JP4095774B2 - プラズマ灰溶融炉の再起動方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥、都市ごみ及び産業廃棄物等の焼却灰及び事業用火力発電プラント等の焼却炉から排出される焼却灰を高温プラズマで溶融するプラズマ灰溶融炉の再起動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、下水汚泥、都市ごみ及び産業廃棄物等の焼却灰(粉体無機物)は、その資源化、減容化及び無害化を図るために、例えば、図3に示すようなプラズマ灰溶融炉51によって溶融され、溶融スラグ52及び溶融メタル53として取り出されている。
すなわち、このような灰溶融炉51を使用して炉本体54内で焼却灰を溶融するには、例えば、ごみ焼却炉から排出された焼却灰を各種搬送手段及び供給手段等を経て炉本体54内に投入し、投入された焼却灰を炉底電極55及び主電極56間に発生させた高温プラズマで溶融する。炉本体54内で生成された溶融スラグ52及び溶融メタル53は、図示しない出滓口から出滓樋を通って排出され、コンベヤを介してスラグピット及びメタルピットに導かれ、種々の利用に供されることになる。
【0003】
ところで、上記灰溶融炉51の炉本体54内においては、投入された焼却灰が溶融して溶融スラグ52の層になっていくと同時に、通常、溶融処理している間に、比重差により溶融メタル53が溶融スラグ52の層の下に積層されていく。このため、灰溶融炉51の運転中は、溶融メタル53の層の上に溶融スラグ52の層が積層した状態にあり、この溶融スラグ52の層を介して炉底電極55及び主電極56間に電流が流れている。
また、このような灰溶融炉51では、炉本体54内に溶融スラグ52及び溶融メタル53が溜まっている状態で一時的な運転停止を行い、その後、再起動する場合、炉本体54の炉底には固化したスラグ層及びメタル層が上下に存在している。固体のスラグ層は、導電率が極めて低いため、そのままの状態で再起動させることは難しい。そこで、従来の灰溶融炉51では、図3に示す如く、主電極56の直下に位置する上層のスラグ層に貫通穴57を明け、該貫通穴57を介して導電率が高い下層のメタル表面を露出させた後、主電極56をこのメタル面に接触させて再起動することが行われていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の灰溶融炉51の再起動方法では、運転停止後、再起動前において削岩機などを使用して固化したスラグ層に貫通穴57を明ける面倒な作業が必要となるので、再起動に多くの時間が掛かる上、設備費が嵩み、生産性の向上が図れないという不具合を有していた。
【0005】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、再起動に特別の機械を使用したり、面倒な穴明け作業を行うことなく、確実に再起動させることができ、設備費の低減化及び生産性の向上を図ることが可能なプラズマ灰溶融炉の再起動方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明においては、炉底壁に設けられる炉底電極と、炉天井壁に設けられる昇降可能な主電極とを備えた炉本体内に焼却灰を投入し、該焼却灰を前記炉底電極及び前記主電極間に発生させたプラズマアークで加熱して溶融することによって、溶融スラグ及び溶融メタルを生成するプラズマ灰溶融炉の再起動方法において、前記灰溶融炉の運転停止前に、前記主電極を下降させて前記溶融スラグ中に挿入し、前記主電極の先端部を前記溶融メタルの上面に接触させた状態として前記灰溶融炉の運転を停止し、前記灰溶融炉の再起動前に、前記主電極をスラグラインの上方位置で切断し、その後、前記主電極を下降させ、前記溶融スラグ中に挿入されている切断電極と接触させて再起動している。
また、本発明においては、前記主電極の材質が切断可能なカーボンであることが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるプラズマ灰溶融炉の再起動方法を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。ここで、図1は本発明の実施形態に係るプラズマ灰溶融炉において、主電極の先端部を溶融メタルの上面に接触させた状態を示す概略断面図、図2は図1のプラズマ灰溶融炉において、主電極をスラグラインの上方位置で切断している状態を示す概略断面図である。
本実施形態のプラズマ灰溶融炉1は、図1及び図2に示す如く、有底円筒状に形成された耐火構造の炉本体2を有しており、該炉本体2内は耐火物11に囲まれた炉室6となっている。また、灰溶融炉1の炉本体2は、炉天井壁3の中央に垂下して設けられる主電極4と、該主電極4に対向して炉底壁5の中央に設けられる炉底電極7と、主電極4及び炉底電極7間に接続され、これら電極間にプラズマアークを発生させる直流電源装置8とを備えている。
【0008】
主電極4は、炉室6内を上下移動すべく、昇降装置15に昇降可能に支持されている。そして、主電極4には、図示しない窒素ガス発生装置から窒素ガスが送給されるように構成されており、投入された焼却灰を高温プラズマで加熱することによって溶融するようになっている。
また、主電極4の材質としては、ノコギリ等の切断器具で切断可能なカーボンが挙げられ、内部に窒素ガスを流す通路が形成された円筒形状のものが使用されている。なお、直流電源装置8は、炉底電極7側に+を接続し、主電極4側に−を接続している。
【0009】
一方、炉本体2の外周壁は鉄皮10で覆われ、その内周壁は耐火煉瓦等の耐火物11で形成されており、それらの間には、耐火物11を冷却する図示しない冷却ジャケットが配設されている。そして、炉本体2の下部側面には、溶融スラグ12、溶融メタル13及び排ガス14を排出する出滓口16とこれに接続した下り傾斜の出滓樋17が設けられている。
【0010】
溶融スラグ12及び溶融メタル13は、溶融処理されている間に、比重差で溶融メタル13が溶融スラグ12の層の下に積層されていき、溶融スラグ12は、炉本体2から出滓口16を経て溢れ出るオーバフロー方式で排出されるようになっている。また、溶融メタル13は、油圧シリンダ20の作動ロッド21を伸縮させることにより、回動軸22を中心にして炉本体2を傾倒させ、出滓口16側を低くして排出されるようになっている。なお、炉本体2の出滓口16と反対側の上部側面には、廃棄物などの焼却灰を炉本体2内に投入する灰投入口等(図示せず)が設けられている。そして、溶融スラグ12と炉室6のガス雰囲気との境界線は、スラグラインLとして示されている。
【0011】
次に、本実施形態の灰溶融炉1の再起動方法について説明する。
図1に示す如く、灰溶融炉1の炉本体2内の炉室6には、図示しない灰投入口から焼却灰が投入され、炉本体2の炉室6を還元雰囲気にした状態で、直流電源装置8により電圧を主電極4及び炉底電極7間に印加する。すると、主電極4及び炉底電極7間にプラズマアークが発生し、炉室6内が1000゜C以上の雰囲気となり、焼却灰が加熱されて溶融する。
焼却灰は、溶融して溶融スラグ12と、この溶融スラグ12の下に沈む溶融メタル13となって上下に積層される。溶融スラグ12及び溶融メタル13が炉底に所定量溜まると、既述のように、溶融スラグ12は出滓口16から溢れ出て出滓樋17を通り、図示しないコンベアを経て排出され、溶融メタル13は炉本体2を傾倒させることにより出滓口16及び出滓樋17を経て排出される。
【0012】
また、溶融スラグ12及び溶融メタル13が炉本体2内の炉底に所定量溜まった状態で、本実施形態の灰溶融炉1の運転を停止する場合は、図1に示す如く、運転停止前に、昇降装置15により主電極4を下降させて上層の溶融スラグ12中に挿入し、主電極4の先端部を下層の溶融メタル13の上面に当接させた状態としてから灰溶融炉1の運転を停止する。主電極4の先端部が溶融メタル13の上面に当接したか否かは、例えば、直流電源装置8の抵抗値の変化により判断する。
次いで、灰溶融炉1の運転を再開する場合は、当該灰溶融炉1の再起動前に、冷えた炉本体2内の炉室6にノコギリなどを入れ、図2に示す如く、主電極4をスラグラインLの上方位置で切断し、切断した主電極4aの上端部を固化した溶融スラグ12の上面よりも上方に突出させておく。その後、昇降装置15により主電極4を下降させ、固化した溶融スラグ12中に挿入されている切断電極4aの上端部と接触させて再起動すれば、ジュール発熱によりメタル及びスラグが加熱されて溶融メタル13及び溶融スラグ12となり、切断電極4aが融解した後は、プラズマアークが発生して通常の溶融処理が行われる。
【0013】
本発明の実施形態に係るプラズマ灰溶融炉1の再起動方法では、当該灰溶融炉1の運転を停止する前に、昇降装置15により主電極4を下降させて上層の溶融スラグ12中に挿入し、主電極4の先端部を下層の溶融メタル13の上面に当接させた状態としてから灰溶融炉1の運転を停止し、次いで、灰溶融炉1を再起動する前に、ノコギリなどにより主電極4をスラグラインLの上方位置で切断し、切断した主電極4aの上端部を固化した溶融スラグ12の上面よりも上方に突出させ、その後、昇降装置15により主電極4を下降させ、固化した溶融スラグ12中に挿入されている切断電極4aの上端部と接触させて再起動しているため、灰溶融炉1を再起動する際に、従来のように特別の機械器具を用いて固化した溶融スラグ12に穴を明ける作業が不要となり、これによりコストダウンを図ることができると共に、灰溶融炉1を再起動する作業が簡単で済み、生産性を向上させることができる。しかも、主電極4は、カーボン製であるため、その切断作業を容易に行うことができる。
【0014】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。例えば、既述の実施形態では、溶融スラグ12がオーバフロー方式で排出され、溶融メタル13が炉本体2を傾倒させる傾倒方式で排出されているが、本発明の再起動方法は、これ以外の方式で溶融スラグ12及び溶融メタル13を排出するプラズマ灰溶融炉に適用しても良い。
【0015】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係るプラズマ灰溶融炉の再起動方法は、炉底壁に設けられる炉底電極と、炉天井壁に設けられる昇降可能な主電極とを備えた炉本体内に焼却灰を投入し、該焼却灰を前記炉底電極及び前記主電極間に発生させたプラズマアークで加熱して溶融することによって、溶融スラグ及び溶融メタルを生成するものであり、前記灰溶融炉の運転停止前に、前記主電極を下降させて前記溶融スラグ中に挿入し、前記主電極の先端部を前記溶融メタルの上面に接触させた状態として前記灰溶融炉の運転を停止し、前記灰溶融炉の再起動前に、前記主電極をスラグラインの上方位置で切断し、その後、前記主電極を下降させ、前記溶融スラグ中に挿入されている切断電極と接触させて再起動しているので、従来のように特別な機械を用いて固化した溶融スラグに穴を明ける必要がなくなり、これにより設備費を低減させ、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るプラズマ灰溶融炉において、主電極の先端部を溶融メタルの上面に接触させた状態を示す概略断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係るプラズマ灰溶融炉において、主電極をスラグラインの上方位置で切断している状態を示す概略断面図である。
【図3】従来のプラズマ灰溶融炉の再起動方法を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
1 プラズマ灰溶融炉
2 炉本体
3 炉天井壁
4 主電極
5 炉底壁
7 炉底電極
8 直流電源装置
12 溶融スラグ
13 溶融メタル
15 昇降装置
L スラグライン
Claims (2)
- 炉底壁に設けられる炉底電極と、炉天井壁に設けられる昇降可能な主電極とを備えた炉本体内に焼却灰を投入し、該焼却灰を前記炉底電極及び前記主電極間に発生させたプラズマアークで加熱して溶融することによって、溶融スラグ及び溶融メタルを生成するプラズマ灰溶融炉の再起動方法において、前記灰溶融炉の運転停止前に、前記主電極を下降させて前記溶融スラグ中に挿入し、前記主電極の先端部を前記溶融メタルの上面に接触させた状態として前記灰溶融炉の運転を停止し、前記灰溶融炉の再起動前に、前記主電極をスラグラインの上方位置で切断し、その後、前記主電極を下降させ、前記溶融スラグ中に挿入されている切断電極と接触させて再起動することを特徴とするプラズマ灰溶融炉の再起動方法。
- 前記主電極の材質は、切断可能なカーボンであることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ灰溶融炉の再起動方法。
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