JP2005249228A - 灰溶融炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶融スラグの流れによる炉壁の局部的な損耗を抑制して長寿命化を図ることが可能な経済性に優れた灰溶融炉を提供する。
【解決手段】 灰投入口１５から炉体１２内に投入された灰Ｘを溶融して溶融スラグＳとし、溶融スラグ排出口１８から排出する灰溶融炉１０であって、溶融スラグ排出口１８を複数設けた。複数の溶融スラグ排出口１８がそれぞれ選択的に開放される。複数の溶融スラグ排出口１８における流量をそれぞれ制御可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、都市ごみ、産業廃棄物等の被焼却物を焼却した際に生成される灰を溶融処理する灰溶融炉に関するものである。

近年、廃棄物の焼却灰等に含まれるダイオキシン類の分解という観点から、灰溶融炉による灰溶融が広く普及している。この種の灰溶融炉としては、直流電気抵抗式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この直流電気抵抗式の灰溶融炉は、灰投入口から灰が投入される炉体と、炉体内に配設された主電極と、炉底に設けられた炉底電極とを有している。そして、この灰溶融炉では、主電極と炉底電極との間に流した電流により、炉体内の灰がジュール熱により順次溶融されて溶融スラグとされる。そして、炉体内の溶融スラグを炉体側部の溶融スラグ排出口から取り出し、炉体内で発生した溶融排ガスを炉体上部の排ガス口から排気する。
特開２０００−２７４６４９号公報

ところで、灰を溶融して溶融スラグとする炉体内は、高温となるため、炉体の炉壁には、耐火材が貼られており、この耐火材の損耗を抑制する灰溶融炉自体の寿命に関わる重要な問題である。
耐火材の損耗は、炉体の内部温度、溶融スラグの成分、溶融スラグの流れにより生じるが、特に、炉壁に沿う溶融スラグの流れにより大きく影響される。この溶融スラグの流れによる影響は、溶融スラグの流速が速い箇所ほど大きく、炉壁が局部的に大きく損耗する恐れがある。また、炉体内における溶融スラグの流れは、灰投入口と溶融スラグ排出口との相対位置によって決まる。したがって、この溶融スラグの流れが決まると、炉壁近傍における溶融スラグの最大流速箇所も決まり、この最大流速箇所の近傍の炉壁が局部的に損耗することとなる。
そして、灰溶融炉では、このように局部的に大きく損耗した部分が許容残存厚以下になった時点にて、他の部分が健全であっても炉壁の耐火材を全て交換しなければならないのが現状であり、経済性が悪かった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、溶融スラグの流れによる炉壁の局部的な損耗を抑制して長寿命化を図ることが可能な経済性に優れた灰溶融炉を提供することを目的としている。

本発明に係る灰溶融炉では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明は、灰投入口から炉体内に投入された灰を溶融して溶融スラグとし、溶融スラグ排出口から排出する灰溶融炉であって、前記溶融スラグ排出口を複数設けたことを特徴とする。

このように、炉体に複数の溶融スラグ排出口を設けたので、これら複数の溶融スラグ排出口を開放するタイミングをずらすことにより、溶融スラグの流れを変化させ、溶融スラグの流速の速い箇所が炉体の炉壁における一定個所にとどまることがなくされる。
これにより、この灰溶融炉では、炉体の炉壁の一部分が溶融スラグの流れによって局部的に損耗するような不具合がなくされ、長寿命化が図られ、経済的に優れたものとされる。

また、複数の前記溶融スラグ排出口が選択的に開放されることを特徴とする。
すなわち、溶融スラグ排出口を選択的に交互に開放させることにより、炉体内における溶融スラグの流れが変化される。

さらに、複数の前記溶融スラグ排出口における流量を、それぞれ制御可能としたことを特徴とする。
そして、溶融スラグ排出口における流量をそれぞれ制御して、例えば、それぞれの溶融スラグ排出口における流量を異ならせて変動させることにより、炉体内における溶融スラグの流れが変化される。

また、少なくとも一個の前記溶融スラグ排出口が、前記炉体内に配設された電極を基準にして、前記灰投入口が形成された領域とは反対側の領域であって、平面視にて前記灰投入口と前記電極とを結ぶ直線上から外れた位置に設けられていることを特徴とする。
このように、灰投入口に対して炉体内に配設された電極を基準にして、前記灰投入口が形成された領域とは反対側の領域であって、平面視にて灰投入口と電極とを結ぶ直線上から外れた位置に設けた溶融スラグ排出口の開放のタイミングや流量を調整することにより、溶融スラグの流れを効果的に変動させることができる。

本発明の灰溶融炉によれば、炉体に複数の溶融スラグ排出口を設けたので、例えば、これら複数の溶融スラグ排出口を開放するタイミングをずらすことにより、溶融スラグの流れを変化させ、溶融スラグの流速の速い箇所が炉体の炉壁における一定個所にとどまることがなくされる。
これにより、この灰溶融炉では、炉体の炉壁の一部分が溶融スラグの流れによって局部的に損耗するような不具合をなくすことができ、延命化を図ることができ、設備保守費用の削減を図ることができる。これにより、局部的な損耗部分を除く部分が軽微な損傷であっても耐火材を交換廃棄するような不経済な保守をする必要がなくされ、廃棄物の削減、資源の有効活用に寄与することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る灰溶融炉の構造を示す正面側の概略断面図、図２は灰溶融炉の概略平面図（図１のＰ−Ｐ断面）である。
図１及び図２に示すように、この灰溶融炉１０は、炉底１１を有する筒状の炉体１２と、この炉体１２の上部を覆う炉蓋１３とを有している。炉体１２は、その内部に、黒鉛電極からなる主電極１４を有しており、この主電極１４は、炉蓋１３に昇降可能に支持されている。

炉蓋１３には、灰投入口１５が形成されており、この灰投入口１５から炉体１２内に、灰供給部１６から送り込まれる灰が投入される。
炉底１１は、炉底電極１７を備えており、直流電源２０によって主電極１４と炉底電極１７との間に電流を流すことにより、炉体１２内に投入された灰Ｘがジュール熱により順次溶融されて溶融スラグＳとされる。

炉体１２の側壁には、複数の溶融スラグ排出口１８が形成されており、これら溶融スラグ排出口１８から、炉体１２内の溶融スラグＳが取り出されるようになっている（図２参照）。
これら溶融スラグ排出口１８は、主電極１４を基準にして灰投入口１５が形成された領域Ｂとは反対側の領域Ａ（図２中ハッチングにて示す領域）において、炉体１２の周方向に間隔を空けて設けられる。更に、図２に示すように、少なくとも一個の溶融スラグ排出口１８は、平面視にて灰投入口１５と主電極１４とを結ぶ直線α上から外れた位置に設けられている。
そして、これら溶融スラグ排出口１８は、選択的に交互に開放されるようになっている。つまり、これら溶融スラグ排出口１８は、いずれか一方が開放されている際に、他方が閉鎖される。
また、炉体１２の上部には、排ガス管が接続される排ガス口１９が設けられており、この排ガス口１９から炉体１２内で発生した溶融排ガスが排気される。

以上のような構成を備える灰溶融炉１０では、主電極１４と炉底電極１７との間にてアーク放電が行われると、溶融スラグＳにジュール熱が生じ、灰投入口１５から炉体１２内に投入された灰Ｘの溶融が開始され溶融スラグＳが生成される。なお、溶融は、主電極１４側から外側へ徐々に進んでいく。
ここで、溶融スラグＳは、比重差に基づいて、比重の比較的小さい塩層、比重の中程度のスラグ層、比重の比較的大きいＦｅ，Ｃｕ，Ｎｉ等の金属類からなるメタル層に分離する。
そして、炉体１２の側壁の溶融スラグ排出口１８を適宜開放することにより、炉体１２内の溶融スラグＳが取り出される。

上記灰溶融工程において、炉体１２内の溶融スラグＳには、炉体１２の炉壁に沿う流れが生じる。この溶融スラグＳの流れは、灰投入口１５と溶融スラグ排出口１８との相対位置によって決まる。
ここで、上記構造の灰溶融炉１０では、炉体１２に複数の溶融スラグ排出口１８を設けたので、これら複数の溶融スラグ排出口１８を選択的に交互に開放させることにより、炉体１２内にて流れる溶融スラグＳの流れの方向が変化される。
これにより、溶融スラグＳの流速が速い箇所の位置も変化され、この流速の速い箇所が炉体１２の炉壁における一定個所にとどまるようなことがなくされる。

このように、上記実施形態に係る灰溶融炉１０によれば、炉体１２に複数の溶融スラグ排出口１８を設けたので、これら複数の溶融スラグ排出口１８を選択的に開放させることにより、溶融スラグＳの流れを変化させ、溶融スラグＳの流速の速い箇所が炉体１２の炉壁における一定個所にとどまることをなくすことができる。
これにより、この灰溶融炉１０では、炉体１２の炉壁の一部分が溶融スラグＳの流れによって局部的に損耗するような不具合をなくすことができ、延命化を図ることができ、設備保守費用の削減を図ることができる。これにより、局部的な損耗部分を除く部分が軽微な損傷であっても耐火材を交換廃棄するような不経済な保守をする必要がなくされ、廃棄物の削減、資源の有効活用に寄与することができる。

特に、溶融スラグ排出口１８を交互に開放させることにより、炉体１２内における溶融スラグＳの流れを確実に変化させることができる。
また、灰投入口１５に対して炉体１２内に配設された主電極１４を基準にして、灰投入口１５が形成された領域Ｂとは反対側の領域Ａにおいて、平面視にて灰投入口１５と主電極１４とを結ぶ直線α上から外れた位置に設けた溶融スラグ排出口１８の開放のタイミングを調整することにより、溶融スラグＳの流れを効果的に変動させることができる。

なお、上記実施形態では、溶融スラグ排出口１８を選択的に交互に開放させたが、溶融スラグ排出口１８における流量を、それぞれ制御しても良い。
そして、このように溶融スラグ排出口１８における流量を、それぞれ制御する場合も、例えば、それぞれの溶融スラグ排出口１８における流量を異ならせて変動させることにより、炉体１２内における溶融スラグＳの流れを確実に変化させることができる。

次に、灰溶融炉の変形例について説明する。なお、上記実施形態に係る灰溶融炉１０と同一構造部分には、同一符号を付して説明を省略する。
図３は本実施形態に係る灰溶融炉３０の構造を示す正面側の概略断面図、図４は灰溶炉３０の側面側の概略断面図（図３のＱ−Ｑ断面図）、図５は灰溶融炉３０の概略平面図（図１の矢視Ｒ図）である。
図３から図５に示すように、この灰溶融炉３０では、炉体１２内に、邪魔板２１が吊り下げられている。この邪魔板２１は、断面視矩形状に形成された板状のもので、内部には図示しない冷却構造を備えている。
この邪魔板２１は、その上端が炉蓋１３の駆動機構２２に支持されており、下端は、炉体１２内に延ばされて溶融スラグＳ内に配置されている。
駆動機構２２は、邪魔板２１を、その幅方向、つまり、炉体１２の左右方向へ往復移動させるものである。

上記の灰溶融炉３０の場合も、前述したように、主電極１４と炉底電極１７との間にて通電が行われると、灰投入口１５から炉体１２内に投入された灰Ｘの溶融が開始され溶融スラグＳが生成される。
そして、炉体１２の側壁に形成されたそれぞれの溶融スラグ排出口１８を選択的に開放することにより、炉体１２内の溶融スラグＳが取り出され、また、炉体１２内の溶融スラグＳの流れが変動される。

また、上記構造の灰溶融炉３０では、炉体１２内に邪魔板２１を設け、さらに、この邪魔板２１を駆動機構２２によって左右方向へ往復移動可能としたので、駆動機構２２によって邪魔板２１を移動させることにより、炉体１２内にて流れる溶融スラグＳの流れの方向が変化される。
これにより、溶融スラグＳの流速が速い箇所の位置も変化され、この流速の速い箇所が炉体１２の炉壁における一定個所にとどまるようなことがなくされる。

このように、上記実施形態に係る灰溶融炉３０によれば、炉体１２内に、溶融スラグＳの流れを変化させる邪魔板２１を設けたので、さらに溶融スラグＳの流れを変化させ、溶融スラグＳの流速の速い箇所が炉体１２の炉壁における一定個所にとどまることをなくすことができる。
これにより、この灰溶融炉３０では、炉体１２の炉壁の一部分が溶融スラグＳの流れによって局部的に損耗するような不具合をなくすことができ、さらなる長寿命化を図ることができ、経済的に優れたものとすることができる。

特に、駆動機構２２によって邪魔板２１を移動させることにより、炉体１２内における溶融スラグＳの流れを常にあるいは定期的に変化させることができる。
そして、この邪魔板２１の移動と溶融スラグ排出口１８の選択的な開放のタイミングあるいは流量調整とを制御することにより、極めて効果的に溶融スラグＳの流れに変化を与えることができる。
また、断面矩形状の邪魔板２１によって溶融スラグＳの流れを確実にかつ効果的に変化させることができ、さらには、冷却構造を有することにより、邪魔板２１の損耗を極力抑え、邪魔板２１による溶融スラグＳの流れの変化を長期間にわたって行うことができる。
また、主電極１４に対して灰投入口１５と反対側の溶融スラグＳの流れが速くなる箇所に邪魔板２１を設けたので、溶融スラグＳの流れを効果的に変化させることができる。

なお、上記の実施形態では、邪魔板２１を左右方向に移動可能としたものを例にとったが、この邪魔板２１の移動方向としては左右方向に限定されることはなく、上下方向もしくは上下方向の軸線を中心とした回転方向であっても良い。
つまり、邪魔板２１を、左右方向、上下方向もしくは上下方向の軸線を中心とした回転方向の全てまたはいずれかに移動させることにより、極めて容易に溶融スラグＳの流れを変化させることができる。

また、邪魔板２１として、溶融スラグＳの熱や流れによって損耗して形状が変化するものを用いても良い。そして、この場合は、損耗によって邪魔板２１の形状が変化することにより、容易に溶融スラグＳの流れを変化させることができる。
なお、上記実施形態では、一つの邪魔板２１を炉体１２内に設けたが、この邪魔板２１を炉体１２内に複数設けても良く、このように複数の邪魔板２１を設けることにより、さらに効果的に炉体１２内における溶融スラグＳの流れを変化させることができる。

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。

灰溶融炉の正面側の概略断面図 灰溶融炉の概略平面図 灰溶融炉の変形例を示す正面側の概略断面図 灰溶融炉の変形例を示す側面側の概略断面図 灰溶融炉の変形例を示す概略平面図

符号の説明

１０、３０ 灰溶融炉
１２ 炉体
１４ 主電極（電極）
１５ 灰投入口
１８ 溶融スラグ排出口
Ｘ 灰
Ｓ 溶融スラグ
Ａ 領域
α 直線

Claims (9)

1. 灰投入口から炉体内に投入された灰を溶融して溶融スラグとし、溶融スラグ排出口から排出する灰溶融炉であって、
   前記溶融スラグ排出口を複数設けたことを特徴とする灰溶融炉。
2. 複数の前記溶融スラグ排出口がそれぞれ選択的に開放されることを特徴とする請求項１に記載の灰溶融炉。
3. 複数の前記溶融スラグ排出口における流量を、それぞれ制御可能としたことを特徴とする請求項１に記載の灰溶融炉。
4. 少なくとも一個の前記溶融スラグ排出口は、前記灰投入口に対して前記炉体内に配設された電極を基準にして、前記灰投入口が形成された領域とは反対側の領域であって、平面視にて前記灰投入口と前記電極とを結ぶ直線上から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の灰溶融炉。
5. 前記炉体内に前記溶融スラグの流れを変化させる邪魔板を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の灰溶融炉。
   灰溶融炉。
6. 前記邪魔板は、前記炉体内に配設された電極を基準にして、前記灰投入口の反対側に設けられることを特徴とする請求項５に記載の灰溶融炉。
7. 前記邪魔板は、左右方向、上下方向もしくは上下方向の軸線を中心とした回転方向のそれぞれの方向へ移動可能とされていることを特徴とする請求項５または６に記載の灰溶融炉。
8. 前記邪魔板は、損耗によって形状が変化することにより前記溶融スラグの流れを変化させることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の灰溶融炉。
9. 前記邪魔板は、その内部に冷却機構を有することを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の灰溶融炉。
   
   
   
   

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