JP2002031486A - プラズマ溶融炉の起動方法 - Google Patents

プラズマ溶融炉の起動方法

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詞郎 坂田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマアークを安定させ得るプラズマ溶融炉
の起動方法を提供する。 【解決手段】炉本体5に形成された溶融室2内に投入さ
れた灰との間でプラズマアークを発生させて灰の溶融を
行う電極6が設けられたプラズマ溶融炉において、溶融
室2内の少なくとも電極6,7に対応する位置に、鋼ブ
ロック11を配置しておき、起動時に、この鋼ブロック
11の平坦な表面との間でプラズマアークを安定して発
生させて、最初に鋼ブロック11を溶融させる方法であ
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、プラズマ溶融炉の
起動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、焼却灰を後処理する際の容易化
を図るため、具体的には、容積の減少化および無害化を
図るために、灰の溶融化処理が行われている。
【0003】ところで、灰の溶融化処理を行うものとし
ては、プラズマアークを利用したプラズマ溶融炉があ
る。このプラズマ溶融炉は、灰の溶融室が形成された炉
本体の上壁部に一対のプラズマ電極が昇降可能に配置さ
れるとともに、溶融運転時においては、溶融メタル層の
上に溶融灰の層が形成されることになる。
【0004】従来、このプラズマ溶融炉の溶融運転を開
始する場合、すなわち起動時においては、低温の灰は導
電性でないため、溶融室の底部に、例えば鋳鉄球(また
は鉄屑)を敷き詰めておき、そして両電極間に直流高電
圧を印加して、鋳鉄球と電極との間にプラズマアークを
発生させて、まず鋳鉄球を溶融させて溶融メタル層を形
成した後、この溶融メタル層の上に灰を投入して溶融さ
せていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の起動方法に
よると、溶融室の底部に、例えば鋳鉄球を敷き詰めた場
合、その表面に凹凸ができるとともに、球の表面状態ま
たは接触状態により導電度にむらができ、また溶融メタ
ルが球と球との間に流れ込んで、窪みが生じ、したがっ
てプラズマアークが不安定になって、アーク切れを引き
起こすという問題があった。
【0006】また、アーク切れが頻繁に発生すると、溶
融メタル層の温度が低下して、一度、溶融したメタルが
再度固化する。溶融メタルが固化すると、その表面が酸
化層に覆われて導電性が低下し、場合によっては、プラ
ズマアークの再着火ができなくなってしまう。
【0007】そこで、本発明は、プラズマアークを安定
させ得るとともに再着火を行い得るプラズマ溶融炉の起
動方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係るプラズマ溶融炉の起動方法は、溶融
室内に投入された被溶融物との間でプラズマアークを発
生させて被溶融物の溶融を行う電極が設けられたプラズ
マ溶融炉において、溶融室内の少なくとも電極に対応す
る位置に鉄製ブロックを配置しておき、起動時に、この
鉄製ブロックを溶融させる方法である。
【0009】この起動方法によると、最初に、鉄製ブロ
ックとの間でプラズマアークを発生させるようにしてい
るので、例えば鋳鉄球との間でプラズマアークを発生さ
せる場合に比べて、プラズマアークを安定して発生させ
得る。
【0010】また、本発明の請求項2に係るプラズマ溶
融炉の起動方法によると、溶融室内に投入された被溶融
物との間でプラズマアークを発生させて被溶融物の溶融
を行う電極が設けられたプラズマ溶融炉において、溶融
室内の少なくとも電極に対応する位置に鉄製ブロックを
配置するとともにこの鉄製ブロックの周囲に断熱材を配
置しておき、起動時に、この鉄製ブロックを溶融させる
方法である。
【0011】この起動方法によると、鉄製ブロックの周
囲に断熱材を配置したので、鉄製ブロックの熱が周囲に
逃げるのを防止することができ、したがって早い時期に
溶融池が形成されるとともにその表面に断熱材の溶融に
よる溶融スラグ層が形成されて溶融メタルの酸化が防止
されるため、再着火が容易となる。また、溶融スラグ層
により電気抵抗が高くなって高電圧を維持し易くなるた
め、プラズマアークをさらに安定させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
におけるプラズマ溶融炉の起動方法を、図1〜図3に基
づき説明する。
【0013】本実施の形態においては、ツイントーチ式
でかつ灰を溶融するためのプラズマ溶融炉の起動方法に
ついて説明する。図1に示すように、ツイントーチ式の
プラズマ溶融炉1には、被溶融物である灰の溶融を行う
溶融室2を有するとともに灰投入口3およびスラグ取出
口4が形成された炉本体5と、この炉本体5の上壁部5
aに挿通して配置された例えば黒鉛製の一対のプラズマ
電極6,7と、これら各電極6,7を溶融室2内にてそ
れぞれ昇降させる昇降装置8,9と、これら両電極6,
7間に電力を供給するため電源10とが具備されてお
り、上記溶融室2内に投入された灰は、両電極6,7と
溶融室2の底部に充填された溶融メタルMとの間で発生
されるプラズマアークFの熱により溶融させられる。
【0014】次に、上記溶融炉における起動方法につい
て説明する。上述したように、低温では、灰は非導電性
であるため、溶融炉の起動時には、導電性の鋳鉄球(ま
たは、鉄屑)が使用されるが、本発明では、鋳鉄球の他
に、鉄製ブロックを使用するものである。
【0015】すなわち、図2および図3に示すように、
溶融室2の底部には、所定幅(電極の外径よりも広い)
Wで所定長さ(電極の移動範囲より長くされている)L
でかつ所定高さ(溶融室の深さにほぼ等しい)Hの直方
体形状の鋼ブロック(鉄製ブロックの一例)11が配置
されるとともに、その周囲に鋳鉄球12が多数充填され
る。
【0016】なお、この鋼ブロック11の大きさは、少
なくとも、電極6,7の移動範囲に対応する大きさにさ
れるとともに、所定厚さの鋼板が複数枚ボルト・ナット
などの連結具13により、一枚に重ね合わされて構成さ
れている。
【0017】そして、溶融を開始する際に、昇降装置
8,9により両電極6,7を降下させて、鋼ブロック1
1の平坦な表面に接触させる。次に、両電極6,7間
に、例えば電源10により直流高電圧を印加し、カソー
ド電極6を鋼ブロック11の表面から少し離してプラズ
マアークFを形成し、ゆっくりと鋼ブロック11を溶融
させる。
【0018】この後、鋼ブロック11の熱が鋳鉄球12
に伝わり、溶融室2の底部に充填された金属すなわち鋼
ブロック11および鋳鉄球12が溶融されて溶融池が形
成される。そして、この溶融池に、すなわち溶融メタル
Mの表面に灰Aが供給(投入)されてプラズマアークF
により溶融される。
【0019】このように、溶融炉の起動時に、表面が平
坦な鋼ブロック11との間でプラズマアークFを発生さ
せるようにしているので、凹凸のある鋳鉄球群との間で
プラズマアークを発生させる場合に比べて、プラズマア
ークを安定して形成することができ、したがってツイン
トーチでの溶融開始時間も短くなる。例えば、鋳鉄球か
らの場合、7時間程度要したのに対し、鋼ブロックの場
合には、5時間以内であった。
【0020】また、プラズマアークが安定して形成され
るため、アーク切れが頻繁に起こることがなくなり、し
たがって温度低下による溶融メタルの酸化が防止されて
溶融池表面部での導電性が低下しないので、アーク切れ
が起きた場合の再着火を容易に行うことができる。
【0021】次に、本発明の第2の実施の形態における
プラズマ溶融炉の起動方法を、図4および図5に基づき
説明する。上記第1の実施の形態においては、溶融室の
底部に、鋼ブロックおよびその周囲に鋳鉄球を配置して
おき、その起動時に、まず、鋼ブロックを溶融させるよ
うにしたが、本第2の実施の形態では、鋼ブロックの周
囲に、断熱材として灰を配置する方法である。
【0022】すなわち、溶融室2の底部に、まず平面視
矩形状の鉄製の仕切枠21を配置するとともに、その外
側に鋳鉄球12を充填し、そして仕切枠21の内部に、
直方体形状(第1の実施の形態と同様の形状)の鋼ブロ
ック11を配置するとともに、この鋼ブロック11と仕
切枠21との間に、断熱材として灰Aを充填するように
したものである。
【0023】上記構成において、溶融炉の起動時におい
て、第1の実施の形態と同様に、昇降装置8,9により
両電極6,7を降下させて、鋼ブロック11の平坦な表
面に接触させる。
【0024】そして、両電極6,7間に直流高電圧を印
加し、カソード電極6との間にプラズマアークFを形成
して鋼ブロック11を溶融させる。この時、鋼ブロック
11の周囲には灰Aが配置されているため、鋼ブロック
11からの熱が鋳鉄球12側に逃げるのが防止される。
すなわち、鋼ブロック11が早く溶融して溶融池が形成
されるとともに、その周囲の灰が溶けて溶融スラグ(溶
融灰)が比較的早い時期から溶融池の表面を覆うことに
なり、溶融メタルの酸化が防止される。この場合の溶融
時間も、第1の実施の形態と同様に、4時間程度であっ
た。
【0025】また、溶融メタルの表面を溶融スラグが覆
うことにより、電気抵抗が高くなって高電圧を維持し易
くなり、したがってプラズマアークをさらに安定させて
溶融メタルの酸化を防止することができるため、再着火
が容易となる。
【0026】なお、この第2の実施の形態においては、
断熱材として、被溶融物と同じ灰を使用したが、例えば
砂、屑ガラス、ケイ素などを使用してもよい。さらに、
上記各実施の形態においては、ツイントーチ式の溶融炉
として説明したが、例えばシングルトーチ式の溶融炉の
起動方法にも、適用することができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項1に係るプ
ラズマ溶融炉の起動方法によると、最初に、鉄製ブロッ
クとの間でプラズマアークを発生させるようにしている
ので、例えば鋳鉄球との間でプラズマアークを発生させ
る場合に比べて、発生するプラズマアークが安定し、延
いては起動時間の短縮化を図ることができる。
【0028】また、本発明の請求項2に係るプラズマ溶
融炉の起動方法によると、鉄製ブロックの周囲に断熱材
を配置したので、鉄製ブロックの熱が周囲に逃げるのを
防止することができ、したがって早い時期に溶融池が形
成されるとともにその表面に断熱材の溶融による溶融ス
ラグ層が形成されて溶融メタルの酸化が防止されるた
め、再着火が容易となる。さらに、溶融スラグ層により
電気抵抗が高くなって高電圧を維持し易くなるため、プ
ラズマアークを一層安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるプラズマ溶
融炉の起動方法を説明するための溶融炉の概略構成を示
す断面図である。
【図2】同プラズマ溶融炉の炉本体の断面図である。
【図3】図2のB−B矢視図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態におけるプラズマ溶
融炉の起動方法を説明するための炉本体の断面図であ
る。
【図5】図4のC−C矢視図である。
【符号の説明】 1 プラズマ溶融炉 2 溶融室 5 炉本体 6,7 電極 11 鋼ブロック 12 鋳鉄球 21 仕切枠
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F27B 3/20 B09B 3/00 ZAB H05B 7/18 303L (72)発明者 佐藤 高弘 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 坂田 詞郎 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 浜辺 孝平 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 Fターム(参考) 3K061 NB02 3K084 AA07 AA11 AA12 BA08 4D004 AA36 CA29 CA43 CB02 CB31 4K045 AA04 BA10 RB02 4K063 AA04 AA12 BA13 CA06 FA56

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶融室内に投入された被溶融物との間でプ
    ラズマアークを発生させて被溶融物の溶融を行う電極が
    設けられたプラズマ溶融炉において、 溶融室内の少なくとも電極に対応する位置に鉄製ブロッ
    クを配置しておき、起動時に、この鉄製ブロックを溶融
    させることを特徴とするプラズマ溶融炉の起動方法。
  2. 【請求項2】溶融室内に投入された被溶融物との間でプ
    ラズマアークを発生させて被溶融物の溶融を行う電極が
    設けられたプラズマ溶融炉において、 溶融室内の少なくとも電極に対応する位置に鉄製ブロッ
    クを配置するとともにこの鉄製ブロックの周囲に断熱材
    を配置しておき、起動時に、この鉄製ブロックを溶融さ
    せることを特徴とするプラズマ溶融炉の起動方法。
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