JPH0124351B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は廃棄物を溶融処理炉にて処理する際
に、該溶融処理炉の運転始動のとき、あるいは一
時中断していた運転を再開するときに炉本体内の
スラグ等の溶融処理物の排出口に未溶融状態ない
し凝固しているスラグを速やかに溶融させて排出
作業を迅速に開始する出滓方法に係わるものであ
る。

工場や鉱山から排出される排水の処理生成物、
都市ゴミ焼却残渣、下水汚泥、下水汚泥焼却残渣
等の廃棄物にはクローム、ニツケル、マンガン、
カドミウム、水銀、鉛など人体や生物に有害な重
金属類が含まれており、その廃棄処理については
国家的な規制措置がとられている。これら廃棄物
は従来、活性炭を用いて吸着させたりアルカリを
加えて水酸化物として沈降分離したり、イオン交
換樹脂に結合させて重金属類を捕捉除去後埋立等
により廃棄処理する手段が講じられてきたが、埋
立用地の確保が次第に困難になりつつあること、
埋立地における二次汚染の恐れがあることなどか
ら、必ずしも満足しうる処理方法とはいえない。

そこで近年これらの廃棄物を高温で溶融固化す
る処理方法が提案されている。電気アーク炉によ
つて固化する方法はその１つである。この方法は
黒鉛電極を設けた製鋼用のアーク炉をベースにし
た電気アーク炉に1350〜1450℃程度の高温溶融状
態のベースメタル例えば鉄よりなる金属湯を入
れ、廃棄物をこれに添加して含有される重金属類
をベースメタル中に溶解捕捉し、無機質成分は前
記重金属類を一部含有した溶解スラグとしてベー
スメタル上に浮遊分離させ、炉外に取り出し、冷
却固化すると共に、発生ガスのうち有効な可燃性
ガスなどを回収するものである。この方法は高温
のアーク熱を利用するので廃棄物の溶融が完全に
行われ、組織の均一なスラグが得られると共に、
ベースメタルを使用しているので、重金属類をこ
れに捕捉してスラグと分離できるとか、焼却炉を
用いる場合にくらべて発生ガス量が少ないので排
ガス処理設備がコンパクトで済み、排ガスによる
熱損失が小さい故、熱効率がよいといつた利点が
ある。

又、ベースメタルを使用する上記電気アーク炉
による処理方法とは異なり、廃棄物そのものが溶
融状態となる迄はアーク熱以外の加熱装置により
外部加熱するが、一旦溶融後は該溶融物が電気の
導体としての性質を帯びることを利用して、溶融
処理炉本体に電極を設け、交流通電してジユール
熱により内部加熱し、溶融状態を維持しながら処
理するいわゆる直接通電式溶融処理炉による処理
方法が考えられている。この方法は上記電気アー
ク炉に較べて使用し得る電極の種類が多く消耗が
少ないのでその補充頻度が少ない、溶融物上部に
原料を投入しながら溶融処理し得るので溶融物上
端からの熱放散がなく熱効率が良い等の利点があ
る。

しかしいずれの方法も溶融処理炉の運転始動時
に溶融したスラグの出滓口近傍では投入した廃棄
物が未だ未溶融の状態であるとか、中断していた
運転の再開時に溶融していたスラグが中断中に凝
固してしまつたものを溶融状態に復帰させるのに
時間を要し、排出作業に手間どるといつた難点が
ある。

本発明はこれら溶融処理炉を用いて廃棄物の処
理を行う場合の排出操作上の問題点を、炉本体に
設けた排出用捕助電極に通電することにより解決
するものである。すなわち本発明は廃棄物を溶融
処理炉により処理するに当り、生成した溶融スラ
グの排出口近傍に溶融処理炉本体内にむけて出没
自在に排出用補助電極を設け、溶融スラグ排出時
に該電極に通電し、該電流の電圧信号を検知して
該電極の位置を制御しつつ、スラグの溶融状態を
排出口近傍迄形成させて排出することを要旨とす
るものである。

以下、本発明方法を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明方法に使用される溶融処理炉の
１例である直接通電式溶融処理炉の概略縦断面図
である。図において１は溶融処理炉の本体（以下
炉本体とよぶ）で、例えばジルコニア等酸性耐火
材料の電融鋳造による耐火材料等で構築された密
閉容器からなつており、これには以下にのべる諸
付帯設備が取り付けられている。すなわち２は廃
棄物、例えば都市ゴミ焼却残渣、都市ゴミ焼却炉
Epダスト（電気集塵ダスト）、下水汚泥乾燥ケー
キ、下水汚泥焼却残渣等の投入口で、これら廃棄
物の搬送装置（図示せず）と直結している。３は
投入された廃棄物を加熱して溶融スラグ４とする
ための初期加熱装置で、具体例しては燃料供給源
から配管３ａにより供給される燃料のバーナー、
あるいは電気ヒーターなどがあげられる。

炉本体１には同一水平高さで、互いに直角方向
に主電極６，７が設けられる。該主電極は交流電
流が流され、投入された廃棄物が溶融して生成し
た溶融スラグ４が導体となつて、これにジユール
熱を発生させ溶融状態を保持させる機能をなすも
ので、代表例としてはモリブデン電極の外、黒
鉛、鉄、酸化スズ、タングステン等の電極があげ
られる。

炉本体１には前記溶融スラグ４の排出口９が設
けられ、スラグ処理装置、例えば排出された溶融
スラグを受け入れ固化されるコンベア式のスラグ
固化装置（図示せず）に開口している。排出口９
の近傍には前記主電極６，７と同様の材料からな
る補助電極１０が炉本体１内にむけて、主電極７
に対して直角方向に水平に出没自在に設けられ
る。即ち補助電極１０の他端は、これと主電極７
との間に流される交流電流の電圧信号の変化を検
出し、出没位置の変化の信号を発するマイクロコ
ンピユータ（後記の第２図の説明を参照）により
信号を受けてその位置を変化させるための電極駆
動装置（後記の第２図の説明を参照）に連結桿１
４ａを介して連結されている。補助電極１０は補
助電極用電源１１を通して主電極７との間に交流
電流が流され、排出口９近傍において溶融処理運
転の中断により凝固するスラグあるいは未溶融ス
ラグをジユール熱によつて迅速に溶融させ主電極
６，７による炉の本体１の中央部におけるスラグ
の溶融に追随させて、溶融スラグの排出口９から
の排出を容易にするものであり、この点が本願発
明の大きな特徴である。

なお、炉本体１には上記各付帯設備のほかに、
必要に応じ、上部にガス排出管１８が設けられ、
投入された廃棄物が溶融する際に有機物の分解に
起因する可燃ガスを含む分解ガスが捕集され回収
される。

第２図は上記排出口９の近傍の拡大断面図を示
す。同図において１０は補助電極、１２は該補助
電極１０の支持部で該支持部１２は冷却外套１３
により冷却されるようになつている。１４ａは補
助電極１０を水平方向に出没させる電極駆動装置
１４と補助電極１０との連結桿であり、１５は補
助電極１０に通電する接点ローラーである。１６
は排出口９におけるストツパー、１７は排出口９
からの溶融スラグの排出時溶融スラグが冷却固化
するのを防止するために設けられる保温用電極で
前記補助電極１０と同じ材質のものであり、これ
に通電して局部保温することにより、溶融スラグ
の排出が一層容易となる。１９は前記主電極７と
補助電極１０との間における通電による電圧を検
知する検知部２０と、検知部２０による検知信号
を受けて補助電極１０の溶融処理路の本体１内に
おける出没位置を計算し、駆動装置１４へ指令し
て補助電極１０の適性な位置に水平移動するのを
制御する計算制御部２１とよりなるマイクロコン
ピユータ―である。

次に、以上のような構成よりなる溶融処理炉に
より、本発明方法により溶融スラグを出滓する方
法について説明する。

都市ゴミ消却残渣、都市ゴミ焼却炉Epダスト
等の廃棄物が投入口２より炉本体１内に投入さ
れ、初期加熱装置３により炉中央部は溶融状態と
なる。

この場合の溶融温度は、投入された廃棄物の性
質にもよるが、およそ1200〜1400℃の範囲であ
る。この際、炉本体１に取り付けてある電極６，
７に交流電流を通し、又補助電極１０も炉本体１
内に突出させて生成した溶融スラグ４に没入させ
交流電流を通し、これを導体として発生するジユ
ール熱により溶融状態を維持させる。そして炉本
体１中央部における溶融状態が次第に局部（排出
口９の近く）迄拡がり始めたら、前記補助電極１
０を徐々に引き抜いて、ジユール熱による溶融状
態を排出口９近傍に至らしめて溶融スラグの排出
を容易ならしめる。このようにして、廃棄物を連
続して炉本体１に投入して、溶融化し、生成した
溶融スラグ４は、排出口９より逐次排出され、図
示せざるコンベア式のスラグ固化装置にて固化さ
れる。

以上の操作における主電極６，７及び補助電極
１０に通電される電流は投入された廃棄物の性質
により異なる。

上記操作例は溶融処理炉の始動時において、排
出口９近傍のような局部場所のスラグの溶融を促
進させて溶融スラグの排出を容易にする例につい
てのべたが、溶融処理炉の運転を何等かの理由で
中断していたのを再開するような場合における排
出口９近傍に冷却されて凝固状態となつていたス
ラグを再溶融する場合も運転中断と同時に補助電
極１０を炉本体１内の中央部にむけ、予め運転中
断直後アキムレータに蓄えられた油圧により突出
させておくことによりスラグの溶融状態への復帰
を容易にし排出再開を迅速に行うことができるも
のである。

本実施例の排出方法における補助電極１０の炉
本体１内への突出し、及び引抜きによつて溶融ス
ラグの排出口９からの排出を容易ならしめる原理
は次のとおりである。

即ち、例えばサイリスタを用いた定電流制御回
路により、定電流を流して電圧の変化を測定する
ならば、溶融スラグの抵抗値の変化を知ることが
できる。溶融スラグの抵抗値ＲはＲ＝ρｌ／Ａ （ρ：比抵抗、ｌ：電極間距離、Ａ：溶融部断面
積）で表わされる。ここでραT^-1の関係があるの
で、Ｒを知ることにより溶融状態を知ることがで
き、またｌを変化させることによつて抵抗値を変
化させることもできる。即ち電流値が一定の条件
下では溶融状態が進むにつれてスラグ温度Ｔが上
がり、溶融部断面積Ａも増加するので、抵抗即
ち、電圧が低下し補助電極先端部のスラグ溶融が
完了する。このとき電極間距離を長くする。つま
り電極を引抜けば、再び電圧は上昇するので、ス
ラグの溶融は進行する。詳細には主電極７−補助
電極１０間の電圧を検出し定電流下で電極移動が
なく電圧降下が続く場合、スラグ溶融部の温度上
昇による抵抗値の低下があるのでマイクロコンピ
ユーター１９によりこれを判断し駆動力として油
圧（又は電動）を有する電極駆動装置１４に補助
電極１０の引抜きの信号を与え、あらかじめイン
プツトされたデータと電圧値低下量すなわち抵抗
値増加量より電極引抜き量を判断し、電極駆動装
置１４に引抜き停止を指令する。次にその停止位
置で電圧降下が起つた場合はスラグ溶融部の温度
上昇による抵抗値の低下であるので、上述のよう
にマイクロコンピユーター１９より電極駆動装置
１４に引抜きの信号を与え、しかる後に停止させ
ながら漸次溶融状態を排出口９迄引出させ、又、
排出口９にも保温用電極１７へ通電することによ
り、排出を容易ならしめるのである。

また停電等で溶融が中断する時は、予めマイク
ロコンピユーター１９にインプツトされたデータ
により比較的容易に溶融状態が回復する位置迄電
極駆動装置１４により炉本体１内方向へ挿入し排
出口９のように放散熱負荷が大きく、冷却しやす
いような場所でも溶融状態が回復し得るような条
件を作り出し得るのである。

以上の実施例においては直接通電式溶融処理炉
の場合について説明したが、勿論アーク炉式溶融
処理炉においても、電極を挿入しておくことによ
り本発明方法を同様に実施することができる。

本発明の溶融処理炉による廃棄物の処理におけ
る排出方式は以上のべたように廃棄物を先ず、ア
ーク熱、その他の外部初期加熱により溶融させ、
生成する溶融スラグそれ自体を電気の導体として
電流を通し内部加熱（ジユール熱）により溶融状
態を保持させ、さらに、該溶融スラグの排出口９
近傍に補助電極１０を設け、これに通電して局部
的に発生させた内部加熱により溶融スラグの凝固
あるいは未溶融状態を溶融状態に保持させて溶融
スラグの円滑、かつ連続的な排出を可能にするも
のである。特に、溶融処理中に停電等により運転
を中断していたものを再開する場合、炉本体内に
おいて容易にスラグの溶融状態が回復する位置ま
で排出口方向から補助電極を移動没入させて通電
し、その電流電圧信号によつて該補助電極の没入
位置を制御しながら漸次引抜いて、排出口近傍に
おける中断中凝固したスラグを速やかに出滓可能
な溶融状態に戻して排出作業を容易にすることに
より廃棄物の効率的な処理を行い、併せて有害物
質とされる廃棄物中の重金属類を効果的に捕捉回
収するものであり、廃棄物処理設備に応用して極
めて価値あるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる溶融処理炉
の一例である直接通電式溶融処理炉の一例を示す
断面略図、第２図は第１図における排出口近傍に
おける部分拡大断面図である。 １……炉本体、２……投入口、３……初期加熱
装置、４……溶融スラグ、６，７……主電極、１
１……補助電極用電源、９……排出口、１０……
補助電極、１３……冷却外套、１４……電極駆動
装置、１５……接点ローラー、１７……保温用電
極、１８……ガス排出管、１９……マイクロコン
ピユーター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融処理炉により廃棄物を処理するに当り、
   生成した溶融スラグの排出口近傍に溶融処理炉本
   体内にむけて出没自在に排出用補助電極を設け、
   溶融スラグの排出時に該電極に通電し、該電流の
   電圧信号を検知して該電極の位置を制御しつつ、
   スラグの溶融状態を排出口近傍迄形成させて排出
   することを特徴とする出滓方法。 ２ 溶融処理炉が、直接通電式溶融処理炉、又は
   アーク炉式溶融処理炉である特許請求の範囲第１
   項記載の出滓方法。 ３ 溶融処理炉により廃棄物を処理するに当り、
   生成した溶融スラグの排出口近傍に溶融処理炉本
   体内にむけて出没自在に排出用補助電極を設け、
   溶融スラグの排出時に該電極に通電し、該電流の
   電圧信号を検知して該電極の位置を制御しつつ、
   スラグの溶融状態を排出口近傍迄形成させると共
   に、排出口に設けた保温用電極に通電しつつ排出
   することを特徴とする出滓方法。