(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛灰や焼却灰を溶融処理する灰溶融炉であって、該灰溶融炉を、頂部に灰投入口を有する灰溶融室と、頂部に排気ガス排出口と中間部に溶融スラグをオーバーフローさせて出滓する出滓口を有するスラグ性状調整室の２室で構成するとともに、これら灰溶融室とスラグ性状調整室とを連通路で連接し、灰溶融室には上部に主電極と底部に炉底電極を、スラグ性状調整室には上部に補助電極と底部に炉底電極をそれぞれ上下に対峙するように配設し、かつ、スラグ性状調整室の近傍に溶融スラグ性状調整装置を設け、該溶融スラグ性状調整装置は、出滓口の近傍に配設した溶融スラグの性状を検知する検知器と、スラグ性状調整室にスラグ性状調整剤を添加する調整剤供給装置と、検知器からの信号により調整剤供給装置を制御する制御装置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】
前記出滓口のスラグ性状調整室側に、溶融スラグ上面に浮上したスラグ性状調整剤の流出を防ぐ仕切板を配設した請求項１記載の灰溶融炉。
【請求項３】
灰溶融室とスラグ性状調整室にそれぞれ各別に配設した炉底電極を、灰溶融室とスラグ性状調整室共通の炉底電極とした請求項１または請求項２記載の灰溶融炉。
【請求項４】
前記スラグ性状調整剤はシリコン（Ｓｉ）を主体とする珪砂である請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の灰溶融炉。
【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。
【０００５】
図３は従来の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の下方部に設けた出滓口であり、ｄは灰溶融炉ａの底部に設けた溶融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と底部電極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炉ａ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、ｊは溶融スラグである。ｋはメタル層である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記灰溶融炉で、飛灰などで鉄類、アルカリ金属、アルカリ土類金属等を著しく多く含んでいる灰を溶融する場合には、これらの成分がスラグ中に残留し、スラグの化学的安定性を低下させる。一方、スラグを再資源化する場合には、その目的に応じた成分のスラグを安定して製造することが望まれている。この際、灰を灰溶融炉に投入する前にスラブ性状調整剤を添加してもよいが、そうすると性状制御をする時、定数が大きくなり、灰の性質の変化が大きい場合には対応が遅れる。
【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、減量・減容化，無害化を図るとともに、スラグの性状を一定の範囲内に調整し、スラグの品質を安定的に維持して製造できるようにしてスラグの再資源化を図るようにした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、飛灰や焼却灰を溶融処理する灰溶融炉であって、該灰溶融炉を、頂部に灰投入口を有する灰溶融室と、頂部に排気ガス排出口と中間部に溶融スラグをオ−バ−フロ−させて出滓する出滓口を有するスラグ性状調整室の２室で構成するとともに、これら灰溶融室とスラグ性状調整室とを連通路で連接し、灰溶融室には上部に主電極と底部に炉底電極を、スラグ性状調整室には上部に補助電極と底部に炉底電極をそれぞれ上下に対峙するように配設し、かつ、スラグ性状調整室の近傍に溶融スラグ性状調整装置を設け、該溶融スラグ性状調整装置は、出滓口の近傍に配設した溶融スラグの性状を検知する検知器と、調整剤供給装置と、検知器からの信号により調整剤供給装置を制御する制御装置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、前記出滓口のスラグ性状調整室側に、溶融スラグ上面に浮上したスラグ性状調整剤の流出を防ぐ仕切板を配設した。
【００１０】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、灰溶融室とスラグ性状調整室にそれぞれ各別に配設した炉底電極を、灰溶融室とスラグ性状調整室共通の炉底電極とした。
【００１１】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、前記スラグ性状調整剤は、シリコン（Ｓi ）を主体とする硅砂である。
【００１２】
次に本発明の作用を説明する。
灰溶融炉を、灰溶融室とスラグ性状調整室の２室で構成する。灰溶融室に投入された飛灰や焼却灰を、まず大きな灰溶融室で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。溶融スラグは仕切壁の連通路を通って小さなスラグ性状調整室へ流入し、スラグ性状調整室内に配設した補助電極と炉底電極により再び加熱される。出滓口から出滓する際、出滓口の近傍に配設した検知器により溶融スラグの性状を連続して検知しながらスラグ性状調整室にスラグ性状調整剤を添加する。スラグ性状調整剤により溶融スラグを適当な塩基度に調整しながらオーバーフローにより出滓する。なお、灰溶融室内で灰固体層が加熱されて生じた排ガスは、仕切壁の連通穴を通りスラグ性状調整室を経てスラグ性状調整室頂部に設けた排気ガス排出口から排出される。このように、スラグ性状調整剤を出滓口近傍で添加し、出滓口でスラグ性状を連続して検知するようにしたので、灰溶融炉に投入する灰の性状が変化した場合にも迅速に対応することができ、性状制御が容易になり、スラグの塩基度を所要の範囲内に調整し、スラグの品質を安定的に維持することができ、スラグの再資源化に適したスラグを製造することができる。
【００１３】
【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は本発明の一実施形態を示すもので、本発明による灰溶融炉の縦断面図である。
図１において、１は飛灰や焼却灰を溶融処理する灰溶融炉で、仕切壁２１により、頂部に灰投入口３を有する灰溶融室２と、頂部に排気ガス排出口（排気口）４と中間部に溶融スラグ１７をオ−バ−フロ−させて出滓する出滓口５を有するスラグ性状調整室６の２室に構成している。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３から灰溶融室２内に投入される。出滓口５を灰溶融炉１の中間に設け、溶融スラグ層１７ｂをオーバーフローさせて溶融スラグ層１７のレベルを一定に保持している。７はこの灰溶融室２とスラグ性状調整室６の下部を連通させるように仕切壁２１に設けた連通路で、灰溶融室２内で溶融された溶融スラグ１７は、この連通路７を通ってスラグ性状調整室６に流入する。１７ａはスラグ性状調整室６に流入した溶融スラグであり、１７ｂは出滓口５から排出された溶融スラグである。２１ｂは仕切壁２１の上部に設けた連通穴で、灰溶融室２内で灰固体層１６が加熱されて生じた排ガスは、この連通穴２１ｂを通りスラグ性状調整室６を経てスラグ性状調整室６頂部の排気口４から排出される。８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、１０は灰溶融室２底部に、主電極８と上下に対峙するように埋設した炉底電極である。１９はこれら主電極８と炉底電極１０に直流通電する電源であり、１９ａ，１９ｂはその電線である。９はスラグ性状調整室６の炉蓋を貫通するように設けた補助電極であり、１１はスラグ性状調整室６底部に、補助電極９と上下に対峙するように埋設した炉底電極である。２０はこれら補助電極９と炉底電極１１に直流通電する電源であり、２０ａ，２０ｂはその電線である。なお、電源１９，２０は２つ設ける必要はなく、１つの電源で各電源の電流値を各別に調整し得るようにしてもよく、また、炉底上の仕切板２１ａを取り除き、各別に設けている炉底電極１０，１１を１つにして共通にしてもよい。
【００１４】
１２はスラグ性状調整室６の近傍に設けたスラグ性状調整装置で、出滓口５の近傍に配設した溶融スラグ１７ａの性状を検知する検知器１３とスラグ性状調整室６頂部の炉蓋を貫通するように設けたＳｉ主体の硅砂などの調整剤供給装置１４と検知器１３からの信号により調整剤供給装置１４を制御する制御装置１２ａとから構成されている。検知器１３は、たとえば、Ｘ線分析装置を使用してもよい。Ｘ線分析装置は、スラグ性状調整室６の外側に、出滓口５と所要の間隔を設けて対峙するように配設されており、出滓する溶融スラグ１７ａに向けてＸ線を照射し、出滓する溶融スラグ１７ａから発生する蛍光を受光して溶融スラグ１７ａの性状を検知する。
【００１５】
１５は灰溶融炉１の底部に設けた溶融メタル排出口である。１６は灰溶融室２内に投入された飛灰や焼却灰などの灰固体層で、未溶融の状態で溶融スラグ層１７の上に浮いた状態となっている。１８は溶融スラグ１７と分離して灰溶融室２底部に溜まった溶融メタル層である。溶融メタル層１８内では溶融スラグ層１７に比べて電気抵抗が極端に少ないので、この部分ではジュール熱が発生せず、メタルの大部分は固体で、上面だけがわずかに溶融している。溶融メタル層１８は、適当な時期に主電極８，補助電極９との間でアークを発生させてメタルを溶融してからメタル排出口１８を通して外部に排出する。１７ｂは出滓口５からオーバーフローして落下した溶融スラグである。
【００１６】
図２は本発明の他の実施形態を示す図で、図１の一部を拡大した図である。
図２において、２２はスラグ性状調整室６の出滓口５のスラグ性状調整室６側に突出するように配設した仕切板で、その下端は溶融スラグ層１７ａ内に没入しており、溶融スラグ１７ａ上に供給されたスラグ性状調整剤の出滓口５からの流出を防止する。
【００１７】
次に本発明の実施形態の作用について説明する。
灰溶融炉１を、灰溶融室２とスラグ性状調整室６の２室で構成し、灰溶融室２に投入された飛灰や焼却灰を、まず灰溶融室２で主電極８と炉底電極１０により１，１００℃前後の温度で加熱して溶融スラグ１７にする。次に溶融スラグ１７は連通路７を通ってスラグ性状調整室６へ流入し、補助電極９と炉底電極１１により再び加熱される。出滓口５から出滓する際、出滓口５の近傍に配設した検知器１３により溶融スラグ１７ａの塩基度を連続的に検知する。そして、検知した溶融スラグ１７ａの塩基度が目標値よりも大きい場合には、スラグ性状調整室６にＳｉを主体とする硅砂などのスラグ性状調整剤を添加し、溶融スラグ１７ａの塩基度を調整してオーバーフローにより出滓する。塩基度を調整することにより、固化したスラグから可溶成分が溶出しにくくなる。このように、スラグの性状を一定の範囲内に調整し、スラグの品質を安定的に維持できるようにしてスラグの再資源化に適したスラグを製造することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、出滓する溶融スラグの性状を、スラグ性状調整剤によって調整するので、溶融スラグを一定の範囲内に調整し、スラグの品質を安定的に維持できるようにしてスラグの再資源化に適したスラグを製造することができる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縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す図１の一部拡大図である。
【図３】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
２  灰溶融室
３  灰投入口
４  排ガス排出口（排気口）
５  出滓口
６  スラグ性状調整室
７  連通路
８  主電極
９  補助電極
１０，１１  炉底電極
１２  スラグ性状調整装置
１３  検知器
１４  調整剤供給装置
１５  メタル排出口
１６  灰固体層
１７，１７ａ  溶融スラグ
１８  溶融メタル
１９，２０  電源
２１，２１ａ  仕切壁
２１ｂ  連通穴
２２  仕切板
【図１】
0003744669.tif 000002
【図２】
0003744669.tif 000003
【図３】
0003744669.tif 000004