(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、底部付近の炉壁に横向きの出滓口を有し、灰溶融室よりはるかに小さい容積の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を連通路で連通し、かつ、灰溶融室とスラグ性状調整室に上部電極と炉底電極を上下に対峙するようにそれぞれ各別に配設するとともに、これら電極の電流値を各別に調節しうるように電源を接続してなり、灰溶融室とスラグ性状調整室の底部の高さはほぼ等しく、灰溶融室とスラグ性状調整室間の連通路は灰溶融室の底部よりもわずかに高い位置にあって、灰溶融室の底部に溜まった溶融メタルがスラグ性状調整室に流出しないようになっており、スラグ性状調整室の電極の電流値を調整することによって溶融スラグの粘度を変化させて出滓量を調節するようにしたことを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
スラグ性状調整室の出滓口には内部に水冷管を埋設したレンガなどで構成された水冷式ジャケットが配設されている請求項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、都市ごみ焼却炉や各種焼却装置等から排出される焼却灰などを溶融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。
【０００４】
このうち、電力を熱源とした灰溶融炉には、プラズマアーク加熱方式と抵抗加熱方式とがある。
【０００５】
プラズマアーク加熱方式の溶融炉は、頂部炉蓋を貫通する中空黒鉛電極を設け、その電極の先端を溶融スラグ上面近くに位置させ、電極の中空部分にＡｒガスあるいはＮ2 ガスを上から流し、上部の黒鉛電極と炉底電極との間に直流通電してプラズマ化ガス流によりアークを維持し、焼却灰を加熱溶融するものである。この溶融炉は、電極が長寿命で溶融速度が大きく、溶融炉をコンパクトにできるという特徴がある反面、溶融に至る前に、焼却灰やばいじんがガス流により飛散し、集塵機に大きな負担がかかるという問題がある。
【０００６】
抵抗加熱方式の灰溶融炉は、溶融スラグ内に対抗電極を配置し、直流または交流通電による電気抵抗熱（ジュール熱）により焼却灰を加熱溶融するものであり、▲１▼熱効率が高い、▲２▼発生ガスが少ない、▲３▼アークを生成しないためフリッカが発生しない、▲４▼溶融スラグと溶融メタルとを分離した分割出滓ができる、という特徴がある。
【０００７】
図３は従来の抵抗加熱方式の灰溶融炉の断面図である。図において、ａは灰溶融炉で、図示しない灰投入口から投入された焼却灰ｅを灰溶融炉ａ内に配設した上部電極ｂおよび炉底電極ｇにより加熱させて溶融スラグｃにするようにしている。そして、灰溶融炉ａ内に溶融スラグｃが所要量溜まると、溶融スラグｃを自重によって加わるヘッド圧により灰溶融炉ａの炉壁下部に設けた出滓口ｄを通して外部に出滓するようになっている。ｆは灰溶融炉ａ内底部に溜まった溶融メタルで、溶融スラグｃと同様に所要量溜まると、図示しない排出口を通して外部に排出するようになっている。なお、この従来例の他に、出滓口ｄを灰溶融炉ａの炉壁の高さ方向の中央部に設けて溶融スラグｃを随時オーバーフローさせて出滓させるものもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示すような出滓方法では、出滓量の制御が不可能なので、間欠的な出滓にならざるを得ず、操業に手間がかかる。また、オーバーフローにより出滓する場合には、未溶融灰が溶融スラグに混入する。また、出滓口を水冷することができないので、その部分の耐火材の損耗が激しい。出滓口では、スラグが冷却されて粘度が高くなり、出滓が困難になるので灰溶融炉内での溶融スラグ温度を必要以上に高めなければならずエネルギーが無駄になるなどの問題がある。
【０００９】
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、出滓量を制御しながら連続出滓するようにするとともに、未溶融灰の混入を無くし、出滓口の耐火材の寿命を長くするような灰溶融炉を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【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、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底部に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を連通路で連接し、かつ、灰溶融室とスラグ性状調整室に上部電極と炉底電極を上下に対峙するようにそれぞれ各別に配設するとともに、これら電極の電流値を各別に調整し得るように電源を接続し、スラグ性状調整室で溶融スラグの性状を調整してから出滓するようにしたことを特徴とする灰溶融炉が提供される。
【００１１】
上記本発明の構成によれば、灰溶融炉に投入された焼却灰を、まず灰溶融室で灰溶融室内に配設した電極により加熱して溶融スラグにし、次に、この溶融スラグをスラグ性状調整室へ導入し、スラグ性状調整室内に配設した電極により再び加熱するようにしたので、溶融スラグの粘土を調節することにより、出滓量を制御しながら連続出滓が可能になり、オーバーフローによる出滓としても、未溶融灰の混入を防止することができる。また、出滓口近傍でスラグの温度を上昇させることができるので、出滓口を水冷することができ、耐火材の長寿命化が図れる。さらに、灰溶融炉内の溶融スラグの温度を、最適温度の１，１００°〜１，２００°Ｃに保てるので、エネルギーの無駄がない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものであり、図１は本発明による灰溶融炉の縦断面図、図２は平断面図である。
図１および図２において、１は焼却灰を溶融処理する灰溶融炉で、灰溶融室２とスラグ性状調整室３の２室から構成されている。４はこの灰溶融室２とスラグ性状調整室３の下部を連通させるように設けた連通路で、灰溶融室２内で溶融処理された溶融スラグ１２は、この連通路４を通ってスラグ性状調整室３に導入される。１２ａはスラグ性状調整室３に導入された溶融スラグである。５はこのスラグ性状調整室３の底部に設けられた出滓口で、溶融スラグ１２ａは、この出滓口５から出滓される。また、この出滓口５の周りには、内部に水冷管６ａを埋設したレンガなどで構成された水冷式ジャケット６が配設されており、出滓口５の長寿命化を図るようにしている。７は灰溶融室２頂部の炉蓋を貫通するように設けた上部電極であり、７ａは灰溶融室２底部に、上部電極７と対峙するように埋設した炉底電極である。１４はこれら上部電極７と底部電極７ａに直流通電する電源であり、１５および１５ａはその電線である。８はスラグ性状調整室３頂部の炉蓋を貫通するように設けた上部電極であり、８ａはスラグ性状調整室３底部に、上部電極８と対峙するように埋設した炉底電極である。１６はこれら上部電極８と炉底電極８ａ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。なお、電源１４，１６は、必ずしも２つ設ける必要はなく、１つの電源で各電極の電流値を各別に調整し得るようにしてもよい。９は灰溶融室２頂部に設けた灰投入管であり、９ａはこの灰投入管９の灰投入口である。１０は灰投入管９と同様に灰溶融室２頂部に設けた排気管であり、１０ａはこの排気管１０の排気口である。１１は灰溶融室２内に投入された焼却灰であり、未溶融の状態では溶融スラグの上に浮いた状態となっている。１３は溶融スラグ１２と分離して灰溶融室２底部に溜まった溶融メタルである。溶融メタル層１３内では溶融スラグ層１２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、メタルは大部分が固体で、上面だけがわずかに溶融している。溶融メタル層１３は、溶融スラグ層１２ａを出滓させた後、電極７との間でアークを発生させてメタルを溶融してから排出口１８を通して外部に排出する。
【００１３】
次に実施の形態に基づく作用について説明する。
灰溶融炉１の灰溶融室２内に投入された焼却灰１１を、電源１４から上部電極７および炉底電極７ａに直流通電して溶融スラグ１２を生成し、その溶融スラグ１２をスラグ性状調整室３に導入する。スラグ性状調整室３に導入された溶融スラグ１２ａは、そこで再び電源１６から上部電極８および炉底電極８ａに直流通電して加熱し、出滓しやすい溶融スラグ１２ａに調整される。そして、溶融スラグ１２ａは、出滓量を制御されながら溶融スラグ１２ａのヘッド圧により出滓口５から外部に出滓される。なお、出滓口５を、図１に示すものより上方に設けてオーバーフローにより出滓してもよい。
【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、灰溶融炉を灰溶融室とスラグ性状調整室の２室に機能を分離し、焼却灰を灰溶融室で溶融スラグに生成した後、その溶融スラグをスラグ性状調整室に導入し、スラグ性状調整室で再び溶融するようにしたので、▲１▼溶融スラグを出滓しやすい性状に調整し、出滓量を制御しながら連続出滓することができる。▲２▼オーバーフローにより出滓しても未溶融灰の混入を無くすことができる。▲３▼出滓口を水冷することができるので、耐火材の長寿命化が図れる。▲４▼灰溶融室内の溶融スラグの温度を最適に保つことができるので、エネルギーの無駄がない。などの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】本発明による灰溶融炉の平断面図である。
【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  スラグ性状調整室
４  連通路
５  出滓口
６  水冷式ジャケット
６ａ  水冷管
７  上部電極
７ａ  炉底電極
８  上部電極
８ａ  炉底電極
９  灰投入管
９ａ  灰投入口
１０    排気管
１０ａ  排気口
１１  焼却灰
１２  溶融スラグ
１２ａ  溶融スラグ
１３  溶融メタル
１４，１６  電源
１５，１５ａ，１７，１７ａ  電線
１８  排出口
ａ  灰溶融炉
ｂ  上部電極
ｃ  溶融スラグ
ｄ  出滓口
ｅ  焼却灰
ｆ  溶融メタル
ｇ  炉底電極
【図１】
0003799582.tif 000002
【図２】
0003799582.tif 000003
【図３】
0003799582.tif 000004