JPH0861858A

JPH0861858A - 電気抵抗式溶融炉及びこれを用いた被溶融物の溶融方法

Info

Publication number: JPH0861858A
Application number: JP19933494A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Kataoka; 静夫片岡; Tomonobu Aso; 知宣麻生; Ryoji Samejima; 良二鮫島
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 1994-08-24
Filing date: 1994-08-24
Publication date: 1996-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】ごみ焼却灰や飛灰等を溶融処理する電気抵抗
式溶融炉に於いて、被溶融物の溶融により発生する可燃
性ガスや未燃炭素分を炉本体内で燃焼させることによ
り、電極の酸化消耗を招くことなしに溶融炉の溶融効率
や安全性を高める。【構成】炉本体の天井壁に凹部を設けて天井壁の一部
を炉底壁側へ下降させ、前記下降せしめた天井壁を貫通
して炉本体内へ電極を垂下させると共に、炉本体上方部
に空気吹込口を設けて燃焼用空気を供給し、炉本体内の
上方空間部を溶融時に発生した未燃物の燃焼空間とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみや産業廃棄物
等を焼却処理した際に発生する焼却灰や飛灰等の被溶融
物を溶融処理する電気抵抗式溶融炉と、これを用いた被
溶融物の溶融方法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気抵抗式溶融炉を用いた焼却灰
や飛灰等の溶融処理技術が、多方面で開発されている。
焼却灰や飛灰を溶融してスラグ化すると、大幅に減容
し、物理的、化学的に安定した物質になって環境汚損が
防止できると共に、骨材や路盤材等への有効利用も図れ
るからである。また、電気抵抗式溶融炉が多く利用され
るのは、溶融物を溶融スラグと溶融塩に容易に分離する
ことができ、スラグの有効利用を図る上で極めて有利と
なるからである。

【０００３】図３は、ごみ焼却灰や飛灰等の溶融処理に
使用されている従前の電気抵抗式溶融炉の概略縦断面図
である。当該溶融炉は被溶融物の供給口１、排ガス出口
２、出湯口３を夫々有する炉本体４と、炉本体４の天井
壁４ａから炉内に垂下させた複数本の電極５等から構成
されており、供給口１から炉内へ投入された被溶融物６
は、電極５から溶融層７内へ流入した電流によるジュー
ル熱により加熱され、順次溶融されて行く。

【０００４】また、前記電極５には通常黒鉛電極が使用
されており、炉本体４の天井壁４ａを貫通せしめた状態
で竪向きに配設され、独立状の支持アーム（図示省略）
により上下自在に保持されている。尚、当該電極５は、
その消耗量や溶融負荷に応じて適宣に昇降され、且つこ
れと同時に、印加電圧の調整制御が行なわれる。

【０００５】而して、黒鉛電極を用いた図３の如き電気
抵抗式溶融炉で被溶融物６を溶融する場合、通常炉本体
４内は還元性雰囲気に保持されている。何故なら、炉本
体４内が還元性雰囲気でなくなると、電極５の酸化消耗
が激しくなるからである。そのため、被溶融物６の溶融
処理時に発生した可燃性ガス等は、炉本体４内で燃焼す
ることなく、排ガス出口２から直接外部へ排出するよう
に構成されている。

【０００６】ところで、前記排ガス出口２から外部へ排
出されてくる可燃性ガス等の量が極く僅かの場合には、
外部へ排ガスを直接に排出しても、特に大きな支障を生
ずることなく溶融炉の運転が行なえる。しかし、都市ご
みや産業廃棄物を焼却した後の焼却灰や飛灰が被溶融物
６の場合には、その内部に多種多量の未燃物が残存して
いるため、排ガス中の可燃性ガスも必然的に多くなり、
様々な問題を生ずることになる。

【０００７】即ち、ごみ焼却灰や飛灰等の被溶融物６を
溶融処理した場合、未燃炭素分は溶融されずに残存し、
溶融スラグの表面上へ層状に浮き上ってくる。また、Ｃ
Ｏ等の可燃性ガスが炉本体内で多量に発生し、且つ発生
したＣＯガス等は炉本体４内に充満すると共に、直接に
炉外へ排出されることになる。

【０００８】一方、炭素は溶融スラグや溶融塩等から成
る溶融層に比較して電気抵抗が極めて小さいため、溶融
層の外表面に未燃炭素が層を形成するようになると、溶
融層内を流れる電流が少なくなってジュール熱の発生量
が減少し、その結果溶融能力の低下や溶融層の温度低下
による固化若しくは流動性の低下を引き起すことにな
る。また、炉本体４内のＣＯ等の可燃性ガス濃度が上昇
すると、爆発の危険性が高くなる。そのため、可燃性ガ
スは炉本体４の直近に設置した燃焼室等で燃焼処理する
必要があり、その結果、電気抵抗式溶融炉の付帯設備が
複雑化することになる。更に、炉本体４内へ空気等を吹
き込んで可燃性ガスや未燃炭素を燃焼させた場合には、
電極５の酸化消耗が大幅に進行することになり、その結
果、電極５の交換や補修に手数と費用を要することにな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前のごみ
焼却灰や飛灰等を被溶融物とする電気抵抗式溶融炉に於
ける上述の如き問題、即ち、未燃炭素層の形成によ
り、溶融能力の低下や溶融物の流動性の低下を引き起す
こと、可燃性ガスの燃焼装置を別に必要とし、溶融炉
の付帯設備が複雑化すること、電極の酸化消耗の点か
ら、炉本体内で可燃性ガス等を燃焼処理することができ
ないこと、等の問題を解決せんとするものであり、電極
の酸化消耗を引き起すことなしに、溶融時に発生した未
燃炭素や可燃性ガスを炉本体内で直接燃焼させ乍ら、被
溶融物を効率よく溶融処理できるようにした電気抵抗式
溶融炉と、これを用いた被溶融物の溶融処理方法を提供
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電気抵抗式溶融
炉は、炉本体の天井壁から電極を垂下させ、炉本体へ投
入した被溶融物を溶融処理する電気抵抗式溶融炉に於い
て、前記炉本体の天井壁に凹部を形成して天井壁の一部
を炉底壁側へ下降させ、前記下降せしめた天井壁を貫通
して炉本体内へ電極を垂下させると共に、炉本体の上方
部に空気吹込口を設けて燃焼用空気を供給し、炉本体内
の上方空間部を溶融時に発生した未燃物の燃焼用空間と
したことを発明の基本構成とするものである。

【００１１】また、本発明の被溶融物の溶融方法は、炉
本体の天井壁から電極を垂下させた構成の電気抵抗式溶
融炉による被溶融物の溶融方法に於いて、前記炉本体の
天井壁を貫通して炉本体内へ垂下せしめた電極の露出部
を可能な限り少なくすると共に、炉本体の上方空間部内
へ燃焼用空気を供給し、被溶融物の溶融により生じた可
燃性ガス及び未燃炭素を前記炉本体の上方空間部内で燃
焼させつつ被溶融物を溶融することを発明の基本構成と
するものである。

【００１２】

【作用】炉本体内へ投入されたごみ焼却灰や飛灰等の被
溶融物は、ジュール熱によって高温に保持されている溶
融層上へ落下し、後述する可燃性ガスの燃焼熱や溶融層
の熱により約１４００℃位に加熱されることにより、順
次溶融されて行く。炉本体内の溶融層は、電極が炉本体
内のガス雰囲気に直接に曝されず、且つ炉本体内の上部
空間が可燃性ガスの燃焼に必要とする空間容積を保持す
るように、その高さレベルが調整制御されて行く。溶融
時に生じた可燃性ガスは、溶融層からの輻射熱により高
温状態になっている炉本体の上方空間部（燃焼空間）に
於いて燃焼用空気と混合され、ここで完全に燃焼され
る。また、溶融層の上表面へ浮き上った未燃炭素分は、
前記可燃性ガスの燃焼熱によって着火温度以上に加熱さ
れ、順次燃焼される。その結果、炉本体からは、未燃物
が完全に燃焼された排ガスが、排ガス出口を通して外部
へ排出されて行くことになる。燃焼用空気の供給によ
り、炉本体内は還元性雰囲気でなくなるが、電極の先端
部は溶融層内へ侵漬されており、且つ先端部以外の部分
は天井壁の外方に位置している。その結果、電極は殆ん
ど炉本体内のガス雰囲気と直接に接触することはなく、
所謂電極の酸化消耗の進行が防止される。被溶融物例え
ばばいじんが溶融されると、炉内には比重の差により溶
融スラグ及び溶融塩から成る溶融層が順次形成され、そ
の高さレベルが上昇して行く。そして、炉本体内に一定
量の溶融スラグ及び溶融塩が溜まると、これらは炉本体
の周壁下部に形成した出湯口から混合（若しくは分離）
して抜き出される。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。尚、図１及び図２に於いて、前記図３に記載した
電気抵抗式溶融炉と同じ部位には、図３の参照番号と同
じ参照番号が付されている。図１は、本発明に係る電気
抵抗式溶融炉の第１実施例を示すものである。図１に於
いて、１は被溶融物の供給口、２は排ガス口、３は出湯
口、４は炉本体、５は電極、６はごみ焼却灰や飛灰等の
被溶融物、７は溶融層、８は空気吹込口、９は燃焼空間
である。

【００１４】前記炉本体１は、鋼板並びに耐火煉瓦等の
耐火材で形成された周壁４ａ、天井壁４ｂ及び底壁４ｃ
により箱状に形成されている。また、天井壁４ｂの中央
部には凹部４ｄが形成されており、この凹部４ｄの底壁
を形成する天井壁４ｂの一部４ｅが、炉本体４の底壁４
ｃ側へ下降されている。更に、前記凹部４ｄの一側の天
井壁に前記供給口１が、また、凹部４ｄの他側の天井壁
に前記排ガス口２が夫々形成されている。

【００１５】また、炉本体４の周壁４ａの上方部に空気
吹込口８が、また周壁４ａの下方部に出湯口３が夫々形
成されている。尚、出湯口３に開閉装置（図示省略）が
設けられていることは、勿論である。尚、空気吹込口８
を天井壁４ｂに、また供給口１及び排ガス口２を周壁４
ａの上方部に、夫々設けるようにしてもよいことは勿論
である。

【００１６】前記電極５には３本の黒鉛電極が使用され
ており、天井壁４ｂの中央に形成した凹部４ｄ内に竪向
きに配設され、凹部底壁４ｅを貫通せしめて支持アーム
（図示省略）により、昇降自在に保持されている。尚、
電極５は被溶融物６の量や溶融電流に応じて溶融層７へ
の浸漬深さが調整される。また、溶融スラグ層７ａと溶
融塩層７ｂから成る溶融層７は、電極５が炉内雰囲気に
直接曝されないようにするため、その高さレベルが、可
能な限り天井壁を下降せしめた凹部底壁４ｅの近傍にな
るように調整される。

【００１７】図２は本発明の他の実施例を示すものであ
る。当該実施例では、炉本体４の天井壁４ｂは平面状に
形成されており、当該天井壁４ｂの中央部に、天井壁４
ｂを貫通せしめて耐火物製の円筒状カバー体１０が、昇
降自在に配設支持されている。また、カバー体１０の先
端部は溶融層７内へ侵漬されている。

【００１８】また、前記電極５はカバー体１０の内方に
竪向きに配設され、天井壁４ｂを貫通せしめて昇降自在
に支持されている。即ち、炉本体１の上方空間部は、カ
バー体１０によって電極保持空間１１と燃焼空間９とに
完全に分離されており、カバー体１０を昇降させること
により、溶融層の高さレベルとは無関係に、電極保持空
間１１を炉内雰囲気から遮断することができるように構
成されている。その結果、電極５の酸化消耗をより少な
くすることができる。

【００１９】尚、図２に於いて、１２はガス排出ダクト
であり、電極保持空間１１内で発生したガスを排出する
ものである。また、１３は電極保持空間１１内で発生し
たガスを排出するためのガス抜き孔であり、当該ガス抜
き孔１３を利用して電極保持空間内のガスを燃焼空間９
内へ抜き出す場合には、前記排出ダクト１２は不要とな
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明に於いては、炉本体の天井壁に凹
部を形成して天井壁の一部を炉底壁側へ下降せしめて
（又は天井壁に筒状のカバー体を竪向に配設し）、前記
凹部（又はカバー体）の内方へ電極を竪向に配設してそ
の先端部を炉本体内の溶融層内へ侵漬させると共に、炉
本体内の上方空間部へ燃焼用空気を供給し、溶融時に発
生した可燃性ガスや溶融層の外表面へ浮き上った未燃炭
素分を、前記燃焼空間に於いて完全に燃焼させる構成と
している。その結果、未燃炭素が溶融層の表面上へ層状
に浮き上ることに起因する溶融能力の低下や溶融層温度
の低下等の問題は、ほぼ完全に解決され、電気抵抗式溶
融炉の円滑且つ高能率な運転が可能となる。また、炉本
体内に高濃度の可燃性ガスが存在しなくなるため、爆発
等の危険が全く無くなるうえ、安全確保や環境汚損の防
止のための排ガス燃焼装置を別設置する必要もなくな
り、溶融処理設備のコンパクト化や設備費の削減が可能
となる。さらに、炉本体内に於ける可燃性ガス等の燃焼
熱により被溶融物が予熱されるため、溶融処理の省エネ
ルギーが可能となる。加えて、炉本体内は還元性雰囲気
ではなくなるが、電極が炉内ガス雰囲気に直接に曝され
ないため、電極の酸化消耗が大幅に増加すると云うこと
は無い。本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気抵抗式溶融炉の縦断面概要図
である。

【図２】本発明に係る電気抵抗式溶融炉の他の例を示す
縦断面概要図である。

【図３】従前の電気抵抗式溶融炉の一例を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１は被溶融物の供給口、２は排ガス口、３は出湯口、４
は炉本体、４ａは周壁、４ｂは天井壁、４ｃは底壁、４
ｄは凹部、４ｅは凹部底壁、５は電極、６は被溶融物、
７は溶融層、７ａは溶融スラグ層、７ｂは溶融塩層、８
は空気吹込口、９は燃焼空間、１０はカバー体、１１は
電極保持空間、１２はガス排出ダクト、１３はガス抜き
孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２７Ｂ 3/20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉本体の天井壁から電極を垂下させ、炉
本体内へ投入した被溶融物を加熱溶融する電気抵抗式溶
融炉に於いて、前記炉本体の天井壁に凹部を設けて天井
壁の一部を炉底壁側へ下降させ、前記下降せしめた天井
壁を貫通して炉本体内へ電極を垂下させると共に、炉本
体の上方部に空気吹込口を設けて燃焼用空気を供給し、
炉本体内の上方空間部を溶融時に発生した未燃物の燃焼
空間としたことを特徴とする電気抵抗式溶融炉。
【請求項２】炉本体の天井壁から電極を垂下させ、炉
本体内へ投入した被溶融物を溶融処理する電気抵抗式溶
融炉に於いて、前記炉本体の天井壁を貫通して耐火物製
の円筒状カバー体を炉本体内へ垂下させ、当該カバー体
によって前記天井壁から垂下せしめた電極を囲繞すると
共に、炉本体の上方部に空気供給口を設けて燃焼空気を
供給し、炉本体内の上方空間部を溶融時に発生した未燃
物の燃焼空間としたことを特徴とする電気抵抗式溶融
炉。
【請求項３】炉本体の天井壁から電極を垂下させた構
成の電気抵抗式溶融炉による被溶融物の溶融方法に於い
て、前記炉本体の天井壁を貫通して炉本体内へ垂下せし
めた電極の露出部を可能な限り少なくすると共に、炉本
体の上方空間内へ燃焼用空気を供給し、被溶融物の溶融
により生じた可燃性ガス及び未燃炭素を前記炉本体の上
方空間部内で燃焼させつつ、被溶融物を溶融することを
特徴とする被溶融物の溶融方法。