JP3542074B2

JP3542074B2 - 電気抵抗式溶融炉の自動制御装置

Info

Publication number: JP3542074B2
Application number: JP2000049355A
Authority: JP
Inventors: 秀雄片山
Original assignee: 安斎節
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: JP2001241639A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物を焼却処理した際に発生する焼却灰を溶融処理するための電気抵抗式溶融炉の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物や産業廃棄物を９００℃以下で焼却した焼却灰には、環境的、人畜的に有害な物質および金属が含有されており、これらの有害物質、例えばＰＣＢ、ダイオキシン、鉛、カドミウム等を無公害化する手段は、通常の燃料を使用した焼却炉では解決不可能である。この焼却灰をそのまま埋立地へ廃棄すれば、水質汚染や土質汚染が起きるのは当然であり、しかも最近はｐＨ３にもなる酸性雨によって、上記金属類は溶出し飲料水等に深刻な影響を与えてしまう。
【０００３】
従来、この問題を解決するために、焼却灰を溶融処理して有害物質を無害化する方法が種々提案されている。これに使用される炉は、炉内に存在する酸素を極力少なくする必要があるために、大量の空気を燃焼させる油・ガスを使用する炉は使用できず、従って電気炉を使用する。電気炉には高周波炉のようなものがあるが、これによって大容量の空間を作ることは困難であり、また、電気アーク炉は溶融メタルと黒鉛電極との間にアークを発生させて、その熱によって溶融物を生成するものであるが、高温によって炉の破損や電極の消耗が激しく、且つ電力も膨大に必要とするので望ましくない。本方法を行うのに最も望ましい電気炉は、炉が実質的に密閉されており、空気の流入が少ないことであり、無機質溶融体自体へ電気抵抗を利用して発熱させて炉内温度を保つ電気抵抗式溶融炉が必須である。
【０００４】
この電気抵抗式溶融炉の基本特許は、特許第１３３４７９１号（特公昭６０−５６９６３号公報）に提案されており、これを図２により説明する。溶融炉１０１の天井部１０２には、三相交流用の三つの黒鉛電極１０３が天井部２を貫通して昇降可能に配設されている。また、天井部１０２には、焼却灰１０４を挿入するシュート１０５、燃焼空気を供給する空気口１０６および排気口１０７が設けられ、空気口１０６には空気量を調節する調節弁１０８が設けられている。また、溶融炉１０１の下部には金属溶融体１０９の出湯口１１０が設けられている。
【０００５】
先端を金属溶融体１０９中に埋没させた電極３に通電し、金属溶融体１０９を抵抗体とするジュール熱により金属溶融体１０９の融解温度より高い１４００〜１５００℃程度に加熱する。焼却灰１０４は、シュート１０５から金属溶融体１０９の液面全域に供給される。供給された焼却灰１０４は、金属溶融体１０９の液面と接する部位から順次溶融され、溶融の際に発生する少量の排ガスは排気口１０７から排出される。焼却灰１０４が溶融されることにより焼却灰に含まれる金属分は溶融メタル層として底部に溜まり、その上に焼却灰の無機質溶融体が分離してガラス層を形成する。溶融メタルおよび無機質溶融体（以下、溶融スラグという）は順次、出湯口１１０から取り出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気抵抗式溶融炉においては、溶融処理を実施する初期段階で、溶融炉１０１の底部の電極１０３の回りに鉄屑や銅屑を密に充填し、黒鉛電極１０３に通電して金属溶融体１０９を形成する必要がある。しかしながら、上記従来の電気抵抗式溶融炉においては、電極１０３間の距離が固定され、金属溶融体１０９の溶融温度の制御ができないため、消費電力が増大するとともに変圧器や路壁の破損を招くという問題を有し、また、溶融スラグのレベルが不明のため、焼却灰等の投入タイミングを正確に判定することができず、処理時間が長くなってしまうという問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、溶融スラグの温度およびレベルにより電極の水平移動、上下移動および溶融スラグの排出を自動的に処理し、使用電力の節減と変圧器や路壁の破損を防止することができる電気抵抗式溶融炉の自動制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電気抵抗式溶融炉の自動制御装置は、電気抵抗式溶融炉内に充填された溶融スラグと、該溶融スラグ内に挿入するように配設され昇降ステージに装着された中心電極及び該中心電極に対向して配設された対向電極と、前記昇降ステージを上下動可能にする上下移動装置と、前記対向電極を昇降ステージ上で水平移動させる水平移動装置と、前記対向電極を流れる電流値を測定する電流測定装置と、前記溶融スラグの温度を検出する温度検出装置と、前記溶融炉の底部に設けられた開閉弁と、溶融スラグのレベルを検出するレベル検出装置とを備え、電流測定装置により測定された電流値及び溶融スラグの温度に基づいて、水平移動装置を駆動させ中心電極と対向電極間の距離を制御するとともに、前記上下移動装置を駆動させ前記電極を上下動させ、前記レベル検出装置および前記温度検出装置により検出された値に基づいて、前記開閉弁を駆動させ溶融スラグを外部に排出させることを特徴とする。

【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明における電気抵抗式溶融炉の自動制御装置の１実施形態を示す構成図である。
【００１０】
溶融炉１内には溶融スラグ２が充填され、溶融スラグ２内に挿入するように、中心電極３と、中心電極３に対向して２本の対向電極４が配設されている。各電極３、４は昇降ステージ５に装着され、昇降ステージ５は、複数の上下移動装置６、６により上下動可能に設けられている。また、対向電極４、４は、それぞれ水平移動装置７、７により昇降ステージ５上を水平移動可能に設けられている。また、溶融炉１の底部には出湯管９が設けられ、この出湯管９を開閉する開閉弁１０が配設されている。
【００１１】
溶融炉１の上部には、溶融スラグ２の温度を非接触で検出する温度検出装置１１と、溶融スラグのレベルを非接触で検出するレベル検出装置１２が配設されている。変圧器１３の１次側には３相電源Ｕ、Ｂ、Ｗが接続され、変圧器１３の２次側端子Ｂは中心電極３に接続され、２次側端子Ａ、Ｃは電流測定装置１４、１４を介して対向電極４、４に接続されている。そして、上下移動装置６、水平移動装置７、開閉弁１０、温度検出装置１１、レベル検出装置１２、電流測定装置１４は自動制御装置１５に接続されている。
【００１２】
上記構成からなる電気抵抗式溶融炉の制御について説明する。先端を溶融スラグ２中に埋没させた電極３、４に通電し、溶融スラグ２を抵抗体とするジュール熱により溶融スラグ２の融解温度より高い１４００〜１５００℃程度に加熱する。焼却灰は、溶融スラグ２の液面全域に供給され、供給された焼却灰は、溶融スラグ２の液面と接する部位から順次溶融され、溶融の際に発生する少量の排ガスは排気口１０７から排出される。焼却灰１０４が溶融されることにより焼却灰に含まれる金属分は溶融メタル層として底部に溜まり、その上に焼却灰の無機質溶融体が分離してガラス層を形成する。溶融メタルおよび無機質溶融体は順次、出湯管９から取り出される。
【００１３】
対向電極４に流れる電流は、電流測定装置１４により測定され、自動制御装置１５は、対向電極４に流れる電流が規定値を超えると、水平移動装置７を駆動して対向電極４を水平移動させ、電極３、４間の距離、すなわち電気抵抗値を増加して規定値以内の電流に戻して変圧器１３の損傷を防止する。また、以上の水平移動で規定の電流値に戻らない場合には、自動制御装置１５は昇降ステージ５を上部に移動させて電極３、４間の電気抵抗値を増加して規定値以内の電流に戻す。
【００１４】
また、温度検出装置１１の測定により溶融スラグ２の溶融温度が規定値を越えた場合には、自動制御装置１５は、水平移動装置７を駆動して対向電極４を水平移動させ、電極３、４間の電気抵抗値を増加して電極３、４間の電流を減少させて、溶融スラグ２の溶融温度を低下させて溶融炉の内部壁の破損を防止する。
【００１５】
また、レベル検出装置１２により溶融スラグのレベルを測定し、測定したレベルおよび溶融スラグ２の温度が規定値になっていれば、自動制御装置１５は、開閉弁１０を作動させて溶融スラグ２を外部に排出させる。
【００１６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、中心電極３に対して２本の対向電極４を設けているが、２本の対向電極４だけでもよいし、また、中心電極３にたいして３本以上の対向電極４を設けるようにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、溶融スラグの温度およびレベルにより電極の水平移動、上下移動および溶融スラグの排出を自動的に処理し、使用電力の節減と変圧器や路壁の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における電気抵抗式溶融炉の自動制御装置の１実施形態を示す構成図である。
【図２】従来の電気抵抗式溶融炉の断面図である。
【符号の説明】
１…溶融炉
２…溶融スラグ
３、４…電極
６…上下移動装置
７…水平移動装置
１０…開閉弁
１１…温度検出装置
１２…レベル検出装置
１４…電流測定装置

Claims

電気抵抗式溶融炉内に充填された溶融スラグと、該溶融スラグ内に挿入するように配設され昇降ステージに装着された中心電極及び該中心電極に対向して配設された対向電極と、前記昇降ステージを上下動可能にする上下移動装置と、前記対向電極を昇降ステージ上で水平移動させる水平移動装置と、前記対向電極を流れる電流値を測定する電流測定装置と、前記溶融スラグの温度を検出する温度検出装置と、前記溶融炉の底部に設けられた開閉弁と、溶融スラグのレベルを検出するレベル検出装置とを備え、電流測定装置により測定された電流値及び溶融スラグの温度に基づいて、水平移動装置を駆動させ中心電極と対向電極間の距離を制御するとともに、前記上下移動装置を駆動させ前記電極を上下動させ、前記レベル検出装置および前記温度検出装置により検出された値に基づいて、前記開閉弁を駆動させ溶融スラグを外部に排出させることを特徴とする電気抵抗式溶融炉の自動制御装置。