JP4501285B2 - Glass melting furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高放射性廃液ガラス固化施設に設置されるガラス溶融炉に関する。
【0002】
【従来の技術】
原子力施設において発生する高放射性廃液は、高放射性廃液ガラス固化施設のガラス溶融炉により溶融し、ガラス固化体として処理された後、放射性廃棄物保管施設に保管される。
【0003】
上記のガラス固化施設においては、ガラス溶融炉の内部で原料ガラスを溶融する際に高放射性廃液を混入し、この高放射性廃液が混入した溶融ガラスを固化容器に注入し、溶融ガラスを固化させることにより、ガラス固化体を形成している。
【0004】
図2は従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図、図3は図2の縦断側面図であり、図2、図3において2は溶融炉本体であり、該溶融炉本体2は、内部に溶融空間1を形成するように耐蝕性の耐火レンガ2aにて構成されている。
【0005】
溶融炉本体2の上下中間部左右側には、主電極3が対向して設けられていてその内端が溶融空間1に突出しており、又溶融空間1下部の狭くなっている炉底部4には、底部電極5が設けられていてその内端が溶融空間1に突出している。図2、図3において、6は溶融炉本体2の上部に設けられて原料ガラス、高放射性廃液等を供給するための原料供給口、7は廃ガス取出管、8は廃ガス処理装置、9は補助電極、10は炉底部4に形成されて溶融されたガラスを取り出すためのガラス取出口、11はガラス取出口10を加熱するためのヒータ、Gは溶融ガラスである。
【0006】
上記ガラス溶融炉では、溶融炉本体2に形成された溶融空間1(以下溶融室1と称す)に原料ガラス及び高放射性廃液を供給し、対向配置した主電極3,3間の通電(放電)によるジュール熱によって原料ガラスを溶融し、溶融室1底部のガラス取出口10から溶融ガラスGを取り出すようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、溶融室1内におけるガラスは静止した状態にあリ、そのために主電極3,3による加熱時における熱の伝達率は比較的低い状態にある。又、溶融室1の上面には、仮焼層12が形成されており、この仮焼層12は、溶融室1の上部空間への熱の伝達を抑制してしまい、このために、仮焼層12の上部に供給されてくる原料ガラスへの熱の伝達が押えられて、溶融効率が低下する問題があった。
【0008】
このため、従来では、ガラス溶融炉における処理量、即ち原料ガラスの溶融処理量は、溶融室1の容積(特に溶融ガラスGの上面の面積)に略比例するとされている。従って、処理量を増やすためには、ガラス溶融炉全体を大型化することが考えられる。
【0009】
しかし、ガラス溶融炉が大型化すると、それを構築するための耐食性の耐火レンガ2aの使用量が増大し、更にガラス溶融炉を納める建屋、及びクレーン等のハンドリング装置も大型化するために、建設コストが大幅に増加するという問題がある。
【0010】
本発明は、設備構成を大型化することなく処理能力を向上させることが可能なガラス溶融炉を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高放射能性廃液ガラス固化施設に設置されるガラス溶融炉において、溶融炉本体に、原料ガラスの溶融を行う溶融室と、この溶融室と底部で連通する側室とを設け、さらにガラス固化施設の外部から前記側室の上部空間に加圧空気を送り込む撹拌空気供給装置を設けており、該撹拌空気供給装置が、ガラス固化施設の外部から側室の上部空間に加圧空気を供給する空気供給管と、該空気供給管から分岐して溶融室の上部空間に連通する空気逃がし管と、前記空気供給管に配置した第1調整弁と、前記空気逃がし管に配置した第2調整弁とを備えていることを特徴とするガラス溶融炉、に係るものである。
【0013】
溶融室内において、溶融ガラス表面に形成される仮焼層を含めて、その下方の溶融ガラス全域を効率よく加熱することができれば、処理速度を高めて処理量を増やすことができる。
【0014】
本発明ではこのような観点から、溶融室内の溶融ガラスを攪拌するようにしている。即ち、側室の上部空間に加圧空気を送って、側室内の溶融ガラス面を押し下げる。すると、側室の底部は溶融室に繋がっているために、側室内の溶融ガラスが連通路を通って溶融室に流入し、これにより、溶融室内の溶融ガラスに流動が生じる。
【0015】
又、第1調整弁と第2調整弁の開閉を制御して、空気逃がし管により側室の上部空間に供給された加圧空気を溶融室の上部空間に逃がすと、溶融室の溶融ガラスの一部が側室に戻るように流動し、溶融室の溶融ガラス面は下降する。上記操作を繰返すと、溶融ガラスが溶融室と側室との間を繰り返し流動することによって熱伝達係数が高まり、よって仮焼層を含めて溶融ガラス全域に熱が速やかに伝わり、処理速度が向上する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【0017】
図1は本発明の実施の形態に係るガラス溶融炉の縦断正面図である。図中、図2、図3と同一のものには同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0018】
ガラス固化施設13の内部に、ガラス溶融炉の溶融炉本体14を備えている。溶融炉本体14は、原料ガラスの溶融を行う溶融室1と、溶融室1内の溶融ガラスGを流動(攪拌)させるための側室15とを備えている。
【0019】
溶融室1の底部近傍の側部と、側室15の底部とは、連通路16で繋がっている。溶融室1には、紙面と鉛直の方向に対向する主電極3が設けられていて、主電極3,3間での通電(放電)によりジュール熱で、原料ガラスの溶融を行うようになっている。又側室15にも、電気ヒータ17を設けて側室15内の溶融ガラスGを加熱し、溶融ガラスGの温度が低下して固まらないようにしている。
【0020】
溶融室1と側室15は連通路16で繋がっているため、通常では両方の溶融ガラス面の高さは等しくなっている。又溶融室1の底部にはガラス取出口10が設けられており、該ガラス取出口10を取り囲むように底部電極5が設けられている。
【0021】
ガラス固化施設13の外方には、空気槽(アキュムレータ)18が設けてあり、該空気槽18には、前記溶融炉本体14に加圧空気(圧縮空気)を送って溶融ガラスGの撹拌を行うようにした撹拌空気供給装置19が接続されている。
【0022】
前記撹拌空気供給装置19は、前記ガラス固化施設13の外部の空気槽18から側室15の上部空間に加圧空気を供給する空気供給管20と、該空気供給管20から分岐して溶融室1の上部空間に連通する空気逃がし管21と、前記空気供給管20に配置した第1調整弁22と、前記空気逃がし管21に配置した第2調整弁23とを備えている。又、空気供給管20におけるガラス固化施設13の外側には、手動安全弁24が設けてあり、さらに空気槽18の上流側には元弁25が設けてある。
【0023】
次に、上記形態例の作動を説明する。
【0024】
溶融室1の上方から原料ガラス及び高放射性廃液を供給し、対向配置されている主電極3,3間での通電(放電)によるジュール熱により原料ガラスを溶融する。
【0025】
ここで、第1調整弁22を閉じ、元弁25を開くことで空気槽18に加圧空気を溜める。その後、元弁25と第2調整弁23を閉じ、第1調整弁22を開くと、空気槽18内の加圧空気は、空気供給管20を通って、側室15の上部空間に供給される。
【0026】
すると、側室15の溶融ガラスG面は、加圧空気によって所定の高さL1(破線の位置)まで押し下げられ、これにより、側室15の溶融ガラスGが連通路16を通って溶融室1に移動することにより溶融室位置に流動Sが生じ、溶融室1内の溶融ガラスG面は所要高さL2(破線の位置)まで上昇する。
【0027】
次に、第2調整弁23を開いて、側室15内の加圧空気を溶融室1の上部空間に逃がすと、溶融室1の溶融ガラスGの一部が側室15に戻るように流動し、溶融室1の溶融ガラスG面は下降する。この時、側室15内の加圧空気を溶融室1に逃がすようにしているので、汚染した加圧空気を別個に処理することなく、溶融室1の上部空間のガスと一緒に処理することができる。
【0028】
上記操作を繰返すことにより、溶融ガラスGが溶融室1と側室15との間を繰り返し移動することになり、このときの流動Sによって、溶融室1内の溶融ガラスGが有効に撹拌され、よって主電極3の通電によるジュール熱が速やかに溶融ガラスGの全域に伝わり、よって、図2、図3に示した仮焼層12に対する伝熱も上昇し、この結果、溶融炉本体14による処理速度が高められて処理量を増加することができる。又、前記撹拌空気供給装置19では、ガラス固化施設13の外部において、元弁25と、第1調整弁22と、第2調整弁23の開閉を行うのみの簡単な操作によって、溶融ガラスGを効果的に撹拌できる。
【0029】
このように、溶融ガラスGを撹拌することによって、溶融炉本体14による処理量を増加でき、よって、従来と同一の処理量を処理する場合には、溶融炉本体14の構成を従来に比して著しく小型化できることになる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、側室上方に加圧空気を送って側室内の溶融ガラス面を押し下げることにより、側室と繋がっている溶融室に溶融ガラスの流動を生じさせ、又側室の上部空間に供給された加圧空気を溶融室の上部空間に逃がすことにより、溶融室の溶融ガラスを側室に戻すという操作を繰返すことにより、溶融ガラスが溶融室と側室との間を繰り返し流動して熱伝達係数が高まり、よって仮焼層を含め溶融ガラス全域に熱が速やかに伝わることになり、処理速度が高められて処理量を増加することができる効果がある。
【0031】
このように、溶融炉本体による処理量を増加できることにより、従来と同一の処理量を処理する場合には、溶融炉本体の構成を従来に比して著しく小型化できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るガラス溶融炉の縦断正面図である。
【図2】従来のガラス溶融炉の一例を示す縦断正面図である。
【図3】図2の縦断側面図である。
【符号の説明】
1 溶融室(溶融空間)
13 ガラス固化施設
14 溶融炉本体
15 側室
19 撹拌空気供給装置
20 空気供給管
21 空気逃がし管
22 第1調整弁
23 第2調整弁
G 溶融ガラス
S 流動[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glass melting furnace installed in a highly radioactive waste liquid vitrification facility.
[0002]
[Prior art]
The high radioactive waste liquid generated in the nuclear facility is melted by the glass melting furnace of the high radioactive waste liquid glass solidification facility, treated as a glass solid, and then stored in the radioactive waste storage facility.
[0003]
In the above-mentioned glass solidification facility, when the raw glass is melted inside the glass melting furnace, the high radioactive waste liquid is mixed, and the molten glass mixed with this high radioactive waste liquid is injected into the solidification container to solidify the molten glass. Thus, a vitrified body is formed.
[0004]
FIG. 2 is a longitudinal front view showing an example of a conventional glass melting furnace, FIG. 3 is a longitudinal side view of FIG. 2, and in FIGS. 2 and 3, 2 is a melting furnace body. It is comprised with the corrosion-
[0005]
On the left and right sides of the upper and lower middle part of the melting
[0006]
In the glass melting furnace, raw glass and highly radioactive liquid waste are supplied to a melting space 1 (hereinafter referred to as a melting chamber 1) formed in the melting
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the glass in the
[0008]
For this reason, conventionally, the processing amount in the glass melting furnace, that is, the melting processing amount of the raw glass, is assumed to be substantially proportional to the volume of the melting chamber 1 (particularly, the area of the upper surface of the molten glass G). Therefore, it is conceivable to increase the size of the entire glass melting furnace in order to increase the processing amount.
[0009]
However, as the size of the glass melting furnace increases, the amount of corrosion-resistant
[0010]
An object of this invention is to provide the glass melting furnace which can improve a processing capacity, without enlarging an equipment structure.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a glass melting furnace installed in a highly radioactive waste liquid glass solidification facility, the melting furnace body is provided with a melting chamber for melting the raw glass, and a side chamber communicating with the melting chamber at the bottom, An agitation air supply device that sends pressurized air from the outside of the vitrification facility to the upper space of the side chamber is provided , and the agitation air supply device supplies pressurized air to the upper space of the side chamber from the outside of the vitrification facility An air supply pipe, an air relief pipe branched from the air supply pipe and communicating with the upper space of the melting chamber, a first regulating valve arranged in the air supply pipe, and a second regulating valve arranged in the air relief pipe And a glass melting furnace characterized by comprising:
[0013]
In the melting chamber, if the entire molten glass underneath including the calcined layer formed on the surface of the molten glass can be efficiently heated, the processing rate can be increased and the processing amount can be increased.
[0014]
In the present invention, from such a viewpoint, the molten glass in the melting chamber is stirred. That is, pressurized air is sent to the upper space of the side chamber to push down the molten glass surface in the side chamber. Then, since the bottom part of the side chamber is connected to the melting chamber, the molten glass in the side chamber flows into the melting chamber through the communication path, thereby causing the molten glass in the melting chamber to flow.
[0015]
In addition, if the pressurized air supplied to the upper space of the side chamber is released to the upper space of the melting chamber by controlling the opening and closing of the first adjusting valve and the second adjusting valve, the molten glass in the melting chamber is discharged. The part flows back to the side chamber, and the molten glass surface of the melting chamber descends. When the above operation is repeated, the heat transfer coefficient is increased by the molten glass repeatedly flowing between the melting chamber and the side chamber, so that heat is quickly transmitted to the entire molten glass including the calcined layer, and the processing speed is improved. .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of a glass melting furnace according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0018]
A melting
[0019]
The side part near the bottom of the
[0020]
Since the
[0021]
An air tank (accumulator) 18 is provided outside the
[0022]
The stirring
[0023]
Next, the operation of the above embodiment will be described.
[0024]
The raw glass and the high radioactive waste liquid are supplied from above the
[0025]
Here, the first adjusting
[0026]
Then, the molten glass G surface of the
[0027]
Next, when the
[0028]
By repeating the above operation, the molten glass G repeatedly moves between the
[0029]
Thus, by stirring the molten glass G, the processing amount by the melting furnace
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by sending pressurized air to the upper side of the side chamber and pushing down the molten glass surface in the side chamber, the molten glass is caused to flow in the molten chamber connected to the side chamber. By letting the pressurized air supplied to the upper space escape to the upper space of the melting chamber, the operation of returning the molten glass in the melting chamber to the side chamber is repeated, so that the molten glass repeatedly flows between the melting chamber and the side chamber. Thus, the heat transfer coefficient is increased, so that heat is quickly transmitted to the entire molten glass including the calcined layer, and there is an effect that the processing speed can be increased and the processing amount can be increased.
[0031]
As described above, since the processing amount by the melting furnace body can be increased, there is an effect that the structure of the melting furnace body can be remarkably reduced as compared with the conventional case when processing the same processing amount as before.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal front view of a glass melting furnace according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal front view showing an example of a conventional glass melting furnace.
FIG. 3 is a longitudinal side view of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
1 Melting chamber (melting space)
13
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