JPH09210339A

JPH09210339A - 廃棄物溶融炉

Info

Publication number: JPH09210339A
Application number: JP4428996A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Kanefuji; ▲紘▼一郎金藤; Hitoshi Hiyane; 均比屋根
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物を溶融させ、溶融したスラグを排出す
る炉において、溶融スラグ面の位置が上下に変動して
も、その溶融スラグの上に浮く溶融塩や未溶融の廃棄物
を流出させることなく溶融スラグのみの排出が出来るよ
うにする。【解決手段】炉における溶融スラグの排出部に、溶融
塩や未溶融の廃棄物を塞き止めてそれらの流出を阻止す
る為の流出阻止部材を配設する。該流出阻止部材は溶融
スラグの上に浮かせて、溶融スラグ面の上昇及び下降に
よって上下動するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゴミ焼却残渣（焼却
灰及び焼却飛灰）等の廃棄物を溶融処理する為の廃棄物
溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記廃棄物は減容化して小嵩化する為に
溶融炉において溶融処理される。溶融によって出来た溶
融スラグは溶融炉から排出させ、固化させる（固化した
スラグを以下固化スラグと呼ぶ）。この場合、溶融スラ
グの粘性が低いときや、溶融スラグの上に投入された廃
棄物が溶融スラグ中に沈み込む時間が不充分な時には、
溶融炉内において溶融スラグの上に浮いている未溶融の
廃棄物や溶融塩が溶融スラグと一緒に排出され、上記固
化スラグはそれらが混入したものとなってしまう。しか
しそれらの混入は、例えば重金属の溶出の問題が生ずる
為、固化スラグの有効利用例えば土木資材としての利用
を困難にする。

【０００３】そこで溶融炉における溶融スラグの排出部
に流出阻止部材を上下への位置替えを自在に設け、溶融
スラグ面の上下位置に応じて、上記部材の下端部を溶融
スラグ中に浸漬させて、上記溶融スラグの上に浮く溶融
塩及び未溶融の廃棄物の流出を阻止すると共に、溶融ス
ラグはその流出阻止部材の下を潜らせて流出させるよう
にすることが考えられた（例えば実開平５−２７５９６
号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし炉内の溶融スラ
グ面の位置は、炉の運転条件や溶融される廃棄物の組成
変化によって絶えず変動する為、その位置の判別が難し
いという問題点がある。この為、溶融スラグ面が下降し
たときに上記流出阻止部材の下降が対応しないと、未溶
融物や溶融塩が溶融スラグと共に流出し、上記固化スラ
グの有効利用を不能にする問題点があった。又溶融スラ
グ面が上昇したときに上記流出阻止部材の上昇が対応し
ないと、流出阻止部材が溶融スラグの中に深く入る状態
となり、スラグの排出を妨げることとなる問題点があっ
た。

【０００５】本願発明の廃棄物溶融炉は上記従来技術の
問題点を解決する為に提供するものである。本願発明の
目的は、廃棄物を溶融させてその小嵩化を図ることがで
きるようにすることである。他の目的は、溶融炉から溶
融スラグを排出する場合、溶融スラグの上に未溶融の廃
棄物や溶融塩が浮いていても、それら未溶融の廃棄物や
溶融塩の流出を阻止して、それらを含まぬ良質の溶融ス
ラグの排出が出来るようにすることである。他の目的
は、溶融炉内の溶融スラグ面が下降したときには、上記
未溶融の廃棄物や溶融塩の流出を阻止する為の部材がそ
の溶融スラグ面の下降によってそれと一緒に下降するよ
うにして、上記未溶融の廃棄物や溶融塩の流出阻止を確
実に行い得るようにすることである。他の目的は、上記
溶融スラグ面が上昇したときには、上記流出阻止の為の
部材が溶融スラグ面の上昇によってそれと一緒に上昇す
るようにして、溶融スラグの流出を阻害することなくそ
のスムーズな排出を可能に出来るようにすることであ
る。他の目的は、溶融スラグの温度が低下してその粘性
が高まった場合、上記流出阻止の為の部材の近傍の溶融
スラグを加熱することによりその粘性を低め、スラグ面
の上昇或いは下降による上記部材の上下変位が適正に行
われ得るようにすることである。他の目的は、炉の休止
により炉における排出部のスラグが固化し、その後、炉
を再スタートさせる場合、上記流出阻止の為の部材を利
用して排出部の固化したスラグを溶融させることによっ
て、迅速な再スタートを可能に出来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、内部で廃棄物を
溶融させるようにしてある炉体には、溶けて出来た溶融
スラグを流出させる為の排出部が設けてあり、上記排出
部には上記溶融スラグの上に浮く溶融塩及び未溶融の廃
棄物を塞き止めてその流出を阻止する為の流出阻止部材
を備えさせてある廃棄物溶融炉において、上記流出阻止
部材は上記溶融スラグに浮かせて、溶融スラグ面が上
昇、下降したときにはそのスラグ面の上昇、下降によっ
て上下動するようにしたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本願発明の実施の形態を示す
図面について説明する。廃棄物溶融炉の一例として電気
式の溶融炉を示す図１および図２において、１は炉体を
示し、耐火物で形成している。２は炉体１の内部に形成
されている溶融プールで、溶融炉の操業中においてはこ
こに下から順に溶融メタル３、溶融スラグ４、溶融塩
５、被溶融物である廃棄物（例えばごみ焼却残渣）６の
層が形成される。各層の比重の一例は、溶融メタル３が
７〜８程度、溶融スラグ４が２．５〜２．８程度、溶融
塩５が１．６〜２程度（例えば塩化カルシウムは２．０
６、塩化カリウムは１．６、塩化ナトリウムは１．７
４）、廃棄物６が０．３〜１．１程度（例えば焼却灰は
０．９〜１．１、飛灰は０．３〜０．６）である。

【０００８】８は廃棄物６を加熱し溶融させる為の加熱
手段を示し、溶融メタル３へ向けて通電する為の炉底電
極９と加熱用のプラズマを放出する為のプラズマ用電極
10とからなるものを例示する。プラズマ用電極10は例え
ば中空の黒鉛電極で、内部の中空部11は作動ガスの通路
となっている。このような加熱手段８は、電極９，10間
にプラズマ発生用の電圧を加えると共に、作動ガス例え
ば窒素を中空部11に送り込んで電極10の下端から噴出さ
せることにより、その噴出されるガスがプラズマ化され
てプラズマアークとなり、そのアークでもって廃棄物６
や溶融スラグ４の加熱が行われる。尚12は炉内からのガ
スの漏れ防止のための覆い部材である。13は廃棄物の投
入口、14は炉内の排ガスの排出口を示す。

【０００９】15は炉内から炉外へ溶融物の排出を行う為
の排出部を示し、符号16〜20で示される部分を含む。16
は炉体１の側壁における溶融物排出用の開口部で、上記
プール２に連通しており、その連通部16ａはプール２か
ら開口部16への溶融物の流れをスムーズにする為の面取
りがしてある。17は開口部16から流出する溶融物を所定
場所に注ぐように導く為の導出部（樋とも呼ばれる）、
18は導出部17における排出口で、溶融物を細い流れに絞
って流出させる為に図示の如く狭幅に形成している。19
は溶融プール２において溶融物の排出時に上記開口部16
に向けて溶融物が集束してくる場所を示し、矢印20は溶
融物の流線（その向きは溶融物の流れ方向を示す）を示
す。

【００１０】次に21は溶融スラグ４に浮く溶融塩５及び
未溶融の廃棄物６の流出を阻止する為の流出阻止部材
で、上記集束部19に備えさえている。該流出阻止部材21
は、溶融スラグ４のスラグ面（溶融スラグの上面）4aが
上下に変位してもその変位に応じて上下に変位して、常
に上記溶融塩５及び未溶融の廃棄物６の流出を阻止する
ことが出来るようにする為に、溶融スラグ４に浮くよう
に形成してあり、浮き堰となっている。浮く状態は、上
記溶融塩５及び未溶融の廃棄物６の流出が阻止されるよ
うにする為に、流出阻止部材21の少なくとも上端の一部
が溶融塩５の上面に露出し、部材21におけるその他の部
分が溶融スラグ４中に沈んでいる状態にする。該部材21
はそのような状態で溶融スラグ４に浮くようにする為
に、例えば嵩比重が溶融スラグ４の比重よりもやや小さ
い材料で形成している。該流出阻止部材21において溶融
物の流れ方向とは交差する方向の大きさL1は、流出阻止
部材21が開口部16を通り抜けることを防止する為に開口
部16の幅寸法W1よりも大きく形成している。上記流出阻
止部材21は、高い耐久性が得られるようにする為に溶融
スラグ４による侵食や浸潤を起こしにくい材料で形成す
るとよい。上記のような嵩比重を有し、しかも侵食や浸
潤を起こし難い性質を備えた材料としては例えば黒鉛
（例えば人造黒鉛）が良い。人造黒鉛は嵩比重が１．６
〜１．８〜２であり、又溶融物に濡れ難くて侵食や浸潤
を起こし難いため上記部材21として好適である。22は流
出阻止部材21が導出部17の側に移動することを阻止する
為の位置決部で、炉体１における炉壁の内面を利用して
いる。流出阻止部材21の横移動（溶融物の流れ方向とは
交差する方向の移動）を規制する為の規制部材を別途設
けても良い。

【００１１】23は排出部15における溶融物或いはそれの
固化したものを補助的に加熱する為の補助加熱手段で、
アーク加熱用の電極を示す。23ａはガス漏れ防止用の覆
い部材である。24は排出部15からのガスの漏れを防止す
る為のシールカバーで、下端部に備える垂れ片25は水砕
装置26の水28の中に浸漬させるようにしてある。水砕装
置26は溶融物を粒状の固化物にする為のものであり、27
は水槽を示す。

【００１２】上記構成の溶融炉の操業は以下の通りであ
る。投入口13から炉内に廃棄物６が間欠的或いは連続的
に投入される。投入された廃棄物６は溶融スラグ４やそ
の上の溶融塩５に比べ比重が小さいので、図示の如くそ
れらの上に乗った状態となる。一方、電極10から発せら
れるプラズマアークは溶融スラグ４や上記廃棄物６を加
熱する。その加熱により上記投入された廃棄物６は溶融
する。溶融により、比重の大きい金属分は溶融メタル３
の層に混入し、灰分は溶融スラグ４の層に混入する。又
スラグよりも比重の小さい塩類は溶融塩５を形成する。

【００１３】上記のようにして出来た溶融スラグ４は、
そのスラグ面4aのレベルが排出口18の底18ａのレベルよ
りも高くなると図１の如く排出口18から流出する。この
場合、溶融スラグは図２に矢印20で示すように集束部19
に集まり、更に開口部16に向かって流れる。このとき、
集束部19において溶融スラグ４の上には流出阻止部材21
が浮いているので、上記のように集まってくる溶融スラ
グ４の上に溶融塩５や未溶融の廃棄物６が浮いていて
も、それらは流出阻止部材21で塞き止められ、溶融スラ
グ４のみが開口部16に向かう。そしてその溶融スラグ４
のみが開口部16及び導出部17を通り、排出口18から流出
し、流下スラグ4bとなって水砕装置26に向かう。水砕装
置26の水28中に落ちた溶融スラグは水28により急冷され
て破砕及び固化し、固化スラグ（水砕スラグとも呼ばれ
る）30となる。尚溶融メタル３の量が増加してその上面
のレベルが排出口18の底18ａのレベルよりも上昇した場
合は、その溶融メタル３の流出が行われる。

【００１４】上記操業の場合においては、炉の運転条件
（廃棄物６の処理量と加熱手段８への投入エネルギー量
とのバランス等）や廃棄物の組成変化（金属分と灰分と
の割合）によって溶融スラグ面4aのレベルが上下に変動
する。上記溶融スラグ面4aが上昇或いは下降した場合、
溶融スラグ４に浮かぶ流出阻止部材21は溶融スラグ４か
ら受ける浮力によって、溶融スラグ面4aの上昇或いは下
降と一緒に位置決部22に沿って上昇或いは下降する。従
って、溶融スラグ面4aが上昇しても或いは下降しても、
流出阻止部材21は常にその上端の一部が溶融塩５の上面
に露出する状態が保たれ、常に上記溶融塩５や未溶融の
廃棄物６の流出を阻止する。

【００１５】上記のような溶融炉の操業の場合におい
て、例えば炉内に投入される廃棄物の量が一時的に増大
して加熱手段８による加熱のエネルギーを大きく上回っ
たりすると、溶融スラグの温度が低下する。すると上記
流出阻止部材21の近傍のスラグ例えばその回りのスラグ
の粘性が高まったりその一部が固化したりする。この場
合には、補助加熱手段23によってそこのスラグを加熱
し、固化したスラグを溶かしたりその粘性を低めたりし
て、流出阻止部材21の上下動が円滑に行われるようにす
ると良い。又補助加熱手段23による加熱は、開口部16か
ら導出部17の部分で固化したスラグの溶融や、その部分
のスラグの流動性を高めるために行う場合もある。

【００１６】次に図３の（Ａ）〜（Ｃ）は上記流出阻止
部材21の種々の実施形態を示すもので、（Ａ）はその全
体を一材（例えば人造黒鉛）で円柱状に形成する例を示
す。（Ｂ）は内部31を人造黒鉛で形成し、外部32を人造
黒鉛の酸化を防止する為に炭化珪素質セラミックスで形
成する例を示す。（Ｃ）は形状を角柱状に形成する例
と、所望の嵩比重を得ることが出来るようにする為に内
部に中空部33を備えさせる例を示す。

【００１７】次に図４、図５は廃棄物溶融炉の他の例と
してバーナ式溶融炉を示すと共に、流出阻止部材を炉に
おける排出部の加熱手段として機能させるようにした例
を示すものである。図において、36は炉内の廃棄物の加
熱手段として例示するバーナである。37，38は夫々燃料
と燃焼用の酸素の供給を示す。39は廃棄物として例示す
る焼却飛灰40を貯留するホッパ、41は飛灰搬送用の圧縮
空気の供給を示す。上記バーナ36においては上記燃料が
上記酸素によって燃焼され、火炎43が放出される。ホッ
パ39内の焼却飛灰40は圧縮空気によってライン42を通し
てバーナ36に搬送され、上記火炎43中に放出される。放
出された飛灰はその火炎43中において加熱され溶融す
る。そして溶融した灰分は炉内の溶融スラグ4eに混入
し、塩分は溶融塩5e中に混入する。又上記火炎43は炉体
1e内の溶融スラグ4eを加熱する。

【００１８】次に、流出阻止部材21ｅは加熱手段として
機能させる為に、通電によって発熱作用を生ずる例えば
黒鉛で形成しており、排出部15ｅのスラグを加熱する為
の加熱部44を備えさせてある。該加熱部44は排出用の開
口部16ｅ乃至導出部17ｅ内に位置してそこのスラグを加
熱するようにしてある。45は上記加熱部44に通電する為
の通電電極で、流出阻止部材21ｅの位置が上下に変位し
てもそれに対する接離を行わせ得るよう上下に変位可能
に備えさせてある。図５において符号46は加熱部44にお
いて上記通電電極45が接触する通電部を示す。47は上記
加熱部44を発熱させる為の電源を示す。

【００１９】上記構成のものにあっては、流出阻止部材
21ｅにスラグが付着しそれが固化した場合、電極45を下
降させて流出阻止部材21ｅに接触させ、電源47から通電
する。すると加熱部44が発熱し上記固化したスラグを溶
かすことが出来る。又開口部16ｅや導出部17ｅのスラグ
の粘性が高くなった場合にも、上記のような通電を行う
ことによりそれらの部分のスラグを加熱し粘性を低めて
スラグの流出を安定化させることが出来る。

【００２０】更に上記構成のものにあっては、炉におけ
る灰処理の再スタートを迅速化させることが出来る。即
ち、炉における灰処理を一時中止した際には、炉内や排
出部15ｅの溶融スラグ4eが固化する。従って流出阻止部
材21ｅはその固化した溶融スラグで固定されて動かなく
なる。この為、灰処理の再開時にその流出阻止部材21ｅ
がスラグ排出の妨げになることがある。このような場合
には、炉内の固化部分は主熱源であるバーナ36によって
加熱溶融させる。一方排出部15ｅの固化部分は、上記の
如く加熱部44への通電によってそれを発熱させ、その熱
により排出部15ｅの固化部分を溶融させる。このように
することによって速やかに灰処理を再開することが出来
る。又上記加熱部44への通電による発熱を継続させるこ
とにより、排出部15ｅの溶融スラグにエネルギーを供給
でき（一種の補助熱源となる）、溶融スラグの排出を安
定して行わすことが出来る。尚図１及び図２に示された
実施形態においても、上記と同様の通電電極を備えさせ
て、図２に符号46ｆで示す部分を通電部として流出阻止
部材21を排出部の補助加熱手段として機能させるように
しても良い。なお、図４、図５において機能上前図のも
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。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、廃棄
物６を溶融させてその小嵩化を図ることができるは勿論
のこと、溶融炉からは未溶融の廃棄物６や溶融塩５の混
じらない良質の溶融スラグ４を排出でき、有効利用が可
能な固化スラグの形成を可能に出来る効果がある。しか
も上記未溶融の廃棄物６や溶融塩５の流出を阻止する為
の流出阻止部材21は溶融スラグ４に浮くので、炉内の溶
融スラグ面4aが下降したり上昇したりすると、その下降
や上昇によって下或いは上に変位する。従って溶融スラ
グ面4aの位置がどのように変わっても、未溶融の廃棄物
６や溶融塩５の流出を確実に阻止した状態で、しかも溶
融スラグ４をスムーズに排出させられる効果がある。更
に、排出部15に補助加熱手段23を備えたものにあって
は、例えば炉内に投入される廃棄物の量が一時的に増大
したりして溶融スラグの温度が低下しその粘性が高まっ
た場合でも、上記流出阻止部材21の近傍の溶融スラグを
加熱してその粘性を低め、上記流出阻止部材の上下変位
を適正化して、上記未溶融の廃棄物６や溶融塩５の流出
阻止と溶融スラグ４のスムーズな排出を適正に行わせ得
る効果がある。又、上記流出阻止部材21ｅに対して通電
できるようにしたものにあっては、排出部15ｅのスラグ
が固化した状態の炉において、その炉を再スタートさせ
る場合、上記流出阻止部材21ｅを発熱させてその周囲に
おいて固化しているスラグを迅速に溶融させることが出
来、再スタートを迅速に行い得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃棄物溶融炉の縦断面図。

【図２】排出部の平面図。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は夫々構造の異なる流出阻止部
材を示す図。

【図４】異なる形態の廃棄物溶融炉を示す縦断面図。

【図５】図４の廃棄物溶融炉における排出部の平面図。

【符号の説明】

１炉体４溶融スラグ５溶融塩６廃棄物 15 排出部 21 流出阻止部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部で廃棄物を溶融させるようにしてあ
る炉体には、溶けて出来た溶融スラグを流出させる為の
排出部が設けてあり、上記排出部には上記溶融スラグの
上に浮く溶融塩及び未溶融の廃棄物を塞き止めてその流
出を阻止する為の流出阻止部材を備えさせてある廃棄物
溶融炉において、上記流出阻止部材は上記溶融スラグに
浮かせて、溶融スラグ面が上昇、下降したときにはその
スラグ面の上昇、下降によって上下動するようにしてあ
ることを特徴とする廃棄物溶融炉。
【請求項２】上記排出部には、上記流出阻止部材の近
傍のスラグを加熱する為の補助加熱手段を備えたことを
特徴とする請求項１の廃棄物溶融炉。
【請求項３】上記流出阻止部材は黒鉛製であり、上記
炉体には、上記流出阻止部材に対して通電する為の電極
を、流出阻止部材の位置が上下に変位してもそれに対す
る接離を行わせ得るよう上下に変位可能に備えたことを
特徴とする請求項１の廃棄物溶融炉。