(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉頂から挿入された主電極と炉底に設けられた炉底電極との間を直流通電して灰溶融を行う灰溶融炉であって、炉壁の下部に水平に穿設され、溶融スラグと溶融メタルを同時に連続出滓する出滓口と、炉壁の中間に水平に設けた突出部に水平に穿設された流路出口に設けられ、流路よりも小さい開口を有し、排気ガスの排出と溶融スラグの液面の上昇時にオーバーフローさせる補助出滓口と、補助出滓口に連接して設けられ、上記補助出滓口のわずか下方に底部を有する有底筒状であって、上記底部には上記補助出滓口からオーバーフローした溶融スラグを排出する溶融スラグ排出口が設けられていて、灰溶融により生じたＣＯガスを燃焼させる燃焼器と、上記突出部に穿設された上記流路の天井部の、補助出滓口の上流に設けられ、オーバーフローする溶融スラグを上方から加熱するとともに、炉内で発生したＣＯガスを燃焼させる補助バーナと、下端が出滓口の近傍の炉底に対峙する位置になるように炉頂から挿入され、炉底に堆積したメタルのレベルが上昇したときに、通電することによってメタルの性状を調整してメタルの排出を促進する補助電極と、溶融スラグと溶融メタルを同時に連続出滓する上記出滓口に対峙して水平に設けられ、出滓口に近接・離隔することにより出滓量を制御することによって、灰溶融炉内の溶融スラグのレベルを制御する制御棒とから構成されていることを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
上記補助バーナは、プロパンガスバーナである請求項１記載の灰溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物を焼却したときに発生する飛灰や焼却灰，下水汚泥を焼却したときに発生する焼却灰，石炭灰などを溶融固化する灰溶融炉に係り、特に溶融による減量・減容化，無害化および再資源化を効果的に行う灰溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ、下水汚泥等の各廃棄物は、焼却施設で焼却処理され、生じた焼却灰やばいじんは、従来埋め立て処分されていた。しかし、埋立処分地枯渇の問題や有害重金属類の溶出による地下水汚染の問題があるため、溶融による減量・減容化と無害化および再資源化の必要性が高まっている。
【０００３】
このような背景で、焼却灰中の残留炭素、コークス、灯油および電力を熱源とした焼却炉等から排出される焼却灰などを溶融処理する灰溶融炉が提案され、一部で実処理が行われている。このうち電力を熱源とした灰溶融炉としてプラズマアーク加熱方式と電気抵抗加熱方式がある。
【０００４】
電気抵抗加熱方式は、電気抵抗加熱のため溶湯が静穏であり、メタル分と揮発性重金属の分離がよく、他の溶融方法に比べてスラグの品質がよい特徴を有している。また、電気抵抗加熱方式の灰溶融炉には、出滓口を炉壁の中間に設けるものと炉壁の下部に設けるものがある。
【０００５】
図５は出滓口を炉壁の中間に設けた従来の直流電気抵抗式灰溶融炉の縦断面図である。
図において、ａは灰溶融炉である。ｂは灰溶融室である。ｃは灰溶融炉ａの炉壁の中間に設けた溶融スラグｊをオーバーフローさせて連続出滓する出滓口である。ｄは炉壁の下部に設けたメタル排出口である。ｅは主電極であり、ｆは底部電極である。ｍは主電極ｅと炉底電極ｆとの間に直流電気を流す電源であり、ｎおよびｏはその電線である。ｇは灰溶融炉ａの頂部に設けた灰投入口で、図示しないコンベヤなどにより搬送された飛灰や焼却灰を灰溶融室ｂへ投入する。ｈは灰溶融炉ａの頂部に設けた排ガス排出口である。ｉは灰溶融室ｂ内に投入された飛灰や焼却灰などの灰固体層であり、ｋはメタル層である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記直流電気抵抗式灰溶融炉では、出滓口を炉壁の中間に設けられているので、溶融スラグと溶融メタルの出滓を同時に連続して行うことはできない。また、排ガス排出口は炉頂部に設けられているので、灰に含まれるダイオキシンは、灰溶融中は排ガス中に移行するが灰固体層の温度は低いので分解されず炉外に排出されるなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたもので、溶融スラグと溶融メタルの出滓を同時に連続して行うとともに、溶融スラグの液面が上昇したとき、溶融スラグをオーバーフローさせて溶融スラグの液面の過上昇を防ぎ、排ガス中に含まれるダイオキシンの分解を灰溶融室内で連続的に行い得ることができる灰溶融炉を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によれば、炉頂から挿入された主電極と炉底に設けられた炉底電極との間を直流通電して灰溶融を行う灰溶融炉であって、炉壁の下部に設けた溶融スラグと溶融メタルとを同時に連続出滓する出滓口と、炉壁の中間に設けた排気ガスの排出と溶融スラグの液面の上昇時にオーバーフローさせる補助出滓口と、補助出滓口に連接して設けられ、灰溶融により生じたＣＯガスを燃焼させる燃焼器と、灰溶融炉内の補助出滓口の近傍に設けられ、上方からオーバーフローする溶融スラグを加熱するとともに、ＣＯガスを燃焼させる補助バーナーと、下端が出滓口の近傍に位置するように炉頂から挿入され、炉底に堆積したメタルを排出する際、メタルの性状を調整する補助電極とから構成されている灰溶融炉が提供される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記補助バーナーは、プロパンガスバーナーである。
【００１０】
次に本発明の作用を説明する。
灰溶融室に投入された飛灰や焼却灰を、灰溶融室内に配設した主電極と炉底電極により加熱して溶融スラグにする。ここで灰は下方の溶融スラグ層とその上に浮上した灰固体層とに分離している。操業中、溶融スラグと溶融メタルは出滓口から連続して出滓する。メタルの排出が十分でなくメタルレベルが上昇したときは補助電極により加熱してメタルの性状を調整して排出する。溶融スラグの液面が上昇すると補助出滓口からオーバーフローする。溶融スラグがオーバーフローする際、補助バーナーにより溶融スラグを上方から加熱する。灰溶融室内で主電極に使用しているカーボンの酸化により生じたＣＯガスは、補助出滓口を通って横方向に抜ける際、溶融スラグや補助バーナーにより加熱され、補助出滓口に連接して設けられた燃焼器へ導かれて燃焼する。灰中に含まれ排ガス中に移行したダイオキシンは、溶融スラグ上を通過する際、溶融スラグの高温により分解される。このように溶融スラグの出滓に同伴させて溶融メタルの排出を行うので、溶融メタルの排出を溶融スラグの出滓と別に行う必要がなく、灰溶融炉の操業を連続的に行うことができ、溶融スラグの液面が上昇すると溶融スラグをオーバーフローさせるので、溶融スラグの監視と液面の管理が容易にできる。また、排ガス中に含まれるダイオキシンの分解を灰溶融室内で連続的に行うようにしたので、ダイオキシン分解用の設備を新たに設ける必要がない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１ないし図３は本発明の一実施形態を示すもので、図１は本発明による灰溶融炉の平面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視図である。
図１ないし図３において、１は飛灰や焼却灰を溶融処理する灰溶融炉である。２は頂部に灰投入口７を有する灰溶融室である（図２，図３）。飛灰や焼却灰は、図示しないコンベヤなどにより搬送されて灰投入口７から灰溶融室２内に投入される。３は炉壁の下部に設けた溶融スラグ１３と溶融メタル１４を同時に連続して出滓する出滓口である（図１，図２）。４は炉壁中間の突出部１ａに設けられた溶融スラグ１３をオ−バ−フロ−させる補助出滓口で、排気ガス排出口（排気口）を兼ねており、また、出滓口３の故障や補修時には、連続出滓口としても使用できる（図１，図３）。灰溶融室２内で灰固体層１２が加熱されて生じた排ガスは、この補助出滓口４を通り横方向に抜けて補助出滓口４に連接して設けられた燃焼器９に導かれて燃焼される（図１，図３）。５は灰溶融室２頂部の炉蓋を貫通するように設けた主電極であり、６は灰溶融室２底部に、主電極５と上下に対峙するように埋設した炉底電極である（図２，図３）。８は灰溶融室２頂部の炉蓋を貫通し、かつ、下端が出滓口３近傍に位置するように設けられた補助電極で、メタル１４の排出が十分でなく灰溶融炉１の底部に堆積してメタルレベルが上昇したときはメタル１４を通電加熱してメタル１４の性状を調整する（図１，図２）。なお、この補助電極８はメタル１４の性状を調整するだけでなく、溶融スラグ１３の性状を調整することもできる。１０は灰溶融室２近傍の灰溶融炉１の突出部１ａ上部に設けられ、上方からオ−バ−フロ−する溶融スラグ１３を加熱するとともに、ＣＯガスを燃焼する補助バーナーで、プロパンガスを燃料とする（図３）。１１は燃焼器９の下端に設けられ、オ−バ−フロ−した溶融スラグ１３の排出口である。なお、溶融スラグ１３はこの排出口１１の下方に設けた図示しない受け皿などにより回収される。１５は主電極５，炉底電極６および補助電極８に通電する電源であり、１６，１７および１８はその電線である（図２）。１９は排気ガスの流れである（図３）。
【００１２】
図４は出滓口３の拡大断面図である。
出滓口３は周りを銅ジャケット１ｃで構成されている。１ｂは灰溶融炉１の炉壁を形成しているレンガである。なお、２０は溶融スラグ１３と溶融メタル１４を連続出滓している際、出滓量を制御するで制御棒で、その先端を冷却して出滓口３に近接・離隔して制御する。この制御棒２０の作動は、出滓口３の近傍に配設した図示しない制御装置により行われる。
【００１３】
次に実施形態の作用について説明する。
灰溶融室２に投入された飛灰や焼却灰を、灰溶融室２内に配設した主電極５と炉底電極６により加熱して溶融スラグ１３にする。ここで灰は下方の溶融スラグ層１３とその上に浮上した灰固体層１２とに分離している。操業中、溶融スラグ１３と溶融メタル１４は出滓口３から連続して出滓する。メタル１４の排出が十分でなくメタルレベルが上昇したときは補助電極８により加熱してメタル１４の性状を調整して排出する。溶融スラグ１３の液面が上昇すると補助出滓口４からオーバーフローする。溶融スラグ１３がオーバーフローする際、補助バーナー１０により溶融スラグ１３を上方から加熱する。灰溶融室２内で主電極５に使用しているカーボンの酸化により生じたＣＯガスは、補助出滓口４を通って横方向に抜ける際、溶融スラグ１３や補助バーナー１０により加熱され、補助出滓口４に連接して設けられた燃焼器９へ導かれて燃焼する。灰中に含まれ排ガス中に移行したダイオキシンは、溶融スラグ１３上を通過する際、溶融スラグ１３の高温により分解される。このように溶融スラグ１３の出滓に同伴させて溶融メタル１４の排出を行うので、溶融メタル１４の排出を溶融スラグ１３の出滓と別に行う必要がなく、灰溶融炉１の操業を連続的に行うことができ、溶融スラグ１３の液面が上昇すると溶融スラグ１３をオーバーフローさせるので、溶融スラグ１３の監視と液面の管理が容易にできる。また、排ガス中に含まれるダイオキシンの分解を灰溶融室２内で連続的に行うようにしたので、ダイオキシン分解用の設備を新たに設ける必要がない。
【００１４】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、溶融スラグと溶融メタルを同時に連続出滓するとともに、液面が上昇した溶融スラグをオーバーフローさせて液面の過上昇を防ぎ、また、排ガス中に含まれるダイオキシンの分解を灰溶融室内で連続的に行うことができるなど優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による灰溶融炉の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】出滓口の拡大断面図である。
【図５】従来の灰溶融炉の縦断面図である。
【符号の説明】
１  灰溶融炉
１ａ  突出部
２  灰溶融室
３  出滓口
４  補助出滓口
５  主電極
６  炉底電極
７  灰投入口
８  補助電極
９  燃焼器
１０  補助バーナー
１１  オーバーフローした溶融スラグの排出口
１２  灰固体層
１３  溶融スラグ層
１４  メタル層
１５  電源
１６，１７，１８  電線
【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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