JPH07253207A

JPH07253207A - 焼却灰溶融処理方法及びその装置

Info

Publication number: JPH07253207A
Application number: JP4677894A
Authority: JP
Inventors: Isao Okochi; 功大河内; Ryokichi Yamada; 良吉山田; Hisao Yamashita; 寿生山下; Toshiaki Arato; 利昭荒戸; Kiyoyuki Nishikawa; 清幸西川; Shigeo Hashida; 榮夫橋田; Hiroshi Miyadera; 博宮寺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【構成】電磁誘導加熱炉の炉体１，炉体１の上部を閉じ
る蓋２，下部に連結する出滓口４及び炉体外周に巻かれ
た誘導コイル３で構成し、炉内に発熱体５を積層配置す
る。発熱体５は、黒鉛質，導電性セラミックス等の耐熱
性導電材を柱状又は球状に成形したものを規則又は不規
則に積層する。そして、蓋２には、ガス導入管６が連結
しており、炉内に挿入する。ガス導入管６は炉内にガス
を供給するためのものであり、そのガスは、不活性ガス
の窒素，ヘリウム，アルゴン等、又は、酸素を含まない
還元ガス等が好適である。【効果】炉内のガス雰囲気を調整でき、更に、炉体内壁
と発熱体との接触を抑制できるので、発熱体の消耗を抑
制できしかも内壁の耐火材の寿命を大幅に延ばすことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市廃棄物，下水汚泥
その他の廃棄物を焼却することにより発生する焼却灰を
減容固化，無害化するための溶融処理方法及びその装置
に係り、特に、焼却灰を連続的に且つ安定な溶融に好適
な処理方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般都市廃棄物（ごみ）は、埋立て処分
されているが、最近では、埋立て土地の確保の困難さか
ら、焼却後に廃棄処分している。しかし、焼却によりご
みの体積が約１／１０に減容されるとはいえ、埋立て地
確保や灰の飛散，灰からの溶出や未燃焼物による環境再
汚染等の解決が懸案となりつゝある。

【０００３】そこで、これらの焼却灰を溶融処理し、更
に減容化を図るとともに、焼却灰をガラス質に固形化し
て重金属類を閉じ込める等して環境を保全する手段が提
案されだしている。

【０００４】焼却灰の溶融方法は、燃焼熱利用のバーナ
燃焼加熱方式（特開平3−263513 号公報）やプラズマ加
熱方式（特開昭63−101360号公報），アーク放電加熱方
式（特開平2−99184号公報）等がある。更に、電磁誘導
加熱方式（特開昭61−210998号公報）が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の溶融方
法，装置では、燃料，助燃材（空気）との燃焼による廃
棄ガスの多量な排出やそのガス処理の負荷増大を伴うこ
と、また、アーク放電加熱方式等は、灰を溶融するため
の熱源として溶融鉄をプールする必要があり構造的に複
雑となる上、そのアーク電極の消耗も激しいなどの欠点
を伴う。

【０００６】更に、電磁誘導加熱方式では、必ずしも溶
融鉄をプールする必要はなく、その場合は誘導コイルに
よる磁場に黒鉛，炭素材の発熱体を置き、その発熱によ
り灰を溶融する。従って、灰と発熱体との接触により溶
融することになり、炉内の酸素の存在により発熱体が酸
化消耗する場合がある。また、前記発熱体は、炉内壁の
耐火材とも接触しており、電気的スパーク等により炉内
壁の消耗，損傷を与えかねない。

【０００７】本発明の目的は、電磁誘導加熱方式におい
て、第一に、炉内に積層して成る黒鉛質等の発熱体の溶
融処理時における発熱体の消耗を防止すること、第二
に、炉内壁と発熱体の接触を改善し、炉内壁，発熱体の
相互の消耗，損傷を防止すること、第三に、炉内の雰囲
気を調整可能にして長時間使用に耐え、且つ、安定した
溶融スラグの出滓を可能にする処理方法及び装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】電磁誘導加熱炉内に、黒
鉛質等の導電性発熱体を積層配置し、前記発熱体を誘導
加熱して焼却灰を溶融するものでは、炉内に侵入する空
気や焼却灰の溶融時に生ずる酸素等で前記発熱体が酸化
消耗され易い。すなわち、加熱中の発熱体（炭素Ｃ主成
分）は炉内の多量の酸素の存在により、Ｃ＋Ｏ₂＝ＣＯ₂
の反応を起こす。

【０００９】発熱体は消耗し頻繁に取り替えることにな
る。このことに鑑みて、炉内にガスを導入する手段を備
え、発熱体周辺をそのガス雰囲気に調整する。このガス
は、不活性ガスの窒素，二酸化炭素，ヘリウム，アルゴ
ン等、又は、酸素を含まない還元ガス、例えば、焼却時
に生じる燃焼ガス等が良い。さらに、電磁誘導加熱炉の
内壁を、縦方向に凹凸状に成形した耐火材で構成し、黒
鉛質，導電性セラミックス等の耐熱性導電材で、柱状又
は球状等に成形した発熱体を積層し、内壁と発熱体との
衝突を軽減する。その積層位置に前記不活性ガスをガス
導入管により導入する手段を設ける。さらに、導入した
前記不活性ガス等及び焼却灰の溶融時に出るガスを加熱
炉の上部及び加熱炉の下部から排気する手段を備える。
加熱炉の上部には上部排気口を設け、下部は出滓口を囲
んで連結した防護壁に下部排気口を設け、出滓口を通っ
て吸引する。溶融スラグは前記出滓口から下方に落下
し、水冷あるいは空冷されて固形化処理される。

【００１０】

【作用】電磁誘導加熱炉内に投入された焼却灰は、柱状
又は球状等に成形した黒鉛質等の導電性発熱体の積層間
を溶融しながら流下するが、酸素等の活性ガスは、導入
される不活性ガスあるいは還元ガスで速やかに置換され
るから発熱体の酸化消耗が抑制される。従って、不活性
ガスは、化学的に安定な窒素，ヘリウム，アルゴン等、
又は、還元ガスは、焼却炉等で生じる燃焼ガスなどが好
適である。そして、加熱炉の上部及び加熱炉の下部から
排気する手段により不要なガスを排除でき、炉内に留ま
ることはない。さらに、内壁を縦方向に凹凸状に成形し
たことにより、投入された焼却灰が凹部に充満し発熱体
と壁面との直接的な接触が軽減し、電気的スパーク等に
よる壁面の消耗破損を抑制できるばかりか発熱体の消耗
も抑制できる。

【００１１】また、かかる高温ガスを炉体下部の出滓口
から溶融スラグとともに取り出せるため、溶融スラグを
出滓口から冷すことなく落すことができ、焼却灰を連続
して安定した溶融処理ができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図面に従い詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明による焼却灰溶融処理装置
の一実施例を示す断面図である。電磁誘導加熱炉の炉体
１，炉体１の上部を閉じる蓋２，下部に連結する出滓口
４及び炉体外周に巻かれた誘導コイル３で構成し、炉内
に発熱体５を積層配置する。発熱体５は、黒鉛質，導電
性セラミックス等の耐熱性導電材を柱状又は球状に成形
したものを規則又は不規則に積層する。そして、蓋２に
は、ガス導入管６が連結しており、炉内に挿入する。ガ
ス導入管６は炉内にガスを供給するためのものであり、
そのガスは、不活性ガスの窒素，ヘリウム，アルゴン
等、又は、酸素を含まない還元ガス等が好適である。ま
た、蓋２には、焼却灰投入口３０と上部排気口３１とが
連結しており、焼却灰投入口３０は、コンベア（図示省
略）等と連結し、焼却灰を搬送して炉内に連続的に投与
できるものであり、上部排気口３１は、炉内に導入した
ガス及び焼却灰の溶融により生じたガスの一部を排出す
る。ガスの他の部分は、炉体１の下部の出滓口４を囲ん
で設置した防護壁３２に連結した下部排気口３３より排
出する。この場合、炉内の高温なガスと溶融物を同時に
引き出せる。上部排気口３１と下部排気口３３とで炉内
から引き出されるガスは排気系４０から纏めて、あるい
は、別々に後流のガス処理設備（図示省略）に導いて無
害化する。また、出滓口４から落下する溶融スラグは、
その下方に設ける冷却水槽（図示省略）で水砕スラグと
して取り出される。

【００１４】更に、炉体１の内面は、図２に示すように
凹凸内壁２０，２１で構成する。積層した発熱体５と内
壁間に投入される焼却灰を常に介在させるためのもので
ある。

【００１５】従って、本発明による焼却灰の溶融処理方
法は、誘導コイル３に通電することにより発熱体５を加
熱し、炉内に投与された焼却灰を不活性ガス雰囲気中で
溶かし、溶融スラグを発熱体の積層部を滴下させ出滓口
４から炉内の高温ガスとともに溶融スラグを排出する。
そして、連続的に投入口３０から焼却灰を供給し、溶融
して出滓口４から抜き取る操作を繰り返す。この操作温
度は、焼却灰の融点以上に保つことが望ましく、１４０
０〜１６００℃程度が好適である。

【００１６】本発明による処理方法で、印加電力３５ｋ
Ｗの電磁誘導加熱炉を使用し、表１に示す焼却灰を溶融
処理した結果、同表に示すような溶融スラグを得た。

【００１７】

【表１】

【００１８】比容積から１／３〜１／５の減容が確かめ
られ、その時の不活性ガス導入の有無の比較では、不活
性ガス導入の方が炉内面は安定で損傷も認められず、発
熱体も数倍使用に耐えた。また、得られた溶融スラグを
浸透法により溶出試験を実施したところ、表２に示すよ
うに酸性雨等を考慮して溶液のｐＨを変えたデータでも
埋め立て基準以下であり、十分に無害化できるものであ
ることが確認できた。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、炉内のガス雰囲気を調
整でき、更に、炉体内壁と発熱体との接触を抑制できる
ので、発熱体の消耗を抑制できしかも内壁の耐火材の寿
命を大幅に延ばすことができる。また、炉内の高温なガ
スを出滓口から溶融スラグとともに抜き出せるので、溶
融スラグの過度な冷却なしに出滓できる。この結果、安
定に長時間連続して焼却灰の溶融処理が可能であり、焼
却灰の減容と無害化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である焼却灰溶融処理装置の構
造を示す断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図。

【符号の説明】

１…炉体、２…蓋、３…誘導コイル、４…出滓口、５…
発熱体、６…ガス導入管、１０…焼却灰、１１…溶融ス
ラグ、２０，２１…凹凸内壁、３０…焼却灰投入口、３
１…上部排気口、３２…防護壁、３３…下部排気口。

フロントページの続き (72)発明者荒戸利昭茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者西川清幸栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所リビング機器事業部内 (72)発明者橋田榮夫栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所リビング機器事業部内 (72)発明者宮寺博茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉の内部に導電性発熱体を積層配置し、前
記導電性発熱体を誘導加熱して、炉内に投与された焼却
灰を溶融する処理方法において、前記炉内にガスを導入
し、前記ガス雰囲気中で前記導電性発熱体を加熱するこ
とを特徴とする焼却灰溶融処理方法。
【請求項２】請求項１において、前記ガスが、窒素，ヘ
リウム，アルゴン等の不活性ガスあるいは酸素を含まな
い還元ガスのいずれかであり、前記ガスを炉内に連続的
に導入する焼却灰溶融処理方法。
【請求項３】電磁誘導加熱炉の内壁を、縦方向に凹凸状
に成形した耐火材で構成し、前記炉内に、黒鉛質，導電
性セラミックス等の耐熱性導電材で、柱状又は球状等に
成形した発熱体を積層し、前記炉内にガス導入管を設置
し、前記電磁誘導加熱炉の誘導コイルに通電して、導入
したガス雰囲気中で前記発熱体を加熱し、前記電磁誘導
加熱炉頂部に設けた投入口から投与された焼却灰を溶融
し、溶融スラグを前記電磁誘導加熱炉の底部に設けた出
滓口から取り出すことを特徴とする焼却灰溶融処理装
置。
【請求項４】請求項３において、前記ガス導入管から導
入した前記ガスを前記電磁誘導加熱炉の上部に設けた上
部排気口と前記出滓口を囲んで連結した防護壁に設けた
下部排気口から吸引し、前記下部排気口は前記導入ガス
と炉内発生ガスとを炉体外部に吸引する焼却灰溶融処理
方法。