(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却効率がよいために低ランニングコストで運転することができ、広大な設置場所を必要とせず、さらに高価な配管材を使わずに低コストで設置することのできる灰溶融設備の水砕水の冷却方法を提供する。【解決手段】灰溶融設備のスラグ冷却水である水砕水７が大気と遮断された密閉回路９０を循環している状態で、密閉回路へ散水することによって水砕水を冷却する密閉式冷却塔１０を用いた灰溶融設備の冷却水冷却方法において、前記散水用の水を循環回路１３を循環させることで繰り返し利用し、前記散水用の水の循環回路へ水砕水漏洩検知器として導電率計１４を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグ冷却水である水砕水が大気と遮断された密閉回路を循環しながら灰溶融設備より排出されたスラグを冷却するとともに、該水砕水を他の冷却循環回路を介して冷却する灰溶融設備の水砕水冷却方法において、
前記冷却循環回路が水砕水の密閉回路に設けた冷却コイルに散水することによって水砕水を冷却する散水用冷却水循環回路であって、該冷却水循環回路の系内で、前記密閉回路よりの水砕水の漏洩を検知し、該検知値が予め設定した基準値から外れた場合に、水砕水が密閉回路より漏洩していると判断することを特徴とする灰溶融設備の水砕水の冷却方法。
【請求項２】
前記水砕水漏洩検知値が導電率値であることを特徴とする請求項１記載の灰溶融設備の水砕水の冷却方法。
【請求項３】
前記漏洩判断時に、漏洩判断結果を表示するか若しくは、前記判断結果に基づいて警報を鳴動するかの少なくとも1を行うことを特徴とする請求項１記載の灰溶融設備の水砕水の冷却方法。
【請求項４】
灰溶融設備のスラグ冷却水である水砕水が大気と遮断された密閉回路を循環している灰溶融設備の水砕水冷却装置において、
前記水砕水の密閉回路に設けた冷却コイルに散水することによって水砕水を冷却する散水用冷却水循環回路を有する冷却塔を設け、前記散水用の水を散水用冷却水循環回路を循環させることで繰り返し利用するとともに、該散水用の水の循環回路に前記密閉回路よりの水砕水の漏洩を検知する漏洩検知器を設け、水砕水漏洩検知器の測定値が予め設定した基準値から外れた場合に、水砕水が漏洩していると判断する判定手段を具えたことを特徴とする灰溶融設備の水砕水の冷却装置。
【請求項５】
水砕水漏洩検知器が導電率計であることを特徴とする請求項４記載の灰溶融設備の水砕水の冷却装置。
【請求項６】
前記判定手段に、水砕水が漏洩の有無の判断結果を表示する機能、前記判断結果に基づいて警報を鳴動するアラーム機能の少なくとも1を設けたことを特徴とする請求項４記載の灰溶融設備の水砕水の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ等を焼却した際に生じる灰を灰溶融設備にて溶融処理した後のスラグを冷却するための水砕水の冷却方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ごみ等を焼却した際に生じる焼却灰を溶融してスラグ化する灰溶融設備は、焼却灰の減容化及び資源化を目的として、従来より広く用いられている。灰溶融設備では、焼却灰を１２００℃以上の高温で溶融した後に水で急冷することによって水砕スラグとよばれるＳｉＯ２、ＣａＯ及びＡｌ２Ｏ３を主成分とするガラス質の固化物が得られる。また、灰溶融設備での溶融時に、灰に含まれるダイオキシン類は熱分解され、焼却灰中の重金属の大半は高温により揮発除去されるが、残留する微量の重金属類は前記ガラス質のスラグ内に封じ込められるため、水砕スラグは安全な物質であり、路盤材、コンクリート用骨材、アスファルト混合用骨材等として再生利用が可能である。
【０００３】
水砕スラグを得るためには、焼却灰を溶融したスラグを水で急冷する工程が必要であり、その急冷する方法として、灰溶融設備のスラグ出滓口に設けた排出シュートの直下部位置に、冷却水を貯留した冷却水槽を設置し、且つ該冷却水槽内の冷却水を取り出して溶融スラグが落下する位置に噴射して水流を作るように循環させるようにした構成を有する冷却装置が特許文献１に開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示した方法では、スラグの冷却水である水砕水は循環して使用されるために冷却する必要があるが、水砕水は灰溶融設備からの排ガス及び低沸点の塩類などが溶け込むために腐食性の高い水であり、且つ鉛（Ｐｂ）、水銀（Ｈｇ）などの有害金属元素が溶存しているため、外部へ漏洩した場合には公害発生の原因や生態系に悪影響を与える可能性があり、水砕水漏洩防止対策が必要となる。
【０００５】
そのため、水砕水を外部へ漏洩させない水砕水冷却方法として、水砕水の冷却器として熱交換器を用い、さらに水砕水と熱交換する水砕水冷却水の水圧を水砕水の水圧よりも高くしておくことにより、通常は水砕水と外部が直接接することはなく、また熱交換器内の配管に腐食等により穴が開いても水砕水が水砕水冷却水側へ漏洩することのない構成の冷却方法が主に利用されており、他の冷却方法として、水砕水の配管に腐食で穴が開き水砕水が配管外へ漏れることを防ぐために、例えばニッケル基合金などの高耐熱耐食合金を配管材として使用し、外部への水砕水の漏洩を防いだ上で密閉冷却塔で直接冷却する冷却方法も利用されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３０２１７２号公報
【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、前記の熱交換器を用いる方法は、間接冷却であり冷却効率が悪いため、高ランニングコストであること、及び熱交換器及びその付帯設備が巨大な設備とならざるを得ず広大な設置場所が必要となること、という問題がある。
【０００８】
また、前記の密閉冷却塔で直接冷却する方法は、前記の熱交換器を用いる方法よりも冷却効率はいいものの、水砕水が漏洩した場合に検知することができないため、高価な高耐熱耐食合金（インコネル等）を配管材として使用せねばならず、設備設置時の高コストが問題となる。
【０００９】
そのため、本発明においては、冷却効率がよいために低ランニングコストで運転することができ、広大な設置場所を必要とせず、さらに高価な配管材を使わずに低コストで設置することのできる灰溶融設備の水砕水の冷却方法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】
【００１０】
一般に水砕水には塩化ナトリウム、塩化カリウム等の塩類が多く溶存しているために、配管腐食が発生しやすく、腐食により漏洩した場合に塩類の混入により循環冷却水の電気伝導度が急激に上昇する。このため循環水の電気伝導度を常時計測し、異常値を示した場合には直ぐに水砕水の循環と設備の停止を行うことで水砕水の漏洩を防止することができる。これにより水砕水の密閉冷却塔配管材料にＳＵＳ３２９４Ｊ４Ｌ等の比較的安価な材質の使用が可能となる。
本発明はかかる知見に基づいて創作されたものである。
【００１１】
上記知見に基づいて本発明においては、
スラグ冷却水である水砕水が大気と遮断された密閉回路を循環しながら灰溶融設備より排出されたスラグを冷却するとともに、該水砕水を他の冷却循環回路を介して冷却する灰溶融設備の水砕水冷却方法において、
前記冷却循環回路が水砕水の密閉回路に設けた冷却コイルに散水することによって水砕水を冷却する散水用冷却水循環回路であって、該冷却水循環回路の系内で、前記密閉回路よりの水砕水の漏洩を検知し、該検知値が予め設定した基準値から外れた場合に、水砕水が密閉回路より漏洩していると判断することを特徴とする灰溶融設備の水砕水の冷却方法。
この場合に前記水砕水漏洩検知値が導電率値であるのが好ましいが、塩類濃度を測定できるものであれば、例えば塩素濃度計やＰＨ濃度計を用いることができる。
【００１２】
又、例えば水砕水漏洩検知値が予め設定した第１の基準値から外れた場合に、水砕水が漏洩していると判断し、前記判定回路の判断結果を表示器に表示するとともにアラームを鳴動させるようにすることが実用的であり、更に水砕水漏洩検知器の測定値が予め設定した第１の基準値更に大きく危険基準値より外れた場合にとともに、灰溶融設備の停止後密閉回路のポンプを停止するように構成してもよい。
【００１３】
請求項４は本発明を好適に実施する装置に関する発明で、灰溶融設備のスラグ冷却水である水砕水が大気と遮断された密閉回路を循環している灰溶融設備の水砕水冷却装置において、
前記水砕水の密閉回路に設けた冷却コイルに散水することによって水砕水を冷却する散水用冷却水循環回路を有する冷却塔を設け、前記散水用の水を散水用冷却水循環回路を循環させることで繰り返し利用するとともに、該散水用の水の循環回路に前記密閉回路よりの水砕水の漏洩を検知する漏洩検知器を設け、水砕水漏洩検知器の測定値が予め設定した基準値から外れた場合に、水砕水が漏洩していると判断する判定手段を具えたことを特徴とする。
この場合に水砕水漏洩検知器に導電率計を用いることにより精度よく漏洩検知が容易であり、又前記判定手段に、水砕水が漏洩の有無の判断結果を表示する機能、前記判断結果に基づいて警報を鳴動するアラーム機能の少なくとも1を設けることにより直ちに次の保守や修理体制を用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水砕水の漏洩の有無を水砕水の密閉循環回路ではなく、水砕水を冷却する他の冷却循環回路側で容易に判断できるために、判断回路が水砕水の密閉循環回路のように高温下ではなく常温下でのレイアウト位置に設置できるために、安全且つ保守管理性もよく、確実に漏洩検知ができるために、高価な高耐熱耐食合金（インコネル等）を配管材として使用しなくても水砕水の密閉循環回路を構成できる
又前記冷却循環回路が水砕水の密閉回路に設けた冷却コイルに散水することによって水砕水を冷却する散水用冷却水循環回路は、水砕水の直接冷却であり冷却効率が高くため、低ランニングコストであり及びその付帯設備が散水循環系であるために省設置スペースとなる。
したがって、本発明により、安価な設備でも冷却効率がよいために低ランニングコストで運転することができ、広大な設置場所を必要とせず、さらに高価な配管材を使わずに低コストで設置することのできる灰溶融設備の水砕水の冷却方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の水砕水冷却方法を用いたフロー図である。ごみ等を焼却した際に生じた灰１は、ホッパ５１及びスクリューフィーダ５２を介して灰溶融炉２へ送られ約１４００〜１７００℃（好ましくは１５５０〜１６５０℃)のスラグ温度で溶融される。溶融されて得られた溶融スラグ３は、スラグ出滓口４より灰溶融炉２を出て、排出シュート５を経て水砕槽６へ落下する。溶融スラグ３は、例えば水砕槽６での水砕水との接触に伴う水蒸気爆発を防止するために、排出シュート５中を落下途中に、噴射ノズル７ａより水砕水７を噴射されることにより急冷され、水砕スラグとして水砕槽６に回収される。溶融スラグ３へ噴射された水砕水７は溶融スラグ３と共に水砕槽６へ落下する。
【００１７】
冷却に用いられた水砕槽６中の水砕水７は、水砕槽６中に設けられた水砕水取出口８より取り出され、ポンプ９によって密閉循環配管系９０を介して水砕水冷却塔１０へ送られる。水砕水冷却塔１０で水砕水７は冷却され、冷却された水砕水７は溶融スラグ３を冷却するための冷却水として、排出シュート５中で溶融スラグ３へ再度噴射され、繰り返し利用される。なお、水砕水７が外部へ漏洩しないように、水砕水取出口８で取り出されてから、噴射ノズル７ａより排出シュート５に再度噴射されるまでの間は外部と接触しない密閉された回路（密閉循環配管系９０）で構成されている。
密閉循環配管系９０は水砕水取出口８→ポンプ９→水砕水冷却塔１０内の冷却コイル９１→噴射ノズル７ａに接続する戻し管９２により密閉回路内を循環するように構成されている。
【００１８】
前記水砕水冷却塔１０は、密閉式冷却塔であり、水砕水７が流れる密閉回路へ冷却塔循環水１１とよばれる冷却水を散水することによって、水砕水７を冷却している。冷却塔循環水１１は開放系で散水しており、散水時に蒸発する水の蒸発潜熱によって冷却され、冷却塔循環水ポンプ１２を含む冷却塔循環水循環回路１３を経て繰り返し利用される。
【００１９】
また、前記冷却塔循環水循環回路１３には導電率を常時測定することができる導電率計１４が設けられている。通常、冷却塔循環水１１と比べると、スラグ冷却水７は導電率が非常に大きいため、配管腐食等により水砕水７が冷却塔循環水循環回路１３へ漏洩した場合、導電率計１４での導電率の測定値が上昇し、これを判定回路１５に導き漏洩の検知をし、例えば水砕水漏洩検知器の測定値が予め設定した第１の基準値から外れた場合に、水砕水が漏洩していると判断し、前記判定回路の判断結果を表示器１７に表示するとともにアラーム１６を鳴動させる。
更に水砕水漏洩検知器の測定値が予め設定した第１の基準値更に大きく危険基準値より外れた場合にとともに、灰溶融炉２の停止後ポンプ９を停止するように構成してもよい。
【００２０】
図３は、冷却塔循環水１１に用いられる水の導電率を約1年１０ヶ月に亘って測定した測定値のグラフである。縦軸は導電率（ｍＳ／ｍ）であり、横軸は測定月日を参考的に表している。グラフから明らかであるように、測定値にばらつきはあるものの導電率は大きくても１５０ｍＳ／ｍ以下であることがわかる。
【００２１】
図４は、導電率と水の塩濃度の関係を表すグラフである。縦軸は導電率（ｍＳ／ｍ）、横軸は水中の塩濃度（塩素（Ｃｌ）の重量％）を表している。グラフから明らかであるように、導電率と水の塩濃度の間には一次の正の相関関係がある。また、通常の水砕水の塩濃度は塩素（Ｃｌ）濃度で３．０〜７．０重量％であるため、水砕水の導電率は図４のグラフの３．０重量％に対応する７５００ｍＳ／ｍ以上となる。
【００２２】
前記冷却塔循環水の導電率（１５０ｍＳ／ｍ以下）及び水砕水の導電率（７５００ｍＳ／ｍ以上）のデータを元に、本実施例においては、冷却塔循環水循環回路１３へ設けた導電率計１４の測定値が５００ｍＳ／ｍ以上になるとアラーム１６が鳴動するようなアラーム設定値を定めた。
【００２３】
前記アラーム設定値（５００ｍＳ／ｍ以上）は、冷却塔循環水の導電率が、水砕水の漏れ込み以外の原因による変動によってアラームがならないように、前記冷却塔循環水の導電率（１５０ｍＳ／ｍ以下）の３倍にさらに余裕をもたせて設定した。例えば冷却塔循環水の導電率が図３で示した測定期間中に示した最も低い値である３０ｍＳ／ｍ且つ水砕水の導電率が７５００ｍＳ／ｍである場合を考えると、前記警報設定値は冷却塔循環水に対して６．７重量％の水砕水が混合されていることを意味している。
【００２４】
前記の通り、冷却塔循環水循環回路１３に導電率を常時測定することができる導電率計１４を設置し、冷却塔循環水よりも水砕水の導電率が大きいことを利用して、導電率計１４の測定値が上昇した場合にアラームが鳴動する方法を導入することにより、水砕水が漏れた場合にはすぐに検知することができ、アラーム発生後直ちに設備を停止することで、水砕水の外部への漏洩を防ぐことができる。
【００２５】
また、本発明の方法を導入することにより、水砕水漏洩時の検知が可能であるため、高価な配管材を使う必要がなく、低コストで設置することができる。
【００２６】
（比較例１）
図２は従来の水砕水冷却方法を用いたフロー図である。水砕水を冷却する方法以外は前記実施例１と同じフローである。ごみ等を焼却した際に生じた灰２１は、灰溶融炉２２へ送られ約１５００℃で溶融される。溶融されて得られた溶融スラグ２３は、スラグ出滓口２４より灰溶融炉２２を出て、排出シュート２５を経て水砕槽２６へ落下する。溶融スラグ２３は、排出シュート２５中を落下している最中に、噴射ノズル２７ａより水砕水７を噴射されることにより急冷され、水砕スラグとして回収される。溶融スラグ２３へ噴射された水砕水２７は溶融スラグ２３と共に水砕水槽２６へ落下する。
【００２７】
冷却に用いられた水砕槽２６中の水砕水２７は、水砕槽２６中に設けられたスラグ冷却水取出口２８より取り出され、循環ポンプ２９によって密閉循環配管系８０を介して熱交換器３０へ送られる。熱交換器３０で水砕水冷却水３１と熱交換して冷却された水砕水２７は溶融スラグ２３を冷却するための冷却水として、排出シュート２５中で溶融スラグ２３へ再度噴射され、繰り返し利用される。なお、スラグ冷却水２７が外部へ漏洩しないように、スラグ冷却水取出口２８で取り出されてから、排出シュート２５で再度噴射されるまでの間は外部と接触しない密閉された回路（密閉循環配管系８０）で構成されている。そして、密閉循環配管系８０は水砕水取出口2８→熱交換器３０内の熱交換コイル８１→ポンプ２９→噴射ノズル２７ａに接続する戻し管８２により密閉回路内を循環するように構成されているが、熱交換器内の３０内の熱交換温度は高く且つ水砕水は塩類が含まれているために高温腐食により熱交換コイル８１より漏れ等が発生しやすい。
【００２８】
前記水砕水と交換器３０内の熱交換コイル８１を介して熱交換するための冷却水３１は、冷却水ポンプ３２及び冷却水冷却塔３４により開放系を構成する水砕水冷却塔循環回路３３を開放循環して使用されており、熱交換器３０で熱交換して温められた冷却水３１は、冷却水冷却塔３４でファン３４１との空気接触および蒸発潜熱によって冷却され、再度熱交換器３０で冷却水として送られ、繰り返し使用される。
【００２９】
表１は、水砕水量７０Ｔ／Ｈにおける、実施例１及び比較例１での所要動力（ｋＷ）である。表１に示した通り、比較例１では熱交換器３０を介した2段冷却系であるために所要動力は５０．７ｋＷであったが、実施例１では所要動力は３６．０ｋＷであった。本発明の実施例１を行うことにより、従来の比較例１と比べて、所要動力は３６．０／５０．７＝７１．０％へ削減することができる。
【００３０】
【表１】
2007120844.tif 000003
【００３１】
また、実施例１は比較例１と比べると、冷却塔冷却水循環ポンプ１２が必要となり、さらに水砕水冷却塔１０、３４を大型化する必要があるものの、水砕水熱交換器３０及び水砕水冷却水ポンプ３２が不要であり、設備全体としては巨大な水砕水熱交換器３０が不要となることにより省スペース化することが可能である。
【００３２】
さらに、実施例１及び比較例１において、水砕水の冷却後であり且つ水砕水の溶融スラグへの噴射前の水砕水温度を測定したところ、実施例１では３３℃、比較例１では３８℃であった。前記水砕水温度測定結果から、実施例１は比較例１よりも冷却効果が高く、さらに水砕水ポンプを含む水砕水循環回路の腐食低減の効果もあるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、低ランニングコストで運転することができ、広大な設置場所を必要とせず、さらに高価な配管材を使わずに低コストで設置することのできる灰溶融設備のスラグ冷却水の冷却方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の水砕水冷却方法を用いたフロー図である。
【図２】従来の水砕水冷却方法を用いたフロー図である。
【図３】冷却塔循環水１１に用いられる水の導電率を約１年１０ヶ月に亘って測定した測定値のグラフである。
【図４】水中の塩濃度と導電率の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１  灰
２  灰溶融炉
３  溶融スラグ
４  スラグ出滓口
５  排出シュート
６  水砕槽
７  水砕水
８  水砕水取出口
９  循環ポンプ
１０  水砕水冷却塔
１１  冷却塔循環水
１２  冷却塔循環水ポンプ
１３  冷却塔循環水循環回路
１４  導電率計
１５  判定回路
１６  アラーム
１７  表示器
９０  密閉循環配管系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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