JP2000258593A - 廃棄物処理用溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金属が多い廃棄物を効率良く連続的に溶融する
廃棄物処理用溶融炉。 【解決手段】廃棄物処理用溶融炉は金属を含む廃棄物を
収容したドラム缶１１を内蔵する空間を有する炉本体１
２と、この空間に内蔵された廃棄物を溶融する誘導加熱
コイル１３と、ドラム缶１１を炉本体１２に導入する導
入口１４と、溶融した廃棄物を排出する排出口１８を備
える。導入口１４は炉本体１２の側部に設けられドラム
缶１１を横にした状態で導入可能な広さを有し、炉本体
１２は導入口１４から横にして導入されたドラム缶１１
が転がりながら移動して炉端部に到達するように構成さ
れ、排出口１８は炉本体１２の炉端部近傍に設けられ、
誘導加熱コイル１３はその主磁界の方向を前記ドラム缶
１１の移動方向に一致するように少なくとも排出口１８
近傍の炉本体１２の周囲に設けられる。導入口１４には
シャッタ１６、排出口１８にはバルブ１９を設けること
が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物、特に原子
力関連施設の運転及び解体に伴って発生する固体状の廃
棄物の処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力関連施設の運転及び解体に伴って
発生する廃棄物には、木材、ウエス、衣類、紙等の可燃
物や、フィルタ、イオン交換樹脂、プラスチック等の難
燃物の他に、パイプ、鋼板、コンクリート、銅線等の不
燃物が含まれる。可燃物や難燃物については焼却・減容
化の後に重金属や放射性物質などを含む灰として直接ド
ラム缶に詰めて保管、管理される。一方、不燃物にあっ
てはそのまま、或はセメント、アスファルト、樹脂など
の空隙充填物とともにドラム缶に詰めて保管・管理され
ている。しかし、可燃性又は難燃性の焼却灰は灰の嵩密
度が低く、不燃物にあってはドラム缶に十分な充填がで
きないためドラム缶の本数が多くなり輸送上の負荷が増
大し、また保管場所を多く要する不具合がある。この点
を解消するためには減容率を更に向上させる必要があ
り、従来、この種の廃棄物処理装置として、誘導加熱コ
イルを使用して減容する放射性廃棄物の焼却固化装置
（特開昭６０−１８６８００）が開示されている。

【０００３】この放射性廃棄物の焼却固化装置では、密
封容器状の炉本体の底部が昇降可能な底蓋によって開放
可能に閉止され、誘導加熱コイルはその主磁界の方向が
鉛直になるように炉本体の側壁の外周部に設けられ、更
に炉本体内部に誘導加熱コイルに対向して金属製の筒状
加熱体が設置される。底蓋上面に固着された支台上には
底蓋による炉本体底部の閉止時に筒状加熱体の下端部を
ほぼ閉止する底板が取付けられ、底板上には筒状加熱体
内に下方から挿入可能な容器が載置される。また炉本体
の上部には、排ガス口と、容器内に放射性廃棄物及び共
融物形成用の融剤を供給するための供給口と、燃焼用の
酸素含有ガスを供給するための酸素供給管とがそれぞれ
設けられる。

【０００４】このように構成された放射性廃棄物の焼却
固化装置では、容器を炉本体内に設置し、誘導コイルに
通電すると、筒状加熱体が誘導加熱により加熱される。
この状態で放射性廃棄物の焼却灰と融剤を供給口から供
給すると、筒状加熱体の熱輻射、熱伝達による加熱作用
にて融解する。供給口から可燃性廃棄物を供給し、酸素
供給管から燃焼用空気を供給すると、可燃性廃棄物は燃
焼して焼却灰となり、融剤と共融して溶解する。容器内
が共融物で満たされると、共融物を冷却・固化し底蓋を
降下して容器ごと取出す。このように同一装置内で放射
性廃棄物の焼却と溶融固化処理を行えるので、飛散し易
い粉粒状の焼却灰の取扱作業が不要となり、能率的に放
射性廃棄物を処理できるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の放
射性廃棄物の焼却固化装置では、誘導加熱コイルで筒状
加熱体及び容器を誘導加熱し、これらの熱により放射性
廃棄物を溶融する間接加熱であるため、熱効率が低い問
題点があった。特に放射性廃棄物に金属の占める割合が
多い場合には、誘導加熱コイルと容器内の廃棄物との間
に筒状加熱体があるため廃棄物中の金属が直接誘導加熱
される割合が少なくなり、熱効率の低下を招き、多くの
処理時間を要する問題点があった。

【０００６】また、上記の放射性廃棄物の焼却固化装置
では、容器内が共融物で満たされた後には共融物を冷却
・固化して容器ごと取出すため、放射性廃棄物を連続的
に溶融させることができない不具合もある。連続的に廃
棄物を処理するために溶融状態の廃棄物を排出する排出
口を誘導加熱コイルの開口部である容器の上部又は下部
に設けることも考えられるが、誘導加熱コイルが炉本体
の外周部に設けらることに起因して容器の上部又は下部
における誘導加熱は弱く、溶融金属が冷却してその排出
が困難になる不具合がある。更に、主として焼却灰が共
融したスラグと金属とを分離して抜出せればその金属を
リサイクルできるので好ましい。本発明の目的は、金属
の占める割合が比較的多い廃棄物を効率良く連続的に溶
融できる廃棄物処理用溶融炉を提供することにある。本
発明の別の目的は、金属とスラグを分離して抜出して金
属のリサイクルを容易にし得る廃棄物処理用溶融炉を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、金属を含む廃棄物を収容したドラム
缶１１を内蔵する空間を有する炉本体１２と、この空間
に内蔵された廃棄物を溶融する誘導加熱コイル１３と、
ドラム缶１１を炉本体１２に導入する導入口１４と、溶
融した廃棄物を排出する排出口１８を備えた廃棄物処理
用溶融炉の改良である。その特徴ある構成は、導入口１
４は炉本体１２の側部に設けられドラム缶１１を横にし
た状態で導入可能な広さを有し、炉本体１２は導入口１
４から横にして導入されたドラム缶１１が転がりながら
移動して炉端部に到達するように構成され、排出口１８
は炉本体１２の炉端部近傍に設けられ、誘導加熱コイル
１３はその主磁界の方向を前記ドラム缶１１の移動方向
に一致するように少なくとも排出口１８近傍の炉本体１
２の周囲に設けられたところにある。

【０００８】この請求項１に係る廃棄物処理用溶融炉で
は、炉本体１２の内部空間に金属を含む廃棄物を収容し
たドラム缶を導入して誘導加熱コイル１３に通電する
と、ドラム缶１１及び廃棄物１１のうちの金属が誘導加
熱により誘導電流が流れ、図２に示すように、このとき
発生するジュール熱により上記金属が加熱されて溶融さ
れる。ドラム缶１１内に存在する可燃物及び難燃物は溶
融した金属の熱により燃焼・溶融し、炉本体１２には溶
融した廃棄物１１が貯留され、所定量以上の溶融した廃
棄物１１は排出口１８から排出される。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、ドラム缶１１の移動方向が水平より５度以
内の角度である廃棄物処理用溶融炉である。この請求項
２に係る廃棄物処理装置では、ドラム缶１１の移動方向
を水平より５度以内にすることにより、ドラム缶１１の
自重による移動を可能にする。ドラム缶１１の移動方向
が水平より５度を越えると炉端部に向うドラム缶１１の
速度が速くなり過ぎてドラム缶１１の制動機構が複雑に
なる。請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発
明であって、導入口１４に導入口１４を開閉するシャッ
タ１６が設けられた廃棄物処理用溶融炉である。この請
求項３に係る廃棄物処理用溶融炉では、シャッタ１６に
より導入口１４を閉止した状態で誘導加熱コイル１３に
通電することにより、誘導電流により発生するジュール
熱の炉本体１２外部への漏れを防止する。

【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
いずれかに係る発明であって、排出口１８が炉端部の上
側近傍に設けられたスラグ排出口１８ａと炉端部の下側
近傍に形成された金属排出口１８ｂからなり、金属排出
口１８ｂにこの金属排出口１８ｂを開閉するバルブ１９
が設けられた廃棄物処理用溶融炉である。この請求項４
に係る廃棄物処理用溶融炉では、バルブ１９により金属
排出口１８ｂを閉止して廃棄物を連続的に溶融させる
と、溶融した廃棄物の上面は上昇し、その上面がスラグ
排出口１８ａに達すると、可燃物及び難燃物が燃焼・溶
融して共融するスラグがこのスラグ排出口１８ａから排
出される。一方、バルブ１９を開放すると、金属排出口
１８ｂから比重差により沈降する不純物が少ない溶融金
属が排出される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳しく説明する。図１及び図２に示すように、
本発明の廃棄物処理用溶融炉１０は、ドラム缶１１を内
蔵する空間を有する炉本体１２と、誘導加熱コイル１３
とを備える。ドラム缶１１には金属を含む廃棄物が収容
され、この実施の形態における廃棄物は、原子力関連施
設の運転及び解体に伴って発生した固体金属廃棄物であ
る。炉本体１２は耐熱性を有するマグネシア系若しくは
アルミナ系の耐火物等により形成され、外面は断熱壁１
２ｃによりそれぞれ被覆される。誘導加熱コイル１３は
その主磁界の方向をドラム缶１１の移動方向に一致する
ように炉本体１２の周囲に設けられ、炉本体１２の空間
に導入された導電性を有する廃棄物をドラム缶１１とと
もに電磁誘導により加熱して溶融するために設けられ
る。誘導加熱コイル１３は炉本体１２の外周壁を被覆す
る断熱壁１２ｃ内に炉本体１２の外周面を囲むように埋
設され、誘導加熱コイル１３は図示しないが高周波電源
に電気的に接続される。

【００１２】また、廃棄物処理用溶融炉１０はドラム缶
１１を炉本体１２に導入する導入口１４を備える。導入
口１４は炉本体１２の側部に設けられ、ドラム缶１１を
横にした状態で導入可能な広さを有し、炉本体１３はこ
の導入口１４から横にして導入されたドラム缶１１が転
がるような内底面１２ａ，１２ｂを有する。本実施の形
態における内底面は導入口１４に連続する第１底面１２
ａと、第１底面１２ａより緩やかな傾斜角度を有しその
第１底面１２ａに連続して炉端部まで形成された第２底
面１２ｂとにより２段階の傾斜面を有するように構成さ
れる。この第１底面１２ａの傾斜角度θは水平より５度
以内に形成され、導入口１４から導入されたドラム缶１
１は水平より５度以内の角度で転がりながら炉本体１３
の内部空間を移動して炉端部に到達するように構成され
る。

【００１３】導入口１４にはこの導入口１４を開閉する
シャッタ１６が設けられる。シャッタ１６は、導入口１
４を横断するように炉本体１２の上部に設けられたレー
ル部１７に摺動可能に挿入され、図示しない駆動手段に
より駆動されて導入口１４を開放可能に閉止する。シャ
ッタ１６はドラム缶１１の高さより僅かに大きい幅を有
し、駆動されて導入口１４を開放するとドラム缶１１を
横にした状態で炉本体１２に導入可能に形成される。シ
ャッタ１６はシャッタ１６を閉止した状態ではシャッタ
１６から炉本体１２内のガス及び熱が漏れないように気
密が保たれるように構成される。

【００１４】更に、廃棄物処理用溶融炉１０は溶融した
廃棄物を排出する排出口１８が備えられ、誘導加熱コイ
ル１３はこの排出口１８の近傍にまで設けられる。この
実施の形態における排出口１８はスラグ排出口１８ａと
金属排出口１８ｂからなり、スラグ排出口１８ａは炉本
体１２の炉端部の上側近傍に設けられる。金属排出口１
８ｂは、第２底面１２ｂに連続する炉端部の下側近傍に
形成され、金属排出口１８ｂにはこの金属排出口１８ｂ
を開閉するバルブ１９が設けられる。

【００１５】図３及び図４に詳しく示すように、バルブ
１９は金属排出口１８ｂに連通するベース孔２１ａを有
するたベース板２１と、金属排出口１８ｂ及びベース孔
２１ａに挿入されノズル孔２２ａを有するインサートノ
ズル２２と、ベース板２１に取付られたボトムプレート
２３及びシールプレート２４と、ボトムプレート２３及
びシールプレート２４間に摺動可能に挿入されたスライ
ドプレート２５と、ベース板２１に取付けられスライド
プレート２５を駆動する油圧シリンダ２６とを有する。
ボトムプレート２３及びシールプレート２４にはノズル
孔２２ａに連通する孔２３ａ，２４ａがそれぞれ形成さ
れる。スライドプレート２５には上記孔２３ａ，２４ａ
に連通可能な連通孔２５ａと、連通孔２５ａ近傍にノズ
ル孔２２ａに向って空気又はアルゴンガスを吹込み可能
な多数の小孔（図示せず）とが形成される。これらの小
孔はスライドプレート２５内に形成された吹込み通路２
５ｂを介して図示しない空気タンク又はアルゴンガスタ
ンクに接続される。またスライドプレート２５は連結具
５６を介して油圧シリンダ２６のピストン２６ａに接続
される。油圧シリンダ２６のピストン２６ａを突出させ
ると金属排出口１８ｂがスライドプレート２５により閉
止されかつ上記小孔が金属排出口１８ｂに臨み、ピスト
ン２６ａを引込むと金属排出口１８ｂがスライドプレー
ト２５の連通孔２５ａに連通して開放されるように構成
される。図３及び図４の符号２７はシュート孔２７ａを
有するシュートノズルである。

【００１６】図１及び図２に戻って、導入口１４に臨む
外部にはドラム缶導入装置３６が設置され、ドラム缶導
入装置３６は外部に取付けられたケース３７と、ケース
３７に収容された電動ウインチ３８と、このウインチ３
８に繰出し可能に巻取られたワイヤ３９とを有し、ケー
ス３７に形成された通孔３７ａに挿通されたワイヤ３９
の先端には電磁石ブロック４１が取付けられる。電磁石
ブロック４１はブロック４１内の図示しないコイルに通
電すると磁力が発生して横にしたドラム缶１１の上面及
び下面に吸着し、非通電時に消磁してドラム缶１１から
離れるように構成される。

【００１７】このように構成された廃棄物処理用溶融炉
の動作を説明する。本発明の廃棄物処理用溶融炉１０は
金属が比較的多い廃棄物を燃焼・溶融する。金属を含む
廃棄物を収容したドラム缶１１の炉本体１２内部への導
入は、ドラム缶導入装置３６により行う。この導入は、
電磁石ブロック４１のコイル（図示せず）に通電して電
動ウインチ３８によりワイヤ３９を僅かに繰出し、電磁
石ブロック４１を炉本体１２内部に導入するドラム缶１
１に吸着させる。次にシャッタ１６を開放し、電動ウイ
ンチ３８によりワイヤ３９を徐々に繰出してドラム缶１
１を炉本体１２内部に向って転がさせる。導入口１４か
ら横にして導入されたドラム缶１１は炉本体１２の内部
空間を傾斜した内底面１２ａ，１２ｂに沿って転がりな
がら移動して炉端部に到達する。ドラム缶１１が炉端部
に到達したならば、その後に電磁石ブロック４１のコイ
ルへの通電を停止すると電磁石ブロック４１がドラム缶
１１から離れるので、ワイヤ３９を電動ウインチ３８に
より巻取って電磁石ブロック４１を引戻す。その後炉本
体１２の大きさにより処理すべき所定量のドラム缶１１
を同様の手順により炉本体１２の内部に導入し、所定量
のドラム缶１１（図１では３個）を導入したならば、ワ
イヤ３９を電動ウインチ３８により巻取って電磁石ブロ
ック４１を引戻した後シャッタ１６を閉止する。

【００１８】この状態で誘導加熱コイル１３に高周波電
圧を印加すると、炉本体１２内のドラム缶１１及び廃棄
物のうちの金属に電磁誘導により誘導電流が流れ、この
とき発生するジュール熱によりドラム缶１１及び廃棄物
中の金属が加熱され、図２に示すように溶融される。こ
の場合、ドラム缶１１内に存在する僅かな可燃物及び難
燃物は溶融した金属の熱により燃焼・溶融し、燃焼時に
発生するガスは図示しないがガス排出管を通って排ガス
処理装置に導かれて浄化された後に排気される。可燃物
及び難燃物が燃焼・溶融して共融するスラグは、金属が
溶融した時点で溶融金属との比重差により上方に浮遊す
る。このように炉本体１２内で廃棄物を溶融している間
に、シャッタ１６を開放し、上記と同様にしてドラム缶
導入装置３６によりドラム缶１１を炉本体１２内に転が
して入れることにより、金属の占める割合が比較的多い
廃棄物を効率良く連続的に溶融させることができる。

【００１９】このように廃棄物を連続的に溶融させる
と、溶融した廃棄物の上面は上昇し、その上面がスラグ
排出口１８ａに達すると、スラグ排出口１８ａから上面
近傍における溶融した廃棄物が排出される。溶融した廃
棄物の上面近傍には可燃物及び難燃物が燃焼・溶融して
共融するスラグが浮遊しているため、スラグ排出口１８
ａからはこのスラグが主として排出される。一方、溶融
した廃棄物の下方は係る不純物が少ない溶融金属である
ため、バルブ１９のスライドプレート２５を油圧シリン
ダ２６により摺動してスライドプレート２５の連通孔２
５ａを金属排出口１８ｂに連通させることにより、金属
排出口１８ｂから比重差により沈降する不純物の少ない
溶融金属を排出することができる。

【００２０】なお、この実施の形態では廃棄物として原
子力関連施設の運転及び解体に伴って発生した固体状の
廃棄物を挙げたが、これに限定されるものではない。ま
た、この実施の形態では廃棄物をドラム缶に詰めた状態
で炉本体に収容したが、廃棄物がばらの状態でも或いは
圧縮された状態のままでもよい。廃棄物がばらの状態で
はバケット等に装填して炉本体内に装荷し、廃棄物が圧
縮された状態では把持して炉本体内に装荷する。また、
この実施の形態では連通孔をボトムプレート、スライド
プレート及びシールプレートの３枚で閉止するバルブを
挙げたが、ボトムプレート及びシールプレートの２枚で
閉止するバルブでもよい。また、この実施の形態ではバ
ルブを油圧シリンダにより駆動したが、エアシリンダ又
はその他のアクチュエータにより駆動してもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、導
入口を炉本体の側部に設け、炉本体を導入口から横にし
て導入されたドラム缶が転がりながら移動して炉端部に
到達するように構成し、排出口を炉本体の炉端部近傍に
設けたので、炉本体内部に導入された金属を含む廃棄物
を誘導加熱コイルに通電してジュール熱により溶融して
いるときであっても、連続してドラム缶を炉本体内部へ
導入することが可能になり、所定量以上に溶融した廃棄
物を排出口から排出することができる。この結果、金属
の占める割合が比較的多い廃棄物を効率良く連続的に溶
融することができる。

【００２２】また、排出口を炉本体の炉端部近傍に設け
たので、誘導加熱コイルを排出口近傍の炉本体に設ける
ことができ、排出口近傍にまで誘導加熱コイルを設ける
ことにより排出口における誘導加熱を強くすることがで
きる。この結果排出口近傍における溶融金属が冷却する
ことを防止してその排出を容易にすることができる。更
に、ドラム缶の移動方向を水平より５度以内にすること
により、ドラム缶の自重による移動を可能にし、導入口
にシャッタを設けてこのシャッタにより導入口を閉止す
れば誘導電流により発生するジュール熱の炉本体外部へ
の漏れを防止することができる。また、排出口を炉端部
の上側近傍及び下側近傍設けられたスラグ排出口と金属
排出口とから構成すれば、可燃物及び難燃物が燃焼・溶
融して共融するスラグと溶融金属とを分離して抜出すこ
とが可能になり、金属のリサイクルが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃棄物処理用溶融炉の構成を示す縦断
面図。

【図２】廃棄物が溶融した状態を示す図１に対応する断
面図。

【図３】そのバルブを示す拡大断面図。

【図４】バルブのスライドプレートをスライドして排出
口が開放された状態を示す図３に対応する断面図。

【符号の説明】

１０ 廃棄物処理用溶融炉 １１ ドラム缶 １２ 炉本体 １３ 誘導加熱コイル １４ 導入口 １６ シャッタ １８ 排出口 １８ａ スラグ排出口 １８ｂ 金属排出口 １９ バルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属を含む廃棄物を収容したドラム缶(1
   1)を内蔵する空間を有する炉本体(12)と、前記空間に内
   蔵された前記廃棄物を溶融する誘導加熱コイル(13)と、
   前記ドラム缶(11)を炉本体(12)に導入する導入口(14)
   と、前記溶融した廃棄物を排出する排出口(18)を備えた
   廃棄物処理用溶融炉において、 前記導入口(14)は前記炉本体(12)の側部に設けられ前記
   ドラム缶(11)を横にした状態で導入可能な広さを有し、 前記炉本体(12)は前記導入口(14)から横にして導入され
   たドラム缶(11)が転がりながら移動して炉端部に到達す
   るように構成され、 前記排出口(18)は前記炉本体(12)の炉端部近傍に設けら
   れ、 前記誘導加熱コイル(13)はその主磁界の方向を前記ドラ
   ム缶(11)の移動方向に一致するように少なくとも前記排
   出口(18)近傍の前記炉本体(12)の周囲に設けられたこと
   を特徴とする廃棄物処理用溶融炉。
2. 【請求項２】 ドラム缶(11)の移動方向が水平より５度
   以内の角度である請求項１記載の廃棄物処理用溶融炉。
3. 【請求項３】 導入口(14)に前記導入口(14)を開閉する
   シャッタ(16)が設けられた請求項１又は２記載の廃棄物
   処理用溶融炉。
4. 【請求項４】 排出口(18)が炉端部の上側近傍に設けら
   れたスラグ排出口(18a)と炉端部の下側近傍に形成され
   た金属排出口(18b)からなり、前記金属排出口(18b)に前
   記金属排出口(18b)を開閉するバルブ(19)が設けられた
   請求項１ないし３いずれか記載の廃棄物処理用溶融炉。