(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内が隔壁により灰溶融処理部と塩処理部とに区画されており、灰溶融処理部は、灰投入口から投入された灰を溶融して、溶融塩層とスラグ層とからなる溶融灰層を形成する電気炉に構成されており、塩処理部は、未溶融灰を溶融しうる、灰溶融処理部とは独立した小形の電気炉に構成されており、各処理部の下部には、各々、独立した出湯口が設けられており、前記隔壁には、溶融灰層の表層部分を構成する溶融塩を灰溶融処理部から塩処理部へと溢流させる溢流堰が形成されており、溢流堰から塩処理部に溶融塩に伴って溢流される未溶融灰を、当該塩処理部において溶融処理して、溶融塩と共に塩処理部の出湯口から炉外に取り出すように構成されていることを特徴とする灰溶融処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、焼却灰や飛灰等の灰を電気的に溶融処理するための灰溶融処理炉に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
焼却灰や飛灰等の灰を電気炉により溶融させると、その溶融灰層は比重差により上下２層に分離する。すなわち、上層は比重の軽い溶融塩で構成され、下層は比重の重いスラグで構成される。
【０００３】
ところで、吸水性，水溶性の塩類である溶融塩は、工業塩として再利用される場合もあるが、一般には品質が極めて悪く、殆ど再利用されることなく、海水域へと放流される等の廃棄処分されているのが普通である。一方、スラグは、金属，ガラス等を含むものであり、インターロッキングブロック，骨材，路盤材，タイル等として再利用することが十分可能なものである。
【０００４】
しかし、伝統的な灰溶融処理炉である電気炉（以下「第１従来炉」という）では、１つの出湯口から溶融塩とスラグとを混入状態で取り出すようにしていたため、スラグを有効に利用することができないでいた。すなわち、塩が混入したスラグを上記した如きインターロッキングブロック，骨材，路盤材，タイル等として再利用した場合には、かかる利用材の使用時において塩が溶出するとか、強度が低下する等の問題があった。また、スラグに混入した塩は、スラグの水砕処理時に水溶して排水側へと移行するが、プラント排水の塩濃度には一定の基準があるため、プラント排水処理の負荷が増大することになる。
【０００５】
勿論、第１従来炉においても、スラグのみを出湯させるようにすることが可能であるが、このように溶融塩の出湯を行わない場合には、スラグ層の電気抵抗が溶融塩層の電気抵抗に比して極めて高くなり、電流が塩層において流れ易く、スラグ層において流れ難くなる。その結果、塩層の温度が著しく上昇して、揮散物質が増加し、エネルギの無駄や排ガス系統の閉塞現象やバグフィルタの負荷増大といった問題が生じる。その一方で、スラグ層の温度が低下して、スラグの出湯が困難となる。
【０００６】
したがって、これらのことから、溶融塩とスラグとは各別に取り出すようにすることが好ましい。
【０００７】
そこで、近時、図３に示す如く、周壁の上下部に出湯口２８ａ，２８ｂを設けて、上位の出湯口である塩出湯口２８ａから溶融塩１１ｂを取出すと共に、下位の出湯口であるスラグ出湯口２８ｂからスラグ１１ｃを取出すように工夫された灰溶融処理炉２１が提案されている。なお、この灰溶融処理炉（以下「第２従来炉」という）２１は、スラグ出湯口２８ｂの上位に塩出湯口２８ａを設けている点を除いて、第１従来炉と同一構造のものであり、天井壁に灰投入口２７及び排気口２９を設けると共に電極２５…を垂設して、灰投入口２７から投入された灰１１を溶融処理するように構成されている。
【０００８】
かかる第２従来炉２１にあっては、第１従来炉におけると同様に、溶融灰層１１ａの高さや両層１１ｂ，１１ｃの境界位置は灰の処理状況，条件により変動するが、溶融灰層１１ａの上面つまり溶融塩層１１ｂの上面が出湯口２８ａより上位に位置していない場合や溶融塩層１１ｂとスラグ層１１ｃとの境界が塩出湯口２８ａの下位に位置していない場合には、塩出湯口２８ａを閉塞しておく必要がある。けだし、前者の場合には、灰溶融層１１ａ上の未溶融灰１１ｄが溶融塩１１ｂと共に塩出湯口２８ａから流出するといった灰処理不良を生じ、後者の場合には、スラグ１１ｃが塩出湯口２８ａから流出するからである。
【０００９】
したがって、溶融塩層１１ｂとスラグ層１１ｃとの境界を検出して、これに応じて塩出湯口２８ａを開閉する必要があるが、そのためには両層１１ｂ，１１ｃの境界を検出するための検出装置が必要となり、その制御システムも含めた炉構造が徒に複雑化，大型化するといった問題が生じる。
【００１０】
また、このような検出装置や制御システムは、高温条件下で作動するものであるから、長期に亘って完璧な作動を期し難く、誤動作する場合もありうる。すなわち、スラグ１１ｃや未溶融灰１１ｄが塩出湯口２８ａから流出する等の虞れがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、第１従来炉や第２従来炉における上記した問題をすべて解決して、溶融灰層からスラグのみを確実に取出しうる灰溶融処理炉を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決した本発明の灰溶融処理炉は、炉内を隔壁により灰溶融処理部と塩処理部とに区画したものである。而して、灰溶融処理部は、灰投入口から投入された灰を溶融して、溶融塩層とスラグ層とからなる溶融灰層を形成する電気炉に構成されており、塩処理部は、未溶融灰を溶融しうる、灰溶融処理部とは独立した小形の電気炉に構成されており、各処理部の下部には、各々、独立した出湯口が設けられている。また、前記隔壁には、溶融灰層の表層部分を構成する溶融塩を灰溶融処理部から塩処理部へと溢流させる溢流堰が形成されており、溢流堰から塩処理部に溶融塩に伴って溢流される未溶融灰を、当該塩処理部において溶融処理して、溶融塩と共に塩処理部の出湯口から炉外に取り出すようになっている
【００１３】
【作用】
灰投入口から投入された灰は、電気炉である灰溶融処理部において溶融されて溶融灰層を形成する。この溶融灰層は、比重差により、上層である溶融塩層と下層であるスラグ層とに分離されている。
【００１４】
そして、灰の溶融が進行するに従って溶融灰層が漸次高くなっていき、その層高さが溢流堰に達するようになると、上層を構成する溶融塩が溢流堰から塩処理部に溢流供給される。このとき、未溶融灰の一部が溢流堰から塩処理部に流入するが、かかる未溶融灰は、電気炉である塩処理部において溶融処理され、溶融塩と共に塩処理部の出湯口から炉外に取り出される。したがって、未溶融灰がそのまま炉外に取り出されることはない。
【００１５】
一方、スラグは灰溶融処理部の出湯口から炉外に取り出される。このスラグ取出により、灰溶融処理部における溶融灰層の上面が溢流堰より下降すると、灰溶融処理部から塩処理部への溢流は停止される。そして、灰投入により灰溶融処理部における溶融灰層の上面が上昇して溢流堰に達すると、再び、溶融塩の塩処理部への溢流が再開される。
【００１６】
したがって、灰溶融処理部における溶融灰層の層高さは溢流堰以上になることがなく、溶融塩層とスラグ層との境界を検出せずとも、スラグは灰溶融処理部の出湯口のみから取り出されることになる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の構成を図１及び図２に示す実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１８】
この実施例の灰溶融処理炉１にあっては、図１及び図２に示す如く、炉１内が隔壁４により灰溶融処理部２と塩処理部３とに区画されている。
【００１９】
両処理部２，３は、夫々、電極５…，６…を配設した独立の電気炉に構成されている。
【００２０】
すなわち、灰溶融処理部２は、第１又は第２従来炉と同様の構造，容積を有するもので、電極５…を天井壁に適宜に昇降機構により昇降自在に垂下支持させてあり、天井壁に設けた灰投入口７から投入された焼却灰や飛灰等の灰１１を電気的に溶融処理するように構成されている。さらに、灰溶融処理部２の周壁には、溶融灰層１１ａの下部つまりスラグ層１１ｃの下部に開口する出湯口（以下「スラグ出湯口」という）８が形成されている。なお、炉１内で発生する排ガス１１´は、天井壁に設けた排気口９から排出される。
【００２１】
また、塩処理部３は、灰溶融処理部２に比して小容量のもので、周壁にアーク電極６，６を水平対向状に支持させた小形の電気炉に構成されている。また、この塩処理部３の周壁下部には、スラグ出湯口８とは独立して開閉される出湯口（以下「塩出湯口」という）１０が形成されている。
【００２２】
隔壁４には、溶融灰層１１ａの表層部分を構成する溶融塩１１ｂを灰溶融処理部２から塩処理部３へと溢流させる溢流堰４ａが形成されている。この堰４ａの高さｈは、堰４ａがないとした場合（灰溶融処理部２を塩処理部３から分離した独立の電気炉とした場合）における溶融灰層１１ａの許容上限高さＨより所定量Δｈ小さく設定されている（図１参照）。このΔｈは、灰溶融処理部２における溶融処理能力等に応じて適宜に設定されるが、通常は１０ｃｍ以上としておくのが好ましい。
【００２３】
以上のように構成された灰溶融処理炉１にあっては、灰投入口７から投入された灰１１は灰溶融処理部２において溶融されて、溶融灰層１１ａを形成する。この溶融灰層１１ａは、比重差により、上層である溶融塩層１１ｂと下層であるスラグ層１１ｃとに分離される。
【００２４】
そして、灰１１の溶融が進行するに従って溶融灰層１１ａが漸次高くなっていき、その層高さが溢流堰４ａに達するようになると、上層を構成する溶融塩１１ｂが溢流堰４ａから塩処理部３に溢流供給される。このとき、溶融灰層１１ａ上の未溶融灰１１ｄの一部が溢流堰４ａから塩処理部３に流入するが、かかる未溶融灰１１ｄは、電気炉である塩処理部３において溶融処理され、塩類１１ｂと共に塩出湯口１０から炉外に取り出される。したがって、未溶融灰１０ｄがそのまま炉外に取り出されることはない。ところで、塩類１１ｂの平均溶融点（約１２４０℃）はスラグ１１ｃの平均溶融点（約１３５０℃以上）より大幅に低いことから、塩出湯口１０を開けたにも拘わらず出湯されない場合（つまり、塩処理部３の温度が塩類の溶融点以下である場合）において、アーク電極６，６により塩処理部３を塩溶融点以上であってスラグ溶融点に達しない範囲の温度に昇温，維持させておくと、塩出湯口１０から塩類１１ｂのみを連続して取り出すことが可能となる。また、未溶融灰１０ｄ中には細粒で且つ微量の金属が混入している場合があり、これが塩処理部３に未溶融灰１０ｄと共に流れ込み、該処理部３の底に溜まることが考えられるので、アーク電極６，６はスラグ１１ｃの平均溶融点（約１３５０℃以上）にも昇温することができる。
【００２５】
一方、スラグ１１ｃは灰溶融処理部２の下部に開口するスラグ出湯口８から炉外に取り出される。このスラグ取出により、灰溶融処理部２における溶融灰層１１ａの上面が溢流堰４ａ以下に下降すると、灰溶融処理部２から塩処理部３への溢流は停止される。そして、灰投入により灰溶融処理部２における溶融灰層１１ａの上面が上昇して溢流堰４ａに達すると、再び、溶融塩１１ｂの塩処理部３への溢流が再開される。
【００２６】
したがって、灰溶融処理部２における溶融灰層１１ａの層高さは溢流堰４ａ以上になることがなく、溶融塩層１１ｂとスラグ層１１ｃとの境界を検出せずとも、スラグ１１ｃは灰溶融処理部２の出湯口８のみから取り出されることになる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において、適宜に変更，改良することができる。例えば、図１に鎖線図示する如く、灰溶融処理部２の天井壁から未溶融灰堰き止め壁１２を垂下させて、未溶融灰１１ｄの溢流堰４ａから塩処理部３への流入量を可及的に減少させるようにすることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解されるように、本発明によれば、冒頭で述べた如き問題を生じることなく、純度の高いスラグを効率良く取り出すことができ、その再利用を有効に図ることができる。しかも、溶融塩層とスラグ層との境界を検出する必要がないから、第２従来炉における如く全体構成が複雑化，大型化することがなく、誤動作により不測の事態が発生する虞れもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る灰溶融処理炉の一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】同横断平面図である。
【図３】第２従来炉を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１…灰溶融処理炉、２…灰溶融処理部、３…塩処理部、４…隔壁、４ａ…溢流堰、５，６…電極、７…灰投入口、８…スラグ出湯口（灰溶融処理部の出湯口）、９…排気口、１０…塩出湯口（塩処理部の出湯口）、１１…灰、１１ａ…溶融灰層、１１ｂ…溶融塩、１１ｃ…スラグ、１１ｄ…未溶融灰。
【図１】
0003547095.tif 000002
【図２】
0003547095.tif 000003
【図３】
0003547095.tif 000004