JPH04251107A - 灰溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼却炉から排出される
焼却灰を減容等のために溶融処理するようにした灰溶融
炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年においては、都市ごみ等の廃棄物を
焼却する焼却炉から排出された焼却灰を、減容化や無公
害化並に再資源化等のため高温で溶融し固化するのに、
灰溶融炉が用いられている。

【０００３】従来の灰溶融炉の一例を図５を用いて説明
すると、上部に形成された供給口１から炉本体２内部へ
図示しない焼却炉からの焼却灰３を投入し、炉本体２内
部に上方から装入されたアーク電極４によりアークを発
生させて該アークの熱により焼却灰３を溶融させ、炉本
体２底部にたまった焼却灰３の溶湯５を炉本体２下部に
形成された排出口６から排出させ図示しない固化装置へ
供給するようになっている。又、溶融の進行に伴ってア
ーク電極４を溶湯５中に浸漬し、溶湯５に通電させて溶
湯５の電気抵抗熱を利用して溶融を継続させる方式もあ
る。

【０００４】図６は従来の灰溶融炉の他の例であり、上
部に形成された供給口７，８から炉本体９内部へ図示し
ない焼却炉からの焼却灰３を投入し、炉本体９内部に上
方から装入されたバーナ１０の火炎によって炉本体９内
部に貯溜された焼却灰３の表面を溶融させ、溶融した焼
却灰３表面の溶湯５を炉本体９底部に形成された排出口
１１から排出させ図示しない固化装置へ供給するように
なっている。

【０００５】これら２つの従来例はいずれも、廃棄物を
完全燃焼させて未燃炭素がほとんど残留しない状態とし
た焼却灰３を、他の熱源に依存して溶融させる装置であ
り、既に各方面で実施されている。上記図５の灰溶融炉
では、焼却灰３を溶融させるアーク電極４（或いは電気
抵抗用電極）へ多量の電力を常時投入し続けなければな
らず、又、図６の灰溶融炉では、焼却灰３を溶融させる
ために、バーナ１０へ多量の燃料を常時投入し続けなけ
ればならないので、共にランニングコストが高くなって
しまう。

【０００６】そこで、図７に示すように、廃棄物１３の
燃焼度合いを制御することにより、焼却灰３中に所要割
合で未燃炭素が残留するようにし、焼却炉１２から排出
される焼却灰３に含まれる未燃炭素の燃焼熱を熱源とし
て溶融させる灰溶融炉１４が開発されている。尚、焼却
灰３中に未燃炭素を残留させるために、例えば、回転式
円筒型の焼却炉１２が用いられているが、その詳細は、
特願昭６２−２３２６４６号に開示されている。

【０００７】又、上記灰溶融炉１４の代表的な構造例は
図７に示すように、焼却炉１２から排出された未燃炭素
を含有する焼却灰３は灰溶融炉１４内へ導入され、灰溶
融炉１４入口にて燃焼用の空気１５により未燃炭素が燃
焼され、この燃焼熱でもって焼却灰１３が加熱溶融され
る。この際生成される溶湯５は炉床１６を斜め下方へ流
下しつつ排出端１７から次工程の図示しない固化装置へ
排出される。

【０００８】ところで、この種従来例にあっては、灰溶
融炉１４入口にて燃焼用の空気１５により未燃炭素を燃
焼することとしているため、炉床１６を流れる溶湯５に
充分な熱量が供給されずこの溶湯５が炉床１６に付着固
化して灰溶融炉１４内を閉塞する問題があった。また、
この現象は炉床１６のみならず炉壁にも現れ、操業の安
定化が得られなかった。そのため、以降も改善が進み、
近年、開発されている灰溶融炉としては、図８に示すよ
うに、上端に未燃炭素を含む焼却灰３の供給口１８を形
成され、下端に溶湯５の排出口１９を形成されて、全体
が下方に傾斜する耐火材製の炉本体２０と、炉本体２０
内部に階段状に配設された複数のセラミックス製の炉床
板２１と、各炉床板２１内部に設けられた高温電気ヒー
タ２２と、燃焼空気２３を噴出する空気ノズル２４とで
構成されて、供給口１８から投入された未燃炭素を含む
焼却灰３を炉床板２１内部に設けられた高温電気ヒータ
２２で高温加熱すると共に、空気ノズル２４から高温の
燃焼空気２３を焼却灰３中へ噴出させることにより、焼
却灰３に含まれる未燃炭素を燃焼させ、炉内雰囲気温度
が燃焼を継続できる高温になったら以後は高温電気ヒー
タ２２による加熱を停止し、未燃炭素の燃焼熱のみを熱
源として焼却灰３を燃焼させ、燃焼して溶融された溶湯
５を階段状に配設された各火床板２１に沿って上方から
下方へ順に流下させると共に、溶湯５の流下に伴って焼
却灰３を下方へ移送させ、最下部の炉床板２１から溶湯
５を排出口１９へ排出させて、図示しない外部の固化装
置へ供給させるようにしている。更に炉本体２０にはプ
ッシャー２４’が組み込まれ、炉本体２０内部に溶湯５
が付着固化した場合、プッシャー２４’を用いて付着物
を剥離して排出させるようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
８の灰溶融炉には、以下のような問題があった。

【００１０】即ち、炉本体２０内部全体に階段状に設け
られた各炉床板２１ごとに未燃炭素の燃焼熱を熱源とし
て焼却灰３の溶融を継続的に生じさせ、生じた溶湯５を
階段状の各炉床板２１に沿って上方から下方へと順に流
下させるようにするためには、炉本体２０内部全体が常
に高温雰囲気となるように保ち、且つ、焼却灰３に均等
に燃焼空気２３を供給させることが必要であるが、この
ように炉本体２０内部全体を常に高温雰囲気となるよう
に保ち、且つ、焼却灰３に均等に燃焼空気２３を供給さ
せることができない場合には燃焼が継続されず、稼働中
に炉本体２０内部に部分的な低温部が生じ、これによっ
て一度溶融した溶湯５が凝固して前記プッシャー２４’
による強制的な排出作業を行わなければならなくなり、
又、焼却灰３の移送が均等に行われず、炉本体２０内部
で焼却灰３の溶融が連続的に持続されなくなるので、灰
溶融炉１４の安定操業が困難となっていた。

【００１１】本発明は、上述の実情に鑑み、未燃炭素を
含む焼却灰を熱源とすることによって低いランニングコ
ストで、安定操業が可能で低価格な灰溶融炉を提供する
ことを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上端
に未燃炭素を含む焼却灰の供給口を備え下端に焼却灰が
溶融してなる溶湯の排出口を備えて内部が下り勾配とさ
れた中空の溶融炉本体を設け、該溶融炉本体の中間部に
溶融炉本体の通路断面積を調整可能な調整ゲートを設け
て、該調整ゲートの下方に焼却灰の溶融ゾーンを形成し
、該溶融ゾーンへ向けて空気あるいは酸素を噴射する酸
素供給装置を設け、溶融炉本体の排出口下方に発熱装置
を備えて溶湯を貯溜及び均質溶融可能な均質溶融槽を設
けたことを特徴とする灰溶融炉にかかるものである。

【００１３】請求項２の発明は、溶融炉本体を角度調整
可能としている。

【００１４】

【作用】請求項１の発明によれば、溶融炉本体の中間部
に設けられた調整ゲートを用いて溶融炉本体の通路断面
積を調整し、溶融炉本体の上端に形成された供給口から
未燃炭素を含む焼却灰を供給することにより、下り勾配
の溶融炉本体内部には所要量の焼却灰が傾斜層となって
堆積され、堆積した焼却灰の溶融に適した層厚で溶融ゾ
ーンが形成される。

【００１５】そして、後述するように、均質溶融槽内部
に貯溜された溶湯からの輻射熱によって溶融炉本体の焼
却灰が加熱されるので、酸素供給装置から焼却灰の溶融
ゾーンへ向けて空気あるいは酸素を噴射することにより
、溶融ゾーンの焼却灰に含まれる未燃炭素が燃焼して焼
却灰が溶融され、又、溶融ゾーンは調整ゲートにより上
流側の焼却炉からの排ガスの流入が遮断されるので、酸
素供給装置から供給される空気あるいは酸素は未燃炭素
と効果的に接触し、燃焼に最適な環境となる。溶融炉本
体で溶融された溶湯は排出口から均質溶融槽へ流れ落ち
る。

【００１６】均質溶融槽では、溶融炉本体で溶融された
溶湯が貯溜されて、発熱装置により溶融状態が完全に均
質化される。同時に、溶湯からの輻射熱によって溶融炉
本体の焼却灰を加熱する。

【００１７】請求項２の発明によれば、溶融炉本体を角
度調整することにより、調整ゲートと相まって焼却灰の
量と溶融ゾーンの位置との関係が調整できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例として発熱装置に通電
用電極を用いた場合を図面を参照しつつ説明する。

【００１９】図１〜図３は、本発明の一実施例である。

【００２０】図中２５は焼却炉、２６は焼却炉２５で生
成された未燃炭素を含む焼却灰２７を投下するシュート
である。

【００２１】シュート２６の下端１００が挿入されて、
焼却炉２５で生成された未燃炭素を含む焼却灰２７を供
給可能な供給口２９を上端に備え、下端に焼却灰２７が
溶融してなる溶湯２８の排出口３０を備えて、全体が斜
めに傾斜する中空の溶融炉本体３１を設ける。

【００２２】該溶融炉本体３１の下端部は、図２に示す
ように、耐火物５２の外周を冷却ジャケット５３で覆っ
た構造を備えている。

【００２３】前記溶融炉本体３１のほぼ中間部に対し、
溶融炉本体３１の通路断面積を変更することにより焼却
灰２７の溶融位置３４を調整自在な調整ゲート３３を、
上方から溶融炉本体３１内部へ貫通配置し、調整ゲート
３３に油圧または空気圧シリンダあるいはネジ機構等の
駆動装置３２を接続すると共に、該溶融炉本体３１の下
部に対し、焼却灰２７の溶融位置３４へ向けて上方から
空気あるいはや酸素３５等を噴射する酸素供給装置３６
，３７，３８を、溶融炉本体３１の長手方向３９に沿っ
て複数段、差込み量を調整自在に貫通配置し、各段の酸
素供給装置３６，３７，３８にそれぞれ別個に差込み量
調整用の図示しない調整装置を接続する。

【００２４】各段の酸素供給装置３６，３７，３８はそ
れぞれ、溶融炉本体３１の幅方向（紙面に対して直交す
る方向）へ延びるヘッダ４０，４１，４２と、ヘッダ４
０，４１，４２に沿って複数個設けられたノズル４３，
４４，４５と、各段の酸素供給装置３６，３７，３８に
おける空気３５等の供給量を、前記幅方向に対して調整
するため、各ノズル４３，４４，４５につき幅方向に別
個に設けられた弁４６，４７，４８と、前記各ヘッダ４
０，４１，４２に接続された酸素供給管４９，５０，５
１とで構成されている。

【００２５】上部に溶湯２８の供給口５４を備え、下部
に溶湯２８の排出口５５を備えて内部に溶湯２８を貯溜
可能な耐火物製の密閉容器型をした均質溶融槽５６を設
け、均質溶融槽５６の供給口５４に溶融炉本体３１下端
の排出口３０を挿入配置すると共に、排出口５５に所要
の液面レベル５７を超えた溶湯２８を図示しない外部の
固化装置へ排出させるための堰板５８を備えたオーバー
フロー装置５９を接続する。

【００２６】均質溶融槽５６からブラケット６８を突設
し、該ブラケット６８から支持部材６９を立設して、該
支持部材６９に溶融炉本体３１を角度調整可能に枢支し
、前記ブラケット６８と溶融炉本体３１との間に角度調
整用シリンダ７０を介装し、シュート２６の下部１００
近傍と溶融炉本体３１の供給口２９との間及び溶融炉本
体３１の排出口３０と均質溶融槽５６の供給口５４との
間にセラミック繊維布製のシール６７を設ける。

【００２７】均質溶融槽５６の内部に上方から複数本の
通電用電極６０を下端部が前記液面レベル５７以下とな
るよう装入配置し、該均質溶融槽５６の内部に下方から
前記通電用電極６０と対をなす通電用電極６１を対向さ
せて装入配置し、通電用電極６０，６１が互いに異なる
極性となるように図示しない電源に接続して発熱装置６
５を構成する。

【００２８】又、均質溶融槽５６の上部に排気口６２を
設け、該排気口６２から排出される排ガス６３と前記酸
素供給装置３６，３７，３８へ供給される空気３５等と
の間で熱交換を行う熱交換器６４を設ける。

【００２９】７３は溶融炉本体３１内部における溶融位
置３４の近傍に形成される溶融ゾーンである。

【００３０】次に、作動について説明する。

【００３１】焼却炉２５で燃焼度合いを制御しつつ都市
ごみ等の廃棄物を焼却することにより生成された、未燃
炭素が残留する焼却灰２７が、焼却炉２５からシュート
２６へ排出される。

【００３２】そして、初期起動として、駆動装置３２に
より調整ゲート３３をある開度で開き、シュート２６内
の未燃炭素を含む焼却灰２７を、溶融炉本体３１を通過
させて直接均質溶融槽５６へ供給する。

【００３３】均質溶融槽５６へ所要量の焼却灰２７が供
給されたら、駆動装置３２により調整ゲート３３の開度
を調整して溶融炉本体３１の通路断面積を調整し、均質
溶融槽５６には落下しないように焼却灰２７を溶融炉本
体３１内部に堆積させる。

【００３４】尚、初期起動は均質溶融槽５６内部へ、シ
ュート２６内の未燃炭素を含む焼却灰２７を供給する代
わりに、予めコークス等の燃料あるいは導電性金属スク
ラップを供給して行っても、又はこれらの混合物で起動
することも可能である。

【００３５】しかる後に、図示しない電源から通電用電
極６０，６１に通電して、導電性の未燃炭素を含む焼却
灰２７に電流を流させることにより、焼却灰２７が持つ
電気抵抗によって均質溶融槽５６内の焼却灰２７を加熱
（電気抵抗加熱）し、加熱された焼却灰２７に含まれる
未燃炭素を燃焼させて焼却灰２７が溶融されるようにす
る。

【００３６】未燃炭素の燃焼により発生した燃焼ガスは
、排ガス６３として排出口６２から排出され、熱交換器
６４により燃焼用の空気３５との間で熱交換が行われる
。

【００３７】一旦、均質溶融槽５６で未燃炭素の燃焼が
起こったら、通電用電極６０，６１の通電による焼却灰
２７に対する電気抵抗加熱を弱めて、均質溶融槽５６内
の焼却灰２７が完全に溶融するまで燃焼を維持させ、均
質溶融槽５６内の焼却灰２７を溶湯２８とする。

【００３８】均質溶融槽５６内の焼却灰２７が均質な溶
湯２８となったら、通電用電極６０，６１への電流値を
調整して溶湯２８へ継続して電流を流し溶湯２８の持つ
電気抵抗値による電気抵抗加熱で溶湯２８を高温に保持
する。

【００３９】尚、焼却灰２７の溶湯２８のような溶融ス
ラグは導電性が確認されており、既に種々の応用例があ
る。

【００４０】均質溶融槽５６内に溶湯２８ができると、
溶融炉本体３１は、均質溶融槽５６内の溶湯２８からの
輻射熱を受けるので、溶融炉本体３１内部の焼却灰２７
は加熱され、酸素供給装置４９，５０，５１のうち任意
の、例えば酸素供給装置５０から溶融位置３４の焼却灰
２７へ向けて集中的に燃焼用の空気３５等を噴射するこ
とにより、溶融位置３４近傍の焼却灰２７に含まれる未
燃炭素が燃焼され、未燃炭素の燃焼熱を熱源として焼却
灰２７が溶融され溶湯２８となる。

【００４１】溶融位置３４近傍即ち溶融ゾーン７３で生
成された溶湯２８は下り勾配の溶融炉本体３１に沿って
円滑に流れ、均質溶融槽５６へ流下する。又、溶湯２８
が排出された溶融炉本体３１では順次焼却灰２７が移送
供給され、以後、焼却灰２７の溶融が継続される。

【００４２】この際、調整ゲート３３の開度調整や溶融
炉本体３１の角度調整により溶融ゾーン７３における焼
却灰２７の量の制御を行い、併せて、使用する酸素供給
装置４９，５０，５１の組合せの調整及び差込み量の調
整及び酸素流量の調整並びに各ノズル４３，４４，４５
に設けられた弁４６，４７，４８を用いた空気３５の溶
融炉本体３１幅方向に対する分布の調整等の制御を行う
ことにより、焼却灰２７の溶融の効率化を図ることがで
きる。又、未燃炭素の燃焼熱を熱源としたので、低いラ
ンニングコストでの運転が可能となる。

【００４３】又、溶融ゾーン７３は調整ゲート３３によ
り上流側の焼却炉２５からの排ガスの流入が遮断される
ので、酸素供給装置３６，３７，３８から供給される空
気３５等は未燃炭素と効果的に接触し、燃焼に最適な環
境となる。

【００４４】溶融炉本体３１から均質溶融槽５６へ流下
した溶湯２８は均質溶融槽５６へ貯溜されて行き、溶湯
２８に溶融が不完全な部分があった場合でも均質溶融槽
５６内で完全に均質に溶融される。

【００４５】均質溶融槽５６へ液面レベル５７以上の溶
湯２８が供給されると、以後溶湯２８は、液面レベル５
７を超える分が均質溶融槽５６の排出口５５からオーバ
ーフロー装置５９へと流れ、オーバーフロー装置５９か
ら外部の図示しない固化装置へ排出される。

【００４６】このように、均質溶融槽５６を設けて、均
質溶融槽５６で溶湯２８を所定の時間だけ滞留させるよ
うにしているので、焼却灰２７の完全溶融が可能となり
、又、均質溶融槽５６の排出口５５にオーバーフロー装
置５９を設けたので、排出口５５からは均質溶融槽５６
下部の完全溶融した溶湯２８のみがオーバーフロー装置
５９を介して連続的に外部へ排出されることとなり、均
質溶融槽５６上部の溶融が不完全な溶湯２８が排出され
ることが防止される。

【００４７】図４は溶融炉本体３１の下端部の他の例で
あり、耐火物製としたものである。この他にも、溶融炉
本体３１は種々の構造とすることが可能である。

【００４８】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、発熱装置として電気アークや誘導加
熱や油又はガスバーナ等の設備を使用し得ること、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更
を加え得ることは勿論である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の灰溶融炉
によれば、溶融炉本体と均質溶融槽を設けたので、未燃
炭素を含む焼却灰を熱源とすることによって低いランニ
ングコストでの運転をし得るようにした場合に、安定操
業を行うことができるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の全体側方断面図である
。

【図２】図１における溶融炉本体の排出口部分の拡大断
面図である。

【図３】図１の部分拡大図である。

【図４】図１における溶融炉本体の他の例における排出
口部分の拡大断面図である。

【図５】アーク及び電気抵抗熱を利用した従来例の概略
側断面図である。

【図６】バーナを利用した従来例の概略側断面図である
。

【図７】未燃炭素を含む焼却灰を利用した従来例の全体
概略側面図である。

【図８】未燃炭素を含む焼却灰を利用した他の従来例の
側方断面図である。

【符号の説明】

２７　　　　焼却灰 ２８　　　　溶湯 ２９　　　　供給口 ３０　　　　排出口 ３１　　　　溶融炉本体 ３３　　　　位置調整ゲート ３５　　　　空気あるいは酸素 ３６，３７，３８　　　　酸素供給装置５６　　　　均
質溶融槽 ６５　　　　発熱装置 ７０　　　　溶融炉本体を角度調整する角度調整用シリ
ンダ７３　　　　溶融ゾーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　上端に未燃炭素を含む焼却灰の供給口
   を備え下端に焼却灰が溶融してなる溶湯の排出口を備え
   て内部が下り勾配とされた中空の溶融炉本体を設け、該
   溶融炉本体の中間部に溶融炉本体の通路断面積を調整可
   能な調整ゲートを設けて、該調整ゲートの下方に焼却灰
   の溶融ゾーンを形成し、該溶融ゾーンへ向けて空気ある
   いは酸素を噴射する酸素供給装置を設け、溶融炉本体の
   排出口下方に発熱装置を備えて溶湯を貯溜及び均質溶融
   可能な均質溶融槽を設けたことを特徴とする灰溶融炉。
2. 【請求項２】　　溶融炉本体を角度調整可能とした請求
   項１記載の灰溶融炉。