(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を１０００℃以上の温度で部分酸化、ガス化させて発生し、Ｈ２Ｓを１００ｐｐｍ以上含有する高温ガスを燃料とする高温処理炉に連接した、該高温ガスが通過する煙道に配設された該高温ガスの冷却装置に設けられ、その内壁に付着したミネラル分からなる付着物と接触して該付着物を掻き落す掻取り部材と、それを支持する筒状の支持部材と、該掻取り部材及び支持部材の昇降手段及び待機室とを備えた高温ガス冷却装置の付着物除去装置において、
前記待機室の内壁内周に沿い、前記支持部材との間隙を１５ｍｍ以下にしてナイフエッジを設けると共に、前記掻取り部材の材質をＣｏ基耐熱合金として、付着物除去とＨ２Ｓ起因の腐食低減との同時達成を図ってなることを特徴とする高温ガス冷却装置の付着物除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温ガス冷却装置の付着物除去装置に係わり、詳しくは、家庭廃棄物及び産業廃棄物等を高温処理して発生した高温ガスの冷却装置において、その内壁に付着する付着物を掻落して除去するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般廃棄物及び産業廃棄物は、焼却処理され、その灰（焼却灰と称される）の多くは、埋め立て処分されている。しかしながら、埋立地の確保が年々難しくなってきており、埋立地の延命対策として、焼却灰の容積をさらに減容化する要求が強い。また、焼却灰には、重金属等が含有され、埋め立て処分したのでは、重金属等が雨水等で周囲の土壌へ溶出したり、地下水に侵入して環境問題を起こす恐れがある。特に最近は、焼却時の排ガス中にダイオキシン類等が生じることが指摘され、その発生を防止可能な処理方法が求められている。
【０００３】
最近の研究によれば、ダイオキシン類は、焼却温度がほぼ２５０〜３００℃にある時に発生することが明らかになっている。そのため、この温度範囲を避けて、廃棄物を高温処理する技術の開発が盛んになっている。例えば、特開平６−２６６２６号公報、特開平６−７９２５２号公報及び特開平７−３２３２７０号公報は、廃棄物を圧縮成形した後、乾燥、熱分解、炭化を順次行い、その炭化物を１０００℃以上の温度で部分酸化、ガス化、溶融して発生ガスを燃料に、溶融物を金属とスラグに分離して回収する技術を提案している。例えば、そのプロセスの一例を図３に示すが、それは、廃棄物１の投入口２に続く圧縮装置３、圧縮物の乾燥、熱分解、炭化を連続して行うトンネル式加熱炉４、炭化物を酸化、ガス化、溶融する高温反応塔５、その溶融物６を加熱、保持する水平型加熱炉７、高温反応塔５の排ガス８を通過させる煙道９、排ガス８を急冷する冷却装置１０及び冷却後の排ガス８を精製する精製装置１１を備えたものである。このプロセスによれば、ダイオキシン類を生じさせずに、廃棄物１から燃料ガス、金属及びスラグを分離回収でき、環境問題が解消できると考えられる。
【０００４】
ところで、かかる廃棄物の高温処理に際しては、発生した前記排ガス８（以下、高温ガス８という）が含有するミネラル分が該ガス８の煙道９や冷却装置１０の内壁に付着、成長し、煙道９等を塞ぐという問題がある。そして、この問題を解決するため、従来より種々の対策が考えられている。本出願人も、先に特願２００１−０６３５５４号にて、冷却装置１０の煙道内壁に付着した付着物１２と接触させて、それを下方に掻き落す除去装置を提案している。それは、図４に示すように、高温ガス８の冷却装置１０の煙道内壁面に付着した付着物１２と接触し、それを下方へ掻落とす掻取り部材１３及び該掻取り部材を支える支持部材１５と、該掻取り部材１３等の昇降手段（図示せず）及び待機室１４とを備えたものである。
【０００５】
しかしながら、そのような付着物１２の除去装置を実用したところ、煙道内壁に付着した付着物を効果的に除去することができたが、長時間の操業になると、高温ガス８が含有するミネラル分が掻取り部材１３やその支持部材１５の外周面に付着して生長し、それが邪魔になって該除去装置が円滑に作動しなくなるとう問題が生じている。また、高温ガス８が、掻取り部材１３等の待機室１４に入り込み、掻取り部材１３等を腐食するので、該掻取り部材等の寿命が短く、その交換頻度が大きいという問題もある。さらに、該掻取り部材１３の材質には、通常ステンレス鋼が使用されるが、１００ｐｐｍ以上のＨ2Ｓを含有する高温ガスの雰囲気下で、且つ付着物の掻取り時には衝撃があるので、掻取り部材１３は、高温酸化、粒界の硫化腐食及び衝撃等を起因とした亀裂を生じ、破断に至ることや高温腐食による損傷が生じることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、付着物の掻取り部材の寿命が従来より著しく延長され、高温ガス冷却装置での付着物除去が円滑且つ安定して行なえる高温ガス冷却装置の付着物除去装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、廃棄物を１０００℃以上の温度で部分酸化、ガス化させて発生し、Ｈ２Ｓを１００ｐｐｍ以上含有する高温ガスを燃料とする高温処理炉に連接した、該高温ガスが通過する煙道に配設された該高温ガスの冷却装置に設けられ、その内壁に付着したミネラル分からなる付着物と接触して該付着物を掻き落す掻取り部材と、それを支持する筒状の支持部材と、該掻取り部材及び支持部材の昇降手段及び待機室とを備えた高温ガス冷却装置の付着物除去装置において、前記待機室の内壁内周に沿い、前記支持部材との間隙を１５ｍｍ以下にしてナイフエッジを設けると共に、前記掻取り部材の材質をＣｏ基耐熱合金として、付着物除去とＨ２Ｓ起因の腐食低減との同時達成を図ってなることを特徴とする高温ガス冷却装置の付着物除去装置である。
【０００９】
本発明によれば、ナイフエッジで、前記掻取り部材の支持部材表面に付着した付着物を掻取り、下方へ落下除去できるようになる。また、該支持部材の外周とナイフエッジとの間隙を１５ｍｍ以下にして、高温ガスの待機室への流入を防止したので、該支持部材の腐食が抑制できる。さらに、掻取り部材をＣｏ基合金とすれば、該掻取り部材の寿命が一層延長される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
本願発明の対象とする高温ガス冷却装置の付着物除去装置は、図３に示した廃棄物の高温処理炉からの高温ガス８が通過する煙道９及び該ガスを水冷する高温ガス８の冷却装置１０に設けられる。そして、この付着物除去装置は、図４に示したように、該冷却装置１０の内壁付着物１２と接触して該付着物１２を掻落す掻取り部材１３と、それを支持する筒状の支持部材１５と、該掻取り部材１３及び支持部材１５の昇降手段１６（例えば、油圧シリンダ）及び待機室１４とを備えている。
【００１２】
まず、発明者は、かかる従来の高温ガス８の付着物除去装置で、前記支持部材の外周面に付着物（図示せず）が付く原因が待機室１４にも高温ガス８が存在することにあると考えた。そして、高温ガス８を待機室１４へ逆流しないようにすること、及び形成された付着物を簡単な手段で掻き落とすことにして、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、前記待機室１４の内壁内周に沿い、前記支持部材１５との間隙１８を１５ｍｍ以下にしてナイフエッジ１７を設けるようにしたのである。このようにすると、支持部材１５の外周面に付着物が付く量が減少するし、付着しても、掻取り部材１３及び支持部材１５の昇降が繰り返えされる毎に、ナイフエッジ１７により掻き落とされ、前記間隙１８より下方へ落下できるからである。その結果、支持部材１５は、付着物が除去され、円滑な作動が行えるようになる。
【００１３】
なお、前記間隙１８を１５ｍｍ以下としたのは、発明者の実験に基くものである。つまり、前記間隔を変更し、３ケ月操業した時の実験結果を図２に示すが、１５ｍｍ超えでは、待機室１４中への高温ガス８の逆流防止が不十分となり、付着量及び腐食量が増大し、好ましくないからである。さらに、好ましくは、１０ｍｍ以下であり、煙道からの高温ガスの遮断効果と、ナイフエッジによる付着物の掻き落とし効果の面から、できるだけこの間隙は小さい方が良い。なお、図２の縦軸は、３ケ月操業した時の付着物重量と支持部材の腐食量を測定したものである。
【００１４】
次に、発明者は、ステンレス鋼からなる従来の掻取り部材１３のＦｅ分が高温酸化、硫化腐食に弱く、またＮｉ分が硫化腐食に弱いことに着眼した。そして、一般に腐食環境下でステンレス鋼より寿命が長い、Ｃｏ基合金を使用することにした。Ｃｏ合金は、Ｎｉ基合金に比べて耐食性及び強度の面で優れているからである。つまり、Ｃｏ硫化物は、Ｎｉ硫化物より比体積が小さく、且つ融点が高いので、Ｈ2Ｓ雰囲気で安定している。ちなみに、本発明では、Ｃｏ基合金としては、Ｃｏ：６０ｍａｓｓ％，Ｃｒ：２０ｍａｓｓ％，Ｎｉ：２０ｍａｓｓ％のものの使用が好ましい。しかし、これよりＣｏ含有量が少ないものであっても構わない。
【００１５】
【実施例】
廃棄物の高温ガス化処理に、図１（ａ）及び（ｂ）に示した本発明に係る高温ガス冷却装置の付着物除去装置を適用した。廃棄物１は、建築廃材等の産業廃棄物で、その処理量は約１０トン／時間（２炉当たり）として、炉内の雰囲気温度を１２００℃に保持し、約１８０日間の連続操業を実施した。発生した高温ガス８の平均流量は、約１００ｍ3／ｍｉｎ（標準状態）（１炉当たり）であった。
【００１６】
その際、付着物除去装置に設けたナイフエッジ１７は、クロムモリブデン鋼であり、掻取り部材１３及び支持部材１５の待機室１４の内壁内周に沿い、前記支持部材１５との間隙１８を３ｍｍにして取り付けた。また、支持部材１５は、従来通りのＳＵＳ３１０Ｓステンレス鋼のパイプとしたが、掻取り部材１３は、Ｃｏ：６０ｍａｓｓ％，Ｃｒ：２０ｍａｓｓ％，Ｎｉ：２０ｍａｓｓ％のＣｏ基耐熱合金とした。
【００１７】
その結果、前記待機室１４へ高温ガス８の流入が減ると共に、支持部材１５の外周面から付着物が掻き落されて、除去装置が円滑に作動するようになった。また、従来は、約６０日毎に交換していた掻取り部材１３の寿命が、ほぼ５倍に延長し、交換頻度が著しく低減した。さらに、前記支持部材１５の高温腐食も抑えられ、その腐食量が従来の１／４となった。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、付着物の掻取り部材の寿命が従来より著しく延長され、高温ガス冷却装置での付着物除去が円滑且つ安定して行なえるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高温ガス冷却装置の付着物除去装置を示す横断面図であり、（ａ）は全体、（ｂ）は（ａ）の丸で囲んだ部分の拡大である。
【図２】本発明において、掻取り部材の待機室に取り付けたナイフエッジと筒状の支持部材との間隙を定めた基礎実験結果を示す図である。
【図３】廃棄物の高温処理プロセスを示す模式図である。
【図４】図３のプロセスに配設された従来の付着物除去装置を示す横断面図である。
【符号の説明】
１    廃棄物
２    投入口
３    圧縮装置
４    加熱炉
５    高温反応塔
６    溶融物
７    水平型加熱炉
８    排ガス（高温ガス）
９    煙道
１０  冷却装置
１１  ガス精製装置
１２  付着物
１３  掻取り部材
１４  待機室
１５  支持部材
１６  昇降手段
１７  ナイフエッジ
１８  間隙
【図１】
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【図２】
0003899990.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003899990.tif 000005