(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉で溶解した溶鋼を受ける取鍋に、蓋体及び該蓋体を貫通するバーナを着脱可能に設け、該溶鋼を受けるべく待機状態の該取鍋を廃棄物粉体の溶融設備の炉体に用いて、該バーナからの火炎中に該廃棄物粉体を供給して該取鍋内で溶融処理すると同時に、該溶融処理によって該取鍋を予熱処理することを特徴とする廃棄物粉体の溶融処理方法。
【請求項２】
炉体としての取鍋と、該取鍋の上端開口を閉鎖するための蓋体と、該蓋体を貫通して設けられ、火炎により廃棄物粉体を溶融させるバーナと、該取鍋の内壁内側に嵌入状態に挿入される水冷内筒と、を有していることを特徴とする廃棄物粉体の溶融設備。
【請求項３】
請求項２において、前記水冷内筒が前記バーナとともに昇降可能となしてあることを特徴とする廃棄物粉体の溶融設備。
【請求項４】
請求項２において、前記蓋体と取鍋との間をシールするシール部材が設けられているとともに、該蓋体が前記水冷内筒及びバーナとともに昇降可能となしてあり、該シール部材がそれら蓋体，水冷内筒及びバーナの昇降とともに伸縮可能となしてあることを特徴とする廃棄物粉体の溶融設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は廃棄物粉体の溶融処理方法及びこれに用いる溶融設備に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
電気炉を用いた製鋼においては、大気汚染防止のために集塵装置を設けて電気炉からのダストを集塵することが行われている。
この製鋼排出物としてのダストは粒の細かい（例えば１〜５μｍ程度）粉体状であって、その成分としてFeO，Fe２O３（約６０％）や、ZnO（約１５％）を含んでいるものの、再利用が困難で従来そのまま廃却されていた。
【０００３】
しかしながら近年、廃却処分場の確保が次第に難しくなって来ており、また廃却に際しては廃却コストがかかる問題もある。
そこでかかる製鋼排出物としてのダストを溶融設備で溶融してスラグ化することが考えられている。
【０００４】
しかしながらその溶融設備として専用の溶融炉を用いると設備コストが高くなり、また溶融のためのエネルギーコストも高くなってイニシャルコスト及びランニングコストを合せた全体のコストが廃却コストに比べて著しく高いものになってしまう。
【０００５】
一方、都市ゴミの焼却場においては焼却炉内に燃え殻として残る主灰と、排ガス中から捕集される飛灰とが発生する。
これら主灰や飛灰についても、それらを溶融してスラグ化することが行われている。
その際に溶融設備として専用炉を用いた場合においても上記と同様の問題が生ずる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物粉体の溶融処理方法及びこれに用いる溶融設備は、このような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項１は廃棄物粉体の溶融処理方法に関するもので、電気炉で溶解した溶鋼を受ける取鍋に、蓋体及び該蓋体を貫通するバーナを着脱可能に設け、該溶鋼を受けるべく待機状態の該取鍋を廃棄物粉体の溶融設備の炉体に用いて、該バーナからの火炎中に該廃棄物粉体を供給して該取鍋内で溶融処理すると同時に、該溶融処理によって該取鍋を予熱処理することを特徴とする。
【０００７】
請求項２は溶融設備に関するもので、炉体としての取鍋と、該取鍋の上端開口を閉鎖するための蓋体と、該蓋体を貫通して設けられ、火炎により廃棄物粉体を溶融させるバーナと、該取鍋の内壁内側に嵌入状態に挿入される水冷内筒と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
請求項３は溶融設備に関するもので、請求項２において、前記水冷内筒が前記バーナとともに昇降可能となしてあることを特徴とする。
【０００９】
請求項４は溶融設備に関するもので、前記蓋体と取鍋との間をシールするシール部材が設けられているとともに、該蓋体が前記水冷内筒及びバーナとともに昇降可能となしてあり、該シール部材がそれら蓋体，水冷内筒及びバーナの昇降とともに伸縮可能となしてあることを特徴とする。
【００１０】
【作用及び発明の効果】
上記のように請求項１の廃棄物粉体の溶融処理方法は、電気炉で溶解した溶鋼を受ける取鍋を、溶鋼を受けるべく待機中において廃棄物粉体の溶融設備の炉体として用い、その取鍋に蓋体及びバーナを着脱可能に設けて、取鍋内で廃棄物粉体を溶融処理すると同時に、その溶融処理によって取鍋を予熱処理するものである。
この溶融処理方法は既存の取鍋を炉体として用いるために、専用の炉体を製作して廃棄物粉体を溶融処理する場合と比して、設備コストを安価に抑えることができる。
【００１１】
ところで、電気炉からの溶鋼を受ける取鍋は電気炉における鋼の溶解操業中に、即ち電気炉からの溶鋼を受けるべく待機中に予熱をしておくことが必要である。
この場合において、本発明ではその待機中にある取鍋を用いて廃棄物粉体の溶融処理を行うことで、その溶融処理により待機中の取鍋を同時に予熱処理することができる。即ち溶融処理によって待機中の取鍋の予熱処理を兼用させることができる。
従って従来必要とされていた待機中の取鍋の予熱のためのエネルギーを削減することができる。
【００１２】
また更にその溶融処理をするに際しても、その取鍋は電気炉からの溶鋼を受けることによって予め高温状態としておくことができるため、つまり高温状態にある取鍋を用いて溶融処理を行うことができるため、廃棄物粉体の溶融処理に際して必要な熱エネルギーも少なくて済み、電気炉における鋼の溶解操業，取鍋を用いた廃棄物粉体の溶融処理操業全体を通じて必要な熱エネルギーを少なくでき、ランニングコストを低減することができる。
【００１３】
ところで、取鍋内において廃棄物粉体をバーナの火炎にて溶融処理する際、取鍋の内壁の耐火材が火炎に曝されて溶損し、その寿命が短くなる問題が生じる。
ここにおいて請求項２は取鍋を炉体として用いた溶融設備において、取鍋の内壁内側に嵌入状態に挿入される水冷内筒を設けたもので、この請求項２の溶融設備にあっては、水冷内筒によって取鍋の内壁の耐火材をバーナの火炎から保護することができる。
【００１４】
これにより取鍋の内壁の耐火材の溶損を抑制することができ、耐火材の寿命を効果的に延長せしめることができる。
この場合においてその水冷内筒は、バーナとともに昇降可能となしておくことができる（請求項３）。
取鍋内の廃棄物粉体の溶融スラグ表面は、廃棄物粉体の溶融に伴って次第に上昇して行く。このときバーナが位置固定であると火炎の先端と溶融スラグ表面との距離が漸次接近し、火炎が溶融スラグ表面にて取鍋の内壁に向い広がり易くなる。
そしてこれにより取鍋の内壁の耐火材がバーナからの火炎で強く加熱されるようになって溶損が促進されてしまう。
従って内壁の耐火材の溶損を抑制する上で、溶融スラグ表面と火炎の先端との間の距離を適正な一定距離に保っておくことが重要である。
【００１５】
ここにおいて請求項３に従い水冷内筒及びバーナを昇降可能となしておけば、溶融スラグ表面の上昇に伴って水冷内筒及びバーナを上昇させることで火炎の先端と溶融スラグ表面との間の距離を常に適正な一定距離に保つことが可能となり、廃棄物粉体の溶融を安定して行い得るとともに、取鍋の内壁の耐火材の溶損を可及的に少なく抑えることが可能となる。
【００１６】
また水冷内筒及びバーナを廃棄物粉体の溶融に伴って上昇させることで、取鍋の内容積を廃棄物粉体の溶融のために十分に活用できるようになる。
即ち、水冷内筒及びバーナが位置固定に設けてあると、取鍋における溶融スラグの貯留量がすぐに限界に達してしまい、それ以上溶融処理を続行できなくなってしまう。
【００１７】
しかるに請求項３に従って水冷内筒及びバーナを昇降可能となしておいた場合、溶融スラグ表面の上昇に伴って水冷内筒及びバーナを上昇させることで、取鍋の内容積ほぼ一杯まで溶融スラグを貯留すること、即ちそのレベルに達するまで溶融処理を継続可能となり、１回の溶融処理で多量の廃棄物粉体の溶融処理を行うことができるようになる。
【００１８】
この場合において蓋体と取鍋との間をシールするシール部材を、蓋体，水冷内筒及びバーナの昇降とともに伸縮可能となしておくことができる（請求項４）。
このようにすることで、シール部材によるシールを確保しつつ蓋体，水冷内筒及びバーナを上昇させて行くことができる。
【００１９】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０はアーク炉（電気炉）であって、この例の鋼の生産ラインにあっては、このアーク炉１０において鋼の溶解を行い、その後溶鋼を取鍋１２で受けて鋳造工程に搬送し、そこで鋳造を行う。
【００２０】
従来、取鍋１２は不使用時においてバーナにより温められ保温状態で待機させられるが、本例ではその待機中において、この取鍋１２を廃棄物粉体（ここでは製鋼時に発生するダスト。以下ダストを例として説明する）の溶融設備１４として用い、ダストを溶融処理する。
そして鋼の生産ラインにおける溶鋼の出鋼の際に、同じ取鍋１２を用いてアーク炉１０からの溶鋼を受け、鋳造工程へと搬送し鋳造を行う。
【００２１】
図２に上記溶融設備１４の構成が具体的に示してある。
同図に示しているようにこの溶融設備１４は、取鍋１２を炉体として用い、その上端開口を閉鎖する蓋体１６と、蓋体１６を縦向き（上下向き）に貫通するバーナ（ここでは純酸素バーナ）１８とが着脱可能に設けてある。
【００２２】
図３はバーナ１８の先端面の構成を示したもので、図示のようにこのバーナ１８の先端面の中心部には燃料を噴出するための燃料噴出孔２０が設けられており、ここより燃料が噴出される。
更にこれを取り巻くようにして１次酸素を噴出するための酸素噴出孔２２ａがリング状に設けられている。
【００２３】
一方最も外周側には２次酸素を噴出するための酸素噴出孔２２ｂが周方向に沿って所定間隔ごとに複数設けられており、これら酸素噴出孔２２ａ，２２ｂより、１次酸素及び２次酸素が噴出されるようになっている。
他方、これら酸素噴出孔２２ａと２２ｂとの間の位置には燃料噴出孔２０周りに円弧状をなす長孔形状の粉体噴出孔２４が設けられている。
【００２４】
この例の溶融設備１４では、燃料噴出孔２０から燃料を噴出するとともに、酸素噴出孔２２ａ，２２ｂから１次酸素及び２次酸素を噴出して火炎を発生させ、そしてその火炎中に、バーナ１８の粉体噴出孔２４からダストの粉体を噴出して、火炎の熱によりこれを取鍋１２内で溶融させスラグ化する。
【００２５】
因みに以下にダストの組成の例が示してある。
成分        重量％
SiO２           ５
CaO            ５
FeO          ５５
Al２O３        ３
C          １〜３
ZnO          ２０
【００２６】
尚、このダストとともに製鋼過程で発生する還元スラグの粉体をともに噴出して、ダストと還元スラグとを溶融し、それらを反応させるようにしても良い。
この還元スラグは一例として以下のような組成を有している。
成分        重量％
SiO２         ２５
CaO          ５０
FeO            １
Al２O３        １１
C            ＜１
ZnO          ＜１
【００２７】
尚、還元スラグについては粉体状で供給するのでなく、溶融状態で取鍋１２内に投入しておくこともできる。
【００２８】
図２において、２６は排ガスの吸引ダクトであり、２８，３０はそれぞれ燃焼塔，冷却塔であり、３２は吸引ブロア、３４は集塵機である。
尚取鍋１２の炉底にはバブリング孔３６が設けてある。
本例ではこのバブリング孔３６からN２ガス等の撹拌ガスを噴出して、取鍋１２内の溶融スラグを撹拌させる。
このようなバブリングによる撹拌によって、溶融スラグが固まるのを防止することができる。
尚図２において３８は台車である。
【００２９】
以上のような本例の溶融処理方法では、本来他の目的で用いられている既存の取鍋１２を、その不使用時にダスト溶融のための炉体として用いるので、専用の炉体を製作してダストを溶融処理する場合に比べて設備コストを安価に抑えることができる。
【００３０】
その溶融処理によって待機中の取鍋１２の予熱を併せて行うことができるため、従来必要とされていた待機中の取鍋１２の予熱エネルギーを削減することができる。
【００３１】
更に溶融処理をするに際しても、アーク炉１０からの溶鋼を受けることによって高温状態にある取鍋１２を用いることができるため、ダストの溶融処理に際して必要な熱エネルギーも少なくて済み、アーク炉１０における鋼の溶解操業，取鍋１２を用いたダストの溶融処理操業全体を通じて必要な熱エネルギーを少なくすることができる。
【００３２】
図４は溶融設備１４の他の例を示している。
図示のようにこの例は、取鍋１２の内壁内側に嵌入状態に挿入される水冷内筒４０を備えたものである。
ここで水冷内筒４０は、取鍋１２から上側に突き出した上部４０ａと円筒形状をなす下部４０ｂとを有しており、その上部４０ａが蓋体１６の一部を成している。
【００３３】
図４の部分拡大図に示しているように、この水冷内筒４０の内部には水路４２が形成されており、その水路４２を流通する冷却水によって水冷内筒４０自体が冷却されるようになっている。
尚、水冷内筒４０の内部にはその水路４２に突き出す形でじゃま板４４が設けてあり、そのじゃま板４４によって水路４２内の冷却水により水冷内筒４０が効率高く冷却される。
尚図４において、４６は蓋体１６と取鍋１２との間をシールするシール部材である。
【００３４】
この溶融設備１４にあっては、水冷内筒４０が設けてあるため、取鍋１２の内壁の耐火材をバーナ１８の火炎から保護することができ、耐火材の溶損を抑制し得て耐火材の寿命を延長せしめることができる。
【００３５】
図５は溶融設備１４の更に他の実施例を示したもので、この例は、水冷内筒４０及び蓋体１６をバーナ１８とともに昇降可能に設け、且つそれらをウインチ４８によって昇降駆動するようになしたものである。
この例ではまた、併せてシール部材５０を例えば蛇腹形状とするなどして上下に伸縮可能に構成してある。
【００３６】
この例では、ダストの溶融処理に伴い溶融スラグ表面が上昇するのにつれて、水冷内筒４０及び蓋体１６をバーナ１８とともに上昇させて行く。
これによりバーナ１８からの火炎の先端と溶融スラグ表面との間の距離を常に適正な一定距離に保つことができ、ダストの溶融処理を安定して行い得るとともに、取鍋１２の内壁の耐火材の溶損を可及的に少なく抑えることができる。
【００３７】
また併せて取鍋１２内にほぼ一杯まで溶融スラグを貯留することができるため、つまりそのレベルに達するまで１回の溶融処理を継続して行うことができるため、取鍋１２の内容積を十分に活用することができる。
その際、この例ではシール部材５０が伸縮可能となしてあるため、かかるシール部材５０によるシールを確保しつつ、水冷内筒４０及びバーナ１８を上昇させて行くことができる。
【００３８】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上例では、アーク炉１０からの溶鋼を取鍋１２で受けてこれを鋳造工程へと搬送する場合を例として説明したが、溶鋼を受けた取鍋１２を取鍋精錬装置へと搬送して、そこで取鍋精錬を行うに際しても適用可能なものである。
また上記実施例では製鋼時に発生するダストを溶融する場合を例として説明したが、その他焼却炉で発生する主灰や飛灰を溶融処理するに際して適用することも可能であるなど、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態，態様で構成実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例方法の説明図である。
【図２】図１における溶融設備の具体的構成を示す図である。
【図３】図２におけるバーナの先端面の構成を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例の溶融設備を示す図である。
【図５】本発明の更に他の実施例の溶融設備を示す図である。
【符号の説明】
１０  アーク炉（電気炉）
１２  取鍋
１４  溶融設備
１６  蓋体
１８  バーナ
４０  水冷内筒
４６，５０  シール部材
【図１】
0003941526.tif 000002
【図２】
0003941526.tif 000003
【図３】
0003941526.tif 000004
【図４】
0003941526.tif 000005
【図５】
0003941526.tif 000006