(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉天井壁に設けられる昇降可能な主電極を備えた炉本体内に焼却灰を投入し、該焼却灰をプラズマアークで加熱して溶融することによって、溶融スラグ及び溶融メタルを生成するプラズマ灰溶融炉の運転方法において、前記主電極を構成する各電極棒の継ぎ目が前記主電極の先端部近くに位置した際、前記主電極の先端部を下降させて前記溶融スラグ層中に挿入することにより、前記主電極の先端部を強制的に消耗させ、その後、前記主電極を上昇させて元の位置に復帰させることを特徴とするプラズマ灰溶融炉の運転方法。
【請求項２】
前記主電極の先端部位置の確認は、該主電極を昇降させる昇降装置の送り量で行うことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ灰溶融炉の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥、都市ごみ及び産業廃棄物等の焼却灰及び事業用火力発電プラント等の焼却炉から排出される焼却灰を高温プラズマで溶融するプラズマ灰溶融炉の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、下水汚泥、都市ごみ及び産業廃棄物等の焼却灰（粉体無機物）は、その資源化、減容化及び無害化を図るために、例えば、図２に示すようなプラズマ灰溶融炉５１によって溶融され、溶融スラグ５２及び溶融メタル５３として取り出されている。
すなわち、このような灰溶融炉５１を使用して炉本体５４内で焼却灰を溶融するには、例えば、ごみ焼却炉から排出された焼却灰を各種搬送手段及び供給手段等を経て炉本体５４内に投入し、投入された焼却灰を炉底電極５５及び昇降可能な主電極５６間に発生させた高温プラズマで溶融する。炉本体５４内で生成された溶融スラグ５２及び溶融メタル５３は、出滓口５７から出滓樋５８を通って排出され、図示しないコンベヤを介してスラグピット及びメタルピットに導かれ、種々の利用に供されることになる。なお、炉底電極５５及び主電極５６間には、プラズマアークを発生させる直流電源装置５９が接続されている。
【０００３】
ところで、上記主電極５６は、灰溶融炉１の運転により消耗することから、複数本の電極棒を互いに連結し、主電極５６の先端部付近の電極棒が消耗すると、炉本体５４の上方位置において、新たな電極棒を逐次継いでいくように構成されている。このため、各電極棒の先端には、雌ねじを形成した凹部が設けられ、該凹部に雄ねじを形成した継ぎ目（ニップル部）６０が螺入されており、該ニップル部６０によって隣接する上下２本の電極棒が結合されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の灰溶融炉５１の運転方法では、その運転中において主電極５６を構成する電極棒のニップル部６０が、図２に示すように、主電極５６の先端部近くになると、ニップル部６０が自重等で主電極５６から離脱して溶融スラグ５２の層に落下することがあった。これに伴い、主電極５６と溶融スラグ５２との間隔が広がり、突然アーク長が長くなるので、直流電源装置５９の電圧が急上昇し、当該直流電源装置５９の能力を越えて電源が切れてしまい、アーク切れを起こすことにより、安定した溶融処理を行うことができないという不具合を有していた。
【０００５】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転中に直流電源装置の電圧が急上昇することを防ぎ、安定した溶融処理を行うことが可能なプラズマ灰溶融炉の運転方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明においては、炉天井壁に設けられる昇降可能な主電極を備えた炉本体内に焼却灰を投入し、該焼却灰をプラズマアークで加熱して溶融することによって、溶融スラグ及び溶融メタルを生成するプラズマ灰溶融炉の運転方法において、前記主電極を構成する各電極棒の継ぎ目が前記主電極の先端部近くに位置した際、前記主電極の先端部を下降させて前記溶融スラグ層中に挿入することにより、前記主電極の先端部を強制的に消耗させ、その後、前記主電極を上昇させて元の位置に復帰させている。
また、本発明においては、前記主電極の先端部位置の確認が、該主電極を昇降させる昇降装置の送り量で行われることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるプラズマ灰溶融炉の運転方法を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本発明の実施形態に係るプラズマ灰溶融炉において、主電極の先端部を溶融スラグ層中に挿入させた状態を示す概略断面図である。
本実施形態のプラズマ灰溶融炉１は、図１に示す如く、有底円筒状に形成された耐火構造の炉本体２を有しており、該炉本体２内は耐火物１１に囲まれた炉室６となっている。また、灰溶融炉１の炉本体２は、炉天井壁３の中央に垂下して設けられる主電極４と、該主電極４に対向して炉底壁５の中央に設けられる炉底電極７と、主電極４及び炉底電極７間に接続され、これら電極間にプラズマアークを発生させる直流電源装置８とを備えている。この直流電源装置８は、炉底電極７側に＋を接続し、主電極４側に−を接続している。
【０００８】
上記主電極４は、炉室６内を上下動すべく、クランプ手段を有する昇降装置１５に昇降可能に支持されている。この昇降装置１５は、図示しない電極昇降油圧ユニットで移動自在に支柱に取付けられ、上部には主電極４の位置検出手段であるロータリエンコーダ（図示せず）が付設されており、主電極４の先端部位置の確認は、当該ロータリエンコーダで昇降装置１５の送り量を検出することによって、行われるように構成されている。
なお、主電極４には、図示しない窒素ガス発生装置から窒素ガスが送給されるように構成されており、投入された焼却灰を高温プラズマで加熱することによって溶融するようになっている。したがって、主電極４としては、内部に窒素ガスを流す通路が形成された円筒形状のものが使用されている。
【０００９】
また、上記主電極４は、灰溶融炉１の運転に伴って消耗する消耗品であるため、従来例と同様、複数本の電極棒４ａ，４ｂを互いに連結し、主電極４の先端部付近の電極棒が消耗すると、炉本体２の上方位置において、新たな電極棒を逐次継いでいくように構成されている。
このため、各電極棒４ａ，４ｂの先端面には、雌ねじを内周面に形成した凹部９ａ，９ｂが設けられ、これら凹部９ａ，９ｂに雄ねじを外周面に形成したコーン状の継ぎ目（ニップル部）１４がそれぞれ螺入されており、該ニップル部１４によって隣接する上下２本の電極棒４ａ，４ｂが結合されるようになっている。
【００１０】
一方、炉本体２の外周壁は鉄皮１０で覆われ、その内周壁は耐火煉瓦等の耐火物１１で形成されており、それらの間には、耐火物１１を冷却する図示しない冷却ジャケットが配設されている。そして、炉本体２の下部側面には、溶融スラグ１２、溶融メタル１３及び排ガス１６を排出する出滓口１７とこれに接続した下り傾斜の出滓樋１８が設けられている。
【００１１】
溶融スラグ１２及び溶融メタル１３は、溶融処理されている間に、比重差で溶融メタル１３が溶融スラグ１２の層の下に積層されていき、溶融スラグ１２は、炉本体２から出滓口１７を経て溢れ出るオーバフロー方式で排出されるようになっている。また、溶融メタル１３は、油圧シリンダ２０の作動ロッド２１を伸縮させることにより、回動軸２２を中心にして炉本体２を傾倒させ、出滓口１７側を低くして排出されるようになっている。なお、炉本体２の出滓口１７と反対側の上部側面には、廃棄物などの焼却灰を炉本体２内に投入する灰投入口等（図示せず）が設けられている。そして、溶融スラグ１２と炉室６のガス雰囲気との境界線は、スラグラインＬとして示されている。
【００１２】
次に、本実施形態の灰溶融炉１の運転方法について説明する。
図１に示す如く、灰溶融炉１の炉本体２内の炉室６には、図示しない灰投入口から焼却灰が投入され、炉本体２の炉室６を還元雰囲気にした状態で、直流電源装置８により電圧を主電極４及び炉底電極７間に印加する。すると、主電極４及び炉底電極７間にプラズマアークが発生し、炉室６内が１０００゜Ｃ以上の雰囲気となり、焼却灰が加熱されて溶融する。
焼却灰は、溶融して溶融スラグ１２と、この溶融スラグ１２の下に沈む溶融メタル１３となって上下に積層される。溶融スラグ１２及び溶融メタル１３が炉底に所定量溜まると、既述のように、溶融スラグ１２は出滓口１７から溢れ出て出滓樋１８を通り、図示しないコンベアを経て排出され、溶融メタル１３は炉本体２を傾倒させることにより出滓口１７及び出滓樋１８を経て排出される。
【００１３】
また、溶融スラグ１２及び溶融メタル１３が炉本体２内の炉底に所定量溜まった状態で、本実施形態の主電極４を構成する電極棒４ａ，４ｂのニップル部１４が、当該主電極４の先端部近くに位置した際、図１に示す如く、昇降装置１５により主電極４を下降させて溶融スラグ１２層中に挿入する。すると、主電極４の先端部の電極棒４ｂ及びニップル部１４は、溶融スラグ１２によって溶融され、強制的に消耗させられる。なお、電極棒４ａ，４ｂのニップル部１４が主電極４の先端部近くに位置したか否かの確認は、図示しないロータリエンコーダで昇降装置１５の送り量を検出することにより行う。
主電極４の先端部の電極棒４ｂ及びニップル部１４を消耗させた後、昇降装置１５により主電極４を上昇させ、元の位置に復帰させれば、主電極４及び炉底電極７間にプラズマアークが発生し、通常の溶融処理が行われる。
【００１４】
本発明の実施形態に係るプラズマ灰溶融炉１の運転方法では、当該灰溶融炉１の運転中に、主電極４を構成する電極棒４ａ，４ｂのニップル部１４が主電極４の先端部近くに位置した際、昇降装置１５により主電極４を下降させて溶融スラグ１２層中に挿入し、主電極４の先端部の電極棒４ｂ及びニップル部１４を溶融スラグ１２により強制的に消耗させ、その後、昇降装置１５により主電極４を上昇させて元の位置に復帰させてから、通常の溶融処理を行っているため、灰溶融炉１の運転中に、従来のようにニップル部１４等が落下することにより突然アーク長が長くなり、直流電源装置８の電圧が急上昇してアーク切れを起こすということがなくなり、これにより灰溶融炉１を安定して運転でき、生産性の向上を図ることができる。しかも、主電極４の先端部位置の確認は、付設したロータリエンコーダ等で昇降装置１５の送り量を検出することによって行っているため、主電極４の先端部の電極棒４ｂ及びニップル部１４のみを容易かつ確実に消耗させることができる。
【００１５】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、溶融スラグ１２がオーバフロー方式で排出され、溶融メタル１３が炉本体２を傾倒させる傾倒方式で排出されているが、本発明の運転方法は、これ以外の方式で溶融スラグ１２及び溶融メタル１３を排出するプラズマ灰溶融炉に適用しても良い。また、主電極４の先端部位置は、昇降装置１５の送り量以外の他の手段で確認しても良い。
【００１６】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係るプラズマ灰溶融炉の運転方法は、炉天井壁に設けられる昇降可能な主電極を備えた炉本体内に焼却灰を投入し、該焼却灰をプラズマアークで加熱して溶融することによって、溶融スラグ及び溶融メタルを生成するものであり、前記主電極を構成する各電極棒の継ぎ目が前記主電極の先端部近くに位置した際、前記主電極の先端部を下降させて前記溶融スラグ層中に挿入することにより、前記主電極の先端部を強制的に消耗させ、その後、前記主電極を上昇させて元の位置に復帰させているので、灰溶融炉の運転中に、従来のようにニップル部等が落下して突然アーク長が長くなり、直流電源装置の電圧が急上昇するということを防止でき、アーク切れの発生を防ぐことにより灰溶融炉を安定して運転でき、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマ灰溶融炉において、主電極の先端部を溶融スラグ層中に挿入させた状態を示す概略断面図である。
【図２】従来のプラズマ灰溶融炉において、主電極を構成する電極棒のニップル部が先端部近くに位置している状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  プラズマ灰溶融炉
２  炉本体
３  炉天井壁
４  主電極
４ａ，４ｂ  電極棒
５  炉底壁
７  炉底電極
８  直流電源装置
９ａ，９ｂ  凹部
１２  溶融スラグ
１３  溶融メタル
１４  ニップル部（継ぎ目）
１５  昇降装置
【図１】
0004185667.tif 000002
【図２】
0004185667.tif 000003