(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体、プラズマトーチを具備し、該炉体内に投入された高融点物質を含む焼却灰を該プラズマトーチと前記炉体に設けた対極の間で発生させたプラズマアークにより溶融する溶融炉と、
前記溶融炉を傾動させる傾動機構と、
前記炉体内の溶融スラグ及び溶融金属を排出する溶融スラグ排出口とを有し、
前記傾動機構はインバータモータとシンクロシリンダーからなり、インバータモータ回転力をシンクロシリンダーの伸縮の動力とし溶融スラグ排出口のスラグ排出位置に合わせた傾動支軸を中心に傾動するように構成した溶融炉装置において、
前記傾動機構は溶融炉の傾動角を検出するセンサを具備し、
前記センサは、前記インバータモータの回転力をシンクロシリンダーに伝達する回転シャフトに設けた該シャフトの回転数を検出するロータリーポジショナにより傾動角を検出するものであることを特徴とする溶融炉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶融炉装置において、
前記傾動機構は排出緊急停止必要時にインバータモータの回転を逆転させて溶融炉の逆傾動を行う逆傾動機構を具備することを特徴とする溶融炉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、都市ごみ、下水汚泥、或いはその他の廃棄物を廃棄物焼却炉で焼却することによって発生する焼却灰を溶融処理する溶融炉を具備する溶融炉装置に関し、特に溶融炉の炉体内の溶融金属を排出するための溶融炉傾動機構を具備する溶融炉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ、下水汚泥、或いはその他の廃棄物を廃棄物焼却炉で焼却することによって発生する焼却灰の減容化処理方法として、この焼却灰をプラズマアーク炉等の溶融炉に投入し溶融する方法が行われている。図１は従来のこの種の溶融炉であるプラズマアーク炉の概略構成を示す図である。プラズマアーク炉１は炉蓋２、炉体３を具備し、炉蓋２にはプラズマトーチ４を挿入するトーチ挿入口５が設けられ、炉体３の底部にはプラズマトーチ４と対向して対極６が設けられている。プラズマトーチ４と対極６の間に電圧を印加し、該プラズマトーチ４と対極６の間にプラズマアーク１０を発生させ、その熱により炉体３内に投入された焼却灰７を溶融し、溶融スラグ８とする。溶融スラグ８は排出口９から炉外に排出され、埋立処分、再資源化（路盤材等）に利用される。また、成形機により成形されて製品化される。なお、焼却灰７の溶融に伴って発生する排ガスＧは排ガス処理システム（図示せず）に送られ処理される。
【０００３】
上記構成のプラズマアーク炉１において、溶融スラグ８や溶融金属は排出口９から同時にオーバーフローさせて排出しているが、溶融炉停止時溶融スラグ８より比重の重い溶融金属は炉体３内に貯まったままとなる。このように溶融金属は炉体３内に貯まったままで冷却すると金属が炉体３内で固化してしまうという問題があり、該固化した金属を除去するためのはつり作業が大変困難になるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、溶融炉停止時に炉体内に残留する溶融金属を容易に炉体外に排出できる溶融炉装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため請求項１に記載の発明は、炉体、プラズマトーチを具備し、該炉体内に投入された高融点物質を含む焼却灰を該プラズマトーチと前記炉体に設けた対極の間で発生させたプラズマアークにより溶融する溶融炉と、溶融炉を傾動させる傾動機構と、炉体内の溶融スラグ及び溶融金属を排出する溶融スラグ排出口とを有し、傾動機構はインバータモータとシンクロシリンダーからなり、インバータモータ回転力をシンクロシリンダーの伸縮の動力とし溶融スラグ排出口のスラグ排出位置に合わせた傾動支軸を中心に傾動するように構成した溶融炉装置において、傾動機構は溶融炉の傾動角を検出するセンサを具備し、センサは、インバータモータの回転力をシンクロシリンダーに伝達する回転シャフトに設けた該シャフトの回転数を検出するロータリーポジショナにより傾動角を検出するものであることを特徴とする。
【０００６】
上記のように傾動機構はインバータモータとシンクロシリンダーからなり、インバータモータ回転力をシンクロシリンダーの伸縮の動力とし溶融スラグ排出口のスラグ排出位置に合わせた傾動支軸を中心に傾動するように構成したので、該傾動機構で炉体を傾け高温の溶融スラグ及び溶融金属を排出すると、排出された溶融スラグ及び溶融金属は一定の排出位置に安定して排出される。また、炉体内の溶融金属を容易に炉体外に排出できるので、炉体内に残留する溶融金属が固化し、それを除去するための困難なはつり作業がなくなる。また、傾動機構は、インバータモータの回転力をシンクロシリンダーに伝達する回転シャフトに設けた該シャフトの回転数を検出するロータリーポジショナにより傾動角を検出するセンサを具備するので、溶融炉の傾動角を精度よく検出できる。従って、溶融炉の過傾動を防止する対策や、高温の溶融スラグ及び溶融金属の排出量が大き過ぎることによって発生する危険を回避する対策を容易に採ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶融炉装置において、前記傾動機構は排出緊急停止必要時にインバータモータの回転を逆転させて溶融炉の逆傾動を行う逆傾動機構を具備することを特徴とする。
【００１２】
上記のように傾動機構は逆傾動機構を具備するので、排出口からオーバーフローで溶融スラグを排出中又は溶融炉を傾動させ溶融スラグ及び溶融金属の排出中に、該排出を停止すべき何等かの緊急事態が発生した場合、逆傾動機構により溶融炉の傾きを戻す（傾け角が小さくなる方向）ことにより、高温の溶融スラグ及び溶融金属の排出を速やかに停止できる。
【００１５】
また、請求項１又は２に記載の溶融炉装置において、傾動機構は過傾動を検出する過傾動検出センサを具備し、該過傾動センサの出力により傾動動作を停止する過傾防止機構を設ける。
【００１６】
上記のように傾動機構は過傾動防止機構を具備するので、過傾動センサが過傾動を検出すると、溶融炉の傾動動作を停止するから、溶融炉が過傾動となり、高温の溶融スラグ及び溶融金属の排出量が大き過ぎることによって発生する危険を回避できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２乃至図７は本発明に係る溶融炉装置の構成を示す図で、図２は平面図、図３は図２の焼却灰供給装置を除いたＡ矢視図、図４は図２の焼却灰供給装置を除いたＢ矢視図、図５は図２の焼却灰供給装置を除いたＣ矢視図、図６はプラズマアーク炉を搭載する架台の平面図、図７は架台の側面図である。図２乃至図７において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。
【００１８】
溶融炉であるプラズマアーク炉１は炉蓋２、炉体３を具備し、炉蓋２にはプラズマトーチ４を挿入するトーチ挿入口５が設けられ、炉体３の底部にはプラズマトーチと対向して対極（図示は省略）が設けられている。プラズマアーク炉１は全体が炉受架台２０に搭載されている。炉受架台２０の前面側の両側部には吊りアーム２１が固定され、該吊りアーム２１、２１の上端部は第１ベース２３に固定された架台２４、２４の上端部に傾動支軸２５、２５で回動自在に支持されている。また、炉受架台２０の裏面側の両側部にはシリンダー吊りアーム２６、２６が固定され、該シリンダー吊りアーム２６、２６の上部側面には第２ベース２７、２７に固定されたシンクロシリンダー２８、２８のシャフト２９、２９の上端部が支軸３０、３０で回動自在に支持されている。
【００１９】
３１はインバータモータであり、該インバータモータ３１の回転力は減速機３２を介して回転シャフト３３に伝達されるようになっており、該回転シャフト３３の回転力はその両端のシンクロシリンダー２８、２８に伝達されるようになっている。インバータモータ３１を正逆回転することにより、シンクロシリンダー２８、２８は作動し、シャフト２９、２９を矢印Ｄに示すように伸縮する。これにより炉受架台２０は図７の一点鎖線に示すように、傾動支軸２５、２５を中心に回動し、該炉受架台２０に搭載されているプラズマアーク炉１は傾動する。この傾動角は回転シャフト３３の回転数を検出するロータリーポジショナ３４により検出される。
【００２０】
プラズマアーク炉１の炉体３の周囲には高融点物質を含む焼却灰を炉体３内に供給するための焼却灰供給装置３５が設けられ、図８に示すように焼却灰７を炉体３内に供給するようになっている。炉体３内に供給された焼却灰７はプラズマトーチ４から発せられるプラズマアーク１０で加熱され、溶融スラグ８となり、排出口９からオーバーフローにより炉体３の外に排出される。プラズマアーク炉１の運転停止時、シンクロシリンダー２８、２８を作動させ、プラズマアーク炉１を傾動させることにより、オーバーフローでは排出できない排出口９より低レベルに位置するベースメタル８’も炉体３の外に排出される。
【００２１】
上記のように、プラズマアーク炉１の傾動は傾動支軸２５、２５を傾動支点として行われる。この傾動支点を排出口９の溶融スラグ８の排出位置に合せている。このようにプラズマアーク炉１の傾動支点を排出口９の溶融スラグ８の排出位置に合せることにより、プラズマアーク炉１の傾動中溶融スラグ８の排出点が移動しないから、一定の排出位置に安定して溶融スラグ８及びベースメタル８’を排出することができる。
【００２２】
プラズマアーク炉１を傾動させるためのモータはインバータモータ３１であり、正逆回転が可能であるから、制御装置（図示せず）に溶融スラグ８の排出を緊急に停止する必要が発生した場合、インバータモータ３１を逆回転させ、プラズマアーク炉１を逆に傾動させる制御機能を設けておくことにより、排出口９からオーバーフローで溶融スラグ８を排出中又はプラズマアーク炉１を傾動させ溶融スラグ８及びベースメタル８’の排出中に、該排出を停止すべき何等かの緊急事態が発生した場合、インバータモータ３１を逆回転させることにより、インバータモータ３１の傾きを戻す（傾動角が小さくなる方向）ことにより、高温の溶融スラグ８及びベースメタル８’（溶融金属）の排出を速やかに停止できる。
【００２３】
また、上記制御装置にロータリーポジショナ３４の検出信号を入力し、プラズマアーク炉１の傾動が所定以上となり、過傾動となった場合、シンクロシリンダー２８、２８によるプラズマアーク炉１の傾動動作を停止することにより、プラズマアーク炉１の過傾動を防止することができ、高温の溶融スラグ８及びベースメタル８’の排出量が大き過ぎることによって発生する危険を回避できる。
【００２４】
プラズマアーク炉１が搭載されている炉受架台２０には、支柱３６が固定されており、該支柱３６の上部には旋回台３７が旋回自在に固定され、該旋回台３７にはプラズマアーク炉１内にトーチ挿入口５を通して、プラズマトーチ４を挿入するトーチ挿入機構３８がブラケット３９を介して取付けられている。トーチ挿入機構３８は旋回機構４０を介してプラズマトーチ４を図２の実線で示すＥ位置、即ちトーチ挿入口５の真上位置、一点鎖線で示すＦ位置（退避位置）の間を旋回できるようになっている。
【００２５】
トーチ挿入機構３８はプラズマトーチ４を上下動させるトーチ上下動機構４１を具備し、該トーチ上下動機構４１でプラズマトーチ４をプラズマアーク炉１に挿入しその先端の上下位置を調整することができるようになっている。また、トーチ挿入機構３８はプラズマトーチ４を前後に傾動させる前後移動機構４２を具備し、該前後移動機構４２でプラズマトーチ４を支持するトーチ上下動機構４１を前後に傾動させることができるようになっている（図２、図４参照）。更にトーチ挿入機構３８はプラズマトーチ４を左右に傾動させる左右移動機構４３を具備し、該左右移動機構４３でプラズマトーチ４を支持するトーチ上下動機構４１を左右に傾動させることができるようになっている（図２、図５参照）。即ち、トーチ上下動機構４１、前後移動機構４２及び左右移動機構４３はプラズマトーチ４の先端の上下、前後及び左右位置を調整し、プラズマアーク１０の発生位置を調整できるようになっている。
【００２６】
図９は上記溶融炉装置を用いる焼却灰処理設備のシステム構成例を示す図である。１００は溶融炉装置であり、該溶融炉装置１００の焼却灰供給装置３５には、焼却灰貯蔵槽１０１から、灰移送コンベア１０２を介して焼却灰７が供給されるようになっている。焼却灰供給装置３５からプラズマアーク炉１内に供給された焼却灰７はプラズマトーチ４、４から発せられたプラズマアーク１０により溶融され溶融スラグ８となり、排出口９からオーバーフローによりスラグ生成装置１０３に供給される。スラグ生成装置１０３でスラグ冷却水槽１０４からのスラグ冷却水と接触して冷却された生成スラグ１０５は該スラグ冷却水と共にスラグ生成コンベヤ１０６に投入され、該スラグ生成コンベヤ１０６で生成スラグは分離され、スラグバンカ１０７に供給される。
【００２７】
スラグ生成コンベヤ１０６からのスラグ冷却水はろ過機１０８を通して濾過されスラグ冷却水槽１０４に戻る。該スラグ冷却水槽１０４内のスラグ冷却水はクーリングタワー１０９との間を循環しながら冷却される。プラズマアーク炉１の炉体は炉体冷却水槽１１０からの冷却水により冷却されるようになっている。該炉体冷却水槽１１０の冷却水はクーリングタワー１１１との間を循環しながら冷却される。
【００２８】
プラズマアーク炉１で焼却灰７の溶融に伴って発生する排ガスＧは排出口９から溶融スラグ８に伴って排出され、冷却空気１１２と混合され、集じん機（バグフィルタ）１１３に送られ、該集じん機１１３で排ガス中の塵芥は除去され、塵芥の除去された排ガスは脱硫装置１１４に送られ、該脱硫装置１１４でアンモニア源１１５からのアンモニアガスが添加され脱硫処理される。この脱硫処理された排ガスは誘引送風機１１６を通して煙突１１７から大気中に放出される。なお、１１８は消石灰貯蔵槽であり、該消石灰貯蔵槽１１８からの消石灰は送風機１１９を介して集じん機１１３に送られる排ガス中に添加される。
【００２９】
プラズマアーク炉１内に配置されたプラズマトーチ４、４には、電源供給装置１２０、１２０からプラズマアーク発生用の電圧が印加されるようになっている。また、プラズマトーチ４、４にはトーチ冷却水槽１２１、１２１から冷却水、コンプレッサ１２２から圧縮空気が供給されるようになっている。また、トーチ冷却水槽１２１、１２１の冷却水は熱交換器１２３、１２３で冷却されるようになっている。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００３１】
請求項１に記載の発明によれば、傾動機構はインバータモータとシンクロシリンダーからなり、インバータモータ回転力をシンクロシリンダーの伸縮の動力とし溶融スラグ排出口のスラグ排出位置に合わせた傾動支軸を中心に傾動するように構成したので、該傾動機構で炉体を傾け高温の溶融スラグ及び溶融金属を排出すると、排出された溶融スラグ及び溶融金属は一定の排出位置に安定して排出される。また、炉体内の溶融金属を容易に炉体外に排出できるので、炉体内に残留する溶融金属が固化し、それを除去するための困難なはつり作業がなくなる。また、傾動機構は、インバータモータの回転力をシンクロシリンダーに伝達する回転シャフトに設けた該シャフトの回転数を検出するロータリーポジショナにより傾動角を検出するセンサを具備するので、溶融炉の傾動角を精度よく検出できる。従って、溶融炉の過傾動を防止する対策や、高温の溶融スラグ及び溶融金属の排出量が大き過ぎることによって発生する危険を回避する対策を容易に採ることができる。
【００３４】
請求項２に記載の発明によれば、傾動機構は逆傾動機構を具備するので、排出口からオーバーフローで溶融スラグを排出中又は溶融炉を傾動させた溶融スラグ及び溶融金属の排出中に、該排出を停止すべき何等かの緊急事態が発生した場合、逆傾動機構により溶融炉の傾きを戻す（傾き角が小さくなる方向）ことにより、高温の溶融スラグ及び金属の排出を速やかに停止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の溶融炉の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る溶融炉装置の構成例を示す平面図である。
【図３】本発明に係る溶融炉装置の構成例を示す側面図（図２のＡ矢視図）である。
【図４】本発明に係る溶融炉装置の構成例を示す側面図（図２のＢ矢視図）である。
【図５】本発明に係る溶融炉装置の構成例を示す側面図（図２のＣ矢視図）である。
【図６】本発明に係る溶融炉装置の溶融炉を搭載する架台の構成例を示す平面図である。
【図７】本発明に係る溶融炉装置の溶融炉を搭載する架台の構成例を示す側面図である。
【図８】本発明に係る溶融炉装置の溶融炉でプラズマアークを発生させた状態を示す図である。
【図９】本発明に係る溶融炉装置を用いる焼却灰処理設備のシステム構成を示す図である。
【符号の説明】
１            プラズマアーク炉
２            炉蓋
３            炉体
４            プラズマトーチ
５            トーチ挿入口
６            対極
７            焼却灰
８            溶融スラグ
８’          ベースメタル（溶融金属）
９            排出口
１０          プラズマアーク
２０          炉受架台
２１          吊りアーム
２３          第１ベース
２４          架台
２５          傾動支軸
２６          シリンダー吊りアーム
２７          第２ベース
２８          シンクロシリンダー
２９          シャフト
３０          支軸
３１          インバータモータ
３２          減速機
３３          回転シャフト
３４          ロータリーポジショナ
３５          焼却灰供給装置
３６          支柱
３７          旋回台
３８          トーチ挿入機構
３９          ブラケット
４０          旋回機構
４１          トーチ上下動機構
４２          前後移動機構
４３          左右移動機構
【図１】
0003930361.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003930361.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0003930361.tif 000009
【図９】
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