【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、焼却灰や飛灰等の灰を電気的に溶融処理するための灰溶融処理炉に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
焼却灰や飛灰等の灰を電気炉により溶融させると、その溶融灰層は比重差により上下２層に分離する。すなわち、上層は比重の軽い溶融塩で構成され、下層は比重の重いスラグで構成される。
【０００３】
ところで、吸水性，水溶性の塩類である溶融塩は、工業塩として再利用される場合もあるが、一般には品質が極めて悪く、殆ど再利用されることなく、海水域へと放流される等の廃棄処分されているのが普通である。一方、スラグは、金属，ガラス等を含むものであり、インターロッキングブロック，骨材，路盤材，タイル等として再利用することが十分可能なものである。
【０００４】
しかし、伝統的な灰溶融処理炉である電気炉（以下「第１従来炉」という）では、１つの出湯口から溶融塩とスラグとを混入状態で取り出すようにしていたため、スラグを有効に利用することができないでいた。すなわち、塩が混入したスラグを上記した如きインターロッキングブロック，骨材，路盤材，タイル等として再利用した場合には、かかる利用材の使用時において塩が溶出するとか、強度が低下する等の問題があった。また、スラグに混入した塩は、スラグの水砕処理時に水溶して排水側へと移行するが、プラント排水の塩濃度には一定の基準があるため、プラント排水処理の負荷が増大することになる。
【０００５】
勿論、第１従来炉においても、スラグのみを出湯させるようにすることが可能であるが、このように溶融塩の出湯を行わない場合には、スラグ層の電気抵抗が溶融塩層の電気抵抗に比して極めて高くなり、電流が塩層において流れ易く、スラグ層において流れ難くなる。その結果、塩層の温度が著しく上昇して、揮散物質が増加し、エネルギの無駄や排ガス系統の閉塞現象やバグフィルタの負荷増大といった問題が生じる。その一方で、スラグ層の温度が低下して、スラグの出湯が困難となる。
【０００６】
したがって、これらのことから、溶融塩とスラグとは各別に取り出すようにすることが好ましい。
【０００７】
そこで、近時、図３に示す如く、周壁の上下部に出湯口２８ａ，２８ｂを設けて、上位の出湯口である塩出湯口２８ａから溶融塩１１ｂを取出すと共に、下位の出湯口であるスラグ出湯口２８ｂからスラグ１１ｃを取出すように工夫された灰溶融処理炉２１が提案されている。なお、この灰溶融処理炉（以下「第２従来炉」という）２１は、スラグ出湯口２８ｂの上位に塩出湯口２８ａを設けている点を除いて、第１従来炉と同一構造のものであり、天井壁に灰投入口２７及び排気口２９を設けると共に電極２５…を垂設して、灰投入口２７から投入された灰１１を溶融処理するように構成されている。
【０００８】
かかる第２従来炉２１にあっては、第１従来炉におけると同様に、溶融灰層１１ａの高さや両層１１ｂ，１１ｃの境界位置は灰の処理状況，条件により変動するが、溶融灰層１１ａの上面つまり溶融塩層１１ｂの上面が出湯口２８ａより上位に位置していない場合や溶融塩層１１ｂとスラグ層１１ｃとの境界が塩出湯口２８ａの下位に位置していない場合には、塩出湯口２８ａを閉塞しておく必要がある。けだし、前者の場合には、灰溶融層１１ａ上の未溶融灰１１ｄが溶融塩１１ｂと共に塩出湯口２８ａから流出するといった灰処理不良を生じ、後者の場合には、スラグ１１ｃが塩出湯口２８ａから流出するからである。
【０００９】
したがって、溶融塩層１１ｂとスラグ層１１ｃとの境界を検出して、これに応じて塩出湯口２８ａを開閉する必要があるが、そのためには両層１１ｂ，１１ｃの境界を検出するための検出装置が必要となり、その制御システムも含めた炉構造が徒に複雑化，大型化するといった問題が生じる。
【００１０】
また、このような検出装置や制御システムは、高温条件下で作動するものであるから、長期に亘って完璧な作動を期し難く、誤動作する場合もありうる。すなわち、スラグ１１ｃや未溶融灰１１ｄが塩出湯口２８ａから流出する等の虞れがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、第１従来炉や第２従来炉における上記した問題をすべて解決して、溶融灰層からスラグのみを確実に取出しうる灰溶融処理炉を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決した本発明の灰溶融処理炉は、炉内を隔壁により灰溶融処理部と塩処理部とに区画したものである。而して、灰溶融処理部は、灰投入口から投入された灰を溶融して、溶融塩層とスラグ層とからなる溶融灰層を形成する電気炉に構成されており、塩処理部は、未溶融灰を溶融しうる、灰溶融処理部とは独立した小形の電気炉に構成されており、各処理部の下部には、各々、独立した出湯口が設けられている。また、前記隔壁には、溶融灰層の表層部分を構成する溶融塩を灰溶融処理部から塩処理部へと溢流させる溢流堰が形成されており、溢流堰から塩処理部に溶融塩に伴って溢流される未溶融灰を、当該塩処理部において溶融処理して、溶融塩と共に塩処理部の出湯口から炉外に取り出すようになっている
【００１３】
【作用】
灰投入口から投入された灰は、電気炉である灰溶融処理部において溶融されて溶融灰層を形成する。この溶融灰層は、比重差により、上層である溶融塩層と下層であるスラグ層とに分離されている。
【００１４】
そして、灰の溶融が進行するに従って溶融灰層が漸次高くなっていき、その層高さが溢流堰に達するようになると、上層を構成する溶融塩が溢流堰から塩処理部に溢流供給される。このとき、未溶融灰の一部が溢流堰から塩処理部に流入するが、かかる未溶融灰は、電気炉である塩処理部において溶融処理され、溶融塩と共に塩処理部の出湯口から炉外に取り出される。したがって、未溶融灰がそのまま炉外に取り出されることはない。
【００１５】
一方、スラグは灰溶融処理部の出湯口から炉外に取り出される。このスラグ取出により、灰溶融処理部における溶融灰層の上面が溢流堰より下降すると、灰溶融処理部から塩処理部への溢流は停止される。そして、灰投入により灰溶融処理部における溶融灰層の上面が上昇して溢流堰に達すると、再び、溶融塩の塩処理部への溢流が再開される。
【００１６】
したがって、灰溶融処理部における溶融灰層の層高さは溢流堰以上になることがなく、溶融塩層とスラグ層との境界を検出せずとも、スラグは灰溶融処理部の出湯口のみから取り出されることになる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の構成を図１及び図２に示す実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１８】
この実施例の灰溶融処理炉１にあっては、図１及び図２に示す如く、炉１内が隔壁４により灰溶融処理部２と塩処理部３とに区画されている。
【００１９】
両処理部２，３は、夫々、電極５…，６…を配設した独立の電気炉に構成されている。
【００２０】
すなわち、灰溶融処理部２は、第１又は第２従来炉と同様の構造，容積を有するもので、電極５…を天井壁に適宜に昇降機構により昇降自在に垂下支持させてあり、天井壁に設けた灰投入口７から投入された焼却灰や飛灰等の灰１１を電気的に溶融処理するように構成されている。さらに、灰溶融処理部２の周壁には、溶融灰層１１ａの下部つまりスラグ層１１ｃの下部に開口する出湯口（以下「スラグ出湯口」という）８が形成されている。なお、炉１内で発生する排ガス１１´は、天井壁に設けた排気口９から排出される。
【００２１】
また、塩処理部３は、灰溶融処理部２に比して小容量のもので、周壁にアーク電極６，６を水平対向状に支持させた小形の電気炉に構成されている。また、この塩処理部３の周壁下部には、スラグ出湯口８とは独立して開閉される出湯口（以下「塩出湯口」という）１０が形成されている。
【００２２】
隔壁４には、溶融灰層１１ａの表層部分を構成する溶融塩１１ｂを灰溶融処理部２から塩処理部３へと溢流させる溢流堰４ａが形成されている。この堰４ａの高さｈは、堰４ａがないとした場合（灰溶融処理部２を塩処理部３から分離した独立の電気炉とした場合）における溶融灰層１１ａの許容上限高さＨより所定量Δｈ小さく設定されている（図１参照）。このΔｈは、灰溶融処理部２における溶融処理能力等に応じて適宜に設定されるが、通常は１０ｃｍ以上としておくのが好ましい。
【００２３】
以上のように構成された灰溶融処理炉１にあっては、灰投入口７から投入された灰１１は灰溶融処理部２において溶融されて、溶融灰層１１ａを形成する。この溶融灰層１１ａは、比重差により、上層である溶融塩層１１ｂと下層であるスラグ層１１ｃとに分離される。
【００２４】
そして、灰１１の溶融が進行するに従って溶融灰層１１ａが漸次高くなっていき、その層高さが溢流堰４ａに達するようになると、上層を構成する溶融塩１１ｂが溢流堰４ａから塩処理部３に溢流供給される。このとき、溶融灰層１１ａ上の未溶融灰１１ｄの一部が溢流堰４ａから塩処理部３に流入するが、かかる未溶融灰１１ｄは、電気炉である塩処理部３において溶融処理され、塩類１１ｂと共に塩出湯口１０から炉外に取り出される。したがって、未溶融灰１０ｄがそのまま炉外に取り出されることはない。ところで、塩類１１ｂの平均溶融点（約１２４０℃）はスラグ１１ｃの平均溶融点（約１３５０℃以上）より大幅に低いことから、塩出湯口１０を開けたにも拘わらず出湯されない場合（つまり、塩処理部３の温度が塩類の溶融点以下である場合）において、アーク電極６，６により塩処理部３を塩溶融点以上であってスラグ溶融点に達しない範囲の温度に昇温，維持させておくと、塩出湯口１０から塩類１１ｂのみを連続して取り出すことが可能となる。また、未溶融灰１０ｄ中には細粒で且つ微量の金属が混入している場合があり、これが塩処理部３に未溶融灰１０ｄと共に流れ込み、該処理部３の底に溜まることが考えられるので、アーク電極６，６はスラグ１１ｃの平均溶融点（約１３５０℃以上）にも昇温することができる。
【００２５】
一方、スラグ１１ｃは灰溶融処理部２の下部に開口するスラグ出湯口８から炉外に取り出される。このスラグ取出により、灰溶融処理部２における溶融灰層１１ａの上面が溢流堰４ａ以下に下降すると、灰溶融処理部２から塩処理部３への溢流は停止される。そして、灰投入により灰溶融処理部２における溶融灰層１１ａの上面が上昇して溢流堰４ａに達すると、再び、溶融塩１１ｂの塩処理部３への溢流が再開される。
【００２６】
したがって、灰溶融処理部２における溶融灰層１１ａの層高さは溢流堰４ａ以上になることがなく、溶融塩層１１ｂとスラグ層１１ｃとの境界を検出せずとも、スラグ１１ｃは灰溶融処理部２の出湯口８のみから取り出されることになる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施例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、適宜に変更，改良することができる。例えば、図１に鎖線図示する如く、灰溶融処理部２の天井壁から未溶融灰堰き止め壁１２を垂下させて、未溶融灰１１ｄの溢流堰４ａから塩処理部３への流入量を可及的に減少させるようにすることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解されるように、本発明によれば、冒頭で述べた如き問題を生じることなく、純度の高いスラグを効率良く取り出すことができ、その再利用を有効に図ることができる。しかも、溶融塩層とスラグ層との境界を検出する必要がないから、第２従来炉における如く全体構成が複雑化，大型化することがなく、誤動作により不測の事態が発生する虞れもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る灰溶融処理炉の一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】同横断平面図である。
【図３】第２従来炉を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１…灰溶融処理炉、２…灰溶融処理部、３…塩処理部、４…隔壁、４ａ…溢流堰、５，６…電極、７…灰投入口、８…スラグ出湯口（灰溶融処理部の出湯口）、９…排気口、１０…塩出湯口（塩処理部の出湯口）、１１…灰、１１ａ…溶融灰層、１１ｂ…溶融塩、１１ｃ…スラグ、１１ｄ…未溶融灰。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an ash melting furnace for electrically melting ash such as incinerated ash and fly ash.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
When ash such as incineration ash or fly ash is melted by an electric furnace, the molten ash layer is separated into two layers, upper and lower, due to a difference in specific gravity. That is, the upper layer is composed of molten salt having a low specific gravity, and the lower layer is composed of slag having a high specific gravity.
[0003]
By the way, molten salts, which are water-absorbing and water-soluble salts, are sometimes reused as industrial salts, but are generally of very poor quality and are discharged to seawater without being reused. Is usually disposed of. On the other hand, the slag contains metal, glass, and the like, and can be sufficiently reused as an interlocking block, an aggregate, a roadbed material, a tile, and the like.
[0004]
However, in the electric furnace (hereinafter referred to as "first conventional furnace") which is a traditional ash melting furnace, the molten salt and the slag are taken out from one tap hole in a mixed state, so that the slag is effectively used. I couldn't. That is, when the slag mixed with salt is reused as an interlocking block, an aggregate, a roadbed material, a tile, or the like as described above, salt is eluted when the used material is used, or strength is reduced. There was a problem. In addition, the salt mixed into the slag becomes soluble during the slag granulation treatment and moves to the drainage side.However, since the salt concentration of the plant wastewater has a certain standard, the load of the plant wastewater treatment increases. Become.
[0005]
Of course, in the first conventional furnace as well, it is possible to discharge only slag, but when the molten salt is not discharged in this manner, the electric resistance of the slag layer is reduced by the electric resistance of the molten salt layer. And the current easily flows in the salt layer and hardly flows in the slag layer. As a result, the temperature of the salt layer rises significantly, the amount of volatile substances increases, and problems such as waste of energy, a clogging phenomenon of the exhaust gas system, and an increase in load on the bag filter occur. On the other hand, the temperature of the slag layer decreases, and it becomes difficult to discharge the slag.
[0006]
Therefore, it is preferable to take out the molten salt and the slag separately from these.
[0007]
Therefore, recently, as shown in FIG. 3, tap holes 28a and 28b are provided in the upper and lower portions of the peripheral wall to take out the molten salt 11b from the salt tap hole 28a which is the upper tap port and slag which is the lower tap port. An ash melting furnace 21 designed to take out the slag 11c from the tap hole 28b has been proposed. The ash melting furnace (hereinafter referred to as "second conventional furnace") 21 has the same structure as the first conventional furnace except that a salt outlet 28a is provided above the slag outlet 28b. In addition, an ash inlet 27 and an exhaust outlet 29 are provided on the ceiling wall, and the electrodes 25 are provided vertically so as to melt the ash 11 injected from the ash inlet 27.
[0008]
In the second conventional furnace 21, as in the first conventional furnace, the height of the molten ash layer 11 a and the boundary position between the two layers 11 b and 11 c vary depending on the ash processing conditions and conditions. When the upper surface of 11a, that is, the upper surface of the molten salt layer 11b is not located above the tap hole 28a, or when the boundary between the molten salt layer 11b and the slag layer 11c is not located below the salt outlet port 28a, It is necessary to close the salt outlet 28a. In the former case, ash treatment failure occurs such that the unmolten ash 11d on the ash molten layer 11a flows out of the salt outlet 28a together with the molten salt 11b, and in the latter case, the slag 11c becomes the salt outlet 28a. Because it flows out of
[0009]
Therefore, it is necessary to detect the boundary between the molten salt layer 11b and the slag layer 11c, and to open and close the salt tap hole 28a accordingly. For this purpose, the detection for detecting the boundary between the two layers 11b and 11c is required. A device is required, and the furnace structure including the control system becomes complicated and large in size.
[0010]
Further, since such a detection device or control system operates under high-temperature conditions, it is difficult to achieve perfect operation for a long period of time, and may malfunction. That is, there is a possibility that the slag 11c and the unmolten ash 11d may flow out of the salt outlet 28a.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the first conventional furnace and the second conventional furnace, and to provide an ash melting treatment furnace capable of reliably extracting only slag from a molten ash layer.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The ash melting furnace of the present invention that solves this problem is one in which the inside of the furnace is partitioned into an ash melting section and a salt processing section by partition walls. Thus, the ash melting section is configured as an electric furnace that melts the ash supplied from the ash inlet to form a molten ash layer composed of a molten salt layer and a slag layer. It is configured as a small electric furnace capable of melting unmolten ash and independent of the ash melting processing section, and each of the processing sections is provided with an independent tap hole below the processing section. Further, the partition wall, melting the molten salt constituting the surface layer portion of the molten ash layer overflow weir to overflow from the ash melting unit to the salt treatment section is formed, the salt treatment unit from the overflow weir The unmelted ash that overflows with the salt is melt-processed in the salt processing section, and is taken out of the furnace from the tap of the salt processing section together with the molten salt.
[Action]
The ash supplied from the ash inlet is melted in an ash melting section, which is an electric furnace, to form a molten ash layer. The molten ash layer is separated into an upper molten salt layer and a lower slag layer due to a difference in specific gravity.
[0014]
Then, as the melting of the ash progresses, the molten ash layer gradually increases, and when the layer height reaches the overflow weir , the molten salt forming the upper layer overflows from the overflow weir to the salt treatment unit. Supplied. At this time, a part of the unmolten ash flows from the overflow weir into the salt treatment unit. It is taken out of the furnace. Therefore, the unmelted ash is not taken out of the furnace as it is.
[0015]
On the other hand, the slag is taken out of the furnace from the tap hole of the ash melting section. When the upper surface of the molten ash layer in the ash melting section descends from the overflow weir due to this slag removal, overflow from the ash melting section to the salt processing section is stopped. Then, when the upper surface of the molten ash layer in the ash melting section rises by the ash injection and reaches the overflow weir , the overflow of the molten salt into the salt processing section is restarted again.
[0016]
Therefore, the height of the molten ash layer in the ash fusion processing section does not exceed the overflow weir , and even if the boundary between the molten salt layer and the slag layer is not detected, the slag is only discharged from the outlet of the ash fusion processing section. Will be taken out.
[0017]
【Example】
Hereinafter, the configuration of the present invention will be specifically described based on the embodiment shown in FIGS.
[0018]
In the ash melting furnace 1 of this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the inside of the furnace 1 is divided into an ash melting section 2 and a salt processing section 3 by partition walls 4.
[0019]
The processing units 2 and 3 are configured as independent electric furnaces provided with electrodes 5... 6 respectively.
[0020]
That is, the ash melting processing section 2 has the same structure and volume as the first or second conventional furnace, and the electrodes 5 are supported on the ceiling wall so as to be vertically movable by a lifting mechanism as appropriate. The ash 11 such as incineration ash or fly ash input from the ash input port 7 provided in the apparatus is electrically melted. Further, a tap hole (hereinafter, referred to as “slag tap port”) 8 is formed on a peripheral wall of the ash melting processing section 2 and opens at a lower portion of the molten ash layer 11a, that is, a lower portion of the slag layer 11c. Exhaust gas 11 'generated in the furnace 1 is exhausted from an exhaust port 9 provided on a ceiling wall.
[0021]
Further, the salt processing section 3 has a smaller capacity than the ash melting processing section 2 and is configured as a small electric furnace having the arc electrodes 6 and 6 supported on the peripheral wall in a horizontally opposed manner. Further, at the lower part of the peripheral wall of the salt treatment section 3, a tap hole (hereinafter, referred to as “salt tap port”) 10 that is opened and closed independently of the slag tap port 8 is formed.
[0022]
The partition wall 4 is provided with an overflow weir 4a for allowing the molten salt 11b constituting the surface layer portion of the molten ash layer 11a to overflow from the ash melting section 2 to the salt processing section 3. The height h of the weir 4a is higher than the allowable upper limit height H of the molten ash layer 11a when there is no weir 4a (when the ash melting processing unit 2 is an independent electric furnace separated from the salt processing unit 3). The predetermined amount Δh is set smaller (see FIG. 1). This Δh is appropriately set in accordance with the melting processing capacity of the ash melting processing section 2 and the like, but it is usually preferable to set it to 10 cm or more.
[0023]
In the ash melting processing furnace 1 configured as described above, the ash 11 fed from the ash input port 7 is melted in the ash melting processing section 2 to form a molten ash layer 11a. The molten ash layer 11a is separated into a molten salt layer 11b as an upper layer and a slag layer 11c as a lower layer due to a difference in specific gravity.
[0024]
Then, as the melting of the ash 11 progresses, the molten ash layer 11a gradually increases, and when the layer height reaches the overflow weir 4a, the molten salt 11b constituting the upper layer is discharged from the overflow weir 4a. The overflow is supplied to the processing unit 3. At this time, a part of the unmolten ash 11d on the molten ash layer 11a flows into the salt processing unit 3 from the overflow weir 4a, and the unmolten ash 11d is melt-processed in the salt processing unit 3 which is an electric furnace. , Together with the salts 11b, are taken out of the furnace from the salt tap hole 10. Therefore, the unmolten ash 10d is not taken out of the furnace as it is. By the way, since the average melting point (about 1240 ° C.) of the salt 11b is significantly lower than the average melting point (about 1350 ° C. or more) of the slag 11c, even if the salt tap hole 10 is opened, the tapping is not performed (ie, In the case where the temperature of the salt treatment unit 3 is equal to or lower than the melting point of the salt, the temperature of the salt treatment unit 3 is raised and maintained by the arc electrodes 6 and 6 to a temperature in a range not lower than the salt melting point and not reaching the slag melting point. By doing so, it is possible to continuously take out only the salts 11b from the salt tap hole 10. Further, fine particles and a small amount of metal may be mixed in the unmolten ash 10d, which may flow into the salt treatment unit 3 together with the unmolten ash 10d and accumulate at the bottom of the treatment unit 3. Therefore, the temperature of the arc electrodes 6, 6 can be raised to the average melting point of the slag 11c (about 1350 ° C. or higher).
[0025]
On the other hand, the slag 11c is taken out of the furnace from the slag tap 8 opening at the lower part of the ash melting treatment section 2. When the upper surface of the molten ash layer 11a in the ash melting section 2 descends below the overflow weir 4a due to the removal of the slag, the overflow from the ash melting section 2 to the salt processing section 3 is stopped. When the upper surface of the molten ash layer 11a in the ash melting section 2 rises by the ash injection and reaches the overflow weir 4a, the overflow of the molten salt 11b into the salt processing section 3 is resumed.
[0026]
Therefore, the height of the molten ash layer 11a in the ash fusion processing section 2 does not exceed the overflow weir 4a, and the slag 11c is melted without detecting the boundary between the molten salt layer 11b and the slag layer 11c. It is taken out only from the tap 8 of the processing section 2.
[0027]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately changed and improved without departing from the basic principle of the present invention. For example, as shown by a dashed line in FIG. It is also possible to reduce as much as possible.
[0028]
【The invention's effect】
As can be easily understood from the above description, according to the present invention, high-purity slag can be efficiently taken out without causing the problems described at the beginning, and its reuse can be effectively achieved. it can. Moreover, since there is no need to detect the boundary between the molten salt layer and the slag layer, the overall configuration does not become complicated and large as in the second conventional furnace, and there is no possibility that an unexpected situation may occur due to malfunction. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view showing one embodiment of an ash melting furnace according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional plan view of the same.
FIG. 3 is a vertical sectional side view showing a second conventional furnace.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ash melting processing furnace, 2 ... Ash melting processing part, 3 ... Salt processing part, 4 ... Partition wall, 4a ... Overflow weir, 5, 6 ... Electrode, 7 ... Ash inlet, 8 ... Slag outlet (ash melting) 9 ... Exhaust port, 10 ... Salt outlet (Salt outlet), 11 ... Ash, 11a ... Molten ash layer, 11b ... Molten salt, 11c ... Slag, 11d ... Unmolten ash .
