JP2566163B2 - 廃棄物等加熱溶融炉 - Google Patents
廃棄物等加熱溶融炉Info
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- JP2566163B2 JP2566163B2 JP1127970A JP12797089A JP2566163B2 JP 2566163 B2 JP2566163 B2 JP 2566163B2 JP 1127970 A JP1127970 A JP 1127970A JP 12797089 A JP12797089 A JP 12797089A JP 2566163 B2 JP2566163 B2 JP 2566163B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は加熱溶融炉に係り、特に金属酸化物を主成分
とする廃棄物や鉱物、セラミックス等に熱を加えて溶融
するための炉に関する。
とする廃棄物や鉱物、セラミックス等に熱を加えて溶融
するための炉に関する。
従来この種の装置にはマイクロ波を加熱源とする溶融
炉が用いられてきた。マイクロ波加熱は被加熱物の内部
から発熱させるため熱伝導の悪い物質の加熱や含水率の
多い物質の加熱には熱効率及び昇温時間の短縮の面で効
果が認められていた。
炉が用いられてきた。マイクロ波加熱は被加熱物の内部
から発熱させるため熱伝導の悪い物質の加熱や含水率の
多い物質の加熱には熱効率及び昇温時間の短縮の面で効
果が認められていた。
マイクロ波加熱による廃棄物の溶融炉の従来型を第３
図に示す。第３図において、溶融容器１は主としてステ
ンレスなどの金属製で断熱材２で覆われ下部炉体３を構
成している。下部炉体３は昇降機４により上部炉体６に
着脱可能となっている。昇降機で着脱する下部炉体は被
加熱物７の投入や取出しのため移動機５に取付られてい
る。
図に示す。第３図において、溶融容器１は主としてステ
ンレスなどの金属製で断熱材２で覆われ下部炉体３を構
成している。下部炉体３は昇降機４により上部炉体６に
着脱可能となっている。昇降機で着脱する下部炉体は被
加熱物７の投入や取出しのため移動機５に取付られてい
る。
運転方法は予め被加熱物を溶融容器に入れてからマイ
クロ波を印加する方法と、適宜被加熱物供給ノズルより
供給する方法、又は両者の組合せによる方法などがあ
る。
クロ波を印加する方法と、適宜被加熱物供給ノズルより
供給する方法、又は両者の組合せによる方法などがあ
る。
マイクロ波加熱の欠点は溶融容器が金属製の場合，マ
イクロ波は容器表面近傍で電界強度が非常に小さくなる
為この部分での物質の加熱が出来なくなる。このため溶
融容器をマイクロ波が反射しにくい材料に換えたり、被
加熱物をかきまぜたりして対処しているのが実情であ
る。しかし、放射性廃棄物の溶融固形化のごとき溶融容
器の破損が大きな事故に結びつき兼ねない場合は金属以
外の材料への変更が難かしいこと、また被加熱物をかき
まぜる場合、装置が複雑となる上に容器近傍にある被加
熱物を溶融するという基本的な問題の解決には結びつか
ない。
イクロ波は容器表面近傍で電界強度が非常に小さくなる
為この部分での物質の加熱が出来なくなる。このため溶
融容器をマイクロ波が反射しにくい材料に換えたり、被
加熱物をかきまぜたりして対処しているのが実情であ
る。しかし、放射性廃棄物の溶融固形化のごとき溶融容
器の破損が大きな事故に結びつき兼ねない場合は金属以
外の材料への変更が難かしいこと、また被加熱物をかき
まぜる場合、装置が複雑となる上に容器近傍にある被加
熱物を溶融するという基本的な問題の解決には結びつか
ない。
上記のように、マイクロ波加熱は局部加熱を起し易
く、マイクロ波により発熱しやすい物質にあっては表層
に近い部分しか加熱されずまた、金属製溶融容器を用い
る場合マイクロ波は容器表面で反射され溶融容器表面近
傍の被加熱体は、加熱されないなどマイクロ波加熱だけ
では実質的に均一な溶融体を得ることが困難であった。
く、マイクロ波により発熱しやすい物質にあっては表層
に近い部分しか加熱されずまた、金属製溶融容器を用い
る場合マイクロ波は容器表面で反射され溶融容器表面近
傍の被加熱体は、加熱されないなどマイクロ波加熱だけ
では実質的に均一な溶融体を得ることが困難であった。
そこで、本発明は、上記欠点を解消し、装置の運転操
作が容易で、短時間に均一な溶融体を得るための装置を
提供することを目的とする。
作が容易で、短時間に均一な溶融体を得るための装置を
提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明では、廃棄物等を
加熱溶融せしめる加熱溶融炉において、上部炉体と下部
炉体とを有し、該上部炉体は、炉支持体に固定され、マ
イクロ波導波管、排ガス出口管、被加熱物供給口及び添
加剤投入口を備え、前記下部炉体は、溶融容器及び該溶
融容器を加熱するための電気ヒータを内蔵する炉本体よ
り構成されていることとしたものである。
加熱溶融せしめる加熱溶融炉において、上部炉体と下部
炉体とを有し、該上部炉体は、炉支持体に固定され、マ
イクロ波導波管、排ガス出口管、被加熱物供給口及び添
加剤投入口を備え、前記下部炉体は、溶融容器及び該溶
融容器を加熱するための電気ヒータを内蔵する炉本体よ
り構成されていることとしたものである。
また、本発明の加熱溶融炉において、下部炉体は上部
炉体に着脱するための昇降機構及び溶融容器を下部炉体
に着脱するための移動機構を備えている。
炉体に着脱するための昇降機構及び溶融容器を下部炉体
に着脱するための移動機構を備えている。
次に、本発明を詳細に説明する。
第１図に本発明の加熱溶融炉を示す。装置の基本的な
構成は第３図の従来型と同じであるが、下部炉体に電気
ヒータ８を組込んでいるところが大きな違いである。溶
融容器は電気ヒータにより側面及び底面が、上部はマイ
クロ波によりそれぞれ加熱される。溶融容器は容器支持
体９で保持される。容器支持体は納めている溶融容器と
同形状で溶融容器の加熱体であり下部炉体の構成要素で
もある。容器支持体はステンレス、インコネル等耐熱鋼
が使用されるべきである。溶融容器中の被加熱物は上層
部はマイクロ波により加熱され底部及び側壁より電気ヒ
ータで加熱される。
構成は第３図の従来型と同じであるが、下部炉体に電気
ヒータ８を組込んでいるところが大きな違いである。溶
融容器は電気ヒータにより側面及び底面が、上部はマイ
クロ波によりそれぞれ加熱される。溶融容器は容器支持
体９で保持される。容器支持体は納めている溶融容器と
同形状で溶融容器の加熱体であり下部炉体の構成要素で
もある。容器支持体はステンレス、インコネル等耐熱鋼
が使用されるべきである。溶融容器中の被加熱物は上層
部はマイクロ波により加熱され底部及び側壁より電気ヒ
ータで加熱される。
加熱温度は溶融容器外表面及び被加熱物上層部で監視
制御される。第２図の温度検出計座10、11がそれで検出
計は例えば溶融容器外表面は熱電対、被加熱物上層部は
赤外線で検出出来る。被加熱物は、外周部全域に渡り溶
融が進行し、溶融体の対流が活発となり、被加熱物の全
溶融所要時間はマイクロ波加熱及び電気ヒータ加熱個々
の加熱効果を合計した以上の短時間で可能となり顕著な
相乗効果が達成された。装置の運転操作も極めて容易で
かつ合理的に行うことができる。
制御される。第２図の温度検出計座10、11がそれで検出
計は例えば溶融容器外表面は熱電対、被加熱物上層部は
赤外線で検出出来る。被加熱物は、外周部全域に渡り溶
融が進行し、溶融体の対流が活発となり、被加熱物の全
溶融所要時間はマイクロ波加熱及び電気ヒータ加熱個々
の加熱効果を合計した以上の短時間で可能となり顕著な
相乗効果が達成された。装置の運転操作も極めて容易で
かつ合理的に行うことができる。
尚、上記説明では、電気ヒータを代表的に行ったが、
誘導加熱であれば、電気ヒータと同様に同一の目的が達
成できるものである。
誘導加熱であれば、電気ヒータと同様に同一の目的が達
成できるものである。
本発明はマイクロ波加熱に電気ヒータ加熱を併用する
ことにより、従来のマイクロ波加熱では困難であった完
全溶融を可能ならしめた。溶融容器内の被加熱物を全域
に渡り均一に溶融出来ない従来のマイクロ波加熱法はそ
の用途が著るしく限定される為、実用化はまったく進ん
でいないのが実情である。マイクロ波電界の強い被加熱
物上層部の溶融が始まり、その溶融物が被加熱物層の空
隙を落下する間に冷却され凝固し中間層で凝固物が隔壁
を形成して二重層となり、隔壁より上層部は時間をかけ
ることによりほぼ完全に溶融するが、隔壁より下層部は
まったく溶融されない。この対策として被加熱物を少量
づつ間欠的に供給する方法が取られることになるが最低
部はマイクロ波で加熱されない為、溶融容器が間接的に
加熱され熱伝導により容器底板に伝わるまで長時間加熱
しつづけなければならない。この為現実には均一溶融が
必要なプロセスには実用化されていない。
ことにより、従来のマイクロ波加熱では困難であった完
全溶融を可能ならしめた。溶融容器内の被加熱物を全域
に渡り均一に溶融出来ない従来のマイクロ波加熱法はそ
の用途が著るしく限定される為、実用化はまったく進ん
でいないのが実情である。マイクロ波電界の強い被加熱
物上層部の溶融が始まり、その溶融物が被加熱物層の空
隙を落下する間に冷却され凝固し中間層で凝固物が隔壁
を形成して二重層となり、隔壁より上層部は時間をかけ
ることによりほぼ完全に溶融するが、隔壁より下層部は
まったく溶融されない。この対策として被加熱物を少量
づつ間欠的に供給する方法が取られることになるが最低
部はマイクロ波で加熱されない為、溶融容器が間接的に
加熱され熱伝導により容器底板に伝わるまで長時間加熱
しつづけなければならない。この為現実には均一溶融が
必要なプロセスには実用化されていない。
これらの欠点を完璧に解決したのが本発明である。電
気ヒータ出力を可変にすることにより効率の最適化が図
れること、一般的に金属酸化物や鉱物、ガラス材等は低
温域ではマイクロ波の発熱効果が悪いので、電気ヒータ
での予熱はマイクロ波加熱の熱効率を高めることまた、
マイクロ波放電の発生しやすい物質においてはマイクロ
波単独加熱ではまったく溶融が不可能な物質でもマイク
ロ波出力とヒータ出力の調整により溶融が可能となり、
飛躍的に用途が拡大するものである。
気ヒータ出力を可変にすることにより効率の最適化が図
れること、一般的に金属酸化物や鉱物、ガラス材等は低
温域ではマイクロ波の発熱効果が悪いので、電気ヒータ
での予熱はマイクロ波加熱の熱効率を高めることまた、
マイクロ波放電の発生しやすい物質においてはマイクロ
波単独加熱ではまったく溶融が不可能な物質でもマイク
ロ波出力とヒータ出力の調整により溶融が可能となり、
飛躍的に用途が拡大するものである。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されるものではない。
発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１ 実施した装置を第２図に示す。溶融炉構造は第１図に
示した。装置には温度検出計座10、11、被加熱物レベル
検出計座12、被加熱物供給座13、排ガス出力座14、マイ
クロ波導波管15、固形化添加剤ホッパ16、固形化添加剤
投入座17が取付けられている。
示した。装置には温度検出計座10、11、被加熱物レベル
検出計座12、被加熱物供給座13、排ガス出力座14、マイ
クロ波導波管15、固形化添加剤ホッパ16、固形化添加剤
投入座17が取付けられている。
表１に示す模擬廃棄物および固形化添加剤の粉状混合
物3kgを予め溶融容器に入れ次の３通りの方法で溶融試
験を行った。
物3kgを予め溶融容器に入れ次の３通りの方法で溶融試
験を行った。
マイクロ波単独での加熱 電気ヒータ単独での加熱 マイクロ波加熱及び電気ヒータ併用加熱 マイクロ波発振機2450 MHz、最大出力約5kW、電気ヒ
ータ5kW。試験出力はマイクロ波平均出力3.5kW、電気ヒ
ータ平均4kW、溶融容器外壁温度は最高約1000℃であっ
た。
ータ5kW。試験出力はマイクロ波平均出力3.5kW、電気ヒ
ータ平均4kW、溶融容器外壁温度は最高約1000℃であっ
た。
尚、電気ヒータ加熱は試験前に予熱を行い溶融容器外
壁温度を700℃とした。
壁温度を700℃とした。
試験結果を表２に示す。
実施例２ 第２図の装置において液状廃棄物19と造粒した固形化
添加剤をそれぞれ適量溶融容器に供給し、加熱して蒸発
・溶融せしめる。再び適量の液状廃棄物と固形化添加剤
を溶融物上に供給し蒸発・溶融せしめる。この操作を繰
返し溶融容器内に溶融固化体を形成せしめる。
添加剤をそれぞれ適量溶融容器に供給し、加熱して蒸発
・溶融せしめる。再び適量の液状廃棄物と固形化添加剤
を溶融物上に供給し蒸発・溶融せしめる。この操作を繰
返し溶融容器内に溶融固化体を形成せしめる。
液状廃棄物の組成を表３に示す。
固形化添加剤の組成を表４に示す。
液状廃棄物1kg供給に対し、固形化添加剤を約230g加
えた。計算上では廃棄物1kg、固形化添加剤230gが完全
溶融すると約290gの溶融固化体となる。このように１回
の操作で約290gの溶融固化体が造られ２回目の操作で更
に約290gが積層される。この様な操作を９回試み約１
固化体を作成する試験を行った。１回の操作時間は15〜
60分とし温度計座11に取付た覗窓より内部を観察し、時
間を調整した。マイクロ波及び電気ヒータの使用は実施
例１にほぼ同じ。
えた。計算上では廃棄物1kg、固形化添加剤230gが完全
溶融すると約290gの溶融固化体となる。このように１回
の操作で約290gの溶融固化体が造られ２回目の操作で更
に約290gが積層される。この様な操作を９回試み約１
固化体を作成する試験を行った。１回の操作時間は15〜
60分とし温度計座11に取付た覗窓より内部を観察し、時
間を調整した。マイクロ波及び電気ヒータの使用は実施
例１にほぼ同じ。
試験結果を表５に示す。
尚、試験時間の＋30分は最終回規定時間経過後更に30
分間加熱を加えたもの。
分間加熱を加えたもの。
本発明によれば、従来型のマイクロ波単独加熱での欠
点、すなわち、 市販されている工業用マイクロ波発振機は通常5kW/
1基でありそれより小型のものは１〜1.5kW/1基、大型は
25kW/1基と容量が離なれている為、わずかな熱量の不足
が発振機を１基増設しなければならず、設置が過剰とな
りがちである。
点、すなわち、 市販されている工業用マイクロ波発振機は通常5kW/
1基でありそれより小型のものは１〜1.5kW/1基、大型は
25kW/1基と容量が離なれている為、わずかな熱量の不足
が発振機を１基増設しなければならず、設置が過剰とな
りがちである。
マイクロ波で溶融出来る範囲は被加熱物の上層部の
みである。このため、被加熱物の溶融容器への投入量は
少量に限られ溶融したらまた少量投入するといった手間
のかかる運転方法をとらざるを得ない。
みである。このため、被加熱物の溶融容器への投入量は
少量に限られ溶融したらまた少量投入するといった手間
のかかる運転方法をとらざるを得ない。
均一な固化体が作成されにくい。
の結果より投入される被加熱物の組成のわずかな変
化や運転条件の変動から固化体が層状に変化し、均一
性、強度、浸出性、等の溶融固化体としての基本的に具
備すべき物性が低下し良質な固化体が得られない。
化や運転条件の変動から固化体が層状に変化し、均一
性、強度、浸出性、等の溶融固化体としての基本的に具
備すべき物性が低下し良質な固化体が得られない。
固化体の冷却（徐冷）に別途徐冷専用炉が必要であ
る。溶融固化体は冷却時の熱歪を取除く為、徐冷処理が
必要である。この為、徐冷専用炉を必要とする。
る。溶融固化体は冷却時の熱歪を取除く為、徐冷処理が
必要である。この為、徐冷専用炉を必要とする。
等を、次のようにすべて解決できるのである。
に対して ヒータは下部炉体に組込まれている為、設置スペース
は従来型と大差ない。ヒータはマイクロ波に比べ出力制
御が容易でかつ正確な為（マイクロ波は被加熱物の誘電
損失係数ε・tanδや整合の程度により反射電力／入射
電力が変化し任意の有効電力を制御して加えることは非
常に困難）マイクロ波出力を無理のない範囲で安定な制
御が可能となる。ヒータ加熱容量はマイクロ波加熱容量
に対して１〜２倍が適当である。
は従来型と大差ない。ヒータはマイクロ波に比べ出力制
御が容易でかつ正確な為（マイクロ波は被加熱物の誘電
損失係数ε・tanδや整合の程度により反射電力／入射
電力が変化し任意の有効電力を制御して加えることは非
常に困難）マイクロ波出力を無理のない範囲で安定な制
御が可能となる。ヒータ加熱容量はマイクロ波加熱容量
に対して１〜２倍が適当である。
に対して 全量溶融が容易の為投入に関しては特に制限はない。
に対して 同様全量溶融が容易なことから固化体は均一とな
る。
る。
に対して 電気ヒータで徐冷が出来るため設備は簡素化出来る。
第１図は本発明の加熱溶融炉の断面図、第２図は本発明
の一実施例を示す概略図、第３図は従来型の加熱溶融炉
の断面図である。 １……溶融容器、２……断熱材、３……下部炉体、４…
…昇降機、５……移動機、６……上部炉体、７……被加
熱物、８……ヒータ、９……容器支持体、10、11……温
度検出計座、12……被加熱物レベル検出計座、13……被
加熱物供給座、14……排ガス出口座、15……マイクロ波
導波管、16……固形化添加剤ホッパ、17……固形化添加
剤投入座、18……被加熱物ポンプ、19……被加熱物タン
ク
の一実施例を示す概略図、第３図は従来型の加熱溶融炉
の断面図である。 １……溶融容器、２……断熱材、３……下部炉体、４…
…昇降機、５……移動機、６……上部炉体、７……被加
熱物、８……ヒータ、９……容器支持体、10、11……温
度検出計座、12……被加熱物レベル検出計座、13……被
加熱物供給座、14……排ガス出口座、15……マイクロ波
導波管、16……固形化添加剤ホッパ、17……固形化添加
剤投入座、18……被加熱物ポンプ、19……被加熱物タン
ク
フロントページの続き (72)発明者 石山 祐二 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (72)発明者 大津 孝 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】廃棄物等を加熱溶融せしめる加熱溶融炉に
おいて、上部炉体と下部炉体とを有し、該上部炉体は、
炉支持体に固定され、マイクロ波導波管、排ガス出口
管、被加熱物供給口及び添加剤投入口を備え、前記下部
炉体は、溶融容器及び該溶融容器を加熱するための電気
ヒータを内蔵する炉本体より構成されていることを特徴
とする加熱溶融炉。 - 【請求項２】請求項１記載の加熱溶融炉において、下部
炉体は上部炉体に着脱するための昇降機構及び溶融容器
を下部炉体に着脱するための移動機構を備えたことを特
徴とする加熱溶融炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1127970A JP2566163B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 廃棄物等加熱溶融炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1127970A JP2566163B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 廃棄物等加熱溶融炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02309188A JPH02309188A (ja) | 1990-12-25 |
| JP2566163B2 true JP2566163B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=14973193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1127970A Expired - Fee Related JP2566163B2 (ja) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | 廃棄物等加熱溶融炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2566163B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008264656A (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | R Nissei:Kk | 硫黄除去装置および硫黄除去方法 |
| CN105222599A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-01-06 | 湖南华冶微波科技有限公司 | 一种微波、电混合加热装置 |
| CN109534668B (zh) * | 2019-01-17 | 2023-12-19 | 内蒙古科技大学 | 一种微波-电混合加热实现玻璃陶瓷晶化的装置和方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5782997A (en) * | 1980-11-11 | 1982-05-24 | Toyoda Gosei Kk | Microwave induction heater |
| JPS6021499A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | 三井東圧化学株式会社 | 粉状体溶融処理装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59175197U (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-22 | 株式会社東芝 | マイクロ波加熱脱硝装置 |
-
1989
- 1989-05-23 JP JP1127970A patent/JP2566163B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5782997A (en) * | 1980-11-11 | 1982-05-24 | Toyoda Gosei Kk | Microwave induction heater |
| JPS6021499A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | 三井東圧化学株式会社 | 粉状体溶融処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02309188A (ja) | 1990-12-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |