JP2002048317A

JP2002048317A - 溶融炉の立下げ方法及びその装置

Info

Publication number: JP2002048317A
Application number: JP2000232556A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Kataoka; 静夫片岡; Ryoji Samejima; 良二鮫島; Masaaki Kurata; 昌明倉田
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: JP3722674B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度
を自動監視し、炉内へ供給している不活性ガスの停止や
炉内への冷却用空気の供給を耐火物温度等に応じて自動
的に行えると共に、作業員によるメンテナンス作業を安
全に行えるようにする。【解決手段】炉内に不活性ガスＩを供給して炉内を還
元性雰囲気に保持すると共に、炉内に供給した被溶融物
Ｗを溶融するようにした溶融炉に於いて、溶融炉の耐火
物２３に埋設した熱電素子１６の発生電力により表示灯
１７を点灯させて溶融炉が運転中であることを表示する
と共に、溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び炉内温度
が溶融炉のメンテナンス作業を行える温度まで低下した
ときに表示灯１７が消灯するようにし、又、熱電素子１
６の発生電力による電流値から耐火物温度等を監視し、
溶融炉の立下げ時に耐火物温度等が約５００℃以下にな
ったときに炉内への不活性ガスＩの供給を自動的に停止
すると共に、炉内へ冷却用空気Ａを流入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉内へ窒素ガス等
の不活性ガスを供給して炉内を還元性雰囲気にした状態
で運転すると共に、都市ごみや産業廃棄物等の焼却炉か
ら排出された焼却残渣や飛灰等の被溶融物を電気エネル
ギーにより溶融するようにした溶融炉に於いて、溶融炉
の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度を自動監視し、炉
内へ供給している不活性ガスの停止や炉内への冷却用空
気の供給を耐火物温度及び炉内温度に応じて自動的に行
えるようにした溶融炉の立下げ方法及びその装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市ごみ等の焼却炉から排出され
る焼却残渣や飛灰（以下被溶融物と云う）の減容化及び
無害化を図る為、被溶融物の溶融固化処理法が注目さ
れ、現実に実用に供されている。何故なら、被溶融物は
溶融固化することにより、その容積を１／２〜１／３に
減らすことができると共に、重金属等の有害物質の溶出
防止や溶融スラグの再利用、最終埋立処分場の延命等が
可能になるからである。

【０００３】而して、前記被溶融物の溶融固化処理方法
には、プラズマ溶融炉やアーク溶融炉、電気抵抗炉等の
電気式溶融炉を使用し、電気エネルギーによって被溶融
物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷により固化す
る方法と、表面溶融炉や旋回溶融炉、コークスベッド炉
等の燃焼式溶融炉を使用し、燃料の燃焼エネルギーによ
って被溶融物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷に
より固化する方法とが多く利用されて居り、ごみ焼却処
理設備に発電設備が併置されている場合には、前者の電
気エネルギーを用いる方法が、又、発電設備が併置され
ていない場合には、後者の燃焼エネルギーを用いる方法
が夫々多く採用されている。

【０００４】図５は従前のごみ焼却処理設備に併置した
直流アーク放電黒鉛電極式プラズマ溶融炉の一例を示す
ものであり、図５に於いて、２５は溶融炉本体、２５ａ
は溶融スラグ流出口、２６は黒鉛主電極、２７は黒鉛ス
タート電極、２８は炉底電極、２９はタップホール、３
０は被溶融物Ｗのホッパ、３１は被溶融物Ｗの供給装
置、３２は熱電対、３３は温度計、３４は炉底冷却ファ
ン、３５は直流電源装置、３６は不活性ガス発生装置、
３７は不活性ガス供給配管、３８は燃焼室、３９は冷却
塔、４０は燃焼用空気ファン、４１は排ガス冷却ファ
ン、４２はバグフィルター、４３は誘引通風機、４４は
煙突、４５は溶融飛灰コンベア、４６は飛灰溜め、４７
はスラグ水冷槽、４８はスラグ搬出コンベア、４９はス
ラグ溜め、５０はスラグ冷却水冷却装置である。

【０００５】而して、焼却残渣や飛灰等の被溶融物Ｗは
ホッパ３０に貯えられ、供給装置３１により溶融炉本体
２５内へ連続的に供給される。溶融炉本体２５には、炉
頂部より垂直且つ昇降可能に挿入された黒鉛主電極２６
（−極）と、炉底に設置された炉底電極２８（＋極）と
が設けられて居り、両電極２６，２８間に印加された直
流電源装置３５（容量約６００〜１０００ＫＷｈ／Ｔ・
被溶融物）の直流電圧（２００Ｖ〜３５０Ｖ）により両
電極２６，２８間にアークが発生し、アーク中にプラズ
マガスとして不活性ガスＩ（窒素ガス）を供給すること
によりプラズマが発生する。これによって、溶融炉本体
２５内に供給された被溶融物Ｗは１３００℃〜１５００
℃に加熱されて溶融スラグＳとなる。

【０００６】ところで、溶融前の被溶融物Ｗは導電性が
低い為、プラズマ溶融炉の始動時には黒鉛スタート電極
２７を溶融炉本体２５内へ挿入してこれを＋電極とし、
これと黒鉛主電極２６間へ通電することにより被溶融物
Ｗが溶融するのを待つ。そして、被溶融物Ｗが溶融する
と、その導電性が上昇する為、黒鉛スタート電極２７を
炉底電極２８へ切り換える。

【０００７】又、前記溶融炉本体２５の内部は、溶融ス
ラグＳへの重金属類の混入を低減したり、黒鉛主電極２
６等の酸化を防止する為に還元性雰囲気に保持されて居
り、その為にＰＳＡ窒素製造装置等の不活性ガス発生装
置３６から不活性ガス供給配管３７を介して窒素ガス等
の不活性ガスＩが、中空筒状に形成した黒鉛主電極２６
及び黒鉛スタート電極２７の中空孔を通して、溶融炉本
体２５内へ連続的に供給されている。不活性ガスＩを溶
融炉本体２５内へ供給する構成とするのは、Ｐｂ等の
重金属類が揮散し易く、スラグの品質が向上すること、
プラズマ放電領域を濃厚な不活性ガスＩにより充満さ
せた方が、プラズマアークの発生や安定性等の所謂プラ
ズマ放電性が良好になると考えられること、黒鉛主電
極２６や黒鉛スタート電極２７の消耗がより少なくなる
と考えられること、等の理由によるものである。

【０００８】更に、前記溶融炉本体２５の炉底は、炉底
冷却ファン３４からの冷風（空気）により空冷され、こ
れによって炉底電極２８近傍の過度な温度上昇が防止さ
れている。又、溶融炉本体２５そのものは、高温に耐え
る耐火物及びそれを覆う断熱材等により構成されて居
り、必要に応じて断熱材の外部に水冷ジャケットが設け
られている。

【０００９】そして、被溶融物Ｗの溶融が開始される
と、その内部に存在した揮発成分や炭素の酸化により起
生した一酸化炭素等は、ガス体Ｇ（以下排ガスと云う）
となる。この排ガスＧ（ガス体）は、溶融スラグ流出口
２５ａの上部空間から燃焼室３８内に入り、ここで燃焼
用空気ファン４０により送入された燃焼用空気が加えら
れることにより、内部の未燃分が完全に燃焼された上、
冷却塔３９や排ガス冷却ファン４１からの冷却空気によ
って冷却された後、バグフィルター４２を経て誘引通風
機４３により煙突４４へ排出される。尚、バグフィルタ
ー４２で捕捉された溶融飛灰は、溶融飛灰コンベア４５
により飛灰溜め４６へ送られる。

【００１０】一方、被溶融物Ｗに含まれている鉄等の金
属類やガラス、砂等の不燃性成分は、プラズマアーク放
電による発生熱を供給されることによりその溶融点（１
１００℃〜１２５０℃）を越える約１３００℃〜１５０
０℃の高温度にまで加熱され、流動性を有する液体状の
溶融スラグＳとなる。この溶融スラグＳは、溶融スラグ
流出口２５ａより連続的に溢れ出し、冷却水を満したス
ラグ水冷槽４７内へ落下することにより冷却されて水砕
スラグとなり、スラグ搬出コンベア４８によってスラグ
溜め４９へ排出される。尚、プラズマ溶融炉を停止する
際には、溶融炉本体２５内の溶融スラグＳが冷却・固化
してしまうのを防止する為、溶融スラグＳの底部レベル
に設けたタップホール２９より湯抜きを行い、溶融炉本
体２５内は空状態にされる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したプ
ラズマ溶融炉では、焼損量を減少させる為、耐火物にカ
ーボン系耐火物（カーボン煉瓦等）を使用している。こ
のカーボン系耐火物を使用しているプラズマ溶融炉で
は、炉内に空気が流入すると耐火物の酸化消耗が激しく
なる為、炉内を還元性雰囲気にして運転する必要があ
る。又、プラズマ溶融炉の立下げ時にも、耐火物温度及
び炉内温度が５００℃以下になるまでは炉内へ空気を流
入させず、炉内を還元性雰囲気に保つ必要がある。従っ
て、従来のプラズマ溶融炉では、炉内に窒素ガス等の不
活性ガスＩを供給して炉内を還元性雰囲気にして運転し
ており、プラズマ溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び
炉内温度が５００℃以下になったことを確認してから、
不活性ガスＩの供給を停止すると共に、冷却用空気の吹
き込みによる強制空冷或いは通風系統を止めて自然放冷
するようにしている。

【００１２】しかし、従来のプラズマ溶融炉に於いて
は、プラズマ溶融炉の立下げ時には運転員が熱電対３２
及び温度計３３により耐火物温度及び炉内温度を一々監
視しなければならず、作業性や取扱性に劣ると云う問題
があった。然も、耐火物温度や炉内温度の監視を熱電対
３２で行う為には、プラズマ溶融炉の施工時に耐火物に
熱電対３２を設置する為の穴を開ける必要があり、手数
がかかると云う問題もある。又、従来のプラズマ溶融炉
に於いては、プラズマ溶融炉の立下げ時には運転員が炉
内へ供給している窒素ガス等の不活性ガスＩを手動操作
で止めるようしている為、耐火物温度や炉内温度が既に
５００℃以下になっている場合でも、窒素ガス等の不活
性ガスＩを炉内へ供給していることがある。その結果、
コストのかかる窒素ガス等の不活性ガスＩの使用量が増
加し、ランニングコストが高騰すると云う問題がある。
更に、従来のプラズマ溶融炉に於いては、被溶融物Ｗの
溶融により高温の熱が発生しているが、その数十％が放
熱により損失している。又、従来のプラズマ溶融炉に於
いては、溶融炉本体２５を形成する耐火物が数百度に達
している為、この熱を利用することも可能であるが、そ
の熱は殆どが無駄に捨てられており、利用されていない
のが現状である。そのうえ、従来のプラズマ溶融炉に於
いては、メンテナンス作業（例えば点検作業や保守作業
等）を行う際にプラズマ溶融炉の運転を停止していて
も、耐火物温度や炉内温度が高温に保たれている場合が
あり、このときに作業員が誤って点検口やマンホール等
を開けることがあり、安全性に劣ると云う問題がある。

【００１３】本発明は、このような問題点に鑑みて為さ
れたものであり、その目的は、溶融炉の立下げ時に耐火
物温度及び炉内温度を自動監視し、炉内へ供給している
窒素ガス等の不活性ガスの停止や炉内への冷却用空気の
供給を耐火物温度及び炉内温度に応じて自動的に行える
と共に、作業員によるメンテナンス作業を安全に行える
ようにした溶融炉の立下げ方法及びその装置を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明の請求項１の発明は、炉内に不活性ガスを供
給して炉内を還元性雰囲気に保持すると共に、炉内に供
給した被溶融物を電気エネルギーにより溶融するように
した溶融炉に於いて、溶融炉の耐火物に埋設した熱エネ
ルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子の発生電力
により表示灯を点灯させて溶融炉が運転中であることを
表示すると共に、溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び
炉内温度が溶融炉のメンテナンス作業を行える温度まで
低下したときに表示灯が消灯するようにし、又、熱電素
子の発生電力による電流値から耐火物温度及び炉内温度
を監視し、溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度
が約５００℃以下になったときに炉内への不活性ガスの
供給を自動的に停止すると共に、炉内へ冷却用空気を流
入させて空冷するようにしたことに特徴がある。

【００１５】本発明の請求項２の発明は、溶融炉の耐火
物に埋設された熱エネルギーを電気エネルギーに変換す
る熱電素子と、熱電素子の発生電力により点灯する表示
灯と、炉内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管
に介設された制御弁と、溶融炉内へ冷却用空気を供給す
る冷却用空気供給配管と、冷却用空気供給配管に接続さ
れた冷却用空気ファンと、制御弁及び冷却用空気ファン
を制御する制御器とから成り、熱電素子の発生電力量に
応じて表示灯を点灯又は消灯させると共に、熱電素子の
発生電力による電流値に基づいて制御器により制御弁及
び冷却用空気ファンを制御するようにしたことに特徴が
ある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態
に係る溶融炉の立下げ装置を還元性雰囲気で運転する直
流アーク放電黒鉛電極式のプラズマ溶融炉に設置したも
のであり、図１に於いて、１は溶融炉本体、２は被溶融
物供給口、３は溶融スラグ流出口、４は黒鉛主電極、５
は黒鉛スタート電極、６は炉底電極、７はタップホー
ル、８は被溶融物Ｗのホッパ、９は被溶融物Ｗの供給装
置、１０は炉底冷却ファン、１１は直流電源装置、１２
は不活性ガス発生装置、１３は不活性ガス供給配管、１
４は燃焼室、１５は溶融炉の立下げ装置、１６は熱電素
子、１７は表示灯、１８は制御弁、１９は冷却用空気供
給配管、２０は冷却用空気ファン、２１は制御弁１８の
制御器、２２は冷却用空気ファン２０の制御器である。

【００１７】前記溶融炉本体１は、鋼板製のケーシング
（図示省略）及び耐食性・耐熱性等に優れた耐火物２３
（例えばカーボン煉瓦等のカーボン系耐火物）等により
夫々形成された周壁１ａ、天井壁１ｂ及び炉底１ｃから
構成されており、横断面形状が円形に形成されている。
又、溶融炉本体１の周壁１ａには、焼却残渣や飛灰等の
被溶融物Ｗを炉内へ供給する為の被溶融物供給口２が形
成されている。この被溶融物供給口２には、スクリュー
フィーダー等の被溶融物Ｗの供給装置９が接続されてお
り、被溶融物Ｗを炉内へ定量的に連続供給できるように
なっている。更に、溶融炉本体１の周壁１ａには、その
直径方向に於いて被溶融物供給口２と対向する位置に溶
融スラグ流出口３が形成されている。この溶融スラグ流
出口３は、炉内の溶融スラグＳ及び高温の燃焼排ガスＧ
を炉外へ排出させる為のものであり、スラグ水冷層（図
示省略）等のスラグ処理系及び燃焼室１４等の排ガス処
理系に夫々連通状に接続されている。

【００１８】そして、溶融炉本体１には、炉内にプラズ
マアークを発生させる為の黒鉛主電極４と黒鉛スタート
電極５と炉底電極６とが夫々設けられている。即ち、黒
鉛主電極４は、溶融炉本体１の天井壁１ｂ中心部に昇降
自在に挿入支持されており、溶融スラグＳとの間を一定
距離に保つように昇降操作されるようになっている。こ
の黒鉛主電極４は、直流電源装置１１の陰極に接続され
ている。又、黒鉛スタート電極５は、溶融炉本体１の天
井壁１ｂの外周縁部に傾斜姿勢でもって進退移動自在に
挿入支持されており、先端部を炉内に突出させない放電
停止位置と先端部を黒鉛主電極４の先端部に近接させた
状態で炉内に突出する放電作用位置とに亘って昇降操作
されるようになっている。この黒鉛スタート電極５は、
直流電源装置１１の陽極に接続されている。更に、炉底
電極６は、溶融炉本体１の炉底１ｃに設けられており、
直流電源装置１１の陽極に接続されている。

【００１９】尚、黒鉛主電極４及び黒鉛スタート電極５
は、何れも円筒状に形成されており、炉内を還元性雰囲
気に保持するのに必要な窒素ガス等の不活性ガスＩが不
活性ガス発生装置１２から不活性ガス供給配管１３を介
して各電極４，５の中空孔を通して炉内へ供給されるよ
うになっている。

【００２０】本発明の実施の形態に係るプラズマ溶融炉
の立下げ装置１５は、プラズマ溶融炉の耐火物２３（溶
融炉本体１の耐火物２３）に埋設された熱エネルギーを
電気エネルギーに変換する熱電素子１６と、熱電素子１
６の発生電力により点灯する表示灯１７と、炉内へ窒素
ガス等の不活性ガスＩを供給する不活性ガス供給配管１
３に介設された制御弁１８と、炉内へ冷却用空気Ａを供
給する冷却用空気供給配管１９と、冷却用空気供給配管
１９に接続された冷却用空気ファン２０と、制御弁１８
を制御する制御器２１と、冷却用空気ファン２０を制御
する制御器２２等から構成されており、耐火物２３に埋
設した熱電素子１６の発生電力量に応じて表示灯１７を
点灯又は消灯させると共に、熱電素子１６の発生電力に
よる電流値に基づいて制御器２１，２２により制御弁１
８及び冷却用空気ファン２０を夫々制御するようにした
ものである。

【００２１】即ち、立下げ装置１５は、溶融炉本体１の
耐火物２３に埋設した熱電素子１６の発生電力により表
示灯１７を点灯させてプラズマ溶融炉が運転中であるこ
とを表示すると共に、プラズマ溶融炉の立下げ時には耐
火物温度及び炉内温度がプラズマ溶融炉のメンテナンス
作業（点検作業や保守作業、補修作業等）を行える温度
まで低下したときに表示灯１７が消灯するようにし、
又、熱電素子１６の発生電力による電流値から耐火物温
度及び炉内温度を自動監視し、プラズマ溶融炉の立下げ
時に耐火物温度及び炉内温度が約５００℃以下になった
ときに制御器２１により制御弁１８を閉じて炉内への不
活性ガスＩの供給を自動的に停止すると共に、制御器２
２により冷却用空気ファン２０を作動させて炉内へ冷却
用空気Ａを流入させるようにしたものである。

【００２２】前記熱電素子１６は、図２及び図３に示す
如く、例えば鉄珪化物（ＦｅＳｉ₂）にＭｎ、Ａｌ、Ｃ
ｒの少なくとも一種を添加して成るＰ型の熱電材料１６
ａ（Ｆｅ_0.9Ｍｎ_0.1Ｓｉ₂モル組成比等）と、同じく鉄
珪化物（ＦｅＳｉ₂）にＣｏ、Ｂ、Ｐ、Ｎｉの少なくと
も一種を添加して成るＮ型の熱電材料１６ｂ（Ｆｅ_0. ₉₅
Ｃｏ_0.05Ｓｉ₂モル組成比等）とを略Ｕ字状に接合する
ことにより構成されている。この熱電素子１６は、Ｐ型
の熱電材料１６ａとＮ型の熱電材料１６ｂの接合部分１
６ｃを加熱し、この接合部分１６ｃと熱電素子１６の両
端部１６ｄとの間に温度差を与えると、起電力が生じて
電流が流れるようになっている。このような熱電素子１
６の起電力の大きさは、高温部側である熱電素子１６の
接合部分１６ｃと低温部側である熱電素子１６の両端部
１６ｄとの温度差によって決まる。

【００２３】上述した熱電素子１６は、図２及び図３に
示す如く、溶融炉本体１の周壁１ａや天井壁１ｂ等を構
成する耐火物２３（カーボン煉瓦）に埋設固定されてお
り、低温部側となる両端部１６ｄが耐火物２３の外方へ
露出した状態となっている。この熱電素子１６は、所定
の形状の耐火物２３を形成する際に耐火物２３に埋設さ
れている。そして、熱電素子１６を埋設した耐火物２３
は、熱電素子１６の接合部分１６ｃが炉の内側（図２の
右側）を向くように、又、熱電素子１６の両端部１６ｄ
が炉の外側（図２の左側）を向くようにプラズマ溶融炉
の炉壁に嵌め込まれている。従って、プラズマ溶融炉の
耐火物２３に埋設した熱電素子１６に於いては、温度上
昇した耐火物２３の熱の影響を受ける高温部側となる接
合部分１６ｃと耐火物２３の熱の影響をあまり受けない
低温部側と成る両端部１６ｄとの温度差によって起電力
が生じ、熱電素子１６の両端部１６ｄに接続したリード
線２４に電流が流れることになる。

【００２４】図４は４種類の熱電素子１６を夫々埋設し
た耐火物２３をプラズマ溶融炉の炉壁に嵌め込み、耐火
物２３及び炉内を常温から約９００℃まで加熱したとき
の各熱電素子１６の熱電特性を表わしたものであり、耐
火物温度及び炉内温度と熱電素子１６の出力の関係を示
すグラフである。このグラフからも明らかなように、耐
火物２３に埋設した熱電素子１６の出力の大きさによっ
て耐火物温度及び炉内温度を知ることができる。従っ
て、プラズマ溶融炉の運転時や立下げ時に耐火物２３に
埋設した熱電素子１６の発生電力による電流値の変化を
調べることによって、そのときの耐火物温度及び炉内温
度を監視することが可能となる。

【００２５】前記表示灯１７は、プラズマ溶融炉の運転
中に点灯してプラズマ溶融炉が運転中であることを作業
員に知らせると共に、プラズマ溶融炉の立下げ時に消灯
して耐火物温度及び炉内温度がメンテナンス作業（点検
作業や保守作業、補修作業等）を行える温度まで低下し
たことを作業員に知らせるものである。即ち、表示灯１
７は、リード線２４を介して熱電素子１６に接続されて
おり、プラズマ溶融炉の運転中には熱電素子１６の発生
電力によって点灯し、又、プラズマ溶融炉の立下げ時に
は耐火物温度及び炉内温度が低下していき、これらの温
度がメンテナンス作業を行える温度になったときに発生
する電流値以下となったときに消灯するように構成され
ている。尚、この表示灯１７には、従来公知のパトライ
トが使用されている。

【００２６】前記制御弁１８は、不活性ガス発生装置１
２と溶融炉本体１内とを接続する不活性ガス供給配管１
３に介設されており、炉内へ窒素ガス等の不活性ガスＩ
を供給したり、或いは炉内へ供給される不活性ガスＩを
停止したりするものである。この制御弁１８には、電動
式の開閉弁が使用されている。

【００２７】前記制御弁１８の制御器２１は、リード線
２４を介して熱電素子１６に接続されており、プラズマ
溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が所定の温
度以下（約５００℃以下）になったときに制御弁１８を
閉じるように制御するものである。この制御器２１に
は、耐火物温度及び炉内温度が約５００℃のときに発生
する電流値等が予め設定値として入力されており、検出
された値と比較して、必要と判断したときに制御弁１８
を閉じるようになっている。即ち、制御器２１は、熱電
素子１６の発生電力による電流値から耐火物温度及び炉
内温度を自動的に検出しており、プラズマ溶融炉の立下
げ時に耐火物温度及び炉内温度が低下していき、これら
の温度が約５００℃以下になったときに発生する電流値
以下となった時点で制御弁１８を閉じるように構成され
ている。これにより、炉内への不活性ガスＩの供給が自
動的に停止される。

【００２８】前記冷却用空気供給配管１９は、炉内へ連
通するように溶融炉本体１に接続されており、プラズマ
溶融炉の立下げ時に炉内へ冷却用空気Ａを流入させるも
のである。この冷却用空気供給配管１９には、炉内へ冷
却用空気Ａを強制的に送り込む為の冷却用空気ファン２
０が接続されている。

【００２９】前記冷却用空気ファン２０の制御器２２
は、リード線２４を介して熱電素子１６に接続されてお
り、プラズマ溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温
度が所定の温度以下（約５００℃以下）になったときに
冷却用空気ファン２０が作動するように制御するもので
ある。この制御器２２には、耐火物温度及び炉内温度が
５００℃のときに発生する電流値等が予め設定値として
入力されており、検出された値と比較して、必要と判断
したときに冷却用ファンを作動させるようになってい
る。即ち、制御器２２は、熱電素子１６の発生電力によ
る電流値から耐火物温度及び炉内温度を自動的に検出し
ており、プラズマ溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉
内温度が低下していき、これらの温度が約５００℃以下
になったときに発生する電流値以下となった時点で冷却
用ファンを作動させるように構成されている。これによ
り、炉内へ冷却用空気Ａが送り込まれ、耐火物及び炉内
が強制的に空冷される。

【００３０】而して、上述した立下げ装置１５を設けた
プラズマ溶融炉の運転中に於いては、供給装置９により
溶融炉本体１内へ供給された焼却残渣や飛灰等の被溶融
物Ｗは、黒鉛主電極４と炉底電極６との間に発生するプ
ラズマアーク放電による熱エネルギーにより、溶融点
（１１００℃〜１２５０℃）を越える温度にまで加熱さ
れ、１３００℃〜1５００℃の高温液体状の溶融スラグ
Ｓとなる。この溶融スラグＳは、溶融スラグ流出口３か
らスラグ処理系へと順次溢流排出されて行く。又、溶融
炉本体１内で発生した高温の燃焼排ガスＧは、溶融スラ
グ流出口３から排ガス処理系へと排出されて行く。この
プラズマ溶融炉は、その運転中に耐火物２３に埋設した
熱電素子１６の発生電力によって表示灯１７が点灯し、
プラズマ溶融炉が運転中であることを表示する。これに
より、運転員は、プラズマ溶融炉が運転中であることを
簡単且つ確実に確認することができ、プラズマ溶融炉を
誤操作すると云うこともない。

【００３１】一方、プラズマ溶融炉のメンテナンス作業
（点検作業や保守作業、補修作業等）時に溶融炉の立下
げ（溶融炉の運転停止）を行うと、耐火物温度及び炉内
温度が順次低下して行く。このとき、立下げ装置１５に
於いては、耐火物２３に埋設した熱電素子１６の発生電
力による電流値から耐火物温度及び炉内温度が自動的に
検出されており、耐火物温度及び炉内温度が約５００℃
のときに発生する電流値以下となった時点で、制御器２
１により制御弁１８が自動的に閉じられて炉内への不活
性ガスＩの供給を停止すると共に、制御器２２により冷
却用空気ファン２０が作動されて炉内へ冷却用空気Ａを
流入させて強制的に空冷するようになっている。その結
果、プラズマ溶融炉は、不活性ガスＩの停止や冷却用空
気Ａの供給を手動で行う必要もなく、作業性や取扱性に
優れたものとなる。又、コストのかかる窒素ガス等の不
活性ガスＩを不必要に炉内へ供給することがなく、不活
性ガスＩの使用量が減少してランニングコストの低減を
図れる。更に、炉内へ冷却用空気Ａを吹き込む時機が最
適なものとなり、カーボン系の耐火物２３の酸化消耗を
防止することができる。

【００３２】そして、耐火物温度及び炉内温度がメンテ
ナンス作業を行える温度まで低下したら、耐火物２３に
埋設した熱電素子１６の発生電力も低下して表示灯１７
が消灯し、耐火物温度及び炉内温度がメンテナンス作業
を行える温度にまで低下したことを作業員に知らせる。
これにより、作業員は、プラズマ溶融炉の温度がメンテ
ナンス作業を行える温度まで下がったと判断でき、メン
テナンス作業にとりかかる目安とできる。その結果、作
業員は、耐火物温度や炉内温度が高温に保たれているプ
ラズマ溶融炉の点検口やマンホール等を誤って開けると
云うことがなく、メンテナンス作業を安全に行える。

【００３３】尚、上記実施の形態に於いては、溶融炉を
プラズマ溶融炉としているが、アーク溶融炉や電気抵抗
式溶融炉等へも本発明を適用できることは勿論である。

【００３４】又、上記実施の形態に於いては、熱電素子
１６の材料に鉄珪化物を使用するようにしたが、他の実
施の形態に於いては、熱電素子１６の材料として鉄珪化
物の他にＢｉＴｅ、Ｂｉ₂Ｔｅ₃、Ｂｉ₂Ｓｂ₈Ｔｅ₁₅、Ｐ
ｂＴｅ、ＧｅＴｅ（Ｂｉ）、ＡｇＳｂＴｅ₂、ＩｎＡｓ
（Ｐ）、Ｓｉ−Ｇｅ、Ｓｉ−Ｇｅ（ＧａＰ）、ＣｒＳｉ
₂、ＭｎＳｉ_1.73、ＣｏＳｉ等を使用しても良い。

【００３５】更に、上記実施の形態に於いては、制御弁
１８を制御する制御器２１と冷却用空気ファン２０を制
御する制御器２２とを別々に設けるようにしたが、他の
実施の形態に於いては、一つの制御器（図示省略）で制
御弁１８及び冷却用空気ファン２０を制御するようにし
ても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の方法によれば、耐火物に埋設した熱電素子の発生電
力による電流値から耐火物温度及び炉内温度を自動監視
し、溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が約５
００℃以下になったときに炉内への不活性ガスの供給を
自動的に停止すると共に、炉内へ冷却用空気を流入させ
て空冷するようにしている。その結果、溶融炉の立下げ
時に作業員が耐火物温度及び炉内温度を一々監視した
り、或いは作業員が不活性ガスの停止や冷却用空気の供
給を手動で行う必要もなく、作業性や取扱性に優れたも
のとなる。又、コストのかかる窒素ガス等の不活性ガス
を不必要に炉内へ供給することがなく、不活性ガスの使
用量が減少してランニングコストの低減を図れる。更
に、炉内へ冷却用空気を吹き込む時機が最適なものとな
り、カーボン系の耐火物の酸化消耗を防止することがで
きる。然も、熱電素子は耐火物の成形時に耐火物に予め
埋設される為、熱電対のように溶融炉の施工時に耐火物
に熱電対を設置する為の穴を開ける必要もなく、手数が
省けることになる。又、本発明の方法によれば、耐火物
に埋設した熱電素子の発生電力によって表示灯を点灯さ
せて溶融炉が運転中であることを表示すると共に、溶融
炉の立下げ時には耐火物温度及び炉内温度が溶融炉のメ
ンテナンス作業を行える温度まで低下したときに表示灯
が消灯するようにしている。その結果、運転員は、表示
灯の点灯を確認することによって溶融炉が運転中である
ことを簡単且つ確実に判断することができ、溶融炉を誤
操作すると云うことがない。又、作業員は、表示灯の消
灯を確認することによって溶融炉の温度がメンテナンス
作業を行える温度まで下がったと判断でき、メンテナン
ス作業にとりかかる目安とできる為、耐火物温度や炉内
温度が高温に保たれている溶融炉の点検口やマンホール
等を誤って開けると云うことがなく、メンテナンス作業
を安全に行える。

【００３７】本発明の装置によれば、上記した方法を好
適に実施することができる。然も、本発明の装置にあっ
ては、熱電素子により溶融炉の熱エネルギーを電気エネ
ルギーに変換し、この電気エネルギーにより表示灯を点
灯させるようにしている為、溶融炉の熱を有効利用する
ことができると共に、表示灯を点灯させる為の電源を新
たに設ける必要もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するプラズマ溶融炉を示
し、立下げ装置を設けたプラズマ溶融炉の概略縦断面図
である。

【図２】プラズマ溶融炉の炉壁の一部を示す概略拡大断
面図である。

【図３】熱電素子を埋設した耐火物（カーボン系煉瓦）
の斜視図である。

【図４】熱電素子の熱電特性を示し、温度と出力の関係
を表わすグラフである。

【図５】従来のプラズマ溶融炉の概略縦断面図である。

【符号の説明】

１３は不活性ガス供給配管、１５は立下げ装置、１６は
熱電素子、１７は表示灯、１８は制御弁、１９は冷却用
空気供給配管、２０は冷却用空気ファン、２１は制御弁
の制御器、２２は冷却用空気ファンの制御器、２３は耐
火物、Ａは冷却用空気、Ｉは不活性ガス、Ｗは被溶融
物。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ２７Ｄ 1/00 Ｆ２７Ｄ 19/00 Ａ４Ｋ０６３ 11/08 21/00 Ｇ 19/00 21/04 21/00 Ｇ０１Ｋ 1/14 Ｈ 21/04 7/02 ＡＧ０１Ｋ 1/14 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 7/02 ３０３Ｌ (72)発明者倉田昌明兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号株式会社タクマ内Ｆターム(参考） 2F056 KA03 KA12 3K061 AA16 AB03 AC01 BA03 CA14 DA13 NB02 NB16 4D004 AA36 AA37 AB03 AC04 CA29 CB04 CB31 CB32 CB37 CB45 CC02 DA02 DA03 DA04 DA06 DA20 4K051 AA05 BH00 4K056 AA05 BB08 CA20 FA01 FA13 4K063 AA04 AA06 AA12 BA13 CA09 FA56 FA78

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉内に不活性ガスを供給して炉内を還元
性雰囲気に保持すると共に、炉内に供給した被溶融物を
電気エネルギーにより溶融するようにした溶融炉に於い
て、溶融炉の耐火物に埋設した熱エネルギーを電気エネ
ルギーに変換する熱電素子の発生電力により表示灯を点
灯させて溶融炉が運転中であることを表示すると共に、
溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び炉内温度が溶融炉
のメンテナンス作業を行える温度まで低下したときに表
示灯が消灯するようにし、又、熱電素子の発生電力によ
る電流値から耐火物温度及び炉内温度を監視し、溶融炉
の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が約５００℃以下
になったときに炉内への不活性ガスの供給を自動的に停
止すると共に、炉内へ冷却用空気を流入させて空冷する
ようにしたことを特徴とする溶融炉の立下げ方法。
【請求項２】溶融炉の耐火物に埋設された熱エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、熱電素子の
発生電力により点灯する表示灯と、炉内へ不活性ガスを
供給する不活性ガス供給配管に介設された制御弁と、溶
融炉内へ冷却用空気を供給する冷却用空気供給配管と、
冷却用空気供給配管に接続された冷却用空気ファンと、
制御弁及び冷却用空気ファンを制御する制御器とから成
り、熱電素子の発生電力量に応じて表示灯を点灯又は消
灯させると共に、熱電素子の発生電力による電流値に基
づいて制御器により制御弁及び冷却用空気ファンを制御
するようにしたことを特徴とする溶融炉の立下げ装置。