(57)【要約】本発明は、灰を溶融して溶融スラグとする溶融炉（１０）と、排出した溶融スラグ（１２１）をスラグ冷却水（１５２）によって冷却し水砕スラグ（１２２）を生成させた後、スラグ冷却水から水砕スラグを分離するスラグ分離装置（５０）とからなる灰の溶融システムにおいて；溶融炉のスラグ落口（１４）とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガス（１３２）を吹込むガス吹込み手段を備え；または、水槽から分離され水面上に搬出された水砕スラグを洗浄水で洗浄するスラグ洗浄手段（５５）を備えたことを特徴とする。
2003085322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰を溶融して溶融スラグとし、該溶融スラグをスラグ排出口より排出する溶融炉と、該溶融スラグをスラグ冷却水と接触させることにより水砕スラグを生成させた後に該スラグ冷却水から分離して水砕スラグを得るスラグ分離装置とからなる灰の溶融システムにおいて；
前記溶融炉のスラグ落口と前記スラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹き込むガス吹込手段を備えることを特徴とする；
灰の溶融システム。
【請求項２】
請求項１に記載の灰の溶融システムにおいて；
前記溶融炉のスラグ落口から排出される排ガスと前記ガス吹込手段により吹き込まれた空気又は不活性ガスの混合ガスを吸引し前記溶融炉内に吹き込む混合ガスラインを設けたことを特徴とする灰の溶融システム。
【請求項３】
請求項２に記載の溶融システムにおいて；
前記混合ガスラインに前記混合ガスの吸引流量を調整する流量調整手段を設けたことを特徴とする灰の溶融システム。
【請求項４】
請求項３に記載の溶融システムにおいて；
前記混合ガスラインに前記混合ガスの温度を測定するための温度センサを設け、前記流量調整手段は該温度センサの出力により該混合ガスラインの温度が所定の設定温度になるように混合ガスの吸引流量を制御することを特徴とする灰の溶融システム。
【請求項５】
灰を溶融して溶融スラグとし、該溶融スラグをスラグ排出口より排出する溶融炉と、該溶融スラグをスラグ冷却水と接触させることにより水砕スラグを生成させた後に該スラグ冷却水から分離して水砕スラグを得るスラグ分離装置とからなる灰の溶融システムにおいて；
スラグ分離手段を有する前記スラグ分離装置は沈降分離機能を有する水槽を具備し、前記水砕スラグが該水槽底部から除去され水面上に搬出された後に、洗浄水供給系から供給される洗浄水散水手段を用いて洗浄水を前記水砕スラグに散水して洗浄するように構成されたスラグ洗浄手段を備えることを特徴とする；
灰の溶融システム。
【請求項６】
溶融炉から排出される溶融スラグから水砕スラグを生成させた後にスラグ冷却水から水砕スラグを分離する灰の溶融システムの運転方法において；
前記溶融炉のスラグ落口と前記スラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹き込むことを特徴とする；
灰の溶融システムの運転方法。
【請求項７】
溶融炉から排出される溶融スラグから水砕スラグを生成させた後にスラグ冷却水から分離して水砕スラグを得るスラグ分離装置を備えた灰の溶融システムの運転方法において；
前記スラグ分離装置は沈降分離機能を有する水槽を具備し、前記水砕スラグが該水槽底部から除去され水面上に搬出された後に、洗浄水供給系から供給される洗浄水散水手段を用いて洗浄水を前記水砕スラグに散水して洗浄することを特徴とする；
灰の溶融システムの運転方法。
【請求項８】
廃棄物をガス化してガス化生成物を生成させるガス化炉と、該ガス化生成物を燃焼して溶融スラグを生成させる溶融炉と、
前記溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹き込むガス吹込手段を備えた；
廃棄物のガス化溶融システム。
【請求項９】
廃棄物をガス化してガス化生成物を生成させるガス化炉と、該ガス化生成物を燃焼して溶融スラグを生成させる溶融炉と、
前記溶融炉から排出される溶融スラグから水砕スラグを生成させた後にスラグ冷却水から水砕スラグを分離するスラグ分離装置とからなるガス化溶融システムにおいて；
前記スラグ分離手段を有する分離装置は沈降分離機能を有する水槽を具備し、水砕スラグが該水槽底部から除去され水面上に搬出された後に、洗浄水供給系から供給される洗浄水散水手段を用いて洗浄水を前記水砕スラグに散水して洗浄するように構成されたスラグ洗浄手段を備えた；
廃棄物のガス化溶融システム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、灰の溶融炉から排出される溶融スラグを水と接触させて水砕スラグとする溶融システム及びその運転方法、並びに都市ごみ、固形化燃料（ＲＤＦ）、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、廃油等の廃棄物を燃焼処理するガス化溶融システムに付属する溶融システムに関するものである。
背景技術
都市ごみ、固形化燃料（ＲＤＦ）、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、廃油等の廃棄物を安全に焼却して減量化すること、及びその焼却熱を有効に利用することが望まれている。廃棄物の焼却灰は、通常、有害な重金属を含むので、焼却灰を埋め立てるには、重金属成分を固定化処理する必要がある。更に、設備全体のスケールダウン等も求められている。こうした課題に対応できる設備として、種々の金属を回収できるとともに、有効利用可能な無害なスラグを回収でき、更に熱・電力などのエネルギーが得られる、単なる焼却処理ではなく、マテリアルリサイクル及びサーマルリサイクルを可能にした廃棄物のガス化溶融システムが近年に至り実用化された。
このガス化溶融システムは、ガス化炉にて廃棄物を４５０〜７５０℃で熱分解ガス化し、ガス、タール、チャー（灰を含んだ固形カーボン）等を発生させる。発生したガス、タールは、微粉状のチャーを伴った状態で溶融炉に供給され、該溶融炉に投入される二次空気により低空気比（１．３〜１．５程度）で高温燃焼させ、溶融炉内を灰の融点以上の温度（１３００℃から１４５０℃程度）とする。この高温状態にて、溶けた灰が炉壁面に集められ落下して溶融スラグの流れを形成する。この溶融スラグをスラグ冷却水と接触させることにより、水砕スラグとする。
灰の溶融システムにおいては、ガス化炉がなく、灰を溶融炉へ直接供給し、溶融スラグ化する。溶融スラグから水砕スラグを生成する過程はガス化溶融システムとほぼ同じである。従って、本システムに関する詳細説明は割愛する。
以下、例えばガス化装置として流動床式ガス化炉、溶融炉として旋回式溶融炉の組み合わせを採用した場合を説明する。図１は従来の旋回溶融炉、水砕トラフを具備する溶融システム及び溶融スラグの分離装置であるスラグ分離装置の構成例を示す図である。
図１において、１０は旋回溶融炉（旋回式溶融炉）、３０は水砕トラフ、５０はスラグ分離装置である。旋回溶融炉１０は一次燃焼室１１、二次燃焼室１２、三次燃焼室１３から構成されている。図示しないガス化炉で熱分解ガス化されたチャー・タール等を含んだ生成ガス（可燃性のガス）１１１は旋回溶融炉１０の一次燃焼室１１の上部に炉内壁の接線方向に供給され、該一次燃焼室１１に導入された燃焼用ガス（通常は予熱された空気）１１５と混合され、燃焼しながら二次燃焼室１２へ移動して高温燃焼（温度１３００〜１４５０℃程度）し、更に三次燃焼室１３を通って三次燃焼室１３にて完全燃焼した後に、排ガス１１３となって図示しない廃熱ボイラ等に供給される。なお、図１において、符号１５，１６は溶融炉の立上げ用及び助燃用のバーナである。
一次燃焼室１１の上部に導入されたチャー・タール等を含む生成ガス１１１は、旋回流を形成し、旋回流中で高温燃焼しながら二次燃焼室１２に移動する。この旋回流による遠心力の作用により、チャーに含まれる灰はスラグミストとなって炉壁に集められ、炉壁面上に付着したスラグミストは溶融スラグ１２１の層を形成し、二次燃焼室１２の底部を流下した後に、スラグ落口１４から水砕トラフ３０上に落下する。水砕トラフ３０上には溶融スラグを冷却するための水（以下、スラグ冷却水１５２）が常時流れている。スラグ落口１４から落下した溶融スラグ１２１は、該スラグ冷却水１５２の中に落下することにより急冷され、水砕スラグ１２２となってスラグ冷却水１５２とともにスラグ分離装置５０を構成する水槽５１へ流れ落ちる。該水槽５１は沈降分離の機能を有しており、沈降した水砕スラグを水槽５１の底部からスクレーパ５３を備えた分離コンベア５２によって、分離コンベア５２のスクレーパ５３によって掻き出して除去するとともに、上方へ搬出することによりスラグ冷却水を分離する。分離コンベア５２により搬送された該水砕スラグ１２２は、スラグ排出口５４から外部へ排出される。一方、水槽５１内のスラグ冷却水１５２は、ポンプ４１により水槽５１から配管１５１とノズル３２を経て水砕トラフ３０へ供給され、循環使用される。
旋回溶融炉（旋回式溶融炉）１０のスラグ落口１４は溶融スラグ１２１を排出するが、旋回溶融炉１０内には排ガス１１２が充満しているため、溶融スラグ１２１に同伴する排ガス１１２がスラグ冷却水１５２と接触することを避けることができない。排ガス１１２中には有害成分など多くの成分が含まれているため、排ガス１１２がスラグ冷却水１５２と接触することによりスラグ冷却水１５２を汚染（水質悪化）してしまう。このため、回収された水砕スラグ１２２が該スラグ冷却水１５２によって汚染されるという問題があった。
また、高温の溶融スラグ１２１がスラグ冷却水１５２と接触することにより、スラグ冷却水１５２の一部が蒸発により気化し、この水蒸気が上方へ流れてスラグ落口１４を冷却するために、溶融スラグ１２１がスラグ落口１４内壁及び該スラグ落口１４付近で固化し、甚だしい場合には閉塞に至るという問題があった。
発明の開示
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、溶融炉から排出される溶融スラグをスラグ冷却水と接触させ水砕スラグを生成する溶融炉システム・装置において、溶融炉から溶融スラグに同伴して排出される排ガスのスラグ冷却水との接触を防止し、スラグ冷却水からの蒸発水蒸気によるスラグ落口及びその近傍の冷却を防止し、更にスラグ冷却水の水質悪化による水砕スラグの品質低下（スラグ冷却水が汚染されると、それがスラグ表面に付着するため品質低下を招く）という事態を防止することができる灰の溶融システム、溶融炉装置の運転方法及びガス化溶融システムを提供することを目的とする。
また、溶融炉から溶融スラグに同伴する排ガスとスラグ冷却水の接触防止対策が不完全であった場合でも、水砕スラグの表面に付着した重金属等の有害汚染物質を洗浄するための洗浄システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の灰の溶融システムは、灰を溶融して溶融スラグとし、該溶融スラグをスラグ排出口より排出する溶融炉と、該溶融スラグをスラグ冷却水と接触させ水砕スラグを生成する溶融システムにおいて、溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹き込むガス吹込手段を設けたことを特徴とする。
上記のように、空気又は不活性ガスを吹き込むガス吹込手段を設け、溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹き込むことにより、排ガスとスラグ冷却水の気液接触を防止することができる。これにより、スラグ冷却水の水質悪化を防止することが可能となる。
本発明の一態様によれば、溶融炉のスラグ落口から排出される排ガスとガス吹込手段により吹き込まれた空気又は不活性ガスの混合ガスを、スラグ排出部を経由して吸引し、前記溶融炉内に吹き込む混合ガスラインを設けたことを特徴とする。
上記のように、スラグ排出部から混合ガスを吸引し溶融炉内に吹き込む混合ガスラインを設けたことにより、混合ガスラインはスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に吹き込まれた空気又は不活性ガスとスラグ冷却水の蒸発蒸気を吸引し、スラグ落口とその近傍が冷却されるのを防止することができる。また、あわせてスラグ落口より高温の炉内排ガスを吸引するので、該スラグ落口とその近傍を高温度に保持することが可能となる。また、吹き込まれたガスが空気の場合は、混合ガスラインを通して溶融炉内に供給するため、燃焼空気として有効利用することができる。
本発明の一態様によれば、混合ガスラインに混合ガスの吸引流量を調整する流量調整手段を設けたことを特徴とする。
上記のように流量調整手段を設けたことにより、スラグ排出部から吸引する混合ガスの吸引量を調整することができる。
本発明の一態様によれば、流量調整手段は、混合ガスラインに前記混合ガスの温度を測定するための温度センサを設け、該温度センサの出力により該混合ガスラインの温度が所定の設定温度になるように混合ガスの吸引流量を制御することを特徴とする。
ここで、設定温度下限は、排ガス中の塩化水素による低温腐食を防止するため塩化水素の露点温度に余裕を見た温度以上とする。一方、上限は、構成する配管・送風機の耐熱温度に依存して決定される。通常安価な炭素鋼が使用できる温度の範囲に設定する。具体的には、通常１１０〜３５０℃の温度範囲で制御するとよい。
上記のように、混合ガスラインに前記混合ガスの温度を測定するための温度センサを設け、流量調整手段は該温度センサの出力により該混合ガスラインの温度が所定の設定温度になるように混合ガスの吸引流量を制御するので、該設定温度を混合ガスラインに設けたファンの耐熱温度以下に設定することにより、該混合ガスラインの温度をファンの耐熱温度以下に維持することができると共に、混合ガスラインのダクト及びファンの低温腐食を防止することが可能となる。
本発明の灰の溶融システムは、溶融炉から排出したスラグがスラグ冷却水とともに沈降分離機能を有する水槽へ供給され、そこで沈降分離されたスラグは、水槽底部から除去され、水面上に搬出された後に、洗浄水供給系から供給される洗浄水でスラグに散水することにより洗浄することを特徴とする。
上記のようにすることにより、水砕スラグの表面に付着した重金属等の有害不純物を洗浄することができ、良質の水砕スラグの回収が可能となる。
また、前記溶融炉から溶融スラグに同伴して排出される排ガスのスラグ冷却水との接触を防止対策が不完全であった場合であっても、同様の洗浄効果を得ることができる。
本発明の灰の溶融システムの運転方法の一態様は、灰を溶融して溶融スラグとし、該溶融スラグをスラグ排出口より排出する溶融炉と、該溶融スラグをスラグ冷却水と接触させ水砕スラグを生成する溶融システムの運転方法において、溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹き込み、溶融炉から排出される排ガスとスラグ冷却水の気液接触を防止することを特徴とする。
上記のように、溶融システムを溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹き込むように運転することにより、排ガスとスラグ冷却水の気液接触を防止することができ、スラグ冷却水の水質悪化を防止することが可能となる。また、スラグ冷却水の水質悪化による水砕スラグの品質低下も防止できる。
本発明の灰の溶融システムの運転方法の他の態様は、灰を溶融して該溶融炉から排出される溶融スラグをスラグ冷却水と接触させ水砕スラグを生成し、該水砕スラグは該スラグ冷却水とともに沈降分離機能を有する水槽へ供給し、沈降した該水砕スラグを水槽底部から除去し、該スラグ冷却水から水砕スラグを分離する溶融システムの運転方法において、水槽底部から除去され、水面上に搬出された後に、洗浄水供給系から供給される洗浄水でスラグに散水することにより洗浄することを特徴とする。
上記のように、前記水砕スラグが水槽底部から搬出された後に、洗浄水供給系から供給される洗浄水で散水・洗浄するように運転することにより、水砕スラグの表面に付着した重金属等の有害不純物を洗浄することができ、良質の水砕スラグの回収が可能となる。
本発明の廃棄物のガス化溶融システムの一態様は、廃棄物をガス化してガス化生成物を生成させるガス化炉と、該ガス化生成物を燃焼して溶融スラグを生成させる溶融炉及び該溶融炉からの排出スラグをスラグ冷却水と接触させ水砕スラグを生成する水砕スラグ生成機構を具備するガス化溶融システムにおいて、溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹込むガス吹込手段を設けたことを特徴とする。
上記のように、溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹込むガス吹込手段を設けたことにより、溶融炉のスラグ落口から流入する排ガスとスラグ冷却水の気液接触を防止することができ、スラグ冷却水の水質悪化を防止することが可能なガス化溶融システムとなる。
本発明の廃棄物のガス化溶融システムの他の態様は、廃棄物をガス化してガス化生成物を生成させるガス化炉と、該ガス化生成物を燃焼して溶融スラグを生成させる溶融炉及び該溶融炉から排出される溶融スラグをスラグ冷却水と接触させ水砕スラグを生成し、該水砕スラグは該スラグ冷却水とともに沈降分離機能を有する水槽へ供給し、沈降した該水砕スラグを水槽底部から除去し、該スラグ冷却水から水砕スラグを分離するガス化溶融システムにおいて、水槽底部から除去され、水面上に搬出された後に、洗浄水供給系から供給される洗浄水でスラグに散水することにより洗浄することを特徴とする。
廃棄物のガス化溶融システムを上記のように水槽底部から搬出された後に、洗浄水供給系から供給される洗浄水でスラグに散水するようにすることにより、水砕スラグの表面に付着した重金属等の有害不純物を洗浄することができ、良質の水砕スラグの回収が可能なガス化溶融システムとなる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２は本発明に係る旋回溶融炉、水砕トラフ及びスラグ分離装置を具備する廃棄物のガス化溶融システムの構成例を示す図である。本ガス化溶融システムは、旋回溶融炉１０、水砕トラフ３０、スラグ分離装置５０を具備し、旋回溶融炉１０は一次燃焼室１１、二次燃焼室１２、三次燃焼室１３を有している。廃棄物の熱分解によって生じたチャー・タール等を含む生成ガス１１１が一次燃焼室１１の上部に導入され、燃焼用ガス１１５と混合され燃焼しながら二次燃焼室１２へ移動し、高温燃焼し（温度１３００〜１４５０℃）、三次燃焼室１３を通って排ガス１１３となって図示しない廃熱ボイラ等に排出される。
また、廃棄物の熱分解によって生じたチャー・タール等を含む生成ガス（未燃炭素や灰を含んだ未燃ガス）１１１は、一次燃焼室１１の上部で軸線周りの接線方向に供給されるように配置することで、旋回流を形成し、その旋回流により灰を炉壁に集め高温で溶融され溶融スラグ１２１となり、スラグ落口１４からスラグ排出部２１を経由して水砕トラフ３０内に落下する。なお、一次燃焼室１１、二次燃焼室１２の燃焼用ガス吹込口設置位置は、軸線周りの接線方向にガスが吹込まれるように配置されている。落下した溶融スラグ１２１は、水砕トラフ３０内でスラグ冷却水１５２と接触し、水砕スラグ１２２となってスラグ分離装置５０へ移送され、分離コンベア５２のスクレーパ５３で掻き出され除去される。
本溶融システムでは水砕トラフ３０の排出端部に空気（パージ空気）又は不活性ガス（パージ不活性ガス）を吹き込むためのガス吹込ライン１３１を設け、空気又は不活性ガス１３２をスラグ冷却水１５２の水面下端（水砕面下端）に吹き込んでいる。吹き込まれた空気又は不活性ガス１３２は水砕面に沿って流れ、旋回溶融炉１０のスラグ落口１４と水砕面の間に流入する。これにより、スラグ落口１４から流入する排ガス１１２とスラグ冷却水１５２の気液接触を防止することができる。
このように気液接触を防止することにより、排ガス１１２とスラグ冷却水１５２の接触により、スラグ冷却水１５２の水質が悪化するのを防止できる。
更にスラグ冷却水１５２の水質悪化を防止できることから、該水質悪化による水砕スラグの品質低下、即ち汚染されたスラグ冷却水の汚染成分がスラグ表面に付着して、その品質を低下させることを防止することができる。
なお、空気又は不活性ガス１３２を水砕トラフ３０の水砕面の下端に吹き込むことにより、排ガス１１２を効果的にパージすることができる。また、排ガス１１２を効果的にパージするためや空気又は不活性ガス１３２の偏流を防止するために、水砕トラフ３０には複数ヶ所に吹込口を設けてもよい。
更に、本溶融システムでは、水砕トラフ３０で水砕スラグ１２２となってスラグ分離装置５０の水槽５１へ移送される。該水槽５１は沈降分離機能を有しており、沈降した水砕スラグを該水槽の底部からスクレーパ５３によって掻き出して除去することによりスラグ冷却水から分離する。分離された水砕スラグが該水槽底部から掻き出されることにより除去され水面上に搬出された後に、洗浄水ライン１６１から供給される洗浄水が散水ノズル５５によって散水され、水砕スラグを洗浄する。その後、該水砕スラグ１２２は、分離コンベア５２で搬送され、スラグ排出口５４から排出される。
このように、前記水砕スラグが水槽底部から搬出された後に、洗浄水供給系から供給される洗浄水で散水・洗浄することにより、水砕スラグの表面に付着した重金属等の有害不純物を洗浄することができ、良質の水砕スラグの回収が可能となる。
また、洗浄水ライン１６１から洗浄水を散水することにより、スラグ分離装置５０の摩擦部分（摺動部）にこの洗浄水が浸透し、潤滑剤の作用を奏するから、騒音や摩耗の緩和作用も奏することになる。
なお、スラグ分離装置５０上の水砕スラグ１２２を洗浄する方法としては、散水ノズル５５から洗浄水を散水する方法に限定されるものではなく、スラグ分離装置５０で水槽５１のスラグ冷却水１５２の水面から出たスラグを洗浄できるものであればよい。
水砕トラフ３０の排出端部に空気（パージ空気）又は不活性ガス（パージ不活性ガス）を吹き込むためのガス吹込ライン１３１を設け、空気又は不活性ガス１３２をスラグ冷却水１５２の水面下端（水砕面下端）に吹き込むことによって排ガス１１２とスラグ冷却水１５２の気液接触を防止する手段を設けても、長期的にはスラグ冷却水１５２の汚染は完全には避けられず、図２に示す実施例のように、散水ノズル５５を用いた洗浄を併用すると、良質の水砕スラグを回収するのに効果的である。
また、図２では、スラグ排出部２１に、水砕トラフ３０に吹き込まれた空気又は不活性ガス１３２と排ガス１１２の混合ガスを吸込むための吸込口２３を設け、該吸込口２３に混合ガス吸込ライン１４１が接続されている。該混合ガス吸込ライン１４１には吸込流量を調整するためのダンパー２４、吸引ファン２２が設けられ、該吸引ファン２２の吐出口には混合ガスを溶融炉１０の三次燃焼室１３に吹き込むための混合ガス吹込ライン１４２が設けられている。
また、混合ガス吸込ライン１４１には温度センサ２５が設けられ、該温度センサ２５の出力は温度調節計２６に出力され、該温度調節計２６はダンパー２４の開度及び／又は吸引ファン２２の駆動モータＭの回転速度を制御して混合ガス吸込ライン１４１が所定の設定温度になるように混合ガスの吸引流量を制御する。
上記のように混合ガス吸込ライン１４１に温度センサ２５を設け、混合ガス吸込ライン１４１の温度が設定値になるように空気又は不活性ガス１３２及び排ガス１１２の循環流量を制御することにより、混合ガス吸込ライン１４１の温度を吸引ファン２２の耐熱温度まで下げることができる。また、排ガス中に含まれる塩化水素の露点以上の温度を確保することにより、混合ガス吸込ライン１４１、混合ガス吹込ライン１４２を構成するダクト及び吸引ファン２２の低温腐食を防止することもできる。
ガス吹込ライン１３１から吹込まれるガスが空気の場合は、該空気は燃焼用空気として混合ガス吹込ライン１４２を通して溶融炉１０の三次燃焼室１３に供給されることになる。
なお、上記例では温度調節計２６でダンパー２４の開度及び／又は吸引ファン２２の駆動モータＭの回転速度を制御して混合ガスの吸引流量を制御しているが、図示は省略するが温度調節計２６でガス吹込ライン１３１から吹き込まれる空気又は不活性ガス１３２の吹込流量を制御するようにしてもよく、また空気又は不活性ガス１３２の吹込流量を一定にし、排ガスの吸引流量を制御するようにしてもよい。即ち、ガス吹込ライン１３１から吹き込む空気又は不活性ガス１３２の流量、又は排ガスの吸込流量のいずれか一方を制御するようにしてもよい。
また、図２に示す溶融炉１０において、旋回溶融炉１０のスラグ落口１４近傍に温度センサを設け、該温度センサの出力により温度調節計２６でダンパー２４の開度及び／又は吸引ファン２２の駆動モータＭの回転速度を制御して、スラグ落口１４の温度が所定の設定温度になるように空気又は不活性ガス１３２と排ガス１１２の混合ガスの吸引流量を制御するようにしてもよい。
このように、スラグ落口１４の近傍に温度センサを設け、流量調整手段として温度センサの出力によりスラグ落口１４及びその近傍の温度が所定の設定温度になるように混合ガスの吸引流量を制御することにより、又はスラグ付着量が所定量になるように混合ガスの吸引流量を制御することにより、スラグ落口１４の溶融スラグの排出性を確保することができる。例えば、排ガスと吹き込まれた空気又は不活性ガスの混合部の温度を一定としたまま、混合ガス流量を可変とすることで、吸引ファンの耐熱・低温腐食を回避したまま、溶融スラグの排出性を維持することができる。
また、何らかの理由でスラグ落口が閉塞した場合、図３に示すように、スラグ落口１４及びその近傍に付着したスラグを除去するためにバーナ１７０を起動し、その火炎１７１で付着したスラグを加熱し溶かすこともできる。しかしながら、この場合、通常の運転時より高温ガスの量が増えるため、空気又は不活性ガス１３２の吹き込みのみでは、混合ガスを所定温度に維持できず異常上昇する。そこで、スラグ排出部２１に冷却水１７２を噴射する冷却水ノズル１７３を具備する冷却水噴射機構を設け、このように混合ガスが異常上昇する場合、スラグ排出部２１に冷却水を噴射することにより、この異常上昇を抑えることが可能となる。勿論、高温ガスが通常時より大幅に増えても、その分、冷却用に空気又は不活性ガス１３２を増加させてもよいが、混合ガス量が著しく増加するため、通風系の設計として不経済である。また、炉の規模によっては、冷却用の空気又は不活性ガス１３２の量を抑制したい場合もある。このような時は、冷却用噴射機構を常時使用することで、排ガス１１２を減温することが可能となり、本システムの使用範囲を広げることができる。
また、スラグ落口１４は、耐火材の耐久性を増すために水冷チューブで冷却（水冷構造）してもよく、このように構成することで異常昇温を防止することができる。また、逆に、溶融スラグが異常降温した場合を考慮し、好ましくは炉内ＩＴＶ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ：遠隔監視モニタリングシステムの一種）にてスラグ溶融状態を監視する構成を採用することが望ましい。この場合、図示は省略するが、ＩＴＶカメラは溶融スラグ排出部を監視できるような位置に設置するとよい。
図４は本発明に係る溶融システムにおける他の実施例を示す図である。
本溶融システムが図２に示す溶融システムと異なる点は、スラグ冷却水循環ライン１５１に熱交換器４２を設け、該熱交換４２にポンプ４１で水槽５１内のスラグ冷却水１５２を送ると共に、外部から冷却水１５３を導入し、該冷却水１５３とスラグ冷却水１５２の間で熱交換を行い、スラグ冷却水１５２を冷却している点である。
冷却水１５３の導入管には制御バルブ４３を設け、制御装置４５で温度センサ４４の出力によりスラグ冷却水１５２を監視しながら、スラグ冷却水１５２の温度が所定の温度範囲に維持されるように、制御バルブ４３の開度を制御して冷却水１５３の流量を制御するシステムとして構成している。
また、スラグ冷却水１５２は、高温の溶融スラグ１２１と接触することにより、温度が上昇する。スラグ冷却水１５２は、温度上昇に従って蒸発する量が増え、大量の補給水が必要となる。
更に、蒸発量の上昇は、スラグ排出部２１の混合ガス温度を低下させるので、混合ガス吸込ライン１４１で一定温度を保持するためには、大量の排ガス１１２を吸引する必要がある。このため、混合ガス吸込ライン１４１、混合ガス吹込ライン１４２及び吸引ファン２２が大きくなり、建設費の上昇を招く。
更に、スラグ分離装置５０の温度も上昇し、安全上及び作業環境上、好ましくない。
本発明によれば、スラグ冷却水循環ライン１５１に熱交換器４２を設け、該熱交換器４２でスラグ分離装置５０の水槽５１内のスラグ冷却水１５２と外部からの冷却水１５３との間で熱交換を行うことにより、スラグ分離装置５０の水槽５１内の水温を所定温度範囲内に維持することができ、スラグ冷却水１５２の蒸発を抑えることができる。
図５は本発明に係る溶融システムにおける他の実施例を示す図である。
前記図２及び図４に示す実施形態例では、スラグ落口１４から排出された溶融スラグ１２１は水砕トラフ３０を通してスラグ分離装置５０に投下する例を示したが、水砕トラフ３０は必ずしも必要なものではなく、例えば、図５および図６に示すように、スラグ落口１４から排出された溶融スラグ１２１を直接スラグ分離装置５０のスラグ冷却水１５２に投下するようにしてもよい。この場合は、ガス吹込ライン１３１から吹き込まれる空気又は不活性ガス１３２はスラグ落口１４とスラグ冷却水１５２の水面の間に吹き込まれることになる。
なお、上記実施形態例では、溶融炉として旋回溶融炉を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラズマ溶融炉、表面溶融炉等灰を溶融し、溶融スラグ化する溶融炉を備えた溶融炉装置に適用できることは当然である。
また、本発明に係るガス化溶融システムにおけるガス化装置は、図示は省略するが可燃物、廃棄物をガス化するガス化炉を具備する。このガス化炉としては任意のガス化炉を用いることができることは当然である。例えば、内部循環式流動床ガス化炉、外部循環式流動床ガス化炉、キルン炉を適用することができる。なお、流動床ガス化炉とは、流動媒体として砂、オリビン砂、アルミナなどを用い、炉床散気板又は散気管から流動化ガス（予熱空気、空気、酸素富活空気、蒸気など好適なガスを用いることができる）を導入し、流動媒体の循環流（方向は限定しない。循環流を形成させることで、層内伝熱効果、被処理物の破砕効果を期待できる）を層内で形成する。この循環流（方向は限定しない。不燃物抜出位置により、循環方向を適切に設計することができる）が形成された流動層の層上から、廃棄物などの各種原料を供給し、熱分解ガス化するものである。流動層式ガス化炉にて生成したガスは、灰分と微粒子化された炭素を伴っており、この生成ガスを次段の溶融炉に導入するように構成すれば、本発明のガス化溶融システムに適用できる。
以上説明したように，本発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
（１）空気又は不活性ガスを吹き込むガス吹込手段を設け、溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹き込むことにより、排ガスとスラグ冷却水の気液接触を防止することができ、これによりスラグ冷却水の水質悪化を防止することが可能となる。更に、スラグ冷却水の水質悪化による水砕スラグの品質低下（スラグ冷却水が汚染されることによるスラグ品質の低下）を防止することができる。更に、スラグ落口及びスラグ落口周囲が、スラグ冷却水が蒸発した場合に発生する蒸気によって冷却されることを防ぐことができる。
（２）溶融炉のスラグ排出部から混合ガスを吸引し溶融炉内に吹き込む混合ガスライン（混合ガス吸込・吹込ライン）を設けたことにより、スラグ排出部に吹き込まれた空気又は不活性ガスとスラグ冷却水の蒸発蒸気を吸引し、スラグ落口及びスラグ落口周囲が冷却されることを防ぎ得る。合せてスラグ落口より高温の排ガスを吸引するので、該スラグ落口及びスラグ落口周囲を排ガスの高温により加熱・高温保持することが可能となり、スラグの排出性を維持することができる。尚、吹き込まれた空気は混合ガスラインを通して燃焼用空気として溶融炉の三次燃焼室に供給する。
（３）流量調整手段を設けたことにより、スラグ排出部から吸引する混合ガスの吸引量を調整することができる。
（４）混合ガスラインに温度センサを設け、流量調整手段は該温度センサの出力により該混合ガスラインの温度が所定の設定温度になるように混合ガスの吸引流量を制御するので、該設定温度を混合ガスラインに設けたファンの耐熱温度以下に設定することにより、該混合ガスラインの温度をファンの耐熱温度以下に維持することができると共に、排ガス中の塩化水素の露点以上の温度で運転すれば混合ガスラインのダクト及び吸引ファンの低温腐食を防止することが可能となる。
（５）洗浄水供給系から供給される洗浄水で水砕スラグの表面に付着した重金属等の有害不純物を洗浄することができ、良質の水砕スラグの回収が可能となる。
また、溶融炉から溶融スラグに同伴して排出される排ガスのスラグ冷却水との接触を防止対策が不完全であった場合であっても、同様の洗浄効果を得ることができる。
（６）溶融システムを溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹き込むように運転することにより、排ガスとスラグ冷却水の気液接触を防止することができ、スラグ冷却水の水質悪化を冷却を防止することが可能となる。また、スラグ冷却水の水質悪化による水砕スラグの品質低下も防止できる。
（７）水砕スラグが水槽底部より掻き出されて除去され、水面上に搬送された後に洗浄水供給系から供給される洗浄水で水砕スラグの表面に付着した重金属等の有害不純物を洗浄することができるので、良質の水砕スラグの回収が可能となる。
（８）溶融炉のスラグ落口とスラグ冷却水の水面の間に空気又は不活性ガスを吹込むガス吹込手段を設けたことにより、溶融炉のスラグ落口から排出される排ガスとスラグ冷却水の気液接触を防止することができ、スラグ冷却水の水質悪化を防止すること、またスラグ冷却水の水質悪化による水砕スラグの品質低下を防止することが可能なガス化溶融システムとなる。
（９）水砕スラグが水槽底部より掻き出されて除去され、水面上に搬送された後に洗浄水供給系から供給される洗浄水で水砕スラグの表面に付着した重金属等の有害不純物を洗浄することができるので、良質の水砕スラグの回収が可能なガス化溶融システムとなる。
産業上の利用の可能性
本発明は、灰の溶融炉から排出される溶融スラグを水と接触させて水砕スラグとする溶融システム及びその運転方法、並びに都市ごみ、固形化燃料（ＲＤＦ）、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、廃油等の廃棄物を燃焼処理するガス化溶融システムに付属する溶融システムに好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は従来の旋回溶融炉、水砕トラフ及びスラグ分離コンベア装置を具備する溶融炉装置の構成例を示す図である。
図２は本発明に係る旋回溶融炉、水砕トラフ及びスラグ分離コンベア装置を具備する溶融システムの構成例を示す図である。
図３は本発明に係る溶融炉のスラグ落口及びその近傍の構成例を示す図である。
図４は本発明に係る旋回溶融炉、水砕トラフ及びスラグ分離コンベア装置を具備する溶融システムの別の構成例を示す図である。
図５は本発明に係る旋回溶融炉及びスラグ分離コンベア装置を具備する溶融システムの別の構成例を示す図である。
図６は本発明に係る溶融炉のスラグ落口及びその近傍の構成例を示す図である。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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