(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却炉からの焼却灰や煤塵等の被溶融物（８）を電極（２）により溶融処理し、この溶融物（８ａ）を出湯口（４）からオーバーフローさせるようにしたオーバーフロー出湯方式の電気溶融炉に於いて、前記出湯口（４）のオーバーフロー部（１ｄ）に、該オーバーフロー部（１ｄ）の耐火物を冷却する冷却用空気流路（１１）を形成すると共に、該冷却用空気流路（１１）の終端部（１１ａ）を出湯口（４）に開放し、耐火物を冷却した冷却用空気（１５）を出湯口（４）内へ供給して被溶融物（８）の溶融により発生した可燃性ガス（９）を出湯口（４）内で燃焼させるようにしたことを特徴する電気溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物を焼却処理した際に発生する焼却灰や煤塵等の被溶融物の溶融処理に利用されるオーバーフロー出湯方式の電気溶融炉に係り、出湯口のオーバーフロー部の耐火物を冷却用空気で冷却すると共に、この冷却用空気により溶融炉内で発生した可燃性ガスを燃焼させ、その燃焼熱を利用して出湯口からオーバーフローする溶融物を加熱するようにした電気溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、大量に発生する一般廃棄物や産業廃棄物は、ごみ焼却炉で焼却処理して無害化及び減容化すると共に、焼却灰や煤塵は埋立て処理されている。
しかし、前記焼却灰や煤塵には、重金属やダイオキシン等の有害物質が含まれている為、埋立て処理後に環境汚染を生じる虞れがあるうえ、埋立て地の確保も年々困難になりつつあり、実務上様々な問題を生じている。
【０００３】
そこで、上述の如き問題の解決を図る為、最近では燃焼灰や煤塵を更に溶融固化することにより、その無害化と一層の減容化を図る方策が取られている。
この溶融固化には、油，ガス等の燃料を用いる燃焼式溶融炉と、アーク炉，プラズマ炉，電気抵抗炉等の電気溶融炉が主に用いられているが、溶融固化を必要とする都市ごみ焼却炉の場合、ごみの燃焼熱を利用して発電を行うケースが多い為、余剰電力を利用できることから電気溶融炉、例えばオーバフロー出湯方式の電気溶融炉を使用する例が多い。
【０００４】
図５及び図６は従前のこの種のオーバフロー出湯方式の電気溶融炉の一例を示すものであり、溶融炉本体２０内で電極２１（黒鉛電極）からのアーク熱で焼却灰等の被溶融物２２を溶融させ、炉底に溜った溶融物２２ａを順次出湯口２３のオーバーフロー部から外部へ出湯するように構成されている。又、被溶融物２２の溶融により発生した可燃性ガス２４は、ガス排出口２５を通して炉外の燃焼室へ排出され、ここで補助燃料を用いて再燃焼処理されている。何故なら、溶融炉内で可燃性ガス２４を燃焼させると、黒鉛電極２１の近傍が酸化雰囲気となり、その酸化消耗が激しくなるからである。
【０００５】
ところで、オーバフロー出湯方式の電気溶融炉に於いては、溶融物２２ａのオバーフロー量（処理量）が減少すると、出湯口２３内で溶融物２２ａが冷却されて流動性が低下し、流れ難くなったり、場合によっては固化してしまうことになる。
その為、図５の電気溶融炉では出湯口２３の炉壁側近傍に補助電極２６を、又、図６の電気溶融炉では都市ガス用の補助バーナ２７を夫々設け、出湯口２３内の溶融物２２ａを加熱するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、溶融物２２ａの出湯を容易にする為に出湯口２３の近傍に補助電極２６や補助バーナ２７を設けた従前の電気溶融炉に於いては、補助電極２６や補助バーナ２７による加熱と溶融物２２ａ自体が高温であることにより、溶融物２２ａの浸食性が大きく、出湯口２３のオーバーフロー部の耐火物の寿命が極めて短くなると云う問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解消する為に創作されたものであり、その目的は出湯口のオーバーフロー部の耐火物を冷却用空気で冷却して該耐火物の延命を図ると共に、加熱された耐火物冷却用空気により溶融炉内で発生した可燃性ガスを燃焼させ、その燃焼熱を利用して溶融物を出湯口から安定して出湯できるようにしたオーバーフロー出湯方式の電気溶融炉を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の電気溶融炉は、ごみ焼却炉からの焼却灰や煤塵等の被溶融物を電極により溶融処理し、この溶融物を出湯口からオーバーフローさせるようにしたオーバーフロー出湯方式の電気溶融炉に於いて、前記出湯口のオーバーフロー部に、該オーバーフロー部の耐火物を冷却する冷却用空気流路を形成すると共に、該冷却用空気流路の終端部を出湯口に開放し、耐火物を冷却した冷却用空気を出湯口内へ供給して被溶融物の溶融により発生した可燃性ガスを出湯口内で燃焼させるようにしたものである。
【０００９】
【作用】
前記電気溶融炉に於いて、炉内へ供給されたごみ焼却炉からの燃焼灰や煤塵等の被溶融物は、電極のアーク熱、プラズマ熱或いは被溶融物自身のジュール熱により溶融されて流動性の溶融物となり、出湯口のオーバーフロー部からオーバーフローし、水冷若しくは空冷によって冷却された後排出される。
【００１０】
出湯口のオーバーフロー部に於いては、冷却用空気流路へ常時冷却用空気が供給されて居り、該冷却用空気によってオーバーフロー部の耐火物内部が冷却される。その結果、オーバーフロー部の耐火物の寿命が大幅に延びる。
又、オーバーフロー部の耐火物を冷却した冷却用空気は、冷却用空気流路の終端部開口から出湯口内へ噴出される。
【００１１】
一方、溶融炉内で被溶融物が溶融する際に発生した可燃性ガスは、炉内から出湯口側へ吸引され、出湯口内に於いて加熱された耐火物冷却用空気と供給混合されることにより、略完全に燃焼される。この高温の燃焼排ガスは、オーバーフロー部を流れる溶融物を加熱しつつ排ガス排出口から外部へ排出されて行く。その結果、出湯口内の溶融物は、その流動性が保持され、出湯が円滑且つ良好に行われる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施例に係るオーバーフロー出湯方式の電気溶融炉を示し、１は炉本体、２は黒鉛電極、３は被溶融物供給口、４は出湯口、５は湯排出口、６は燃焼排ガス排出口、７は冷却用水槽、８は焼却灰や煤塵等の被溶融物、８ａは溶融物、９は可燃性ガス、１０は燃焼排ガス、１１冷却用空気流路、１２は冷却用空気供給管、１３は冷却用ファンである。
【００１３】
前記炉本体１は、キャスタブル耐火物及び耐火煉瓦等の耐火物で形成された側壁１ａ、天井壁１ｂ及び炉底１ｃにより略箱状に形成されて居り、側壁１ａには炉内へ被溶融物８を投入する為の被溶融物供給口３と、炉内の溶融物８ａを出湯する為の出湯口４とが夫々形成されてる。
又、出湯口４の下流側には、出湯口４から出湯された溶融物８ａを冷却用水槽７へ導く湯排出口５と、燃焼排ガス１０を外部へ排出する燃焼排ガス排出口６とが夫々連通状態で形成されている。
【００１４】
そして、本発明の電気溶融炉に於いては、出湯口４のオーバーフロー部１ｄに、該オーバーフロー部１ｄの耐火物を冷却する冷却用空気流路１１が形成されている。
即ち、本実施例では、冷却用空気流路１１は、図２に示す如く、オーバーフロー部１ｄに炉内から湯排出口５に亘って形成した湯道１４の下部、側面部及び堰部に設けられて居り、オーバーフロー部１ｄの略全域の耐火物を冷却できるように分岐状に構成されている。
又、冷却用空気流路１１の各終端部１１ａは、出湯口４へ開放されて居り、冷却用空気１５を出湯口４内へ供給できるようになっている。
更に、冷却用空気流路１１の始端部には、冷却用空気供給管１２及び冷却用ファン１３が接続されて居り、冷却用空気流路１１へ冷却用空気１５を供給できるようになっている。
【００１５】
尚、冷却用空気流路１１を形成するオーバーフロー部１ｄの耐火物には、冷却用空気流路１１の加工が容易で且つ溶融物８ａの化学的組成及び特性等に応じたものが使用されている。本実施例では、この耐火物には、マグネシア・ドロマイト、マグネシア・カルシア等が使用されている。
【００１６】
以上のように構成された電気溶融炉に於いては、炉内へ供給されたごみ焼却炉からの焼却灰や煤塵等の被溶融物８は、黒鉛電極２のアーク熱により溶融されて流動性の溶融物８ａとなり、出湯口４のオーバーフロー部１ｄから湯排出口５側へオーバフローし、冷却用水槽７で冷却された後排出される。
【００１７】
このとき、出湯口４のオーバーフロー部１ｄに於いては、冷却用ファン１３及び冷却用空気供給管１２から冷却用空気流路１１へ常時冷却用空気１５が供給されている為、該冷却用空気１５によってオーバーフロー部１ｄの耐火物内部が冷却される。その結果、オーバーフロー部１ｄの耐火物の寿命が大幅に延びる。
又、オーバーフロー部１ｄの耐火物を冷却した冷却用空気１５は、冷却用空気流路１１の終端部１１ａ開口から出湯口４内へ噴出される。
【００１８】
一方、溶融炉内で被溶融物８が溶融する際に発生した可燃性ガス９は、炉内から出湯口４側へ吸引され、出湯口４内に於いて加熱された耐火物冷却用空気１５と供給混合されることにより、略完全に燃焼される。この高温の燃焼排ガス１０は、オーバーフロー部１ｄを流れる溶融物８ａを加熱しつつ燃焼排ガス排出口６から外部へ排出されて行く。その結果、出湯口４内の溶融物８ａは、その流動性が保持され、出湯が円滑且つ良好に行われる。
【００１９】
尚、この電気溶融炉では、出湯口４内へ可燃性ガス９の燃焼用空気（冷却用空気１５）を供給し、燃焼排ガス１０を燃焼排ガス排出口６から外部へ排出するようにしている為、溶融炉の中央部が酸化雰囲気になることも無く、従って、黒鉛電極２が酸化消耗することも無い。
【００２０】
上記実施例に於いては、出湯口４のオーバーフロー部１ｄに、直に冷却用空気流路１１を形成するようにしたが、他の実施例に於いては、図３及び図４に示す如く、オーバーフロー部１ｄに炉内から湯排出口５に亘って形成した湯道１４の下部に、冷却用パイプ１１′を蛇行状に埋め込んで冷却用空気流路１１を形成し、前記冷却用パイプ１１′に冷却用ファン１３及び冷却用空気供給管１２から冷却用空気１５を送り、オーバーフロー部１ｄの略全域の耐火物を冷却するようにしても良い。尚、冷却用パイプ１１′の終端部１１ａは、出湯口４に開放されて居り、冷却用空気１５を出湯口４内へ供給できるようになっている。
この実施例のものも、上記第１実施例のものと同様の作用効果を奏することができる。
【００２１】
【発明の効果】
上述の通り、本発明のオーバーフロー出湯方式の電気溶融炉は、出湯口のオーバーフロー部に、該オーバーフロー部の耐火物を冷却する冷却用空気流路を形成し、該冷却用空気流路に冷却用空気を流して耐火物内部を冷却するようにしている為、オーバーフロー部の耐火物の寿命が大幅に延びる。
【００２２】
又、本発明の電気溶融炉は、冷却用空気流路の終端部を出湯口に開放して耐火物を冷却した冷却用空気を出湯口内へ供給し、該冷却用空気により溶融物から発生した可燃性ガスを出湯口内で燃焼させ、この燃焼熱によりオーバーフロー部を流れる溶融物を加熱するようにしている。その結果、出湯口内の溶融物は、その流動性が保持され、出湯が円滑且つ良好に行われる。
【００２３】
更に、本発明の電気溶融炉は、耐火物の冷却に空気を使用している為、安全性にも優れている。即ち、耐火物の冷却に水を使用した場合には、冷却水が炉内に漏洩したりすると、溶融物との混合による水蒸気爆発の危険性があるが、空気の場合には、このような危険性もない。
【００２４】
そのうえ、本発明の電気溶融炉は、冷却用空気を出湯口の空間へ供給するだけで、可燃性ガスが良好に燃焼してオーバフローする溶融物を加熱するので、従来の電気溶融炉のように補助電極や補助バーナ等の特別な加熱装置が一切不要となり、ランニングコストやイニシャルコストの低減等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るオーバーフロー出湯方式の電気溶融炉の概略断面図である。
【図２】電気溶融炉のオーバーフロー部の概略断面図である。
【図３】冷却用パイプにより冷却用空気流路を形成した電気溶融炉のオーバーフロー部の概略平面図である。
【図４】図３のオーバーフロー部の概略断面図である。
【図５】従前のオーバフロー出湯方式の電気溶融炉の概略断面図である。
【図６】従前のオバーフロー出湯方式の電気溶融炉の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ｄはオーバーフロー部、２は電極、４は出湯口、８は被溶融物、８ａは溶融物、９は可燃性ガス、１１は冷却用空気流路、１１ａは冷却用空気流路の終端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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