JP2629545B2 - 焼却灰溶融炉のスラグ面及び電極位置測定方法及び装置 - Google Patents

焼却灰溶融炉のスラグ面及び電極位置測定方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば焼却灰や下水汚泥
等の廃棄物を溶融する溶融炉内のスラグ面及び電極位置
を計測する焼却灰溶融炉のスラグ面及び電極位置測定方
法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】都市ゴミの焼却灰や下水汚泥等の廃棄物
には、各種の無機物や有機物等が含まれていて、これら
をそのまま埋立てると、重大な二次公害を起こす。そこ
で近年、かかる廃棄物を無害化処理するため、焼却灰溶
融炉が利用されている。この溶融炉は内部に装填された
電極間に通電して抵抗加熱、廃棄物の大部分をガラス状
溶融物である溶融スラグにすると共に残部を金属の溶融
メタルにし、両者を分離して外部に排出するものであ
る。そして、溶融炉を効率的に稼働するには、所定量の
廃棄物を溶融炉に逐次投入し、多量の溶融スラグを連続
的に取り出し、少量の溶融メタルを間歇的に取り出すこ
とが望ましい。この場合の条件としては、溶融スラグの
スラグ面と出滓口との高低差が常に一定となるように炉
内におけるスラグ面が常に所定位置に保たれ、さらに廃
棄物を効率的に溶融するには溶融スラグのスラグ面から
一定の深さに電極の先端が位置していることが必要であ
る。
【0003】ところで、この溶融炉は上部が密閉されて
いるため、炉内におけるスラグ面の位置を知ることがで
きない。そして、廃棄物に含まれる有機物と無機物の割
合も分からないため、溶融炉に所定量の廃棄物を投入し
ても、スラグ面の位置は変動し、スラグ面の位置が低く
すぎる時には出滓口が詰まったり、取り出される溶融ス
ラグにメタルが混じってそのスラグが再利用できず、ス
ラグ面の位置が高すぎる時には炉から溶融スラグが溢れ
てしまうというおそれがあった。また、メタル面の位置
も変動するため、メタルを何時取り出して良いかも判断
できなかった。さらに、電極の先端が溶融スラグのスラ
グ面から一定の深さに位置しているかも知ることができ
ず、電極の先端が溶融スラグのスラグ面から一定の深さ
に位置してないないときには廃棄物を効率的に溶融する
ことができなかった。そこで、このような事態を避ける
ためには、炉内におけるスラグ面の位置を知ると共に溶
融スラグ中の電極の位置を知り、それに応じてスラグや
メタルの取り出しを調節してスラグ面を一定にし、電極
の位置を調節することが要請される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、上部が密閉され
ている焼却灰溶融炉では、炉内におけるスラグ面の位置
及びを電極の位置を知るための方法や装置は存在しなか
った。本発明は、このような問題点を解決するためにな
されたものであり、上部が密閉されている溶融炉におい
て、炉内におけるスラグ面の位置及びを電極の位置を知
ることができる焼却灰溶融炉のスラグ面及び電極位置測
定方法及び装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る焼却灰溶融
炉のスラグ面及び電極位置測定装置は、上部が密閉さ
れ、炉内に充填された複数本の電極の電気抵抗加熱によ
り、炉内に投入された焼却灰を溶融する焼却灰溶融炉の
炉頂から炉底に設けられた端子板に向けて金属性のワイ
ヤを所定の送り量で送給するワイヤ送り出し装置と、ワ
イヤ送り出し装置によって送り出されたワイヤの送り量
を計測するエンコーダと、前記ワイヤと端子板との間の
電圧を測定する電圧計と、エンコーダが計測したワイヤ
送り量と電圧計が測定した電圧変化とに基づいて炉内に
おけるスラグ面の位置及びそれからの電極位置を演算す
る演算手段とを備えて構成されている。
【0006】
【作用】本発明においては、まず各電極と炉底に設けら
れた端子板との間の電圧をそれぞれ測定し、次にこれら
測定する互いの電圧が一致するように複数本の電極をそ
れぞれ可動調整し、しかる後に或いは電極の可動調整を
せずに、ワイヤ送り出し装置で金属性のワイヤを炉頂か
ら炉底に設けられた端子板に向けて所定の送り量で送給
していき、エンコーダでワイヤ送り出し装置によって送
り出されたワイヤの送り量を計測し、電圧計でそのワイ
ヤ送給中に溶融スラグ内の電極間に流れる電流によって
生じるワイヤと端子板との間の電圧変化を計測し、演算
手段でエンコーダが計測したワイヤの送り量と電圧計が
測定した電圧変化とに基づいて炉内のスラグ面の位置及
びそれからの電極位置を演算するから、演算手段の演算
値によって炉内のスラグ面の位置及びそれからの電極の
先端位置を知ることができる。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る焼却灰溶融炉
のスラグ面及び電極位置測定装置を示す構成図、図2は
焼却灰溶融炉の電極とワイヤの配置を示す平面図、図3
は溶融スラグが1400℃の時の同測定装置の電圧計の波形
図、図4は同測定装置の電圧計の電圧変化とワイヤ送給
時間との関係を示すグラフである。図において、1は焼
却灰溶融炉、2は焼却灰溶融炉1の炉本体、3は炉本体
2の上部に被せられた蓋体、4は蓋体3を貫通して上下
動自在で、下端が炉底付近まで達する2本の電極、5は
蓋体2に設けられた2つの焼却灰投入口、6は炉本体2
の炉壁に設けられた出滓口、7は炉本体2の炉壁の炉底
位置に設けられたメタル抜穴、8は炉本体2の炉底に設
けられた端子板、9は電極4,4間に交流電圧を印加す
る電源装置である。
【0008】10は直径4.8mmの金属性ワイヤ、11
は蓋体2を貫通して溶融炉1の炉頂から炉底の端子板6
に向けてワイヤ10を所定の送り量で送給するワイヤ送
り出し装置で、一対のローラ12とローラ12を駆動す
るモータ13とからなる。14はワイヤ送り出し装置1
1によって送り出されたワイヤ10の送り量を計測する
エンコーダ、15はワイヤ10と端子板8との間の電圧
を測定する交流電圧計、16はエンコーダ14のワイヤ
送り量と交流電圧計15の電圧変化とに基づいて炉頂か
らのスラグ面及びそれからの電極位置を演算する演算手
段、17は演算手段16の演算値に基づいてスラグ面及
びそれからの電極位置を表示するレベル表示計である。
【0009】次に上記実施例の焼却灰溶融炉のスラグ面
及び電極位置測定装置を用いて本発明方法を実施する場
合について図1〜図4を参照しながら説明する。まず、
炉本体2内に焼却灰投入口5から投入された焼却灰は電
極4,4間に電源装置9の交流電圧の通電により生じた
抵抗加熱によって溶融して溶融スラグ及び溶融メタルと
なり、溶融スラグ層S及び溶融メタル層Mを形成する。
このとき、電極4,4をその先端が溶融スラグ層Sのス
ラグ面から一定の距離を保つように保持する。こうして
炉本体2内に溶融スラグ層及び溶融メタル層が形成され
ている状態のときに、ワイヤ送り出し装置11によって
ワイヤ10を炉本体2の炉頂から炉底の端子板8に向け
て所定の送り量で送給していく。このとき、エンコーダ
14はモータ13の回転数からワイヤ送り出し装置11
によって送り出されたワイヤ10の送り量を計測する。
そのワイヤ10の送り出しと同時に、溶融スラグ層S内
の電極4,4間に流れる電流によって生じるワイヤ10
と端子板8との間の電圧変化を交流電圧計15は計測し
ており、その交流電圧計15の計測値は演算手段16に
送られている。また、エンコーダ14が計測したワイヤ
の送り量も演算手段17に送られる。演算手段16では
交流電圧計15の電圧変化とエンコーダ14のワイヤ送
り量に基づいて炉頂からのスラグ面及びそれからの電極
位置を演算する。レベル表示計17は演算手段17の演
算値によって炉本体2の炉頂からの溶融スラグ層Sのス
ラグ面及びそれからの電極位置を表示する。
【0010】このように、演算手段16で交流電圧計1
5の電圧変化とエンコーダ14のワイヤ送り量とからス
ラグ面及びそれからの電極位置が演算によって求めるこ
とができるのは次の理由による。図3は炉本体2内の溶
融スラグ温度が1400℃の場合のワイヤ10の送り出しに
伴う交流電圧計15の電圧変化を示している。図3に示
すように、ワイヤ10が炉空間にあるときは交流電圧計
15は0Vを示し、ワイヤ10が溶融スラグ層Sのスラ
グ面に達したときは1.7Vを示し、それから次第に電
圧が上昇し、溶融スラグ層Sの略中央位置にきたときに
最大の4Vを示し、それから次第に電圧が降下し、溶融
メタル層Mのメタル面に達する直前で0.7Vを示し、
メタル面に達したところで0Vを示す。このように、ワ
イヤ10が溶融スラグ層Sのスラグ面に達し、それから
溶融メタル層Mのメタル面に達するまでの間に電圧が山
状に変化するのは、溶融スラグ層Sの厚み方向の略中央
位置に電極4,4の先端が位置しており、電極4,4間
の電流路の周囲に形成されるワイヤ10と端子板8との
分流回路に生じる電流は電極4,4間の電流路に近いと
き、即ちワイヤ10の先端が電極4に近いときに大き
く、それから遠ざかるに従い小さくなり、それに伴って
電圧も同様に変化するためと考えられるからである。従
って、交流電圧計15の示す電圧が最大のときがワイヤ
10の先端が電極4に一番近いときであり、このことは
ワイヤ10の先端位置が電極4の先端位置を示してい
る。それ故、交流電圧計15の示す電圧が最大のときの
ワイヤ10の先端位置を求めることにより、電極4の先
端位置を求めることができる。なお、ワイヤ10が炉空
間にあるときに交流電圧計15が0Vを示すのはワイヤ
10と端子板8との間が絶縁状態にあって電流が流れな
いためであり、ワイヤ10がメタル面に達したところで
0Vを示すのはワイヤ10と端子板8とが短絡して同電
位となるからである。
【0011】そして、図3は炉本体2内の溶融スラグ温
度が1400℃の場合のワイヤ10の送り出しに伴う交流電
圧計15の電圧変化を示し、図4は炉本体2内の温度が
1400℃の場合のワイヤ10の送給時間の経過とそれに伴
う電圧計16の電圧変化との関係を示している。これら
の図において、t0 〜t1 はワイヤ先端が炉頂からスラ
グ面に達するまでの時間、t1〜t2 はワイヤ先端がス
ラグ面からメタル面に達するまでの時間を示し、t1〜
t3 はワイヤ先端がスラグ面から電極の先端に達するま
での時間を示している。従って、交流電圧計15の電圧
変化の時点をワイヤ10の送り量から換算すれば、炉本
体2内における溶融スラグ層Sのスラグ面の位置(炉頂
からの距離)と、スラグ面からの溶融メタル層Mのメタ
ル面の位置と、スラグ面からの電極4の先端位置が分か
る。例えば、図3に示すようにワイヤ送り量を43.5
mm/sとすると、t0 〜t1 は8秒だから炉頂からスラグ
面までの距離は348mm, t1〜t2 は11秒だからス
ラグ面からメタル面までの距離即ちスラグ湯の深さは4
78.5mm、t1〜t3 は5秒だからスラグ面から電極
の先端までの距離は267.5mmであることが分かる。
なお、この実施例では、少し前にスラグ面およびそれか
らの電極位置が測定され、2本の電極の先端が同じ位置
にあることが確認されていることを前提としている。
【0012】図5は本発明のもう一つの実施例に係る焼
却灰溶融炉のスラグ面及び電極位置測定方法を実施する
装置の構成図である。図1に示す実施例と同一の構成は
同一符号を付して構成の説明を省略する。18は一方の
電極4と端子板8との間の電圧を測定する第1電圧計、
19はもう一方の電極4と端子板8との間の電圧を測定
する第2電圧計である。この実施例は、2本の電極の先
端が同じ位置にないことを前提とするもので、以前にス
ラグ面及びそれからの電極位置が測定されなかった場合
に行われるもので、まず、各電極4と端子板8との間の
電圧を第1電圧計18と第2電圧計19とでそれぞれ測
定する。次に、第1電圧計18と第2電圧計19とが示
す電圧値を見て、これらの電圧値が一致しないときは、
一致するように2本の電極4,4をそれぞれ可動調整す
る。このように電極4,4を可動調整するのは、電極
4,4間の電圧V0 は一方の電極4と端子板8との間の
電圧V1 ともう一方の電極4と端子板8との間の電圧V
2 とを足し合わせたものであり、2本の電極の先端が同
じ位置にあるときには、V1 =V2 なり、2本の電極の
先端が同じ位置にないときには、V1 >V2 又はV1 <
V2 となるからである。
【0013】しかる後に、金属性のワイヤ10を端子板
8に向けてワイヤ送り出し装置11によってワイヤ10
を炉本体2の炉頂から炉底の端子板8に向けて所定の送
り量で送給し、エンコーダ14でそのワイヤ10の送り
量を計測する。そのワイヤ10の送り出しと同時に、交
流電圧計15でワイヤ10と端子板8との間の電圧変化
を計測し、その計測値を演算手段16に送る。また、エ
ンコーダ14が計測したワイヤの送り量も演算手段17
に送る。演算手段16では交流電圧計15の電圧変化と
エンコーダ14のワイヤ送り量に基づいて炉頂からのス
ラグ面及びそれからの電極位置を演算し、レベル表示計
17で演算手段17の演算値から炉本体2の炉頂からの
溶融スラグ層Sのスラグ面及びそれからの電極位置を表
示する。
【0014】上記実施例では、電極4,4間にアーク電
源装置9の交流電圧が印加され、交流電圧計15を用い
て交流電圧を出力するようにしているが、電極4,4間
に直流電圧が印加された場合には、ワイヤ10が溶融ス
ラグ層Sのスラグ面に達してから溶融メタル層Mのメタ
ル面に達するまで、交流電圧と同様に直流電圧が変化す
るため、直流電圧計を用いるようにしても同様の作用、
効果を奏することは勿論である。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、以前にス
ラグ面及びそれからの電極位置が測定されなかった場合
には、まず各電極と炉底に設けられた端子板との間の電
圧をそれぞれ測定し、次にこれら測定する互いの電圧が
一致するように複数本の電極をそれぞれ可動調整し、直
前にスラグ面及びそれからの電極位置が測定された場合
には電極の可動調整をせずに、金属性のワイヤを炉頂か
ら炉底に設けられた端子板に向けて所定の送り量で送給
していき、そのワイヤ送給中に溶融スラグ内の電極間に
流れる電流によって生じるワイヤと端子板との間の電圧
変化を計測し、そのワイヤの送り量とその電圧変化とに
基づいて炉内のスラグ面の位置及びそれからの電極位置
を演算して求めるようにしたので、上部が密閉されてい
る焼却灰溶融炉内における溶融スラグ層のスラグ面及び
それからの電極位置を容易に、しかも確実に知ることが
できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例に係る焼却灰溶融炉の
スラグ面及び電極位置測定装置を示す構成図である。
【図2】図2は焼却灰溶融炉の電極とワイヤの配置を示
す平面図である。
【図3】図3は溶融スラグが1400℃の時の同測定装置の
電圧計の波形図である。
【図4】図4は同測定装置の電圧計の電圧変化とワイヤ
送給時間との関係を示すグラフである。
【図5】図5は本発明のもう一つの実施例に係る焼却灰
溶融炉のスラグ面及び電極位置測定方法を実施する装置
の構成図である。
【符号の説明】
1 焼却灰溶融炉 4 電極 8 端子板 10 ワイヤ 11 ワイヤ送り出し装置 14 エンコーダ 15 交流電圧計 16 演算手段

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部が密閉され、炉内に充填された複数
    本の電極の電気抵抗加熱により、炉内に投入された焼却
    灰を溶融する焼却灰溶融炉のスラグ面及び電極位置測定
    方法において、 金属性のワイヤを炉頂から炉底に設けられた端子板に向
    けて所定の送り量で送給していき、そのワイヤ送給中に
    溶融スラグ内の電極間に流れる電流によって生じるワイ
    ヤと端子板との間の電圧変化を計測し、そのワイヤの送
    り量とその電圧変化とに基づいて炉内のスラグ面の位置
    及びそれからの電極位置を演算して求めるようにしたこ
    とを特徴とする焼却灰溶融炉のスラグ面及び電極位置測
    定方法。
  2. 【請求項2】 上部が密閉され、炉内に充填された複数
    本の電極の電気抵抗加熱により、炉内に投入された焼却
    灰を溶融する焼却灰溶融炉のスラグ面及び電極位置測定
    方法において、 まず、各電極と炉底に設けられた端子板との間の電圧を
    それぞれ測定し、次に、これら測定する互いの電圧が一
    致するように複数本の電極をそれぞれ可動調整し、しか
    る後に金属性のワイヤを炉頂から炉底に設けられた端子
    板に向けて所定の送り量で送給していき、そのワイヤ送
    給中に溶融スラグ内の電極間に流れる電流によって生じ
    るワイヤと端子板との間の電圧変化を計測し、そのワイ
    ヤの送り量とその電圧変化とに基づいて炉内のスラグ面
    の位置及びそれからの電極位置を演算して求めるように
    したことを特徴とする焼却灰溶融炉のスラグ面及び電極
    位置測定方法。
  3. 【請求項3】 上部が密閉され、炉内に充填された複数
    本の電極の電気抵抗加熱により、炉内に投入された焼却
    灰を溶融する焼却灰溶融炉の炉頂から炉底に設けられた
    端子板に向けて金属性のワイヤを所定の送り量で送給す
    るワイヤ送り出し装置と、ワイヤ送り出し装置によって
    送り出されたワイヤの送り量を計測するエンコーダと、
    前記ワイヤと端子板との間の電圧を測定する電圧計と、
    エンコーダが計測したワイヤ送り量と電圧計が測定した
    電圧変化とに基づいて炉内のスラグ面の位置及びそれか
    らの電極位置を演算する演算手段とを備えてなることを
    特徴とする焼却灰溶融炉のスラグ面及び電極位置測定装
    置。
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