JP3580768B2

JP3580768B2 - 電気式溶融炉の炉壁構造及び炉壁冷却方法

Info

Publication number: JP3580768B2
Application number: JP2000308947A
Authority: JP
Inventors: 良仁蔵内; 正秀西垣
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: JP2002115831A

Description

【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等を焼却処理する焼却炉から排出された焼却残渣や飛灰等の被溶融物を溶融処理する電気式溶融炉に於いて使用されるものであり、電気式溶融炉の溶融炉本体の炉壁構造及び炉壁冷却方法の改良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等を焼却処理する焼却炉から排出される焼却残渣や飛灰（以下被溶融物と云う）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。何故なら、被溶融物は溶融固化することにより、その容積を１／２〜１／３に減らすことができると共に、重金属等の有害物質の溶出防止や溶融スラグの再利用、最終埋立て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、プラズマ溶融炉やアーク溶融炉、電気抵抗炉等の電気式溶融炉を使用し、電気エネルギーによって被溶融物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷により固化する方法と、表面溶融炉や旋回溶融炉、コークスベッド炉等の燃焼式溶融炉を使用し、燃料の燃焼エネルギーによって被溶融物を溶融した後、これを水冷若しくは空冷により固化する方法とが多く利用されており、ごみ焼却処理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、又、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１０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り、図１０に於いて、３０は溶融炉本体、３１は被溶融物Ｗのホッパ、３２は被溶融物Ｗの供給装置、３３は黒鉛主電極、３４は黒鉛スタート電極、３５は炉底電極、３６は炉底冷却ファン、３７は直流電源装置、３８は窒素ガス等の不活性ガス供給装置、３９は溶融スラグ出滓口、４０はタップホール、４１は燃焼室、４２は燃焼用空気ファン、４３はスラグ冷却水槽、４４は水封式スラグコンベヤである。
【０００５】
前記溶融炉本体３０内へ供給された焼却残渣や飛灰等の被溶融物Ｗは、電気エネルギーにより溶融点を越える温度にまで加熱され、高温液体状の溶融物Ｍとなる。この溶融物Ｍは、被溶融物Ｗ中に鉄を始めとする金属類やシリカを始めとするスラグ成分が多く含まれているため、比重差によって上方に位置する溶融スラグＭ１と溶融スラグＭ１の下方に位置して炉底に蓄積する溶融メタルＭ２とに分離される。その結果、溶融炉本体３０内には、炉底から上方へ向かって溶融メタルＭ２層と溶融スラグＭ１層が積層状に形成されることになる。
【０００６】
前記溶融スラグＭ１は、溶融スラグ出滓口３９から順次オーバーフローして冷却水を満したスラグ冷却水槽４３内へ落下し、冷却水により急冷固化されて粒状の水砕スラグとなった後、水封式スラグコンベヤ４４により搬出される。
又、溶融メタルＭ２は、電気式溶融炉の運転時間の経過と共に順次炉底に蓄積され、溶融メタルＭ２の液面が上昇してその厚さが増加することになる。この溶融メタルＭ２の液面が上昇すると、溶融スラグＭ１と溶融メタルＭ２が溶融スラグ出滓口３９から一緒に排出されたり、或いはプラズマアークが不安定になる等の問題がある。そのため、この種の電気式溶融炉に於いては、溶融炉本体３０の炉壁に設けたタップホール４０を間欠的に開孔し、ここから溶融メタルＭ２を適宜抜き出して溶融メタルＭ２層の厚さが所定の厚さを越えないようにしている。
【０００７】
一方、被溶融物Ｗの溶融によって発生した炉内の高温の排ガスＧは、溶融スラグ出滓口３９から燃焼室４１内に入り、ここで燃焼用空気ファン４２から二次燃焼用空気が加えられることにより、排ガスＧ中の未燃ガスが完全燃焼される。この完全燃焼した燃焼排ガスは、冷却空気等により冷却された後、排ガス処理装置（図示省略）等を経て大気中へ放出される。
【０００８】
ところで、電気式溶融炉の溶融炉本体３０の炉壁構造としては、１６００℃〜１８００℃の高温に耐える耐火物（例えばカーボン系耐火物やＳｉＣ系耐火物等）で形成した耐火物壁の外側に水冷ジャケット構造の水冷壁を設けた構造のものが周知である。
この炉壁構造に於いては、水冷壁の冷却効果が高いため、溶融スラグＭ１や溶融メタルＭ２の浸食による耐火物壁の損傷も比較的少なく、優れた実用的効用を奏することができる。
【０００９】
しかし、前記溶融炉本体３０の炉壁構造に於いても、溶融スラグＭ１や溶融メタルＭ２による耐火物壁の浸食を皆無にすることは困難であり、万が一耐火物壁が溶融スラグＭ１や溶融メタルＭ２による浸食によって損傷すると、水冷壁が直接高温に晒されることになり、その結果、水冷壁が破損して冷却水が溶融炉本体３０内へ侵入し、これが溶融スラグＭ１内や溶融メタルＭ２内へ巻き込まれることによって水蒸気爆発を引き起こすと云う問題がある。
【００１０】
この水蒸気爆発の問題を避けるため、溶融炉本体３０の耐火物壁の外側全体を空冷ジャケット構造の空冷壁により冷却する方式も開発されている。
しかし、この方式は、耐火物壁全体を空冷ジャケット構造の空冷壁でもって空気冷却するため、相当量の空気を必要とし、空冷用動力費が増大すると共に空気配管等の設備が煩雑になり過ぎると云う問題がある。
【００１１】
そこで、本件出願人は、これらの問題を解決する電気式溶融炉の炉壁構造とその冷却方法を開発し、これを特開平１１−２０１６５号として公開している。
即ち、前記溶融炉本体３０の炉壁構造及び冷却方法は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、溶融炉本体３０内の溶融物Ｍの液面付近より上方の炉壁４５を耐火物壁４６及び水冷ジャケット構造の水冷壁４７から形成すると共に、溶融物Ｍの液面付近より下方の炉壁４５を耐火物壁４６及び空冷ジャケット構造の空冷壁４８から形成し、又、空冷壁４８の空冷ジャケット内に縦向き配設した仕切板４９により複数の空気通路を区画形成し、この空気通路内に冷却板５０又は冷却ピンを配設したものであり、溶融物Ｍの液面付近より上方の炉壁４５を水冷壁４７の水冷ジャケット内を流れる冷却水により水冷すると共に、溶融物Ｍの液面付近より下方の炉壁４５を空冷壁４８の空冷ジャケット内（空気通路内）を流れる冷却空気Ａにより空冷するようにしたものである。
【００１２】
この炉壁構造及び冷却方法に於いては、耐火物壁４６の溶融スラグＭ１や溶融メタルＭ２による浸食を受け易い部分を空冷壁４８により空冷するようにしているため、例え耐火物壁４６が溶融スラグＭ１や溶融メタルＭ２により浸食されて空冷壁４８が破損しても、冷却水が直接溶融炉本体３０内へ侵入することがなく、又、溶融スラグＭ１の液面より上方の耐火物壁４６は比較的浸食が少ないため、水冷壁４７が高温に晒されて破損することが殆どない。その結果、冷却水が直接溶融スラグＭ１内や溶融メタルＭ２内へ巻き込まれて水蒸気爆発を引き起こすと云うことがなく、電気式溶融炉の安全性が大幅に向上すると云う利点がある。
更に、溶融炉本体３０の炉壁４５の一部を、空冷ジャケット内に冷却板５０や冷却ピンを配設して成る空冷壁４８により空冷するようにしているため、溶融炉本体３０の炉壁４５全体を空冷する場合に比較して空冷用動力費や設備費の削減を図れるうえ、伝熱面積が増加して空冷壁の冷却効率が大幅に向上すると云う利点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気式溶融炉で鉄等の金属類を含む被溶融物Ｗを溶融処理すると、上述したように溶融炉本体３０の炉底に比重の大きい溶融メタルＭ２が蓄積されて行く。この溶融メタルＭ２は、上層の溶融スラグＭ１よりも熱伝導率が高く、又、熱源（プラズマアーク）から離れているため、上層の溶融スラグＭ１に比べて温度がかなり低くなっている。そのため、溶融炉本体３０内の溶融物Ｍ（溶融スラグＭ１及び溶融メタルＭ２）には上部から下部にかけて大きな温度勾配が生じることになる。その結果、溶融物Ｍの液面（溶融スラグＭ１の液面）より下方側の炉壁４５の温度（耐火物壁温度及び外殻温度）にも、上下方向に於いて大きな温度勾配が生じることになる。現状の電気式溶融炉では、被溶融物Ｗの定格処理時に於いて溶融スラグＭ１層の上部側に接触する耐火物壁４５の温度と溶融メタルＭ２層の下部側に接触する耐火物壁４５の温度の差が１５０℃〜２００℃にもなっている。
【００１４】
ところが、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示す従来の電気式溶融炉の炉壁構造及び冷却方法に於いては、溶融炉本体３０内の溶融物Ｍの液面付近より下方側の炉壁４５を周方向に分割された状態の空冷ジャケットを備えた空冷壁４８で冷却するようにしているため、溶融物Ｍの液面付近より下方側の炉壁４５の冷却を一様に行っていることになる。即ち、溶融スラグＭ１層に接触する炉壁４５の冷却と溶融メタルＭ２層に接触する炉壁４５の冷却を同じように行っている。
その結果、炉壁４５の溶融スラグＭ１層に接触する部分を適正に冷却すると、溶融物Ｍの液面より下方側の炉壁４５に温度差が生じていることとも相俟って、炉壁４５の溶融メタルＭ２層に接触する部分が過冷却となってしまい、炉壁４５に設けたタップホール４０の開孔による溶融メタルＭ２の抜き出し時に溶融メタルＭ２の温度が下がって溶融メタルＭ２の抜き出しが困難になると云う問題が発生する。
反対に、溶融メタルＭ２の抜き出しを優先させて炉壁４５の溶融メタルＭ２層に接触する部分の冷却を弱めると、炉壁４５の溶融スラグＭ１層に接触する部分の冷却が不足し、この部分の温度が上昇して耐火物壁４６の損耗が激しくなると云う問題が発生する。
【００１５】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、溶融炉本体内の溶融物の液面付近より下方の炉壁を適正に冷却して炉壁の部分的な過冷却や冷却不足を防止できるようにした電気式溶融炉の炉壁構造及び炉壁冷却方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明の請求項１の発明は、溶融炉本体内の溶融物の液面付近より上方の炉壁を、耐火物壁と耐火物壁の外側に設けた水冷ジャケット構造の水冷壁とから形成し、又、溶融物の液面付近より下方の炉壁を、耐火物壁と耐火物壁の外側に設けた空冷ジャケット構造の空冷壁とから形成した電気式溶融炉の炉壁構造に於いて、前記空冷壁の空冷ジャケットを全周に亘って上下に２分割すると共に、上下に分割した空冷ジャケットを更に周方向に分割して複数の小ジャケットを形成し、空冷ジャケットの各小ジャケット内に冷却空気を夫々流せるようにしたことに特徴がある。
【００１７】
本発明の請求項２の発明は、空冷ジャケットの各小ジャケット内に複数の冷却板又は冷却ピンを配設したことに特徴がある。
【００１８】
本発明の請求項３の発明は、溶融炉本体内の溶融物の液面付近より上方の炉壁を、耐火物壁の外側に設けた水冷ジャケット構造の水冷壁により水冷し、又、溶融物の液面付近より下方の炉壁を、耐火物壁の外側に設けた上下方向並びに周方向に分割された複数の小ジャケットから成る空冷ジャケットを備えた空冷ジャケット構造の空冷壁により空冷するようにした電気式溶融炉の炉壁冷却方法に於いて、炉壁の温度又は空冷ジャケットの出口側の冷却空気の温度を検出し、この検出温度に基づいて空冷ジャケットの各小ジャケット内へ供給される冷却空気量を制御するようにしたことに特徴がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１乃至図５は本発明の実施の形態に係る炉壁構造を備えた電気式溶融炉の溶融炉本体１の要部を示すものであり、図１乃至図５に於いて、１は溶融炉本体、２は溶融炉本体１の炉壁、３は炉底電極、４は耐火物壁、５は電気絶縁性耐火物、６は水冷壁、７は空冷壁、８は炉体鉄皮、９は外側ジャケット壁、１０は隔壁、１１は仕切板、１２は冷却ピン、１３は冷却空気供給装置、１４は溶融スラグ出滓口、１５はタップホール、Ａは冷却空気、Ｍは溶融物、Ｍ１は溶融スラグ、Ｍ２は溶融メタルである。
尚、溶融炉本体１は、炉壁２を除くその他の部分の構造が従前の溶融炉本体１と略同一であるため、ここでは炉壁以外の部分の詳細な説明を省略する。
【００２０】
前記溶融炉本体１の炉壁２は、図２及び図３に示す如く、１６００℃〜１８００℃の高温に耐える耐火物（例えばカーボン系耐火物、Ｃ−ＳｉＣ系耐火物、ＳｉＣ系耐火物、クロム系の耐火物等）で形成した耐火物壁４と、耐火物壁４の外方に位置する電気絶縁性キャスタブル等の電気絶縁性耐火物５と、電気絶縁性耐火物５の外方で炉内の溶融物Ｍの液面付近（溶融スラグＭ１の液面付近）より上方に位置する水冷ジャケット構造の水冷壁６と、電気絶縁性耐火物５の外方で溶融物Ｍの液面付近（溶融スラグＭ１の液面付近）より下方に位置する空冷ジャケット構造の空冷壁７とから構成されている。
【００２１】
前記水冷壁６及び空冷壁７は、電気絶縁性耐火物５の外側に設けた鋼板製の炉体鉄皮８（炉体ケーシング）と炉体鉄皮８の外側に所定の間隔を空けて設けた鋼板製の外側ジャケット壁９とにより冷却用のジャケットを形成し、この冷却用のジャケットを溶融物Ｍの液面（溶融スラグＭ１の液面）よりやや上方位置に設けた隔壁１０でもって上下に２分割することにより構成されている。
【００２２】
即ち、水冷壁６は、図２に示す如く、隔壁１０と、隔壁１０より上方の炉体鉄皮８と、同じく隔壁１０より上方の外側ジャケット壁９とから構成されており、隔壁１０より上方の炉体鉄皮８と外側ジャケット壁９で囲まれた空間が水冷ジャケットとなっている。この水冷壁６の水冷ジャケット内には、冷却水が充満されており、冷却水供給ポンプ及び冷却水供給配管等から成る冷却水供給装置（図示省略）により冷却水が供給されるようになっている。
【００２３】
一方、空冷壁７は、図２及び図３に示す如く、隔壁１０と、隔壁１０より下方の炉体鉄皮８と、同じく隔壁１０より下方の外側ジャケット壁９とから構成されており、隔壁１０より下方の炉体鉄皮８と外側ジャケット壁９で囲まれた空間が空冷ジャケットとなっている。この空冷壁７の空冷ジャケットは、複数の小ジャケットＳに分割されており、各小ジャケットＳ内へ冷却空気Ａを夫々流せるようになっている。
【００２４】
具体的には、空冷壁７の空冷ジャケットは、図１、図４及び図５に示す如く、水平に配設した鋼板製の仕切板１１により全周に亘って上下に２分割されていると共に、縦向きに配設した鋼板製の複数枚の仕切板１１により周方向にも複数に分割されており、上下方向及び周方向に分割された各小ジャケットＳには各小ジャケットＳ内へ冷却空気Ａを流せるように冷却空気Ａの入口Ｓａ及び出口Ｓｂが夫々形成されている。
又、空冷ジャケットの各小ジャケットＳ内には、図２及び図３に示す如く、複数本の冷却ピン１２が上下方向及び周方向に適宜の間隔で配設されており、各冷却ピン１２の基端部は炉体鉄皮８に溶接により固着されている。
尚、空冷ジャケットは、温度の異なる溶融スラグＭ１層と溶融メタルＭ２層の境界付近で上下に分割され、又、電気式溶融炉の規模に応じて周方向に４分割〜８分割されている。更に、冷却ピン１２の長さは、炉体鉄皮８と外側ジャケット壁９の間隔よりも短めに選定されており、その材質としては銅材が使用されている。
【００２５】
そして、前記空冷壁７に於いては、後述する冷却空気供給装置１３により空冷ジャケットの上部側の各小ジャケットＳ内へ供給される冷却空気Ａ量と下部側の各小ジャケットＳ内へ供給される冷却空気Ａ量とを炉壁２の温度や各小ジャケットＳの出口Ｓｂ側の冷却空気Ａの温度に基づいて適正に制御できるようになっている。
【００２６】
前記冷却空気供給装置１３は、溶融炉本体１内の溶融物Ｍの液面より下方の耐火物壁４の温度、同じく溶融物Ｍの液面より下方の炉体鉄皮８の温度又は各小ジャケットＳの出口Ｓｂ側の冷却空気Ａの温度を検出し、この検出温度に基づいて空冷ジャケットの上部側の各小ジャケットＳ内へ供給される冷却空気Ａ量と下部側の各小ジャケットＳ内へ供給される冷却空気Ａ量とを適正に制御するようにしたものである。
【００２７】
具体的には、冷却空気供給装置１３は、図１、図４及び図５に示す如く、空冷ジャケットの各小ジャケットＳの出口Ｓｂに夫々分岐状に接続された吸引配管１６と、吸引配管１６に接続され、炉外の空気が冷却空気Ａとして各小ジャケットＳ内を入口Ｓａ側から出口Ｓｂ側へ向って流れるように炉外の空気を各小ジャケットＳの入口Ｓａから吸引する吸引ファン１７と、上部側の各小ジャケットＳの出口Ｓｂ近傍の吸引配管１６に夫々介設され、上部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量を調整する複数の上部ダンパ１８と、下部側の各小ジャケットＳの出口Ｓｂ近傍の吸引配管１６に夫々介設され、下部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量を調整する複数の下部ダンパ１９と、溶融スラグＭ１層と同じ高さ位置にある耐火物壁４の温度又は炉体鉄皮８の温度、或いは上部側の各小ジャケットＳの出口Ｓｂ側の冷却空気Ａの温度を温度センサー２０ａにより検出し、この検出温度に基づいて各上部ダンパ１８の駆動部１８ａを夫々駆動制御する複数の上部側温度制御器２０と、溶融メタルＭ２層と同じ高さ位置にある耐火物壁４の温度又は炉体鉄皮８の温度、或いは下部側の各小ジャケットＳの出口Ｓｂ側の冷却空気Ａの温度を温度センサー２１ａにより検出し、この検出温度に基づいて各下部ダンパ１９の駆動部１９ａを夫々駆動制御する複数の下部側温度制御器２１等から構成されており、各温度制御器２０，２１により耐火物壁４の温度、炉体鉄皮８の温度又は各小ジャケットＳの出口Ｓｂ側の冷却空気Ａの温度を常時検出し、これらの温度が設定値（炉壁２の部分的な過冷却や冷却不足等を防止できる温度）となるように各温度制御器２０，２１により上部ダンパ１８及び下部ダンパ１９の開度を夫々制御して上部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量と下部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量を調整するようになっている。
【００２８】
而して、上述した炉壁構造を備えた電気式溶融炉に於いて、溶融炉本体１内へ供給された焼却残渣や飛灰等の被溶融物は、電気エネルギーにより溶融点を越える温度にまで加熱され、高温液体状の溶融物Ｍとなる。このとき、溶融物Ｍは、被溶融物中に鉄を始めとする金属類やシリカを始めとするスラグ成分が多く含まれているため、比重差によって上方に位置する溶融スラグＭ１と溶融スラグＭ１の下方に位置して炉底に蓄積する溶融メタルＭ２とに分離される。
又、電気式溶融炉の運転時には、溶融炉本体１内の溶融物Ｍの液面付近から上方の炉壁２が水冷ジャケット構造の水冷壁６により冷却されていると共に、溶融物Ｍの液面付近から下方の炉壁２が空冷ジャケット構造の空冷壁７により冷却されている。
【００２９】
前記空冷壁７に於いては、冷却空気供給装置１３の吸引配管１６及び吸引ファン１７により複数に分割された空冷ジャケットの各小ジャケットＳ内に冷却空気Ａが強制的に流されており、この冷却空気Ａにより溶融物Ｍの液面付近から下方の炉壁２が冷却されている。
このとき、溶融スラグＭ１層と同じ高さ位置にある炉壁２の温度（耐火物壁４及び炉体鉄皮８の温度）、溶融メタルＭ２層と同じ高さ位置にある炉壁２の温度（耐火物壁４及び炉体鉄皮８の温度）、空冷ジャケットの各小ジャケットＳの出口Ｓｂ側の冷却空気Ａの温度が設定値となるように、空冷ジャケットの上部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量と下部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量とが各ダンパ１８，１９及び温度制御器２０，２１により夫々調整されている。
従って、この空冷壁７に於いては、溶融物Ｍの溶融スラグＭ１と溶融メタルＭ２の温度差によって溶融物Ｍの液面より下方側の炉壁２に上下方向に於いて大きな温度差が生じても、炉壁２の上下方向に於ける温度差に関係なく、炉壁２を部分的に適正に冷却することができ、炉壁２の部分的な過冷却や冷却不足等を防止することができる。その結果、溶融メタルＭ２の温度が下がり過ぎて炉壁２に設けたタップホールの開孔による溶融メタルＭ２の抜き出しが困難になったり、或いは耐火物壁４の溶融スラグＭ１による浸食を受け易い部分の冷却が不足したりすると云うことがなく、炉壁２の冷却を良好且つ確実に行える。
又、この空冷壁７に於いては、空冷ジャケットの各小ジャケットＳ内に冷却ピン１２を配設しているため、冷却効果が大幅に向上し、従前の水冷壁により直接耐火物壁４を冷却する場合に略近い冷却効果を得ることができる。
更に、この空冷壁７に於いては、溶融炉本体１のタップホール１５から溶融メタルＭ２を抜き出す前にタップホール１５付近の小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量のみを少なく調整すれば、溶融メタルＭ２が固化することもなく、溶融メタルＭ２の抜き出しがより一層容易になる。
【００３０】
尚、上記実施の形態に於いては、炉体鉄皮８及び外側ジャケット壁９により冷却用のジャケットを形成し、この冷却用のジャケットを溶融物Ｍの液面よりやや上方位置に設けた隔壁１０でもって上下に２分割することにより水冷壁６と空冷壁７を構成するようにしたが、他の実施の形態に於いては、水冷壁６の外側ジャケット壁９と空冷壁７の外側ジャケット壁９を別体とし、幅の異なる水冷ジャケット及び空冷ジャケットを備えた水冷壁６及び空冷壁７としても良い。
【００３１】
上記実施の形態に於いては、空冷ジャケットの各小ジャケットＳ内に冷却ピン１２を適宜の間隔で配設するようにしたが、他の実施の形態に於いては、冷却ピン１２に替えて空冷ジャケットの各小ジャケットＳ内に銅板製の冷却板２２を適宜の間隔で配設するようにしても良い。即ち、冷却板２２は、図６及び図７に示す如く、空冷ジャケットの各小ジャケットＳ内に周方向に適宜の間隔を空けて縦向きに配設されており、その側端部が炉体鉄皮８へ溶接により固着されている。
【００３２】
上記実施の形態に於いては、空冷ジャケットの各小ジャケットＳの出口Ｓｂ近傍の吸引配管１６に介設した上部ダンパ１８及び下部ダンパ１９の開度を上部側温度制御器２０及び下部側温度制御器２１により夫々制御して下部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量と上部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量を夫々調整するようにしたが、他の実施の形態に於いては、図８及び図９に示す如く、空冷ジャケットの各小ジャケットＳの出口Ｓｂ近傍の吸引配管１６に介設した上部ダンパ１８及び下部ダンパ１９の開度を一定とすると共に、上部側の各小ジャケットＳ内を通過した冷却空気Ａが集まる吸引配管１６の下流側と下部側の各小ジャケットＳ内を通過した冷却空気Ａが集まる吸引配管１６の下流側とにダンパ２３を夫々介設し、溶融スラグＭ１層及び溶融メタルＭ２層と同じ高さ位置にある耐火物壁４の温度又は炉体鉄皮８の温度、或いは上部側及び下部側の各小ジャケットＳの出口Ｓｂ側の冷却空気Ａの温度を温度センサー２０ａ，２１ａにより検出し、この検出温度に基づいて各温度制御器２０，２１により吸引配管１６の下流側に設けた各ダンパ２３の駆動部２３ａを夫々駆動制御して上部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量と下部側の各小ジャケットＳ内を流れる冷却空気Ａ量とを夫々調整するようにしても良い。
【００３３】
上記実施の形態に於いては、空冷ジャケットの各小ジャケットＳの出口Ｓｂに吸引配管１６及び吸引ファン１７を接続し、吸引配管１６及び吸引ファン１７により炉外の空気を冷却空気Ａとして空冷ジャケットの各小ジャケットＳ内へ吸引するようにしたが、他の実施の形態に於いては、空冷ジャケットの各小ジャケットＳの入口Ｓａに冷却空気Ａの供給配管及び押込みファン（何れも図示省略）を接続し、供給配管及び押込みファンにより空冷ジャケットの各小ジャケットＳ内に冷却空気Ａを流し込むようにしても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は、溶融物の液面付近より下方の炉壁を耐火物壁及び空冷ジャケット構造の空冷壁から形成し、空冷壁の空冷ジャケットを全周に亘って上下に２分割すると共に、上下に分割した空冷ジャケットを更に周方向に分割して複数の小ジャケットを形成し、空冷ジャケットの各小ジャケット内に冷却空気を流せるようにしている。
その結果、本発明は、溶融物の溶融スラグと溶融メタルの温度差によって溶融物の液面より下方側の炉壁に上下方向に於いて大きな温度差が生じても、炉壁の上下方向に於ける温度差に関係なく、炉壁を部分的に適正に冷却することができ、炉壁の部分的な過冷却や冷却不足等を防止することができる。延いては、溶融メタルの温度が下がり過ぎて炉壁に設けたタップホールの開孔による溶融メタルの抜き出しが困難になったり、或いは耐火物壁の溶融スラグによる浸食を受け易い部分の冷却が不足したりすると云うことがなく、炉壁の冷却を良好且つ確実に行える。
又、本発明は、空冷ジャケットの各小ジャケット内に冷却ピン又は冷却板を配設しているため、熱伝達率の向上や放熱面積の増加を図れ、空冷壁の冷却効果が大幅に向上する。その結果、従前の水冷壁により直接耐火物壁を冷却する場合に略近い冷却効果を得ることができる。
更に、本発明は、炉壁の温度又は空冷ジャケットの各小ジャケットの出口側の冷却空気の温度を検出し、この検出温度に基づいて空冷ジャケットの各小ジャケット内へ供給される冷却空気量を制御するようにしているため、炉壁の部分的な過冷却や冷却不足等を確実に防止することができ、炉壁の冷却をより一層良好且つ確実に行える。
そのうえ、本発明は、溶融物の液面付近より下方の炉壁を耐火物壁と耐火物壁の外側に設けた空冷ジャケット構造の空冷壁とから形成しているため、炉の運転中に万が一何らかの原因によって空冷壁の構成材や空冷壁部分の耐火物壁が破損したとしても、耐火物壁を通して溶融炉本体内へ水分が直接侵入することはなく、水蒸気爆発を生じる危険は殆どない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る炉壁構造を備えた電気式溶融炉の溶融炉本体の要部を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る炉壁構造の要部を示す拡大縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る炉壁構造の要部を示す拡大横断面図である。
【図４】本発明の炉壁冷却方法を実施する電気式溶融炉の溶融炉本体を示し、溶融炉本体を溶融スラグ層部分で切断した状態の概略横断面図である。
【図５】本発明の炉壁冷却方法を実施する電気式溶融炉の溶融炉本体を示し、溶融炉本体を溶融メタル層部分で切断した状態の概略横断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る炉壁構造の要部を示す拡大縦断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る炉壁構造の要部を示す拡大横断面図である。
【図８】本発明の他の炉壁冷却方法を実施する電気式溶融炉の溶融炉本体を示し、溶融炉本体を溶融スラグ層部分で切断した状態の概略横断面図である。
【図９】本発明の他の炉壁冷却方法を実施する電気式溶融炉の溶融炉本体を示し、溶融炉本体を溶融メタル層部分で切断した状態の概略横断面図である。
【図１０】従来の電気式溶融炉の一例を示す概略縦断面図である。
【図１１】従来の電気式溶融炉の炉壁構造を示し、（Ａ）は炉壁の部分拡大縦断面図、（Ｂ）は炉壁の部分拡大横断面図である。
【符号の説明】
１は溶融炉本体、２は炉壁、４は耐火物壁、６は水冷壁、７は空冷壁、１２は冷却ピン、２２は冷却板、Ａは冷却空気、Ｍは溶融物、Ｓは空冷ジャケットの各小ジャケット。

Claims

溶融炉本体内の溶融物の液面付近より上方の炉壁を、耐火物壁と耐火物壁の外側に設けた水冷ジャケット構造の水冷壁とから形成し、又、溶融物の液面付近より下方の炉壁を、耐火物壁と耐火物壁の外側に設けた空冷ジャケット構造の空冷壁とから形成した電気式溶融炉の炉壁構造に於いて、前記空冷壁の空冷ジャケットを全周に亘って上下に２分割すると共に、上下に分割した空冷ジャケットを更に周方向に分割して複数の小ジャケットを形成し、空冷ジャケットの各小ジャケット内に冷却空気を夫々流せるようにしたことを特徴とする電気式溶融炉の炉壁構造。
空冷ジャケットの各小ジャケット内に複数の冷却板又は冷却ピンを配設したことを特徴とする請求項１に記載の電気式溶融炉の炉壁構造。
溶融炉本体内の溶融物の液面付近より上方の炉壁を、耐火物壁の外側に設けた水冷ジャケット構造の水冷壁により水冷し、又、溶融物の液面付近より下方の炉壁を、耐火物壁の外側に設けた上下方向並びに周方向に分割された複数の小ジャケットから成る空冷ジャケットを備えた空冷ジャケット構造の空冷壁により空冷するようにした電気式溶融炉の炉壁冷却方法に於いて、炉壁の温度又は空冷ジャケットの出口側の冷却空気の温度を検出し、この検出温度に基づいて空冷ジャケットの各小ジャケット内へ供給される冷却空気量を制御するようにしたことを特徴とする電気式溶融炉の炉壁冷却方法。