(57)【要約】【課題】本発明は、廃棄物を熱分解及び溶融するプラズマ溶融炉、当該プラズマ溶融炉を備える廃棄物プラズマ溶融システム、及び廃棄物を熱分解及び溶融する方法を提供する。【解決手段】本発明による廃棄物プラズマ溶融炉は、廃棄物を熱分解及び溶融する溶融炉であって、溶融炉の第１の側面に設けられ、廃棄物が投入される廃棄物投入口と、第１の側面に対向する溶融炉の第２の側面に設けられ、廃棄物投入口の第１の側面の垂直方向に対して対角方向に位置し、溶融炉で生成される排気ガスを排出する排気ガス排出口と、溶融炉の内部を加熱するプラズマトーチであって、第１の側面と第２の側面とを結合する第３の側面で第１の側面より第２の側面に近い位置に備えられ、排気ガスが排出される前に排気ガスにプラズマが噴射されるようにするプラズマトーチとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱分解及び溶融する溶融炉であって、
前記溶融炉の第１の側面に設けられ、前記廃棄物が投入される廃棄物投入口と、
前記第１の側面に対向する前記溶融炉の第２の側面に設けられ、前記廃棄物投入口の前記第１の側面の垂直方向に対して対角方向に位置し、前記溶融炉で生成される排気ガスを排出する排気ガス排出口と、
前記溶融炉の内部を加熱するプラズマトーチであって、前記第１の側面と前記第２の側面とを結合する第３の側面において前記第１の側面より前記第２の側面に近い位置に備えられ、前記排気ガスが排出される前に前記排気ガスにプラズマが噴射されるようにするプラズマトーチと
を備える、廃棄物プラズマ溶融炉。
【請求項２】
前記排気ガス排出口は、前記第２の側面において前記溶融炉の底面に隣接して設けられ、前記プラズマトーチは、前記第３の側面の中央部に対して前記溶融炉の底面側に備えられ、前記プラズマトーチから噴射される前記プラズマによって前記排気ガスが前記溶融炉内で非対称な円形状に旋回する、請求項１に記載の廃棄物プラズマ溶融炉。
【請求項３】
前記プラズマトーチは、前記底面に向かって傾斜してプラズマを噴射するように備えられる、請求項２に記載の廃棄物プラズマ溶融炉。
【請求項４】
前記溶融炉で生成される溶融物を排出する溶融物排出口は、前記第３の側面において前記プラズマトーチの前記底面側に設けられ、前記プラズマトーチから噴射されるプラズマによって前記溶融物の溶融状態が維持される、請求項２に記載の廃棄物プラズマ溶融炉。
【請求項５】
前記プラズマトーチは複数であって、
前記複数のプラズマトーチのうち何れか一つのプラズマトーチから噴射されるプラズマは、前記複数のプラズマトーチのうち他のプラズマトーチから噴射されるプラズマに対して傾斜するように噴射され、前記複数のプラズマトーチのうち二つ以上のプラズマトーチから噴射されるプラズマによって閉じ込められる、請求項１乃至４の何れか一項に記載の廃棄物プラズマ溶融炉。
【請求項６】
前記複数のプラズマトーチは、前記第３の側面の垂直方向にプラズマを噴射する第１のプラズマトーチと、前記第１のプラズマトーチのプラズマ噴射方向に対して前記第１の側面側に傾斜するようにプラズマを噴射する第２のプラズマトーチとを備える、請求項５に記載の廃棄物プラズマ溶融炉。
【請求項７】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のプラズマ溶融炉を備え、前記プラズマ溶融炉の前記排気ガス排出口から排出される排気ガスは、前記プラズマ溶融炉と連通するガス化炉に移動される、廃棄物プラズマ溶融システム。
【請求項８】
前記ガス化炉は、蒸気、炭素又は空気の注入によって排気ガスの温度及び組成を調節することができる、請求項７に記載の廃棄物プラズマ溶融システム。
【請求項９】
溶融炉内で廃棄物を熱分解及び溶融する方法であって、
前記溶融炉の第１の側面に設けられた廃棄物投入口から前記溶融炉内に廃棄物を投入する段階と、
前記廃棄物を前記溶融炉内で熱分解及び溶融する段階と、
前記第１の側面と前記第１の側面に対向する前記溶融炉の第２の側面とを結合する第３の側面に備えられたプラズマトーチから、前記熱分解によって生成された排気ガスにプラズマが噴射され、前記排気ガスの不純物を除去する段階と、
前記不純物の除去された排気ガスが、前記第２の側面に形成され、前記廃棄物投入口の前記第１の側面の垂直方向に対して対角方向に位置する排気ガス排出口から排出する段階と
を備える、廃棄物のプラズマ溶融方法。
【請求項１０】
前記排気ガス排出口は、前記第２の側面において前記第２の側面の中央部に対して前記溶融炉の底面側に設けられ、前記プラズマトーチは、前記第３の側面において前記溶融炉の底面側に前記底面に向かって傾斜してプラズマを噴射するように備えられ、
前記プラズマトーチから噴射される前記プラズマによって前記排気ガスが前記溶融炉内で非対称な円形状に旋回する段階をさらに備える、請求項９に記載の廃棄物のプラズマ溶融方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を熱分解及び溶融するプラズマ溶融炉、当該プラズマ溶融炉を備える廃棄物プラズマ溶融システム、及び廃棄物を熱分解及び溶融する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
韓国の一般廃棄物の発生量は、年間３０万トンを超えるものと知られており、産業活動の増加により産業廃棄物は持続的な増加傾向が続いている。このような一般廃棄物中の５０％以上は埋め立てられるか、或いは焼却して処理されており、その過程で発生するダイオキシン等の有毒性物質による大気汚染、地下水及び土壌汚染等の環境汚染が社会問題となっている。さらに、このような環境汚染によって、さらに埋立地の確保が困難になっており、廃棄物の埋め立て及び焼却のための社会的コストの増加が続いている。
【０００３】
それ故に、廃棄物の処理過程において発生する環境汚染を減少させる技術開発が求められており、さらには、最近では、プラズマを用いた廃棄物の処理技術が注目されている。
【０００４】
プラズマを用いた廃棄物の処理技術は、環境汚染を招くことがないのみならず、廃棄物をエネルギー資源としてリサイクルし、無機物はガラス化させて建設材料等として再利用できるようにする技術である。
【０００５】
具体的には、プラズマを用いた廃棄物の処理技術は、１４００℃以上の高温状態で廃棄物を分解するため、既存の焼却処理技術と比較してダイオキシン等の発生を最小限にすると共に、ＳＯｘ、Ｃｌ、揮発性金属成分（Ｐｂ、Ｈｇ、Ａｓ等）を除去するようにすることで、環境汚染を画期的に抑制することのできる技術である。なお、廃棄物を高温プラズマによって熱分解及びガス化処理することによって、一酸化炭素及び水素等を含む熱分解ガスを生成することができ、これを燃消して電力生産に利用するか、或いはガスを分離して燃料電池に用いることができる水素又は産業に活用するのに有用なガスを生産することができる。さらに、プラズマ溶融炉による廃棄物を処理する際に発生するスラグは、有毒性重金属物質を湧出させないため、建設及び建築材料として用いられることができる。
【０００６】
一方、このような廃棄物の処理技術に用いられるプラズマは熱プラズマであって、直流又は交流アーク放電を発生するプラズマ装置又は高周波磁場による高周波プラズマ装置によって発生され得る。熱プラズマは、電子、イオン、中性粒子で構成された部分的にイオン化された気体であって、局所熱力学平衡（local thermodynamicequilibrium）状態を維持し、構成粒子が全て数千〜数万℃に至る同一の温度を有する高速度ジェットフレーム状である。
【０００７】
このようなプラズマを発生させる装置としては、主にプラズマトーチが用いられる。プラズマトーチは、イオン化されたプラズマガスにアークを加えることによって、極めて高温のプラズマジェットを生成することができ、通常４０００〜７０００℃の範囲の高温環境を造成することができるものとして知られている。
【０００８】
前記プラズマトーチを用いたプラズマ溶融炉のうち代表的な手法の一つは、装置内にプラズマトーチから強力なプラズマジェットを印加して高温で廃棄物をガス化し、残渣を溶融物に変換する手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】韓国公開特許第２００５−０１０４７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、廃棄物プラズマ溶融炉内で廃棄物を安定的に処理することができる廃棄物プラズマ溶融炉、システム、及び方法を提供することをその目的とする。
【００１１】
また、廃棄物プラズマ溶融炉の外に排出される排気ガス中の有害成分（例えば、ダイオキシン等）を最小限にするための廃棄物プラズマ溶融炉、システム、及び方法を提供することをその目的とする。
【００１２】
また、排気ガスが廃棄物プラズマ溶融炉内で移動する経路を長くして、廃棄物の熱分解及び溶融が充分に行われるようにするための廃棄物プラズマ溶融炉、システム、及び方法を提供することをその目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、廃棄物プラズマ溶融炉内の温度を一定に維持することができる、廃棄物プラズマ溶融炉、システム、及び方法を提供することをその目的とする。
【００１４】
また、本発明は、廃棄物プラズマ溶融炉内で生成された溶融物の温度を高温に維持することができる、廃棄物プラズマ溶融炉、システム、及び方法を提供することをその目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的及び方法は、下記の説明によって理解することができ、本発明の実施形態によってさらに明確に理解できる。なお、本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲に示した手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による廃棄物プラズマ溶融炉は、廃棄物を熱分解及び溶融する溶融炉であって、溶融炉の第１の側面に設けられ、廃棄物が投入される廃棄物投入口と、第１の側面に対向する溶融炉の第２の側面に設けられ、廃棄物投入口の第１の側面の垂直方向に対して対角方向に位置し、溶融炉で生成される排気ガスを排出する排気ガス排出口と、溶融炉の内部を加熱するプラズマトーチであって、第１の側面と第２の側面とを結合する第３の側面において第１の側面より第２の側面に近い位置に備えられ、排気ガスが排出される前に排気ガスにプラズマが噴射されるようにするプラズマトーチとを備える。
【００１７】
ここで、排気ガス排出口は、第２の側面において溶融炉の底面に隣接して設けられ、プラズマトーチは、第３の側面の中央部に対して溶融炉の底面側に備えられ、プラズマトーチから噴射されるプラズマによって排気ガスが溶融炉内で非対称な円形状に旋回し得る。
【００１８】
また、プラズマトーチは、底面に向かって傾斜してプラズマを噴射するように備えられ得る。
【００１９】
さらに、溶融炉で生成される溶融物を排出する溶融物排出口が、第３の側面においてプラズマトーチの底面側に設けられ、プラズマトーチから噴射されるプラズマによって溶融物の溶融状態が円滑に維持されるようにすることができる。
【００２０】
また、プラズマトーチは複数であって、複数のプラズマトーチのうち何れか一つのプラズマトーチから噴射されるプラズマは、複数のプラズマトーチのうち他のプラズマトーチから噴射されるプラズマに対して傾斜するように噴射され、複数のプラズマトーチからそれぞれ噴射されるプラズマによって閉じ込められ得る。
【００２１】
なお、複数のプラズマトーチは、第３の側面の垂直方向にプラズマを噴射する第１のプラズマトーチと、第１のプラズマトーチのプラズマ噴射方向に対して第１の側面側に傾斜するようにプラズマを噴射する第２のプラズマトーチとを備えることができる。
【００２２】
本発明による廃棄物プラズマ溶融システムは、前記のプラズマ溶融炉を備え、プラズマ溶融炉の排気ガス排出口から排出される排気ガスは、プラズマ溶融炉と連通するガス化炉に移動される。
【００２３】
ここで、ガス化炉は、蒸気、炭素又は空気等の注入によって排気ガスの温度及び組成を調節することができる。
【００２４】
本発明による廃棄物のプラズマ溶融方法は、溶融炉内で廃棄物を熱分解及び溶融する方法であって、溶融炉の第１の側面に設けられた廃棄物投入口から溶融炉内に廃棄物を投入する段階と、廃棄物を溶融炉内で熱分解及び溶融する段階と、第１の側面と第１の側面に対向する溶融炉の第２の側面とを結合する第３の側面に備えられたプラズマトーチから、熱分解によって生成された排気ガスにプラズマが噴射され、排気ガスの不純物を除去する段階と、不純物の除去された排気ガスが第２の側面に形成され、廃棄物投入口の第１の側面の垂直方向に対して対角方向に位置する排気ガス排出口から排出する段階とを備える。
【００２５】
ここで、排気ガス排出口は、第２の側面において第２の側面の中央部に対して溶融炉の底面側に設けられ、プラズマトーチは、第３の側面において溶融炉の底面側に底面に向かって傾斜してプラズマを噴射するように備えられ、プラズマトーチから噴射されるプラズマによって排気ガスが溶融炉内で非対称な円形状に旋回する段階をさらに備えることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、廃棄物プラズマ溶融炉の外に排出される排気ガス中の有害成分（例えば、ダイオキシン等）を最小限にする効果を有し、また、排気ガスが廃棄物プラズマ溶融炉内で移動する経路を長くして、廃棄物の熱分解及び溶融が充分に行われるようにする効果を有する。
【００２７】
さらに、本発明は、廃棄物プラズマ溶融炉内の温度を一定に維持することができる効果を有し、また、本発明は、廃棄物プラズマ溶融炉内で生成された溶融物の温度を高温に維持することができる。
【００２８】
従って、本発明は、廃棄物プラズマ溶融炉内で廃棄物を安定的に処理することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉の概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉を上側から見た断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉を一側方向から見た断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融システムの概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による廃棄物のプラズマ溶融方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、本発明の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００３１】
本発明を説明するにあたり、本発明に係る公知技術に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これは使用者、運用者の意図又は慣例等により変わり得る。従って、その定義は本明細書の全般にわたる内容に基づいて下されなければならない。
【００３２】
一方、本発明の技術的思想は特許請求の範囲によって定められ、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に効率的に説明するための一手段に過ぎない。
【００３３】
先ず、溶融炉の内部を加熱するプラズマトーチを備え、廃棄物を熱分解及び溶融する溶融炉について説明する。
【００３４】
図１乃至図３は、本発明の一実施形態による溶融炉の図面である。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉の概略斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉を上側から見た断面図であり、図３は、本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉を一側方向から見た断面図である。
【００３６】
図１乃至３に示すように、本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉では、溶融炉１の第１の側面１０に廃棄物３が溶融炉１の内部に投入されるようにする廃棄物投入口１３が設けられている。廃棄物３は、廃棄物投入口１３と結合されている廃棄物移送装置（図示しない）から廃棄物投入口１３の近くに移送された後、Ａ方向に廃棄物投入口１３から溶融炉１の内部に投入される。廃棄物移送装置は、一実施形態として、廃棄物粉砕機等を通して、ホッパー等に集まった廃棄物を廃棄物投入口１３に移送することができる。
【００３７】
ここで、図２に示すように、廃棄物投入口１３は、溶融炉１の第１の側面１０の中央部から一方側に設けられているが、具体的には、図２において、第１の側面１０の中央線１０Ｃを基準に上方、すなわち、第３の側面３０の反対側に設けられている。
【００３８】
その一方で、廃棄物プラズマ溶融炉１内に流入された廃棄物３には、熱分解及び溶融過程が行われる。具体的には、廃棄物３は、溶融炉１内に設けられた高温雰囲気下で熱分解及び溶融されるが、このような高温雰囲気は、第３の側面３０に対向する面５０において中央線５０Ｃを基準として底面４０側に設けられた予熱空気注入口５３から注入される予熱空気及びプラズマトーチ１００によって形成される。このような熱分解及び溶融によって、溶融炉１の内部には排気ガス及びガス化されていないスラグが形成される。
【００３９】
ここで、図２に示すように、排気ガス５は、第１の側面１０に対向する第２の側面２０に設けられている排気ガス排出口２３から溶融炉１の外に排出される。また、図３に示すように、スラグは底面４０に溶融物Ｗとして存在し、第３の側面３０に設けられている溶融物排出口４３から溶融炉１の外に排出される。ここで、溶融物排出口４３は、プラズマトーチ１００の下方、すなわち、底面４０側に設けられる。
【００４０】
図２に示すように、溶融炉１の第２の側面２０に設けられている排気ガス排出口２３は、溶融炉１の第２の側面１０の中央部から一方側に設けられているが、具体的には、図２において、第２の側面１０の中央線１０Ｃを基準に下方、すなわち第３の側面３０側に設けられている。これによって、溶融炉１内において、廃棄物投入口１３と排気ガス排出口２３とは互いに対角方向に位置している。具体的には、図２に示すように、廃棄物投入口１３は、第１側面１０の中央線１０Ｃの上方に位置し、排気ガス排出口２３は、第２の側面２０の中央線２０Ｃの下方に位置することによって、排気ガス排出口２３は、廃棄物投入口１３の第１の側面１０の垂直方向に対して対角方向に位置する。換言すれば、廃棄物投入口１３から見たとき、垂直方向から傾斜した対角方向に位置する。このような廃棄物投入口１３に対する排気ガス排出口２３の位置は、排気ガス排出口２３の第２の側面２０の垂直方向に対して対角方向に廃棄物投入口１３が位置するものと説明することも可能である。
【００４１】
前記のように、廃棄物投入口１３と排気ガス排出口２３とが互いに対角方向に位置することによって、廃棄物投入口１３から流入した廃棄物３が溶融炉１内で移動する経路が長くなるため、流入した廃棄物３が熱分解及び溶融される時間を充分に確保することができる。さらに、廃棄物投入口１３と排気ガス排出口２３とを最大限に離隔することができるため、充分に加熱されず熱分解又は溶融されていない廃棄物の成分が排気ガス排出口２３から排出される排気ガスに及ぼす温度低下の影響を最小限にすることができる。
【００４２】
プラズマトーチ１００は、溶融炉１内を加熱して高温雰囲気に維持すると共に溶融物を溶融された状態に円滑に維持する機能を遂行する。プラズマトーチ１００は、廃棄物投入口１３が設けられる第１の側面１０と、排気ガス排出口２３が設けられる第２の側面２０とを結合する第３の側面３０上に備えられる。具体的には、第３の側面３０上に設けられたプラズマトーチ設置口３３ａ、３３ｂにプラズマトーチ１００を長さ方向に嵌めて設置することによって、第３の側面３０上に備えられる。ここで、プラズマトーチ１００は、アーク放電によって熱プラズマを発生させるトーチであり得る。
【００４３】
ここで、プラズマトーチ１００は、第３の側面３０において第１の側面１０より第２の側面２０に近い位置に備えられ得る。すなわち、図２において、第３の側面３０の中央線３０Ｃを基準にして右側、すなわち、第２の側面２０側に備えられ得る。これによって、プラズマトーチ１００は、溶融炉１内で形成された排気ガス５が第２の側面２０に設けられている排気ガス排出口２３から排出される前に、排気ガス５に高温のプラズマＰを噴射することができる。このように、排気ガス５が排出される前にプラズマに露出させることによって、排気ガスに残存する有害ガス、例えば、ダイオキシン等の成分が低害化（polishing）されるため、溶融炉１内から有害ガスが流出される危険を最小限にすることができる。
【００４４】
一方、プラズマトーチ１００は、溶融炉１の第３の側面３０において、第３の側面３０の中央部に対して溶融炉１の底面４０側、具体的には図３において、第３の側面３０の中央線３０Ｃに対して下方、すなわち底面４０側に備えられ得る。これによって、プラズマトーチ１００から噴射されるプラズマＰによって排気ガスに回転力を加えることができ、排気ガスは溶融炉１内で旋回（図３のＲ方向）する。
【００４５】
このように、排気ガスが溶融炉１内で旋回Ｒすると、排気ガスに存在する飛散物等が溶融炉１内から排出されることを最大限に抑制することができる。
【００４６】
すなわち、排気ガスが溶融炉１内で旋回Ｒすると、排気ガスに存在する飛散物に回転半径方向に遠心力が加えられ、溶融炉１の内面から縁部に追い出される。これにより、飛散物は、溶融炉１の内面に粘着されるか、或いは溶融炉１の内部を回り、溶融炉１内にさらに滞留するようになるため、溶融炉１の外部から排出される量が最小限となる。本発明の一実施形態よると、排気ガスが排気ガス排出口２３から排出される前にプラズマトーチ１００から噴射されるプラズマに対面するため、前記溶融炉１の内部面から縁部に追い出された飛散物が排気ガス排出口２３の近くに来ても、プラズマＰにより再び旋回するようになり、飛散物の排出が最小限となる。従って、本発明の一実施形態では、排気ガス排出口２３から飛散物が排出されることを防ぐために、排気ガス排出口２３の近くに隔壁を設置する等の別途の構成を必要とせず、隔壁の設置コスト及び高温環境下で発生する隔壁のメンテナンスコストを節減することができる。
【００４７】
さらに、本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉１によると、プラズマトーチ１００が第３の側面３０において第１の側面１０より第２の側面２０の近くに位置され、第３の側面３０の中央部から離隔して位置されているため、プラズマトーチ１００から噴射されるプラズマＰに対面して回転力を加えられた排気ガスが、その移動方向の垂直方向に対して非対称空間に直面するようになる。換言すれば、排気ガスの移動方向の垂直方向に対して、両側の空間［第１側面１０側の空間及び第２の側面２０側の空間］が対称ではないため、排気ガスは非対称な円形状に旋回すると共に、前記両側の空間の間で非層流（non-laminar）状態となる。これによって、溶融炉１内で旋回Ｒする排気ガスは、断面が非対称な円形状（図３のＲ参照）に旋回するだけでなく、溶融炉１内で移動される経路が長くなり、さらには排気ガスが乱流化し、溶融炉１の内部における熱交換が活性化されるため、溶融炉１の内部の温度を均一にすることができる。
【００４８】
なお、本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉１によると、プラズマトーチ１００が溶融炉１の底面４０に向かって傾斜してプラズマを噴射するように備えられることによって、排気ガスに加えられる回転力を増加させることができるため、排気ガスは、溶融炉１内でさらに旋回する。
【００４９】
ここで、図２に示すように、プラズマトーチ１００からフラズマＰが底面４０に向かって傾斜して噴射されるようにするために、溶融炉１の第３の側面３０に底面４０に向かって傾斜するように形成された傾斜面３５を形成し、プラズマトーチ１００を傾斜面３５の傾斜方向に対して垂直に設けられたプラズマトーチ設置口３３に長さ方向に嵌めて設置することができる。しかしながら、これに限定されるものではなく、前記傾斜面３５を形成せずに、プラズマトーチ設置口３３を溶融炉１の底面４０に向かって傾斜するように設け、これにプラズマトーチ１００を長さ方向に嵌めて設置することによって、プラズマＰが底面４０に向かって傾斜して噴射されるようにすることもできる。
【００５０】
なお、図２に示すように、本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融炉１に備えられるプラズマトーチ１００は、複数備えられ得る。ここで、例えば、プラズマトーチ１００を２個備えた場合、第２のプラズマトーチ１００ｂから噴射されるプラズマは、第１のプラズマトーチ１００ａから噴射されるフラズマに対して傾斜するように噴射され、第１のプラズマトーチ１００ａから噴射されるプラズマと第２のプラズマトーチ１００ｂから噴射されるプラズマとが閉じ込められるようにすることができる。これによって、本発明の実施形態による溶融炉１から得られるプラズマの効果、例えば、溶融物を円滑に溶融状態に維持する効果及び排気ガス中の不純物の除去効果等を最大限にすることができる。
【００５１】
さらに、廃棄物プラズマ溶融炉１に備えられるプラズマトーチ１００を複数備え、プラズマトーチ１００のプラズマＰの噴射方向を調節することによって、排気ガスが溶融炉１の内部で移動される経路を長くすることができ、排気ガス中の不純物の除去が最大限になると共に溶融炉１の内部温度を均一に維持することができる。この場合、複数のプラズマトーチ１００は、第３の側面３０の垂直方向にプラズマＰを噴射する第１のプラズマトーチ１００ａと、第１のプラズマトーチ１００ａのプラズマＰの噴射方向に対して第１の側面１０の方に傾斜するようにプラズマＰを噴射する第２のプラズマトーチ１００ｂとを備えることができる。
【００５２】
これに対して、プラズマトーチ１００が２個備えられた場合を例示して、さらに具体的に説明する。図２に示すように、第１のプラズマトーチ１００ａは、第３の側面３０とほぼ垂直にプラズマＰを噴射しているが、第２のプラズマトーチ１００ｂは、第３の側面３０とほぼ垂直方向から第１の側面１０の方に傾斜するようにプラズマＰを噴射している。
【００５３】
このように、第２のプラズマトーチ１００ｂが第１の側面１０の方に傾斜するようにプラズマＰを噴射すると、プラズマに対面した排気ガスは、第３の側面３０の垂直方向のみならず、第１の側面１０の方にも力が加えられるようになるため、回転と同時に第１の側面１０の方に移動（図２のＲ方向）するようになる。従って、排気ガスは、第２の側面２０に設けられている排気ガス排出口２３から遠くなり、溶融炉１の内部で排気ガスが排出されるまでの移動経路はさらに長くなるため、排気ガス中の不純物の除去及び溶融炉１の内部温度の均一性の確保がさらに効率的に行われるようになる。
【００５４】
また、本発明の一実施形態による溶融炉１は、溶融炉１内で生成される溶融物Ｗを排出する溶融物排出口４３をさらに備えることができる。溶融炉１でガス化されていない無機物等のスラグは、溶融炉１内の高温によって溶融物Ｗを生成するようになるが、図３に示すように、溶融物排出口４３は、第３の側面３０において、プラズマトーチ１００の下方に設けられ、プラズマトーチ１００に近くなるように設けられ得る。これによって、プラズマトーチ１００から噴射されるプラズマにより、少なくとも溶融物排出口４３の近くで溶融物Ｗは円滑に溶融状態を維持することができる。このように円滑に溶融状態が維持される溶融物Ｗは、溶融物排出口４３から容易に排出され得るため、溶融物Ｗの固体化等によって溶融物排出口４３が詰まる問題を根本的に防ぐことができる。これによって、溶融物排出口４３の詰まり等の問題の発生による、溶融炉１のメンテナンスコストを節減することができることはいうまでもない。
【００５５】
さらに、本発明の一実施形態による溶融炉１には、溶融物排出口４３がプラズマトーチ１００の近くに配置されており、第１の側面１０に設けられている廃棄物投入口１３から遠く配置される。このような配置によって、溶融物排出口４３の近くに存在する溶融物は、廃棄物投入口１３から新たに投入される廃棄物から遠く離隔することができ、このような廃棄物によって溶融物の温度が低下するか、或いは流動に異常が発生する問題点を防ぐことができる。
【００５６】
次に、図４を参照して、本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融システムについて説明する。本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融システムは、具体的に前述した廃棄物プラズマ溶融炉１を備え、廃棄物プラズマ溶融炉１に設けられている排気ガス排出口２３から排出される排気ガスが結合炉２３ａを介してプラズマ溶融炉１と連通するガス化炉２に移動される。ガス化炉２では、蒸気、炭素、又は空気等の注入によって排気ガスの温度及び組成を調節することができる。このように、本発明の一実施形態による廃棄物プラズマ溶融システムでは、廃棄物プラズマ溶融炉１とガス化炉２とを分離することによって、廃棄物の熱分解、溶融制御、及び排気ガスの制御を独立に遂行し、容易に制御することができる効果を有するようになる。
【００５７】
なお、図５を参照して、具体的に前述した廃棄物プラズマ溶融炉１を用いたプラズマ溶融方法について説明する。本発明の一実施形態よる廃棄物のプラズマ溶融方法は、溶融炉１の第１の側面１０に設けられた廃棄物投入口１３から溶融炉１内に廃棄物を投入する段階Ｓ１と、溶融炉１内に投入された廃棄物３を溶融炉１内で熱分解及び溶融する段階Ｓ２とを備える。また、第１の側面１０と、該第１の側面１０に対向する溶融炉１の第２の側面２０とを結合する第３の側面３０に備えられたプラズマトーチ１００から熱分解によって生成される排気ガス５にプラズマＰが噴射され、排気ガス５の不純物を除去する段階Ｓ３を備える。このように不純物の除去された排気ガス５を、第２の側面２０に設けられ、廃棄物投入口１３の第１の側面の垂直方向に対して対角方向に位置する排気ガス排出口２３から排出する段階Ｓ４を備える。上記のように、排気ガス５が排出される前にプラズマＰに露出され、排気ガス５に含まれている有害ガス等の不純物が排出される前に低害化（polishing）されるため、流出する不純物を溶融炉１内で最小限にすることができる。
【００５８】
また、前記段階Ｓ３の次に、又は段階Ｓ３と同時に行われる段階によって、排気ガス排出口２３は、第２の側面２０において第２の側面２０の中央部に対して溶融炉１の底面４０側に設けられ、プラズマトーチ１００は第３の側面３０で溶融炉１の底面４０側に底面４０に向かって傾斜するように備えられ、フラズマトーチ１００から噴射されるプラズマＰによって排気ガス５が溶融炉１内で非対称な円形状に旋回Ｒする段階をさらに備えることで、排気ガス５に含まれている不純物が前記排気ガス５から分離されるようにするだけでなく、溶融炉１内の温度の均一性を確保することができる効果が得られる。
【００５９】
以上、本明細書に記載された実施形態及び図面に示した構成は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代表するものではないため、出願時において、これらに代わり得る多様な均等物及び変更例があり得ることを理解すべきである。
【００６０】
例えば、プラズマトーチから噴射されるプラズマの閉じ込めのために、プラズマトーチが複数備えられ、プラズマの噴射方向を調節し、プラズマが閉じ込められれば良いので、プラズマトーチの位置が上記の実施形態に限定されるものではない。
【００６１】
また、本明細書で用いられた「中央線」及び「中央部」は、何れの側面から精密に中央の位置における同一側面の垂直線及びその部分を含むだけでなく、ほぼ中央とみられる位置における同一側面の垂直線及びその部分を意味することは自明である。
【符号の説明】
【００６２】
１０：第１の側面
１３：廃棄物投入口
２０：第２の側面
２３：排気ガス排出口
３０：第３の側面
４０：底面
４３：溶融物排出口
５３：予熱空気注入口
１００：プラズマトーチ
Ｐ：プラズマ
Ｗ：溶融物
【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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