JP3843783B2 - Microwave melting equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波加熱を利用して焼却灰等の被溶融物を溶融処理するマイクロ波溶融装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の従来における焼却灰処理装置は、例えば特開平10−54539号公報に記載のものがあった。この公報には、図5に示すような焼却灰処理装置が記載され、図6に示すような焼却灰反応室の形状が記載されている。ここでは、アルミニウム粉末と金属酸化物との混合物をテルミットと呼び、テルミット・焼却灰混合部1は、混合・攪拌部5と焼却灰混合物送り用のフィーダー6とから構成されている。混合・攪拌部6は、テルミット・焼却灰・バインダーを投入するための攪拌容器7と攪拌用羽根8とを有し、これらを均一に攪拌混合して焼却灰混合物を得ている。フィーダー6は、焼却灰混合物を圧縮・固形化部2に供給するスクリューコンベア等により形成され、このコンベアによりその搬送工程で攪拌・混合し、テルミットと焼却灰とを均一状態にしている。攪拌容器7の底面7aは傾斜しており、焼却灰混合物を送り出し部3にスムーズに供給している。
【0003】
送り出し部3はスクリューコンベア15と送り出し通路16から構成され、送り出し通路16は燃焼・溶融化部4側の通路幅cを幅狭に形成されている。燃焼・溶融化部4は、焼却灰混合物を燃焼させて溶融するためのもので、耐火製炉体20から構成されている。耐火製炉体20の中央部にはこれを貫通する筒状の焼却灰溶融室21が設けられ、耐火製炉体20と焼却灰溶融室21との間にマイクロ波加熱装置又は誘導加熱装置からなる加熱室22が形成されている。耐火製炉体20は、例えばSiO2−Fe2O3−Al2O3−CaO―MgOの耐火性材料により形成されている。
【0004】
焼却灰溶融室21は予熱室24と反応室25とを有し、予熱室4は焼却灰混合物の送り出し部3の送り出し通路16に接続され、反応室25は予熱室24に着脱自在に、かつ、回動自在に取り付けられている。反応室25と加熱室22は、耐火製炉体20の耐火製蓋26で開閉自在の構成とされ、この耐火製蓋26の一部には反応室25に導入されている焼却灰混合物を着火するための着火源(バーナー等)を入れるための着火源挿入口と焼却灰混合物の溶融物、即ち溶融スラグを取り出す溶融スラグ回収口が設けられている。予熱室24と反応室25とは、耐火製炉体20と同様な耐火性材料で構成され、その内部には焼却灰混合物を導入・流通させる通路が形成されている。予熱室24は筒状であり、反応室は一種のるつぼであって、このるつぼを横倒し、その底部分を開口して予熱室24と連通し、るつぼの先端側から溶融スラグを回収できる構成となっている。
【0005】
また、加熱室22にはマイクロ波加熱装置又は誘導加熱装置が設けられている.このマイクロ波加熱装置又は誘導加熱装置は、溶融炉その他の溶融するための加熱装置として通常使用されているものを用いている。この加熱装置により、予熱室24内の焼却灰混合物を予熱し、反応室25の温度を上昇させて焼却灰混合物の燃焼・溶融状態を調整・促進させることができる。また、反応室25は、図6に示すように、るつぼを横倒しにした構成で、その先端部には溶融スラグが流れ易くするためにテーパ28が形成されている。また、反応室25には酸素供給口が設けられ、溶融スラグ回収口の下部にはスラグとして回収するための水槽30が設置されている。
【0006】
さて、従来の焼却灰処理装置は、図5に示すように、混合・攪拌部5の攪拌容器7にテルミット、焼却灰及びバインダーを投入して攪拌機の攪拌用葉ねを駆動することにより、テルミット等を攪拌・混合し、粉末状の焼却灰混合物を得ている。この焼却灰混合物は、攪拌容器7の下部に設けられたシュート11、ロータリバルブ12を介して焼却灰混合物の送り出し部2に供給され、スクリューコンベア15により焼却灰固形物の送り出し通路16を通じて焼却灰混合物の燃焼・溶融化部4の方向に送られ、耐火製炉体20に導入される。ここで、耐火製炉体20のマイクロ波加熱装置又は誘導加熱装置をON状態にして燃焼ガスが焼却灰溶融室21を加熱するようにしている。焼却灰混合物は、溶融室21に導入され、予熱されながら次の反応室25に導入され、着火されると加熱室22からの熱により反応室5の室内温度が上昇するが、1100℃程度までになるとテルミット反応により焼却固形物が燃焼し始め、その反応熱により2750℃程度になり、焼却混合物は溶融スラグ化して溶融スラグ回収口から回収される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の焼却灰処理装置では、被溶融物を加熱して温度を上昇させる過程において、被溶融物からガスが放出されてこれにマイクロ波が照射されると、マイクロ波の電界により放電が生じる場合があるが、この放電により形成されるプラズマはマイクロ波を反射する性質を有するため、マイクロ波の伝搬を妨げて加熱効率の低下を生じうるという課題があった。
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、予め被溶融物からガスを放出させておき、マイクロ波の照射中にプラズマの発生を抑制して加熱効率の向上を図った新規なマイクロ波溶融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】
請求項1に係るマイクロ波溶融装置は、被溶融物を投入するタンクと、このタンクに投入された被溶融物を搬送する搬送手段と、この搬送手段により搬送された被溶融物を上端に投入し、下端から取り出すように傾斜して設けられたシュートと、このシュートを包囲して被溶融物を加熱する加熱手段と、この加熱手段により被溶融物を加熱して放出された炭化水素ガスを前記シュートの上端部から外部に排出するフィルタを有する送風機と、前記シュートの下端付近に配置され、炭化水素ガスを放出した被溶融物を収納する溶融容器と、この溶融容器に収納した被溶融物に照射するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、このマイクロ波発生手段により発生したマイクロ波を前記溶融容器の炭化水素ガスが放出された被溶融物に照射するようにマイクロ波の照射方向を変えるミラーと、少なくとも前記ミラーを収納してマイクロ波の外部放射を遮蔽するチェンバーと、前記溶融容器に生成したスラグを回収する回収容器とを備えたものである。
【0009】
請求項2に係るマイクロ波溶融装置は、被溶融物を投入するタンクと、このタンクに投入された被溶融物を搬送する搬送手段と、この搬送手段により搬送された被溶融物を収納する複数の溶融容器と、これらの溶融容器を載置して間欠的に移動させる移動手段と、この移動手段により移動されてきた各溶融容器に収納された被溶融物を順次に加熱する加熱手段と、この加熱手段により加熱されて被溶融物から放出された炭化水素ガスを外部に排出するフィルタを有する送風機と、前記移動手段により搬送され、前記加熱手段及び前記送風機により炭化水素ガスを放出された溶融容器の被溶融物に対して照射するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、このマイクロ波発生手段により発生したマイクロ波を前記溶融容器の炭化水素ガスが放出された被溶融物に照射するようにマイクロ波の照射方向を変えるミラーと、少なくとも前記ミラーを収納してマイクロ波の外部放射を遮蔽するチェンバーと、前記溶融容器に生成したスラグを回収する回収容器とを備えたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係るマイクロ波溶融装置を説明するための概略構成図である。図2は、図1に示す装置を左側から見たときの構成図である。図1及び図2において、40は被溶融物を投入するためのタンク、41はタンク40に投入された被溶融物を熱処理するためのヒータ加熱装置、42は断熱材、43はスクリューコンベア15から搬出されてくる被溶融物を導くためのシュート、44はシュート43により導かれた被溶融物を一時的に蓄えてマイクロ波を照射するためのセラミック製の溶融容器である。
【0018】
45はマイクロ波を発生するためのジャイロトロン等のマイクロ波発生装置、46はマイクロ波発生装置45、例えばジャイロトロン内に磁界を形成するためのコイル等の磁界発生装置、47はマイクロ波発生装置45から放出されたきたマイクロ波を空中に放射するアンテナ、48はアンテナ47から放射されたマイクロ波を受けてこれを反射し、なおかつ焦点に対して絞り込むための集束ミラー、49はマイクロ波を反射する平面ミラーである。50は第1のチャンバーで、アンテナ47、集束ミラー48及び平面ミラー49を収納してマイクロ波をある程度遮蔽するものである。51は、図1に示すように第1のチャンバー50や溶融容器44等を収納してマイクロ波を完全に遮蔽するための第2のチャンバーである。図2に示すように、52は溶融容器44及び断熱材42を支える支え台、53は第2のチャンバー51内の空気をフィルテイングして外部に排出する送風機である。なお、54はマイクロ波の伝搬経路を示すものである。
【0019】
さて、実施の形態1に示すようなマイクロ波溶融装置において、タンク40から投入された被溶融物はスクリューコンベア15により搬送され、ヒータ加熱装置41内を通過する。ヒータ加熱装置41は予め900℃程度に加熱しているため、被溶融物はヒータ加熱装置41に進入直後から急速に加熱され、概ね2分程度で800℃以上にまで温度上昇する。この温度上昇の過程で、被溶融物からメタンやプロパン等の主に炭化水素ガスが放出される。これらの発生ガスはフィルターを備えた送風機53により、ほこりをこし取った状態で外部に排出される。ここでは、この過程を熱処理と呼ぶこととする。この熱処理が完了した被溶融物は、スクリューコンベア15の終点まで搬送され、シュート43により溶融容器44に流し込まれる。一方、例えばジャイロトロンにより発生したマイクロ波は、アンテナ47から空中に放射し、集束ミラー48により方向を変えられると同時に、絞り込まれて溶融容器44の被溶融物に入射する。
【0020】
したがって、被溶融物は、入射されたマイクロ波により加熱されて溶融する。熱処理済の被溶融物にマイクロ波を照射する場合にはプラズマの発生は殆どなく、マイクロ波の伝搬を妨げるものがないため、マイクロ波のパワーは効率よく被溶融物に供給される。溶融して生成したスラグは溶融容器44に溜まる。ある程度溜まると、溶融容器44には流れ出し口を設けているため、その流れ出し口から流れ出して回収容器30に回収される。 以上のように実施の形態1によれば、被溶融物から放出される炭化水素ガスにマイクロ波が照射されてプラズマが発生することが殆どなくなるため、マイクロ波を効率よく被溶融物に照射することができる。また、熱処理直後における高温状態の被溶融物にマイクロ波を照射して加熱するようにすれば、マイクロ波加熱のための電力を節約することも可能となる。
【0021】
実施の形態2.
次に、実施の形態2について、図3を用いて説明する。図3は、図2と対応する構成図である。図3において、55はシュートで、図3に示すように、その上端から下端に向かって下向きに傾斜させている。実施の形態1の場合と同様に、タンク40に投入された被溶融物はスクリューコンベア15により搬送され、シュート55の上端に投入される。シュート55に振動機56を取り付けている。したがって、シュート55は振動機56の駆動により適度の振動が与えられるため、被溶融物はスムーズにシュート55の下端に移動していく。41はヒータ加熱装置、42は断熱材である。シュート55はヒータ加熱装置41の内部に配設する一方、ヒータ加熱装置41はシュート55の傾斜方向に沿って配設している。
【0022】
このように、実施の形態2は、シュート55をヒータ加熱装置41の内部に配設しているため、被溶融物がシュート55を移動している最中に加熱され、主に炭化水素ガスを放出する。この放出された炭化水素ガスは、シュート55の上端付近に配設したダクトを介して送風機53により外部に排出する。加熱処理の完了した被溶融物は、シュート55の下端から溶融容器44に投入され、ここでマイクロ波が照射され、生成したスラグが回収容器30に回収される。マイクロ波が集束ミラー48、平面ミラー49を介して溶融容器44に溜まったスラグに照射する点は、実施の形態1の場合と同様である。なお、図3において、10はスクリューコンベア15を駆動するためのモータである。以上のように実施の形態2によれば、実施の形態1の場合と同様に、被溶融物から放出される炭化水素ガスにマイクロ波が照射されてプラズマが発生することが殆どなくなるため、マイクロ波を効率よく被溶融物に照射することができる。
【0023】
実施の形態3.
更に、実施の形態3について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態3を説明するための構成図である。図4において、60はヒータ加熱装置41の内部を保温するための断熱製シャッター、61は溶融容器44内の被溶融物を攪拌して加熱時間を短縮するための攪拌装置、62は溶融容器44内のスラグを押し出すための押し出し装置、63は押し出し装置62により押し出されたスラグを回収容器30に運ぶためのスラグ回収用シュートである。さて、 タンク40に投入された被溶融物はスクリューコンベア15の上端(一端部)に投入されて搬送され、その下端(他端部)から溶融容器44に投入される。セラミック製の溶融容器44は、複数個配置して断熱製コンベアにより順次に図4の左側から右側の方向に間欠的に移動する。
【0024】
即ち、図4における左端の第1番目の溶融容器44に被溶融物を投入している時間帯は、断熱製コンベアは停止し、断熱製シャッター60は閉じておく。この時間帯において、第2番目の溶融容器44内の被溶融物は攪拌装置61により攪拌しつつ、ヒータ加熱装置41により加熱している。また、第3番目の溶融容器44もヒータ加熱装置41により加熱している。第2番目及び第3番目の溶融容器44内の被溶融物は、この加熱により炭化水素ガスを放出するが、炭化水素ガスは送風機53により外部に排出する。また、その時間帯において、第4番目の溶融容器44内の被溶融物は、アンテナ47からのマイクロ波が集束ミラー48を介して照射されている。更に、第7番目の溶融容器44内のスラグは押し出し装置62により押し出され、回収容器30に回収されている。
【0025】
このように、その時間帯における被溶融物の投入、ヒータ加熱装置41による加熱、マイクロ波の照射、及びスラグの回収の各作業が終了した時点で、断熱製シャッター60を開き、断熱製コンベアを駆動して各溶融容器44を各々次の作業のために移動させる。第7番目の溶融容器44はスラグが押し出された後、第1番目の溶融容器44の位置に配置する。このとき、断熱製コンベアを停止して上記した作業を繰返す。以上のように実施の形態3によれば、実施の形態1及び2の場合と同様に、被溶融物から放出される炭化水素ガスにマイクロ波が照射されてプラズマが発生することが殆どなくなるため、マイクロ波を効率よく被溶融物に照射することができる。
【0026】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、被溶融物から放出される炭化水素ガスにマイクロ波が照射されてプラズマが発生することが殆どなくなるため、マイクロ波を効率よく被溶融物に照射しうるマイクロ波溶融装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1に係るマイクロ波溶融装置を説明するための概略構成図である。
【図2】 図2は、図1に示す装置を左側から見たときの構成図である。
【図3】 実施の形態2における図2に対応する構成図である。
【図4】 実施の形態3を説明するための構成図である。
【図5】 従来の焼却灰処理装置を示す構成図である。
【図6】 従来の焼却灰処理装置における焼却灰反応室の形状を示す構成図である。
【符号の説明】
15…スクリューコンベア、30…回収容器、40…タンク、41…ヒータ加熱装置、42…断熱材、43…シュート、44…溶融容器、45…マイクロ波発生装置、46…磁界発生装置、47…アンテナ、48…集束ミラー、49…平面ミラー、50…第1のチャンバー、51…第2のチャンバー、52…支え台、53…送風機、54…マイクロ波の伝搬経路、55…シュート、56…振動機、60…断熱製シャッター、61…攪拌装置、62…押し出し装置、63…スラグ回収用シュート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microwave melting apparatus that melts a material to be melted such as incinerated ash using microwave heating.
[0002]
[Prior art]
A conventional incineration ash treatment apparatus of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-54539. In this publication, an incineration ash treatment apparatus as shown in FIG. 5 is described, and the shape of the incineration ash reaction chamber as shown in FIG. 6 is described. Here, the mixture of aluminum powder and metal oxide is called thermite, and the thermite / incineration
[0003]
The
[0004]
The incineration
[0005]
The
[0006]
Now, as shown in FIG. 5, the conventional incineration ash treatment apparatus is a thermite by driving the stirrer stirrer with the thermite, incineration ash and binder into the stirring vessel 7 of the mixing /
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional incineration ash treatment apparatus, in the process of heating the melt and raising the temperature, when the gas is released from the melt and irradiated with microwaves, Although discharge may occur, the plasma formed by this discharge has the property of reflecting microwaves, and thus there is a problem that the propagation of the microwaves is hindered and the heating efficiency may be reduced.
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem. Gases are released from a melted material in advance, and plasma generation is suppressed during microwave irradiation to improve heating efficiency. An object is to provide a novel microwave melting apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The microwave melting apparatus according to
[0009]
The microwave melting apparatus according to
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0018]
45 is a microwave generator such as a gyrotron for generating a microwave, 46 is a
[0019]
In the microwave melting apparatus as shown in the first embodiment, the material to be melted introduced from the
[0020]
Therefore, the material to be melted is heated and melted by the incident microwave. In the case of irradiating the heat-treated melt with microwaves, plasma is hardly generated and there is nothing to prevent the propagation of microwaves, so that the microwave power is efficiently supplied to the melt. The slag generated by melting is accumulated in the
[0021]
Next,
[0022]
Thus, in
[0023]
Furthermore,
[0024]
That is, in the time zone in which the material to be melted is put into the
[0025]
In this way, at the time when the work of charging the melt, the heating by the
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the hydrocarbon gas released from the melt is hardly irradiated with microwaves and plasma is hardly generated. Therefore, the microwave that can efficiently irradiate the melt with microwaves. There is an effect that a wave melting apparatus can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a microwave melting apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram when the apparatus shown in FIG. 1 is viewed from the left side.
FIG. 3 is a configuration diagram corresponding to FIG. 2 in the second embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram for explaining a third embodiment;
FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional incineration ash treatment apparatus.
FIG. 6 is a configuration diagram showing the shape of an incineration ash reaction chamber in a conventional incineration ash treatment apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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