JPH06109228A - 灰溶融炉 - Google Patents

灰溶融炉

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JPH06109228A
JPH06109228A JP4254954A JP25495492A JPH06109228A JP H06109228 A JPH06109228 A JP H06109228A JP 4254954 A JP4254954 A JP 4254954A JP 25495492 A JP25495492 A JP 25495492A JP H06109228 A JPH06109228 A JP H06109228A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼却灰の安定溶融を確実に行う。 【構成】 都市ごみ等の焼却灰中の未燃炭素Ｃを主溶融
熱源として焼却灰Ａを溶融させる灰溶融炉において、炉
内の焼却灰ＡS に対向するように設けられ空気を作動ガ
スとする非移送型のプラズマトーチ１と、プラズマトー
チ１を作動させるための制御手段２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ等の焼却灰を
溶融させるための灰溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は先に、焼却灰中の未燃物（未
燃炭素）が所定の量だけ残留するように都市ごみ等を燃
焼させ、その未燃炭素を主溶融熱源として焼却灰を溶融
させる廃棄物処理システムを開発し、出願した（特願昭
６２−２３２６４６号、他）。このシステムによって、
焼却灰を溶融させるための燃料等が不要になり、ランニ
ングコストの大幅な低減が達成された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで都市ごみは水
分やごみ質が一定でないために、未燃炭素の量を所定範
囲に制御しても灰溶融炉内で高温に達せず、完全に溶融
しない場合がある。このため灰溶融炉の炉床面にはヒー
タ等の補助加熱装置を備えるようにしているが、ごみの
状態や焼却炉での焼却状況等の変化により、溶融が悪化
する可能性が残されていた。
【０００４】そこで本発明は、上記事情に鑑み、焼却灰
の安定溶融が確実にできる灰溶融炉を提供すべく創案さ
れたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、都市ごみ等の
焼却灰中の未燃炭素を主溶融熱源として焼却灰を溶融さ
せる灰溶融炉において、炉内の焼却灰に対向するように
設けられ空気を作動ガスとする非移送型のプラズマトー
チと、焼却灰の溶融状態が不良であるときにプラズマト
ーチを作動させるための制御手段とを備えたものであ
る。
【０００６】上記制御手段は、灰溶融炉内の排ガス温
度，溶湯温度及び画像処理により溶融状態を検出しこれ
ら検出値のいずれかあるいは二以上のものが設定値以下
となった場合にその度合に応じた電力をプラズマトーチ
に供給するものであることが望ましい。
【０００７】上記プラズマトーチは、灰溶融炉の炉床面
と略並行に設けられ、焼却灰の上部に高温ガスを噴出す
るように構成されることが望ましい。
【０００８】
【作用】上記構成によって、制御手段は、焼却灰の溶融
状態が不良であるときにプラズマトーチを作動させる。
プラズマトーチは、電極間に直流アークを発生させるこ
とで高温空気をジェット状に噴出させて炉内の焼却灰を
加熱し、さらに未燃炭素を熱源として有効に利用する。
【０００９】上記制御手段が適宜電力を供給する構成に
よって、検出値に応じた加熱がなされる。
【００１０】またプラズマトーチが炉床面と略並行に設
けられた構成によって、炉床面に損傷を与えることなく
焼却灰を確実に溶融させる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
【００１２】図１は、本発明に係わる灰溶融炉の一実施
例を示したものである。この灰溶融炉は、都市ごみ等の
焼却灰中の未燃炭素Ｃを主溶融熱源として焼却灰Ａを溶
融させるように構成されているものであって、炉内の焼
却灰ＡS に対向するように設けられた非移送型のプラズ
マトーチ１と、焼却灰ＡS の溶融状態が不良であるとき
にプラズマトーチ１を作動させるための制御手段２とを
備えている。
【００１３】灰溶融炉の炉体３は、下方に緩く傾斜する
燃焼・溶融ゾーン４を区画していると共に、そのゾーン
入口となる上端部にストーカ式焼却炉等の焼却炉（図示
せず）からの焼却灰Ａを受け入れる導入路５が接続さ
れ、下端部には溶融スラグ（溶湯）Ｓを冷却槽（図示せ
ず）まで落下させる排出通路６が接続されている。燃焼
・溶融ゾーン４の上流側には、上部壁７から下方に膨出
された堰８が形成され、焼却灰Ａを炉内に充填させ燃焼
させる部分と、それより下流側の専ら溶融させる部分と
に区切っている。また燃焼・溶融ゾーン４の炉体底壁９
には、電気ヒータ１０を内蔵した炭化ケイ素製の火床板
１１が階段状に設置されている。従って灰溶融炉の炉床
面１２は、火床板１１の上面によって実質的に形成され
ていることになる。また上流側の燃焼区間に設けられて
いる火床板１１の段部には空気ノズル１３が設けられ、
空気供給源（空気加熱器及びコンプレッサ）１４から圧
送された高温の燃焼空気を炉内へ噴き上げるようになっ
ている。
【００１４】プラズマトーチ１は、燃焼・溶融ゾーン４
の下流端を区画する側壁１５に取り付けられ、そのノズ
ル部１６が炉内の上流側に臨んでいる。そしてトーチ本
体は炉床面１２と略並行になるように設けられ、火床板
１１上で溶融されている焼却灰ＡS の上部を貫くように
高温ガスＧを噴出するようになっている。
【００１５】図２に示すように、このプラズマトーチ１
は、本体ケーシング１７内にタングステン製の棒状陰極
１８と銅製のノズル陽極１９とが設けられ、電力を供給
されることにより電極１８，１９間に直流アーク２０を
発生させるようになっている。また本体ケーシング１７
の側面には、作動ガスとなる空気を取り入れるための供
給口２１が形成されており、ブロア２２から圧送された
圧縮空気を旋回流入させることで、直流アーク２０によ
り空気を超高温（4,000 〜5,000 ℃）に加熱してノズル
部１６からジェット状に噴出するように形成されてい
る。
【００１６】制御手段２は、プラズマトーチ１の電力供
給部を兼ねたコントローラ２３と、コントローラ２３に
炉内の溶融状態を入力するための排ガス温度センサー２
４、溶湯温度センサー２５及び撮像カメラ２６とで構成
されている。排ガス温度センサー２４は、堰８よりも下
流側の上部壁７に設けられ、燃焼或いは溶融に伴って炉
内に発生する排ガスの温度を検出するようになってい
る。溶湯温度センサー２５は、排出通路６の壁面に通路
内方に向けて設けられ、流れ落ちる溶湯Ｓの温度を検出
するようになっている。撮像カメラ２６は上部壁７と側
壁１５との角部に設けられ、焼却灰ＡS が溶融している
状態を画像情報として画像処理装置２７を経由してコン
トローラ２３に送るようになっている。コントローラ２
３には良好な溶融状態を示す排ガス温度、溶湯温度、画
像（明度等）が予め設定値として入力されており、検出
された値と比較して、必要と判断したときにプラズマト
ーチ１を作動させる（所定の電力供給を行う）ようにな
っている。
【００１７】このほかこの灰溶融炉には、充填された焼
却灰Ａを炉床面１２に沿って順次移送するためのプッシ
ャ（図示せず）が備えられている。
【００１８】次に本実施例の作用を説明する。
【００１９】焼却炉にて都市ごみが適宜焼却されて残っ
た焼却灰Ａは、導入路５を通って灰溶融炉内に送り込ま
れる。送り込まれた焼却灰Ａ中には、所定の量の未燃炭
素Ｃ、例えば10〜15％の未燃炭素Ｃが含まれている。燃
焼・溶融ゾーン４に入った焼却灰は、未燃炭素Ｃを熱源
とし、自身の熱及び電気ヒータ１０の加熱、さらには空
気ノズル１３からの燃焼空気の供給によって溶融温度に
まで高められ、火床板１１の下流側端部へと移送されて
溶湯Ｓとなって排出通路６を流れ落ちる。
【００２０】そしてごみに不燃物が大量に含まれていた
り、含水量が高かった場合などは、未燃炭素Ｃが充分残
留していても、電気ヒータ１０の加熱や燃焼空気の噴き
上げのみでは溶融温度に達しないで、溶けにくくなった
り固着したりする状態となる。また未燃炭素Ｃの含有量
が部分的に少なくなることも溶融不良の一因となる。こ
のような状態においては、温度センサー２４，２５及び
撮像カメラ２６が、排ガス温度や溶湯温度、溶融中の焼
却灰ＡS の色等の変化として検出し、コントローラ２３
に入力する。コントローラ２３は、これら検出値のいず
れか、或いは二以上のものが設定値以下になったら、所
定の電力をプラズマトーチ１に供給する。この電力供給
によって、プラズマトーチ１は直ちに炉内の焼却灰ＡS
に向かって高温なガスＧを噴出させ、溶融温度にまで加
熱する。このときの焼却灰ＡS の温度は溶融温度近くま
で、例えば1,200 ℃程度にはすでに達しており、100 ℃
程度温度上昇させるだけでよい。そしてこの高温ガスＧ
が空気であることで、特に空気ノズル１３の噴き上げで
は利用されにくい部分である焼却灰ＡS の上層部分の未
燃炭素Ｃを熱源として、燃焼溶融を促進させる。
【００２１】このプラズマトーチ１による加熱及び燃焼
空気供給によって、溶融状態が改善されて完全な溶融に
なると、検出温度等によってコントローラ２３がこの状
態を把握し、プラズマトーチ１の作動が停止され、通常
の溶融運転に復帰される。
【００２２】このように、制御手段２によりコントロー
ルされたプラズマトーチ１により焼却灰ＡS を補助的に
加熱するようにしたので、溶融が悪化した時に直ちに正
常な状態に改善でき、安定溶融が確実に達成される。ま
たプラズマトーチ１の作動はすでに高温となっている焼
却灰ＡS に対して、若干温度が不足している場合にだけ
行うので、その作動時間は極めて短時間ですみ、消費電
力を最低限の量に抑えることができる。
【００２３】そして加熱用ガスＧである高温な燃焼空気
を焼却灰ＡS 層の上部へ噴出するようにしたので、空気
ノズル１３による炉床面１２からの燃焼空気噴出が及ば
ない表層の部分の未燃炭素Ｃも熱源として有効に利用で
きる。またプラズマトーチ１を炉床面１２と並行に設け
たので、焼却灰ＡS 全体を確実に加熱できると共に、高
温なガスＧによって火床板１１を損傷させるおそれがな
い。また空気を使用したことは、他のガス（Ａｒ，Ｎ2
等）にくらべて安価で入手し易く、その供給も図２に示
したようにブロア２２を設けるほかに、例えば空気ノズ
ル１３用のコンプレッサから分岐させてもよい。
【００２４】なお、本発明の実施例はプラズマトーチ１
は側壁１５に取付けて、プラズマトーチは炉床面１２と
略並行になるよう設けられた場合で説明したが、取付位
置は側壁１５に限定されるものではなく上壁７または排
出通路６の壁面にも取付けが可能であり、更にプラズマ
トーチ１は取付軸方向の移動および傾動を可能とする装
置を介して取付けてもよい。したがって、排出通路６の
下方に配置される図示しない溶湯受槽内の溶湯をプラズ
マトーチで加熱することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【００２６】(1) 請求項１記載の構成によれば、溶融不
良となったときに直ちに高温空気の噴出による加熱及び
焼却灰中の未燃炭素の熱源利用を有効に行うことがで
き、安定溶融が確実に達成される。
【００２７】(2) 請求項２記載の構成によれば、炉床面
に損傷を与えることなく、しかも炉内の焼却灰に対して
確実に加熱・空気供給ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる灰溶融炉の一実施例を示した側
断面図である。
【図２】図１のプラズマトーチを示した断面図である。
【符号の説明】
１ プラズマトーチ ２ 制御手段 Ａ 焼却灰 ＡS 炉内の焼却灰 Ｃ 未燃炭素

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 都市ごみ等の焼却灰中の未燃炭素を主溶
    融熱源として焼却灰を溶融させる灰溶融炉において、炉
    内の焼却灰に対向するように設けられ空気を作動ガスと
    する非移送型のプラズマトーチと、上記プラズマトーチ
    を作動させるための制御手段とを備えたことを特徴とす
    る灰溶融炉。
  2. 【請求項２】 上記制御手段が、灰溶融炉内の排ガス温
    度，溶湯温度及び画像処理により溶融状態を検出しこれ
    ら検出値のいずれかあるいは二以上のものが設定値以下
    となった場合にその度合に応じた電力をプラズマトーチ
    に供給するように構成された請求項１記載の灰溶融炉。
  3. 【請求項３】 上記プラズマトーチが、灰溶融炉の炉床
    面と略並行に設けられ、焼却灰の上部に高温空気を噴出
    するように構成された請求項１記載の灰溶融炉。
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