JP2002031323A - 電気式灰溶融炉と電気式灰溶融炉の固化物除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出滓口及び出滓樋にスラグが固化して付着し
ないようにすること。 【解決手段】 プラズマ式灰溶融炉の炉室６における出
滓口１８の下部面は出滓口レンガ２５で形成され、出滓
樋１９は表面部がキャスタブル２６で形成され、その下
部にはキャスタブル２６を冷却する水冷ジャケット１４
が配設されている。出滓樋１９の通路の上部壁１７に
は、傾斜面２７が形成され、傾斜面２７は出滓口レンガ
２５に対向させている。傾斜面２７の凹部２９には、出
滓口バーナ２８を配設し、出滓口バーナ２８の先端部
は、出滓口レンガ２５の面部に向くように配設されてい
る。出滓樋１９の先端部には、連通路３０が配設され、
出滓樋１９の先端部に対向する連通路３０の壁部３１に
は凹所３２が設けられ、この凹所３２には加熱バーナ３
３が配設されている。加熱バーナ３３の先端部は、出滓
樋１９の先端に向けて配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ等の焼却灰を
溶融処理し、スラグ化した焼却灰を資源化若しくは減量
化する電気式灰溶融炉において、出滓口及び出滓樋にス
ラグ及びメタル等が固化しないようにした電気式灰溶融
炉及びその灰溶融炉に付着する固化物の除去方法。

【０００２】

【従来の技術】灰溶融炉は、ごみ焼却灰の有効利用を図
るためのものであり、灰溶融炉により溶融した焼却灰
は、低沸点の揮散物や、金属類及びその他成分のスラグ
に分け、無害化するとともに、そのリサイクルを図って
いる。こうした焼却灰の溶融炉のニーズが増加してきて
いる。これらの灰溶融炉には、焼却灰の溶融のために重
油等を燃料にするバーナ式灰溶融炉や、電気を加熱源と
する抵抗式灰溶融炉及びプラズマ式灰溶融炉等が知られ
ている。

【０００３】図５は、従来の電気式の灰溶融炉本体５１
の出滓口近傍を示している。この溶融炉本体５１の側壁
５２には、炉底壁５３よりやや高い位置に出滓口５４が
配設されている。炉底壁５３には焼却灰を加熱して溶融
したスラグ５５及び焼却灰中の金属成分が溶融したメタ
ル５９が溜まり、出滓口５４は、炉底に溜まったスラグ
５５がオーバフローすることによりそれを排出させる役
割を果たす。出滓口５４は出滓樋５６に接続され、スラ
グ５５は出滓樋５６の先端部から図示しない出滓コンベ
ア上に載置されているモールド５７に供給されて冷却さ
れ、作業中に発生したガスは、排気口５８から排出さ
れ、次工程により無害化処理される。

【０００４】溶融炉本体５１は、炉室６０が高温状態と
なることから、内壁の表面部は耐火レンガ６１等の耐火
物により形成されている。そして、出滓口５４も同様に
高熱に耐えるべく耐火レンガ６２で形成され、出滓樋５
６の表面はキャスタブル６３により形成されている。ま
た、溶融炉本体５１及び出滓樋５６には、耐火物を保護
すべく水冷ジャケット６４，６５が配設されている。ま
た。出滓樋５６の長手方向における中間部の直上方部に
は、出滓樋５６に向けて出滓樋バーナ６６を配設し、出
滓樋５６のスラグ５５の流路面をスラグが円滑に流れる
ようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、出滓
樋５６に水冷ジャケット６５を配設しているのは、その
キャスタブル６３が高温状態になるのを防止するためで
ある。そのため、出滓口５４を流れるスラグ５５が出滓
樋５６上で、水冷ジャケット６５を介して冷やされて
も、スラグ５５が円滑にモールドへ流下できなくなるこ
とがある。よって、スラグ５５の流れが悪くなると、バ
ーナ６６を点火してスラグ５５の流れをよくしている。
しかしながら、従来の出滓樋バーナ６６は、出滓樋６６
の全体を効果的に加熱するため、出滓樋５６の中央側に
配設されている。そのため、出滓口５４及びこの出滓口
５４と出滓樋５６の接続部周辺及び出滓樋５６の先端部
では、スラグが固化した固化スラグ６７，６８が付着し
てしまう。また、出滓口５４の上部及びこの出滓口５４
程ではないが出滓樋５６の上部には、ガスが反応して溶
融塩６９，７０が付着する。

【０００６】固化スラグ６７，６８の発生は、出滓樋５
６におけるスラグ５５の流れを間欠的にすることから、
モールド５７に大量のスラグ５５が流下し、モールド５
７を損傷させることがある。また溶融炉本体のスラグ温
度が上昇し、耐火物の寿命が短くなる。溶融塩６９，７
０が付着するとガスの流れを阻害し、効率良くガスを排
気することができない。本発明はこのような事情に鑑み
てなされたもので、出滓口からスラグを円滑に排出する
ことができる電気式灰溶融炉及びその溶融炉の固化スラ
グの除去方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、炉室に供給された焼却灰を加熱してスラ
グ化する溶融炉本体と、上記炉室の炉壁に配設され炉底
に溜まるスラグを炉室外へ排出させる出滓口と、該出滓
口に接続され上記スラグを溶融炉本体外に排出する出滓
樋とを備えた電気式灰溶融炉において、上記出滓口の上
方に出滓口加熱バーナを設け、該出滓口加熱バーナの噴
出口を上記出滓口部に向けて配置している。上記発明
は、上記出滓樋の先端部の近傍に出滓樋加熱バーナを設
け、該出滓樋加熱バーナの噴出口を上記出滓口の先端部
に向けて配置することができ、また、上記出滓口加熱バ
ーナを酸素富化バーナとすることができる。さらに、上
記溶融炉本体は傾倒式とすることができる。また、本発
明は、焼却灰を溶融炉本体の炉室内に投入し上記焼却灰
を加熱して溶融することによりスラグ化し、上記溶融炉
本体の炉底部に溜まるスラグを、上記溶融炉本体の出滓
口を通り出滓樋へ排出させる電気式灰溶融炉において、
上記出滓口及び出滓樋を加熱することにより、それらの
出滓口及び出滓樋に付着して固化したスラグを溶融し、
上記出滓樋から排出するようにした。この発明は、上記
スラグを上記出滓樋から排出させる際に、上記溶融炉本
体を傾倒させてスラグ及びメタルを排出するようにする
ことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態に
よる電気式灰溶融炉及びその灰溶融炉に付着する固化物
の除去方法について図面を参照しながら説明する。図１
及び図２は、本発明に係る傾倒可能なプラズマアーク式
灰溶融炉１を示し図１は灰溶融炉１を直立させた状態で
あり、図２はそれを傾倒させた状態を示す。灰溶融炉１
には、耐火レンガ１１に囲まれた炉室６を設け、この灰
溶融炉１には、炉室６側に配設される主電極４、炉室６
の炉底壁５側に配設される炉底電極７及びこれらに電気
を供給する直流電源８等を備えたプラズマ装置が設けら
れている。主電極４は、溶融炉本体２の天井壁３を貫通
して垂下されるとともに、昇降装置１５に支持されるこ
とにより炉室６を上下動できるように構成されている。

【０００９】主電極４は、金属または黒鉛製であり、内
部にプラズマガスを発生させる通路を形成した円筒形状
のものを用いている。主電極４の下端部には、その先端
と対向する炉底壁５に炉底電極７を設置し、これらの電
極４，７間に、プラズマ発生用の直流電源８を接続して
いる。直流電源８は、炉底電極７側に＋を接続し、主電
極４側に−を接続している。溶融炉本体２は、耐火レン
ガ１１の周りに該耐火レンガ１１を冷却する冷却ジャケ
ット１３を配設している。溶融炉本体２の下壁部には、
溶融スラグ２３の排出口である出滓口１８が配設され、
出滓口１８には、出滓樋１９が接続されている。

【００１０】図３は、出滓口１８近傍の拡大断面図であ
る。図に示すように、出滓口１８の下側面は出滓口レン
ガ２５で形成され、出滓口１８は表面側にキャスタブル
２６で形成され、その下部にはキャスタブル２６を冷却
する水冷ジャケット１４が樋に沿って配設されている。
出滓樋１９の通路の上部壁１７には、傾斜面２７が形成
され、傾斜面２７は出滓口レンガ２５に対向させてい
る。また、傾斜面２７には凹部２９が設けられ、この凹
部２９には、重油、ガス等を燃料とする出滓口バーナ２
８を配設している。そして、出滓口バーナ２８の先端部
は出滓口１８の出滓口レンガ２５の面部に向くように配
設されている。また、凹部２９の開口部は該開口部が裾
広がりとなるテーパ形状若しくは斜面状に形成されてい
る。

【００１１】出滓樋１９の先端部には、連通路３０が配
設され、連通路３０の上部側はガスの排気口が設けら
れ、その下部側は出滓コンベアに連通している。また、
出滓樋１９の先端部に対向する連通路３０の壁部３１に
は、凹所３２が設けられこの凹所３２には、ガス又は重
油等を燃料とする加熱バーナ３３が配設されている。加
熱バーナ３３の先端部は、出滓樋１９の先端部に向けて
配設されている。加熱バーナ２８，３３は、高温加熱が
できるように酸素富化バーナを用いている。

【００１２】図１に示すように、溶融炉本体２の炉底の
一端には油圧シリンダ２０が設置され、シリンダ２０の
伸縮ロッド２１の先端部が溶融炉本体２の炉底に枢支さ
れている。また、このシリンダ２０の取付部に対向して
炉底の他端側には回転軸２２が設けられている。溶融炉
本体２は、油圧シリンダ２０の伸縮ロッド２１を伸縮さ
せることにより、回転軸２２を軸として溶融炉本体２を
傾倒させ、出滓口１８側を低くすることができる。灰溶
融炉１の側壁９には、ホッパー等から供給された焼却灰
を炉室６内に投入する灰供給装置１０が設けられてい
る。なお、灰溶融炉１には、プラズマ等を制御する図示
しない制御装置や、プラズマを発生させるガス供給設
備、その他装置類が多数配設されているが、それらの詳
細な説明は省略する。

【００１３】次に、本発明の実施形態の作用について説
明する。図１に示すように、灰溶融炉１の炉室６には、
灰供給装置１０から炉底壁上に焼却灰が投入され、灰溶
融炉１の炉室６を還元雰囲気にした状態で、直流電源８
により電圧を電極４，７間に印加する。すると、該電極
４，７間にプラズマアークが発生し、炉室６内が１００
０℃以上の雰囲気となり、焼却灰の溶融が開始される。
なお、プラズマアークの起動前に、図３に示す出滓口１
８や出滓樋１９に固化スラグ（図の固化スラグ６７，６
８を参照）が付着しているようであれば、出滓口用加熱
バーナ２８及び連通路用加熱バーナ３３を着火させなが
ら、図２に示すように、油圧シリンダ２０を作動させる
ことによりロッド２１を上方に伸ばし、溶融炉本体２を
出滓口１８の位置が下がるように傾動させる。そして、
溶融した固化スラグを除去する。

【００１４】焼却灰の溶融作業では、プラズマアークの
熱により焼却灰が加熱され溶融して溶融スラグ２３とな
り、同様に焼却灰中に含まれているメタル成分が溶融し
て溶融メタル２４となり、比重の軽いスラグ２３は上部
に浮上し、それよりも比重の重いメタル２４はスラグ２
３の下部に沈む。スラグ２３が炉底に溜まり出滓口１８
の高さに達すると、スラグ２３が出滓口１８から溢れで
て出滓樋１９を通って、図示しない出滓コンベアに配設
されているモールドに供給され、スラグ２３は冷却処理
される。

【００１５】炉室６からスラグ２３を排出する際に、出
滓口用加熱バーナ２８の先端は、出滓口１８に向けられ
ているので、出滓口１８を流れるスラグ２３の固化を防
ぐことができ、たとえスラグ２３がそこに固化してもバ
ーナ２８の加熱で除去することができる。また、連通路
用加熱バーナ３３の先端が、出滓樋１９の先端部に向け
られているので、その先端部を流れるスラグ２３の固化
を防ぐことができ、スラグ２３がたとえ固化してもバー
ナ３３の加熱で除去することができる。特に、スラグ２
３を水冷処理（本実施形態では空冷処理である）する場
合、すなわち水砕スラグを生成させるような場合は水蒸
気の発生により、出滓樋１９の先端部に氷柱状にスラグ
が固化するので、それを除去することができる。

【００１６】また、上述した溶解塩（図５の溶融塩６
９，７０を参照）が出滓口１８の上部に生成するのは、
燃焼ガス等からＮａＣｌ、ＫＣｌが生成され、それらの
塩が耐火材に付着すると、シリカ、アルミナ、ＣａＯ等
のスラグ成分がさらに付着するからである。従来の溶融
炉では、出滓口１８の上部は、プラズマ熱の影響を受け
にくく温度が低くなる環境にあるので、溶解塩が発生し
やすい。本実施形態では、加熱バーナ２８を傾斜させて
配置するとともに、傾斜面２７を主電極４側に向けてい
るので、プラズマ及びバーナ２８の熱の影響を受けやす
く、出滓口１８の上部の温度が上昇し、溶解塩の発生を
防止することができる。同様に、付着する量は少ない
が、出滓樋１９の上部に付着する溶解塩についても、連
通路用加熱バーナ３３の加熱により、出滓樋１９の通路
の温度が上昇し、溶解塩の付着を防止することができ
る。

【００１７】溶融炉本体２の炉底に沈んでいるメタル２
４を排出する場合は、図２に示すように油圧シリンダ２
０を作動させることにより、溶融炉本体２を出滓口１８
の位置が下がるように傾倒させる。こうして、出滓口１
８から溶融炉本体２の外にスラグ２３及びメタル２４を
排出する。スラグ２３及びメタル２４の排出が終了した
ら、油圧シリンダ２０のロッド２１を縮めることによ
り、溶融炉本体２の傾斜をなくして、次の作業にかか
る。なお、溶融炉本体２が直立姿勢でスラグ２３がオー
バフローしている状態でも、溶融炉本体２を傾倒させス
ラグ２３及びメタル２４が排出されている状態において
も、加熱バーナ２８，３３は連続的に出滓口１８及び出
滓樋１９の先端部を加熱する。

【００１８】次に、本発明の第２の実施形態について図
４を参照しながら説明する。なお、上記の第１の実施形
態と同じ部分については同一の符号を付して説明する。
図４は、溶融炉本体２の出滓口１８近傍の拡大断面図で
ある。出滓口１８の下部面は出滓口レンガ２５で形成さ
れ、出滓口１８は表面側にキャスタブル２６で形成さ
れ、その下部にはキャスタブル２６を冷却する水冷ジャ
ケット１４が樋にそって配設されている。

【００１９】図に示すように、本実施形態では溶融炉本
体２の出滓口１８に対して、側壁９を炉室６の内方側に
移動させている。そして、出滓口１８から出滓樋１９に
亘る通路の上部壁１７はほぼ水平に延在し、出滓口１８
の出滓口レンガ２５の直上方に凹部２９を設け、この凹
部２９には重油、ガス等を燃料とする出滓口バーナ２８
を配設している。出滓口バーナ２８の先端部は、炎が直
下に向くように出滓口１８の流路、すなわち出滓口レン
ガ２５の表面部に向くように配設されている。また、凹
部２９の開口部は該開口部が裾広がりとなるテーパ形状
若しくは斜面状に形成されている。

【００２０】出滓樋１９の先端部は、連通路３０が配設
され、連通路３０の上部側はガスの排気口が設けられ、
下部側は出滓コンベアに連通している。また、出滓樋１
９の先端部に対向する連通路３０の壁部３１には、凹所
３２が設けられこの凹所３２には、重油、ガス等を燃料
とする加熱バーナ３３が配設されている。加熱バーナ３
３の先端部は、出滓樋１９の先端部に向けて配設されて
いる。本実施の形態では、上記実施の形態と同様に出滓
口１８及び出滓樋１９の先端部にスラグの固化がなくな
る。よって、炉室６からオーバフローするスラグ２３が
間欠的にモールドに流下することがなくなる。

【００２１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明
の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。例え
ば、上記実施の形態では、プラズマ式の灰溶融炉を例に
あげたが、抵抗式の他の電気灰溶融炉でもよく、電気式
の灰溶融炉であれば本発明は適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上、述べたように本発明によれば、溶
融炉本体の炉室に供給された焼却灰を加熱してスラグ化
する電気加熱手段と、上記炉室の炉壁に配設され炉底に
溜まるスラグを炉室外へ溢れ出させる出滓口と、該出滓
口に接続され該スラグを冷却する出滓コンベアに連通す
る出滓樋とを備えた電気式灰溶融炉において、上記出滓
口の近傍に第１加熱バーナを設け、該第１加熱バーナの
噴出口を上記出滓口に向けて配置し、該出滓口を直接加
熱するようにしたので、出滓口を流れるスラグ及びメタ
ルが上記加熱バーナの加熱により出滓口に固化しなくな
り、また、出滓口に固化して付着したスラグ及びメタル
も加熱により除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態におけるプラズマアー
ク式灰溶融炉を示し、溶融炉本体が直立している状態を
示す概略断面図である。

【図２】図１のプラズマアーク式灰溶融炉の溶融炉本体
を傾倒させた状態を示す概略断面図である。

【図３】図１のプラズマアーク式灰溶融炉の出滓口近傍
の拡大断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態におけるプラズマアー
ク式灰溶融炉の出滓口近傍の拡大断面図である。

【図５】従来のプラズマアーク式灰溶融炉の出滓口近傍
の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ プラズマアーク式灰溶融炉 ２ 溶融炉本体 ３ 天井壁 ４ 主電極 ５ 炉底壁 ６ 炉室 ７ 炉底電極 ８ 直流電源 ９ 側壁 １１ 耐火レンガ １５ 昇降装置 １７ 上部壁 １８ 出滓口 １９ 出滓樋 ２０ 油圧シリンダ ２１ 伸縮ロッド ２２ 回転軸 ２３ 溶融スラグ ２４ メタル ２５ 出滓口レンガ ２６ キャスタブル ２７ 傾斜面 ２８ 出滓口用加熱バーナ ２９ 凹部 ３０ 連通路 ３２ 凹所 ３３ 連通路用加熱バーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｂ 3/19 Ｆ２７Ｄ 3/14 Ｚ Ｆ２７Ｄ 3/14 3/15 Ｓ 3/15 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｌ (72)発明者 弓 春雄 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 長菱設計 株式会社内 (72)発明者 吉田 研志 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 長菱設計 株式会社内 (72)発明者 埜中 義臣 神奈川県横浜市中区錦町12番地 菱日エン ジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3K061 NB02 NB08 NB13 NB27 NB28 4D004 AA36 AC04 CA29 CA32 CB01 CB33 CB34 CB43 4K045 AA04 BA07 CA08 RA09 RB02 RC18 RC19 4K055 JA17 JA19 LA23

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉室に供給された焼却灰を加熱してスラ
   グ化する溶融炉本体と、上記炉室の炉壁に配設され炉底
   に溜まるスラグを炉室外へ排出させる出滓口と、該出滓
   口に接続され上記スラグを溶融炉本体外に排出する出滓
   樋とを備えた電気式灰溶融炉において、 上記出滓口の上方に出滓口加熱バーナを設け、該出滓口
   加熱バーナの噴出口を上記出滓口部に向けて配置したこ
   とを特徴とする電気式灰溶融炉。
2. 【請求項２】 上記出滓樋の先端部の近傍に出滓樋加熱
   バーナを設け、該出滓樋加熱バーナの噴出口を上記出滓
   口の先端部に向けて配置したことを特徴とする請求項１
   に記載の電気式灰溶融炉。
3. 【請求項３】 上記出滓口加熱バーナが酸素富化バーナ
   であることを特徴とする請求項２に記載の電気式灰溶融
   炉。
4. 【請求項４】 上記溶融炉本体は傾倒式であることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気式灰溶融
   炉。
5. 【請求項５】 焼却灰を溶融炉本体の炉室内に投入し上
   記焼却灰を加熱して溶融することによりスラグ化し、上
   記溶融炉本体の炉底部に溜まるスラグを、上記溶融炉本
   体の出滓口を通り出滓樋へ排出させる電気式灰溶融炉に
   おいて、 上記出滓口及び出滓樋を加熱することにより、それらの
   出滓口及び出滓樋に付着して固化したスラグを溶融し、
   上記出滓樋から排出するようにしたことを特徴とする電
   気式灰溶融炉の固化物除去方法。
6. 【請求項６】 焼却灰を溶融炉本体の炉室内に投入し上
   記焼却灰を加熱して溶融することによりスラグ化し、上
   記溶融炉本体の炉底部に溜まるスラグを、上記溶融炉本
   体の出滓口を通り出滓樋へ排出させる電気式灰溶融炉に
   おいて、 上記出滓口及び出滓樋を加熱することにより、それらの
   出滓口及び出滓樋に付着して固化したスラグ及びメタル
   を溶融し、上記スラグ及びメタルを上記出滓樋から排出
   される際に、上記溶融炉本体を傾倒させてスラグ及びメ
   タルを排出するようにしたことを特徴とする電気式灰溶
   融炉の固化物除去方法。