JPH1183000A - 廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材 - Google Patents
廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材Info
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- JPH1183000A JPH1183000A JP10182173A JP18217398A JPH1183000A JP H1183000 A JPH1183000 A JP H1183000A JP 10182173 A JP10182173 A JP 10182173A JP 18217398 A JP18217398 A JP 18217398A JP H1183000 A JPH1183000 A JP H1183000A
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 廃棄物を元とする燃焼物を燃焼させて生ずる
灰分を加熱して溶融スラグにする炉内面を構成する廃棄
物燃焼灰分の溶融部用部材の前記灰溶融スラグに対する
耐食性を向上すること。 【解決手段】 廃棄物を元とする燃焼物を燃焼させて生
ずる灰分を加熱して溶融スラグにする炉内面を構成する
廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材において、該溶融部用部
材は、スピネル型化合物ＭＣｒ2Ｏ4（ＭはＭｇ又は２価
のＦｅ）耐火材から成ることを特徴とするものである。
該スピネル型化合物耐火材は熱力学的に安定で、アルカ
リ元素との両立性が高いので、最初からアルカリ元素を
含有する溶融スラグによる耐火物の浸食を抑制できる。
灰分を加熱して溶融スラグにする炉内面を構成する廃棄
物燃焼灰分の溶融部用部材の前記灰溶融スラグに対する
耐食性を向上すること。 【解決手段】 廃棄物を元とする燃焼物を燃焼させて生
ずる灰分を加熱して溶融スラグにする炉内面を構成する
廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材において、該溶融部用部
材は、スピネル型化合物ＭＣｒ2Ｏ4（ＭはＭｇ又は２価
のＦｅ）耐火材から成ることを特徴とするものである。
該スピネル型化合物耐火材は熱力学的に安定で、アルカ
リ元素との両立性が高いので、最初からアルカリ元素を
含有する溶融スラグによる耐火物の浸食を抑制できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物（家庭やオ
フィスなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物、廃
プラスチック、カーシュレッダー・ダスト、廃オフィス
機器、電子機器、化粧品などの産業廃棄物など、可燃物
を含むもの）を焼却処理して生ずる灰分を加熱して溶融
スラグとする溶融炉内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶
融部用部材、該部材の改質方法及び廃棄物処理装置に関
するものである。
フィスなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物、廃
プラスチック、カーシュレッダー・ダスト、廃オフィス
機器、電子機器、化粧品などの産業廃棄物など、可燃物
を含むもの）を焼却処理して生ずる灰分を加熱して溶融
スラグとする溶融炉内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶
融部用部材、該部材の改質方法及び廃棄物処理装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】都市ごみ等の一般廃棄物や廃プラスチッ
ク等の可燃物を含む廃棄物の処理装置の一つとして、廃
棄物を熱分解反応器に入れて低酸素雰囲気中で加熱して
熱分解し、熱分解ガス（乾留ガス）と主として不揮発性
成分からなる熱分解残留物とを生成し、この熱分解ガス
と熱分解残留物とを排出装置において分離し、更に熱分
解残留物を不活性雰囲気下の冷却装置で冷却した後、分
離装置に供給して熱分解カーボンを主体とする燃焼性成
分と、例えば金属や陶器、砂利等の不燃焼性成分とに分
離し、燃焼性成分を粉砕して粉体とし、この粉砕された
燃焼性成分と前記した熱分解ガスとを燃焼溶融炉に導い
て燃焼させ、生じた燃焼灰をその燃焼熱により加熱して
溶融スラグとなし、この溶融スラグは耐火材で覆われた
炉内面を伝って流下し、排出部から外部に排出して冷却
固化させるようにした廃棄物処理装置が知られている
（特公平６−５６２５３号公報）。燃焼溶融炉で発生し
た高温の燃焼排ガス（約１２００℃）は、後段に設けら
れている熱交換器により熱エネルギーを回収され、更に
集塵器で集塵され、最終的にクリーンな排ガスとなって
煙突から大気中に放出される。耐火物は鉄鋼、非鉄、セ
メント、ガラス、窯業など高温処理を必要とする工業の
窯炉やボイラ、廃棄物焼却炉などに使用される。溶融ス
ラグと接触する環境での使用においては、酸素分圧、ア
ルカリ分圧などの気相側環境と共に溶融スラグの関与す
る苛酷な高温腐食も考慮する必要がある。一般に、酸素
分圧の高い場合においては酸化物系耐火物が使用される
が、その腐食性選定の目安として、スラグの塩基度が１
以上の場合は塩基性耐火物が、１以下の場合は中性また
は酸性耐火物が使用される。空気で燃焼溶融するごみ焼
却での酸化物系耐火物の場合、スラグ塩基度は１以下の
ことが多く、Ａｌ2Ｏ3を主体とする中性耐火物が選ばれ
ている。
ク等の可燃物を含む廃棄物の処理装置の一つとして、廃
棄物を熱分解反応器に入れて低酸素雰囲気中で加熱して
熱分解し、熱分解ガス（乾留ガス）と主として不揮発性
成分からなる熱分解残留物とを生成し、この熱分解ガス
と熱分解残留物とを排出装置において分離し、更に熱分
解残留物を不活性雰囲気下の冷却装置で冷却した後、分
離装置に供給して熱分解カーボンを主体とする燃焼性成
分と、例えば金属や陶器、砂利等の不燃焼性成分とに分
離し、燃焼性成分を粉砕して粉体とし、この粉砕された
燃焼性成分と前記した熱分解ガスとを燃焼溶融炉に導い
て燃焼させ、生じた燃焼灰をその燃焼熱により加熱して
溶融スラグとなし、この溶融スラグは耐火材で覆われた
炉内面を伝って流下し、排出部から外部に排出して冷却
固化させるようにした廃棄物処理装置が知られている
（特公平６−５６２５３号公報）。燃焼溶融炉で発生し
た高温の燃焼排ガス（約１２００℃）は、後段に設けら
れている熱交換器により熱エネルギーを回収され、更に
集塵器で集塵され、最終的にクリーンな排ガスとなって
煙突から大気中に放出される。耐火物は鉄鋼、非鉄、セ
メント、ガラス、窯業など高温処理を必要とする工業の
窯炉やボイラ、廃棄物焼却炉などに使用される。溶融ス
ラグと接触する環境での使用においては、酸素分圧、ア
ルカリ分圧などの気相側環境と共に溶融スラグの関与す
る苛酷な高温腐食も考慮する必要がある。一般に、酸素
分圧の高い場合においては酸化物系耐火物が使用される
が、その腐食性選定の目安として、スラグの塩基度が１
以上の場合は塩基性耐火物が、１以下の場合は中性また
は酸性耐火物が使用される。空気で燃焼溶融するごみ焼
却での酸化物系耐火物の場合、スラグ塩基度は１以下の
ことが多く、Ａｌ2Ｏ3を主体とする中性耐火物が選ばれ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記灰分を溶融させた
溶融スラグは、製鋼スラグやその他の溶融物と比較して
ＮａやＫといったアルカリ元素の含有率が高い。そのた
め、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＣ等のＳｉ含
有耐火材の場合、最初から存在する又は生成されたＳｉ
Ｏ2が灰溶融スラグ中のアルカリと反応し、低融点のア
ルカリシリケートが生成される。この化合物は流動化す
るため該耐火材は徐々に減肉する。一方、Ａｌ2Ｏ3系耐
火材或いはセラミックスの場合、いわゆるβ−アルミナ
を形成し、低融点化する。従って、耐火材の寿命が短く
なる。
溶融スラグは、製鋼スラグやその他の溶融物と比較して
ＮａやＫといったアルカリ元素の含有率が高い。そのた
め、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＣ等のＳｉ含
有耐火材の場合、最初から存在する又は生成されたＳｉ
Ｏ2が灰溶融スラグ中のアルカリと反応し、低融点のア
ルカリシリケートが生成される。この化合物は流動化す
るため該耐火材は徐々に減肉する。一方、Ａｌ2Ｏ3系耐
火材或いはセラミックスの場合、いわゆるβ−アルミナ
を形成し、低融点化する。従って、耐火材の寿命が短く
なる。
【０００４】本発明の課題は、廃棄物を元とする燃焼物
を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグにする炉
内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材の前記灰
溶融スラグに対する耐食性を向上することにある。
を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグにする炉
内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材の前記灰
溶融スラグに対する耐食性を向上することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本願請求項１記載発明は、廃棄物を元とする燃焼物
を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグにする炉
内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材におい
て、該溶融部用部材は、下記式（１）で表されるスピネ
ル型化合物から成ることを特徴とするものである。
め、本願請求項１記載発明は、廃棄物を元とする燃焼物
を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグにする炉
内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材におい
て、該溶融部用部材は、下記式（１）で表されるスピネ
ル型化合物から成ることを特徴とするものである。
【０００６】
【化４】
【０００７】該溶融部用部材によれば、前記灰分を加熱
して（約１３００℃）溶融スラグにする際に、これと接
触する部材をＣｒ含有スピネル型化合物で構築すれば、
次のような効果により、激しい侵食を免れることができ
る。 Ｃｒ2Ｏ3は溶融スラグとの表面張力が大きく、濡れ
にくい。そのため、溶融スラグの浸透が抑制される。 Ｃｒ2Ｏ3は溶融スラグ中への溶解にあたり、液相の
粘性を高める。そのため、耐火材に接するスラグ境界層
中の物質移動速度は小さくなる。 Ｃｒ2Ｏ3単独物は、その性質が酸性酸化物であるた
めアルカリ含有スラグ中への溶解度は高くなる傾向にあ
るが、ＭｇＯなどの塩基性酸化物との等モル化合物であ
るスピネル型物質を構成すると、アルカリ含有スラグ中
への溶解度はそれ程大きくならない。
して（約１３００℃）溶融スラグにする際に、これと接
触する部材をＣｒ含有スピネル型化合物で構築すれば、
次のような効果により、激しい侵食を免れることができ
る。 Ｃｒ2Ｏ3は溶融スラグとの表面張力が大きく、濡れ
にくい。そのため、溶融スラグの浸透が抑制される。 Ｃｒ2Ｏ3は溶融スラグ中への溶解にあたり、液相の
粘性を高める。そのため、耐火材に接するスラグ境界層
中の物質移動速度は小さくなる。 Ｃｒ2Ｏ3単独物は、その性質が酸性酸化物であるた
めアルカリ含有スラグ中への溶解度は高くなる傾向にあ
るが、ＭｇＯなどの塩基性酸化物との等モル化合物であ
るスピネル型物質を構成すると、アルカリ含有スラグ中
への溶解度はそれ程大きくならない。
【０００８】このような特性を有するスピネル型化合物
物質の代表例には、ピクロクロマイトＭｇＣｒ2Ｏ4やク
ロマイトＦｅＣｒ2Ｏ4がある。この時、スピネル型化合
物中のＭＯとＣｒ2Ｏ3とのモル比は１：１（定比）であ
る必要はなく、１３００℃におけるＭｇＯ・ｎＡｌ2Ｏ3
の場合から類推し、Ｃｒ2Ｏ3の比率が５０〜５８mol％
の範囲でスピネル型構造を作り得る（不定比性）。この
比率は、下記式（４）のものでは、０．７１４≦β≦１
に相当する。ここで、スピネル構造中の４配位位置の金
属元素Ｍとしては、Ｍｇ又は２価のＦｅのいずれか一
方、或いは両者の任意比率の混合状態であってもよい。
物質の代表例には、ピクロクロマイトＭｇＣｒ2Ｏ4やク
ロマイトＦｅＣｒ2Ｏ4がある。この時、スピネル型化合
物中のＭＯとＣｒ2Ｏ3とのモル比は１：１（定比）であ
る必要はなく、１３００℃におけるＭｇＯ・ｎＡｌ2Ｏ3
の場合から類推し、Ｃｒ2Ｏ3の比率が５０〜５８mol％
の範囲でスピネル型構造を作り得る（不定比性）。この
比率は、下記式（４）のものでは、０．７１４≦β≦１
に相当する。ここで、スピネル構造中の４配位位置の金
属元素Ｍとしては、Ｍｇ又は２価のＦｅのいずれか一
方、或いは両者の任意比率の混合状態であってもよい。
【０００９】
【化５】
【００１０】さらに、スピネル構造中の６配位位置の金
属元素としては、少なくとも半数以上がＣｒ、残りがＡ
ｌ又は３価のＦｅとする。このような６配位位置におけ
るＣｒが半数以上を占めるスピネル型化合物は、定比お
よび不定比化合物のいずれにおいても、前述の理由によ
り、アルカリ元素を高濃度含有する溶融スラグによる浸
食を有効に抑制できる。
属元素としては、少なくとも半数以上がＣｒ、残りがＡ
ｌ又は３価のＦｅとする。このような６配位位置におけ
るＣｒが半数以上を占めるスピネル型化合物は、定比お
よび不定比化合物のいずれにおいても、前述の理由によ
り、アルカリ元素を高濃度含有する溶融スラグによる浸
食を有効に抑制できる。
【００１１】本願請求項２記載発明は、請求項１記載発
明において、前記スピネル型化合物単一相のみならず、
該溶融部用部材として、前記スピネル型化合物ＳＰと下
記式（２）で表されるコランダム型化合物ＣＯＲとの２
相混合物（１−η）・ＳＰ＋η・ＣＯＲ（ただし、０＜
η＜１．０）から成ることを特徴とするものである。コ
ランダム型化合物ＣＯＲ、酸化クロム単独物や酸化クロ
ムリッチな酸化クロム−酸化アルミニウム固溶体等が包
含される。本コランダム型化合物は、使用中に稼働面近
傍で、原料ごみ中のＭＯ成分と反応し、下記式（３）で
表される化合部を生成し、耐食性が向上する。
明において、前記スピネル型化合物単一相のみならず、
該溶融部用部材として、前記スピネル型化合物ＳＰと下
記式（２）で表されるコランダム型化合物ＣＯＲとの２
相混合物（１−η）・ＳＰ＋η・ＣＯＲ（ただし、０＜
η＜１．０）から成ることを特徴とするものである。コ
ランダム型化合物ＣＯＲ、酸化クロム単独物や酸化クロ
ムリッチな酸化クロム−酸化アルミニウム固溶体等が包
含される。本コランダム型化合物は、使用中に稼働面近
傍で、原料ごみ中のＭＯ成分と反応し、下記式（３）で
表される化合部を生成し、耐食性が向上する。
【００１２】
【化６】
【００１３】
【化７】
【００１４】本願請求項３記載発明は、本系スピネル型
化合物を例えば不定形耐火物として施工するにあたり、
そのマトリックス部の焼結性を向上させるための手段を
提供する。すなわち、これまでに、本系に近い耐火材料
が提案されているが（特開平９−７１４７７号公報）、
その原料は電融耐火材料であって、焼結性向上に不可欠
な微粉は容易に得がたく、得られたとしてもコストが高
い。本項の方法によれば、固相反応には充分であるが、
あまり強くは焼結しない温度を選択できるため、軽度の
粉砕により安価に微粉を得ることができる。
化合物を例えば不定形耐火物として施工するにあたり、
そのマトリックス部の焼結性を向上させるための手段を
提供する。すなわち、これまでに、本系に近い耐火材料
が提案されているが（特開平９−７１４７７号公報）、
その原料は電融耐火材料であって、焼結性向上に不可欠
な微粉は容易に得がたく、得られたとしてもコストが高
い。本項の方法によれば、固相反応には充分であるが、
あまり強くは焼結しない温度を選択できるため、軽度の
粉砕により安価に微粉を得ることができる。
【００１５】本願請求項４記載発明は、請求項１又は２
記載発明において、前記溶融部用部材の材料内の使用前
の状態として金属Ｃｒが５重量％以上４０重量％以下混
在しているものを、金属製部材の表面に皮膜として形成
することを特徴とする。使用中に稼働面近傍で、原料中
のＭＯ成分及び気相中の酸素と該金属Ｃｒが反応してス
ピネル型化合物ＭＣｒ2Ｏ4を生成し、耐食性が向上す
る。ただし添加するＣｒ金属粉は配合物全体の４０重量
％以上であると、使用中に酸化反応に起因して局部膨張
が大きくなる恐れがあるので、４０重量％以下とする。
また、５重量％以下であると、金属製部材とのなじみ性
に欠け、皮膜が剥離しやすくなるので、５重量％以上と
する。これにより、表面に溶融スラグ耐食性の皮膜を形
成することで、耐火物を支持する構造部材としての金属
材料の耐久性が向上する。
記載発明において、前記溶融部用部材の材料内の使用前
の状態として金属Ｃｒが５重量％以上４０重量％以下混
在しているものを、金属製部材の表面に皮膜として形成
することを特徴とする。使用中に稼働面近傍で、原料中
のＭＯ成分及び気相中の酸素と該金属Ｃｒが反応してス
ピネル型化合物ＭＣｒ2Ｏ4を生成し、耐食性が向上す
る。ただし添加するＣｒ金属粉は配合物全体の４０重量
％以上であると、使用中に酸化反応に起因して局部膨張
が大きくなる恐れがあるので、４０重量％以下とする。
また、５重量％以下であると、金属製部材とのなじみ性
に欠け、皮膜が剥離しやすくなるので、５重量％以上と
する。これにより、表面に溶融スラグ耐食性の皮膜を形
成することで、耐火物を支持する構造部材としての金属
材料の耐久性が向上する。
【００１６】本願請求項５記載発明は、廃棄物を元とす
る燃焼物を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグ
にする際に、前記廃棄物の中に予め２価の金属Ｍ又はＭ
含有化合物を添加し、溶融炉内面を構成するＣｒ2Ｏ3を
含有する耐火物と反応させて請求項１又は２に記載の下
記式（３）（ただしＭはＭｇ又は２価のＦｅのいずれか
一方、或いは両者の任意比率の混合状態である）で表さ
れるスピネル型化合物、特にＭＣｒ2Ｏ4を生成させたも
のである。
る燃焼物を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグ
にする際に、前記廃棄物の中に予め２価の金属Ｍ又はＭ
含有化合物を添加し、溶融炉内面を構成するＣｒ2Ｏ3を
含有する耐火物と反応させて請求項１又は２に記載の下
記式（３）（ただしＭはＭｇ又は２価のＦｅのいずれか
一方、或いは両者の任意比率の混合状態である）で表さ
れるスピネル型化合物、特にＭＣｒ2Ｏ4を生成させたも
のである。
【００１７】
【化８】
【００１８】また本願請求項６記載発明は、廃棄物を元
とする燃焼物を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融ス
ラグにする際に、前記廃棄物の中に予め２価の金属Ｍ又
はＭ含有化合物を添加し、溶融炉内面を構成するＣｒ2
Ｏ3を含有する耐火物と反応させて上記式（３）で表さ
れるスピネル型化合物を生成させることを特徴とする廃
棄物燃焼灰分の溶融部用部材の改質方法。
とする燃焼物を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融ス
ラグにする際に、前記廃棄物の中に予め２価の金属Ｍ又
はＭ含有化合物を添加し、溶融炉内面を構成するＣｒ2
Ｏ3を含有する耐火物と反応させて上記式（３）で表さ
れるスピネル型化合物を生成させることを特徴とする廃
棄物燃焼灰分の溶融部用部材の改質方法。
【００１９】これらの発明によれば、灰分を加熱して溶
融スラグにする際に、予め添加された前記Ｍ成分（Ｍｇ
又はＦｅ）と耐火物中のＣｒ2Ｏ3成分とが反応して、該
耐火物表面にスピネル型化合物（ＭＣｒ2Ｏ4）が生成さ
れ、前記溶融スラグに対する保護膜の働きをする。
融スラグにする際に、予め添加された前記Ｍ成分（Ｍｇ
又はＦｅ）と耐火物中のＣｒ2Ｏ3成分とが反応して、該
耐火物表面にスピネル型化合物（ＭＣｒ2Ｏ4）が生成さ
れ、前記溶融スラグに対する保護膜の働きをする。
【００２０】本願請求項７記載発明は、廃棄物を元とす
る燃焼物を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグ
にする炉内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材
において、該溶融部用部材の部分に設けられて温度計測
を行う熱電対の保護材の材料として請求項１〜５のいず
れかに記載の材料を用いることを特徴とするものであ
る。下記式（５）で表されるスピネル型化合物における
６配位位置のＣｒ以外の成分の添加は、耐食性発現を損
なわないように、添加元素であるＡｌと３価のＦｅの合
計がＣｒ量を超えない範囲とする。
る燃焼物を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグ
にする炉内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材
において、該溶融部用部材の部分に設けられて温度計測
を行う熱電対の保護材の材料として請求項１〜５のいず
れかに記載の材料を用いることを特徴とするものであ
る。下記式（５）で表されるスピネル型化合物における
６配位位置のＣｒ以外の成分の添加は、耐食性発現を損
なわないように、添加元素であるＡｌと３価のＦｅの合
計がＣｒ量を超えない範囲とする。
【００２１】
【化９】
【００２２】本願請求項８記載発明は、廃棄物を熱分解
して熱分解ガスおよび熱分解残留物を生成する熱分解反
応器と、前記熱分解残留物を不活性雰囲気下で冷却する
冷却装置と、冷却された熱分解残留物を燃焼性成分およ
び不燃焼性成分に分離する分離装置と、前記熱分解ガス
および燃焼性成分を灰分を溶融させる温度で燃焼させて
不燃焼分を溶融スラグとして排出部から排出する燃焼溶
融炉と、燃焼溶融炉で生じた高温ガスの熱を空気と熱交
換させて回収する熱交換器とを備えた廃棄物処理装置に
おいて、前記燃焼溶融炉の炉内面を構成する部材は請求
項１〜５又は７のいずれかに記載の溶融部用部材である
ことを特徴とするものである。これにより、燃焼溶融炉
の耐久性が向上し、もって該装置の運転効率を向上でき
る。
して熱分解ガスおよび熱分解残留物を生成する熱分解反
応器と、前記熱分解残留物を不活性雰囲気下で冷却する
冷却装置と、冷却された熱分解残留物を燃焼性成分およ
び不燃焼性成分に分離する分離装置と、前記熱分解ガス
および燃焼性成分を灰分を溶融させる温度で燃焼させて
不燃焼分を溶融スラグとして排出部から排出する燃焼溶
融炉と、燃焼溶融炉で生じた高温ガスの熱を空気と熱交
換させて回収する熱交換器とを備えた廃棄物処理装置に
おいて、前記燃焼溶融炉の炉内面を構成する部材は請求
項１〜５又は７のいずれかに記載の溶融部用部材である
ことを特徴とするものである。これにより、燃焼溶融炉
の耐久性が向上し、もって該装置の運転効率を向上でき
る。
【００２３】
（実施例１）Ｃｒ2Ｏ3とＭｇＯを重量比で７９：２１の
割合で混合した粉末を金型に充填し静水圧プレス法によ
り成型した。この成型体を大気雰囲気中で１６００℃の
温度にて５時間加熱した。得られた固相反応物は、Ｘ線
回折によりピクロクロマイトであることを確認した。こ
れを通常のボールミルで粉砕し、分級後、各種サイズの
粉体を焼結助剤のスルファミン酸と共に混合し、プレス
成形後、焼結し試験体を得た。焼結は１７００℃・３時
間で行った。
割合で混合した粉末を金型に充填し静水圧プレス法によ
り成型した。この成型体を大気雰囲気中で１６００℃の
温度にて５時間加熱した。得られた固相反応物は、Ｘ線
回折によりピクロクロマイトであることを確認した。こ
れを通常のボールミルで粉砕し、分級後、各種サイズの
粉体を焼結助剤のスルファミン酸と共に混合し、プレス
成形後、焼結し試験体を得た。焼結は１７００℃・３時
間で行った。
【００２４】この焼結体から立方体を試験試料として切
り出し、Ｎ2＋５％Ｏ2＋1000ppmＨＣｌ雰囲気で、１３
５０℃、２０時間、灰溶融スラグ中に浸漬した後、浸食
量を測定した。比較のため、Ａｌ2Ｏ3焼結体およびＡｌ
2Ｏ3−ＳｉＣ焼結体につき、同様の条件で浸食テストを
行った。これらの実験条件は、ごみ焼却炉の溶融スラグ
環境を模擬したものである。得られた結果を表１に示
す。また灰溶融スラグの化学組成は表２に示した。これ
によれば、Ｃｒを６配位位置に有するスピネル型化合物
であるピクロクロマイトＭｇＣｒ2Ｏ4焼結体は、Ａｌ2
Ｏ3焼結体およびＡｌ2Ｏ3−ＳｉＣ焼結体に比べ、ごみ
焼却で生ずる灰分を加熱して溶融スラグとする環境にお
いても耐食性に優れていることがわかる。
り出し、Ｎ2＋５％Ｏ2＋1000ppmＨＣｌ雰囲気で、１３
５０℃、２０時間、灰溶融スラグ中に浸漬した後、浸食
量を測定した。比較のため、Ａｌ2Ｏ3焼結体およびＡｌ
2Ｏ3−ＳｉＣ焼結体につき、同様の条件で浸食テストを
行った。これらの実験条件は、ごみ焼却炉の溶融スラグ
環境を模擬したものである。得られた結果を表１に示
す。また灰溶融スラグの化学組成は表２に示した。これ
によれば、Ｃｒを６配位位置に有するスピネル型化合物
であるピクロクロマイトＭｇＣｒ2Ｏ4焼結体は、Ａｌ2
Ｏ3焼結体およびＡｌ2Ｏ3−ＳｉＣ焼結体に比べ、ごみ
焼却で生ずる灰分を加熱して溶融スラグとする環境にお
いても耐食性に優れていることがわかる。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】また、鉄製部材の表面で、ピクロマイトに
金属Ｃｒを２０重量％混在させたものを溶射により皮膜
形成し、浸食テストを行ったところ、表面近傍の金属Ｃ
ｒはＣｒ2Ｏ3またはスピネル型化合物ＭＣｒ2Ｏ4に変わ
っており、その耐食性は良好であった。
金属Ｃｒを２０重量％混在させたものを溶射により皮膜
形成し、浸食テストを行ったところ、表面近傍の金属Ｃ
ｒはＣｒ2Ｏ3またはスピネル型化合物ＭＣｒ2Ｏ4に変わ
っており、その耐食性は良好であった。
【００２８】（実施例２）次に本発明に係る廃棄物燃焼
灰分の溶融部用部材を備えた廃棄物処理装置の一例を図
１に基づいて説明する。本実施の形態の廃棄物処理装置
において、都市ごみ等の廃棄物５０ａは、例えば二軸剪
断式等の粉砕機で、１５０ｍｍ角以下の大きさに粉砕さ
れ、コンベア等により投入部５０内に投入される。投入
部５０に投入された廃棄物５０ａはスクリューフィーダ
５１を経て熱分解反応器５２内に供給される。熱分解反
応器５２としてはこの例では横型回転式ドラムが用いら
れ、ドラム内の加熱分解室は図示しないシール構造によ
り、その内部は低酸素雰囲気に保持されている。
灰分の溶融部用部材を備えた廃棄物処理装置の一例を図
１に基づいて説明する。本実施の形態の廃棄物処理装置
において、都市ごみ等の廃棄物５０ａは、例えば二軸剪
断式等の粉砕機で、１５０ｍｍ角以下の大きさに粉砕さ
れ、コンベア等により投入部５０内に投入される。投入
部５０に投入された廃棄物５０ａはスクリューフィーダ
５１を経て熱分解反応器５２内に供給される。熱分解反
応器５２としてはこの例では横型回転式ドラムが用いら
れ、ドラム内の加熱分解室は図示しないシール構造によ
り、その内部は低酸素雰囲気に保持されている。
【００２９】廃棄物５０ａは熱分解反応器５２内で熱分
解されるが、その熱源は、後述する燃焼溶融炉５３の後
流側に配置された熱交換器である高温空気加熱器１によ
り加熱され加熱空気ラインＬ1を介して供給される加熱
空気８ｇ（熱媒体）である。この加熱空気８ｇにより熱
分解反応器５２内は３００〜６００℃に、通常は４５０
℃程度に維持される。
解されるが、その熱源は、後述する燃焼溶融炉５３の後
流側に配置された熱交換器である高温空気加熱器１によ
り加熱され加熱空気ラインＬ1を介して供給される加熱
空気８ｇ（熱媒体）である。この加熱空気８ｇにより熱
分解反応器５２内は３００〜６００℃に、通常は４５０
℃程度に維持される。
【００３０】更に、加熱空気８ｇにより加熱された廃棄
物５０ａは、熱分解して熱分解ガスＧ1と、主として不
揮発性成分からなる熱分解残留物５４とになり、排出装
置５５に送られて分離される。排出装置５５で分離され
た熱分解ガスＧ1は、排出装置５５の上部から熱分解ガ
スラインＬ2を経て燃焼溶融炉５３のバーナ５６に供給
される。排出装置５５から排出された熱分解残留物５４
は、４５０℃程度の比較的高温であるため、後述する冷
却装置５７により不活性雰囲気下で８０℃程度に冷却さ
れる。
物５０ａは、熱分解して熱分解ガスＧ1と、主として不
揮発性成分からなる熱分解残留物５４とになり、排出装
置５５に送られて分離される。排出装置５５で分離され
た熱分解ガスＧ1は、排出装置５５の上部から熱分解ガ
スラインＬ2を経て燃焼溶融炉５３のバーナ５６に供給
される。排出装置５５から排出された熱分解残留物５４
は、４５０℃程度の比較的高温であるため、後述する冷
却装置５７により不活性雰囲気下で８０℃程度に冷却さ
れる。
【００３１】その後、冷却された熱分解残留物５４は、
例えば磁選式、うず電流式、遠心式又は風力選別式等の
公知の単独又は組み合わされた分離装置５８に供給さ
れ、ここで細粒の燃焼性成分５８ｄ（灰分を含む）と
鉄、瓦礫等の不燃焼性成分５８ｃとに分離され、不燃焼
性成分５８ｃはコンテナ５９に回収され再利用される。
例えば磁選式、うず電流式、遠心式又は風力選別式等の
公知の単独又は組み合わされた分離装置５８に供給さ
れ、ここで細粒の燃焼性成分５８ｄ（灰分を含む）と
鉄、瓦礫等の不燃焼性成分５８ｃとに分離され、不燃焼
性成分５８ｃはコンテナ５９に回収され再利用される。
【００３２】更に、燃焼性成分５８ｄは、主として熱分
解カーボンから成るが、粉砕機６０により、例えば１ｍ
ｍ以下に微粉砕されて粉体カーボンとなり、燃焼性成分
ラインＬ3を経て燃焼溶融炉５３のバーナ５６に供給さ
れ、熱分解ガスラインＬ2から供給された熱分解ガスＧ1
と送風機６１により空気ラインＬ4から供給された燃焼
用空気６１ｅと共に１,３００℃程度の高温域で燃焼さ
れる。
解カーボンから成るが、粉砕機６０により、例えば１ｍ
ｍ以下に微粉砕されて粉体カーボンとなり、燃焼性成分
ラインＬ3を経て燃焼溶融炉５３のバーナ５６に供給さ
れ、熱分解ガスラインＬ2から供給された熱分解ガスＧ1
と送風機６１により空気ラインＬ4から供給された燃焼
用空気６１ｅと共に１,３００℃程度の高温域で燃焼さ
れる。
【００３３】上記燃焼で発生した灰分はその燃焼熱によ
り溶融スラグ５３ｆとなって、この燃焼溶融炉５３の内
壁に付着し、更に、内壁を流下し底部排出口６２から筒
状の排出部７１を通って水槽６３に落下し冷却固化され
る。燃焼溶融炉５３は、カーボン等の燃焼性成分５８ｄ
を１３００℃程度の高温で燃焼させ、灰分を含む不燃焼
分を溶融させて溶融スラグ５３ｆと高温の燃焼排ガスＧ
2とを生成する。燃焼排ガスＧ2は、秒速２〜３ｍ、温度
１０００〜１１００℃のガス流となって、炉内下流側に
設けた高温空気加熱器１の伝熱管体により熱回収され
る。
り溶融スラグ５３ｆとなって、この燃焼溶融炉５３の内
壁に付着し、更に、内壁を流下し底部排出口６２から筒
状の排出部７１を通って水槽６３に落下し冷却固化され
る。燃焼溶融炉５３は、カーボン等の燃焼性成分５８ｄ
を１３００℃程度の高温で燃焼させ、灰分を含む不燃焼
分を溶融させて溶融スラグ５３ｆと高温の燃焼排ガスＧ
2とを生成する。燃焼排ガスＧ2は、秒速２〜３ｍ、温度
１０００〜１１００℃のガス流となって、炉内下流側に
設けた高温空気加熱器１の伝熱管体により熱回収され
る。
【００３４】ここで、燃焼溶融炉は本発明に係る廃棄物
燃焼灰分の溶融部用部材で形成されている。この例では
スピネル型化合物耐火材で形成されている。すなわち溶
融スラグはＮａやＫなどのアルカリ元素を高濃度で含ん
でいるが、それに対する耐食性が高いもので形成されて
いる。
燃焼灰分の溶融部用部材で形成されている。この例では
スピネル型化合物耐火材で形成されている。すなわち溶
融スラグはＮａやＫなどのアルカリ元素を高濃度で含ん
でいるが、それに対する耐食性が高いもので形成されて
いる。
【００３５】前記高温空気加熱器１の部分を通過した燃
焼排ガスＧ2は、煙道ガスラインＬ5を介して廃熱ボイラ
６４で熱回収され、集塵器６５で除塵され、更に排ガス
浄化装置６６で塩素等の有害成分が除去された後、低温
のクリーンな排ガスＧ3となって誘引送風機６７を介し
て煙突６８から大気へ放出される。廃熱ボイラ６４で生
成した蒸気は、蒸気タービンを有する発電機６９で発電
に利用される。クリーンな排ガスＧ3の一部はファン７
０を介してガスラインＬ6により冷却装置５７に供給さ
れる。
焼排ガスＧ2は、煙道ガスラインＬ5を介して廃熱ボイラ
６４で熱回収され、集塵器６５で除塵され、更に排ガス
浄化装置６６で塩素等の有害成分が除去された後、低温
のクリーンな排ガスＧ3となって誘引送風機６７を介し
て煙突６８から大気へ放出される。廃熱ボイラ６４で生
成した蒸気は、蒸気タービンを有する発電機６９で発電
に利用される。クリーンな排ガスＧ3の一部はファン７
０を介してガスラインＬ6により冷却装置５７に供給さ
れる。
【００３６】次に、作用を説明する。６配位位置にＣｒ
を有する上記式（３）で表されるスピネル型化合物耐火
物は、熱力学的に安定で、アルカリ元素との両立性が高
いので、燃焼溶融炉５３内で生成したこの種溶融スラグ
による浸食を抑制できる。従って、燃焼溶融炉の耐久性
が向上し、もって廃棄物処理装置の運転効率を向上でき
る。
を有する上記式（３）で表されるスピネル型化合物耐火
物は、熱力学的に安定で、アルカリ元素との両立性が高
いので、燃焼溶融炉５３内で生成したこの種溶融スラグ
による浸食を抑制できる。従って、燃焼溶融炉の耐久性
が向上し、もって廃棄物処理装置の運転効率を向上でき
る。
【００３７】尚、実施例２では燃焼溶融炉は最初からス
ピネル型化合物耐火物で形成されているものについて説
明したが、最初はスピネル型化合物は形成されていなく
ても、耐火材としてＣｒ2Ｏ3を含有するものを用い、予
め廃棄物にＭｇやＦｅを添加しておき、溶融スラグの生
成と同時にスピネル型化合物が生成されるようにしても
よい。
ピネル型化合物耐火物で形成されているものについて説
明したが、最初はスピネル型化合物は形成されていなく
ても、耐火材としてＣｒ2Ｏ3を含有するものを用い、予
め廃棄物にＭｇやＦｅを添加しておき、溶融スラグの生
成と同時にスピネル型化合物が生成されるようにしても
よい。
【００３８】尚、以上においては、本発明を図示の実施
形態について詳述したが、本発明はそれらの実施形態の
みに限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱せず
して種々改変を加え、多種多様の変形をなし得ることは
云うまでもない。
形態について詳述したが、本発明はそれらの実施形態の
みに限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱せず
して種々改変を加え、多種多様の変形をなし得ることは
云うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、廃棄物を元とする燃焼
物を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグにする
炉内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材の前記
灰溶融スラグに対する耐食性を向上することができる。
本発明において、スピネル型化合物における６配位位置
へのＣｒ以外の成分の添加は、本化合物の製造しやすさ
を増加し、かつ、製造コストを引き下げる効果がある。
物を燃焼させて生ずる灰分を加熱して溶融スラグにする
炉内面を構成する廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材の前記
灰溶融スラグに対する耐食性を向上することができる。
本発明において、スピネル型化合物における６配位位置
へのＣｒ以外の成分の添加は、本化合物の製造しやすさ
を増加し、かつ、製造コストを引き下げる効果がある。
【図１】本発明に係る廃棄物処理装置の一例を示す概略
図である。
図である。
５３ 燃焼溶融炉 ５３ｆ 溶融スラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/46 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/46 ＺＡＢＺ Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｂ // Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｄ (72)発明者 西村 直之 岡山県玉野市玉３丁目１番１号 三井造船 株式会社玉野事業所内
Claims (8)
- 【請求項１】 廃棄物を元とする燃焼物を燃焼させて生
ずる灰分を加熱して溶融スラグにする炉内面を構成する
廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材において、該溶融部用部
材は、下記式（１）で表されるスピネル型化合物から成
ることを特徴とする廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材。 【化１】 - 【請求項２】 請求項１において、該溶融部用部材とし
て、前記スピネル型化合物ＳＰと下記式（２）で表され
るコランダム型化合物ＣＯＲとの２相混合物（１−η）
・ＳＰ＋η・ＣＯＲ（ただし、０＜η＜１．０）から成
ることを特徴とする廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材。 【化２】 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載された前記スピネ
ル型化合物は、構成元素Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌを含む
単独原料または複合原料から、固相反応により合成し、
それを粉末化し、該粉末を成形・焼成して使用すること
を特徴とする廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材の製造方
法。 - 【請求項４】 請求項１又は２において、前記溶融部用
部材の材料内の使用前状態として、金属Ｃｒが５重量％
以上４０重量％以下混在しているものを、金属製部材の
表面に皮膜としてコーティングしたものであることを特
徴とする廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材。 - 【請求項５】 廃棄物を元とする燃焼物を燃焼させて生
ずる灰分を加熱して溶融スラグにする際に、前記廃棄物
の中に予め２価の金属Ｍ又はＭ含有化合物を添加し、溶
融炉内面を構成するＣｒ2Ｏ3を含有する耐火物と反応さ
せて請求項１又は２に記載の下記式（３）（ただしＭは
Ｍｇ又は２価のＦｅのいずれか一方、或いは両者の任意
比率の混合状態である）で表されるスピネル型化合物を
生成させたものであることを特徴とする廃棄物燃焼灰分
の溶融部用部材。 【化３】 - 【請求項６】 廃棄物を元とする燃焼物を燃焼させて生
ずる灰分を加熱して溶融スラグにする際に、前記廃棄物
の中に予め２価の金属Ｍ又はＭ含有化合物を添加し、溶
融炉内面を構成するＣｒ2Ｏ3を含有する耐火物と反応さ
せて請求項５に記載のスピネル型化合物を生成させるこ
とを特徴とする廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材の改質方
法。 - 【請求項７】 廃棄物を元とする燃焼物を燃焼させて生
ずる灰分を加熱して溶融スラグにする炉内面を構成する
廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材において、該溶融部用部
材の部分に設けられて温度計測を行う熱電対の保護材の
材料として請求項１〜５のいずれかに記載の材料を用い
ることを特徴とする廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材。 - 【請求項８】 廃棄物を熱分解して熱分解ガスおよび熱
分解残留物を生成する熱分解反応器と、前記熱分解残留
物を不活性雰囲気下で冷却する冷却装置と、冷却された
熱分解残留物を燃焼性成分および不燃焼性成分に分離す
る分離装置と、前記熱分解ガスおよび燃焼性成分を灰分
を溶融させる温度で燃焼させて不燃焼分を溶融スラグと
して排出部から排出する燃焼溶融炉と、燃焼溶融炉で生
じた高温ガスの熱を空気と熱交換させて回収する熱交換
器とを備えた廃棄物処理装置において、前記燃焼溶融炉
の炉内面を構成する部材は請求項１〜５又は７のいずれ
かに記載の溶融部用部材であることを特徴とする廃棄物
処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10182173A JPH1183000A (ja) | 1997-06-30 | 1998-06-29 | 廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17488697 | 1997-06-30 | ||
| JP9-174886 | 1997-06-30 | ||
| JP10182173A JPH1183000A (ja) | 1997-06-30 | 1998-06-29 | 廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1183000A true JPH1183000A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=26496339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10182173A Pending JPH1183000A (ja) | 1997-06-30 | 1998-06-29 | 廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1183000A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012511081A (ja) * | 2008-12-08 | 2012-05-17 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 改良された耐熱寿命のためのガス化機添加剤 |
| WO2015129083A1 (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-03 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 湿式炉 |
-
1998
- 1998-06-29 JP JP10182173A patent/JPH1183000A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012511081A (ja) * | 2008-12-08 | 2012-05-17 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 改良された耐熱寿命のためのガス化機添加剤 |
| WO2015129083A1 (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-03 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 湿式炉 |
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