JP3280265B2 - 焼却残渣と飛灰の溶融処理装置及びその溶融処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業廃棄物や都市
ごみの焼却炉から排出される焼却残渣や飛灰等の溶融処
理技術に関するものであり、プラズマ溶融炉で焼却残渣
を溶融させると共に、前記プラズマ溶融炉からの可燃性
ガスを燃焼させる燃焼溶融炉で飛灰を溶融させることに
より、消費エネルギーの削減と高品質な水砕スラグの生
成を可能にした焼却残渣と飛灰の溶融処理装置とその溶
融処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市ごみ等の焼却炉から排出され
る焼却残渣や飛灰の減容化と無害化を図るため、焼却残
渣等の溶融固化処理法が実用に供されている。焼却残渣
等は、溶融固化することにより容積が１／２〜１／３に
減少すると共に、重金属等の有害物質の溶出防止や溶融
スラグの再利用、最終埋立処分場の延命等が可能になる
からである。

【０００３】前記焼却残渣や飛灰の溶融固化処理方法に
は、プラズマ炉、アーク炉や電気抵抗炉等の電気エネル
ギーによって被溶融物を溶融固化する方法と、表面溶融
炉や旋回溶融炉等の燃料の燃焼エネルギーによって被溶
融物を溶融固化する方法とが多く利用されており、都市
ごみ焼却設備に発電設備が併置されている場合には、前
者の電気エネルギーを用いる方法が多く採用されてい
る。

【０００４】図４は、従前のごみ焼却処理設備に併置し
た直流アーク放電型黒鉛電極式プラズマ溶融炉の一例を
示すものであり、図に於いて、１は都市ごみ等の焼却炉
から排出された焼却残渣や飛灰を主体とする被溶融物
（灰）Ａのコンテナ、２は被溶融物の供給装置、３は溶
融炉本体、４は黒鉛主電極、６は炉底電極、７は炉底冷
却ファン、８は直流電源装置、９は窒素ガス等の不活性
ガス供給装置、１０は溶融スラグ流出口、１１はタップ
ホール、１２は燃焼室、１３は燃焼空気ファン、１４は
排ガス冷却ファン、１５はバグフィルタ、１６は誘引通
風機、１７は煙突、１８は溶融飛灰コンベア、１９は溶
融飛灰だめ、２０はスラグ水冷槽、２１はスラグ搬出コ
ンベア、２２はスラグだめ、２３はスラグ冷却水の冷却
装置である。

【０００５】焼却残渣や飛灰等の被溶融物Ａはコンテナ
１に貯えられ、供給装置２により溶融炉本体３内へ連続
的に供給される。溶融炉本体３には、炉頂部より垂直に
挿入され、その先端と被溶融物Ａとの間に一定の距離を
設けた黒鉛主電極４（−極）と、炉底に設置された炉底
電極６（＋極）とが設けられており、両電極４、６間に
印加された直流電源装置８（容量約６００〜１０００Ｋ
Ｗ／Ｔ・被溶融物）の直流電圧（２００〜３５０Ｖ）に
より電流（１０００Ａ〜１４００Ａ）が流れプラズマア
ークが発生する。これによって被溶融物Ａが１４００℃
〜１８００℃に加熱されることにより、順次溶融スラグ
Ｂとなる。

【０００６】前記溶融炉本体３の内部は、溶融スラグＢ
や主電極４等の酸化を防止するため、還元性雰囲気に保
持されている。そのため、ＰＳＡ窒素製造装置等の不活
性ガス供給装置９から不活性ガス（窒素ガス）Ｃが、中
空筒状に形成した主電極４の中空孔を通して、溶融炉本
体３内へ連続的に供給されている。尚、不活性ガスＣを
主電極４やスタート電極５の中空孔を通して炉本体内へ
供給する構成とするのは、プラズマアークの軸方向に
不活性ガスＣを流すことによりアークを拘束し、プラズ
マを高密度化すること及び黒鉛主電極４の消耗がより
少なくなること、等の理由によるものである。

【０００７】前記溶融炉本体３の炉底は、炉底冷却ファ
ン７からの冷風により空冷され、これによって耐火材を
冷却し、低融点金属の脱湯を防止している。また、溶融
炉本体３そのものは約１８００℃の高温に耐える耐火材
により構成されており、必要に応じて耐火材の外部に水
冷ジャケット（図示省略）が設けられている。

【０００８】被溶融物Ａの溶融によって、その内部に存
在した揮発成分や炭素の酸化により起生した一酸化炭素
等は、ガス体Ｄとなる。また、鉄等の金属類やガラス、
砂等の不燃性成分は溶融状態となり、所謂溶融スラグＢ
が順次形成されて行く。生成された前記ガス体Ｄは、溶
融スラグ流出口１０の上部より燃焼室１２に入り、ここ
で燃焼空気ファン１３により送入された燃焼用空気が加
えられることにより、内部の未燃分が完全に燃焼され
る。また、完全燃焼をした高温の燃焼排ガスＦは、通常
何ら有効利用されることなく排ガス冷却ファン１４から
の冷空気によって冷却され、バグフィルタ１５を経て誘
引通風機１６により煙突１７へ排出される。そして、ハ
グフィルタ１５で捕捉された溶融飛灰Ｅは、溶融飛灰コ
ンベア１８により飛灰だめ１９へ送られる。

【０００９】一方、炉本体３内に形成された溶融スラグ
Ｂは溶融スラグ流出口１０より連続的に溢出し、水を満
したスラグ水冷槽２０内へ落下することにより水砕スラ
グとなり、スラグ搬出コンベア２１によってスラグだめ
２２へ排出される。また、溶融炉を停止する際には、炉
本体３内の溶融スラグＢが冷却、固化してしまうのを防
止するため、溶融スラグＢの底部レベルに取付けられた
タップホール１１より湯抜きを行い、炉本体３内は空状
態にされる。

【００１０】而して、前記溶融炉本体３内へ供給された
被溶融物Ａは、プラズマの熱を供給されることにより、
その溶融点（１２００〜１２５０℃）を越える約１４０
０〜１８００℃の高温度にまで加熱され、流動性を有す
る液体状の溶融スラグＢとなる。ところで、溶融炉本体
３内で被溶融物Ａを効率よく、しかも未溶融物若しくは
不完全溶融物が残らないように均一に溶融させるために
は、溶融炉本体３内の温度分布がほぼ均一であって、
被溶融物Ａがほぼ均等に加熱溶融されること、溶融炉
本体３内の各部分から溶融スラグＢが均等に溶融スラグ
流出口１０へ向って流動すること、及び被溶融物Ａの
外形寸法や組成、空隙率等がほぼ均一であること等が重
要な要件となってくる。

【００１１】これに対して、灰等の被溶融物Ａは、通常
５〜７０μｍ以下（飛灰の場合）の細粉又は３０〜５０
ｍｍ以下（焼却残渣の場合）の外径寸法を有する粒体と
なって溶融炉本体３内へ供給されて来るが、焼却残渣と
飛灰の組成や空隙率等にはバラツキがあり、一般に飛灰
の融点は焼却残渣の融点に比べて２００℃程度高い。ま
た、焼却残渣や飛灰には、溶融スラグＢに対して受熱性
の良いものと悪いもの、或いは沈降性のものと浮上性の
ものがある。その結果、受熱性が悪くしかも浮上性を有
する被溶融物Ａは、溶融スラグＢと一緒に垂直方向に対
流をせず、溶融スラグＢの表層部上若しくはその内部に
浮上したまヽの状態でスラグ出口１０側へ流動すること
になり、溶融スラグＢ内に未溶融物（不完全溶融物）が
存在することになる。

【００１２】上述のように、従前の直流アーク放電型の
黒鉛電極式プラズマ溶融炉は、比較的安定して被溶融物
Ａを溶融することができるものの、被溶融物の性状が安
定しないために解決すべき問題を抱えており、その中で
も特に重要な問題は、溶融スラグＢの均一性と溶融処理
能力の問題である。即ち、従前のこの種プラズマ溶融炉
に於いては、溶融炉本体３の構造に起因する複雑な溶融
スラグＢの流れと熱伝導のために、被溶融物Ａの一部が
不完全な溶融状態のまま溶融スラグＢと一緒に溶融スラ
グ排出口１０から溢流することが不可避な状態にあり、
現実に、スラグ流出口１０から溢流する溶融スラグＢ内
には、灰の性状によっては相当量の未溶融物が存在する
うえ、この不完全溶融物の混入率自体も大幅に変動す
る。また、飛灰に含まれる塩類は、融点が低く且つ比重
も小さいことから、溶融スラグＢの表面上を流れ易く、
結果として溶融スラグＢ内へ混入することになる。その
結果、必然的に水砕スラグの品質が悪化し、その有効利
用が図り難くなる。更に、融点の高い飛灰が混合された
場合には、消費電力が増えるうえに耐火材の損傷も激し
くなると云う問題がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前の直流
アーク放電型黒鉛電極式プラズマ溶融炉に於ける上述の
如き問題、即ち被溶融物Ａの性状が安定しないため、
スラグ流出口から溢流する溶融スラグ内へ不完全溶融物
が混入し易いうえ、飛灰に含まれる塩類はスラグ化され
ずにそのまま溶融スラグ内へ混入し、水砕スラグの品質
が悪化してその有効利用が図り難いこと、及び飛灰を
混合することにより、被溶融物の量が増えると共に溶融
温度が上昇し、消費電力量が増加すること等の問題を解
決せんとするものであり、焼却残渣をプラズマ溶融炉で
溶融させると共に、プラズマ溶融炉で発生した可燃性ガ
スを燃焼させる燃焼溶融炉で飛灰を溶融させることによ
り、溶融処理に要する消費エネルギーの削減が図れると
共に良質の水砕スラグを安定して得られるようにした焼
却残渣と飛灰の溶融処理装置とその溶融処理方法を提供
するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、プラズマ
溶融炉を用いた焼却残渣や飛灰を被溶融物とする数多く
の溶融試験を通して、前記水砕スラグの品質の悪化や溶
融処理に要する消費エネルギーの増加等の問題は、被溶
融物が成分や寸法等を全く異にする焼却残渣と飛灰の２
つの混在物であることに起因していることを見出した。

【００１５】すなわち、焼却残渣は３０〜５０ｍｍ以
下、平均数ｍｍの外径寸法を有する比較的大きな粒度で
あり且つその成分は主として金属或はその酸化物、ガラ
ス、粘土等である。また、その溶融点は１１００〜１２
００℃である。これに対して、飛灰は５〜７０μｍとい
う焼却残渣に比較して遙かに小さな細粉であり且つその
成分には重金属類の酸化物、塩化物、硫酸化物、アルカ
リ或はアルカリ土類金属の塩化物、硫酸化物等が多量に
含まれる。また、その溶融点は約１４００℃以上であ
る。

【００１６】従って、このような組成及びサイズを夫々
異にする焼却残渣と飛灰とを混合してプラズマ溶融炉内
へ供給をしても、被溶融物内には受熱性のよいものと悪
いもの、或いは沈降性のものと浮上性のものがあるた
め、均等に溶融することは殆んど不可能に近い。また、
飛灰内に含まれる塩類が溶融スラグに混入するため、良
質のスラグを得ることができない。

【００１７】そこで、本願発明者は、焼却残渣と飛灰と
を全く別個に溶融すると共に、焼却残渣の溶融炉と飛灰
の溶融炉とを各別に独立状に設けるのではなく、両者を
機械的構造及び熱利用の観点から有機的に連結一体化す
ることを着想した。即ち、プラズマ溶融炉内で焼却残渣
を溶融したとき、溶融炉からは大量の排ガスが排出され
るが、この排ガスは一酸化炭素（ＣＯ）や水素ガス（Ｈ
₂ ）を多量に含む可燃性ガスである。従って、これを燃
焼溶融炉で燃焼させ、この時の発生熱を利用して飛灰を
溶融させることにより、総合的な所要溶融処理エネルギ
ーの削減と、得られるスラグの高品質化を図ることが可
能となる。また、従前のプラズマ溶融炉には排ガス燃焼
装置が付設されており、これを燃焼溶融炉へ転換しても
設備費が大幅に増加することはない。

【００１８】本願発明は上述の如き過程を経て創作され
たものであり、請求項１に記載の発明は、側壁に溶融ス
ラグ流出口と可燃性ガス流出口を有するプラズマ溶融炉
本体と、プラズマ溶融炉本体内へ焼却残渣を供給する供
給装置と、直流電源装置からの電力によりアークを起生
する主電極及び炉底電極と、プラズマ溶融炉本体内へ不
活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、溶融スラグ
流出口からの溶融スラグを受入れるスラグ水冷槽或いは
スラグ空冷コンベヤとを備えた焼却残渣のプラズマ溶融
炉と；上部に前記プラズマ溶融炉の可燃性ガス流出口に
連通する可燃性ガス流入口を、下部に溶融スラグ流出口
と排ガス出口を有する燃焼溶融炉本体と、燃焼溶融炉本
体の側面に設けた空気・飛灰供給口と、溶融スラグ流出
口からの溶融スラグを受け入れるスラグ水冷槽或いはス
ラグ空冷コンベヤとを備えた飛灰の燃焼溶融炉と；を発
明の基本構成とするものである。

【００１９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明に於いて、溶融スラグ流出口と可燃性ガス流出口
をプラズマ溶融炉本体の側壁に対向状に設けるようにし
たものである。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明に於いて、プラズマ溶融炉のスラグ水冷槽或いは
スラグ空冷コンベヤと、燃焼溶融炉のスラグ水冷槽或い
はスラグ空冷コンベヤとを一体とするようにしたもので
ある。

【００２１】請求項４に記載の発明は、プラズマ溶融炉
を用いて燃焼残渣を溶融すると共に、前記燃焼残渣の溶
融により生じた可燃性ガスを燃焼させる燃焼溶融炉内へ
燃焼空気と飛灰を供給し、飛灰を溶融させることを発明
の基本構成とするものである。

【００２２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明に於いて、プラズマ溶融炉からの溶融スラグと燃
焼溶融炉からの溶融スラグとを、夫々別個のスラグ冷却
槽或いはスラグ空冷コンベヤへ受け入れするようにした
ものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３に基づいて本
発明の実施の形態を説明する。尚、図１乃至図３に於い
て、前記図４と同じ部位、部材にはこれと同一の参照番
号を使用するものとする。図１は、本発明の実施態様に
係る焼却残渣と飛灰の溶融処理装置の要部を示す縦断面
図であり、当該溶融処理装置は、ごみ焼却炉から排出さ
れる産業廃棄物等の焼却残渣Ｌを溶融させるプラズマ溶
融炉Ｈと、ごみ焼却炉等から排出させる飛灰を溶融させ
る燃焼溶融炉Ｋとからその主要部が構成されている。
尚、燃焼溶融炉Ｋから排出される排ガスＦ等の処理系統
については、図４に示した従前のプラズマ溶融炉の場合
とほぼ同一であるため、ここではその説明を省略する。

【００２４】図１に於いて、２５はプラズマ溶融炉本
体、２６は焼却残渣の溶融スラグ流出口、２７は可燃性
ガス流出口、２８は燃焼溶融炉本体、２９は可燃性ガス
流出口、３０は空気・飛灰供給口、３１は排ガス出口、
３２は飛灰の溶融スラグ流出口、３３は補助バーナ、Ｄ
は可燃性ガス、Ｇは燃焼用空気、Ｅは飛灰、Ｂ₁ は焼却
残渣の溶融スラグ、Ｂ₂ は飛灰の溶融スラグである。ま
た、図１に於いて１は焼却残渣Ｌのコンテナー、２は焼
却残渣Ｌの供給装置、４は黒鉛主電極、６は炉底電極、
７は炉冷却ファン、８は直流電源装置、９は不活性ガス
供給装置、２０ａ、２０ｂはスラグ冷却水槽、２１ａ、
２１ｂはスラグ排出コンベア、２２ａ、２２ｂはスラグ
だめである。

【００２５】前記プラズマ溶融炉本体２５は横断面がほ
ぼ円形状を呈しており、筒状の胴部と逆円錐状の天井部
とから形成されている。そして、筒状胴部の一側には焼
却残渣Ｌの溶融スラグ流出口２６が、またこれと対向す
る他側には、可燃性ガス流出口２７が夫々開口されてい
る。また、炉天井壁の中央部に設けた電極挿入孔２５ａ
には、主電極４が垂直姿勢で上・下動自在に炉本体２５
内へ挿入支持されている。

【００２６】尚、本実施態様では黒鉛主電極４を中空円
柱体とし、プラズマ溶融炉本体２５内を還元性雰囲気に
保持するのに必要な不活性ガスＣを各電極４，５の中空
孔を通して炉本体２５内へ供給する。また、不活性ガス
Ｃとしてはアルゴンや窒素が用いられるが、経済性の観
点から通常窒素が多く用いられ、窒素ガスの場合、その
使用量は炉の規模により３．５〜１０．０ｌ／ｋｇ被溶
融物（灰）に選定されている。

【００２７】前記燃焼溶融炉本体２８はほぼ円筒状に形
成されており、プラズマ溶融炉本体２５に隣接して配置
されている。当該炉本体２８の上方部側壁には可燃性ガ
ス流入口２９が開口されており、プラズマ溶融炉本体２
５の可燃性ガス流出口２７とガス通路３４を通して連通
されている。また、燃焼溶融炉本体２８の下方部は開放
されており、飛灰のスラグ流出口３２を形成している。
更に、炉本体２８の下方側壁には排ガス出口３１が形成
されており、燃焼溶融炉Ｋ内からの排ガスＦが下流側の
排ガス処理装置（図示省略）へ流入して行く。加えて、
炉本体２８の上方部側壁には空気・飛灰供給口３０が穿
設されており、ここから燃焼空気Ｇと飛灰Ｅとの混合流
体が燃焼溶融炉Ｋの燃焼室内へ向けて噴出される。

【００２８】次に、本発明に係る溶融処理装置を用いた
焼却残渣Ｌと飛灰Ｅの溶融処理について説明する。都市
ごみ焼却炉等から排出された焼却残渣Ｌと飛灰Ｅは、夫
々別個にプラント内へ搬入され、焼却残渣Ｌはプラズマ
溶融炉Ｈの炉本体２５内へ供給される。炉本体２５内へ
供給された焼却残渣Ｌは、前述の如くプラズマの熱エネ
ルギーにより溶融点（１２００℃〜１２５０℃）を越え
る温度にまで加熱され、順次１４００℃〜１８００℃の
高温液体状の溶融スラグＢ₁ となる。又、プラズマ溶融
炉本体２５内の溶融スラグＢ₁ はスラグ流出口２６側へ
流動移動し、ここから連続的に溢出する。そして、溢出
した溶融スラグＢ₁ は、水を満したスラグ水冷槽２０ａ
内へ落下することにより水砕スラグとなり、スラグ搬出
コンベア２１ａによってスラグだめ２２ａへ排出され
る。

【００２９】尚、当該水砕スラグＢ_1aは焼却残渣Ｌのみ
の溶融によって生成したものであり、飛灰Ｅは入ってい
ない。従って、水砕スラグＢ_1aには塩類が殆ど含まれて
おらず且つ比較的均等に溶融されているため、高品質で
且つ品質にばらつきのない水砕スラグＢ_1aとなり、有効
利用の図り易い高価値の水砕スラグが得られる。

【００３０】前記プラズマ溶融炉Ｈに於いては、前述の
通り焼却残渣Ｌが還元性雰囲気下で溶融され、プラズマ
溶融炉Ｈ内で発生するガスＤにはＣＯやＨ₂ が多量に含
まれ、またばい塵も一部含まれている。この可燃性ガス
Ｄは、可燃性ガス流出口２７及び可燃性ガス流入口２９
を通して飛灰の燃焼溶融炉Ｋ内へ流入する。

【００３１】一方、燃焼溶融炉Ｋの燃焼室内へは、空気
・飛灰供給口３０を通してごみ焼却炉等で発生した飛灰
Ｅが輸送媒体でもある燃焼空気Ｇと共に供給されてお
り、前記高温の可燃性ガスＤが燃焼空気Ｇの供給により
燃焼し、これによって飛灰Ｅが加熱溶融される。

【００３２】尚、前記空気・飛灰供給口３０から供給さ
れる飛灰Ｅと燃焼空気Ｇとの混合流体は、燃焼溶融炉本
体２８の側壁内面に対してやや下向きの接線方向に噴出
される。また、可燃性ガスＤの燃焼により溶融された飛
灰Ｅの溶融スラグＢ₂ は、燃焼溶融炉Ｈの側壁内面に沿
って下降し、水を満したスラグ水冷槽２０ｂ内へ落下し
て水砕スラグＢ_2aとなる。そして、スラグ搬出コンベア
２１ｂによってスラグだめ２２ｂ内へ排出される。更
に、可燃性ガスＤの燃焼熱が飛灰Ｅの溶融に不足する場
合に備え、燃焼溶融炉Ｋには補助バーナ３３が設備され
ており、必要に応じて化石燃料が供給される。

【００３３】前記飛灰Ｅの溶融によって生成した溶融ス
ラグＢ₂ は塩類を多量に含有しており、焼却残渣Ｌから
のスラグＢ₁ とは別個に収集される。なお、両者のスラ
グＢ₁ 、Ｂ₂ を混合取り出ししても良い場合には、両ス
ラグ水冷槽２０ａ、２０ｂを合体せしめて一つのスラグ
水冷槽としてもよく、或いは、両スラグだめ２２ａ、２
２ｂを一つにし、分離回収した水冷スラグＢ₁ 、Ｂ₂を
合体してもよい。本発明の説明は溶融スラグを水で冷却
し、水冷スラグとする方法で説明したが、スラグを空冷
とする場合はスラグ水冷槽とスラグ搬出コンベヤを空冷
スラグコンベヤと置き換えればよい。

【００３４】燃焼溶融炉Ｆの排ガス出口３１から排出さ
れた排ガスＦは、図４に示した従来例と同様に冷却及び
浄化処理をされたあと、大気中へ放出されて行く。

【００３５】図２は、本発明に係る焼却残渣と飛灰の溶
融処理装置に於けるエネルギー収支の一例を示すもので
ある。都市ごみ焼却炉から排出された焼却灰を磁選並び
に乾燥処理して成る焼却残渣Ｌを１０００ｋｇ／ｈの割
合で溶融処理する場合、約９００ｋｗの溶融電力を必要
とした。また、この時発生する可燃性ガスＤの量は約３
１０Ｎｍ³ ／ｈとなり、その組成はＣＯ…１４．２％、
Ｈ₂ …１０．１％、Ｎ₂ …６３．９％、ＣＯ₂ …６．８
％、Ｈ₂ Ｏ…４．８６％、ＨＣｌ…０．０２％であっ
た。更に、燃焼溶融炉Ｋへ供給する燃焼用空気Ｇは２５
０Ｎｍ³ ／ｈ、及び飛灰Ｅは１２０ｋｇ／ｈであった。

【００３６】これに対して、従前のプラズマ溶融炉で焼
却残渣Ｌと飛灰Ｅとの混合物を溶融処理した場合には、
図３に示す如く、混合物１１２０ｋｇ／ｈ（焼却残渣１
０００ｋｇ／ｈ＋飛灰１２０ｋｇ／ｈ）を溶融処理する
のに必要とする電力は約１１００ｋｗであった。本発明
のプラズマ溶融炉Ｈの場合、所要溶融電力は、従前のプ
ラズマ溶融炉の場合に比較して約２００ｋｗ少なくな
る。

【００３７】尚、前記図３に於いては、焼却残渣Ｌと飛
灰Ｅの重量比を１００対１２としているが、飛灰Ｅの比
率がこれより増加した場合には、前述の通り補助バーナ
３３が作動され、化石燃料が燃焼される。また、焼却残
渣Ｌの約１０ｗｔ％程度の飛灰Ｅであれば、プラズマ溶
融炉Ｈからの可燃性ガスＤの燃焼のみで完全に飛灰Ｅを
溶融処理できることが確認されている。

【００３８】

【発明の効果】本発明に於いては、プラズマ溶融炉と燃
焼溶融炉を有機的に一体化し、焼却残渣Ｌをプラズマ溶
融炉で溶融処理すると共に、プラズマ溶融炉で発生した
可燃性ガスを燃焼溶融炉内で燃焼させることにより、飛
灰を溶融処理する構成としている。その結果、焼却残渣
の約１０％程度の飛灰をプラズマ溶融炉からの可燃性ガ
スの燃焼熱のみで溶融させることができ、焼却残渣と飛
灰の混合物を溶融処理する従前のプラズマ溶融炉の場合
に比較して、被溶融物の処理量が同じであればプラズマ
溶融炉の所要電力が減少し、大幅な省エネルギーを図る
ことができる。

【００３９】また、組成や寸法の異なる焼却残渣と飛灰
が夫々別個に溶融処理されるため、均一に溶融された未
溶融物を含まない溶融スラグを得ることができ、水冷ス
ラグの再利用や投棄処分がやり易くなる。

【００４０】更に、請求項２の発明に於いては、溶融ス
ラグ流出口２６と可燃性ガス流出口２７とをプラズマ溶
融炉本体２５の壁面に対向状に形成している。その結
果、可燃性ガスＤ内のダスト等がスラグ冷却水槽内へ落
下混入し、冷却水が汚染されることによって水砕スラグ
に重金属等の有害物質が付着することが皆無となり、安
全且つ高品質の水砕スラグを得ることができる。本発明
は上述の通り、溶融処理装置の設備費の増加を招くこと
なしに大幅な省エネルギーが図れ、しかも高品質の水砕
スラグが得られると云う優れた実用的効用を奏するもの
である。本発明の説明は黒鉛電極式プラズマ溶融炉で行
なったが、電気式溶融炉で溶融に伴い高濃度の可燃性ガ
スが発生するものであれば同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す焼却残渣と飛灰の溶融
処理装置の要部を示す縦断面図である。

【図２】図１の焼却残渣と飛灰の溶融処理装置のエネル
ギー収支の一例を示す説明図である。

【図３】従前の焼却灰用プラズマ溶融炉のエネルギー収
支の一例を示すものである。

【図４】従前の焼却灰用プラズマ溶融炉の要部を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

Ｈ は 焼却残渣のプラズマ溶融炉 ２８は 燃焼
溶融炉本体 Ｋ は 飛灰の燃焼溶融炉 ２９は 可燃
性ガス流入口 Ｌ は 焼却残渣 ３０は 空気
・飛灰供給口 Ｅ は 飛灰 ３１は 排ガ
ス出口 Ｃ は 不活性ガス ３２は 溶融
スラグ流出口 Ｄ は 可燃性ガス ３３は 補助
バーナ Ｇ は 燃焼空気 ３４は ガス
通路 Ｆ は 排ガス １ は コン
テナー Ｂ₁ Ｂ₂ は 溶融スラグ ２ は 供給
装置 Ｂ_1aＢ_2aは 水砕スラグ ４ は 主電
極 ２０ａ・２０ｂは スラグ水冷槽 ６ は 炉底
電極 ２１ａ・２１ｂは スラグ排出コンベア ７ は 炉底
冷却用ファン ２２ａ・２２ｂは スラグだめ ８ は 直流
電源装置 ２５は プラズマ溶融炉本体 ９ は 不活
性ガス供給装置 ２６は 溶融スラグ流出口 ２７は 可燃性ガス排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２７Ｄ 11/08 Ｆ２７Ｄ 11/08 Ｅ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/00 F23J 1/00 F23J 1/08 F27D 11/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側壁に溶融スラグ流出口と可燃性ガス流
   出口を有するプラズマ溶融炉本体と、プラズマ溶融炉本
   体内へ焼却残渣を供給する供給装置と、直流電源装置か
   らの電力によりプラズマの発生源となるアークを起生す
   る主電極及び炉底電極と、プラズマ溶融炉本体内へ不活
   性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、溶融スラグ流
   出口からの溶融スラグを受入れるスラグ水冷槽或いはス
   ラグ空冷コンベヤとを備えた焼却残渣のプラズマ溶融炉
   と；上部に前記プラズマ溶融炉の可燃性ガス流出口に連
   通する可燃性ガス流入口を、下部に溶融スラグ流出口と
   排ガス出口を有する燃焼溶融炉本体と、燃焼溶融炉本体
   の側面に設けた空気・飛灰供給口と、溶融スラグ流出口
   からの溶融スラグを受け入れるスラグ水冷槽或いはスラ
   グ空冷コンベヤとを備えた飛灰の燃焼溶融炉と；より構
   成したことを特徴とする焼却残渣と飛灰の溶融処理装
   置。
2. 【請求項２】 溶融スラグ流出口と可燃性ガス流出口を
   プラズマ溶融炉本体の側壁に対向状に設けた請求項１に
   記載の焼却残渣と飛灰の溶融処理装置。
3. 【請求項３】 プラズマ溶融炉のスラグ水冷槽或いはス
   ラグ空冷コンベヤと、燃焼溶融炉のスラグ水冷槽或いは
   スラグ空冷コンベヤとを一体とするようにした請求項１
   に記載の焼却残渣と飛灰の溶融処理装置。
4. 【請求項４】 プラズマ溶融炉を用いて焼却残渣を溶融
   すると共に、前記焼却残渣の溶融により生じた可燃性ガ
   スを燃焼させる燃焼溶融炉内へ燃焼空気と飛灰を供給
   し、飛灰を溶融させることを特徴とする燃焼残渣と飛灰
   の溶融処理方法。
5. 【請求項５】 プラズマ溶融炉からの溶融スラグと燃焼
   溶融炉からの溶融スラグとを、夫々別個のスラグ冷却槽
   或いはスラグ空冷コンベヤへ流出するようにした請求項
   ４に記載の焼却残渣と飛灰の溶融処理方法。