JPS61105017A - スラグタツプ式サイクロン燃焼炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １０発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は灰分くアッシュ）を多量に含む固体可燃物を燃
焼させ、灰分を結晶スラグとして得るスラグタップ式サ
イクロン燃焼炉（以下本明細書においてはスラグタップ
炉と略称する）の改良に関する。

（先行技術） 灰分を多量に含む固体可燃物、例えば下水汚泥や微粉炭
を燃焼させる場合、多量のフライアッシュを伴う。この
フライアッシュはボイラ伝熱面等に付着して熱伝導を妨
げたり、大気汚染を招く虞れがあるので捕捉して取出さ
ねばならない。しかし、このアッシュは、乾燥状態で取
出す場合、他に有益な用途が無いため投棄せざるを１り
ないが、その量が年々増大するため投棄場所にも困ると
いう新たな問題を含んでいる。そこで、アッシュをスラ
グに再生して建材等として利用することが考えられてい
る。例えば、下水汚泥から得られるアッシュも溶融して
スラグ化すれば六価クロムの溶出もほとんど見られずセ
メントの骨材や断熱材等として安全に再利用できる。

そこで、従来から、灰分の多い石炭の場合、微粉炭に粉
砕してからスラグタップ類で燃焼させ、灰分を溶融状態
で取出すようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、この従来のサイクロン燃焼炉１０１はいずれ
も第１図に示すように溶融灰を冷却水１０２によって急
冷することによりスラグを得るものである。このため、
スラグは細かくひびが入り脆く崩れ易いものとなる。し
かも、スラグタップ口から流下する溶融スラグをそのま
ま冷却するため、棒状ないし大塊状となり均一な粒径の
スラグ粒としては得られない、。したがって、この水冷
スセグは１ｍｍ程度に細かく砕かれて砂などの代用品と
して使用する以外使用法がなく商品価１直の低いもので
ある。

また、従来のスラグタップ類は、スラグスタップ口に冷
却槽が接続されているため、ふく射熱損失および冷却水
の蒸発潜熱に因る炉内温度の低下を防ぐのにスラグタッ
プ口を絞らずを得ず、ターンダウン時に絶えずスラグタ
ップ口が閉塞される不具合を伴なうものである。

本発明は、灰分を多量に含む固体可燃物を燃焼させ且つ
灰分を結晶スラグとして回収し得るスラグタップ類を提
供することを目的とする。また、本発明は均一粒径の結
晶スラグを得ることができるスラグタップ類を提供する
ことを目的とし、更にターンダウン時にスラグタップ口
の閉塞の虞のないスラグタップ類を提供することを目的
とする。

■２発明の構成 （問題点を解決するための手段）） 斯かる目的を達成するため、本発明のスラグタップ類は
、スラグタップ口にスラグ冷却槽を接続し、該冷却槽内
の前記スラグタップ口直下に前記スラグタップ口と対向
させて回転板を設置する一方、前記冷ｆｉＩ］槽の周壁
面に沿って冷却空気の膜を形成する冷却空気噴射口を設
け、かつ前記燃焼炉の排ガスを前記スラグタップ口を通
過させた後前記冷却空気流と接触させることなく外部へ
排出させる排ガス流路を形成し、炉内の溶融スラグを前
記スラグタップ口から前記回転円板上に落下させ、周囲
に飛散させて粒状物に形成すると共に冷却空気流と接触
させてその表面を急速に固化させ、表面のみが固まった
粒状スラグとして取出すようにしている。

（実施例） 以下本発明の構成を図面に示す一実施例に基づいて詳細
に説明する。

第２図に本発明に係るスラグタップ類の一実施例を中央
縦断面図で示す。このスラグタップ類は、旋回火炎を形
成するサイクロンバーナ２と、溶融スラグ膜をライニン
グ壁に形成して灰分を捕捉する炉本体１及びこの炉本体
１の直下に接続されているスラグ冷却槽とからなる立形
炉である。

前記サイクロンバーナ２は、燃焼用空気の旋回流に固体
燃料を乗せて粗粒と微粒に遠心分離し、微粒固体慧料を
空間燃焼させる一方粗粒固体燃料を炉本体１の内壁面に
向けて吹き飛ばす旋回火炎を形成するものであって、強
力に旋回する燃焼用空気の流れに沿って固体燃料を噴射
させる。本実施例におけるバーナ２は、輸送空気に乗せ
て供給される粉体燃料の内側から燃料用空気を旋回させ
つつ噴射させ、旋回空気の外側即ち自由渦部分に燃料を
供給するように設けられている。旋回空気の自由渦部分
に供給された燃料は渦流のなかで剪断力を受けて細かく
分断され速やかに燃焼用空気と混合される。したがって
、粒径の細かなものは自由渦内において空間燃焼し、粒
径の大きなものは旋回する燃焼用空気によって激しい加
速旋回作用を受けて炉内壁面へ向けて飛び敗り溶融スラ
グ膜に捕獲されてから高い火炉負荷の下に燃焼する。

尚、図中符号３は燃焼用空気を噴射するエアノズル、４
は旋回器、５は同体燃料を噴射する燃料ノズルである。

炉本体１は、火炎の旋回に好適なように円筒型を成して
おり、その内壁６に耐火物のライニング７を施している
。この耐火物のライニング７は、スポーリングを起こし
て崩れぬように内壁６と外壁８との間の流路９に流され
る冷却流体によって冷却される。冷却流体は、上述した
炉上流部を冷却するものと同じく、水あるいは空気若く
は油等が使用可能である。

炉本体１の出口即ちスラグタップ口１０は漸次口径を絞
られている。このスラグタップ口の口径ｄは、圧力損失
とフライアッシュの捕集率との兼ね合いから、炉内径り
に対しその口径比ｄ／Ｄが０．２〜０．５の範囲に収ま
るように設定することが好しい。また、炉本体１の長さ
λは、抜熱量とフライアッシュの捕集率との兼ね合いか
ら、内径りに対しその１．／Ｄ比が１．５〜３．５の範
囲に収まるように設定することが好ましい。

上述の炉本体１の直下にはスラグ冷却槽１１が接続され
ている。このスラグ冷却槽１１は、スラグタップ口１０
の真下に位置する回転板１２と。

周壁１３に沿って冷却空気の膜を形成する冷却空気噴射
口１４とを有する。また、このスラグ冷却ＷＪ１１の上
方には排ガス路１５が開口され、炉本体１の排ガスを当
該冷却槽１１を通過させてから直ちに排出するように設
けられている。本実施例の場合、スラグ冷却槽１１と炉
本体１とを接続する炉本体下部の７ランジ１６にダクト
・排ガス路１５を接続し、炉本体１からスラグ冷却槽１
１内へ吹き出された直後の排ガスを炉外の排ガス冷却塔
１７へ導くように設けられているが、これに限定される
ものではない。例えば、第３図に示すシステムの如く、
スラグタップ口１０の近傍を通過させて排ガスを炉外へ
引き出す排ガス路１６を炉本体１と一体に形成し、その
開口がスラグ冷却槽１１に臨むように設けても良い。い
ずれにしても、排ガスは、スラグタップ口１０から溶融
スラグと共にスラグ冷却槽１１内に流出した後回転板１
２を舐めるようにＵターンして、周壁近傍の冷却空気と
接触することなく槽外へ排出され、溶融スラグと分離さ
れる。

回転板１２は、冷却槽１１の底部中央に設置され、その
支持シャフト１９が槽底部及び冷部槽支持架台１８の軸
受２０に支持されて回転自在に設けられている。該回転
板１２は冷却槽１１に設置された駆動モータ２１と槽外
において連結され、溶融スラグの粒状化に最適な回転数
、たとえば５００〜５０００　ｒｐｍで回される。また
、この回転板１２のシャフト１９と冷［！１１との間に
はスワラ−２３を有する風箱２２が設けられ、外部から
空気を導入して回転板１２の裏面側に吹きつけて該回転
板１２の冷却が図られている。尚、回転板１２には、概
ね１０００〜１３００℃程度の溶融スラグと接触するた
め、耐熱性、耐食性及び高温強度を有するものであれば
如何なる材料でも良いが、好ましくはステンレススティ
ール、更に好ましくはその上にファインセラミックスの
コーティングを施したもので形成されている。この回転
板１２の表面にはスラグと衝突面の濡れ性を絶って、溶
融スラグの粒状化を促進するため、油等をコーティング
することが好ましい。また、該回転板１２は平坦な円板
で形成しているが、その他の形状、場合によっては、カ
ップ型に形成して溶融スラグを貯留し、遠心力によって
飛散させるように実施することもある。尚、回転板１２
のシャフト１９はグランドバッキング２４の軸封が施さ
れ、この部分からの排ガスの洩れを防ぐように設けられ
ている。

また、スラグ冷却槽１１の周壁１３に沿って冷却空気の
膜即ちエアーカーテンを形成する冷却空気噴射口１４は
、スラグ冷却槽１１の上部接続筒２５に設置された環状
の風箱２６に周壁１３に沿う連続的なあるいは断続的な
環状のスリットとして少なくとも１条形成されている。

勿論、二重、三重にスリット状の環状噴射口１４を設け
て冷却空気の膜を複数層に形成すれば、より確実な空気
冷却層が達成できる。このスリット状の冷却空気噴射口
１４は、送風機２７から供給される空気を風箱２６にお
いて一旦整流した後、スラグ冷却槽１１へ環状噴射させ
る。冷却空気は好ましくは旋回流として噴射される。こ
れによって、スラグ粒の冷却空気中における滞留時間を
延し、スラグ粒同士の融着あるいは周壁１３への付着を
妨げるに充分な表面冷却時間を１ける。また、冷却空気
は、冷却効果を上げるため、僅かに微細な水滴を含む場
合がある。しかし、水分の添加は、過ぎると急冷を起こ
し、結晶スラグを（ｑる上で好ましくないので、少量に
止めるべきである。

尚、本実施の場合、冷却空気は、燃焼系全体の熱効率を
向上させるため、第２図に示す如く循環させ、その途中
において熱回収が図られている。

即ち、スラグ冷却槽１１からスラグ粒と共に取り出され
た空気はサイクロン２８においてスラグ粒と分離され、
次いで熱交換２９において水との間で熱交換した後再び
送Ｉ！１１２７によって冷却空気噴射口１４へ供給され
る。勿論、冷却空気の一部は冷却槽上部の排ガス路１５
から排ガスと共に排出される。

更に、スラグ冷却槽１１は、周壁１３と底壁１３ｂの大
部分を構成する槽本体３０と、槽底の一部を成す環状ト
ラフ３１と、冷却空気用噴射口１４並びに排ガス路１５
を有する上部接続筒２５とから成る。前記槽本体３０の
円周壁１３及び傾斜した底壁１３ｂには水冷ジャケット
３２が設けられ、壁面が絶えず冷却され、槽内温度の上
昇を抑えてスラグ溶液の同化（冷却）が困デｔとなるの
を防止している。また、スラグ冷却槽１１の底部周縁に
はスラグ粒３３を一箇所に集めて槽外へ取出す環状トラ
フ３１が設けられている。該トラフ３１は、両側壁部に
冷却水が循ｌ■するウォータジャケット３４を有しかつ
底部に冷却空気が流れるエアージャケット３５を有する
。そして、更にこのトラフ３１の底部は、螺旋階段のよ
うにスラグ取出し口３６に向けて下りこう配で傾斜し、
かつ各段差部分において下流へ向けて僅かに開口する吹
出し口３７を有する。したがって、エアージャケット３
５を流れる冷却空気の一部がトラフ底に沿って下流側へ
向けて吹き出され、トラフ３１内に落下したスラグ粒３
３がスラグ取出し口３６に向けて移動するのを助ける。

（作用） 以上のように構成された本発明のスラグタップ類は、次
のようにして、アッシュを捕捉しかつこれを粒状の結晶
スラグとして回収する。

スラグタップ類１において、灰分を多く含む粉状の固体
可燃物は、燃焼用空気の自由うず部分において剪断力を
伴う旋回力を受けて燃焼用空気と速やかに混合し、微粒
を瞬時に燃焼させると共に空間燃焼し切れない粗粒を遠
心力にて炉壁のスラグ膜に付着させてから燃焼させる。

スラグ膜上に付着した粗粒固体可燃物及び空間燃焼した
微粒固体可燃物は火炉内の高負荷燃焼によって灰となっ
た後溶融し炉壁上を徐々に流れ落ちる。一方、燃焼ガス
は溶融灰と共にスラグタップ口１０を通過して炉本体１
外へ排出された後回転板１２を舐めるようにしてＵター
ンし、スラグ冷却槽１１に開口する排ガス路１５から冷
却塔１７へ抜き出される。したがって、スラグタップ口
１０は燃焼ガスによって常時温められるため、燃焼量を
１／４まで絞っても灰の溶！！濡度以下に下がらない。

このため、スラグタップロアの閉塞を招くことなく広い
範囲で炉を運転できる。

他方、スラグ冷却槽１１に直下する溶融スラグは、スラ
グタップ口１０の真下の回転板１２上に落下し、粒状と
なって周囲に飛散する。このとき、溶融スラグは、回転
板１２に衝突し、回転板１２に融着することなく跳ね返
り粒状化される。即ち、排ガスによって加熱され融着の
虞がない回転板１２に垂直に落下した溶融スラグは、衝
突面で９０゛向きを変え遠心力と相まって′ｆｆＩ突面
・回転板１２の表面に沿うようにリング状に半径方向に
広がって行き、更に分断されて液滴となり周辺に飛散す
る。このときのスラグ液滴の径は落差に依存しているた
め、スラグタップ口１０と回転板１２との間にはある程
度の距離が必要となる。

回転円板１２から舟び散った溶融スラグの液滴は冷却槽
１１の周壁１３に沿って形成されている冷却空気の層に
突入して冷却される。空冷された溶融スラグ３３は表面
のみを固化させ、内部（よ溶融状態のままあるいは半溶
融の高温状態にある。

冷却空気によって表面が冷却固化されたスラグ粒３３は
、粒どうしで融着したり周壁面１３に付着したりするこ
となく、槽底部のトラフ３１に落下し、そして螺旋状に
下るトラフ３１の底を転がってスラグ取出し口３６に集
められ、サイクロン２８に送られる。サイクロン２８に
おいて冷却空気と分離され集められたスラグ粒３３は内
部が未だ溶融ないし半溶融状態にあり高温であるため、
更に徐冷例えば野積みによって空冷されることによ以上
の説明から明らかなように、本発明のスラグタップ類は
、スラグタップ口にスラグ冷却槽を接続し、該冷却槽内
の前記スラグタップ口直下に前記スラグタップ口と対向
させて回転円板を設置する一方、前記冷却槽の周壁面に
沿って冷却空気の膜を形成する冷却空気噴射口を設け、
かつ前記燃焼炉の排ガスを前記スラグタップ口を通過さ
せた後前記冷却空気流と接触させることなく外部へ排出
させる排ガス流路を形成し、炉内の溶融スラグを前記ス
ラグタップ口から前記回転板上に落下針し周囲に飛散さ
せて粒状物に形成すると共に冷却空気流と接触させてそ
の表面を急速に固化させ、表面のみが固まった粒状スラ
グとして取出すようにしたので、その後徐冷することに
よって結晶スラグとして、しかも均一粒径の粒状物とし
て回収することができる。

また、本発明は、排ガスを溶融スラグと共にスラグタッ
プ口からスラグ冷却槽内に流入させ、スラグタップ直下
の回転板を舐めるようにＵターンさせて排出させること
により、スラグタップ口と回転円板とを絶えず温める排
ガス系路を形成したので、ターンダウン時においてもス
ラグタップ口を閉塞させずに溶融スラグを流下させかつ
これを回転板において溶融固化させることなく飛散させ
得る。依って、ターンダウン時においても、スラグタッ
プ口の閉塞を招くことなく一定粒径の結晶第１図は従来
のスラグタップ類を示す中央縦断面図、第２図は本発明
に係るスラグタップ類の一丈ｔＭ例を示す中央縦断面図
、第３図は本発明に係るスラグタップ類に熱回収システ
ムを組込んだ一実施例を示す概略説明図である。

１・・・炉本体、　２・・・ナイフロンバーナ、１０・
・・スラグタップ口、１１・・・スラグ冷却槽、１２・
・・回転板、　１４・・・冷却空気噴射口、１５・・・
排ガス流路・排ガスダクト、３３・・・スラグ粒。

特許出願人　　　日本ファーネス工業株式会社代　　理
　　人　　　　　弁理士　　　八　　１）　　幹　　雄
弁埋土　　村　瀬　　−美 手続ネ甫正書く自発） 昭和６０年２月１日 特許庁長官　　　志　賀　　　学　　殿１、事件の表示 昭和５９年　特許願　第２２５．９５４号２、発明の名
称 スラグタップ式サイクロン燃焼炉 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　東京都港区芝５丁目３３番７号名　称　　日
本ファーネス工業株式会社代表者　　１）中　　良　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼用空気の旋回流に固体燃料を乗せて粗粒と微粒に分
   離し、微粒固体燃料を空間燃焼させる一方粗粒固体燃料
   を炉本体の内壁面に向けて吹き飛ばす旋回火炎を形成す
   るサイクロンバーナを装備し、高火炉燃焼の下に炉壁に
   溶融スラグタップ膜を形成してこの膜に前記粗粒固体燃
   料及び飛遊灰を捕捉させるスラグタップ式サイクロン燃
   焼炉のスラグタップ口にスラグ冷却槽を接続し、該冷却
   槽内の前記スラグタップ口直下に前記スラグタップ口と
   対向させて回転板を設置する一方、前記冷却槽の周壁面
   に沿つて冷却空気の膜を形成する冷却空気噴射口を設け
   、かつ前記燃焼炉の排ガスを前記スラグタップ口を通過
   させた後前記冷却空気流と接触させることなく外部へ排
   出させる排ガス流路を形成し、炉内の溶融スラグを前記
   スラグタップ口から前記回転円板上に落下させ、周囲に
   飛散させて粒状物に形成すると共に冷却空気流と接触さ
   せてその表面を急速に固化させ、表面のみが固まつた粒
   状スラグとして取出すことを特徴とするスラグタップ式
   サイクロン燃焼炉。