JPH08261440A - 焼却灰溶融炉の溶融スラグ出滓口構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【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を有している。開閉機構８は、開
口７７を有する基部８ｂと開口７７に嵌め込まれた開口
８８を有するチップ８ｃと上下動可能なゲート８ａとか
らなっている。炉内に投入された焼却灰層内を電極が貫
通し、焼却灰が溶融した溶融スラグ層５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
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。

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
とともに所定に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５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５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、アークの加熱により
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、所定面積の開口を有す
る金属製のチップと、これを冷却するための水冷構造を
有する金属製の基部と、前記開口の面積を変化させるた
めの水冷構造を有する金属製の可動ゲートとからなる開
閉機構を有しており、前記チップが前記基部に取外し可
能となるように嵌め込まれており、前記可動ゲートを動
かすことにより、前記チップ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、前記チップ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】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、前記出滓口の外側に出滓された溶
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
金属製の水冷樋が設けられていることに特徴を有するも
のである。

【００１０】

【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。また、開閉機構は基部とそれに嵌め込まれたチッ
プとによって二重構造となっているため、外気に露出し
酸化損摩の発生する部分で直接通過する溶融スラグと接
触するこのチップのみを交換することにより、補修工事
が容易となり補修費用が低減する。出滓口のチップの開
口の面積および形状を、内径１０ｍｍφ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。

【００１１】

【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
滓口の１実施態様を示す断面図、図３は同正面図であ
る。

【００１２】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。

【００１３】図１〜図３に示すように、溶融スラグ出滓
口７は開閉機構８を有している。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、開口７７に嵌め込まれた
開口８８を有するチップ８ｃと、基部８ｂの外側にチッ
プ８ｃの開口８８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。基部８ｂ
およびゲート８ａはいずれも金属製であり、水冷構造を
有している。チップ８ｃは基部８ｂからの熱伝導により
冷却される。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８８は内径φ１
０ｍｍ以上であった（図２中にｘで示す）。１０はゲー
ト８ａおよび基部８ｂを水冷するための冷却水１１の出
入口である。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。

【００１４】図４は水冷樋を有するこの発明の他の実施
態様を示す断面図である。水冷樋９は出滓口７の外側に
設けられている。水冷樋９は水冷構造を有し且つ金属製
である。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急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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】

【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。 開閉機構を基部とチップの二重構造とし、直接水冷
される基部とそれにメタルタッチで接触し間接的に水冷
されるチップとで出滓口を構築することにより、外気に
露出し直接溶融スラグと接触するチップのみを交換する
構造とし、補修工事が容易となり補修費用が低減され
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の１実施態様を示
す断面図である。

【図３】この発明の溶融スラグ出滓口の１実施態様を示
す正面図である。

【図４】この発明の溶融スラグ出滓口の他の実施態様を
示す断面図である。

【図５】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（基部の内径） ８ 開閉機構 ８８ 開口 ８ａ ゲート ８ｂ 基部 ８ｃ チップ 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 (3)

【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、 所定面積の開口を有する金属製のチップと、これを冷却
   するための水冷構造を有する金属製の基部と、前記開口
   の面積を変化させるための水冷構造を有する金属製の可
   動ゲートとからなる開閉機構を有しており、前記チップ
   が前記基部に取外し可能となるように嵌め込まれてお
   り、前記可動ゲートを動かすことにより、前記チップの
   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】 前記チップ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。
3. 【請求項３】 前記出滓口の外側に、出滓された溶融ス
   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
   製の水冷樋が設けられている請求項１または２記載の出
   滓口構造。