(57)【要約】【課題】強度の高い高品質の固体スラグを得る。【解決手段】スラグ冷却塔１０において、流動床の上部５３の温度を流動床の下部領域５２の温度に比べて高くする。流動床の上部５３と、この流動床の上部５３に導入される溶融スラグとの温度差を小さくして溶融スラグの冷却速度を低くすることができると共に、流動床の上部５３である程度冷却された固体スラグを流動床の下部５２においてさらに冷却した後に排出させることができる。このため流動床の温度を高さ方向にほぼ均一にする場合に比して、溶融スラグの冷却速度を十分遅くしつつ、スラグを十分に冷却することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を溶融して溶融スラグとし出口から排出する溶融炉と、上方に向かって流れる冷却用ガスによって粒子を流動化して流動床を形成すると共に前記流動床に対して上から前記溶融スラグが導入され前記流動床内で前記溶融スラグを冷却して固体スラグとし下部から排出するスラグ冷却塔と、を備えた溶融設備の運転方法において、
前記スラグ冷却塔における流動床の上部の温度を前記流動床の下部の温度に比べて高くすることを特徴とする溶融設備の運転方法。
【請求項２】
前記流動床の上部を流れる前記冷却用ガスの流量と、前記流動床の下部を流れる前記冷却用ガスの流量と、を個別に制御することにより前記流動床の上部の温度を前記流動床の下部の温度に比べて高くすることを特徴とする、請求項１に記載の溶融設備の運転方法。
【請求項３】
前記流動床の上部の温度が所定の範囲を超えた場合に、前記流動床の上部を流れる冷却用ガスの流量を増加させる一方、前記流動床の上部の温度が所定の範囲を下回った場合に、前記流動床の上部を流れる冷却用ガスの流量を減少させることを特徴とする、請求項２に記載の溶融設備の運転方法。
【請求項４】
前記流動床の上部の温度を９００〜１１００℃とし、前記流動床の下部の温度を６００〜８００℃とすることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の溶融設備の運転方法。
【請求項５】
前記流動床の上部における前記粒子の平均滞留時間を１２０〜２４０分とし、前記流動床の下部における前記粒子の平均滞留時間を１２０〜２４０分とすることを特徴とする、請求項４に記載の溶融設備の運転方法。
【請求項６】
前記スラグ冷却塔で前記流動床より下方に前記固体スラグによる移動層を形成させ、前記移動層の温度を前記流動床の下部の温度よりも低くすることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の溶融設備の運転方法。
【請求項７】
前記溶融炉は、ロータリーキルンであることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の溶融設備の運転方法。
【請求項８】
被処理物を溶融して溶融スラグとし出口から排出する溶融炉と、上方に向かって流れる冷却用ガスによって粒子を流動化して流動床を形成すると共に前記流動床に対して上から前記溶融スラグが導入され前記流動床内で前記溶融スラグを冷却して固体スラグとし下部から排出するスラグ冷却塔と、を備えた溶融設備において、
前記流動床の上部及び下部の温度を各々測定する温度測定手段と、
前記流動床の上部の温度が前記流動床の下部の温度に比べて高くなるように前記流動床の温度を制御する温度制御手段と、
を備えることを特徴とする溶融設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物を溶融して溶融スラグとすると共にこの溶融スラグを冷却して固体スラグとする溶融設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、溶融炉内で被処理物を燃焼等によって溶融して溶融スラグを生成すると共に、溶融スラグを冷却して固体スラグとする溶融設備が知られている。このような設備において、強度の高い固体スラグを得るべく、溶融炉の出口から排出される溶融スラグを、出口の下方に約７００℃程度の均一な温度とされた流動床に導入して冷却し固体スラグとする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２０８３２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固体スラグの強度をより高くしたいという要望がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より強度の高い固体スラグを生成可能な溶融設備の運転方法及び溶融設備を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶融設備の運転方法は、被処理物を溶融して溶融スラグとし出口から排出する溶融炉と、上方に向かって流れる冷却用ガスによって粒子を流動化して流動床を形成すると共に流動床に対して上から溶融スラグが導入され流動床内で溶融スラグを冷却して固体スラグとし下部から排出するスラグ冷却塔と、を備えた溶融設備の運転方法において、スラグ冷却塔における流動床の上部の温度を流動床の下部の温度に比べて高くすることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る溶融設備は、被処理物を溶融して溶融スラグとし出口から排出する溶融炉と、上方に向かって流れる冷却用ガスによって粒子を流動化して流動床を形成すると共に流動床に対して溶融スラグが上から導入され流動床内で溶融スラグを冷却して固体スラグとし下部から排出するスラグ冷却塔と、を備えた溶融設備において、流動床の上部及び下部の温度を各々測定する温度測定手段と、流動床の上部の温度が流動床の下部の温度に比べて高くなるように流動床の温度を制御する温度制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の溶融設備の運転方法及び溶融設備によれば、溶融スラグがスラグ冷却塔の流動床中で冷却されると共に流動床中でスラグの粉砕等がなされ、粒状の固体スラグが下部から抜き出される。このとき、流動床の上部の温度が流動床の下部の温度に比べて高くされる。これにより、流動床の上部と、この流動床の上部に導入される溶融スラグとの温度差を小さくして溶融スラグの冷却速度を低くすることができると共に、流動床の上部である程度冷却された固体スラグを流動床の下部においてさらに冷却した後に排出させることができる。このため流動床の温度を高さ方向にほぼ均一にする場合に比して、溶融スラグの冷却速度を十分遅くしつつ、スラグを十分に冷却することができ、強度の高い高品質の固体スラグが得られる。
【０００９】
ここで、スラグ冷却塔においては、流動化ガスとしての冷却用ガスの流量を増減することにより、流動床の温度を制御することができる。従って、流動床の上部を流れる冷却用ガスの流量と、流動床の下部を流れる冷却用ガスの流量と、を個別に制御することで、流動床の上部の温度を流動床の下部の温度に比べて高くする制御が好適に行える。
【００１０】
また、スラグ冷却塔においては、流動床の冷却用ガスの流量を高くすることにより流動床の温度を下げることができる一方、冷却用ガスの流量を低くすることにより流動床の温度を上げることができる。このため、流動床の上部の温度が所定の範囲を超えた場合に、流動床の上部を流れる冷却用ガスの流量を増加させる一方、流動床の上部の温度が所定の範囲を下回った場合に、流動床の上部を流れる冷却用ガスの流量を減少させることにより、流動床の上部における温度を所望の範囲に維持することが容易とされる。
【００１１】
また、流動床の上部の温度を９００〜１１００℃とし、流動床の下部の温度を６００〜８００℃とすることが好ましい。
【００１２】
これにより、１２００℃程度とされる溶融スラグが流動床の上部で確実に徐冷されて固体スラグとされ、さらに、流動床の上部で冷却された固体スラグがさらに流動床の下部で十分に冷却される。
【００１３】
また、流動床の上部における前記粒子の平均滞留時間を１２０〜２４０分とし、前記流動床の下部における前記粒子の平均滞留時間を１２０〜２４０分とすることが好ましい。
【００１４】
これにより、溶融スラグの降温速度を約１〜２℃／分とすることができ、十分に結晶化が進んだより強度の高い固体スラグが得られる。
【００１５】
また、スラグ冷却塔で流動床より下方に固体スラグによる移動層を形成させ、移動層の温度を流動床の下部の温度よりも低くすることが好ましい。
【００１６】
これによれば、スラグ冷却塔において固体スラグをさらに十分冷却した後に排出させることができる。
【００１７】
そして、このような溶融設備の溶融炉としては、ロータリーキルンが例示できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る溶融設備の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る溶融設備の概略構成図である。本実施形態の溶融設備１００は、主として、被処理物を溶融し溶融スラグを生成するロータリーキルン（溶融炉）２０と、ロータリーキルン２０からの排ガスを二次燃焼する二次燃焼室２９と、ロータリーキルン２０から排出される溶融スラグを冷却する冷却装置５０と、を備えている。
【００２０】
ロータリーキルン２０は、入口側（図示左側）から出口（図示右側端）２１ａに向かって下方に所定に傾斜するように配設された円筒体２１を有しており、この円筒体２１は駆動装置２６によって軸回りに回転可能とされている。円筒体２１の出口２１ａは、二次燃焼室２９内に収容されている。
【００２１】
また、ロータリーキルン２０は、円筒体２１内の入口側に被処理物を導入する供給装置２４と、入口側から円筒体２１内に熱風を供給し被処理物を燃焼・溶融させるバーナ２２と、を有している。
【００２２】
そして、このロータリーキルン２０は、円筒体２１の回転により円筒体２１内の被処理物を入口側から出口２１ａへ向かって搬送すると共に、バーナ２２からの熱風によって円筒体２１内の被処理物を燃焼溶融し、溶融スラグを生成して出口２１ａから排出する。
【００２３】
なお、このようなロータリーキルン２０においては、被処理物として、飛灰を含む焼却灰、汚泥、廃プラスチック、シュレッダーダスト等の産業廃棄物、ガス化溶融炉のガス化残渣、動植物性残渣等の溶融処理が可能である。
【００２４】
二次燃焼室２９は、縦型の燃焼室であり、上部にはロータリーキルン２０から排出されるガスを二次燃焼させるべく空気を供給する二次燃焼用空気供給ノズル２７が設置されている。
【００２５】
そして、本実施形態の溶融設備１００の冷却装置５０は、内部の粒子層１１に対して流動化ガスとして冷却用ガスを供給して流動床を形成すると共に当該流動床でロータリーキルン２０の出口２１ａからの溶融スラグを受けるスラグ冷却塔１０を備えている。
【００２６】
このスラグ冷却塔１０は、二次燃焼室２９から下方に延在する筒状体であり、開放された上端が二次燃焼室２９内で円筒体２１の出口２１ａの下方に位置するように配置されている。また、スラグ冷却塔１０の下方には塔内の粒子を定量排出すべくテーブルフィーダ３０が設けられている。
【００２７】
スラグ冷却塔１０には、所定の粒子が所定の層高となるように予め導入され、粒子層１１が形成される。また、スラグ冷却塔１０には、塔内に下から上に向かって冷却用ガスを流すべく、第一ノズル３１、第二ノズル３２、第三ノズル３３が、下から順に所定距離づつ上下方向に離間して各々接続されている。冷却用ガスとしては、常温の空気等が使用できる。
【００２８】
第一ノズル３１は、スラグ冷却塔１０の最下部に接続され、冷却用ガスをスラグ冷却塔１０内に水平に吹き込むようにされている。第二ノズル３２は、冷却用ガスを水平に対して約３０°上方にスラグ冷却塔１０内に吹き込むように設置されている。第三ノズル３３は、冷却用ガスを水平に対して４５°上方にスラグ冷却塔１０内に吹き込むように設置されている。
【００２９】
これらの第一ノズル３１、第二ノズル３２、第三ノズル３３は各々の流量を調節する流量調節バルブ４１、４２、４３を各々介して空気供給ラインに接続されている。
【００３０】
ここで、便宜上、スラグ冷却塔１０内の粒子層１１の領域を上下方向に３分割し、最下部から第二ノズル３２の吹出口の下の高さまでの部分を第一領域５１、第二ノズル３２の吹出口の高さから第三ノズル３３の吹出口の下の高さまでの部分を第二領域（流動床の下部）５２、第三ノズル３３の吹出口の高さから粒子層１１の表面までの部分を第三領域（流動床の上部）３２と定義する。
【００３１】
スラグ冷却塔１０の第一領域５１には、第一ノズル３１から供給された冷却用ガスが通過する。第一領域５１の粒子は、冷却用ガスによっては流動化されず、下向き移動層とされる。
【００３２】
第二領域５２においては、第一ノズル３１から供給され第一領域５１を通過した冷却用ガスと、第二ノズル３２から供給された冷却用ガスと、が通過する。また、第三領域５３においては、第一領域５１及び第二領域５２を通過した冷却用ガスと、第三ノズル３３から供給された冷却用ガスと、が通過することとなる。第二領域５２及び第三領域５３の粒子は冷却用ガスによって流動化されて流動床を形成する。
【００３３】
そして、スラグ冷却塔１０には、粒子層１１の第一領域５１、第二領域５２、第三領域５３の温度を各々測定する温度センサ６１，６２，６３が各々設置されている。
【００３４】
さらに、スラグ冷却塔１０は、粒子層１１全体の圧力損失を測定する差圧センサ６７を有している。テーブルフィーダ３０は、差圧センサ６７によって検出される差圧によって粒子層１１の層高を取得し、所定の層高が維持されるようにモータ３０ａの回転量を制御し、スラグ冷却塔１０の下端からの粒子の抜き出し量を制御する。本実施形態では、上方から供給される溶融スラグの量と、排出される固体スラグの量と、がほぼ同一とされ、冷却により生成される固体スラグによって粒子層１１の粒子の量が維持され、媒体となる粒子の補充は不要とされている。
【００３５】
そして、本実施形態の溶融設備１００における冷却装置５０は、粒子層１１の第一領域５１、第二領域５２、第三領域５３の温度が各々所定の温度範囲となるように冷却用ガスの流量を制御する温度制御装置６５を備えている。ここで、第三領域５３の所定の温度範囲は第二領域５２の所定の温度範囲よりも高くされ、第二領域５２の所定の温度範囲は第一領域５１の所定の温度範囲よりも高くされる。
【００３６】
この温度制御装置６５は、温度センサ６１，６２，６３によって検出される粒子層１１の第一領域５１、第二領域５２、第三領域５３の各々の温度に基づいて、流量調節バルブ４１，４２，４３を各々制御する。このようにして第一ノズル３１、第二ノズル３２、第三ノズル３３からスラグ冷却塔１０内に供給される冷却用ガスの流量が各々制御されることにより、第一領域５１，第二領域５２，第三領域５３を通過する冷却用ガスの流量が個別に制御され、粒子層１１の各々の領域５１〜５３の温度が制御される。
【００３７】
具体的には、温度制御装置６５は、各々の領域５１〜５３の温度が所定の範囲を超えている場合には当該領域５１〜５３を通過する冷却用ガスの流量を増加させる。一方、各々の領域５１〜５３の温度が所定の範囲を下回っている場合には当該領域５１〜５３を通過する冷却用ガスの流量を減少させる。
【００３８】
より具体的には、第三領域５３の温度が所定の温度範囲よりも高い場合には、第三領域５３を通過する冷却用ガスの流量を増加させるべく、第三ノズル３３，第二ノズル３２，第一ノズル３１の内の少なくとも一つの冷却用ガスの流量を増やす。また、第三領域５３の温度が所定の温度範囲よりも低い場合には、第三領域５３を通過する冷却用ガスの流量を減少させるべく、第三ノズル３３，第二ノズル３２，第一ノズル３１の内の少なくとも一つの流量を減らす。ここで、第三領域５３以外の第二領域５２、第一領域５１における温度等に影響を与えないようにするため、第三ノズル３３のみの流量を調節することが好ましい。なお、第三領域５３においては、導入される溶融スラグの顕熱及びロータリーキルン２０からの放射によって与えられる熱と、冷却用ガスとのバランスによって流動床の温度が決まる。
【００３９】
また、第二領域５２の温度が所定の温度範囲よりも高い場合には、第二領域５２を通過する冷却用ガスの流量を増加させるべく、第二ノズル３２及び第一ノズル３１の内の少なくとも一つの冷却用ガスの流量を増やす。一方、第二領域５２の温度が所定の温度範囲よりも低い場合には、第二領域５２を通過する冷却用ガスの流量を減少させるべく、第二ノズル３２及び第一ノズル３１の内の少なくとも一つの流量を減らす。ここで、第一領域５１における温度等に影響を与えないようにするため、第二ノズル３２のみの流量を調節することが好ましい。
【００４０】
さらに、第一領域５１の温度が所定の温度範囲よりも高い場合には、第一領域５１を通過する冷却用ガスの流量を増加させるべく、第一ノズル３１の冷却用ガスの流量を増やす。一方、第一領域５１の温度が所定の温度範囲よりも低い場合には、第一領域５１を通過する冷却用ガスの流量を減少させるべく、第一ノズル３１の冷却用ガスの流量を減らす。
【００４１】
なお、第一ノズル３１、第二ノズル３２、第三ノズル３３に対しては、各々のノズルや流量調節バルブ等の保守管理等の観点から予め定められたガス吹込流量の許容上限値及び許容下限値が各々設定されている。また、第一ノズル３１については、さらに、第一領域５１を通過する冷却用ガスが第一領域５１の粒子を流動化させないために必要とされる許容上限値がさらに設定されている。そして、温度制御装置６５は、各々のノズル３１〜３３からの流量を、これらの許容上限値や許容下限値の範囲内で制御する。
【００４２】
第一領域５１〜第三領域５３の所定の温度範囲としては、第一領域５１が３００℃以下、第二領域５２が６００〜８００℃、第三領域５３が９００〜１１００℃となるように設定することが好ましい。
【００４３】
また、温度制御装置６５は、制御に必要な、各領域５１〜５３における所定の温度範囲や、各ノズル３１〜３３の許容上限値や下限値等の情報を記憶するＲＡＭ６６及び温度制御装置６５の処理手順をプログラムの形で格納するＲＯＭ６７を備えている。
【００４４】
そして、第二ノズル３２、第三ノズル３３、流量制御バルブ４２，４３、及び、温度制御装置６５が、第三領域５３の温度を第二領域５２の温度よりも高くなるように制御する温度制御手段５を構成している。
【００４５】
次に、ＲＯＭ６６に書き込まれているプログラムに従い実行される溶融設備１００における温度制御装置６５の処理手順について、図２に示すフロー図を参照しながら説明する。
【００４６】
あらかじめ、駆動装置２６により円筒体２１を回転させると共にバーナ２２を起動し、さらに供給装置２４から被処理物を円筒体２１内に投入して円筒体２１内で被処理物を燃焼・溶融させ、１２００℃程度の溶融スラグを生成させる。一方、スラグ冷却塔１０内には、主として５ｍｍアンダー程度の粒子径の固体スラグや珪砂等を充填し、各ノズル３１〜３３から所定の流量の冷却用ガスを導入すると共にテーブルフィーダ３０を起動させ、スラグ冷却塔１０内の粒子層１１の第二領域５２，第三領域５３を流動床とすると共に第一領域５１を移動層とする。なお、スラグ冷却塔１０における粒子の平均滞留時間は、第三領域５３が約１２０〜２４０分、第二領域５２が約１２０〜２４０分となるようにすることが好ましい。なお、平均滞留時間を各々１８０分とすることがより好ましい。平均滞留時間は、テーブルフィーダ３０からの粒子の抜き出し量によって調節できる。
【００４７】
円筒体２１内で溶融された溶融スラグは、円筒体２１の出口から溢流し流下してスラグ冷却塔１０の粒子層１１内に導入される。導入された溶融スラグは、所定の温度とされる第三領域５３や第二領域５２において、流動床を形成する粒子や粒子を流動化させる冷却用ガスと接触して冷却されると共に摩耗粉砕され、固体スラグとなる。この過程において、水冷とは異なり水蒸気の発生はない。
【００４８】
そして、固体スラグは、流動床とされる第三領域５３や第二領域５２中を沈降して、移動層とされる第一領域５１内に到達される。そして、第一領域５１内において、固体スラグは第一ノズル３１から導入される冷却用ガスによりさらに冷却され、テーブルフィーダ３０によって外部に排出される。
【００４９】
このような、スラグ冷却塔１０における溶融スラグの冷却において、温度制御装置６５はスラグ冷却塔１０へ供給する冷却用ガスの流量を制御して粒子層１１の第一領域５１、第二領域５２、第三領域５３の温度が各々所定の温度範囲に維持されるように以下のような制御を行う。
【００５０】
すなわち、まず、ステップ１０１において、第三温度センサ６３によって測定された粒子層１１の第三領域５３の温度Ｔ3が、予め第三領域５３に対して設定された温度範囲の９００〜１１００℃に入るか否かを判断する。ここで、第三領域５３の温度Ｔ3が１１００℃よりも高い場合は、ステップ１１１に進む。
【００５１】
ステップ１１１においては、第三ノズル３３からの冷却用ガス吹込流量が許容上限値以下であるか否かを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容上限値以下であればステップ１２１に進んで第三ノズル３３から供給される冷却用ガスの流量を増やす。これによって、粒子層１１の第三領域５３を通過する冷却用ガスの流量が増加し、第三領域５３の温度が低下される。
【００５２】
また、第三ノズル３３からの冷却用ガスの吹込流量が許容上限値を超えている場合は、ステップ１１３に進んで、第二ノズル３２からの冷却用ガスの吹込流量が許容上限値以下であるか否かを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容上限値以下であればステップ１２３に進んで、第二ノズル３２から供給される冷却用ガスの流量を増やす。これによっても、粒子層１１の第三領域５３を通過する冷却用ガスの流量が増加し、第三領域５３の温度が低下される。
【００５３】
さらに、第二ノズル３２からの冷却用ガスの吹込流量が許容上限値を超えている場合は、ステップ１１５に進んで、第一ノズル３１からの冷却用ガスの吹込流量が許容上限値以下であるか否かを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容上限値以下であればステップ１２５に進んで、第一ノズル３１から供給される冷却用ガスの流量を増やす。これによっても、粒子層１１の第三領域５３を通過する冷却用ガスの流量が増加し、第三領域５３の温度が低下される。
【００５４】
このようにして、ステップ１２１、ステップ１２３、ステップ１２５において、冷却用ガスの流量が増加された後は、ステップ１０１に戻り、再び第三領域５３の温度が温度範囲内にあるかどうかの判断を行う。
【００５５】
これに対して、第一ノズル３１からの冷却用ガスの吹込流量も許容上限値を超えている場合には、粒子層１１の温度の制御が困難であるとして制御を停止する。
【００５６】
一方、第三領域５３の温度Ｔ3が９００℃よりも低い場合は、ステップ１３１に進む。
【００５７】
ステップ１３１においては、第三ノズル３３からの冷却用ガス吹込流量が許容下限値以上であるか否かを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容下限値以上であればステップ１４１に進んで第三ノズル３３から供給される冷却用ガスの流量を減らす。これによって、粒子層１１の第三領域５３を通過する冷却用ガスの流量が減少し、第三領域５３の温度が上昇される。
【００５８】
また、第三ノズル３３からの冷却用ガスの吹込流量が許容下限値を下回っている場合は、ステップ１３３に進んで、第二ノズル３２からの冷却用ガスの吹込流量が許容下限値以上であるかどうかを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容下限値以上であればステップ１４３に進んで、第二ノズル３２から供給される冷却ガスの流量を減らす。これによっても、粒子層１１の第三領域５３を通過する冷却用ガスの流量が減少し、第三領域５３の温度が上昇される。
【００５９】
さらに、第二ノズル３２からの冷却用ガスの吹込流量が許容下限値を下回っている場合は、ステップ１３５に進んで、第一ノズル３１からの冷却用ガスの吹込流量が許容下限値以上であるかどうかを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容下限値以上であればステップ１４５に進んで、第一ノズル３１から供給される冷却ガスの流量を減らす。これによっても、粒子層１１の第三領域５３を通過する冷却用ガスの流量が減少し、第三領域５３の温度が上昇される。
【００６０】
このようにして、ステップ１４１、ステップ１４３、ステップ１４５において、冷却用ガスの流量が減少された後は、ステップ１０１に戻り、再び第三領域５３の温度が温度範囲内にあるかどうかの判断を行う。
【００６１】
これに対して、第一ノズル３１からの冷却用ガスの吹込流量も許容下限値を下回っている場合には、粒子層１１の温度の制御が困難であるとして制御を停止し、被処理物の投入を中断する。
【００６２】
このようにして、第三領域５３の温度が所定の温度範囲９００〜１１００℃に入るように制御される。
【００６３】
そして、第三領域５３の温度Ｔ3が９００〜１１００℃の範囲内にある場合は、図に示すように、ステップ２０１に進む。
【００６４】
ステップ２０１では、第二温度センサ６２によって測定された、粒子層１１の第二領域５２の温度Ｔ2が、予め第二領域５２に対して設定された温度範囲の６００〜８００℃に入るか否かを判断する。ここで、第二領域５２の温度Ｔ2が８００℃よりも高い場合は、ステップ２１１に進む。
【００６５】
ステップ２１１においては、第二ノズル３２からの冷却用ガス吹込流量が許容上限値以下であるか否かを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容上限値以下であればステップ２２１に進んで第二ノズル３２から供給される冷却用ガスの流量を増やす。これによって、粒子層１１の第二領域５２を通過する冷却用ガスの流量が増加し、第二領域５２の温度が低下される。
【００６６】
また、第二ノズル３２からの冷却用ガスの吹込流量が許容上限値を超えている場合は、ステップ２１３に進んで、第一ノズル３１からの冷却用ガスの吹込流量が許容上限値以下であるかどうかを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容上限値以下であればステップ２２３に進んで、第一ノズル３１から供給される冷却用ガスの流量を増やす。これによっても、粒子層１１の第二領域５２を通過する冷却用ガスの流量が増加し、第二領域５２の温度が低下される。
【００６７】
このようにして、ステップ２２１、ステップ２２３において、冷却用ガスの流量が増加された後は、ステップ２０１に戻り、再び第二領域５２の温度が温度範囲内にあるかどうかの判断を行う。
【００６８】
これに対して、第一ノズル３１からの冷却用ガスの吹込流量も許容上限値を超えている場合には、粒子層１１の温度の制御が困難であるとして制御を停止する。
【００６９】
一方、第二領域５２の温度Ｔ2が６００℃よりも低い場合は、ステップ２３１に進む。
【００７０】
ステップ２３１においては、第二ノズル３２からの冷却用ガス吹込流量が許容下限値以上であるか否かを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容下限値以上であればステップ２４１に進んで第二ノズル３２から供給される冷却用ガスの流量を減らす。これによって、粒子層１１の第二領域５２を通過する冷却用ガスの流量が減少し、第二領域５２の温度が上昇される。
【００７１】
また、第二ノズル３２からの冷却用ガスの吹込流量が許容下限値を下回っている場合は、ステップ２３３に進んで、第一ノズル３１からの冷却用ガスの吹込流量が許容下限値以上であるかどうかを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容下限値以上であればステップ２４３に進んで、第二ノズル３２から供給される冷却用ガスの流量を減らす。これによっても、粒子層１１の第二領域５２を通過する冷却用ガスの流量が減少し、第二領域５２の温度が上昇される。
【００７２】
このようにして、ステップ２４１、ステップ２４３において、冷却用ガスの流量が減少された後は、ステップ２０１に戻り、再び第二領域５２の温度が温度範囲内にあるかどうかの判断を行う。
【００７３】
これに対して、第一ノズル３１からの冷却用ガスの吹込流量も許容下限値を下回っている場合には、粒子層１１の温度の制御が困難であるとして制御を停止する。
【００７４】
このようにして、第二領域５２の温度が所定の温度範囲６００〜８００℃に入るように制御される。
【００７５】
そして、第二領域５２の温度Ｔ2が６００〜８００℃の範囲内にある場合は、ステップ３０１に進む。
【００７６】
ステップ３０１では、第一温度センサ６１によって測定された粒子層１１の第一領域５１の温度Ｔ1が、予め第一領域５１に対して設定された温度範囲の３００℃以下になるか否かを判断する。ここで、第一領域５１の温度Ｔ1が３００℃よりも高い場合は、ステップ３１１に進む。
【００７７】
ステップ３１１においては、第一ノズル３１からの冷却用ガス吹込流量が許容上限値以下であるか否かを判定する。冷却用ガス吹込流量が許容上限値以下であればステップ３２１に進んで第一ノズル３１から供給される冷却用ガスの流量を増やす。これによって、粒子層１１の第一領域５１を通過する冷却用ガスの流量が増加し、第一領域５１の温度が低下される。
【００７８】
このようにして、ステップ３２１において、冷却用ガスの流量が増加された後は、ステップ３０１に戻り、再び第一領域５１の温度が温度範囲内にあるかどうかの判断を行う。
【００７９】
このようなループにより、第一領域５１の温度が所定の温度範囲３００℃以下となるように制御される。
【００８０】
また、第一ノズル３１からの冷却用ガスの吹込流量が許容上限値を超えている場合は、粒子層１１の温度の制御が困難であるとして制御を停止する。
【００８１】
一方、第一領域５１の温度Ｔ1が３００℃以下の範囲内にある場合は、再びステップ１０１に戻って、第三領域５３〜第一領域５１の温度の制御が行われる。
【００８２】
そして、このような一連の制御を繰り返すことにより、第三領域５３〜第二領域５２における流動床の温度と、第一領域５１における移動層の温度とが、所定の温度範囲内に制御される。
【００８３】
このように、本実施形態においては、粒子層１１の第三領域５３の温度が粒子層１１の第二領域５２の温度に比べて高くされている。これにより、第三領域５３と、この第三領域５３に導入される溶融スラグとの温度差を小さくして第三領域５３における溶融スラグの冷却速度を低くすることができると共に、第三領域５３である程度冷却された固体スラグをさらに第二領域５２においてさらに冷却した後に排出させることができる。このため流動床の温度を高さ方向にほぼ均一にする場合に比して、溶融スラグの冷却速度を十分遅くしつつ、スラグを十分に冷却することができる。このため、結晶化度が高く強度の高い高品質の固体スラグが得られている。そして、このような固体スラグは、コンクリート骨材やアスファルトの砂利代替材、さらには、路盤材等として広範囲に利用することができる。
【００８４】
また、第三領域５３に供給する冷却用ガスの流量と、第二領域５２に供給する冷却用ガスの流量と、を個別に制御することにより、第三領域５３の温度を第二領域５２の温度に比べて高くしているので、粒子層１１の温度制御が好適に行なわれる。
【００８５】
また、第三領域５３の温度を９００〜１１００℃、第二領域５２の温度を６００〜８００℃としているので、１２００℃程度とされる溶融スラグが第三領域５３で確実に徐冷されて固体スラグとされ、さらに、第三領域５３で冷却された固体スラグがさらに第二領域５２で十分に冷却されている。
【００８６】
また、第三領域５３、第二領域５２における粒子層１１の粒子の平均滞留時間を各々１００〜２００分、１５０〜３００分とすることにより、１２００℃程度の溶融スラグを７００℃程度まで冷却する際の降温速度を約１〜２℃／ｍｉｎ程度にでき、十分に結晶化が進んだ質の高い固体スラグが得られている。
【００８７】
加えて、水冷の場合と異なり溶融スラグの冷却に伴う水蒸気等が発生しないので、ロータリーキルン２０の出口２１ａ近傍が過度に冷却されることが妨げられ、出口２１ａ近傍での溶融スラグの固化・閉塞等の発生が抑制されている。
【００８８】
また、特に本実施形態のようなロータリーキルン２０においては、出口２１ａが大きいために粗大なスラグが排出されることがあるが、本実施形態に係るスラグ冷却塔１０によれば、スラグ冷却塔１０の入口側の径を大きくすることによりこのような粗大なスラグをも容易に受け入れて冷却することができる。
【００８９】
また、スラグ冷却塔１０においては、上方から溶融スラグが導入されると共に、下方から冷却用ガスが導入される構成とされており、溶融スラグと冷却用ガスとが向流に熱交換することにより、冷却用ガスとしての空気が加熱され、この加熱空気を二次燃焼室２９における未燃分の二次燃焼用ガスとして好適に利用できる。
【００９０】
さらには、二次燃焼室２９と外部とがスラグ冷却塔１０の粒子層１１によって隔てられる構成とされるので、二次燃焼室２９の未燃分を含むガスが外部にリークしにくくされている。
【００９１】
次に、図４を参照して、本発明の第二実施形態に係る溶融設備２００について説明する。本実施形態の溶融設備２００が第一実施形態の溶融設備１００と異なる点は、テーブルフィーダ３０を介して排出された固体スラグを大粒子と小粒子とに分離する篩システム２０４と、分離された固体スラグをさらに各々冷却する冷却機２０５、２０６と、冷却された固体スラグの小粒子をスラグ冷却塔１０の上部に戻すリサイクルラインＬ２と、冷却された固体スラグの大粒子を粉砕する粉砕機２１２と、を備えている点である。
【００９２】
篩システム２０４は、スラグ冷却塔１０から排出された固体スラグの内２００ｍｍ以上の粒径の固体スラグを回収する篩機２０１と、２００ｍｍ未満の粒径の固体スラグから５ｍｍ以上の粒径の固体スラグを回収する篩機２０２と、を有している。そして、篩システム２０４は、固体スラグを５ｍｍ以上の大粒子と、５ｍｍ未満の小粒子と、に分離する。
【００９３】
冷却機２０５、２０６は、各々冷却管付きのスクリューフィーダであり、回収された固体スラグの大粒子、小粒子を各々５０℃程度まで冷却する。
【００９４】
固体スラグの大粒子は、冷却機２０６によって冷却されたのち、粉砕機２１２で粉砕される。一方、固体スラグの小粒子は、冷却された後リサイクルラインＬ２を介してスラグ冷却塔１０に再び導入されて媒体粒子とされる。
【００９５】
このような、溶融設備２００においても、上述と同様に品質の高い固体スラグが得られる。また、固体スラグの小粒子が循環ラインＬ２によりスラグ冷却塔１０の上部に供給されるため、溶融スラグの投入量等が急激に変動したりする場合等テーブルフィーダ３０のみでは粒子層１１の層高の維持が困難な場合でも、スラグ冷却塔１０の粒子層１１の高さを所定の層高に維持することが容易とされ、溶融設備２００をより安定に運転することが可能となっている。
【００９６】
さらに、粉砕機２１２は、固体スラグの大粒子を破砕するので、リサイクルに適する固体スラグ粉を得ることが容易に可能とされる。
【００９７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとることが可能である。
【００９８】
例えば、上記実施形態においては、第三領域５３と、第二領域５２とを通過する冷却用ガスの流量を個別に制御することにより、第三領域５３の温度が第二領域５２の温度よりも高くなるようにしているが、これに限られず、例えば、第三領域５３と、第二領域５２とに冷却媒体が流通する冷却伝熱管を個別に挿入し、冷却媒体の流量等を変化させて第三領域５３の温度が第二領域５２の温度よりも高くなるように制御してもよい。
【００９９】
また、本実施形態では、溶融炉として、ロータリーキルン２０を採用しているが、回転式表面溶融炉等の表面溶融炉でもよく、また、旋回溶融炉、固定床溶融炉、気流床溶融炉等でもよく、要は、供給される被処理物を燃焼溶融しスラグとして排出する溶融炉であればよい。
【０１００】
また、第一領域５１、第二領域５２、第３領域５３における温度範囲や粒子の平均滞留時間は、上述の範囲に限定されず、溶融スラグの物性等に応じて任意の範囲とすることができる。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明の溶融設備の運転方法及び本発明の溶融設備によれば、スラグ冷却塔において、流動床に導入された溶融スラグが流動床中で冷却されると共にスラグの粉砕等がなされ、粒状の固体スラグが下部から抜き出される。このとき、流動床の上部の温度を下部の温度に比べて高くする。これにより、流動床の上部と、この流動床の上部に導入される溶融スラグとの温度差を小さくして溶融スラグの冷却速度を低くすることができると共に、流動床の上部である程度冷却された固体スラグをさらに流動床の下部においてさらに冷却した後に排出させることができる。このため流動床の温度を高さ方向にほぼ均一にする場合に比して、溶融スラグの冷却速度を十分遅くしつつ、スラグを十分に冷却することができ、強度の高い高品質の固体スラグが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態に係る溶融設備の概略構成図である。
【図２】図１の溶融設備の制御に関するフロー図である。
【図３】図２に続くフロー図である。
【図４】第二実施形態に係る溶融設備の概略構成図である。
【符号の説明】
５…温度制御手段、１０…スラグ冷却塔、２０…ロータリーキルン（溶融炉）、２１ａ…出口、５０…冷却装置、５１…第一領域（移動層）、５２…第二領域（流動床の下部）、５３…第三領域（流動床の上部）、６２，６３…温度センサ（温度測定手段）、６５…温度制御装置、１００，２００…溶融設備。
【図１】
2004191020.tif 000003
【図２】
2004191020.tif 000004
【図３】
2004191020.tif 000005
【図４】
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