JPH0842972A - 廃棄物溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃棄物溶融炉において、炉天井のライニング
の薄肉化を図り、又その薄肉化の為に必要となる冷媒を
少量で足りるようにして、ランニングコストを低く抑え
ると共に、炉天井の破損時の危険性を低く抑え得るよう
にする。 【構成】 炉体における天井板の下面を覆うライニング
は比較的薄く構成し、天井板を介してライニングを冷却
することにより、それらの溶損を抑制する。従ってライ
ニングの寿命が長い。冷却は炉天井の高所にのみ冷媒を
スプレーし、他の部分はスプレーされた冷媒の流下によ
って行う。従って冷媒の量は非常に少なくて足り、ラン
ニングコストを低下させると共に、仮に炉天井の破損に
より冷媒が炉内に落ちても、量が少ない故に比較的危険
性は少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は種々の廃棄物を減容化の
為に溶融処理する廃棄物溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】炉体を、溶融物を受ける為の炉底と、上
記炉底上に置かれる溶融物及びその上側の空間の側方周
囲を取り囲む為の炉側と、上記空間の上側を閉ざす為の
炉天井とから構成する。それら炉底、炉側、炉天井は、
何れも鉄皮の内面を鉄皮保護用の厚いライニングで覆っ
て構成している。炉天井には廃棄物投入口とガス排出口
とを設け、炉側には溶融物排出口を設け、炉体内には廃
棄物加熱用の加熱手段を備えさせている（例えば特開平
６−８２０２８号公報参照）。

【０００３】上記のような廃棄物溶融炉では、上記廃棄
物投入口から投入した廃棄物を上記加熱手段による加熱
により溶融させることにより廃棄物の容積を大きく減ら
すことが出来る。又、溶融中において廃棄物から生ずる
腐食性のガスから上記鉄皮を保護する為のライニングは
その厚みを大きくしているため、炉の長期操業に伴い次
第にライニングに溶損が生じても、依然として上記保護
効果を維持でき、従って炉を長期間にわたって連続稼働
させられる特長がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の廃棄物溶融
炉では、上記のように炉天井はそのライニングが厚い
為、重量が大きくて高強度の支持構造を必要としたり、
天井の厚みが大きくて炉の内容量の割に炉の背が高くな
る問題点があった。尚水冷ジャケット製の炉天井を利用
してその厚みを小さく抑えることも考えられたが、水冷
ジャケットは多量の冷却水を消費するためランニングコ
ストが高い問題点があり、又、破損した場合に多量の水
が炉内に落ちて爆発事故を起こしたりする危険があるた
め、採用に至っていない。

【０００５】本願発明の廃棄物溶融炉は上記従来技術の
問題点（技術的課題）を解決する為に提供するものであ
る。第１の目的は、廃棄物を溶融させて減容化すること
の出来る廃棄物溶融炉を提供することである。第２の目
的は、天井板を、その内面のライニングによって上記廃
棄物の溶融物や上記のガスから長期間にわたり保護する
ことができて、長期間の連続使用を可能に出来るように
した廃棄物溶融炉を提供することである。第３の目的
は、上記天井板の保護のためのライニングの厚みを、長
期にわたる保護効果を損なうことなく薄くできるように
して、炉天井の厚み寸法を小さくし、その軽量化を図る
と共に、炉の背の高さの小型化を図ることである。第４
の目的は、炉天井の破損が生じても、それによる危険性
を低く抑えることが出来るようにすることである。第５
の目的は、上記薄く形成したライニングによる天井板の
保護効果の維持を、低いランニングコストでもって行い
得るようにすることである。第６の目的は、上記薄く形
成したライニングによる天井板の保護効果の維持の為の
冷却手段としては水冷ジャケットでなく、スプレー方式
を採用することによって、水冷ジャケットのような水圧
が天井板にかからないようにし、万が一天井板の破損事
故が生じた場合においても炉内へ漏れる水量を僅かにす
ることが出来て、水漏れによる爆発の危険を少なくでき
るようにすることである。他の目的及び利点は図面及び
それに関連した以下の説明により容易に明らかになるで
あろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本願発明における廃棄物溶融炉は、溶融物を受ける
為の炉底と、上記炉底上に位置させる溶融物及びその上
側の空間の側方周囲を取り囲む為の炉側と、上記空間の
上側を閉ざす為の炉天井とから成る炉体には、廃棄物投
入口と溶融物排出口とガス排出口とを備えさせると共
に、上記炉体内には廃棄物加熱用の加熱手段を備えさせ
て、上記廃棄物投入口から上記空間に投入した廃棄物を
上記加熱手段による加熱により溶融させ、溶融した溶融
物を上記溶融物排出口から排出すると共に、廃棄物から
生じたガスは上記ガス排出口から排出するようにしてい
る廃棄物溶融炉において、上記炉天井は、金属製でしか
も上面において冷媒の流下を可能にする為に勾配を持た
せた天井板とその下面を覆うライニングとにより構成す
ると共に、上記ライニングの厚みは、その上面側からの
冷却による溶損防止効果が下面側にも及ぶ程度の比較的
薄い厚みに構成し、上記天井板の上側には、天井板にお
ける高所の上面に対して冷媒を吹き掛けしかもその吹き
掛けた冷媒を天井板の上面に沿って低所に流下させるこ
とにより、天井板を介して上記ライニングの全域を冷却
する為のスプレー手段を配設したものである。

【０００７】

【作用】投入口から投入された廃棄物は、加熱手段によ
る加熱により溶融、減容化され溶融物となる。その溶融
物は溶融物排出口から排出される。上記溶融中において
スプレー手段によって天井板の高所に吹き掛けられた冷
媒は天井板の勾配に沿って下方に流下する。上記吹き掛
けられた冷媒及び流下する冷媒は、天井板を介してライ
ニングを冷却する。該冷却は、上記溶融の際の熱や廃棄
物の溶融によって生ずるガスによるライニングの損耗を
抑制し、ライニングの寿命を延長する。スプレー手段に
よって天井板の高所のみに冷媒を吹き掛けることによる
ライニングの冷却は、非常に少ない量の冷媒での冷却を
可能にし、低いランニングコストでの実施を可能にす
る。

【０００８】

【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。図１において、１は廃棄物溶融炉の炉体を示す。２
は上記溶融炉の炉体１における炉本体を示し、溶融物2
3，24を受ける為の炉底３と、上記炉底３上に位置され
る溶融物及びその上側の空間6b，6cの側方周囲を取り囲
む為の炉側４とから構成している。それら炉底３及び炉
側４はこの種の溶融炉において周知の構成となってい
る。５は上記空間6b，6cの上側を閉ざす為の炉天井で、
本例では上記炉本体２の上方開口部に対する開閉が自在
な炉蓋を例示す。該炉天井は炉本体と一体に構成する場
合もある。６は上記炉底３、炉側４及び炉天井５で囲ま
れた空間を示し、溶融物即ちベースメタル23及びその上
に浮くスラグ24を存置させるための空間6aと、その上に
廃棄物25を存置させるための空間6bと、更にそれらの上
側のガス存置用の空間6cとを含む。７は廃棄物投入口
で、空間６の気密を保つことの出来る図示外の周知の廃
棄物投入手段が付設される。８は溶融物排出口、９はガ
ス排出口を夫々示し、これらには空間６の気密を保持す
ることが出来るようにした周知の次工程の手段例えば夫
々溶融物の細粒化装置やガス処理装置が接続される。尚
上記廃棄物投入口７とガス排出口９とは炉天井５に設け
た例を示すが、これらは炉側に設ける場合もある。又溶
融物排出口８は炉側に設けた例を示すが、炉底に設ける
場合もある。10は炉体１内に設けた廃棄物加熱用の加熱
手段として例示するアーク加熱用の電極で、例えば３相
交流用に３本が備えられ、電極孔11を通して空間６内に
挿入される。加熱手段としては空間6a内にベースメタル
23への通電用の電極を設けて、該電極からベースメタル
23への直接通電による抵抗加熱を行ったり、誘導加熱手
段或いはバーナーによる燃焼加熱手段を利用しても良
い。

【０００９】次に上記炉天井５について説明する。14は
天井板で、冷媒を流下させる為の勾配を持つ形状の一例
として中央部が最も高くなる帽状に、金属材料例えば鋼
板でもって構成され、上面は図示外の骨部材でもって支
えられて必要充分な強度を持たせてある。上記勾配は冷
媒をスムーズに流下させる為に例えば１５゜程度であ
る。15は天井板14の下面を覆うライニングで、天井板14
を炉内での廃棄物の溶融の際の熱や廃棄物から生ずるガ
スによる腐食から保護する為のものであり、天井板14の
下面への施工のし易さから例えば高アルミナ含有率のキ
ャスタブルを用いると良い。上記ライニング15の厚み
は、その上面側からの冷却による該ライニング15の溶損
防止効果がライニング15の下面側にも及ぶ程度の比較的
薄い厚みに構成する。即ち後述のような溶損防止作用が
生ずる程度の薄さ例えば２００ｍｍ程度に形成する。16
は上記天井板14を介して上記ライニング15を冷やす為の
冷却手段を示す。該冷却手段16において、17は冷媒の供
給管で、冷媒例えば冷却水を供給するための供給手段に
接続している。18は供給管17に接続する枝管で、上記天
井板14を介して上記ライニング15を冷却する為の多数の
スプレー手段例えばスプレーノズル19が付設してある。
該スプレーノズル19は、天井板14における高所部分の上
面に対して冷媒を吹き掛ける為に、天井板14において最
も高所の部分である中央部の上側に配置している。又本
例では炉天井５において最も強い熱を受ける部分の一例
として電極10の周囲の部分に冷媒を吹き掛けて、そこを
効果的に冷却する為に、図２の如く電極10相互の間や周
囲の部分に配置している。上記冷却手段16は、天井板14
の上面から上方向への嵩張りを大きくしないようにする
為に、天井板14を支える上記の骨部材の間に埋まるよう
に設けると良い。上記冷媒の他の例としては空気を用い
る場合もある。その場合は、それを直接に吹き掛ける部
分以外の部分に対しての空気の流れを形成できるよう
に、空気の流れのガイド板を設けると良い。20はスプレ
ー手段から噴射された冷媒の飛散を防止する為の外カバ
ーで、噴射された冷媒を天井板14と該外カバー20との間
にとどめてそれが天井板14に触れる機会を高め冷却効率
を向上させるためのものである。又該外カバー20は天井
板14の上面に埃が掛かって上記スプレー手段19による冷
却効率が低下することを防止する為のものでもある。21
は天井板14への吹き掛けの後天井板14に沿って下方に流
下してきた冷媒を排出するための冷媒排出口である。排
出は自然排出でも良いが、ポンプなどによる強制排出を
行っても良い。

【００１０】上記廃棄物溶融炉の操業を説明する。炉の
スタートは周知の如く予めいくらかのベースメタル23を
加熱手段10により炉内で溶かすことによりおこなう。炉
がスタートしたならば、廃棄物25例えば都市ごみ焼却残
査（焼却灰）、都市ごみ焼却集塵灰、プラスチック廃棄
物、下水汚泥等の非金属廃棄物を投入手段により投入口
７から空間6bに向け投入する。この投入は例えば連続的
に行う。間欠的でも良いが、その場合は炉内のガス圧力
の大きな変動を防止するために少量ずつ行うと良い。投
入された廃棄物25は電極10から発せられるアークの熱に
よって加熱され、又、上記アークの熱によって溶融状態
にあるベースメタル23から伝わる熱によっても加熱さ
れ、溶融して減容化する。上記溶融作業時における空間
6cの温度は例えば１２００℃程度、スラグ24は１３００
〜１３５０℃程度、ベースメタル23は１２００℃程度で
ある。上記廃棄物25の多く部分は溶融によりスラグ24と
化し、他の一部は種々のガスと化してダストと共に空間
6cに立ち上る。立ち上ったガスやダストなどは、ガス排
出口９から処理装置に向け排出する。尚上記溶融した廃
棄物中の金属分はその重みで沈降してベースメタル23中
に混入する。次々と投入される上記廃棄物25の溶融によ
り上記スラグ24の量が増大すると、そのスラグ24は例え
ばオーバーフローによって排出口８から順次排出され
る。排出されたスラグは、例えば細粒化等の固化処理を
行う。尚ベースメタル23の量が多くなってその排出が必
要となった場合は、スラグ24の排出後、例えば炉を図１
の右方向に傾動させてベースメタル23を排出口８から排
出する。

【００１１】上記操業の場合、炉天井５においては、冷
媒を供給手段から供給管17や枝管18を通してスプレー手
段19に供給し、天井板14における高所の上面に冷媒を吹
き掛ける。吹き掛けられた冷媒は先ずその部分の天井板
14を冷却すると共に、それを介してライニング15を冷却
する。上記の吹き掛けられた冷媒は、次に天井板14の勾
配に沿って天井板14上を矢印22の如く下方に流下し、そ
の過程で流下経路の天井板14を冷却すると共にそれを介
してライニング15を冷却する。このように上記冷媒の吹
き掛け及び吹き掛けられた冷媒の流下により、ライニン
グ15の全域が冷却され、ライニング15はその溶損が抑制
される。上記のようにして下方にまで流下した冷媒は、
排出口21から排出される。上記スプレー手段による冷却
は、加熱された廃棄物から生ずるＨＣｌ、ＳＯｘ、ＮＯ
ｘ等の腐食性のガスが水溶液化することを防止するため
に、天井板14の上面の温度が例えば２００〜２５０℃程
度となるように行う。

【００１２】上記操業中においては、廃棄物が溶融され
る際に上記ＨＣｌ、ＳＯｘ等の腐食性のガスが発生して
も、ライニング15は天井板14をそれらのガスによる腐食
から保護する。

【００１３】上記スプレー手段による冷却は、例えば天
井板14が１５０℃以下となるように冷却すると、それの
近傍において上記腐食性ガスが液化し塩酸、硫酸になっ
てその腐食性が非常に高くなるが、上記２００〜２５０
℃への冷却ではそれらは水溶液化せず、従って、それら
のガスが例えばライニングの亀裂を通って仮に天井板14
に接触しても、天井板14の腐食を比較的小さく抑えられ
る。又そのような比較的高い温度への冷却であるので、
冷媒の消費量もそれだけ少なくて済む。

【００１４】上記廃棄物溶融炉にあっては、例えば冷媒
として冷却水を用いている場合において炉天井５に破損
が生じその冷却水が炉内に漏れる事故が生じても、上記
冷却をスプレー手段により少ない冷却水の量で行うか
ら、上記漏れによる重大事故の発生を免れることが出来
る。

【００１５】次に、炉天井５における上記冷却によるラ
イニング15の溶損抑制作用を説明する。上記ライニング
15は比較的薄く形成してあるので、その上面が上記スプ
レー手段16により冷却されると、ライニング15の上面と
下面との間での温度勾配は、上記のような冷却を行わ
ず、上記ライニングを廃棄物溶融炉の所定の連続稼働期
間（例えば１年間）中の溶損の寸法を見越した大きい厚
み例えば６００ｍｍに形成した場合の温度勾配に比べて
急峻となる。するとライニング15においてその下面より
も僅かに肉厚内に入った部分の温度は、ライニングを上
記のような大きい厚みに形成した場合に比べて急激に低
くなっている。従ってライニング15の下面が上記ガス、
熱などの影響で溶融及び損耗しかけてもそれが肉厚内に
進行する程度は、上記大きい厚みのライニングの場合に
比べて非常に低い。この為ライニング15の溶損量は少な
く抑えられる。その結果、ライニング15はその厚みが比
較的薄くても、廃棄物溶融炉の所定の長い連続稼働期間
にわたって天井板14の保護効果を発揮し続けることが出
来る。

【００１６】次に図３は本願の異なる実施例を示すもの
で、天井板14ｅにおける高所部分の上面に対して冷媒を
吹き掛ける為に、天井板14ｅにおいて最も高所の部分で
ある中央部の上側に配置するスプレー手段19ｅを、電極
孔11ｅを取り囲む包囲壁26（天井板14ｅと同様に鋼板製
である）にも冷媒を吹き掛けてそこを効果的に冷却し得
るように配置した例を示すものである。27は電極絶縁体
を示す。尚、機能上前図のものと同一又は均等の構成で
説明が重複すると考えられる部分には、前図と同一の符
号にアルファベットのｅを付して重複する説明を省略し
た。（また次図以降のものにおいても同様の考えでアル
ファベットのｆを付して重複する説明を省略する。）

【００１７】次に図４、５は本願の更に異なる実施例を
示すもので、炉を平面形状が矩形に形成すると共に、炉
天井5fを一方5aが高く他方5bが低くなる状態に形成し、
その最も高所部分の上面に対して冷媒を吹き掛ける為
に、スプレー手段19ｆを図示の位置に配置した例を示す
ものである。尚27は電極の近傍の最も強い熱を受ける部
分の冷却のために補助的に設けた冷却手段で、前記冷却
手段16と均等の構成であり、28は冷媒の供給管、29は枝
管、30はスプレーノズルを夫々示す。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、炉天
井のライニングを薄くすることが出来て炉天井の軽量化
及び炉の背の高さの小型化を図ることが出来る効果があ
る。しかもそのような薄いライニングであっても、冷媒
により冷却を行うからその溶損を少なく抑えることが出
来て、炉の長期間の連続運転を可能に出来る効果があ
る。その上冷却方式としてスプレー方式を採用している
ので上記冷媒は非常に少ない量で足りるから、ランニン
グコストを非常に低くできる。又上記スプレー方式を採
用しているので、水冷中において炉天井には殆ど水圧が
かからない。従って、万が一炉天井の一部が破損して
も、その破損部分から炉内へ漏れる水量は、上記水圧が
かからないこと、及びスプレーによる為それ自身の水量
が少ないことの両方から、非常に少ない量にとどめるこ
とが出来、水漏れによる爆発の危険を少なくできる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃棄物溶融炉の縦断面図。

【図２】電極とノズルの位置関係を示す平面図。

【図３】（Ａ）は冷却手段の異なる実施例を示す平面
図、（Ｂ）は縦断面図。

【図４】廃棄物溶融炉の異なる実施例を示す縦断面図。

【図５】図４の実施例における冷却手段の配置状態を示
す平面図。

【符号の説明】

５ 炉天井 14 天井板 15 ライニング 19 スプレー手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融物を受ける為の炉底と、上記炉底上
   に位置させる溶融物及びその上側の空間の側方周囲を取
   り囲む為の炉側と、上記空間の上側を閉ざす為の炉天井
   とから成る炉体には、廃棄物投入口と溶融物排出口とガ
   ス排出口とを備えさせると共に、上記炉体内には廃棄物
   加熱用の加熱手段を備えさせて、上記廃棄物投入口から
   上記空間に投入した廃棄物を上記加熱手段による加熱に
   より溶融させ、溶融した溶融物を上記溶融物排出口から
   排出すると共に、廃棄物から生じたガスは上記ガス排出
   口から排出するようにしている廃棄物溶融炉において、
   上記炉天井は、金属製でしかも上面において冷媒の流下
   を可能にする為に勾配を持たせた天井板とその下面を覆
   うライニングとにより構成すると共に、上記ライニング
   の厚みは、その上面側からの冷却による溶損防止効果が
   下面側にも及ぶ程度の比較的薄い厚みに構成し、上記天
   井板の上側には、天井板における高所の上面に対して冷
   媒を吹き掛けしかもその吹き掛けた冷媒を天井板の上面
   に沿って低所に流下させることにより、天井板を介して
   上記ライニングの全域を冷却する為のスプレー手段を配
   設したことを特徴とする廃棄物溶融炉。