JP2736210B2 - 溶融炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ焼却炉などか
ら排出される焼却灰や無機性固体産業廃棄物などの無機
性固体物質を溶融するための溶融炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば都市ごみ焼却炉から排
出される焼却灰や無機性固体産業廃棄物などの無機性固
体物質を加熱溶融した後、冷却固化させて、減容化およ
び無害化を効率的に行うための溶融炉があり、この種の
溶融炉としては、大別すると、バーナで加熱して溶融さ
せる方式のものと、電極による通電や電気ヒータで加熱
して溶融させる方式のものとの２種類がある。

【０００３】図３に電気加熱式の灰溶融炉の一例を示
す。同図に示すように、炉本体１の一端側に灰投入用の
投入口２と排ガス用排出口３とが形成されているととも
に、炉本体１の他端側に、溶融された灰の排出口４が形
成され、炉本体１の排出口４に近接する他端寄り位置に
堰部５を形成して炉本体１の下部に堰部５の上部高さま
で灰を溜める溶融槽６が形成されている。

【０００４】また、炉本体１は上方から垂下する仕切壁
７により、投入口２や排ガス用排出口３が設けられてい
る第１溶融室８と、堰部５や排出口４が設けられている
第２溶融室９とに区画され、第１溶融室８の内部に通電
加熱用の電極１０が配設されているとともに、第２溶融
室９の上部および排出口４近傍にそれぞれ電気ヒータ１
１，１２が配設されている。

【０００５】投入口２から投入された焼却灰は、第１溶
融室８において、すでに電極１０により加熱されて焼却
灰が溶融されている溶融槽６に落ち、溶融灰からの熱伝
達によって主に加熱溶融される。その後、溶融灰は第２
溶融室９の電気ヒータ１１，１２により冷却されること
なく、溶融状態で排出口４から排出され、冷却槽（図示
せず）に落下されて冷却固化される。

【０００６】一方、図４および図５はバーナ加熱式の灰
溶融炉を示す。図４に示す灰溶融炉は、炉本体２０の底
壁部２１が、焼却灰２２の投入口２３側から溶融灰２４
の排出口２５側に向かってほぼ全面が下向きに傾斜して
配設され、この底壁部２１に沿って排出側へ流下する焼
却灰２２を加熱用のバーナ２６により加熱溶融するよう
になっている。加熱溶融された溶融灰２４は、その後、
溜ることなく底壁部２１上を流下し、溶融灰２４の排出
口２５から冷却槽２７に落下されて冷却固化されるよう
になっている。

【０００７】また、図５に示す灰溶融炉は、炉本体３０
の底壁部３１における排出口３２近傍箇所に堰部３３を
設けて、底壁部３１における堰部３３の手前部分（滞留
部３９）で溶融灰３４を溜めるようになっており、加熱
用のバーナ３５は滞留部３９で滞留している溶融灰３４
を加熱するとともに、投入口３６から投入された焼却灰
３７を予熱するようになっている。そして、溜められて
いた溶融灰３４が順次堰部３３を越えて排出口３２から
冷却槽３８内に落下されて冷却固化されるようになって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成の電気加熱式の灰溶融炉においては、まだ溶融し
ていない灰がそのままの状態で排出されることのないよ
うに、溶融槽６に溜められた灰の中に仕切壁７が突入さ
れており、この仕切壁７が溶融灰１３に常時さらされて
いるため、早期に侵食されて長期間の使用に耐えられな
いという問題があった。

【０００９】また、第２溶融室９において雰囲気を加熱
する電気ヒータ１１，１２も、雰囲気内で発生している
ＨＣｌやＳＯ_x のために侵食されて、長期間の使用に耐
えられなかった。

【００１０】さらに、第１溶融室８や第２溶融室９の雰
囲気には、焼却灰に含まれる可燃分から発生するＣＯ，
ＨＣなどの可燃性ガスが含まれているが、この可燃性ガ
スがそのまま排出口４から排出されており、加熱に使用
できる熱資源を有効に利用していないという課題もあっ
た。

【００１１】また、図４に示すバーナ加熱式の灰溶融炉
においては、焼却灰２２の表面だけを加熱用のバーナ２
６により加熱溶融するため、未溶融灰を巻き込んだ品質
の悪い溶融灰が生成されることがある。

【００１２】また、図５に示すバーナ加熱式の灰溶融炉
においては、滞留部３９の溶融灰３４の加熱をバーナ３
５の燃焼ガスだけで行っているため熱効率が悪いという
課題があった。

【００１３】本発明は上記問題を解決するもので、長期
間の使用に耐えられるとともに、灰などの無機性固体物
質を効率的にかつ均質に溶融できる溶融炉を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、無機性固体物質を加熱して溶融させる溶融
炉であって、炉本体の一端側上部に無機性固体物質投入
用の投入口が形成されているとともに、炉本体の他端側
下部に、溶融された無機性固体物質の排出口が形成さ
れ、炉本体の底壁部における前記排出口近傍に上方に延
びる堰部が形成されて炉本体の下部にこの堰部高さまで
無機性固体物質を溜める溶融槽が形成され、この溶融槽
の内部に、溶融槽に溜められた無機性固体物質を加熱す
る電気加熱部が配設され、前記排出口および堰部の上方
に位置する炉本体の天井部が中央が上方に突出する湾曲
断面形状に形成され、この湾曲天井部に加熱用バーナが
配設され、この加熱用バーナの燃焼方向が、前記湾曲天
井部の前記投入口寄り端部の下方に位置する溶融槽内無
機性固体物質の液面に向かって斜め下方になるように向
けられているものである。

【００１５】

【作用】上記構成により、溶融槽内の無機性固体物質は
電気加熱部により加熱されるとともに、溶融槽内に溜め
られている無機性固体物質の液面表面および炉本体内の
雰囲気が加熱用バーナの輻射と対流伝熱により加熱され
る。また、加熱用バーナの燃焼方向が、湾曲天井部の前
記投入口寄り端部の下方に位置する溶融槽内無機性固体
物質の液面に向かって斜め下方に向けられているので、
溶融槽内に循環流が発生する。したがって、投入口より
炉本体内に投入された無機性固体物質は、電気加熱部が
設けられている溶融槽内に落下すると、既に溶融槽内で
溜められている溶融状態の無機性固体物質により良好に
溶融され、前記循環流によって溶融槽内の下部で完全に
溶融された無機性固体物質が堰部を越えて排出口から排
出される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
基づき説明する。図１において、４０は灰を加熱して溶
融させる溶融炉で、炉本体４１の上部の一端側に、灰の
投入口４２と炉本体４１内の排ガスを排出する排出ガス
口４３とが形成されているとともに、炉本体４１の他端
側の下部に、溶融された灰の排出口４４が形成されてい
る。

【００１７】炉本体４１の底壁部４５における排出口４
４の近傍には上方へ延びる堰部４６が形成され、炉本体
４１の下部には堰部４６の上部高さまで灰が溜められる
箱型の溶融槽４７が形成されている。また、堰部４６の
幅方向略中央にはＶ状溝からなる湯口４６ａが設けられ
ている。

【００１８】また、溶融槽４７の内部における、投入口
４２と排出ガス口４３とのほぼ下方位置にはそれぞれ電
極４８，４９が配設され、この電極４８，４９に通電す
ることにより、溶融槽４７に溜められた灰が加熱される
ようになっている。

【００１９】ここで、炉本体４１の溶融灰の排出口４４
および堰部４６の上方に位置する天井部は上方に突出す
る半円断面形状に形成されている。そして、溶融槽４７
の上方空間が、この半円形天井部５０が設けられている
半円形溶融室５１と、投入口４２および排出ガス口４３
が設けられている箱型溶融室５２とに２分割されてい
る。

【００２０】半円形天井部５０の中央には加熱用主バー
ナ５３が取り付けられ、この加熱用主バーナ５３はその
燃焼方向が、半円形天井部５０の灰投入口寄り端部の下
方に位置する灰の液面、すなわち、半円形溶融室５１と
箱型溶融室５２との境界部に向かって斜め下方に向けら
れている。また、溶融灰の排出口４４が設けられている
半円形天井部５０の反対側端部には加熱用補助バーナ５
４が設けられ、この加熱用補助バーナ５４は堰部４６の
湯口４６ａに向けられている。

【００２１】なお、炉本体４１の底壁部４５には適当箇
所に、比較的重い溶融灰を排出するめのメタル抜出口５
５が設けられている。上記構成において、投入口４２よ
り炉本体４１内に投入された焼却灰は、電極４８，４９
が設けられている溶融槽４７内に落下する。溶融槽４７
内では灰が電極４８，４９により加熱されているととも
に、溶融槽４７内に溜められている灰の表面部が加熱用
主バーナ５３の輻射と対流伝熱により加熱されるため、
溶融槽４７内の灰は溶融状態となっている。また、加熱
用主バーナ５３の燃焼方向が、半円形溶融室５１と箱型
溶融室５２との境界部位置の灰の表面に向けられている
ので、溶融槽４７内に矢印で示すような循環流ａが発生
する。したがって、溶融槽４７内に落下した焼却灰は循
環している溶融灰により良好に溶融される。そして、循
環流ａによって溶融槽４７の下部で完全に溶融された良
好な品質の溶融灰が堰部４６を越えて排出口４４から排
出される。

【００２２】また、この溶融灰が堰部４６を越えて排出
口４４から排出される際、堰部４６の湯口４６ａに加熱
用補助バーナ５４が向けられているため、溶融灰を堰部
４６の湯口４６ａから常にスムーズに流出できる。

【００２３】さらに、加熱用主バーナ５３および加熱用
補助バーナ５４により雰囲気中の可燃分が完全燃焼する
ため、熱効率が一層向上する。なお、上記実施例におけ
る、半円形天井部５０の全体形状としては、半円筒形状
のものでも、半球形状のものでもよい。また、完全に半
円形状のものではなく、中心が上方に突出する湾曲形状
のものであれば同様な作用効果を得られる。

【００２４】また、上記実施例においては焼却灰を溶解
する場合について述べたが、同様の構造の溶解炉によ
り、無機性固体産業廃棄物を溶解することもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、溶融槽の
内部に配設した電気加熱部により無機性固体物質を溶融
するため、良好な熱効率を得られる上に、さらに湾曲天
井部に設けた加熱用バーナによっても無機性固体物質を
加熱しているため、一層熱効率を向上させることができ
る。

【００２６】また、湾曲天井部に設けた加熱用バーナに
より、溶融した無機性固体物質に循環流を発生させるよ
うにして、溶融槽内に投入された無機性固体物質が溶融
した無機性固体物質に良好に接触するため、未溶解物が
流出することが防止され、品質の向上を図れる。

【００２７】さらに、溶融槽の雰囲気を加熱用バーナで
燃焼させるため、ＣＯ，ＨＣなどの可燃性物質が完全に
燃焼されることによっても、燃焼効率が向上する。ま
た、従来の電気加熱式溶融炉のように、溶融した無機性
固体物質に漬かる仕切壁や、溶融室の雰囲気にさらされ
る電気ヒータなどを有しないため、長期間の使用にも耐
えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る溶融炉の断面図であ
る。

【図２】同溶融炉の堰部の側面図である。

【図３】従来の灰溶融炉の断面図である。

【図４】従来の灰溶融炉の断面図である。

【図５】従来の灰溶融炉の断面図である。

【符号の説明】

４０ 溶融炉 ４１ 炉本体 ４２ 投入口 ４３ 排出ガス口 ４４ 排出口 ４５ 底壁部 ４６ 堰部 ４６ａ 湯口 ４７ 溶融槽 ４８，４９ 電極（電気加熱部） ５０ 半円形天井部（湾曲天井部） ５１ 半円形溶融室 ５２ 箱型溶融室 ５３ 加熱用主バーナ ５４ 加熱用補助バーナ ５５ メタル抜出口

フロントページの続き (72)発明者 河野 正 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 藤崎 豊久 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 伊藤 道雄 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 高倉 千登世 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機性固体物質を加熱して溶融させる溶
   融炉であって、炉本体の一端側上部に無機性固体物質投
   入用の投入口が形成されているとともに、炉本体の他端
   側下部に、溶融された無機性固体物質の排出口が形成さ
   れ、炉本体の底壁部における前記排出口近傍に上方に延
   びる堰部が形成されて炉本体の下部にこの堰部高さまで
   無機性固体物質を溜める溶融槽が形成され、この溶融槽
   の内部に、溶融槽に溜められた無機性固体物質を加熱す
   る電気加熱部が配設され、前記排出口および堰部の上方
   に位置する炉本体の天井部が中央が上方に突出する湾曲
   断面形状に形成され、この湾曲天井部に加熱用バーナが
   配設され、この加熱用バーナの燃焼方向が、前記湾曲天
   井部の前記投入口寄り端部の下方に位置する溶融槽内無
   機性固体物質の液面に向かって斜め下方になるように向
   けられていることを特徴とする溶融炉。