JPH09280521A - ごみ焼却灰の溶融処理炉の炉底電極構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ焼却灰の溶融処理炉において、損耗した
炉底電極を容易に交換できるようにすること。 【解決手段】 炉５内に溶融すべき焼却灰１３と焼却灰
１３の溶融により生成された溶融スラグ１２とが堆積さ
れ、炉底６ａに設けられその先端が溶融スラグ１２に接
触する炉底電極８と、炉底電極８に対向して上下方向に
移動可能に設けられた上部電極１６との間に通電するこ
とに発生する熱で焼却灰１３を溶融させるごみ焼却灰の
溶融処理炉において、炉底電極８を、炉底６ａに固定さ
れた炉底主電極９と、炉底主電極９の先端を着脱可能に
覆う被覆電極１０とから構成した。これにより、炉底電
極８が損耗した場合でも、短時間で容易に交換すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有害物質を含む都
市ごみ等の焼却灰を溶融してスラグ化する溶融処理炉に
関し、特に溶融処理炉の炉底電極構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみの焼却灰中には、重金属等の有
害物質が多量に含まれている。このため、都市ごみの焼
却灰を直接埋立て処理したり投棄処理したりすることは
安全上問題がある。

【０００３】このため、特開平７−７７３１８号公報に
記載されているように、都市ごみの焼却灰を溶融処理し
てスラグ化することが提案されている。上記公報に記載
の焼却灰の溶融処理方法においては、抵抗加熱方式を採
用して焼却灰の溶融処理を行なうに際して、上部電極の
先端位置を溶融スラグ中に位置させ、上部電極と炉底電
極との間で通電することにより、焼却灰を溶融スラグの
電気抵抗熱により溶融している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記電極の先端は、溶
融スラグ等の溶融部に対して露出しているので、高熱及
び化学反応により炉底電極の先端は徐々に損耗して短く
なる。また、アーク放電による初期加熱を行った場合に
は、電極先端の損耗が一層激しくなる。

【０００５】上部電極に関しては、上下方向に移動させ
ることが容易であるので、上部電極の長さが短くなった
場合には、上部電極の先端を適正高さに調整することが
できる。ところが、炉底電極は炉底に固定されているの
で、炉底電極が損耗した際には、操業を停止して炉底電
極の補修作業を行なわなければならず、手間がかかると
ともに操業効率が低下するという問題がある。したがっ
て、特に炉底電極を長寿命化することが望ましい。この
ため炉底電極を耐熱性の高い材料から形成することが行
なわれているが、製造コストが高くなるという問題があ
る。

【０００６】また、特開平３−２８６９８７号公報に記
載されているように、炉底における耐火物と、この耐火
物に埋設された炉底電極とを有する電気炉の炉底構造に
おいて、炉底電極における溶融金属と接する側の端部
に、耐溶特性が炉底電極及び耐火物よりも大きい材料で
形成された保護スリーブを周設することにより、炉底電
極の損耗の度合いを減らし、炉底電極を長寿命化するこ
とが知られている。しかし、上記公報に記載の電気炉の
炉底構造においては、炉底電極の先端自体は露出してい
るので、損耗は避けらず、最終的には炉底電極全体を交
換する必要がある。

【０００７】一方、アーク放電による加熱方式或いは電
気抵抗熱による加熱方式を採用した溶融処理炉において
は、溶融開始時に、上部電極の先端と炉底電極の先端と
の間に初期アークを発生させる必要がある。このため、
炉底電極の上にコークスやダライ粉（切削屑）等のアー
ク発生促進材料を載置し、上部電極を下降させて上部電
極の先端と炉底電極の先端の間にアーク発生促進材料を
挟み込み、この状態で両電極間に電圧を印加することに
より初期アークを発生させている。しかしながら、この
初期アーク発生は炉内作業が必要であり、手間がかかる
という問題がある。また、上部電極を下降させる際に、
上部電極の先端が炉底電極の先端に衝突して高価な電極
を破損する危険性がある。

【０００８】本発明は、ごみ焼却灰の溶融処理炉におい
て、損耗した炉底電極を容易に交換できるようにするこ
とを課題とする。また本発明は、上部電極移動時の電極
の破損を防止することを課題とする。また本発明は、初
期アーク発生作業を容易に行なえるようにすることを課
題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、炉内に溶融す
べき焼却灰と該焼却灰の溶融により生成された溶融スラ
グとが堆積され、炉底に設けられその先端が溶融スラグ
に接触する炉底電極と、該炉底電極に対向して上下方向
に移動可能に設けられた上部電極との間に通電すること
により発生する熱で前記焼却灰を溶融させるごみ焼却灰
の溶融処理炉において、前記炉底電極を、前記炉底に設
けられた炉底主電極と、該炉底主電極の先端を着脱可能
に覆う被覆電極とから構成したことを特徴とする。

【００１０】また本発明は、前記被覆電極が、アーク発
生促進材料からなる導電性ポーラス成形体で一体的に形
成されていることを特徴とする。

【００１１】本発明においては、炉底電極が、炉底に設
けられた炉底主電極と、この炉底主電極の先端を着脱可
能に覆う被覆電極とから構成されているので、炉底電極
が損耗した場合には、被覆電極を交換するだけで所期の
特性が維持される。

【００１２】また、ごみ焼却灰の溶融処理炉において
は、溶融温度（たとえば、１４００°Ｃ）が金属溶解炉
における溶融温度（たとえば、１７００°Ｃ）に比べて
低いので、普通鋼の耐熱性で耐えることができる。更
に、炉底主電極を水冷することにより、初期アーク発生
時の高熱発生時においても炉底主電極は影響を受けず、
被覆電極のみの溶損或いは損耗にとどめることができ
る。

【００１３】また、被覆電極を、導電性ポーラス成形体
で形成することにより、上部電極の位置調整の際に上部
電極が被覆電極に衝突したとしても、被覆電極が変形し
て衝撃を吸収するため、上部電極が破損することはな
い。

【００１４】また、導電性ポーラス成形体を、アーク発
生促進材料で一体的に形成しておくことにより、上部電
極を被覆電極に接触するだけで、自動的に初期アーク発
生作業を行なわせることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の炉底電極構造が
適用された都市ごみ焼却灰の溶融処理炉を含む溶融処理
装置の実施例を示す概略断面図である。

【００１６】灰ホッパ１内には、焼却灰、飛灰、或いは
これらの混合物（以下、単に焼却灰２という）が貯えら
れている。灰ホッパ１の下端部には、定量切り出し装置
３を介して灰供給装置４が連結されており、この灰供給
装置４を通して灰ホッパ１内の焼却灰２が溶融処理炉５
に供給される。溶融処理炉５は、円筒状の炉体６と、こ
の炉体６の上方を覆う漏斗状のフード７を備えている。

【００１７】炉体６の底面には上下方向に貫通して炉底
電極８が設けられている。この炉底電極８は、以下に説
明するように、炉底に設けられた炉底主電極９と、この
炉底主電極９の先端を着脱可能に覆う被覆電極１０とか
ら構成されている。炉底主電極９の上端は、炉体６の底
面から上方に若干突出しており、本実施例においては、
この炉底主電極９の上端は被覆電極１０により被覆され
ている。被覆電極１０の詳細については後述する。ま
た、炉体６の側面にはスラグ排出口１１が形成されてい
る。炉体６においては、灰ホッパ１から投入された焼却
灰２が加熱溶融されて、溶融スラグ１２が生成され、こ
の溶融スラグ１２の表面は、灰ホッパ１から投入された
被覆灰１３で覆われる。

【００１８】フード７の側面上部には、その先端に集塵
機（図示せず）が連結された排気管１４が連結されてい
る。また、フード７の上部の略中央には貫通孔１５が形
成されており、この貫通孔１５を通して上部電極１６が
溶融処理炉５の内部に挿入される。上部電極１６は、た
とえば、炭素電極から形成され、電極昇降装置１７によ
り上下移動可能な状態で支持されている。操業状態にお
いては、上部電極１６の先端は、溶融スラグ１２の上面
よりも若干上方に配置され、上部電極１６と炉底主電極
９との間に溶融電源１８から溶融電圧が印加される。

【００１９】図２は、炉底主電極９に対する被覆電極１
０の取り付け構造の一例を示す部分拡大断面図である。
図２に示す実施例においては、炉底主電極９は内側筒体
９ａと外側筒体９ｂからなる二重構造となっており、外
側筒体９ｂの上端は、炉底６ａに形成された貫通孔６ｂ
を貫通して炉底６ａの上面より若干上方に突出してい
る。円板状の被覆電極１０ａの底面部中央には、外側筒
体９ｂの外径と略等しい径の円形の嵌合穴１０ｂが形成
されており、炉底主電極９の外側筒体９ｂの先端に被覆
電極１０ａの嵌合穴１０ｂを嵌合することにより、炉底
主電極９に対して被覆電極１０ａが固定される。この被
覆電極１０ａの直径Ｄは、上部電極１６の直径ｄよりも
大に設定されている。

【００２０】また、炉底主電極９の外側筒体９ｂの上端
は閉塞されて被覆電極１０ａと接触状態になっており、
内側筒体９ａの上端は開放されて外側筒体９ｂの内部空
間と連通している。内側筒体９ａの下端には注水口９ｃ
が設けられ、外側筒体９ｂの下端側面には排水口９ｄが
設けられる。

【００２１】上記炉底主電極９の内側筒体９ａと外側筒
体９ｂは、たとえば、普通鋼、銅、ＳＵＳ等の導電性材
料から形成され、また、被覆電極１０は、たとえば、普
通鋼から形成される。

【００２２】なお、炉底主電極９に対する被覆電極１０
の取り付け構造は、図２に示される構造に限定されるも
のではなく、たとえば、図３に示すように、外側筒体９
ｂの上端を炉底６ａの上面より若干埋没させるととも
に、炉底主電極９の周囲の炉底６ａに外側筒体９ｂの上
端と同じ深さの円形溝６ｃを形成し、この円形溝６ｃに
平板円板状の被覆電極１０ｃを嵌合するようにしてもよ
い。また、図４に示すように、外側筒体９ｂの上端に雄
ねじ部９ｅを形成するとともに、被覆電極１０ｄに雌ね
じ部１０ｅを形成し、雄ねじ部９ｅと雌ねじ部１０ｅを
螺合させることにより、炉底主電極９に対して被覆電極
１０ｄを固定するようにしてもよい。

【００２３】また、被覆電極１０の上面の形状は図２に
示される平坦形状に限定されるものではなく、円錐状上
面を有する被覆電極や、部分球状上面を有する被覆電極
を使用することもできる。

【００２４】更に、被覆電極１０を金属の充実体とする
のではなく、図５に示すように、コークス粒やダライ粉
（切削屑）を混合して成形した導電性ポーラス成形体か
ら被覆電極１０ｆを形成することができる。この導電性
ポーラス成形体からなる被覆電極１０ｆは、混合原料に
糊状のバインダを混入したり、或いは、混合原料を焼結
することにより形成することができる。

【００２５】また、図６に示すように、導電性ポーラス
成形体の上面を凸状にした被覆電極１０ｇとすることが
できる。

【００２６】次に、上述した溶融処理装置の動作につい
て説明する。なお、ここでは被覆電極として図５に示さ
れた、導電性ポーラス成形体からなる被覆電極１０ｆを
使用するものとする。

【００２７】最初に、灰溶融開始時の初期アークの発生
方法について説明する。

【００２８】先ず、電極昇降装置１７を動作させて上部
電極１６を降下させ、上部電極１６の先端を被覆電極１
０ｆの上面に接触させる。ここで、被覆電極１０ｆは導
電性ポーラス成形体から形成されているので、上部電極
１６を降下させる際に、万一、上部電極１６の先端が被
覆電極１０ｆに衝突したとしても、被覆電極１０ｆが変
形して衝撃を吸収するので、脆い炭素電極からなる上部
電極１６が破損することがない。

【００２９】また、被覆電極１０ｆの直径は、上部電極
１６の直径よりも大に設定されているので、被覆電極１
０ｆの中心軸に対して上部電極１６の中心軸が若干ずれ
ている場合でも、上部電極１６の端部面積は被覆電極１
０ｆの端部面積に含まれるので、両電極間の放電に支障
を来たすことはない。

【００３０】次に、定量切り出し装置３を動作させて、
灰ホッパ１内の焼却灰２を溶融処理炉５に投入し，焼却
灰２が上部電極１６の先端を十分に覆う程度にする。

【００３１】次に、この状態で溶融電源１８から溶融電
圧を印加すると、上部電極１６、被覆電極１０ｆ、炉底
主電極９の経路で電流が流れ、上部電極１６と被覆電極
１０ｆとの接触面で初期アークが発生する。このとき、
被覆電極１０ｆには、コークス粒やダライ粉等のアーク
発生促進材料が含まれているため、容易に初期アークが
発生する。この初期アークにより被覆電極１０ｆの一部
が溶融し、次いで、周囲の焼却灰２も溶融し溶融スラグ
１２が生成され始める。

【００３２】次に、溶融物が若干生成された後に、上部
電極１６を徐々に引き上げながら溶融電源１８から供給
される電力を増加する。これにより、図１に示すよう
に、上部電極１６と溶融スラグ１２との間にアーク放電
Ａが維持され、焼却灰２が加熱され溶融して溶融スラグ
１２となる。

【００３３】灰ホッパ１から溶融処理炉５の内部に投入
された焼却灰２は、溶融スラグ１２の上に堆積して被覆
灰１３となるが、この被覆灰１３は、アーク放電Ａ及び
溶融スラグ１２からの熱を受けて溶融し、同様な溶融ス
ラグ１２になる。

【００３４】上記溶融処理炉においては、初期アーク発
生時及び操業時に炉底電極が損耗するが、本実施例にお
いては、炉底主電極９の先端が被覆電極１０により覆わ
れており、この被覆電極１０は炉底主電極９から容易に
取り外して交換することができるので、補修が必要な際
には被覆電極１０を交換するだけで、所期の特性を維持
することができる。

【００３５】

【発明の効果】

（１）炉底電極が、炉底に設けられた炉底主電極と、こ
の炉底主電極の先端を着脱可能に覆う被覆電極とから構
成されているので、炉底電極が損耗した場合でも、短時
間で容易に交換することができる。

【００３６】（２）電極を水冷しているので電極の耐熱
性を高めることができ、電極の材料として安価な材料を
使用することができる。

【００３７】（３）被覆電極を導電性ポーラス成形体で
形成することにより、位置調整の際に上部電極が被覆電
極に衝突したとしても、上部電極が破損することはな
い。

【００３８】（４）被覆電極にアーク発生促進材料を一
体的に形成したので、初期アークを発生させるための炉
内作業が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の炉底電極構造が適用されたごみ焼却
灰の溶融処理炉を含む溶融処理装置の実施例を示す概略
縦断面図である。

【図２】 炉底電極に対する被覆電極の取り付け構造の
一例を示す部分拡大縦断面図である。

【図３】 炉底電極構造の他の例を示す部分拡大縦断面
図である。

【図４】 炉底電極構造の更に他の例を示す部分拡大縦
断面図である。

【図５】 被覆電極を導電性ポーラス成形体で形成した
例を示す部分拡大断面図である。

【図６】 被覆電極を導電性ポーラス成形体で形成した
他の例を示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１…灰ホッパ、２…焼却灰、３…定量切り出し装置、４
…灰供給装置、５…溶融処理炉、６…炉体、６ａ…炉
底、７…フード、８…炉底電極、９…炉底主電極、９ａ
…内側筒体、９ｂ…外側筒体、９ｃ…注水口、９ｄ…排
水口、９ｅ…雄ねじ部、１０，１０ａ，１０ｃ，１０
ｄ，１０ｆ，１０ｇ…被覆電極、１０ｂ…嵌合穴、１０
ｅ…雌ねじ部、１１…スラグ排出口、１２…溶融スラ
グ、１３…被覆灰、１４…排気管、１５…貫通孔、１６
…上部電極、１７…電極昇降装置、１８…溶融電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内に溶融すべき焼却灰と該焼却灰の溶
   融により生成された溶融スラグとが堆積され、炉底に設
   けられその先端が溶融スラグに接触する炉底電極と、該
   炉底電極に対向して上下方向に移動可能に設けられた上
   部電極との間に通電することにより発生する熱で前記焼
   却灰を溶融させるごみ焼却灰の溶融処理炉において、 前記炉底電極を、前記炉底に設けられた炉底主電極と、
   該炉底主電極の先端を着脱可能に覆う被覆電極とから構
   成したことを特徴とするごみ焼却灰の溶融処理炉の炉底
   電極構造。
2. 【請求項２】 前記被覆電極が、アーク発生促進材料か
   らなる導電性ポーラス成形体で一体的に形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のごみ焼却灰の溶融処理
   炉の炉底電極構造。