(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、灰溶融炉の頂部から懸吊するように設けた仕切壁によって上部に灰投入口を有する灰溶融室と、中間部に溶融スラグをオーバーフローさせて出滓すると同時に、排ガスを排出する出滓口を有する補助加熱室の２室に構成するとともに、前記仕切壁の上部には連通穴を設け、灰溶融室には上部に主電極と底部に炉底電極を上下に対峙するように配設し、かつ、補助加熱室の上部に酸素ガス供給口を配設し、前記出滓口を外側から囲繞して上下を開放した排ガス排出管を設けてなり、灰溶融室から前記連通穴を通って補助加熱室に流入した排ガス中のＣＯガスを、酸素ガス供給口から酸素濃度を高めた空気または酸素ガスを供給して燃焼させるようにしたことを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
前記酸素ガス供給口に替えて、空気をプラズマガスとするプラズマトーチを配設し、灰溶融室から前記連通穴を通って補助加熱室に流入した排ガス中のＣＯガスを、空気のプラズマガスによって燃焼させた請求項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を溶融固化する灰溶融炉に係り、特に排ガス中のダイオキシンを効果的に処理する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（飛灰）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、溶融による減容化、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】
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記灰溶融炉から排出される排ガス中には、塩類、酸化物、水酸化物を含む多量のダストの他、塩化水素、微量のダイオキシンが含まれている。
【０００６】
また、従来の灰溶融炉では、主電極にグラファイトの人造黒鉛を使用しているので、灰溶融炉内にＣＯガスが発生する。また、同時に灰溶融炉の縦方向に温度勾配があるため、灰中のダイオキシンが蒸発して排ガス中に含まれる傾向がある。これらのＣＯガスとダイオキシンを分解するために灰溶融炉排ガス出口の下流側にＣＯガス燃焼器を設けているが、燃焼器を設けるスペースが必要であり、昇温のための補助燃料が必要であ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、溶融時に発生するＣＯガスを燃焼し、ダイオキシンを灰溶融炉内で分解することによりＣＯガス燃焼器を廃止してスペースや消費エネルギーの節約を図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、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、灰溶融炉の頂部から懸吊するように設けた仕切壁によって上部に灰投入口を有する灰溶融室と、中間部に溶融スラグをオ−バ−フロ−させて出滓すると同時に、排気ガスを排出する出滓口を有する補助加熱室の２室に構成するとともに、前記仕切壁の上部には連通穴を設け、灰溶融室には上部に主電極と底部に炉底電極を上下に対峙するように配設し、かつ、補助加熱室の上部に酸素ガス供給口を配設し、前記出滓口を外側から囲繞して上下を開放した排ガス排出管を設けた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、前記酸素ガス供給口に替えて、プラズマトーチを配設した。
【００１０】
次に本発明の作用を説明する。
灰溶融炉を、灰溶融室と補助加熱室の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下方の連通路を通って小さな補助加熱室へ流入し、排ガスは仕切壁上方の連通穴を通って補助加熱室へ流入する。補助加熱室内に配設した酸素ガス供給口から酸素濃度を高めた空気を供給して排ガス中のＣＯガスを燃焼させる。この酸素ガスによる再加熱に替えて空気をプラズマガスとするプラズマトーチによって再加熱してもよい。溶融スラグと排ガスは、排ガス排出口を兼ねた出滓口から排出され、溶融スラグは出滓口を外側から囲繞する排ガス排出管内を下方へ、排ガスは上方へ排出される。排ガスは上下を開放した排ガス排出管で下方から吸引した空気と混合し、急冷して排出される。したがって、灰溶融炉内で分解したダイオキシンの再合成を防止し、かつ、灰溶融炉排ガス出口の下流側へのダストの付着を防止することができるとともに、燃焼器を廃止することができる。
【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、この灰溶融炉１の頂部から懸吊した仕切壁６により、頂部に灰投入口３を有する灰溶融室２と、上部に酸素ガス供給口１０と中間部に溶融スラグ１３をオ−バ−フロ−させて出滓する出滓口４を有する補助加熱室５の２室に構成している。この出滓口４は、灰溶融室２内で灰固体層１２が加熱されて生じたガスや溶融スラグ１３から発生するガスを含む排ガス１８を排出する排ガス排出口（排気口）を兼ねている。６ａは仕切壁６の上部に設けた連通穴で、灰溶融室２内で生じた排ガスは、この連通穴６ａを通り補助加熱室５経て出滓口４から排出される。７は仕切壁６の下方部に、灰溶融室２と補助加熱室５の下部を連通するように設けた連通路で、灰溶融室２内で溶融された溶融スラグ１３は、この連通路７を通って補助加熱室５に流入する。１３ａは補助加熱室５に流入した溶融スラグであり、１３ｂは出滓口４から排出された溶融スラグである。８は灰溶融炉１の頂部を貫通するように設けた主電極であり、９は灰溶融炉１の底部に、主電極８と上下に対峙するように埋設した底部電極である。１６はこれら主電極８と底部電極９に直流通電する電源であり、１７および１７ａはその電線である。
【００１２】
１０は補助加熱室５内に設けた酸素ガス供給口で、補助加熱室５に流入したＣＯガスを含む排ガス１８に酸素濃度を高めた空気または酸素ガス１０ａを供給して燃焼させる。１１は出滓口４を外側から囲繞して上下を開放した排ガス排出管である。
【００１３】
１２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１３の上に浮いた状態となっている。１４は溶融スラグ１３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１４内では溶融スラグ層１３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１４は、適当な時期に主電極８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１５を通して外部に排出する。１９は排ガス排出管１１の下方から排ガス排出管１１内に流入した空気で、出滓口４から排出された排ガス１８と混合して排ガス１８を冷却する。なお、出滓口４を灰溶融炉１の中間に設けたのは、ここからオーバーフローさせて溶融スラグ層１３のレベルを一定に保持するためである。
【００１４】
図２は本発明の他の実施形態を示すもので、灰溶融炉の縦断面図である。なお、図１に示した灰溶融炉とは、実質的に構成を同じくするものであり、重複する説明は省略する。
図２において、２０は酸素ガス供給口１０に替えて、補助加熱室５内に設けたプラズマトーチである。灰溶融炉１内に生じるＣＯガスの濃度は、通常、２〜３％であるが、条件によっては低いときがある。その場合には、酸素だけでは十分な熱量が出ないので、この空気をプラズマガスとするプラズマトーチ２０により補助加熱室５内の温度を高める。
【００１５】
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と補助加熱室５の２室で構成する。灰溶融室２に投入された飛灰や焼却灰を、まず大きな灰溶融室２で灰溶融室２内に配設した主電極８と炉底電極９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。溶融スラグ１３は仕切壁６下方の連通路７を通って小さな補助加熱室５へ流入し、排ガス１８は仕切壁６上方の連通穴６ａを通って補助加熱室５へ流入する。補助加熱室５内に配設した酸素ガス供給口１０から酸素濃度を高めた空気を供給して排ガス中のＣＯガスを燃焼させる。この酸素ガスによる再加熱に替えて空気をプラズマガスとするプラズマトーチ２０によって再加熱してもよい。溶融スラグ１３ａと排ガス１８は、排ガス排出口を兼ねた出滓口４から排出され、溶融スラグ１３ａは出滓口４を外側から囲繞する排ガス排出管１１内を下方へ、排ガス１８は上方へ排出される。排ガス１８は上下を開放した排ガス排出管１１で下方から吸引した空気と混合し、急冷して排出される。したがって、灰溶融炉１内で分解したダイオキシンの再合成を防止し、かつ、灰溶融炉排ガス出口の下流側へのダストの付着を防止することができるとともに、燃焼器を廃止することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、灰溶融炉内で分解したダイオキシンの再合成を防止し、かつ、灰溶融炉排ガス出口の下流側へのダストの付着を防止することができるとともに、ＣＯガス燃焼器を廃止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の灰溶融炉の縦断面図である。
【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  出滓口
５  補助加熱室
６  仕切壁
６ａ  連通穴
７  連通路
８  主電極
９  炉底電極
１０  酸素ガス供給口
１１  排気ガス排出管
１２  灰固体層
１３  溶融スラグ
１４  溶融メタル
１５  メタル排出口
１６  電源
１８  排ガス流
１９  空気流
２０  プラズマトーチ
【図１】
0003744668.tif 000002
【図２】
0003744668.tif 000003
【図３】
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