(57)【要約】      （修正有）【課題】      耐火物の耐塩浸透性・絶縁抵抗性を向上させて、前記耐火物の補修期間を長くすることが可能な灰溶融炉を提供する。【解決手段】  灰溶融炉１０内の灰が溶融されてなる溶融液に接触しない部位である天井１０ａおよび側壁１０ｂに配置された耐火物６をＡｌ2Ｏ3とし、前記Ａｌ2Ｏ3に含まれる不純物を２０ｗｔ％以下、又はＳｉＣ若しくはＳｉＣ８０ｗｔ％以上とすることで耐塩浸透性・絶縁抵抗性を向上させて、前記耐火物の補修間隔を長くするようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰溶融炉内の灰が溶融されてなる溶融液に接触しない部位に塩類の浸透を抑制した耐火物を配置したことを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
前記耐火物はＡｌ2Ｏ3であり、前記Ａｌ2Ｏ3に含まれる不純物が２０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１に記載された灰溶融炉。
【請求項３】
前記耐火物はＳｉＣであり、前記ＳｉＣが８０ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１に記載された灰溶融炉。
【請求項４】
灰溶融炉の天井に設けられる負電極と、前記灰溶融炉の炉底に設けられる正電極との間に発生するプラズマにより灰を溶融するプラズマ灰溶融炉であって、請求項１乃至請求項３の何れかに記載された耐火物を前記灰溶融炉内の灰が溶融されてなる溶融液に接触しない部位に配置したことを特徴とするプラズマ灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は灰溶融炉に関し、特にプラズマ放電により灰を溶融するプラズマ灰溶融炉に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ灰溶融炉では、前記灰溶融炉の天井に設けられる負電極と、前記灰溶融炉の炉底に設けられる正電極との間に直流電力を供給して、前記負電極と前記正電極との間にプラズマが発生する。このプラズマにより灰は溶融される。
【０００３】
このような灰溶融炉では、前記直流電力を前記負極と前記正極との間にのみ供給するようにするため、つまり、前記直流電力が前記天井および側壁を流れる、いわゆるサイド電流の発生を抑制するため、絶縁性の高い耐火物が前記灰溶融炉の炉内に内張りされている。前記耐火物として、前記灰溶融炉の天井および側壁には、Ａｌ2Ｏ3系不定形耐火物が用いられる。
【０００４】
また、サイド電流が発生しやすい前記負電極および前記正電極に接触する部分には、特に絶縁抵抗に優れる純度の高い不定形耐火物が用いられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１０９１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
焼却灰にはＮａなどのアルカリの塩類が含まれている。前記アルカリの塩類は溶融炉の運転中にガス化・蒸発し、前記耐火物に浸透して前記耐火物を腐食させる。そのため、前記耐火物の絶縁抵抗が低下し、サイド電流が発生してしまい、耐火物を補修する必要が生じてしまう。
【０００７】
上記特許文献１には、耐アルカリ用構造材として好適な高耐蝕性アルミナ焼結体が開示されている。この高耐蝕性アルミナ焼結体は、純度９９．９％以上のＡｌ2Ｏ3原料に、焼結助剤としてＭｇＯを５０〜５００ｐｐｍ及びＣｒ2Ｏ3を５０〜５００ｐｐｍ添加し、焼結したものである。この高耐蝕性アルミナ焼結体は、耐蝕性に優れているものの、Ａｌ2Ｏ3の純度が非常に高いため製造コストがかかるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑み提案されたもので、製造コストを抑制すると共に、耐火物の耐塩浸透性・絶縁抵抗性を向上させ、前記耐火物の補修間隔を長くすることが可能な灰溶融炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決する第１の発明に係る灰溶融炉は、灰を溶融する溶融炉の内側における灰が溶融されてなる溶融液に接触しない部位に塩類の浸透を抑制した耐火物を配置したことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第２の発明に係る灰溶融炉は、第１の発明に記載された灰溶融炉であって、前記耐火物はＡｌ2Ｏ3であり、前記Ａｌ2Ｏ3に含まれる不純物が２０ｗｔ％以下であることを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第３の発明に係る灰溶融炉は、第１の発明に記載された灰溶融炉であって、前記耐火物はＳｉＣであり、前記ＳｉＣが８０ｗｔ％以上であることを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第４の発明に係る灰溶融炉は、灰溶融炉の天井に設けられる負電極と、前記溶融炉の炉底に設けられる正電極との間に発生するプラズマにより灰を溶融するプラズマ溶融炉であって、第１の発明乃至第３の発明の何れかに記載された耐火物を前記溶融炉の内側における灰が溶融されてなる溶融液に接触しない部位に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明に係る灰溶融炉によれば、灰を溶融する溶融炉の内側における灰が溶融されてなる溶融液に接触しない部位に塩類の浸透を抑制した耐火物を配置したことにより、前記溶融液が蒸発・ガス化してなるガス状の前記溶融液に前記部位が曝されても、前記部位には塩類の浸透を抑制した前記耐火物を配置して耐塩浸透性を向上させているので、前記耐火物の耐塩浸透性の低下によるサイド電流の発生は抑制される。よって、前記前記耐火物の補修間隔は長くなる。
【００１４】
第２の発明に係る灰溶融炉によれば、第１の発明に記載された灰溶融炉であって、前記耐火物はＡｌ2Ｏ3であり、前記Ａｌ2Ｏ3に含まれる不純物が２０ｗｔ％以下であることにより、前記耐火物自体の耐塩浸透性・絶縁抵抗性が向上し、前記耐火物の補修間隔は長くなる。また、前記耐火物の原料として高純度のＡｌ2Ｏ3を用いる必要が無いので、前記耐火物自体の製造コストは抑制される。
【００１５】
第３の発明に係る灰溶融炉によれば、第１の発明に記載された灰溶融炉であって、前記耐火物はＳｉＣであり、前記ＳｉＣが８０ｗｔ％以上であることにより、前記耐火物自体の耐塩浸透性・絶縁抵抗性が向上し、前記耐火物の補修間隔は長くなる。また、前記耐火物の原料として高純度のＡｌ2Ｏ3を用いる必要が無いので、前記耐火物自体の製造コストは抑制される。
【００１６】
第４の発明に係る灰溶融炉によれば、灰溶融炉の天井に設けられる負電極と、前記溶融炉の炉底に設けられる正電極との間に発生するプラズマにより灰を溶融するプラズマ溶融炉であって、第１の発明乃至第３の発明の何れかに記載された耐火物を前記溶融炉の内側における灰が溶融されてなる溶融液に接触しない部位に配置したことにより、前記溶融液が蒸発・ガス化してなるガス状の前記溶融液に前記部位が曝されても、前記部位には塩類の浸透を抑制した前記耐火物を配置して耐塩浸透性を向上させているので、前記耐火物の耐塩浸透性の低下によるサイド電流の発生は抑制される。よって、前記前記耐火物の補修間隔は長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る灰溶融炉を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施例に係る灰溶融炉の垂直断面図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【００１９】
図１に示す様に、プラズマ灰溶融炉３０は、灰溶融炉本体１０の天井の略中央から垂下して設けられる負電極１と、灰溶融炉本体１０の炉底１０ｂに、前記負電極１と対向して設けられる正電極２とを有する。負電極１と正電極２との間に直流電力を供給することにより、負電極１と正電極２との間にプラズマが発生する。
【００２０】
灰溶融炉１０の天井１０ａには、天井１０ａの一部を開口して灰投入口３が形成されている。灰投入口３の上部に、一端側（排出端）４ａを位置させてスクリューコンベア４が設けられる。スクリューコンベア４の他端側４ｂには、灰を投入する灰ホッパ５が接続されている。
【００２１】
灰溶融炉１０の天井１０ａおよび側壁１０ｂには、不定形耐火物６が内張りされている。負電極１の先端１ａと略同じ高さに位置する灰溶融炉１０の側壁１０ｂに出滓口７が形成されている。灰溶融炉１０の出滓口７の下部に位置する側壁１０ｂおよび炉底１０ｃには、耐火レンガ８が内張りされ、耐火レンガ８の外側には、スタンプ材９が内張りされている。
【００２２】
出滓口７の先には、灰溶融炉１０に連結して設けられる回収室２０に連通する連通路８が設けられている。連通路８は回収室２０の側壁２０ａを貫通して回収室内２０ｂまで延びて配設される。連通路８の回収室２０側の端部である排出口９の下方に、後述する溶融スラグを回収する回収皿１１が設けられている。なお、回収室２０の上部には、溶融スラグから発生するガスを排気する排気口１２が設けられている。
【００２３】
不定形耐火物６およびスタンプ材９の外側に水冷ジャケット１３が設けられる。水冷ジャケット１３内に水を流すことにより、灰溶融炉１０全体は冷却される。
【００２４】
灰ホッパ５からスクリューコンベア４により灰溶融炉１０の炉内１０ｄに供給された灰は、前記プラズマにより溶融して溶融液となる。前記溶融液は、金属が溶融した溶融金属１４と、溶融スラグ１５とに分離する。溶融金属１４は炉底１０ｃに沈殿し、溶融スラグ１５は溶融金属１４の上に滞留する。溶融スラグ１４が増加すると、出滓口７から連通路８を通って、回収皿１１に流れる。回収皿１１に流れた溶融スラグ１４は回収される。よって、前記溶融液は灰溶融炉１０の天井１０ａおよび出滓口７より上方に位置する側壁１０ｂに接触しないようになる。
【００２５】
本発明の第１の実施例に係る灰溶融炉１０の不定形耐火物６として用いられるＡｌ2Ｏ3系耐火物の塩浸透性と、Ａｌ2Ｏ3系耐火物よりアルカリの濡れ性が悪いＳｉＣ系耐火物の塩浸透性、および従来の灰溶融炉に用いられるＡｌ2Ｏ3系耐火物の塩浸透性を下記表１に示す。塩浸透深さは、１０％のアルカリの雰囲気下に１０時間曝したときの各耐火物の状態、初期材の抵抗率および塩浸透部分における抵抗率は、１１００℃における抵抗率を示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１から明らかなように、２ｗｔ％、５ｗｔ％または８ｗｔ％の不純物、例えばＳｉＯ2やＣａや粘土を含むＡｌ2Ｏ3系耐火物、すなわち２０ｗｔ％以下の不純物を含むＡｌ2Ｏ3系耐火物では、初期材の抵抗率と塩浸透部分における抵抗率とがほぼ同一となるので、塩浸透が抑制されると共に、抵抗率の低下、つまり絶縁抵抗の低下が抑制される。
【００２８】
よって、灰溶融炉１０における灰が溶融されてなる溶融液に接触しない部位である天井１０ａおよび出滓口７より上方に位置する側壁１０ｂに配置される不定形耐火物６として２ｗｔ％、５ｗｔ％または８ｗｔ％の不純物を含むＡｌ2Ｏ3系耐火物、すなわち２０ｗｔ％以下の不純物を含むＡｌ2Ｏ3系耐火物を用いることにより、前記耐火物自体の耐塩浸透性・絶縁抵抗性が向上し、前記耐火物の耐塩浸透性の低下によるサイド電流の発生は抑制される。その結果、前記耐火物の寿命が延びるので、前記耐火物の補修間隔は長くなる。また、前記耐火物の原料として高純度のＡｌ2Ｏ3を用いる必要が無いので、前記耐火物自体の製造コストは抑制される。
【００２９】
また、表１から明らかなように、８４ｗｔ％のＳｉＣ系耐火物、すなわち８０ｗｔ％以上のＳｉＣ系耐火物では、初期材の抵抗率と塩浸透部分における抵抗率とがほぼ同一となるので、塩浸透が抑制されると共に、抵抗率の低下、つまり絶縁抵抗の低下が抑制される。
【００３０】
よって、灰溶融炉１０の天井１０ａおよび出滓口７より上方に位置する側壁１０ｂに配置される不定形耐火物６として８４ｗｔ％のＳｉＣ系耐火物、すなわち８０ｗｔ％以上のＳｉＣ系耐火物を用いることにより、前記耐火物自体の耐塩浸透性・絶縁抵抗性が向上し、前記耐火物の耐塩浸透性の低下によるサイド電流の発生は抑制される。その結果、前記耐火物の寿命が延びるので、前記耐火物の補修間隔は長くなる。また、前記耐火物の原料として高純度のＳｉＣを用いる必要が無いので、前記耐火物自体の製造コストは抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る灰溶融炉の垂直断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１          負電極
２          正電極
３          灰投入口
４          スクリューコンベア
５          灰ホッパ
６          不定形耐火物
７          出滓口
８          耐火レンガ
９          スタンプ材
１０        灰溶融炉（本体）
１４        溶融金属
１５        溶融スラグ
【図１】
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【図２】
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