(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉底壁に設けられる炉底電極と、炉天井壁に設けられる昇降可能な主電極とを備えた炉本体内に焼却灰を投入し、該焼却灰を前記炉底電極及び前記主電極間に発生させた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再起動方法において、前記灰溶融炉の運転停止前に、前記主電極を下降させて前記溶融スラグ中に挿入し、前記主電極の先端部を前記溶融メタルの上面に接触させた状態として前記灰溶融炉の運転を停止し、前記灰溶融炉の再起動前に、前記主電極をスラグラインの上方位置で切断し、その後、前記主電極を下降させ、前記溶融スラグ中に挿入されている切断電極と接触させて再起動することを特徴とするプラズマ灰溶融炉の再起動方法。
【請求項２】
前記主電極の材質は、切断可能なカーボンである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再起動方法。
【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再起動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３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、図示しない出滓口から出滓樋を通って排出され、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。
【０００３】
ところで、上記灰溶融炉５１の炉本体５４内においては、投入された焼却灰が溶融して溶融スラグ５２の層になっていくと同時に、通常、溶融処理している間に、比重差により溶融メタル５３が溶融スラグ５２の層の下に積層されていく。このため、灰溶融炉５１の運転中は、溶融メタル５３の層の上に溶融スラグ５２の層が積層した状態にあり、この溶融スラグ５２の層を介して炉底電極５５及び主電極５６間に電流が流れている。
また、このような灰溶融炉５１では、炉本体５４内に溶融スラグ５２及び溶融メタル５３が溜まっている状態で一時的な運転停止を行い、その後、再起動する場合、炉本体５４の炉底には固化したスラグ層及びメタル層が上下に存在している。固体のスラグ層は、導電率が極めて低いため、そのままの状態で再起動させることは難しい。そこで、従来の灰溶融炉５１では、図３に示す如く、主電極５６の直下に位置する上層のスラグ層に貫通穴５７を明け、該貫通穴５７を介して導電率が高い下層のメタル表面を露出させた後、主電極５６をこのメタル面に接触させて再起動することが行われていた。
【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の再起動方法では、運転停止後、再起動前において削岩機などを使用して固化したスラグ層に貫通穴５７を明ける面倒な作業が必要となるので、再起動に多くの時間が掛かる上、設備費が嵩み、生産性の向上が図れ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、再起動に特別の機械を使用したり、面倒な穴明け作業を行うことなく、確実に再起動させることができ、設備費の低減化及び生産性の向上を図ることが可能なプラズマ灰溶融炉の再起動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、炉底壁に設けられる炉底電極と、炉天井壁に設けられる昇降可能な主電極とを備えた炉本体内に焼却灰を投入し、該焼却灰を前記炉底電極及び前記主電極間に発生させた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再起動方法において、前記灰溶融炉の運転停止前に、前記主電極を下降させて前記溶融スラグ中に挿入し、前記主電極の先端部を前記溶融メタルの上面に接触させた状態として前記灰溶融炉の運転を停止し、前記灰溶融炉の再起動前に、前記主電極をスラグラインの上方位置で切断し、その後、前記主電極を下降させ、前記溶融スラグ中に挿入されている切断電極と接触させて再起動している。
また、本発明においては、前記主電極の材質が切断可能なカーボンであることが好ましい。
【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再起動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メタルの上面に接触させた状態を示す概略断面図、図２は図１のプラズマ灰溶融炉において、主電極をスラグラインの上方位置で切断している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及び図２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。
【０００８】
主電極４は、炉室６内を上下移動すべく、昇降装置１５に昇降可能に支持されている。そして、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。
また、主電極４の材質としては、ノコギリ等の切断器具で切断可能なカーボンが挙げられ、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。なお、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。
【０００９】
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１４を排出する出滓口１６とこれに接続した下り傾斜の出滓樋１７が設けられている。
【００１０】
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１６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１６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１６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。
【００１１】
次に、本実施形態の灰溶融炉１の再起動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１６から溢れ出て出滓樋１７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１６及び出滓樋１７を経て排出される。
【００１２】
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、本実施形態の灰溶融炉１の運転を停止する場合は、図１に示す如く、運転停止前に、昇降装置１５により主電極４を下降させて上層の溶融スラグ１２中に挿入し、主電極４の先端部を下層の溶融メタル１３の上面に当接させた状態としてから灰溶融炉１の運転を停止する。主電極４の先端部が溶融メタル１３の上面に当接したか否かは、例えば、直流電源装置８の抵抗値の変化により判断する。
次いで、灰溶融炉１の運転を再開する場合は、当該灰溶融炉１の再起動前に、冷えた炉本体２内の炉室６にノコギリなどを入れ、図２に示す如く、主電極４をスラグラインＬの上方位置で切断し、切断した主電極４ａの上端部を固化した溶融スラグ１２の上面よりも上方に突出させておく。その後、昇降装置１５により主電極４を下降させ、固化した溶融スラグ１２中に挿入されている切断電極４ａの上端部と接触させて再起動すれば、ジュール発熱によりメタル及びスラグが加熱されて溶融メタル１３及び溶融スラグ１２となり、切断電極４ａが融解した後は、プラズマアークが発生して通常の溶融処理が行われる。
【００１３】
本発明の実施形態に係るプラズマ灰溶融炉１の再起動方法では、当該灰溶融炉１の運転を停止する前に、昇降装置１５により主電極４を下降させて上層の溶融スラグ１２中に挿入し、主電極４の先端部を下層の溶融メタル１３の上面に当接させた状態としてから灰溶融炉１の運転を停止し、次いで、灰溶融炉１を再起動する前に、ノコギリなどにより主電極４をスラグラインＬの上方位置で切断し、切断した主電極４ａの上端部を固化した溶融スラグ１２の上面よりも上方に突出させ、その後、昇降装置１５により主電極４を下降させ、固化した溶融スラグ１２中に挿入されている切断電極４ａの上端部と接触させて再起動しているため、灰溶融炉１を再起動する際に、従来のように特別の機械器具を用いて固化した溶融スラグ１２に穴を明ける作業が不要となり、これによりコストダウンを図ることができると共に、灰溶融炉１を再起動する作業が簡単で済み、生産性を向上させることができる。しかも、主電極４は、カーボン製であるため、その切断作業を容易に行うことができる。
【００１４】
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、本発明の再起動方法は、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。
【００１５】
【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再起動方法は、炉底壁に設けられる炉底電極と、炉天井壁に設けられる昇降可能な主電極とを備えた炉本体内に焼却灰を投入し、該焼却灰を前記炉底電極及び前記主電極間に発生させた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、前記灰溶融炉の運転停止前に、前記主電極を下降させて前記溶融スラグ中に挿入し、前記主電極の先端部を前記溶融メタルの上面に接触させた状態として前記灰溶融炉の運転を停止し、前記灰溶融炉の再起動前に、前記主電極をスラグラインの上方位置で切断し、その後、前記主電極を下降させ、前記溶融スラグ中に挿入されている切断電極と接触させて再起動しているので、従来のように特別な機械を用いて固化した溶融スラグに穴を明ける必要がなくなり、これにより設備費を低減させ、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メタルの上面に接触させた状態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプラズマ灰溶融炉において、主電極をスラグラインの上方位置で切断している状態を示す概略断面図である。
【図３】従来のプラズマ灰溶融炉の再起動方法を説明する概略断面図である。
【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
５  炉底壁
７  炉底電極
８  直流電源装置
１２  溶融スラグ
１３  溶融メタル
１５  昇降装置
Ｌ  スラグライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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