(57)【要約】【課題】都市ごみやごみ焼却残滓を溶融処理するための電気溶融炉設備に於いて、電気溶融炉へ供給する被溶融物の供給量や物性値が変って電気溶融炉内での排ガスの発生量が変動しても、常に安定して電気溶融炉やその下流側の排ガス処理装置を運転できるようにする。【解決手段】都市ごみやごみ焼却残滓等を溶融処理する電気溶融炉と、電気溶融炉からの排ガスを燃焼させる２次燃焼室と、２次燃焼室からの排ガスを冷却する排ガス冷却装置と、排ガス冷却装置からの排ガスを清浄化する排ガス処理装置と、排ガス処理装置の下流側に設けた誘引通風機とを備えた電気溶融炉を用いた溶融処理設備に於いて、前記２次燃焼室と排ガス冷却装置との間に空気供給口を設けると共に、誘引通風機の近傍に大気中へ排出する排ガスの流量検出器を設け、当該流量検出器の検出信号により流量制御器を介して前記空気供給口へ供給する冷却用空気量を調整し、前記排ガス処理装置内を流通する排ガス量を任意の設定値に保持する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ごみやごみ焼却残滓等を溶融処理する電気溶融炉と、電気溶融炉からの排ガスを燃焼させる２次燃焼室と、２次燃焼室からの排ガスを冷却する排ガス冷却装置と、排ガス冷却装置からの排ガスを清浄化する排ガス処理装置と、排ガス処理装置の下流側に設けた誘引通風機とを備えた電気溶融炉を用いた溶融処理設備に於いて、前記２次燃焼室と排ガス冷却装置との間に空気供給口を設けると共に、誘引通風機の近傍に大気中へ排出する排ガスの流量検出器を設け、当該流量検出器の検出信号により流量制御器を介して前記空気供給口へ供給する冷却用空気量を調整し、前記排ガス処理装置内を流通する排ガス量を任意の設定値に保持する構成としたことを特徴とする電気溶融炉からの排ガスの流量制御方法。
【請求項２】
空気供給口へ供給する冷却用空気を、溶融炉本体冷却した後の空気又は新鮮空気若しくは前記両者を混合した空気とするようにした請求項１に記載の電気溶融炉からの排ガスの流量制御方法。
【請求項３】
排ガスの流量検出器を誘引通風機の下流側に設けるようにした請求項１に記載の電気溶融炉からの排ガスの流量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみや都市ごみの焼却残滓等を溶融処理するアーク溶融炉やプラズマアーク溶融炉、抵抗式溶融炉等の電気溶融炉から排出されて排ガス処理装置へ流入する排ガス流量の制御方法に関するものであり、電気溶融炉の炉本体内で発生する排ガス量が変動しても、排ガス処理装置へは常に所定量の排ガスを流通させることにより、排ガス処理装置や電気溶融炉の運転をより安定したものに出来るようにした電気溶融炉からの排ガスの流量制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみや都市ごみの焼却残滓等の溶融処理には、従前からアーク溶融炉やプラズマアーク溶融炉、抵抗式溶融炉等の電気溶融炉が多く利用されている。
図３は、従前の焼却灰等の溶融処理に広く利用されているプラズマアーク溶融炉の一例を示すものであり、炉本体１の天井壁に主電極２と補助電極３とが、また、炉本体１の底面に炉底電極４が夫々設けられており、直流電源装置５から主電極３と炉底電極４間へ直流電圧を印加して主電極２と溶融スラグＤ間にプラズマアーク６を発生させることにより、その発生熱によって炉本体１内へ供給されて来る焼却残滓等の被溶融物Ｃを順次溶融させて行く。尚、図３に於いてＤは焼却灰等の溶融スラグ（溶融物）、Ｂは金属等の溶融された溶融メタル、７は炉電電極４を構成する集電板、８は被溶融物Ｃの投入口、９は溶融スラグＤの隘流口、１０は溶融メタルＢの抜出孔、１２は主電極２を上・下位置調整可能に保持する主電極支持装置、１３は補助電極３を上・下動位置調整可能に保持する補助電極支持装置、１４は電力用配電盤である。
【０００３】
而して、都市ごみやその焼却残滓等の被溶融物が溶融した溶融スラグＤは、隘流口９を通して順次冷却用水槽（図示省略）内へ流下し、水冷スラグとして回収されて行く。
また、被溶融物Ｃの溶融に伴なって炉本体１内に発生した燃焼排ガスＧ０  は、隘流口９（又は図示されていないが、炉本体１の天井壁等に形成された排ガス排出口）等から炉本体１外へ誘引され、図４に示すように２次燃焼室１６で含有する可燃性成分を完全に燃焼させたあと、排ガス冷却装置１７、排ガス処理装置（集塵装置）１８、誘引通風機１９を経て煙突２０から大気中へ放出されて行く。
【０００４】
尚、図４に於いて４０はＯ２  濃度計、４１はＣＯ濃度計、４２は制御装置、４３は燃焼空気吹込み用ファン、４４は燃焼空気量制御ダンパ、４５は排ガス循環ファンであり、２次燃焼室１６への燃焼用空気の供給量制御や炉本体１内に残留する未燃カーボン量の排出制御が行なわれている。
尚、上記の如き電気溶融炉Ａの構成や被溶融物Ｃの定常的な溶融運転及び排ガス処理装置の運転操作等は公知の技術であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【特許文献１】
特開２００１−５０５２８号公報
【特許文献２】
特開平８−１２１７３９号公報
【特許文献３】
特開平８−９４０５９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従前のプラズマアーク溶融炉やアーク溶融炉、抵抗式溶融炉等の電気溶融炉Ａは、焼却残滓等の被溶融物Ｃを安定に溶融処理することができ、優れた実用的効用を有するものである。
しかし、従前の溶融炉にも解決すべき問題が多く残されており、その中でも前記炉本体１内で発生する排ガス量が変動することにより、炉本体１の圧力や温度等が変動したり、排ガス処理装置へ流入する排ガス量の変動によってその安定した運転が困難になると云う点が、解決を急ぐ問題として残されている。
【０００６】
例えば、プラズマアーク溶融炉でごみ焼却残滓（焼却灰）を溶融処理する場合、焼却灰中に可燃物が存在していると、焼却灰が溶湯内へ溶け込むときに可燃物が燃焼することにより、燃焼排ガスＧ０  が発生する。このとき、焼却灰内の可燃物含有量が略一定で、しかも焼却灰の供給が一定量で連続的に行なわれる場合には、溶融炉本体内で発生する排ガス量は殆んど変動せず、その結果溶融炉本体内の圧力や温度等も比較的安定したものとなる。
【０００７】
しかし、実際の電気溶融炉の運転に於いては、供給されて来る焼却灰の性状や物性は常に変動し、可燃物の含有量も不同である。また、溶融炉本体１内への焼却灰の供給を連続的に行なっても、実際灰の溶融は間欠的になってしまうケースの方が多い。
その結果、必然的に溶融炉本体１内で発生する燃焼排ガスＧ０  の量が変動することになり、これが原因となって溶融炉本体１内の圧力や温度が変動したり、或いは２次燃焼室１６や排ガス処理装置１８への排ガスＧの流入量が変動して、２次燃焼や排ガス処理が不安定になる。
【０００８】
例えば、容量９４００ＫＶＡ、被処理物の処理量７０ｔ／日、被溶融物Ｃが複数のごみ焼却炉からのごみ焼却残滓（焼却灰）であるプラズマアーク溶融炉に於いては、電気溶融炉の定常運転時に於ける溶融炉本体１内からの燃焼排ガスＧ０  の排出量は、通常１５００Ｎｍ３  ／Ｈｒ〜４０００Ｎｍ３  ／Ｈｒの範囲に亘って変動し、これによって溶融炉本体１内の圧力や温度が−５ｍｍＨｇ〜＋５ｍｍＨｇ及び８００℃〜１４００℃に亘って変動することが経験的に判っている。
【０００９】
本発明は、従前の都市ごみやごみ焼却残滓を溶融処理するための電気溶融炉に於ける上述の如き問題、即ち▲１▼溶融炉本体１内で発生する燃焼排ガスＧ０  の量が変動することにより、溶融炉本体１内の圧力や温度が変動し、これによって下流側の排ガス処理装置１８の運転が不安定になるのを防止することを発明の主たる目的とするものであり、溶融炉本体１内で発生する燃焼排ガスＧ０  の量が変動したとしても、排ガス処理装置１８に於いて常に安定した排ガス処理を行ない得るようにした電気溶融炉の排ガス流量制御方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、都市ごみやごみ焼却残滓等を溶融処理する電気溶融炉と、電気溶融炉からの排ガスを燃焼させる２次燃焼室と、２次燃焼室からの排ガスを冷却する排ガス冷却装置と、排ガス冷却装置からの排ガスを清浄化する排ガス処理装置と、排ガス処理装置の下流側に設けた誘引通風機とを備えた電気溶融炉を用いた溶融処理設備に於いて、前記２次燃焼室と排ガス冷却装置との間に空気供給口を設けると共に、誘引通風機の近傍に大気中へ排出する排ガスの流量検出器を設け、当該流量検出器の検出信号により流量制御器を介して前記空気供給口へ供給する冷却用空気量を調整し、前記排ガス処理装置内を流通する排ガス量を任意の設定値に保持する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、空気供給口へ供給する冷却用空気を、溶融炉本体冷却した後の空気又は新鮮空気若しくは前記両者を混合した空気とするようにしたものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、排ガスの流量検出器を誘引通風機の下流側に設けるようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施に使用するプラズマアーク溶融炉の概要を示すものであり、プラズマアーク溶融炉自体の構成は、従前のプラズマアーク溶融炉の場合と略同一である。また、本実施形態では発明の実施に使用する電気溶融炉としてプラズマアーク電気溶融炉を挙げているが、溶融炉としては如何なる型式の電気溶融炉であってもよいことは勿論である。
更に、図２は、本発明に係る電気溶融炉からの排ガス流量制御方法を実施した電気溶融炉設備の全体構成図であり、電気溶融炉としては、図１のプラズマアーク溶融炉が用いられている。
【００１４】
前記図１に於いて、Ａは電気溶融炉、Ｄは溶融スラグ、Ｂは溶融メタル、Ｃは被溶融物、Ｇ０  は燃焼排ガス、１は炉本体、２は主電極、３は補助電極、４は炉底電極、５は直流電源装置、６はプラズマアーク、７は集電板、８は被溶融物投入口、９は溶融スラグＤの隘流口、１０は溶融メタルの抜出孔、１１は排ガス排出口、１２は主電極支持装置、１３は補助電極支持装置、１４は電力用配電盤であり、主電極２は直流電源装置５の−極に、補助電極３及び炉底電極４を形成する集電板７は＋極に夫々接続されている。
【００１５】
また、前記図２に於いて、１５は被溶融物（焼却灰）供給装置、１６は２次燃焼室、１７は排ガス冷却装置（減温塔）、１８は排ガス処理装置（濾過式集塵器）、１９は誘引通風機、１９ａは誘引通風機モータの速度制御装置、２０は煙突、２１は排ガス冷却用空気送風機、２１ａは送風機モータの速度制御装置、２２、２３、２４、２５はダンパ装置、２６は圧力検出器、２７、２８、２９は温度検出器、３０は排ガスの流量検出器、３１は排ガス流量制御器、３２、３３、３４は温度制御器、３５は通路開度制御器、３６は圧力制御器である。
【００１６】
図１及び図２を参照して、被溶融物供給装置１５により被溶融物投入口８を通して炉本体１内へ供給された焼却灰等の被溶融物Ｃは、溶融炉本体１内の溶融スラグＤ上へ落下し、溶融スラグＤの熱やプラズマアーク６の発生熱により順次溶融されると共に、隘流口９を通して溶融スラグＤが冷却水槽（図示省略）内へ流下して、水砕スラグが形成される。
【００１７】
一方、被溶融物Ｃ内に含有されている固定炭素等の可燃物は、前述の通り温度が約１７００℃の溶融スラグＤ等による加熱により燃焼し、溶融炉本体１内の上部空間内には燃焼排ガスＧ０  が発生する。尚、溶融炉本体１内の内圧は圧力検出器２６及び圧力制御器３６を介して溶融炉用誘引通風機１９の回転速度や誘引通風機入口側のダンパ装置２２の開度調整を行なうことにより、所定の設定圧（
ｍｍＨｇ）に保持されている。
【００１８】
前記溶融炉本体１内に発生した燃焼排ガスＧ０  は、溶融炉用の誘引通風機１９の誘引作用により排ガス排出口１１を通して２次燃焼室１６内へ導入され、ここで２次燃焼用空気ａ１  が混入されることにより、燃焼排ガスＧ０  内に残留する可燃物等が２次燃焼される。尚、２次燃焼室１６内の燃焼温度は、温度検出器２７及び温度制御器３４を介してダンパ装置２５の開度調整をし、２次燃焼用空気ａ１  の供給量を調整したり、補助燃料（図示省略）の供給量を調整することにより、所定の設定温度（約１０００℃）に制御されている。
【００１９】
２次燃焼室１６から排出された排ガスＧは、排ガス通路３７を通して排ガス冷却装置（減温塔）１７へ導入され、噴霧水（図示省略）等の噴霧により約２００℃の温度にまで減温される。
【００２０】
また、排ガス冷却装置１７内で所定の温度にまで減温された排ガスＧは、冷却用送風機２１から外気温度の冷却用空気ａ２  が混入されることにより所定の温度（約１８０℃〜２００℃）に調整され、排ガス処理装置１８で濾過集塵されることにより浄化される。
更に、前記排ガス処理装置１８により清浄化された排ガスＧは、誘引通風機１９を介して煙突２０へ排出され、大気中へ放散されて行く。
【００２１】
前記２次燃焼室１６と排ガス冷却装置１７との間（ここでは例として排ガス通路３７）には、溶融炉本体１の冷却用空気送風機３８からの冷却用空気ａ３  を混入する空気供給口３９が設けられており、ダンパ装置２４により適宜の流量に調整された冷却用空気ａ３  が、前記空気供給口３９から排ガスＧ内へ混入される。
【００２２】
即ち、本発明に於いては、前記誘引通風機１９から煙突２０へ排出される排ガスＧの流量が流量検出器３０により常時検出されており、排ガスＧの流量が設定値から外れた場合には、排ガス流量制御器３１からの制御信号により前記空気供給口３９の入口側に設けたダンパ装置２４の開度が調整される。その結果、排ガスＧ内へ供給される溶融炉本体冷却用空気送風機３８からの冷却用空気ａ３  の混入量が調整され、煙突２０へ排出する排ガス流量がほぼ設定値に保持される構成となっている。
【００２３】
前記空気供給口３９へ供給される冷却用空気ａ３  は、溶融炉本体１の空冷ジヤケット１ａ内を通過して約１００℃に加温された空気ａ３  又は新鮮な低温の外気若しくは加温された空気に適宜量の新鮮外気を混入して約５０℃〜８０℃とした空気ａ３  の何れでもよい。
【００２４】
また、前記図２に於いては排ガスの流量検出器３０を誘引通風機１９の排ガス出口側に設けているが、当該検出器３０を誘引通風機１９の入口側のダンパ装置２２の下流側に設けても良いことは勿論である。
【００２５】
前記の従来例との対比のために、容量９４００ＫＶＡ、被処理量７０ｔ／日、被処理物Ｃがごみ焼却残滓（焼却灰）のプラズマアーク溶融炉を用いた電気溶融処理設備に於いて、本願発明を実施した場合と実施をしない場合のケースについて、溶融炉本体１内の圧力変動幅、排ガス処理装置１８の下流側の排ガス温度変動幅を夫々調査した。夫々の変動幅は電気溶融炉を２４時間ほぼ同一の条件下で連続運転をした場合の、運転時間中の最大変動値を示すものである。尚、温度制御器３２、３３、３４、圧力制御器３６及び開度制御器３５による各制御が（Ａ）、（Ｂ）両者の運転時に、同一の条件下で作動されていることは勿論である。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
上記（Ａ）及び（Ｂ）欄に記載の各変動幅の対比からも明らかなように、本願発明を実施した場合には、本願発明を実施しない場合に比較して、炉本体１内の圧力変動や以後の排ガス温度変動が大幅に安定することが判る。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に於いては、電気溶融炉からの排ガスの２次燃焼室とその下流側の排ガス冷却装置との間に空気供給口を設けると共に、排ガス流通経路の最下流に設けた誘引通風機の近傍に排ガスの流量検出器を設け、当該流量検出器の検出値に基づいて、前記空気供給口から排ガス内へ混入する冷却用空気量を調整することにより、煙突より外部へ排出する排ガスの流量を常に設定値に保持する構成としている。
その結果、電気溶融炉本体内へ供給される被溶融物（焼却灰等）の性状や物性値、或いは供給量等が変動して、溶融炉本体内で発生する排ガス量が大きく変動しても、排ガス冷却装置の下流側には常に一定流量の排ガスが流通することになり、排ガス処理装置の作動が安定化するだけでなしにその運転制御も容易となり、ひいては電気溶融炉そのものの運転が安定化することになる。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に使用する電気溶融炉（プラズマアーク溶融炉）の全体構成を示す断面概要図である。
【図２】本発明の電気溶融炉から排ガス流量制御方法を実施した電気溶融炉設備の全体構成図である。
【図３】従前のプラズマアーク溶融炉の断面概要図である。
【図４】従前の電気溶融炉を用いた焼却灰溶融処理設備の構成図である。
【符号の説明】
Ａは電気溶融炉、Ｄは溶融スラグ、Ｂは溶融メタル、Ｃは被溶融物、Ｇ０  は排ガス、Ｇ０  は燃焼排ガス、ａ１  は２次燃焼用空気、ａ２  ・ａ３  は冷却用空気、１は炉本体、１ａは空冷ジヤケット、２は主電極、３は補助電極、４は炉底電極、５は直流電源装置、６はプラズマアーク、７は集電板、８は被溶融物投入口、９は溶融スラグＤの隘流口、１０は溶融メタルの抜出孔、１１は排ガス排出口、１２は主電極支持装置、１３は補助電極支持装置、１４は電力用配電盤、１５は被溶融物供給装置、１６は２次燃焼室、１７は排ガス冷却装置（減温塔）、１８は集塵装置（濾過式集塵器）、１９は誘引通風機、１９ａは誘引通風機モータの速度制御装置、２０は煙突、２１は冷却用空気送風機、２１ａは送風機モータの速度制御装置、２２・２３・２４・２５はダンパ装置、２６は圧力検出器、２７・２８・２９は温度検出器、３０は排ガスの流量検出器、３１は排ガス流量制御器、３２・３３・３４は温度制御器、３５は通路開度制御器、３６は圧力制御器、３７は排ガス通路、３８は溶融炉本体冷却用空気送風機、３９は空気供給口である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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