JPH09236242A - 焼却灰処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼却灰から有価金属を効率良く回収して焼却
灰の有効利用を図ることができる焼却灰処理装置を提供
する。 【解決手段】 本発明の焼却灰処理装置には、金属酸化
物を含んだ焼却灰が投入される溶融炉９と、この溶融炉
９内に還元ガスを供給する還元ガス供給装置１０と、溶
融炉９９内にプラズマ熱流を形成するプラズマトーチ１
１とが設けられている。また、還元性雰囲気の溶融炉９
内に形成されるプラズマ熱流の下流側には熱交換器１２
が設けられている。この熱交換器には、焼却灰中の金属
酸化物が還元されて生成される金属原子の融点となる設
定温度が与えられており、さらに金属回収部１２ａが設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電プラント
システムなどから排出される焼却灰を減容化、無害化し
て処理する焼却灰処理装置に関するものであり、特に、
プラズマ熱流を利用した焼却灰処理装置に改良を加えた
ものである。

【０００２】

【従来の技術】

［火力発電プラントシステムの概要］近年、火力発電プ
ラントシステムは電源の多様化や機器の高性能化など高
度化が進められており、電力需要が増大傾向にある現
在、大きな期待が寄せられている。ここで、図８を参照
して従来の火力発電プラントシステムについて具体的に
説明する。

【０００３】図に示した火力発電プラントシステムにお
いて、このシステムが石炭発電プラントシステムの場
合、１は貯炭場であって、ここから石炭をボイラ２へ送
る。また、図７の火力発電プラントシステムが石油発電
プラントシステムの場合、１はオイルタンクとなり、こ
こから石油をボイラ２へ送る。

【０００４】ボイラ２へ送られるこれら火力燃料はボイ
ラ２にて燃焼し、燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは蒸発
管３を加熱し、蒸発管３内の水を蒸気とする。蒸気は加
熱器４を通って蒸気タービン５に送られてこれを回転さ
せ、蒸気タービン５の回転軸上にある発電器６を回転さ
せて発電に至る。

【０００５】一方、ボイラ２から排出された燃焼ガス
は、集塵器７を通過後、煙突８を通して大気に放出され
る。また、燃焼ガスが集塵器７を通過する際、集塵器７
は燃焼ガスから飛灰を集める。この飛灰が焼却灰であ
り、産業廃棄物として管理型処分場である灰捨場へ廃棄
処分される。なお、石炭発電プラントシステムにおいて
は、ボイラ２内に残留するボトムアッシュも焼却灰とな
り、前記の飛灰と同様、産業廃棄物として灰捨場へ廃棄
処分される。

【０００６】上述したように火力発電プラントシステム
からは焼却灰が排出されるが、この焼却灰には鉛やカド
ミウムといった有害な金属酸化物が含まれている。環境
保全が地球規模でクローズアップされる中、このような
焼却灰を減容化、無害化して処理することが火力発電プ
ラントシステムには要求されている。

【０００７】例えば、石炭火力発電プラントシステムで
は、年間数万トンに及ぶ大量の焼却灰が排出されてい
る。その結果、これを廃棄処理するために広大な灰捨場
をプラントの敷地内に確保しなければならない。また、
プラント周囲との環境調和を考慮して、焼却灰の飛散防
止対策を施す必要もあり、プラントの敷地面積は増大化
した。しかも、焼却灰は産業廃棄物なので、これを処理
する場合、産業廃棄物業者へ委託せざるを得ない。その
ため、焼却灰の処理にかかるコストは高くつき、経済性
が問題となっている。

【０００８】なお、焼却灰の処理については、火力発電
プラントシステムだけの問題ではなく、廃棄物焼却プラ
ントシステムなど焼却灰を排出するプラントシステムに
おいて共通の問題となっている。

【０００９】［焼却灰処理装置の従来例］そこで従来よ
り、焼却灰を減容化、無害化して処理する焼却灰処理装
置が研究、開発されている。中でも、熱プラズマ流を利
用する焼却灰処理装置は、次のような長所があり、注目
を集めている。すなわち、 １．熱プラズマ流が非常に高温な流体であるため、被加
熱物質である焼却灰を短時間で融点、沸点以上に加熱す
ることができる． ２．熱プラズマ流自体がイオンやラジカル源となり、高
活性である． ３．特殊な反応雰囲気を自由に選択できる． といった利点がある。

【００１０】このような焼却灰処理装置の従来例を図９
の構成図を参照して具体的に説明する。図中の符号２０
は焼却灰を溶融する溶融炉である。溶融炉２０には焼却
灰の投入口２０ａ、ガス排出口２０ｂおよびスラグ排出
口２０ｃが形成されており、プラズマトーチ２１が組込
まれている。プラズマトーチ２１とは溶融炉２０内に熱
プラズマ流を発生させる装置であり、トーチ２１に高電
圧を印加する電源２２および溶融炉２０内にプラズマガ
スを供給するガス供給装置２３が設置されている。

【００１１】以上のような構成を有する焼却灰処理装置
において、ガス供給装置２３がプラズマガスを溶融炉２
０内に供給し、電源２２がプラズマトーチ２１に高電圧
を印加することにより、プラズマトーチ２１は溶融炉２
０内に熱プラズマ流を発生させる。続いて、投入口２０
ａから溶融炉２０内の熱プラズマ流へ焼却灰を投入す
る。熱プラズマ流は焼却灰を加熱し、無害なスラグとガ
スに分解する。このとき焼却灰の容積は減少する。そし
て、スラグをスラグ排出口２０ｃから排出し、ガスをガ
ス排出口２０ｂから排出する。このようにして焼却灰処
理装置は熱プラズマ流により焼却灰を減容化、無害化す
ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
な従来の焼却灰処理装置には次のような課題があった。
すなわち、焼却灰中には鉛やカドミウムといった有害金
属だけではなく、利用価値のある有価金属も存在する。
具体的には、シリカ、アルミナ、酸化バナジウム、酸化
ニッケル、酸化クロムなどである。焼却灰からこれらの
有価金属を効率良く回収することができれば、優れた資
源リサイクルを行うことができる。そこで、焼却灰を処
理する際に、焼却灰から有価金属を効率良く回収する技
術の開発が待たれていた。

【００１３】また、環境技術に対する社会的な要請が強
まる中、焼却灰処理装置に対しても広く普及することが
望まれている。そのため、構成の簡略化を図り、低コス
トで高い信頼性を持つ焼却灰処理装置が求められてい
る。

【００１４】本発明は、以上のような状況を鑑みて提案
されたものであり、その主たる目的は、焼却灰から有価
金属を効率良く回収して焼却灰の有効利用を図ることが
できる焼却灰処理装置を提供することである。

【００１５】また、本発明の他の目的は、構成の簡略化
を図り、低コストで高い信頼性を持つ焼却灰処理装置を
提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、還元性雰囲気の溶融炉内に形成
されるプラズマ熱流の下流側に熱交換器を設け、この熱
交換器の設定温度を焼却灰中の金属酸化物が還元されて
生成される金属原子の融点としたことを特徴とする。

【００１７】請求項２の発明は、前記プラズマ熱流の下
流側に、設定温度が異なる複数の熱交換器を設けたこと
を特徴とする。

【００１８】請求項３の発明は、還元性雰囲気の溶融炉
内に形成されるプラズマ熱流の下流側に磁気分離器を設
けたことを特徴とする。

【００１９】請求項４の発明は、前記プラズマ熱流の下
流側に磁化率が異なる複数の磁気分離器を設けたことを
特徴とする。

【００２０】請求項５の発明は、還元性雰囲気の溶融炉
内に形成されるプラズマ熱流の下流側に不活性ガスを供
給する不活性ガス供給手段を備えたことを特徴とする。

【００２１】請求項６の発明は、前記プラズマトーチを
複数備え、これらプラズマトーチを直列に配置したこと
を特徴とする。

【００２２】請求項７の発明は、前記プラズマトーチを
複数備え、これらプラズマトーチのうち、下流側のプラ
ズマトーチに対してのみ焼却灰を投入するよう焼却灰投
入口を配置したことを特徴とする。

【００２３】以上のような構成を有する本発明の焼却灰
処理装置では、まず還元ガス供給手段が溶融炉内に還元
ガスを供給し、還元雰囲気の溶融炉内にてプラズマトー
チがプラズマ熱流を形成する。このプラズマ熱流に対し
て焼却灰を投入し、プラズマ熱流は焼却灰を加熱し、焼
却灰中の金属酸化物を金属原子、イオンおよび酸素に分
解する。このようにプラズマ熱流が溶融炉内を高活性状
態にしている上に、溶融炉内は還元性雰囲気であるた
め、還元ガスの脱酸作用により還元反応が起き、焼却灰
中の金属酸化物から金属原子となる。すなわち、本発明
では焼却灰中の金属酸化物から多量の金属原子が生成す
る。

【００２４】以上のようにして溶融炉内に金属原子を生
成した後、請求項１の焼却灰処理装置では、プラズマ熱
流下流側の熱交換器を金属原子および還元ガスが通過す
る。このとき、熱交換器は金属原子を冷却し、金属粒子
としてこれを凝縮し、還元ガスから分離し、回収するこ
とができる。しかも、熱交換器の設定温度を特定の金属
原子の融点とすることにより、その金属粒子だけを回収
することができる。

【００２５】また、請求項２の焼却灰処理装置では、設
定温度が異なる複数の熱交換器を設けることにより、熱
交換器ごとに融点の異なる金属原子を選択的に回収する
ことができる。

【００２６】ところで、溶融炉内にて生成された金属原
子は、高温のプラズマ熱流域を脱するだけで、冷えて金
属粒子となる。請求項３の焼却灰処理装置では、プラズ
マ熱流の下流側に磁気分離器を設けているため、金属粒
子が磁気分離器を通過するとき、磁気分離器の作り出す
磁界によって金属粒子を回収することができる。このと
き、磁気分離器の磁化率を特定の金属粒子の磁化率に対
応させることにより、その金属粒子だけを回収すること
ができる。

【００２７】さらに、請求項４の焼却灰処理装置では、
磁化率が異なる複数の磁気分離器を設けたため、各磁気
分離器が磁化率の異なる金属原子を選択的に回収するこ
とができる。

【００２８】請求項５の発明においては、不活性ガス供
給手段が溶融炉内に不活性ガスを供給することにより、
金属原子を急速に冷却することができる。したがって、
金属原子を多量に凝縮、回収することができる。また、
不活性ガスの流量を調整することにより、冷却温度を制
御して、特定の金属粒子だけを凝縮させ、回収すること
も可能である。

【００２９】請求項６の発明においては、複数のプラズ
マトーチを直列に配置したので、溶融炉内に複数の熱プ
ラズマ流域を形成することができる。したがって、金属
原子を多量に生成することができ、金属粒子の回収率を
向上させて単位時間当りの焼却灰処理量を増大させるこ
とができる。

【００３０】請求項７の発明では、下流側のプラズマト
ーチに対してのみ焼却灰を投入するよう焼却灰投入口を
配置しているので、上流側のプラズマトーチに対し焼却
灰投入口から焼却灰を投入することがない。そのため、
上流側のプラズマトーチは下流側のプラズマトーチを安
定させるための電子源としての役目を果たすだけで良
い。したがって、上流側のプラズマトーチはその構成を
簡略化することができ、且つこれに接続される電源も小
型のもので対応できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図１から図７を用いて本発
明の実施の形態を具体的に説明する。なお、図８に示し
た従来例と同一の部材に関しては、同一符号を付し、説
明は省略する。

【００３２】［１］第１の実施の形態…図１および図２
参照 （構成）第１の実施の形態は、請求項２に対応する焼却
灰処理装置であり、溶融炉に形成されるプラズマ熱流の
下流側に、設定温度が異なる２つの熱交換器を設けたこ
とを構成上の特徴としている。

【００３３】まず図１を用いて、焼却灰処理装置の全体
構成について説明する。第１の実施の形態は、図８に示
した火力発電プラントシステムに利用されるものであっ
て、ボイラ２および集塵器７から焼却灰が投入される溶
融炉９と、この溶融炉９内に還元ガスおよびプラズマガ
スを供給するガス供給装置１０と、溶融炉９内にプラズ
マ熱流を形成するプラズマトーチ１１とを備えている。
さらに、プラズマ熱流の下流側には２つの熱交換器１
２，１２を設けている。これらの熱交換器１２はそれぞ
れ、種類の異なる金属蒸気の融点温度を設定温度をして
おり、金属回収部１２ａを有している。また、下流側の
熱交換器１２にはガス排気管１６が接続されている。

【００３４】次に、図２を参照してプラズマトーチ１１
内へ焼却灰を供給する部材の構成ならびにプラズマトー
チ１１自体の構成について詳しく説明する。図２に示し
た４３はホッパであり、ここにボイラ２および集塵器７
からの焼却灰が溜められるようになっている。ホッパ４
３には焼却灰フィーダ４２が取付けられており、焼却灰
フィーダ４２には焼却灰導入管４１が連結されている。
焼却灰導入管４１にはフローコントローラ４５を介して
キャリアガス導入管４４が接続されており、キャリアガ
ス導入管４４はガス供給装置１０に取付けられている。
ガス供給装置１０からはフローコントローラ４５および
キャリアガス導入管４４を通って、キャリアガスが放電
管３１内部に供給されるようになっている。

【００３５】プラズマトーチ１１には、放電管３１およ
び外部管３６が同軸上に配置されており、これらの部材
は溶融炉９（図２には図示せず）内に組込まれている。
放電管３１は石英などの絶縁性の高い材質から成り、そ
の上部には支持体３５およびプラズマガス導入口３３が
設けられている。このうち、支持体３５には中心軸上に
空孔が形成された焼却灰投入ノズル３４が取付けられて
おり、この焼却灰投入ノズル３４には焼却灰導入管４１
が連結されている。

【００３６】また、プラズマガス導入口３３にはプラズ
マガス導入管３８が接続されている。プラズマガス導入
管３８にはフローコントローラ４５を介してガス供給装
置１０が接続されている。ガス供給装置１０からはフロ
ーコントローラ４５およびプラズマ導入管３８を通っ
て、プラズマガスが放電管３１内部に供給されるように
なっている。このとき、プラズマガスは放電管３１と支
持体３５との間隙から、図２の下向きに螺旋を描いた旋
回流となって放電管３１内に流入するようになってい
る。また、ガス供給装置１０はプラズマガスだけではな
く、フローコントローラ４５およびプラズマ導入管３８
を通して、還元ガスであるＨ₂ ガスを放電管３１内に送
り込むようになっている。

【００３７】さらに、外部管３６の外側には誘導コイル
３２が周回されており、誘導コイル３２には高周波電源
３７が接続されている。つまりプラズマトーチ１１は、
高周波電流の誘導起電力によって放電させる高周波誘導
方式を採用している。また外部管３６と放電管３１との
間には、水または油のような冷媒が循環する冷却構造３
９が形成されている。

【００３８】（焼却灰の処理プロセス）以上のような構
成を有する焼却灰処理装置は、以下の〜のプロセス
にしたがって焼却灰を処理する。

【００３９】熱プラズマ流の発生 焼却灰処理装置の初期状態においては、フローコントロ
ーラ４５にて流量の制御を行いつつ、ガス供給装置１０
がプラズマガスをプラズマガス導入管３８に送り込む。
プラズマガス導入管３８を流れるプラズマガスは、プラ
ズマガス導入口３３を経て放電管３１内に入る。このと
きプラズマガスは旋回流となっており、非常の高温の熱
プラズマ流を得ることができる。

【００４０】この状態で誘導コイル３２に高周波を印加
し、図示しない点火構造によりプラズマを点弧する。点
火構造としては次のような方法を採用するものがある。
まず、金属棒を放電管３１内に挿入し、誘導加熱により
金属棒から熱電子を発生させ、この熱電子をトリガとす
る方法がある。また、放電管３１内部に周囲から浮かせ
た状態の微小電極を設け、これを誘導コイル３２と接続
して、放電管１内部のアース電位との間に高電圧放電を
起こして、これをトリガとする方法がある。さらに、真
空装置により放電管３１内を数Ｔｏｒｒ程度に減圧した
状態で高周波電界を印加してプラズマを点弧する方法も
ある。

【００４１】還元ガスの供給 点火構造によりプラズマを点弧した後、フローコントロ
ーラ４５を調整して、徐々にガス供給装置１０から還元
ガスであるＨ₂ ガスをプラズマガス中に混入させ、放電
管３１内に還元性雰囲気を形成する。Ｈ₂ ガスの混入量
は、プラズマが安定に維持され、且つ放電管３１内に導
入される焼却灰を処理するのに十分な量を確保できる範
囲において可変である。

【００４２】焼却灰の投入 このようにして形成された還元性雰囲気の熱プラズマ流
中に、ホッパー４３内の焼却灰を、焼却灰フィーダ４１
２からフローコントローラ４５で流量を調整されつつキ
ャリアガスと共に、焼却灰導入管４１および焼却灰投入
ノズル３４を経て投入する。すなちわ、焼却灰はプラズ
マガスの中心部にプラズマガス流の上流側から連続的に
投入される。

【００４３】熱プラズマ流による加熱分解 そして、熱プラズマ流の高温によって焼却灰中の金属酸
化物（アルミナ、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化
クロム等）は、金属原子（アルミニウム、バナジウム、
ニッケル、クロム等）、イオンおよび酸素に分解され
る。

【００４４】還元反応 さらに、溶融炉９内は還元性雰囲気であるため、還元ガ
スの脱酸作用により還元反応が起き、焼却灰中の金属酸
化物から最終的に複数の種類の金属原子を生成する。こ
のとき、プラズマ熱流の形成により溶融炉９内は高活性
状態下であるため、還元反応を促進することができ、多
量の金属原子が生成することができる。その反応過程の
例を次に示す。

【００４５】

【化１】Ａｌ₂ Ｏ₃ ＋３Ｈ₂ →２Ａｌ＋３Ｈ₂ Ｏ Ｖ₂ Ｏ₅ ＋５Ｈ₂ →２Ｖ＋５Ｈ₂ Ｏ ＮｉＯ＋Ｈ₂ →Ｎｉ＋Ｈ₂ Ｏ Ｃｒ₂ Ｏ₃ ＋３Ｈ₂ →２Ｃｒ＋３Ｈ₂ Ｏ 但し、還元反応の反応速度が比較的遅いＡｌ₂ Ｏ₃ など
は完全に金属とならずに、一部はＡｌ₂ Ｏ₃ のまま、存
在することもある。

【００４６】金属原子の回収 上記の過程を経て生成された金属原子は、還元ガスおよ
びプラズマガスと共にプラズマ熱流下流側の熱交換器１
２を金属原子が通過する。このとき、熱交換器１２は金
属原子を冷却し、金属粒子としてこれを凝縮し、還元ガ
スおよびプラズマガスから分離し、金属単体として回収
することができる。しかも、２つ熱交換器１２は互いに
その設定温度が異なるため、熱交換器１２ごとに融点の
異なる金属原子を選択的に回収することができる。ま
た、プラズマガスおよび発生した水蒸気は、ガス排気管
１６から大気中に放出される。

【００４７】（作用効果）以上述べたように、第１の実
施の形態によれば、溶融炉９にて生成された金属原子を
熱交換器１２が冷却し、これを回収することができる。
しかも、熱交換器１２の設定温度を特定の金属原子の融
点とするので、その金属粒子だけを選択的に回収するこ
とができる。したがって、焼却灰から有害金属を分離す
るだけではなく、有価金属を効率良く回収して焼却灰の
有効利用を図ることができ、優れた資源リサイクルを行
うことができる。

【００４８】［２］第２の実施の形態…図３参照 （構成）第２の実施の形態は請求項４の発明に対応する
もので、前記第１の実施の形態に比べて、金属原子を回
収する手段のみ変更を加えたものである。なお、上記の
図１と共通の構成要素については同一符号を付し、ここ
では説明は省略する。第２の実施の形態の構成上の特徴
は、溶融炉９に形成されるプラズマ熱流の下流側に、磁
化率が異なる複数の磁気分離器１３を設けた点である。

【００４９】（作用効果）第２の実施の形態における焼
却灰の処理プロセスは、上記のプロセス〜までは同
様であり、『金属原子の回収プロセス』だけが異なる。
すなわち、還元反応過程を経て溶融炉９内に生成された
金属原子は、高温のプラズマ熱流域を脱するだけで、冷
えて結晶化して金属粒子となる。第２の実施の形態で
は、プラズマ熱流の下流側に磁気分離器１３を設けてい
るため、還元ガスおよびプラズマガスと共に金属粒子が
磁気分離器１３を通過するとき、磁気分離器１３の作り
出す磁界によって還元ガスおよびプラズマガスから金属
粒子を分離し、金属粒子だけを回収することができる。
このとき、磁化率が異なる複数の磁気分離器１３を設け
たので、各磁気分離器１３が磁化率の異なる金属原子を
選択的に回収することができる。

【００５０】以上のような第２の実施の形態によれば、
溶融炉９にて生成された金属原子を磁気分離器１３が回
収するため、上記第１の実施の形態と同様、焼却灰から
有価金属を効率良く回収して焼却灰の有効利用を図るこ
とができ、優れた資源リサイクルを行うことができる。

【００５１】［３］第３の実施の形態…図４参照 （構成）第３の実施の形態は請求項５の発明に対応する
もので、前記第１の実施の形態に比べて、金属原子を回
収する手段のみ変更を加えたものである。なお、上記の
図１と共通の構成要素については同一符号を付し、ここ
では説明は省略する。第３の実施の形態は、溶融炉９に
形成されるプラズマ熱流の下流側に、溶融炉９内に不活
性ガスを供給するノズル１４，１４を備えたことを特徴
とする。各ノズル１４にはノズル１４に不活性ガスを送
り込む不活性ガス供給装置１５が接続されている。

【００５２】（作用効果）第３の実施の形態における焼
却灰の処理プロセスは、上記のプロセス〜までは同
様であり、『金属原子の回収プロセス』だけが異なる。
すなわち、第３の実施の形態においては、不活性ガス供
給装置１５から送り出された不活性ガスはノズル１４か
ら噴射され、溶融炉９内に生成された金属原子を急速に
冷却する。そのため、金属原子を含むガス組成は非平衡
過程を経ることになり、ガス組成を高温時の状態に保つ
ことができ、一旦還元された金属が再結合することな
く、焼却灰中の金属酸化物から多量の金属粒子を生成す
ることができる。

【００５３】また、不活性ガスの流量を調整することに
より、冷却温度を制御して、特定の金属粒子だけを凝縮
させ、回収することも可能である。さらに、ノズル１４
の設置位置を調整して不活性ガスの噴射を変更すること
により、金属原子の凝縮する位置を変えることができ
る。これにより、金属粒子を選択的に分離、回収するこ
とができる。このような第３の実施の形態によれば、溶
融炉９にて生成された金属原子を不活性ガスを供給して
冷却することにより、金属粒子を効率良く回収すること
ができる。

【００５４】［４］第４の実施の形態…図５参照 第４の実施の形態は前記第２の実施の形態と第３の実施
の形態とを組合わせたものであり、プラズマ熱流の下流
側にノズル１４，１４および磁気分離器１３を備えたこ
とを特徴とする。このような第４の実施の形態によれ
ば、前記第２および第３の実施の形態の持つ作用効果を
合せ持つことができる。

【００５５】［５］第５の実施の形態…図６参照 （構成）第５の実施の形態は請求項６の発明に対応する
もので、前記第１の実施の形態に比べて、プラズマトー
チの構成に変更を加えたものであって、直列に配置した
２つのプラズマトーチを備えた点を特徴としている。な
お、プラズマトーチ以外の部分の構成および動作につい
ては第１の実施の形態と同一であるため、図６において
上記の図２と共通の構成要素については同一符号を付
し、説明は省略する。

【００５６】図６に示すように、外部管６の外側には２
つの誘導コイル３２ａ，３２ｂが周回されており、高周
波電源３７ａ，３７ｂから各々に高電圧が印加されるよ
うになっている。

【００５７】（作用効果）以上のように第５の実施の形
態では、焼却灰導入ノズル４１から放電管３１の中に投
入される焼却灰は、まず誘導コイル３２ａおよび高周波
電源３７ａにより発生される熱プラズマ流中に投入さ
れ、還元反応を起こした後、さらにプラズマガス流にの
って誘導コイル３２ｂおよびおよび高周波電源３７ｂに
より発生される熱プラズマ流中に再投入されることにな
る。したがつて、焼却灰が２つの熱プラズマ流域を通過
するので、１つの熱プラズマ流域では十分に進行しなか
った還元反応をより完全に進めることができ、金属粒子
の回収率が向上すると同時に、単位時間当りの焼却灰処
理量が増大する。

【００５８】なお、誘導コイル３２ａ，３２ｂの巻数や
高周波電源３７ａ，３７ｂの周波数や出力を任意に変化
させ、焼却灰の投入量の変化に対応させてプラズマの安
定化を図ることが可能である。さらに、誘導コイルおよ
び高周波電源の数はさらに増加させることも可能であ
る。また、２つの熱プラズマ流に対して別々に焼却灰投
入ノズル３４を設けることにより、焼却灰の投入量の増
大を図ることも可能である。

【００５９】［６］第６の実施の形態…図７参照 （構成）第６の実施の形態は、請求項７に対応する焼却
灰処理装置であり、前記第１の実施の形態のプラズマト
ーチの構成に変更を加えたものである。そのため、図７
において上記の図２と共通の構成要素については同一符
号を付し、説明は省略する。第６の実施の形態は、２つ
のプラズマトーチ１１，２４を備え、これらプラズマト
ーチのうち、下流側のプラズマトーチ１１に対してのみ
焼却灰を投入するよう焼却灰投入ノズル３４を配置した
ことを構成上の特徴としている。プラズマトーチ２４は
マイクロ波導波管を備えたマイクロ波プラズマトーチで
あり、マイクロ波電源２５が接続されている。

【００６０】（作用効果）このような第６の実施の形態
においては、プラズマトーチ１１に対してのみ焼却灰を
投入するよう焼却灰投入ノズル３４を配置しているの
で、上流側のプラズマトーチ２４には焼却灰が投入され
ない。そのため、プラズマトーチ２４はプラズマトーチ
１１を安定させるための電子源としての役目を果たすだ
けで良く、構成を簡略化することができ、且つこれに接
続される電源も小型のもので対応できる。したがって、
装置の簡略化を行うことができ、低コスト、高信頼性を
実現することができる。

【００６１】［７］他の実施の形態 なお、以上の実施の形態は、石油または石炭火力発電プ
ラントシステムに利用されるだけではなく、コンバイン
ドサイクル石油発電プラントシステムや廃棄物焼却プラ
ントシステムなど、焼却灰を排出する焼却プラントシス
テムに対して広く適用することが可能である。

【００６２】また、プラズマトーチの種類としては、上
記のような高周波プラズマトーチだけではなく、マイク
ロ波導波管を備えたマイクロ波プラズマトーチを複数設
けてて良い。さらには、高周波プラズマトーチとマイク
ロ波プラズマトーチとを組合わせて用いても良い。

【００６３】高周波プラズマトーチおよびマイクロ波プ
ラズマトーチは、その内部に電極として金属などの材料
を使用していないため、電極金属がスパッタリングなど
によって悲惨、損耗するといった事態が起きない。特
に、高周波誘導プラズマトーチは電極からの汚染がない
ので、クリーンなプラズマを得ることができ、しかも微
粉体の混入が容易であるため、焼却灰の処理に適してい
る。しかも、高周波誘導プラズマトーチは熱プラズマ流
域の制御が可能である、被処理物質のプラズマ内滞留時
間を長くできるといった特徴を持つので、その点から
も、焼却灰の処理に好適である。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したような本発明によれば、火
力発電プラントシステムなどから排出される焼却灰を減
容化し、無害化することができ、さらに焼却灰中に含ま
れる有価金属の効率的に回収することができるため、廃
棄物処理及び資源リサイクルの両面において優れた焼却
灰処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の焼却灰処理装置の
構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態のプラズマトーチの
構成図。

【図３】本発明の第２の実施の形態の焼却灰処理装置の
構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態の焼却灰処理装置の
構成図。

【図５】本発明の第４の実施の形態の焼却灰処理装置の
構成図。

【図６】本発明の第５の実施の形態のプラズマトーチの
構成図。

【図７】本発明の第６の実施の形態のプラズマトーチの
構成図。

【図８】従来の火力発電プラントシステムの構成図。

【図９】従来の焼却灰処理装置の構成図。

【符号の説明】

１…貯炭場またはオイルタンク ２…ボイラ ３…蒸発管 ４…過熱器 ５…蒸気タービン ６…発電機 ７…集塵器 ８…煙突 ９，２０…溶融炉 １０，２３…ガス供給装置 １１，２１，２４…プラズマトーチ １２…熱交換器 １２ａ…金属回収部 １３…磁石 １４…ノズル １５…不活性ガス供給装置 ２２，２５…電源 ３１…放電管 ３２…誘導コイル ３３…プラズマガス導入口 ３４…焼却灰投入ノズル ３５…支持体 ３６…外部管 ３７…高周波電源 ３８…プラズマガス導入管 ３９…冷却構造 ４１…焼却灰導入管 ４２…焼却灰フィーダ ４３…ホッパ ４４…キャリアガス導入管 ４５…フローコントローラ

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 Ｆ２３Ｇ 5/46 ＺＡＢ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｌ (72)発明者 岩佐 康史 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属酸化物を含んだ焼却灰が投入される
   溶融炉と、この溶融炉内に還元ガスを供給する還元ガス
   供給手段と、前記溶融炉内にプラズマ熱流を形成するプ
   ラズマトーチとを備えた焼却灰処理装置において、 前記プラズマ熱流の下流側に熱交換器を設け、該熱交換
   器の設定温度を前記金属酸化物が還元されて生成される
   金属原子の融点としたことを特徴とする焼却灰処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記プラズマ熱流の下流側に、設定温度
   が異なる複数の熱交換器を設けたことを特徴とする請求
   項１記載の焼却灰処理装置。
3. 【請求項３】 金属酸化物を含んだ焼却灰が投入される
   溶融炉と、この溶融炉内に還元ガスを供給する還元ガス
   供給手段と、前記溶融炉内にプラズマ熱流を形成するプ
   ラズマトーチとを備えた焼却灰処理装置において、 前記プラズマ熱流の下流側に磁気分離器を設けたことを
   特徴とする焼却灰処理装置。
4. 【請求項４】 前記プラズマ熱流の下流側に磁化率が異
   なる複数の磁気分離器を設けたことを特徴とする請求項
   ３記載の焼却灰処理装置。
5. 【請求項５】 金属酸化物を含んだ焼却灰が投入される
   溶融炉と、この溶融炉内に還元ガスを供給する還元ガス
   供給手段と、前記溶融炉内にプラズマ熱流を形成するプ
   ラズマトーチとを備えた焼却灰処理装置において、 前記プラズマ熱流の下流側に不活性ガスを供給する不活
   性ガス供給手段を備えたことを特徴とする焼却灰処理装
   置。
6. 【請求項６】 前記プラズマトーチを複数備え、これら
   プラズマトーチを直列に配置したことを特徴とする請求
   項１、２、３、４または５記載の焼却灰処理装置。
7. 【請求項７】 前記プラズマトーチを複数備え、これら
   プラズマトーチのうち、下流側のプラズマトーチに対し
   てのみ焼却灰を投入するよう焼却灰投入口を配置したこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載
   の焼却灰処理装置。