JPH11108331A - 灰溶融炉のベースメタル排出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベースメタルの排出作業を容易化する。 【解決手段】 炉本体１の側壁１ａ外面に排出湯溜り２
４を設けるとともに、この排出湯溜り２４に対応する側
壁１ａにベースメタル５の底部に臨んで開口された排出
通路２２を形成して溶融室２と排出湯溜り２４とを連通
させ、排出通路２２の少なくとも一部の炉壁に配設され
てベースメタル５中を通過させる移動磁界により排出湯
溜り２４と溶融室２との間でベースメタル５を流動させ
る電磁式誘導装置２７を設け、炉本体１を傾斜させて排
出湯溜り２７を下方に下げベースメタル５を排出可能な
炉傾動装置３１を設けた。排出湯溜りのベースメタルの
凝固を防止する電磁式誘導装置を炉本体に内蔵でき、ベ
ースメタルの排出時に外部装置のように撤去作業が不要
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電体として溶融
室の底部にベースメタルが貯留されるプラズマ式やアー
ク式などの灰溶融炉のベースメタル排出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】灰溶融炉に投入される焼却灰は、前工程
で磁選機により鉄分が除去されるが、完全には金属類を
除去することは不可能で、数％が灰溶融炉に投入され
る。また磁選機では選別出来ないステンレスなどの非磁
性鋼も焼却灰と一緒に灰溶融炉に投入されることから、
灰の溶融処理量が増加するに従って、灰中の金属類がベ
ースメタルに溶け込んで増加する。これにより、ベース
メタル上で一定レベルで排出される溶融スラグの層が薄
くなり、プラズマ式灰溶融炉の場合にはプラズマアーク
が不安定になる。そのため、ベースメタルの湯面が上限
レベルに達すると、操業を停止し、炉本体を傾けてスラ
グ抜出口からベースメタルを排出するものがたとえば特
開平９−４８３６号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ベースメタルの排
出装置では、炉本体の外部に形成した湯溜り部における
ベースメタルの凝固を防止するため、バーナーや加熱電
極などの加熱装置を設置しており、ベースメタルの排出
時に加熱装置を撤去する必要がある。そのため、ベース
メタルの排出作業が煩雑になるという問題があった。

【０００４】本発明は、上記問題点を解決して、ベース
メタルの排出を容易に行える灰溶融炉のベースメタル排
出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、炉本体の側壁にベースメタルの底部に臨
んで開口された排出通路を形成するとともに、炉本体の
側壁外面に排出通路に連通する排出湯溜りを設け、前記
排出通路の少なくとも一部の炉壁に内蔵されて、ベース
メタル中を通過させる移動磁界により排出湯溜りと溶融
室との間でベースメタルを流動させる電磁式誘導装置を
設け、炉本体を傾斜させて前記排出湯溜りを下方に下げ
ベースメタルを排出可能な炉傾動装置を設けたものであ
る。

【０００６】上記構成によれば、電磁式誘導装置により
ベースメタル内を通過するように発生された移動磁界に
より生じるローレンツ力を利用してベースメタルを流動
化させ、排出湯溜りと溶融室との間でのベースメタルを
循環移動させることにより、排出湯溜りや排出通路内で
のベースメタルの凝固を防止することができる。また電
磁式誘導装置は、排出経路および排出湯溜りの炉壁に内
蔵可能な磁界形成用コイルと給電回路により構成される
ので、傾動時に障害となる凝固防止用補助バーナーや補
助電極を設けた場合に撤去作業が必要なのに比べて、容
易に炉本体の傾動してベースメタルを排出することがで
きる。

【０００７】また請求項２記載の発明は、上記構成にお
いて排出通路の上部で溶融室の溶融スラグの流出を防止
する堰体に、溶融スラグの表面に対応する位置から上方
にわたって内蔵された熱伝導ブロックと、この熱伝導ブ
ロック内の溶融スラグの表面から離れた位置に形成され
て冷却流体を送る冷却流体流路とを備えた堰体冷却装置
を設けたものである。

【０００８】上記構成によれば、電磁誘導装置により常
に高温のベースメタルが流入することがあっても、堰壁
内部に熱伝導ブロックを内蔵したので、効果的に冷却し
て焼損等を未然に防止できるとともに、冷却手段をベー
スメタルや溶融スラグから離れた外方部に設けたので安
全性を向上させることができる。

【０００９】さらに請求項３記載の発明は、炉本体の側
壁にベースメタルの底部に臨んで開口された排出通路を
形成するとともに、炉本体の側壁外面に排出通路に連通
する排出湯溜りを設け、前記排出通路の少なくとも一部
の炉壁に内蔵されて、ベースメタル中を通過させる移動
磁界により排出湯溜りと溶融室との間でベースメタルを
流動させる電磁式誘導装置を設け、前記排出湯溜りに一
定レベルを越えてオーバーフローしたベースメタルを排
出する排出堰を設けたものである。

【００１０】上記構成によれば、電磁式誘導装置により
ベースメタル内を通過するように発生された移動磁界に
より生じるローレンツ力を利用してベースメタルを流動
化させ、排出湯溜りと溶融室との間でのベースメタルを
循環移動させることにより、排出湯溜りや排出通路内で
のベースメタルの凝固を防止することができ、また排出
湯溜りに設けた排出堰により、一定レベル以上にオーバ
ーフローしたベースメタルが常時排出されるので、定期
的に炉を傾動させる必要が無い。したがって、定期的な
ベースメタルの排出作業が不要で効率よく連続運転する
ことができ、大容量のベースメタルを扱うことがないの
で作業の安全性を向上させることができる。また炉を傾
動させる大きい出力のジャッキも不要で、設備コストを
軽減することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプラズマ式灰
溶融炉の第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明
する。

【００１２】このプラズマ式灰溶融炉は、図１に示すよ
うに、溶融室２が形成された炉本体１の天壁に、一対の
電極、陽電極３Ａと陰電極３Ｂが昇降自在に貫設され、
電源４から両電極３Ａ，３Ｂに直流電圧が印加されると
ともに、両電極３Ａ，３Ｂに形成されたガス供給孔３
ａ，３ｂと炉本体１に設けられたガス供給孔（図示せ
ず）から溶融室２内にプラズマ作動ガスが供給されるこ
とにより、両電極３Ａ，３Ｂと溶融室２の底部に収容さ
れたベースメタル５との間にプラズマアークが形成さ
れ、この熱を利用してごみ焼却炉などから排出される灰
Ａを加熱溶融するものである。

【００１３】炉本体１の一側部には、灰供給ホッパ６か
ら灰プッシヤ７を介して灰Ａを供給する灰供給口８が形
成されている。また炉本体１の他端部には、プラズマア
ークにより灰Ａが加熱溶融されて生成された溶融スラグ
Ｓを排出するためのスラグ抜出口９が形成され、溶融ス
ラグＳをスラグ抜出口９からスラグ冷却室１０の下部に
配置された水砕ピット１１に投入して水砕スラグを形成
するように構成されている。

【００１４】この炉本体１には、灰Ａに混入された金属
類により、増加するベースメタル５のレベルを調整する
ために、側壁１ａに形成されたメタル排出部２１と、炉
本体１の底部に配設された傾動装置３１とからなるメタ
ル排出装置が設けられている。なお図１では、メタル排
出部２１が灰供給口８の下部に図示されているが、もち
ろんこれに限るものではない。

【００１５】前記メタル排出部２１は、図２，図３に示
すように、底面２２ａが底壁１ｂに連続する位置で側壁
１ａを貫通しベースメタル５の底部に臨んで形成された
排出通路２２と、側壁１ａの外面に湯溜り形成壁２３に
より形成された排出湯溜り２４と、排出通路２２の上部
で溶融スラグＳを分離する堰体２５に内蔵された堰体冷
却装置２６と、排出通路２２の底部２２ａに内蔵されベ
ースメタル５中を通過させる移動磁界により溶融室２と
排出湯溜り２４との間でベースメタル５を循環流動する
電磁式誘導装置２７とで構成されている。

【００１６】前記堰体冷却装置２６は、溶融スラグＳを
堰止める堰体２５の長寿命化と冷却媒体である冷却水の
もれによる蒸気爆発を防止するもので、銅製ブロック２
６ａの表面に熱伝導率の高い耐火材２５ａを薄く施工
し、溶融スラグＳのセルフライニング効果により長寿命
化を図っている。また銅製ブロック２６ａの下端部は、
ベースメタル５の表面ＭＬと溶融スラグＳの表面ＳＬと
の間に達し、銅製ブロック２６ａの溶融スラグＳの表面
から離れた上部に冷却水流路２６ｂが形成されている。
なお、この形式に替えて、図４，図５に示すように、銅
製ブロック２６ａに溶融スラグＳの表面対応位置の上方
近傍に及ぶ冷却水流路２６ｃを穿設してもよい。

【００１７】電磁式誘導装置２７は、片側式リニアモー
タを用いた所謂電磁樋（electromagnetic trough）の
原理を応用したもので、ステータである移動磁界発生部
２７ａ，２７ｂが一次側を形成し、二次導体はベースメ
タル５自体である。そして往路用および復路用の移動磁
界発生部２７ａ，２７ｂは鉄心とコイルが具備され、ベ
ースメタル５中を通過する移動磁束を形成して電磁圧力
を発生させ、ベースメタル５を矢印Ａ，Ｂ方向に移動さ
せる。これにより排出湯溜り２４内のベースメタル５を
流動化して溶融室２との間で循環させ、排出湯溜り２４
内のベースメタル５の凝固を防止することができる。

【００１８】前記傾動装置３１は、炉本体１のメタル排
出部２１側の底部に配設された受部材３２が、炉床に設
置された支持体３３に回動自在に支持される。一方、受
部材３２と反対側の炉本体１の底部は、傾動ジャッキ３
４により昇降自在に支持されて、メタル排出部２１の排
出湯溜り２４が下降されるように構成されている。

【００１９】上記構成において、ガス供給孔３ａ，３ｂ
などから溶融室２およびに窒素ガスなどのプラズマ作動
ガスが供給されるとともに、両電極３Ａ，３Ｂに電圧が
印加され、電極３Ａ，３Ｂとベースメタル５との間にプ
ラズマアークが形成されてベースメタル５が予熱され溶
融される。所定の温度に達すると、灰供給ホッパ６内の
灰Ａが灰プッシャ７により灰供給口８からベースメタル
５上に投入されて加熱溶融される。そして、溶融スラグ
Ｓが一定レベルに達すると、スラグ抜出口９からスラグ
冷却室１０の水砕ピットに排出され、水冷されて水砕ス
ラグが生成される。灰の溶融処理量が増加するととも
に、灰に含まれる金属類が溶け出してベースメタル５に
混合され、ベースメタル５が漸次増加する。

【００２０】この時、排出湯溜り２４内のベースメタル
５は、電磁式誘導装置２７の作用で溶融室２との間で流
動循環されることにより凝固が未然に防止される。ま
た、高温のベースメタル５が接触する堰体２５は、堰体
冷却装置２６の銅製ブロック２６ａと冷却水流通孔２６
ｂとによりセルフライニング効果を利用して長寿命化が
促進されるとともに蒸気爆発が防止される。

【００２１】溶融室２内のベースメタル５の表面ＭＬが
上限に達すると、運転を停止し、図１に仮想線で示すよ
うに、傾動装置３１より炉本体１を傾動させることによ
り、排出湯溜り２４のベースメタル５の表面ＭＬを上昇
させて、ベースメタル５のみを排出する。そして、所定
量排出後、傾動装置３１より炉本体１を水平姿勢に戻
し、ベースメタル５の排出が終了する。そして、運転を
再開する。

【００２２】上記実施の形態によれば、排出通路２２の
底部に移動磁界により溶融室２と排出湯溜り２４との間
でベースメタル５を流動循環させる電磁式誘導装置２７
により、ベースメタル５の凝固を防止するように構成し
たので、ベースメタル５の排出時に、外部に排出湯溜り
２４のベースメタル５を予熱するバーナやトーチを設け
た場合に撤去作業が伴うのに比較して、容易かつ迅速に
排出作業を実施することができる。

【００２３】また溶融スラグＳをせき止める堰体２５
に、銅製ブロック２６ａと冷却水流路２６ｂとを備えた
堰体冷却装置２６を設けたので、高温のベースメタル５
が流動して接触する堰体２５の表面にセルフライニング
効果を発生させ、長寿命化を促進することができる。

【００２４】次に図６および図７に基づいて灰溶融炉の
第２の実施の形態を説明する。なお、第１の実施の形態
と同一部材には同一符号を付して説明は省略する。この
灰溶融炉の炉本体１には、傾動装置３１が配設されてお
らず、架構４１により固定状態で支持されている。また
排出湯溜り２４には、ベースメタル５の湯面の上限レベ
ルより低い位置に排出溝４２ａが形成された排出堰４２
が設けられて、排出溝４２ａのレベルを越えてオーバー
フローしたベースメタル５を常時排出するように構成さ
れている。この排出堰４２は出口端が突出して形成さ
れ、排出湯溜り２４からオーバーフローしたベースメタ
ル５を排出溝４２ａからフード４３内を落下させてメタ
ル冷却水槽４４に排出し、冷却凝固された金属粒はスク
レーパコンベヤ４５により排出トレイ４６に排出され
る。

【００２５】このような構造は大型の灰溶融炉に最適
で、灰の溶融量が増加するとベースメタル５の量も増加
し、ベースメタル５が排出溝４２ａから連続して排出さ
れ、排出溝４２ａで凝固することもない。

【００２６】上記実施の形態によれば、排出堰４２によ
り一定レベルをオーバーフローしたベースメタル５を常
時排出するようにしたので、炉の停止、傾動とベースメ
タル５の排出、再起動の作業が不要になり、安定した連
続運転を効率よく行うことができる。しかも、定期的に
大容量のベースメタルを扱う場合には安全性が問題とな
るが、常時扱う排出ベースメタルは少量であり、作業の
安全性を高めることができる。また、大型の炉になれ
ば、大きい出力の傾動ジャッキが必要となるが、炉の傾
動の必要が無いので、設備コストを軽減することができ
る。

【００２７】なお、上記実施の形態では、電磁式誘導装
置２７に往路用および復路用の移動磁界発生部２７ａ，
２７ｂを設けたが、ベースメタル５に流動循環が生じる
磁気圧力が発生すればよく、往路用および復路用の一方
や、湯溜り形成壁２３の底部、排出通路２２の側部、ま
たそれらを組み合わせて移動磁界発生部を設けてもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】以上に述べたごとく請求項１記載の発明
によれば、電磁式誘導装置によりベースメタル内を通過
するように発生された移動磁界と、この移動磁界により
生じるローレンツ力を利用してベースメタルを流動化さ
せ、排出湯溜りと溶融室との間でのベースメタルを循環
させることにより、排出湯溜りや排出通路内でのベース
メタルの凝固を防止することができる。また電磁式誘導
装置は、排出経路および排出湯溜りの炉壁に内蔵可能な
磁界形成用コイルと給電回路により構成されるので、傾
動時に障害となる凝固防止用補助バーナーや補助電極に
比べて、容易に炉本体の傾動してベースメタルを排出す
ることができる。

【００２９】また請求項２記載の発明によれば、電磁誘
導装置により常に高温のベースメタルが流入することが
あっても、堰壁内部に熱伝導ブロックを内蔵したので、
効果的に冷却して焼損等を未然に防止できるとともに、
冷却手段をベースメタルや溶融スラグから離れた外方部
に設けたので安全性を向上させることができる。

【００３０】さらに請求項３記載の発明によれば、電磁
式誘導装置によりベースメタル内を通過するように発生
された移動磁界により生じるローレンツ力を利用してベ
ースメタルを流動化させ、排出湯溜りと溶融室との間で
のベースメタルを循環移動させることにより、排出湯溜
りや排出通路内でのベースメタルの凝固を防止すること
ができ、また排出湯溜りに設けた排出堰により、一定レ
ベル以上にオーバーフローしたベースメタルが常時排出
されるので、定期的に炉を傾動させる必要が無い。した
がって、定期的なベースメタルの排出作業が不要で効率
よく連続運転することができ、大容量のベースメタルを
扱うことがないので作業の安全性を向上させることがで
きる。また炉を傾動させる大きい出力のジャッキも不要
で、設備コストを軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラズマ式灰溶融炉の第１の実施
の形態を示す縦断面図である。

【図２】同灰溶融炉の排出湯溜りを示す縦断面図であ
る。

【図３】同灰溶融炉の電磁誘導装置を示す平面図であ
る。

【図４】同灰溶融炉の堰体冷却装置の他の実施の形態を
示す縦断面図である。

【図５】同堰体冷却装置を示す背面図である。

【図６】本発明に係るプラズマ式灰溶融炉の第２の実施
の形態を示す縦断面図である。

【図７】同灰溶融炉の排出堰を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 炉本体 ２ 溶融室 ３Ａ 陽電極 ３Ｂ 陽電極 ４ 電源 ５ ベースメタル ９ スラグ抜出口 ２１ メタル排出部 ２２ 排出通路 ２４ 排出湯溜り ２５ 堰体 ２６ 堰体冷却装置 ２６ａ 銅製ブロック ２７ 電磁誘導装置 ２７ａ，２７ｂ 移動磁界発生部 ３１ 傾動装置 ３４ 傾動ジャッキ ４２ 排出堰 ４２ａ 排出溝 ４３ メタル冷却水槽 Ｓ 溶融スラグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 正 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 榊原 恒治 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 乗冨 克哉 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 桑原 努 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 小坂 浩史 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉本体の側壁にベースメタルの底部に臨ん
   で開口された排出通路を形成するとともに、炉本体の側
   壁外面に排出通路に連通する排出湯溜りを設け、 前記排出通路の少なくとも一部の炉壁に内蔵されて、ベ
   ースメタル中を通過させる移動磁界により排出湯溜りと
   溶融室との間でベースメタルを流動させる電磁式誘導装
   置を設け、 炉本体を傾斜させて前記排出湯溜りを下方に下げベース
   メタルを排出可能な炉傾動装置を設けたことを特徴とす
   る灰溶融炉のベースメタル排出装置。
2. 【請求項２】排出通路の上部で溶融室の溶融スラグの流
   出を防止する堰体に、溶融スラグの表面に対応する位置
   から上方にわたって内蔵された熱伝導ブロックと、この
   熱伝導ブロック内の溶融スラグの表面から離れた位置に
   形成されて冷却流体を送る冷却流体流路とを備えた堰体
   冷却装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の灰溶
   融炉のベースメタル排出装置。
3. 【請求項３】炉本体の側壁にベースメタルの底部に臨ん
   で開口された排出通路を形成するとともに、炉本体の側
   壁外面に排出通路に連通する排出湯溜りを設け、 前記排出通路の少なくとも一部の炉壁に内蔵されて、ベ
   ースメタル中を通過させる移動磁界により排出湯溜りと
   溶融室との間でベースメタルを流動させる電磁式誘導装
   置を設け、 前記排出湯溜りに一定レベルを越えてオーバーフローし
   たベースメタルを排出する排出堰を設けたことを特徴と
   する灰溶融炉のベースメタル排出装置。