JPS6120766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スメルト爆発性無機塩類を含む廃液
を焼却処理した際に生ずる燃焼排ガスを、冷却し
つつ次の処理装置へと導くための燃焼排ガス導管
におけるスメルト爆発の防止装置に関する。

本発明で「スメルト爆発」というのは一般に
「溶融塩―水爆発（Smelt―Water Explosion）」
と呼ばれるもので、高温の溶融塩が水と接触した
際に生じる爆発現象を意味する。

一般に有機物を含む廃液を無公害化する手段の
ひとつとして、800℃以上の高温に保たれた焼却
炉内にこの廃液を噴霧して、廃液中の有機物を燃
焼させる焼却処理装置が知られている。しかし、
この廃液中に無機塩類が含まれていると、前記高
温のもとで無機塩類は溶融し、一部は微粒子状と
なつて燃焼排ガスに同伴し、残りは炉壁面を伝わ
つて膜状または滴状で流下することになる。従
来、この無機塩類が炭酸ナトリウムや硫酸ナトリ
ウムの如く、非スメルト爆発性である場合には、
燃焼排ガスと流下溶融塩を直接水に案内して、燃
焼排ガスを冷却すると共に溶融塩を水に溶解除去
すればよいので、これら一連の処理を密閉構造の
比較的簡単な装置で効率的に行なうことが可能で
あつた。しかし、この無機塩類のうち少なくとも
一部が塩化ナトリウムや塩化カリウムなどのよう
にスメルト爆発性である場合には、スメルト爆発
の危険上、前記の如き水による冷却、溶解処理は
困難であり、このため密閉系内でこれを効率的に
処理できない欠点があつた。

近年、このような欠点を解消する装置として、
水を噴霧もしくは細い水流や膜状に噴射する噴水
ノズルを上部に有し、かつその直下が絞り部から
狭隘部となつた燃焼排ガス導管を焼却炉の排出口
に連結し、排出口から下降する燃焼排ガス及び溶
融塩を水の噴霧や狭隘部のベンチユリー効果によ
り冷却しつつ次の処理装置例えば気液分離罐等に
導くようにした廃液焼却処理装置が提供されてい
る（特公昭52−14548号）。この装置は、溶融塩の
塊全体を水に浸漬させると、瞬時に外側から固化
していくと共に水の一部が溶融塩内部に包み込ま
れて蒸発し、硬く固化した外殻を破ることによつ
てスメルト爆発を起すが、溶融塩の塊の外表面の
一部だけをまた場合によつては断続的に水に接触
させた場合には内部に包み込まれる水の量も少な
く、また水の蒸発によつて生じた水蒸気は、水に
接触せず凝固が進んでいない軟らかい部分の外表
面を通つて外へ出るので、スメルト爆発を生じな
いことに着目してなされたものである。また、狭
隘部におけるベンチユリー効果により、冷却が促
進されるばかりか燃焼排ガス中の煤塵の捕集効果
に優れる等多くの利点を有する。

しかしながら、本発明者らは、この装置につい
て種々の実験を行なつた結果、燃焼排ガス導管の
絞り部において装置破壊に至るスメルト爆発を起
す場合があることを確認した。即ち、スメルト爆
発性溶融塩の中で、流動性のあまり良くないもの
や成長する性状を有するものなどは大きな塊とな
りやすいため、上述の如き水の噴霧等では十分な
冷却が得られず、このような処理を施した後にも
多量の水に接すると装置破壊に至るスメルト爆発
を起す危険があるばかりか、噴水ノズルの閉塞等
を故障によつても冷却不十分な溶融塩が生ずるお
それがある。一方、溶融塩が発生するような廃液
を焼却処理する場合の冷却水量は、燃焼排ガスの
冷却で蒸発する水量の少なくとも1.5倍以上は必
要がある。そして、この多量の水は、燃焼排ガス
導管中を流下することになるが、狭隘部に向つて
徐々に縮径されている絞り部で、徐々に細い内径
部の流れへと集合され、特に絞り部の下部内面上
では厚い水の層となつて流れることになる。従つ
て、前記の如き冷却不十分な溶融塩の塊がこの厚
い水の層に落下するとによつて装置破壊に至るよ
うなスメルト爆発が起きやすいものであつた。

本発明は、上方に噴水ノズルが設けられ、その
直下に狭隘部を有する燃焼排ガス導管の絞り部で
生ずる装置破壊に至るようなスメルト爆発を防止
することを目的とするもので、絞り部内面上を、
該面から適宜の間隔をおいて45゜〜70゜の角度で
配置された多孔板で覆つたスメルト爆発防止装置
で、絞り部へと流下して来る多量の水の一部を、
絞り部内面上を覆う多孔板の孔を介して多孔板の
裏面側へと流して、多孔板表面上の水の層を薄く
維持し、噴水ノズルの水の噴霧等では十分冷却さ
れずに絞り部へと落下して来る大きな溶融塩の塊
を、この薄い水の層に維持された多孔板表面で受
けて、多孔板上をころがり落すことができるよう
にし、もつて絞り部での装置破壊に至るような強
いスメルト爆発の発生を防止できるようにしたも
のである。

これは、本発明者らの研究によつて得られた次
のような知見によつてなされたものである。即
ち、溶融塩の塊が３ｇ程度であれば、瞬時に中心
部まで冷却可能であるため、どのような状態で水
と接触させてもほとんどスメルト爆発することは
なく、例え爆発したとしても微弱で、装置が破壊
されるようなことは全くない。また、５ｇ程度以
上の溶融塩の塊の場合、外表面の一部だけを水に
接触させても接触面が一定であると極めてスメル
ト爆発を生じやすく、0.3mm程度の深さの水に溶
融塩の塊を落下させた場合にもスメルト爆発を起
す。これは、水が静止状態であると、固化しつつ
ある溶融塩と水溜底部間に水をとじ込め、その水
が蒸発膨張することによりスメルト爆発現象を起
すものと考えられる。特に流動性が悪く又大きな
成長塊を作る性状の溶融塩の場合にこの傾向が著
しい。しかし、水が５゜以上の傾斜面上を流れ、
溶融塩が水とともにこの斜面上をころがり落ちる
ような場合には水と溶融塩の塊の接触面がたえず
変化することとなるため、比較的固化が緩やかな
ものとなり、また固化しつつある溶融塩と水流底
との間に水をとじ込めることもないため、水深が
５mm程度あつてもほとんどスメルト爆発を生じな
い。

一般に、前述の如き燃焼排ガス導管における絞
り部は、狭隘部におけるベンチユリー効果を十分
得ることができるよう45゜〜70゜の傾斜面となつ
ている。従つて、絞り部内面を流れる水の深さが
５mm以下であればここにおけるスメルト爆発を防
止きることが判る。更に、絞り部付近は、焼却炉
に接近しており高温にさらされやすいため、比較
的強固に造られていることから、多少スメルト爆
発を生じても破損されることは少ない。爆発の強
さは、溶融塩が落下する水の深さによつても異な
るが、塊が大きくなるほど激しく爆発し、絞り部
付近の強度等を考慮すると、20ｇ程度までの塊の
溶融塩であれば、爆発しても装置が破壊されるこ
とは全くない。

本発明は、このような知見に基いてなされたも
ので、本発明では、まず多孔板で絞り部を覆い、
落下して来る水の一部を多孔板の孔を介してその
裏面側へと流してしまうことによつて、その表面
の水深を浅く維持できるようにしているものであ
る。一方、大きな溶融塩の塊は、多孔板の孔を通
りにくいので、そのまま多孔板表面をころがり落
ち、多孔板表面を流れる浅い水と接触して、強い
スメルト爆発を生ずることなく冷却されることに
なるのである。

以下、本発明の一実施例を示す図面に基いて具
体的に説明する。

第１図は、本発明に係るスメルト爆発防止装置
を具備した燃焼排ガス導管によつて焼却炉と気液
分離罐を連結した廃液焼却処理装置の一実施例を
示す断面図である。図中１は焼却炉で、焼却炉１
の排出口２は、狭隘部３を有する燃焼ガス導管４
を介して気液分離罐５に連設されており、実質的
に密閉構造となつている。燃焼排ガス導管４上方
の周囲には、水を噴霧もしくは細い水流や膜状に
噴射する噴水ノズル６が設けられている。燃焼排
ガス導管４の上方と狭隘部３間には、狭隘部３に
向つて徐々に細くなる絞り部７が形成されてお
り、この内面は、適宜間隔をもつて配置された多
孔板８によつて覆われている。また焼却炉の上方
には燃料バーナー９及び廃液噴射ノズル１０が設
けられている。

この焼却炉１は、燃料バーナー９から吹込まれ
る燃料の燃焼によつて、廃液中の有機物が燃焼す
るに充分な温度（通常800℃以上）に保たれてい
る。従つて、有機物と無機塩類を含む廃液を廃液
噴射ノズル１０から焼却炉１中に噴霧すると、焼
却炉１内を下降する間に噴霧された廃液中の水分
が蒸発し、有機物は完全に燃焼されてガスとな
り、他方無機塩類は溶融される。溶融塩の一部は
微粒子状となつて燃焼排ガスに同伴し、残りは焼
却炉１の内壁面を伝わつて流下し、排出口２に至
る。排出口２から流下した燃焼排ガス及び溶融塩
は、噴水ノズル６から噴射される水によつて冷却
される。

このとき、供与される水は、前述の如く霧状、
細い水流状、薄い膜状でかつ高速であるため溶融
塩と部分的また場合によつては断続的に接触し、
完全に水膜で覆うことがないため、スメルト爆発
を起させることなく溶融塩を冷却することができ
る。しかし、溶融塩が大きな塊であつたり噴水ノ
ズル６が閉塞したりすると、十分冷却されていな
い溶融塩が、噴水ノズル６より噴射される多量の
水によつて絞り部７の内面上に形成される厚い水
膜中に落下して爆発する危険がある。従つて、絞
り部７の内面は、該面と適宜の間隔を置いて配置
された多孔板８によつて覆われており、水と小さ
な溶融塩の一部を多孔板８の孔からその裏面側へ
と流して絞り部７の内面に沿つて流下させると共
に、大きな塊の溶融塩をこの多孔板７上をころが
り落して多量の水と接触させることなく狭隘部３
に導くことができるようになつている。

このようにして狭隘部３に至ると、ベンチユリ
ー効果によつて、排ガス中の煤塵が水に捕集され
つつ燃焼排ガス導管４を流れて気液分離罐５に至
る。

気液分離罐５は、横長円筒形をなしており、そ
の一側部に燃焼排ガス導管４が連接されている。
気液分離罐５内の燃焼排ガス導管４直下には、多
孔板１１が５゜〜60゜程度の角度θ（第２図参
照）で設置されており、更にこの多孔板１１の下
端付近からマンホール１２が設けらた他方の側面
まで他の多孔板１３が底部と平行に延びている。

燃焼排ガス導管４から落下して来た水と小さな
溶融塩は、多孔板１１上を流れる間に下方に落下
し、溶融塩は水に溶解されて排水口１４より流れ
出る。また、大きな塊の溶融塩は、多孔板１１か
ら多孔板１２上をころがり、焼却炉１の排出口２
周囲設けられたものと同様な噴水ノズル１５から
噴射される水によつて冷却・溶解される。一方燃
焼排ガスは、噴水ノズル１５から噴射される水に
よつて、燃焼排ガス導管４で捕集しきれなかつた
煤塵が除去された後排気口１６から排出される。

第２図は、燃焼排ガス導管の絞り部付近の拡大
縦断面図、第３図は横断面図である。図に示され
る通り多孔板８は、絞り部７と平行に設置されて
いる。しかし、多孔板８は、必ずしも絞り部７と
平行にする必要はなく、絞り部７の内面と適宜の
間隔が得られ、かつここに大きな塊の溶融塩が入
り込むような隙間ができなければ角度θを45゜〜
70゜の範囲で任意に選択できる。45゜未満である
と狭隘部３におけるベンチユリー効果が得にくく
なり、また70゜を越えると燃焼排ガス導管４の延
長につながり、構造上極めて不利になる。

孔の大きさは、直径８mm〜30mm程度であること
が好ましい。あまり小さすぎると目づまりしやす
く、大きすぎると大きな塊の溶融塩をも多孔板８
の裏面側へ流してしまうことになる。また、多孔
板８の角度θが大きくなるほど、水や小さな溶融
塩の一部が孔を通つて多孔板８の裏面側へと流れ
る量が減るので、孔を大きくすることができる。
開孔率は、多孔板上の水深にむらを生じないこと
及びその強度を考慮すると、20％〜50％でできる
だけ均一に設けることが好ましい。

このようにして絞り部７内面を多孔板８で覆え
ば、噴水ノズル６から噴射された水や小さな溶融
塩の一部は、多孔板８の孔から多孔板８の裏面側
へと流れて絞り部内面に沿つて流れ、これによつ
て水量の少ない多孔板７上を大きな塊の溶融塩が
ころがり落ちるとになるため、絞り部７で装置破
壊に至るようなスメルト爆発が起きる心配は全く
なくなる。

以上説明の如く、本発明によれば、装置廃壊に
至るようなスメルト爆発を防止しつつベンチユリ
ー効果によつて煤塵の捕集効果を上げることがで
き、廃液の焼却処理に極めて有効な焼却処理装置
を得ることができるばかりか、従来の装置を容易
に改良し得るという利点をも有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るスメルト爆発防止装置
を具備した燃焼排ガス導管によつて焼却炉と気液
分離罐を連結した廃液焼却処理装置の一実施例を
示す断面図、第２図は燃焼排ガス導管の絞り部付
近の拡大縦断面図、第３図は燃焼排ガス導管の絞
り部付近の拡大横断面図である。 １：焼却炉、２：排出口、３：狭隘部、４：燃
焼排ガス導管、５：気液分離罐、６：噴水ノズ
ル、７：絞り部、８：多孔板、９：燃料バーナ
ー、１０：廃液噴射ノズル、１１：多孔板、１
２：マンホール、１３：多孔板、１４：排水口、
１５：噴水ノズル、１６：排気口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スメルト爆発性溶融塩を含む燃焼排ガスを冷
   却しつつ導くべく、上方に、水を噴霧もしくは細
   い水流や膜状に噴射する噴水ノズルが設けられ、
   その直下に狭隘部を有する燃焼排ガス導管におい
   て、上方から狭隘部へ向つて徐々に狭くなる絞り
   部の内面上を、該面から適宜の間隔をおきかつ45
   ゜〜70゜の角度で配置された多孔板で覆つたこと
   を特徴とするスメルト爆発防止装置。 ２ 多孔板の孔が、直径８mm〜30mmであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスメルト
   爆発防止装置。