JPH05280726A

JPH05280726A - スラグ排出装置

Info

Publication number: JPH05280726A
Application number: JP30540392A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yoshigae; 武男吉ケ江; Tomio Suzuki; 富雄鈴木; Hiroyuki Tanaka; 博之田中; Toshio Kasai; 利雄笠井; Masao Matsuda; 正夫松田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1992-11-16
Publication date: 1993-10-26

Abstract

(57)【要約】【目的】出滓口から流下する溶融スラグを確実にモー
ルドに注入し、チェーンコンベアに対する悪影響をなく
し、モールドから固化スラグを容易に脱離してスラグ排
出装置の安定運転を継続する。【構成】出滓口３の下方に「逆ハの字」に、冷却水に
より冷却される水冷スラグガイド板７，７をレール４ｆ
に立設した支柱７ａにより支持し、出滓口３の中央から
外れて、また出滓口３の内壁を伝って流下する溶融スラ
グＳを水冷スラグガイド板７，７斜面に沿わせて逆角錐
台形状のモールド４ｄに導く構成にすることにより、溶
融スラグＳがチェーン４ｃ，ガイドローラ４ｅやレール
４ｆに固着しなくなり、また出滓口３から吹出す高温排
ガスが遮られるので、熱影響によるチェーン４ｃの伸び
やチェーンコンベア４の作動不良の発生を少なく、モー
ルドから固化スラグを容易に脱離することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスラグ排出装置に係り、
より詳しくは溶融炉の下部の出滓口から出滓される下水
汚泥、都市ゴミ、産業廃棄物およびそれらの焼却灰ある
いは石炭を燃料とするボイラ、キルン、工業炉等から排
出される石炭灰（以下、灰という）の溶融スラグを連続
的に搬送しながら冷却固化させると共に、凝固させた固
化スラグを排出口から排出するスラグ排出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、上記のような灰を処理するに際し
ては、例えば特開昭６２−１８７４５３号公報に開示さ
れているように、灰を旋回流溶融炉にて溶融してスラグ
化した後、この溶融スラグを冷却固化する灰の溶融固化
処理装置が開発されている。

【０００３】この灰の溶融固化処理装置は、灰の処分量
の減容化および重金属等の有害物質の固定化を狙いとし
たものであって、これは、その側面断面図の図４に示す
ように、灰を旋回させながら灰を溶融スラグ化させる溶
融部２６を上部に備え、溶融スラグＳを排出する出滓部
２８を下部に備えてなる溶融炉２０と、この出滓部２８
の下方に設けられ、前記出滓部２８から出滓される溶融
スラグＳを連続的に搬送しながら冷却させると共に、冷
却により凝固した固化スラグＣを排出するスラグ排出装
置１とを備えている。

【０００４】前記溶融炉２０は、溶融部２６と出滓部２
８との間に絞り部２７が設けられ、この絞り部２７と出
滓部２８との間には排ガス流出部２９が設けられてい
る。出滓部２８は、絞り部２７から落下する溶融スラグ
Ｓを受け、流下させるための傾斜部とそれに連なる鉛直
部とから構成されている。

【０００５】また、前記スラグ排出装置１は、チェーン
コンベア４と、このチェーンコンベア４のチェーン４ｃ
により所定の間隔で配設されて循環される逆円錐台形状
のモールド４ｄと、チェーンコンベア４の上側を覆うよ
うに配設され、上記出滓部２８の直下部分に開口部を有
してなる断熱フード２とから構成されている。

【０００６】従って、出滓部２８の鉛直部から流下する
溶融スラグＳは開口部３を通抜けてモールド４ｄに受入
れられ、このようにしてモールド４ｄに受入れられた溶
融スラグＳはチェーンコンベア４の循環による搬送中に
おいて冷却されて凝固し固化する。そして、固化スラグ
Ｃはモールド４ｄの搬送先側における反転によって離型
すると共に、下方に配設されている固化スラグコンテナ
５中に排出される。

【０００７】なお、溶融部２６の頂部に設けられてなる
ものは主バーナ２２であり、この主バーナ２２に連通す
る、空気と燃料とを供給する燃料空気供給管２１にテー
ブルフィーダ２４と弁２５とを介して連通する符号２３
は、溶融スラグ化すべき灰を溶融部２６内に供給するホ
ッパーであり、また溶融部２６の上部付近において溶融
部２６に連通する符号３０は、主バーナ２２から噴出さ
れる燃料を燃焼させるための燃焼用空気を吹込む空気供
給管である。

【０００８】ところが、出滓部２８の全体を補助バーナ
によって均一に灰の溶流温度にすることが難しいので、
出滓部２８には溶流温度未満の部分が存在し易く、その
ため溶融スラグＳが半溶融化して出滓部２８の壁面に付
着し、場合によっては出滓部２８が閉塞するという不具
合が生じることがあった。

【０００９】このような不具合を改善するため、本出願
人は特願平１−２２８８７０において、その側面断面図
の図５に示すように、溶融部２６の下部の絞り部２７の
直下に漏斗部３１を設け、溶融スラグＳが出滓部２８の
内壁に触れないように溶融スラグＳをその中央部を通し
て流下させて逆円錐台形状のモールド４ｄに注入するよ
うにした溶融固化処理装置を提案した。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のとおり、本出願
人の出願になる溶融固化処理装置によれば、溶融スラグ
の大部分は出滓部の中央部を通って流下してモールドに
注入されるが、一部は出滓部の中央部から外れたり、ま
た出滓部の内壁を伝わって流下するのでモールドに注入
されず、モールドを循環させるチェーンコンベアのチェ
ーン、チェーンのガイドローラやガイドローラが転動す
るレール等に落下して固着したり、さらに下方に落下し
て堆積したりする。

【００１１】このように、チェーン、ガイドローラやレ
ール等に高温の溶融スラグが落下すると、熱影響によっ
てチェーン、ガイドローラやレール等が損傷したり、チ
ェーンがの延びたりするだけでなく、落下した溶融スラ
グの固着によってモールドの搬送に支障が生じる他、出
滓口の近くは溶融スラグの高温度の輻射熱や出滓口から
吹出す高温排ガスに晒され、チェーンの延びによるガイ
ドローラの損傷というモールドに係る搬送上の解決すべ
き課題が生じる。つまり、スラグ排出装置の安定運転の
継続が難しく、灰の処理能率の向上と溶融固化処理装置
の保全費の削減とを妨げていた。

【００１２】また、モールドは図６に示すように、鋼製
の逆円錐台形状のため、モールド内に溶融スラグを充満
させ、凝固・固化させると、モールドとスラグの熱膨張
率や熱収縮率が異なるため、モールドからスラグに周囲
から均等に力が加わり、モールドが固化スラグを挟み込
む状態になり、この状態では、モールドに少々の機械的
打撃を加えても、固化スラグのモールドからの脱離が困
難となる。このため、固化スラグはモールドの搬送先側
における反転によって離型しないという問題があった。

【００１３】これを防止するために、発明者らは、モー
ルド内壁にジルコニューム等の剥離剤の塗布を試みたが
満足のいく結果は得られなかった。また、モールドの側
壁傾斜角度θを55°〜73°の範囲で変化させ、固化スラ
グのモールドからの脱離性について調査したが、側壁傾
斜角度θを変化させることによる効果は得られなかっ
た。結局、モールドから固化スラグを脱離するために
は、モールドを 500℃程度に加熱し、モールドを熱膨張
させ、固化スラグとの間に隙間を生じさせる必要がある
ことがわかった。このためには、別途加熱装置と燃料が
必要となる。

【００１４】従って、本発明の目的とするところは、従
来のものが持つ以上のような課題を解決し、安定してモ
ールドを搬送し、かつモールドから固化スラグを容易に
脱離することができるスラグ排出装置を提供するにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明に係るスラグ排出装置が採用した手段の特徴
とするところは、溶融スラグを受入れ、受入れた溶融ス
ラグを循環中に固化させると共に、反転により凝固した
固化スラグを排出口から排出する複数のモールドを備え
たスラグ排出装置において、前記出滓口と溶融スラグ受
入れ側のモールドの移動領域との間の空間に、内側に冷
却水が通水され、出滓口の下方位置に循環してきたモー
ルドに溶融スラグを導く斜面を有するスラグガイドを配
設したところにある。

【００１６】また、溶融スラグを受入れ、受入れた溶融
スラグを循環中に固化させると共に、反転により凝固し
た固化スラグを排出口から排出する複数のモールドを備
えたスラグ排出装置において、モールド形状を逆角錐台
形状とし、この逆角錐台形状のモールドの側壁傾斜角度
を50°以上、70°以下としたモールドを有する上記スラ
グ排出装置である。

【００１７】

【作用】本発明に係るスラグ排出装置によれば、出滓口
と溶融スラグ受入れ側のモールドの移動領域との間の空
間に、出滓口の下方位置に循環してきたモールドに溶融
スラグを導くスラグガイドを設けたので、出滓部の中央
部から外れたり、また出滓部の内壁を伝わって流下する
溶融スラグはスラグガイドの斜面によりモールド中へと
案内され、また高温度の輻射熱や出滓部から吹出す高温
排ガスはスラグガイドによって遮られる。また、スラグ
ガイドは内部に冷却水が通水されることによって冷却さ
れるので、スラグガイドに溶融スラグが付着し難く、し
かも高温による損耗の進行が抑制される。

【００１８】また、モールド形状を逆角錐台形状にする
こっとによって、逆円錐台形状と異なり、固化スラグを
挟み込む力の方向が均等でなくなり、固化スラグのモー
ルドからの脱離が容易となる。さらに、時間とともに固
化スラグにクラックが生じ、モールドからの固化スラグ
の脱離がさらに容易となる。

【００１９】側壁傾斜角度については、側壁傾斜角度70
°では、モールドに溶融スラグを充満してから30分経過
後に、モールドから固化スラグを脱離させるためのモー
ルド反転角度（水平に対するモールドの傾斜角度）は17
5 °となり、この反転角度はモールドをほぼ逆さの状態
にしたことになる。したがって、側壁傾斜角度は70°が
上限と考えられ、これ以上側壁傾斜角度が大きくなる
と、固化スラグがモールドから脱離しなくなる可能性が
ある。

【００２０】一方、側壁傾斜角度が小さくなると、固化
スラグの完全結晶化率は低下する。この理由は、側壁傾
斜角度が小さくなるとモールドの内容積に対して表面積
が大きくなり、溶融スラグが冷却され易くなるためと考
えられる。したがって、目標とする完全結晶化率を得る
ために、側壁傾斜角度は50°を下限とする。

【００２１】なお、モールド内の固化スラグの性状は、
図７に示すように、モールド４ｄの内壁面から順に、薄
い層のガラス質Ｇ、結晶質の中に一部ガラス質の混じっ
た遷移層ＣＧ、結晶質ＣＲとなる。また、隣の側壁との
側壁傾斜角度を変えることにより、固化スラグを挟み込
む力の異方性がつよくなり、モールドからの固化スラグ
の脱離が容易となり、かつ表面積に対してモールドの内
容積も比較的大きくとれるので、完全結晶化率も高くな
る。なお、遷移層のスラグも結晶質スラグと物理的性状
はほとんど変わらず、強度の十分である。

【００２２】

【実施例】以下、本発明に係るスラグ排出装置の実施例
を、その側面断面図の図１と、図１のＡ部拡大図の図２
ａと、図２ａのＢ矢視図の図２ｂとを参照しながら、従
来と同一のもの並びに同一機能を有するものを同一符号
を以て説明すると、図１に示す符号１は灰の溶融固化処
理装置を構成するスラグ排出装置であって、このスラグ
排出装置１は、後述する構成になるチェーンコンベア４
が内設されてなるケーシング２が傾斜配設されてなり、
このケーシング２には溶融スラグＳをその中央部から流
下させる出滓口３が接続されている。

【００２３】上記チェーンコンベア４は、ケーシング２
の長手方向の端部付近に所定の間隔で一対づつ設けられ
る従動スプロケット４ａと、このケーシング２の上に設
けられたモータＭによって駆動される駆動スプロケット
４ｂとを備え、これら一対づつのスプロケット４ａ、４
ｂに跨がって無端状のチェーン４ｃ、４ｃがそれぞれ循
環可能に掛装されている。

【００２４】さらに、これらのチェーン４ｃ、４ｃの内
側には複数の逆角錐台形状のモールド４ｄが所定の間隔
で配設され、さらにこれらチェーン４ｃ、４ｃの相反す
る側には所定の間隔で水平軸心回りに転動するガイドロ
ーラ４ｅが取付けられており、そしてガイドローラ４ｅ
は、図２ａに示すように、レール４ｆ上を転動するよう
に構成されている。つまり、チェーン４ｃ、４ｃの循環
駆動により、モールド４ｄは、図１における右側方向の
搬送先側に搬送されるように構成されている。

【００２５】一方、ケーシング２の搬送先側の下側に
は、２重スライドゲート２ｂを有する排出口２ａが突設
され、２重スライドゲート２ｂの開放によって、逆角錐
台形状のモールド４ｄの反転により離型した固化スラグ
Ｃが、排出口２ａ直下に配設されている固化スラグコン
テナ５中に落下するようになっている。

【００２６】なお、ケーシング２の長手方向の中央上部
に設けられているポート２ｃは、エゼクター６による吸
引作用によって溶融炉内の高温排ガスをケーシング２内
に導入し、このケーシング２内を所定の温度に維持させ
る働きをするものである。以上の説明から良く理解され
るように、上記スラグ排出装置の構成は本願出願人が特
願平１−２２８８７０において提案した溶融固化処理装
置のスラグ排出装置と同構成になるものである。

【００２７】そして、本発明に係るスラグ排出装置で
は、上記構成になるスラグ排出装置に、スラグガイドと
して、内部に冷却水が蛇行して流通する水路を有する平
板状の水冷スラグガイド板７を出滓口３の直下に配設し
たものである。

【００２８】より詳しくは、図２ａと図２ｂとに示すよ
うに、レール４ｆに支柱７ａを立設し、これによってレ
ール４ｆの幅方向の中心をとおる垂直線に対して軸対称
であって上側の開口幅が出滓口３の開口寸法より広く、
かつ下側の開口幅がモールド４ｄの開口幅より狭くなる
ように、さらに各開口幅はモールド４ｄの搬送もと側よ
りも搬送先側の方が広くなるように支持した。つまり、
図２ｂに示すように、「逆ハの字」状になるように支持
して、水冷スラグガイド板７、７の相対する斜面に流下
した溶融スラグＳが円滑にモールド４ｄ中へと導かれる
ように配慮した。ところで、水冷スラグガイド板７の材
質としては、例えばステンレス板、炭素鋼板、銅板等が
適している。

【００２９】また、上記水冷スラグガイド板７は平たい
箱構造であって、その内側には３枚の仕切板を平行に内
設して、図２ａに示すように、右下側の冷却水入口７ｉ
から供給された冷却水が左→右→左→右を蛇行して流通
して右側の上側に設けた冷却水出口７ｏから流出する構
成になっている。

【００３０】以下、上記構成になるスラグ排出装置の作
用態様を説明すると、溶融炉（図示省略）で溶融された
溶融スラグＳが、図２ｂに示すように、例え出滓口３の
中央から外れて流下しても、また出滓口３の内壁を伝っ
て流下しても、これらは水冷スラグガイド板７、７の何
れか一方の斜面に沿って流下し、出滓口３の直下に搬送
されてきた逆角錐台形状のモールド４ｄ中に導かれる。

【００３１】因みに、この実施例では、５００ｋｇ／ｈ
の溶融スラグＳを出滓口３から出滓させたが、従来のよ
うに、溶融スラグＳがチェーン４ｃ、４ｃ、ガイドロー
ラ４ｅあるいはレール４ｆ上に漏れることもなく、殆ど
全ての溶融スラグＳを逆角錐台形状のモールド４ｄ中に
注入することができた。

【００３２】ところで、水冷スラグガイド板７、７のそ
れぞれには３ｍ³／ｈの冷却水を通水したが、これら水
冷スラグガイド板７、７が冷却水によって冷却されてい
る。そのめ、溶融スラグＳの付着性が悪くなり、溶融ス
ラグＳは水冷スラグガイド板７、７の斜面を容易に滑落
し、水冷スラグガイド板７、７に対する溶融スラグＳの
付着は認められなかった。また、例え銅板製の水冷スラ
グガイド板７、７であっても損傷や減肉は殆ど認められ
ず、長期にわたって安定した状態でスラグ排出装置の運
転を継続することができた。

【００３３】勿論、スラグガイドに冷却水を通水しない
構成にすることも可能であるが、その場合にはスラグガ
イドの表面に耐熱部材を張設する必要があるのに加え
て、張設した耐熱部材の表面への溶融スラグの付着もあ
るために、経済上ならびにスラグ排出装置１の安定運転
の継続にとって必ずしも好ましくない。

【００３４】一方、水冷スラグガイド板７、７の間の温
度は約６７０℃であったが、溶融スラグＳの輻射熱や出
滓口３から吹出す高温排ガスは水冷スラグガイド板７、
７によって遮られるためレール４ｆ、チェーン４ｃ、４
ｃやガイドローラ４ｅ付近の温度は２００℃（従来は約
６００℃程度）に低下していた。

【００３５】このように、水冷スラグガイド板７、７の
溶融スラグＳのガイド作用と、輻射熱や出滓口３から吹
出す高温排ガスの遮蔽作用とによって、レール４ｆ、チ
ェーン４ｃ、４ｃやガイドローラ４ｅに落下する溶融ス
ラグＳがなくなると共に、それらの周辺温度が低下す
る。その結果、従来のように落下した溶融スラグＳの凝
固によるレール４ｆ、チェーン４ｃ、４ｃ、ガイドロー
ラ４ｅへの固着を始め、高温によるチェーン４ｃ、４ｃ
やガイドローラ４ｅ等の損傷がなくなり、極めて安定し
た状態で長期にわたって固化スラグＣを排出し続けるこ
とができ、スラグの処理能率の向上と、溶融固化処理装
置の保全費の削減に多大な効果があった。

【００３６】また、通常ケーシング２には、その下床に
落下して凝固した固化スラグを排出口２ａから排出する
ために、これを排出口２ａの方向に移動させるスクリュ
フィーダ（図示省略）が下床に沿って内設されている
が、上記のとおりケーシング２の下床に落下する溶融ス
ラグＳが殆どないので、小能力のスクリュフィーダで済
むという効果も生じてきた。

【００３７】なお、以上ではチェーンコンベア４によっ
て逆角錐台形状のモールド４ｄを搬送する搬送手段を有
するスラグ排出装置１を例として説明したが、特にこの
ような構成に限ることなく、他の搬送手段を有するスラ
グ排出装置に上記のような構成になる水冷スラグガイド
板７、７を配設しても、上記と同等の効果を発揮させる
ことが可能である。

【００３８】上記実施例に使用したモールドは三種類
で、それぞれの平面図と正面図を図３に示す。モールド
の内容積は30l で、その側面傾斜角度θは、図中のＸ型
は全側面70°、Ｙ型は全側面50°、Ｚ型は各対向する側
面70°と50°である。これらのモールドに溶融スラグを
充満させ、20時間後にモールドを反転させて、凝固・固
化したスラグをモールドから脱離させ、その時の反転角
度と完全結晶化率を調査した。なお、Ｘ型については30
分後の反転角度も調査した。その結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１に示すように、Ｘ型、Ｙ型、Ｚ型の三
種類とも、モールドの再加熱なしにモールドから固化ス
ラグを脱離することができた。また、Ｚ型のように側壁
傾斜角度を変えることによって、固化スラグを挟み込む
力の異方性が強くなり、小さい反転角度で、モールドか
ら固化スラグを容易に脱離することができる。

【００４１】完全結晶化率は高い順に、Ｘ型（61.8％)
、Ｚ型（60.6％) 、Ｙ型（49.0％）の順であり、側壁
傾斜角度が小さくなるほど完全結晶化率は低下してい
る。表２に完全結晶化スラグの物理的性状を示す。表２
に示すように、スラグはJIS A500に規定する特性値を満
足し、強度が非常に強く、建築用資材や路盤材として十
分利用可能である。

【００４２】

【表２】

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るスラ
グ排出装置によれば、スラグガイドの溶融スラグのガイ
ド作用と、輻射熱および出滓口から噴出する高温排ガス
の遮蔽作用と、モールドの固化スラグの脱離作用とによ
って、レール、チェーン、ガイドローラに落下する溶融
スラグが無くなると共に、それらの周辺温度が低下する
結果、従来のように落下溶融スラグの凝固を始め、高温
によるチェーンやガイドローラ等の損傷がなくなり、ま
た、モールドから固化スラグの脱離が容易となり、極め
て安定した状態で長期にわたって固化スラグを排出し続
けることがでるので、スラグの処理能率の向上と、溶融
固化処理装置の保全費の削減に対して極めて多大な効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るスラグ排出装置の側面断
面図である。

【図２】図２ａは図１のＡ部拡大図であり、また図２ｂ
は図２ａのＢ矢視図である。

【図３】本発明の実施例に使用した三種類のモールド形
状の図で、ａ、ｃ、ｅはそれぞれの平面図、ｂ、ｄ、ｆ
はそれぞれの正面図である。

【図４】第１従来例に係る溶融固化処理装置の側面断面
図である。

【図５】第２従来例に係る溶融固化処理装置の側面断面
図である。

【図６】従来例に係るモールドを示す図で、ａは平面
図、ｂは断面図である。

【図７】モールド内の固化スラグの性状を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…スラグ排出装置、２…ケーシング、２ａ…排出口、
２ｂ…２重スライドゲート、２ｃ…ポート、３…出滓
口、４…チェーンコンベア、４ａ…従動スプロケット、
４ｂ…駆動スプロケット、４ｃ…チェーン、４ｄ…モー
ルド、４ｅ…ガイドローラ、４ｆ…レール、５…固化ス
ラグコンテナ、６…エゼクター、７…水冷スラグガイド
板、７ａ…支柱、７ｉ…冷却水入口、７ｏ…冷却水出
口、Ｃ…固化スラグ、Ｍ…モータ、Ｓ…溶融スラグ、θ
…側壁傾斜角度、ＣＲ…結晶質、ＣＧ…遷移層、Ｇ…ガ
ラス質。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠井利雄兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号株式会社神戸製鋼所神戸本社内 (72)発明者松田正夫兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号株式会社神戸製鋼所神戸本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融スラグを受入れ、受入れた溶融スラ
グを循環中に固化させると共に、反転により凝固した固
化スラグを排出口から排出する複数のモールドを備えた
スラグ排出装置において、前記出滓口と溶融スラグ受入
れ側のモールドの移動領域との間の空間に、内側に冷却
水が通水され、出滓口の下方位置に循環してきたモール
ドに溶融スラグを導く斜面を有するスラグガイドを配設
したことを特徴とするスラグ排出装置。
【請求項２】溶融スラグを受入れ、受入れた溶融スラ
グを循環中に固化させると共に、反転により凝固した固
化スラグを排出口から排出する複数のモールドを備えた
スラグ排出装置において、モールド形状を逆角錐台形状
とし、この逆角錐台形状のモールドの側壁傾斜角度を50
°以上、70°以下としたモールドを有する請求項１のス
ラグ排出装置。