(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に投入された灰を、電極棒および炉底電極により加熱して溶融し、生じた溶融スラグ，溶融メタルおよび排ガスをそれぞれ排出する灰溶融炉であって、
溶融炉の天井部に一列に配置され、伸縮継手を有する電極棒挿入口，灰投入口および排気口と、その列と垂直をなすように炉壁に配置されたメタル出滓口と、上記電極棒挿入口の伸縮継手の中心近傍を通る上記列の方向を軸として溶融炉を傾動させる傾動装置と、を備えたことを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
上記傾動装置は、溶融炉に設けられた複数の車輪と、その車輪を案内する曲面を有し溶融炉を支持する傾動床と、溶融炉を傾動床の曲面に沿って移動させる傾動シリンダと、からなり、上記車輪の移動する範囲の曲面は上記電極棒挿入口の伸縮継手の中心近傍を中心とする円弧である、請求項１に記載の灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ焼却炉や各種焼却装置から排出される焼却灰などを溶融処理する灰溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の都市ごみ，下水汚泥などの廃棄物は、都市ごみ焼却炉や各種焼却装置などの焼却施設で焼却処理され、その焼却施設で生じた焼却灰やばいじん（以下、灰という）は、図４に示すような灰溶融処理施設により溶融処理され、減容化，無害化されている。とくに抵抗加熱方式の溶融炉は、溶融スラグ内に対抗電極を配置し、直流または交流通電による電気抵抗熱（ジュール熱）により灰を加熱して溶融するものであり、熱効率が高い、発生ガスが少ない、アークを生成しないためフリッカが発生しない、溶融スラグと溶融メタルとを分離して出滓ができる、などの特徴を有している。
【０００３】
図４は抵抗加熱方式の溶融炉を有する灰溶融処理施設の全体構成である。一般に、灰溶融処理施設は、溶融炉１、電極棒２、灰供給装置、排ガス処理装置、電極棒昇降装置、炉底冷却装置、傾動装置、電源、などから構成されるものである。溶融炉１には、天井部から電極棒２が挿入され、底部に炉底電極３が設けられ、各電極２，３は電源に接続されている。さらに、天井部には灰投入口４および排気口５が設けられ、それぞれ灰供給装置および排ガス処理装置に接続されている。炉壁には、スラグ出滓口（図示せず）およびメタル出滓口６が設けられている。溶融炉１の下方には、炉底に冷却空気を吹きつける冷却ダクト７が備え付けられており、この冷却ダクト７は炉底冷却装置に接続されている。さらに、溶融炉１は複数の炉脚１ａ，１ｂにより支持されており、炉脚１ａは傾動床に固定され、炉脚１ｂは回動可能な関節８を有するとともに床に固定されている。傾動床は傾動シリンダ９により支持されており、この傾動シリンダ９を昇降させることにより、図４において破線で示すように、炉脚１ｂの関節８を軸として溶融炉１を電極棒昇降装置とともに傾けることができる。すなわち、傾動シリンダ９，傾動床および炉脚１ａ，１ｂにより溶融炉１の傾動装置が構成されている。なお、灰供給装置は灰貯留槽から排出された灰をコンベアおよびホッパを介して灰投入口４に供給するものであり、排ガス処理装置は溶融炉１の排ガスを無害化して大気に排出するものであり、電極棒昇降装置は電極棒２を垂直に支持するとともに先端が常に溶融スラグ１０に浸漬するように制御するものである。
【０００４】
灰投入口４から投入された灰は、電極棒２および炉底電極３により加熱されて溶融され、その大部分は溶融スラグ１０として、灰中の鉄分は溶融メタル１１として、溶融炉１に溜められる。このとき、比重の違いにより、溶融スラグ１０は上層に、溶融メタル１１は下層に積層される。ある一定レベルにまで積層された溶融スラグ１０は、スラグ出滓口（図示せず）からオーバーフローまたはスライドゲートバルブの開閉により外部に排出されている。一方、溶融メタル１１は、表面の数ｍｍ程度が溶融した状態で、その大部分は固化してしまうため、定期的に溶融メタル１１を排出しないとスラグ出滓口やメタル出滓口６を塞いでしまうおそれがある。そこで、溶融メタル１１を排出する場合には、電極棒２を溶融メタル１１に接近させてアークを発生させ、固化部を溶融しつつ溶融炉１を傾動させて外部に排出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した灰溶融処理施設では、溶融メタルを溶融しながら溶融炉を傾動させているため、電極棒を溶融炉とともに傾動させる必要があり、図４において破線で示すように、電極棒昇降装置も一緒に傾動させていた。そのため、傾動装置が大型化してしまう問題があった。また、炉脚を軸として溶融炉を傾動させているため、溶融炉に附属した灰投入口，排気口およびその他の配管，配線などの変位が大きく、その構造が複雑になってしまう問題もあった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、溶融炉のみを傾動させるとともに、溶融炉に附属した部位（とくに灰投入口および排気口）の変位を最小限にして溶融メタルを排出することができる灰溶融炉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】
本発明の構成によれば、炉内に投入された灰を、電極棒および炉底電極により加熱して溶融し、生じた溶融スラグ，溶融メタルおよび排ガスをそれぞれ排出する溶融炉の灰溶融炉であって、溶融炉の天井部に一列に配置され、伸縮継手を有する電極棒挿入口，灰投入口および排気口と、その列と垂直をなすように炉壁に配置されたメタル出滓口と、上記電極棒挿入口の伸縮継手の中心近傍を通る上記列の方向を軸として溶融炉を傾動させる傾動装置と、を備えたことを特徴とする灰溶融炉が提供される。
【０００８】
上述した本発明によれば、電極棒挿入口，灰投入口および排気口を一列に配置し、その電極棒挿入口の伸縮継手の中心近傍を通る上記列の方向を軸として溶融炉を傾動させているため、電極棒挿入口，灰投入口および排気口などの変位を少なくして溶融メタルを出滓口から排出することができる。溶融炉の変位を少なくしたことにより、電極棒挿入口を伸縮継手により構成するだけで、電極棒を溶融炉とともに傾動させることなく溶融メタルに接近させることができる。したがって、電極棒昇降装置を傾動させる必要もなく、装置の小型化を図ることができ、灰投入口や排気口などの構造も簡易にすることができる。
【０００９】
また本発明の実施の形態によれば、上記傾動装置は、溶融炉に設けられた複数の車輪と、その車輪を案内する曲面を有し溶融炉を支持する傾動床と、溶融炉を傾動床の曲面に沿って移動させる傾動シリンダと、からなり、上記車輪の移動する範囲の曲面は上記電極棒挿入口の伸縮継手の中心近傍を中心とする円弧であることが好ましい。
【００１０】
上述した本発明の実施の形態によれば、溶融炉を曲面に沿って移動させるだけで容易に溶融炉のみを傾動させることができる。さらに、車輪の移動する範囲の曲面が電極棒挿入口の伸縮継手の中心近傍を中心とする円弧であるため、各伸縮継手の変位を最小限にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１から図３を参照して説明する。なお、従来と共通する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１２】
図１は本発明の灰溶融炉の全体構成図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。これらの図に示す灰溶融炉は、溶融炉１の天井部に一列に配置され、伸縮継手１２ａ，４ａ，５ａを有する電極棒挿入口１２，灰投入口４および排気口５と、その列と垂直をなすように炉壁に配置されたメタル出滓口６と、電極棒挿入口１２の伸縮継手１２ａの中心近傍を通る上記列の方向を軸として溶融炉１を傾動させる傾動装置と、を備えている。傾動装置は、溶融炉の四隅に設けられた車輪１３と、その車輪１３を案内する曲面を有し溶融炉１を支持する傾動床１４と、溶融炉１を傾動床１４の曲面に沿って移動させる傾動シリンダ１５と、からなり、車輪１３の移動する範囲の曲面は電極棒挿入口１２の伸縮継手１２ａの中心近傍を中心とする円弧になっている。また、炉壁には溶融スラグを排出する出滓口２０が設けられている（図２参照）。
【００１３】
上記伸縮継手１２ａ，４ａ，５ａとしては、いわゆるベローズが使用されており、灰投入口４および排気口５の伸縮継手４ａ，５ａは、それぞれ灰投入装置および排ガス処理装置に接続されている。また、電極棒挿入口１２の伸縮継手１２ａには、電極棒シール装置１６が接続されており、その電極棒シール装置１６により、溶融炉１の気密性を維持するとともに電極棒２を昇降可能に支持している。さらに、電極棒挿入口１２の炉内側の部分は、溶融炉１が傾動しても電極棒２が接触しないようにテーパ状に拡径されている。なお、電極棒２は、傾動床１４に設けられた電極棒昇降装置により垂直に支持され、その先端が常に溶融スラグに浸漬するように制御されている。
【００１４】
傾動床１４の曲面には、溶融炉１の車輪１３を案内する溝１７が設けられており、この溝１７内を車輪１３が移動するようになっている。なお、溝１７の代わりにレールを用意し、車輪１３をそのレール上を移動させるようにしてもよい。また、傾動床１４には、複数の支持部材１８が設けられており、工場などの床に固定されている。図示しない炉底電極３の配線や冷却ダクトは、例えば、傾動床１４の中央部（車輪１３の移動しない範囲）に開口部を設け、その開口部を通すようにして接続される。図１において、傾動シリンダ１５は、電極棒昇降装置に回動可能に接続されているが、傾動床１４と電極棒昇降装置を分離して配置した場合には、傾動シリンダ１５を支持する支持部材を別個に設けてもよい。
【００１５】
次に本発明の灰溶融炉の作用について図３を参照して説明する。図３は、本発明の灰溶融炉により、溶融メタルを排出するときの状態を示す図である。
【００１６】
灰投入口５から投入された灰１９は、電極棒２および炉底電極３により加熱されて溶融され、その大部分は溶融スラグ１０として、灰中の鉄分は溶融メタル１１として、溶融炉１に溜められる。ある一定レベルにまで積層された溶融スラグ１０は、スラブ出滓口２０（図２参照）からオーバーフローまたはスライドゲートバルブの開閉により外部に排出される。一方、溶融メタル１１が、ある一定レベルにまで積層された場合には、まず、電極棒２を溶融メタル１１に接近させてアークを発生させ、固化した溶融メタル１１を溶融する。続いて、傾動シリンダ１５のアームを収縮させて溶融炉１を傾動床の曲面に沿って傾動させ、メタル出滓口６を塞いでいたスライドゲートバルブを開放して溶融メタル１１を排出する。このとき、溶融メタル１１が固化しないように、常に電極棒２を溶融メタル１１に接近させておくように電極棒昇降装置により操作しておく。なお、図示していないが、排出された溶融メタル１１は、直接的または間接的にメタル回収容器に回収されて再利用などに利用される。
【００１７】
上述した本発明の灰溶融炉によれば、電極棒挿入口１２，灰投入口４および排気口５には伸縮継手１２ａ，４ａ，５ａが設けられており、しかも、電極棒挿入口１２の伸縮継手１２ａの中心近傍（図３において×で示す）を傾動の軸中心としているため、傾動の変位を最小限に抑えることができ、その変位を伸縮継手１２ａ，４ａ，５ａで吸収することができる。したがって、電極棒２を垂直に維持したまま（すなわち、電極棒昇降装置を傾動させることなく）、溶融メタル１１を排出することができ、灰投入口４および排気口５の構造を簡易にすることができる。また、溶融炉１に蓄積した溶融メタル１１は、炉底電極３の一部として利用されることもあるため、本発明の灰溶融炉により、必ずしも全ての溶融メタル１１を排出する必要がなく、溶融炉１の傾動をより小さくして最小限の溶融メタル１１のみを排出させるようにしてもよい。さらに、メタル出滓口６の配置する位置を変えることにより、溶融炉１の傾動量や溶融メタルの排出量などを調整することもできる。
【００１８】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
上述した本発明の灰溶融炉によれば、溶融炉のみを傾動させることができ、電極棒挿入口，灰投入口および排気口などの変位を少なくすることができ、装置の小型化および簡易化を図りつつ溶融メタルを排出することができる、などの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の灰溶融炉の全体構成図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の灰溶融炉により溶融メタルを排出するときの状態を示す図である。
【図４】従来の抵抗加熱方式の溶融炉を有する灰溶融処理施設の全体構成図である。
【符号の説明】
１  溶融炉
１ａ，１ｂ  炉脚
２  電極棒
３  炉底電極
４  灰投入口
４ａ  灰投入口の伸縮継手
５  排気口
５ａ  排気口の伸縮継手
６  メタル出滓口
７  冷却ダクト
８  炉脚の関節
９  傾動シリンダ
１０  溶融スラグ
１１  溶融メタル
１２  電極棒挿入口
１２ａ  電極棒挿入口の伸縮継手
１３  車輪
１４  傾動床
１５  傾動シリンダ
１６  電極棒シール装置
１７  溝
１８  支持部材
１９  灰
２０  スラグ出滓口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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