(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物または廃棄物を焼却した灰の溶融炉に隣接して溶融物を貯留する後炉を設け、溶融炉底部と該後炉とを連通路を介して溶融物を連通せしめ、該後炉に設けた排出口から溶融スラグと溶融メタルを排出するようにした溶融物の排出方法において、溶融炉と後炉とを後炉と同じ幅の連通路で接続し、かつ、前記溶融メタル排出口の設置高さを溶融メタルの表面レベルが連通路の上面より低くなるように設けるとともに、溶融炉の底部と連通路と後炉に連続して形成された溶融メタルのプールを誘導加熱コイルで囲うように設置した誘導加熱コイルによって、該溶融メタルのプールに誘導電流を流すことによって加熱し、前記溶融スラグと溶融メタルを分離して排出することを特徴とする廃棄物溶融炉の排出方法。
【請求項２】
廃棄物または廃棄物を焼却した灰の溶融炉の溶融物排出装置において、溶融炉に隣接して溶融物を貯留する後炉を設け、溶融炉本体底部と該後炉に貯留する溶融物を連通せしめる連通路を設け、該後炉には溶融スラグ排出口と溶融メタル排出口を設けた廃棄物溶融炉において、溶融炉と後炉とを後炉と少なくとも同じ幅の連通路を設け、溶融炉の底部と後炉および連通路を包囲するように誘導加熱コイルを設置するとともに、前記溶融メタル排出口の設置高さを溶融メタルの表面レベルが連通路の上面より低くなるように設けたことを特徴とする廃棄物溶融炉の排出装置。
【請求項３】
後炉の溶融物の貯留部に重金属を不溶性酸化物に変える酸素を含むガスを吹き込むことを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融炉の排出方法。
【請求項４】
後炉の溶融物の貯留部に重金属を不溶性酸化物に変える酸素を含むガスを吹き込む装置を設けたことを特徴とする請求項２記載の廃棄物溶融炉の排出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ、産業廃棄物、汚泥などの廃棄物を直接溶融してスラグを製造する方法および廃棄物を一旦焼却して灰とした後に溶融してスラグを製造する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現状は、大半の廃棄物は焼却方式で処理されているが、しかしながら、焼却方式では焼却灰の処理場を必要とする等の問題がある。特に大都市圏では焼却灰の処理場の確保が困難であり、廃棄物は直接溶融する方法、または廃棄物の焼却灰を溶融して減容化、さらには再資源化が可能な方式で処理する必要性が高まっている。  廃棄物を溶融したスラグを再資源化するためには、天然の砂や砕石並の物理的および化学的性状を有し、かつ性状の変動が少ないことが必要である。さらに、スラグ中にメタルが混入しないこと、重金属が溶出しないこと等が必要な条件である。従って、安定した性状のスラグを作るためには、溶融状態のスラグの貯留部を設けて滞留時間を確保して完全に溶融し、かつ連続的に排出する必要がある。また、操業の観点からも、開孔・閉塞作業が必要なく、溶融スラグを連続的に排出する方法が望ましい。
【０００３】
従来、廃棄物を溶融したスラグおよびメタル（鉄などの金属類）を溶融炉から排出する方法としては、特開昭４９−９８０７０号公報に示すように、常時開放してある出滓口を通してスラグおよびメタルを連続的に放出する方法が知られている。また、溶融炉外の溶融物プールおよび出滓口を誘導加熱装置により加熱することにより、連続排出する方法が特願平７−２５３７５１号および特開平１０−１６０１３７号公報に示されている。
【０００４】
上述した特開昭４９−９８０７０号公報の場合は、溶融したスラグおよびメタルは、炉内に滞留することなく放出されるため、未溶融物がスラグ中に混入するため有効利用に支障となるという問題がある。また、特願平７−２５３７５１号の場合は、溶融炉および保熱炉に溶融物の貯留部を設けるとともに加熱装置を設けているが、溶融炉本体と保熱炉を連通する部分に加熱手段を設けていないため、温度低下等で閉塞して操業不能となる等の欠点がある。特に、溶融炉本体と保熱炉を連通する通路が狭いために閉塞し易い。また、溶融炉の炉底部の溶融メタルが放散熱で温度が低下して凝固したメタルが徐々に成長するが、炉底部に加熱手段がないためそれを防止できないという問題がある。さらに、特開平１０−１６０１３７号公報の場合は、保熱炉の底部と溶融炉本体の底部とを結ぶ連絡路を設け、連絡路の途中に加熱装置を設けているが、連絡路が長くなるため放熱による熱損失が多く、また閉塞などのトラブルが発生しやすいこと、流路の形状が複雑で維持管理が困難なこと等の欠点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述したような課題を解決するため本発明の特徴とする手段は、以下の通りである。
（１）廃棄物または廃棄物を焼却した灰の溶融炉に隣接して溶融物を貯留する後炉を設け、溶融炉底部と該後炉とを連通路を介して溶融物を連通せしめ、該後炉に設けた排出口から溶融スラグと溶融メタルを排出するようにした溶融物の排出方法において、溶融炉と後炉とを後炉と同じ幅の連通路で接続し、かつ、前記溶融メタル排出口の設置高さを溶融メタルの表面レベルが連通路の上面より低くなるように設けるとともに、溶融炉の底部と連通路と後炉に連続して形成された溶融メタルのプールを誘導加熱コイルで囲うように設置した誘導加熱コイルによって、該溶融メタルのプールに誘導電流を流すことによって加熱し、前記溶融スラグと溶融メタルを分離して排出することを特徴とする廃棄物溶融炉の排出方法。
【０００６】
（２）廃棄物または廃棄物を焼却した灰の溶融炉の溶融物排出装置において、溶融炉に隣接して溶融物を貯留する後炉を設け、溶融炉本体底部と該後炉に貯留する溶融物を連通せしめる連通路を設け、該後炉には溶融スラグ排出口と溶融メタル排出口を設けた廃棄物溶融炉において、溶融炉と後炉とを後炉と少なくとも同じ幅の連通路を設け、溶融炉の底部と後炉および連通路を包囲するように誘導加熱コイルを設置するとともに、前記溶融メタル排出口の設置高さを溶融メタルの表面レベルが連通路の上面より低くなるように設けたことを特徴とする廃棄物溶融炉の排出装置。
（３）前記（１）記載のスラグの排出方法において、後炉の溶融物の貯留部に重金属を不溶性酸化物に変える酸素を含むガスを吹き込むことを特徴とする廃棄物溶融炉の排出方法。
（４）前記（２）記載のスラグの排出装置において、後炉の溶融物の貯留部に重金属を不溶性酸化物に変える酸素を含むガスを吹き込む装置を設けたことを特徴とする廃棄物溶融炉の排出装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
前述したように、安定した性状のスラグを作るためには、溶融状態のスラグの貯留部を設けて滞留時間を確保して完全に溶融し、かつ連続的に排出する必要がある。また、操業の観点からも、溶融スラグを連続的に排出する方法が望ましい。本発明では、溶融炉内に隣接して溶融物を貯留する後炉を設け、溶融炉本体底部と後炉に貯留する溶融物を連通せしめる連通路を設け、後炉には溶融物の排出口を設ける。また、後炉の溶融物の排出口を溶融炉の炉底より高い位置に設けることによって、溶融炉の炉底に溶融物の貯留部が形成される。後炉の溶融スラグの排出口の位置を高くするほど、溶融炉の炉底部に貯留する溶融スラグの量は多くなり、滞留時間も長くなるため、溶融物は完全に溶融することが出来る。
【０００８】
また、連続的に溶融物を排出するためには、溶融物の温度を約１３５０℃以上に維持する必要がある。しかしながら、溶融処理する対象物の廃棄物は水分や発熱量等が変動するため、溶融物の温度も変動する。そのため、溶融物の温度変動に対応した加熱装置が必要となる。特に、溶融炉の炉底と後炉の連通部分は流路が狭く、閉塞し易いため加熱装置が必要である。また、溶融炉の炉底と後炉の炉底部では熱放散で溶融メタルの温度が低下し、凝固したメタルが徐々に成長するため、放散熱を補償するための加熱が必要である。
本発明は、溶融炉の炉底と後炉および連通路の中の溶融物を直接に加熱する誘導加熱装置を設け、連通路の幅は少なくとも後炉と同じ幅の大きさとすることを特徴とする。
【０００９】
以下、本発明について図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る実施例を示す概略図である。図１（ａ）は縦断面図であり、図１（ｂ）は溶融炉炉底部の断面図である。この図１に示すように、溶融炉の底部と連通路および後炉を包囲するように誘導加熱コイルを設置したことを特徴とする。また、従来技術では連通路の幅は狭いが、本発明においては、図１に示すように後炉と少なくとも同じ幅としている。このような構造のもとに、誘導加熱コイルに交流電流を流すと、溶融炉の炉底と連通路および後炉に連続して形成された溶融メタルに誘導電流が流れて、溶融メタルが加熱される。加熱された溶融メタルは、電磁気力によって流動するため、溶融メタルの温度は均一化される。また、連通路の幅が広いために溶融炉炉底から後炉に到るまでの溶融メタル全体が攪拌されて温度が均一化される。
【００１０】
上述したように溶融メタルが加熱されることによって、接触している溶融スラグも加熱される。また、溶融炉と後炉を繋ぐ連通路は後炉とほぼ同じ幅で直線形状で連絡しているため、長さは短く形状も単純なため、閉塞などのトラブルもなく維持管理が容易である。
本発明では、後炉の溶融物の貯留部に酸素を含むガスを吹き込む装置を設ける。廃棄物を還元性雰囲気で溶融して重金属を揮散させた後、酸素を含むガスを吹き込むことによって残留する低濃度の鉛などの重金属を難溶性の酸化物に変え、スラグ中のＳｉＯ2 の三次元網目構造に組み込むことによりスラグからの重金属の溶出を防止できる。
【００１１】
上述した特開平１０−１６０１３７号公報の場合では、誘導加熱装置は溶融炉の炉底部に設置されているが、溶融炉の炉底の下は床もしくは他の装置があることが多く、装置同士の干渉を避けるためには設備全体の高さを高くする必要がある。一方、本発明の誘導加熱装置は、溶融炉および後炉と同じレベルに設置されているため、レイアウト上の制約が少なく、設備全体の高さを低くできるため有利である。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明について実施例である図面に従って具体的に説明する。
図１に示すように、廃棄物および副原料としてコークスを装入装置２から溶融炉１に装入し、炉下部の羽口３から酸素富化空気を吹き込む、コークスおよび廃棄物中の可燃物を燃焼させ、燃焼熱によって廃棄物を溶融炉内で順次、予熱・乾燥・熱分解させガス化した後、廃棄物の熱分解残渣を溶融処理した後、溶融物を排出する。溶融炉１に隣接して後炉４を設け、溶融炉１の炉底部と後炉４を連接せしめる連通路５を設ける。連通路５の幅は後炉４とほぼ同じ大きさとした。溶融炉１の底部と連通路５および後炉４の底部に連続した溶融メタル６のプールが形成される。溶融メタル６の上に溶融スラグ７の溜まりが形成される。溶融炉１の底部と後炉４および連通路５を包囲するように誘導加熱コイル８を設置する。誘導加熱コイル８に交番電流を流すことによって溶融メタル６に誘導電流が流れて、溶融メタル６は加熱される。同時に、溶融メタルは攪拌されて温度が均一になる。
【００１３】
後炉には溶融スラグ排出口９および溶融メタル排出口１０が設けられ、それらの設置高さは溶融炉の炉底よりも高く配置されており、そのため溶融炉の炉底部に溶融物の貯留部が形成される。また、溶融メタル排出口１０の設置高さは溶融メタル６の表面レベルが連通路５の上面より低くなるように設置されているため、連通路５の中を溶融メタル６と溶融スラグ７が常時、安定的に排出する。
【００１４】
仮に、溶融メタルの表面レベルを連通路の上面レベル以上に高くすると、溶融メタルは連通路全体に充満して流れるようになる。このような状態では、溶融スラグは排出することなく溶融炉内に貯留し、貯留した溶融スラグの重量が溶融メタルを押し退ける程多くなった時、溶融メタルを押し下げて排出する。排出した後は、溶融スラグは排出を停止して再び溶融炉内に貯留する。すなわち、溶融スラグの排出は間欠的になるが、本発明では安定した溶融物の排出ができる。
【００１５】
本実施例では、溶融炉炉底と連通路５と後炉４の炉殻を金属製のケースで製作し、ケースの外部に誘導加熱コイル８を設置した。炉体の外部に誘導加熱コイルを設置することによって、電気的な絶縁が容易になる。また、金属製のケースはステンレス鋼などの非磁性材料で製作し、周方向に誘導電流が流れないように分割した。なお、誘導加熱用の交番電流の周波数は６０Ｈｚと低周波数の電源を採用した。
【００１６】
また、ガス吹き込み管１１から、酸素を含むガスを溶融スラグ中に吹き込むことによって、鉛などの重金属を不溶性の酸化物に変えて溶出を低減できた。さらに、本実施例では、後炉４に溶融メタル排出口１０と溶融スラグ排出口９を各々設けることによって、比重分離した溶融メタル６と溶融スラグ７を分離した状態で排出するためにスラグ中へのメタルの混入がなくなり、スラグの発錆がなくなり、土木資材として有効利用する場合に有利である。また、本実施例の方法で製造されたスラグはインターロッキングブロック等のコンクリート２次製品の骨材や土木資材などとして利用した。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によって、以下の効果を実現することができる。
（１）廃棄物溶融炉からスラグおよびメタルを排出する場合、炉底部にスラグとメタルの貯留部を形成して、貯留時間を確保して完全に溶融し、スラグ中に未溶融物が混入することを防止できる。
（２）連通路の溶融メタルを誘導加熱することができるため、廃棄物の水分や発熱量が変動して溶融物の温度が低下して、連通路が閉塞することを防止することができる。また、連通路の形状が直線状で単純なため、かつ連通路の幅が広いため閉塞し難い。
【００１８】
（３）溶融炉の炉底部および後炉の溶融メタルを誘導加熱することができるため、ごみ質の変動や、放散熱によって溶融メタルの温度が低下して凝固することを防ぐことができる。また、溶融炉炉底部から後炉に到るまでの溶融メタル全体が攪拌されて均一な温度となる。
（４）後炉で溶融スラグおよび溶融メタルを比重分離して、各々の排出口を設けることによって、スラグとメタルを分離して排出することができるため、スラグとメタルの相互の混入がなく、スラグの品質が良い。
（５）後炉に貯留された溶融物に酸素を含むガスを吹き込むことによって、鉛などの重金属を不溶性の酸化物に変えて溶出を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  溶融炉
２  装入装置
３  羽口
４  後炉
５  連通路
６  溶融メタル
７  溶融スラグ
８  誘導加熱コイル
９  溶融スラグ排出口
１０  溶融メタル排出口
１１  ガス吹き込み管
【図１】
0003866086.tif 000002