JP3193816B2 - 溶融装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，都市ごみ，下水
汚泥，或いはその他の廃棄物を焼却炉で焼却することに
よって発生する焼却灰を溶融炉において溶融処理する溶
融装置であって，プラズマ溶融装置のみならず，電気
炉，誘導加熱炉等としても適用できる溶融装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に，都市ごみ，下水汚泥，或いはそ
の他の廃棄物を焼却炉で焼却することによって発生する
焼却灰は，多くの場合，埋立処理されているのが現状で
ある。しかし，埋立地の確保が年々困難になっているた
め，埋め立てられる焼却灰の容積を小さくする方法，即
ち，減容化処理が要望されている。また，焼却灰を処理
することなくそのままの状態で埋立地に埋め立てた場合
には，焼却灰自体に種々の重金属等の有害物質が含まれ
ているため，焼却灰から有害物質が雨水，地下水等に溶
出したり，或いは，焼却灰中の未燃有機物質が腐敗し，
これらの現象が二次公害を引き起こす原因になってい
る。そこで，焼却炉から排出される焼却灰の無公害化処
理が要望されている。

【０００３】このような状況の下で，従来から焼却灰の
溶融処理装置として種々のものが開発されている。その
うちの一つとして，例えば，プラズマトーチを利用して
溶融炉としたプラズマ溶融装置が開発されている（特開
平３−５５４１１号公報参照）。このプラズマ溶融装置
の構造について，図８及び図９を参照して説明する。図
８はプラズマ溶融装置の断面図であり，図９は図８の線
Ａ−Ａにおける断面図である。

【０００４】図８及び図９に示すように，プラズマ溶融
装置６０は，焼却灰，特に，土砂，陶器，金属等の高融
点物質を多量に含む都市ごみ焼却灰を溶融炉６１即ちプ
ラズマアーク炉６１において溶融処理するものであり，
主として，プラズマアーク炉６１，プラズマアーク炉６
１に設けたプラズマトーチ６２にプラズマを発生させる
プラズマシステムから構成されている。図８に示すよう
に，プラズマアーク炉６１には，炉体６３の上部となる
水冷式の固定型の炉蓋６４が設けられている。炉体６３
は，カーボン，クロミア，アルミナ等の耐火材で構築さ
れている。炉体６３の傾動によって炉体６３に溜まって
いる残留溶融スラグ６５が放出可能になる。更に，炉蓋
６４には，トーチ昇降装置６６，焼却灰Ｂの投入シュー
ト６７，及び排ガスが排ガスダクトへ案内される排ガス
出口６８が設けられている。プラズマトーチ６２は，ト
ーチ昇降装置６６によって炉蓋６４に設置可能に設けら
れている。更に，プラズマトーチ６２には，該プラズマ
トーチ６２の照射方向を変更できるようにするために，
プラズマトーチ６２の傾きを変える傾動装置６９が設け
られている。傾動装置６９の駆動によってプラズマトー
チ６２は方向変更が可能になる。炉体６３の炉底部には
プラズマトーチ６２の対極７０となる黒鉛電極が埋め込
まれていて，プラズマトーチ６２に内蔵された電極（＋
極）と炉体６３の炉底部に設けた黒鉛電極である対極７
０（−極）との間にプラズマアークを発生させる。

【０００５】傾動装置６９は，ボールジョイント等によ
って枢支点７１を中心に矢印Ｑ方向に回動可能に構成さ
れており，制御装置からの指令によってプラズマトーチ
６２が回動し，プラズマ照射領域が変更される。また，
プラズマトーチ６２からのプラズマの照射領域は，プラ
ズマアーク炉６１のスラグ排出口７２を含むように設定
されている。従って，１本のプラズマトーチで焼却灰Ｂ
の溶融作用及び炉体６３のスラグ排出口７２の加熱作用
を行い，溶融スラグ６５がスラグ排出口７２で固化する
のを防止し，連続的にスラグ６５を排出することができ
る。

【０００６】焼却炉で発生した焼却灰Ｂ或いは集塵器で
捕集した飛灰Ｂは，一旦灰コンテナに回収され，その
後，該灰コンテナからプッシャ式灰供給装置の灰ホッパ
へ投入される。灰ホッパに投入された焼却灰Ｂは，灰供
給装置によって投入シュート６７を通じて連続的或いは
間欠的にプラズマアーク炉６１へ投入される。そして，
該プラズマアークの高い熱エネルギーによって，酸化
物，高融点物質等を含んだ焼却灰Ｂは溶融状態の溶融ス
ラグ６５となる。飛灰Ｂに含まれていた金属は溶融金属
として，炉体６３のスラグ排出口７２より連続的或いは
間欠的に流出し，スラグＳとして外部，即ちスラグ受け
容器７３へ取り出される。一方，焼却灰Ｂが溶融するこ
とによって発生した排ガス（燃焼ガス）は，排ガス出口
６８から排ガスダクトを通って排ガス処理装置へ送り込
まれ，清浄化された後に煙突から大気中へ放出される。

【０００７】ところで，溶融処理作業が終了すると，炉
体６３内の残留溶融スラグ６５は，冷却して固化する前
に排出しなけらばならない。残留溶融スラグ６５を排出
する手段として，従来，例えば，特開平３−５５４１２
号公報に開示された炉体の上下動兼傾動機構がある。こ
の上下動兼傾動機構について，図１０，図１１，図１２
及び図１３を参照して説明する。焼却灰の溶融処理は，
蓋６４に炉体６３を取り付けた密封状態で行われる（図
１０参照）。溶融処理が終了すると，油圧ジャッキ７４
を作動させて台車７５を下降させ，レール７６上に載置
させる（図１１参照）。レール７６上に載置された台車
７５はレール７６上を走行して，炉蓋６４から炉体６３
が引き出される（図１２参照）。この時，炉体６３には
溶融スラグが溜まっているので，炉体６３から溶融スラ
グを排出するため，油圧シリンダ７７を作動させること
によって，炉体６３は支柱７８の上端部を枢支点７９と
して回動し，台車７５に対して炉体６３が傾動する（図
１３参照）。炉体６３の傾動に伴って，炉体６３内の溶
融スラグは所定のスラグ受けに排出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
プラズマ溶融装置は，上下動兼傾動機構を作動させて，
炉蓋から炉体を引き出した後，炉体を傾動することによ
り，炉体内に残った残留溶融スラグを排出するように構
成されているので，炉蓋から炉体を引き出した瞬間に大
量の排ガスが噴出して作業雰囲気を損なうという問題が
ある。また，炉蓋から炉体を引き出した際に，溶融炉内
の熱も瞬時に放出されるので，溶融スラグが冷却して固
化する虞がある。更に，従来のプラズマ溶融装置は，他
の場所へ炉体を移動できるように，炉体が台車に搭載さ
れていて且つ該台車がレール上を走行できるように構成
されているので，装置全体が大型で複雑になったり，大
きな作業スペースが必要になる等の問題がある。

【０００９】上記の問題は，炉蓋を炉体に取り付けた状
態のままその場で傾動できるように構成すれば簡単に解
決されることであるが，しかしながら，炉蓋の上方には
重量の大きい灰供給装置や灰ホッパが設置されているの
で，灰供給装置や灰ホッパだけは炉蓋から離脱させる必
要がある。また，離脱可能に構成するにしても，焼却灰
の溶融処理時には，離脱箇所から排ガスが外部に逃げ出
さないようにシールする必要がある。

【００１０】この発明の目的は，上記の課題を解決し，
灰供給装置から炉蓋を離脱させることによって，炉体と
炉蓋とが一体に傾動できるように構成すると共に，分離
した箇所から溶融処理時に排ガスが漏れるのを防止でき
るように構成することにより，溶融炉内に残った残留溶
融スラグを，作業雰囲気を損なうことなく外部に排出す
ることができ，且つ残留溶融スラグが冷却して固化する
ことのない溶融装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するため手段】この発明は，炉体と該炉体
の上部を覆う炉蓋から構成され且つ前部にスラグ排出口
が形成された溶融炉，供給シュートを有し且つ前記供給
シュートを通じて前記溶融炉に焼却灰を供給する灰供給
装置，前記供給シュートの出口面に対して密着可能で離
脱可能なシュート分割面を備えている前記炉蓋に設けら
れた投入シュート，及び前記炉体を前記炉蓋で覆った状
態で前記溶融炉を前後方向に傾動させることができる前
記炉体に設けた炉体傾動装置を有し，前記炉体傾動装置
は，前記溶融炉の傾動時に前記溶融炉の旋回中心となる
枢支軸を前記炉体の下側前部に位置し且つ前記溶融炉を
前記枢支軸を中心に旋回させて傾動させる伸縮自在の炉
体傾動用シリンダが前記炉体の下側後部に枢着されてお
り，前記投入シュートの前記シュート分割面は，前記枢
支軸を中心として前記枢支軸と前記シュート分割面の回
動方向後縁とを結ぶ距離を半径とする円弧の接線よりも
外側へ傾斜した傾斜面に形成されていることを特徴とす
る溶融装置に関する。

【００１２】この発明による溶融装置は，上記のように
構成されているので，溶融処理が終了した後，溶融炉内
に残った残留溶融スラグは炉体を傾動することによって
外部へ排出される。具体的には，炉体後部に枢支した炉
体傾動装置である炉体傾動用シリンダを伸長させること
によって，炉体前部を支持する枢支軸を中心として炉蓋
と一体になって前方へ回動する。また，炉蓋に固定した
投入シュートと灰供給装置の供給シュートとの接合面で
あるシュート分割面は，前記枢支軸を中心とし且つ前記
枢支軸と前記シュート分割面の回動方向後縁とを結ぶ距
離を半径とする円弧の接線よりも外側へ傾斜した傾斜面
であるから，炉体傾動装置を作動させた時に，灰供給装
置の供給シュートから炉蓋が抵抗なく離脱し，炉体と炉
蓋が一体となって傾動する。このようにして，炉体内の
残留溶融スラグはスラグ排出口から排出される。

【００１３】次に再び焼却灰の溶融処理を行うに当たっ
ては，炉体傾動装置を作動させることによって，炉体を
後方に回動させ，炉蓋に固定した投入シュートを灰供給
装置の供給シュートに接合する。その際，炉体の後方へ
の回動に伴って，炉蓋に固定した投入シュートの傾斜面
が供給シュートの傾斜面に押し付けられるので，シュー
ト分割面が密封状態に保持される。灰供給装置から供給
シュート及び投入シュートを通じて溶融炉内へ投入され
た焼却灰は，溶融炉内で高熱によって溶融され，溶融ス
ラグとしてスラグ排出口から溢れ出す。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照しながら，この
発明による溶融装置の一実施例であるプラズマ溶融装置
について説明する。このプラズマ溶融装置は，焼却灰，
特に土砂，陶器，金属等の高融点物質を多量に含む都市
ごみ焼却灰を溶融炉即ちプラズマアーク炉において溶融
処理するものであり，主として，プラズマアーク炉，該
プラズマアーク炉に設けたプラズマトーチにプラズマを
発生させるプラズマシステム，プラズマトーチを動かす
トーチ移動装置，プラズマアーク炉内の溶融スラグを冷
却しながら排出するスラグ排出装置，プラズマアーク炉
を傾動させる炉体傾動装置から構成されている。まず最
初に，プラズマ溶融装置のプラズマアーク炉について説
明する。図１はプラズマ溶融装置のプラズマアーク炉の
断面図を示しており，図２は図１の線Ｃ−Ｃにおける断
面図，図３は図１においてプラズマアーク炉を矢印Ｄ方
向から見たときの正面図である。

【００１５】溶融炉２であるプラズマアーク炉２は，炉
体４とその上部を覆う炉蓋５から構成され，前部にスラ
グ排出口８を有している。スラグ排出口８は炉体４と炉
蓋５との接合部分に形成されている。炉蓋５には焼却灰
の投入シュート６が固定されている。また，炉蓋５には
焼却灰の溶融時に発生した排ガスが排出される排ガス出
口９が形成されている。更に，炉蓋５には２個の円錐状
の貫通孔１０が形成されており，貫通孔１０にプラズマ
トーチ３がそれぞれ設置可能になっている。また，貫通
孔１０を円錐状に形成した理由は，それぞれの貫通孔１
０に設置されたプラズマトーチ３が水平軸回りに回動し
ても，言い換えれば，プラズマトーチ３が傾動しても，
プラズマトーチ３と炉蓋５とが干渉しないようにするた
めである。また，焼却灰の投入シュート６は，図２に示
すように，２本のプラズマトーチ３の中間部に配置され
ている。従って，焼却灰の落下位置は，２本のプラズマ
トーチ３の直下位置から外れている。

【００１６】炉体４は，カーボン，クロミア，アルミナ
等の耐火材で構築されている。炉体４の炉底部にはプラ
ズマトーチ３の対極（図示省略）となる黒鉛電極が埋め
込まれていて，プラズマトーチ３に内蔵された電極（＋
極）と炉体４の炉底部に設けた黒鉛電極である対極（−
極）との間にプラズマアークを発生させる。

【００１７】プラズマ溶融装置１の全体構造は，図４及
び図５に示されている。図４はプラズマ溶融装置１の側
面図，及び図５は該プラズマ溶融装置１の平面図であ
る。プラズマ溶融装置１は，前述のプラズマアーク炉２
の他に，灰ホッパ内の焼却灰を連続的或いは間欠的にプ
ラズマアーク炉２内に投入するために灰供給装置（図示
省略），炉蓋５にプラズマトーチ３を設置又は取り外し
したり，プラズマトーチ３を昇降させたり或いは傾動さ
せたりするためのトーチ移動装置１１，スラグ排出口８
から排出された溶融スラグ７を冷却しながら案内して外
部へ送り出すスラグ排出装置１２，炉体４に溜まってい
る残留溶融スラグ７を外部へ放出する時に炉体４を傾動
させるための炉体傾動装置１３等を備えている。

【００１８】トーチ移動装置１１は，プラズマトーチ３
の軸方向即ち上下方向にプラズマトーチ３を移動させる
トーチ昇降装置１４と，水平軸Ｈ回りにプラズマトーチ
３を左右方向に揺動させるトーチ左右揺動装置１６と，
水平軸Ｈに直交する水平軸Ｊ回りにプラズマトーチ３を
前後方向に揺動させるトーチ前後揺動装置１５とを有し
ており，これらの３つの装置が一体構造に構成されてい
る。また，トーチ移動装置１１は，プラズマアーク炉２
内にプラズマトーチ３を設置したり，プラズマアーク炉
２からプラズマトーチ３を取り出したりするために，上
記一体構造の３つの装置を，プラズマアーク炉２外に設
置したメインマスト１８を中心として回動させるトーチ
回動装置１７を有している。トーチ回動装置１７の作用
によって，トーチ昇降装置１４やトーチ揺動装置１５，
１６はメインマスト１８を中心として回動し，プラズマ
トーチ３がプラズマアーク炉２上の設置位置２４とプラ
ズマアーク炉２外の休止位置２５との間を選択的に移動
することができる。また，トーチ移動装置１１は左右対
称に一対設けられており，それぞれ独立して作動可能に
構成されている。

【００１９】トーチ回動装置１７は，プラズマアーク炉
２外に設置されたメインマスト１８と，メインマスト１
８に軸受１９を介して回転自在に設けられた水平方向に
延びるメインアーム２０と，一端２１がメインマスト１
８に連結され，他端２２がメインアーム２０に連結され
たトーチ回動用シリンダ２３を有する。トーチ回動用シ
リンダ２３が伸びた時には，メインアーム２０はメイン
マスト１８を中心に旋回してプラズマアーク炉２上の設
置位置２４まで回動する。このとき，プラズマトーチ３
はプラズマアーク炉２内に設置可能になる。一方，トー
チ回動用シリンダ２３が縮んだ時には，メインアーム２
０がプラズマアーク炉２から離れる方向に回動して，プ
ラズマトーチ３は休止位置２５に至る。

【００２０】トーチ左右揺動装置１６は，メインアーム
２０の先端に対して軸受２６を介して回転自在に設けら
たＬ型アーム２７と，一端がメインアーム２０に連結さ
れ，他端がＬ型アーム２７に連結されたトーチ左右揺動
用シリンダ２８を有する。トーチ左右揺動用シリンダ２
８が伸縮することによって，Ｌ型アーム２７はメインア
ーム２０の軸Ｈを中心として回動する。

【００２１】トーチ前後揺動装置１５は，Ｌ型アーム２
７の先端に対して軸受２９を介して回転自在に設けられ
たマスト３０と，一端がＬ型アーム２７に連結され，他
端がマスト３０に連結されたトーチ前後揺動用シリンダ
３１を有する。トーチ前後揺動用シリンダ３１が伸縮す
ることによって，マスト３０はメインアーム２０の軸Ｈ
に垂直な水平軸Ｊを中心として回動する。

【００２２】トーチ昇降装置１４は，図６（図４におい
て矢印Ｅ方向から見た図）に示すように，マスト３０に
固定されたレールと，そのレールに摺動自在に取り付け
られた直動案内転がり軸受３２と，直動案内転がり軸受
３２に固定され且つプラズマトーチ３を把持するチャッ
ク部３３と，直動案内転がり軸受３２をレールに沿って
上下方向に移動させるトーチ昇降用シリンダ３４を有し
ている。プラズマトーチ３はメインアーム２０の軸Ｈと
メインアーム２０の軸Ｈに垂直な水平軸Ｊとの交点Ｋに
配置されている。トーチ昇降用シリンダ３４の働きで，
チャック部３３に把持されたプラズマトーチ３は軸方向
に上死点と下死点の間を上下に移動する。また，この実
施例においては，プラズマトーチ３の軸方向は鉛直方向
としたが，図８のプラズマトーチ６２のように，プラズ
マトーチ３の軸方向を傾斜させてもよい。上死点の高さ
は，プラズマトーチ３の下端がプラズマアーク炉２から
完全に出た状態になるような高さに設定されている。ト
ーチ回動装置１７によってプラズマトーチ３を設定位置
２４に移動させた後，トーチ昇降装置１４によってプラ
ズマトーチ３を下死点に向かって下げていくと，プラズ
マトーチ３は炉蓋５に形成された貫通孔１０からプラズ
マアーク炉２内に挿入される。また，その際，プラズマ
トーチ３と炉蓋５との衝突に伴うプラズマトーチ３等の
損傷を防ぐために，トーチ回動装置１７は，プラズマト
ーチ３の軸方向が貫通孔１０の軸方向と一致する方向即
ち鉛直方向に向いた状態で且つプラズマトーチ３が上死
点に達している時にのみ作動可能となるように構成する
とよい。

【００２３】上記のように構成されたトーチ移動装置１
１は，以下のようにして運転される。まず最初に，プラ
ズマトーチ３のプラズマアーク炉２への設置方法につい
て説明する。トーチ昇降用シリンダ３４を短縮すること
によって，休止位置２５にあるプラズマトーチ３を上死
点まで移動させる。この状態で，プラズマトーチ３の下
端は炉蓋５の上面よりも高くなる。次に，トーチ回動用
シリンダ２３を伸長することによって，メインアーム２
０はメインマスト１８を中心にして炉蓋５上方に向かっ
て水平に回動し，プラズマトーチ３は設定位置２４に達
する。続いて，トーチ昇降用シリンダ３４を伸長するこ
とによって，プラズマトーチ３は下降し，炉蓋５に形成
された貫通孔１０からプラズマアーク炉２内に挿入され
る。このようにしてプラズマトーチ３はプラズマアーク
炉２に設置される。プラズマ着火時には，トーチ昇降用
シリンダ３４を作動させて，炉底電極とプラズマトーチ
３の先端間の距離を２００ｍｍ以下に調節する。

【００２４】次に，プラズマトーチ３のプラズマアーク
炉２外への取り出し方法について説明する。トーチ昇降
用シリンダ３４を短縮することによって，プラズマトー
チ３は上死点に向かって上昇し，プラズマトーチ３の下
端が炉蓋５の上面から完全に出る。次いで，トーチ回動
用シリンダ２３を短縮させることによって，メインアー
ム２０はメインマスト１８を中心として炉蓋５から離れ
る方向に水平に回動する。続いて，トーチ昇降用シリン
ダ３４を伸長することによって，プラズマトーチ３をプ
ラズマアーク炉２外にて下降させる。このようにして，
プラズマトーチ３は休止位置２５に達する。この状態
で，プラズマトーチ３に内蔵した電極の交換やその他の
メンテナンスが行われる。

【００２５】プラズマアーク炉２内における焼却灰の溶
融処理は次のようにして行われる。プラズマトーチ３を
プラズマアーク炉２の定位置にセットした後，プラズマ
を着火する。プラズマが着火すると，焼却灰Ｂのプラズ
マアーク炉２内への投入が開始される。即ち，焼却炉で
発生した焼却灰Ｂ或いは集塵器で捕集した飛灰Ｂは，一
旦灰コンテナに回収され，その後，該灰コンテナからプ
ッシャ式灰供給装置の灰ホッパへ投入され，この灰ホッ
パに投入された焼却灰Ｂは，灰供給装置の押し出し機に
よって連続的或いは間欠的にプラズマアーク炉２内へ投
入される。図２及び図５に示すように，投入シュート６
からプラズマアーク炉２内へ投入された焼却灰Ｂの落下
位置は，２本のプラズマトーチ３の直下位置から外れて
いるので，即ち焼却灰Ｂは２本のプラズマトーチ３の中
間部に供給されるので，投入された焼却灰Ｂによってプ
ラズマが失火する虞はない。また，プラズマトーチ３
は，前後方向（図４矢印Ｍ方向）及び左右方向（図６矢
印Ｎ方向）に揺動運動を行うので，焼却灰Ｂの投入に合
わせてプラズマトーチを揺動させることにより，プラズ
マの失火は完全に防止することができる。

【００２６】プラズマ着火後は，トーチ左右揺動用シリ
ンダ２８を伸縮させることによって，プラズマトーチ３
は軸受２６を介して左右に揺動する。また，トーチ前後
揺動用シリンダ３１を伸縮させることによって，プラズ
マトーチ３は軸受２９を介して前後に揺動する。上記の
二つの揺動運動を組み合わせることによって，プラズマ
トーチ３は回動運動する。この時の回動速度は，上記２
つの揺動用シリンダ２８，３１の伸縮スピードにより決
まる。また，回動範囲は上記２つの揺動用シリンダ２
８，３１のストロークによって決まる。

【００２７】プラズマアークの高い熱エネルギーによっ
て，酸化物や融点が約１２００℃という高融点物質等を
多量に含んだ焼却灰Ｂは，溶融状態の溶融スラグ７とな
る。溶融スラグ７の温度は１４００℃から１５００℃く
らいである。溶融処理が開始されると，溶融スラグ７の
液面は徐々に上昇し，やがて溶融スラグ７は炉体４に形
成されたスラグ排出口８より連続的或いは間欠的に流出
するようになる。そして，スラグ排出口８から溢れ出た
溶融スラグ７は，スラグ排出装置１２へと導入される。
一方，焼却灰Ｂが溶融することによって発生した排ガス
（燃焼ガス）は，排ガス出口９から排ガスダクトを通っ
て排ガス処理装置へ送り込まれ，清浄化された後に煙突
から大気中へ放出される。また，溶融処理が終了する
と，プラズマ溶融装置１の運転を停止し，プラズマアー
ク炉２内に残った残留溶融スラグ７は炉体４を傾動する
ことによって排出される。

【００２８】次に，炉体４を傾動するための炉体傾動装
置１３について説明する。炉体傾動装置１３は，図４に
示すように，炉体４の前部底面に設けられ炉体４を前後
方向に回動自在に支持する枢支軸４６と，炉体４の後部
底面に枢支された炉体傾動用シリンダ４７を有してい
る。炉体傾動用シリンダ４７を伸長することによって，
炉体４は枢支軸４６を中心として前方（図４において反
時計方向）へ回動し，点線で示すように傾斜状態にな
る。また，炉体傾動用シリンダ４７を短縮することによ
って，炉体４は実線で示すように水平状態になる。

【００２９】炉蓋５に固定された投入シュート６とプッ
シャ式灰供給装置の供給シュート４８との接合面（以
下，シュート分割面という）４９は傾斜面に形成されて
いる。シュート分割面４９は，枢支軸４６を中心とし
て，枢支軸４６とシュート分割面４９の回動方向後縁Ｇ
とを結ぶ距離を半径とする円弧の接線よりも外側へ傾斜
した傾斜面である。従って，炉体傾動装置１３を作動さ
せた時に，シュート分割面４９で灰供給装置の供給シュ
ート４８から炉蓋５が抵抗なく分離し，炉体４と炉蓋５
が一体となって傾動する。このように，残留溶融スラグ
７を取り出すに当たり，炉体４から炉蓋５を取り外さな
くても済むので，溶融処理場の作業雰囲気が悪化する虞
はない上，溶融スラグ７が急速に冷却する虞もない。ま
た，残留溶融スラグは，炉体４を他の場所に移動させな
くても，その場で排出することができるので，台車等の
移動装置が不要となるだけでなく，作業スペースが少な
くて済む。

【００３０】次に再び焼却灰の溶融処理を行うに当たっ
ては，炉体傾動装置１３を作動させることによって，炉
体４を後方（図４において時計方向）に回動させ，炉蓋
５に固定された投入シュート６を灰供給装置の供給シュ
ート４８に接合する。その際，炉体４の後方への回動に
伴って，炉蓋５に固定された投入シュート６の傾斜面が
供給シュート４８の傾斜面に押し付けられるので，シュ
ート分割面４９が密封状態に保持される。灰供給装置か
ら供給シュート４８及び投入シュート６を通じて溶融炉
２内へ投入された焼却灰は，溶融炉２内でプラズマトー
チ３が発生するプラズマアークの高熱によって溶融さ
れ，溶融スラグ７としてスラグ排出口８から溢れ出す。

【００３１】次に，スラグ排出装置１２の構造について
説明する。スラグ排出装置１２は，図４及び図５に示す
ように，水冷式スラグ排出装置３５と空冷式スラグ排出
装置３６とから構成されている。水冷式スラグ排出装置
３５は，プラズマ溶融処理時に使用されるものであっ
て，プラズマ溶融処理時にスラグ排出口８から溢れ出て
きた溶融スラグを冷却水で冷却しながら排出するもので
ある。これに対して，空冷式スラグ排出装置は，プラズ
マ溶融装置１の運転を停止した後に炉体４を傾動させ
て，炉体４に残っている残留溶融スラグを排出する時に
使用されるものであって，残留溶融スラグを空気冷却し
ながら排出するものである。また，水冷式スラグ排出装
置３５及び空冷式スラグ排出装置３６の使用方法につい
ては，上記のものに限定されるわけではなく，例えば，
スラグの種類に応じて水冷式と空気式を切り換えて使用
するようにしてもよい。

【００３２】まず，水冷式スラグ排出装置３５について
説明する。水冷式スラグ排出装置３５は，水砕スラグシ
ュート３７及びスラグ生成コンベヤ３８を有している。
水砕スラグシュート３７は，上端開口４２及び冷却水を
噴射供給するヘッダ５７を有する上端部５１，下端部５
２，及びそれらの中間部である傾斜部５８からなる。水
砕スラグシュート３７は，上端開口４２がスラグ排出口
８に接合された状態で，ヘッダ５７から噴射供給された
冷却水によって溶融スラグ７を冷却しながら排出する。
スラグ生成コンベヤ３８は，水砕スラグシュート３７の
下端部５２の下方に配置され且つスラグを生成して搬出
する。スラグ生成コンベヤ３８は，冷却水を満たした容
器部５３と，容器部５３の底部に配置されたコンベヤ５
４を有している。水砕スラグシュート３７の下端部５２
は，容器部５３に満たした冷却水に没しており，この冷
却水によってプラズマアーク炉２と水砕スラグシュート
３７が密封されている。また，容器部５３の冷却水の水
位は不動となるよう調節されている。更に，水砕スラグ
シュート３７の下端部５２には，円筒状鉛直部３９が形
成されており，水砕スラグシュート３７は軸受４０を介
して円筒状鉛直部３９の軸心Ｐを旋回中心として回動可
能に設けられている。

【００３３】また，水砕スラグシュート３７は，図５に
示すように，駆動装置５６の作動によって軸心Ｐを中心
として回動し，上端開口４２がスラグ排出口８に接合さ
れる排出位置５５又は上端開口４２がスラグ排出口８か
ら離間する退避位置５０に選択的に移動することができ
る。駆動装置５６は，昇降駆動装置としての昇降シリン
ダ４３と，回動駆動装置としての回動シリンダ４１とか
らなる。水砕スラグシュート３７は昇降シリンダ４３に
よって上下方向に昇降するように構成されている。昇降
シリンダ４３が伸長すると，水砕スラグシュート３７の
上端開口４２は，炉蓋５に形成されたスラグ排出口８に
押しつけられて密封状態を保持することができる。昇降
シリンダ４３が短縮すると，水砕スラグシュート３７は
下降して，炉蓋５から離脱する。また，水砕スラグシュ
ート３７は回動シリンダ４１によって回動するように構
成されている。回動シリンダ４１を短縮させると，円筒
状鉛直部３９の軸心Ｐを中心として，水砕スラグシュー
ト３７は図５において時計方向に回動し，これに伴って
水砕スラグシュート３７が排出位置５５に移動する。排
出位置５５においては，水砕スラグシュート３７の上端
開口４２がスラグ排出口８に接合しているので，溶融ス
ラグ７は水砕スラグシュート３７上を流れ落ちることが
できる。また，回動シリンダ４１を伸長させると，円筒
状鉛直部３９の軸心Ｐを中心として，水砕スラグシュー
ト３７は図５において反時計方向に回動し，これに伴っ
て水砕スラグシュート３７は退避位置５０に移動する。
炉体４を傾動する際に，水砕スラグシュート３７が退避
位置５０にあれば，炉体４の傾動にとって邪魔にならな
い。

【００３４】図７は図４に示す空冷式スラグ排出装置３
６を矢印Ｆ方向から見た平面図であり，図４，図５及び
図７からわかるように，空冷式スラグ排出装置３６は，
スラグ排出口８の真下に間隔をあけて配置された乾式ス
ラグシュート４４，乾式スラグシュート４４の下端部の
真下に配置されたモールドコンベヤ４５から構成されて
いる。空冷式スラグ排出装置３６は，焼却灰の溶融処理
終了後に炉体４を傾動させて，炉体４内の残留溶融スラ
グ７を外部へ排出する時に利用されるものである。

【００３５】焼却灰の溶融処理時には，灰供給装置によ
ってプラズマアーク炉２内へ投入された焼却灰は，プラ
ズマアーク炉２内で高熱によって溶融され，溶融スラグ
７の液面は徐々に上昇して，やがてスラグ排出口８から
溢れ出ていく。この時，水冷式スラグ排出装置３５は排
出位置５５に設置されているので，溢れ出た溶融スラグ
７は水冷式スラグ装置３５に導入されて冷却水で冷却さ
れながら，外部へ排出される。具体的には，スラグ排出
口８から溢れ出てきた溶融スラグ７は，水砕スラグシュ
ート３７の上端部５１に設けられたヘッダ５７から噴射
供給された冷却水で冷却されながら，水砕スラグシュー
ト３７上を冷却水と一緒に流れ落ちて，スラグ生成コン
ベヤ３８の容器部５３内に落下する。この過程で溶融ス
ラグ７は冷却して，径が２ｍｍから５ｍｍ程度の粒子状
の水砕スラグとなってコンベヤ５４で搬送され，スラグ
貯留部へ取り出される。

【００３６】焼却灰の溶融処理が終了したら，駆動装置
５６を作動させて，水冷式スラグ排出装置３５を退避位
置５０に移動させる。具体的には，まず最初に昇降シリ
ンダ４３を作動させて水砕スラグシュート３７を下降さ
せて，水砕スラグシュート３７の上端部５１をスラグ排
出口８から離脱させ，続いて回動シリンダ４１を作動さ
せて，水砕スラグシュート３７の円筒状鉛直部３９の軸
心Ｐを中心として水砕スラグシュート３７を退避位置５
０まで回動させる。水砕スラグシュート３７が退避位置
５０に移動すると，もはや炉体４を傾動させる上で邪魔
になるものは何もないので，炉体傾動装置１３を作動さ
せて炉体４を傾動させることができる。炉体４の傾動に
伴って，溶融炉内に残った残留溶融スラグ７は，スラグ
排出口８の下方に設置された空冷式スラグ排出装置３６
に導入されて空気冷却される。即ち，スラグ排出口８か
ら落下した残留溶融スラグ７は乾式スラグシュート４４
上を流れ落ちながら空気冷却され，更にモールドコンベ
ヤ４５で搬送され，外部即ちスラグバンカへ取り出され
る。このように，残留溶融スラグの排出時には，残留溶
融スラグは冷却水ではなく空気で冷却されるので，水蒸
気爆発を生じる危険は全くない。

【００３７】最後に，プラズマ溶融装置１の運転手順と
停止手順について，簡単に説明しておく。まず最初に運
転手順について説明する。 （１）トーチ回動装置１７及びトーチ昇降装置１４を作
動させて，プラズマトーチ３をプラズマアーク炉２に設
置する。 （２）プラズマを着火する。 （３）灰供給装置を作動させて，プラズマアーク炉２内
への焼却灰の投入を開始する。 （４）トーチ前後揺動装置１５及びトーチ左右揺動装置
１６を作動させて，プラズマトーチ３を必要に応じて回
動させる。 （５）溶融スラグ７の液面が徐々に上昇し，スラグ排出
口８から溢れ出した溶融スラグは水砕スラグシュート３
７で水砕される。 （６）水砕スラグはスラグ生成コンベヤ３８を介して排
出される。 （７）所定量の焼却灰の溶融処理が終了するまで，上記
（３）〜（６）の工程を連続的に繰り返す。

【００３８】次にプラズマ溶融装置の停止手順について
説明する。 （１）灰供給装置を停止して，焼却灰の供給を停止す
る。 （２）プラズマを停止する。 （３）プラズマトーチ３の揺動を停止する。 （４）トーチ昇降装置１４及びトーチ回動装置１７を作
動させて，プラズマトーチ３をプラズマアーク炉２の外
へ取り出す。 （５）水砕スラグシュート３７をプラズマアーク炉２か
ら取り外して退避位置５０に移動させる。 （６）炉体４を傾動させ，炉体４内の残留スラグ７を乾
式スラグシュート４４を介してモールドコンベヤ４５で
搬送する。 （７）炉体４内の残留スラグ７が完全になくなった時点
で，炉体４を元の水平位置に設置する。

【００３９】

【発明の効果】この発明による溶融装置は，上記のよう
に，灰供給装置の供給シュートから炉蓋を簡単に取り外
すことができるように構成され，炉体を傾動させる炉体
傾動装置を備えているので，炉体傾動装置を作動させる
ことにより，炉体を炉蓋から取り外さずに一体状態のま
ま傾動させることができる。従って，溶融炉内の残留溶
融スラグは，冷却して固化することなく，スラグ排出口
から排出される。また，この溶融装置は，炉体を炉蓋か
ら取り外さずに一体状態のまま傾動させることができる
ので，従来のように，炉蓋から炉体を取り外した瞬間に
溶融炉から排ガスが噴出して，溶融処理現場の作業雰囲
気を損なうという問題は発生せず，清潔的である。

【００４０】炉蓋の投入シュートと灰供給装置の供給シ
ュートとの接合面であるシュート分割面は，炉体に設け
られた枢支軸を中心とし，且つ枢支軸とシュート分割面
の回動方向後縁とを結ぶ距離を半径とする円弧の接線よ
りも外側へ傾斜した傾斜面であるから，炉体を前方に回
動させた時，シュート分割面で炉蓋が灰供給装置の供給
シュートから抵抗なく離脱する。従って，炉体傾動装置
を作動させるだけで，炉体を傾動することができるの
で，操作が極めて簡単である。逆に，炉体を後方に回動
させると，その回動に伴って，炉蓋に固定した投入シュ
ートの傾斜面が供給シュートの傾斜面に押し付けられる
ので，シュート分割面が密封状態に保持される。このよ
うに，供給シュートと投入シュートとの間に特別なシー
ル装置を設けなくても，シュート分割面を傾斜面とした
だけの簡単な構造によって密封状態を保持することがで
きる。

【００４１】また，この溶融装置は，炉体と炉蓋を一体
状態のまま他の場所に移動させることなくその場で傾動
させることができるので，炉体を他の場所に移動させる
ための台車やレール等の移動設備が不要となることか
ら，作業スペースが小さくて済み，装置全体も簡単なも
のになるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による溶融装置の一実施例であるプラ
ズマ溶融装置のプラズマアーク炉の断面図である。

【図２】図２は図１の線Ｃ−Ｃにおける断面図である。

【図３】図１におけるプラズマアーク炉を矢印Ｄ方向か
ら見た時の正面図である。

【図４】この発明による溶融装置の一実施例であるプラ
ズマ溶融装置の全体構造を示す側面図である。

【図５】図４に示すプラズマ溶融装置の平面図である。

【図６】図４に示すプラズマ溶融装置のトーチ昇降装置
を矢印Ｅから見た時の正面図である。

【図７】図４に示すプラズマ溶融装置の空冷式スラグ排
出装置３６を矢印Ｆ方向から見た時の平面図である。

【図８】従来のプラズマ溶融装置の断面図である。

【図９】図８の線Ａ−Ａにおける断面図である。

【図１０】従来の炉体の上下動兼傾動機構における炉体
と炉蓋との取り付け状態を示す説明図である。

【図１１】図１０の上下動兼傾動機構における炉体と炉
蓋との取り外し状態を示す説明図である。

【図１２】図１０の上下動兼傾動機構における炉体を搭
載した台車を示す説明図である。

【図１３】図１０の上下動兼傾動機構における炉体を台
車に対して傾斜させた状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ プラズマ溶融装置（溶融装置） ２ プラズマアーク炉（溶融炉） ３ プラズマトーチ ４ 炉体 ５ 炉蓋 ６ 投入シュート ７ 溶融スラグ ８ スラグ排出口 １３ 炉体傾動装置 ４６ 枢支軸 ４７ 炉体傾動用シリンダ ４８ 供給シュート ４９ シュート分割面 Ｂ 焼却灰 Ｇ 回動方向後縁

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−62181（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−142374（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−82529（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−44805（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/00 F23J 1/08 F23J 1/00 F23G 5/44 F23G 5/24 F27B 1/00 - 3/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体と該炉体の上部を覆う炉蓋から構成
   され且つ前部にスラグ排出口が形成された溶融炉，供給
   シュートを有し且つ前記供給シュートを通じて前記溶融
   炉に焼却灰を供給する灰供給装置，前記供給シュートの
   出口面に対して密着可能で離脱可能なシュート分割面を
   備えている前記炉蓋に設けられた投入シュート，及び前
   記炉体を前記炉蓋で覆った状態で前記溶融炉を前後方向
   に傾動させることができる前記炉体に設けた炉体傾動装
   置を有し，前記炉体傾動装置は，前記溶融炉の傾動時に
   前記溶融炉の旋回中心となる枢支軸を前記炉体の下側前
   部に位置し且つ前記溶融炉を前記枢支軸を中心に旋回さ
   せて傾動させる伸縮自在の炉体傾動用シリンダが前記炉
   体の下側後部に枢着されており，前記投入シュートの前
   記シュート分割面は，前記枢支軸を中心として前記枢支
   軸と前記シュート分割面の回動方向後縁とを結ぶ距離を
   半径とする円弧の接線よりも外側へ傾斜した傾斜面に形
   成されていることを特徴とする溶融装置。