JP2006275340A - 溶融炉および溶融方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼却灰等の溶融処理を効率的に実施する。
【解決手段】処理対象物Ｗを溶融処理するに際して、常には閉成状態にある仕切板１６で画成され、その下方に処理対象物Ｗを押し上げる昇降自在な可動底面２０が備えられた処理対象物ピット１８に処理対象物Ｗを投入・貯留し、仕切板１６を開放状態とすると共に、可動底面２０を仕切板１６の閉成を阻害しない位置まで上昇させた後、仕切板１６を閉成状態として、可動底面２０上の処理対象物Ｗを仕切板１６の上面１６ａで下方から支持することで、処理対象物Ｗを溶融室１２に下方から供給して溶融処理に供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、焼却灰等の溶融処理を実施する溶融炉および溶融方法に関するものである。

一般に灰溶融炉は、これまでは埋め立て処理するしか方法がなかったゴミ焼却灰等の減容化および無害化並びに有効利用法の確立を図るものである。具体的に、溶融炉により溶融処理された焼却灰等の処理対象物は、低沸点揮発物と、希少価値のある金属類その他成分のスラグとに分離され、有効利用およびリサイクルに供される。また金属類等の不揮発物は、貴金属等の有価物を回収した後にスラグ化することで、重金属等有害物質が溶出しない状態とされて無害化される。

このような灰溶融炉としては、例えば図１６(ａ)に示す形式の溶融炉５０が挙げられる。この溶融炉５０は、燃料溶融形式における最も一般的な固定式表面溶融炉であり、処理される処理対象物Ｗの流れに従って、炉の最上流側から順に処理対象物貯留ホッパ５２および溶融室５４から基本的に構成されている。前記処理対象物貯留ホッパ５２に貯留された処理対象物Ｗは、プッシャー５２ａによって前記溶融室５４へと送られ、順次バーナー５４ａ，５４ａによって溶融処理される。この場合、前記バーナー５４ａからの熱が、直接的に処理対象物Ｗを加熱するだけではなく、排気されるまでの間に供給される上流側に存在する処理対象物Ｗの予熱にも供されている。

この他、図１６(ｂ)に示す如き形式の溶融炉６０も挙げられる。この溶融炉６０も固定式表面溶融炉の一形式であり、処理される処理対象物Ｗの流れに従って、炉の最上流側から順に処理対象物貯留ホッパ６２、予熱室６４、溶融室６６および水砕ピット６８から基本的に構成されている。この形式では、バーナー６６ａの熱をより有効に利用すべく、前記予熱室６４が、その排気経路上に設けられており、更に二次空気を導入することで、該排気の完全燃焼による排ガスのクリーン化も達成されている。

前記溶融炉６０における処理対象物Ｗの処理は、図１７に示す如く、予熱室６４を介して処理対象物貯留ホッパ６２から供給される該処理対象物Ｗが、順次溶融室６６に至り(図１７(ａ)および(ｂ)参照)、ここでバーナー６６ａからの直接的な熱の供給によって溶融されることになる(図１７(ｃ)参照)。

図１７に示した処理は、処理対象物貯留ホッパ６２から処理対象物Ｗが順次、問題なく溶融室６６に供給されることで、該処理対象物Ｗの予熱室６４での充分な予熱および溶融室６６での速やかな溶融が達成されて、連続的に進行するものである。しかし実際には、処理対象物Ｗの性状は、粉体または塊状物であり、前述の処理に好適な流体の如き性状を発現することはない。このため実際には、図１８および図１９に示す如く、処理対象物Ｗがその供給に伴って、予熱室６４や溶融室６６に至る途上で塊となる等して、連続的な供給が達成されない。このような状態が発生すると溶融室６６は、処理すべき処理対象物Ｗが存在しないままにバーナー６６ａの直火に晒されることになるため、その耐火構造物が著しく劣化することになる。なおここで処理対象物Ｗは、最初に供給されたものをＷ_１(図１８(ａ)参照)で、次に供給されたものをＷ_２(図１８(ｂ)参照)で、最後に供給されたものをＷ_３(図１８(ｃ)参照)で表している。

また前述した処理対象物Ｗの詰まりが溶融室６６で発生した場合には、図１９に示す如く、例えばパーナー６６ａによって充分に加熱され、溶融する前または溶融途中の処理対象物Ｗ_１上に、別に供給された処理対象物Ｗ_２が覆い被さることになる(図１９(ｂ)参照)。これは溶融されたはずの処理対象物Ｗ_１が溶融されず、更にまだ充分に加熱されていない処理対象物Ｗ_２で覆われてしまい、全く溶融処理が進行せず、かつ加熱エネルギーが無駄になってしまうことを意味する。更に現象が進行すれば、溶融する前の処理対象物Ｗ_２上に、別に供給された処理対象物Ｗ_３が覆い被さってしまう(図１９(ｃ)参照)。このような現象が、前述のバーナー６６ａの直火によって著しく劣化した耐火構造物上で起こると、劣化した耐火構造物と処理対象物Ｗとが化学的、物理的に結合し、クリンカの如き塊状物が発生することになる。このクリンカは、処理対象物Ｗの供給経路を凸凹にすると共に、熱的にも弱いため、更に処理対象物Ｗの供給を阻害し、耐火構造物の劣化要因となる。

この他、溶融炉５０および６０の何れも、加熱源として熱量が高く処理対象物Ｗの溶融が容易である灯油バーナー(バーナー５４ａまたは６６ａ)を採用しているが、このような加熱源の利用においては、バーナー炎と共に、噴射燃圧や、機構の保護のための送風による風圧が発生する。この風圧によって、粉体状の処理対象物Ｗは容易に吹き飛ばされ、溶融室５４または予熱室６４および溶融室６６の内部に飛散し、耐火壁に溶融付着してクリンカとなったり、熱源であるバーナーや熱電対の機構内部に入り込み、予期しない故障の元となっていた。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
上方に溶融に足る加熱をなすバーナーが配置されると共に、所要位置に溶融された処理対象物の排出孔が設けられ、その略全面に耐熱処理を施された溶融室と、
前記溶融室の下方に設けられると共に、常には閉成状態にある仕切板で画成され、処理対象物が投入・貯留される処理対象物ピットと、
前記処理対象物ピットの下部に設置され、処理対象物を押し上げる昇降自在な可動底面とから構成され、
前記仕切板を開放状態とすると共に、前記可動底面を仕切板の閉成を阻害しない位置まで上昇させた後に、該仕切板を閉成状態とすることで、前記処理対象物ピットに投入され、該可動底面上に貯留された前記処理対象物を、該仕切板の上面で下方から支持して前記溶融室に下方から供給するようにした該処理対象物を下方から前記溶融室に供給するようにしたことを要旨とする。

従って、請求項１に係る発明によれば、処理対象物が常に下方から供給され、これにより特段の制御を行なうことなく、溶融処理の進行によって常に未処理の処理対象物を処理し得るものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記仕切板の下面は、処理対象物の押圧による所要形状への圧縮をなし得る構成とされており、前記処理対象物ピットに投入され、前記可動底面上に貯留された該処理対象物は、該可動底面の上昇によって該下面に押圧されて、その形状を保持し得る程度に圧縮された後に、前記溶融室に供給されるようになっていることを要旨とする。従って、請求項２に係る発明によれば、より効率的な溶融処理をなし得ると共に、処理対象物の飛散による各種弊害を防止し得る。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
前記溶融室の下方には、溶融処理される処理対象物を該溶融室からの熱によって予熱すると共に、前記仕切板および処理対象物ピットに過剰な熱が掛からないようにする予熱室が設けられていることを要旨とする。従って、請求項３に係る発明によれば、処理対象物を溶融させる熱で予熱された処理対象物だけが常に下方から供給されて、より効率的な溶融処理をなし得ると共に、耐熱性に係るコストを低減し得る。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、
前記排出孔は、溶融室に供給される処理対象物が存在し得る高さに対応して、上下方向が長手方向となる長孔とされていることを要旨とする。従って、請求項４に係る発明によれば、溶融室に供給されている処理対象物の量の多少に関わらず、常に安定した溶融処理が可能となり、処理対象物の処理の時間的制御と、処理対象物の溶融炉自体への投入・貯留の時間的制御とを夫々個別のものとして実施し得る。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、
前記仕切板は、その下面に押圧・圧縮されて前記溶融室に供給される処理対象物の表面高さが、前記排出孔近傍部位で最も低くなるよう傾斜させられていることを要旨とする。従って、請求項５に係る発明によれば、より効率的な処理対象物の溶融処理が可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の発明において、
前記仕切板の傾斜角度は、水平面から下方側に１０〜２０°に設定されていることを要旨とする。従って、請求項６に係る発明によれば、より効率的な処理対象物の溶融処理が可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６記載の発明において、
前記可動底面の上面は、前記仕切板に合致するように傾斜されていることを要旨とする。従って、請求項７に係る発明によれば、処理対象物のより安定的な処理が可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項７記載の発明において、
前記可動底面の上面には、開閉に係る前記仕切板の動きを案内する案内機構が備えられていることを要旨とする。従って、請求項８に係る発明によれば、処理対象物のより安定的な処理が可能となる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の発明において、
前記溶融室の横断外形は、前記処理対象物ピットの横断外形と略相似形とされ、かつその横方向の寸法は、該処理対象物ピットの横方向の寸法より大きく設定されていることを要旨とする。従って、請求項９に係る発明によれば、溶融状態にある処理対象物を効率的に排出し得る。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項９に記載の発明は、
処理対象物を溶融処理するに際して、
常には閉成状態にある仕切板で画成され、その下方に処理対象物を押し上げる昇降自在な可動底面が備えられた処理対象物ピットに処理対象物を投入・貯留し、
前記仕切板を開放状態とすると共に、前記可動底面を該仕切板の閉成を阻害しない位置まで上昇させた後、
前記仕切板を閉成状態として、前記可動底面上の処理対象物を該仕切板の上面で下方から支持することで、該処理対象物を前記溶融室に下方から供給して溶融処理に供するようにしたことを要旨とする。

従って、請求項１０に係る発明によれば、処理対象物が常に下方から供給され、これにより特段の制御を行なうことなく、溶融処理の進行によって常に未処理の処理対象物を処理し得るものである。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の発明において、
前記可動底面上に貯留された処理対象物は、該可動底面の上昇によって前記仕切板の下面に押圧されて、その形状を保持し得る程度に圧縮された後に、前記溶融室に供給されることを要旨とする。従って、請求項１１に係る発明によれば、より効率的な溶融処理をなし得ると共に、処理対象物の飛散による各種弊害を防止し得る。

請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１記載の発明において、
前記処理対象物は、５重量％以下の水分を含有させた状態で処理されることを要旨とする。従って、請求項１２に係る発明によれば、溶融されるまでの予熱を効率的に達成し、これによって効率的な溶融をなし得る。

以上に説明した如く、本発明に係る溶融炉および溶融方法によれば、焼却灰等の溶融処理を効率的に実施し得る。

次に、本発明に係る溶融炉および溶融方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。好適な実施例に係る溶融炉１０は、図１、図２および図３に示す如く、処理対象物Ｗを溶融処理する溶融室１２と、この下方に配置され、該処理対象物Ｗが投入・貯留される処理対象物ピット１８とから基本的に構成される。そして前記溶融室１２と処理対象物ピット１８との間には、処理される処理対象物Ｗを該溶融室１２からの熱によって予熱する予熱室１４が形成されている。また本実施例に係る溶融炉１０は、上下面が密閉された略円筒形を基本とした形状、すなわち水平面に沿って切断した断面輪郭形状が略円形となっている(図１参照)。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、後述する仕切板１６や可動底面２０が機能する形状であれば、その水平面に沿って切断した断面輪郭形状が、矩形形状等の多角形形状となっていてもよい。

前記溶融室１２は、処理対象物Ｗの溶融処理がなされる場所であり、溶融炉１０の最上部に位置している。そしてその上方に溶融に足る加熱をなすバーナーＢが配置されると共に、溶融された処理対象物Ｗの排出孔１２ａが所要位置に設けられている。そして前記バーナーＢからの溶融に必要とされる熱量に対応するため、その略全面に耐火煉瓦または耐火キャスタブル等による耐熱処理が施されている。また前記排出孔１２ａは、溶融室１２内において溶融状態とされた処理対象物Ｗ(以下、溶融物と云う)が存在し得る高さ位置(詳細は後述［００２９］、［００４２］)の全てに対応し、かつ該溶融室１２内の熱の外部への放出を最小限とすべく、上下方向(高さ方向)が長手方向となる細長い長孔とされている(図２および図３参照)。この排出孔１２ａには、熔融室１２から該排出孔１２ａを介して外部に放出される熱量を、安全面および省エネルギー面から抑制すべく耐熱壁１２ｂが設けられている。また排出孔１２ａの下方には、該排出孔１２ａから排出される溶融物を受けて、水冷することでスラグとする水砕ピット(図示せず)設けられている。勿論必要に応じて、貴金属の回収等が可能なように構成してもよい。なお前記溶融室１２の上部には、溶融処理に伴って発生する排ガスを外部に排出する煙道が形成され、サイクロンや二次燃焼装置等の公知の排ガス処理機構を介して、該排ガスの無害化がなされている

前記溶融室１２の下方には、常には閉成状態にある仕切板１６で画成され、処理対象物Ｗが投入・貯留される処理対象物ピット１８が設けられている。この処理対象物ピット１８には、所要位置に処理対象物Ｗを投入する投入孔１９と、該ピット１８の下部に設置され、処理対象物Ｗを押し上げるように昇降自在なパワーシリンダまたは油圧シリンダの如き制御可能な駆動装置２２を備えた可動底面２０とが備えられている。そして前記処理対象物Ｗは、例えばスクリューコンベアおよびプッシャー等の公知手段によって、前記処理対象物ピット１８内に投入されるようになっている。また前記処理対象物ピット１８において、前記仕切板１６が挿脱される所要位置には、図４に示す如く、該仕切板１６の挿脱を案内するガイド溝１８ａが形成され、その挿脱が容易になされるように構成されている。

前記仕切板１６は、水平面に対して１５°の傾斜をつけた状態で、かつ処理対象物ピット１８と予熱室１４との間を自在に開閉し得るように、該処理対象物ピット１８に対して挿脱可能に設置されている(図４および図６参照)。そして前記仕切板１６は、例えばＳＵＳ３０４や３１６等の、耐熱性および耐食性が高く、前述した処理対象物Ｗの押圧・圧縮に対して、充分な剛性を発現し得る部材から構成されている。なお前記仕切板１６の挿脱は、図示しないシリンダー等によって制御下になされている。また本実施例で仕切板１６の形状は、処理対象物ピット１８の横断面形状である円筒形状に合わせた円形となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、閉成時に該処理対象物ピット１８を密閉的にし得る、例えば図５に示すような形状でも採用し得る。更に前記案内機構３０についても、殊にその形状等に制限はなく、前記仕切板１６の動きを支持して案内するものであれば、何れのものでも採用可能である。

前記仕切板１６の下面１６ｂは、前記可動底面２０の上昇によって押圧される処理対象物Ｗの圧縮が好適になされ、かつ容易に圧縮された処理対象物Ｗから離れるように、できる限り平滑な状態とされている。また前記下面１６ｂには、図６に示す如く、後述(［００３０］)する案内機構３０に対応する溝１６ｃが、処理対象物ピット１８に対して挿脱される方向に沿って形成されている。なお処理対象物Ｗの、前記下面１６ｂへの押圧による、所要形状への圧縮・保持は必須のものではなく、単に処理対象物ピット１８への投入・貯留時に自重によって圧縮等されただけの状態の処理対象物Ｗをそのまま予熱室１４に供給してもよい。

また前記仕切板１６の傾斜の方向は、その下面１６ｂに押圧・圧縮されて所要の形状とされる処理対象物Ｗ(詳細は後述［００３５］)の表面高さが、溶融室１２に供給されて溶融される際に前記排出孔１２ａ近傍部位で最も低くなるよう設定される。なお本実施例において前記仕切板１６の傾斜角度は、１５°とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、当該傾斜の存在によって、処理対象物Ｗの溶融処理が円滑に実施される角度(詳細は後述［００４２］)、具体的には水平面に対して１０〜２０°の範囲が好適である。この角度が１０°未満であると、溶融物の前記排出孔１２ａに向かう速度に対して、溶融の速度が早く、効率的な排出が困難となり、一方２０°を超えると、溶融物の効率的な排出が達成される代わりに、所要形状に圧縮されている処理対象物Ｗの形状保持が困難となり、溶融途中に崩れてしまう虞がある。

前記可動底面２０は、処理対象物ピット１８の内部全周に接触しつつ上昇することで、該処理対象物ピット１８内に貯留された処理対象物Ｗを、予熱室１４を介して溶融室１２に供給するための機構である。そしてその上面２０ａは、その角度が前記仕切板１６が処理対象物ピット１８に対して挿脱される角度である１５°に合致するようにされており(図６参照)、更にその上面２０ａには、前記溝１６ｃの案内機構３０が、該溝１６ｃと同じく前記仕切板１６の処理対象物ピット１８に対する挿脱方向に沿って形成されている。

また本実施例においては、前記溶融室１２と処理対象物ピット１８(仕切板１６の上側の空間)との間には、充分な距離が確保されており、当該部位が予熱室１４として機能している。この予熱室１４は、前記処理対象物ピット１８に投入・貯留された処理対象物Ｗが、前記溶融室１２に移送されて、かつ溶融処理されるまでの間に一時的に貯留される場所である。前記予熱室１４は、溶融室１２の直下にあり、前記仕切板１６までの距離が充分に確保されていることで形成される空間である。

(実施例の作用)
次に本実施例に係る溶融炉１０の作用につき、該溶融炉１０を使用した溶融方法と共に説明する。本発明に係る溶融方法は、図７に示す如く、処理対象物貯留段階Ｓ１、処理対象物供給段階Ｓ２、処理対象物予熱段階Ｓ３、溶融処理段階Ｓ４およびスラグ化段階Ｓ５から基本的に構成される。なおこれらの各段階Ｓ１〜Ｓ５は、溶融炉１０内が空の状態である溶融処理開始時点においてはＳ１から順次実行されるが、処理途上においては、各段階Ｓ１〜Ｓ５が同時的に進行し、処理対象物Ｗの供給がパッチ(間欠)的でありながら、その処理は効率のよい連続的なものとなっている。

処理対象物貯留段階Ｓ１は、溶融処理すべき処理対象物Ｗに対して、破砕等の前処理を実施し、更に図８に示す如く、順次処理対象物ピット１８内に投入・貯留する段階である。本実施例においては、スクリューコンベアおよびプッシャー(何れも図示せず)の併用によって、前記処理対象物ピット１８の所要位置に設けられた投入孔１９から順次、処理対象物Ｗが投入されている。この際、その投入については、殊に処理対象物ピット１８内で高さを揃える等の作業は、後述(［００３５］)する可動底面２０の上昇に伴う押圧・圧縮によって強制的に所要形状とされるために必要とされないが、処理対象物ピット１８の内部に対してプッシャーによるならし作業を実施したり、投入孔１９を複数設けるようにしてもよい。

またこの処理対象物貯留段階Ｓ１において、前記処理対象物Ｗに対して、その全重量の５％(５重量％)以下の水分が付与されている。この水分の存在によって、後述する所要形状への圧縮・保持(［００３５］参照)や、好適な予熱(［００３８］参照)が可能となっている。この数値を超えると、水分の付与による利点より、蒸発等に必要とされるエネルギーが大きくなる等の不利点が大きくなる。

処理対象物供給段階Ｓ２は、前記処理対象物ピット１８に充分に貯留された処理対象物Ｗを、溶融処理に適した形状にすると共に、前記予熱室１４を介して溶融室１２に供給する段階である。この処理対象物供給段階Ｓ２について、図９および図１０を参照にして順を追って説明すると、先ず閉成状態にある前記仕切板１６(下面１６ｂ)に対して、前記可動底面２０を上昇させる(図９(ａ))。この上昇によって、前記可動底面２０上に貯留されている処理対象物Ｗは、仕切板１６に対して押圧され、更なる上昇によって該仕切板１６の傾斜に沿って圧縮され、最終的にはその形状を保持する状態となる(図９(ｂ))。

次いで仕切板１６が、処理対象物ピット１８上方から脱離し(図１０(ａ))、該処理対象物ピット１８の上方が完全な開放状態となった時点で、該仕切板１６の下面１６ｂの高さと、前記可動底面２０の上面２０ａと高さとが一致する状態にまで該可動底面２０が上昇する(図１０(ｂ))。そして前記仕切板１６が案内機構３０およびガイド溝１８ａに案内されつつ、再度処理対象物ピット１８を閉成する。この際、可動底面２０の上面２０ａ上に存在した処理対象物Ｗは、仕切板１６の移動に伴い、その上面１６ａ上に移し替えられる(図１０(ｃ))。ここでこの仕切板１６の閉成に伴う移動は、前記上面２０ａ上に存在する処理対象物Ｗによって阻害されるが、本実施例においては、前記案内機構３０や、溝１６ｃによって案内されているため大きな問題とはならない。そして最終的に処理対象物Ｗの予熱室１４への移送・供給を果たした可動底面２０は、投入孔１９からの新しい処理対象物Ｗの受け入れのために元の位置に下降する(図１０(ｄ))。

このようにして所要形状に圧縮・保持された処理対象物Ｗが、その下方を仕切板１６の上面１６ａで支持されて溶融室１２に臨んだ状態になる。そして図１１に示す如く、前述の手順を繰り返す(図１１(ａ)：処理対象物ピット１８への処理対象物Ｗの投入・貯留、図１１(ｂ)：処理対象物Ｗの圧縮、図１１(ｃ)：圧縮後の処理対象物Ｗの予熱室１４への供給、ここで最初に供給された処理対象物はＷ_１、次に供給された処理対象物はＷ_２と表記されている)ことで、所要形状に圧縮・保持された複数の処理対象物Ｗが層状に溶融室１２に供給されることになる。そしてその供給量が一定以上になることで、最初に所要形状に圧縮・保持されて、溶融室１２に供給された処理対象物Ｗが、熱源であるバーナーＢ直下の溶融可能温度に達する部位に至ることになる(図１１(ｄ)参照)。

処理対象物予熱段階Ｓ３は、前記処理対象物Ｗが仕切板１６を超えてから、溶融室１２に至るまでの間、すなわち処理対象物ピット１８から順次供給されてくる処理対象物ＷによってバーナーＢの直火に晒されるまでの間になされる段階であり、溶融処理段階Ｓ４の一部として捉えることも可能である。この処理対象物予熱段階Ｓ３で処理対象物Ｗは、時間の経過と共に、予熱室１４の上方へ徐々に押し上げられることになる。この予熱室１４は、前述の如く、溶融室１２の直下に位置する空間であるため、該溶融室１２では処理対象物ＷがバーナーＢの直火によって溶融するのに対して、積層的に供給された処理対象物Ｗ自体が直火の遮蔽物となって、予熱だけがなされる空間となっている。

具体的に前記予熱室１４では、バーナーＢからの熱が処理対象物Ｗを伝導するため、(１)溶融処理される前の処理対象物Ｗが充分に予熱される。また貯留される処理対象物Ｗが、溶融室１２で発生している高熱の遮蔽・吸熱物質としても働くため、(２)前記仕切板１６および処理対象物ピット１８に対する熱的な緩衝領域としての役割も担っている。この作用によって、溶融処理に必要とされる高温に対して充分な耐熱性を備えた構造とする部位は、溶融室１２だけで充分となっている。その結果、全体として費用が嵩む高い耐熱性の付与を、溶融炉１０の全部位に施す必要がなくなり、製造コストの大きな低減が可能となっている。また処理対象物Ｗに水分を付与することで、該処理対象物Ｗの伝熱率が向上すると共に、吸熱量も向上するため、前述の作用(１)および(２)を何れも高めることが可能となっている。なお図１１においては、既にバーナーＢが点火している状態であれば、図１１(ｄ)における処理対象物Ｗ_２〜Ｗ_６が処理対象物予熱段階Ｓ３にあると云える。

これに対して、前記処理対象物ピット１８から余り離間させないようにして、溶融室１２を設けることも可能である。この場合、溶融処理される処理対象物Ｗの予熱の程度が低下する点と、更に仕切板１６および処理対象物ピット１８の耐熱構造の水準を高める必要がある点とが難点となる。しかしその一方で、溶融室１２と処理対象物ピット１８との間の距離を小さくできるため、省スペース性の高い溶融炉１０とし得る。

溶融処理段階Ｓ４は、前記溶融室１２でバーナーＢからの直火に対して露出状態となっている処理対象物Ｗを、その熱によって溶融させる段階である。この溶融処理段階Ｓ４によって、処理対象物Ｗは溶融状態とされる。また本実施例においてこの溶融処理段階Ｓ４は、非常に速やかに行なわれる。これは前記処理対象物予熱段階Ｓ３で、処理対象物Ｗが充分な温度にまで予熱されているためである。これは前記溶融室１２での処理対象物Ｗの処理進行に伴い、処理対象物ピット１８から新たな処理対象物Ｗが圧縮・形状保持されて供給されることで、前記処理対象物Ｗは順次予熱室１４内でその高さ位置が上昇、すなわち最も温度の高いバーナーＢの直下に順次接近するためである。またこの構造によって処理対象物Ｗは、順次下方から繰り上がるように供給されるため、別の処理対象物Ｗが溶融途上の処理対象物Ｗ上に覆い被さって、溶融処理を阻害する問題は好適に回避される。従って、連続的に充分に予熱された新たな処理対象物Ｗが、溶融処理の進行によって順次現れ、熱的および時間的に非常に効率の良い処理が可能となっている。

また溶融処理段階Ｓ４で溶融処理された処理対象物Ｗ(溶融物)は、図１２に示す如く、１５°の傾斜角度が付けられている処理対象物Ｗ自体の表面を伝わり、排出孔１２ａに向かって効率的に流れることになる。更に処理対象物ピット１８から、新たな処理対象物Ｗが供給されない場合、前記溶融室１２で溶融処理される処理対象物Ｗは、時間の経過と共にその量が減少、すなわち高さが低くなる。しかしその減少は、前記溶融室１２に望む処理対象物Ｗの表面の全域で同時的に発生するため(図１２参照)、処理の進行に伴って、処理対象物Ｗ表面の傾斜角度が無くなって平坦化することはない。なおこの傾斜が付与されていない場合、すなわち傾斜角度が０°の場合であっても、溶融物となって流動状態である処理対象物Ｗは、その高い流動性故に前記溶融室１２の唯一の出口である排出孔１２ａから自然に排出されることとなり、殊に問題とはならない。

前記排出孔１２ａは、前述の如く、溶融室１２の高さ方向(上下方向)が長手方向となる長孔とされている。このため前記溶融室１２に存在する処理対象物Ｗの量が溶融処理によって上下方向に変動しても、図１３に示す如く、処理された溶融物の排出が阻害されることはない。このため処理対象物ピット１８に関して、何らかの問題が発生しても、既に溶融室１２および予熱室１４に供給されている処理対象物Ｗが順次処理されることになるので、突発的な故障等に対する対応性も高く、連続処理作業が担保される。すなわち前記溶融室１２に供給されている処理対象物Ｗの量の多少に関わらず、常に安定した溶融処理が可能となり、処理対象物Ｗの処理スパンと、該処理対象物Ｗの処理対象物ピット１８への投入・貯留スパンとを個別のものとして、柔軟な運用を達成し得る。

この他、本実施例においては処理対象物Ｗが溶融に供される前に、所要形状に圧縮・保持された状態となっているため、熱源であるバーナーＢからの燃圧および風圧(［０００８］参照)によって、該処理対象物Ｗが飛散することがない。従って、処理対象物Ｗの飛散によって発生する各機構部材の故障、クリンカの発生および溶融炉１０から排出される排ガスの汚染を回避し得る。

スラグ化段階Ｓ５は、溶融処理段階Ｓ４で溶融処理され、排出孔１２ａから溶融炉１０外へ排出された処理対象物Ｗ(溶融物)を、図示しない水砕ピットに導いて、水冷することで無害なスラグとする段階である。ここでは水砕ピットを例示しているが、これに限定されるものではなく、公知の溶融物処理の方法は何れの方法であっても採用可能である。

なお本実施例に係る溶融炉１０の各部寸法の一例を挙げると、溶融炉１０の全高：４,３００ｍｍ、円筒形となっている溶融室１２の内径：φ１,２００ｍｍ、好適な溶融をなす場合のバーナーＢから処理対象物Ｗまでの距離：８００ｍｍ、予熱室１４の高さ：１,０５０ｍｍ、処理対象物ピット１８の高さ：１,０５０ｍｍとされている。

(別の実施例)
前述の実施例においては、前記溶融室１２の横方向の寸法、すなわち円筒形状の内径と、予熱室１４および処理対象物ピット１８の横方向の寸法、すなわち円筒形状の内径とが、略同一となるように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図１４に示す如く、前記溶融室１２の横断外形と、処理対象物ピット１８の横断外形とを略相似形とすると共に、該溶融室１２の横方向の寸法を、該処理対象物ピット１８の横方向の寸法より大きく設定することも可能である。この場合、溶融室１２の内径(横方向の寸法)と、予熱室１４および処理対象物ピット１８の内径(横方向の寸法)との間に差が生じ、この差を利用して溶融室１２の下方縁部に略ドーナツ形状の受部１２ｃが形成される。この受部１２ｃは、溶融処理された処理対象物Ｗであり、流動性の高い溶融物が、前記溶融室１２の壁伝いに予熱室１４や、処理対象物ピット１８に流れ込むことを防止する役割を有している。またこの受部１２ｃについては、図１５に示す如く、前記仕切板１６と同様に、前記排出孔１２ａに向かって１５°程度の傾斜を有する状態として形成してもよい。

本発明の好適な実施例に係る溶融炉を一部切り欠いて示す斜視図である。 図１の溶融炉を示す縦断断面図である。 図１の溶融室を拡大して示す概略図である。 仕切板とガイド溝との関係を示す概略図である。 仕切板の別例を示す概略図である。 仕切板と可動底面との関係を示す概略図である。 実施例に係る溶融方法を示す工程図である。 処理対象物貯留段階Ｓ１を示す状態図である。 処理対象物供給段階Ｓ２を示す状態図である。 処理対象物供給段階Ｓ２を示す状態図である。 処理対象物供給段階Ｓ２および処理対象物予熱段階Ｓ３において、処理対象物が順次予熱室に供給される様子を示す状態図である。 溶融処理段階Ｓ４を示す状態図である。 溶融処理段階Ｓ４において、溶融室に供給された処理対象物の量が違う場合の溶融の様子を示す状態図である。 別の実施例に係る溶融炉を一部切り欠いて示す斜視図である。 更に別の実施例に係る溶融炉における溶融室を拡大して示す縦断断面図である。 従来技術に係る一般的な溶融炉およびその使用状態を示す概略図である。 図１６(ｂ)の溶融炉の使用状態を示す概略図である。 図１７の使用状態において、予熱室に異常が発生する様子を示す概略図である。 図１７の使用状態において、溶融室に異常が発生する様子を示す概略図である。

符号の説明

１２ 溶融室
１２ａ 排出孔
１４ 予熱室
１６ 仕切板
１６ａ 上面
１６ｂ 下面
１８ 処理対象物ピット
２０ 可動底面
２０ａ 上面
３０ 案内機構
Ｂ バーナー
Ｗ 処理対象物

Claims (12)

1. 上方に溶融に足る加熱をなすバーナー(B)が配置されると共に、所要位置に溶融された処理対象物(W)の排出孔(12a)が設けられ、その略全面に耐熱処理を施された溶融室(12)と、
   前記溶融室(12)の下方に設けられると共に、常には閉成状態にある仕切板(16)で画成され、処理対象物(W)が投入・貯留される処理対象物ピット(18)と、
   前記処理対象物ピット(18)の下部に設置され、処理対象物(W)を押し上げる昇降自在な可動底面(20)とから構成され、
   前記仕切板(16)を開放状態とすると共に、前記可動底面(20)を仕切板(16)の閉成を阻害しない位置まで上昇させた後に、該仕切板(16)を閉成状態とすることで、前記処理対象物ピット(18)に投入され、該可動底面(20)上に貯留された前記処理対象物(W)を、該仕切板(16)の上面(16a)で下方から支持して前記溶融室(12)に下方から供給するようにした
   ことを特徴とする溶融炉。
2. 前記仕切板(16)の下面(16b)は、処理対象物(W)の押圧による所要形状への圧縮をなし得る構成とされており、前記処理対象物ピット(18)に投入され、前記可動底面(20)上に貯留された該処理対象物(W)は、該可動底面(20)の上昇によって該下面(16b)に押圧されて、その形状を保持し得る程度に圧縮された後に、前記溶融室(12)に供給されるようになっている請求項１記載の溶融炉。
3. 前記溶融室(12)の下方には、溶融処理される処理対象物(W)を該溶融室(12)からの熱によって予熱すると共に、前記仕切板(16)および処理対象物ピット(18)に過剰な熱が掛からないようにする予熱室(14)が設けられている請求項１または２記載の溶融炉。
4. 前記排出孔(12a)は、前記溶融室(12)に供給される処理対象物(W)が存在し得る高さに対応して、上下方向が長手方向となる長孔とされている請求項１〜３の何れかに記載の溶融炉。
5. 前記仕切板(16)は、その下面(16b)に押圧・圧縮されて前記溶融室(12)に供給される処理対象物(W)の表面高さが、前記排出孔(12a)近傍部位で最も低くなるよう傾斜させられている請求項１〜４の何れかに記載の溶融炉。
6. 前記仕切板(16)の傾斜角度は、水平面に対して１０〜２０°に設定されている請求項５記載の溶融炉。
7. 前記可動底面(20)の上面(20a)は、前記仕切板(16)に合致するように傾斜されている請求項５または６に記載の溶融炉。
8. 前記可動底面(20)の上面(20a)には、前記仕切板(16)の開閉に係る動きを案内する案内機構(30)が備えられている請求項７記載の溶融炉。
9. 前記溶融室(12)の横断外形は、前記処理対象物ピット(18)の横断外形と略相似形とされ、かつその横方向の寸法は、該処理対象物ピット(18)の横方向の寸法より大きく設定されている請求項１〜８の何れかに記載の溶融炉。
10. 処理対象物(W)を溶融処理するに際して、
    常には閉成状態にある仕切板(16)で画成され、その下方に処理対象物(W)を押し上げる昇降自在な可動底面(20)が備えられた処理対象物ピット(18)に処理対象物(W)を投入・貯留し、
    前記仕切板(16)を開放状態とすると共に、前記可動底面(20)を該仕切板(16)の閉成を阻害しない位置まで上昇させた後、
    前記仕切板(16)を閉成状態として、前記可動底面(20)上の処理対象物(W)を該仕切板(16)の上面(16a)で下方から支持することで、該処理対象物(W)を前記溶融室(12)に下方から供給して溶融処理に供するようにした
    ことを特徴とする溶融方法。
11. 前記可動底面(20)上に貯留された処理対象物(W)は、該可動底面(20)の上昇によって前記仕切板(16)の下面(16b)に押圧されて、その形状を保持し得る程度に圧縮された後に、前記溶融室(12)に供給される請求項１０記載の溶融方法。
12. 前記処理対象物(W)は、５重量％以下の水分を含有させた状態で処理される請求項１０または１１記載の溶融方法。
    

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