JPH09236244A - 溶融炉のスラグ排出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重金属類の溶出のおそれを未然に防止しつつ
高強度のスラグを１００℃以下程度の低温で回収するこ
とができるような溶融炉のスラグ排出装置を提供する。 【解決手段】 被溶融物を溶融する溶融炉の下部に設け
られた出滓口から出滓し、シュートを通って冷却部で冷
却された後排出するようにした溶融炉のスラグ排出装置
において、冷却部を、シュートの下部に空冷装置を配置
し、さらに該空冷装置のスラグ進行方向側先端部に水冷
装置を連設して構成し、前記シュートを通過したスラグ
が空冷，水冷の順序で冷却された後排出されるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融炉のスラグ排
出装置に関し、特に都市ゴミ焼却灰等の各種廃棄物を高
温で溶融固化する設備に適した、溶融炉のスラグ排出装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ゴミ、下水汚泥、その他の廃棄物を
焼却することによって発生する焼却灰は、大部分が埋立
処理されている。しかし、埋立地の確保が年々困難にな
っているため、埋め立てられる焼却灰の容積をできるだ
け小さくすること、即ち減容化処理が要望されている。
また、焼却灰をそのままの状態で埋立てた場合には、焼
却灰自体に含まれる種々の重金属等の有害物質が雨水や
地下水等に溶け出し、いわゆる二次公害を引き起こすお
それがある。このため、埋め立てる前の段階で焼却灰を
無公害処理化することも強く望まれている。このような
状況の下、焼却灰の減容，無害化処理を実現すべく高温
で溶融固化する方法が採用されつつあり、その方法の実
施には、一般に溶融炉が使用されている。

【０００３】ところで、溶融炉で生じた高温の溶融スラ
グを排出し固化させてスラグ貯留槽まで導くための装置
の構成の仕方には、大別して２通りある。一つは、特公
平７−３９８５７号公報の記載に代表されるように、出
滓口に下向きシュートを取り付け、さらにこのシュート
の下部に水冷式冷却装置を設けると共に、この冷却装置
内にスラグ搬送装置を組み込む方式である。このような
水冷方式では、溶融炉から出滓される高温のスラグは水
中に連続的に投入されるや否や急冷され、１００℃以下
程度まで冷却された後、連続的に取り出される。従っ
て、いわゆるハンドリングが容易なこともあってスラグ
排出装置を簡素化しやすく、また固化したスラグは細粒
物となるため、スラグ中の鉄分等の金属成分を分離回収
しやすいという利点を有している。

【０００４】他の一つは、特公平７−３０８９３号公報
や特開平５−３１２３１１号公報の記載に見られるよう
に、出滓口の下方に固定又は移動可能なスラグ受け容器
を配置し、スラグが容器内に所定量溜まれば、次の空容
器をセットし、スラグが溜まった容器はスラグ貯留槽ま
で搬送する方式である。この方式では、溶融炉から出滓
される高温のスラグは空冷又は除冷されることになるた
め、固化したスラグは石塊状となり、強度の高いものが
得られるという利点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の水冷方
式の場合は、回収されるスラグの強度が低いため、有効
利用しようとしてもその用途が非常に限定され、例え
ば、アスファルト舗装の下層路盤材等の用途に限定され
るという問題がある。一方、上記の空冷方式の場合は、
スラグ貯溜槽に排出されるスラグの温度が２００℃以
上、時には５００℃程度の高温で排出される。このた
め、スラグ貯溜槽自体、また離れた場所にあるスラグ貯
溜槽まで排出スラグを移動させる場合はその移動装置も
耐熱構造とする必要がある。さらに、スラグ貯溜槽やス
ラグ移動装置の全体の外側表面だけでなく、その周囲の
作業空間も高温となり、熱対策が不十分であれば作業環
境を悪化させるという問題がある。

【０００６】また、溶融炉の出口付近の排ガス中には、
飛散灰や低沸点のガス状物質（以下「溶融飛灰」と総称
する）が含まれており、この溶融飛灰が上記シュートの
内壁にある程度付着し堆積することは避けられないた
め、この溶融飛灰堆積物の小粒がシュート内壁に沿って
落下するスラグにある程度付着することも避けられな
い。この場合、水冷方式では、水中でスラグ表面に付着
した溶融飛灰が大部分洗浄除去されるが、空冷方式で
は、スラグの表面に溶融飛灰が付着した状態のまま固化
してしまう。しかし、溶融飛灰には重金属類が含まれて
いるため、そのように溶融飛灰が付着したまま固化した
スラグを道路用骨材等として利用した場合、雨水や地下
水等によって重金属類が溶出し、土壌を汚染し、新たな
公害を引き起こすおそれがあるという問題がある。

【０００７】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のうち請求
項１記載の発明は、重金属類の溶出のおそれを未然に防
止しつつ高強度のスラグを１００℃以下程度の低温で回
収することができるような溶融炉のスラグ排出装置を提
供することを目的としたものである。また、請求項２記
載の発明は、請求項１記載の発明の目的に加えて、特に
重金属類の溶出の未然防止効果点で優れた溶融炉のスラ
グ排出装置を提供することを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明のうち請求項１記載の発明は、被溶融物を溶融する
溶融炉の下部に設けられた出滓口から出滓し、シュート
を通って冷却部で冷却された後排出するようにした溶融
炉のスラグ排出装置において、冷却部を、シュートの下
部に空冷式冷却装置（以下単に「空冷装置」という）を
配置し、さらに該空冷装置のスラグ進行方向側先端部に
水冷式冷却装置（以下単に「水冷装置」という）を連設
して構成し、前記シュートを通過したスラグが空冷，水
冷の順序で冷却された後排出されるようにしたことを特
徴とする。

【０００９】このようなスラグ排出装置によれば、シュ
ートを落下してきた高温のスラグは、まず空冷装置によ
って徐々に冷却されるためスラグの強度が高められ、次
いで水冷装置によってスラグがさらに冷却されると共
に、スラグ表面に付着している溶融飛灰の大部分が洗浄
除去される。従って、重金属類の溶出源となる溶融飛灰
の大部分を除去されるので、重金属類の溶出のおそれが
ほとんどない高強度のスラグを低温で回収することがで
きる。こうして回収されたスラグであれば、単なる水砕
スラグに比べて強度が非常に高いため、道路用砕石，ア
スファルト舗装（下層，上層，表層・基層等）等の道路
用骨材を始めコンクリート用砕石としてのコンクリート
用骨材としても代用することができるため、利用価値の
高いスラグとなる。また、水冷後のスラグは１００℃以
下の程度にまで冷やされるので、水冷装置以後（スラグ
貯溜槽を含む）のスラグ排出装置に対しては、従来の空
冷単独方式の場合に要していた熱対策用コスト分を低減
できるだけでなく、回収作業もし易くなるため、溶融炉
運転に要する総コストの低減化に寄与することができ
る。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明の構成のうち、空冷装置と水冷装置とを連設す
る中間ダクトに水噴射ノズルを設けたことを特徴とした
ものである。このように、空冷装置と水冷装置の間の、
物理的強度は高められてはいるものの溶融飛灰の付着し
た状態にあるスラグに対して、水噴射ノズルから水を噴
射することにより、スラグ表面に付着している溶融飛灰
の洗浄除去効果を高めることができる。従って、請求項
１記載の発明の効果に加えて、特に重金属類の溶出の未
然防止効果の点で優れたものとし、建設基礎資材等の粗
砕原料として化学構造的にもより安定したスラグの回収
を可能とし得る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１及び図２は、本発明に係る溶融
炉のスラグ排出装置を示す概略説明図である。図１にお
いて、スラグ排出装置は、溶融炉１の出滓口５から下方
に伸びるシュート６の下側に、排ガスダクト１０を有す
る接続ダクト１２を介してスラグ空冷装置８を設け、さ
らにこのスラグ空冷装置８のスラグ進行方向側先端部に
スラグ水冷装置９を連接して構成されている。スラグ空
冷装置８は、遮温フード１７の内部にバケットコンベヤ
１８を内装して構成されている。１８ａ，１８ｂ，……
は、各バケットである。また、スラグ水冷装置９は、水
封容器１９の底部から斜め上方に伸び上がる長筒２０内
にスクリュウー２１を内装されている。水封容器１９に
は、常時一定のレベルまで水が保持されているため、ス
クリュウー２１の下方は常に水封容器１９内の水のなか
に位置している。即ち、スクリュウー２１の回転させる
と、水封容器１９の水中にある物がスクリュウー２１に
よって上方に運ばれ、後方ダクト２２から下方へ落とさ
れる構成とされている。さらに、空冷装置８と水冷装置
９とは、中間ダクト１６の下方端部を水封容器１９の水
中まで延在させて連接されており、空冷装置８のシール
性が保たれた状態にある。

【００１２】さて、供給装置３から溶融炉１内に連続的
に供給された廃棄物や廃棄物焼却灰は、この溶融炉１内
でプラズマトーチ２により加熱され、溶融され、ついに
は液状のスラグとなる。そして、時間の経過と共に、焼
却灰中の成分で比重の大きい金属分は次第に沈降し、ス
ラグ浴は上部のスラグ層４ａと下部の金属層４ｂに分離
した状態となる。スラグ層４ａを形成する溶融スラグ２
３は出滓口５から溢れ出てシュート６内を落下し、下方
に設置されているバケットコンベヤ１８のバケット１８
ａ，１８ｂ，……内に入る。このバケットは矢印方向に
進行し、中間ダクト１６を経て水冷装置９の水封容器１
９内へ運ばれる。この間、溶融スラグ２３は徐々に冷却
されながら固化されるため、スラグの強度が高められ
る。なお、スラグの空冷速度は５０℃／ｍｉｎ以下とす
ることが好ましい。これは、溶融スラグを急激に冷却し
た場合、固化スラグに微細なひび割れを無数に生じ、固
化スラグの強度を著しく弱めるためである。

【００１３】ところで、溶融炉１で生じる排ガス１４
は、出滓口５から矢印のようにシュート６，排ガスダク
ト１０を経て図示していない排ガス処理装置へ導かれる
が、この排ガス中には鉛等の重金属類を含む溶融飛灰が
含まれており、この溶融飛灰が接続ダクト１２の内壁に
ある程度付着し堆積することは避けられない。図中斜線
部は、その付着し堆積した溶融飛灰１１を示している。
このため、シュート６の内壁に沿って落下する溶融スラ
グ２３にある程度付着することも避けられない。また、
堆積した溶融飛灰の一部が落下しバケット１８ａ，１８
ｂ，……内に混入した場合は、それだけ溶融飛灰の付着
した溶融スラグの割合も多くなる。このように溶融飛灰
の付着している固化スラグ１３は、水封容器１９内の水
中で冷却されると共に洗浄される。この結果、固化スラ
グ１３は、１００℃以下程度にまで冷却されると共に、
固化スラグ１３の表面に付着していた溶融飛灰の大部分
が洗浄除去される。こうして溶融飛灰が除去された固化
スラグは、後方ダクト２２を経て下方のスラグピット１
５内に貯留される。

【００１４】このように、重金属類の溶出源となる溶融
飛灰の大部分が除去された、高強度の固化スラグを低温
で回収することができる。回収されたスラグは、単なる
水砕スラグに比べて強度が非常に高いため、道路用砕
石，アスファルト舗装（下層，上層，表層・基層等）等
の道路用骨材を始めコンクリート用砕石としてのコンク
リート用骨材としても代用することができ、利用価値の
高いスラグとなる。また、１００℃以下程度の低温で回
収できるため、長筒２０，スクリュウー２１，後方ダク
ト２２，スラグピット１５に対して特別な熱対策を施す
必要はなくなる。この結果、従来のスラグ排出装置でハ
ンドリング等に要していた熱対策用コスト分を低減でき
るだけでなく、回収作業もし易くなるため、溶融炉運転
に要する総コストの低減化に寄与することができる。

【００１５】図２は、本発明（請求項２記載の発明）の
一実施形態に係るスラグ排出装置を示す概略説明図であ
る。図１に示すスラグ排出装置と構成上異なる所は、中
間ダクト１６に水噴射ノズル２５を設けた点にある。こ
のような水噴射ノズル２５で水を噴射するようにすれ
ば、水封装置１９より前の中間ダクト１６内で、バケッ
トコンベヤ１８の先端から落とされる固化スラグ、つま
り強度的には高められたものの溶融飛灰の付着した状態
にある固化スラグの表面に付着している溶融飛灰の相当
部分が洗浄され、又は膨軟にされる。引き続き、水冷装
置９での洗浄処理を受けるので、固化スラグ１６の表面
に付着していた溶融飛灰の洗浄除去効果を一層高めるこ
とができる。従って、最終的に回収される固化スラグ
は、図１に示すスラグ排出装置で得られる固化スラグに
比べ、特に重金属類の溶出の未然防止効果の点で優れた
ものとなり、建設基礎資材等の粗砕原料として化学構造
的にもより安定したスラグとすることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１記載の発明は、被溶融物を溶融する溶融炉の下部に
設けられた出滓口から出滓し、シュートを通って冷却部
で冷却された後排出するようにした溶融炉のスラグ排出
装置において、冷却部を、シュートの下部に空冷装置を
配置し、さらに該空冷装置のスラグ進行方向側先端部に
水冷装置を連設して構成し、前記シュートを通過したス
ラグが空冷，水冷の順序で冷却された後排出されるよう
にしたものである。従って、このようなスラグ排出装置
によれば、シュートを落下してきた高温のスラグは、ま
ず空冷装置によって徐々に冷却されるためスラグの強度
が高められ、次いで水冷装置によってスラグがさらに冷
却されると共に、スラグ表面に付着している溶融飛灰の
大部分が洗浄除去される。この結果、重金属類の溶出源
となる溶融飛灰の大部分を除去されるので、重金属類の
溶出のおそれがほとんどない高強度のスラグを低温で回
収することができる。こうして回収されたスラグであれ
ば、単なる水砕スラグに比べて強度が非常に高いため、
道路用砕石，アスファルト舗装（下層，上層，表層・基
層等）等の道路用骨材を始めコンクリート用砕石として
のコンクリート用骨材としても代用することができるた
め、利用価値の高いスラグとなる。また、水冷後のスラ
グは１００℃以下の程度にまで冷やされるので、水冷装
置以後（スラグ貯溜槽を含む）のスラグ排出装置に対し
ては、従来の空冷単独方式の場合に要していた熱対策用
コスト分を低減できるだけでなく、回収作業もし易くな
るため、溶融炉運転に要する総コストの低減化に寄与す
ることができる。

【００１７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明の構成のうち、空冷装置と水冷装置とを連設す
る中間ダクトに水噴射ノズルを設けたものである。この
結果、空冷装置と水冷装置の間の、物理的強度は高めら
れてはいるものの溶融飛灰が付着した状態にあるスラグ
に対して、水噴射ノズルから水を噴射することにより、
スラグ表面に付着している溶融飛灰の洗浄除去効果を高
めることができる。従って、請求項１記載の発明の効果
に加えて、特に重金属類の溶出の未然防止効果の点で優
れたものとし、建設基礎資材等の粗砕原料として化学構
造的にもより安定したスラグの回収を可能とし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明（請求項１記載の発明）に係る溶融炉の
スラグ排出装置を示す概略説明図である。

【図２】本発明（請求項２記載の発明）に係る溶融炉ス
ラグ排出装置を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１ 溶融炉 ２ プラズマトーチ ３ 供給装置 ５ 出滓口 ６ シュート ８ スラグ空冷装置 ９ スラグ水冷装置 １０ 排ガスダクト １１ 付着溶融飛灰 １２ 接続ダクト １３ 固化スラグ １４ 排ガス １５ スラグピット １６ 中間ダクト １７ 遮温フード １８ バケットコンベヤ １９ 水封容器 ２０ 長筒 ２１ スクリュウー ２２ 後方ダクト ２３ 溶融スラグ ２５ 水噴射ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 康夫 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 鈴木 富雄 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被溶融物を溶融する溶融炉の下部に設け
   られた出滓口から出滓し、シュートを通って冷却部で冷
   却された後排出するようにした溶融炉のスラグ排出装置
   において、前記冷却部を、前記シュートの下部に空冷式
   冷却装置を配置し、さらに該空冷式冷却装置のスラグ進
   行方向側先端部に水冷式冷却装置を連設して構成し、前
   記シュートを通過したスラグが空冷，水冷の順序で冷却
   された後、排出されることを特徴とする溶融炉のスラグ
   排出装置。
2. 【請求項２】 前記空冷式冷却装置と前記水冷式冷却装
   置とを連設する中間ダクトに水噴射ノズルを設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の溶融炉のスラグ排出装置。