JPH04251106A - 灰溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼却炉から排出される
焼却灰を減容等のために溶融処理するようにした灰溶融
炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年においては、都市ごみ等の廃棄物を
焼却する焼却炉から排出された焼却灰を、減容化や無公
害化並に再資源化等のため高温で溶融し固化するのに、
灰溶融炉が用いられている。

【０００３】従来の灰溶融炉の一例を図２を用いて説明
すると、上部に形成された供給口１から炉本体２内部へ
図示しない焼却炉からの焼却灰３を投入し、炉本体２内
部に上方から装入されたアーク電極４によりアークを発
生させて該アークの熱により焼却灰３を溶融させ、炉本
体２底部にたまった焼却灰３の溶湯５を炉本体２下部に
形成された排出口６から排出させ図示しない固化装置へ
供給するようになっている。又、溶融の進行に伴ってア
ーク電極４を溶湯５中に浸漬し、溶湯５に通電させて溶
湯５の電気抵抗熱を利用して溶融を継続させる方式もあ
る。

【０００４】図３は従来の灰溶融炉の他の例であり、上
部に形成された供給口７，８から炉本体９内部へ図示し
ない焼却炉からの焼却灰３を投入し、炉本体９内部に上
方から装入されたバーナ１０の火炎によって炉本体９内
部に貯溜された焼却灰３の表面を溶融させ、溶融した焼
却灰３表面の溶湯５を炉本体９底部に形成された排出口
１１から排出させ図示しない固化装置へ供給するように
なっている。

【０００５】これら２つの従来例はいずれも、廃棄物を
完全燃焼させて未燃炭素がほとんど残留しない状態とし
た焼却灰３を、他の熱源に依存して溶融させる装置であ
り、既に各方面で実施されている。上記図２の灰溶融炉
では、焼却灰３を溶融させるアーク電極４（或いは電気
抵抗用電極）へ多量の電力を常時投入し続けなければな
らず、又、図３の灰溶融炉では、焼却灰３を溶融させる
ために、バーナ１０へ多量の燃料を常時投入し続けなけ
ればならないので、共にランニングコストが高くなって
しまう。

【０００６】そこで、図４に示すように、廃棄物１３の
燃焼度合いを制御することにより、焼却灰３中に所要割
合で未燃炭素が残留するようにし、焼却炉１２から排出
される焼却灰３に含まれる未燃炭素の燃焼熱を熱源とし
て溶融させる灰溶融炉１４が開発されている。尚、焼却
灰３中に未燃炭素を残留させるために、例えば、回転式
円筒型の焼却炉１２が用いられているが、その詳細は、
特願昭６２−２３２６４６号に開示されている。

【０００７】又、上記灰溶融炉１４の代表的な構造例は
図４に示すように、焼却炉１２から排出された未燃炭素
を含有する焼却灰３は灰溶融炉１４内へ導入され、灰溶
融炉１４入口にて燃焼用の空気１５により未燃炭素が燃
焼され、この燃焼熱でもって焼却灰１３が加熱溶融され
る。この際生成される溶湯５は炉床１６を斜め下方へ流
下しつつ排出端１７から次工程の図示しない固化装置へ
排出される。

【０００８】ところで、この種従来例にあっては、灰溶
融炉１４入口にて燃焼用の空気１５により未燃炭素を燃
焼することとしているため、炉床１６を流れる溶湯５に
充分な熱量が供給されずこの溶湯５が炉床１６に付着固
化して灰溶融炉１４内を閉塞する問題があった。また、
この現象は炉床１６のみならず炉壁にも現れ、操業の安
定化が得られなかった。そのため、以降も改善が進み、
近年、開発されている灰溶融炉としては、図５に示すよ
うに、上端に未燃炭素を含む焼却灰３の供給口１８を形
成され、下端に溶湯５の排出口１９を形成されて、全体
が下方に傾斜する耐火材製の炉本体２０と、炉本体２０
内部に階段状に配設された複数のセラミックス製の炉床
板２１と、各炉床板２１内部に設けられた高温電気ヒー
タ２２と、燃焼空気２３を噴出する空気ノズル２４とで
構成されて、供給口１８から投入された未燃炭素を含む
焼却灰３を炉床板２１内部に設けられた高温電気ヒータ
２２で高温加熱すると共に、空気ノズル２４から高温の
燃焼空気２３を焼却灰３中へ噴出させることにより、焼
却灰３に含まれる未燃炭素を燃焼させ、炉内雰囲気温度
が燃焼を継続できる高温になったら以後は高温電気ヒー
タ２２による加熱を停止し、未燃炭素の燃焼熱のみを熱
源として焼却灰３を燃焼させ、燃焼して溶融された溶湯
５を階段状に配設された各火床板２１に沿って上方から
下方へ順に流下させると共に、溶湯５の流下に伴って焼
却灰３を下方へ移送させ、最下部の炉床板２１から溶湯
５を排出口１９へ排出させて、図示しない外部の固化装
置へ供給させるようにしている。更に炉本体２０にはプ
ッシャー２４’が組み込まれ、炉本体２０内部に溶湯５
が付着固化した場合、プッシャー２４’を用いて付着物
を剥離して排出させるようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
５の灰溶融炉には、以下のような問題があった。

【００１０】即ち、炉本体２０内部全体に階段状に設け
られた各炉床板２１ごとに未燃炭素の燃焼熱を熱源とし
て焼却灰３の溶融を継続的に生じさせ、生じた溶湯５を
階段状の各炉床板２１に沿って上方から下方へと順に流
下させるようにするためには、炉本体２０内部全体が常
に高温雰囲気となるように保ち、且つ、焼却灰３に均等
に燃焼空気２３を供給させることが必要であるが、この
ように炉本体２０内部全体を常に高温雰囲気となるよう
に保ち、且つ、焼却灰３に均等に燃焼空気２３を供給さ
せることができない場合には燃焼が継続されず、稼働中
に炉本体２０内部に部分的な低温部が生じ、これによっ
て一度溶融した溶湯５が凝固して前記プッシャー２４’
による強制的な排出作業を行わなければならなくなり、
又、焼却灰３の移送が均等に行われず、炉本体２０内部
で焼却灰３の溶融が連続的に持続されなくなるので、灰
溶融炉１４の安定操業が困難となっていた。

【００１１】本発明は、上述の実情に鑑み、未燃炭素を
含む焼却灰を熱源とすることによって低いランニングコ
ストで、安定操業が可能で低価格な灰溶融炉を提供する
ことを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】内部に溶湯貯溜部を備え
た容器状の炉本体を設け、該炉本体の上部に未燃炭素を
含む焼却灰の供給口を形成すると共に、炉本体の溶湯貯
溜部に前記焼却灰が溶融してなる溶湯の排出口を形成し
、炉本体に発熱装置を設け、炉本体内部に空気あるいは
酸素を供給する酸素供給ノズルを設けたことを特徴とす
る灰溶融炉にかかるものである。

【００１３】

【作用】先ず灰溶融炉の初期起動として供給口から未燃
炭素を含む焼却灰を炉本体内部に供給して、発熱装置と
して例えば通電用電極を介して通電すると、焼却灰中の
未燃炭素に電流が流れて、未燃炭素のもつ電気抵抗値に
より焼却灰が電気抵抗加熱され、高温化し溶融する。炉
本体内が溶湯で満たされると、炉本体に新しい焼却灰を
供給して溶融炉を本格的稼動状態とする。その後は、通
電用電極への通電を中止して酸素供給ノズルから空気あ
るいは酸素を供給することにより焼却灰中の未燃炭素が
燃焼して焼却灰が溶融し、溶湯は溶湯貯溜部に貯溜され
た後、排出口から排出される。その後供給される焼却灰
は溶湯で満ちた溶融炉に直接供給されこの高温雰囲気や
溶湯中で空気あるいは酸素と接触し燃焼する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例として発熱装置に通電
用電極を用いた場合を図面を参照しつつ説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例である。

【００１６】内部に焼却灰２５が溶融してなる溶湯２６
を所定の量だけ貯溜可能な溶湯貯溜部４３を有する、耐
火物製の密閉容器型をした炉本体２７を設け、該炉本体
２７の上部に焼却灰２５の供給口２８を形成して、該供
給口２８に焼却炉２９からの焼却灰２５を落下投入可能
なシュート３０の下端部を接続する。

【００１７】炉本体２７下部に排出口３３を形成し、該
排出口３３に、溶湯貯溜部４３における最大液面レベル
３４を超えた溶湯２６を図示しない外部の固化装置へ排
出させるための堰板３５を備えたオーバーフロー装置３
６を接続する。

【００１８】炉本体２７の内部に発熱装置として例えば
上方から複数本の通電用電極３７を下端部が前記最大液
面レベル３４以下となるよう装入配置し、該炉本体２７
の内部に下方から前記通電用電極３７と対をなす通電用
電極３８を対向させて装入配置し、通電用電極３７，３
８が互いに異なる極性となるように図示しない電源に接
続する。

【００１９】尚通電用電極３７を装入配置する方向は必
ずしも上下方向でなくとも炉本体２７の側壁から水平方
向に配置しても良い。

【００２０】炉本体２７の側面の前記最大液面レベル３
４よりも低い位置に適宜間隔を置いて高温の空気或いは
酸素３９を噴射する酸素供給ノズル４０を設け、炉本体
２７の上部に炉本体２７内部で発生した排ガス４１を排
気する排気口４２を設ける。排ガス４１と前記酸素供給
ノズル４０へ供給される空気または酸素３９との間で熱
交換を行なう熱交換器４５を設ける。

【００２１】次に、作動について説明する。

【００２２】焼却炉２９で燃焼度合いを制御しつつ都市
ごみ等の廃棄物を焼却することにより生成される、所要
割合の未燃炭素を含む焼却灰２５を、焼却炉２９からシ
ュート３０へ排出する。そして、シュート３０から焼却
灰２５を炉本体２７へ供給する。

【００２３】次いで、図示しない電源から通電用電極３
７，３８を介して、導電性の未燃炭素を含む焼却灰２５
に電流を流させることにより、焼却灰２５が持つ電気抵
抗値によって焼却灰２５を加熱（電気抵抗加熱）し、更
に、酸素供給ノズル４０から高温の空気或いは酸素３９
を炉本体２７の焼却灰２５中へ噴出させることにより、
加熱された焼却灰２５に含まれる未燃炭素を燃焼させた
燃焼熱で焼却灰２５を溶融し炉本体２７を初期起動させ
る。尚、炉本体２７の初期起動は焼却灰２５の代りに、
コークス等の燃料あるいは導電性金属スクラップを炉本
体２７に装入し又はこれらの混合物を装入して行なうこ
とも可能である。

【００２４】一旦、炉本体２７が起動されたら、通電用
電極３７，３８の通電による焼却灰２５の電気抵抗加熱
を停止し、空気或いは酸素３９の供給量を調整すること
により、未燃炭素の燃焼が持続されるように制御する。

【００２５】その結果、未燃炭素の燃焼熱を熱源とした
焼却灰２５の溶融が継続し低いランニングコストでの運
転が可能となる。この時、発生する燃焼ガス４１は排気
口４２から外部へ排出される。

【００２６】そして、焼却灰２５の溶融によって生成さ
れた溶湯２６は炉本体２７の溶湯貯溜部４３へ貯溜され
て行き、溶湯貯溜部４３には最大液面レベル３４に達す
るまで溶湯２６が貯溜される。溶湯貯溜部４３の溶湯２
６が最大液面レベル３４まで達したら、以後溶湯２６は
、最大液面レベル３４を超える分が炉本体２７の排出口
３３からオーバーフロー装置３６へと流れ、オーバーフ
ロー装置３６から外部の図示しない固化装置へ排出され
る。

【００２７】このように、炉本体２７に溶湯貯溜部４３
を設けて、溶湯貯溜部４３で溶湯２６を所定の時間だけ
滞留されるようにしているので、焼却灰２５の完全溶融
が可能となり、又、炉本体２７の排出口３３にオーバー
フロー装置３６を設けたので、排出口３３からは溶湯貯
溜部４３下部の完全溶融した溶湯２６のみがオーバーフ
ロー装置３６を介して連続的に外部へ排出されることと
なり、溶湯貯溜部４３上部の溶融が不完全な溶湯２６が
排出されることが防止される。

【００２８】又、内部の溶湯２６の温度を制御する場合
には、補助的に通電用電極３７，３８に通電して溶湯２
６に電流を流す（焼却灰２５の溶湯２６のような溶融ス
ラグは導電性が確認されており、既に種々の応用例があ
る）。溶湯２６は溶湯２６の持つ電気抵抗値によって発
熱され、これによって溶湯２６の温度が制御される。

【００２９】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、必要な場合には未燃炭素を含まない
焼却灰２５であっても溶融させることが可能であること
（この場合空気あるいは酸素は不要である）、発熱装置
として電気アークや誘導加熱や油又はガスバーナ等の設
備を使用し得ること、シュートの途中に焼却灰の供給量
を調整するための調整ゲートを設けても良いこと、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更
を加え得ることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の灰溶融炉
によれば、炉本体の溶湯貯留部に上部から未燃炭素を含
む焼却灰を投入し、溶湯貯留部に空気あるいは酸素を供
給して未燃炭素を燃焼させ、その燃焼熱を熱源として投
入した焼却灰の溶融を継続させることができ、しかも簡
単な構造及び低ランニングコストで安定操業を可能にし
たという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体側方断面図である。

【図２】アークおよび電気抵抗熱を利用した従来例の概
略側断面図である。

【図３】バーナを利用した従来例の概略側断面図である
。

【図４】未燃炭素を含む焼却灰を利用した従来例の全体
概略側面図である。

【図５】未燃炭素を含む焼却床を利用した他の従来例の
側方断面図である。

【符号の説明】

２５　　　　焼却灰 ２６　　　　溶湯 ２７　　　　炉本体 ２８　　　　供給口 ３３　　　　排出口 ３７，３８　　　　発熱装置としての通電用電極３９　
　　　空気あるいは酸素 ４０　　　　酸素供給ノズル ４３　　　　溶湯貯溜部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内部に溶湯貯溜部を備えた容器状の炉
   本体を設け、該炉本体の上部に未燃炭素を含む焼却灰の
   供給口を形成すると共に、炉本体の溶湯貯溜部に前記焼
   却灰が溶融してなる溶湯の排出口を形成し、炉本体に発
   熱装置を設け、、炉本体内部に空気あるいは酸素を供給
   する酸素供給ノズルを設けたことを特徴とする灰溶融炉
   。