(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉本体に灰等の被溶融物の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の被溶融物を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、溶融スラグを前記炉本体の炉底壁に設けられたスラグ排出口から排出するようにした溶融炉において、
前記炉本体の壁内に埋設され、冷却水が通流する冷却管を、前記スラグ排出口周りの炉底壁部位より該炉底壁外周側に向かって螺旋状に埋設し、前記炉底壁面を含む炉内壁面に保護層を形成することを特徴とする溶融炉。
【請求項２】
前記保護層は、炉底壁面に敷設してなる粒体あるいは粉体スラグをバーナにより加熱溶融して、炉底壁面に前記粒体あるいは粉体スラグが溶融して生成された保護層であることを特徴とする請求項１に記載の溶融炉。
【請求項３】
前記冷却管の外周に前記冷却管の長手方向に沿って伝熱フィンを固着してなる冷却管を埋設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融炉。
【請求項４】
前記冷却管に設けた伝熱フィンは、スラグの排出通路となっているスラグタップの堰の内側部位において、該堰の形状に沿って切り欠かれた切欠部を形成されていることを特徴とする請求項３に記載の溶融炉。
【請求項５】
炉本体に灰等の被溶融物の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の被溶融物を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、溶融スラグを前記炉本体の炉底壁に設けられたスラグ排出口から排出するようにした溶融炉の炉壁面保護方法において、
前記炉本体の壁内に埋設された冷却水が通流する冷却管を、前記スラグ排出口周りの炉底壁部位より該炉底壁外周側に向かって螺旋状に埋設し、
前記螺旋の起点より冷却水を通流して、炉底壁面を含む炉内壁面へスラグを溶融付着させて保護層を形成することを特徴とする炉壁面保護方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉本体に灰等の被溶融物の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の被溶融物を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、溶融スラグを前記炉本体の下部に設けられたスラグ排出口から排出するようにした溶融炉及びその炉壁面の保護方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炉本体に被溶融物である灰の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の灰を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、溶融スラグを前記炉本体の下部に設けられたスラグ排出口から排出するようにした灰溶融炉については、従来より多くの技術が提供されている。
【０００３】
かかる灰溶融炉に関する技術の１つとして特開平５−２３１６３１号の発明がある。この発明においては、炉本体の側壁部に設けた灰投入口から炉床部に投入した灰を、炉頂部に設けた溶融バーナにより加熱溶融して、炉床部の中央に設けたスラグ排出口から溶融スラグを排出するようにした灰溶融炉において、前記炉床部の周囲に複数の灰プッシャーを設けて、該灰プッシャーにより灰を中央部のスラグ排出口に押し出すように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記灰溶融炉は、これの立ち上がり時（起動時）の昇温動作時においては、灰投入口から炉内に供給される灰が、炉底壁面全体に十分に広がらず炉底壁面が露出している状態で、溶融バーナからの火炎が炉内に放射され、露出している炉底壁面に火炎が直接当たる事態となることが多々ある。
【０００５】
しかしながら、前記従来技術においては、炉底壁面は炉本体の材料がそのまま露出されており、かかる炉底壁面に溶融バーナからの火炎が直接当たると該炉底壁面が高温のバーナ火炎により過熱され、また、前記立ち上がり時に炉内の腐食性ガスが露出している炉底壁面に直接当たることとなり、これらにより、炉底壁面が侵食破壊を引き起こすという問題点を有している。
【０００６】
また、前記灰溶融炉においては、炉内に供給される灰の外表面を溶融バーナからの火炎により高温で加熱溶融しているため、耐火材からなる炉壁、殊に炉底壁は高温になり大きな熱応力が発生する。かかる熱応力の低減を図るため、従来より炉底壁の内部に水冷管を埋設し、該水冷管内に冷却水を通流して炉底壁を冷却する手段が提供されている。
【０００７】
しかしながら、かかる従来技術にあっては、炉底壁の内部に埋設された水冷管による冷却のみでは十分な伝熱面積が得られ難いため、熱応力の低減効果は十分でなく、過大な熱応力による炉底壁破損の可能性が依然として残る。
さらにかかる灰溶融炉においては従来技術にあっては、特に高温となっているスラグ排出口に形成された堰の部分の冷却を促進するため、この部分で前記水冷管を堰の形に合わせて曲げているが、十分な伝熱面積が得られ難いことに変わりは無いうえ、管の曲げ加工が複雑になる。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、溶融炉の起動時の昇温動作時において、炉底壁面に溶融バーナからの火炎が直接当たるのを回避して、該炉底壁面が高温のバーナ火炎により過熱され侵食破壊を引き起こすのを防止するとともに炉壁内部の過熱による熱応力を低減し、溶融炉の炉壁の耐久性を向上することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、炉本体に灰等の被溶融物の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の被溶融物を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、溶融スラグを前記炉本体の炉底壁に設けられたスラグ排出口から排出するようにした溶融炉において、
前記炉本体の壁内に埋設され、冷却水が通流する冷却管を、前記スラグ排出口周りの炉底壁部位より該炉底壁外周側に向かって螺旋状に埋設し、前記炉底壁面を含む炉内壁面に保護層を形成することを特徴とする溶融炉を提案する。
【００１０】
請求項１において、前記保護層は、炉底壁面に敷設してなる粒体あるいは粉体スラグをバーナにより加熱溶融して、炉底壁面に前記粒体あるいは粉体スラグが溶融して生成された保護層であるのがよい。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１の発明に係る溶融炉の炉壁面保護方法の発明であり、炉本体に灰等の被溶融物の投入口と炉内加熱用のバーナを設け、前記炉内の被溶融物を前記バーナにより加熱して溶融せしめ、溶融スラグを前記炉本体の炉底壁に設けられたスラグ排出口から排出するようにした溶融炉の炉壁面保護方法において、
前記炉本体の壁内に埋設された冷却水が通流する冷却管を、前記スラグ排出口周りの炉底壁部位より該炉底壁外周側に向かって螺旋状に埋設し、
前記螺旋の起点より冷却水を通流して、炉底壁面を含む炉内壁面へスラグを溶融付着させて保護層を形成することを特徴とする。
【００１２】
請求項１、２及び５記載の発明によれば、溶融炉の起動前に、炉本体の炉内壁面の少なくとも炉底壁面全体を、溶融スラグ等の保護材料により被覆し、該溶融炉内を昇温させ前記保護材料を溶融させて炉内壁面に付着させることにより保護層を形成しているので、該溶融炉の起動後において、前記炉内壁面に灰供給層等の被溶融物が形成されてなく、該炉内壁面が炉内に露出している部分があっても、バーナによる加熱時には該バーナからの火炎は該炉内壁面を覆っている耐熱性の大きい前記保護層に当たり、該炉内壁面に直接当たることはない。
これにより、前記炉内壁面がバーナの火炎により過熱され、また起動時に炉内の腐食性ガスが露出している炉内壁面に直接当たることにより、炉内壁面が侵食破壊を引き起こすのが防止される。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記冷却管の外周に前記冷却管の長手方向に沿って伝熱フィンを固着してなる冷却管を埋設したことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記前記冷却管に設けた伝熱フィンは、スラグの排出通路となっているスラグタップの堰の内側部位において、該堰の形状に沿って切り欠かれた切欠部を形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３〜４記載の発明によれば、鋼鈑等の熱伝導の良好な板状体からなるフィンを冷却管の上部外周に該冷却管の長手方向に沿って固着してなるフィン付き冷却管を、炉底壁の内周側を起点として外周へと螺旋状に埋設しているので、冷却管の伝熱面積が増大されて高い冷却効果が得られ、該炉底壁の温度上昇抑制効果が大きくなり、これによって熱応力の低減効果も増大する。
また、冷却管に特殊な曲げ加工を必要とせず、加工工数が低減される。
【００１６】
また、最高温域のスラグ排出口が設けられている部位を、冷却管の螺旋の起点として冷却水入口を設けることにより、低温の冷却水を前記最高温域のスラグ排出口近傍に導入し、螺旋状に外周側へと流すので、該炉底壁内が均一に冷却され温度分布が均一化されて、温度分布の不均一による熱応力の低減効果が得られる。
【００１７】
さらに、請求項３、４記載の発明における、前記炉底壁のフィン付き冷却管による冷却構造を用いて、該炉底壁の壁温度を制御しながら、請求項１、２、５記載の発明におけるバーナからの加熱による炉内壁面へのスラグの溶融付着を行うことにより、スラグを適正厚さに付着させた保護層を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。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、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１９】
図１は本発明の実施形態の第1実施例に係る灰溶融炉の縦断面図、図２は図1のＡ−Ａ線断面図、図３は第２実施例を示すスラグ排出口近傍の拡大縦断面図、図４は図３のＢ―Ｂ矢視図である。
【００２０】
本発明の第1実施例に係る灰溶融炉を示す図１〜２において、１は炉本体、２はバーナである。該バーナ２は、前記炉本体１を構成する炉周壁１ａの中央よりも下部よりの部位に円周方向等間隔にかつ接線方向に複数個（この例では4個）と、必要に応じて中央上部に1個設けられる。７は前記炉本体１の上部に設けられた、燃焼用の空気を炉内に導くための空気通路である。
３は灰投入口であり、前記炉周壁１ａの前記バーナ２よりも上部位置に円周方向等間隔に複数個（この例では２個）設けられている。
【００２１】
４は前記炉本体１を構成する炉底壁１ｂの中央部に設けられたスラグ排出口即ちスラグタップ、５は該スラグタップ４の上端部に軸対称に２箇所（３箇所以上でも良い）形成された堰、１０は該スラグタップ４のスラグ通路を構成するスラグ取出口である。
以上も構成は従来技術と同様である。本発明においては、前記炉本体１の内壁面の保護手段及び冷却手段を改良している。
【００２２】
即ち図１〜２において、６は前記炉本体１の炉内壁面９、特に炉底壁面８全体を被覆した保護層である。該保護層６は、かかる溶融炉で生成されたスラグを破砕して粒状あるいは粉状のスラグとしたものを、前記炉底壁面８全体に広げてこれを被覆している。該保護層６は前記スラグに限らず粒状体あるいは粉状体から形成したものでであればよい。
前記保護層６は該炉底壁面８のみならず、炉周壁１ａの炉内壁面９に付着するようにしてもよい。
【００２３】
前記保護層６は、図２に示すように、スラグの排出通路となっている前記スラグタップ４の堰５外側に位置するスラグ流路１１の部位では、その他部位よりも薄く形成して、スラグの流動を容易化している。
【００２４】
かかる構成からなる溶融炉において、該溶融炉の起動前に、前記炉本体１の炉底壁面８全体に、前記粒状あるいは粉状のスラグを付着させて保護層６を形成する。そして、該溶融炉を起動し、前記バーナ２からの加熱により、前記炉底壁面８全体に付着せしめられているスラグを溶融せしめる。
これにより、前記炉底壁面８全体に前記スラグによる保護層６が、該炉底壁面８に確実に付着せしめられて形成される。
【００２５】
次いで、前記灰投入口３から焼却灰や飛灰からなる灰を自然落下により前記炉本体1内に供給し、前記炉底壁面８に灰供給層を形成する。そして、前記炉本体１に円周方向等間隔にかつ接線方向に４個設けられたバーナ２及び上部のバーナ２により該灰供給層の表面を加熱しこれを溶融させる。
かかる溶融灰は、溶融スラグとして前記スラグタップ４の堰５からスラグ取出口１０に排出される。
【００２６】
かかる溶融炉の稼働持において、前記溶融炉の起動前に、前記炉本体１の炉底壁面８全体にスラグを付着させて保護層６を形成しているので、該溶融炉の起動後において、前記炉底壁面８に前記灰供給層が形成されてなく、該炉底壁面８が炉内に露出している部分があっても、前記バーナ２による加熱時には該バーナ２からの火炎は該炉底壁面８を覆っている耐熱性の大きい前記保護層６に当たり、該炉底壁面８に直接当たることはない。また、起動時に炉内の腐食性ガスが露出している炉底壁面８に直接当たることもなくなる。
これにより、前記炉底壁面８はバーナ２の火炎により過熱されるのが回避され、該炉底壁面８の侵食破壊が防止される。
【００２７】
本発明の第２実施例を示す図３〜４において、前記炉底壁１ｂの内部には外周にフィン１４が固着された水冷管１３が埋設されている。前記フィン１４は、鋼鈑等の熱伝導の良好な板状体からなり、前記水冷管１３の上部外周に該水冷管１３の長手方向に沿って溶接等により固着されており、図４に示されるように、内周側のスラグタップ４内を起点として外周へと螺旋状に埋設されている。
【００２８】
そして、前記フィン１４は、前記スラグタップ４の堰５の内側部位においては、図３に示すように、該堰５の形状に沿って切り欠かれた切欠部１４ａが形成されており、前記水冷管１３は該堰５の形状に沿って上下に曲げられてなく、滑らかな螺旋状となっている。１５は前記水冷管１３への冷却水入口で、該水冷管１３の最内周側に接続されている。
【００２９】
かかる第２実施例において、溶融炉の運転時、前記炉本体１に円周方向等間隔にかつ接線方向に４個設けられたバーナ２及び上部のバーナ２により、炉内に形成された灰供給層の表面を加熱し、これを溶融することにより生成され炉底壁面８上に溜められた高温の溶融スラグは、前記スラグタップ４の堰５を越えてスラグ取出口１０に流出せしめられる。かかる高温の溶融スラグにより炉底壁１ｂは高温に加熱されるが、該炉底壁１ｂ内に螺旋状に埋設されているフィン１４付きの水冷管１３により冷却されるので、壁温度の上昇が抑制される。
【００３０】
ここで、かかる第２実施例においては、鋼鈑等の熱伝導の良好な板状体からなるフィン１４を水冷管１３の上部外周に該水冷管１３の長手方向に沿って固着してなるフィン付き水冷管１３を、内周側のスラグタップ４内を起点として外周へと螺旋状に埋設しているので、水冷管１３の伝熱面積が増大されて高い冷却効果が得られ、該炉底壁１ｂの温度上昇抑制効果が大きくなり、これによって熱応力の低減効果も増大する。
【００３１】
また、最高温域のスラグタップ４の部位に水冷管１３の冷却水入口を設け、低温の冷却水を前記最高温域のスラグタップ４に導入し、螺旋状に外周側へと流すので、該炉底壁１ｂ内が均一に冷却されて、温度分布が均一化されて、温度分布の不均一による熱応力の低減効果が得られる。
【００３２】
さらに、かかる第２実施例における、前記炉底壁１ｂのフィン付き水冷管１３による冷却構造を用いて、該炉底壁１ｂの壁温度を制御しながら、前記第１実施例におけるバーナ２からの加熱による炉底壁面８へのスラグの溶融付着を行うことにより、スラグを所要の厚さに付着させた保護層６を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上記載の如く請求項２記載の発明によれば、溶融炉の起動後において、炉内壁面に灰供給層等の被溶融物が形成されてなく、該炉内壁面が炉内に露出している部分があっても、バーナによる加熱時には該バーナからの火炎は、起動前に該炉内壁面を覆っている耐熱性の大きい前記保護層に当たり、該炉内壁面に直接当たることはない。
これにより、前記炉内壁面がバーナの火炎により過熱され、また起動時に炉内の腐食性ガスが露出している炉内壁面に直接当たることにより、炉内壁面が侵食破壊を引き起こすのを防止することができる。
【００３４】
また、請求項１、５記載の発明によれば、熱伝導の良好な材料からなるフィンを固着してなる冷却管を、前記スラグ排出口周りの炉底壁部位より該炉底壁外周側に向かって螺旋状に埋設しているので、冷却管の伝熱面積が増大されて高い冷却効果が得られ、該炉底壁の温度上昇抑制効果が大きくなり、これによって熱応力の低減効果が増大する。
また、冷却管に特殊な曲げ加工を必要とせず、加工工数が低減される。
【００３５】
また、請求項１、５記載の発明によれば、最高温域のスラグ排出口が設けられている部位を、冷却管の螺旋の起点として冷却水入口とすることにより、低温の冷却水を前記最高温域のスラグ排出口近傍に導入し、螺旋状に外周側へと流すので、該炉底壁内が均一に冷却され温度分布が均一化されて、温度分布の不均一による熱応力の低減効果が得られる。
【００３６】
さらに、請求項１、３、４記載の発明における、前記炉壁の冷却管による冷却構造を用いて、該炉壁の壁温度を制御しながら、請求項２、５及び６記載の発明におけるバーナからの加熱による炉内壁面へのスラグの溶融付着を行うことにより、スラグを適正厚さに付着させた保護層を得ることができる。
【００３７】
以上のように、本発明によれば、炉内壁面に耐熱性の大きい保護層を形成し、また、炉底壁内部を冷却管による冷却構造とすることにより、溶融炉の炉壁の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の第１実施例に係る灰溶融炉の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は第２実施例を示すスラグ排出口近傍の拡大縦断面図、図４は図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  第２実施例を示すスラグ排出口近傍の拡大縦断面図である。
【図４】  図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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