(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却可能に構成された円筒状回転体上に溶融スラグを供給して冷却固化させる溶融スラグの冷却固化装置において、
冷却可能に構成され、互いに外周面を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上方に向かう方向に回転するように構成された一対の円筒状回転体と、
この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿って配置され、冷却されて前記円筒状回転体の外周面に付着したスラグを剥離するスラグ剥離装置と、
一対の円筒状回転体の側部下方にそれぞれ配置され、前記円筒状回転体の側部から離脱し垂れ下がったスラグに冷却流体を吹き付ける冷却流体吹き付け装置と、
冷却流体を吹き付けられ冷却固化したスラグを破砕する破砕機とを有し、
前記円筒状回転体の冷却能力に見合った量で溶融スラグが供給される時には、冷却されて前記円筒状回転体の外周面に付着したスラグをスラグ剥離装置により剥離し排出し、
前記円筒状回転体の冷却能力以上の溶融スラグが供給され冷却不十分で固化されないスラグが前記円筒状回転体の側部から離脱し垂れ下がった時には、垂れ下がったスラグに冷却流体を吹き付け冷却固化し破砕機により破砕し排出することを特徴とする溶融スラグの冷却固化装置。
【請求項２】
冷却可能に構成された円筒状回転体上に溶融スラグを供給して冷却固化させる溶融スラグの冷却固化装置において、
冷却可能に構成され、互いに外周面を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上方に向かう方向に回転するように構成された一対の円筒状回転体と、
この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿って配置され、冷却されて前記円筒状回転体の外周面に付着したスラグを剥離するスラグ剥離装置と、
一対の円筒状回転体の下方に配置され、前記円筒状回転体の側部から離脱し垂れ下がったスラグを投入するスラグ投入水槽とを有し、
前記円筒状回転体の冷却能力に見合った量で溶融スラグが供給される時には、冷却されて前記円筒状回転体の外周面に付着したスラグをスラグ剥離装置により剥離し排出し、
前記円筒状回転体の冷却能力以上の溶融スラグが供給され冷却不十分で固化されないスラグが前記円筒状回転体の側部から離脱し垂れ下がった時には、垂れ下がったスラグをスラグ投入水槽に投入して急冷固化することを特徴とする溶融スラグの冷却固化装置。
【請求項３】
冷却可能に構成された円筒状回転体上に溶融スラグを供給して冷却固化させる溶融スラグの冷却固化装置において、
冷却可能に構成され、互いに外周面を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上方に向かう方向に回転するように構成された一対の円筒状回転体と、
この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿って配置され、冷却されて前記円筒状回転体の外周面に付着したスラグを剥離するスラグ剥離装置と、
一対の円筒状回転体の下方に配置され、前記円筒状回転体の側部から離脱し垂れ下がったスラグを受けて輸送する離脱スラグ輸送機と、
この離脱スラグ輸送機上のスラグに冷却流体を吹き付ける冷却流体吹き付け装置とを有し、
前記円筒状回転体の冷却能力に見合った量で溶融スラグが供給される時には、冷却されて前記円筒状回転体の外周面に付着したスラグをスラグ剥離装置により剥離し排出し、
前記円筒状回転体の冷却能力以上の溶融スラグが供給され冷却不十分で固化されないスラグが前記円筒状回転体の側部から離脱し垂れ下がった時には、垂れ下がったスラグを離脱スラグ輸送機上に受けて冷却流体吹き付け装置により冷却流体を吹き付け急冷固化することを特徴とする溶融スラグの冷却固化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみなどの廃棄物焼却残渣を溶融処理した際に排出される溶融スラグや製鉄所で発生する高炉スラグなどの溶融スラグを冷却・固化する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所においては、発生する溶融スラグの多くがスラグ置き場へ送られて徐冷され、固化されているが、一部の溶融スラグについては、水中に投入して直接冷却する急冷処理がなされている。又、廃棄物の溶融処理施設においても、製鉄所の場合と同様に、溶融スラグを自然冷却する徐冷又は水中に投入して直接冷却する急冷処理が行われている。
【０００３】
溶融スラグの急冷処理においては、上記のような直接冷却の他に、間接冷却による試みがなされている。間接冷却による急冷法については、冷却された金属体の上に溶融スラグを供給して冷却する技術の提案がなされており、その利点として、水分を含まないスラグが得られるため、セメント原料などに供する場合に乾燥処理を必要としないこと、溶融スラグの熱回収が可能であると言うことなどが挙げられている。そして、さらに、廃棄物の溶融処理施設においては、間接冷却による急冷処理を行うことによって、溶融スラグの冷却・固化処理に要する敷地面積を大幅に縮小することができると言う利点が付加される。
【０００４】
上記間接冷却による急冷処理については、種々の技術が提案されているが、そのうち、冷却された回転体の上に溶融スラグを供給して冷却する方式を採用した技術がある。この技術においては、冷却されたロールやドラムなどの円筒状回転体の外周面上に溶融スラグを供給して付着させ、冷却・固化されたスラグを剥離して排出する操作が行われる。このような技術による装置としては、例えば、特公昭６１−８９１２号公報に開示された装置がある。
【０００５】
この装置は、水冷構造の２基のドラムが外周面を接して水平に配置されており、２基のドラムの上に溶融スラグを供給するようになっている。そして、２基のドラムが付着した溶融スラグを上側へ持ち上げるように互いに反対方向に回転し、付着したスラグはドラムの下端部に設けられたピンチロールで押圧され、さらにカッターにより掻き取られて排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
冷却されたロールやドラムなどの円筒状回転体上に溶融スラグを供給して付着させ、冷却・固化させる装置において、供給される溶融スラグの流量変動があっても、常にスラグが冷却不十分にならないだけの余裕を有する状態で装置が使用されている。すなわち、装置の運転に際しては、供給される溶融スラグの流量変動を考慮して溶融スラグの流量が設定されるので、溶融スラグの供給は装置が有する処理能力よりかなり低い流量で行われる。このため、装置が有する処理能力が十分に活用されない条件で運転されている。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決し、装置が有する処理能力が十分に活用され、多量の溶融スラグを処理することができる溶融スラグの冷却固化装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、装置が有する処理能力を十分に活用することができる方法を見出すために、種々の試験を実施した。まず、ロールやドラムなどの円筒状回転体に冷却能力の限度を超える溶融スラグが供給された場合の状態を知るための試験を行った。この試験により、溶融スラグの供給量が変動して冷却能力の限度を超える溶融スラグが供給された場合、スラグの冷却が不十分になって固化されなくなり、冷却途中のスラグが円筒状回転体から離脱してしまうと言う現象が起こることが判った。この現象は、スラグが固化されておらず、未だ可塑性を有する状態においては、冷却された金属体とスラグとの付着度合いが非常に小さいために起こるものと考えられる。この現象を具体的に説明すれば、回転している円筒状回転体上に供給されて付着したスラグが円筒状回転体の側部（外側）へ移動するまでの間に固化されていないと、円筒状回転体の側部からスラグが離脱して垂れ下がってしまう。
【０００９】
そこで、本発明者らは、溶融スラグの供給量が過剰になって、スラグが円筒状回転体から離脱してしまった際に、溶融スラグの供給量が円筒状回転体の冷却能力に見合った量に復帰するまでの間、別の冷却手段でスラグの冷却を行うことを考え、本発明に到達した。
【００１０】
従って、前記の課題は次の発明により解決される。
第１の発明は、冷却可能に構成され、互いに外周面を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上方に向かう方向に回転するように構成された一対の円筒状回転体と、この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿って配置されたスラグ剥離装置と、一対の円筒状回転体の側部下方にそれぞれ配置され、冷却不十分で固化されなかったスラグが円筒状回転体の側部から離脱した際に、そのスラグを急冷するための冷却流体吹き付け装置とを有することを特徴としている。
【００１１】
この発明においては、通常の場合、円筒状回転体に付着したスラグはスラグ剥離装置によって掻き取られるまで冷却された後、排出される。しかし、溶融スラグの供給量が過剰になって、円筒状回転体に付着したスラグの冷却が不十分になり、円筒状回転体から離脱して垂れ下がってしまった場合には、垂れ下がったスラグに向けて冷却流体吹き付け装置から水或いは空気などの冷却流体の吹き付けが行われる。そして、冷却が不十分であったスラグは冷却されて固化し、排出される。このため、この装置によれば、一時的に、円筒状回転体の冷却能力以上の溶融スラグが供給される条件で運転することが可能になり、装置が有する処理能力が十分に活用される。又、溶融スラグの供給量が過剰になっても、装置の運転を継続することができる。
【００１２】
なお、溶融スラグの供給量が過剰になった際にスラグに吹き付ける流体が水であっても、吹き付けた水がすべて蒸発してしまう範囲の流量にとどめておけば、水を含まないスラグとして排出させることができ、円筒状回転体により固化した通常のスラグと合流させて排出することができる。
【００１３】
第２の発明は、冷却可能に構成され、互いに外周面を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上方に向かう方向に回転するように構成された一対の円筒状回転体と、この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿って配置されたスラグ剥離装置と、スラグ剥離装置の下方に配置されたスラグ輸送機と、スラグ輸送機の下方に配置され、冷却不十分で固化されなかったスラグが円筒状回転体の側部から離脱した際に、そのスラグを急冷するためのスラグ投入水槽とを有することを特徴としている。
【００１４】
この発明においても、通常の場合、円筒状回転体に付着したスラグはスラグ剥離装置によって掻き取られるまで冷却された後、排出される。しかし、溶融スラグの供給量が過剰になり、スラグが円筒状回転体から離脱して垂れ下がってしまった場合、このスラグはそのまま下降してスラグ投入水槽へ導入されて固化する。
【００１５】
このため、装置の冷却能力を超える量の溶融スラグが供給されても、これを処理することができ、溶融スラグの供給量が過剰になった場合を除けば、装置が有する冷却能力のすべてを活用することができる。そして、溶融スラグの流量変動があっても、運転を継続することが出来る。
【００１６】
なお、この装置は溶融スラグの流量変動が大きい条件で使用される場合に適している。
【００１７】
第３の発明は、冷却可能に構成され、互いに外周面を接して水平に配置され、外周面を接した箇所が上方に向かう方向に回転するように構成された一対の円筒状回転体と、この一対の円筒状回転体の下部外周面に沿って配置されたスラグ剥離装置と、スラグ剥離装置の下方に配置されたスラグ輸送機と、スラグ輸送機の下方に配置され、冷却不十分で固化されなかったスラグが円筒状回転体の側部から離脱した際に、そのスラグを受けて輸送する離脱スラグ輸送機と、この離脱スラグ輸送機上のスラグを急冷するための冷却流体吹き付け装置とを有することを特徴としている。
【００１８】
この発明においても、通常の場合、円筒状回転体に付着したスラグはスラグ剥離装置によって掻き取られるまで冷却された後、排出される。しかし、溶融スラグの供給量が過剰になり、スラグが円筒状回転体から離脱して垂れ下がってしまった場合、このスラグはそのまま下降し、スラグ輸送機上へ落ちて搬送される。この際、スラグ輸送機上に存在する冷却不十分のスラグに冷却流体吹き付け装置から水或いは空気などの冷却流体の吹き付けが行われる。この急冷によって、冷却不十分のスラグはスラグ輸送機上で固化し、そのまま排出される。
【００１９】
このため、装置の冷却能力を超える量の溶融スラグが供給されても、これを処理することができ、溶融スラグの供給量が過剰になった場合を除けば、装置が有する冷却能力のすべてを活用することができる。そして、溶融スラグの流量変動があっても、運転を継続することができる。
【００２０】
なお、上記の冷却流体の吹き付けによるスラグの急冷においては、冷却後のスラグ温度を必ずしも常温まで降下させることを要しないので、多量の冷却流体を必要としない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る実施の形態の一例を示す図である。この実施の形態においては、冷却可能に構成された円筒状回転体の一つとして水冷ドラムが使用される。図１において、１０ａ，１０ｂは溶融スラグを付着させて冷却するための金属製の水冷ドラムである。又、６０は溶融炉の出湯口に接続されたスラグ樋である。そして、７０はスラグ樋６０から供給された溶融スラグ、７１は水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着したスラグ、７３は水冷ドラム１０ａ，１０ｂから離脱して垂れ下がってしまった冷却不十分のスラグを示す。
【００２２】
水冷ドラム１０ａ，１０ｂの内部には冷却水の配管が組み込まれており、内壁を冷却するためのスプレーノズルが多数設けられている。又、内部の下半分の部分にはスプレーノズルから噴射された水が滞留するようになっており、下部においても冷却される構造になっている。回転軸１１ａ，１１ｂには冷却水の供給、排水のための流路がそれぞれ設けられている。この２基の水冷ドラム１０ａ，１０ｂは互いに外周面を接して水平に配置されおり、図中に矢印で示すように、互いに反対方向に回転し、何れも外周面を接していた箇所が上方に向かって上昇する方向に回転する。１２は２基の水冷ドラム１０ａ，１０ｂの間に溶融スラグを貯えるための堰板であり、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの両端部の外周面に接して設けられている。
【００２３】
１３ａ，１３ｂは水冷ドラム１０ａ，１０ｂの下部外周面に沿って配置されたスラグ剥離装置であり、ピンチロール１４ａ，１４ｂとスクレーパー１５ａ，１５ｂよりなる。ピンチロール１４ａ，１４ｂは水冷ドラム１０ａ，１０ｂに付着し固化したスラグを押圧し、スラグを破砕して剥離させるものであり、回転可能に構成され、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面に近接して配置されている。スクレーパー１５ａ，１５ｂは水冷ドラム１０ａ，１０ｂの外周面に接して配置されており、残留しているスラグを掻き落とすために設けられている。１６はスラグシュート、１７はスラグ輸送機であり、７２は剥離されたスラグを示す。
【００２４】
２０ａ，２０ｂは水冷ドラム１０ａ，１０ｂから離脱してしまったスラグ７３に冷却流体を噴霧して冷却するための冷却流体吹き付け装置である。冷却流体としては、水、空気などを使用することができるが、この実施の形態においては、水が使用される。２１ａ，２１ｂは流量計、２２ａ，２２ｂは流量遮断弁、２３ａ，２３ｂは水を微細化して吹き付けるスプレーノズルである。
【００２５】
２４ａ，２４ｂは水冷ドラム１０ａ，１０ｂから離脱したスラグ７３の垂れ下がりを検出するためのスラグ離脱検知装置であり、光源２５ａ，２５ｂと受光部２６ａ，２６ｂよりなる。
【００２６】
２７は制御器である。制御器２７はスラグ離脱検知装置２４ａ，２４ｂから送られてくるスラグ有無の信号に基づいて、冷却流体吹き付け装置２０ａ，２０ｂへ信号を送り、吹き付け水を噴霧させたり、或いは噴霧を止めさせたりする。
【００２７】
２８ａ，２８ｂは水冷ドラム１０ａ，１０ｂの下方に設けられた破砕機である。破砕機２８ａ，２８ｂは水冷ドラム１０ａ，１０ｂからスラグが離脱したことが検知された際に、制御器２７からの信号に基づいて起動する。
【００２８】
上記の構成による装置により溶融スラグの冷却・固化する処理は次のように行われる。
【００２９】
溶融スラグ７０をスラグ樋６０から２基の水冷ドラム１０ａ，１０ｂの上へ供給し、水冷ドラム１０ａ，１０ｂを回転させると、その付近のスラグが冷却されて水冷ドラムに付着する。通常の場合、付着したスラグは冷却されて固化し、スラグ剥離装置１３ａ，１３ｂにより掻き取られて落下し、スラグ輸送機１７によって搬送される。
【００３０】
しかし、上記のようにして運転されている間に、溶融スラグが水冷ドラム１０ａ，１０ｂの冷却能力以上の流量で供給され、水冷ドラム１０ａ，１０ｂが過負荷になって水冷ドラムから冷却不十分のスラグが離脱した場合には、その状態がスラグ離脱検知装置２４ａ，２４ｂによって検知される。そして、制御器２７からの信号に基づいて、冷却流体吹き付け装置２０ａ，２０ｂから水が噴霧され、離脱したスラグ７３は急冷されて固化する。なお、その際には、噴霧した水がすべて蒸発してしまう程度の流量に設定をしておく。固化したスラグは破砕機２８ａ，２８ｂにより破砕されて輸送機１７上に落下し、水冷ドラム１０ａ，１０ｂから剥離されたスラグ７２と同じ次の処理工程へ搬送される。
【００３１】
図２は本発明に係る実施の形態における他の例を示す図である。図２において、図１と同じ構成に係る部分については、同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態において、水冷ドラム１０ａ，１０ｂ、スラグ剥離装置１３ａ，１３ｂ、スラグ離脱検知装置２４ａ、２４ｂ及び制御器２７は、図１のものと同じ構成によるものである。そして、実施の形態においては、図１には設けられていない下記の機器類が設けられている。
【００３２】
４０は冷却不十分で水冷ドラム１０ａ，１０ｂから離脱して垂れ下がったスラグを急冷するためのスラグ投入水槽であり、水冷ドラム１０ａ，１０ｂの下方に配置されている。このスラグ投入水槽４０内にはスラグ掻き揚げ機４１が設けられている。４２は水冷ドラム１０ａ，１０ｂから剥離されたスラグの輸送機であり、スラグ剥離装置１３ａ，１３ｂの下方に配置されている。このスラグ輸送機４２は制御器２７からの指示信号により起動又は停止する。このスラグ輸送機４２はスラグ投入水槽４０から掻き揚げたスラグとは別の場所へ搬送するために設けられている。
【００３３】
図３は本発明に係る実施の形態におけるさらに他の例を示す図である。図３において、図２と同じ構成に係る部分については、同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態においては、冷却不十分で固化されなかったスラグが水冷ドラム１０ａ，１０ｂの側部から離脱した際に、そのスラグを受けて輸送する離脱スラグ輸送機４３が設けられており、この離脱スラグ輸送機上のスラグを急冷する手段として、冷却流体吹き付け装置５０ａ，５０ｂが設けられている。冷却流体吹き付け装置は流量調整弁５１ａ，５１ｂ、流量遮断弁５２ａ，５２ｂ、スプレーノズル５３ａ，５３ｂを有し、所定量の冷却流体を断続的にスプレーするようになっている。冷却流体としては、通常、水が供給される。図中、４４は冷却流体として水を供給した場合に流下する余剰水の受け槽である。
【００３４】
上記のように構成された装置の運転中に、溶融スラグが水冷ドラム１０ａ，１０ｂの冷却能力以上の流量で供給され、冷却不十分のスラグが水冷ドラム１０ａ，１０ｂから離脱して垂れ下がったことがスラグ離脱検知装置２４ａ，２４ｂによって検知された場合、制御器２７からの信号に基づいて、離脱スラグ輸送機４３上に落ちたスラグに冷却流体吹き付け装置５０ａ，５０ｂから水が噴霧される。この水噴霧によって、冷却不十分のスラグは離脱スラグ輸送機４３上で急冷されて固化し、次の処理工程へ搬送される。
【００３５】
図４は本発明に係るさらに他の実施の形態における円筒状回転体の構造を示す図である。この実施の形態においては、冷却可能に構成された円筒状回転体の一つとして水冷ロールが使用される。図４において、図１と同じ構成に係る部分については同一の符号を付し、説明を省略する。３０ａ，３０ｂは溶融スラグを付着させて冷却するための金属製の水冷ロールである。水冷ロール３０ａ，３０ｂの外周面を形成する外殻部には冷却水の流路３２が設けられており、この冷却水は回転軸３１ａ，３１ｂに設けられた流路及び接続配管を通じて供給され、排水される構造になっている。この２基の水冷ロール３０ａ，３０ｂは互いに外周面を接して水平に配置されおり、図中に矢印で示すように、互いに反対方向に回転し、何れも外周面を接していた箇所が上方に向かって上昇する方向に回転するように構成されている。
【００３６】
水冷ロール３０ａ，３０ｂは図１において説明した水冷ドラムと同様に使用される。ただし、水冷ロール３０ａ，３０ｂにおいては、管路を流通する冷却水によりロールが冷却される構造になっているので、冷却水の圧力を高くすることができる。このため、冷却水を高温にして排水することができ、熱回収を効率よく行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、上記の問題点を解決し、多量の溶融スラグを処理することができ、装置が有する処理能力が十分に活用される溶融スラグの冷却固化装置を提供することを目的とする。
【００３８】
本発明によれば、円筒状回転体の側部下方に冷却流体吹き付け装置が配置されているので、溶融スラグの供給量が過剰になった際に、冷却不十分で固化されなかったスラグが円筒状回転体から離脱してしまっても、そのスラグを別途に急冷して固化させることができる。このため、装置が有する処理能力が十分に活用され、多量の溶融スラグを処理することができる。又、溶融スラグの供給量が過剰になっても、運転を継続することができ、負荷変動に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における他の例を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態におけるさらに他の例を示す図である。
【図４】本発明に係るさらに他の実施の形態における円筒状回転体の構造を示す図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ  水冷ドラム
１１ａ，１１ｂ  水冷ドラムの回転軸
１２  溶融スラグを貯えるための堰板
１３ａ，１３ｂ  スラグ剥離装置
１４ａ，１４ｂ  ピンチロール
１５ａ，１５ｂ  スクレーパー
１６  スラグシュート
２０ａ，２０ｂ  冷却流体吹き付け装置
２１ａ，２１ｂ  流量計
２２ａ，２２ｂ  流量遮断弁
２３ａ，２３ｂ  スプレーノズル
２４ａ，２４ｂ  スラグ離脱検知装置
２５ａ，２５ｂ  光源
２６ａ，２６ｂ  受光部
２７  制御器
２８ａ，２８ｂ  破砕機
３０ａ，３０ｂ  水冷ロール
３１ａ，３１ｂ  水冷ロールの回転軸
３２  冷却水の流路
４０  スラグ投入水槽
４１  スラグ掻き揚げ機
４２  スラグ輸送機
４３  離脱スラグ輸送機
５０ａ，５０ｂ  冷却流体吹き付け装置
６０  スラグ樋
７０  溶融スラグ
７１  付着したスラグ
７２  剥離したスラグ
７３  離脱したスラグ
【図１】
0004006147.tif 000002
【図２】
0004006147.tif 000003
【図３】
0004006147.tif 000004
【図４】
0004006147.tif 000005