(57)【要約】  【課題】  重金属類を確実に揮散させて円滑な再利用が可能な高品質の溶融スラグを生成することができ、延命化を図ることが可能な灰溶融炉を提供する。  【解決手段】  灰投入口１５から炉体１２内に投入された灰Ｘを溶融して溶融スラグＳとし、溶融スラグ排出口１８から排出する灰溶融炉１０であって、炉体１２の内径Ｄに対する炉体１２内の内容物高さＨの比が０.４以上である。内径Ｄに対する炉体内の内容物高さＨの比が１.０以下である。溶融スラグ排出口１８から炉体１２内の内容物Ｙの上部位置までのヘッド高が５００ｍｍ以上である。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰投入口から炉体内に投入された灰を溶融して溶融スラグとし、溶融スラグ排出口から排出する灰溶融炉であって、
前記炉体の内径に対する前記炉体内の内容物高さの比が０.４以上であることを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
前記炉体の内径に対する前記炉体内の内容物高さの比が１.０以下であることを特徴とする請求項１に記載の灰溶融炉。
【請求項３】
前記溶融スラグ排出口から前記炉体内の内容物の上部位置までのヘッド高が５００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ、産業廃棄物等の被焼却物を焼却した際に生成される灰を溶融処理する灰溶融炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物の焼却灰等に含まれるダイオキシン類の分解という観点から、灰溶融炉による灰溶融が広く普及している。この種の灰溶融炉としては、直流電気抵抗式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
直流電気抵抗式の灰溶融炉は、内容物内に配設した主電極と炉底電極との間に電流を流して溶融熱を生じさせる直流電気抵抗式などがある。直流電気抵抗式の灰溶融炉は、灰投入口から灰が投入される炉体と、炉体内に配設された主電極と、炉底に設けられた炉底電極とを有している。そして、この灰溶融炉では、主電極と炉底電極との間に流した電流により、炉体内の灰がジュール熱により順次溶融されて溶融スラグとされる。そして、炉体内の溶融スラグを炉体側部の溶融スラグ排出口から取り出し、炉体内で発生した溶融排ガスを炉体上部の排ガス口から排気する。
また、灰溶融炉としては、炉の上部よりバーナからの火炎、プラズマあるいはアーク放電によって内容物の表面に溶融熱を加えて溶融し、溶融スラグを排出口へオーバーフローさせて回収するものもある。
【特許文献１】特開２０００−２７４６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、溶融スラグとしては、重金属類の含有を少なくして品質を高めて円滑に再利用できるようにすることが要求されている。
しかしながら、重金属類を揮散させるために炉内の温度を高めると、炉壁の耐熱材の熱による損耗が激しくなり、短命化を招いてしまう。
また、炉の上部より内容物の表面へ溶融熱を加えて溶融するタイプの灰溶融炉では、底部側まで熱を伝えるために浅くせざるを得ないが、このように浅い溶融炉では、溶融スラグが十分に対流せず、溶融スラグの上面からの重金属類の揮散が不十分となり、溶融スラグの低品質化を招いていた。
しかも、この種の灰溶融炉は、排出口へ溶融スラグをオーバーフローさせて回収するため、溶融スラグとともにその上面に積層した灰などの未溶融物が排出されてしまい、未溶融物中の重金属類などが溶融スラグに溶け込んで品質低下を引き起こしていた。
【０００４】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、重金属類を確実に揮散させて円滑な再利用が可能な高品質の溶融スラグを生成することができ、延命化を図ることが可能な灰溶融炉を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る灰溶融炉設備では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明は、灰溶融炉は、灰投入口から炉体内に投入された灰を溶融して溶融スラグとし、溶融スラグ排出口から排出する灰溶融炉であって、前記炉体の内径に対する前記炉体内の内容物高さの比が０.４以上であることを特徴とする。
【０００６】
このように、炉体の内径に対する炉体内の内容物高さの比を０.４以上として十分な深さを確保したので、溶融スラグに良好な熱対流が生じる。これにより、炉体内では、溶融スラグの全体が確実に対流されて上面側へ満遍なく導かれ、含有していた重金属類が上面にて確実に揮散し、排ガスとして排気される。
したがって、重金属類が確実に揮散されて円滑な再利用が可能な高品質の溶融スラグが生成される。
【０００７】
また、前記炉体の内径に対する前記炉体内の内容物高さの比が１.０以下であることを特徴とする。
このように、炉体の内径に対する炉体内の内容物高さの比を１.０以下としたので、深すぎることにより底部への熱伝達が不十分となることが確実に防止される。
【０００８】
さらに、前記溶融スラグ排出口から前記炉体の内容物の上部までのヘッド高が５００ｍｍ以上であることを特徴とする。
このように、溶融スラグ排出口から炉体の内容物の上部までのヘッド高を５００ｍｍ以上としたので、溶融スラグ排出口における十分なヘッド圧が確保され、溶融スラグ排出口から溶融スラグを連続排出することが可能となる。
そして、溶融スラグ排出口から溶融スラグを連続排出させることにより、炉体内の溶融スラグの対流がさらに促進され、溶融スラグからの重金属類の揮散がさらに良好に行われる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の灰溶融炉によれば、炉体の内径に対する炉体内の内容物高さの比を０.４以上として十分な深さを確保したので、溶融スラグに良好な熱対流を生じさせることができる。これにより、炉体内では、溶融スラグの全体を確実に対流させて上面側へ満遍なく導き、含有していた重金属類を上面にて確実に揮散させ、排ガスとして排気させることができる。
したがって、重金属類を確実に揮散させて円滑な再利用が可能な高品質の溶融スラグを生成するができる。
そして、このように溶融スラグに良好な対流を生じさせることができるので、溶融熱を生じさせる入熱部周囲の高温域へ溶融スラグを確実に導いて加熱させることができる。これにより、入熱部を炉体の炉壁から離れた位置に設置することができ、炉壁の耐熱材の損耗を大幅に低減させて延命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る灰溶融炉の構造を示す概略断面図である。
図１に示すように、灰溶融炉１０は、炉底１１を有する円筒状の炉体１２と、この炉体１２の上部を覆う炉蓋１３とを有している。炉体１２は、その中心に、黒鉛電極からなる主電極１４を有しており、この主電極１４は、炉蓋１３に昇降可能に支持されている。
【００１１】
炉蓋１３には、灰投入口１５が形成されており、この灰投入口１５から炉体１２内に、灰供給部１６から送り込まれる灰が投入される。
炉底１１は、炉底電極１７を備えており、直流電源２０によって主電極１４と炉底電極１７との間に電流を流すことにより、炉体１２内に投入された灰Ｘがジュール熱により順次溶融されて溶融スラグＳとされる。
炉体１２の側壁には、溶融スラグ排出口１８が形成されており、この溶融スラグ排出口１８から、炉体内の溶融スラグＳが取り出されるようになっている。
また、炉体１２の上部には、排ガス管が接続される排ガス口１９が設けられており、この排ガス口１９から炉体１２内で発生した溶融排ガスが排気される。
【００１２】
ここで、上記構造の灰溶融炉１０では、炉体１２の内径をＤとし、炉体１２内の溶融スラグＳ及び灰Ｘなどの内容物Ｙの高さをＨとすると、次式の関係が成り立つ寸法を有している。
０.４≦Ｈ／Ｄ≦１.０
【００１３】
つまり、この灰溶融炉１０は、炉体１２の内径Ｄに対する炉体１２内の内容物高さＨの比が０.４以上１.０以下とされている。
さらに、この灰溶融炉１０では、溶融スラグ排出口１８から炉体１２内の内容物Ｙの上部位置までのヘッド高ｈが５００ｍｍ以上とされている。
【００１４】
なお、この灰溶融炉１０では、炉体１２内の内容物Ｙの上部位置を、マイクロ波を用いたレベルゲージによって検出し、その検出結果に基づいて溶融スラグ排出口１８からの溶融スラグＳの排出量を調整し、上記の条件を満たすようにしている。
ただし、内容物Ｙの上部位置は、灰Ｘなどの未溶融物がある場合は、未溶融物の上面とし、未溶融物が存在しない場合は、溶融スラグＳの上面とする。
【００１５】
以上のような構成を備える灰溶融炉１０では、主電極１４と炉底電極１７との間にて通電が行われると、溶融スラグＳにジュール熱が生じ、灰投入口１５から炉体１２内に投入された灰Ｘの溶融が開始され溶融スラグＳが生成される。なお、溶融は、主電極１４側から外側へ徐々に進んでいく。
ここで、溶融スラグＳは、比重差に基づいて、比重の比較的小さい塩層、比重の中程度のスラグ層、比重の比較的大きいＦｅ，Ｃｕ，Ｎｉ等の金属類からなるメタル層に分離する。
そして、炉体１２の側壁の溶融スラグ排出口１８を適宜開放することにより、炉体１２内の溶融スラグＳが取り出される。
【００１６】
ところで、灰溶融炉１０では、炉体１２の内径Ｄに対する炉体１２内の内容物高さＨの比が０.４以上とされて熱対流を生じさせるために十分な深さが確保されている。しかも、炉体１２の内径Ｄに対する炉体１２内の内容物高さＨの比が１.０以下とされているので、深すぎることにより底部への熱伝達が不十分となるようなこともなくされる。
これにより、炉体１２内に生成された溶融スラグＳには、全体にわたって熱対流が良好に生じる。
したがって、溶融スラグＳの全体が上面側へ満遍なく導かれ、含有していた重金属類が上面にて確実に揮散し、排ガスとして排気される。
【００１７】
また、溶融スラグ排出口１８から炉体１２内の内容物Ｙの上部位置までのヘッド高ｈが５００ｍｍ以上とされていることより、溶融スラグ排出口１８では、十分なヘッド圧が確保される。これにより、溶融スラグ排出口１８から溶融スラグＳを連続排出することができる。
したがって、溶融スラグ排出口１８から溶融スラグＳを連続排出すると、炉体１２内の溶融スラグＳの対流がさらに促進され、重金属類の揮散がさらに良好に行われる。
【００１８】
以上のように、灰溶融炉１０によれば、炉体１２の内径Ｄに対する炉体１２内の内容物高さＨの比を０.４以上として十分な深さを確保したので、溶融スラグＳに良好な熱対流を生じさせることができる。また、炉体１２の内径Ｄに対する炉体１２内の内容物高さＨの比を１.０以下としたので、深すぎることにより底部への熱伝達が不十分となることを確実に防止することができる。
これにより、灰溶融炉１０の炉体１２内では、溶融スラグＳの全体を確実に対流させて上面側へ満遍なく導き、含有していた重金属類を上面にて確実に揮散させ、排ガスとして排気させることができる。
したがって、重金属類を確実に揮散させて円滑な再利用が可能な高品質の溶融スラグＳを生成するができる。
【００１９】
そして、溶融スラグＳに良好な対流を生じさせることができるので、主電極１４と炉底電極１７とに電流を流すことにより溶融熱を生じさせる入熱部周囲の高温域へ溶融スラグＳを確実に導いて加熱させることができる。これにより、入熱部を炉体１２の炉壁から離れた位置に設置することができ、炉壁の耐熱材の損耗を大幅に低減させて延命化を図ることができる。
【００２０】
また、溶融スラグ排出口１８から炉体１２の内容物Ｙの上部位置までのヘッド高ｈを５００ｍｍ以上としたので、溶融スラグ排出口１８における十分なヘッド圧を確保することができ、溶融スラグ排出口１８から溶融スラグＳを連続排出することができる。
そして、溶融スラグ排出口１８から溶融スラグＳを連続排出させることにより、炉体１２内の溶融スラグＳの対流をさらに促進させ、溶融スラグＳからの重金属類の揮散をさらに良好に行うことができる。
なお、ヘッド高ｈとしては、溶融スラグＳのさらに良好な排出を確保するために、６００ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２１】
また、上記の例では、円筒状の炉体１２を有する灰溶融炉１０を例にとって説明したが、炉体１２の断面形状としては、円形に限らず、楕円形、長円形あるいは多角形であっても良い。ただし、これらの場合は、内周長／円周率を内径Ｄとして適用する。
【００２２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】灰溶融炉１０の概略断面図
【符号の説明】
【００２４】
１０  灰溶融炉
１２  炉体
１５  灰投入口
１８  溶融スラグ排出口
Ｘ  灰
Ｓ  溶融スラグ
Ｙ  内容物
Ｄ  内径
Ｈ  内容物高さ
ｈ  ヘッド高
【図１】
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