(57)【要約】【課題】酸化消耗率が小さく、ブスバーとの接触抵抗が長時間にわたって、変化しにくいプラズマ溶融炉用電極構造を提供する。【解決手段】プラズマアークにより被処理物の溶融を行うプラズマ溶融炉において、ブスバーに接続される陰極の電極構造であって、前記陰極が、等方性黒鉛で形成されてなり、前記等方性黒鉛と前記ブスバーとの間に膨張黒鉛シートが介在していることを特徴とする。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマアークにより被処理物の溶融を行うプラズマ溶融炉において、ブスバーに接続される陰極の電極構造であって、前記陰極が、等方性黒鉛で形成されてなり、前記等方性黒鉛と前記ブスバーとの間に膨張黒鉛シートが介在していることを特徴とするプラズマ溶融炉用電極構造。
【請求項２】
前記等方性黒鉛が、大気中、７００℃、２．５時間における酸化消耗率が１０％以下である請求項１に記載のプラズマ溶融炉用電極構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマアークにより被処理物の溶融を行うプラズマ溶融炉に用いられる電極構造に関し、特に、ブスバーに接続される陰極となるプラズマ溶融炉用電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境保護の観点から、廃棄物の資源リサイクルが注目されている。これは特に、大都市において、都市ごみ、産業廃棄物、自動車シュレッダーダスト、上下水処理や地盤改良工事より発生する汚泥などの廃棄物を埋め立て処理する場所が不足しているからである。一般には、これら廃棄物は焼却され減量されて、焼却灰は埋め立て処分されているが、焼却灰の埋め立て場所も益々不足する傾向にある。このため、資源リサイクルの観点から、焼却灰を捨てるのではなく、溶融スラグ化して、土木建設資材への有効利用が進みつつある。この焼却灰の溶融手段として、プラズマ溶融炉が利用されている。
【０００３】
プラズマ溶融炉としては、例えば、特許文献１、特許文献２に示されるものがある。特許文献１のプラズマ溶融炉は、焼却灰を収容する炉本体と、この炉本体に収容される焼却灰に向ってプラズマガスを噴出する黒鉛電極とを備え、黒鉛電極を陰極、炉底部の正電極を陽極としてプラズマアーク方式により焼却灰を加熱溶融して溶融スラグとするものである。このように、グラファイト電極を用いた直流プラズマアーク方式でトーチ極性を正極性としているので、焼却灰の減容化、無害化及び資源化を図る際に、高効率で運転操作性、制御性、安全性に優れ、電極消耗が少ないという効果を有している。また、プラズマガス使用量が少ないため、排ガス量、熱損失が少ないという効果を奏する。また、炉壁を水冷耐火壁とすることにより、炉壁にセルフコーティングを施すことができ、長寿命化を図ることができるものになっている。
【０００４】
また、特許文献２のプラズマ溶融炉は、被処理物の溶融を行うプラズマトーチの外周に、耐熱性と電気絶縁性を有するカバーを設けたものである。そして、黒鉛を電極に使用する旨が記載されている。
【０００５】
このように、プラズマ溶融炉は、前述のもの以外にも、電極に黒鉛が使用されているものが多くある。ところが、黒鉛は、周知のように、大気中で高温になると酸化して消耗してしまうという問題を有している。しかしながら、これら黒鉛電極は炉外、即ち、大気中でブスバーとの接合されて電源に接続されている。このため、黒鉛電極の大気中に露出しているブスバーとの接合部付近は、酸化消耗することがある。この酸化消耗によって形状が変化すると、電極とブスバーとの接触状態が悪くなり、接触抵抗の増大、アークの発生等の電気的にも問題が出てくることになる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２５３５５７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２７６８７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、酸化消耗率が小さく、ブスバーとの接触抵抗が長時間にわたって、変化しにくいプラズマ溶融炉用電極構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明に係るプラズマ溶融炉は、プラズマアークにより被処理物の溶融を行うプラズマ溶融炉において、ブスバーに接続される陰極の電極構造であって、前記陰極が、等方性黒鉛で形成されてなり、前記等方性黒鉛と前記ブスバーとの間に膨張黒鉛シートが介在していることを特徴とするものである。また、前記等方性黒鉛が、大気中、７００℃、２．５時間における酸化消耗率が１０％以下であるものである。
【０００９】
ブスバーとの間に膨張黒鉛シートを介在して接合することによって、陰極として使用している等方性黒鉛が、酸化した場合であっても、ブスバーと電極との間の接触状態が悪くなることがない。また、膨張黒鉛シートを介在させることで、電極をブスバーに接合する際に、強く締め付けることが可能となる。このため、更に、ブスバーと電極との間の接触状態が良くなる。
【００１０】
また、電極として使用する黒鉛が、等方性黒鉛であり、大気中、７００℃、２．５時間における酸化消耗率が１０％以下であるため、使用中における酸化消耗を抑制することが可能となり、電極の長寿命化が可能となる。
【００１１】
図１に、本発明に係るプラズマ溶融炉電極構造が用いられている一般的なプラズマ溶融炉の主要部の断面図を示す。
【００１２】
図１に示すように、プラズマ溶融炉は、被処理物１７を収容する炉本体１５と、この炉本体１５に収容される被処理物１７に向ってプラズマアーク１２を噴出するプラズマトーチ１とを備え、このプラズマトーチ１が例えば、陽極である場合、この陽極と通電される炉底部に設けられている等方性黒鉛製の陰極２と、この陰極２と接合され電源６と接続されるブスバー５を主要構成部品としている。そして、被処理物１７をプラズマトーチ１からのプラズマアーク１２によって溶融し、溶融飛灰１３、溶融金属１４とし、炉本体１５に設けられている排出口１６から排出してスラグ１８としている。また、一般的なプラズマ溶融炉は、図１にも示すように、炉本体１５に設けられている排出口１６において、溶融金属１４等が凝固しないように、火炎噴射器１１等が設けられているものもある。
【００１３】
本発明に係るプラズマ溶融炉用電極構造は、前述の一般的なプラズマ溶融炉に用いることができ、陰極２とブスバー５とを接合する際に、膨張黒鉛シート３を介在させる。膨張黒鉛シート３を黒鉛製の陰極２とブスバー５との間に介在させることによって、陰極２が酸化消耗した場合であっても、ブスバー５との接触状態の変化を抑制できる。また、膨張黒鉛シート３を介在させることによって、この膨張黒鉛シート３が緩衝材となってブスバー５と接合する際に、強い締め付け力で締め付けることが可能となる。
【００１４】
また、膨張黒鉛シート３を介在して陰極２とブスバー５とを接合することによって、陰極２とブスバー５との接合部が保護され、この接合部における陰極２の酸化消耗が抑制される。
【００１５】
さらに、陰極２に、大気中、７００℃、２．５時間における酸化消耗率が１０％以下の等方性黒鉛を使用することによって、より一層酸化しにくくなり、陰極２の酸化消耗を抑制でき、陰極２の寿命の長寿命化が可能となる。
【００１６】
このような酸化消耗率を有する等方性黒鉛としては、真比重が２．０５Ｍｇ／ｍ３以上、且つ、Ｎｉ，Ｖが２００ｍｇ／ｋｇ以下の石油コークス、または石炭コークスを使用することを特徴とした、かさ密度が１．７４Ｍｇ／ｍ３以上の特性を有するものを使用できる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されており、等方性黒鉛で形成されている電極とブスバーとの接合に膨張黒鉛シートを介在させることで、長期間にわたって、ブスバーと電極との間の接触状態の変化を抑制できる。また、膨張黒鉛シートを介在することによって、電極とブスバーとの接触部の酸化消耗を抑制できる。また、酸化消耗率の低い等方性黒鉛を電極として使用することによって、さらに耐酸化性を向上させることができ、電極の寿命の長寿命化がより一層顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ溶融炉用電極構造を有した、一般的な構成のプラズマ溶融炉の主要部の断面を示す図である。
【符号の説明】
１  プラズマトーチ
２  陰極
３  膨張黒鉛シート
５  ブスバー
６  電源
１０  二次燃焼室
１２  プラズマアーク
１３  溶融飛灰
１４  溶融金属
１５  炉本体
１６  排出口
１７  被処理物
１８  スラグ
【図１】
2004152730.tif 000002