(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床式ガス化炉で生成された生成物を溶融燃焼して溶融スラグを生成し、この生成した溶融スラグを出滓口から排出するようにした溶融炉と、この溶融炉に設けられ前記出滓口に接続するスラグ排出シュートと、前記スラグ排出シュートの出口側を水封するように設けられ溶融スラグを冷却するための水封槽とを備えるスラグ溶融装置において、
前記溶融スラグが前記水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、当該冷却されるスラグ重量に基づいて前記スラグ排出シュートから抜き出すためのガス抜き手段を備え、
前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内のガスを抜き出すためのガスダクトと、このガスダクト内の前記ガスに水をかけるための散水部とを有しており、
前記ガスダクト内の前記ガスに前記散水部によって水をかけた後に、当該ガス及び当該水を多数の粒状体から成る粒状体層に通すことを特徴とするスラグ溶融装置。
【請求項２】
前記ガス抜き手段によるガスの抜出し体積は、単位スラグ重量当たり０．３〜０．５ｍ３Ｎ／ｋｇであることを特徴とする請求項１記載のスラグ溶融装置。
【請求項３】
前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内のガスを定風量特性を有する送風機によって抜き出すことを特徴とする請求項１又は２に記載のスラグ溶融装置。
【請求項４】
前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内から抜き出したガスを、前記溶融炉の後流側に設けられる二次燃焼室内に供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスラグ溶融装置。
【請求項５】
前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュートからガスを抜き出すためのガス抜出し口部を有し、このガス抜出し口部の開口が、前記水封槽に向かうように形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスラグ溶融装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のスラグ溶融装置を備えることを特徴とする流動床式ガス化溶融設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ、産業廃棄物などの固体可燃物を流動床式のガス化炉でガス化（部分燃焼）し、未燃チャー（未燃炭素分）及び灰分を含む熱分解ガスを溶融炉に導入し、空気を供給して灰分を高温で溶融させて、スラグと燃焼ガスに分離するスラグ溶融装置及びこれを備える流動床式ガス化溶融設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流動床式ガス化溶融設備では、図４に示すように、出滓口１に固着したスラグ２をスラグバーナ３で加熱することによって、溶融除去して出滓口１が固着スラグにより閉塞することを防止している。
【０００３】
また、水封槽４で大量に発生する水蒸気等の低温のガス５が、出滓口１を通って旋回溶融炉６内に流れ込むことを抑制するために、スラグ排出シュート７にガス抜出し口８を設け、旋回溶融炉６内の燃焼ガス９を引き込まない程度に、当該水蒸気等の低温のガス５の大部分を、このガス抜出し口８から抜出して排出することができるようにしてある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この図４に示す水蒸気抜出し装置１０は、ガス抜出し口８からスラグ排出シュート７内の低温のガス５を吸引して、この吸引したガス５を旋回溶融炉６内に戻すことができる吸引送風機１１と、ガス抜出し口８より抜き出されるガス５の温度を測定する温度測定手段１２と、この温度測定手段１２に接続され、その測定温度に基づいて吸引送風機１１の吸引量を制御することで、旋回溶融炉６から燃焼ガス９を引き込まない程度に、水封槽４からの低温の水蒸気等のガス５の大部分がガス抜出し口８から抜き出されるように抜出し量を制御する抜出し量調節手段１３とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４７００９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、図４に示す従来の水蒸気抜出し装置１０では、ガス抜出し口８より抜き出されるガス５の温度を温度測定手段１２によって測定して、その測定温度に基づいて吸引送風機１１の吸引量を制御しているが、スラグ排出シュート７内において、水封槽４で発生する低温の水蒸気等のガス５、及び旋回溶融炉６からの高温の燃焼ガス９が、充分に混ざり合わずに偏在している場合は、例えばスラグ排出シュート７内に大量の低温の水蒸気等のガス５が存在しているにも拘わらず、高温の燃焼ガス９がガス抜出し口８より抜き出されてその高温の燃焼ガス９の温度に基づいて吸引送風機１１の吸引量が小さくなるように制御されることがある。このような場合は、スラグ排出シュート７内の低温の水蒸気等のガス５を、ガス抜出し口８から正確な量だけ抜き出すことができない。
【０００７】
その結果、スラグ排出シュート７内の低温の水蒸気等のガス５によって、溶融スラグ２が固化して出滓口１を閉塞させる可能性がある。この場合は、出滓口１が当該冷却されたスラグ２によって閉塞されないようにするために、固着スラグ２をスラグバーナ３によって加熱して溶融除去する頻度が大幅に増加してしまい、これによって、スラグバーナ３で使用される燃料等のコストの増加、ひいてはこのガス化溶融設備のランニングコストの増加を招くことになる。
【０００８】
そして、上記のような事態となることを防ぐために、ガス抜出し口８から抜き出されるガス抜出し量を多く設定すると、旋回溶融炉６から高温の燃焼ガス９が、スラグ排出シュート７のガス抜出し口８から抜き出されることがあり、このガス化溶融設備の熱効率が低下してしまう。
【０００９】
また、溶融炉６内の燃焼ガス９が、スラグ排出シュート７のガス抜出し口８から抜き出されると、この燃焼ガス９に含まれる未溶融灰等のダストが、ガス抜出し口８やこのガス抜出し口８と接続する抜出し管１４の内面に付着してこれらを詰らせることがある。このようなダストを処理するためには、ダストの処理装置が必要となり、このガス化溶融設備の大型化及び費用の増大を招くことになる。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、溶融炉の出滓口から排出される溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気によって、この出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が冷やされることを確実に抑制して、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できるスラグ溶融装置及びこれを備える流動床式ガス化溶融設備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】
本発明に係るスラグ溶融装置は、流動床式ガス化炉で生成された生成物を溶融燃焼して溶融スラグを生成し、この生成した溶融スラグを出滓口から排出するようにした溶融炉と、この溶融炉に設けられ前記出滓口に接続するスラグ排出シュートと、前記スラグ排出シュートの出口側を水封するように設けられ溶融スラグを冷却するための水封槽とを備えるスラグ溶融装置において、前記溶融スラグが前記水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、当該冷却されるスラグ重量に基づいて前記スラグ排出シュートから抜き出すためのガス抜き手段を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係るスラグ溶融装置によると、流動床式ガス化炉で生成された生成物を溶融炉で溶融燃焼することができ、この溶融炉で生成された溶融スラグを出滓口及びスラグ排出シュートに通して水封槽に供給して冷却し、この溶融装置から排出することができる。
【００１３】
そして、溶融スラグが、出滓口及びスラグ排出シュートを通って水封槽に供給されて、この水封槽で冷却されたときに水蒸気が発生し、この発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、当該冷却されるスラグ重量に基づいて、ガス抜き手段によってスラグ排出シュートから抜き出すことができる。これによって、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気によって、出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が冷やされることを抑制することができ、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できる。
【００１４】
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段によるガスの抜出し体積は、単位スラグ重量当たり０．３〜０．５ｍ３Ｎ／ｋｇであるものとすることができる。
【００１５】
このガス抜き手段によって抜き出される単位スラグ重量当たり０．３〜０．５ｍ３Ｎ／ｋｇのガスの抜出し体積は、スラグの顕熱及び潜熱、スラグの水封水蒸発移行（寄与）割合、水の蒸発潜熱、並びに水蒸気の単位重量あたりの体積に基づいて導き出された単位スラグ重量当たりの発生風量である。
【００１６】
そして、ガスの抜出し体積を単位スラグ重量当たり０．５ｍ３Ｎ／ｋｇ以下とすることによって、溶融炉内の高温の燃焼ガスが、スラグ排出シュートを通って抜き出されることを抑制することができる。また、単位スラグ重量当たり０．３ｍ３Ｎ／ｋｇのガスの抜出し体積は、出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が水蒸気によって冷やされて出滓口がスラグによって閉塞されることを防止できるようにするための下限の抜出し体積である。
【００１７】
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内のガスを抜き出すためのガスダクトと、このガスダクト内の前記ガスに水をかけるための散水部とを有するものとすることができる。
【００１８】
このようにすると、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気を含むガスを、そのスラグ排出シュート内からガスダクトに通してガス化溶融設備の外部に排出することができる。そして、散水部は、このガスダクト内のガスに水をかけることによって、このガス中に含まれるダストを、水蒸気を含むガスから分離（除去）して水に溶解させたり、水に混入させることができ、ダストがこの散水部よりも下流側のガスダクトの内面に付着してこのガスダクトを閉塞させることを防止できる。
【００１９】
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガスダクト内の前記ガスに前記散水部によって水をかけた後に、当該ガス及び当該水を多数の粒状体から成る粒状体層に通すものとすることができる。
【００２０】
このようにすると、散水部から散水された水を、粒状体層を構成する多数の粒状体の表面に流すことができる。これによって、蒸気を含むガスが粒状体層を構成する多数の粒状体どうしの隙間を通るときに、ガスに含まれるダストが、各粒状体の表面を流れる水に接触する機会を増やすことができる。よって、水蒸気等のガスに含まれるダストを効率よくガスから分離して除去することができる。
【００２１】
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内のガスを定風量特性を有する送風機によって抜き出すものとすることができる。
【００２２】
このようにすると、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当するガスを、スラグ排出シュート内の圧力変動の影響を受けずに、正確にスラグ排出シュートから抜き出すことができる。
【００２３】
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内から抜き出したガスを、前記溶融炉の後流側に設けられる二次燃焼室内に供給するものとすることができる。
【００２４】
このように、スラグ排出シュート内から抜き出した比較的低温のガスを、溶融炉に供給せずに、二次燃焼室に供給すると、この比較的低温のガスによって出滓口から排出される溶融スラグが冷却されることがなく、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できる。そして、二次燃焼室は、スラグ排出シュートよりも低圧であるので、このスラグ排出シュート内のガスを二次燃焼室内に供給するための例えば送風機の負荷の低減を図ることができ、比較的小型の送風機を使用することが可能である。
【００２５】
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュートからガスを抜き出すためのガス抜出し口部を有し、このガス抜出し口部の開口が、前記水封槽に向かうように形成されているものとすることができる。
【００２６】
このようにすると、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生して上昇する水蒸気が、このガス抜出し口部の開口に流入し易くすることができる。よって、当該水蒸気の体積に相当する水蒸気を含むガスを、このガス抜き手段によってスラグ排出シュートから確実に抜き出すことができる。そして、出滓口から排出されて落下してくる溶融スラグが、ガス抜出し口部の開口内に落下することを防止でき、よって、この開口がスラグによって閉塞することを防止できる。
【００２７】
本発明に係る流動床式ガス化溶融設備は、この発明に係るスラグ溶融装置を備えることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明に係る流動床式ガス化溶融設備は、この発明のスラグ溶融装置を備えており、このスラグ溶融装置は、上記と同様に作用する。
【発明の効果】
【００２９】
この発明に係るスラグ溶融装置及び流動床式ガス化溶融設備によると、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、ガス抜き手段によってスラグ排出シュートから抜き出す構成としたので、出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が当該水蒸気によって冷やされることを確実に抑制することができ、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できる。これによって、出滓口が当該冷却されたスラグによって閉塞されないようにするために、出滓口に固着したスラグをスラグバーナによって加熱して溶融除去する頻度を大幅に低減することが可能である。その結果、スラグバーナで使用される燃料等のコストの低減、ひいてはこのガス化溶融設備のランニングコストの低減を図ることができる。
【００３０】
そして、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、スラグ排出シュートから抜き出す構成としたので、溶融炉内の高温の燃焼ガスが、スラグ排出シュートを通ってこのスラグ排出シュートから抜き出されることを抑制することができ、これによって、このガス化溶融設備の熱効率の向上を図ることができる。
【００３１】
また、溶融炉内の燃焼ガスが、スラグ排出シュートを通ってこのスラグ排出シュートから抜き出されることを抑制することができるので、スラグ排出シュートから抜き出されるガスに含まれる未溶融灰等のダストの量を低レベルにすることができる。よって、抜出されたダストを処理するためのコストが少なくて済むし、このガス化溶融設備の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施形態に係る流動床式ガス化溶融設備を示す部分断面正面図である。
【図２】同実施形態に係る流動床式ガス化溶融設備が備えているスラグ溶融装置を示す部分拡大正面図である。
【図３】同実施形態に係るスラグ溶融装置が備えているガス抜き装置によって排出される水蒸気を含むガスの抜出し量の求め方を説明するための図である。
【図４】従来のガス化溶融設備が備えている水蒸気抜出し装置を示す部分断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る流動床式ガス化溶融設備の一実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。この流動床式ガス化溶融設備１６は、図１に示すように、流動床式ガス化炉１７、旋回溶融炉１８、スラグ排出シュート１９、スラグバーナ２０、水封槽２１、及びガス抜き装置２２を備えている。この旋回溶融炉１８、スラグ排出シュート１９、スラグバーナ２０、水封槽２１、及びガス抜き装置２２が、スラグ溶融装置２３を構成している。
【００３４】
図１に示す流動床式ガス化炉１７は、炉下部の空気供給口（図示せず）から供給される燃焼用空気により流動床が形成され、流動床内に供給された固体可燃物（例えば都市ごみ、産業廃棄物等）を低空気比で部分燃焼させ、この燃焼熱により所定の温度（例えば５００〜６００℃）に維持される流動床内で固体可燃物を熱分解する装置である。
【００３５】
ガス化炉１７における部分燃焼の結果、固体可燃物に混入した不燃物（鉄、アルミニウムなどの金属を主として含有する物質）は、炉底に設けた下側排出口から排出装置２４によって排出される。そして、ガス化炉１７で生成される熱分解ガス（ＣＯ、ＣＨ4等）、未燃チャー（未燃炭素）、灰分及び燃焼生成ガス（Ｈ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2等）は、炉頂部に設けた上側排出口１７ａから排出され、接続ダクト２５を経て旋回溶融炉１８の予燃焼部２６に導入される。旋回溶融炉１８は、予燃焼部２６と、略円筒形の入口側主燃焼部２７と出口側主燃焼部２８とを備えている。以下、旋回溶融炉１８に導入されるこれら熱分解ガス、未燃チャー、灰分、及び燃焼生成ガスを総称して未燃ガスと呼ぶ。
【００３６】
予燃焼部２６においては、未燃ガス中の熱分解ガス（ＣＯ、ＣＨ4等）、未燃チャー、及び必要に応じて補助バーナ２９から供給される燃料が、空気供給口（図示せず）から供給される燃焼用空気によって燃焼して高温となり、予燃焼部２６の出口で灰分が溶融し、スラグとなる。予燃焼部２６において燃焼した未燃ガスは、溶融状態の灰分（スラグ）と共に、入口側主燃焼部２７に導入される。入口側主燃焼部２７でスラグ２は、燃焼ガス９と分離する。
【００３７】
この入口側主燃焼部２７と出口側主燃焼部２８内の温度は熱分解ガスと未燃チャーが燃焼することにより約１３００〜１５００℃に維持されているので、未燃ガス中の灰分は溶融スラグ状態を維持し、基本的には炉底の出滓口３１から排出される。旋回溶融炉１８から排出された溶融スラグ２は、水封槽２１内の水封水３２に落下して急冷されて水砕スラグとなり、コンベヤ等の搬送手段（図示せず）によって取り出される。取り出された水砕スラグは路盤材等に有効利用することができる。
【００３８】
そして、旋回溶融炉１８へ導入された未燃ガスは、予燃焼部２６、入口側主燃焼部２７、及び出口側主燃焼部２８において燃焼した後、出口側主燃焼部２８から二次燃焼室３３に送り込まれる。二次燃焼室３３では、空気供給口（図示せず）から供給される燃焼用空気によりトータルの空気比が１．２〜１．５となるように設定されており、燃焼ガスに含まれる未燃分はここで完全に燃焼される。この二次燃焼室３３から排出される排ガスの保有する顕熱は図示しないボイラーの熱源等として有効利用されている。
【００３９】
次に、図２を参照して、スラグ溶融装置２３を構成する出滓口３１、スラグ排出シュート１９、スラグバーナ２０、水封槽２１、及びガス抜き装置２２を説明する。
【００４０】
出滓口３１は、スラグ２を旋回溶融炉１８から排出するためのものであり、図２に示すように、略Ｖ字を形成する入口側主燃焼部２７と出口側主燃焼部２８の底部が交わる部分に設けられている。
【００４１】
スラグ排出シュート１９は、略鉛直方向に配置され、その上端部が、旋回溶融炉１８の底部に形成された出滓口３１を囲むように旋回溶融炉１８の底部に結合して設けられている。そして、その下端部が、水封槽２１に充填されている水封水３２に浸かるように配置されて水封されている。
【００４２】
スラグバーナ２０は、噴射する火炎によって、出滓口３１に固着したスラグ２を加熱することによって、この固着スラグ２を溶融除去することにより、出滓口３１が固着スラグにより閉塞することを防止するためのものである。このスラグバーナ２０は、スラグ排出シュート１９の上部に設けられている。
【００４３】
水封槽２１は、この出滓口３１から排出されて落下してくる溶融スラグ２を水封水３２で急令して水砕スラグとなるようにして、この水砕スラグをコンベヤ等の搬送手段（図示せず）によって取り出すことができるようになっている。そして、スラグ排出シュート１９の下端部が、水封槽２１に充填されている水封水３２に浸かるように配置されることにより水封されている。
【００４４】
ガス抜き装置２２は、図２に示す溶融スラグ２が水封槽２１（水封水３２）で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガス３４を、スラグ排出シュート１９から抜き出すためのものである。
【００４５】
このガス抜き装置２２は、図２に示すガスダクト３５（第１〜第３ガスダクト３５ａ〜３５ｃ）を備えている。このガスダクト３５の一端部は、スラグ排出シュート１９の周壁部を貫通して配置され、この一端部にガス抜出し口部３６が形成されている。このガス抜出し口部３６から、溶融スラグ２が水封槽２１で冷却されたときに発生する水蒸気を含むガス３４を吸い込むことができるようになっている。
【００４６】
そして、このガス抜出し口部３６の開口３６ａは、図２に示すように、水封槽２１の水面に向かうように形成され、水面から発生する蒸気をこのガス抜出し口部３６の開口３６ａ内に流入し易くしている。
【００４７】
そして、このガスダクト３５の他端部が、二次燃焼室３３の下部の周壁部を貫通して配置され、スラグ排出シュート１９内の水蒸気を含むガス３４を、二次燃焼室３３内に送り込むことができるようになっている。
【００４８】
また、このガスダクト３５の途中には、ダスト除去部３７及び送風機３８が設けられている。このダスト除去部３７は、ガスダクト３５内を通るガス３４に含まれている未溶融灰等のダストを除去して、ダストがガスダクト３５に付着してこのガスダクト３５が詰ったり、送風機３８がダストによって故障することを防止するためのものである。送風機３８は、スラグ排出シュート１９内の水蒸気を含むガス３４を吸い込んで、この吸い込んだガス３４を二次燃焼室３３に送り込むためのものである。
【００４９】
ダスト除去部３７は、内部に空洞が形成されたケーシング３９を備えている。このケーシング３９は、その空洞部の上部が散水室４０として形成され、中央部に粒状体層４１が設けられ、その下部に水溜め部４２が形成されている。
【００５０】
この散水室４０の側壁部には、先端部にガス抜出し口部３６が形成されている第１ガスダクト３５ａの後端部が貫通して配置され、ガス抜出し口部３６から吸い込まれてくる水蒸気を含むガス３４が散水室４０に流入するようになっている。そして、散水室４０の上壁部には、供給水管４３の先端部が貫通して配置され、この供給水管４３の先端部に散水部（シャワー部）４４が設けられている。この散水部４４は、散水室４０に流入するガス３４中に含まれるダストを水で洗い落とすことができるようになっている。
【００５１】
そして、この供給水管４３の後端部は、図２に示すように、水封槽２１に貯留されている水封水３２に浸かっている。また、供給水管４３には、循環ポンプ４５が設けられ、この循環ポンプ４５によって、水封槽２１に貯留されている水封水３２を吸い込んで、この吸い込んだ水封水３２を散水室４０内に散水できるようになっている。
【００５２】
粒状体層４１は、互いに接触して配置された多数の粒状体から成るものであり、散水室４０内のガス３４に、散水部４４によって水をかけた後に、当該ガス３４及び当該水を、多数の粒状体から成る粒状体層４１に通して接触させこの粒状体層４１の下方に形成されている水溜め部４２に送り込むことができるようになっている。この多数の粒状体は、例えば砂である。
【００５３】
この水溜め部４２は、図２に示すように、散水部４４から散水された水が溜まる場所であり、この水溜め部４２に溜まった水は、戻し水管４６を通って水封槽２１に戻される。このようにして、循環ポンプ４５によって汲み上げられた水封槽２１内の水封水３２は、散水室４０内に散水されて、粒状体層４１及び水溜め部４２を通って元の水封槽２１に戻される。このようにして水封水３２を循環させて使用することができる。
【００５４】
また、水溜め部４２に送り込まれた水蒸気を含むガス３４は、第２ガスダクト３５ｂを通って送風機３８に吸い込まれ、そして、第３ガスダクト３５ｃを通って二次燃焼室３３に送り込まれる。この送風機３８は、例えばルーツブロワである。勿論、ルーツブロワ以外の送風機を使用してもよい。
【００５５】
更に、図２に示す第１及び第３ガスダクト３５ａ、３５ｃ、供給水管４３、及び戻し水管４６には、それぞれバルブ４７、４８、４９、５０が設けられている。
【００５６】
次に、図２に示す送風機３８の抜出し風量について説明する。この送風機３８は、旋回溶融炉１８で生成された溶融スラグ２が水封槽２１に落下して、この水封槽２１で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガス３４を、スラグ排出シュート１９から抜き出すことができるように抜出し風量が設定されており、定風量特性を有するものである。そして、送風機３８が、所定の一定速度で回転するように電気モータ（図示せず）によって回転駆動される。
【００５７】
ここで、この流動床式ガス化溶融設備１６は、１日当り略一定重量の都市ごみ、産業廃棄物などの固体可燃物をガス化炉１７でガス化（部分燃焼）し、未燃チャー（未燃炭素分）、灰分、及び燃焼生成ガスを含む熱分解ガスを旋回溶融炉１８に導入し、空気を供給して灰分を高温で溶融させており、毎時略一定重量の溶融スラグ２が旋回溶融炉１８で生成されるように設定されている。よって、この溶融スラグ２が、水封槽２１で冷却されたときに発生する水蒸気も、毎時略一定体積ずつ発生する。
【００５８】
従って、送風機３８によって毎時略一定体積ずつ発生する水蒸気を含むガス３４をスラグ排出シュート１９内から抜き出すことができるように、この送風機３８を一定の回転速度で駆動するように電気モータが設定されている。
【００５９】
例えば流動床式ガス化溶融設備１６が設置された当初において、この流動床式ガス化溶融設備１６によって処理される１日当りの固体可燃物の重量（毎時生成される溶融スラグ２の重量）が決定されると、毎時発生する水蒸気の体積も決まるので、この水蒸気を正確に抜出すことができるように、電機モータの回転速度が設定される。
【００６０】
また、流動床式ガス化溶融設備１６によって処理される１日当りの固体可燃物の重量（毎時生成される溶融スラグ２の重量）が変更されたときも、それに応じてスラグ排出シュート１９内で発生する水蒸気を正確に抜出すことができるように、電機モータの回転速度の設定が変更される。
【００６１】
次に、図２に示す送風機３８によって、スラグ排出シュート１９内から抜き出す水蒸気を含むガス３４の抜出し体積について説明する。水蒸気を含むガス３４の抜出し体積は、スラグ重量に０．３〜０．５ｍ３Ｎ／ｋｇを乗算して得られた量、即ち、単位スラグ重量当たり０．３〜０．５ｍ３Ｎ／ｋｇとなるように、送風機３８の回転数が設定されている。
【００６２】
この単位スラグ重量当たりのガス３４の抜出し体積は、図３に示すスラグ２の顕熱及び潜熱の加算値Ａ、スラグ２の水封水蒸発移行（寄与）割合Ｄ、水の蒸発潜熱Ｅ、並びに水蒸気の単位重量あたりの体積に基づいて算出された体積である。
【００６３】
そして、ガス３４の単位時間当たりの抜出し体積を単位スラグ重量当たり０．５ｍ３Ｎ／ｋｇ以下とすることによって、旋回溶融炉１８内の高温の燃焼ガス９が、スラグ排出シュート１９を通って抜き出されることを抑制することができる。
【００６４】
また、単位スラグ重量当たり０．３ｍ３Ｎ／ｋｇのガス３４の抜出し体積は、出滓口３１から排出される溶融スラグ２及び出滓口３１が水蒸気によって冷やされて、出滓口３１がスラグ２によって閉塞されることを防止できるようにするための下限の抜出し体積である。
【００６５】
図３は、水蒸気を含むガス３４の単位時間当たりの抜出し量（体積及び重量）の求め方を説明するための図であり、ガス３４の抜出し量を求めるために使用されるスラグ顕熱及び潜熱の加算値（Ａ）、ごみ１ｔ当りに生成されるスラグ量（Ｂ〜Ｃ）（ｋｇ）等の一例を示している。
【００６６】
この図３から分かるように、ごみ処理量が１２０（Ｎ）ｔ／日とすると、ガス３４の必要抜出し量が１０２（Ｐ）〜２３０（Ｑ）ｍ３Ｎ／ｈとなる。ただし、ごみ処理量等のバラツキを考慮すると、ガス３４の必要抜出し量を１００〜３００ｍ３Ｎ／ｈに設定することが好ましい。
【００６７】
この例では、図３に示すスラグ顕熱及び潜熱の合計Ａは、５００、スラグ量Ｂ〜Ｃは、２０〜５０、水封水蒸発移行割合Ｄは、０．５、水の蒸発潜熱Ｅは、６００としている。そうすると、スラグ水封水からの蒸発量Ｆは、０．４２、Ｇ〜Ｈは、８．３３〜２０．８、Ｉは、０．５２、Ｊ〜Ｋは、１０．４〜２５．９となる。また、スラグバーナ２０の風量Ｌ〜Ｍは、５０〜１００、ごみ処理量Ｎは、１２０としており、必要抜出し量Ｐ〜Ｑは、１０２〜２３０となる。
【００６８】
ここで、スラグバーナ冷却風量Ｌ〜Ｍとは、スラグバーナ２０の焼付きや詰りを防止する目的で、スラグバーナ２０を冷却するために、このスラグバーナ２０から常時吐出されている空気の風量である。この風量は、適切な風量に設定される。
【００６９】
次に、上記のように構成された旋回溶融炉１８、スラグ排出シュート１９、スラグバーナ２０、水封槽２１、及びガス抜き装置２２を備えるスラグ溶融装置２３の作用を説明する。
【００７０】
図２に示すスラグ溶融装置２３によると、流動床式ガス化炉１７で生成された生成物（未燃ガス及びその中の灰分）を旋回溶融炉１８で溶融燃焼することができ、この旋回溶融炉１８で生成された溶融スラグ２を出滓口３１及びスラグ排出シュート１９に通して水封槽２１に供給して冷却し、この旋回溶融炉１８から排出することができる。また、出滓口３１に固着したスラグ２をスラグバーナ２０で加熱して溶融除去することにより、出滓口３１が固着スラグにより閉塞することを防止できる。
【００７１】
そして、溶融スラグ２が、出滓口３１及びスラグ排出シュート１９を通って水封槽２１に落下して、この水封槽２１で冷却されたときに水蒸気が発生し、この発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガス３４を、ガス抜き装置２２によってスラグ排出シュート１９から抜き出すことができる。これによって、出滓口３１から排出される溶融スラグ２及び出滓口３１が、溶融スラグ２が水封槽２１（水封水）で冷却されたときに発生する水蒸気によって冷やされることを抑制することができ、その結果、出滓口３１が冷却されたスラグ２によって閉塞されることを防止できる。
【００７２】
これによって、出滓口３１が当該冷却されたスラグ２によって閉塞されないようにするために、出滓口３１に固着したスラグ２をスラグバーナ２０によって加熱して溶融除去する頻度を大幅に低減することが可能である。その結果、スラグバーナ２０で使用される燃料等のコストの低減、ひいてはこのガス化溶融設備１６のランニングコストの低減を図ることができる。
【００７３】
そして、溶融スラグ２が水封槽２１で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガス３４を、スラグ排出シュート１９から抜き出す構成としたので、旋回溶融炉１８内の高温の燃焼ガス９が、スラグ排出シュート１９を通ってこのスラグ排出シュート１９から抜き出されることを抑制することができ、これによって、このガス化溶融設備１６の熱効率の向上を図ることができる。
【００７４】
また、旋回溶融炉１８内の燃焼ガス９が、スラグ排出シュート１９を通ってこのスラグ排出シュート１９から抜き出されることを抑制することができるので、スラグ排出シュート１９から抜き出されるガス３４に含まれる未溶融灰等のダストの量を低レベルにすることができる。よって、抜出されたダストを処理するためのコストが少なくて済むし、このガス化溶融設備１６の小型化を図ることができる。
【００７５】
更に、図２に示すガス抜き装置２２によると、溶融スラグ２が水封槽２１で冷却されたときに発生する水蒸気を含むガス３４を、そのスラグ排出シュート１９内からガスダクト３５に通して、二次燃焼室３３に送り込むことができる。そして、散水部４４は、ダスト除去部３７の散水室４０内に流入するガス３４中に含まれるダストに水をかけることによって、このダストを水蒸気を含むガス３４から分離（除去）して水に溶解させたり水に混入させることができ、ダストがこのダスト除去部３７よりも下流側の第２及び第３ガスダクト３５ｂ及び３５ｃの内面に付着してこのガスダクトを閉塞させることを防止できる。
【００７６】
また、散水部４４は、散水室４０内に流入するガス３４中に含まれるダストに水をかけているので、ガス３４の温度を低下させることができ、これによって、高温のガス３４によって送風機３８に障害を与えることを防止することができる。
【００７７】
更に、図２に示すように、散水部４４から散水された水を、粒状体層４１を構成する多数の粒状体の表面に流すことができる。これによって、蒸気を含むガス３４が粒状体層４１を構成する多数の粒状体どうしの隙間を通るときに、ガス３４に含まれるダストが、各粒状体の表面を流れる水に接触する機会を増やすことができる。よって、水蒸気等のガス３４に含まれるダストを効率よくガス３４から分離して除去することができる。
【００７８】
また、水封槽２１は、上記のように、旋回溶融炉１８の出滓口３１から排出されて落下してくる溶融スラグ２を水で急令して水砕スラグとなるようにして、この水砕スラグをコンベヤ等の搬送手段によって取り出すことができる。そして、水溜め部４２からこの水封槽２１に流入する水に含まれるダストも、この搬送手段によって取り出すことができる。
【００７９】
そして、図２に示す送風機３８として、定風量特性を有するものを使用することによって、溶融スラグ２が水封槽２１で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当するガス３４を、スラグ排出シュート１９内及び二次燃焼室３３内の圧力変動の影響を受けずに、正確にスラグ排出シュート１９から抜き出して二次燃焼室３３に送り込むことができる。
【００８０】
また、スラグ排出シュート１９から抜き出した比較的低温のガス３４を、溶融炉１８に供給せずに、二次燃焼室３３に供給するようにしてあるので、この比較的低温のガス３４によって旋回溶融炉18内が冷却されることを防止できる。そして、二次燃焼室３３は、スラグ排出シュート１９よりも低圧であるので、このスラグ排出シュート１９内のガス３４を二次燃焼室３３内に供給するための送風機３８の負荷の低減を図ることができ、比較的小型の送風機３８を使用することが可能である。
【００８１】
なお、二次燃焼室３３が、旋回溶融炉１８及びスラグ排出シュート１９よりも低圧であるのは、二次燃焼室３３よりも後流側に吸引通風機（図示せず）が設けられ、この吸引通風機の吸引力によって、旋回溶融炉１８、スラグ排出シュート１９、及び二次燃焼室３３が負圧となっており、二次燃焼室３３が、旋回溶融炉１８及びスラグ排出シュート１９よりも後流側に配置されているからである。
【００８２】
更に、図２に示すように、スラグ排出シュート１９からガス３４を抜き出すためのガス抜出し口部３６の開口３６ａが、水封槽２１の水面に向かうように形成されているので、溶融スラグ２が水封槽２１で冷却されたときに発生して上昇する水蒸気が、このガス抜出し口部３６の開口３６ａに流入し易くすることができる。よって、当該水蒸気の体積に相当する水蒸気を含むガス３４を、このガス抜き装置２２によってスラグ排出シュート１９から確実に抜き出すことができる。そして、出滓口３１から排出されて落下してくる溶融スラグ２が、ガス抜出し口部３６の開口３６ａ内に落下することを防止でき、よって、この開口３６ａがスラグ２によって閉塞することを防止できる。
【００８３】
ただし、上記実施形態では、図２に示すように、ガス抜出し口部３６の先端部を約９０°屈曲させてその開口３６ａが、水封槽２１の水面に向かうように形成して、水面から発生する蒸気をこのガス抜出し口部３６の開口３６ａ内に流入し易くしたが、これ以外の構成としてもよい。例えば水平に配置されているガス抜出し口部３６の先端部を斜めに切断した形状に形成して、その開口縁部が斜め下方に向かうように形成してもよい。
【００８４】
そして、上記実施形態では、図２に示すように、ガスダクト３５の一端部に１つのガス抜出し口部３６を設けた構成としたが、これに代えて、ガスダクト３５の一端部に複数のガス抜出し口部３６を設け、これら複数のガス抜出し口部３６をスラグ排出シュート１９の周壁部の全周に一定角度おきに設けた構成としてもよい。
【００８５】
このように構成することによって、水封槽２１の水面から発生する蒸気をこれら複数のガス抜出し口部３６の開口３６ａ内に確実に流入させることができる。
【００８６】
また、上記実施形態では、燃焼ガス９が入口側主燃焼部２７及び出口側主燃焼部２８で旋回し、予燃焼部２６で旋回しない構成としたが、これに代えて、燃焼ガス９が、予燃焼部２６、入口側主燃焼部２７、及び出口側主燃焼部２８で旋回する構成としてもよい。また、燃焼ガス９が、予燃焼部２６で旋回し、入口側主燃焼部２７及び出口側主燃焼部２８で旋回しない構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上のように、本発明に係るスラグ溶融装置及びこれを備える流動床式ガス化溶融設備は、溶融炉の出滓口から排出される溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気によって、この出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が冷やされることを確実に抑制して、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できる優れた効果を有し、このようなスラグ溶融装置及びこれを備える流動床式ガス化溶融設備に適用するのに適している。
【符号の説明】
【００８８】
２  溶融スラグ
９  燃焼ガス
１６  流動床式ガス化溶融設備
１７  流動床式ガス化炉
１７ａ  上側排出口
１８  旋回溶融炉
１９  スラグ排出シュート
２０  スラグバーナ
２１  水封槽
２２  ガス抜き装置
２３  スラグ溶融装置
２４  排出装置
２５  接続ダクト
２６  予燃焼部
２７  入口側主燃焼部
２８  出口側主燃焼部
２９  補助バーナ
３０  矢印
３１  出滓口
３２  水封水
３３  二次燃焼室
３４  水蒸気を含むガス
３５  ガスダクト
３５ａ  第１ガスダクト
３５ｂ  第２ガスダクト
３５ｃ  第３ガスダクト
３６  ガス抜出し口部
３６ａ  開口
３７  ダスト除去部
３８  送風機
３９  ケーシング
４０  散水室
４１  粒状体層
４２  水溜め部
４３  供給水管
４４  散水部
４５  循環ポンプ
４６  戻し水管
４７、４８、４９、５０  バルブ
【図１】
0005802061.tif 000002
【図２】
0005802061.tif 000003
【図３】
0005802061.tif 000004
【図４】
0005802061.tif 000005