JP3722674B2

JP3722674B2 - 溶融炉の立下げ方法及びその装置

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Publication number: JP3722674B2
Application number: JP2000232556A
Authority: JP
Inventors: 静夫片岡; 良二鮫島; 昌明倉田
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: JP2002048317A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉内へ窒素ガス等の不活性ガスを供給して炉内を還元性雰囲気にした状態で運転すると共に、都市ごみや産業廃棄物等の焼却炉から排出された焼却残渣や飛灰等の被溶融物を電気エネルギーにより溶融するようにした溶融炉に於いて、溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度を自動監視し、炉内へ供給している不活性ガスの停止や炉内への冷却用空気の供給を耐火物温度及び炉内温度に応じて自動的に行えるようにした溶融炉の立下げ方法及びその装置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（以下被溶融物と云う）の減容化及び無害化を図る為、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、最終埋立処分場の延命等が可能になるからである。
【０００３】
而して、前記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居り、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５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５に於いて、２５は溶融炉本体、２５ａは溶融スラグ流出口、２６は黒鉛主電極、２７は黒鉛スタート電極、２８は炉底電極、２９はタップホール、３０は被溶融物Ｗのホッパ、３１は被溶融物Ｗの供給装置、３２は熱電対、３３は温度計、３４は炉底冷却ファン、３５は直流電源装置、３６は不活性ガス発生装置、３７は不活性ガス供給配管、３８は燃焼室、３９は冷却塔、４０は燃焼用空気ファン、４１は排ガス冷却ファン、４２はバグフィルター、４３は誘引通風機、４４は煙突、４５は溶融飛灰コンベア、４６は飛灰溜め、４７はスラグ水冷槽、４８はスラグ搬出コンベア、４９はスラグ溜め、５０はスラグ冷却水冷却装置である。
【０００５】
而して、焼却残渣や飛灰等の被溶融物Ｗはホッパ３０に貯えられ、供給装置３１により溶融炉本体２５内へ連続的に供給される。溶融炉本体２５には、炉頂部より垂直且つ昇降可能に挿入された黒鉛主電極２６（−極）と、炉底に設置された炉底電極２８（＋極）とが設けられて居り、両電極２６，２８間に印加された直流電源装置３５（容量約６００〜１０００ＫＷｈ／Ｔ・被溶融物）の直流電圧（２００Ｖ〜３５０Ｖ）により両電極２６，２８間にアークが発生し、アーク中にプラズマガスとして不活性ガスＩ（窒素ガス）を供給することによりプラズマが発生する。これによって、溶融炉本体２５内に供給された被溶融物Ｗは１３００℃〜１５００℃に加熱されて溶融スラグＳとなる。
【０００６】
ところで、溶融前の被溶融物Ｗは導電性が低い為、プラズマ溶融炉の始動時には黒鉛スタート電極２７を溶融炉本体２５内へ挿入してこれを＋電極とし、これと黒鉛主電極２６間へ通電することにより被溶融物Ｗが溶融するのを待つ。そして、被溶融物Ｗが溶融すると、その導電性が上昇する為、黒鉛スタート電極２７を炉底電極２８へ切り換える。
【０００７】
又、前記溶融炉本体２５の内部は、溶融スラグＳへの重金属類の混入を低減したり、黒鉛主電極２６等の酸化を防止する為に還元性雰囲気に保持されて居り、その為にＰＳＡ窒素製造装置等の不活性ガス発生装置３６から不活性ガス供給配管３７を介して窒素ガス等の不活性ガスＩが、中空筒状に形成した黒鉛主電極２６及び黒鉛スタート電極２７の中空孔を通して、溶融炉本体２５内へ連続的に供給されている。不活性ガスＩを溶融炉本体２５内へ供給する構成とするのは、▲１▼Ｐｂ等の重金属類が揮散し易く、スラグの品質が向上すること、▲２▼プラズマ放電領域を濃厚な不活性ガスＩ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の所謂プラズマ放電性が良好になると考えられること、▲３▼黒鉛主電極２６や黒鉛スタート電極２７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。
【０００８】
更に、前記溶融炉本体２５の炉底は、炉底冷却ファン３４からの冷風（空気）により空冷され、これによって炉底電極２８近傍の過度な温度上昇が防止されている。又、溶融炉本体２５そのものは、高温に耐える耐火物及びそれを覆う断熱材等により構成されて居り、必要に応じて断熱材の外部に水冷ジャケットが設けられている。
【０００９】
そして、被溶融物Ｗの溶融が開始されると、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Ｇ（以下排ガスと云う）となる。この排ガスＧ（ガス体）は、溶融スラグ流出口２５ａの上部空間から燃焼室３８内に入り、ここで燃焼用空気ファン４０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た上、冷却塔３９や排ガス冷却ファン４１からの冷却空気によって冷却された後、バグフィルター４２を経て誘引通風機４３により煙突４４へ排出される。
尚、バグフィルター４２で捕捉された溶融飛灰は、溶融飛灰コンベア４５により飛灰溜め４６へ送られる。
【００１０】
一方、被溶融物Ｗに含まれている鉄等の金属類やガラス、砂等の不燃性成分は、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（１１００℃〜１２５０℃）を越える約１３００℃〜１５００℃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Ｓとなる。この溶融スラグＳは、溶融スラグ流出口２５ａより連続的に溢れ出し、冷却水を満したスラグ水冷槽４７内へ落下することにより冷却されて水砕スラグとなり、スラグ搬出コンベア４８によってスラグ溜め４９へ排出される。
尚、プラズマ溶融炉を停止する際には、溶融炉本体２５内の溶融スラグＳが冷却・固化してしまうのを防止する為、溶融スラグＳの底部レベルに設けたタップホール２９より湯抜きを行い、溶融炉本体２５内は空状態にされる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したプラズマ溶融炉では、焼損量を減少させる為、耐火物にカーボン系耐火物（カーボン煉瓦等）を使用している。このカーボン系耐火物を使用しているプラズマ溶融炉では、炉内に空気が流入すると耐火物の酸化消耗が激しくなる為、炉内を還元性雰囲気にして運転する必要がある。又、プラズマ溶融炉の立下げ時にも、耐火物温度及び炉内温度が５００℃以下になるまでは炉内へ空気を流入させず、炉内を還元性雰囲気に保つ必要がある。
従って、従来のプラズマ溶融炉では、炉内に窒素ガス等の不活性ガスＩを供給して炉内を還元性雰囲気にして運転しており、プラズマ溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び炉内温度が５００℃以下になったことを確認してから、不活性ガスＩの供給を停止すると共に、冷却用空気の吹き込みによる強制空冷或いは通風系統を止めて自然放冷するようにしている。
【００１２】
しかし、従来のプラズマ溶融炉に於いては、プラズマ溶融炉の立下げ時には運転員が熱電対３２及び温度計３３により耐火物温度及び炉内温度を一々監視しなければならず、作業性や取扱性に劣ると云う問題があった。然も、耐火物温度や炉内温度の監視を熱電対３２で行う為には、プラズマ溶融炉の施工時に耐火物に熱電対３２を設置する為の穴を開ける必要があり、手数がかかると云う問題もある。
又、従来のプラズマ溶融炉に於いては、プラズマ溶融炉の立下げ時には運転員が炉内へ供給している窒素ガス等の不活性ガスＩを手動操作で止めるようしている為、耐火物温度や炉内温度が既に５００℃以下になっている場合でも、窒素ガス等の不活性ガスＩを炉内へ供給していることがある。その結果、コストのかかる窒素ガス等の不活性ガスＩの使用量が増加し、ランニングコストが高騰すると云う問題がある。
更に、従来のプラズマ溶融炉に於いては、被溶融物Ｗの溶融により高温の熱が発生しているが、その数十％が放熱により損失している。又、従来のプラズマ溶融炉に於いては、溶融炉本体２５を形成する耐火物が数百度に達している為、この熱を利用することも可能であるが、その熱は殆どが無駄に捨てられており、利用されていないのが現状である。
そのうえ、従来のプラズマ溶融炉に於いては、メンテナンス作業（例えば点検作業や保守作業等）を行う際にプラズマ溶融炉の運転を停止していても、耐火物温度や炉内温度が高温に保たれている場合があり、このときに作業員が誤って点検口やマンホール等を開けることがあり、安全性に劣ると云う問題がある。
【００１３】
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、溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度を自動監視し、炉内へ供給している窒素ガス等の不活性ガスの停止や炉内への冷却用空気の供給を耐火物温度及び炉内温度に応じて自動的に行えると共に、作業員によるメンテナンス作業を安全に行えるようにした溶融炉の立下げ方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
【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、炉内に不活性ガスを供給して炉内を還元性雰囲気に保持すると共に、炉内に供給した被溶融物を電気エネルギーにより溶融するようにした溶融炉に於いて、溶融炉の耐火物に埋設した熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子の発生電力により表示灯を点灯させて溶融炉が運転中であることを表示すると共に、溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び炉内温度が溶融炉のメンテナンス作業を行える温度まで低下したときに表示灯が消灯するようにし、又、熱電素子の発生電力による電流値から耐火物温度及び炉内温度を監視し、溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が約５００℃以下になったときに炉内への不活性ガスの供給を自動的に停止すると共に、炉内へ冷却用空気を流入させて空冷するようにしたことに特徴がある。
【００１５】
本発明の請求項２の発明は、溶融炉の耐火物に埋設された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、熱電素子の発生電力により点灯する表示灯と、炉内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管に介設された制御弁と、溶融炉内へ冷却用空気を供給する冷却用空気供給配管と、冷却用空気供給配管に接続された冷却用空気ファンと、制御弁及び冷却用空気ファンを制御する制御器とから成り、熱電素子の発生電力量に応じて表示灯を点灯又は消灯させると共に、熱電素子の発生電力による電流値に基づいて制御器により制御弁及び冷却用空気ファンを制御するようにしたことに特徴がある。
【００１６】
【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は本発明の実施の形態に係る溶融炉の立下げ装置を還元性雰囲気で運転する直流アーク放電黒鉛電極式のプラズマ溶融炉に設置したものであり、図１に於いて、１は溶融炉本体、２は被溶融物供給口、３は溶融スラグ流出口、４は黒鉛主電極、５は黒鉛スタート電極、６は炉底電極、７はタップホール、８は被溶融物Ｗのホッパ、９は被溶融物Ｗの供給装置、１０は炉底冷却ファン、１１は直流電源装置、１２は不活性ガス発生装置、１３は不活性ガス供給配管、１４は燃焼室、１５は溶融炉の立下げ装置、１６は熱電素子、１７は表示灯、１８は制御弁、１９は冷却用空気供給配管、２０は冷却用空気ファン、２１は制御弁１８の制御器、２２は冷却用空気ファン２０の制御器である。
【００１７】
前記溶融炉本体１は、鋼板製のケーシング（図示省略）及び耐食性・耐熱性等に優れた耐火物２３（例えばカーボン煉瓦等のカーボン系耐火物）等により夫々形成された周壁１ａ、天井壁１ｂ及び炉底１ｃから構成されており、横断面形状が円形に形成されている。
又、溶融炉本体１の周壁１ａには、焼却残渣や飛灰等の被溶融物Ｗを炉内へ供給する為の被溶融物供給口２が形成されている。この被溶融物供給口２には、スクリューフィーダー等の被溶融物Ｗの供給装置９が接続されており、被溶融物Ｗを炉内へ定量的に連続供給できるようになっている。
更に、溶融炉本体１の周壁１ａには、その直径方向に於いて被溶融物供給口２と対向する位置に溶融スラグ流出口３が形成されている。この溶融スラグ流出口３は、炉内の溶融スラグＳ及び高温の燃焼排ガスＧを炉外へ排出させる為のものであり、スラグ水冷層（図示省略）等のスラグ処理系及び燃焼室１４等の排ガス処理系に夫々連通状に接続されている。
【００１８】
そして、溶融炉本体１には、炉内にプラズマアークを発生させる為の黒鉛主電極４と黒鉛スタート電極５と炉底電極６とが夫々設けられている。
即ち、黒鉛主電極４は、溶融炉本体１の天井壁１ｂ中心部に昇降自在に挿入支持されており、溶融スラグＳとの間を一定距離に保つように昇降操作されるようになっている。この黒鉛主電極４は、直流電源装置１１の陰極に接続されている。
又、黒鉛スタート電極５は、溶融炉本体１の天井壁１ｂの外周縁部に傾斜姿勢でもって進退移動自在に挿入支持されており、先端部を炉内に突出させない放電停止位置と先端部を黒鉛主電極４の先端部に近接させた状態で炉内に突出する放電作用位置とに亘って昇降操作されるようになっている。この黒鉛スタート電極５は、直流電源装置１１の陽極に接続されている。
更に、炉底電極６は、溶融炉本体１の炉底１ｃに設けられており、直流電源装置１１の陽極に接続されている。
【００１９】
尚、黒鉛主電極４及び黒鉛スタート電極５は、何れも円筒状に形成されており、炉内を還元性雰囲気に保持するのに必要な窒素ガス等の不活性ガスＩが不活性ガス発生装置１２から不活性ガス供給配管１３を介して各電極４，５の中空孔を通して炉内へ供給されるようになっている。
【００２０】
本発明の実施の形態に係るプラズマ溶融炉の立下げ装置１５は、プラズマ溶融炉の耐火物２３（溶融炉本体１の耐火物２３）に埋設された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子１６と、熱電素子１６の発生電力により点灯する表示灯１７と、炉内へ窒素ガス等の不活性ガスＩを供給する不活性ガス供給配管１３に介設された制御弁１８と、炉内へ冷却用空気Ａを供給する冷却用空気供給配管１９と、冷却用空気供給配管１９に接続された冷却用空気ファン２０と、制御弁１８を制御する制御器２１と、冷却用空気ファン２０を制御する制御器２２等から構成されており、耐火物２３に埋設した熱電素子１６の発生電力量に応じて表示灯１７を点灯又は消灯させると共に、熱電素子１６の発生電力による電流値に基づいて制御器２１，２２により制御弁１８及び冷却用空気ファン２０を夫々制御するようにしたものである。
【００２１】
即ち、立下げ装置１５は、溶融炉本体１の耐火物２３に埋設した熱電素子１６の発生電力により表示灯１７を点灯させてプラズマ溶融炉が運転中であることを表示すると共に、プラズマ溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び炉内温度がプラズマ溶融炉のメンテナンス作業（点検作業や保守作業、補修作業等）を行える温度まで低下したときに表示灯１７が消灯するようにし、又、熱電素子１６の発生電力による電流値から耐火物温度及び炉内温度を自動監視し、プラズマ溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が約５００℃以下になったときに制御器２１により制御弁１８を閉じて炉内への不活性ガスＩの供給を自動的に停止すると共に、制御器２２により冷却用空気ファン２０を作動させて炉内へ冷却用空気Ａを流入させるようにしたものである。
【００２２】
前記熱電素子１６は、図２及び図３に示す如く、例えば鉄珪化物（ＦｅＳｉ₂）にＭｎ、Ａｌ、Ｃｒの少なくとも一種を添加して成るＰ型の熱電材料１６ａ（Ｆｅ_0.9Ｍｎ_0.1Ｓｉ₂モル組成比等）と、同じく鉄珪化物（ＦｅＳｉ₂）にＣｏ、Ｂ、Ｐ、Ｎｉの少なくとも一種を添加して成るＮ型の熱電材料１６ｂ（Ｆｅ_0.95Ｃｏ_0.05Ｓｉ₂モル組成比等）とを略Ｕ字状に接合することにより構成されている。
この熱電素子１６は、Ｐ型の熱電材料１６ａとＮ型の熱電材料１６ｂの接合部分１６ｃを加熱し、この接合部分１６ｃと熱電素子１６の両端部１６ｄとの間に温度差を与えると、起電力が生じて電流が流れるようになっている。このような熱電素子１６の起電力の大きさは、高温部側である熱電素子１６の接合部分１６ｃと低温部側である熱電素子１６の両端部１６ｄとの温度差によって決まる。
【００２３】
上述した熱電素子１６は、図２及び図３に示す如く、溶融炉本体１の周壁１ａや天井壁１ｂ等を構成する耐火物２３（カーボン煉瓦）に埋設固定されており、低温部側となる両端部１６ｄが耐火物２３の外方へ露出した状態となっている。この熱電素子１６は、所定の形状の耐火物２３を形成する際に耐火物２３に埋設されている。
そして、熱電素子１６を埋設した耐火物２３は、熱電素子１６の接合部分１６ｃが炉の内側（図２の右側）を向くように、又、熱電素子１６の両端部１６ｄが炉の外側（図２の左側）を向くようにプラズマ溶融炉の炉壁に嵌め込まれている。
従って、プラズマ溶融炉の耐火物２３に埋設した熱電素子１６に於いては、温度上昇した耐火物２３の熱の影響を受ける高温部側となる接合部分１６ｃと耐火物２３の熱の影響をあまり受けない低温部側と成る両端部１６ｄとの温度差によって起電力が生じ、熱電素子１６の両端部１６ｄに接続したリード線２４に電流が流れることになる。
【００２４】
図４は４種類の熱電素子１６を夫々埋設した耐火物２３をプラズマ溶融炉の炉壁に嵌め込み、耐火物２３及び炉内を常温から約９００℃まで加熱したときの各熱電素子１６の熱電特性を表わしたものであり、耐火物温度及び炉内温度と熱電素子１６の出力の関係を示すグラフである。このグラフからも明らかなように、耐火物２３に埋設した熱電素子１６の出力の大きさによって耐火物温度及び炉内温度を知ることができる。
従って、プラズマ溶融炉の運転時や立下げ時に耐火物２３に埋設した熱電素子１６の発生電力による電流値の変化を調べることによって、そのときの耐火物温度及び炉内温度を監視することが可能となる。
【００２５】
前記表示灯１７は、プラズマ溶融炉の運転中に点灯してプラズマ溶融炉が運転中であることを作業員に知らせると共に、プラズマ溶融炉の立下げ時に消灯して耐火物温度及び炉内温度がメンテナンス作業（点検作業や保守作業、補修作業等）を行える温度まで低下したことを作業員に知らせるものである。
即ち、表示灯１７は、リード線２４を介して熱電素子１６に接続されており、プラズマ溶融炉の運転中には熱電素子１６の発生電力によって点灯し、又、プラズマ溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び炉内温度が低下していき、これらの温度がメンテナンス作業を行える温度になったときに発生する電流値以下となったときに消灯するように構成されている。
尚、この表示灯１７には、従来公知のパトライトが使用されている。
【００２６】
前記制御弁１８は、不活性ガス発生装置１２と溶融炉本体１内とを接続する不活性ガス供給配管１３に介設されており、炉内へ窒素ガス等の不活性ガスＩを供給したり、或いは炉内へ供給される不活性ガスＩを停止したりするものである。この制御弁１８には、電動式の開閉弁が使用されている。
【００２７】
前記制御弁１８の制御器２１は、リード線２４を介して熱電素子１６に接続されており、プラズマ溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が所定の温度以下（約５００℃以下）になったときに制御弁１８を閉じるように制御するものである。この制御器２１には、耐火物温度及び炉内温度が約５００℃のときに発生する電流値等が予め設定値として入力されており、検出された値と比較して、必要と判断したときに制御弁１８を閉じるようになっている。
即ち、制御器２１は、熱電素子１６の発生電力による電流値から耐火物温度及び炉内温度を自動的に検出しており、プラズマ溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が低下していき、これらの温度が約５００℃以下になったときに発生する電流値以下となった時点で制御弁１８を閉じるように構成されている。これにより、炉内への不活性ガスＩの供給が自動的に停止される。
【００２８】
前記冷却用空気供給配管１９は、炉内へ連通するように溶融炉本体１に接続されており、プラズマ溶融炉の立下げ時に炉内へ冷却用空気Ａを流入させるものである。この冷却用空気供給配管１９には、炉内へ冷却用空気Ａを強制的に送り込む為の冷却用空気ファン２０が接続されている。
【００２９】
前記冷却用空気ファン２０の制御器２２は、リード線２４を介して熱電素子１６に接続されており、プラズマ溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が所定の温度以下（約５００℃以下）になったときに冷却用空気ファン２０が作動するように制御するものである。この制御器２２には、耐火物温度及び炉内温度が５００℃のときに発生する電流値等が予め設定値として入力されており、検出された値と比較して、必要と判断したときに冷却用ファンを作動させるようになっている。
即ち、制御器２２は、熱電素子１６の発生電力による電流値から耐火物温度及び炉内温度を自動的に検出しており、プラズマ溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が低下していき、これらの温度が約５００℃以下になったときに発生する電流値以下となった時点で冷却用ファンを作動させるように構成されている。これにより、炉内へ冷却用空気Ａが送り込まれ、耐火物及び炉内が強制的に空冷される。
【００３０】
而して、上述した立下げ装置１５を設けたプラズマ溶融炉の運転中に於いては、供給装置９により溶融炉本体１内へ供給された焼却残渣や飛灰等の被溶融物Ｗは、黒鉛主電極４と炉底電極６との間に発生するプラズマアーク放電による熱エネルギーにより、溶融点（１１００℃〜１２５０℃）を越える温度にまで加熱され、１３００℃〜1５００℃の高温液体状の溶融スラグＳとなる。この溶融スラグＳは、溶融スラグ流出口３からスラグ処理系へと順次溢流排出されて行く。又、溶融炉本体１内で発生した高温の燃焼排ガスＧは、溶融スラグ流出口３から排ガス処理系へと排出されて行く。
このプラズマ溶融炉は、その運転中に耐火物２３に埋設した熱電素子１６の発生電力によって表示灯１７が点灯し、プラズマ溶融炉が運転中であることを表示する。これにより、運転員は、プラズマ溶融炉が運転中であることを簡単且つ確実に確認することができ、プラズマ溶融炉を誤操作すると云うこともない。
【００３１】
一方、プラズマ溶融炉のメンテナンス作業（点検作業や保守作業、補修作業等）時に溶融炉の立下げ（溶融炉の運転停止）を行うと、耐火物温度及び炉内温度が順次低下して行く。
このとき、立下げ装置１５に於いては、耐火物２３に埋設した熱電素子１６の発生電力による電流値から耐火物温度及び炉内温度が自動的に検出されており、耐火物温度及び炉内温度が約５００℃のときに発生する電流値以下となった時点で、制御器２１により制御弁１８が自動的に閉じられて炉内への不活性ガスＩの供給を停止すると共に、制御器２２により冷却用空気ファン２０が作動されて炉内へ冷却用空気Ａを流入させて強制的に空冷するようになっている。
その結果、プラズマ溶融炉は、不活性ガスＩの停止や冷却用空気Ａの供給を手動で行う必要もなく、作業性や取扱性に優れたものとなる。又、コストのかかる窒素ガス等の不活性ガスＩを不必要に炉内へ供給することがなく、不活性ガスＩの使用量が減少してランニングコストの低減を図れる。更に、炉内へ冷却用空気Ａを吹き込む時機が最適なものとなり、カーボン系の耐火物２３の酸化消耗を防止することができる。
【００３２】
そして、耐火物温度及び炉内温度がメンテナンス作業を行える温度まで低下したら、耐火物２３に埋設した熱電素子１６の発生電力も低下して表示灯１７が消灯し、耐火物温度及び炉内温度がメンテナンス作業を行える温度にまで低下したことを作業員に知らせる。これにより、作業員は、プラズマ溶融炉の温度がメンテナンス作業を行える温度まで下がったと判断でき、メンテナンス作業にとりかかる目安とできる。その結果、作業員は、耐火物温度や炉内温度が高温に保たれているプラズマ溶融炉の点検口やマンホール等を誤って開けると云うことがなく、メンテナンス作業を安全に行える。
【００３３】
尚、上記実施の形態に於いては、溶融炉をプラズマ溶融炉としているが、アーク溶融炉や電気抵抗式溶融炉等へも本発明を適用できることは勿論である。
【００３４】
又、上記実施の形態に於いては、熱電素子１６の材料に鉄珪化物を使用するようにしたが、他の実施の形態に於いては、熱電素子１６の材料として鉄珪化物の他にＢｉＴｅ、Ｂｉ₂Ｔｅ₃、Ｂｉ₂Ｓｂ₈Ｔｅ₁₅、ＰｂＴｅ、ＧｅＴｅ（Ｂｉ）、ＡｇＳｂＴｅ₂、ＩｎＡｓ（Ｐ）、Ｓｉ−Ｇｅ、Ｓｉ−Ｇｅ（ＧａＰ）、ＣｒＳｉ₂、ＭｎＳｉ_1.73、ＣｏＳｉ等を使用しても良い。
【００３５】
更に、上記実施の形態に於いては、制御弁１８を制御する制御器２１と冷却用空気ファン２０を制御する制御器２２とを別々に設けるようにしたが、他の実施の形態に於いては、一つの制御器（図示省略）で制御弁１８及び冷却用空気ファン２０を制御するようにしても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の方法によれば、耐火物に埋設した熱電素子の発生電力による電流値から耐火物温度及び炉内温度を自動監視し、溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が約５００℃以下になったときに炉内への不活性ガスの供給を自動的に停止すると共に、炉内へ冷却用空気を流入させて空冷するようにしている。
その結果、溶融炉の立下げ時に作業員が耐火物温度及び炉内温度を一々監視したり、或いは作業員が不活性ガスの停止や冷却用空気の供給を手動で行う必要もなく、作業性や取扱性に優れたものとなる。
又、コストのかかる窒素ガス等の不活性ガスを不必要に炉内へ供給することがなく、不活性ガスの使用量が減少してランニングコストの低減を図れる。
更に、炉内へ冷却用空気を吹き込む時機が最適なものとなり、カーボン系の耐火物の酸化消耗を防止することができる。
然も、熱電素子は耐火物の成形時に耐火物に予め埋設される為、熱電対のように溶融炉の施工時に耐火物に熱電対を設置する為の穴を開ける必要もなく、手数が省けることになる。
又、本発明の方法によれば、耐火物に埋設した熱電素子の発生電力によって表示灯を点灯させて溶融炉が運転中であることを表示すると共に、溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び炉内温度が溶融炉のメンテナンス作業を行える温度まで低下したときに表示灯が消灯するようにしている。
その結果、運転員は、表示灯の点灯を確認することによって溶融炉が運転中であることを簡単且つ確実に判断することができ、溶融炉を誤操作すると云うことがない。
又、作業員は、表示灯の消灯を確認することによって溶融炉の温度がメンテナンス作業を行える温度まで下がったと判断でき、メンテナンス作業にとりかかる目安とできる為、耐火物温度や炉内温度が高温に保たれている溶融炉の点検口やマンホール等を誤って開けると云うことがなく、メンテナンス作業を安全に行える。
【００３７】
本発明の装置によれば、上記した方法を好適に実施することができる。
然も、本発明の装置にあっては、熱電素子により溶融炉の熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーにより表示灯を点灯させるようにしている為、溶融炉の熱を有効利用することができると共に、表示灯を点灯させる為の電源を新たに設ける必要もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するプラズマ溶融炉を示し、立下げ装置を設けたプラズマ溶融炉の概略縦断面図である。
【図２】プラズマ溶融炉の炉壁の一部を示す概略拡大断面図である。
【図３】熱電素子を埋設した耐火物（カーボン系煉瓦）の斜視図である。
【図４】熱電素子の熱電特性を示し、温度と出力の関係を表わすグラフである。
【図５】従来のプラズマ溶融炉の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１３は不活性ガス供給配管、１５は立下げ装置、１６は熱電素子、１７は表示灯、１８は制御弁、１９は冷却用空気供給配管、２０は冷却用空気ファン、２１は制御弁の制御器、２２は冷却用空気ファンの制御器、２３は耐火物、Ａは冷却用空気、Ｉは不活性ガス、Ｗは被溶融物。

Claims

炉内に不活性ガスを供給して炉内を還元性雰囲気に保持すると共に、炉内に供給した被溶融物を電気エネルギーにより溶融するようにした溶融炉に於いて、溶融炉の耐火物に埋設した熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子の発生電力により表示灯を点灯させて溶融炉が運転中であることを表示すると共に、溶融炉の立下げ時には耐火物温度及び炉内温度が溶融炉のメンテナンス作業を行える温度まで低下したときに表示灯が消灯するようにし、又、熱電素子の発生電力による電流値から耐火物温度及び炉内温度を監視し、溶融炉の立下げ時に耐火物温度及び炉内温度が約５００℃以下になったときに炉内への不活性ガスの供給を自動的に停止すると共に、炉内へ冷却用空気を流入させて空冷するようにしたことを特徴とする溶融炉の立下げ方法。
溶融炉の耐火物に埋設された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、熱電素子の発生電力により点灯する表示灯と、炉内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管に介設された制御弁と、溶融炉内へ冷却用空気を供給する冷却用空気供給配管と、冷却用空気供給配管に接続された冷却用空気ファンと、制御弁及び冷却用空気ファンを制御する制御器とから成り、熱電素子の発生電力量に応じて表示灯を点灯又は消灯させると共に、熱電素子の発生電力による電流値に基づいて制御器により制御弁及び冷却用空気ファンを制御するようにしたことを特徴とする溶融炉の立下げ装置。