JPH08261439A - 焼却灰溶融炉の溶融スラグ出滓口構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 補助的な加熱、塩基度調整剤等を使用せず
に、出滓口が閉塞することなく溶融スラグを出滓する。 【構成】 溶融スラグ出滓口７は、水冷構造を有する、
金属製の、出滓口開閉機構８と水冷樋９とからなってい
る。開閉機構８は、基部８ｂと上下動可能なゲート８ａ
とを有している。炉内に投入された焼却灰層４内を電極
３が貫通し、焼却灰が溶融した溶融スラグ５に挿入さ
れ、そこで電気抵抗熱を発生させ焼却灰を溶融して溶融
スラグ層５および溶融メタル層６を形成する。溶融スラ
グ層５内に電極３の先端部を挿入し、焼却灰を溶融する
とともに、溶融スラグ層５の湯面を出滓口７から所定距
離上方の高さに所定範囲に保ちながら、溶融スラグの圧
力によって出滓口７から溶融スラグ５を排出する。溶融
スラグと溶融メタルの比重分離により溶融スラグに溶融
メタルが混入していないため、溶融スラグ出滓口の耐久
性が大幅に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、都市ごみ焼却灰溶融
炉において溶融された溶融スラグを出滓口で閉塞するこ
となく出滓し、且つ、出滓量を正確にコントロールする
とともに所定の位置まで導くための焼却灰溶融炉の溶融
スラグの出滓口に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ焼却灰を溶融するための電気炉
式の溶融炉が知られている。図６は従来の電気炉式の焼
却灰溶融炉の１例を示す断面図である。

【０００３】図６に示す従来の電気炉式の焼却灰溶融炉
（以下、「灰溶融炉」という）１においては、炉本体２
内に電極３を上下動自在に設け、炉本体２内に投入され
た焼却灰層４内に電極３を挿入しアーク加熱により焼却
灰を溶融して溶融スラグおよび溶融メタルに液化して溶
融スラグ層５および溶融メタル層６を形成する。その後
は、電極３の先端が溶融スラグ層５の湯面から一定の距
離を保つように保持しつつ、電極３と溶融メタル層６と
の間に発生したアーク熱により焼却灰を溶融して溶融ス
ラグおよび溶融メタルに液化する。炉本体２の炉壁の所
定位置に出滓口１３が設けられており、溶融スラグおよ
び溶融メタルは出滓口１３からオーバーフローすること
により排出される（以下、「先行技術」という）。先行
技術は電極３と溶融メタル層６との間に発生したアーク
熱により焼却灰を溶融するため、溶融スラグ層は可能な
限り薄くする必要がある。このため、出滓口１３から随
時オーバーフローを行なっている。

【０００４】都市ごみ焼却灰の溶融スラグの塩基度は、
一般的に０．４前後であり、溶融温度が高温度領域の場
合であっても粘度が高く、炉外へ出滓する場合に流れに
くい。従って、先行技術においては、補助的な熱源で出
滓部を加熱したり、塩基度をＣａＯ分等で調整するなど
の手段によって粘度を下げて流れやすくしている。ま
た、溶融スラグと溶融メタルが混合して排出されるた
め、出滓口部に金属製の水冷部品を使用した場合、溶融
メタルによる溶損により、水洩れ事故および水蒸気の爆
発の危険性がある。従って、耐火物構造によって出滓口
を設計しているが、対スラグ性に優れた耐物がないた
め、出滓口の寿命が短いものとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような対策を実施しない場合は、出滓口が閉塞し灰溶融
炉の運転が不能となる。このように、従来の灰溶融炉に
おいては、補助的な熱源が必要であったり、焼却灰とと
もに塩基度調整剤も溶融処理することでエネルギーを余
分に投入する必要がある。また、塩基度調整剤は高価で
あり、経済的にも不利である。

【０００６】従って、この発明の目的は、補助的な加熱
や塩基度調整剤を使用せずに、出滓口が閉塞することな
く溶融スラグを出滓することができる都市ごみ焼却灰溶
融炉において、出滓口の耐久性の向上と出滓量の調整が
可能なスラグの出滓機構を備える溶融スラグの出滓口構
造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
焼却灰溶融炉の高さ方向中間部の炉壁に溶融スラグ出滓
口を設け、前記溶融炉底面近くの炉壁に溶融メタル排出
口を設け、前記溶融炉内に投入された焼却灰層を電極が
貫通し前記焼却灰の溶融スラグに挿入し電気抵抗加熱に
より前記焼却灰を溶融して溶融スラグ層および溶融メタ
ル層を形成し、溶融中は前記電極の先端部を前記溶融ス
ラグ層内に位置せしめ、前記焼却灰を溶融するととも
に、前記溶融スラグ層の湯面を前記出滓口から所定距離
上方の高さの位置に保ちながら、前記溶融スラグの圧力
によって前記出滓口から前記溶融スラグを排出し、前記
溶融メタルは前記排出口から排出する焼却灰溶融炉の溶
融スラグの出滓口構造であって、水冷構造を有する金属
製の開閉機構と出滓した溶融スラグを所定の位置まで導
くための水冷構造を有する金属製の水冷樋とによって構
成されており、前記開閉機構は、所定の開口面積を有す
る基部および前記開口面積を変化させるための可動ゲー
トとからなり、前記可動ゲートを動かすことにより、前
記基部の開口面積を変化させて、溶融スラグの排出量を
調整することに特徴を有するものである。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記基部の開口の面積および形状は、内径
１０ｍｍφ以上の円形とするか、または、前記円形開口
と同じ面積以上の他の形状とすることに特徴を有するも
のである。

【０００９】

【作用】都市ごみ焼却灰の溶融炉として、発明者等によ
り、電気抵抗熱を利用した電気溶融炉が既に開発されて
いる。本発明においては、この電気抵抗熱を利用した電
気溶融炉を利用する。即ち、炉内に投入された焼却灰層
を電極が貫通し焼却灰が溶融した溶融スラグに挿入さ
れ、そこでジュール熱を発生させ焼却灰を溶融して溶融
スラグおよび溶融メタルに液化する。これにより、溶融
炉内で溶融スラグと溶融メタルとが比重分分離されるた
め、溶融スラグ層および溶融メタル層が形成される。炉
内に溜まった溶融スラグ層は電気抵抗熱を利用するため
所定の厚さを形成させる。炉の高さ方向中間部の炉壁に
は出滓口が設けられており、溶融スラグ層の湯面と出滓
口との間に一定の高低差が確保され、この高低差により
もたらされる溶融スラグの圧力（ヘッド圧）によって溶
融スラグが押し出され出滓口から排出する。塩基度が
０．５以下の粘度の高い溶融スラグであっても出滓口が
閉塞することなく連続で出滓可能である。溶融スラグの
湯面と出滓口との高低差が常に規定値以上となるよう
に、出滓口からの溶融スラグ排出量または焼却灰投入量
等を制御して溶融スラグの湯面の位置を常に規定値以上
に保持する。また、溶融炉底面近くの炉壁にメタル排出
口を設け、溶融メタルはメタル排出口から排出する。本
溶融炉においては溶融炉内で溶融スラグと溶融メタルと
が比重分分離されるため、溶融スラグ中にメタル分が混
入しないため、本発明溶融スラグ出滓口においては金属
製の水冷構造部品を使用しても金属部の耐久性を保持で
きる。出滓口の基部の開口の面積および形状を、内径１
０ｍｍφ以上の円形と規定するのは、それ未満であると
スラグが流れ出てこなくなる可能性が高くなるからであ
る。また、開口を円形開口と同じ面積以上の他の形状と
しても同様である。

【００１０】

【実施例】次に、この発明を図面を参照しながら説明す
る。図１はこの発明の実施例に係る電気炉式の都市ごみ
焼却灰溶融炉の断面図、図２はこの発明の溶融スラグ出
滓口を示す断面図、図３は同正面図、図４、図５は水冷
樋の断面図である。

【００１１】図１に示すように、電気炉式の都市ごみ焼
却灰溶融炉（灰溶融炉）１の炉本体２内には電極３が上
下動自在に設けられている。炉本体２の高さ方向中間部
の炉壁には出滓口７が設けられ、炉底面近くの炉壁には
メタル排出口１２が設けられている。電極３は焼却灰層
４内を貫通して焼却灰が溶融した溶融スラグに挿入さ
れ、そこでジュール熱を発生させ焼却灰を溶融して溶融
スラグおよび溶融メタルに液化し、比重分離により溶融
スラグ層および溶融メタル層が形成される。本発明に利
用する溶融炉は電気抵抗熱を利用するため、炉内に溜ま
った溶融スラグ層は所定の厚さを有する。出滓口７と溶
融スラグ層５の湯面との間に所定の高低差を確保できる
ように湯面の位置を調整する。溶融スラグはそのヘッド
圧により出滓口７から排出する。

【００１２】図１〜図５に示すように、溶融スラグ出滓
口７は、出滓口開閉機構８と水冷樋９とからなってい
る。出滓口開閉機構８は、炉本体２の出滓口７の出口に
設けられた開口７７を有する環状の基部（出滓口金物）
８ｂと、基部８ｂの外側に基部８ｂの開口７７を閉塞可
能に設けられた、上下にスライド移動自在のゲート８ａ
とからなっている。水冷樋９は出滓口７の外側に設けら
れている。基部８ｂ、ゲート８ａおよび水冷樋９はいず
れも金属製であり、水冷構造を有している。出滓口開閉
機構８の開度調整により溶融スラグの出滓量が制御され
る。本実施例では開口７７は内径φ１０ｍｍ以上であっ
た（図２中にｘで示す）。１０はゲート８ａ、基部８ｂ
および水冷樋９を水冷するための冷却水１１の出入口で
ある。出滓口開閉機構８によって焼却灰の溶融処理量と
バランスするように出滓量を制御し、溶融スラグ層５の
湯面の位置を規定の範囲内に保持し、溶融スラグ層５の
湯面と出滓口７との間に所定の高低差を維持しヘッド圧
を常時確保する。

【００１３】出滓された溶融スラグは水冷樋９により所
定の位置まで導くことができる。水冷樋９の角度は、溶
融スラグが流出するに十分な傾斜となる所定の角度を使
用すればよい。例えば、３５°以上である。

【００１４】また、溶融スラグ層５の湯面の位置を規定
の範囲内に保持する方法として、炉内に投入する焼却灰
の量を制御する方法を使用してもよい。

【００１５】先行技術に示すように、従来の灰溶融炉で
は、溶融スラグは溶融メタルとともにオーバーフロー方
式により自重落下することで炉外に排出されていた。本
発明実施例においては、出滓口７と溶融スラグの湯面と
の間の距離が（図１中に示すＡの距離が）２００ｍｍ以
上となるように溶融スラグの湯面を調整し、出滓口７よ
り溶融スラグをそのヘッド圧を利用して押し出してい
る。これにより、塩基度が０．５以下の粘度の高い溶融
スラグであっても出滓口７が閉塞することなく連続して
出滓可能である。従って、塩基度調整剤および補助的な
加熱手段は不要である。更に、出滓口部分に金属製の水
冷部品の使用が可能となったことから、出滓口の耐久性
の向上と、出滓量の調整が可能なスラグの出滓機構を提
供することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、以下のような工業上有用な効果がもたらされる。 塩基度が０．５以下の粘度の高い溶融スラグでも、
出滓部の加熱、塩基度調整剤の使用等の補助的な手段を
採らずに、出滓口が閉塞することなく出滓できる。 出滓部の加熱、塩基度調整剤を使用する必要がない
ため、電力原単位を悪くすることがなく経済的に有利で
ある。 溶融炉内でメタルが比重分離するため、溶融スラグ
中にメタル分が混入しないことにより、出滓口部分に金
属製の水冷構造部品の使用が可能となり、出滓口の耐久
性が大幅に向上し、出滓量の調整を正確に実施すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る電気炉式の都市ごみ焼
却灰溶融炉の断面図である。

【図２】この発明の溶融スラグ出滓口を示す断面図であ
る。

【図３】この発明の溶融スラグ出滓口を示す正面図であ
る。

【図４】この発明の溶融スラグ出滓口の水冷樋を示す断
面図である。

【図５】この発明の溶融スラグ出滓口の水冷樋を示す断
面図である。

【図６】従来の電気炉式の焼却灰溶融炉の１例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 電気炉式の都市ごみ焼却灰溶融炉 ２ 炉本体 ３ 電極 ４ 焼却灰層 ５ 溶融スラグ層または溶融スラグ ６ 溶融メタル層 ７ 溶融スラグ出滓口 ７７ 開口 ８ 開閉機構 ８ａ ゲート ８ｂ 基部 ９ 水冷樋 １０ 冷却水出入口 １１ 冷却水 １２ メタル排出口 １３ 出滓口

フロントページの続き (72)発明者 関澤 靖夫 新潟県西頸城郡青海町大字須澤2743 (72)発明者 山下 恒男 新潟県糸魚川市上刈１−180

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却灰溶融炉の高さ方向中間部の炉壁に
   溶融スラグ出滓口を設け、前記溶融炉底面近くの炉壁に
   溶融メタル排出口を設け、前記溶融炉内に投入された焼
   却灰層を電極が貫通し前記焼却灰の溶融スラグに挿入し
   電気抵抗加熱により前記焼却灰を溶融して溶融スラグ層
   および溶融メタル層を形成し、溶融中は前記電極の先端
   部を前記溶融スラグ層内に位置せしめ、前記焼却灰を溶
   融するとともに、前記溶融スラグ層の湯面を前記出滓口
   から所定距離上方の高さの位置に保ちながら、前記溶融
   スラグの圧力によって前記出滓口から前記溶融スラグを
   排出し、前記溶融メタルは前記排出口から排出する焼却
   灰溶融炉の溶融スラグの出滓口構造であって、 水冷構造を有する金属製の開閉機構と出滓した溶融スラ
   グを所定の位置まで導くための水冷構造を有する金属製
   の水冷樋とによって構成されており、前記開閉機構は、
   所定面積の開口を有する基部および前記開口の面積を変
   化させるための可動ゲートとからなり、前記可動ゲート
   を動かすことにより、前記基部の開口面積を変化させ
   て、溶融スラグの排出量を調整することを特徴とする焼
   却灰溶融炉の溶融スラグの出滓口構造。
2. 【請求項２】 前記基部の開口の面積および形状は、内
   径１０ｍｍφ以上の円形とするか、または、前記円形開
   口と同じ面積以上の他の形状とする請求項１記載の出滓
   口構造。