JP2955961B2 - Waste incineration ash melting furnace - Google Patents

Waste incineration ash melting furnace

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ごみ焼却炉から発生す
る主灰の溶融炉に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a furnace for melting main ash generated from a refuse incinerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】ごみ焼却灰の電気溶融炉として、図4に
示す、スラグの抵抗加熱を利用した電気抵抗式灰溶融炉
がある。
2. Description of the Related Art As an electric melting furnace for refuse incineration ash, there is an electric resistance type ash melting furnace utilizing resistance heating of slag shown in FIG.

【0003】11は溶融炉体、12は黒鉛電極で、上下
可動に保持されている。13は灰溶融のための電力を供
給する電源で、交流を出力するようになっている。大型
炉では3相、また小型炉では単相交流を出力する場合も
ある。14は焼却灰を投入する口で、連続的あるいは間
欠的に、炉内に灰が投入される。15は、灰が溶融した
時に分離する溶融メタルで比重が大きいため炉底にたま
る。16は、灰が溶融してできるスラグで、溶融状態で
は導電性を有する。17はスラグ面を覆っている灰で、
未溶融状態のものである。18は溶融したメタルやスラ
グを炉外に排出する出湯口である。
[0003] 11 is a melting furnace body, 12 is a graphite electrode, which is held vertically movable. Reference numeral 13 denotes a power supply for supplying electric power for melting the ash, which outputs an alternating current. A large furnace may output three phases, and a small furnace may output single-phase alternating current. Reference numeral 14 denotes a port for charging the incinerated ash, and the ash is continuously or intermittently charged into the furnace. Numeral 15 is a molten metal which separates when the ash is melted, and has a large specific gravity and accumulates at the furnace bottom. Reference numeral 16 denotes a slag formed by melting ash, and has conductivity in a molten state. 17 is the ash covering the slag surface,
It is in an unmelted state. Reference numeral 18 denotes a tap for discharging molten metal or slag out of the furnace.

【0004】このような構成で、電極をスラグ中に没す
るように配置して、電極間12a−12b、12b−1
2c、12c−12aに電流が流れ、その間にあるスラ
グが抵抗発熱により高温になる。この高温スラグによっ
て、上を覆っている灰が順次溶融していくようになって
いる。
In such a configuration, the electrodes are arranged so as to be immersed in the slag, and the distance between the electrodes 12a-12b, 12b-1 is reduced.
An electric current flows through 2c and 12c-12a, and the slag between them becomes hot due to resistance heating. The high-temperature slag causes the ash covering the top to melt sequentially.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような方式で
は、発熱の手段としてスラグの抵抗加熱を利用している
ことから、もっぱら電力は交流電源によって供給されて
いるが、長時間の連続運転の必要な灰溶融炉では、次の
ような問題が生じている。 1)高温スラグに電極が没しているため、電極の消耗が
激しい。また交流の相数分だけ電極が必要で、電極費が
かさむ。このため運転コストが高くなる。 2)スラグが不必要に加熱されるため、スラグの平均温
度が高くなり、溶融のための効率が低下し、電力原単位
の悪下をまねく。
In the above-mentioned method, since the slag is used as a means for generating heat, electric power is supplied solely by an AC power supply. The required ash melting furnace has the following problems. 1) Since the electrodes are submerged in the high-temperature slag, the electrodes are consumed greatly. Also, electrodes are required for the number of AC phases, which increases the cost of the electrodes. This increases operating costs. 2) Since the slag is heated unnecessarily, the average temperature of the slag increases, the efficiency for melting decreases, and the power consumption decreases.

【0006】3)スラグ平均温度の上昇により、炉体に
使用する耐火レンガの寿命が短くなる。このため、炉を
休止しての張り替え作業も増加し、炉の利用率の低下
や、補修費の増大をもたらす。本発明は上記のような問
題点を解消できるようにしたごみ焼却灰の溶融炉を提供
することを課題とするものである。
[0006] 3) The life of the refractory brick used for the furnace body is shortened due to the increase in the average temperature of the slag. For this reason, the replacement work while the furnace is stopped also increases, resulting in a decrease in the utilization rate of the furnace and an increase in repair costs. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a melting furnace for refuse incineration ash which can solve the above problems.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のごみ焼却灰の溶
融炉は、ごみ焼却灰を電気抵抗加熱方式で溶融する溶融
炉において、溶融用電源として直流を用いると共に、溶
融スラグ中に先端部が埋没される上部黒鉛電極の極性を
マイナスとし、炉底電極の極性をプラスとして、これら
電極間に通電して、ごみ焼却灰を加熱、溶融することを
特徴とするものである。
The refuse incineration ash melting furnace of the present invention is a melting furnace for melting refuse incineration ash by an electric resistance heating method. Is characterized in that the polarity of the upper graphite electrode in which the burial is buried is negative and the polarity of the furnace bottom electrode is positive, and electricity is supplied between these electrodes to heat and melt the refuse incineration ash.

【0008】[0008]

【作用】従来に比べ黒鉛電極の本数を少なくし、且つ極
性効果を利用することにより、黒鉛電極の消耗量を減少
させることができる。また、スラグ温度を適性値に維持
することにより、電力原単位の向上や耐火レンガの寿命
を延ばすことができる。以下に、上記作用の詳細につい
て、図2及び3を参照して、説明する。
[Action] to reduce the number of graphite electrodes than conventional, and by utilizing the polarity effect, it is possible to reduce the consumption of graphite electrodes. Also, by maintaining the slag temperature at an appropriate value, it is possible to improve the power consumption unit and extend the life of the refractory brick. Hereinafter, details of the above operation will be described with reference to FIGS.

【0009】図2に示すように、非導電性の耐火レンガ
でできた一種のるつぼ内に、溶融スラグを満たして、2
本の黒鉛電極を、図のような極性に接続して通電を行う
と、ある時間後には、図のような電極の消耗状態とな
る。
As shown in FIG. 2, a molten crucible is filled in a kind of crucible made of non-conductive refractory brick.
When the graphite electrodes are connected to polarities as shown in the figure and energized, after a certain period of time, the electrodes are consumed as shown in the figure.

【0010】この結果は、直流加熱の場合は、電極の消
耗に関して極性効果があることを示しており、陽極側に
おいて電極消耗が著しいことが認められる。なお、交流
加熱の場合は、極性が交互に変わるため、電極の消耗は
2本の電極で等しくなる。
This result indicates that the direct current heating has a polar effect on the consumption of the electrode, and it is recognized that the electrode is significantly consumed on the anode side. In the case of AC heating, the polarity is alternately changed, so that the consumption of the electrodes becomes equal between the two electrodes.

【0011】本発明は、灰溶融炉において大きな問題に
なっている黒鉛電極の消耗を極力低く抑えるため、この
極性効果を活用した、通電方法と電極の極性を採用して
いる。
The present invention employs an energization method and electrode polarity utilizing this polarity effect in order to minimize the consumption of the graphite electrode, which is a major problem in ash melting furnaces.

【0012】さらに、本発明の通電方式の利点は、スラ
グの均一加熱ができ、結果としてスラグ温度を不必要な
高温にしなくても良い点があげられる。これは、図3に
示す、軟鋼製の厚肉るつぼに、溶融スラグを満たし、こ
の中に黒鉛電極を1本突込んで、図の(a)、(b)の
極性で直流加熱を行った実験結果により説明される。
Further, an advantage of the current supply method of the present invention is that slag can be uniformly heated, and as a result, the slag temperature does not need to be set to an unnecessary high temperature. This is an experiment in which a thick crucible made of mild steel shown in FIG. 3 was filled with molten slag, one graphite electrode was inserted into the slag, and DC heating was performed with the polarities shown in FIGS. Explained by the results.

【0013】(a)図の、黒鉛電極がマイナス極性の場
合は、スラグに没している電極からほぼ均等に電流が流
れ、スラグ温度は通電時間と共に、ほぼ一様に高くなっ
ていく。通電終了後の溶込み位置がそれを明確に示して
いる。
(A) In the case where the graphite electrode has a negative polarity, the current flows almost uniformly from the electrode submerged in the slag, and the slag temperature increases almost uniformly with the energization time. The penetration position after the end of energization clearly indicates this.

【0014】これに対し、(b)図の黒鉛電極がプラス
極性の場合は、電流が電極先端付近に集中し、この付近
のスラグのみが集中的に加熱されて、非常な高温とな
る。これがため、通電終了後の溶込みも下部付近に限定
されたものとなっている。このような加熱形態では、灰
溶融に必要なスラグ上面の温度の上昇は、電極先端部に
集中する電磁対流によってもたらされるしかないから、
炉壁の耐火レンガとの摩擦が起こり、レンガを早く浸蝕
することになる。また、局部的にスラグを高温にするた
め、熱損失が大きくなり、電力も余分に必要になる。
On the other hand, when the graphite electrode shown in FIG. 2B has a positive polarity, the current is concentrated near the tip of the electrode, and only the slag in the vicinity of the electrode is intensively heated to a very high temperature. For this reason, penetration after the end of energization is also limited to the vicinity of the lower part. In such a heating mode, the temperature rise on the upper surface of the slag required for ash melting must be brought about by electromagnetic convection concentrated on the electrode tip,
Friction of the furnace wall with the refractory brick occurs, causing the brick to erode quickly. In addition, since the slag is locally heated to a high temperature, heat loss increases, and extra power is required.

【0015】そこで、本発明のごみ焼却灰の溶融炉を、
前記の構成とすることにより、黒鉛電極は1本だけでよ
く、かつ直流のマイナスの極性を与えることで、電極の
消耗を非常に低く抑制でき、しかもスラグをオーバーヒ
ートさせることなく均一に加熱ができるため、電力の利
用効率が高くなり、電力原単位の向上が図れるという利
点を有する。
Therefore, the melting furnace for refuse incineration ash of the present invention
With the above configuration, only one graphite electrode is required, and by giving a negative polarity of direct current, the consumption of the electrode can be suppressed to a very low level, and the slag can be uniformly heated without overheating. Therefore, there is an advantage that the power use efficiency is increased and the power consumption unit can be improved.

【0016】また、スラグの局部加熱の抑制と対流が弱
くなるため、耐火レンガとの相互作用が減少し、耐火レ
ンガの寿命を延ばすといった利点も合わせて達成できる
ことになる。
In addition, since the local heating of the slag and the convection are weakened, the interaction with the refractory brick is reduced, and the advantages of extending the life of the refractory brick can also be achieved.

【0017】[0017]

【実施例】図1は本発明の一実施例を示す全体構成図で
ある。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【0018】1は溶融炉体、2は極性をマイナスとした
上部黒鉛電極で、上下可動に保持されている。3は灰溶
融のための電力を供給する電源で、直流を出力するよう
になっている。4は焼却灰を投入する口で、連続的ある
いは間欠的に、炉内に灰が投入される。5は、灰が溶融
した時に分離する溶融メタルで比重が大きいため炉底に
たまる。6は、灰が溶融してできるスラグで、溶融状態
では導電性を有する。7はスラグ面を覆っている灰で、
未溶融状態のものである。8は溶融したメタル5を炉外
に排出するメタル出湯口である。この出湯口8は、図示
しない開閉装置を備えており、出湯と停止を行えるよう
になっている。9は溶融したスラグ6を炉外に排出する
スラグ出湯口であり、溶融スラグ6はこのスラグ出湯口
9よりも高い液面に達すると自然にオーバフローするよ
うになっている。10は極性をプラスとした炉底電極
で、炉外の部分を水冷して、通電による焼損を防止でき
るようになっている。
Reference numeral 1 denotes a melting furnace body, and 2 denotes an upper graphite electrode having a negative polarity, which is vertically movable. Reference numeral 3 denotes a power supply for supplying electric power for melting ash, which outputs a direct current. Reference numeral 4 denotes a port for charging the incinerated ash, and the ash is continuously or intermittently charged into the furnace. Numeral 5 is a molten metal that separates when the ash is melted and has a large specific gravity, and accumulates at the furnace bottom. Reference numeral 6 denotes a slag formed by melting ash, and has conductivity in a molten state. 7 is the ash covering the slag surface,
It is in an unmelted state. Reference numeral 8 denotes a metal tap for discharging the molten metal 5 out of the furnace. The tap 8 has an opening / closing device (not shown) so that tapping and stopping can be performed. Reference numeral 9 denotes a slag tap for discharging the molten slag 6 out of the furnace. The molten slag 6 naturally overflows when it reaches a liquid level higher than the slag tap 9. Numeral 10 denotes a furnace bottom electrode having a positive polarity, which cools the outside of the furnace with water to prevent burning due to energization.

【0019】電源3から直流電力を供給し、灰7の溶融
が進むと、含まれていた金属成分は分離して溶融メタル
5として炉底にたまる。このため溶融メタル5の液面は
徐々に上昇する。一方、灰7の大半は溶融スラグ6とし
て溶融メタル5の上部にたまり、スラグ出湯口9に達す
ると、オーバフローしてスラグ6の液面は一定になる。
When DC power is supplied from the power source 3 and the melting of the ash 7 proceeds, the contained metal components are separated and accumulated as molten metal 5 at the furnace bottom. Therefore, the liquid level of the molten metal 5 gradually rises. On the other hand, most of the ash 7 accumulates above the molten metal 5 as molten slag 6, and when it reaches the slag outlet 9, overflows and the liquid level of the slag 6 becomes constant.

【0020】黒鉛電極2は溶融スラグ6中に適当な深さ
だけ没するように調整される。これは、例えば、黒鉛
極2と炉底電極10との間の電圧をモニターし、この電
圧がー定になるように、黒鉛電極を上下させることによ
って実現できる。
The graphite electrode 2 is adjusted so as to sink into the molten slag 6 to an appropriate depth. This can be realized, for example, by monitoring the voltage between the graphite electrode 2 and the furnace bottom electrode 10 and moving the graphite electrode up and down so that this voltage becomes constant.

【0021】溶融メタル5の液面が上限(例えば、上記
モニター電圧で、設定電圧範囲よりも下がったことを検
出)を越えると、メタル出湯口8の開閉装置を開にし
し、溶融メタル5を炉外に排出させ、出湯口8までのメ
タル液面を下げる。この状態で、開閉装置を閉にし、出
湯を停止させる。この後は、再び上記操作を繰り返しな
がら、灰の溶融が進行する。
When the liquid level of the molten metal 5 exceeds the upper limit (for example, the monitor voltage is detected to be lower than the set voltage range), the opening and closing device of the metal tap 8 is opened, and the molten metal 5 is removed. The metal is discharged outside the furnace, and the metal liquid level up to the tap 8 is lowered. In this state, the opening / closing device is closed to stop tapping. Thereafter, melting of the ash proceeds while repeating the above operation again.

【0022】このようにすれば、溶融メタル5と溶融ス
ラグ6の液面は、炉の運転中、あらかじめ設定した適正
な変動幅の中で動くのみで、連続的に灰の溶融が可能と
なる。なお、上記実施例では、上部黒鉛電極を1本使用
した場合について説明したが、複数本使用してもよい。
In this way, the liquid levels of the molten metal 5 and the molten slag 6 can be continuously melted only during the operation of the furnace by moving within a predetermined appropriate fluctuation range. . In the above embodiment, the case where one upper graphite electrode is used has been described, but a plurality of upper graphite electrodes may be used.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明のごみ焼却灰の溶融炉は上記のよ
うなもので、従来に比べ黒鉛電極の本数を少なくし、且
つ極性効果を利用することにより、黒鉛電極の消耗量を
減少させることができる。また、スラグ温度を適性値に
維持することにより、電力原単位の向上や耐火レンガの
寿命を延ばすことができる。
The refuse incineration ash melting furnace of the present invention is as described above. The number of graphite electrodes is reduced as compared with the conventional one, and the consumption of the graphite electrodes is reduced by utilizing the polarity effect. be able to. Also, by maintaining the slag temperature at an appropriate value, it is possible to improve the power consumption unit and extend the life of the refractory brick.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の全体構成を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】電極溶融に関する極性効果の作用説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation of a polar effect relating to electrode melting.

【図3】スラグ加熱に関する極性効果の作用説明図。FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the polarity effect relating to slag heating.

【図4】従来の電気抵抗式灰溶融炉の説明図。FIG. 4 is an explanatory view of a conventional electric resistance type ash melting furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…溶融炉体、2…極性をマイナスとした上部黒鉛
極、3…直流電源、4…焼却灰の投入口、5…溶融メタ
ル、6…溶融スラグ、7…焼却灰、8…メタル出湯口、
9…スラグ出湯口、10…極性をプラスとした炉底電
極。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Melting furnace body, 2 ... Top graphite electrode with negative polarity, 3 ... DC power supply, 4 ... Inlet for incineration ash, 5 ... Molten metal, 6 ... Molten slag, 7 ... Incineration ash, 8 Metal outlet
9: slag outlet, 10: furnace bottom electrode with positive polarity.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23J 1/00 F23J 1/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F23J 1/00 F23J 1/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ごみ焼却灰を電気抵抗加熱方式で溶融す
る溶融炉において、溶融用電源として直流を用いると共
に、溶融スラグ中に先端部が適当な深さだけ埋没される
ように上下可動に保持された上部黒鉛電極の極性をマイ
ナスとし、炉底電極の極性をプラスとして、これら電極
間に通電して、ごみ焼却灰を加熱、溶融することを特徴
とするごみ焼却灰の溶融炉。
1. In a melting furnace for melting refuse incineration ash by an electric resistance heating method, a direct current is used as a power source for melting, and a vertically movable part is held in a molten slag so that the tip is buried to an appropriate depth. A refuse incineration ash melting furnace characterized in that the polarity of the upper graphite electrode is made negative and the polarity of the furnace bottom electrode is made positive, and electricity is supplied between these electrodes to heat and melt the refuse incineration ash.
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