(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰を高温で溶融し溶融スラグとする溶融室２と、その側方で溶融スラグを溶融の際に生じる燃焼排ガスと共に排出する排出室１１との間に介在させて、溶融室２から溶融スラグを排出室１１へ自然流下させるためのスラグ案内手段を配置し、このスラグ案内手段が左右対称のクロム合金製ブロック１７を組み合わせて形成されるＶ字状の溝１８を有し、このスラグ案内手段の左右のクロム合金製ブロック１７を載置し、両ブロック１７の下部を嵌合してブロック１７同士の開きを防止する溝２６ａ付き棒状ブロック２６を備えて成る溶融炉におけるスラグ案内構造。
【請求項２】
前記スラグ案内手段を載置するもう１つの棒状ブロック１９を溝付き棒状ブロック２６より上流側に溶融炉内面の耐火材に固着して設け、スラグ案内手段にこのもう１つの棒状ブロック１９と係合する溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の溶融炉におけるスラグ案内構造。
【請求項３】
前記スラグ案内手段のクロム合金を、組成中にクロムを５０重量％以上含有する合金材としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融炉におけるスラグ案内構造。
【請求項４】
前記スラグ案内手段の基部と端部のＶ字状溝１８の上面を基部より端部で低くし、端部の上面に溝ライナ２８を装着したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶融炉におけるスラグ案内構造。
【請求項５】
焼却灰を高温で溶融し溶融スラグとする溶融室２と、その側方で溶融スラグを溶融の際に生じる燃焼排ガスと共に排出する排出室１１との間に介在させて、溶融室２から溶融スラグを排出室１１へ自然流下させるためのスラグ案内手段を配置し、このスラグ案内手段が左右対称のクロム合金製ブロック１７を組み合わせて形成されるＶ字状の溝１８を有し、交換を容易とするために、ブロック外側面を滑らかな湾曲状の平滑面として形成して成る溶融炉におけるスラグ案内構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼却灰を溶融した溶融スラグを溶融室から排出室に自然流下させるスラグ案内手段を備えた溶融炉のスラグ案内構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみや下水汚泥を焼却すると、その燃えがらである主灰と、排ガス等に随伴する飛灰が排出される。これら焼却灰には貴金属や塩化物などの有害物質が含まれている。このため、このような焼却灰を溶融スラグとして減量化し、無害化する溶融炉として電気式溶融炉や表面溶融炉などが利用されている。
【０００３】
このような溶融炉の１つとして特開平３−９１６０９号公報により「灰の溶融固化処理装置」が開示されている。この処理装置に用いられている溶融炉は、旋回流溶融炉であり、飛灰を旋回させながら溶融スラグ化する溶融部を上部に、溶融スラグを排出する出滓部を下部に有し、溶融部と出滓部との間には流下する溶融スラグを捕集して下方に注ぐ漏斗部が配置され、出滓部の下方には溶融スラグを搬送する搬送手段を備えている。
【０００４】
上記漏斗部は、溶融スラグを排出するためのＶ字溝の樋として形成され、傾斜して設けられている。Ｖ字溝とすることにより溶融スラグを捕集し易くし、傾斜させることにより完全に溶融していない半溶融状態のスラグが混じっていても安定して流下させることができる。又、漏斗部の先端部は溶融炉の炉壁から突出させて設けられており、溶融スラグが炉壁を伝わって流下するのを防止し、これにより炉壁を伝わった場合に溶融スラグが固化し閉塞の原因となるのを防止している。
【０００５】
漏斗部は溶融炉の炉壁と略同程度の高温もしくはそれ以上の高温にさらされるので炉壁と同等の耐熱性及び耐火性を有する必要がある。炉壁に用いられる材料としてはセラミック系耐火物が知られているが、漏斗部の上面を大量の溶融スラグが流下するためセラミック系耐火物では激しい侵食を受けて短時間でその取替えを余儀なくされる。このため、上記特許公開公報の処理装置の改良発明を提案した特開平６−１７０３５３号公報では、漏斗部の材料として耐食性に優れたクロム合金を用いることを提案している。
【０００６】
又、上記第２の公開公報の処理装置では、複数のブロックを組合わせて漏斗部を形成することも提案している。図中に３枚の底板用ブロックと、その上に載置され所定の間隔を隔てた２つの側壁用ブロックを組合わせた漏斗部が示されている。なお、各ブロックの形状は四角柱である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記第２の特許公開公報で提案されているクロム合金製の漏斗部は、溶融スラグに対する耐食性に優れているため、セラミック系耐火物製の漏斗部に比べて長時間の使用が可能である。しかし、この公報による漏斗部には新たに次のような問題がある。
【０００８】
漏斗部を四角柱のブロックを組合わせて形成するとしており、ブロックを四角柱とすれば形状が単純であるため、熱応力が集中し難く、割れる虞れは非常に少ないとしても、溶融スラグの流路が角溝となっていること、及び先端部には側壁用ブロックがないこと等から溶融スラグの流れが安定しない。Ｖ字溝状に形成する方が流れが安定する点では優れている。
【０００９】
そこで漏斗部をＶ字溝の漏斗部とし、かつクロム合金製とすることが考えられる。クロム合金製の漏斗部は、長時間の使用が可能であるが、長時間使用したとするとその間に溶融炉の昇降温によるサーマルショック等を繰り返し受けるためやがて割れが生じる虞れがある。特にＶ字溝を有する漏斗部をクロム合金製として一体的に製造すると、溝の底部に割れが生じ易くなる。
【００１０】
この底部の割れは、漏斗部の先端部から発生し易い。これは、漏斗部の先端部を炉壁から突出させており、先端部では漏斗部の下部を耐火物で保護（支持）できないためである。又、耐火物内に冷却管を埋め込めば漏斗部が高温になるのを抑制できるが、露出している先端部では抑制ができない。そして、一旦割れが生じると、その割れは徐々に拡大し、割れた部分から溶融スラグが流下して炉壁を伝わり落ちるため、炉壁の部分で溶融スラグが固化し、閉塞を招くこととなる。
【００１１】
又、漏斗部を２つ割りの部材で形成すると、その分割面に開きが生じ易い。スラグは、２つ割り部材の先端から落下するが、排出室の側壁にスラグが付着しないように先端部を側壁から張出したとしても、分割面に開きが生じれば、その開き部分から側壁を伝わって流下することとなる。
【００１２】
この発明は、上記の問題に留意して、溶融室から溶融スラグを排出室へ流下する流路のスラグ案内手段を高温で耐食性を有する材料で流下特性に優れ、かつ割れが生じ難い形状とし、スラグ案内手段の２つ割り部材間の開きを防止して長期間安定使用し得る溶融炉を提供することを課題とする。
【００１３】
又、上記課題に適合すると共に、スラグ案内手段の補修の際に取外しが容易な構造の溶融炉を提供することをもう１つの課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、焼却灰を高温で溶融し溶融スラグとする溶融室と、その側方で溶融スラグを溶融の際に生じる燃焼排ガスと共に排出する排出室との間に介在させて、溶融室から溶融スラグを排出室へ自然流下させるためのスラグ案内手段を両室間に介在させて配置し、スラグ案内手段が左右対称のクロム合金製ブロックを組合わせて形成される略Ｖ字状の溝を有し、このスラグ案内手段の左右のクロム合金製ブロックを載置し、両ブロック下部を係合してブロック同士の開きを防止する溝付き棒状ブロックを備えて成る溶融炉におけるスラグ案内構造としたのである。
【００１５】
上記構成の溶融炉では、焼却灰は従来と同様に溶融室で溶融されて溶融スラグとなる。溶融スラグは溶融室の下方の溶融池室に滞留された後スラグ案内手段を経て排出室へと流下され、さらにその下方で回収処理が行なわれる。スラグ案内手段はクロム合金製のブロックにより形成されているため高温での耐食性が高い。又、ブロックは左右対称のものを組合わせ、その際Ｖ字状の溝を形成するように組合わせられている。
【００１６】
このため、昇降温度によるサーマルショック等をスラグ案内手段が受けても、Ｖ字状の溝の底には予めブロックを組立てることによる割れが設けてあるから、割れがさらに生じることがなく、又Ｖ字状の溝は溶融スラグに対して流下特性が優れているためスムーズに溶融スラグが排出室へと流下する。
【００１７】
しかし、スラグ案内手段を２つ割りのブロックで形成するとその分割面に開きが生じ易いから、この発明ではこの開きを防止するために溝付き棒状ブロックを備え、その上にクロム合金製のブロックの下部を係合し、これによりブロック同士の開きを防止している。
【００１８】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態の溶融炉の縦断面図である。図示の溶融炉１は旋回式溶融炉であり、上部の旋回溶融室２と下部の溶融池室３を備え、溶融室２では溶融スラグを旋回させながら溶融池室３へ落下させる。旋回溶融室２は、図示のように内部がオーバル状の中空断面形状とされ、その上部に空気導入管５が接続されている。この空気導入管５には焼却灰の供給管６と主バーナ７が取付けられている。
【００１９】
空気導入管５には高温のエアーが送り込まれ、供給管６へは図示しない焼却炉等で発生した焼却灰が送り込まれる。主バーナ７は、鉛直下向きの燃料噴射管８を備え、その先端の空気導入管５の溶融室２への出口付近にベーン９が取付けられており、このベーン９が傾斜していることにより旋回溶融室２内に旋回流を生じさせるようになっている。又、溶融室２の上部で空気導入管５に干渉しない位置に点火バーナ１０が設けられている。
【００２０】
旋回溶融室２は、その下部の開口を通じて溶融池室３に接続されており、溶融池室３の側部には排出室１１が接続されている。溶融池室３の内部でその下方側部には溶融スラグを自然流下させて排出するスラグ案内手段としての樋１２が設けられている。１３は、溶融池室３内に設けられた、溶融スラグの流下を妨げるための遮蔽壁である。排出室１１は溶融スラグを溶融の際に生じる燃焼排ガスと共に排出するが、その側部には排ガス出口１４、下方には溶融スラグを通過させるシュート１５が設けられ、シュート１５の下端はスラグピット１６内に水封されている。
【００２１】
溶融池室３の内面には、図２、図３に示すように、断熱材２１、一次耐火材２２、二次耐火材２３が配設されている。２０は冷却管である。樋１２の周辺の上流側では二次耐火材２３はＶ字溝１８の底と同じレベルまで施され、樋１２の側部の距離Ｌの区間では樋１２の上面まで施工されている。
【００２２】
上記溶融池室３内に設けられる樋１２は、図示のように、溶融池室３と排出室１１との境界部コーナに傾斜状に、かつ下端が排出室１１の炉壁より突出状に設けられている。この樋１２は、クロム合金製であり、図２に示すように、左右対称の合金ブロック１７を組合わせて略Ｖ字状のＶ字溝１８を形成したものから成る。樋１２の断面はＹ字形とし、Ｖ字溝の底から樋１２の下端までの距離を大きく確保して、左右の合金ブロック１７、１７の合わせ面から溶融スラグが漏洩するのを防止し、かつ一次耐火材２２から突出することによる変形を防止している。
【００２３】
樋１２は、その下方の溝２６ａ付きの棒状ブロック２６により係止され、溝付き棒状ブロック２６は一次耐火材２２に固着されている。この溝付き棒状ブロック２６は、図５の（ａ）図に示すように、断面がコ字形で、その溝２６ａ内に樋１２の下部を嵌合し、合金ブロック１７、１７がその接合面で開くのを防止するようにしている。溝付き棒状ブロック２６は、図３の（ａ）図に示すように、一次耐火材２２の隅部の下流側位置に設けられている。
【００２４】
樋１２は、その下方で上記溝付き棒状ブロック２６より上流側に設けたもう１つの棒状ブロック（突条体）１９によって係止され、この棒状ブロック１９は図５の（ｂ）図に示すように断面が矩形状であり、一次耐火材２２に固着されている。なお、図４に示すように、合金ブロック１７、１７には上記棒状ブロック１９と係合する溝１７ａが形成されている。棒状ブロック１９は、一次耐火材２２の内部に設けられた冷却管２０と連結部材３２を介して接続する。この場合、棒状ブロック１９と樋１２は嵌合しているだけで、一体ではないから、樋１２への冷却（熱伝導）がよく、サーマルショックが大きくなるが、樋１２の割れを誘発する虞れはない。
【００２５】
なお、樋１２のクロム合金材は、溶融スラグの耐食性を考慮すれば、組成中にクロムを５０重量％以上、望ましくは６０重量％程度含んでいることが必要である。クロム以外の組成として、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉなどの強化元素を含んだものとするのが望ましい。
【００２６】
上記の構成とした実施形態の溶融炉により焼却灰を次のように溶融し溶融スラグとして処理するが、溶融炉としての基本的な作用は従来と同様であり簡単に説明する。焼却灰が供給管６から空気導入管５へ供給されると、高温の加熱空気と共に溶融室２へ送り込まれ、点火バーナ１０で着火した後主バーナ７の燃料噴射管８からの燃料で焼却灰を燃焼させて旋回させながら溶融室２内で溶融され、溶融スラグ化される。
【００２７】
溶融された溶融スラグは溶融池室３に落下するが、溶融池室３内には溶融スラグの流下を邪魔する遮蔽壁１３が設けられているため、溶融スラグは溶融池室３にしばらく滞留する。このため、半溶融状態の溶融スラグが混じっていても完全に溶融された後、遮蔽壁１３の両側方を通過して樋１２に達する。
【００２８】
樋１２は、溝がＶ字溝で傾斜状に設けられているため極めて流下特性が優れており、溶融スラグはスムーズに流下して排出室１１へ落下する。樋１２は、Ｖ字溝を左右の合金ブロック１７により形成されており、溝の底には予め割れが作られているから、サーマルショック等を受けても割れが生じ難くなっている。又、樋１２は耐食性に優れたクロム合金製であり、かつ両サイドは二次耐火材２３に囲まれているので、サーマルショック等による熱変形が小さく、長期間、安定して使用することができる。
【００２９】
さらに、樋１２は溝付き棒状ブロック２６によりその下部が嵌合されているから、合金ブロック１７と１７の接合面が互いに開くことが防止され、長期間の使用でも接合面が開くことがなく、溶融スラグが流下することがない。又、もう１つの棒状ブロック１９により樋１２が係止されているから、樋１２が移動することもない。
【００３０】
図６に樋１２の部分変形例を示す。この樋１２ｘが左右対称の合金ブロック１７ｘ、１７ｘから成る点は、図２、図３の樋１２と同じであるが、各合金ブロック１７ｘ、１７ｘの上流側端寄り位置の下部に突出部１７ｐが形成されている点が異なる。従って、この変形例の場合は一次耐火材２２の上面に上記突出部１７ｐが嵌合する凹部が形成されていることが前提である。なお、溝付き棒状ブロック２６は前述の実施形態と同じである。
【００３１】
図７は樋１２の他の部分変形例である。この樋１２ｙも左右対称の合金ブロック１７ｙ、１７ｙから成る点は、図２、図３の樋１２と同じであるが、Ｖ字溝が部分的に異なっている。図示のように、基部２４ｂのＶ字溝は鋭角のＶ字状溝であるが、端部２５ｂのＶ字溝は下半分が丸みを帯びたＵ字溝として形成され、かつ基部２４ｂと端部２５ｂの境界位置ではそれぞれのＶ字溝に段差が設けられ、端部２５ｂのＵ字溝上には断面が略円弧状で上面がフラットな溝ライナ２８が挿着され、その上面が基部２４ｂのＶ字溝の底と一致している。
【００３２】
上記のように形成した樋１２ｙは、溝ライナ２８を用いることにより端部２５ｂの中央の合わせ面から溶融スラグが漏洩することをほぼ完全に防止できる。この場合、溝ライナ２８も各ブロック１７ｙと同様にクロム合金材製とすれば端部２５ｂの溶損を抑えて長期間、安定した使用が可能となる。
【００３３】
図８に樋１２のさらに別の部分変形例を示す。この樋１２ｚも左右対称の合金ブロック１７ｚ、１７ｚから成る点は、図２、図３の樋１２と同じであるが、合金ブロック１７ｚ、１７ｚの外面がなめらかな平滑状に形成され、上下方向の凸部１７ｑが設けられている点が部分的に異なっている。断面は図示のように、略Ｙ字形であるが、屈曲部がなめらかに湾曲しており、従ってＶ字溝もなめらかに広がる形状である。ブロックの外面には上下方向の凸部１７ｑが設けられているが、これは必ずしも設ける必要はない。
【００３４】
この部分変形例の樋１２ｚは、溶損により交換の必要が生じた場合に、取替えが容易としたものである。樋１２ｚは外側面に耐火材がキャスティングされて使用されるが、長期間の使用後に溶損により交換の必要が生じる。
【００３５】
従って、この場合樋１２ｚを上方へ引上げようとすると外面が平滑であるため耐火材から容易に分離でき、交換が容易である。図示のように、外面に、上下方向の凸部１７ｑが設けられているが、取外しの大きな障害にならない程度であれば差し支えない。なお、樋１２ｚの幅Ｗは下側程狭くなるようにＹ字断面を形成するのが望ましい。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明の溶融炉は溶融室の側方に配置した排出室へ溶融室で溶融した溶融スラグを自然流下させるスラグ案内手段を流路に設け、このスラグ案内手段を左右対称なクロム合金製のブロックで略Ｖ字状の溝を形成するように組合わせ両ブロック下部を係合して両ブロックの開きを防止する溝付き棒状ブロックを設けて形成したから、予めブロック同士の接する面に割れが形成されたＶ字溝のスラグ案内手段により、スムーズに溶融スラグを流下させることができ、かつ長期間使用してもさらに割れが生じることがなく、スラグ案内手段の２つ割り部材間の開きを防止して長期に安定して使用できる溶融炉を得ることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の溶融炉の縦断面図
【図２】同上のスラグ案内手段付近の断面図
【図３】（ａ）図２の矢視IIIaから見たスラグ案内手段の断面図、（ｂ）図２の矢視IIIbから見た断面図
【図４】（ａ）スラグ案内手段の側面図、（ｂ）同正面図
【図５】（ａ）溝付き棒状ブロックの拡大図、（ｂ）棒状ブロックの拡大図
【図６】スラグ案内手段の変形例の側面図
【図７】スラグ案内手段の他の変形例の斜視図
【図８】スラグ案内手段の他の変形例の（ａ）正面図、（ｂ）斜視図
【符号の説明】
１  溶融炉
２  旋回溶融室
３  溶融池室
４  溶融室
５  空気導入管
６  供給管
７  主バーナ
８  燃料噴射管
９  ベーン
１０  点火バーナ
１１  排出室
１２  樋
１３  遮蔽壁
１４  排ガス出口
１５  シュート
１６  スラグピット
１７  合金ブロック
１７ａ  溝
１８  Ｖ字溝
１９  棒状ブロック
２０  冷却管
２１  断熱材
２２  一次耐火材
２３  二次耐火材
２４  基部
２５  端部
２６  溝付き棒状ブロック
２８  溝ライナ
【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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【図７】
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【図８】
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