JP3827508B2

JP3827508B2 - プラズマ溶融炉の起動方法

Info

Publication number: JP3827508B2
Application number: JP2000213578A
Authority: JP
Inventors: 英夫佐藤; 恒治榊原; 高弘佐藤; 詞郎坂田; 孝平浜辺
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP2002031486A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ溶融炉の起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、焼却灰を後処理する際の容易化を図るため、具体的には、容積の減少化および無害化を図るために、灰の溶融化処理が行われている。
【０００３】
ところで、灰の溶融化処理を行うものとしては、プラズマアークを利用したプラズマ溶融炉がある。
このプラズマ溶融炉は、灰の溶融室が形成された炉本体の上壁部に一対のプラズマ電極が昇降可能に配置されるとともに、溶融運転時においては、溶融メタル層の上に溶融灰の層が形成されることになる。
【０００４】
従来、このプラズマ溶融炉の溶融運転を開始する場合、すなわち起動時においては、低温の灰は導電性でないため、溶融室の底部に、例えば鋳鉄球（または鉄屑）を敷き詰めておき、そして両電極間に直流高電圧を印加して、鋳鉄球と電極との間にプラズマアークを発生させて、まず鋳鉄球を溶融させて溶融メタル層を形成した後、この溶融メタル層の上に灰を投入して溶融させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の起動方法によると、溶融室の底部に、例えば鋳鉄球を敷き詰めた場合、その表面に凹凸ができるとともに、球の表面状態または接触状態により導電度にむらができ、また溶融メタルが球と球との間に流れ込んで、窪みが生じ、したがってプラズマアークが不安定になって、アーク切れを引き起こすという問題があった。
【０００６】
また、アーク切れが頻繁に発生すると、溶融メタル層の温度が低下して、一度、溶融したメタルが再度固化する。溶融メタルが固化すると、その表面が酸化層に覆われて導電性が低下し、場合によっては、プラズマアークの再着火ができなくなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、プラズマアークを安定させ得るとともに再着火を行い得るプラズマ溶融炉の起動方法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】
上記課題を解決するために、請求項１に係るプラズマ溶融炉の起動方法は、溶融室内に投入された被溶融物との間でプラズマアークを発生させて被溶融物の溶融を行う電極が設けられたプラズマ溶融炉において、溶融室内の少なくとも電極に対応する位置に直方体形状の鉄製ブロックを配置するとともにこの鉄製ブロックの側面周囲に鋳鉄球または鉄屑を充填しておき、起動時に、まず上記鉄製ブロックを溶融させ、そしてこの鉄製ブロックからの熱により上記鋳鉄球または鉄屑を溶融させる方法である。
【０００９】
この起動方法によると、最初に、鉄製ブロックとの間でプラズマアークを発生させるようにしているので、例えば鋳鉄球との間でプラズマアークを発生させる場合に比べて、プラズマアークを安定して発生させ得る。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係るプラズマ溶融炉の起動方法は、溶融室内に投入された被溶融物との間でプラズマアークを発生させて被溶融物の溶融を行う電極が設けられたプラズマ溶融炉において、溶融室内の少なくとも電極に対応する位置に直方体形状の鉄製ブロックを配置するとともにこの鉄製ブロックの側面周囲に配置された鉄製仕切枠の外側に鋳鉄球または鉄屑を充填しさらに上記鉄製仕切枠と上記鉄製ブロックの側面外周との間に断熱材として灰を配置しておき、起動時に、まず上記鉄製ブロックを溶融させ、そしてこの鉄製ブロックからの熱により上記断熱材としての灰および鋳鉄球または鉄屑を溶融させる方法である。
【００１１】
この起動方法によると、鉄製ブロックの周囲に断熱材として灰を配置したので、鉄製ブロックの熱が周囲に逃げるのを防止することができ、したがって早い時期に溶融池が形成されるとともにその表面に断熱材の溶融による溶融スラグ層が形成されて溶融メタルの酸化が防止されるため、再着火が容易となる。また、溶融スラグ層により電気抵抗が高くなって高電圧を維持し易くなるため、プラズマアークを一層安定させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ溶融炉の起動方法を、図１〜図３に基づき説明する。
【００１３】
本実施の形態においては、ツイントーチ式でかつ灰を溶融するためのプラズマ溶融炉の起動方法について説明する。
図１に示すように、ツイントーチ式のプラズマ溶融炉１には、被溶融物である灰の溶融を行う溶融室２を有するとともに灰投入口３およびスラグ取出口４が形成された炉本体５と、この炉本体５の上壁部５ａに挿通して配置された例えば黒鉛製の一対のプラズマ電極６，７と、これら各電極６，７を溶融室２内にてそれぞれ昇降させる昇降装置８，９と、これら両電極６，７間に電力を供給するため電源１０とが具備されており、上記溶融室２内に投入された灰は、両電極６，７と溶融室２の底部に充填された溶融メタルＭとの間で発生されるプラズマアークＦの熱により溶融させられる。
【００１４】
次に、上記溶融炉における起動方法について説明する。
上述したように、低温では、灰は非導電性であるため、溶融炉の起動時には、導電性の鋳鉄球（または、鉄屑）が使用されるが、本発明では、鋳鉄球の他に、鉄製ブロックを使用するものである。
【００１５】
すなわち、図２および図３に示すように、溶融室２の底部には、所定幅（電極の外径よりも広い）Ｗで所定長さ（電極の移動範囲より長くされている）Ｌでかつ所定高さ（溶融室の深さにほぼ等しい）Ｈの直方体形状の鋼ブロック（鉄製ブロックの一例）１１が配置されるとともに、その側面周囲に鋳鉄球１２が多数充填される。
【００１６】
なお、この鋼ブロック１１の大きさは、少なくとも、電極６，７の移動範囲に対応する大きさにされるとともに、所定厚さの鋼板が複数枚ボルト・ナットなどの連結具１３により、一枚に重ね合わされて構成されている。
【００１７】
そして、溶融を開始する際に、昇降装置８，９により両電極６，７を降下させて、鋼ブロック１１の平坦な表面に接触させる。
次に、両電極６，７間に、例えば電源１０により直流高電圧を印加し、カソード電極６を鋼ブロック１１の表面から少し離してプラズマアークＦを形成し、ゆっくりと鋼ブロック１１を溶融させる。
【００１８】
この後、鋼ブロック１１の熱が鋳鉄球１２に伝わり、溶融室２の底部に充填された金属すなわち鋼ブロック１１および鋳鉄球１２が溶融されて溶融池が形成される。そして、この溶融池に、すなわち溶融メタルＭの表面に灰Ａが供給（投入）されてプラズマアークＦにより溶融される。
【００１９】
このように、溶融炉の起動時に、表面が平坦な鋼ブロック１１との間でプラズマアークＦを発生させるようにしているので、凹凸のある鋳鉄球群との間でプラズマアークを発生させる場合に比べて、プラズマアークを安定して形成することができ、したがってツイントーチでの溶融開始時間も短くなる。例えば、鋳鉄球からの場合、７時間程度要したのに対し、鋼ブロックの場合には、５時間以内であった。
【００２０】
また、プラズマアークが安定して形成されるため、アーク切れが頻繁に起こることがなくなり、したがって温度低下による溶融メタルの酸化が防止されて溶融池表面部での導電性が低下しないので、アーク切れが起きた場合の再着火を容易に行うことができる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態におけるプラズマ溶融炉の起動方法を、図４および図５に基づき説明する。
上記第１の実施の形態においては、溶融室の底部に、鋼ブロックおよびその周囲に鋳鉄球を配置しておき、その起動時に、まず、鋼ブロックを溶融させるようにしたが、本第２の実施の形態では、鋼ブロックの周囲に、断熱材として灰を配置する方法である。
【００２２】
すなわち、溶融室２の底部に、まず平面視矩形状の鉄製の仕切枠２１を配置するとともに、その外側に鋳鉄球１２を充填し、そして仕切枠２１の内部に、直方体形状（第１の実施の形態と同様の形状）の鋼ブロック１１を配置するとともに、この鋼ブロック１１の側面外周と仕切枠２１との間に、断熱材として灰Ａを充填するようにしたものである。
【００２３】
上記構成において、溶融炉の起動時において、第１の実施の形態と同様に、昇降装置８，９により両電極６，７を降下させて、鋼ブロック１１の平坦な表面に接触させる。
【００２４】
そして、両電極６，７間に直流高電圧を印加し、カソード電極６との間にプラズマアークＦを形成して鋼ブロック１１を溶融させる。
この時、鋼ブロック１１の周囲には灰Ａが配置されているため、鋼ブロック１１からの熱が鋳鉄球１２側に逃げるのが防止される。すなわち、鋼ブロック１１が早く溶融して溶融池が形成されるとともに、その周囲の灰が溶けて溶融スラグ（溶融灰）が比較的早い時期から溶融池の表面を覆うことになり、溶融メタルの酸化が防止される。この場合の溶融時間も、第１の実施の形態と同様に、４時間程度であった。
【００２５】
また、溶融メタルの表面を溶融スラグが覆うことにより、電気抵抗が高くなって高電圧を維持し易くなり、したがってプラズマアークをさらに安定させて溶融メタルの酸化を防止することができるため、再着火が容易となる。
【００２６】
なお、この第２の実施の形態においては、断熱材として、被溶融物と同じ灰を使用したが、例えば砂、屑ガラス、ケイ素などを使用してもよい。
さらに、上記各実施の形態においては、ツイントーチ式の溶融炉として説明したが、例えばシングルトーチ式の溶融炉の起動方法にも、適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に係るプラズマ溶融炉の起動方法によると、最初に、鉄製ブロックとの間でプラズマアークを発生させるようにしているので、例えば鋳鉄球との間でプラズマアークを発生させる場合に比べて、発生するプラズマアークが安定し、延いては起動時間の短縮化を図ることができる。
【００２８】
また、本発明の請求項２に係るプラズマ溶融炉の起動方法によると、鉄製ブロックの周囲に断熱材として灰を配置したので、鉄製ブロックの熱が周囲に逃げるのを防止することができ、したがって早い時期に溶融池が形成されるとともにその表面に断熱材の溶融による溶融スラグ層が形成されて溶融メタルの酸化が防止されるため、再着火が容易となる。さらに、溶融スラグ層により電気抵抗が高くなって高電圧を維持し易くなるため、プラズマアークを一層安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ溶融炉の起動方法を説明するための溶融炉の概略構成を示す断面図である。
【図２】同プラズマ溶融炉の炉本体の断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるプラズマ溶融炉の起動方法を説明するための炉本体の断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ矢視図である。
【符号の説明】
１プラズマ溶融炉
２溶融室
５炉本体
６，７電極
１１鋼ブロック
１２鋳鉄球
２１仕切枠

Claims

溶融室内に投入された被溶融物との間でプラズマアークを発生させて被溶融物の溶融を行う電極が設けられたプラズマ溶融炉において、
溶融室内の少なくとも電極に対応する位置に直方体形状の鉄製ブロックを配置するとともにこの鉄製ブロックの側面周囲に鋳鉄球または鉄屑を充填しておき、起動時に、まず上記鉄製ブロックを溶融させ、そしてこの鉄製ブロックからの熱により上記鋳鉄球または鉄屑を溶融させることを特徴とするプラズマ溶融炉の起動方法。
溶融室内に投入された被溶融物との間でプラズマアークを発生させて被溶融物の溶融を行う電極が設けられたプラズマ溶融炉において、
溶融室内の少なくとも電極に対応する位置に直方体形状の鉄製ブロックを配置するとともにこの鉄製ブロックの側面周囲に配置された鉄製仕切枠の外側に鋳鉄球または鉄屑を充填しさらに上記鉄製仕切枠と上記鉄製ブロックの側面周囲との間に断熱材として灰を配置しておき、起動時に、まず上記鉄製ブロックを溶融させ、そしてこの鉄製ブロックからの熱により上記断熱材としての灰および鋳鉄球または鉄屑を溶融させることを特徴とするプラズマ溶融炉の起動方法。