放射性廃棄物焼却灰の冷却装置を提供する。【解決手段】  焼却装置10から排出される焼却灰は、灰入口ノズル11から冷却ジャケット16内に収容されている灰貯留部12に投入され、灰貯留部12の底部を構成する開閉自在な灰受けダンパ13に堆積して貯留される。冷却ジャケット16には冷却空気入口部16aから冷却空気が供給され、灰貯留部12の外側壁に沿って流れ、内部の焼却灰を冷却し、冷却空気出口部16bから排出される。焼却灰は冷却空気と接触することがないから、冷却空気を浄化せずに大気に放出できると共に、焼却灰に空気が供給されず、冷却装置10等を酸化腐食させない。【選択図】        図１
2006258431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性の放射性廃棄物を連続焼却する焼却炉の排出口に連通して設けられて、該焼却炉で発生し、前記排出口から排出された焼却灰を受け入れて冷却する放射性廃棄物焼却灰の冷却装置において、
焼却炉から排出される焼却灰を貯留する灰貯留部と、
前記灰貯留部を収容し、該灰貯留部の周壁に沿って冷却空気を流す冷却ジャケットと、
前記灰貯留部に開閉可能に設けた灰排出扉とからなることを特徴とする放射性廃棄物焼却灰の冷却装置。
【請求項２】
前記灰排出扉を前記灰貯留部の下部に配設した灰受けダンパとし、
前記焼却炉からの焼却灰を灰貯留部に該灰貯留部の上部から落下させ、
灰貯留部内に貯留される焼却灰を、前記灰受けダンパに堆積させることを特徴とする請求項１に記載の放射性廃棄物焼却灰の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原子力施設や放射性物質の取り扱い施設において、可燃性の放射性廃棄物を焼却処理した際に発生する焼却灰を冷却するための放射性廃棄物焼却灰の冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設等の通常の作業時や設備の定期点検時に発生するポリエチレンや酢酸ビニルシート、紙、布類、木くず等は、低レベル放射性廃棄物とされ、可燃性雑固体廃棄物として扱われる。ところで、原子力施設の規模の増大に伴い、廃棄物発生量も増加しており、この種の可燃性雑固体廃棄物に関しては、廃棄物の減容のために焼却処理されることがある。
【０００３】
廃棄物の焼却処理には焼却炉が用いられており、燃焼により発生する焼却灰は放射性廃棄物として、ドラム缶等の容器に回収され、密封されて保管される。容器に回収する際には、焼却灰を適宜温度まで冷却する必要がある。
【０００４】
従来、この種の冷却処理は、焼却炉の運転を停止して炉内に冷却空気を供給することにより行われている。すなわち、焼却炉を所定時間運転して廃棄物を完全に燃焼させて停止し、炉内に冷却空気を吹き込ませて焼却灰を冷却するものであり、一定時間毎に焼却炉の運転と停止を繰り返しながら、焼却灰をバッチ処理している。
【０００５】
この種の焼却炉のうち、完全燃焼を図ることができるように、廃棄物を一旦熱分解し、熱分解ガスを燃焼する、いわゆる熱分解ガス化燃焼方式が採用されているものがある。例えば、非特許文献１には、熱分解ガス化燃焼方式が採用された焼却炉の基本構造が開示されている。この焼却炉は、たて型炉で、その中心部に揺動パドルが設けられ、これを介して上部が熱分解室、下部が燃焼室に区分けされている。廃棄物は、焼却炉上部の投入口から熱分解室に投入され、熱分解室内に充填される。熱分解室には、環流排ガスと一次空気が送入され、熱分解室下部（揺動パドル直上）で廃棄物の部分燃焼が起こり、灼熱床が形成される。この灼熱床の熱により、上部に充填された廃棄物が加熱、分解される。また、廃棄物の移動方向とガスの流れがともに下向きであるため熱分解室内の廃棄物層には、上部の温度が低く、下部が高くなるような温度勾配ができる。廃棄物は、このような状態下で下部に移動するにつれ、乾燥、熱分解過程を経て、熱分解ガスと炭素質成分に転換される。これらの一部は、灼熱床で燃焼し、熱分解に必要な熱源となるが、残りの大部分は、揺動パドルを通って燃焼室に入り、揺動パドルの冷却を兼ねた二次空気によって、完全燃焼する。燃焼排ガスは燃焼室より排出される。また、一部の炭素質成分（未燃分）を含んだ焼却灰は、燃焼室底部の灰受パドル上にたまり、高温、高酸素雰囲気下で、未燃分の完全燃焼が行われる。
【０００６】
【非特許文献１】三井造船技報  昭和61年６月  第１２８号第36頁〜第41頁「三井・ユーリッヒ式焼却処理システム」  鈴木重紀  執筆
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した非特許文献１に開示されている焼却炉では、燃焼用空気を大量に必要とする。この燃焼排ガスには放射性物質が含まれているから、これを放出するには、高精度に浄化し、放射能成分を確実に除去する必要がある。また、完全燃焼のために大量の空気を供給することにより、未燃の可燃性ガスが炉外で異常燃焼するおそれがあり、それを防止するために複雑な構造を備える必要がある。さらに、燃焼に使用された酸素の余剰分が存在するから、この酸素により焼却炉の構造部品を酸化させるおそれがある。
【０００８】
また、バッチ式により焼却灰を処理する場合には、焼却炉の運転と停止とを繰り返すことになり、焼却炉にとっては昇温と降温との繰り返しは好ましくなく、しかも、焼却炉が一定温度となるまでの時間を要するため、焼却処理を行える時間が短くなり、廃棄物の処理量が制限されることにもなる。
【０００９】
このため、焼却炉を連続運転して焼却する処理量の増大を図ることが要望されるが、連続運転で焼却灰の冷却に空気を連続的に供給する場合には、炉外での異常燃焼する可能性が増大し、酸化腐食の可能性を増大することになるので、冷却空気を供給せずに、いわゆる窒素パージにより不活性雰囲気を維持し、熱分解ガス化焼却処理が必要となる。
【００１０】
そこで、この発明は、焼却炉を連続運転すると共に、いわゆる窒素パージによって炉外での異常燃焼する可能性をなくした焼却炉とした場合に、発生する焼却灰を冷却するに際して、該焼却灰を冷却空気にさらさずに、効率よく冷却することができる放射性廃棄物焼却灰の冷却装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る放射性廃棄物焼却灰の冷却装置は、可燃性の放射性廃棄物を連続焼却する焼却炉の排出口に連通して設けられて、該焼却炉で発生し、前記排出口から排出された焼却灰を受け入れて冷却する放射性廃棄物焼却灰の冷却装置において、焼却炉から排出される焼却灰を貯留する灰貯留部と、前記灰貯留部を収容し、該灰貯留部の周壁に沿って冷却空気を流す冷却ジャケットと、前記灰貯留部に開閉可能に設けた灰排出扉とからなることを特徴としている。
【００１２】
連続焼却されて連続して生成される焼却灰は前記灰貯留部に給送されて、該灰貯留部に貯留される。この灰貯留部は前記冷却ジャケットに収容されて、該灰貯留部の周壁に沿って冷却空気が流れているから、灰貯留部の中の焼却灰はこの冷却空気によって冷却される。この灰貯留部に適宜時間貯留されて、適宜温度まで降温された焼却灰は、前記灰排出扉の開放によって灰貯留部から排出され、ドラム缶等の容器に回収される。
【００１３】
また、請求項２の発明に係る放射性廃棄物焼却灰の冷却装置は、前記灰排出扉を前記灰貯留部の下部に配設した灰受けダンパとし、前記焼却炉からの焼却灰を灰貯留部に該灰貯留部の上部から落下させ、灰貯留部内に貯留される焼却灰を、前記灰受けダンパに堆積させることを特徴としている。
【００１４】
すなわち、前記灰排出扉を灰貯留部の底部に設けた前記灰受けダンパで構成し、焼却炉からの焼却灰はこの灰受けダンパ上に落下するようにしたものである。灰排出扉は灰貯留部の側壁等に配することもできるが、側壁等に配設した場合には、灰貯留部から焼却灰を掻き出すための構造等を必要とするが、灰受けダンパを底部に設けることにより、該灰受けダンパを開放すれば焼却灰が落下するから、掻き出しのための構造等を必要とせず、構造を簡単にすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る放射性廃棄物焼却灰の冷却装置によれば、灰貯留部に貯留した焼却灰には直接冷却空気を供給しないから、この灰貯留部に連通している焼却炉に空気が流入することがない。このため、焼却炉内を不活性雰囲気に維持でき、異常燃焼を防止できると共に、焼却炉の構造部品の酸化腐食を防止し、さらに、焼却灰を収容した容器の腐食も防止できる。しかも、焼却炉の連続運転が可能となるから、焼却炉を安定して運転することができ、廃棄物の焼却処理を安定して行うことができる。
【００１６】
また、請求項２の発明に係る放射性廃棄物焼却灰の冷却装置によれば、灰受けダンパの開放動作によって冷却された焼却灰を灰貯留部から排出できるので、簡単な構造で焼却灰の排出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図３はこの発明に係る放射性廃棄物焼却灰の冷却装置を用いるのに適した焼却設備１の概略を示しており、この冷却装置10は該焼却設備１の処理過程における後部に配設されている。焼却設備１は、主として熱分解用キルン２と燃焼用キリン３とから構成されている。可燃性廃棄物はホッパ2aに投入され、該ホッパ2aの下部に接続されているスクリューコンベア2bによって搬送されて熱分解用キルン２に供給される。熱分解キルン２には加熱ヒータ2cが装着されており、熱分解キルン２を加熱して、廃棄物が該熱分解キルン２の内部を搬送されながら炭素質成分が生成される。熱分解キルン２の後尾にはホッパ2dが配設されており、廃棄物から生成された炭素質成分は該ホッパ2dに給送される。
【００１８】
前記ホッパ2dの下端部に、前記燃焼用キルン３のスクリューコンベア3aが設けられており、前記炭素質成分はホッパ2dからスクリューコンベア3aに供給され、該スクリューコンベア3aによって燃焼用キルン３に搬送される。燃焼用キルン３には燃焼用ヒータ3bが設けられており、炭素質成分は該燃焼用ヒータ3dにより加熱されて燃焼し、焼却灰が生成される。この焼却灰は燃焼用キルン３の内部を搬送されて、該燃焼用キルン３の後尾に配設されたホッパ3cに給送される。
【００１９】
前記ホッパ3cの下端部に、前記冷却装置10が配設されている。図１及び図２にこの冷却装置10の概略構造を示してある。前記ホッパ3cの排出口には灰入口ノズル11が接続されており、焼却灰はこの灰入口ノズル11からこの冷却装置10に投入される。灰入口ノズル11には、図１及び図２に破線で示す灰貯留部12が連通し、この灰貯留部12の下部に開閉自在に灰排出扉としての灰受けダンパ13が設けられており、この灰受けダンパ13の閉成時に該灰受けダンパ13によって灰貯留部12の底部が形成されている。この灰受けダンパ13は揺動軸13aを中心とした揺動により開閉するようにしてあり、この揺動軸13aには開閉レバー14の一端部が嵌着されている。この開閉レバー14の他端部は、エアシリンダ15の作動によって摺動するピストンロッド15aの先端部と回動可能に連繋させてあり、該ピストンロッド15aの摺動によって開閉レバー14が、灰受けダンパ13を開放する、図１上想像線で示す開放位置と、灰受けダンパ13を閉成する、同図上実線で示す閉成位置との間を揺動するようにしてある。
【００２０】
前記灰貯留部12は、上部主体12aと前記灰受けダンパ13を含む下部主体12bとから形成されており、これら上部主体12aと下部主体12bとはフランジ12c、12dを介して接続されるようにしてある。そして、前記上部主体12aが、冷却ジャケット16に収容されている。すなわち、フランジ12cの上部側は、上部主体12aと冷却ジャケット16との二重構造となっており、該冷却ジャケット16の下部はフランジ12cによって閉塞されている。この冷却ジャケット16の一の壁部には冷却空気入口部16aが設けられ、この一の壁部と対向する壁部には冷却空気出口部16bが設けられている。そして、冷却空気入口部16aには図示しない送風機が連通していて、該送風機から吐出された冷却空気がこの冷却空気入口部16aから冷却ジャケット16に吹き込まれ、前記冷却空気出口部16bから排気されるようにしてある。なお、冷却ジャケット16の外側壁には、この冷却装置10を取り付けるための取付ブラケット16cが設けられている。また、窒素供給部12eが設けられて窒素が供給され、灰貯留部12内が不活性雰囲気に維持される。
【００２１】
前記フランジ部12dの下部にはケーシング17が設けられており、前記下部主体12bはこのケーシング17内に位置している。したがって、フランジ12dの下部側は、下部主体12bとケーシング17との二重構造となっている。そして、前記揺動軸13aの先端部はケーシング17の外側に突出し、該突出した先端部に前記開閉レバー14が嵌着されている。また、前記エアシリンダ15はケーシング17の外側に配されている。なお、このケーシング17の内部と前記冷却ジャケット16の内部とはフランジ12c、12dによって隔絶されている。そして、このケーシング17の下端部にホッパ18が設けられており、このホッパ18に図示しない窒素発生装置からパージ用窒素が供給されている。また、このホッパ18の下部にドラム缶等の焼却灰用容器19（図３参照）が接続されるようにしてあり、該ホッパ18の下部に設けられた図示しないゲート弁が開放することにより、ホッパ18内の焼却灰が焼却灰用容器19に落下するようにしてある。
【００２２】
以上により構成されたこの発明に係る放射性廃棄物焼却灰の冷却装置の実施形態について、その作用を説明する。
【００２３】
前記熱分解用キルン２と燃焼用キルン３とによる熱分解ガス化燃焼方式により燃焼された廃棄物から、燃焼用キルン３内で焼却灰が生成される。この焼却灰は該燃焼用キルン３で徐々に搬送されながら生成されて、前記ホッパ3cに給送される。これら、熱分解用キルン２と燃焼用キルン３とは連続運転されており、前記ホッパ2aから可燃性廃棄物が連続的に投入されて、焼却灰が連続的に生成される。
【００２４】
前記ホッパ3cに給送された焼却灰は、前記灰入口ノズル11から冷却装置10の灰貯留部12に投入される。投入された焼却灰は、底部を形成している前記灰受けダンパ13に落下して徐々に堆積されることになる。他方、前記冷却空気入口部16aから図示しない送風機により冷却空気が吹き込まれており、この冷却空気が灰貯留部12の外壁面に沿って流れることにより、内部の焼却灰が冷却され、冷却空気は前記冷却空気出口部16bから排出される。この冷却空気は焼却灰と接触することがないから、放射能により汚染されているものではない。このため、冷却空気出口16bから排出される冷却空気は、フィルタ等の浄化装置を通さずに大気に放出することができる。
【００２５】
そして、前記灰受けダンパ13が一定時間毎に開放される。すなわち、前記エアシリンダ15を作動させてピストンロッド15aを前進させて突出させると、前記開閉レバー14が、図１上実線で示す閉成位置から想像線で示す開放位置まで揺動して、前記揺動軸13aを適宜角度で回動させるから、この揺動軸13aの回動によって灰受けダンパ13が開放される。この灰受けダンパ13の開放によって、該灰受けダンパ13に堆積している焼却灰が灰貯留部12から前記ホッパ18に落下する。焼却灰が排出されたならば、灰受けダンパ13を閉成する。すなわち、エアシリンダ15の作動によってピストンロッド15aを後退させて、開閉レバー14を開放位置から閉成位置に揺動させると、揺動軸13aが回動して灰受けダンパ13が閉成される。これにより、前記ホッパ3cから投入される焼却灰が灰貯留部12に貯留され、冷却される。なお、灰受けダンパ13の開閉周期は、焼却灰の処理量に応じて調整する。
【００２６】
前記このホッパ18に、前記焼却灰用容器19に充填するのに適宜な量の焼却灰が貯留されたならば、図示しないゲート弁を開放して、該ホッパ18内の焼却灰を焼却灰用容器19に充填する。
【００２７】
また、冷却装置10及び前記ホッパ18に供給されているパージ用窒素は、冷却装置10及びホッパ18内を不活性雰囲気に維持する。このため、冷却装置10及びホッパ18が酸化されて腐食することを防止する。また、前記ホッパ18に供給されたパージ用窒素は、灰受けダンパ13の開放時に焼却灰の移動方向とは逆方向に移動して、燃焼用キルン３の内部に至る。このため、該燃焼用キルン３の内部が燃焼に必要となる酸素濃度となり、冷却装置10及びホッパ18に不用な未燃の可燃性ガスの侵入を防ぎ、不活性雰囲気に維持される。したがって、炉外における異常燃焼の発生が防止され、また、焼却設備１の構造部品が酸化により腐食することを防止できる。
【００２８】
以上説明した実施形態では、灰貯留部12の底部に灰排出扉として開閉可能な灰受けダンパ13を設けた構造として説明したが、灰排出扉は灰貯留部12の側壁に設けた構造であっても構わない。この場合、灰貯留部12の底部に堆積した焼却灰を灰排出扉から掻き出す手段を、灰貯留部12の内部に設けることになる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明に係る放射性廃棄物焼却灰の冷却装置によれば、可燃性の放射性廃棄物を燃焼処理する際に発生する焼却灰を、直接冷却空気に接触させずに冷却できるもので、冷却空気の大気への放出を、浄化装置等を通さずに行うことができ、また、不活性雰囲気を維持し、異常燃焼を防止すると共に、装置の各部品の腐食を防止でき、冷却装置等の長寿命化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明に係る放射性廃棄物焼却灰の冷却装置の概略構造を説明する正面図である。
【図２】図１に示す冷却装置の右側面図である。
【図３】この発明に係る冷却装置を用いるのに適して焼却装置の一例を示すもので、この焼却装置の概略構造を示している。
【符号の説明】
【００３１】
１  焼却設備
２  熱分解用キルン
３  燃焼用キルン
3c  ホッパ
10  冷却装置
11  灰入口ノズル
12  灰貯留部
12a  上部主体
12b  下部主体
12c  フランジ
12d  フランジ
13  灰受けダンパ（灰排出扉）
13a  揺動軸
14  開閉レバー
15  エアシリンダ
15a  ピストンロッド
16  冷却ジャケット
16a  冷却空気入口部
16b  冷却空気出口部
16c  取付ブラケット
17  ケーシング
18  ホッパ
19  焼却灰用容器
【図１】
2006258431.tif 000003
【図２】
2006258431.tif 000004
【図３】
2006258431.tif 000005