(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、該灰溶融炉の炉壁の外面の鉄皮を、散水により冷却するようにし、
灰溶融炉の底部を、空冷により冷却するようにし、
灰溶融炉の底部を空冷した空気を、炉壁外面の鉄皮の散水面に沿って通風するようにした、ことを特徴とする灰溶融炉。
【請求項２】
散水後の水を、灰溶融炉の底部に張り出して設けた受け皿で受けて循環させながら散水するようにした請求項１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や抵抗加熱方式などがある。
【０００５】
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。
【０００６】
図２は従来の抵抗加熱方式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。この灰溶融炉ａの炉壁ｂは、全体に内部に水冷管ｄを埋設した耐火レンガ等の耐火材による水冷ジャケットｃを有して形成されている。ｅは灰溶融炉ａの頂部に設けた炉蓋である。焼却灰ｍは、この灰溶融炉ａの炉蓋ｅに設けた灰投入管ｊから投入される。灰溶融炉ａ内に投入された焼却灰ｍは、灰溶融炉ａの炉蓋ｅに挿入した上部電極ｈおよび灰溶融炉ａの炉底に埋設した炉底電極ｉにより加熱して溶融スラグｎにするようにしている。灰溶融炉ａ内に溶融スラグｎが所要量溜まると、溶融スラグｎ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ｂ下部に設けた出滓口ｆを通して外部に出滓するようになっている。ｋは灰溶融炉ａの炉蓋ｅに設けた排気管である。ｏ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ｎと同様に所要量溜まると、排出口ｇを通して外部に排出するようになっている。ｐは上部電極ｈおよび底部電極ｉに直流通電する電源であり、ｑおよびｒはその電線である。なお、この従来例の他に、出滓口ｆを灰溶融炉ａの炉壁ｂの高さ方向の中央部に設けて溶融スラグｎを連続的にオーバーフローさせて出滓させるものもある。
【０００７】
灰溶融炉ａの炉壁ｂおよび炉蓋ｅには、一般に気孔率２０％〜３０％の高アルミナ質の耐火材が使用される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示すような灰溶融炉では、灰溶融炉の炉壁を、内部に水冷管を埋設した水冷ジャケットを有する炉壁で形成しているため、炉壁の耐火材が灰溶融炉内の高温の溶融スラグにより損耗し、放置しておくと水冷管を破損する恐れがあ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、水冷ジャケットを設けることなく、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、該灰溶融炉の炉壁の外面の鉄皮を、散水により冷却するようにし、灰溶融炉の底部を、空冷により冷却するようにし、灰溶融炉の底部を空冷した空気を、炉壁外面の鉄皮の散水面に沿って通風するようにした、ことを特徴とする灰溶融炉が提供される。
【００１３】
さらに、散水後の水を、灰溶融炉の底部に張り出して設けた受け皿で受けて循環させながら散水するようにするのが好ましい。
【００１４】
上記本発明の構成によれば、炉壁の外面の鉄皮に散水し、その蒸発により炉壁を冷却するようにしたので、炉壁の冷却効率を高めることができ、したがって、耐火材の寿命を長くすることができる。蒸発潜熱による冷却なので冷却水管も少なくてすむ。また、灰溶融炉の底部を、空冷により冷却するようにしたので、灰溶融炉底部の炉壁の冷却効率を高めることができるとともに、空冷した後の温められた空気が炉壁に沿って上昇する際、水の蒸発作用を高めるので、冷却効率を一層高めることができる。
【００１５】
また、散水後の水を、灰溶融炉の底部に張り出して設けた受け皿で受けて循環させながら散水するようにしたので、冷却水の無駄をなくすことができる。
【００１６】
【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冷却装置の縦断面図である。
図において、１は焼却灰を溶融処理する灰溶融炉である。２はこの灰溶融炉１の炉壁で、全体に耐火レンガにより形成されるとともに、外周面は鉄皮３で形成されている。４は灰溶融炉１の頂部に設けた炉蓋である。５はこの炉蓋４に設けた電極挿入口に挿入した上部電極であり、５ａは灰溶融炉１の底部２ａに、上部電極５と対峙するように埋設した炉底電極である。６は炉蓋４に設けられた焼却灰投入管で、７はその投入口である。８は焼却灰投入管６と同様に炉蓋４に設けられた排気管で、９はその排出口である。１０は灰溶融炉１内に焼却灰投入管６を通して投入された焼却灰で、上部電極５および炉底電極５ａに、電源から直流通電することにより加熱溶解して溶融スラグ１１と溶融メタル１２とに分離し、溶融スラグ１１は、灰溶融炉１の下方部に設けられた、出滓口から出滓される。また、溶融スラグ１１と分離して灰溶融炉１底部に溜まった溶融メタル１２は固まっており、電極５との間でアークを発生させてメタルを溶融してから、排出口を通して外部に排出される。なお、前記溶融スラグ１１の出滓口、溶融メタル１２の排出口，上部電極５および炉底電極５ａに通電する電源は、いずれも図示していないが、従来のものの構造と実質的に同じである。
【００１７】
１３は冷却水槽で、貯水槽２５から給水ポンプ２６により給水管２７を通して送給された散水用水１７を貯水しておき、焼却灰１０を溶解する際、炉壁２の鉄皮３の外周面に向けて散水する。１６は炉壁２の鉄皮３の外周面に沿って上下に多段に配設された複数本の環状の散水管であり、この散水管には炉壁２の鉄皮３に向かって散水するように多数の散水孔１６ａが設けられている。なお、この散水孔１６の向きを替えることにより、散水角度を任意に変更することができる。１４は上端を冷却水槽１３に連結した給水管で、下端は分岐して各環状の散水管１６にそれぞれ連結している。そして、冷却水１７をポンプ１５により環状の散水管１６に給水する。１８は灰溶融炉１の底部２ａに張り出して設けられた水受け皿で、散水された水１７を受け、この水受け皿１８に一端を連結した排水管１９を通して貯水槽２５に戻すようにしている。
【００１８】
２０は灰溶融炉１の底部２ａおよび炉壁２を囲繞するように設けた囲壁である。２２は上端をこの囲壁２０の底部に連結し、下端を空冷ファン２１に連結した送風管で、焼却灰１０を溶解する際、空冷ファン２１によって冷却空気を灰溶融炉１の底部２ａに向けて送風するとともに、灰溶融炉１の底部２ａに吹きつけた空気を、炉壁２の鉄皮３と囲壁２０との間隙を炉壁２に沿って上昇させ、排気管２３を通して排出するようになっている。このようにして、空冷した後の温められた空気が炉壁２に沿って上昇する際、水の蒸発作用を高める。２４は排気管２３の立ち上り部に下方に突出するように設けたドレン受け部であり、このドレン受け部２４で受けたドレンは、ドレン管１９ａにより貯水槽２５に戻されるようになっている。
【００１９】
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内に投入された焼却灰１０を、電源から上部電極５および炉底電極５ａに直流通電し、加熱して溶融スラグ１１を生成する。焼却灰１１は、灰溶融炉１内では１，２００°Ｃで溶融するが、灰溶融炉１内での溶融スラグ１１の最適温度は、１，２００°〜１，３００°Ｃと高温であり、焼却灰１０に含まれている塩類も蒸発して炉壁２の耐火材に付着し、耐火材に浸透して耐火材を損耗するが、炉壁２の鉄皮３の外周面に向けて冷却水１７を散水し、炉壁２を冷却するので、炉壁２の耐火材の損耗を少なくすることができ、耐火材の寿命を長くすることができる。また、冷却水の蒸発による冷却なので、冷却水の使用量が少なくてすむ。底部を空冷することにより、炉の耐久性を高めることができる。水を循環使用することにより、さらに冷却水の使用量を減らすことができる。
【００２０】
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。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、溶融炉内に投入された焼却灰を溶融する際、炉壁の鉄皮の外周面に冷却水を散水して冷却し、耐火材の溶損を防止しているので、耐火材の寿命を長くすることができる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】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  炉壁
２ａ  炉底部
３  鉄皮
４  炉蓋
５  上部電極
５ａ  炉底電極
６  焼却灰投入管
７  焼却灰投入口
８  排気管
９  排気口
１０  焼却灰
１１  溶融スラグ
１２  溶融メタル
１３  冷却水槽
１４，２７  給水管
１５，２６  給水ポンプ
１６  環状の散水管
１６ａ  散水孔
１７  冷却水
１８  水受け皿
１９，１９ａ  排水管
２０  囲壁
２１  空冷ファン
２２  送風管
２３  排気管
２４  ドレン受け部
２５  貯水槽
ａ  灰溶融炉
ｂ  炉壁
ｃ  水冷ジャケット
ｄ  水冷管
ｅ  炉蓋
ｆ  出滓口
ｇ  排出口
ｈ  上部電極
ｉ  炉底電極
ｊ  焼却灰投入管
ｋ  排気管
ｍ  焼却灰
ｎ  溶融スラグ
ｏ  溶融メタル
ｐ  電源
ｑ，ｒ  電線
【図１】
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【図２】
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