(57)【要約】【課題】アーク長やスラグ温度の計測が困難な場合でも、電気式灰溶融炉の安定した連続運転が可能となる電気式灰溶融炉の運転方法及び電気式灰溶融炉を提供する。【解決手段】焼却灰３１の投入量を計測する灰投入量積算器１０１と、主電極４と炉底電極７との電極間における全抵抗値を求める電極間全抵抗演算器１０２と、灰溶融炉１に応じた時間当りの灰投入量における電力設定値及び前記全抵抗値から電圧設定値を求める電圧設定値演算器１０３と、焼却灰３１の投入量の増加に応じて電圧を計測する電圧計測器１０４と、焼却灰３１の投入により変動した電圧から主電極４の電極位置を調整する電極位置制御装置１０５とを具備し、主電極の電極位置を制御することができ、プラズマアーク長を略一定の間隔で常に維持することができる。【選択図】        図１
2006112667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置の運転方法において、
溶融炉体内に投入する焼却灰投入量と電圧値を利用して、電極位置を調整することを調整することを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法。
【請求項２】
焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置の運転方法において、
予め、溶融炉本体内に投入する焼却灰の投入量に応じた電極間におけるスラグ抵抗値を求める工程と、
溶融炉本体内に投入する焼却灰の投入量から変化するスラグ抵抗値を利用して、電圧値を制御し、電圧値から焼却灰の投入により変動した電極の電極位置を調整する工程とを含むことを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法。
【請求項３】
焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置の運転方法において、
予め、溶融炉本体内に投入する焼却灰の投入量に応じた電極間における全抵抗値を求める工程と、
溶融炉本体内に焼却灰を投入し、焼却灰の溶融が安定状態となった時点を計測開始点とし、この計測開始点における電極間の全抵抗値を、前記予め求めた全抵抗値から推定すると共に、溶融炉に応じた時間当りの灰投入量における電力設定値と、前記全抵抗値とから電圧設定値を求める工程と、
溶融炉本体内に焼却灰の投入を開始すると共に、該焼却灰の投入量の増加に応じて電圧を計測する工程と、
焼却灰の投入により変動した電圧から電極の電極位置を調整する工程とを含むことを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法。
【請求項４】
請求項２において、
全抵抗値がスラグ抵抗値と空間抵抗値であることを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法。
【請求項５】
請求項２において、
焼却灰の投入量に応じて、スラグ温度を計測し、スラグ抵抗値を演算することを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法。
【請求項６】
焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置の運転方法において、
予め、溶融炉本体内に投入する焼却灰の投入量に応じた電極間におけるスラグ抵抗値を求める工程と、
電極の位置を調整する工程と、
焼却灰の投入量に応じたスラグ抵抗値と、前記演算により求めたスラグ抵抗値を比較し、その偏差から電力又は電流のいずれかを制御する工程とを含むことを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法。
【請求項７】
焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置において、
焼却灰の投入量を計測する灰投入量積算器と、
焼却灰の投入量の増加に応じて電圧を計測する電圧計測器と、
焼却灰の投入により変動した電圧から電極の電極位置を調整する電極位置制御装置とを具備することを特徴とする電気式灰溶融炉。
【請求項８】
焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置において、
焼却灰の投入量を計測する灰投入量積算器と、
電極間における全抵抗値を求める電極間全抵抗演算器と、
溶融炉に応じた時間当りの灰投入量における電力設定値と、前記全抵抗値とから電圧設定値を求める電圧設定値演算器と、
焼却灰の投入量の増加に応じて電圧を計測する電圧計測器と、
焼却灰の投入により変動した電圧から電極の電極位置を調整する電極位置制御装置とを具備することを特徴とする電気式灰溶融炉。
【請求項９】
請求項８において、
全抵抗値がスラグ抵抗値と空間抵抗値であることを特徴とする電気式灰溶融炉。
【請求項１０】
請求項８において、
スラグ温度を計測する温度計を具備することを特徴とする電気式灰溶融炉。
【請求項１１】
焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置において、
電極の位置を調整する電極位置の維持装置と、
焼却灰の投入量に応じたスラグ抵抗値と、演算により求めたスラグ抵抗値を比較し、その偏差から電力又は電流のいずれかを制御する制御装置とを具備することを特徴とする電気式灰溶融炉。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記電極位置の維持装置が監視カメラ又は炉室内温度計のいずれかであることを特徴とする電気式灰溶融炉。
【請求項１３】
請求項８において、
焼却灰の投入量に応じたスラグ抵抗値と、前記演算により求めたスラグ抵抗値を比較し、その偏差から電力又は電流のいずれかを制御する制御装置とを具備することを特徴とする電気式灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ等の焼却灰を溶融処理してスラグ化した焼却灰を、資源化若しくは減量化する電気式の灰溶融炉において、灰炉本体を焼却灰量に対応させて運転することができる電気式灰溶融炉の運転方法及び電気式灰溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
灰溶融炉は、ごみ焼却灰の有効利用を図るためのものであり、灰溶融炉により溶融した焼却灰は、低沸点の揮散物や、金属類及びその他成分のスラグに分け、無害化するとともに、そのリサイクルを図っている。こうした焼却灰の溶融炉のニーズが増加してきている。これらの灰溶融炉には、焼却灰の溶融のために重油等を燃料にするバーナ式灰溶融炉や、電気抵抗式灰溶融炉及びプラズマ式灰溶融炉等のように電気を熱源として灰を溶融するものが知られている。
【０００３】
図１３は従来のプラズマアーク式灰溶融炉の概略図である。図１３に示すように、灰溶融炉１は内壁１１に囲まれた炉室６を設け、内壁１１は耐熱レンガ等の耐熱材により形成されている。また、灰溶融炉１には、炉室６側に配設される主電極４、炉室６の炉底壁５に配設される炉底電極７及び直流電源８等を備えたプラズマ装置が設けられている。主電極４は、溶融炉本体２の天井壁３を貫通して垂下されて配設されるとともに、昇降装置１５に支持されることにより炉室６内を上下動できるように構成されている。主電極４は、金属または黒鉛製であり、内部にプラズマ用ガスを発生させる通路を形成した円筒形状のものを用いている。主電極４の下端部には、その先端と対向する炉底壁５に炉底電極７を設置し、これらの主電極４及び炉底電極７間に、プラズマ発生用の直流電源８を接続している。直流電源８は、炉底電極７側に＋を接続し、主電極４側に−を接続している。
【０００４】
溶融炉本体２の壁部には覗き窓１２が設けられ、覗き窓１２の近傍には、可視カメラ又は赤外線カメラ等の監視カメラ１３が配設され、内壁１１には該内壁１１の高さ位置を計測するための目盛りが表示されている。監視カメラ１３は目盛りを視ることにより溶融スラグ２３の液面高さを計測するようにしている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−８１６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示するような電気式灰溶融炉においては、赤外線カメラ等の監視カメラ１３のカメラ画像を画像処理することにより、アーク長さ（以下、アーク長）を求め、アーク長が所定範囲内になるように電極位置を制御するようにしていたが、灰溶融炉１の炉室６内は付着物が着き易くカメラ画像の視野が遮られてしまい、この結果長時間安定してアーク長の計測ができない、という問題がある。
【０００７】
このため、監視カメラ１３での計測が不能となった場合に、例えば主電極４の位置を固定として灰溶融炉を運転するような場合には、主電極４の先端部分から消耗してアーク長が変化（徐々にアーク長が長くなる）するのに伴い、スラグ溶融に必要なジュール発熱が不足する。このため、適正なスラグ溶融状態を維持すべく、過大な電流を供給することで対応する必要があるが、この結果運転効率が低下する、という問題がある。
【０００８】
また、溶融炉内のスラグ温度を計測する場合においては、例えば熱電対温度計や放射温度計等により計測を行っていたが、熱電対温度計では熱電対自身の溶損や付着物の付着により、また放射温度計では計測孔への付着物の付着などにより長時間安定的にスラグ温度を計測できない、という問題がある。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、アーク長やスラグ温度の計測が困難な場合でも、電気式灰溶融炉の安定した連続運転が可能となる電気式灰溶融炉の運転方法及び電気式灰溶融炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置の運転方法において、溶融炉体内に投入する焼却灰投入量と電圧値を利用して、電極位置を調整することを調整することを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法にある。ここで、前記投入積算量は、灰溶融炉の傾動時点を０ｔとし、傾動時点からの焼却灰投入量の積算量と称している。
【００１１】
第２の発明は、焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置の運転方法において、予め、溶融炉本体内に投入する焼却灰の投入積算量に応じた電極間におけるスラグ抵抗値を求める工程と、溶融炉本体内に投入する焼却灰の投入積算量から変化するスラグ抵抗値を利用して、電圧値を制御し、電圧値から焼却灰の投入により変動した電極の電極位置を調整する工程とを含むことを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法にある。
【００１２】
第３の発明は、焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置の運転方法において、予め、溶融炉本体内に投入する焼却灰の投入積算量に応じた電極間における全抵抗値を求める工程と、溶融炉本体内に焼却灰を投入し、焼却灰の溶融が安定状態となった時点を計測開始点とし、この計測開始点における電極間の全抵抗値を、前記予め求めた全抵抗値から推定すると共に、溶融炉に応じた時間当りの灰投入量における電力設定値と、前記全抵抗値とから電圧設定値を求める工程と、溶融炉本体内に焼却灰の投入を開始すると共に、該焼却灰の投入積算量の増加に応じて電圧を計測する工程と、焼却灰の投入により変動した電圧から電極の電極位置を調整する工程とを含むことを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法にある。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、全抵抗値がスラグ抵抗値と空間抵抗値であることを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法にある。
【００１４】
第５の発明は、第３の発明において、焼却灰の投入積算量に応じて、スラグ温度を計測し、スラグ抵抗値を演算することを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法にある。
【００１５】
第６の発明は、焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置の運転方法において、予め、溶融炉本体内に投入する焼却灰の投入積算量に応じた電極間におけるスラグ抵抗値を求める工程と、電極の位置を調整する工程と、焼却灰の投入積算量に応じたスラグ抵抗値と、前記演算により求めたスラグ抵抗値を比較し、その偏差から電力又は電流のいずれかを制御する工程とを含むことを特徴とする電気式灰溶融炉の運転方法にある。
【００１６】
第７の発明は、焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置において、焼却灰の投入量を計測する灰投入量積算器と、焼却灰の投入量の増加に応じて電圧を計測する電圧計測器と、焼却灰の投入により変動した電圧から電極の電極位置を調整する電極位置制御装置とを具備することを特徴とする電気式灰溶融炉にある。
【００１７】
第８の発明は、焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、この電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置において、焼却灰の投入積算量を計測する灰投入量積算器と、電極間における全抵抗値を求める電極間全抵抗演算器と、溶融炉に応じた時間当りの灰投入量における電力設定値と、前記全抵抗値とから電圧設定値を求める電圧設定値演算器と、焼却灰の投入量の増加に応じて電圧を計測する電圧計測器と、焼却灰の投入により変動した電圧から電極の電極位置を調整する電極位置制御装置とを具備することを特徴とする電気式灰溶融炉にある。
【００１８】
第９の発明は、第８の発明において、全抵抗値がスラグ抵抗値と空間抵抗値であることを特徴とする電気式灰溶融炉にある。
【００１９】
第１０の発明は、第８の発明において、スラグ温度を計測する温度計を具備することを特徴とする電気式灰溶融炉にある。
【００２０】
第１１の発明は、焼却灰が投入される溶融炉本体と、溶融炉本体の炉室側に配設される一対の電極と、炉室の炉底壁に配設される炉底電極と、これらの電極間に電圧を印加する直流電源とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化する電気式灰溶融装置において、電極の位置を調整する電極位置の維持装置と、焼却灰の投入積算量に応じたスラグ抵抗値と、演算により求めたスラグ抵抗値を比較し、その偏差から電力又は電流のいずれかを制御する制御装置とを具備することを特徴とする電気式灰溶融炉にある。
【００２１】
第１２の発明は、第１１の発明において、前記電極位置の維持装置が監視カメラ又は炉室内温度計のいずれかであることを特徴とする電気式灰溶融炉にある。
【００２２】
第１３の発明は、第８の発明において、焼却灰の投入積算量に応じたスラグ抵抗値と、前記演算により求めたスラグ抵抗値を比較し、その偏差から電力又は電流のいずれかを制御する制御装置とを具備することを特徴とする電気式灰溶融炉にある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、従来のように監視カメラ等により内部を監視することで電極の位置調整する必要がなく、事前に求めた電極間の抵抗値を元にし、焼却灰投入量に応じて電極が消耗するのにつれた電極の位置調整が可能となる。これにより、常に適切な電力供給をすることができ、過大な電流を供給することで溶融状態を維持するようなことが解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２５】
本発明による実施例１に係る電気式灰溶融炉について、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、実施例に係る電気式灰溶融炉を示す概念図であり、図２は灰溶融炉の傾動状態を示す概念図である。図３は計測装置及び演算装置の構成図である。
図１乃至図２に示すように、本実施例に係る電気式灰溶融炉１００は、焼却灰３１がホッパ３２を介して投入される溶融炉本体２と、溶融炉本体２の炉室６側に配設される主電極４と、炉室６の炉底壁５に配設される炉底電極７と、これらの電極４，７間に電圧を印加する直流電源８とを備え、ジュール発熱により焼却灰を加熱してスラグ化するものであり、前述した図１２の灰溶融炉と本体構成は監視カメラがない点を除いて同様である。
【００２６】
本実施例では、この電気式灰溶融炉において、アーク長を調整するために、図３に示すように、焼却灰３１の投入積算量を計測する灰投入量積算器１０１と、主電極４と炉底電極７との電極間における全抵抗値を求める電極間全抵抗演算器１０２と、灰溶融炉１に応じた時間当りの灰投入量における電力設定値及び前記全抵抗値から電圧設定値を求める電圧設定値演算器１０３と、焼却灰３１の投入量の増加に応じて電圧を計測する電圧計測器１０４と、焼却灰３１の投入により変動した電圧から主電極４の電極位置を調整する電極位置制御装置１０５とを具備するものである。
これにより、主電極４の電極位置を制御することができ、プラズマアーク長を略一定の間隔（本実施例では３００ｍｍ）で常に維持することができる。
【００２７】
これにより、従来のような主電極４の先端部分から消耗してアーク長が変化（徐々に長くなる）するのに伴い、スラグ溶融に必要なジュール発熱が不足するのを補うために、過大な電流を供給することを回避することができ、この結果運転効率が低下するのを防止することができる。
【００２８】
以下、前記構成にかかる電気式灰溶融炉の安定した運転方法について図３乃至図７を参照しつつ説明する。尚、図４は灰投入量と抵抗値との関係を示す図である。図５は灰投入初期におけるプラズマアーク、溶融スラグ、溶融メタルの状態図であり、図６は灰投入最終期におけるプラズマアーク、溶融スラグ、溶融メタルの状態図である。図７は灰投入量と電力との関係を示す図である。
なお、本実施例では灰溶融炉で処理する焼却灰のゴミ質として、灰投入積算量の最大が約１４０ｔとなった際に図２に示すように、灰溶融炉１を傾動して溶融メタル２４を炉室６外へ排出してから、再度溶融を開始する場合について説明する。
尚、本発明はこれらの条件に何ら限定されるものではない。
【００２９】
（１）＜抵抗値基準線の作成＞
先ず、運転に入る前段階において、予め、溶融炉本体２内に投入する焼却灰３１の投入積算量に応じた電極４，７間における全抵抗値を求めておく。
この灰投入積算量と全抵抗値との関係図を図４に示す。図４に示す基準線は、灰溶融炉１において、初期の灰を投入していない時点から、焼却灰３１を投入し所定の投入積算量（例えば１４０ｔ）となった際に、図２のように傾動して溶融スラグ２３を出滓樋１９より排出する間における、灰投入積算量に応じた抵抗値の関係を示している。
なお、初期の時点は、灰溶融炉１を傾動し、焼却灰を溶融炉に投入し、スラグがオーバフローして安定した状態になった時点を０ｔ時と称している。
【００３０】
この初期の抵抗値と出滓後の抵抗値を求めて、図４中、黒丸印に示すような電極間全抵抗値を求める。なお、米印はスラグ層抵抗値である。図５は灰投入初期（０ｔ時）におけるプラズマアーク、溶融スラグ２３及び溶融メタルの電圧値、抵抗値、厚さについて各々示す図であり、図６は灰投入最終期（１４０ｔ時）におけるプラズマアーク、溶融スラグ２３及び溶融メタルの電圧値、抵抗値、厚さについて各々示す図である。なお、灰投入初期とは図２のように傾動して溶融メタル２４を排出した後の状態であり、出滓口１８の下方側に溶融スラグ面が位置する場合である。また、灰投入最終期とは、傾動する前の焼却灰を定格まで投入し、溶融メタル２４を排出する直前の場合である。
【００３１】
図４では、初期（０ｔ）の場合における全抵抗値が０．１８０Ωである。また、灰投入最終期（１４０ｔ）の場合のメタル排出前における全抵抗値は初期（０ｔ）の場合の全抵抗値から０．０２５Ω減少して、０．１５５Ωとなる。これは、メタル層の増加によりスラグ層抵抗値が減少したことによるものである。
本発明で全抵抗値とは、プラズマアークが生じる空間部分の抵抗である空間抵抗値と、溶融スラグ２３のスラグ層抵抗値と、溶融メタル２４のメタル層抵抗値との総和をいう。なお、メタル層抵抗値は０であるので、スラグ層抵抗値（０．１０８Ω）と空間抵抗値（アーク長が３００ｍｍにおけるプラズマアーク抵抗値：０．０７２Ω）との総和が全抵抗値となる。
なお、前述した図４のグラフを抵抗値基準線と称する。
【００３２】
この抵抗値基準線の設定方法を以下に説明する。
ａ）灰投入初期（メタル排出直後）の抵抗値の決定方法
先ず、灰溶融炉１の傾動を行い、溶融メタル２４の排出直後（灰積算量０ｔ）の抵抗値の決定方法について説明する。
メタル排出直後、灰投入を開始し、定格運転（灰投入量：１．６７ｔ／ｈ、電力：所定電力（１５５９ｋｗ）を保持）状態を保つ。なお、定格運転灰投入量と電力との関係を図７に示す。図７は灰投入量と電力の関係を示したものであり、灰投入量に応じ、灰の溶融に必要な電力が増加する傾向を示す関係図である。
次に、炉室６内温度が一定温度（例えば１３００℃）になるように主電極４の電極位置を調整する。この状態で運転を保持し、運転状態が静定するための一定時間経過後（1時間）の電流、電圧値（1時間平均値）を計測する。
そして、電流、電圧値より電極間抵抗値を求め、これを焼却灰積算量０ｔ時における抵抗値とする（図４中、０ｔ及び図５参照）。
なお、電極間抵抗値（Ω）＝電圧値（Ｖ）／電流値（Ａ）である。
ｂ）灰投入終期（メタル排出直前）の抵抗値決定方法
焼却灰の投入を継続し、定格運転（灰投入量：１．６７ｔ／ｈ、電力：所定電力（１５５９ｋｗ）を保持）状態を保つ。
炉室６内温度が一定温度（１３００℃）になるように主電極４の電極位置を調整する。
運転状態が静定するための一定時間経過後（１時間）の電流、電圧値（1時間平均値）を計測する。またこの時点のメタル排出からの焼却灰積算量を読取る。
そして、電流、電圧値より電極間抵抗値を求め、これを焼却灰積算量１４０ｔ時における抵抗値とする（図４中、１４０ｔ）。
【００３３】
なお、図４における計測においては、０ｔ時、１４０ｔ時のみならず、６０ｔ時、１００ｔ時においても同様に電極間抵抗値を求めたが、直線関係にあることが判明しているので、抵抗値基準線の作成は、灰投入初期（０ｔ時）と傾動直前（メタル排出直前：例えば１４０ｔ）とにおいて２点計測すれば足りる。また、溶融炉の傾動の前後ではなく、例えば０ｔ、４０ｔ時の計測であってもよい。
【００３４】
（２）以下、主電極４の電極位置を調整する方法について説明する。
先ず、灰溶融炉１の傾動後、保温してアーク長が３００ｍｍとなるように主電極４の位置を設定する。この設定はカメラ等を用いてもよく、または炉室６内温度から設定するようにしてもよい。その後、溶融炉本体２内に焼却灰３１を投入し、焼却灰３１の溶融が安定状態となった時点を計測開始点（０ｔ）とし、この計測開始点における電極間４，７の全抵抗値を、図４に示す抵抗値基準線における前記予め求めた抵抗値基準線から電極間の全抵抗値を推定する。そして、図７に示すような溶融炉に応じた時間当りの灰投入量における電力設定値と、前記全抵抗値（推定値）とから電圧設定値を求める。
ここで、溶融が安定状態になった時点とは、焼却灰３１の投入と溶融スラグとの出滓とが一定になった場合をいう。
また、溶融炉に応じた時間あたりの灰投入量における電力設定値は、図７に示すように、例えば１．６７ｔ／ｈにおいて１５５９ｋｗである。
この結果、図３に示すように、前電力設定値と全抵抗値から、電圧設定値は５２８Ｖと計算され、この電圧設定値（５２８Ｖ）で溶融を継続する。なお、電力＝電圧×電流、電圧＝電流×抵抗であり、これら電力と抵抗から下記式（１）により電圧を求める。
【数１】
2006112667.tif 000003
【００３５】
（３）＜電圧の計測＞
次いで、溶融炉本体２内に焼却灰３１の投入を開始する。この焼却灰３１の投入量の増加に応じて、主電極４の先端部が消耗することになるので、いわゆるアーク長が長くなり、空間抵抗値が変化するので、この変動する電圧を計測する。
この電圧は例えば５分毎の平均値とすればよい。例えばこの計測値が５３８Ｖとする。
【００３６】
（４）＜主電極位置の調整＞
焼却灰３１の投入により変動した電圧（５３８Ｖ）から主電極４の電極位置を電極位置制御装置により調整する。
電極位置の調整は、「Ａ×（初期電圧（５２８Ｖ）−変動した電圧（５３８Ｖ））」である。ここで、Ａ（ｍｍ／Ｖ）は係数であり、本実施例ではＡ＝１である。
ここで、本実施例では、前記電極位置制御装置１０５は、演算処理する演算装置と、この演算装置で演算された結果を昇降装置１５に指令を出す制御装置と、主電極４を昇降させる昇降装置とを含むものであり、これにより主電極４の位置を所定量下げるようにしている。
前述した計測結果では、電圧計測値が５３８Ｖであるので、５２８−５３８＝−１０（Ｖ）となり、これにＡを乗じて１０ｍｍ下げるように指示を出すこととなる。
【００３７】
このように、従来は主電極４の位置計測が不能となった際、例えば主電極４の位置を固定して電圧を一定とした場合においては、例えば図８に示すように、灰の投入が増加するのに伴い、電極間距離が広がっていくので、所定の発熱量（ｋｗ）を維持するために、過剰な電力をかけて溶融していた（図中黒三角印で示す。）。これに対し、本発明では所定の発熱量の範囲となるように、予め求めた全抵抗値から演算しつつ主電極４の位置を所定時間毎に制御するようにしているので、溶融に適正なスラグ層発熱範囲を維持することができる。
これにより、従来のような監視カメラ等の監視装置を用いることなく、主電極４の位置の微調節をすることができ、常に安定した溶融を行うことができる。
【００３８】
このように、本発明では、（１）予め、溶融炉に対し焼却灰を一定量投入し、その投入積算量における電極間の全抵抗値の抵抗値基準線を作成する。この抵抗値基準線の作成に際しては、溶融炉中の溶融メタルを排出する炉の傾動の前後の焼却灰（例えば、細粒灰、細粒灰と飛灰の合計した灰）の積算値により電極間の全抵抗を推定するようにしている。
【００３９】
（２）次に、溶融炉の主電極４の位置を制御するには、全抵抗推定値と電力設定値（又は電力平均値）により、電圧設定値を決定し、次いで溶融炉に焼却灰を投入し、初期値の電圧設定値と計測した電圧値を元にして主電極４の電極位置を制御する。なお、この際、電極間の全抵抗値を用いる代わりにスラグ抵抗値を用いて、主電極の位置調整を行うようにしてもよい。
【００４０】
なお、電極間全抵抗の目標値算出にあたっては、スラグ層厚さ（計測値又は焼却灰積算値からのスラグ層厚さ推定値）、スラグ温度、投入灰物性（焼却灰投入量、細粒灰と飛灰の混合率、焼却灰成分のうち少なくとも一つ以上）、アーク長、アーク長抵抗率のうち少なくとも一つ以上用いて目標値計算を行ってもよい。
本実施例によれば、アーク長を維持する監視装置を設けることなく、アーク長を一定レベルに保ち、安定した連続運転が可能となる。
【００４１】
本実施例では、スラグ抵抗値を用いて焼却灰の投入量から変化するスラグ抵抗値を用いて電極位置を調整したが、本発明はスラグ抵抗値を用いることなく、焼却灰の投入量と主電極と炉底電極との間の電圧値を利用して主電極の位置を調整するようにしてもよい。
【００４２】
また、電源は直流電源及び交流電源のいずれでも用いることができる。また、電極は本実施例のような主電極と炉底電極との配置以外に、主電極と主電極が炉天井から挿入されるような配置としてもよい。
【実施例２】
【００４３】
次に、電極間の全抵抗の目標値算出に際してのスラグ温度を考慮した制御の一例を図９に示す。
図９は、図３における装置において、さらにアーク長目標値からアーク抵抗値を演算するアーク抵抗値演算器１１０と、焼却灰投入量からスラグ抵抗値を演算するスラグ抵抗値演算器１１１とを具備するものであり、溶融炉１内のスラグ温度を計測するスラグ温度計を設け、このスラグ温度を用い、灰投入量に対してのスラグ抵抗値が温度依存性を有する点を考慮することで精度の高い制御を行うようにしている。
【００４４】
図１０に焼却灰の投入量とスラグ抵抗値との関係において、スラグ抵抗値温度依存性の関係を示すグラフを示す。図１０に示すように、スラグ温度が高くなると抵抗値が低く、スラグ温度が低いと抵抗値は高い関係であることを示す。
【００４５】
図９において、例えば焼却灰の投入積算量が０ｔの場合において、スラグ温度が１６００℃の場合を検討する。この場合、スラグ抵抗値演算器１１１により、図１０において、スラグ温度が１６００℃の場合には図１０からスラグ抵抗値が０．１０８Ωとなる。一方、アーク電圧は距離依存するので、距離依存係数（例えば１Ｖ／ｍｍ）と電流値（２９５４Ａ）より、アーク長目標値が３００ｍｍの場合のアーク抵抗値は０．０７２Ωとなる。両者の総和が電極間の全抵抗推定値となり、０．１８０Ωとなる。
この実施例２で得られた温度条件を考慮した全抵抗推定値が前述した実施例１における電極間全抵抗推定値となり、精度の高い制御を行うことができる。すなわち、実施例１においては、１６００℃における抵抗値基準線を用いているので、温度条件を加味しておらず、実施例２において、スラグ温度を計測することで初めて温度条件を加味したより精度の高い制御が可能となる。
【００４６】
また、スラグ抵抗値演算器１１１で行う演算に入力するデータとして焼却灰投入積算量の代わりに、スラグ層厚さ計測値を用いるようにしてもよい。
【００４７】
このスラグ層厚さの計測には、例えば灰の投入を停止し、その後、主電極４を昇降装置１５で降下させ、溶融スラグと接触させ、この位置を記憶する。さらに、前記主電極４を降下させて、溶融スラグ２３を通過させて溶融メタル２４に到達させる。この間、電圧は例えば４００Ｖから徐々に下がり、抵抗が０となる溶融メタル２４に到達した時点で電圧が０Ｖとなる。この０Ｖの時点までの昇降装置の下げ量とスラグ層位置までの下げ量からスラグ層の厚さを求める。このスラグ層の厚さから抵抗値を求める。（図１２スラグ抵抗値演算器１２１）これは図１１に示すスラグ厚さと抵抗値の関係図よりスラグ抵抗値を求めるようにしてもよい。この場合、灰の性状が変化しメタルの堆積速度が大きく変化した場合でも高い精度でスラグ抵抗値を求めることができるようになる。
【実施例３】
【００４８】
次に、電極位置を制御する際に、電力を適正な範囲に設定する方法について説明する。
本実施例では、前述した灰溶融炉において、主電極４の位置を適宜調整しておき、その後灰投入を続ける際に、その焼却灰の投入積算量に応じたスラグ抵抗値と、演算により求めたスラグ抵抗値を比較し、その偏差から電力又は電流のいずれかを制御するようにしたものである。
この計測装置と演算・制御装置とを具備した装置の概略を図１２に示す。
図１２に示すように、プラズマの電流と電圧から電極間の抵抗を計算し、電極間全抵抗推定値を求める。そして、アーク長目標値から空間抵抗値をアーク抵抗値演算器１２０にて演算し、空間抵抗値を求める。そして、演算器１２５において、電極間全抵抗推定値から空間抵抗値を引いて、スラグ層抵抗値を求める。
一方、実施例１において説明した図４に示す全抵抗値基準線を下に、スラグ抵抗値演算器１２１にて焼却灰の投入量からスラグ層の抵抗目標値が演算される。
そして、現時点における抵抗値が大きい場合には、電流を下げるように制御する。一方、現時点における抵抗値が小さい場合には、電流を上げるように制御する。また同等の場合には、制御は不要である。
これにより、スラグ温度と相関のあるスラグ抵抗を一定レベルに安定させることができ、このためスラグ温度を一定レベルに維持し、スラグの安定出滓、炉の長寿命化が可能となる。
例えば現時点における電流計と電圧計から電極間の全抵抗計測値を求める（０．１８５Ω）。また、設定したアーク長から空間抵抗値を空間抵抗値演算器１２０から空間抵抗値を求める（０．０７２Ω）。
全抵抗計測値（０．１８５Ω）から空間抵抗値（０．０７２Ω）を引いて、現時点でのスラグ層抵抗値を求める（Ｒ１＝０．１１３Ω）。
一方、現時点における焼却灰投入量（０ｔ）とスラグ温度からスラグ抵抗値演算器１２１よりスラグ抵抗設定値を演算する（Ｒ２＝０．１０８Ω）。基準線及び温度依存線より。
Ｒ１とＲ２との値とをＰＩＤ制御器で制御し、電力設定値を求める（１６００ｋｗ）。
初期時点での電圧設定値を例えば５２８Ｖとする場合、電流演算器１２３により電流設定値を求める（Ｉ１＝３０３０Ａ）。
また、現在の電流計測値は電流計より求める（Ｉ２＝２９３０Ａ）。設定値よりも現在の電流が高いので、電流制御器１２４で電流を下げる制御を行う。
【００４９】
本実施例では、主電極４の電極位置の維持する装置としては、前述した実施例１及び実施例２の装置に限定されるものではなく、例えば監視カメラ又は炉室内温度計であってもよい。
【００５０】
このように、スラグ層抵抗目標値を求め、現時点でのスラグ層抵抗値がスラグ層抵抗目標値の所定範囲内に入るように電力を制御するようにして、最適な運転を行うことができる。
なお、実施例１の電圧制御と併用する場合には、電力目標値と電圧目標値より電流目標値を求め、電流を制御すればよい。この場合、電圧制御と電流制御の制御周期を調整し、電力値のハンチングを避けるようにすればよい。
【００５１】
このように、実施例３によれば、スラグ温度を長期連続的に計測できない場合でも、スラグ抵抗値を一定レベルに維持することでスラグ温度を一定レベルに安定させ、スラグの安定出滓、炉の長寿命化が可能となる。
また、実施例１と実施例３とを併用することにより、連続して安定したアーク長やスラグ温度の計測が困難な場合でも、電気式灰溶融炉の安定した連続運転が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかる電気式灰溶融炉は、監視装置を用いることなく、連続して安定した焼却灰の溶融を行うことができ、焼却灰のプラズマアークによる連続した溶融設備に用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施例にかかる電気式灰溶融炉の概略図である。
【図２】本実施例にかかる電気式灰溶融炉の傾動後の概略図である。
【図３】本実施例１にかかる電気式灰溶融炉の計測装置及び演算装置の構成図である。
【図４】灰投入量と抵抗値との関係を示す図である。
【図５】灰投入初期におけるプラズマアーク、溶融スラグ、溶融メタルの状態図である。
【図６】灰投入最終期におけるプラズマアーク、溶融スラグ、溶融メタルの状態図である。
【図７】灰投入量と電力との関係を示す図である。
【図８】灰投入量と発熱量との関係を示す図である。
【図９】本実施例２にかかる電気式灰溶融炉の計測装置及び演算装置の構成図である。
【図１０】灰投入量とプラズマ抵抗値との関係を示す図である。
【図１１】スラグ層厚さと抵抗値との関係を示す図である。
【図１２】本実施例３にかかる電気式灰溶融炉の計測装置及び演算装置の構成図である。
【図１３】従来技術にかかる電気式灰溶融炉の概略図である。
【符号の説明】
【００５４】
２  溶融炉本体
４  主電極
５  炉底壁
６  炉室
７  炉底電極
８  直流電源
２３  溶融スラグ
２４  溶融メタル
３１  焼却灰
３２  ホッパ
１００  電気式灰溶融炉
１０１  灰投入量積算器
１０２  電極間全抵抗演算器
１０３  電圧設定値演算器
１０４  電圧計測器
１０５  電極位置制御装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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