JPH0861640A - ごみ焼却灰のプラズマ溶融炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炉中への大気の混入等を防止し、炉内を大気
圧より僅かに負圧の還元性雰囲気に保持して良好な溶融
処理をなし得るごみ焼却灰のプラズマ溶融炉を提供す
る。 【構成】 炉壁の所要位置に設けた灰投入口４９から炉
の気密性を十分に保持してごみ焼却灰５０を炉内に押し
込む灰投入装置５１を炉壁の外側に設けることにより、
灰投入口部の気密性を十分に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ等のごみ焼却
灰を溶融処理するごみ焼却灰のプラズマ溶融炉に係り、
特に炉内雰囲気を大気圧より僅かに負圧の還元性雰囲気
とするごみ焼却灰のプラズマ溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のごみ焼却灰のプラズマ溶
融炉は、例えば特開平２−１２２１０９号公報に記載さ
れているように、ＮＯ_X ガスの発生を抑制してＣＯガス
の増加を図り、かつ炉壁耐火物の寿命を延ばすため、炉
内雰囲気を大気圧より僅かに負圧（−５〜−３０ｍｍＡ
ｇ）の還元性雰囲気とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ごみ焼却灰のプラズマ溶融炉では、灰投入口部の気密性
が不十分であるため、灰投入時に炉中への大気の混入等
を招来している。そこで、本発明は、灰投入口部のシー
ルを十分に行うことにより、炉中への大気の混入等を防
止し、炉内を大気圧より僅かに負圧の還元性雰囲気に保
持して良好な溶融処理をなし得るごみ焼却灰のプラズマ
溶融炉を提供することを目的とする。又、本発明の他の
目的は、灰投入口部に加えてプラズマトーチ挿入部及び
／又は出滓口部のシールを十分に行うことにより、炉中
への大気の混入等の防止に加えてプラズマトーチの局部
的な円環状の損耗を防止し、同様に良好な溶融処理をな
し得るごみ焼却灰のプラズマ溶融炉の提供にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１のごみ焼却灰のプラズマ溶融炉は、炉
内雰囲気を大気圧より僅かに負圧の還元性雰囲気とする
ごみ焼却灰のプラズマ溶融炉に炉壁の所要位置に設けた
灰投入口から炉の気密性を十分に保持してごみ焼却灰を
炉内に押し込む灰投入装置を炉壁の外側に設けたことを
特徴とする。第２のごみ焼却灰のプラズマ溶融炉は、炉
内雰囲気を大気圧より僅かに負圧の還元性雰囲気とする
ごみ焼却灰のプラズマ溶融炉において、炉壁の所要位置
に設けた灰投入口から炉の気密性を十分に保持してごみ
焼却灰を炉内に押し込む灰投入装置を炉壁の外側に設
け、炉蓋にプラズマトーチを気密保持手段により十分気
密に挿入したことを特徴とする。第３のごみ焼却灰のプ
ラズマ溶融炉は、炉内雰囲気を大気圧より僅かに負圧の
還元性雰囲気とするごみ焼却灰のプラズマ溶融炉におい
て、炉壁の所要位置に設けた灰投入口から炉の気密性を
十分に保持してごみ焼却灰を炉内に押し込む灰投入装置
を炉壁の外側に設け、炉壁の所要位置に排ガス口を上部
に併設した出滓口を設け、上記排ガス口にこれからブロ
アによる吸引によって排出される排ガスを上方へ導く煙
道を連設し、前記出滓口にこれから排出される溶融灰を
気密性を十分に保持して水槽へ導く樋を連設したことを
特徴とする。又、第４のごみ焼却灰のプラズマ溶融炉
は、炉内雰囲気を大気圧より僅かに負圧の還元性雰囲気
とするごみ焼却灰のプラズマ溶融炉において、炉壁の所
要位置に設けた灰投入口から炉の気密性を十分に保持し
てごみ焼却灰を炉内に押し込む灰投入装置を炉壁の外側
に設け、炉蓋にプラズマトーチを気密保持手段により十
分気密に挿入し、炉壁の所要位置に排ガス口を上部に併
設した出滓口を設け、上記排ガス口にこれからブロアに
よる吸引によって排出される排ガスを上方へ導く煙道を
連設し、前記出滓口にこれから排出される溶融灰を気密
性を十分に保持して水槽へ導く樋を連設したことを特徴
とする。一方、前記灰投入装置の気密保持手段は、ホッ
パーの下部に連設した仕切室内の上、下部を気密かつ開
閉可能に仕切るダンパーと、仕切室の下部に一端、他端
を灰投入口に気密に連設すると共に、押し板を往復移動
可能に内装した押出し室の灰投入口側を気密かつ開閉可
能に仕切る仕切り板とからなることが好ましい。上記仕
切室及び押出し室内には、Ｎ₂ ガスが注入されているこ
とが望ましい。前記炉蓋とプラズマトーチの気密保持手
段は、炉蓋に設けたトーチ挿入穴とこれに挿入したプラ
ズマトーチとの間に介装された絶縁性のグランドパッキ
ンであることをが好ましい。又、前記樋の気密保持は、
気密なダクト状に設けた樋の下端部の水槽内の水に対す
る浸漬であることが好ましい。

【０００５】

【作用】本発明の第１のごみ焼却灰のプラズマ溶融炉に
おいては、灰投入口部の気密性が十分に保持される。
又、本発明の第２、３又は４のごみ焼却灰のプラズマ溶
融炉においては、灰投入口部の十分な気密性の保持に加
え、プラズマトーチ挿入部及び／又は出滓口の気密性が
十分に保持される。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１、図２は本発明のごみ焼却灰のプラズ
マ溶融炉の一実施例を示す平面図、断面図である。図中
１は円形状をなす炉体で、この炉体１の炉底２の中央に
は、１本の炉底電極３が垂直に挿着されており、炉蓋４
の中央には、１本のプラズマトーチ５が上記炉底電極３
と対向して後述する気密保持手段により十分気密に挿入
され、かつ炉蓋４上に設けたトーチ昇降装置６を介して
昇降可能に設けられている。すなわち、炉蓋４の中央に
は、図３〜図７に示すように、トーチ挿入穴７が設けら
れている一方、炉蓋４上には、上記トーチ挿入穴７を囲
む方形の昇降装置装着筒８が、炉蓋４と電気的に絶縁さ
れ、かつ気密に立設されている。昇降装置装着筒８に
は、前記プラズマトーチ５が挿通されるトーチ挿通穴９
を設けたトーチ支持台１０が、周面の対称位置に切除部
を設けた円柱状を呈する下部のジャーナル部１０ａをト
ラニオン１１によって枢支されることにより、所要の角
度（例えば垂線に対して±１０°）で傾動可能に設けら
れている。トーチ支持台１０は、トーチ昇降装置６の一
部を構成するものであり、そのジャーナル部１０ａは、
炉の気密性を保持するため、パッキン１２を介して昇降
装置装着筒８に気密に装着され、又、トーチ挿通穴９の
内周面には、プラズマトーチ５の挿通を気密に行うた
め、前述した気密保持手段である絶縁性のグランドパッ
キン１３が装着されている。

【０００７】トーチ支持台１０上には、トーチ支柱１４
がその下端側部のクレビス１５と支持台１０上のブラケ
ット１６とをピン１７で連結することにより、前記トラ
ニオン１１を中心とする傾動方向と直角方向へ横転可能
に立設されている。トーチ支柱１４には、昇降台１８が
これに螺入したボールねじ１９、ボールねじ１９を回転
するモータ２０及びガイド２１等からなる昇降機構によ
り昇降可能に設けられている。そして、昇降台１８に
は、プラズマトーチ５を昇降台１８と電気的に絶縁して
保持するバンド２２が取り付けられている。又、トーチ
支持台１０上には、プラズマトーチ５をトーチ挿通穴９
から引き抜いた際に、トーチ挿通穴９を気密に閉鎖可能
とする熱遮蔽蓋２３が設けられている。すなわち、トー
チ支持台１０上には、垂直な軸２４に支持された旋回プ
レート２５がエアーシリンダ２６を介して旋回可能に設
けられており、この旋回プレート２５上には、揺動レバ
ー２７が水平なピン２８に枢支されて揺動自在に設けら
れている。そして、揺動レバー２７は、その一端部と旋
回プレート２５に立設したブラケット２９との間に介装
した薄形エアーシリンダ３０によって揺動可能に設けら
れている一方、他端部に前記熱遮蔽蓋２３が揺動可能に
枢着されている。したがって、エアーシリンダ２６及び
薄形エアーシリンダ３０を適宜に作動することによっ
て、熱遮蔽蓋２３によるトーチ挿通穴９の気密閉鎖がな
される。

【０００８】前記炉体１の炉壁（側壁）３１の所要位置
には、図１、図２に示すように、排ガス口３２を上部に
併設した出滓口３３が設けられており、排ガス口３２に
は、これからブロア（図示せず）による吸引によって排
出される排ガスを上方へ導く煙道３４が連設されてい
る。一方、出滓口３３には、図２、図８、図９に示すよ
うに、これから排出される溶融物３５を気密性を十分に
保持して水槽３６へ導く樋３７が連設されている。すな
わち、樋３７は、Ｌ字状に折曲したダクト状に設けら
れ、かつ下端部を水槽３６内の水３８に浸漬する、いわ
ゆる水封によって十分に気密性を保持している。樋３７
における出滓口３３側の端部には、図８〜図１４に示す
ように、出滓口３３から排出される溶融物３５に水を噴
射し、この噴射水による急冷と圧力で溶融物３５を水砕
スラグとする複数のノズル３９が設けられている。上記
噴射水は、水砕用ポンプ４０によって水槽３６内の水３
８が循環使用されるものである。又、樋３７から水３８
中へ排出される水砕スラグは、樋３７の下端部に吊下さ
れ、かつ適宜に振動される網状のバスケット４１で一旦
受け取られ、その網目を通過して水槽３６内に設けた角
漏斗状のスラグ受け４２で受けられると共に、スラグ受
け４２の底部から圧送ポンプ４３によって水槽３６外へ
排出されるものである。一方、バスケット４１に堆積し
た比較的大きな水砕スラグは、バスケット４１と一緒に
水槽３６外へ取り出され、新たなバスケット４１が樋３
７の下端部に吊下されるものである。又、樋３７におけ
る出滓口３３近傍の底壁には、方形のメタル排出口４４
が設けられており、このメタル排出口４４は、樋３７の
底壁外側に一側縁を軸４５を介して揺動可能に支持さ
れ、かつエアーシリンダ４６によって開閉操作される蓋
４７より閉鎖可能に設けられている。そして、メタル排
出口４４の下方には、溶融物３５と同様に噴射水による
急冷と圧力によって細粒化されたメタルを図示しない水
槽へ導くダクト状の樋４８が連結可能に設けられてい
る。

【０００９】前記出滓口３３と対向する炉壁３１におけ
る出滓口３３と炉体１の中心を通る線を中心線とする所
要の対称位置には、図１、図２、図１５〜図１８に示す
ように、灰投入口４９が設けられている。両灰投入口４
９の位置は、各灰投入口４９とプラズマトーチ４５を結
ぶ線分のなす角度（以下、「線分のなす角度」とい
う。）が６０〜９０°の範囲である。両灰投入口４９と
対応する炉壁３１の外側には、それぞれの灰投入口４９
から炉の気密性を十分に保持し、ごみ焼却灰５０を上記
中心線と直交する方向（図１においては上下方向）にお
けるプラズマトーチ５と炉壁３１のほぼ中間を経て出滓
口３３を指向する方向へ交互に水平に押し込む灰投入装
置５１が設けられている。両灰投入装置５１によるごみ
焼却灰５０の押し込み方向は、前記線分のなす角度が６
０°の場合、中心線に対して５〜１５°の角度をなす方
向、又、線分のなす角度が９０°の場合、中心線に対し
て３０°の角度をなす方向である。各灰投入装置５１
は、ごみ焼却灰５０を一時貯蔵するホッパー５２を有し
ている。ホッパー５２の下部には、垂直な仕切室５３が
連設されており、この仕切室５３内には、その上、下部
を気密に仕切り、かつエアーシリンダ５４，５５により
開閉される上、下部ダンパ５６，５７が設けられてい
る。仕切室５３の下端部には、水平な押出し室５８の一
端が気密に連設されており、押出し室５８の他端は、前
記灰投入口４９に気密に連設されている。この押出し室
５８内には、ごみ焼却灰５０を炉内に押し込むために油
圧シリンダ５９により最初は速く、中間からゆっくり往
動されかつ復動される押し板６０が内装されており、か
つ押出し室５８内の炉体１側を気密に仕切り、エアーシ
リンダ６１により開閉される仕切り板６２が内装されて
いる。そして、仕切室５３及び押出し室５８内には、大
気と炉内のガスの混入と逆流を防止するため、図示しな
いガス源からＮ₂ ガスを注入するように設けられてい
る。なお、図２において６３は出滓口３３側を炉脚６４
に枢支された炉体１を、出滓口３３側が低くなるように
傾動し、溶融物３５中に含まれる溶融メタル（図示せ
ず）を排出する炉体傾動装置である。

【００１０】上記構成のごみ焼却灰のプラズマ溶融炉に
おけるごみ焼却灰５０の溶融処理は、各灰投入装置５１
によって大気圧より僅かに負圧の還元性雰囲気の炉内に
投入されたごみ焼却灰５０が、プラズマトーチ５と炉底
電極３の間に発生するプラズマ・フレームで溶融される
ことにより行われ、溶融物３５は、出滓口３３から流下
する際に水砕処理されて水槽３６へ排出され、又、排ガ
スは、煙道３４を通って炉外へ排出され、更に、溶融物
３５中に含まれる溶融メタルは、炉体傾動装置６３によ
る炉体１の傾動によって出滓口３３から流下する際に水
砕処理され、メタル排出口４４から図示しない水槽へ排
出される。そして、上記溶融処理時のプラズマトーチ挿
入部、出滓口部、排ガス口部及び灰投入口部の気密性が
十分に保持される。すなわち、プラズマトーチ５の挿入
部においては、炉蓋４に設けたトーチ挿入穴７とこれに
挿入したプラズマトーチ５との間に介装した絶縁性のグ
ランドパッキン１３からなる気密保持手段により十分に
気密保持され、炉蓋４とプラズマトーチ５の間から空気
が炉内に流れ込むことが防止されるので、プラズマトー
チ５に局部的な円環状の損耗が生じることはない。又、
出滓口部の気密保持が、気密なダクト状の樋３７の下端
部の水に対する浸漬、いわゆる水封であるので、樋３７
から出滓口３３を経て大気が炉内に侵入することがな
い。更に、灰投入装置５１の気密保持が、ホッパー５２
の下部に連設した仕切室５３の上、下部を気密かつ開閉
可能に仕切る２段のダンパ５６，５７と、仕切室５３の
下部に一端、他端を灰投入口４９に気密に連設すると共
に、押し板６０を往復移動可能に内装した押出し室５８
の灰投入口４９側を気密かつ開閉可能に仕切る１段の仕
切り板６２との合計３段の扉からなるので、各扉を順次
開閉することによってごみ焼却灰５０の投入時の大気の
混入を防止することができる。そして、上記合計３段の
扉の間、すなわち仕切室５３と押出し室５８にＮ₂ ガス
を注入することにより、大気と炉内ガスの混入と逆流を
完全に防止することができる。

【００１１】なお、上記実施例においては、炉底電極３
とプラズマトーチ５を１本ずつ設けるプラズマ溶融炉に
ついて述べたが、これに限定されるものではなく、炉底
電極とこれと対向するプラズマトーチを各２本以上設け
たもの、あるいはプラズマトチより本数の少ない炉底電
極を設けたもの、又は炉底電極を有せず、２本以上の黒
鉛電極を炉蓋に設けたものにも、本発明を適用すること
ができる。そして、プラズマトーチ又は黒鉛電極を２本
以上設ける場合、灰投入装置によるごみ焼却灰の押し込
み方向は、隣り合うプラズマトーチ又は黒鉛電極のほぼ
中間を経て出滓口を指向する方向及び最外側のプラズマ
トーチ又は黒鉛電極と炉壁のほぼ中間を経て出滓口を指
向する方向となる。又、ごみ焼却灰の押し込みは、水平
に行う場合に限らず、炉体側が低くなるように傾斜させ
て行ってもよい。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１のご
み焼却灰のプラズマ溶融炉においては、灰投入口部の気
密性が十分に保持されるので、炉中への大気の混入等を
防止することができ、ひいては炉内を大気圧より僅かに
負圧の還元性雰囲気に保持してごみ焼却灰の良好な溶融
処理を行うことができる。又、本発明の第２、３又は４
のごみ焼却灰のプラズマ溶融炉においては、灰投入口部
の十分な気密性の保持に加え、プラズマトーチ挿入部及
び／又は出滓口部の気密性が十分に保持されるので、プ
ラズマトーチの局部的な円環状の損耗を防止しつつ炉中
への大気の混入等を更に防止することができ、ひいては
炉内を大気圧より僅かに負圧の還元性雰囲気に保持して
ごみ焼却灰の一層良好な溶融処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のごみ焼却灰のプラズマ溶融炉の一実施
例を示す平面図である。

【図２】図１のプラズマ溶融炉の正断面図である。

【図３】図１のプラズマ溶融炉のプラズマトーチ挿入部
の正面図である。

【図４】図３のプラズマトーチ挿入部の側面図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】図３におけるVI−VI線断面図である。

【図７】図３における VII−VII 線断面図である。

【図８】図１のプラズマ溶融炉における出滓口部の平面
図である。

【図９】図８におけるIX−IX線断面図である。

【図１０】図８におけるＸ−Ｘ線断面図である。

【図１１】図８の出滓口部の樋の平面図である。

【図１２】図１１の樋の断面図である。

【図１３】図１１におけるXIII−XIII線断面図である。

【図１４】図１１の樋の底面図である。

【図１５】図１のプラズマ溶融炉の灰投入口部の平面図
である。

【図１６】図１５の灰投入口部の断面図である。

【図１７】図１６におけるXVII−XVII線断面図である。

【図１８】図１６における XVIII−XVIII 線断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 炉体 ４ 炉蓋 ５ プラズマトーチ ７ トーチ挿入穴 １３ グランドパッキン ３１ 炉壁（側壁） ３２ 排ガス口 ３３ 出滓口 ３４ 煙道 ３５ 溶融物 ３６ 水槽 ３７ 樋 ３８ 水 ４９ 灰投入口 ５０ ごみ焼却灰 ５１ 灰投入装置 ５２ ホッパー ５３ 仕切室 ５６ 上部ダンパ ５７ 下部ダンパ ５８ 押出し室 ６０ 押し板 ６２ 仕切り板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 昌弘 東京都港区浜松町２丁目４番１号 川崎重 工業株式会社東京本社内 (72)発明者 松岡 義人 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川 崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 木下 勝雄 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者 鷹谷 義治 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者 山崎 健利 東京都千代田区神田神保町２丁目２番30号 東京電力株式会社開発研究所内 (72)発明者 下山 統康 東京都千代田区神田神保町２丁目２番30号 東京電力株式会社開発研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内雰囲気を大気圧より僅かに負圧の還
   元性雰囲気とするごみ焼却灰のプラズマ溶融炉におい
   て、炉壁の所要位置に設けた灰投入口から炉の気密性を
   十分に保持してごみ焼却灰を炉内に押し込む灰投入装置
   を炉壁の外側に設けたことを特徴とするごみ焼却灰のプ
   ラズマ溶融炉。
2. 【請求項２】 炉内雰囲気を大気圧より僅かに負圧の還
   元性雰囲気とするごみ焼却灰のプラズマ溶融炉におい
   て、炉壁の所要位置に設けた灰投入口から炉の気密性を
   十分に保持してごみ焼却灰を炉内に押し込む灰投入装置
   を炉壁の外側に設け、炉蓋にプラズマトーチを気密保持
   手段により十分気密に挿入したことを特徴とするごみ焼
   却灰のプラズマ溶融炉。
3. 【請求項３】 炉内雰囲気を大気圧より僅かに負圧の還
   元性雰囲気とするごみ焼却灰のプラズマ溶融炉におい
   て、炉壁の所要位置に設けた灰投入口から炉の気密性を
   十分に保持してごみ焼却灰を炉内に押し込む灰投入装置
   を炉壁の外側に設け、炉壁の所要位置に排ガス口を上部
   に併設した出滓口を設け、上記排ガス口にこれからブロ
   アによる吸引によって排出される排ガスを上方へ導く煙
   道を連設し、前記出滓口にこれから排出される溶融灰を
   気密性を十分に保持して水槽へ導く樋を連設したことを
   特徴とするごみ焼却灰のプラズマ溶融炉。
4. 【請求項４】 炉内雰囲気を大気圧より僅かに負圧の還
   元性雰囲気とするごみ焼却灰のプラズマ溶融炉におい
   て、炉壁の所要位置に設けた灰投入口から炉の気密性を
   十分に保持してごみ焼却灰を炉内に押し込む灰投入装置
   を炉壁の外側に設け、炉蓋にプラズマトーチを気密保持
   手段により十分気密に挿入し、炉壁の所要位置に排ガス
   口を上部に併設した出滓口を設け、上記排ガス口にこれ
   からブロアによる吸引によって排出される排ガスを上方
   へ導く煙道を連設し、前記出滓口にこれから排出される
   溶融灰を気密性を十分に保持して水槽へ導く樋を連設し
   たことを特徴とするごみ焼却灰のプラズマ溶融炉。
5. 【請求項５】 前記灰投入装置の気密保持手段が、ホッ
   パーの下部に連設した仕切室内の上、下部を気密かつ開
   閉可能に仕切るダンパーと、仕切室の下部に一端、他端
   を灰投入口に気密に連設すると共に、押し板を往復移動
   可能に内装した押出し室の灰投入口側を気密かつ開閉可
   能に仕切る仕切り板とからなることを特徴とする請求項
   １、２、３又は４記載のごみ焼却灰のプラズマ溶融炉。
6. 【請求項６】 前記仕切室及び押出し室内に、Ｎ₂ ガス
   が注入されていることを特徴とする請求項５記載のごみ
   焼却灰のプラズマ溶融炉。
7. 【請求項７】 前記炉蓋とプラズマトーチの気密保持手
   段が、炉蓋に設けたトーチ挿入穴とこれに挿入したプラ
   ズマトーチとの間に介装された絶縁性のグランドパッキ
   ンであることを特徴とする請求項２、４、５又は６記載
   のごみ焼却灰のプラズマ溶融炉。
8. 【請求項８】 前記樋の気密保持が、気密なダクト状に
   設けた樋の下端部の水槽内の水に対する浸漬であること
   を特徴とする請求項３、４、５、６又は７記載のごみ焼
   却灰のプラズマ溶融炉。