JP4174716B2 - 灰溶融炉内の塩排出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ばいじん（飛灰）中に多く含まれる塩を溶融して揮発させ、気体として外部に排出する灰溶融炉内の塩排出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ、下水汚泥等の各種廃棄物は、焼却施設で焼却処理され、生じた焼却灰やばいじん（飛灰）は、従来埋め立て処分されていた。しかし、埋め立て処分地枯渇の問題や有害金属類の溶出による地下水汚染の問題があるため、溶融による減量と無害化の必要性が高まっている。
【０００３】
これら焼却灰やばいじん（飛灰）の溶融処理方法としては、電気抵抗炉、アーク炉、プラズマ炉等の電気を熱源とする灰溶融炉が使用されている。
【０００４】
図２は特許文献１に開示された従来の直流電気抵抗式灰溶融炉の概要図である。図２において、ａは炉壁である。ｂは炉体内筒鉄皮、ｃは炉体外筒鉄皮である。ｄは冷却水供給口、ｅは冷却水排出口、ｆは溶融塩排出口、ｇはスラグ排出口である。ｈはフードである。ｉは炉体内筒鉄皮ｂの内面に形成されたセルフライニング層である。ｊは排ガス排出口、ｋは冷却空気吹込口、ｍは炉底部である。ｎは上部電極、ｏは下部電極である。ｐは灰供給シュート、ｑは予熱空気流路、ｒは予熱空気吹込口、ｓはスクリュー、ｔは灰ホッパーである。ｕは溶融スラグ、ｖは溶融塩、ｗは灰である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３３３４１１号公報
【０００６】
特許文献１に開示された灰処理用電気溶融炉は、溶融スラグｕ上に予熱空気吹込口ｒから予熱空気を吹き込んで溶融スラグｕから発生するＣＯ等の可燃ガスを燃焼させて溶融スラグｕ上のガス雰囲気温度を塩が溶融した状態（塩皮の発生しない状態）を維持する温度とし、フードh内に冷却空気吹込口kから冷却空気を吹き込んでフードh内の雰囲気温度を溶融塩ｖが固化する温度として、塩の蒸気をできるだけ排ガス排出口ｊから外部に排出させず、溶融塩ｖを溶融塩排出口ｆから排出するようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された灰処理用電気溶融炉では、溶融塩ｖは気体としてではなく、液体として溶融塩排出口ｆから排出しているので、溶融スラグｕ層と溶融塩層ｖの境界面が高すぎても、溶融塩層ｖの液面が低すぎても溶融塩ｖを溶融塩排出口ｆから排出することができず、これらのレベルを厳密にコントロールする必要がある。したがって、操業の困難性が高い。また、炉壁ａは水冷式を採用しているので、構造が複雑で高価になる。さらに、次のような問題がある。▲１▼溶融炉内に塩類が滞留すると、溶融炉の耐火物中に浸透し、スポーリング現象等を発生し、耐火物の寿命を低下させる。▲２▼塩類がスラグ中に移行し、スラグの有効活用において障害となる。▲３▼塩類はスラグに比して比重が小さいため表層に浮くので、電気を溶融熱源としているトランスファー型プラズマ方式、アーク方式や抵抗加熱方式の溶融炉においては、表層の塩類を経由する電気の流れ、すなわち、電気のショートパスが発生してスラグ溶融に関し有効に投入電力が使用されない。
【０００８】
本願出願人は、溶融スラグ層上に溶融塩層を長時間滞留させず、塩を揮発させて外部に排出させ、排ガスとして処理しようとしている。ところが、炉内では塩の蒸気は空気より重い（約２倍）ので、溶融塩の上方に滞留し、溶融塩の活発な揮発が行なわれない。
【０００９】
本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、溶融塩層の上部に滞留する塩の蒸気中に空気を吹き込むことによって、塩の蒸気を炉外に排出して溶融塩の揮発を活発化させ溶融塩層をできるだけ少なくして、溶融炉耐火物の寿命、運転性能の向上を図るとともに、スラグの有効活用、投入電力の有効利用を図るようにした灰溶融炉内の塩排出方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の灰溶融炉内の塩排出方法は、電気を熱源として灰を溶融する灰溶融炉内の塩排出方法であって、上記溶融炉に空気供給管を設け、溶融塩層の上部に滞留した塩の蒸気中に空気を吹き込むことにより、塩の蒸気を炉外に排出するようにしたものである。
【００１１】
空気を吹き込む代りに、水蒸気または水滴を吹き込むようにしてもよい。
【００１２】
上記空気供給管は、１本または２本以上であってもよい。
【００１３】
次に本発明の作用を説明する。溶融炉に空気供給管を設け、溶融塩層の上部に滞留した塩の蒸気中に空気を吹き込むことにより、塩の蒸気を炉外に排出するようにしたので、▲１▼溶融炉耐火物の寿命の向上を図ることができる。▲２▼塩類のスラグ中への移行を減少させて、スラグの有効活用が図れる。▲３▼電気のショートパスの発生を防止して、投入電力の有効利用が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の灰溶融炉内の塩排出方法に使用する灰溶融炉の概要図である。図１において、１は電気抵抗式灰溶融炉である。電気抵抗式灰溶融炉１には、直流式と交流式があるが、本実施形態では直流式のものである。１ａは電気抵抗式灰溶融炉１の炉壁、１ｂは炉底、１ｃは炉蓋である。２は炉蓋１ｃを貫通して昇降可能に挿入した上部電極（主電極）、３は炉底１ｂに設けた下部電極である。上部電極２および下部電極３は、電源１４の陽極と陰極とに接続されて直流通電されている。４は溶融スラグ１６を排出する出滓口である。５は灰溶融炉１内で発生した排ガス１５を排出する排ガス排出口である。排ガス１５は、図示しない処理装置に送られて処理される。
【００１５】
６は溶融スラグ層、７は溶融塩層である。溶融塩は、溶融スラグ層６より軽いので、図のように溶融塩層７は溶融スラグ層６の上部に形成される。８は未溶融の灰層であり、溶融塩層７の上に浮いた状態で存在し、溶融塩層７からの入熱により溶融する。９は炉１内に焼却灰や飛灰を投入する灰投入口である。１０は灰投入口９に接続したスクリューフィーダ、１１はスクリューフィーダ１０の駆動用モータである。
【００１６】
１２は炉上部１ｃに挿入した空気供給管、１３は炉壁１ａに設けた空気供給管である。なお、空気供給管１２、１３は、２本同時に使用してもよいし、いずれか一方を使用してもよい。また、空気を吹き込む代りに、水蒸気または水滴を吹き込むようにしてもよい。１７は灰ホッパーである。
【００１７】
１８はスクリューフィーダ１０の出口付近に設けられた砂（けい素を含む）投入口で、炉１内に砂１９を投入してスラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を、たとえば、１．５以下に調節する。
【００１８】
次に本実施形態の作用を説明する。溶融炉１に空気供給管１２、１３を設け、溶融塩層７の上部に滞留した塩の蒸気中に空気を吹き込むことにより、塩の蒸気を炉外に排出するようにしたので、▲１▼溶融炉耐火物の寿命の向上を図ることができる。▲２▼塩類のスラグ中への移行を減少させて、スラグの有効活用が図れる。▲３▼電気のショートパスの発生を防止して、投入電力の有効利用が図れる。なお、空気を吹き込む代りに、水蒸気または水滴を吹き込むようにしてもよいし、空気供給管１２、１３は、１本または２本以上であってもよい。排ガス排出口５から出た排ガス１５は、ダクトを通って、図示しない排ガス処理装置で処理される。塩の蒸気は、ダクトの壁面に付着して凝固するが、ダクトの径を十分に大きくし、凝固した塩は機械的に除去する。
【００１９】
【実施例】
次に本発明の効果を実証するための実験結果について説明する。試験条件および実験結果は、次のとおりである。
（１）炉の処理能力：３９ｔ／ｄ
（２）試験（計測）時間：６時間
（３）投入電力：３８６〜３９３ｋＷ
（４）空気吹き込み空気量：２７７ｍ^３Ｎ／ｈ
（５）吹き込み空気温度：４０℃
（６）炉内上部温度：１１８９℃→１１０７℃
【００２０】
【表１】

なお、実験では炉の中心に設けた主電極（上部電極）と溶融スラグ排出口の近傍に設けた出滓電極（図示せず）の２本の電極を使用した。
【００２１】
実験の結果、表１に示すように、主電極側での溶融塩層厚は、計測開始時刻（０）では８０ｍｍ、３時間２０分経過後では２０ｍｍであった。６時間２０分経過後も２０ｍｍの塩らしき層が見られたが、スラグと塩が混ざったもので、純粋な塩ではなかった。７時間３０分経過後では０であった。このように、空気の吹き込みが溶融塩層の厚さの減少に効果が高いことがわかる。
【００２２】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。たとえば、電気抵抗式灰溶融炉は、直流式のもので説明したが、交流式のものであってもよい。また、アーク炉、プラズマ炉等であってもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の灰溶融炉内の塩排出方法は、溶融炉に空気供給管を設け、溶融塩層の上部に滞留する溶融塩の蒸気中に空気を吹き込み、塩の蒸気を炉外に排出して溶融塩の揮発を活発化させ溶融塩層をできるだけ少なくして、溶融炉耐火物の寿命、運転性能の向上を図れるとともに、スラグの有効活用、投入電力の有効利用を図れるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の灰溶融炉内の塩排出方法に使用する灰溶融炉の概要図である。
【図２】特許文献１に開示された灰処理用電気溶融炉の概要図である。
【符号の説明】
１ 灰溶融炉
２ 上部電極（主電極）
３ 下部電極
４ 出滓口
５ 排ガス排出口
６ 溶融スラグ層
７ 溶融塩層
８ 灰
９ 灰投入口
１０ スクリューフィーダ
１１ モータ
１２、１３ 空気供給管
１４ 電源
１８ 砂投入口
１９ 砂（けい素を含む）

Claims (1)

1. 炉蓋を貫通して昇降可能に挿入され、下端が溶融スラグ層内に浸漬されている上部電極と、炉底に設けた下部電極との間で直流通電して灰を溶融する電気抵抗式灰溶融炉内の塩排出方法であって、上記溶融炉の炉蓋を貫通し、フード内に垂直に侵入して溶融塩層の上面近傍に開口する空気供給管を設け、溶融塩層の上部に滞留した塩の蒸気中に空気を吹き込むことにより、塩の蒸気を炉外に排出するようにしてなり、炉蓋に設けられた灰投入口と上記空気供給管とは水平方向に離れていて、空気供給管の下方は溶融塩層の上面に浮上した未溶融の灰層が無い領域になっており、炉壁には溶融塩を液体として炉外に排出する溶融塩排出口が設けられていないことを特徴とする灰溶融炉内の塩排出方法。

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