(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水手段と、この給水手段から供給される水を一旦貯留し所定の水位を越えると溢流させるように構成される貯水部とを備え、
前記貯水部を灰溶融炉における溶融スラグ出滓口内部の壁面に沿って設けるとともに、
前記貯水部から溢流された水を前記壁面に沿って流下させるように構成することを特徴とするダスト付着防止装置。
【請求項２】
前記給水手段は、前記貯水部内に水を供給するために前記貯水部に接続される一または複数の供給管を備えて構成され、前記貯水部内には、前記供給管の給水方向前方に給水流れの抵抗となるような抵抗部材が配設される請求項１に記載のダスト付着防止装置。
【請求項３】
前記溶融スラグ出滓口内部に対して、前記貯水部における少なくとも溢流部位へのダストの侵入を遮断するカバー部材が設けられる請求項１または２に記載のダスト付着防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業廃棄物処理設備やごみ焼却設備から排出された焼却灰や飛灰等を溶融処理する灰溶融炉において、溶融スラグ出滓口内部にダストが付着・堆積するのを防止するダスト付着防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば図６に示される電気式溶融炉の一種であるプラズマ溶融炉５１において、溶融炉本体５２内に投入された焼却残渣（焼却灰、飛灰）等の被溶融物５３は、プラズマトーチ（図示省略）で発生させた高温・高速のプラズマによって連続的に溶融処理されて順次溶融スラグ５４とされる。この溶融スラグ５４は、溶融炉本体５２内から溶融スラグ出滓口５５を介してその溶融スラグ出滓口５５下方に付設される水槽５６内に落下され、この水槽５６内において急冷固化されるとともに水砕されて水砕スラグ５７とされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術における溶融スラグ出滓口５５においては、溶融スラグ５４から発生するエアロゾル粒子、中でも特に固体性状を有するダストやヒューム（以下、単に「ダスト」と称する。）が溶融スラグ出滓口５５内部下方の壁面に付着・堆積し（図６中矢印Ａで示される部分）、放置すればこの壁面に付着・堆積したダストと炉内から排出される溶融スラグ５４とが繋がって溶融スラグ出滓口５５を閉塞させてしまうという問題点がある。このように溶融スラグ出滓口５５が閉塞されると、炉の運転を停止させて堆積したダストを除去するなどの対応に当らねば成らず、多大の損害を被ってしまう。
【０００４】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、灰溶融炉において、溶融スラグ出滓口内部の壁面にダストが付着・堆積するのを防止でき、これによって溶融スラグ出滓口の閉塞の問題を回避できるダスト付着防止装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明によるダスト付着防止装置は、
給水手段と、この給水手段から供給される水を一旦貯留し所定の水位を越えると溢流させるように構成される貯水部とを備え、
前記貯水部を灰溶融炉における溶融スラグ出滓口内部の壁面に沿って設けるとともに、
前記貯水部から溢流された水を前記壁面に沿って流下させるように構成することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明においては、灰溶融炉における溶融スラグ出滓口内部の壁面に沿って設けられる貯水部が給水手段から供給される水を一旦貯留し所定の水位を越えると溢流させるように構成されることから、前記貯水部から前記壁面に向けて均一に水を流下させることができる。そして、この前記貯水部から均一に流下された水が前記壁面に沿って流下されるので、前記壁面にはその均一に流下された水によって流水膜が形成される。本発明によれば、前記壁面に付着しようとするダストは流水膜によって洗い流されるので、前記壁面におけるダストの付着・堆積を防止でき、これにより溶融スラグ出滓口の閉塞の問題を回避することができる。
【０００７】
本発明において、前記給水手段は、前記貯水部内に水を供給するために前記貯水部に接続される一または複数の供給管を備えて構成され、前記貯水部内には、前記供給管の給水方向前方に給水流れの抵抗となるような抵抗部材が配設されるのが好ましい（第２発明）。このようにすれば、供給管から貯水部内に供給される水の流れが抵抗部材を境に周辺方向に広がるような流れとされるので、貯水部における供給管の接続部位において水が噴水状に溢流するのを防止できるとともに、貯水部内に供給水を万遍なく行き渡らせることができる。したがって、給水手段から供給管を介して供給される水の量がある程度変動しても前記壁面において均一な流水膜を形成することができるという効果を奏する。
【０００８】
前記第１発明または第２発明において、前記溶融スラグ出滓口内部に対して、前記貯水部における少なくとも溢流部位へのダストの侵入を遮断するカバー部材が設けられるのが好ましい（第３発明）。このようにすれば、前記カバー部材によって前記貯水部内部へのダストの侵入が防止され、前記壁面における安定した流水膜の形成に寄与できるという効果を奏する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるダスト付着防止装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は、電気式灰溶融炉の一種であるプラズマ溶融炉に本発明が適用された例である。
【００１０】
図１には、本実施形態に係る灰溶融炉の要部断面側面図が示されている。また、図２には、図１におけるＡ−Ａ矢視図が、図３には、図１におけるＢ−Ｂ矢視図がそれぞれ示されている。また、図４には、本実施形態におけるダスト付着防止装置の構造説明図が示されている。
【００１１】
本実施形態に係る灰溶融炉１は、溶融炉本体２と、この溶融炉本体２に連設される溶融スラグ出滓口３とを備えて構成されている。前記溶融炉本体２にはプラズマトーチ（図示省略）が装備されており、このプラズマトーチにプラズマ生成ガスを供給し、電圧を印加して高温・高速のプラズマを発生させ、焼却残渣（焼却灰、飛灰）等の被溶融物４を連続的に溶融処理できるようにされている。また、前記溶融スラグ出滓口３は、溶融スラグ５を溶融炉本体２内から流出させるために溶融炉本体２に設けられた開口部であって、溶融炉本体２の側面から下方に向けて延び、各壁部がキャスタブル耐火物からなる四角筒状部材で区画形成されている。この溶融スラグ出滓口下部３ｅは、鉛直下方に真直ぐ延びるように形成されており、その下方には、水槽７内にスラグコンベヤ８が装置されてなる水砕コンベヤ９および水砕ノズル６が付設されている。ここで、溶融スラグ出滓口下部３ｅにおいて、溶融炉本体２寄りの壁部を後方壁３ａ、この後方壁３ａに対向する壁部を前方壁３ｂ、後方壁３ａから前方壁３ｂを見て右側および左側の壁部をそれぞれ右側方壁３ｃおよび左側方壁３ｄとする。
【００１２】
このように構成される灰溶融炉１では、プラズマトーチで発生させたプラズマによって被溶融物４を連続的に溶融処理し順次溶融スラグ５として溶融炉本体２の堰１０より溢流させる。この堰１０より溢流された溶融スラグ５は、溶融スラグ出滓口３を介して水槽７内に落下され、この水槽７内において急冷固化されるとともに、水砕ノズル６によって水砕されて水砕スラグ１１とされる。そして、この水砕スラグ１１は、スラグコンベヤ８によって系外に排出される。
【００１３】
前記灰溶融炉１において、本実施形態のダスト付着防止装置１５は、溶融スラグ出滓口下部３ｅに設けられており、給水手段３０と、この給水手段３０から供給される洗浄水を一旦貯留し所定の水位を越えると溢流させるように構成される貯水部２０とを備えて構成されている。
【００１４】
前記貯水部２０は、図４に示されるように、溶融スラグ出滓口下部３ｅにおける最上位置の内側壁面に沿って水平方向に延びるように形成された凹状溝２１に、樋状部材２２が嵌め込まれて形成されている。前記凹状溝２１は、前方壁３ｂ、右側方壁３ｃおよび左側方壁３ｄに亘って連続するように刻設されている。前記樋状部材２２は、大小２つの等辺山形鋼２３，２４よりなり、小さい方の等辺山形鋼２４の一辺を底辺とし両者の内側を向い合わせた状態で、小さい方の等辺山形鋼２４の一辺端部と大きい方の等辺山形鋼２３の一辺端部とを突き合わせて溶接接合したものを前方壁３ｂ、右側方壁３ｃおよび左側方壁３ｄに亘って連続するように組み合わせ接合されて構成されている。
【００１５】
前記樋状部材２２においては、小さい方の等辺山形鋼２４の内側と大きい方の等辺山形鋼２３の一辺内側とで形成される空間２５に給水手段３０から供給される洗浄水が一旦貯留される。また、この樋状部材２２の空間２５に貯留された洗浄水の水位がその空間２５の高さＨを越えると小さい方の等辺山形鋼２４の他辺が立設されることで形成される溢流堰２２ａを乗り越えてその貯留された洗浄水が溢流される。こうして、各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄの壁面に向けて均一に洗浄水を流下できるようにされている。さらに、大きい方の等辺山形鋼２３の他辺端部に、溶融スラグ出滓口３内部に対して樋状部材２２の開口部２２ｂおよび洗浄水が溢流される部位である溢流堰２２ａの上端部を覆うようなカバー部材２６が垂設されており、樋状部材２２内部へのダストの侵入を防止し、各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄの壁面における安定した流水膜２７の形成に寄与するようにされている。
【００１６】
ここで、前記溢流堰２２ａを乗り越えて溢流された洗浄水（溢流水）の流下ポイントが各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄにおける壁面と面一あるいは壁面近傍となるように前記溢流堰２２ａが配されるのが好ましく、本実施形態では、前記溢流堰２２ａを各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄにおける壁面近傍に配することでその流下ポイントが各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄにおける壁面近傍となるようにされ、更にその流下ポイントにおける凹状溝２１のコーナ部２１ａを面取りすることで、前記溢流堰２２ａからの溢流水をそのままスムーズに各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄにおける壁面に沿って流下できるようにされている。
【００１７】
前記給水手段３０は、前記貯水部２０に沿ってその下方に埋設・配置される洗浄水主配管３１と、この洗浄水主配管３１から分岐され樋状部材２２と接続される複数本（本実施形態では６本）の洗浄水分配管３２とを備え構成されている。前記洗浄水主配管３１においては、その管端３１ｂが止水プレート３３で閉鎖されており、入口端３１ａから供給された洗浄水が前記各洗浄水分配管３２に流通するようにされている。また、前記各洗浄水分配管３２は、樋状部材２２に対する洗浄水の供給領域が略等分となるように配設されている。なお、この給水手段３０における給水動力としては、水砕ノズル６から水槽７内に水を噴射させている動力が用いられる。
【００１８】
本実施形態では、前記樋状部材２２において各洗浄水分配管３２が接続される部位における給水方向前方の適宜位置にその給水方向に対して直交するように平板状の邪魔板（抵抗部材）２８を配し、この邪魔板２８の端部を小さい方の等辺山形鋼２４の他辺に溶接接合にて固定することで、洗浄水分配管３２からの給水流れを遮ってこの邪魔板２８を境に周辺方向に広がるような流れとなるようにされている。こうして、樋状部材２２における各洗浄水分配管３２の接続部位において洗浄水が噴水状に溢流するのを防止できるとともに、各洗浄水分配管３２から供給される洗浄水を万遍なく樋状部材２２内に行き渡らせることができるようにされている。これにより、洗浄水主配管３１から各洗浄水分配管３２を介して供給される洗浄水の量がそれら各洗浄水分配管３２ごとに異なるといったような水量変動が生じたとしても、溢流堰２２ａから洗浄水を均一に溢流させることが可能となる。
【００１９】
このように構成される本実施形態のダスト付着防止装置１５では、洗浄水主配管３１および各洗浄水分配管３２を介して、洗浄水を樋状部材２２に所定水量連続的に供給し、樋状部材２２の空間２５で一旦貯留させた後、溢流堰２２ａから溢流させて各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄの壁面に向けて流下させ、この流下された洗浄水によって各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄの壁面に流水膜２７を形成する。そして、溶融スラグ出滓口下部３ｅにおいて、各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄの壁面に付着しようとするダストをこの流水膜２７によって洗い流し水槽６内に落下させる。こうして、各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄの壁面におけるダストの付着・堆積を防止する。
【００２０】
本実施形態によれば、溶融スラグ出滓口下部３ｅにおけるダストの付着・堆積が防止されるので、溶融スラグ出滓口３の閉塞を未然に防ぐことができ、灰溶融炉１の連続運転が可能となる。また、各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄの壁面に流下された洗浄水は水砕コンベヤ９の水槽７内に落下されるので、別途水処理装置を必要としないという利点がある。また、給水手段３０における給水動力には水砕ノズル６から水を噴射させている動力が用いられているので、構成の簡素化を図ることができる。また、構造上、炉内と炉外とを貫通する機械部分が無いので、灰溶融炉１の気密性を保持することができる。また、簡易な構成であるとともに、水洗いができるので、メンテナンスが容易で管理し易いという利点もある。
【００２１】
本実施形態のダスト付着防止装置１５に関して、均一な流水膜２７を得るための最適条件を導出するために、以下のようなテストを行なった。
【００２２】
テスト１：洗浄水分配管３２の最良配置を決定するためのテスト。
呼び寸法５０×５０×６ｔおよび６５×６５×６ｔの大小２つの等辺山形鋼２３，２４で構成される樋状部材２２、並びに呼び径２５の洗浄水分配管３２を用た本実施形態のダスト付着防止装置１５において、供給水量、給水位置等を変更して各壁部３ｂ，３ｃ，３ｄの壁面に形成される流水膜２７の状態を観察する実験を行なった。その結果、樋状部材２２において一つの洗浄水分配管３２が受け持つ範囲を給水口を中心に２５０〜３００ｍｍとするのが最上であることが分かり、均一な流水膜２７を得るためには、図５に示されるような洗浄水分配管３２の配置（６箇所）が最良であることが確認された。
【００２３】
テスト２：邪魔板２８の効果を確認するためのテスト。
図５に示されるように洗浄水分配管３２を配置した前記テスト１のダスト付着防止装置１５で邪魔板２８が無しとされる場合において、
（１）供給水量：１３０Ｌ／ｍｉｎ
給水部より水が噴水状になり流水膜２７が均一に成らない。・・・判定×
（２）供給水量：５０Ｌ／ｍｉｎ
流水膜２７は均一に成るが、水量変動に対して対応できない。・・・判定×
【００２４】
テスト３：最適供給水量を決定するためのテスト。
図５に示されるように洗浄水分配管３２を配置した前記テスト１のダスト付着防止装置１５において、
（１）水量：１３０Ｌ／ｍｉｎ
給水部より水は噴水状にならず、流水膜２７は均一に成った。・・・判定○
（２）水量：７０Ｌ／ｍｉｎ
流水膜２７は均一に成り、水量変動に対しても対応できる。・・・判定○
（３）水量：５０Ｌ／ｍｉｎ
流水膜は均一に成るが、水量変動に対しては対応できない。・・・判定×
（４）水量：２０Ｌ／ｍｉｎ
流水膜は均一に成るが、水量変動に対しては対応できない。・・・判定×
【００２５】
以上のテストより得られた結果から、均一な流水膜２７を安定に形成するためには、
（１）洗浄水分配管３２は図５に示されるような配置（６箇所）とする
（２）供給水量は７０Ｌ／ｍｉｎ〜１３０Ｌ／ｍｉｎを確保する
（３）給水口前方に邪魔板２８を設ける
ことが必要であるという結論を得た。
【００２６】
本発明の主旨に沿えば、洗浄水を流下できる構造とすることで、本実施形態のダスト付着防止装置１５をごみ焼却設備における燃焼室や減温塔等のダスト付着防止用装置として応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態に係る灰溶融炉の要部断面側面図である。
【図２】図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図３は、図１におけるＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】図４は、本実施形態におけるダスト付着防止装置の構造説明図である。
【図５】図５は、洗浄水分配管の最良配置を表す図である。
【図６】図６は、従来技術に係る灰溶融炉を説明するための図で、（ａ）要部側面断面図および（ｂ）要部平面断面図である。
【符号の説明】
１              灰溶融炉
３              溶融スラグ出滓口
５              溶融スラグ
１５            ダスト付着防止装置
２０            貯水部
２１            凹状溝
２２            樋状部材
２６            カバー部材
２７            流水膜
２８            邪魔板
３０            給水手段
３１            洗浄水主配管
３２            洗浄水分配管
【図１】
0003845567.tif 000002
【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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