JP3535727B2 - プラズマ溶融炉及びその運転方法 - 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、都市ごみや産業廃
棄物の焼却炉から排出される焼却残渣，飛灰等の被溶融
物を溶融処理するためのプラズマ溶融炉とその運転方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市ごみや産業廃棄物の焼却炉か
ら排出される焼却残渣や飛灰等（以下「被溶融物」とい
う）の減容化及び無害化を図るため、被溶融物の溶融固
化処理法が注目され、現実に実用に供されている。被溶
融物を溶融固化することにより、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】而して、被溶融物の溶融固化処理方法に
は、アーク溶融炉やプラズマアーク炉、電気抵抗炉等を
使用し、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、コークスベッド炉
等を使用し、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、また発電設備が併置され
ていない場合には、後者の燃焼エネルギーを用いる方法
が夫々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
直流アーク放電黒鉛電極式プラズマ溶融炉の一例を示す
ものであるが、このプラズマ溶融炉１においては、被溶
融物Ａはホッパ３に貯えられ、供給装置２により炉１内
に連続的に供給される。溶融炉１には、炉頂部１ｂより
垂直に挿入された黒鉛主電極４（−極）と炉底部１ｃ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６
００〜１０００ＫＷ（被溶融物１ｔ当たり））の直流電
圧（２００〜３５０Ｖ）により電極４，６間にアークが
発生し、アーク中にプラズマガスとして窒素ガスを供給
することによりプラズマＰが発生する。これによって被
溶融物Ａが１４００〜１５００℃に加熱されることによ
り溶融され、溶融スラグＢとなる。ところで、溶融前の
被溶融物Ａは導電性が低いため、溶融炉１の運転開始時
にはスタート電極５を炉１内に垂下させてこれを＋極と
し、これと主電極４との間へ通電することにより被溶融
物Ａが溶融するのを持つ（図４鎖線参照）。そして、被
溶融物Ａが溶融をすると、その導電性が上昇するため、
爾後は、＋極をスタート電極５から炉底電極６へ切り換
える。

【０００５】一方、炉１内は、溶融スラグＢや主電極４
等の酸化を防止するために還元性雰囲気に保持されてお
り、そのために、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（窒素ガス等）Ｃが、主電極４
及びスタート電極５の中空孔を通して、炉１内に連続的
に供給されている。ここに、窒素ガス等の不活性ガスＣ
を主電極４やスタート電極５の中空孔を通して炉１内へ
供給する構成とするのは、「Ｐｂ，Ｚｎ等が揮散し易
く、スラグの品質が向上すること」「プラズマ放電領域
を濃厚な不活性ガスＣにより充満させた方が、プラズマ
アークの発生や安定性等が良好になると考えられるこ
と」「黒鉛主電極４や黒鉛スタート電極５の消耗がより
少なくなると考えられること」等の理由によるものであ
る。

【０００６】また、溶融炉１の炉底部周辺領域は、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
炉底電極６近傍の過度な温度上昇が防止されている。ま
た、溶融炉１の炉壁つまり周壁部１ａ、炉頂部１ｂ及び
炉底部１ｃは、すべて、１５００℃の高温に耐え得る耐
火材により構成されており、その外周部を必要に応じて
空冷又は水冷している。

【０００７】そして、被溶融物Ａの溶融が開始される
と、炉１内で発生する可燃ガスを高濃度で含む排ガスＤ
は周壁部１ａに設けた溶融スラグ排出口１０或いは炉頂
部１ｂから燃焼室１２に排出されて、燃焼室１２におい
て燃焼空気ファン１３による燃焼用空気の供給により完
全燃焼された後、冷却塔２４による水噴霧及び／又は排
ガス冷却ファン１４からの冷却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
から排出される。なお、バグフィルタ１５で捕捉された
溶融飛灰Ｅは、溶融飛灰コンベア１８により飛灰溜め１
９に送られる。

【０００８】一方、被溶融物Ａに含まれている不燃性成
分（鉄等の金属やガラス，砂等）は溶融状態となる。す
なわち、ホッパ３から溶融炉１に供給された被溶融物Ａ
は、プラズマアーク放電による発生熱を供給されること
により、その溶融点（１２００〜１３００℃）を超える
温度（約１４００〜１５００℃）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。そして、溶融
スラグＢは、溶融スラグ排出口１０から連続的に溢出
し、水を満したスラグ水冷槽２０（スラグ冷却水は冷却
装置２３により冷却される）内に落下して水砕スラグＢ
´となり、スラグ搬出コンベア２１によってスラグ溜め
２２に送られる。なお、炉１の停止時には、溶融スラグ
Ｂを炉１内に残すと、炉１の停止及び再立上げに時間を
要することから、溶融スラグＢの底部レベルに対応して
周壁部１ａに設けたタップホール１１により湯抜きを行
い、炉１内を空にする。

【０００９】このようにして、被溶融物Ａはプラズマ溶
融炉１によって溶融処理されるのであるが、炉１内にお
ける溶融スラグＢの挙動は極めて複雑なものであって、
実稼動溶融炉を炉内観察したところによれば、スラグ表
層の流れは図５に示すようなほぼ渦流Ｆの如き流れとな
っている。この溶融スラグＢの渦流Ｆは、現実には整然
とした渦流ではなくて複雑な乱れを生じており、しかも
この渦流Ｆの状況は溶融スラグＢの表面（湯面）から深
くなるにつれて一様ではないものと推察される。さら
に、炉１内において溶融スラグＢは垂直方向（鉛直方
向）へも対流をしており、炉中心の高温スラグは上昇流
の形で、周壁部の低温スラグは下降流の形で夫々流動し
ているものと推察される。

【００１０】ところで、炉１内において被溶融物Ａを効
率よくしかも未溶融物ないし不完全溶融物（以下、両者
を含めて「不完全溶融物」という）が残らないように均
一に溶融させるためには、「炉１内が略均等に加熱さ
れ、被溶融物Ａが効率よく加熱溶融されること」「被溶
融物が溶融スラグＢ内に没入し、スラグと共に対流する
こと」、特に「供給された被溶融物Ａが供給口付近で移
動せず、徐々に堆積していくことがないこと」等が重要
な要件となってくる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図４に示す
従来のプラズマ溶融炉１にあっては、「炉１が横断面形
状をほぼ円形をなす（周壁部１ａがほぼ円筒形状をな
す）ものであり、その中心軸線上に主電極４を竪向きに
配設して、この主電極４と炉底電極６との間へ通電する
構成としているため、必然的に炉１の中心軸部（炉心
部）が最高温度域となると共に、周壁部１ａの近傍部は
外部への放熱もあって低温度域となること」「低温度の
被溶融物Ａが炉心部から離れた周辺部の特定個所へ集中
的に供給されると共に、溶融前の被溶融物Ａは低温であ
り、熱伝導性に欠けるため、被溶融物Ａの供給領域Ｈが
冷温度域となること」等の理由によって炉１内における
温度分布は極めて不均一なものになることから、必然的
に溶融スラグＢそのものの温度分布も不均一になってお
り、被溶融物Ａを高能率で完全に溶融させるための理想
的な状態からは遠く離れた状態となっている。

【００１２】また、上記した従来のプラズマ溶融炉１に
あっては、供給装置２により被溶融物Ａを連続して炉１
内に供給する被溶融物供給口２ａと溶融スラグＢを連続
して炉１外に溢流排出する溶融スラグ排出口１０とが周
壁部１ａの対向位置に設けられており、しかも溶融スラ
グ排出口１０の横幅寸法は溶融炉１の内径（周壁部１ａ
の内径）に比較し極めて小さいものとなっていることか
ら、溶融スラグＢが炉１内の全域から均一に溶融スラグ
排出口１０側へ向って流動することが困難となり、溶融
スラグＢの流動量が多くなる領域が出来たり、逆に溶融
スラグが殆んど流動せずに滞留状態となる領域が生ずる
ことになり、溶融処理能力の一層の向上を防げることに
なる。

【００１３】しかも、被溶融物Ａは、通常、５〜７０μ
ｍ（飛灰の場合）若しくは３０〜５０ｍｍ以下（焼却残
渣の場合）の外径寸法を有する細粉或いは細粒として炉
１内へ供給されるが、個々の細粉，細粒の寸法，組成，
空隙率等にはバラツキがある。例えば、溶融スラグＢに
対して受熱性の良いものと悪いものとがあったり、或い
は沈降性のものと浮上性のものとがあったりする。した
がって、受熱性が悪くしかも浮上性の被溶融物Ａについ
ては、溶融スラグＢと一緒に垂直方向に対流をせず、ス
ラグ表層上若しくはその内部に浮上したままの状態とな
り、更にその上に被溶融物が供給され、不完全溶融物層
が形成されて、溶融スラグ排出口１０から流出するまで
に完全溶融せず、溶融スラグＢに不完全溶融物が混入す
ることになる。

【００１４】このように、従来のアーク放電黒鉛電極式
プラズマ溶融炉１は、比較的安定して被溶融物Ａを溶融
処理することができるものの、未だ解決すべき多くの問
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。

【００１５】すなわち、前述したように、炉１自体の構
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、現実に溶融スラグ排出口１０か
ら溢流する溶融スラグＢ内には被溶融物の性状（灰の性
状）によっては相当量の不完全溶融物が存在する上、そ
の不完全溶融物の混入率自体も大幅に変動する。その結
果、溶融スラグＢの品質が均一性を欠くことになり、必
然的に水砕スラグＢ´の品質が悪化して、その有効利用
が図り難くなると云う結果を招来する。また、溶融スラ
グ排出口１０から溢流する溶融スラグＢにおける不完全
溶融物の混入率を下げるために、炉１内における溶融ス
ラグＢの滞留時間を長くすると、被溶融物Ａの処理量が
少なくなって溶融炉１の溶融処理能力低下を招くことに
なる。

【００１６】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、溶融処理能力を低下させることなく、溶融スラ
グ排出口から溢流する溶融スラグへの不完全溶融物の混
入を防止して、均一且つ高品質の水砕スラグを得ること
ができるプラズマ溶融炉及びその運転方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、炉の運転開始時においては炉頂部から垂下させた主
電極とスタート電極との間で、また運転開始後において
は主電極と炉底部に設けた炉底電極との間で、夫々プラ
ズマアーク放電させることにより、被溶融物供給口から
炉内に連続して供給された被溶融物を溶融処理させると
共に、溶融スラグを溶融スラグ排出口から炉外に連続し
て溢流排出させるようにし、且つ主電極及びスタート電
極の先端部から不活性ガスを噴出させることにより、炉
内を還元性雰囲気に保持させるように構成されたプラズ
マ溶融炉において、被溶融物供給口付近において、スタ
ート電極をその先端部が炉内の溶融スラグ中へ下降可能
なものとして、このスタート電極の先端部を溶融スラグ
中に下降させることにより、溶融スラグ表面に浮遊する
不完全溶融物を溶融スラグ中に強制的に潜り込ませるよ
うにしたことを発明の基本構成とするものである。

【００１８】また、本願の請求項２の発明は、炉の運転
開始時においては炉頂部から垂下させた主電極とスター
ト電極との間で、また運転開始後においては主電極と炉
底部に設けた炉底電極との間で、夫々プラズマアーク放
電させることにより、被溶融物供給口から炉内に連続し
て供給された被溶融物を溶融処理させると共に、溶融ス
ラグを溶融スラグ排出口から炉外に連続して溢流排出さ
せるようにし、且つ主電極及びスタート電極の先端部か
ら不活性ガスを噴出させることにより、炉内を還元性雰
囲気に保持させるように構成されたプラズマ溶融炉にお
いて、被溶融物供給口付近において、スタート電極をそ
の先端部が炉内の溶融スラグ中へ下降可能なものとし
て、電極として使用しない状態のスタート電極の先端部
を溶融スラグ中へと繰り返し下降させることにより、溶
融スラグ表面に浮遊する不完全溶融物を溶融スラグ中に
強制的に潜り込ませるようにすることを発明の基本構成
とするものである。

【００１９】本願の請求項３の発明は、請求項２の発明
に於いて、溶融スラグ中に潜り込ませたスタート電極の
先端から不活性ガスを溶融スラグ中へ噴出させるように
したものである。

【００２０】

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図３に基づいて具体的に説明する。

【００２２】この実施の形態における本発明に係るプラ
ズマ溶融炉１は、図１〜図３に示す如く、炉壁を円筒状
の周壁１ａと天井壁たる炉頂部１ｂと炉底電極６を設け
た炉底部１ｃとで構成した耐火壁構造物である。周壁部
１ａには、焼却残渣，飛灰等の被溶融物Ａを供給するた
めの被溶融物供給口２ａと、炉１の直径方向において被
溶融物供給口２ａと直対向する位置に位置する溶融スラ
グ排出口１０と、被溶融物供給口２ａの直下位であって
炉底部１ｃの上面近傍位に位置するタップホール１１と
が設けられている。被溶融物供給口２ａにはスクリュー
フィーダ等の適宜の供給装置２が連設されていて、ホッ
パ３に貯溜された被溶融物Ａを炉１内に定量的に連続供
給させるようになっている。溶融スラグ排出口１０は、
溶融スラグＢを溢流排出させると共に排ガスＤを排出さ
せるためのもので、図４に示す従来のプラズマ溶融炉と
同様に、溶融スラグＢは溶融スラグ排出口１０から連続
的に溢出し、水を満したスラグ水冷槽２０内に落下して
水砕スラグＢ´となり、排ガスＤは溶融スラグ排出口１
０から燃焼室１２に排出されて、燃焼室１２において燃
焼空気ファン１３による燃焼用空気の供給により完全燃
焼された上、冷却されると共に溶融飛灰を除去されて煙
突から排出される（図４参照）。なお、炉壁１ａ，１
ｂ，１ｃは、１６００℃程度の高温にも充分耐え得る耐
火材で構成されており、その外周部には必要に応じて水
冷ジャケットが配置される。また、炉底電極は、図１に
示す如く、主電極４との間で所定のプラズマＰを発生さ
せものであり、導電材と耐火材で任意に構成した炉底部
１ｃを集電板６上に形成してなる。また、溶融炉１の炉
底部周辺領域は、炉底冷却ファン７からの冷風により空
冷されるようになっている。

【００２３】主電極４は、炉１の中心線上に配して炉頂
部１ｂに貫通支持されており、炉１内の液位（溶融スラ
グＢの液面位置）に応じて昇降操作されるようになって
いる。また、スタート電極５は、炉頂部１ｂに垂直或い
は傾斜状に挿通支持されていて、下端部たる先端部を炉
１内に突出させない待機位置（図１位置）と先端部を主
電極４の先端部と略同一高さ位置に位置する放電作用位
置（図２位置）とに亘って昇降されるようになってい
る。両電極４，５は、共に、軸線方向に貫通する中空孔
を有する黒鉛製円筒体であり、基端部をＰＳＡ窒素製造
装置等の不活性ガス供給装置９に接続して、不活性ガス
（窒素ガス等）Ｃを先端部から連続して噴出させるよう
になっている。スタート電極５の放電作用位置は、本実
施例では、図２に示す如く、両電極４，５間に運転開始
時における被溶融物Ａの溶融に必要なプラズマＰを発生
させるに最適な位置関係となるように設定されている。

【００２４】以上の構成は、図４に示す従来のプラズマ
溶融炉と同様であるが、本発明に係るプラズマ溶融炉１
にあっては、被溶融物供給口付近において、先端部を炉
１内の溶融スラグＢ中へと下降可能な棒状昇降体を設け
て、この棒状昇降体の先端部を溶融スラグＢ中に下降さ
せることにより、溶融スラグ表面に沈降することなく浮
遊する不完全溶融物Ａ´を溶融スラグＢ中に強制的に潜
り込ませるように構成されているが、この例では、スタ
ート電極５を前記放電作用位置より更に下方へと下降で
きるようにして、スタート電極５を上記した棒状昇降体
として利用するように工夫している。

【００２５】すなわち、スタート電極５を、前記待機位
置から放電作用位置を経て先端部が被溶融物供給口付近
における溶融スラグＢ中に没入する没入位置（図３位
置）へと下降できるように構成してある。なお、スター
ト電極５は、従来のプラズマ溶融炉と同様に、運転開始
時において放電作用位置に位置されたときのみ電極とし
て機能すべく直流電源装置８から給電されるものであ
り、これ以外には、つまり放電作用位置以外の待機位置
及び没入位置に位置されたときには、直流電源装置８か
らの給電を断たれて電極として機能せず、電気的に絶縁
された状態に保持されるようになっている。また、スタ
ート電極５の没入位置への下降は、後述するように炉１
の運転中において定期的に行なわれるが、その定期的な
下降動作は図示しない昇降装置により自動的に行なわれ
るようになっている。

【００２６】このように構成されたプラズマ溶融炉１
は、本発明に従って、次のように運転される。

【００２７】すなわち、溶融処理を行なうに当たって、
まず、運転開始時においては、図２に示す如く、スター
ト電極５を待機位置から放電作用位置に下降させて、こ
のスタート電極５と主電極４との間に電圧印加によりプ
ラズマＰを発生させ、これにより炉１内の被溶融物Ａを
溶融させる。これは、主電極４と炉底電極６との間に導
電性の溶融スラグＢが介在せず、非導電性の被溶融物Ａ
が介在するにすぎない運転開始時においては、両電極
４，６間にプラズマＰを発生させ得ないからである。

【００２８】両電極４，５間に発生させたプラズマＰに
より炉１内に溶融スラグＢが生じる状態となった運転開
始後においては、図１に示す如く、スタート電極５を待
機位置に上昇させて該位置に保持させると共に、主電極
４と炉底電極６との間に電圧印加によりプラズマＰを発
生させた状態で、被溶融物Ａを供給装置２により炉１内
に連続供給させつつ、被溶融物Ａの溶融処理を行なう。
主電極４と炉底電極６との間に発生するプラズマＰによ
る加熱により被溶融物Ａが溶融されるに従って、溶融ス
ラグＢが溶融スラグ排出口１０からスラグ水冷槽２０に
連続的に落下供給されて、水砕スラグＢ´が生成され
る。また、排ガスＤは溶融スラグ排出口１０から燃焼室
１２に排出される。

【００２９】ところで、被溶融物供給口２ａから供給さ
れた被溶融物Ａは、直ちに溶融スラグＢ中へと沈降する
訳ではなく、溶融スラグ表面に浮遊することになる。し
たがって、被溶融物Ａが被溶融物供給口２ａから連続的
に供給されることとも相俟って、特に、被溶融物供給口
付近においては、溶融スラグ表面に上記した如く不完全
溶融物Ａ´が浮遊することになり、その一部が溶融スラ
グ排出口１０から溢流排出される溶融スラグＢと共に炉
１外に排出されてしまう虞れがある。そこで、本発明に
係る運転方法にあっては、炉１の運転中において、運転
開始時以外には電極として機能させないスタート電極５
を定期的に溶融スラグＢ中へと下降させることにより、
被溶融物供給口付近において溶融スラグＢの表面に浮遊
する不完全溶融物（スラグ表層の上面ないしその近傍に
浮遊している未溶融物ないし不完全溶融物）Ａ´を強制
的に溶融スラグＢ中に潜り込ませるようにする。すなわ
ち、スタート電極５を、図３に示す如く、没入位置への
下降（スタート電極先端部の溶融スラグＢ中への没入）
と没入位置からの上昇（スタート電極先端部の溶融スラ
グＢ中からの引上げ）とを定期的につまり所定時間毎に
繰り返して行い、没入位置へと下降するときのスタート
電極５の先端部により、被溶融物供給口２ａから連続的
に供給されてくる被溶融物Ａを、溶融スラグ表面への供
給後における可及的に早い段階で溶融スラグＢ中に強制
的に押し込むようにして、不完全溶融物Ａ´が溶融スラ
グＢ中に沈降せずその表面に滞留するような事態の発生
を可及的に防止し、炉１から溢流せしめた溶融スラグＢ
に不完全溶融物Ａ´が含まれるといった事態をほぼ完全
に排除するようにしているのである。

【００３０】また、このような不完全溶融物Ａ´の溶融
スラグＢ中への押し込みを行なうと共に、スタート電極
５の先端部から不活性ガスＣを溶融スラグＢ中に吹き込
むようにすることも可能である。このような不活性ガス
Ｃの溶融スラグＢ中への吹き込みを行なうことによっ
て、炉１内の溶融スラグＢの自然発生的な水平渦流（図
５参照）や垂直方向の対流が強制的に攪乱されることに
なる。つまり、溶融スラグＢの混合がより積極的にな
り、炉１内の温度分布がより均一化され、溶融スラグＢ
がほぼ均等に加熱溶融されることになり、炉１内の各部
分から溶融スラグＢが均等に溶融スラグ排出口１０に向
かって流動する。したがって、炉１から排出された溶融
スラグＢをスラグ水冷槽２０に投入させることによっ
て、不完全溶融物Ａ´を含まない高品質で且つ均一な品
質の水砕スラグＢ´を得ることができ、その有効利用を
促進させることができる。しかも、不完全溶融物Ａ´の
混入を減じるために炉１内におけるスラグ滞留時間を長
くするといった必要がないから、スラグ滞留時間の増加
に伴う炉１の溶融処理能力の低下やランニングコストの
上昇を可及的に防止することができ、被溶融物Ａの溶融
処理を効果的に行なうことができる。なお、没入位置に
位置するスタート電極５は電源を切られた完全な電気絶
縁状態にあるから、主電極４とスタート電極５との間で
通電するといった不都合は生じない。

【００３１】また、不活性ガスＣの溶融スラグＢ中への
吹き込み手段が、炉１の運転中においては電極として使
用されないスタート電極５及び炉１内の還元性雰囲気を
保持するための不活性ガス供給装置９をそのまま利用し
たものであるから、格別の吹き込み手段を新たに設ける
場合のような問題（例えば、炉構造の複雑化やイニシャ
ルコスト，ランニングコストの高騰といった問題）は全
く生じない。しかも、還元性雰囲気を維持するための不
活性ガス（窒素ガス等）を溶融スラグＢに吹き込むた
め、その吹き込みによっては炉１内の還元性雰囲気に何
らの悪影響を及ぼすことがない。

【００３２】なお、本発明は上記した実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範
囲において、適宜に改良，変更することができる。例え
ば、上記した例では、棒状のスタート電極５を昇降させ
ることにより不完全溶融物Ａ´を溶融スラグＢ中に潜り
込ませるようにしたが、被溶融物供給口付近において先
端部を溶融スラグＢ中へと下降させうる棒状昇降体つま
り不完全溶融物押し込み専用の棒状昇降体を別途設け
て、この棒状昇降体により不完全溶融物Ａ´を溶融スラ
グＢ中に強制的に押し込むようにしてもよい。しかし、
スタート電極５を溶融スラグＢ中への不活性ガス吹き込
み手段として使用する場合等、その先端部を溶融スラグ
Ｂ中に没入させる必然性がある場合にあっては、このス
タート電極５を不完全溶融物押し込み用の棒状昇降体と
しても使用することが炉構造上及び経済上からも有利で
ある。すなわち、不完全溶融物押し込み用の棒状昇降体
を設けることによっては、炉構造が徒に複雑化したりイ
ニシャルコスト・ランニングコストの加重負担といった
問題は生じない。

【００３３】また、不完全溶融物Ａ´を溶融スラグＢ中
に押し込むべく、棒状昇降体（スタート電極５で兼用さ
れる場合も含む）をその先端部が溶融スラグＢ中に下降
するように昇降させる時期は、任意に設定することがで
きる。つまり、不完全溶融物Ａ´を溶融スラグＢ中に押
し込むための棒状昇降体の昇降は、必要に応じて行なう
こができ、予め設定した一定サイクルで間欠的に行なう
ようにしてもよいし、炉１内の溶融状況を検知して、そ
の検知結果に応じて行なうようにしてもよい。勿論、棒
状昇降体の溶融スラグＢ中への昇降は、自動的に行なう
ようにしても、手動により行なうようにしても、何れで
もよい。

【００３４】また、本発明は、主電極及びスタート電極
の先端部から不活性ガスを噴出させることにより、炉内
を還元性雰囲気に保持させるように構成されたプラズマ
溶融炉に適用される他、棒状のスタート電極を具備しな
いもの等、任意の構成のプラズマ溶融炉に適用すること
が可能である。さらに、上記した如き焼却残渣や飛灰等
を溶融する場合の他、種々の被溶融物（例えば、灰分を
含有する産業廃棄物そのもの等）をプラズマ溶融炉で溶
融処理する場合にも適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、請求項１又は請求項３に記載する発明によれば、溶
融スラグ表面に浮遊する不完全溶融物を溶融スラグ中に
強制的に押し込むようにしたから、プラズマ溶融炉によ
る溶融処理能力を低下させることなく、溶融スラグ排出
口から溢流する溶融スラグへの不完全溶融物の混入をほ
ぼ完璧に防止することができるのであり、高品質で且つ
均一な品質の水砕スラグを得て、その有効利用を図るこ
とができる。

【００３６】また、請求項２又は請求項４に記載する発
明によれば、炉の運転開始後においては使用しないスタ
ート電極を利用して、溶融スラグ表面に浮遊する不完全
溶融物を溶融スラグ中に強制的に押し込むようにしたか
ら、上記した効果に加えて、炉構造が徒に複雑化したり
イニシャルコスト・ランニングコストの加重負担といっ
た問題を生じないといった効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラズマ溶融炉の一例を示す縦断
正面図である。

【図２】図１と異なる運転状態を示す図１相当の縦断正
面図である。

【図３】図１及び図２と異なる運転状態を示す図１相当
の縦断正面図である。

【図４】従来のプラズマ溶融炉を示す縦断側面図であ
る。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う横断平面図である。

【符号の簡単な説明】

１…プラズマ溶融炉、１ａ…周壁部、１ｂ…炉頂部、１
ｃ…炉底部、２ａ…被溶融物供給口、４…主電極、５…
スタート電極、６…集電板、１０…溶融スラグ排出口、
２４…ガス冷却塔、Ａ…被溶融物、Ａ´…不完全溶融
物、Ｂ…溶融スラグ、Ｂ´…水砕スラグ、Ｃ…不活性ガ
ス（窒素ガス）、Ｄ…排ガス、Ｐ…プラズマ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/50 F23G 5/00 F23J 1/00 F27D 11/08 H05B 7/144 H05B 7/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉の運転開始時においては炉頂部から垂下
   させた主電極とスタート電極との間で、また運転開始後
   においては主電極と炉底部に設けた炉底電極との間で、
   夫々プラズマアーク放電させることにより、被溶融物供
   給口から炉内に連続して供給された被溶融物を溶融処理
   させると共に、溶融スラグを溶融スラグ排出口から炉外
   に連続して溢流排出させるようにし、且つ主電極及びス
   タート電極の先端部から不活性ガスを噴出させることに
   より、炉内を還元性雰囲気に保持させるように構成され
   たプラズマ溶融炉において、 被溶融物供給口付近において、スタート電極をその先端
   部が炉内の溶融スラグ中へ下降可能なものとして、この
   スタート電極の先端部を溶融スラグ中に下降させること
   により、溶融スラグ表面に浮遊する不完全溶融物を溶融
   スラグ中に強制的に潜り込ませるように構成したことを
   特徴とするプラズマ溶融炉。
2. 【請求項２】炉の運転開始時においては炉頂部から垂下
   させた主電極とスタート電極との間で、また運転開始後
   においては主電極と炉底部に設けた炉底電極との間で、
   夫々プラズマアーク放電させることにより、被溶融物供
   給口から炉内に連続して供給された被溶融物を溶融処理
   させると共に、溶融スラグを溶融スラグ排出口から炉外
   に連続して溢流排出させるようにし、且つ主電極及びス
   タート電極の先端部から不活性ガスを噴出させることに
   より、炉内を還元性雰囲気に保持させるように構成され
   たプラズマ溶融炉において、 被溶融物供給口付近において、スタート電極をその先端
   部が炉内の溶融スラグ中へと下降可能なものとして、電
   極として使用しない状態のスタート電極の先端部を溶融
   スラグ中へ繰り返し下降させることにより、溶融スラグ
   表面に浮遊する不完全溶融物を溶融スラグ中に強制的に
   潜り込ませるようにすることを特徴とするプラズマ溶融
   炉の運転方法。
3. 【請求項３】溶融スラグ中に潜り込ませたスタート電極
   の先端から不活性ガスを溶融スラグ中へ噴出させるよう
   にした請求項２に記載のプラズマ溶融炉の運転方法。