石炭灰溶融繊維化装置
【課題】石炭灰からフライアッシュファイバーを製造する装置において、エネルギーに電気を使用せず、未燃炭素分を除去する前処理が不要で、均質のフライアッシュファイバーを製造できるようにする。
【解決手段】石炭を燃料に用いて石炭灰を溶融し、溶融スラグをスラグタップから落下させる構造の溶融炉を備え、スラグタップの下部にスラグ池を設け、スラグ池に出滓口を設ける。また、前記出滓口は溶融スラグ溜まりが形成される構造とし、前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段を設ける。さらに、前記出滓口から流出、落下する溶融スラグにエアーを吹き付けて繊維化する繊維化機を備える。出滓口から一定量の溶融スラグを排出させることができ、エアーノズルのエアー噴出量を一定に保つことで均質なフライアッシュファイバーを製造できる。
【解決手段】石炭を燃料に用いて石炭灰を溶融し、溶融スラグをスラグタップから落下させる構造の溶融炉を備え、スラグタップの下部にスラグ池を設け、スラグ池に出滓口を設ける。また、前記出滓口は溶融スラグ溜まりが形成される構造とし、前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段を設ける。さらに、前記出滓口から流出、落下する溶融スラグにエアーを吹き付けて繊維化する繊維化機を備える。出滓口から一定量の溶融スラグを排出させることができ、エアーノズルのエアー噴出量を一定に保つことで均質なフライアッシュファイバーを製造できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰を溶融して繊維化する石炭灰溶融繊維化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭焚きボイラから排出される石炭灰は、土壌改良材、セメント原料などに再利用されているが、大半は埋め立て処分されている。近年、石炭灰に微量含まれる有害物質の溶出及び埋立地の枯渇化が問題となり、石炭灰を溶融してスラグ化することが検討されている。スラグ化することで、有害物質の溶出を防ぎ、かつ減容化することができる。スラグの再利用も検討されており、石炭灰を溶融し、溶融スラグを水で急冷することにより製造された水砕スラグは、セメント用骨材、アスファルト路盤材として既に再利用されている。
【０００３】
さらに、最近、石炭灰を溶融、繊維化し、ロックウール、グラスファイバー、セラミックファイバーの代替として有効利用を図ることが検討されている。以下、石炭灰を溶融、繊維化して製造したものをフライアッシュファイバーと記載する。フライアッシュファイバーの製造方法としては、バッチ式の電気炉法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。電気炉法は最高２０００℃まで高温化できるため、多種類の石炭灰を対象にでき、品質の高いフライアッシュファイバーを製造できる点で優れている。しかし、石炭灰には未燃炭素分が５％以下含まれており、電気炉内から一酸化炭素ガスが発生し、通電阻害を起こす問題がある。これを防ぐためには、予め未燃炭素分を除去する焼成工程が必要になる。電気炉法では、エネルギーとして高価な電気を使用し、さらに前処理の焼成工程を必要とするため、フライアッシュファイバーの製造コストは高くなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３７６２５号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、電気よりも安価なエネルギーを用いて石炭灰を溶融し、石炭灰に含まれる未燃炭素分を除去する前処理工程を不要にでき、しかも均質なフライアッシュファイバーを製造できるようにした石炭灰溶融繊維化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを出滓する出滓口と、前記出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記出滓口がその周囲に比べて窪み、前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、石炭灰を溶融するための炉に、電気よりも安価な石炭を燃料とする石炭燃焼式溶融炉を採用した。石炭燃焼式溶融炉では、石炭灰を直接溶融炉に投入することができ、また、石炭灰中の未燃炭素分を除去することができる。このため、石炭灰を予め焼成するための前処理工程が不要にでき、フライアッシュファイバーの製造コストを電気炉法に比べて低減することが可能である。
【０００８】
また、本発明の石炭灰溶融繊維化装置は、出滓口で溶融スラグ溜まりを形成することにより、溶融スラグの排出量を一定に保つことができ、このため、エアーの噴出量を一定に保ち、均質なフライアッシュファイバーを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明において、溶融スラグ出滓手段は、溶融スラグをオーバーフローさせる出滓口を有する樋を、繊維化のために溶融スラグを流出落下する出滓口が設けられている樋とは別に備えることによって実現することができる。また、繊維化のために溶融スラグを流出落下する出滓口が設けられている樋に出滓口を設けることによって実現することができる。
【００１０】
繊維化するための溶融スラグを流出落下させる出滓口は、φ１０ｍｍ〜φ２０ｍｍの穴径であることが好ましく、また、その出滓口の周辺は厚さが５０ｍｍ以下になっていること好ましい。これにより、安定したスラグ排出を実現することができる。
【００１１】
溶融スラグ溜まりの下方には、出滓口から流出し繊維化機で繊維化されずに落下した溶融スラグ及び溶融スラグ出滓手段によって流出した溶融スラグを受ける水槽を設けて、溶融スラグを水砕スラグとして回収することが望ましい。また、加熱バーナを設けて、溶融スラグ溜まりの溶融スラグ、特に繊維化側の樋および繊維化側の出滓口に存在する溶融スラグを加熱することが望ましい。さらに、繊維化用の溶融スラグを流出落下する出滓口の近くに温度測定器を設けて、温度の測定値をもとに加熱バーナの負荷を制御することが望ましい。
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例による石炭灰溶融繊維化装置の構成を示す概略図である。図２は、溶融炉とスラグ池の近傍の斜視図である。石炭灰を溶融する溶融炉は、コークスベッド、熱分解の直接式溶融炉及び表面溶融、旋回溶融の燃料燃焼式溶融炉が可能である。本実施例では、燃料燃焼式溶融炉の一種である旋回式溶融炉を用いた。
【００１４】
旋回式溶融炉１は、炉本体の側壁に空気ノズル２、灰ノズル３および石炭ノズル４を備えており、石炭を燃料にして、旋回流によって炉底のスラグタップ５の上部で高温場を形成し、灰を溶融する。石炭の燃焼による排ガスは炉本体の上部から排出される。
【００１５】
石炭灰は５％以下の未燃炭素分を含んでいるが、この未燃炭素分は旋回式溶融炉１で燃焼するため、石炭灰を予め焼成し、未燃炭素分を除去する前処理は必要でない。また、溶融炉本体のエネルギーとして安価な石炭を用いるので、製造するフライアッシュファイバーの製造コストを低減することができる。
【００１６】
前記の高温場に炉内温度測定器７を設置し、炉内温度の測定値から溶融炉制御装置８を介して石炭ノズル４の石炭量を制御する。前記の高温場は、灰の融点以上の温度に保つ必要があり、それより低い場合には石炭量を増加して、温度を上昇させる。炉内温度測定器７の温度測定値が、溶融させる灰の融点以上に達した後、灰ノズル３から灰を供給する。灰を供給すると、炉内温度測定器７の温度が低下するので、この測定値が灰の融点以下に低下した場合には、石炭ノズル４から供給する石炭の量を増加させる。
【００１７】
旋回式溶融炉１で溶融したスラグは、スラグタップ５から流下し、スラグ池６に滞留する。溶融スラグ１０は、繊維化のための溶融スラグを誘導する樋１５と、溶融スラグをオーバーフローさせるために誘導する樋２５に分かれて流れる。
【００１８】
樋１５は先端部分が閉じられた構造をしており、樋１５の底部に溶融スラグを排出するための穴すなわち出滓口１６が設けられている。出滓口１６はオーバーフロー側の樋２５に設けられた出滓口２６よりも低い位置に設けられているので、スラグタップ５からスラグ池６に流下した溶融スラグは、繊維化側の樋１５、繊維化側の出滓口１６に優先的に流下する。出滓口１６は穴径を小さくする等により空間を小さくして、溶融スラグで埋まりやすい構造にすることが好ましい。溶融スラグ量が多い場合、スラグ池６から溢れた溶融スラグは、樋２５を流れて出滓口２６から排出される。オーバーフロー側の出滓口２６は、空間を大きくし、溶融スラグで埋まりにくい構造にすることが望ましい。オーバーフロー方式を採用することにより、出滓口１６の上部に形成されるスラグ溜まりの厚さを一定に保つことができ、出滓口１６における溶融スラグの排出量を一定に保つことができる。
【００１９】
オーバーフロー側の樋２５の出滓口２６から流下した溶融スラグは、スラグ排出筒２４を経て水槽４１に落下し、水砕スラグとして回収される。一方、繊維化側の出滓口１６から流下した溶融スラグは、起動初期においては、溶融スラグの温度が繊維化に必要な温度に達していないため、エアーノズル１２から空気を噴出せず、スラグ排出筒１４を経て水槽４１に落下させ、水槽４１で急冷し、水砕スラグとして回収する。
【００２０】
繊維化に必要な溶融スラグの温度は、一般にスラグタップ５及びオーバーフロー側の出滓口２６から流下する溶融スラグの温度よりも高い。溶融スラグを繊維化に必要な温度にまで上昇させるため、加熱バーナ１１によりスラグ池６の溶融スラグ、特に繊維化側の樋１５及び繊維化側の出滓口１６に滞留している溶融スラグを加熱する。温度測定器１７は繊維化側の溶融スラグの温度を測定あるいは評価するものである。温度測定器を耐火材の内部に埋め込み、間接的に溶融スラグの温度を推定してもよい。また、本実施例における温度測定器17は、出滓口近傍の雰囲気温度を計測してもよい。雰囲気温度は加熱バーナ１１の負荷変化に対して敏感であり、迅速に加熱バーナの負荷制御をすることができる。溶融スラグあるいは出滓口近傍の雰囲気の温度情報から加熱バーナ制御装置１８を介して加熱バーナ１１の負荷を制御する。樋１５及び出滓口１６に滞留している溶融スラグの温度が、繊維化に好適な溶融スラグ温度範囲以下であれば、加熱バーナ１１の負荷を上げ、溶融スラグ温度を上昇させる。一方、繊維化に必要な溶融スラグ温度範囲よりも高ければ、加熱バーナ１１の負荷を除々に下げ、繊維化に必要な溶融スラグ温度範囲にする。
【００２１】
繊維化に必要な溶融スラグ温度に達した後、エアーノズル１２から高速の空気を噴出し、溶融スラグを細かな液滴として飛散させ、繊維化する。液滴は繊維状になって凝固し、繊維回収装置１３で回収される。本実施例では、繊維化機はエアーノズル１２と繊維回収装置１３とから構成した。繊維化側の出滓口１６からの溶融スラグの排出量とエアーノズル１２の噴出空気量を一定に保つことにより、均質なフライアッシュファイバーを製造することができる。
【００２２】
繊維化作業を行わないときは、エアーノズル１２からの空気の噴出を停止し、スラグ排出筒１４を経て水槽４１に溶融スラグを落下させ、水砕スラグとして回収する。なお、出滓口１６を複数個設けて、大量生産をはかることも可能である。
【００２３】
本実施例により、エネルギーとして電気を使用する場合に必要になる未燃炭素分を除去する前処理工程を行わずに、均質なフライアッシュファイバーを製造することができた。また、石炭灰を連続的に溶融し、繊維化できるようになった。
【実施例２】
【００２４】
樋１５の出滓口１６近傍の構造を変更した実施例について、図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて説明する。
【００２５】
図３の（ａ）は、出滓口１６の近傍の構造を示した平面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。本実施例では出滓口１６の空間を小さくするために穴構造とした。また、（ｂ）に示すように、出滓口１６の上部はスラグ溜まりを形成するために窪みを有する凹構造とした。
【００２６】
スラグ量８０ｋｇ／ｈ〜２５０ｋｇ／ｈで溶融試験した結果、溶融スラグ中には塊状スラグが混入することが分かった。この塊状スラグは、溶融炉に固着したスラグが脱落し、溶融スラグの流れに乗って搬送されたものであり、大きさは３０〜４０ｍｍ角である。
【００２７】
穴径がφ１０ｍｍ，φ１５ｍｍ及びφ２０ｍｍの出滓口構造の樋を製作し、試験した結果、塊状スラグが出滓口を塞ぐことはあったが、出滓口は完全に塞がれることはなく、溶融スラグは流下し、塊状スラグは次第に溶融し、消滅した。穴径がφ１０ｍｍでは、溶融炉停止・冷却後に出滓口の底部がスラグで閉塞し、再起動時に出滓口の貫通作業が必要になった。一方、穴径がφ２０ｍｍでは、溶融運転時、出滓口の上部にスラグ溜まりが連続的に形成されず、スラグ排出量が変動した。穴径がφ１５ｍｍでは、溶融炉停止・冷却後の出滓口底部のスラグ閉塞はなく、溶融運転時に出滓口の上部にスラグ溜まりが連続的に形成され、スラグ排出量も安定した。このように、溶融炉を加熱する石炭量及び溶融する灰量が一定ならば出滓口の上部にスラグ溜まりを形成することでスラグ排出量が安定することがわかった。出滓口の穴径はφ１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以下が好ましく、特にφ１５ｍｍ前後のφ１３〜１７ｍｍの範囲が好ましい。出滓口の穴径が塊状スラグの大きさよりも大きい場合には、塊状スラグが出滓口をすり抜け、製造繊維中に塊状スラグが混在するため、繊維の品質が悪化することが予想される。
【００２８】
出滓口１６の上部は高温状態にあるが、出滓口の穴底部は、溶融スラグを冷却する水槽４１の水面に向かって熱放散し、温度が低下する。スラグ量が少ない場合、出滓口１６の穴底部で溶融スラグが温度低下し、固化、閉塞する。そこで、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図に示すように出滓口の周辺部分の厚さを可能な限り薄くし、出滓口１６の上部に溜まっている溶融スラグの熱で出滓口底部の温度低下を防ぐようにした。
【００２９】
出滓口１６の出滓口周辺部分の厚さが５０ｍｍと３０ｍｍの二つの出滓口構造を有する樋を製作し、溶融試験した結果、出滓口周辺部分の厚さが５０ｍｍでは、溶融炉の停止状態によっては停止・冷却後に出滓口16の穴が塞がることがあり、再起動するために出滓口を貫通させる作業が必要になった。一方、出滓口周辺部分の厚さが３０ｍｍでは、溶融炉停止・冷却後も出滓口が閉塞することはなかった。以上より、出滓口１６の周辺部分の厚さは最大でも５０ｍｍ以下とし、３０ｍｍ前後の２５〜３５ｍｍが特に好ましいことがわかった。
【００３０】
図１において、出滓口１６が閉塞した場合、出滓口１６上部のスラグ溜まりは反対側の樋２５の出滓口２６と同じ高さにあるため、この状態で溶融炉を停止・冷却することになる。この場合、出滓口１６の部分のみならず、スラグ池６および樋１５および樋２５の部分も解体・交換が必要になる。図３に示すように樋１５の先端に先端空間１９を備え、Ａ−Ａ断面図に示すようにオーバーフロー用の出滓口を設け、堰の高さを樋１５と同じ高さにした。これにより、出滓口１６が閉塞した場合でも、先端空間１９から溶融スラグがオーバーフローして出滓することができた。この状態で、溶融炉を停止・冷却した場合、出滓口１６の構造部だけを交換すれば良い。
【００３１】
図１では繊維化用の出滓口１６を有する樋とオーバーフロー用の出滓口２６を有する樋を個別に設けたが、同一の樋に繊維化用の出滓口とオーバーフロー用の出滓口を設けることにより、樋構造を一つにすることができる。
【実施例３】
【００３２】
図４及び図５は本発明の実施例による石炭溶融繊維化装置の他の実施例を示す概略構成図である。図５は図４の装置を加熱バーナ１１の方向から見た図である。
【００３３】
本実施例では、樋１５の出滓口１６の上部に監視窓２０を設け、監視窓２０を介して出滓口上部の溶融スラグ状態を監視するスラグ状態監視装置２１を設けている。スラグ状態監視装置２１には例えば放射式温度計を用いることができる。溶融スラグを繊維化する条件はスラグ粘度によって決まり、溶融繊維化試験によって検討した結果、１Ｐａ・ｓ以下であった。高温スラグほど低粘度の特徴があり、スラグ温度から粘度を評価することができる。スラグ温度と粘度の関係は、例えば高温回転式粘度計による基礎試験で得ることができる。
【００３４】
出滓口１６から溶融スラグが出滓する初期段階は、スラグ温度が低く高粘度であるが、次第にスラグ温度が上昇し、スラグ粘度１Ｐａ・ｓ以下に到達する。この条件が、繊維化機であるエアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動する第一の成立条件である。
【００３５】
さらに、安定した繊維を製造するためには、スラグ溜まりを形成した出滓が必要である。例えば、溶融試験でスラグ状態監視装置２１にビデオカメラを用い、出滓口１６の穴の開閉状態を監視できる。そして、ビデオカメラにより得られる出滓口付近の画像情報を解析することで、出滓口の穴の開閉状態を監視し、スラグ溜まりの形成を監視できる。また、その他の監視装置に使用するビデオカメラでも画像情報の解析によりスラグの状態を監視する。
【００３６】
スラグ排出筒１４に設けた監視窓３５は、スラグがスラグ排出筒１４を流下する状態を監視する窓であり、スラグ監視装置３６として例えばビデオカメラを用いる。スラグ監視装置３６でスラグ流下が確認されれば、出滓口16の穴の固化閉塞はなく、繊維化装置であるエアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動する第二の成立条件となる。
【００３７】
繊維化機を起動する二つの条件が成立した後、繊維化制御装置３４によってポンプ３３，３９を制御しエアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動することができる。ここで、スラグ監視装置３６でスラグ流下が確認されなければ、出滓口１６で溶融スラグが固化閉塞したことになるため、エアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動せず、先端空間１９から溶融スラグを排出し、水砕スラグを製造する。
【００３８】
繊維化装置であるエアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動した後は、監視窓３７から繊維製造状態を監視する。例えば、繊維製造監視装置３８にビデオカメラを用い、繊維製造が正常であるかどうかを監視する。異常があった場合には、繊維化制御装置３４によってエアーノズル１２と繊維回収装置１３を停止する。
【００３９】
スラグ排出筒１４は水槽４１に接続された水封構造とし、圧力測定器３０とガス吸引口２９を設け、圧力測定値をもとにガス吸引ポンプ３２の出力をガス吸引制御装置３１で制御する。旋回式溶融炉１の石炭及び加熱バーナ１１の燃焼状態が不安定の場合、スラグ池６、樋１５、出滓口１６を通じてスラグ排出筒１４内の圧力が変動する。スラグ排出筒１４は水槽４１によって水封されているが、圧力変動の程度が大きい場合、水槽１４の水とともに燃焼ガスを装置外に漏洩させる危険性がある。また、エアーノズル１２から空気を供給しているにもかかわらず、繊維回収吸引のためのポンプ３３が稼動しない場合も、スラグ排出筒１４が加圧され、水槽１４から水とともにガスが装置外に漏洩する。これを防止するためには、スラグ排出筒１４の内部の圧力を負圧に維持すればよい。スラグ排出筒内の圧力を圧力測定器３０で監視し、ガス吸引制御装置３１を介して、ガス吸引ポンプ３２を制御する。これにより、スラグ排出筒１４からの燃焼ガスの漏洩を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例による石炭灰溶融繊維化装置の構成を示す概略図。
【図２】溶融炉とスラグ池の近傍の構造を示す斜視図。
【図３】出滓口近傍の構造を示す概略図。
【図４】石炭灰溶融繊維化装置の他の実施例を示す概略図。
【図５】図４の装置を加熱バーナの方向から見た概略図。
【符号の説明】
【００４１】
１…旋回式溶融炉、２…空気ノズル、３…灰ノズル、４…石炭ノズル、５…スラグタップ、６…スラグ池、７…炉内温度測定器、８…溶融炉制御装置、１０…溶融スラグ、１１…加熱バーナ、１２…エアーノズル、１３…繊維回収装置、１４…スラグ排出筒、１５…樋、１６…出滓口、１７…温度測定器、１８…加熱バーナ制御装置、１９…先端空間、２０…監視窓、２１…スラグ状態監視装置、２４…スラグ排出筒、２５…樋、２６…出滓口、２９…ガス吸引口、３０…圧力測定器、３１…ガス吸引制御装置、３２…ガス吸引ポンプ、３３…ポンプ、３４…繊維化制御装置、３５…監視窓、３６…スラグ監視装置、３７…監視窓、３８…繊維製造監視装置、３９…ポンプ、４１…水槽。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰を溶融して繊維化する石炭灰溶融繊維化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭焚きボイラから排出される石炭灰は、土壌改良材、セメント原料などに再利用されているが、大半は埋め立て処分されている。近年、石炭灰に微量含まれる有害物質の溶出及び埋立地の枯渇化が問題となり、石炭灰を溶融してスラグ化することが検討されている。スラグ化することで、有害物質の溶出を防ぎ、かつ減容化することができる。スラグの再利用も検討されており、石炭灰を溶融し、溶融スラグを水で急冷することにより製造された水砕スラグは、セメント用骨材、アスファルト路盤材として既に再利用されている。
【０００３】
さらに、最近、石炭灰を溶融、繊維化し、ロックウール、グラスファイバー、セラミックファイバーの代替として有効利用を図ることが検討されている。以下、石炭灰を溶融、繊維化して製造したものをフライアッシュファイバーと記載する。フライアッシュファイバーの製造方法としては、バッチ式の電気炉法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。電気炉法は最高２０００℃まで高温化できるため、多種類の石炭灰を対象にでき、品質の高いフライアッシュファイバーを製造できる点で優れている。しかし、石炭灰には未燃炭素分が５％以下含まれており、電気炉内から一酸化炭素ガスが発生し、通電阻害を起こす問題がある。これを防ぐためには、予め未燃炭素分を除去する焼成工程が必要になる。電気炉法では、エネルギーとして高価な電気を使用し、さらに前処理の焼成工程を必要とするため、フライアッシュファイバーの製造コストは高くなる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３７６２５号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、電気よりも安価なエネルギーを用いて石炭灰を溶融し、石炭灰に含まれる未燃炭素分を除去する前処理工程を不要にでき、しかも均質なフライアッシュファイバーを製造できるようにした石炭灰溶融繊維化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを出滓する出滓口と、前記出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記出滓口がその周囲に比べて窪み、前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、石炭灰を溶融するための炉に、電気よりも安価な石炭を燃料とする石炭燃焼式溶融炉を採用した。石炭燃焼式溶融炉では、石炭灰を直接溶融炉に投入することができ、また、石炭灰中の未燃炭素分を除去することができる。このため、石炭灰を予め焼成するための前処理工程が不要にでき、フライアッシュファイバーの製造コストを電気炉法に比べて低減することが可能である。
【０００８】
また、本発明の石炭灰溶融繊維化装置は、出滓口で溶融スラグ溜まりを形成することにより、溶融スラグの排出量を一定に保つことができ、このため、エアーの噴出量を一定に保ち、均質なフライアッシュファイバーを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明において、溶融スラグ出滓手段は、溶融スラグをオーバーフローさせる出滓口を有する樋を、繊維化のために溶融スラグを流出落下する出滓口が設けられている樋とは別に備えることによって実現することができる。また、繊維化のために溶融スラグを流出落下する出滓口が設けられている樋に出滓口を設けることによって実現することができる。
【００１０】
繊維化するための溶融スラグを流出落下させる出滓口は、φ１０ｍｍ〜φ２０ｍｍの穴径であることが好ましく、また、その出滓口の周辺は厚さが５０ｍｍ以下になっていること好ましい。これにより、安定したスラグ排出を実現することができる。
【００１１】
溶融スラグ溜まりの下方には、出滓口から流出し繊維化機で繊維化されずに落下した溶融スラグ及び溶融スラグ出滓手段によって流出した溶融スラグを受ける水槽を設けて、溶融スラグを水砕スラグとして回収することが望ましい。また、加熱バーナを設けて、溶融スラグ溜まりの溶融スラグ、特に繊維化側の樋および繊維化側の出滓口に存在する溶融スラグを加熱することが望ましい。さらに、繊維化用の溶融スラグを流出落下する出滓口の近くに温度測定器を設けて、温度の測定値をもとに加熱バーナの負荷を制御することが望ましい。
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例による石炭灰溶融繊維化装置の構成を示す概略図である。図２は、溶融炉とスラグ池の近傍の斜視図である。石炭灰を溶融する溶融炉は、コークスベッド、熱分解の直接式溶融炉及び表面溶融、旋回溶融の燃料燃焼式溶融炉が可能である。本実施例では、燃料燃焼式溶融炉の一種である旋回式溶融炉を用いた。
【００１４】
旋回式溶融炉１は、炉本体の側壁に空気ノズル２、灰ノズル３および石炭ノズル４を備えており、石炭を燃料にして、旋回流によって炉底のスラグタップ５の上部で高温場を形成し、灰を溶融する。石炭の燃焼による排ガスは炉本体の上部から排出される。
【００１５】
石炭灰は５％以下の未燃炭素分を含んでいるが、この未燃炭素分は旋回式溶融炉１で燃焼するため、石炭灰を予め焼成し、未燃炭素分を除去する前処理は必要でない。また、溶融炉本体のエネルギーとして安価な石炭を用いるので、製造するフライアッシュファイバーの製造コストを低減することができる。
【００１６】
前記の高温場に炉内温度測定器７を設置し、炉内温度の測定値から溶融炉制御装置８を介して石炭ノズル４の石炭量を制御する。前記の高温場は、灰の融点以上の温度に保つ必要があり、それより低い場合には石炭量を増加して、温度を上昇させる。炉内温度測定器７の温度測定値が、溶融させる灰の融点以上に達した後、灰ノズル３から灰を供給する。灰を供給すると、炉内温度測定器７の温度が低下するので、この測定値が灰の融点以下に低下した場合には、石炭ノズル４から供給する石炭の量を増加させる。
【００１７】
旋回式溶融炉１で溶融したスラグは、スラグタップ５から流下し、スラグ池６に滞留する。溶融スラグ１０は、繊維化のための溶融スラグを誘導する樋１５と、溶融スラグをオーバーフローさせるために誘導する樋２５に分かれて流れる。
【００１８】
樋１５は先端部分が閉じられた構造をしており、樋１５の底部に溶融スラグを排出するための穴すなわち出滓口１６が設けられている。出滓口１６はオーバーフロー側の樋２５に設けられた出滓口２６よりも低い位置に設けられているので、スラグタップ５からスラグ池６に流下した溶融スラグは、繊維化側の樋１５、繊維化側の出滓口１６に優先的に流下する。出滓口１６は穴径を小さくする等により空間を小さくして、溶融スラグで埋まりやすい構造にすることが好ましい。溶融スラグ量が多い場合、スラグ池６から溢れた溶融スラグは、樋２５を流れて出滓口２６から排出される。オーバーフロー側の出滓口２６は、空間を大きくし、溶融スラグで埋まりにくい構造にすることが望ましい。オーバーフロー方式を採用することにより、出滓口１６の上部に形成されるスラグ溜まりの厚さを一定に保つことができ、出滓口１６における溶融スラグの排出量を一定に保つことができる。
【００１９】
オーバーフロー側の樋２５の出滓口２６から流下した溶融スラグは、スラグ排出筒２４を経て水槽４１に落下し、水砕スラグとして回収される。一方、繊維化側の出滓口１６から流下した溶融スラグは、起動初期においては、溶融スラグの温度が繊維化に必要な温度に達していないため、エアーノズル１２から空気を噴出せず、スラグ排出筒１４を経て水槽４１に落下させ、水槽４１で急冷し、水砕スラグとして回収する。
【００２０】
繊維化に必要な溶融スラグの温度は、一般にスラグタップ５及びオーバーフロー側の出滓口２６から流下する溶融スラグの温度よりも高い。溶融スラグを繊維化に必要な温度にまで上昇させるため、加熱バーナ１１によりスラグ池６の溶融スラグ、特に繊維化側の樋１５及び繊維化側の出滓口１６に滞留している溶融スラグを加熱する。温度測定器１７は繊維化側の溶融スラグの温度を測定あるいは評価するものである。温度測定器を耐火材の内部に埋め込み、間接的に溶融スラグの温度を推定してもよい。また、本実施例における温度測定器17は、出滓口近傍の雰囲気温度を計測してもよい。雰囲気温度は加熱バーナ１１の負荷変化に対して敏感であり、迅速に加熱バーナの負荷制御をすることができる。溶融スラグあるいは出滓口近傍の雰囲気の温度情報から加熱バーナ制御装置１８を介して加熱バーナ１１の負荷を制御する。樋１５及び出滓口１６に滞留している溶融スラグの温度が、繊維化に好適な溶融スラグ温度範囲以下であれば、加熱バーナ１１の負荷を上げ、溶融スラグ温度を上昇させる。一方、繊維化に必要な溶融スラグ温度範囲よりも高ければ、加熱バーナ１１の負荷を除々に下げ、繊維化に必要な溶融スラグ温度範囲にする。
【００２１】
繊維化に必要な溶融スラグ温度に達した後、エアーノズル１２から高速の空気を噴出し、溶融スラグを細かな液滴として飛散させ、繊維化する。液滴は繊維状になって凝固し、繊維回収装置１３で回収される。本実施例では、繊維化機はエアーノズル１２と繊維回収装置１３とから構成した。繊維化側の出滓口１６からの溶融スラグの排出量とエアーノズル１２の噴出空気量を一定に保つことにより、均質なフライアッシュファイバーを製造することができる。
【００２２】
繊維化作業を行わないときは、エアーノズル１２からの空気の噴出を停止し、スラグ排出筒１４を経て水槽４１に溶融スラグを落下させ、水砕スラグとして回収する。なお、出滓口１６を複数個設けて、大量生産をはかることも可能である。
【００２３】
本実施例により、エネルギーとして電気を使用する場合に必要になる未燃炭素分を除去する前処理工程を行わずに、均質なフライアッシュファイバーを製造することができた。また、石炭灰を連続的に溶融し、繊維化できるようになった。
【実施例２】
【００２４】
樋１５の出滓口１６近傍の構造を変更した実施例について、図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて説明する。
【００２５】
図３の（ａ）は、出滓口１６の近傍の構造を示した平面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。本実施例では出滓口１６の空間を小さくするために穴構造とした。また、（ｂ）に示すように、出滓口１６の上部はスラグ溜まりを形成するために窪みを有する凹構造とした。
【００２６】
スラグ量８０ｋｇ／ｈ〜２５０ｋｇ／ｈで溶融試験した結果、溶融スラグ中には塊状スラグが混入することが分かった。この塊状スラグは、溶融炉に固着したスラグが脱落し、溶融スラグの流れに乗って搬送されたものであり、大きさは３０〜４０ｍｍ角である。
【００２７】
穴径がφ１０ｍｍ，φ１５ｍｍ及びφ２０ｍｍの出滓口構造の樋を製作し、試験した結果、塊状スラグが出滓口を塞ぐことはあったが、出滓口は完全に塞がれることはなく、溶融スラグは流下し、塊状スラグは次第に溶融し、消滅した。穴径がφ１０ｍｍでは、溶融炉停止・冷却後に出滓口の底部がスラグで閉塞し、再起動時に出滓口の貫通作業が必要になった。一方、穴径がφ２０ｍｍでは、溶融運転時、出滓口の上部にスラグ溜まりが連続的に形成されず、スラグ排出量が変動した。穴径がφ１５ｍｍでは、溶融炉停止・冷却後の出滓口底部のスラグ閉塞はなく、溶融運転時に出滓口の上部にスラグ溜まりが連続的に形成され、スラグ排出量も安定した。このように、溶融炉を加熱する石炭量及び溶融する灰量が一定ならば出滓口の上部にスラグ溜まりを形成することでスラグ排出量が安定することがわかった。出滓口の穴径はφ１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以下が好ましく、特にφ１５ｍｍ前後のφ１３〜１７ｍｍの範囲が好ましい。出滓口の穴径が塊状スラグの大きさよりも大きい場合には、塊状スラグが出滓口をすり抜け、製造繊維中に塊状スラグが混在するため、繊維の品質が悪化することが予想される。
【００２８】
出滓口１６の上部は高温状態にあるが、出滓口の穴底部は、溶融スラグを冷却する水槽４１の水面に向かって熱放散し、温度が低下する。スラグ量が少ない場合、出滓口１６の穴底部で溶融スラグが温度低下し、固化、閉塞する。そこで、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図に示すように出滓口の周辺部分の厚さを可能な限り薄くし、出滓口１６の上部に溜まっている溶融スラグの熱で出滓口底部の温度低下を防ぐようにした。
【００２９】
出滓口１６の出滓口周辺部分の厚さが５０ｍｍと３０ｍｍの二つの出滓口構造を有する樋を製作し、溶融試験した結果、出滓口周辺部分の厚さが５０ｍｍでは、溶融炉の停止状態によっては停止・冷却後に出滓口16の穴が塞がることがあり、再起動するために出滓口を貫通させる作業が必要になった。一方、出滓口周辺部分の厚さが３０ｍｍでは、溶融炉停止・冷却後も出滓口が閉塞することはなかった。以上より、出滓口１６の周辺部分の厚さは最大でも５０ｍｍ以下とし、３０ｍｍ前後の２５〜３５ｍｍが特に好ましいことがわかった。
【００３０】
図１において、出滓口１６が閉塞した場合、出滓口１６上部のスラグ溜まりは反対側の樋２５の出滓口２６と同じ高さにあるため、この状態で溶融炉を停止・冷却することになる。この場合、出滓口１６の部分のみならず、スラグ池６および樋１５および樋２５の部分も解体・交換が必要になる。図３に示すように樋１５の先端に先端空間１９を備え、Ａ−Ａ断面図に示すようにオーバーフロー用の出滓口を設け、堰の高さを樋１５と同じ高さにした。これにより、出滓口１６が閉塞した場合でも、先端空間１９から溶融スラグがオーバーフローして出滓することができた。この状態で、溶融炉を停止・冷却した場合、出滓口１６の構造部だけを交換すれば良い。
【００３１】
図１では繊維化用の出滓口１６を有する樋とオーバーフロー用の出滓口２６を有する樋を個別に設けたが、同一の樋に繊維化用の出滓口とオーバーフロー用の出滓口を設けることにより、樋構造を一つにすることができる。
【実施例３】
【００３２】
図４及び図５は本発明の実施例による石炭溶融繊維化装置の他の実施例を示す概略構成図である。図５は図４の装置を加熱バーナ１１の方向から見た図である。
【００３３】
本実施例では、樋１５の出滓口１６の上部に監視窓２０を設け、監視窓２０を介して出滓口上部の溶融スラグ状態を監視するスラグ状態監視装置２１を設けている。スラグ状態監視装置２１には例えば放射式温度計を用いることができる。溶融スラグを繊維化する条件はスラグ粘度によって決まり、溶融繊維化試験によって検討した結果、１Ｐａ・ｓ以下であった。高温スラグほど低粘度の特徴があり、スラグ温度から粘度を評価することができる。スラグ温度と粘度の関係は、例えば高温回転式粘度計による基礎試験で得ることができる。
【００３４】
出滓口１６から溶融スラグが出滓する初期段階は、スラグ温度が低く高粘度であるが、次第にスラグ温度が上昇し、スラグ粘度１Ｐａ・ｓ以下に到達する。この条件が、繊維化機であるエアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動する第一の成立条件である。
【００３５】
さらに、安定した繊維を製造するためには、スラグ溜まりを形成した出滓が必要である。例えば、溶融試験でスラグ状態監視装置２１にビデオカメラを用い、出滓口１６の穴の開閉状態を監視できる。そして、ビデオカメラにより得られる出滓口付近の画像情報を解析することで、出滓口の穴の開閉状態を監視し、スラグ溜まりの形成を監視できる。また、その他の監視装置に使用するビデオカメラでも画像情報の解析によりスラグの状態を監視する。
【００３６】
スラグ排出筒１４に設けた監視窓３５は、スラグがスラグ排出筒１４を流下する状態を監視する窓であり、スラグ監視装置３６として例えばビデオカメラを用いる。スラグ監視装置３６でスラグ流下が確認されれば、出滓口16の穴の固化閉塞はなく、繊維化装置であるエアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動する第二の成立条件となる。
【００３７】
繊維化機を起動する二つの条件が成立した後、繊維化制御装置３４によってポンプ３３，３９を制御しエアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動することができる。ここで、スラグ監視装置３６でスラグ流下が確認されなければ、出滓口１６で溶融スラグが固化閉塞したことになるため、エアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動せず、先端空間１９から溶融スラグを排出し、水砕スラグを製造する。
【００３８】
繊維化装置であるエアーノズル１２と繊維回収装置１３を起動した後は、監視窓３７から繊維製造状態を監視する。例えば、繊維製造監視装置３８にビデオカメラを用い、繊維製造が正常であるかどうかを監視する。異常があった場合には、繊維化制御装置３４によってエアーノズル１２と繊維回収装置１３を停止する。
【００３９】
スラグ排出筒１４は水槽４１に接続された水封構造とし、圧力測定器３０とガス吸引口２９を設け、圧力測定値をもとにガス吸引ポンプ３２の出力をガス吸引制御装置３１で制御する。旋回式溶融炉１の石炭及び加熱バーナ１１の燃焼状態が不安定の場合、スラグ池６、樋１５、出滓口１６を通じてスラグ排出筒１４内の圧力が変動する。スラグ排出筒１４は水槽４１によって水封されているが、圧力変動の程度が大きい場合、水槽１４の水とともに燃焼ガスを装置外に漏洩させる危険性がある。また、エアーノズル１２から空気を供給しているにもかかわらず、繊維回収吸引のためのポンプ３３が稼動しない場合も、スラグ排出筒１４が加圧され、水槽１４から水とともにガスが装置外に漏洩する。これを防止するためには、スラグ排出筒１４の内部の圧力を負圧に維持すればよい。スラグ排出筒内の圧力を圧力測定器３０で監視し、ガス吸引制御装置３１を介して、ガス吸引ポンプ３２を制御する。これにより、スラグ排出筒１４からの燃焼ガスの漏洩を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例による石炭灰溶融繊維化装置の構成を示す概略図。
【図２】溶融炉とスラグ池の近傍の構造を示す斜視図。
【図３】出滓口近傍の構造を示す概略図。
【図４】石炭灰溶融繊維化装置の他の実施例を示す概略図。
【図５】図４の装置を加熱バーナの方向から見た概略図。
【符号の説明】
【００４１】
１…旋回式溶融炉、２…空気ノズル、３…灰ノズル、４…石炭ノズル、５…スラグタップ、６…スラグ池、７…炉内温度測定器、８…溶融炉制御装置、１０…溶融スラグ、１１…加熱バーナ、１２…エアーノズル、１３…繊維回収装置、１４…スラグ排出筒、１５…樋、１６…出滓口、１７…温度測定器、１８…加熱バーナ制御装置、１９…先端空間、２０…監視窓、２１…スラグ状態監視装置、２４…スラグ排出筒、２５…樋、２６…出滓口、２９…ガス吸引口、３０…圧力測定器、３１…ガス吸引制御装置、３２…ガス吸引ポンプ、３３…ポンプ、３４…繊維化制御装置、３５…監視窓、３６…スラグ監視装置、３７…監視窓、３８…繊維製造監視装置、３９…ポンプ、４１…水槽。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを出滓する出滓口と、前記出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段とを備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項２】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段とを備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項３】
請求項２において、前記溶融スラグ出滓手段として、前記樋の出滓口よりも高い位置に出滓口を有する別の樋を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項４】
請求項２において、前記出滓口を有する樋に、前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる出滓口を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項５】
請求項２において、前記出滓口を有する樋の前記出滓口の部分がその周囲に比べて窪んでおり、そこにスラグ溜まりが形成されるようにしたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項６】
請求項１あるいは２において、前記出滓口がφ１０ｍｍ〜φ２０ｍｍの穴径を有することを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項７】
請求項１あるいは２において、前記出滓口の周辺の厚さが５０ｍｍ以下であることを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項８】
請求項１あるいは２において、前記出滓口から流出し前記繊維化機で繊維化されずに落下した溶融スラグ及び前記溶融スラグ出滓手段によって流出した溶融スラグを受ける水槽を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項９】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記樋の出滓口の近傍に溜まっている溶融スラグを加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記加熱手段として、前記出滓口の近傍に溜まっている溶融スラグを加熱する加熱バーナと、溶融スラグ温度あるいは前記出滓口の近傍の雰囲気温度を測定して前記加熱バーナの負荷を制御する加熱バーナ制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１１】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記樋の出滓口の上部に存在する溶融スラグの温度を測定する温度計測器と、前記温度計測器により計測された溶融スラグの温度が所定の温度範囲にあるときに前記繊維化機を稼動する繊維化機制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１２】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記出滓口を監視し溶融スラグ溜まりを形成しているときに前記繊維化機を稼動するようにした繊維化機制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１３】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグの流下状態を監視し溶融スラグの流れが連続しているときに前記繊維化機を稼動するようにした繊維化機制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１４】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記樋の出滓口から流出し前記繊維化機で繊維化されずに落下した溶融スラグ及び前記溶融スラグ出滓手段によって流出した溶融スラグを受ける水槽と、前記樋の出滓口と前記水槽との間を包囲するように設けられたスラグ排出筒と、前記スラグ排出筒を負圧に制御する制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを出滓する出滓口と、前記出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段とを備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項２】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段とを備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項３】
請求項２において、前記溶融スラグ出滓手段として、前記樋の出滓口よりも高い位置に出滓口を有する別の樋を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項４】
請求項２において、前記出滓口を有する樋に、前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる出滓口を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項５】
請求項２において、前記出滓口を有する樋の前記出滓口の部分がその周囲に比べて窪んでおり、そこにスラグ溜まりが形成されるようにしたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項６】
請求項１あるいは２において、前記出滓口がφ１０ｍｍ〜φ２０ｍｍの穴径を有することを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項７】
請求項１あるいは２において、前記出滓口の周辺の厚さが５０ｍｍ以下であることを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項８】
請求項１あるいは２において、前記出滓口から流出し前記繊維化機で繊維化されずに落下した溶融スラグ及び前記溶融スラグ出滓手段によって流出した溶融スラグを受ける水槽を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項９】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記樋の出滓口の近傍に溜まっている溶融スラグを加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記加熱手段として、前記出滓口の近傍に溜まっている溶融スラグを加熱する加熱バーナと、溶融スラグ温度あるいは前記出滓口の近傍の雰囲気温度を測定して前記加熱バーナの負荷を制御する加熱バーナ制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１１】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記樋の出滓口の上部に存在する溶融スラグの温度を測定する温度計測器と、前記温度計測器により計測された溶融スラグの温度が所定の温度範囲にあるときに前記繊維化機を稼動する繊維化機制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１２】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記出滓口を監視し溶融スラグ溜まりを形成しているときに前記繊維化機を稼動するようにした繊維化機制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１３】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグの流下状態を監視し溶融スラグの流れが連続しているときに前記繊維化機を稼動するようにした繊維化機制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【請求項１４】
石炭灰を溶融し繊維化する石炭灰溶融繊維化装置において、石炭を燃料として石炭灰を溶融し溶融スラグを下部のスラグタップから落下させる構造の溶融炉と、前記スラグタップから排出された溶融スラグを貯留するスラグ池と、前記スラグ池から溶融スラグを誘導する樋と、前記樋の出滓口から流出し落下する溶融スラグに対してエアーを吹き付けて溶融スラグを飛散させ繊維化する繊維化機と、前記樋の出滓口が溶融スラグで埋まるように前記出滓口よりも高い位置で溶融スラグをオーバーフローさせる溶融スラグ出滓手段と、前記樋の出滓口から流出し前記繊維化機で繊維化されずに落下した溶融スラグ及び前記溶融スラグ出滓手段によって流出した溶融スラグを受ける水槽と、前記樋の出滓口と前記水槽との間を包囲するように設けられたスラグ排出筒と、前記スラグ排出筒を負圧に制御する制御装置を備えたことを特徴とする石炭灰溶融繊維化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２３３４０８（Ｐ２００６−２３３４０８Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２３５５（Ｐ２００６−２２３５５）
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
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