(57)【要約】【課題】スラグからの熱回収効率をアップして高圧蒸気を発生する。【解決手段】水を蓄えたプール１と、プール内に立設され、上端開口が塞がれ、下端開口３が水中に開放状態のまま没入された筒状容器２と、筒状容器の天井壁８に設けられた溶融スラグＳ１の流入口１２と、筒状容器の内部に画成され、上部が蒸気の留まる蒸気室４とされるとともに下部が水を滞留させることで蒸気室の蒸気の抜けを封じる水封室５とされ、流入口から流入する溶融スラグに水を接触させることで、冷却により固形化したスラグを生成して水封室の水中に沈降させると共に蒸気を発生するスラグ熱回収室２Ａと、蒸気室内の蒸気を外部に取り出す蒸気取出口７と、水封室の水中に沈降したスラグを受け取って搬送するスラグ搬送コンベア３０と、流入口から流入する溶融スラグに対しスプレー水Ｗを噴射してスラグを水砕する水スプレー６とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蓄えたプールと、
前記プール内に立設され、上端開口が塞がれ、下端開口が水中に開放状態のまま没入された筒状容器と、
前記筒状容器の上部に設けられた溶融スラグの流入口と、
前記筒状容器の内部に画成され、上部が蒸気の留まる蒸気室とされるとともに、下部が水を滞留させることで前記蒸気室の蒸気の抜けを封じる水封室とされ、前記流入口から流入する溶融スラグに水を接触させることで、冷却により固形化したスラグを生成して前記水封室の水中に沈降させると共に蒸気を発生するスラグ熱回収室と、
前記蒸気室内の蒸気を外部に取り出す蒸気取出口と、
前記流入口から流入し固形化して前記水封室の水中に沈降したスラグを、前記筒状容器の下端開口から受け取って他の場所へ搬送するスラグ搬送機構と、
を備えることを特徴とするスラグ熱回収装置。
【請求項２】
前記筒状容器の上部に、前記流入口から流入する溶融スラグに対しスプレー水を噴射してスラグを水砕すると共に蒸気を発生させる水スプレーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項３】
前記水封室内の水を取り出して前記水スプレーに循環させることを特徴とする請求項２に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項４】
前記スラグ搬送機構が、前記水封室の水中に沈降し滞留したスラグを、該スラグの積層状態を維持しながら、その下層部から連続的に排出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項５】
前記流入口が、前記筒状容器の上端開口を塞ぐ天井壁に形成され、
その天井壁の上側に、蓋をすることで密閉可能なスラグ鍋収容室が配置され、
このスラグ鍋収容室の下部に、該スラグ鍋収容室の内部に溶融スラグの入ったスラグ鍋をセットしたとき、該スラグ鍋の下部の排出口と前記流入口とを連通して、スラグ鍋内の溶融スラグを前記流入口に導くスラグ流入路と該スラグ流入路を開閉するゲートとが設けられ、
一方、前記スラグ鍋収容室に、前記蓋をした状態でスラグ鍋収容室に前記蒸気室の圧力を導入することで、スラグ鍋収容室内を前記蒸気室と同圧にする開閉バルブ付きの連通路が接続されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項６】
前記筒状容器の上端開口を塞ぐ天井壁に、外管と内管よりなる二重管ノズルが設けられ、
前記溶融スラグの流入口が、前記二重管ノズルの内管内通路により構成され、
前記該流入口から流入する溶融スラグに対しスプレー水を噴射してスラグを水砕すると共に蒸気を発生させるスプレー水噴射口が、前記二重管ノズルの外管内通路により構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項７】
前記スプレー水噴射口からスプレー水を噴射することにより、前記流入口を通しての前記蒸気室から筒状容器外部への蒸気の吹出しを封止することを特徴とする請求項６に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項８】
前記筒状容器の上端開口を塞ぐ天井壁に、外管と内管よりなる二重管ノズルが設けられ、
前記溶融スラグの流入口が、前記二重管ノズルの外管内通路により構成され、
前記流入口から流入する溶融スラグに対しスプレー水を噴射してスラグを水砕すると共に蒸気を発生させるスプレー水噴射口が、前記二重管ノズルの内管内通路により構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項９】
前記筒状容器の上部に、前記二重管ノズルの外管内通路により構成された流入口から流入する溶融スラグに対しスプレー水を噴射してスラグを水砕すると共に蒸気を発生させる水スプレーが設けられており、該水スプレーからスプレー水を噴射することにより、前記流入口を通しての前記蒸気室から筒状容器外部への蒸気の吹出しを封止することを特徴とする請求項８に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項１０】
前記水封室内に、沈降したスラグを機械破砕するクラッシャが設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項１１】
前記蒸気取出口から取り出した蒸気のエネルギーによりタービンを回して発電する発電装置が付設されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項１２】
前記蒸気取出口から取り出した蒸気を、清浄化手段および均圧タンクを介して直接前記タービンに導入することを特徴とする請求項１１に記載のスラグ熱回収装置。
【請求項１３】
前記蒸気取出口から取り出した蒸気のエネルギーを空気のエネルギーに変換して前記タービンに導入することを特徴とする請求項１１に記載のスラグ熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉や転炉などで生成されるスラグの熱を回収して蒸気を発生させるスラグ熱回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスラグ熱回収装置として、特許文献１に記載のものが知られている。
このスラグ熱回収装置は、密閉槽の中にゲートを介して溶融スラグを注ぎ込み、槽内の回転体により溶融スラグを飛散させて槽内の水に接触させ、それによりスラグを冷却して粒状化すると共に蒸気を発生させ、この蒸気のエネルギーでタービンを回して発電するというものである。粒状化されたスラグは、密閉槽の下部の２段式ゲートの開閉によって外部に取り出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６２−１２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のスラグ熱回収装置では、密閉槽の下部に、槽内の圧力が逃げないようにするための２段式ゲートを設けているが、２段式ゲートの構造上の問題や信頼性の問題などから、槽内の蒸気圧力を１．５気圧程度と低く抑えざるを得ず、従って発生した蒸気で発電する場合に、発電効率を高くできなかった。また、粒状スラグがゲートの隙間に詰まることにより、ゲートを完全に閉じることができないこともあり、結果的に槽内の圧力低下を招くことがあった。
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮し、スラグからの熱回収効率をアップすることができ、高圧蒸気を発生することのできるスラグ熱回収装置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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、請求項１の発明は、水を蓄えたプールと、前記プール内に立設され、上端開口が塞がれ、下端開口が水中に開放状態のまま没入された筒状容器と、前記筒状容器の上部に設けられた溶融スラグの流入口と、前記筒状容器の内部に画成され、上部が蒸気の留まる蒸気室とされるとともに、下部が水を滞留させることで前記蒸気室の蒸気の抜けを封じる水封室とされ、前記流入口から流入する溶融スラグに水を接触させることで、冷却により固形化したスラグを生成して前記水封室の水中に沈降させると共に蒸気を発生するスラグ熱回収室と、前記蒸気室内の蒸気を外部に取り出す蒸気取出口と、前記流入口から流入し固形化して前記水封室の水中に沈降したスラグを、前記筒状容器の下端開口から受け取って他の場所へ搬送するスラグ搬送機構と、を備えることを特徴とする。
これにより、プール内に立設された筒状容器が、下端が開放しているものの水封されているので、下端開口を通してのスラグの排出に伴って蒸気が抜けるおそれがない。従って蒸気室内の蒸気の圧力を高めることができ、高圧蒸気を外部に取り出すことができる。また、スラグの排出口である筒状容器の下端は常時開放であるから、スラグが詰まることもない。また、筒状容器の水封室の水中には、上からスラグが落下して浸漬し、徐々に沈降堆積していくので、その堆積したスラグを下層部から筒状容器の下端開口を通してスラグ搬送機構により排出する。
【０００７】
請求項２の発明は、前記筒状容器の上部に、前記流入口から流入する溶融スラグに対しスプレー水を噴射してスラグを水砕すると共に蒸気を発生させる水スプレーが設けられていることを特徴とする。
これにより、溶融スラグからの熱回収を、スプレー水の噴射と水中への浸漬とで行うことができるので、熱回収率の向上を図ることができる。つまり、溶融スラグの顕熱および潜熱を最大限に回収して、多くの水蒸気を発生させることができる。また、スプレー水で溶融スラグを急冷することで、良質な水砕スラグを作ることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、前記水封室内の水を取り出して前記水スプレーに循環させることを特徴とする。
これにより、水封室内の水はスラグの浸漬により熱水となっており、その熱水をスプレー水として利用するので、蒸気発生効率がアップする。
【０００９】
請求項４の発明は、前記スラグ搬送機構が、前記水封室の水中に沈降し滞留したスラグを、該スラグの積層状態を維持しながら、その下層部から連続的に排出することを特徴とする。
これにより、スラグ搬送機構が、水封室の水中に滞留したスラグの積層状態を維持しながら、その下層部分から連続的にスラグを排出するので、水封室内の安定状態を崩さずに安定操業を進めることができる。
【００１０】
請求項５の発明は、前記流入口が、前記筒状容器の上端開口を塞ぐ天井壁に形成され、その天井壁の上側に、蓋をすることで密閉可能なスラグ鍋収容室が配置され、このスラグ鍋収容室の下部に、該スラグ鍋収容室の内部に溶融スラグの入ったスラグ鍋をセットしたとき、該スラグ鍋の下部の排出口と前記流入口とを連通して、スラグ鍋内の溶融スラグを前記流入口に導くスラグ流入路と該スラグ流入路を開閉するゲートとが設けられ、一方、前記スラグ鍋収容室に、前記蓋をした状態でスラグ鍋収容室に前記蒸気室の圧力を導入することで、スラグ鍋収容室内を前記蒸気室と同圧にする開閉バルブ付きの連通路が接続されていることを特徴とする。
これにより、スラグ鍋収容室の下部のゲートを開ける前に、スラグ鍋収容室内の圧力を蒸気室と同圧にすることにより、ゲートを開けた際の蒸気の吹き上げを防止することができる。従って、蒸気室内を高圧に保つことができると共に、安全な操業を進めることができる。
【００１１】
請求項６の発明は、前記筒状容器の上端開口を塞ぐ天井壁に、外管と内管よりなる二重管ノズルが設けられ、前記溶融スラグの流入口が、前記二重管ノズルの内管内通路により構成され、前記該流入口から流入する溶融スラグに対しスプレー水を噴射してスラグを水砕すると共に蒸気を発生させるスプレー水噴射口が、前記二重管ノズルの外管内通路により構成されていることを特徴とする。
これにより、二重管ノズルを用いて溶融スラグと一緒にスプレー水を噴射するので、スラグを急冷することができると共に、効率良く蒸気を発生させることができる。
【００１２】
請求項７の発明は、前記スプレー水噴射口からスプレー水を噴射することにより、前記流入口を通しての前記蒸気室から筒状容器外部への蒸気の吹出しを封止することを特徴とする。
これにより、二重管ノズルの外菅内通路からのスプレー水の噴射により、流入口を通しての蒸気の吹出しを封じるので、蒸気室を高圧に維持することができる。また、スプレー水の噴射により、流入口の出側に負圧を発生させることができるので、溶融スラグの流入の促進を図ることができる。
【００１３】
請求項８の発明は、前記筒状容器の上端開口を塞ぐ天井壁に、外管と内管よりなる二重管ノズルが設けられ、前記溶融スラグの流入口が、前記二重管ノズルの外管内通路により構成され、前記流入口から流入する溶融スラグに対しスプレー水を噴射してスラグを水砕すると共に蒸気を発生させるスプレー水噴射口が、前記二重管ノズルの内管内通路により構成されていることを特徴とする。
これにより、二重管ノズルを用いて溶融スラグと一緒にスプレー水を噴射するので、スラグを急冷することができると共に、効率良く蒸気を発生させることができる。
【００１４】
請求項９の発明は、前記筒状容器の上部に、前記二重管ノズルの外管内通路により構成された流入口から流入する溶融スラグに対しスプレー水を噴射してスラグを水砕すると共に蒸気を発生させる水スプレーが設けられており、該水スプレーからスプレー水を噴射することにより、前記流入口を通しての前記蒸気室から筒状容器外部への蒸気の吹出しを封止することを特徴とする。
これにより、流入口から流入する溶融スラグに対して、水スプレーからのスプレー水を噴射することにより、流入口を通しての蒸気の吹出しを封じるので、蒸気室を高圧に維持することができる。
【００１５】
請求項１０の発明は、前記水封室内に、沈降したスラグを機械破砕するクラッシャが設けられていることを特徴とする。
これにより、水封室の中にクラッシャが設けられているので、水中に落下したスラグを細かく粉砕することができる。従って、水中に浸漬したスラグの表面積が増えることにより、スラグから水への熱の移行を促進させることができる。
【００１６】
請求項１１の発明は、前記蒸気取出口から取り出した蒸気のエネルギーによりタービンを回して発電する発電装置が付設されていることを特徴とする。
これにより、発生した高圧蒸気を発電に利用するので、スラグの保有する熱を有効利用することができる。
【００１７】
請求項１２の発明は、前記蒸気取出口から取り出した蒸気を、清浄化手段および均圧タンクを介して直接前記タービンに導入することを特徴とする。
これにより、粉塵などによってタービンブレードや軸受などが傷められる現象を減らせる。また、均圧タンクを経由するので、タービンを安定して運転することができる。
【００１８】
請求項１３の発明は、前記蒸気取出口から取り出した蒸気のエネルギーを空気のエネルギーに変換して前記タービンに導入することを特徴とする。
これにより、蒸気取出口から取り出した蒸気のエネルギーを空気のエネルギーに変換してタービンに導入するので、蒸気に含まれる粉塵などによってタービンブレードや軸受などが傷められる現象を減らせる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、溶融スラグの保有する熱を効率良く回収して高圧蒸気を発生させることができる。すなわち、プール内に立設された筒状容器は、下端が開放しているものの水封されているので、下端開口を通してのスラグの排出に伴って蒸気が抜けるおそれがない。従って蒸気室内の蒸気の圧力を高めることができ、高圧蒸気を外部に取り出すことができる。そのため、その蒸気のエネルギーを発電に利用することにより、発電効率を高めることができる。また、スラグの排出口である筒状容器の下端は常時開放であるから、スラグが詰まることもない。また、筒状容器の水封室の水中には、上からスラグが落下して浸漬し、徐々に沈降堆積していくので、その堆積したスラグを下層部から筒状容器の下端開口を通してスラグ搬送機構により排出することができる。このように、上からのスラグの沈降堆積に合わせて、下からスラグを排出することができるので、固形化スラグの生成と蒸気の生成とを連続的に行うことができ、安定操業が可能となる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、溶融スラグからの熱回収を、スプレー水の噴射と水中への浸漬とで行うことができるので、熱回収率の向上を図ることができる。つまり、溶融スラグの顕熱および潜熱を最大限に回収して、多くの水蒸気を発生させることができる。また、スプレー水で溶融スラグを急冷することで、良質な水砕スラグを作ることができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、水封室内の水はスラグの浸漬により熱水となっており、その熱水をスプレー水として利用するので、蒸気発生効率をアップさせることができる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、スラグ搬送機構が、水封室の水中に滞留したスラグの積層状態を維持しながら、その下層部分から連続的にスラグを排出するので、水封室内の安定状態を崩さずに安定操業を進めることができる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、スラグ鍋収容室の下部のゲートを開ける前に、スラグ鍋収容室内の圧力を蒸気室と同圧にすることにより、ゲートを開けた際の蒸気の吹き上げを防止することができる。従って、蒸気室内を高圧に保つことができると共に、安全な操業を進めることができる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、二重管ノズルを用いて溶融スラグと一緒にスプレー水を噴射するので、スラグを急冷することができると共に、効率良く蒸気を発生させることができる。
【００２５】
請求項７の発明によれば、二重管ノズルの外菅内通路からのスプレー水の噴射により、流入口を通しての蒸気の吹出しを封じるので、蒸気室を高圧に維持することができる。また、スプレー水の噴射により、流入口の出側に負圧を発生させることができるので、溶融スラグの流入の促進を図ることができる。
【００２６】
請求項８の発明によれば、二重管ノズルを用いて溶融スラグと一緒にスプレー水を噴射するので、スラグを急冷することができると共に、効率良く蒸気を発生させることができる。
【００２７】
請求項９の発明によれば、流入口から流入する溶融スラグに対して、水スプレーからのスプレー水を噴射することにより、流入口を通しての蒸気の吹出しを封じるので、蒸気室を高圧に維持することができる。
【００２８】
請求項１０の発明によれば、水封室の中にクラッシャが設けられているので、水中に落下したスラグを細かく粉砕することができる。従って、水中に浸漬したスラグの表面積が増えることにより、スラグから水への熱の移行を促進させることができる。
【００２９】
請求項１１の発明によれば、発生した高圧蒸気を発電に利用するので、スラグの熱を有効利用することができる。
【００３０】
請求項１２の発明によれば、蒸気取出口から取り出した蒸気を清浄化手段および均圧タンクを介してタービンに導入するので、粉塵などによってタービンブレードや軸受などが傷められる現象を減らせる。また、均圧タンクを経由するので、タービンを安定して運転することができる。
【００３１】
請求項１３の発明によれば、蒸気取出口から取り出した蒸気のエネルギーを空気のエネルギーに変換してタービンに導入するので、蒸気に含まれる粉塵などによってタービンブレードや軸受などが傷められる現象を減らせる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態のスラグ熱回収装置の構成図である。
【図２】同装置の変形例に使用する蒸気圧−空圧変換装置の構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態のスラグ熱回収装置の要部構成図である。
【図４】同装置に使用する二重菅ノズルのバリエーション（ａ）〜（ｄ）を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態のスラグ熱回収装置の要部構成図である。
【図６】（ａ）は前記各実施形態のスラグ熱回収装置の共通部分の概略構成図、（ｂ）はその変形例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態のスラグ熱回収装置の構成図である。
【００３４】
このスラグ熱回収装置は、水を蓄えたプール１と、プール１内に立設され、上端開口が天井壁８で塞がれ、下端開口３が水中に開放状態のまま没入された筒状容器２と、天井壁８に設けられた溶融スラグＳ１の流入口１２と、筒状容器２の天井壁８の上側に設置されたスラグ鍋収容室２０と、筒状容器２で発生した蒸気を用いて発電する発電装置５０と、を備えている。スラグ鍋収容室２０の中には、溶融スラグＳ１の入ったスラグ鍋１０がセットされる。
【００３５】
筒状容器２の内部は、スラグ熱回収室２Ａとなっており、スラグ熱回収室２Ａの上部は、蒸気Ｗ２の留まる蒸気室４とされ、下部は、水が滞留することで蒸気室４の蒸気の下端開口３からの抜けを封じる水封室５とされている。このスラグ熱回収室２Ａでは、流入口１２から流入する溶融スラグＳ１に水を接触させることで、溶融スラグＳ１を冷却し、それにより固形化したスラグＳ２を生成して、水封室５の水中に浸漬させて沈降させる。また、同時に、高温のスラグに接した水により、蒸気を発生する。
【００３６】
筒状容器２の上部には、蒸気室４内の蒸気Ｗ２を外部に取り出す蒸気取出口７と、流入口１２から流入する溶融スラグＳ１に対しスプレー水Ｗｓを噴射してスラグＳ１を水砕すると共に蒸気を発生させる水スプレー６が設けられている。水スプレー６に使用する水は、プール１や発電装置や系外から取り込んでもよいが、この実施形態では、取出口９から取り出した水封室５内の水（熱水）を、ポンプ６０で循環して使用すうようにしている。
【００３７】
また、プール１には、流入口１２から流入し固形化して水封室５の水中に沈降した粒状のスラグＳ２を、筒状容器２の下端開口３から受け取って、プール１外のピット４０へ搬送するスラグ搬送コンベア（スラグ搬送機構）３０が設けられている。
【００３８】
このスラグ搬送コンベア３０は、水封室５の水中に沈降し滞留した粒状のスラグＳ２を、スラグＳ２の積層状態を維持しながら、その下層部から連続的に排出することができるように構成されており、筒状容器２の下端開口３の直下に位置して下端開口３から排出されるスラグＳ２を受ける第１水平搬送部３１と、この第１水平搬送部３１で受けたスラグＳ２を上方に持ち上げる垂直搬送部３２と、持ち上げたスラグＳ２をピット４０に落下させる第２水平搬送部３３とを有している。ここでは、第１水平搬送部３１が、筒状容器２の下端開口３の直下に適当な間隔を保って配置されていることで、スラグＳ２の積層状態を維持しながら、その下層部から連続的にスラグＳ２を搬送できるようになっている。
【００３９】
筒状容器２の天井壁８の上側に設置したスラグ鍋収容室２０は、上方からスラグ鍋１０を出し入れできるように上面が開口した収容室本体２１と、上面を塞いで内部を密閉する蓋２２とからなり、内部に溶融スラグＳ１の入ったスラグ鍋１０をセットできるようになっている。
【００４０】
このスラグ鍋収容室２０の下部には、スラグ鍋収容室２０の内部に溶融スラグＳ１の入ったスラグ鍋１０をセットしたとき、スラグ鍋１０の下部の排出口と流入口１２とを連通して、スラグ鍋１０内の溶融スラグＳ１を流入口１２に導く流入路１１が設けられており、流入路１１にはゲート１１Ｇが設けられている。また、スラグ鍋収容室２０には、蓋２２をした状態でスラグ鍋収容室２０に蒸気室４の圧力を導入することで、スラグ鍋収容室２０内を蒸気室４と同圧にする開閉バルブ２４付きの連通路２３が接続されている。
【００４１】
また、水封室５内には、必要に応じて、沈降したスラグＳ２を機械破砕するクラッシャ（図示せず）が設けられている。このクラッシャでスラグＳ２を細かく粉砕することにより、スラグの表面積を増やして、スラグＳ２から水への熱の移行を促進させることができる。
【００４２】
一方、発電装置５０は、蒸気取出口７から取り出した蒸気Ｗ２のエネルギーによりタービン５３を回して発電機５４で発電するよう構成されている。ここでは、蒸気取出口７から取り出した蒸気Ｗ２を、ダストキャッチャー（清浄化手段）５１および均圧タンク５２を介して、直接タービン５３に導入するようになっている。なお、タービン５３で使用した蒸気は、水となった状態でタンク５５に貯留され、必要に応じてプール１に供給される。また、プール１の水を一定に保つために、必要に応じてタンク５５には補給水が供給される。
【００４３】
次に作用を説明する。
ここでは、蒸気室４に高圧蒸気が既に充満しており、水封室５内の水中に粒状のスラグＳ２がある程度溜まっている状態にあるところから説明する。この状態から新たなスラグ鍋１０をセットする場合は、スラグ鍋収容室２０の下側のゲート１１Ｇを閉めた状態にし、スラグ鍋収容室２０の中に溶融スラグＳ１の入ったスラグ鍋１０をセットする。次に蓋２２をして、連通路２３のバルブ２４を操作し、蒸気室４の圧力をスラグ鍋収容室２０の中に導き入れて、スラグ鍋収容室２０の中を蒸気室４と同圧にする。
【００４４】
その状態で、ゲート１１Ｇを開いて、スラグ鍋１０の中の溶融スラグＳ１を流入口１２から筒状容器２の中に流入させる。そうすると、流入したスラグは、スプレー水Ｗｓの噴射により急冷され、水砕されて水封室５内の水中に落下し、水に浸漬することで更に冷却される。この冷却の過程で蒸気Ｗ２が発生し、蒸気Ｗ２は蒸気取出口７から発電装置５０に導かれて発電に供される。
【００４５】
一方、水封室５の水中に落下した粒状のスラグＳ２は、水中を沈降していき、下層に溜まったスラグＳ２から順にスラグ搬送コンベア３０でピット４０まで運ばれる。
【００４６】
以上の流れで操業される実施形態のスラグ熱回収装置によれば、溶融スラグＳ１の保有する熱を効率良く回収して高圧蒸気Ｗ２を発生させることができる。すなわち、プール１内に立設された筒状容器２は、下端が開放しているものの水封されているので、下端開口３を通してのスラグＳ２の排出に伴って蒸気が抜けるおそれがない。従って、蒸気室４内の蒸気の圧力を高めることができ、高圧蒸気Ｗ２を外部に取り出すことができる。例えば、水中に没している筒状容器２の周囲の水面から水封室５内の水面までの高さＬに相当する高圧の蒸気を保持することができる。そのため、その蒸気のエネルギーを発電に利用することにより、発電効率を高めることができる。また、スラグＳ２の排出口である筒状容器２の下端は常時開放であるから、スラグＳ２が詰まることもない。
【００４７】
また、筒状容器２の水封室５の水中には、上からスラグＳ２が落下して浸漬し、徐々に沈降堆積していくので、その堆積したスラグＳ２を下層部から筒状容器２の下端開口３を通してスラグ搬送コンベア３０により排出することができる。このように、水封室５の水中に滞留したスラグＳ２の積層状態を維持しながら、上からのスラグＳ２の沈降堆積に合わせて、滞留したスラグＳ２を下層部分から連続的に排出することができるので、水封室５内の安定状態を崩さずに、スラグＳ２の生成と蒸気の生成とを連続的に行うことができ、安定操業を進めることができる。
【００４８】
また、この実施形態のスラグ熱回収装置によれば、溶融スラグＳ１からの熱回収を、スプレー水の噴射と水中への浸漬とで行うことができるので、熱回収率の向上を図ることができる。つまり、溶融スラグＳ１の顕熱および潜熱を最大限に回収して、多くの水蒸気を発生させることができる。また、スプレー水で溶融スラグＳ１を急冷することで、良質な水砕スラグＳ２を作ることができる。特に、水封室５内の熱水をスプレー水として利用するので、蒸気発生効率をアップさせることができる。
【００４９】
また、この実施形態のスラグ熱回収装置によれば、スラグ鍋収容室２０の下部のゲート１１Ｇを開ける前に、連通路２３を介して、スラグ鍋収容室２０内の圧力を蒸気室と同圧にするにより、ゲート１１Ｇを開けた際の蒸気の吹き上げを防止することができる。従って、蒸気室４内を高圧に保つことができると共に、安全な操業を進めることができる。
【００５０】
また、蒸気取出口７から取り出した蒸気Ｗ２をダストキャッチャー５１および均圧タンク５２を介してタービン５３に導入するので、粉塵などによってタービンブレードや軸受が傷められる現象を減らせる。また、均圧タンク５２を経由するので、タービン５３を安定して運転することができる。
【００５１】
なお、この実施形態のスラグ熱回収装置では、発電装置５０のタービン５３に直接、清浄化した蒸気Ｗ２を導入する場合を示したが、蒸気のエネルギーを空気に伝達して、エネルギーをもらった空気をタービン５３に供給することもできる。
【００５２】
＜変形例＞
図２は蒸気圧を空圧に変換する蒸気圧−空圧変換装置７０の構成を示している。
この装置７０は、高圧蒸気の圧力を空圧に変換するための複数の変換容器７１Ａ〜７１Ｃを主要構成として有している。変換容器７１Ａ〜７１Ｃの中は可動隔壁（ダイヤフラム等）７２により蒸気室７４と空気室７５に画成されており、各蒸気室７４に、蒸気側のライン８１として、それぞれバルブ８７、８８を介して蒸気導入ライン８３と蒸気導出ライン８４とが並列に接続されている。また、各空気室７５に、空気側のライン８２として、それぞれバルブ８７、８８を介して空気導入ラインと８５と空気導出ライン８６とが並列に接続されている。
【００５３】
この装置７０によれば、バルブ８７、８８を順番に操作して、高圧蒸気を蒸気導入ライン８３から各蒸気室７４に導入して蒸気導出ライン８４から排出すると共に、空気を空気導入ライン８５から各空気室７５に導入して空気導出ライン８６から排出することにより、可動隔壁７２を介して、蒸気の圧力を空気に伝えることができる。そして、この空気導出ライン８６から取り出した高圧空気をタービン５３に導くことにより、蒸気をタービン５３に直接触させずに、タービン５３を回して発電することができる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
図３は第２実施形態のスラグ熱回収装置の要部構成図である。
このスラグ熱回収装置では、筒状容器２の上端開口を塞ぐ天井壁８に、外管１０２と内管１１０よりなる二重管ノズルＮ１が設けられており、溶融スラグＳ１の流入口１１４が、二重管ノズルＮ１の内管１１０内の通路の下端開口により構成されている。また、流入口１１４から流入する溶融スラグＳ１に対しスプレー水Ｗｓを噴射してスラグを水砕すると共に蒸気を発生させるスプレー水噴射口１０４が、二重管ノズルＮ１の外管１０２内の通路１０３（外管１０２と内管１１０の隙間）の環状開口により構成されている。
【００５５】
この場合、スプレー水噴射口１０４は、筒状容器２の天井壁８とその下側に形成された隔壁１００との間に確保された環状の水噴射室１０１に連通しており、この水噴射室１０１に導水路１０６から水が導入されることにより、その水が、外管１０２と内管１１０の間の通路（外管１０２内の通路１０３）を通って、スプレー水噴射口１０４から下向きにスプレー水Ｗｓとして噴射され、内管１１０内の通路を通って流入口１１４から筒状容器２内に流入する溶融スラグＳ１に当たって、スラグＳ１を冷却するようになっている。
【００５６】
また、天井壁８の上側には、スラグ樋１２２を流れ下って来た溶融スラグＳ２を貯留する溶融スラグピット１２０が設けられており、この溶融スラグピット１２０の下端から延びる流入路１２１が、二重管ノズルＮ１の内管１１０内の通路に連通している。
【００５７】
このスラグ熱回収装置では、溶融スラグＳ１が、溶融スラグピット１２０から二重管ノズルＮ１の内管１１０内の通路を通って、流入口１１４から筒状容器２内に流入する。一方、導水路１０６から水噴射室１０１に導入された水が、外管１０２と内管１１０の間の通路（外管１０２内の通路１０３）を通って、スプレー水噴射口１０４から下向きにスプレー水Ｗｓとして噴射される。それにより、流入口１１４から筒状容器２内に流入する溶融スラグＳ１がスプレー水Ｗｓにより急冷されて、粒状の水砕スラグが生成されると共に蒸気が発生する。また、粒状のスラグは水封室５の水中に浸漬することで、残った熱がさらに蒸気を発生する。このように流入するスラグがスプレー水Ｗｓにより水砕される際に、スプレー水Ｗｓが流入口１１４を通しての蒸気室４から筒状容器２外部への蒸気の吹出しを封止する。
【００５８】
この実施形態のスラグ熱回収装置によれば、二重管ノズルＮ１を用いて溶融スラグＳ１と一緒にスプレー水Ｗｓを噴射するので、スラグＳ１を急冷することができると共に、効率良く蒸気を発生させることができる。また、二重管ノズルＮ１の外菅１０２内通路からのスプレー水Ｗｓの噴射により、流入口１１４を通しての蒸気の吹出しを封じるので、蒸気室４を高圧に維持することができる。また、スプレー水Ｗｓの噴射により、流入口１１４の出側に負圧を発生させることができるので、溶融スラグＳ１の流入の促進を図ることができる。
【００５９】
図４（ａ）〜（ｄ）は、二重管ノズルＮ１のバリエーションＮＡ〜ＮＤを示している。
（ａ）の二重管ノズルＮＡでは、外管１０２の下端部１０２ａが、内管１１０の下端部より所定寸法Ｌｍ１（＝約１５０ｍｍ）だけ下方に長く延びており、その延長部分が、下方に行くほど窄まったテーパ状（テーパ角θ１＝約１．９°）に形成されている。１５０ｍｍΦの外管１０２の下端は１４０ｍｍΦのスプレー水噴射口１０４まで窄まっている。内管１１０は、６０ｍｍΦである。
【００６０】
（ｂ）の二重管ノズルＮＢでは、（ａ）の内管１１０の下端１１０ａが更に所定寸法Ｌｍ２（＝約５０ｍｍ）だけ下方に長く延びており、その延長部分が、下方に行くほど窄まったテーパ状（テーパ角θ２＝約１．９°）に形成されている。従って、６０ｍｍΦの内管１１０の下端は、５０ｍｍΦの流入口１１４となっている。
【００６１】
（ａ）および（ｂ）の二重管ノズルＮＡ、ＮＢのように、外管１０２の下端１０２ａを内管１１０の下端より下方に延ばした場合、スプレー水を流入口１１４から流入する溶融スラグに確実に多く接触させることができる。
【００６２】
（ｃ）の二重管ノズルＮＣでは、外管１０２の下端１０２ａと内管１１０の下端１１０ａを同じ長さに設定している。そして、それら下端１０２ａ、１１０ａを、同じ所定寸法Ｌｍ３（＝約５０ｍｍ）だけ、下方に行くほど窄まったテーパ状（テーパ角θ３＝約１．９°）に形成している。
【００６３】
（ｄ）の二重管ノズルＮＤでは、（ｃ）の外菅１０２の下端１０２ａのテーパ（テーパ角θ４＝約１．９°）の向きを外向きにしている。
【００６４】
これらの二重管ノズルＮＡ〜ＮＤを使用することにより、溶融スラグの吸い出し効果を期待することができる。また、スプレー水による水封効果を期待することができる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
図５は第３実施形態のスラグ熱回収装置の要部構成図である。
前記第２実施形態では、二重管ノズルＮ１の内管１１０内の通路をスラグの通路とし、外管１０２内の通路をスプレー水の通路としていたが、この第３実施形態のスラグ熱回収装置では、類似の二重巻ノズルＮ２を筒状容器２の天井壁８に設けるものの、第２実施形態とは逆に、二重管ノズルＮ２の内管１４２内の通路をスプレー水の通路とし、外管１４１内の通路（外管１４１と内管１４２の間の環状の隙間１４３）を溶融スラグＳ１の通路としている。そして、溶融スラグの流入口を、二重管ノズルＮ２の外管１４１内の通路（外管１４１と内管１４２の間の環状の隙間１４３）の下端で構成している。また、スプレー水噴射口を、二重管ノズルＮ２の内管１４２内の通路の下端で構成している。なお、内管１４２は、溶融スラグピット１２０から挿入している。
【００６６】
また、筒状容器２の上部に、二重管ノズルＮ２の外管１４１内通路により構成された流入口から流入する溶融スラグＳ１に対し、スプレー水Ｗｓを二重管ノズルＮ２の内管１４２内通路から噴射するとともに、蒸気室４内に設置した水スプレー６からもスプレー水Ｗｓを噴射してスラグを水砕するとともに蒸気を発生させる。二重管ノズルＮ２の内管１４２内通路からのスプレー水Ｗｓの噴射により、流入口である外管１４１内通路を通しての蒸気の吹き出しを封じるので、蒸気室４を高圧に維持することができる。また、スプレー水Ｗｓの噴射により、流入口１４１内通路部の出側に負圧を発生させることができるので、溶融スラグＳ１の流入の促進を図ることができる。
【００６７】
この実施形態のスラグ熱回収装置によれば、二重管ノズルＮ２の外管１４１内通路から流入口する溶融スラグＳ１に対して、内外面のいずれからもスプレー水Ｗｓを噴射するので、スラグＳ１を急冷することができると共に、効率良く蒸気を発生させることができる。
【００６８】
図６（ａ）は前記各実施形態のスラグ熱回収装置の共通部分の概略構成図、（ｂ）はその変形例の概略構成図である。
この図６（ｂ）に示すように、筒状容器２の高さを低く設定しながら発生蒸気量を多くしたい場合は、第１段目として設置した筒状容器２の隣に第２の容器２００を並設する。そして、第１段目の容器２では、前記実施形態と同じような処理の仕方でスラグを生成し、そのスラグを筒状容器２の下端開口から第１段目のスラグ搬送コンベア３０Ａで第２段目の容器２００の上部に投入し、この第２段目の容器２００の内部でスラグを水に浸漬させることにより再び蒸気を発生させる。そして、第２段目の容器２００で熱を奪ったスラグを第２段目のスラグ搬送コンベア３０Ｂで系外に搬送する。このように構成した場合、（ａ）の前記各実施形態の蒸気圧力２Ｈより低い蒸気圧力Ｈとなるが、大量の蒸気を発生することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１    プール
２    筒状容器
２Ａ  スラグ熱回収
３    下端開口
４    蒸気室  
５    水封室
６    水スプレー
７    蒸気取出口
８    天井壁
９    取出口
１０    スラグ鍋
１１    流入路
１１Ｇ  ゲート
１２    流入口
２０    スラグ鍋収納室
２１    収納室本体
２２    蓋
２３    連絡路
２４    開閉バルブ
３０    スラグ搬送コンベア（スラグ搬送機構）
３１    第１水平搬送部
３２    垂直搬送部
３３    第２水平搬送部
４０    ピット
５０    発電装置
５１    ダストキャッチャー（清浄化手段）
５２    均圧タンク
５３    タービン
５４    発電機
５５    タンク
６０    ポンプ  
７０    蒸気圧−空圧変換装置
７１Ａ  変換装置
７１Ｂ  変換装置
７１Ｃ  変換装置
７２    可動隔壁
７４    蒸気室
７５    空気室
８１    蒸気側のライン
８２    空気側のライン
８３    蒸気導入ライン
８４    蒸気導出ライン
８５    空気導入ライン
８６    空気導出ライン  
８７    バルブ
８８    バルブ
１００    隔壁
１０１    水噴射室
１０２    外管
１０３    外管内通路
１０４    スプレー水噴射口
１０６    導水路
１１０    内管
１１４    流入口
１２０    スラグピット
１２２    スラグ樋
１４１    外管
１４２    内管
１４３    外管内通路
Ｗ      水
Ｗ２    水
Ｗｓ    スプレー水
Ｓ１    溶融スラグ
Ｓ２    固形化した粒状のスラグ
Ｎ１、ＮＡ〜ＮＤ  二重管ノズル
Ｎ２  二重管ノズル
【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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