JPH0730893B2 - 焼却灰の溶融処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、都市ごみ、下水汚泥、或いはその他の廃棄
物を焼却炉で焼却することによって発生する焼却灰を溶
融炉において溶融処理する焼却灰の溶融処理装置に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、都市ごみ、下水汚泥、或いはその他の廃棄物を
廃棄物焼却炉で焼却することによって発生する焼却灰
は、多くの場合、埋立処理されているのが現状である。
しかし、埋立地の確保が年々困難になっているため、埋
め立てられる焼却灰の容積を小さくする方法、即ち、焼
却灰の減容化処理が要望されている。

また、焼却灰を処理することなくそのままの状態で埋立
地に埋め立てた場合には、焼却灰自体には種々の重金属
等の有害物質が含まれているため、焼却灰から有害物質
が雨水、地下水等に溶出したり、或いは、焼却灰中の未
燃有機物質が腐敗し、これらの現象が二次公害を引き起
こす原因になっている。そこで、焼却炉から排出される
焼却灰の無公害処理化が要望されている。

このようなことから従来から種々の焼却灰の処理装置が
開発されている。例えば、焼却灰をセメントと混合して
焼却灰をセメントで固化する処理方式、アスファルトと
混合して焼却灰を固化する処理方式、或いは粘土等と混
合して焼却灰を焼結固化する処理方式等が開示されてい
る。

しかしながら、これらの処理方式は、処理コストが高価
となり、また、焼却灰の処理状態に対して技術的信頼性
に欠ける問題がある。

また、焼却灰の別の処理方式として、バーナ炉、或いは
電気炉即ちオープンアーク炉に焼却灰を投入して該焼却
灰を溶融処理する方式がある。バーナ炉方式は、油の燃
焼熱を利用する方式で、最高温度が1400℃程度であり、
高融点の鉄分やセラミック類を前段階で除去する必要が
ある。或いは、アーク炉方式は、製鋼用アーク炉を圧溶
融用に転用したものであり、黒鉛電極間のアーク熱を利
用するものである。

例えば、製鋼用のオープンアーク炉を用いた処理方法と
して、特開昭52−86976号公報に開示されたものがあ
る。

該スラッジの燃焼溶解方法は、電極と溶融金属との間に
常時アークを発生させた密閉式アーク炉にスラッジを装
入し、このスラッジ中の有機物は上記アークのアーク熱
により分解してガスとして炉外に取り出し、上記スラッ
ジ中の無機物は上記アークのアーク熱により溶解して上
記溶融金属に溶け込ませるか溶融スラグとして炉外に取
り出すものである。

又は、特開昭55−114383号公報には、焼却灰の溶融処理
方法が開示されている。該焼却灰の溶融処理方法は、サ
ブマージドアーク炉内の溶融スラグ上に焼却灰を順次投
入して焼却灰層を形成し、該層の焼却灰を溶融スラグの
電気抵抗熱により順次溶融するものである。この場合
に、焼却灰として、焼却灰で焼却排出される灰と、集じ
ん器で捕集される集じん灰との混合灰を用いたものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記バーナ炉方式は、高温が得られない
ためにスラグの取り出し方法を水砕方式とするものが殆
どである。水砕方式とは、スラグ排出口の下部に水槽を
設置し、スラグを排出口から連続的に水槽に落下させ、
水槽内で冷却されたスラグをコンベア等で溶融炉外に取
り出す方法で、水で外気をシールすることによりスラグ
排出口に漏れ込んだ冷風が冷却することがないという利
点がある反面、水砕スラグはガラス質となって脆くな
り、該水砕スラグを有効利用するという面から問題があ
る。

また、前掲特開昭52−86976号公報に開示されたスラッ
ジの燃焼溶解方法は、黒鉛電極を用いたオープンアーク
炉を用いたものであるため、十分な高温が得られず、そ
のため、焼却灰、特に都市ごみ焼却灰にあっては含有さ
れる土砂、陶器、金属等の高融点物質を完全に溶融させ
ることができないという問題があった。そこで、該オー
プンアーク炉で溶融できる物質のみを該オープンアーク
炉に投入するため、焼却炉から高融点物質を事前に選別
した後、炉内に投入するか、或いは、石灰、ホタル石等
の融点降下剤を焼却灰に添加して溶融処理する必要があ
った。

また、オープンアーク炉では、電極と溶融金属との間に
アークを発生させるため、焼却灰のように、スラグ成分
として含まれている酸化物を主成分とする廃棄物を処理
するためには、事前に鉄等の金属を炉内で溶解し、いわ
ゆるベースメタルを作成しておく必要が生じる。更に、
ベースメタル上に酸化物等の組成が不均一な焼却灰が投
入されると、アーク電力の変動が大きく、また、アーク
が消滅する現象が発生した。しかも、アークが消滅した
場合は、ベースメタル上に電導性のない焼却灰が覆った
状態となるため、再度焼却灰を処理するため、焼却灰に
再着火を行うことができなくなるという問題がしばしば
生じた。

水砕方式以外の方式には、風砕方式、徐冷方式がある
が、これらの方式によるスラグは結晶質で堅いため、建
設用骨材や道路路盤材等に有効利用できる性質のもので
ある。この徐冷方式等の一般的なスラグ排出方法は、高
炉等製鉄関係で使われているタップ方式である。

タップ方式とは、スラグ排出口に粘土を詰めてスラグが
流出しないようにして溶融炉内にスラグを溜めておき、
スラグ量が所定量溜まった時に、スラグ排出口の粘土を
突き崩してスラグを排出口より流出させ、スラグの流出
が終了した後に、排出口に再び粘土を詰めるという方法
であり、スラグ排出操作は間歇的であり、炉内にスラグ
を滞留させるため、炉の容積が大きくなり、作業の安全
性に問題が発生する。

また、タップ方式以外では、例えば、連続出滓により徐
冷方式のスラグを排出することは、スラグ排出口の温度
が下がるため、スラグが排出口で冷却固化して流出しな
いという問題が起こる。

特に、溶融炉において、鉄類やセラミック類を分別除去
しない焼却灰を溶融する場合は、焼却灰の融点が1500℃
以上と高くなるので、若干の温度低下でもスラグが排出
口で冷却固化し易いという問題を有している。即ち、ス
ラグが溶融炉の排出口で一度固化すると段々と成長し
て、該排出口が閉塞し、溶融炉の運転を停止せざるを得
なくなる。

アーク炉を用いて焼却灰を溶融した場合に、タップ以外
の方式でスラグを排出させる時には、スラグ排出口に補
助電極や補助バーナを設置することが一般的である。し
かし、補助電極や補助バーナは設備的に過大設備になる
と共に、溶融に使用しているエネルギーを有効に利用で
きず、エネルギーの無駄使いとなる。また、バーナ炉の
場合は、オープンアーク炉よりも更に高温が得られず、
しかも、燃料の燃焼用空気を多量に使用するため、排ガ
ス量が膨大となり、その結果、大がかりな排ガス処理装
置が必要となる等、種々の問題が生じた。

一般に、プラズマとは、原子から電子が飛び出してイオ
ン化した状態であり、原子から電子が飛び出す時に発生
する高エネルギーであり、プラズマの付近は高温度雰囲
気となる。このプラズマを発生させるため、プラズマア
ーク炉が提供されている。このプラズマアーク炉にはプ
ラズマトーチが設けられている。また、焼却炉から発生
する焼却灰、及び燃焼排ガスを電気集じん器等の集じん
器で清浄し且つ集じんされたダストは、溶融炉で処理さ
れ、また、清浄された排ガスは誘引ファンを通って煙突
から排出される。

溶融炉にプラズマアークを発生させるプラズマ発生装置
であるプラズマトーチを設けた溶融処理装置は、都市ご
み、産業廃棄物等の焼却炉の焼却灰を減容化、無害化、
有効利用を図るために溶融処理することができ、鉄類や
セラミック類を分別しないで焼却灰を溶融する場合、15
00℃以上の高温が必要となるが、プラズマアークでは、
1500℃〜2000℃の高温を容易に得ることができるもので
ある。そして、焼却灰の種類及び組成を問わず、例え
ば、焼却灰中に金属、陶器、土砂等の高融点物質が含ま
れていても、それらの高融点物質を焼却灰から予め除去
することなく、該焼却灰を溶融炉に直接投入して、該溶
融炉に設けた該プラズマの高エネルギーによって焼却灰
を溶融して焼却灰を処理することができる。

そこで、この発明の目的は、上記問題点を解決すること
であり、焼却灰の溶融するのに溶融炉にプラズマトーチ
を設け、焼却灰を溶融炉に直接投入させ、プラズマトー
チを用いてプラズマアークを発生させ、該プラズマの高
エネルギーによって焼却灰を常に安定して溶融し、風砕
スラグや徐冷スラグを連続的に排出させる場合に、スラ
グ排出口で溶融スラグが冷却固化して湯口を閉塞させて
溶融スラグが流出しなくなるのを防止するため、プラズ
マアークの照射できる領域を炉内の溶融スラグ面からス
ラグ排出口の先端までになるようにプラズマトーチを支
点を中心に傾動可能に構成し、スラグ排出口の溶融スラ
グをプラズマアークで直接加熱させ、溶融スラグの冷却
固化を防ぎ、連続的に流出させ、特に、過剰なエネルギ
ーを消費させないため、スラグ排出口から排出された溶
融スラグと排ガスとの熱エネルギーを有効に利用してス
ラグ排出口の溶融スラグの冷却固化を防ぎ、溶融スラグ
を連続的に流出させる焼却灰の溶融処理装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成
されている。即ち、この発明は、溶融炉に設けられたプ
ラズマアークを発生させるプラズマトーチ、前記溶融炉
の炉体の側壁に設けられた溶融スラグを流出させるスラ
グ排出口、前記スラグ排出口から落下排出される溶融ス
ラグを受け入れるため前記スラグ排出口の下方に配置さ
れたスラグ受け容器、前記スラグ排出口の下方部の前記
スラグ排出口とスラグ受け容器との間に排ガスの排ガス
出口を開口する排ガスダクト、前記プラズマトーチの軸
方向に前記プラズマトーチを移動調節する駆動装置、及
び前記溶融炉内でのプラズマアークの照射方向を変更す
ることによって前記プラズマトーチの照射領域が前記炉
体内の溶融スラグ面と前記スラグ排出口との全域を含む
ように前記プラズマトーチの方向を変更調節する傾動装
置、から構成したことを特徴とする焼却灰の溶融処理装
置に関する。

また、この焼却灰の溶融処理装置において、前記プラズ
マトーチを前記溶融炉の前記スラグ排出口の上方に配置
したものである。

〔作用〕

この発明による焼却灰の溶融処理装置は、上記のように
構成されており、次のような作用を有する。即ち、この
焼却灰の溶融処理装置は、溶融炉に配置されたプラズマ
アークを発生させるプラズマトーチを該軸方向に移動調
節する駆動装置、及びプラズマアークの照射方向を変更
するため前記プラズマトーチの傾きを変更調節する傾動
装置を有するので、該傾動装置の駆動により前記プラズ
マトーチからのプラズマアークの照射範囲が前記溶融炉
のスラグ排出口を含むように前記プラズマトーチの方向
を変更することができ、前記溶融炉の前記スラグ排出口
を溶融スラグが冷却固化する現象を防ぎ、前記スラグ排
出口から溶融スラグを連続して出滓することができる。

特に、スラグ受け容器は前記スラグ排出口から落下排出
される溶融スラグを受け入れるため前記スラグ排出口の
下方に配置され、排ガスダクトは前記スラグ排出口の下
方部に排ガスの排ガス出口を開口しているので、スラグ
受け容器に溜められた高温の排出スラグ及び高温排ガス
は、スラグ排出口に対して常に輻射熱即ち熱エネルギー
を与え、スラグ排出口を高温に維持でき、スラグ排出口
で溶融スラグが冷却固化するのを防止できる。

また、この焼却灰の溶融処理装置において、前記プラズ
マトーチをスラグ排出口の上方に配置し、プラズマトー
チを傾動装置により傾動させ、プラズマアークの照射領
域がスラグ浴の灰投入側壁面からスラグ排出口の先端ま
で到るようにし、前記プラズマトーチが溶融スラグの真
上に位置せずに前記溶融炉の縁部位に位置するので、溶
融スラグの輻射熱の影響が少なくなる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明による焼却灰の溶融処
理装置の一実施例について説明する。

第１図において、この焼却灰の溶融処理装置の一例が示
されている。この焼却灰の溶融処理装置は、都市ごみ、
下水汚泥、或いはその他の廃棄物を焼却炉で焼却するこ
とによって発生する焼却灰、場合によっては、焼却炉シ
ステムにおける集じん器で捕集されたダストを混合して
溶融炉即ちプラズマアーク炉５において溶融処理するも
のであり、主として、プラズマアーク炉５、該プラズマ
アーク炉５に設けたプラズマトーチ８、及び該プラズマ
トーチ８にプラズマを発生させるプラズマシステム１か
ら構成されている。

このプラズマシステム１は、第１図に示すように、主と
して、プラズマアークトーチ８、交流を直流に切り替え
て直流をプラズマトーチ８に供給する電力供給装置４、
プラズマトーチ８によってプラズマアークを発生させ且
つ該プラズマアークを安定供給のための制御を行う制御
装置26、電極及びトーチ本体を冷却するための冷却水を
供給する冷却水供給装置27、及びプラズマ形成ガスとな
る空気Ａを供給するための空気供給装置28を有してい
る。

第２図に示すように、プラズマアーク炉５の炉蓋７の一
側方には、焼却炉から発生した焼却灰或いは集じん器か
ら捕集されたダストＢが投入される灰ホッパ12が設けら
れ、該灰ホッパ12からシュート９を通じて灰供給装置３
によって連続的或いは間欠的にプラズマアーク炉５に投
入される。プラズマアーク炉５には、炉体６の上部に水
冷式の固定型の炉蓋７が設けられている。

炉体６は、カーボン、マグネシア、アルミナ等の耐火材
で構築されている。プラズマアーク炉５の炉蓋７の他側
方には、プラズマトーチ８が設けられると共に、該プラ
ズマトーチ８の下方には炉体６にスラグ排出口25が形成
されている。スラグ排出口25は、下方に配置されるスラ
グ受け容器15及び上方へ伸びる排ガスダクト23に連通し
ている。

更に、プラズマトーチ８は、プラズマトーチ８の軸方向
に移動させるトーチ昇降装置即ち駆動装置11によって炉
蓋７に設置可能に取り付けられ、プラズマトーチ８を炉
体６内の所定に位置に設定できるように構成されてい
る。

更に、プラズマトーチ８には、該プラズマトーチ８の照
射方向を変更するため、プラズマトーチ８の傾きを変え
る傾動装置２が設けられている。傾動装置２の駆動によ
ってプラズマトーチ８は方向変更が可能になる。そし
て、プラズマトーチ８からのプラズマの照射領域は、プ
ラズマアーク炉５のスラグ排出口25を含むように設定す
ることができる。

この発明による焼却灰の溶融処理装置におけるプラズマ
アーク炉５は、上記のように構成されており、次のよう
に作用する。

プラズマアーク炉５において、プラズマトーチ８は、プ
ラズマトーチ８の所定の電圧又は電力量に応じて、該プ
ラズマトーチ８を焼却灰Ｂから距離を変更するように駆
動装置11を操作する。駆動装置11は、プラズマトーチ８
を該軸方向即ち矢印Ｒの方向に昇降移動させるものであ
り、例えば、複動シリンダから構成されている。駆動装
置11は、制御装置26からの指令によって油圧装置を作動
してプラズマトーチ８を該軸方向に炉蓋７に対して昇降
可能に移動させる。例えば、プラズマトーチ８をプラズ
マアーク炉５内へ降下させ、該プラズマトーチ８を対極
10に対して所定の距離に設定し、プラズマトーチ８の放
電が終了し、焼却灰Ｂの溶融処理が終了すると、再び駆
動装置11によって炉蓋７から上昇させる。

また、プラズマトーチ８は、傾動装置２によって傾動角
度θにわたって揺動運動即ち傾動可能に構成されてい
る。この傾動装置２は、ボールジョイント等によって枢
支点35を中心に矢印Ｑ方向に回動即ち枢動可能に構成さ
れており、従って、プラズマトーチ８が傾動角度θに渡
って回動即ち傾動するようになる。従って、この傾動装
置２が制御装置26からの指令を受けて作動し、該傾動装
置２によってプラズマトーチ８が回動し、プラズマ照射
領域が変更される。このプラズマ照射領域は、スラグ浴
即ち溶融スラグ13の灰投入側壁面からスラグ排出口25の
先端までになるように設定されている。この場合に、プ
ラズマトーチ８と該プラズマトーチ８を固定している駆
動装置11を一緒に傾動させるように構成されている。

従って、１本のプラズマトーチ８で焼却灰Ｂの溶融作用
及び炉体６のスラグ排出口25の加熱作用を行い、溶融ス
ラグがスラグ排出口25で固化するのを防止し、連続的に
スラグを排出することができるものである。

スラグ排出口25から流出した溶融スラグはスラグ受け容
器15に受け入れて排出されるが、スラグ受け容器15と炉
体６の隙間から漏れ込む空気によってスラグ排出口25が
冷却されると、プラズマトーチ８を頻繁にスラグ排出口
25の方へ傾動させなければならない。排ガス出口16をス
ラグ排出口25より下方のスラグ受け容器15に近い所に設
置し、排ガスと漏れ込み空気を排ガス出口16に吸引する
ことにより、スラグ排出口25の冷却を防ぎ、プラズマト
ーチ８でスラグ排出口25を加熱する時間が短くなって、
プラズマトーチ８のプラズマエネリギーの大部分が焼却
灰Ｂの溶融に使われるように構成すれば、プラズマアー
ク炉５は省エネルギーの装置を提供できるようになる。

灰供給装置３で焼却灰Ｂが供給される部分は、焼却灰Ｂ
を溶融温度まで加熱する熱量（熱エネルギー）と焼却灰
Ｂの融解熱を供給するため、必要熱量が大きい。それに
対し、スラグ排出口25の部分は溶融したスラグが冷却し
ない程度の熱量（熱エネルギー）を与えれば十分であ
り、必要熱量が小さい。また、スラグ浴13の部分はスラ
グの深さが200mm以上あるのに対し、スラグ排出口25の
部分のスラグの深さが50mm以下であるので、プラズマト
ーチから得られる熱量が大き過ぎるとスラグ排出口25を
構成する耐火物を焼損する危険もある。

第２図に示すように、灰供給装置３とスラグ排出口25を
互いにプラズマアーク炉５の対向位置に配置し、スラグ
排出口25の直上部にプラズマトーチ８を配置すると、ス
ラグ排出口25とプラズマトーチ８の先端の距離が最短
で、灰供給装置下部の壁際のスラグ浴13表面とプラズマ
トーチ８の先端の距離が常に最長となる。その結果、ス
ラグ排出口25には常に最小の熱量を与え、灰供給装置３
の下部のスラグ浴13には最大の熱量を与えることがで
き、プラズマの熱エネルギーを適切に調節できる。ま
た、スラグ浴13の中央上方位置にプラズマトーチ８を配
置した場合には、スラグ浴13からの輻射熱をプラズマト
ーチ８自体が受けて、プラズマトーチ８が焼損する危険
性が大きい。スラグ排出口25の上方位置にプラズマトー
チ８を配置することによりプラズマトーチ８の焼損を防
ぎ、プラズマトーチ８の寿命を長くできる。

更に、このプラズマ焼却灰溶融装置に使用されるプラズ
マトーチ８には、アーク放電の形式として第３図に示す
ような移送式、又は第４図に示すような非移送式の２種
類のタイプのものが使用できるものである。移送式は負
の対極を必要とし、非移送式はプラズマトーチ先端を対
極するのでプラズマトーチ以外に負の対極を必要としな
い。また、プラズマトーチ８本体の熱効率は、移送式が
92〜94％、非移送式は85％であり、熱効率的には移送式
が優れており、取り扱い易さでは対極を必要としない非
移送式が優れている。

例えば、図示のように、プラズマトーチ８を湯口部25の
上方に配置し、移送式のアーク放電の形式のものを用い
る場合には、炉体６の炉底部にプラズマトーチ８の対極
10を埋め込む構造に構成する。プラズマトーチ８に内蔵
された電極（＋極）と炉体６の炉底部に設けた対極10
（−極）との間にプラズマアークを発生させる。プラズ
マトーチ８には、電源供給装置４から＋極はケーブル17
を通じてプラズマトーチ８へ接続し、−極はケーブル22
を通じて黒鉛電極である対極10へ接続し、プラズマトー
チ８と対極10との間に、所定の電圧を印加する。そし
て、溶融スラグ13は導電性があるので、炉内に溶融スラ
グ13が有る時は、結果的にスラグ浴の全表面が対極10と
なる。

また、非移送式の場合は、黒鉛電極の対極が不要とな
り、一極はケーブル18を通してプラズマトーチ８に内蔵
された電極に接続される。プラズマトーチ８にプラズマ
を発生させるためには、プラズマシステム１の機能によ
って達成される。

プラズマトーチ８が移送式の場合には、プラズマトーチ
８の先端と対極10との距離がプラズマトーチ８の電圧に
比例し、距離が大きくなるにつれて、例えば、約10.5V/
cmの割合で電圧が高くなる。プラズマトーチ８の電流は
制御装置26の指令で一定に制御されているので、電力量
が距離に比例し、距離が大きい程消費電力が増え、被溶
融物即ち焼却灰Ｂに与える熱量が増加する。この時、電
流はPID制御とし、電圧は移送式のプラズマトーチ８の
場合は、対電極間の距離とアークガス圧の変動サイクル
のみによって決定される。

また、非移送式のプラズマトーチの場合は、アークガス
圧の変動サイクルによって決定されるものである。しか
して、移送式のプラズマトーチ８を用いる場合には、該
プラズマトーチ８に内蔵された＋極と−極となったスラ
グ浴との間にプラズマアークを発生させることにより焼
却灰Ｂを溶融させる。また、非移送型のプラズマトーチ
を用いる場合には、該プラズマトーチに内蔵された＋極
と−極の電極間でプラズマアークを発生させ、そのアー
ク熱即ちプラズマエネルギーにより焼却灰Ｂを溶融させ
る。

更に、冷却水供給装置27における冷却水ポンプ29を稼働
し、冷却水を水タンク30から熱交換器33へ送り込み、該
熱交換器33において熱交換した後に、該熱交換器33から
マニホールド34、次いで冷却水パイプ19,20を通じてプ
ラズマトーチ８へ供給し、プラズマトーチ８を冷却す
る。

また、空気供給装置28のエアコンプレッサを稼動し、圧
縮空気をマニホールド34からプラズマ形成空気パイプ21
を通じてプラズマトーチ８に供給する。

この発明による焼却灰溶融装置において、焼却炉から発
生した焼却灰Ｂ或いは集じん器から捕集されたダストＢ
は灰ホッパ12に投入され、該焼却灰Ｂはシュート９を通
じて連続的或いは間欠的にプラズマアーク炉５に投入さ
れる。また、プラズマアークを発生されるためには、プ
ラズマアークを放電させる所定の設定条件の下で、プラ
ズマトーチ８に内蔵された電極間に高エネルギーのパル
スを与え、パイロットアークを発生させる。

次いで、メインアークが発生した後、所定の電流（例え
ば、200〜300A）、所定の電圧（例えば、400〜500V）を
設定することにより、プラズマアークの熱エネルギーを
被加熱物である焼却灰13に与えられる。プラズマトーチ
８が移送式タイプの場合、メインアークを発生させるた
めには、プラズマトーチ８の先端と黒鉛電極である対極
10の距離は25mm〜75mmの範囲にはなくてはならない。メ
インアーク発生後は、プラズマトーチ８の先端と対極10
の間がプラズマ流によって電気的に接続されるので、駆
動装置11を作動してプラズマトーチ８を上昇させて出力
を増加させるが、極間距離を75mm以上にしてもプラズマ
が途切れることはない。スラグ浴即ち溶融スラグ13は、
プラズマトーチ８の対極10の役目もしているので、ある
程度の深さが必要である。溶融スラグ13が浅すぎると、
焼却灰Ｂが溶融されることなく、スラグ浴表面に山状に
なるため導電性がなくなり、プラズマアークが途切れる
原因となる。また、反対に深すぎると、溶融スラグ13の
下部のものが固化することになる。

従って、溶融スラグ13の深さは、100〜400mmの範囲であ
ることが好ましい。

そこで、プラズマトーチ８の放電によってプラズマアー
クが発生し、該プラズマアークの熱エネルギーが酸化
物、高溶融物質等を含んだ焼却灰Ｂに輻射或いは伝導で
与えられ、該焼却灰Ｂはスラグ浴でプラズマトーチ８で
発生させたプラズマアークで加熱溶融され、溶融状態の
スラグ即ち溶融スラグ13となり、金属は溶融金属とし
て、炉体６の湯口部25より連続的或いは間欠的に流出さ
せて、スラグＳとしてスラグヤード14へと外部へ取り出
される。流出した溶融スラグＳはスラグ受け容器15で受
け止められ、スラグ受け容器15がスラグＳで一杯になっ
たら別のスラグ受け容器15と交換することにより、スラ
グＳは炉外に排出される。また、焼却灰Ｂが溶融するこ
とによって発生する燃焼ガスＧは、排ガス出口16から排
ガスダクト23を通って図示していないが排ガス処理装置
に送り込まれ、次いで該排ガス処理装置から誘引ファン
により吸引排出される。

〔発明の効果〕

この発明による焼却灰の溶融処理装置は、上記のように
構成されており、次のような効果を有する。即ち、この
焼却灰の溶融処理装置は、溶融炉に配置されたプラズマ
アークを発生させるプラズマトーチ、該プラズマトーチ
を該軸方向に移動調節する駆動装置、及び該プラズマト
ーチの照射方向を変更するための前記プラズマトーチの
傾きを変更調節する傾動装置から成り、該傾動装置の駆
動により前記プラズマトーチからのプラズマアークの照
射領域が前記溶融炉のスラグ排出口を含むように前記プ
ラズマトーチの方向を変更可能に構成したので、前記プ
ラズマトーチを傾動させて前記スラグ排出口をブラズマ
で加熱することにより、補助バーナ等の余分なエネルギ
ーを使用することなく、連続的に溶融スラグを前記スラ
グ排出口を通ってスムースに排出できる。溶融スラグを
連続的に排出できることにより、タップ方式の溶融炉の
ようにスラグを長時間炉内に滞留させる必要がなくなる
ので、前記炉体の容積を小さく構成でき、経済的にも安
価にプラズマアーク炉を提供できる。

特に、排ガス出口を前記スラグ排出口の下部に設け、排
出スラグの溜りとなるスラグ受け容器を前記スラグ排出
口の下方に配置したので、高温排ガスの輻射熱で前記ス
ラグ排出口を有効に加熱することができ、前記スラグ排
出口での溶融スラグの冷却固化現象を防止できる。

また、焼却炉から排出される高融点物質を含む焼却灰を
溶融炉に順次直接投入し、該溶融炉に設けたプラズマト
ーチにプラズマ形成ガスとして空気を供給することによ
り、プラズマアークを発生させ、該プラズマアークの熱
エネルギーを前記焼却灰に輻射或いは伝導によって与え
て前記焼却灰を迅速に溶融することができる。更に、従
来の通常アークの代わりにプラズマアークを用いるた
め、持続的に安定した高温が得られ、また電力の変動が
ほとんどないので電源に及ぼす影響も少ない。

また、この焼却灰の溶融処理装置は、前記プラズマトー
チを前記スラグ排出口の上方に配置したので、スラグ排
出口とスラグ受け容器の隙間から入る冷風による湯口の
冷却を抑制でき、省エネルギーとなる。たとえ冷風で冷
却されたとしてもプラズマアークで加熱してスラグを流
出できるので、スラグ排出口を水封により完全にシール
する必要がないため、水砕スラグに比べて硬度の大きい
徐冷スラグが得られ、スラグの有効利用の範囲が広が
る。

更に、灰供給装置と前記スラグ排出口を互いに前記プラ
ズマアーク炉の反対側縁部に配置することもでき、前記
スラグ排出口の直上部に前記プラズマトーチを配置する
ことにより、前記スラグ排出口には最小の熱量を与え、
灰供給口側には最大の熱量を与えるように、エネルギー
の配分を適切に調節することもできる。しかも、前記プ
ラズマトーチを前記スラグ排出口の直上部に配置するこ
とにより、前記プラズマトーチがスラグ浴から受ける輻
射熱を、スラグ浴の上方に配置した場合よりも小さくな
り、輻射熱による前記プラズマトーチの焼損が防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による焼却灰の溶融処理装置の一例を
示す概略説明図、第２図はこの発明による焼却灰の溶融
処理装置のプラズマアーク炉の一実施例を示す断面図、
第３図は第２図のプラズマアーク炉に利用される移送式
のプラズマトーチを説明する説明図、及び第４図は第２
図のプラズマアーク炉に利用される非移送式のプラズマ
トーチを説明する説明図である。 １……溶融処理装置、２……傾動装置、５……プラズマ
アーク炉（溶融炉）、６……炉体、７……炉蓋、８……
プラズマトーチ、10……対極、11……駆動装置、13……
溶融スラグ、25……スラグ排出口、Ｂ……焼却灰。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雨宮 俊郎 東京都港区港南１丁目６番27号 荏原イン フィルコ株式会社内 (72)発明者 宮村 彰 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−6611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−142374（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−86731（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−16199（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融炉に設けられたプラズマアークを発生
   させるプラズマトーチ、前記溶融炉の炉体の側壁に設け
   られた溶融スラグを流出させるスラグ排出口、前記スラ
   グ排出口から落下排出される溶融スラグを受け入れるた
   め前記スラグ排出口の下方に配置されたスラグ受け容
   器、前記スラグ排出口の下方部の前記スラグ排出口とス
   ラグ受け容器との間に排ガスの排ガス出口を開口する排
   ガスダクト、前記プラズマトーチの軸方向に前記プラズ
   マトーチを移動調節する駆動装置、及び前記溶融炉内で
   のプラズマアークの照射方向を変更することによって前
   記プラズマトーチの照射領域が前記炉体内の溶融スラグ
   面と前記スラグ排出口との全域を含むように前記プラズ
   マトーチの方向を変更調節する傾動装置、から構成した
   ことを特徴とする焼却灰の溶融処理装置。
2. 【請求項２】前記プラズマトーチを前記溶融炉の前記ス
   ラグ排出口の上方に配置したことを特徴とする請求項１
   に記載の焼却灰の溶融処理装置。