(57)【要約】【課題】炉体のメンテナンスなどにより炉内の全量の溶湯を排出する場合に、全量の溶湯を安全かつ確実に、しかも容易に短時間に排出する。【解決手段】この全量排出装置１２では、炉体２に炉内の溶湯を炉外へ全量排出可能に形成された溶湯排出路２００が形成され、この溶湯排出路２００上に止栓２１０が炉外からの押圧により炉内側へ押し出し可能に詰められている。溶湯の全量排出に際して、炉外の押圧装置２２０により溶湯排出路２００上の止栓２１０が炉内側に押し出されて、溶湯排出炉２００が開放される。【選択図】　図５
2004061033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱溶融材を加熱溶融する炉体に設けられ、炉体内部の溶湯を誘導して出湯する出湯装置において、
炉体に炉内の溶湯を炉外へ全量排出可能に形成された溶湯排出路と、
溶湯排出路上に炉外からの押圧により炉内側へ押し出し可能に詰められて、溶湯排出路を閉塞する止栓とを備えたことを特徴とする溶融炉の出湯装置。
【請求項２】
止栓は複数に分割された耐火物のブロックからなり、溶湯排出路上に装填される請求項１に記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項３】
各ブロック間に耐火物からなる弾性材が介装される請求項２に記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項４】
溶湯排出路は炉内の炉底の周囲又は炉底に炉内排出口を有し、炉外の炉底の周囲又は炉底に炉外排出口を有し、炉外排出口が炉内排出口よりも低い位置に設定される請求項１乃至３のいずれかに記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項５】
溶湯排出路は炉内排出口に連続し、炉体内部の溶湯を排出誘導する第１の流路と、第１の流路に方向を変えて連続し、第１の流路に流された溶湯を炉外に向けて排出誘導する第２の流路とを備え、第１の流路に止栓が装填される請求項１乃至４のいずれかに記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項６】
第２の流路に、耐火物の砂が充填される請求項５に記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項７】
第１の流路は炉内排出口側から開口面積が漸次縮小するように形成され、止栓はこの第１の流路に嵌合可能に形成される請求項５又は６に記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項８】
溶湯排出路は筒状の部材とこの筒状の部材を包囲する耐火性のブロック体とにより形成され、当該筒状の部材が炉体に接続されて炉内に連通される請求項１乃至７のいずれかに記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項９】
耐火性のブロック体に差し通し、溶湯排出路上の止栓を炉内に向けて押圧可能な押圧装置が併設される請求項８に記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項１０】
押圧装置は溶湯排出路上の止栓を押圧可能な押圧部材と、押圧部材を押進する駆動装置とを具備する請求項９に記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項１１】
押圧部材は耐火性のブロック体に溶湯排出路上の止栓に向けて一体的に装着される請求項１０に記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項１２】
押圧部材は耐火性のブロック体に溶湯排出路上の止栓に向けて形成された差込口に挿通される請求項１０に記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項１３】
押圧部材は、差込口の内径より若干小さな外径を有するとともに、この押圧部材に耐火物からなる弾性材を差込口の内径より若干大きな外径となるように被覆する請求項１２に記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項１４】
押圧部材の少なくとも止栓に対して接触する一端側が耐火物により形成される請求項１０乃至１３のいずれかに記載の溶融炉の出湯装置。
【請求項１５】
押圧部材と止栓との間に耐火物からなる弾性材が介装される請求項１０乃至１４のいずれかに記載の溶融炉の出湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰（主焼却灰、飛灰）、廃棄物、雑固体などの溶融に使用する溶融炉に備え、炉体内部の溶湯を出湯する溶融炉の出湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、都市ごみや産業廃棄物などの焼却により発生する焼却灰をさらに減容化、無害化するために、焼却灰を溶融処理する灰溶融炉が注目されている。その一つに電気を熱源とする灰溶融炉がある。この電気溶融方式には、アーク方式、プラズマ方式等があり、各方式とも熱源加熱の方式が異なるが、炉底のメタルによるフライパン効果を期待した加熱溶融が行われる。これらの灰溶融炉によれば、炉内で加熱された焼却灰は一定時間経過すると溶け出し、焼却灰に混入している重い金属類（鉄、銅など）は下層に沈殿し、溶融された軽い灰はスラグとなって上層に浮遊する。すなわち溶湯は下に溶融メタルの層、上に溶融スラグの層になって分離される。そこに新たに焼却灰が供給されると、同様に加熱され、これが溶融メタル、溶融スラグに分離される。このようにして徐々に溶湯の湯面が上昇されていき、湯面が出滓口まで上がってくると、溶湯上層の溶融スラグが炉外に排出される。排出された溶融スラグは水冷又は空冷の方法により固化される。このようにして焼却灰は溶融により、スラグとなって、２分の１から３分の１程度に減容される。
【０００３】
さて、このような灰溶融炉では、炉底に用いられている耐火物の点検や補修などメンテナンスが数ヶ月毎に定期的に行われるが、このときに溶湯をすべて排出する必要がある。
【０００４】
従来の傾動式の灰溶融炉の場合、炉体が傾動装置により傾動されて、その出滓口から溶湯が排出されている。
【０００５】
また、定置式の灰溶融炉の場合、開口機により炉体の周面に穴が穿たれて、この穴から溶融メタルが排出されている。なお、この場合、溶融メタルが排出されると、マットガン（あるいは耐火物挿入機、閉口機）などを用いて、開けた穴に耐火物が詰められて閉塞される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の灰溶融炉における溶湯の排出方式では、次のような問題がある。
（１）傾動式の灰溶融炉の場合、炉体の傾動により、溶湯を出滓口から流し出すため、溶湯を全量排出するためには、炉体を少なくとも２０度乃至３０度以上、大きく傾動させなければならない。ところが、炉体には集塵ダクト、灰装入コンベア、スラグ排出カバーなどが接続されていて、炉体を大きく傾動させるためには、これらの周辺装置を炉体から切り離し、又はフレキシブルに接続することが必要で、このため設備全体の構造が複雑化し、その作業が容易ではなく、多くの時間を必要としている。
（２）定置式の灰溶融炉の場合、開口機を用いて炉体に穴を開けているが、この開口機で穴を穿つ作業、併せてマットガンで穴を塞ぐ作業は大きな騒音と激しい振動を伴い、また、開口中又は閉口中に穴から溶湯が飛散する虞があり、作業性、安全性の点で改善が望まれている。
そこで、本発明は、このような従来の問題を解決し、炉体のメンテナンスなどにより炉内の全量の溶湯を排出する場合に、傾動式の灰溶融炉のように、炉体を傾動することなしに、炉内の全量の溶湯を容易にかつ、短時間に排出することができ、さらに、定置式の灰溶融炉のように、炉体に騒音、振動を伴う穴を穿つ作業や穴を塞ぐ作業を不要にして、安全かつ容易に、しかも確実に溶湯を排出することのできる溶融炉の出湯装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の溶融炉の出湯装置は、被加熱溶融材を加熱溶融する炉体に設けられ、炉体内部の溶湯を誘導して出湯する出湯装置において、炉体に炉内の溶湯を炉外へ全量排出可能に形成された溶湯排出路と、溶湯排出路上に炉外からの押圧により炉内側へ押し出し可能に詰められて、溶湯排出路を閉塞する止栓とを備えている。
この構成により、炉体の溶湯排出路上の止栓が炉外から押圧されて、溶湯排出路上の止栓が炉内側へ押し出されることにより、溶湯排出路が開放され、この溶湯排出路を通じて炉内の溶湯が全量排出される。この出湯方式により、各種溶融炉において、炉体のメンテナンスなどにより炉内の全量の溶湯を排出する場合に、従来の傾動式の灰溶融炉のように、炉体を傾動することなしに、炉内の全量の溶湯を容易にかつ、短時間に排出することができ、さらに、定置式の灰溶融炉のように、炉体に騒音、振動を伴う穴を穿つ作業や穴を塞ぐ作業を行うことなしに、安全かつ容易に、しかも確実に溶湯を排出することができる。
【０００８】
本発明はまた、次のように具体化される。
第１に、止栓は複数に分割された耐火物のブロックからなり、溶湯排出路上に装填される。
これにより、最初のブロックを押し出し、この最初のブロックとともに次のブロックを押し出すというように、複数のブロックを順次押し出していくので、溶湯排出路上の止栓を大きな押圧力を必要とすることなしに、炉内側に押し出して、溶湯排出路を開放することができる。
第２に、各ブロック間に耐火物からなる弾性材が介装される。
これにより、最初のブロックを次のブロックとの間の弾性材を圧縮しながら押し出し、続いて最初のブロックで次のブロックを同様にして押し出すというように、複数のブロックを順次押し出していくので、溶湯排出路上の止栓を、大きな押圧力を必要とすることなしに、確実に炉内側に押し出して、溶湯排出路を開放することができる。
第３に、溶湯排出路は炉内の炉底の周囲又は炉底に炉内排出口を有し、炉外の炉底の周囲又は炉底に炉外排出口を有し、炉外排出口が炉内排出口よりも低い位置に設定される。
これにより、炉内の溶湯を炉外へ確実に排出誘導することができる。
第４に、溶湯排出路は炉内排出口に連続し、炉体内部の溶湯を排出誘導する第１の流路と、第１の流路に方向を変えて連続し、第１の流路に流された溶湯を炉外に向けて排出誘導する第２の流路とを備え、第１の流路に止栓が装填される。これにより、第１の流路の延長方向の炉外から押圧手段などを差し通して止栓を押圧することができる。また、第１の流路の止栓を押し出した後、炉内の溶湯が第１の流路から方向を変えた第２の流路を通して炉外に流されるので、第１の流路上の延長方向、つまり押圧手段の差し通し部分に溶湯が流入するのを防止することができる。
第５に、第２の流路に、耐火物の砂が充填される。
これにより、炉内の溶湯が第１の流路上の止栓の隙間からしみ出すことがあっても、この溶湯を第２の流路上の耐火物の砂で阻止して、炉外に流出するのを確実に防止ことができる。
第６に、第１の流路は炉内排出口側から開口面積が漸次縮小するように形成され、止栓はこの第１の流路に嵌合可能に形成される。
これにより、止栓をより押し出し易くして、溶湯排出路上の止栓を、大きな押圧力を必要とすることなしに、確実に炉内に押し出して、溶湯排出路を開放することができる。
第７に、溶湯排出路は筒状の部材とこの筒状の部材を包囲する耐火性のブロック体とにより形成され、当該筒状の部材が炉体に接続されて炉内に連通される。これにより、炉体に溶湯排出路を容易に形成することができ、炉内の溶湯を確実に排出することができる。また筒状の部材と炉体との接続を切り離すことにより、出湯装置を簡単に交換することができる。さらに耐火性のブロック体により、溶湯排出路の周囲に安全性の高い環境を維持することができる。
第８に、耐火性のブロック体に差し通し、溶湯排出路上の止栓を炉内に向けて押圧可能な押圧装置が併設される。
これにより、溶湯排出路上の止栓を炉内に向けて押圧することができる。
第９に、押圧装置は溶湯排出路上の止栓を押圧可能な押圧部材と、押圧部材を押進する駆動装置とを具備する。
これにより、溶湯排出路上の止栓に押圧部材を当て、これを駆動装置により押進することにより、溶湯排出路上の止栓を炉内に向けて押圧することができる。第１０に、押圧部材は耐火性のブロック体に溶湯排出路上の止栓に向けて一体的に装着される。
これにより、耐火性のブロック体に一体的に装着された押圧部材を駆動装置により押進することにより、溶湯排出路上の止栓を炉内に向けて押圧することができる。
第１１に、押圧部材は耐火性のブロック体に溶湯排出路上の止栓に向けて形成された差込口に挿通される。
これにより、押圧部材を耐火性のブロック体に溶湯排出路上の止栓に向けて形成された差込口に挿通し、この押圧部材を駆動装置により押進することにより、溶湯排出路上の止栓を炉内に向けて押圧することができる。
第１２に、押圧部材は、差込口の内径より若干小さな外径を有するとともに、この押圧部材に耐火物からなる弾性材を差込口の内径より若干大きな外径となるように被覆する。
これにより、耐火性のブロック体に溶湯排出路上の止栓に向けて形成された差込口に挿通した押圧部材を駆動装置により押進して、溶湯排出路上の止栓を炉内に向けて押圧することができ、また、この差込口は押圧部材と弾性材とにより閉塞されているので、溶湯排出路上の止栓を炉内側へ押し出した後、炉内の溶湯が押圧部材の差込口に向けて流れてきても、溶湯が差込口に流入するのを遮ることことができる。また、このようにして押圧部材を耐火性のブロック体の差込口へ差し込む場合、押圧部材が耐火性のブロック体に一体的に装着される場合に比べて、より小さな押圧力で止栓を押し込むことができる。
第１３に、押圧部材の少なくとも止栓に対して接触する一端側が耐火物により形成される。
これにより、押圧部材で溶湯排出路上の止栓を押圧する際に、押圧部材に炉内の高熱やこの高熱に晒された止栓により高熱を受けても、この高熱に抗して押圧部材を押進し、溶湯排出路上の止栓を炉内に向けて確実に押圧することができる。なお、押圧部材全体を耐火物により形成してもよい。
第１４に、押圧部材と止栓との間に耐火物からなる弾性材が介装される。
これにより、押圧部材を止栓に向けて押圧部材と止栓との間の弾性材を圧縮しながら押進し、止栓を確実に押し出すので、溶湯排出路上の止栓を、大きな押圧力を必要とすることなしに、確実に炉内側に押し出して、溶湯排出路を開放することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図１乃至図５を用いて説明する。
図１及び図２において、１は灰溶融炉で、プラズマ方式の電気炉として構成され、電極（負極側）３を設置された炉体２と、電極（正極側）４を垂下された天壁５とを備える。炉体２には、その周壁２０に炉底２１から所定の高さに溶湯の出滓口２２が形成されている。灰溶融炉１の運転により、焼却灰が加熱溶融されるとともに、その溶湯の湯面が上昇され、この出滓口２２からオーバーフローすることにより、溶湯６上層の溶融スラグ６１が連続滴下により取り出されるようになっている。
なお、図１において、７は焼却灰供給装置であり、灰溶融炉１の近傍に設置され、その供給口７１が炉体２の天壁５又は周壁２０に連結されている。この焼却灰供給装置７により一定量の焼却灰が炉体２内に連続投入可能である。
【００１０】
炉体２の周壁２０に出湯装置１０が設けられている。この出湯装置１０の場合、炉体２内部の溶融メタル６２を連続的に排出するための溶融メタル排出装置１１と、炉体２内部の全量の溶湯を抜き出すための全量排出装置１２とを備えている。
【００１１】
溶融メタル排出装置１１は、多層構造の排出筒１００と、間接誘導加熱方式の加熱装置１９とにより構成されている。
【００１２】
図３に示すように、排出筒１００はそれ自体、溶湯の流路１１１を有する第１の耐火層１１０と、第１の耐火層１１０の周囲に被覆され、第１の耐火層１１０の熱を遮断可能な断熱層１２０と、断熱層１２０の周囲に被覆され、溶湯６を遮断可能な第２の耐火層１３０とにより形成されていて、従来のような発熱体として構成されるものではない。この排出筒１００の第１の耐火層１１０は強度の高い炭化珪素系の耐火物により略中空円筒状に形成され、溶湯６の高熱（１３５０℃〜１６００℃）や被溶融物の膨張による内圧の変化に対して長期間の使用に耐え得る処理が施されている。断熱層１２０は、第１の耐火層１１０の周囲に被覆され、第１の耐火層１１０の熱を遮断可能に形成されている。この断熱層１２０は、断熱性、耐火性、さらに弾力性に優れたセラミックファイバなどの軟質の耐火断熱材１２１により形成され、この軟質の耐火断熱材１２１が第１の耐火層１１０の周面に被せられている。この場合、セラミックファイバは厚さ１２ｍｍ程のものが概ね３〜６ｍｍ程度に圧縮して固められる。なお、この軟質の断熱耐火材１２１の周囲を、さらに硬質の断熱材で被覆してもよい。この場合、硬質の断熱材に耐火性、断熱性に優れたセラミック多孔質チューブが採用され、このセラミック多孔質チューブがセラミックファイバの上から被せ付けられる。第２の耐火層１３０は、断熱層１２０の周囲に被覆され、第１の耐火層１１０から漏れて断熱層１２０からしみ出された溶湯を遮断可能に形成されている。この耐火層１３０は、耐火度、熱伝導度の高いアルミナ系の耐火物により形成され、断熱層１２０の周囲に全体が直方体状又は立方体状のブロックに形成して被せ付けられている。なお、この耐火層１３０には冷却手段１７が併設され、耐火層１３０に水冷管１７が埋設されている。この水冷管１７に加熱装置１９の誘導加熱コイル１９０が利用され、水温が常時監視されている。この点については後述する。
【００１３】
また、この排出筒１００においては、第１の耐火層１１０と第２の耐火層１３０との間、すなわち断熱層１２０の軟質の耐火断熱材１２１の層が、第１の耐火層１１０と第２の耐火層１３０との間に蒸気が発生した場合にこの蒸気を排出するための排蒸路１０３になっていて、第２の耐火層１３０中にこの排蒸路１０３と排出筒１００外部とを連通する排蒸路１０４が形成され、その外部排蒸口１０５が第２の耐火層１３０表面の上部に設けられている。なお、この排蒸路１０３、１０４及び外部排蒸口１０５は必要に応じて単数又は複数設けられる。また、ここでは特に図示していないが、この排蒸手段で蒸気を検知した場合に出湯装置１０の出湯動作を停止する緊急停止装置が併せて設置される。
【００１４】
一方、加熱装置１９は、黒鉛電極１９１と、黒鉛電極１９１を間接誘導加熱する誘導加熱装置１９０Ｕとを備え、排出筒１００の内層を発熱させるのではなく、排出筒１００内に装着された黒鉛電極１９１を加熱する間接誘導加熱方式が採用されている。この加熱装置１９では、黒鉛電極１９１は排出筒１００の内部、第１の耐火層１１０の溶湯の流路１１１上に交換可能に配置されている。この場合、黒鉛電極１９１は、その外径が排出筒１００の溶湯の流路１１０の内径よりも小さく、その長さが排出筒１００の溶湯の流路１１１の長さよりも少し長く設定されていて、図示されない搬器により保持されて、排出筒１００の溶湯の流路１１１上に炉体２側に押し出し可能に挿入されている。なお、この黒鉛電極１９１は排出筒１００の溶湯の流路１１１上に抜き差し可能に挿入されていてもよい。このようにして排出筒１００内に黒鉛電極１９１が装着され、溶湯の流路１１１の内周面と黒鉛電極１９１との間を溶湯の通路とする。また、誘導加熱装置１９０Ｕは、誘導加熱コイル１９０と、誘導加熱コイル１９０に通電する高周波電源（図示省略）とを備え、誘導加熱コイル１９０が排出筒１００の溶湯の流路１１１外に巻装されている。この場合、誘導加熱コイル１９０は、断熱層１２０の上から巻装され、第２の耐火層１３０の中に埋設されている。このようにして誘導加熱コイル１９０は図示されない高周波電源に接続されている。また、この誘導加熱コイル１９０を構成する導体には水冷銅管が使用されている。この水冷銅管は、既述のとおり、第２の耐火層１３０の冷却手段１７として埋設される水冷管として兼用される。この水冷銅管に図示されない水供給源が接続されて、この水冷銅管が破損した場合にその周囲の高熱により発生する蒸気の圧力よりも低い圧力、ここでは１ｋｇ／ｃｍ２の水圧で水が通されるようになっている。この水冷銅管にはまた、図示されない水温監視装置が接続されて、この水冷銅管内の水の温度が常時監視されていて、予め設定した温度に達すると、水温の上昇を知らせる警報を発するようになっている。この誘導加熱装置１９０Ｕの通電により排出筒１００内部の黒鉛電極１９１が間接誘導加熱され、１３５０℃〜１６００℃に加熱される。
【００１５】
この溶融メタル排出装置１１では、排出筒１００はその軸心を上方向斜めに向けて、炉体２の所定の高さに接合されている。この場合、炉体２の周壁２０に溶湯の排出口２３が形成され、この排出口２３上に排出筒１００が連接されている。炉体２の排出口２３は炉体２内部の溶融メタル６２の層の中でも上方付近に対応する位置に形成されている。炉体２内部に溜められる溶湯６のうち、溶融メタル６２の層でその中でも上方付近は溶融メタル６２がプラズマにより暖められていることから高温であり、溶融状態になっているのに対し、下方は温度が低く、溶融メタル６２が半溶融状態になっていると考えられることから、溶融メタル６２の排出を効率良く行うため、溶湯の排出口２３が炉体２の溶融メタル６２の層でその中でも溶融メタル６２の流動性のよい高温の、上方付近に対応する位置に形成される。このようにして排出筒１００は炉体２の周壁２０に、溶湯の流路１１１を炉体２の排出口２３に連続して接続されている。また、排出筒１００はその軸心を上方向斜めに向けて接合され、炉体２に連結された基端（連結端１０２）に対して先端が上方に配置されて、排出筒１００の出湯口１０１が所定の高さに開放されている。ここでいう所定の高さは、炉体２側の上層の溶湯取出レベル（つまり出滓口２２レベル）に対して若干下がった位置に設定されていて、図１に示すように、この所定の高さをｈ３、炉体２内部の上層の溶湯６（溶融スラグ６１）の比重をγ１、その層の厚さをｈ１、下層の溶湯６（溶融メタル６２）の比重をγ２、その層の厚さをｈ２とした場合、次式から算出される。
（γ１×ｈ１）＋（γ２×ｈ２）＝γ２×ｈ３
このようにして、炉体２側の上下各層の溶湯６の比重及び各層の厚さに応じて炉体２内部の溶湯６から下層の溶融メタル６２を炉体２外部の出湯口１０１へ誘導し、漸次増加する溶融メタル６２を連続的に排出可能にしている。
【００１６】
なお、ここでは特に図示していないが、炉体２の周囲で、排出筒１００の出湯口１０１の下方に溶湯排出設備が設置されていて、排出筒１００から排出された溶湯６が処理されるようになっている。
【００１７】
また、この溶融メタル排出装置１０には、図４に示すように、排出筒１００先端の出湯口１０１に黒鉛電極１９１をその軸方向に又はその軸方向と直交する方向に又はその両方向に抑える抑え機構１８が併設されている。ここで抑え機構１８は抑え部材１８１とその駆動装置１８２とを備えている。抑え部材１８１は耐火物からなるブロックで、その下部に黒鉛電極１９１の一端側の端面及びその近傍の周面に係合可能な半円形の抑え溝１８０が設けられている。この抑え部材１８１の駆動装置１８２にはシリンダなどが用いられ、その作動部に抑え部材１８１が作動連結される。抑え部材１８１は排出筒１００の出湯口１０１上に図示されないガイドを介して上下方向に摺動可能に配置され、その駆動装置１８２が排出筒１００の近傍に設置される。さらに、この出湯装置１０には、排出筒１００先端に出湯口１０１を開閉する開閉機構が併設されている。この開閉機構は、特に図示していないが、シャッタとその駆動機構とを備える。シャッタは耐火物により形成され、出湯口１０１を開閉可能な栓構造になっている。その駆動機構にはシリンダなどが採用され、シャッタは出湯口１０１上で進退駆動される。なお、この開閉機構のシャッタを抑え部材１８１のガイドを利用して駆動するようにしてもよい。
【００１８】
一方、全量排出装置１２は、図５に示すように、炉体２に炉内の溶湯を炉外へ全量排出可能に形成された溶湯排出路２００と、溶湯排出路２００上に炉外からの押圧により炉内側へ押し出し可能に詰められて、溶湯排出路２００を閉塞する止栓２１０とを備えている。
【００１９】
この実施の形態では、溶湯排出路２００は筒状の部材とこの筒状の部材を包囲する耐火性のブロック体とにより形成され、その筒状の部材が炉体２の周壁２０の炉底２１の周囲に穿設された接続口に接続されて炉体２の内外が連通される。このようにして、炉内の炉底２１の周囲に炉内排出口２０１が形成され、炉外の炉底２１の周囲又は炉底に炉外排出口２０２が炉内排出口２０１よりも低い位置に形成される。なお、炉内排出口２０１は炉内の炉底２１の周囲に代えて炉底２１に形成されてもよい。この溶湯排出路２００は炉内排出口２０１に下方斜めに連続して、炉体２内部の溶湯を排出誘導する第１の流路２０３と、第１の流路２０３に方向を変え、垂直方向に少し下がってから下方斜めに連続し、第１の流路２０３に流された溶湯を炉外に向けて排出誘導する第２の流路２０４とを備えている。また、特に第１の流路２０３は炉内排出口２０１側から開口面積が漸次縮小するテーパ状（又は円錐台形若しくは角錐台形）に形成されている。
【００２０】
第１の流路２０３に炉内排出口２０１から止栓２１０が詰められている。止栓２１０は複数に分割された炭化珪素系の耐火物のブロック２１１からなり、これらのブロック２１１は全体として第１の流路２０３のテーパ形状（又は円錐台形若しくは角錐台形）に嵌合可能に同じテーパ状（又は円錐台形若しくは角錐台形）に形成されている。このようにして複数のブロック２１１は各ブロック２１１間にセラミックボードなどの耐火性、弾力性を有するシート２１２を介して第１の流路２０３上に装填されている。なお、炉内排出口２０１は耐火物のブロック２１１の上からさらに耐火性の粘土などで被覆しておいてもよい。このようにすることにより、耐火物のブロック２１１を炉内の溶湯の高熱から保護することができ、その劣化を防止して長期の使用に耐えることができる。また、第２の流路２０４に耐火物の砂が充填され、その末端、すなわち炉外排出口２０２上にシャッタ２０５又はカバーが開閉可能に取り付けられて、この炉外排出口２０２は閉止されている。
【００２１】
なお、ここでは特に図示していないが、炉体２の周囲で、炉外排出口２０２の下方に溶湯排出設備が設置されていて、炉外排出口２０２から排出された溶湯６が処理されるようになっている。また溶融メタル排出装置１１の排出筒１００と全量排出装置１２の炉外排出口２０２が相互に近接する場合、溶湯排出設備を共通にしてもよい。
【００２２】
この全量排出装置１２の場合、耐火性のブロック体に差し通し、溶湯排出路２００上の止栓２１０を炉内に向けて押圧可能な押圧装置２２０が併設されている。この押圧装置２２０は、溶湯排出路２００上の止栓２１０を押圧可能な押圧棒２２１と、押圧棒２２１を押進する駆動装置２２２とを具備している。特に、押圧棒２２１は耐熱鋼などからなる耐熱性の丸棒で、少なくとも止栓２１０に対する接触側の一端側は耐火物により形成しておくとよい。この実施の形態では、この押圧棒２２１は、耐火性のブロック体（の鋳造）と共に作り付けられて、このブロック体に外部から溶湯排出路２００上の止栓２１０に向けて一体的に装着されている。この場合、押圧棒２２１の先端（止栓２１０に対する接触端）と第１の流路２０３との間に隙間が設定され、この隙間に耐火物からなる弾性材（止栓２１０に使用されたシート２１２と同様のもの）が介装される。このようにして耐火性のブロック体の、押圧棒２２１の突出端の上からその周囲にシャッタ２０６又はカバーが開閉可能に取り付けられ、このシャッタ２０６又はカバーで押圧棒２２１が包囲されて保護される。なお、このような押圧棒２２１の装着方法に代えて、耐火性のブロック体に外部から溶湯排出路２００上の止栓２１０に向けて押圧棒２２１の差込口を形成して、溶湯排出路２００を開放するときに、押圧棒２２１を差込口に挿通するようにしてもよい。この場合、炉体２の差込口上にシャッタが開閉可能に取り付けられて閉塞される。また、このシャッタ２０６又はカバーは炉外排出口２０２上のシャッタ２０５又はカバーと一体に形成することもできる。また、押圧装置２２０の駆動装置２２２には、ジャッキ、パワーシリンダなどが用いられている。このジャッキやパワーシリンダなどは、溶湯排出路２００の開放時に、炉体２の外部に設置される。この場合、駆動装置２２２はその軸方向及びその外周方向を支持する支持台２２３などに固定されることが好ましい。
【００２３】
次に、この灰溶融炉１における出湯装置の出湯動作について図１、さらに図５乃至図９を用いて説明する。この出湯装置では、（１）溶融メタル排出装置１１により溶融メタルを必要量だけ排出する動作と、（２）全量排出装置１２により溶湯を全量排出する動作が行われる。
【００２４】
（１）溶融メタル排出装置１１により溶融メタルを必要量だけ排出する動作
溶融メタル排出装置１１の場合、灰溶融炉１全体を制御する図示されない制御盤により制御され、排出筒１００内の溶湯６が加熱状態と非加熱状態に選択的に切り換えられる。また、この溶融メタル排出装置１１では、溶湯６を加熱する場合に、誘導加熱装置１９０Ｕにより排出筒１００上に巻かれた各誘導加熱コイル１９０が間欠的に通電され、黒鉛電極１９１が誘導加熱される間欠運転モード、又は各誘導加熱コイル１９０が連続的に通電され、黒鉛電極１９１が誘導加熱される連続運転モードが設定される。なお、灰溶融炉１の場合、通常、加熱装置１９に間欠運転モードが設定され、灰溶融炉１から、３日に１度の割合で、溶融メタル６２が排出され、必要に応じて、加熱装置１９が連続運転モードに切り替えられて、溶融メタルが連続的に排出される。これは、加熱装置１９を連続運転にすると、排出筒１００内の黒鉛電極１９１が常時加熱されてその消耗が進み、また電力消費量が増大するので、出湯の都度加熱することが望ましいからである。
【００２５】
（加熱装置１９の間欠運転モードに基く出湯方式）
図１において、図示されない制御盤の制御に基いて、灰溶融炉１が運転される。焼却灰供給装置７から焼却灰が連続的に炉体２内部に投入されると、焼却灰は徐々に加熱溶融されて、その溶湯６が上層の溶融スラグ６１と下層の溶融メタル６２とに分離されながら炉体２内部に貯えられ、湯面を徐々に上昇していく。溶湯６の湯面が出滓口２２まで上がり、オーバーフローすると、上層の溶湯６、すなわち溶融スラグ６１が出滓口２２から連続滴下により取り出されていく。一方、この焼却灰の連続溶融とともに、溶融メタル６２が出湯装置１０の排出筒１００へ誘導されていく。
【００２６】
加熱装置１９に間欠運転モードが設定されているため、炉体２内部に溶融メタル６２が十分に溜まり、例えば図１中、ｈ２付近まで上昇しても、排出筒１００に装着された誘導加熱コイル１９０は通電されず、排出筒１００内部の黒鉛電極１９１は加熱されない。炉体２内部の溶融メタル６２は排出筒１００の内周面と黒鉛電極１９１との間の溶湯の通路へ流入され、排出筒１００が冷却されている間は、溶融メタル６２は排出筒１００の中で固化し、排出筒１００の上部出湯口１０１まで達しない。このため、炉体２内部の溶融メタル６２の層の高さは図１中、ｈ２を超え、さらに累積的に増加していく。この灰溶融炉１の場合、例えば溶融メタル６２の層が予め設定された厚さ（溶融メタル６２の湯面制限レベル）ｈ４に達し、溶融スラグ６１の層が予め設定された所定の厚さ（溶融スラグ６１の最小限必要な厚さ）まで減少した時点で、排出筒１００上の誘導加熱コイル１９０が通電される。このようにして排出筒１００の溶湯の流路１１１上に配置された黒鉛電極１９１が誘導加熱されると、排出筒１００内（の黒鉛電極１９１の周り）に固化された溶融スラグ６１や溶融メタル６２が流動化されるとともに、炉体２内部から溶融メタル６２が排出筒１００へ誘導される。この場合、排出筒１００は炉体２に対し、溶融メタル６２の層で高温部付近に接続されていることから、溶融状態の溶融メタル６２が排出筒１００内に効率的に誘導される。なお、溶融メタル６２の下方が低温で半溶融状態になっていることから、炉底２１が上方の高温から保護されるという別の利点がある。溶融メタル６２は排出筒１００の内周面と黒鉛電極１９１との間を通路にして、排出筒１００内で固化することなしに、排出筒１００の上部出湯口１０１まで導かれ、オーバーフローにより連続して排出され、その下方の溶湯排出設備に入れられる。このとき、炉体２内部の溶融メタル６２は一度に、図１中、ｈ４−ｈ６の範囲が排出されて、炉体２内部の溶融メタル６２の層が減量調整され、溶融スラグ６１の層の厚さｈ５が維持されながら、溶湯６全体の湯面が出滓口２２の下方に下げられる。またこのとき、排出筒１００内の黒鉛電極１９１は、既述のとおり、抑え機構１８によりその一端の端面と周面が上方から抑えられ、その軸方向とこの軸方向に直交する方向に抑え付けられて、排出筒１００内に固定されているので、排出筒１００内に溶融メタル６２が増加され、出湯口１０１から排出されていても、黒鉛電極１９１の浮き上がりが確実に防止される。また、その抑え部材１８１で出湯口１０１の上半部が塞がれていて、さらに黒鉛電極１９１がその駆動装置１８２の駆動により排出筒１００の内周面に押し付けられると、出湯口１０１と黒鉛電極１９１との間の隙間が狭められるので、この抑え部材１８１による黒鉛電極１９１の押さえ込み方を変化させることで、排出筒１００と黒鉛電極１９１との間の溶湯の通路を絞ることができ、これにより溶湯６の流量や出湯速度を調整することができる。また、この溶湯６の流量や出湯速度の調整は、開閉機構のシャッタにより、出湯口１０１の一部を塞いで出湯口１０１を絞ることにより行うこともできる。なお、溶湯排出設備に導かれる溶融メタル６２には灰溶融炉１の運転開始時のみ、一時的に溶融スラグ６１が混入されるが、炉体２内部の上層の溶融スラグ６１が排出筒１００（の連結端１０２）の上まで上がれば、それ以降、排出筒１００の上部出湯口１０１から溶融スラグ６１の混入のない溶融メタル６２のみが連続して排出され、溶湯排出設備には溶融メタル６２のみが入れられていく。この溶融メタル６２の排出時点で、排出筒１００上の誘導加熱コイル１９０の通電が止められ、炉体２内部の溶融メタル６２の流出が停止される。溶融メタル６２は、図６に示すように、排出筒１００の出湯口１０１の開口下縁部の高さで止まり、排出筒１００の内周面と黒鉛電極１９１との間（つまり黒鉛電極１９１の周り）で固化されて、これが排出筒１００のストッパー又は蓋として機能する。またこのとき、開閉機構のシャッタにより、排出筒１００の出湯口１０１を塞いで、排出筒１００からの出湯を止めることもでき、シャッタを併用することで、溶融メタルの出湯をより確実に、より安全に止めることができる。このような工程が繰り返され、一回の工程ごとに炉体２内部に累積的に増加された溶融メタル６２が一度にまとめて排出され、溶融メタル６２及び溶融スラグ６１の各層が被溶融物の溶融に適した量と割合に調整される。
【００２７】
なお、この間欠運転の間、排出筒１００内部の黒鉛電極１９１の高熱は断熱層１２０で遮断されていて、排出筒１００表面の第２の耐火層１３０に高熱が伝導されることがなく、また、断熱層１２０の周囲に巻装された誘導加熱コイル１９０が水冷銅管により形成され、第２の耐火層１３０の中に埋設されて、第２の耐火層１３０が冷却されているので、出湯装置１０周囲の作業環境に高度の安全性が確保される。また、排出筒１００内部の黒鉛電極１９１の加熱、冷却の繰り返しにより、排出筒１００内部の溶湯の膨張、収縮が繰り返されるが、排出筒１００の第１の耐火層１１０が強度性に優れた耐火物により形成されているので、従来のように黒鉛を含有する発熱層に比べて耐久性に優れ、長期の使用に耐えることができる。また、排出筒１００内部の溶湯６の膨張、収縮により第１の耐火層１１０に膨張、収縮が生じても、これが断熱層１２０の軟質の耐火断熱材（セラミックファイバ）１２１で吸収され、第１の耐火層１１０を保護することができる。
【００２８】
一方、排出筒１００内の黒鉛電極１９１は１回の使用で脱炭により徐々に消耗していき、次第に縮径されていく。この黒鉛電極１９１は数回使用され、消耗が進んだ時点で、新たな黒鉛電極と交換される。この出湯装置１０の場合、黒鉛電極１９１が排出筒１００内に炉体２側へ押し出し可能に装着されているので、図７に示すように、搬器により新たな黒鉛電極１９１が排出筒１００内に挿入されるとともに、この新たな黒鉛電極１９１の挿入により使用済みの黒鉛電極１９１が排出筒１００から炉体２側へ押し出される。この場合、新たな黒鉛電極１９１の長さは使用済みの黒鉛電極１９１の長さに応じて短くすることがある。これにより、常に黒鉛電極１９１の正常な加熱が可能となり、上記出湯方式が繰り返し行われる。なお、この黒鉛電極１９１の押し出し式の交換の場合、消耗した黒鉛電極１９１を炉内２側に押し入れてもよい。炉体２内の溶融メタル６２に入り込んだ黒鉛電極１９１は高温の溶融メタル６２により燃焼またはメタルへの溶け込みにより炉壁付近まで損耗するが、いっこうに差し支えない。また、消耗した黒鉛電極６２を炉体２内の溶湯６に入れることにより、鉄のメルティングポイントを下げる効果がある。周知のとおり、鉄の融点は炭素を含むとおよそ１１５０℃で、純鉄になるとおよそ１５００℃に上がり、炉体２内部の溶融メタル６２は繰り返し高温に晒されるため、脱炭と同じ現象が起こった場合に、鉄は溶け難くなる。炉体２内部の溶湯６がこのような状態に変化しても、消耗した黒鉛（黒鉛電極）が溶湯６内に投入されることで、これが不純物として溶湯６内に溶け込み、鉄の融点を下げ、鉄を効率的に溶かすことができる。
【００２９】
（加熱装置１９の連続運転モードに基く出湯方式）
図１において、灰溶融炉１に投入した焼却灰に金属類を多く含む場合、加熱装置１９を連続運転モードに切り換えて、排出筒１００内の黒鉛電極１９１を連続的に加熱することにより、溶融メタル６２を増加するごとに排出することができる。この連続運転モードの場合、灰溶融炉１の運転開始前又は運転開始と同時に、排出筒１００上に巻かれた誘導加熱コイル１９０に加熱電流が流されて、排出筒１００内の黒鉛電極１９１は溶湯６の高熱と略同じ温度（１３５０℃〜１６００℃）に加熱維持される。なお、この連続運転の間でも、第１の耐火層１１０の高熱は断熱層１２０で遮断されていて、排出筒１００表面の第２の耐火層１３０に高熱が伝導されることがなく、また、断熱層１２０の周囲に巻装される誘導加熱コイル１９０が水冷銅管により形成され、第２の耐火層１３０の中に埋設されて、第２の耐火層１３０が冷却されているので、出湯装置１０周囲の作業環境に高度の安全性が確保される。
【００３０】
排出筒１００内の黒鉛電極１９１の加熱により、排出筒１００内の溶湯６の有無に拘わらず、炉体２内部から溶融メタル６２が排出筒１００へ誘導される。この場合、排出筒１００は炉体２に対し、溶融メタル６２の層で高温部付近に接続されていることから、溶融状態の溶融メタル６２が排出筒１００内に効率的に誘導される。このようにして溶融メタル６２は排出筒１００内に固化することなしに、確実に進入していく。
【００３１】
図１において、炉体２内部で溶融メタル６２層が漸次増加し、そのレベルが上昇していくとともに、炉体２内部から下層の溶融メタル６２が排出筒１００へ漸次流入し、出湯口１０１に向けて上昇していく。炉体２内部で溶湯６の湯面が出滓口２２レベルに上がり、排出筒１００内の溶融メタル６２が出湯口１０１レベルに達して、両者が均衡する。引き続き炉体２内部で溶融メタル６２が増加されると、これに応じて排出筒１００の出湯口１０１から溶融メタル６２が連続的に滴下され、その下方の溶湯排出設備に入れられる。これにより炉体２内部の溶融メタル６２の層が減量調整される。この場合、溶湯排出設備に導かれる溶融メタル６２には灰溶融炉１の運転開始時のみ、一時的に溶融スラグ６１が混入されるが、炉体２内部の上層の溶融スラグ６１が排出筒１００（の連結端１０２）の上まで上がれば、それ以降、排出筒１００の上部出湯口１０１から溶融スラグ６１の混入のない溶融メタル６２のみが連続して排出され、溶湯排出設備には溶融メタル６２のみが入れられていく。また、間欠運転の場合と同様に、排出筒１００内の黒鉛電極１９１は、抑え機構１８によりその一端の端面と周面が上方から抑えられ、その軸方向とこの軸方向に直交する方向に抑え付けられて、排出筒１００内に固定されているので、排出筒１００内に溶融メタル６２が増加され、出湯口１０１から排出されていても、黒鉛電極１９１の浮き上がりが確実に防止される。また、この抑え部材１８１で出湯口１０１の上半部が塞がれていて、さらに黒鉛電極１９１がその駆動装置１８２の駆動により排出筒１００の内周面に押し付けられると、出湯口１０１と黒鉛電極１９１との間の隙間が狭められるので、この抑え部材１８１による黒鉛電極１９１の押さえ込み方を変化させることで、排出筒１００と黒鉛電極１９１との間の溶湯の通路を絞ることができ、これにより溶湯６の流量や出湯速度を調整することができる。また、この溶湯６の流量や出湯速度の調整は、開閉機構により行うこともできる。
【００３２】
この連続運転の場合、排出筒１００上の誘導加熱コイル１９０の通電が止められると、炉体２内部の溶融メタル６２の流出が停止される。溶融メタル６２は排出筒１００の出湯口１０１の開口下縁部の高さで止まり、排出筒１００の内周面と黒鉛電極１９１との間（つまり黒鉛電極１９１の周り）で固化されて、これが排出筒１００のストッパー又は蓋として機能する。またこのとき、開閉機構のシャッタにより、排出筒１００の出湯口１０１を塞いで、排出筒１００からの出湯を止めることもでき、シャッタを併用することで、溶融メタル６２の排出をより確実に、より安全に止めることができる。このようにして炉体２内部に累積的に増加された溶融メタル６２は連続的に排出され、溶融メタル６２及び溶融スラグ６１の各層が被溶融物の溶融に適した量と割合に調整される。
【００３３】
なお、この連続運転の間、排出筒１００内部の黒鉛電極１９１の高熱は断熱層１２０で遮断されていて、排出筒１００表面の第２の耐火層１３０に高熱が伝導されることがなく、また、断熱層１２０の周囲に巻装された誘導加熱コイル１９０が水冷銅管により形成され、第２の耐火層１３０の中に埋設されて、第２の耐火層１３０が冷却されているので、出湯装置１０周囲の作業環境に高度の安全性が確保される。また、排出筒１００内部の黒鉛電極１９１が連続的に加熱されているが、排出筒１００の第１の耐火層１１０が強度性に優れた耐火物により形成されているので、従来のように黒鉛を含有する発熱層に比べて耐久性に優れ、長期の使用に耐えることができる。
【００３４】
一方、排出筒１００内の黒鉛電極１９１は連続使用されるため、その消耗が進み、次第に縮径されていく。この黒鉛電極１９１は消耗が進んだ時点で、新たな黒鉛電極と交換される。この出湯装置１０の場合、黒鉛電極１９１が排出筒１００内に炉体２側へ押し出し可能に装着されているので、搬器により新たな黒鉛電極１９１が排出筒１１０内に挿入されるとともに、この新たな黒鉛電極１９１の挿入により使用済みの黒鉛電極１９１が排出筒１００から炉体２側へ押し出される。これにより、常に黒鉛電極１９１の正常な加熱が可能となり、上記出湯方式が繰り返し行われる。なお、この黒鉛電極１９１の押し出し式の交換の場合、消耗した黒鉛を炉体２内側に押し入れてもよく、消耗した黒鉛電極１９１を炉体２内の溶湯６に入れることにより、鉄のメルティングポイントを下げる効果があることは既述のとおりである。
【００３５】
この出湯装置１０では、上記各出湯方式により、排出筒１００の第１の耐火層１１０が繰り返し溶湯６の高熱に晒されるため、第１の耐火層１１０の劣化により、又は加熱装置１９の間欠運転で、溶融メタル６２の溶融、固化が繰り返され、この溶融メタル６２と第１の耐火層１１０との熱膨張係数の違いにより、第１の耐火層１１０にクラックが入って、このクラックを通じて溶湯が漏れ出すような場合でも、排出筒１００の多層構造によりその機能を維持され、出湯に差し支えることがない。すなわち、第１の耐火層１１０から溶湯が漏れ出しても、この溶湯はまず断熱層１２０で阻止され、この断熱層１２０で溶湯の漏出を止めることができないときでも、溶湯は第２の耐火層１３０で確実に遮断され、溶湯が排出筒１００の外部に漏れ出すことがない。この場合、第１の耐火層１１０から漏れ出した溶湯は、断熱層１２０の軟質の耐火断熱材（セラミックファイバ）１２１からしみ出される。この軟質の耐火断熱材１２１の周囲に硬質の断熱材（セラミック多孔質チューブ）が被せられていれば、軟質の耐火断熱材（セラミックファイバ）１２１からしみ出された溶湯はこの硬質の断熱材で阻止される。また、第２の耐火層１３０は熱伝導度が高く、この耐火層１３０に埋設された加熱装置１９の誘導加熱コイル（水冷銅管）１９０により冷却されていて、第１の耐火層１１０から漏れ出した溶湯が断熱層１２０で阻止できないときでも、この溶湯は第２の耐火層１３０で確実に遮断され、さらに冷却により凝固される。このようにして第１の耐火層１１０内の溶湯の流路１１１は断熱層１２０、第２の耐火層１３０により保護され、引き続き上記各出湯方式により溶湯が出湯される。
【００３６】
また、排出筒１００には、第２の耐火層１３０の冷却手段１７、すなわち誘導加熱コイル１９０に、この水冷銅管が破損した場合にその周囲の高熱により発生する蒸気の圧力よりも低い水圧で水が通されていて、第１の耐火層１１０から溶湯が漏れ出し、さらに水冷銅管が破損して水漏れを起こした場合でも、この水は第１の耐火層１１０周囲の高熱により高圧の蒸気になり、この圧力で水冷銅管から水の漏出が防止される。
【００３７】
また、第１の耐火層１１０と第２の耐火層１３０との間に蒸気が発生した場合、この蒸気は、断熱層１２０の軟質の耐火断熱材１２１に形成された排蒸路１０３、第２の耐火層１３０の排蒸路１０４、外部排蒸口１０５を通じて排出筒１００の外部に排出され、排出筒１００内部が減圧調整される。さらに、この排蒸手段で蒸気の排出が検知されると緊急停止装置により出湯動作が停止される。
【００３８】
（２）全量排出装置により溶湯を全量排出する動作
この灰溶融炉１では、概ね６箇月に１度の割合で、炉底２１に用いている耐火物の点検や補修を行うなど灰溶融炉１のメンテナンスを実施するため、炉体２から全量の溶湯６が排出される。この場合、まず、図５に示すように、押圧装置２２０の駆動装置２２２が炉体２外部の所定の位置に、既述のとおり、支持台２２３に固定されて設置される。次いで、押圧棒２２１及び炉外排出口２０２上のシャッタ２０５、２０６又はカバーが開けられて、耐火性のブロック体から突出された押圧棒２２１が駆動装置２２２に作動連結される一方、炉外排出口２０２から溶湯排出路２００の第２の流路２０４に充填された耐火物の砂が流し出される。なお、第２の流路２０４に固まっている砂は、棒などを使って掻き出される。
【００３９】
続いて、押圧装置２２０の駆動装置２２２が作動され、図８に示すように、耐火性のブロック体に一体的に装着された押圧棒２２１は第１の流路２０３の延長方向から止栓２１０に向けて、第１の流路２０３との間に介装されたシートを圧縮しながら押進され、押圧棒２２１の先端が衝接する最初のブロック２１１を次のブロック２１１との間のシート２１２を圧縮しながら押し出し、続いて最初のブロック２１１で次のブロック２１１を同様にして押し出し、複数のブロック２１１を順次炉内側へ押し出していく。このようにして、複数に分割された止栓２１０が順次炉内側へ押し出されていき、しかも、各ブロック２１１は炉内排出口２０１側から開口面積が漸次テーパ状に縮小する第１の流路２０３に合わせてテーパ状に形成されて、この流路２０３に嵌め込まれていることにより、各ブロック２１１の第１の流路２０３における接触抵抗は小さく、各ブロック２１１が第１の流路２０３を、大きな押圧力を必要とすることなしに、確実かつ円滑に炉内に向けて押し出され、溶湯排出路２００が確実に開放される。
【００４０】
このようにして、図９に示すように、溶湯排出路２００が開放されると、この溶湯排出路２００を通じて炉内の溶湯６が全量排出される。すなわち、炉内の溶湯６はすべて炉内排出口２０１から第１の流路２０３、第２の流路２０４を通じて排出誘導され、炉外排出口２０２から炉外に排出される。このとき、炉内の溶湯６は第１の流路２０３から第２の流路２０４の切り替えポイントで、第１の流路２０３とは異なる方向にその流れを変えているので、第１の流路２０３上の延長方向、つまり押圧棒２２１の差し通し部分に溶湯６が流入することがない。
【００４１】
このように上記実施の形態によれば、溶融メタル排出装置１１は排出筒１００と、排出筒１００内の溶湯を加熱する加熱装置１９とを備え、加熱装置１９が、排出筒１００の溶湯の流路１１１上に交換可能に配置された黒鉛電極１９１と、排出筒１００の溶湯の流路１１１外に設置され、黒鉛電極１９１を間接誘導加熱する誘導加熱装置１９０Ｕとにより構成されているので、加熱装置１９の間欠運転又は連続運転により、溶融メタル６２を累積的に増加させるごとに又は溶融メタル６２が増加するごとに排出することができる。すなわち、灰溶融炉１に投入した焼却灰に金属類の含有量が少ない場合は、加熱装置１９の間欠運転により、排出筒１００内の黒鉛電極１９１を間欠的に加熱することにより、溶融メタル６２を累積的に増加させて排出することができ、溶融メタル６２を確実かつ円滑に、さらに効率的に排出することができる。しかも、この間欠運転の場合、加熱装置１９が間欠的に通電されるので、連続運転に比べて消費電力が大幅に少なく、さらに排出筒１００の各層が高熱に長時間に亘って晒されることがないので、第１の耐火層１１０の損耗を抑えてその寿命を伸長することができ、全体としてコストの低減を図ることができる。反対に、焼却灰に金属類を多く含む場合は、加熱装置１９の連続運転により、排出筒１００内の黒鉛電極１９１を連続的に加熱することにより、溶融メタル６２を増加するごとに連続的に排出して、溶融メタル６２を確実かつ円滑に、さらに効率的に排出することができる。
【００４２】
特にこの誘導加熱を利用した出湯方式の場合、従来のように比較的寿命の短い誘導加熱用耐火物を用いた排出筒が加熱されるのではなく、耐火物で作られた排出筒１００内で黒鉛電極１９１が加熱されることにより、排出筒１００内のメタルを溶融排出するので、排出筒１００自体の損耗を抑えて長期間に亘って使用することができ、排出筒１００内からの被溶融物の排出を、安全かつ容易に行うことができる。なお、この実施の形態では、間接誘導加熱方式に採用する加熱物に、炉内溶融メタルと類似の金属を用いてもよいが、鉄分を主成分としたメタルは概ね８００℃において磁性力が弱まり、加熱し難くなる特性を有するため、より安定した加熱が得られる黒鉛電極を用いることが好ましい。
【００４３】
また、上記実施の形態によれば、全量排出装置１２は、炉体２に炉内の溶湯を炉外へ全量排出可能に形成された溶湯排出路２００と、溶湯排出路２００上に炉外からの押圧により炉内側へ押し出し可能に詰められて、溶湯排出路２００を閉塞する止栓２１０とを備え、溶湯排出路２００上の止栓２１０が押圧装置２２０により炉外から押圧され、溶湯排出路２００上の止栓２１０が炉内側へ押し出されて、溶湯排出路２００が開放されるようになっているので、この溶湯排出路２００を通じて炉内の溶湯を全量排出することができる。この出湯方式により、炉体２のメンテナンスなどにより炉内の全量の溶湯を排出する場合に、従来の傾動式の灰溶融炉のように、炉体を傾動することなしに、炉内の全量の溶湯を容易にかつ、短時間に排出することができ、さらに、定置式の灰溶融炉のように、炉体に騒音、振動を伴う穴を穿つ作業や穴を塞ぐ作業を行うことなしに、安全かつ容易に、しかも確実に溶湯を排出することができる。
【００４４】
また、この全量排出装置１２では、止栓２１０が複数に分割された耐火物のブロック２１１からなり、各ブロック２１１間に耐火物からなる弾性を有するシート２１２を介して溶湯排出路２００上に装填され、最初のブロック２１１が次のブロック２１１との間のシート２１２を圧縮しながら押し出され、続いて次のブロックが同様にして押し出されるというように、複数に分割された止栓２１０が順次押し出されていくので、溶湯排出路２００上の止栓２１０を、大きな押圧力を必要とすることなしに、確実に炉内側に押し出して、溶湯排出路２００を開放することができる。しかも、第１の流路２０３は炉内排出口２０１側から開口面積が漸次縮小するテーパ状に形成され、止栓２１０はこの第１の流路２０３に嵌合可能に形成されているので、複数のブロック２１１をより押し出し易くすることができる。
【００４５】
さらに、溶湯排出路２００は炉内の炉底２１の周囲又は炉底２１に炉内排出口２０１が形成され、炉外の炉底２１の周囲又は炉底２１に炉外排出口２０２が炉内排出口２０１よりも低い位置に形成されるので、炉内の溶湯を炉外へ確実に排出誘導することができる。併せて、溶湯排出路２００は炉内排出口２０１に連続して、炉体２内部の溶湯を排出誘導する第１の流路２０３と、第１の流路２０３に方向を変えて連続し、第１の流路２０３に流された溶湯を炉外に向けて排出誘導する第２の流路２０４とを備え、第１の流路２０３に止栓２１０が装填されているので、第１の流路２０３の延長方向の炉外から押圧装置２２０を差し通して止栓２１０を押圧することができる。また第１の流路２０３の止栓２１０が押し出された後、炉内の溶湯が第１の流路２０３から、方向を変えた第２の流路２０４を通して炉外に流されるので、第１の流路２０３上の延長方向、つまり押圧装置２２０の差し通し部分に溶湯が流入するのを防止することができる。また、第２の流路２０４に、耐火物の砂が充填されているので、炉内の溶湯が第１の流路２０３上の止栓２１０の隙間からしみ出すことがあっても、この溶湯を第２の流路２０４上の耐火物の砂で阻止して、炉外に流出するのを確実に防止することができる。
【００４６】
さらに、この溶湯排出路２００は筒状の部材とこの筒状の部材を包囲する耐火性のブロック体とにより形成され、当該筒状の部材が炉体２に接続されて炉内に連通されているので、炉体２に溶湯排出路を容易に形成することができ、炉内の溶湯を確実に排出することができる。また筒状の部材と炉体２との接続を切り離すことにより、全量排出装置１２全体を簡単に交換することができる。また耐火性のブロック体により、溶湯排出路の周囲に安全性の高い環境を維持することができる。
【００４７】
さらに、耐火性のブロック体に差し通し、溶湯排出路２００上の止栓２１０を炉内に向けて押圧可能な押圧装置２２０が併設されているので、溶湯排出路２００上の止栓２１０を炉内に向けて有効に押圧することができる。この押圧装置２２０は溶湯排出路２００上の止栓２１０を押圧可能な押圧棒２２１と、押圧棒２２１を押進する駆動装置２２２としてジャッキ又はパワーシリンダなどを具備しているので、溶湯排出路２００上の止栓２１０に押圧棒２２１を当て、これを駆動装置２２２により押進することにより、溶湯排出路２００上の止栓２１０を炉内に向けて確実に押圧することができる。この場合、押圧棒２２１は炉体２に炉外から溶湯排出路２００上の止栓に向けて一体的に装着されているので、この押圧棒２２１に駆動装置２２２を作動連結して押進することにより、溶湯排出路２００上の止栓２１０を炉内に向けて確実に押圧することができる。しかも、押圧棒２２１の少なくとも止栓２１０に対して接触する一端側が耐火物により形成されているので、押圧棒２２１で溶湯排出路２００上の止栓２１０を押圧する際に、押圧棒２２１に炉内の高熱やこの高熱に晒された止栓２１０により高熱を受けても、この高熱に抗して押圧棒２２１を押進し、溶湯排出路２００上の止栓２１０を炉内に向けて確実に押圧することができる。さらに、押圧棒２２１と止栓２１０との間に耐火物からなる弾性材が介装されているので、押圧棒２２１を止栓２１０に向けて押圧棒２２１と止栓２１０との間の弾性材を圧縮しながら押進し、止栓２１０を確実に押し出すので、溶湯排出路２００上の止栓２１０を、大きな押圧力を必要とすることなしに、確実に炉内側に押し出して、溶湯排出路２００を開放することができる。
また、押圧棒２２１は耐火性のブロック体に外部から溶湯排出路２００上の止栓２１０に向けて形成された差込口に挿通されてもよい。この場合、押圧棒２２１が差込口の内径より若干小さな外径で形成され、この押圧部材２２１の周囲に耐火物からなる弾性材が差込口の内径より若干大きな外径となるように被覆されることが好ましい。このようにすると、押圧部材２２１は弾性材が圧縮された状態で差込口に差し通され、この押圧棒２２１を駆動装置により押進して、溶湯排出路上の止栓を炉内に向けて押圧することができ、また、この差込口が押圧棒２２１と弾性材とにより閉塞されることにより、溶湯排出路２００上の止栓２１０を炉内側へ押し出した後、炉内の溶湯が押圧棒２２１の差込口に向けて流れてきても、溶湯が差込口に流入するのを遮ることができる。また、このようにして押圧棒２２１を耐火性のブロック体の差込口へ差し込む場合、押圧棒２２１が耐火性のブロック体に一体的に装着される場合に比べて、より小さな押圧力で止栓を押し込むことができるという利点もある。
【００４８】
なお、上記実施の形態においては、炉体２（１基）に出湯装置１０を１つ設けているが、炉体２（１基）にこの出湯装置１０を２つ以上備えてもよい。このようにして２つ以上の出湯装置１０を同時使用することにより、出湯量を調整することができ、必要な量の溶湯をさらに効率良く出湯することができる。また出湯速度が上がるので、全量の出湯をさらに迅速に行うことができる。また、２つ以上の出湯装置を同時使用するのではなく、そのうち１つの出湯装置を常時使用として、他の出湯装置を、常時使用の出湯装置が劣化した場合など必要に応じて予備的に使用することができる。
【００４９】
また、複数の出湯装置を備える場合、全部又は一部の溶融メタル排出装置、全量排出装置の出湯口（出湯端の開口）に異なる径を設定したり、全体の大きさを種々に変えたりして溶湯の出湯量が異なるように形成してもよい。このようにして、通常は出湯量の多い又は少ない出湯口を使用し、必要に応じて出湯量の少ない又は多い出湯口に替えて、あるいはこれらの出湯口を併せて使用することにより、出湯量を種々に調整することができ、必要な量の溶湯をさらに効率的に出湯することができる。なお、複数の出湯装置の全部又は一部に、溶湯の出湯量の同じ出湯口を用いてもよく、この場合でも、各出湯口を選択的に組み合わせて使用することにより、溶湯の出湯量を種々に変更することができ、必要な量の溶湯を効率的に出湯することができる。
【００５０】
なお、上記実施の形態においては、全量排出装置に使用する止栓が複数に分割された耐火物のブロックにより構成されているが、溶湯排出路と止栓との間の接触抵抗が大きい場合は、止栓は分割されていることが好ましく、その接触抵抗が小さい場合は、止栓は分割せず、単体としても差し支えない。したがって小規模の灰溶融炉で炉壁が薄い場合や溶湯排出路上の第１の流路の全長が短い場合などは、溶湯排出路と止栓との間の接触抵抗が大きくならないので、このような場合、止栓は複数に分割せずに、単体として装填されてもよい。
【００５１】
また、出湯装置は溶融メタル排出装置又は全量排出装置又はこれらを一体にして、単体の装置として、既存の又は新規の灰溶融炉に後付けで又は灰溶融炉の製作とともに取り付けることができ、この場合、炉体に接続口を設けるだけで、出湯装置を炉体に接続することができる。さらに、炉体の接続口から出湯装置を切り離すことで、出湯装置を交換することができる。また、定置式あるいは傾動式の灰溶融炉に備える既存の出湯方式に加えて、溶融メタル排出装置又は全量排出装置を選択的に設けることもできる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の溶融炉の出湯装置によれば、炉体に炉内の溶湯を炉外へ全量排出可能な溶湯排出路が形成され、この湯排出路上に炉外からの押圧により炉内側へ押し出し可能に止栓が詰められて、溶湯排出路が閉塞されるので、炉体の溶湯排出路上の止栓が押圧装置などにより炉外から押圧されて、溶湯排出路上の止栓が炉内側へ押し出されることにより、溶湯排出路が開放され、この溶湯排出路を通じて炉内の溶湯を全量排出することができる。この全量出湯方式によれば、炉体のメンテナンスなどにより炉内の全量の溶湯を排出する場合に、従来の傾動式の灰溶融炉のように、炉体を傾動することなしに、炉内の全量の溶湯を容易にかつ、短時間に排出することができ、さらに、定置式の灰溶融炉のように、炉体に騒音、振動を伴う穴を穿つ作業や穴を塞ぐ作業を行うことなしに、安全かつ容易に、しかも確実に溶湯を排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における灰溶融炉及びその出湯装置の断面図
【図２】同灰溶融炉及びその出湯装置の平面図
【図３】同出湯装置の溶融メタル排出装置の拡大断面図
【図４】同出湯装置の溶融メタル排出装置に備えた抑え機構の拡大断面図
【図５】同出湯装置の全量排出装置の拡大断面図
【図６】同出湯装置の溶融メタル排出装置の動作を示し、排出筒内の黒鉛電極の誘導加熱を停止され、溶湯が排出筒の出湯口（の開口下縁部の高さ）で止まり、排出筒の内周面と黒鉛電極との間（つまり黒鉛電極の周り）で固化されている状態を示す拡大断面図
【図７】同出湯装置の溶融メタル排出装置の動作を示し、新たな黒鉛電極が排出筒内に挿入されて、使用済みの黒鉛電極が排出筒から炉体側へ押し出され、黒鉛電極が交換される状態を示す拡大断面図
【図８】同出湯装置の全量排出装置の動作を示し、溶湯の全量排出に際し、炉体の溶湯排出路上の止栓が押圧装置により外部から押圧され、止栓が押し出されている状態を示す拡大断面図
【図９】同出湯装置の全量排出装置の動作を示し、溶湯の全量排出に際し、炉体の溶湯排出路上の止栓が押圧装置により外部から押圧され、止栓が押し出されて、溶湯排出路が開放された状態を示す拡大断面図
【符号の説明】
１　灰溶融炉
２　炉体
２０　周壁
２１　炉底
２２　出滓口
２３　排出口
３　電極（負極側）
４　電極（正極側）
５　天壁
６　溶湯
６１　溶融スラグ
６２　溶融メタル
７　焼却灰供給装置
７１　供給口
１０　出湯装置
１１　溶融メタル排出装置
１２　全量排出装置
１００　排出筒
１０１　出湯口
１０２　連結端
１０３　排蒸路
１０４　排蒸路
１０５　外部排蒸口
１１０　第１の耐火層
１１１　溶湯の流路
１２０　断熱層
１２１　軟質の耐火断熱材（セラミックファイバー）
１３０　第２の耐火層
１７　冷却手段（水冷管）
１８　抑え機構
１８０　抑え溝
１８１　抑え部材
１８２　駆動装置
１９　加熱装置（溶湯加熱装置）
１９０　誘導加熱コイル
１９０Ｕ　誘導加熱装置
１９１　黒鉛電極
２００　溶湯排出路
２０１　炉内排出口
２０２　炉外排出口
２０３　第１の流路
２０４　第２の流路
２０５　シャッタ
２０６　シャッタ
２１０　止栓
２１１　耐火物のブロック
２１２　シート
２２０　押圧装置
２２１　押圧棒
２２２　駆動装置
２２３　支持台
【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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