(57)【要約】  【課題】  大掛かりな設備を用いることなく、且つ、磨耗などによる設備のメンテナンスを要することなく、簡単な方法及び手段でもって、スクリューフィーダのスクリューの焼損や、被溶融物がスクリューフィーダの供給管の先端部に固着するトラブルを防止し得る溶融炉への被溶融物供給方法を提供する。  【解決手段】  溶融炉２の被溶融物供給口に接続されるスクリューフィーダ４を備えた被溶融物供給装置１により被溶融物Ａを溶融炉２内に供給する方法であって、炉内壁面１９からホッパ３までの間のスクリューフィーダ４内の空隙率を２０％以上として被溶融物Ａを供給する。  【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉の被溶融物供給口に接続されるスクリューフィーダを備えた被溶融物供給装置により被溶融物を溶融炉内に供給する方法であって、炉内壁面からホッパまでの間のスクリューフィーダ内の空隙率（被溶融物供給時のスクリューフィーダの供給管断面における空隙部の占める割合）を２０％以上として被溶融物を供給することを特徴とする溶融炉への被溶融物供給方法。
【請求項２】
前記スクリューフィーダのスクリュー軸の先端が、溶融炉の炉内壁面より少なくとも２０ｍｍ以上後退して配置されてなる請求項１に記載の溶融炉への被溶融物供給方法。
【請求項３】
前記スクリューフィーダのスクリュー羽根のピッチが、後部から先端に行くに伴い連続的に又は／及び段階的に大きく形成され、且つ、ガス供給されてなる請求項１又は２に記載の溶融炉への被溶融物供給方法。
【請求項４】
溶融炉の被溶融物供給口に接続されるスクリューフィーダを備えた被溶融物供給装置により被溶融物を溶融炉内に供給する装置において、前記スクリューフィーダのスクリュー軸の先端が、溶融炉の炉内壁面より少なくとも２０ｍｍ以上後退して配置されるとともに、前記スクリューフィーダのスクリュー羽根のピッチが、後部から先端に行くに伴い連続的に又は／及び段階的に大きく形成され、且つ、スクリューフィーダの供給管の上部にガス供給孔が形成されてなることを特徴とする溶融炉への被溶融物供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ及び産業廃棄物などを焼却炉で焼却処理した際に排出される焼却残渣や飛灰等（以下被溶融物と称す）を溶融炉で溶融処理する際の溶融炉への被溶融物の供給技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、都市ごみ及び産業廃棄物などを焼却炉で焼却処理した際に排出される焼却残渣や飛灰等（被溶融物）は、その資源化、無害化及び減容化を目的としてプラズマ溶融炉などの溶融炉を用いて溶融され、スラグとして取り出されている。このように溶融炉を使用して炉本体内で被溶融物を溶融するには、焼却炉から排出された被溶融物をスクリーン、磁選器、計量器などの前処理工程を行った後、溶融炉に接続されたスクリューフィーダに設けられているホッパに投入されるとともに、スクリューフィーダより溶融炉内へ供給されて溶融される。
【０００３】
ところで、上記の如くスクリューフィーダによって被溶融物を溶融炉に供給する場合、スクリューフィーダの溶融炉に臨ませた先端部分が溶融炉内の高温雰囲気に曝されるため、スクリューが焼損したり、被溶融物が溶融炉に供給される手前で溶融固着し、スクリューフィーダの機能が損なわれるといった問題のあることが知られている。この問題の改善策として、例えば特開２０００−３０４２２６号公報（特許文献１）に提案されたものがある。
【０００４】
上記提案の方法は、溶融炉の被溶融物供給口に接続されるスクリューフィーダを備えた被溶融物供給装置により炉内へ被溶融物を供給するようにした溶融炉への被溶融物供給方法において、前記被溶融物供給装置により炉内へ被溶融物を供給する際に、スクリューフィーダの外筒（本願発明では供給管と称する）先端部を被溶融物供給口内で摺動させつつ被溶融物供給装置を溶融炉に対して定期的に前後動させ、スクリューフィーダの先端部で被溶融物供給口にある被溶融物を炉内へ押出すと共に、被溶融物供給口に固着した被溶融物を突き崩すようにしたものである。
【０００５】
上記提案の方法では、被溶融物供給装置により炉内へ被溶融物を供給する際に、スクリューフィーダの外筒先端部を被溶融物供給口内で摺動させつつ被溶融物供給装置を溶融炉に対して定期的に前後動させ、スクリューフィーダの先端部で被溶融物供給口にある被溶融物を炉内へ押出すと共に、被溶融物供給口に固着した被溶融物を突き崩すようにしているので、被溶融物供給口にある被溶融物を簡単に除去することができ、被溶融物が被溶融物供給口に固着するのを未然に防止することが期待される。また、仮に被溶融物が被溶融物供給口に固着した場合でも、溶融炉の運転を停止することなく、固着した被溶融物を除去し得ることが期待される。
【０００６】
しかし、上記提案の方法では、上記の効果が期待される反面、スクリューフィーダやホッパ等の被溶融物供給装置を溶融炉に対して前後動させるため、その駆動装置が必要となり設備的に大掛かりなものになる上、スクリューフィーダの外筒先端部を被溶融物供給口内で摺動させるため、その摩耗とメンテナンスが必要であり、全体として煩雑な設備になることが懸念される。
【特許文献１】特開２０００−３０４２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑み、上記のような懸念を生じることなく問題点を解消し得る手段を模索することによってなし得たものであって、その目的は、大掛かりな設備を用いることなく、且つ、磨耗などによる設備のメンテナンスを要することなく、簡単な方法及び手段でもって、スクリューフィーダのスクリューの焼損や、被溶融物がスクリューフィーダの供給管の先端部に固着するトラブルを防止し得る溶融炉への被溶融物供給方法及び装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る溶融炉への被溶融物供給方法は、溶融炉の被溶融物供給口に接続されるスクリューフィーダを備えた被溶融物供給装置により被溶融物を溶融炉内に供給する方法であって、炉内壁面からホッパまでの間のスクリューフィーダ内の空隙率（被溶融物供給時のスクリューフィーダの供給管断面における空隙部の占める割合）を２０％以上として被溶融物を供給するものである。
【０００９】
一般に、溶融炉では被溶融物の溶融過程で発生する排ガスを外部へ漏洩させないために排ガスが吸引されており、炉内圧がわずかに負圧になっている。従って、上記構成のような被溶融物の供給方法とすることで、炉内壁面からホッパまでの間のスクリューフィーダ内の空隙部を通してホッパ開口部（被溶融物の投入口）から空気あるいは強制的にホッパに吹き入れた窒素などのガスを導入することができ、この導入された空気などによりスクリューフィーダの先端部分が炉内雰囲気などによって必要以上に加熱されることを防ぐことができ、スクリューの焼損や被溶融物が供給管内に溶融固着するトラブルを防止できる。そして、このような作用効果を得るためには空隙率が２０％以上であることが望ましい。また、その上限は、特に限定するものではないが、８０％程度が望ましく、これより空隙率が大きくなると炉内の雰囲気温度の低下が懸念され、溶融炉の被溶融物の溶融処理量の低下が懸念される。従って、望ましい空隙率としては２０〜８０％である。また、前述のような空隙率を炉内壁面からホッパまでの間のスクリューフィーダ内で得るためには、前処理工程からスクリューフィーダのホッパへの被溶融物の供給量を制御して行う、更にはスクリューフィーダの供給速度を溶融炉の処理能力範囲内で制御するなどして行う、などによりホッパを充満させずに溶融炉を稼動させることで達成できる。
【００１０】
そして、上記請求項１に記載の発明においては、前記スクリューフィーダのスクリュー軸の先端が、溶融炉の炉内壁面より少なくとも２０ｍｍ以上後退して配置されて有ってもよい（請求項２）。このように構成することにより、スクリュー軸や羽根の先端部が上記空隙部からの通気と相俟って炉内から受ける熱を軽減させることができ、より効果的にスクリューの焼損や被溶融物が供給管に溶融固着するトラブルを防止できる。また、その後退配置の上限は、特に限定するものではないが、２００ｍｍ程度が望ましく、これより大きくなると、炉内壁面とスクリュー軸の先端の間の供給管内に被溶融物が堆積することが懸念され、堆積した場合には、先端部分での空隙率が不十分になること、及び、溶融固着などが懸念される。従って、望ましい後退配置の範囲としては２０〜２００ｍｍである。
【００１１】
また、上記請求項１又は２に記載の発明においては、前記スクリューフィーダのスクリュー羽根のピッチが、後部から先端に行くに伴い連続的に又は／及び段階的に大きく形成され、且つ、ガス供給されてあってもよい（請求項３）。このように構成することにより、スクリューフィーダのスクリュー軸の先端に行くに伴い空隙部を大きくして被溶融物を炉内に供給することができ、空隙部の通気と相俟って炉内から受ける熱を軽減させることができ、より効果的にスクリューの焼損や被溶融物が供給管に溶融固着するトラブルを防止できる。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明（請求項４）に係る溶融炉への被溶融物供給装置は、溶融炉の被溶融物供給口に接続されるスクリューフィーダを備えた被溶融物供給装置により被溶融物を溶融炉内に供給する装置において、前記スクリューフィーダのスクリュー軸の先端が、溶融炉の炉内壁面より少なくとも２０ｍｍ以上後退して配置されるとともに、前記スクリューフィーダのスクリュー羽根のピッチが、後部から先端に行くに伴い連続的に又は／及び段階的に大きく形成され、且つ、スクリューフィーダの供給管の上部にガス供給孔が形成されてなるものである。このように構成することにより、供給管内にガス供給孔より空気などのガスを供給することができ、ガス供給孔から炉内壁面までの間の供給管内に空隙部を形成することができるとともに、供給した空気などのガスによってスクリュー軸や羽根の先端部が炉内から受ける熱を軽減させることができ、スクリューの焼損や被溶融物が供給管に溶融固着するトラブルを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明に係る溶融炉への被溶融物供給方法によれば、大掛かりな設備を用いることなく、且つ、磨耗などによる設備のメンテナンスを要することなく、スクリューフィーダのスクリューの焼損や、被溶融物がスクリューフィーダの供給管の先端部に固着するトラブルを防止することができる。
【００１４】
また、本発明に係る溶融炉への被溶融物供給装置によれば、スクリューフィーダのスクリューの焼損や、被溶融物がスクリューフィーダの供給管の先端部に固着するトラブルを防止して被溶融物の溶融処理が行える
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る溶融炉への被溶融物供給装置の概略縦断面図である。図において、１は被溶融物供給装置、２は溶融炉であって、被溶融物供給装置１は溶融炉２の側壁部分に接続して設けられている。
【００１６】
被溶融物供給装置１は、ホッパ３とこのホッパ３の下部に連通して設けられたスクリューフィーダ４を備えて構成されている。スクリューフィーダ４は、供給管５となる外筒とその内部のスクリュー軸６及びスクリュー軸６の外周面に螺旋状に形成されたスクリュー羽根７を備え、駆動モータ８によってスクリュー軸６が回転駆動されるように構成されている。また、スクリューフィーダ４の供給管５の先端部は、溶融炉２の側壁９に開けられた開口部１０に気密に装着して固定されている。この被溶融物供給装置１では、前工程の供給装置１１から切り出されてくる被溶融物Ａをホッパ３に受入れ、その被溶融物Ａを回転するスクリュー軸６及びスクリュー羽根７によって供給管５内を溶融炉２へと搬送供給する。
【００１７】
溶融炉２はプラズマ溶融炉の例であり、炉自体の構造は、一般に図示のように、プラズマ溶融炉２の上部中心から装入配置されたプラズマトーチ１２と、炉底側に設置された炉底電極１３と、これらプラズマトーチ１２と炉底電極１３に直流電圧を供給する直流電源装置１４とを備え、被溶融物Ａを溶融するための熱源となるプラズマアーク１５は、プラズマトーチ１２を陽極として、溶融スラグ浴１６、陰極である炉底電極１３へと流れるように構成されている。そして、溶融炉２にスクリューフィーダ４より供給された被溶融物Ａは、プラズマトーチ１２より照射される高温度のプラズマアーク１５により溶融温度にまで加熱され溶融スラグとなり、溶融スラグ浴１６を形成するとともに、この溶融スラグは溶融炉２の出滓口１７より溢流して炉外へ排出されるように構成されている。なお、符号１８は出滓口カバーであって、排ガスなどを、図示省略する除塵装置などを経て煙突などへと導出する。
【００１８】
上記構成の被溶融物供給装置１による溶融炉２への被溶融物Ａの供給方法は、次のようにして行われる。すなわち、前工程の供給装置１１から切り出されホッパ３に受入れた被溶融物Ａは、スクリューフィーダ４の、回転するスクリュー軸６及びスクリュー羽根７によって供給管５内を溶融炉２へと搬送供給されるが、その際、供給装置１１からホッパ３への被溶融物Ａの切り出し量を制御し、炉内壁面１９からホッパ３までの間のスクリューフィーダ４内における被溶融物Ａの搬送量を、図２に示すように供給管５の断面において空隙率が２０％以上となる空隙部Ｂが形成されるように供給する。なお、空隙率Ｃは供給管５の断面積からスクリュー軸６の断面積を除いた断面積Ｄに対する空隙部Ｂの占める割合（Ｃ＝Ｂ／Ｄ）である。
【００１９】
上記のようにして被溶融物Ａを溶融炉２へ供給することにより、溶融炉２では被溶融物Ａの溶融過程で発生する排ガスを外部へ漏洩させないために一般に出滓口カバー１８を介して排ガスが吸引され、炉内圧がわずかに負圧になっているため、炉内壁面１９からホッパ３までの間のスクリューフィーダ４内の空隙部Ｂを通してホッパ３の開口部から矢印Ｘで示すように空気が導入され、この導入された空気によりスクリューフィーダ４の先端部分が炉内雰囲気などによって必要以上に加熱されることを防ぐことができ、スクリュー軸６やスクリュー羽根７の焼損、及び被溶融物Ａが供給管５内で溶融固着するトラブルを防止できる。
【００２０】
図３は、本発明に係る溶融炉への被溶融物供給方法に適用される被溶融物供給装置の要部拡大縦断面図である。この図３では、上記図１に示す被溶融物供給装置１に代えて被溶融物供給装置２０を用いるもので、この被溶融物供給装置２０は、前記被溶融物供給装置１におけるスクリュー羽根７のピッチが等間隔に形成したものであったのに対して、スクリュー羽根２１のピッチを、後部から先端に行くに伴い連続的に大きく（図３ａ参照）、また段階的に大きく（図３ｂ参照）形成したものである。
【００２１】
上記の被溶融物供給装置２０では、被溶融物Ａを溶融炉２へ供給する際、スクリューフィーダ４内の空隙部Ｂがスクリュー軸６の先端に行くに伴い大きくなるので、供給管５に孔を設けることでこの空隙部Ｂからの空気の導入がしやすくなり、上述した被溶融物供給装置１によって被溶融物Ａを溶融炉２へ供給したときと同様、あるいはそれ以上に、導入された空気によりスクリューフィーダ４の先端部分が炉内雰囲気などによって必要以上に加熱されることを防ぐことができ、スクリュー軸６やスクリュー羽根２１の焼損、及び被溶融物Ａが供給管５内で溶融固着するトラブルを防止できる。
【００２２】
なお、上記のような作用効果をより効果的に得るためには、図１と図３において、スクリューフィーダ４のスクリュー軸６の先端と溶融炉２の炉内壁面１９との距離Ｌを少なくとも２０ｍｍ以上後退して配置することが好ましい。このように構成することにより、スクリュー軸６やスクリュー羽根７、２１の先端部が空隙部Ｂからの通気と相俟って炉内から受ける熱を軽減させることができ、より効果的にスクリュー軸６やスクリュー羽根７、２１の焼損、及び被溶融物Ａが供給管５内で溶融固着するトラブルを防止できる。
【００２３】
図４は、本発明に係る別の実施形態の溶融炉への被溶融物供給装置の要部拡大縦断面図である。この図４に示す被溶融物供給装置２２は、上記図１に示す被溶融物供給装置１に代えて用いられるものである。
【００２４】
被溶融物供給装置２２は、ホッパ２３とこのホッパ２３の下部に連通して設けられたスクリューフィーダ２４を備えて構成されている。スクリューフィーダ２４は、上記スクリューフィーダ４と同様な構成のもので、供給管２５となる外筒とその内部のスクリュー軸２６及びスクリュー軸２６の外周面に螺旋状に形成されたスクリュー羽根２７を備え、駆動モータ２８によってスクリュー軸２６が回転駆動されるように構成されている。前記スクリュー羽根２７は、そのピッチがスクリュー軸２６の後部から先端に行くに伴い３段階に大きくなるように形成されている。また、供給管２５の上部に空気などが導入可能なガス供給孔２９が形成されている。そして、スクリューフィーダ２４の供給管２５の先端部は、溶融炉２の側壁９に開けられた開口部１０に気密に装着して固定されるが、その固定の際にスクリュー軸２６の先端が溶融炉２の炉内壁面１９より距離Ｌ（Ｌ＝２０ｍｍ以上）を開けて後退配置されている。
【００２５】
上記構成の被溶融物供給装置２２によれば、前工程の供給装置１１から切り出されホッパ２３に受入れた被溶融物Ａは、スクリューフィーダ２４の、回転するスクリュー軸２６及びスクリュー羽根２７によって供給管２５内を溶融炉２へと搬送供給される。その搬送供給の際、スクリュー羽根２７のピッチがスクリュー軸２６の後部から先端に行くに伴い３段階に大きくなるように形成され、且つ、供給管２５の上部に空気などが導入可能なガス供給孔２９が形成されているので、搬送供給される被溶融物Ａが供給管２５内を溶融炉２に近づくに伴って、高さが低くなり、被溶融物Ａの上部と供給管２５の上内周面との間に空隙部Ｂを生じるようになり、当該空隙部Ｂ及びガス供給孔２９を通してホッパ２３の開口部（被溶融物Ａの投入口）から溶融炉２内に空気が導入されるようになり、この導入された空気によりスクリューフィーダ２４の先端部分が炉内雰囲気などによって必要以上に加熱されるのを防ぐことができ、スクリュー軸２６やスクリュー羽根２７の焼損、及び被溶融物Ａが供給管２５内で溶融固着するトラブルを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る溶融炉への被溶融物供給装置の概略縦断面図である。
【図２】本発明に係るスクリューフィーダの部分説明図であって、ａは拡大縦断面図、ｂはａのＹ−Ｙ断面図である。
【図３】本発明に係る溶融炉への被溶融物供給方法に適用される被溶融物供給装置の要部拡大縦断面図であって、ａはスクリュー羽根のピッチが連続的に大きくなる場合、ｂはスクリュー羽根のピッチが段階的に大きくなる場合である。
【図４】本発明に係る別の実施形態の溶融炉への被溶融物供給装置の要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：被溶融物供給装置    ２：溶融炉              ３：ホッパ
４：スクリューフィーダ  ５：供給管              ６：スクリュー軸
７：スクリュー羽根      ８：駆動モータ          ９：側壁
１０：開口部            １１：供給装置          １２：プラズマトーチ
１３：炉底電極          １４：直流電源装置      １５：プラズマアーク
１６：溶融スラグ浴      １７：出滓口            １８：出滓口カバー
１９：炉内壁面          ２０：被溶融物供給装置  ２１：スクリュー羽根
２２被溶融物供給装置    ２３：ホッパ            ２４：スクリューフィーダ
２５：供給管            ２６：スクリュー軸      ２７：スクリュー羽根
２８：駆動モータ        ２９：ガス供給孔
Ａ：被溶融物            Ｂ：空隙部
Ｌ：スクリュー軸の先端と溶融炉の炉内壁面との間の距離
Ｘ：空気流れを示す矢印
【図１】
2005172381.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005172381.tif 000005
【図４】
2005172381.tif 000006