(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された熱分解ガス及びチャーを燃焼して燃焼排ガスと溶融スラグを生成する溶融炉の冷却システムにおいて、
前記溶融炉の熱分解ガス入口側から溶融スラグ排出側に至る外壁を覆う水冷ジャケットは、前記外壁の全外周に亘る内部仕切り板で区切られたブロックを前記熱分解ガス入口側から前記溶融スラグ排出側に亘って複数形成し、
前記区切られたブロック毎に最適の溶融炉内部温度が得られるように前記ブロックは、それぞれ独立して冷却水の流量が調整され、
各ブロックには、前記外壁の外周に切り欠きの有る内部仕切り板を設けることで前記冷却水の流れる仕切室を複数直列に形成し、
前記水冷ジャケットのブロック毎に前記冷却水を流して溶融炉を冷却する
ことを特徴とする溶融炉冷却システム。
【請求項２】
供給された熱分解ガス及びチャーを燃焼して燃焼排ガスと溶融スラグを生成する溶融炉の冷却システムにおいて、
前記溶融炉の熱分解ガス入口側から溶融スラグ排出側に至る外壁を覆う水冷ジャケットは、前記外壁の全外周に亘る内部仕切り板で区切られたブロックを前記熱分解ガス入口側から前記溶融スラグ排出側に亘って複数形成し、
前記区切られたブロック毎の入口側に入口側冷却水分岐管を、その出口側に出口側冷却水分岐管をそれぞれ設け、
前記入口側冷却水分岐管毎に流量調節弁を設けるとともに前記出口側冷却水分岐管毎に温度計を設け、
前記出口側冷却水分岐管毎の温度計の温度が所定の設定温度になるように、前記温度計の出力で前記流量調節弁を制御して冷却水流量を調節する
ことを特徴とする溶融炉冷却システム。
【請求項３】
供給された熱分解ガス及びチャーを燃焼して燃焼排ガスと溶融スラグを生成する溶融炉の冷却システムにおいて、
前記溶融炉の熱分解ガス入口側から溶融スラグ排出側に至る外壁を覆う水冷ジャケットは、前記外壁の全外周に亘る内部仕切り板で区切られたブロックを前記熱分解ガス入口側から前記溶融スラグ排出側に亘って複数形成し、
前記区切られたブロック毎の入口側に入口側冷却水分岐管を、その出口側に出口側冷却水分岐管をそれぞれ設け、
前記入口側冷却水分岐管毎に流量調節弁を設けるとともに前記出口側冷却水分岐管毎に温度計を設け、
前記出口側冷却水分岐管毎の温度計の温度が所定の設定温度になるように、前記温度計の出力で前記流量調節弁を制御して冷却水流量を調節し、
入口側冷却水の母管に入口母管温度計を設けるとともに出口側冷却水の母管に出口母管温度計及び出口母管流量計を設け、前記入口母管温度計と前記出口母管温度計と前記出口母管流量計の計測値に基づいて溶融炉全体の放熱熱量を算出し、
前記算出された算出値に基づいて前記出口側冷却水分岐管毎の温度計の設定温度を調整する
ことを特徴とする溶融炉冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却設備に関わり、特に、放散熱量を最小化する溶融炉の冷却システム及びその運転制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の溶融炉冷却システムの系統を図４に示す。図４において、溶融炉１には熱分解ガスが供給されて燃焼され、燃焼排ガスと溶融スラグが生成されて、溶融スラグは回収されるとともに燃焼排ガスは２次燃焼室に送り込まれる。
【０００３】
溶融炉は通常１３００〜１４００℃に保たれて燃焼が実施されるが、そのために、溶融炉への冷却水が水冷ジャケット２へ供給される。ここで、水冷ジャケットとは溶融炉の外壁の全周又は１部を外表部で被っているものであって、ジャケット内に水を通して溶融炉外壁を冷却するものである。水冷ジャケット方式に対して、溶融炉外壁にパイプを螺旋状に配設しパイプ内に水を流すことによって溶融炉を冷却するパイプ方式もある。
【０００４】
水冷ジャケットの入口側には、温度計３と流量計８が設置されている。また、出口側には、流量調節用の手動弁９及び温度計５が設置されている。
【０００５】
そして、出口側の温度計５と入口側の温度計３での水の温度差と、水冷ジャケット２に流れる冷却水量８と、から溶融炉１での放熱熱量を算出し、その算出結果に基づいて流量調節弁９を手動調整して、溶融炉１を適宜に冷却している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術における水冷ジャケットを有する溶融炉冷却システムでの試験の結果、溶融炉内の温度分布が一様でなく、前記従来技術における溶融炉外壁の冷却水量も外壁の部位によってばらつきがあることが分かった。即ち、水冷ジャケット２内を流れる冷却水に偏流が発生し、部位ごとに均等に溶融炉を冷却できていない。
【０００７】
以上のような従来技術では、冷却水によって溶融炉を冷却し過ぎるとスラグが溶融できず。また、逆に、冷却不足であると高温になって耐火材が損傷する等の課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、溶融炉外壁を均等に、且つ過不足無く冷却する溶融炉冷却システムを提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
供給された熱分解ガス及びチャーを燃焼して燃焼排ガスと溶融スラグを生成する溶融炉の冷却システムにおいて、
前記溶融炉の熱分解ガス入口側から溶融スラグ排出側に至る外壁を覆う水冷ジャケットは、前記外壁の全外周に亘る内部仕切り板で区切られたブロックを前記熱分解ガス入口側から前記溶融スラグ排出側に亘って複数形成し、
前記区切られたブロック毎に最適の溶融炉内部温度が得られるように前記ブロックは、それぞれ独立して冷却水の流量が調整され、
各ブロックには、前記外壁の外周に切り欠きの有る内部仕切り板を設けることで前記冷却水の流れる仕切室を複数直列に形成し、
前記水冷ジャケットのブロック毎に前記冷却水を流して溶融炉を冷却する溶融炉冷却システム。
【００１０】
また、供給された熱分解ガス及びチャーを燃焼して燃焼排ガスと溶融スラグを生成する溶融炉の冷却システムにおいて、
前記溶融炉の熱分解ガス入口側から溶融スラグ排出側に至る外壁を覆う水冷ジャケットは、前記外壁の全外周に亘る内部仕切り板で区切られたブロックを前記熱分解ガス入口側から前記溶融スラグ排出側に亘って複数形成し、
前記区切られたブロック毎の入口側に入口側冷却水分岐管を、その出口側に出口側冷却水分岐管をそれぞれ設け、
前記入口側冷却水分岐管毎に流量調節弁を設けるとともに前記出口側冷却水分岐管毎に温度計を設け、
前記出口側冷却水分岐管毎の温度計の温度が所定の設定温度になるように、前記温度計の出力で前記流量調節弁を制御して冷却水流量を調節する溶融炉冷却システム。
【００１１】
また、供給された熱分解ガス及びチャーを燃焼して燃焼排ガスと溶融スラグを生成する溶融炉の冷却システムにおいて、
前記溶融炉の熱分解ガス入口側から溶融スラグ排出側に至る外壁を覆う水冷ジャケットは、前記外壁の全外周に亘る内部仕切り板で区切られたブロックを前記熱分解ガス入口側から前記溶融スラグ排出側に亘って複数形成し、
前記区切られたブロック毎の入口側に入口側冷却水分岐管を、その出口側に出口側冷却水分岐管をそれぞれ設け、
前記入口側冷却水分岐管毎に流量調節弁を設けるとともに前記出口側冷却水分岐管毎に温度計を設け、
前記出口側冷却水分岐管毎の温度計の温度が所定の設定温度になるように、前記温度計の出力で前記流量調節弁を制御して冷却水流量を調節し、
入口側冷却水の母管に入口母管温度計を設けるとともに出口側冷却水の母管に出口母管温度計及び出口母管流量計を設け、前記入口母管温度計と前記出口母管温度計と前記出口母管流量計の計測値に基づいて溶融炉全体の放熱熱量を算出し、
前記算出された算出値に基づいて前記出口側冷却水分岐管毎の温度計の設定温度を調整する溶融炉冷却システム。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る溶融炉冷却システムについて、図１〜図３を参照しながら以下説明する。図１は本発明の実施形態に係る溶融炉冷却システムの配置系統を示す図であり、図２は本実施形態に関する溶融炉外壁における区分けされた冷却ブロックの構成を示す図であり、図３は本実施形態に関する水冷ジャケットの内部を示す立体図である。
【００１３】
ここで、１は溶融炉、２は水冷ジャケット、３は入口側母管温度計、４は流量自動調節弁、５は出口側分岐管温度計、６は出口止弁、７は２次燃焼室、１０は内部仕切板（全周）、１１は内部仕切り板（切欠き有り）、１２は外部ケーシング、１３は出口側母管温度計、１４は出口側母管流量計をそれぞれ表す。
【００１４】
図１と図２において、溶融炉１への冷却水は溶融炉１の外壁に設けられた水冷ジャケット２へ供給されるが、本発明の実施形態では、水冷ジャケットは、図示された例示構造では４分割に区切られる。即ち、２以上に分割された水冷ジャケット２へ冷却水がそれぞれ供給される。図２と図３の図示構造から分かるように、水冷ジャケットは鉄板等でできた外部ケーシング１２と、内部ケーシング１５と、全周の内部仕切り板１０と、切り欠き有りの内部仕切り板１１と、を備え、全周内部仕切り板１０で区切られた冷却ブロックを形成している。図示の構成例では４つの区切られた冷却ブロックが形成され、各冷却ブロックにはそれぞれ冷却水の入口と出口を有している。
【００１５】
図２から分かるように、各冷却ブロックは最初は上部に切り欠き有りの内部仕切り板１１で仕切られているが、次は下部に切り欠き有りの内部仕切り板１１で仕切られていて前記切り欠きを通して冷却水が隣接の仕切室に順に送り込まれるようになっている。これらの仕切室は直列に設けられているため、少量の水でも高速度で仕切室内を流すことができ、熱伝達率も大きく取れ、熱除去も効率的にできる。
【００１６】
また、仕切り板の切り欠きが有る部分と反対側は、線溶接等により隙間が設けられてあり、この隙間から隣接の仕切室にエアパージ、ドレン抜きができるようになっている。
【００１７】
次に、本発明の実施形態に係る冷却システムの系統構成について、図１を参照しながら説明する。冷却水の入口側共通母管には温度計３が設けられ、２以上、図示例では４つに分割された冷却ブロックへの分岐された入口側にそれぞれ流量自動調節弁４が設けられ、４分割された冷却ブロックからの分岐された出口側にそれぞれ温度計５と出口弁６が設けられ、更に、冷却水の出口側共通母管に温度計１３と流量計１４が設けられている。
【００１８】
ここで、温度計５の設定値によって流量自動調節弁４が制御されて、分岐された入口側冷却水量が分岐出口側温度計の設定値に合致するように流量制御される。即ち、各冷却ブロック毎に設定された冷却水出口温度になるように各入口の冷却水量を調節する。このように、水冷ジャケットを２以上に分割してブロック化するということは、溶融炉にとってその熱分解ガス入口側から溶融スラグの排出側に亘って必ずしも均一の温度分布が望ましいことではなくて、分割したブロック毎に最適の溶融炉内部温度が求められることからもブロック化の意味があると云える。したがって、各分岐された出口側冷却水温度がその設定値になるように、各分岐された入口側流量が制御されるのである。
【００１９】
溶融炉入口側温度計３と、出口の共通母管に設置している流量計１４と温度計１３とから、溶融炉の放散熱量ｑ＝（Ｔ２−Ｔ１）×Ｑが求められる。
【００２０】
Ｔ１：溶融炉入口冷却水温度
Ｔ２：溶触炉出口冷却水温度
Ｑ  ：冷却水量
そして、本発明の実施形態では、通常の溶融炉冷却システムにおいて、各分岐された出口側温度計５の設定された値に基づいて各分岐された冷却水量を調節するものであるが、更に、本発明の他の実施形態として、溶融炉全体の放熱熱量の管理によって各分岐された温度計の設定値を自動的に変更するような構成を提供する。即ち、上述した温度計３、流量計１４及び温度計１３とに基づいて上式で算出した溶融炉全体の放散熱量と、設計あるいは計画上での溶融炉全体の放散熱量とが大きくズレがある場合は、各冷却ブロックの出口冷却水の温度設定を、前記ズレ量に基づいて自動的に調整することにより、溶融炉全体の熱放散量の最小化が可能となる。
【００２１】
なお、上述した冷却システムは、水冷ジャケットを例示して説明したが、溶融炉外部又は内部に設置する水冷パイプ方式の場合でも同等の効果が得られる。
【００２２】
以上説明したように、本発明の特徴は、独立して流量調整される水冷ジャケット（ブロック）を複数並列に設け、各水冷ジャケット（ブロック）には水が流れる仕切室を複数直列に設け、各水冷ジャケットの冷却水量は、その予め設定された出口温度になるようにそれぞれ流量調整されることである。また、冷却水の戻り母管に設置した流量計及び温度計並びに入口母管での温度計から現在の放熱熱量を計算し、放熱熱量が計画数値と異なる場合には、冷却水の出口温度の設定を変更し、再度、調整を行う。それによって、現場での作業に委ねることなく、溶融炉の放熱熱量も必要最小限となるように調整可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、複数ブロックに分岐された溶融炉冷却水をブロック毎に出口温度で監視して流量を調整することで、人手を要せずにブロック毎のきめ細かい冷却制御が可能となる。
【００２４】
また、出口の戻り母管側の流量及び温度、並びに入口母管の温度から放散熱量を監視し制御することにより、溶融炉全体における放散熱量の最小化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る溶融炉冷却システムの配置系統を示す図である。
【図２】本実施形態に関する溶融炉外壁における区分けされた冷却ブロックの構成を示す図である。
【図３】本実施形態に関する水冷ジャケットの内部を示す立体図である。
【図４】従来技術における溶融炉冷却システムを示す図である。
【符号の説明】
１  溶融炉
２  水冷ジャケット
３  入口側母管温度計
４  流量自動調節弁
５  出口側分岐管温度計
６  出口止弁
７  ２次燃焼室
８  流量計
９  流量調節弁（手動）
１０  内部仕切板（全周）
１１  内部仕切り板（切欠き有り）
１２  外部ケーシング
１３  出口側母管温度計
１４  出口側母管流量計
１５  内部ケーシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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