(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体内に下部で連通するようにした第１炉室と第２炉室を区画形成し、第１炉室内に昇降可能に配置した主電極と炉体の底部に設置した炉底電極との間、及び第２炉室内に昇降可能に配置した出滓電極と上記炉底電極との間にそれぞれ電流を流すことにより、第１炉室内に投入された灰を第１炉室と第２炉室で溶融させて第２炉室から出滓させるようにしてある電気抵抗式灰溶融炉に用いる直流電源装置において、交流電源に多相変圧器の一次側を接続し、且つ該多相変圧器の二次側に、上記主電極と炉底電極に接続した主電極用回路を設け、該主電極用回路に、シリコン整流器とサイリスタ整流器とを、シリコン整流器が通電方向上流側となるように直列に組み込み、更に、上記主電極用回路のシリコン整流器の上流部と下流部との間に、出滓電極と炉底電極に接続した出滓電極用回路を並列に接続し、該出滓電極用回路にサイリスタ整流器を組み込み、該出滓電極用回路に上記主電極用回路のシリコン整流器を共用させるようにした構成を有することを特徴とする電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置。
【請求項２】
主電極と出滓電極のトータルの最大出力を制限するための最大出力制限器を設けた請求項１記載の電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物の焼却灰や飛灰等の灰を溶融処理するようにした電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の焼却灰等を溶融処理するために用いられている電気抵抗式灰溶融炉は、図５にその一例の概略を示す如く、炉蓋２の中心部に主電極３を昇降可能に貫通させて下端部を炉体１内の溶融メタル層５上の溶融スラグ６内に挿入するようにし、該主電極３と炉体１の底部に設けた炉底電極４との間に、直流電源装置７により制御された出力電圧に基づく電流を溶融スラグ６を通して流すことにより、炉体１内に投入された灰８を順次ジュール熱で溶融させるようにしてある。
【０００３】
上記灰溶融炉では、主電極３の溶融スラグ６内への挿入量や溶融メタル層５の厚さ等の変化に伴う電極３，４間の負荷抵抗が広範囲となることから、直流電源装置７では、負荷抵抗に応じた広範囲な電圧を出力する必要がある。
【０００４】
そのため、従来の直流電源装置７は、図６に一例を示す如く、複数（図では３つ）のタップ９ａ，９ｂ，９ｃの切換操作で出力電圧の変圧比を変えることができるようにしてある整流器用変圧器１０の一次側を交流電源回路に接続して、該整流器用変圧器１０の二次側に、主電極３と炉底電極４に接続し且つ各々サイリスタ整流器１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有して上記タップ９ａ，９ｂ，９ｃにそれぞれ接続した並列配置の整流回路部１３ａ，１３ｂ，１３ｃを有する負荷側回路１１を接続した構成としてある。１４は直流リアクトルを示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記直流電源装置７の場合、出力電圧を変更するためには、タップ９ａ，９ｂ，９ｃの切換操作が必要となるが、タップ切換時には無負荷状態にしなければならないので、無段階に連続的に電圧調整を行うことができず、安定操業の面で不利であり、又、電源側への高調波電流を削減するための高調波対策として、２４パルス又は１２パルスの回路１１を用いることになるが、タップ数分だけ整流回路部が存在するため、広いスペースが必要となり、全体的に大型となる問題がある。
【０００６】
因に、炉体１内に、主電極３とは別に出滓電極を昇降可能に設けて、溶融スラグを連続出滓させるようにしてある双極型の電気抵抗式灰溶融炉においては、上記直流電源装置７とは別に、同様な直流電源装置を出滓電極用に装備させ、主電極と出滓電極のそれぞれに単独に整流器を備えた構成としてあるため、装置全体がより大型となり、設置スペース上に問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、電極への出力電圧を負荷抵抗の変動に応じて無段階に連続的に調整することができるようにすると共に、装置全体の小型化を図ることができるようにしようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、炉体内に下部で連通するようにした第１炉室と第２炉室を区画形成し、第１炉室内に昇降可能に配置した主電極と炉体の底部に設置した炉底電極との間、及び第２炉室内に昇降可能に配置した出滓電極と上記炉底電極との間にそれぞれ電流を流すことにより、第１炉室内に投入された灰を第１炉室と第２炉室で溶融させて第２炉室から出滓させるようにしてある電気抵抗式灰溶融炉に用いる直流電源装置において、交流電源に多相変圧器の一次側を接続し、且つ該多相変圧器の二次側に、上記主電極と炉底電極に接続した主電極用回路を設け、該主電極用回路に、シリコン整流器とサイリスタ整流器とを、シリコン整流器が通電方向上流側となるように直列に組み込み、更に、上記主電極用回路のシリコン整流器の上流部と下流部との間に、出滓電極と炉底電極に接続した出滓電極用回路を並列に接続し、該出滓電極用回路にサイリスタ整流器を組み込み、該出滓電極用回路に上記主電極用回路のシリコン整流器を共用させるようにした構成とする。
【０００９】
主電極用回路と出滓電極用回路でシリコン整流器とサイリスタ整流器が直列に接続されているため、主電極への出力電圧と出滓電極への出力電圧は各回路ごとの両整流器の出力電圧の和となるが、この際、サイリスタ整流器の出力電圧は位相制御により可変とすることができるので、負荷抵抗の変動に応じて出力電圧を無段階に連続的に調整することができる。多相変圧器はタップ切換操作が不要であることから、回路を簡素化でき、全体を小型化できる。
【００１０】
又、シリコン整流器は主電極用回路と出滓電極用回路で共用としてあることから、シリコン整流器を別々に用いる場合に比して小型化できる。
【００１１】
更に、主電極と出滓電極のトータルの最大出力を制限するためのトータル出力制限器を設けた構成とすることにより、電源側の容量と多相変圧器の容量を低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置の一形態を示すもので、図５に示したと同様な構成としてある電気抵抗式灰溶融炉において、タップ切換操作で出力電圧を調整するようにした直流電源装置７に代えて、負荷抵抗に応じた広範囲な電圧を無段階に出力できるようにした直流電源装置１５Ａを設ける。
【００１４】
上記直流電源装置１５Ａは、交流電源１６に、多相変圧器１７の一次側を接続し、該多相変圧器１７の二次側には、負荷としての主電極３と炉底電極４に接続した主電極用回路１８を設け、且つ該主電極用回路１８に、順変換型のシリコン整流器１９と順変換／逆変換型のサイリスタ整流器２０とを、シリコン整流器１９が通電方向上流側となるように直列に組み込み、更に、上記サイリスタ整流器２０の下流側に直流リアクトル１４を組み付けてなる構成としてある。
【００１５】
上記構成としてある電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置１５Ａは、シリコン整流器１９とサイリスタ整流器２０が直列に接続されているため、負荷としての主電極３に供給する出力電圧は、シリコン整流器１９の出力電圧Ｅｓとサイリスタ整流器２０の出力電圧Ｅｔとの和となる。この際、シリコン整流器１９は出力調整要素がないので、出力電圧Ｅｓは一定であるが、サイリスタ整流器２０は位相制御により出力電圧Ｅｔを可変とすることができるので、該サイリスタ整流器２０の出力電圧Ｅｔを位相制御することにより、主電極３へ供給する出力電圧Ｅｓ＋Ｅｔの値を変更することができる。したがって、主電極３に供給する出力電圧Ｅｓ＋Ｅｔを、電極３，４間の負荷抵抗に応じて広範囲にしかも無段階に連続的に調整することができる。
【００１６】
上記において主電極３への出力電圧Ｅｓ＋Ｅｔを調整するときに、従来の如き無負荷状態にしてタップの切換操作を行う必要がないので、電極３，４間の負荷抵抗の変動に対し安定した操業を行うことができ、又、タップ切換操作をなくしてタップに接続する整流回路部を不要としているので、従来に比して大幅にサイリスタ素子の数を減らすことができて回路構成が簡素化されるため、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１７】
次に、図２及び図３は本発明の実施の一形態を示すもので、双極型の電気抵抗式灰溶融炉に無段階調整可能な直流電源装置を適用したものである。すなわち、図５に示したと同様な構成としてある電気抵抗式灰溶融炉の炉体１内を、上端位置から所要深さ位置まで下向きに延びる仕切壁２１より仕切って、該仕切壁２１の下部で連通する第１炉室１ａと第２炉室１ｂとを区画形成し、第１炉室１ａ内に主電極３を、又、第２炉室１ｂ内に出滓電極２２をそれぞれ昇降可能に配置し、且つ第１炉室１ａに灰８を投入できるようにして第１炉室１ａ内の溶融スラグ６を仕切壁２１の下部を通して第２炉室１ｂ内に流入させるようにすると共に、第２炉室１ｂ内の溶融スラグ６を第２炉室１ｂの側壁に設けた出滓口２３からオーバーフローさせて連続出滓させるようにしてある双極型の電気抵抗式灰溶融炉において、負荷抵抗に応じた広範囲な電圧を主電極３と出滓電極２２に無段階に連続的に出力できるようにした直流電源装置１５Ｂを設けたものである。
【００１８】
上記直流電源装置１５Ｂは、図３に示す如く、図１に示した直流電源装置１５Ａと同様な構成において、主電極用回路１８のシリコン整流器１９を上流部と下流部で挟む位置に、出滓電極２２と炉底電極４に接続した出滓電極用回路２４を並列に接続し、該出滓電極用回路２４に、順変換／逆変換型のサイリスタ整流器２５と直流リアクトル１４を組み込み、該出滓電極用回路２４に主電極用回路１８のシリコン整流器１９を共用させるようにした構成としてある。その他の構成は図１に示したものと同じであり、同一部分には同一符号が付してある。
【００１９】
図３に示す直流電源装置１５Ｂの場合、主電極３、炉底電極４間の負荷抵抗の変動に対しては、図１に示した直流電源装置１５Ａの場合と同様に、直列に接続されているシリコン整流器１９とサイリスタ整流器２０を用いて、シリコン整流器１９−サイリスタ整流器２０−直流リアクトル１４−主電極３，炉底電極４−シリコン整流器１９の順に電流を流し、上記該サイリスタ整流器２０の位相制御を行うことにより主電極３へ供給する出力電圧を調整するようにし、一方、出滓電極２２、炉底電極４間の負荷変動に対しては、直列に接続されているシリコン整流器１９とサイリスタ整流器２５を用いて、シリコン整流器１９−サイリスタ整流器２５−直流リアクトル１４−出滓電極２２，炉底電極４−シリコン整流器１９の順に電流を流し、上記サイリスタ整流器２５の位相制御を行うことにより出滓電極２２へ供給する出力電圧を調整するようにする。
【００２０】
上記主電極３への出力電圧は、シリコン整流器１９の一定電圧とサイリスタ整流器２０の位相制御による可変電圧の和であり、又、出滓電極２２への出力電圧は、シリコン整流器１９の一定電圧とサイリスタ整流器２５の位相制御による可変電圧の和であるから、たとえば、主電極３と出滓電極２２の電圧を０〜２４０Ｖに調整できるとした場合に、シリコン整流器１９の電圧を１２０Ｖとして一定とすると、サイリスタ整流器２０，２５では、ともに−１２０Ｖ〜＋１２０Ｖの範囲で可変とすることができ、各負荷としての電極３，２２を０〜２４０Ｖに別々に広範囲に制御することができる。このように、定電圧のシリコン整流器１９を主電極用回路１８と出滓電極用回路２４で共用させるようにしてあるため、各回路１８，２４で別々にシリコン整流器を用いる場合に比して全体を小型化することができ、コスト的にも有利となる。
【００２１】
次いで、図４は本発明の実施の他の形態を示すもので、図３に示した双極型の電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置１５Ｂにおいて、主電極３と出滓電極２２へのトータルの最大出力を制限するための最大出力制限器２６を設け、該最大出力制限器２６の設定出力値の範囲内で主電極３への出力を優先させ出滓電極２２への出力を制限するように、主電極用回路１８のサイリスタ整流器２０へ制御指令を送る整流器制御器２７と、出滓電極用回路２４のサイリスタ整流器２５へ制御指令を送る整流器制御器２８とを備えてなる直流電源装置１５Ｃとしたものである。その他の構成は図３に示したものと同じであり、同一部分には同一符号が付してある。
【００２２】
図４に示す直流電源装置１５Ｃの場合、たとえば、主電極３への出力の最大値を２０００ｋＷとし、出滓電極２２への出力の最大値を１２００ｋＷとして運転される場合に、最大出力制限器２６でトータル最大出力を２０００ｋＷに設定し、たとえば、主電極３への出力が１６００ｋＷ必要となったようなときには、出滓電極２２への出力が４００ｋＷに制限されて、トータルで２０００ｋＷに抑えられるようにする。
【００２３】
このように、トータルの最大出力を制限することにより、電源側の容量を低減することができて、需要設備としての契約電力を下げることができ、これに伴い、施設の運営費、電源側の力率改善用コンデンサーの容量を下げることができ、又、整流器用の多相変圧器１７の容量も下げることができるので、装置全体の更なる小型化を図ることができ、設置スペース上より有利となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置によれば、炉体内に下部で連通するようにした第１炉室と第２炉室を区画形成し、第１炉室内に昇降可能に配置した主電極と炉体の底部に設置した炉底電極との間、及び第２炉室内に昇降可能に配置した出滓電極と上記炉底電極との間にそれぞれ電流を流すことにより、第１炉室内に投入された灰を第１炉室と第２炉室で溶融させて第２炉室から出滓させるようにしてある電気抵抗式灰溶融炉に用いる直流電源装置において、交流電源に多相変圧器の一次側を接続し、且つ該多相変圧器の二次側に、上記主電極と炉底電極に接続した主電極用回路を設け、該主電極用回路に、シリコン整流器とサイリスタ整流器とを、シリコン整流器が通電方向上流側となるように直列に組み込み、更に、上記主電極用回路のシリコン整流器の上流部と下流部との間に、出滓電極と炉底電極に接続した出滓電極用回路を並列に接続し、該出滓電極用回路にサイリスタ整流器を組み込み、該出滓電極用回路に上記主電極用回路のシリコン整流器を共用させるようにした構成としてあるので、主電極への出力電圧と出滓電極への出力電圧をそれぞれ無段階に調整することができると共に、シリコン整流器の共用化により、コストの低減と装置全体の小型化を図ることができ、更に、主電極と出滓電極のトータルの最大出力を制限するための最大出力制限器を設けた構成とすることにより、電源側の容量を低減できて小型化を図ることができ、且つ多相変圧器の容量も下げることができて設置スペースをより小さくすることができる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置の一形態を示す回路図である。
【図２】  本発明の電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置の実施の一形態を示すもので、双極型の電気抵抗式灰溶融炉への採用例を示す概略図である。
【図３】  図２に示す双極型の電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置の回路図である。
【図４】  本発明の実施の他の形態を示す双極型の電気抵抗式灰溶融炉用直流電源装置の回路図である。
【図５】  電気抵抗式灰溶融炉の一例を示す概略図である。
【図６】  従来の直流電源装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１  炉体
１ａ  第１炉室
１ｂ  第２炉室
３  主電極
４  炉底電極
８  灰
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ  直流電源装置
１６  交流電源
１７  多相変圧器
１８  主電極用回路
１９  シリコン整流器
２０  サイリスタ整流器
２２  出滓電極
２４  出滓電極用回路
２５  サイリスタ整流器
２６  最大出力制限器
【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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