JPH10249301A - 電気式溶融炉における溶融ベースメタルの排出方法および装置 - Google Patents

電気式溶融炉における溶融ベースメタルの排出方法および装置

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JPH10249301A
JPH10249301A JP9059704A JP5970497A JPH10249301A JP H10249301 A JPH10249301 A JP H10249301A JP 9059704 A JP9059704 A JP 9059704A JP 5970497 A JP5970497 A JP 5970497A JP H10249301 A JPH10249301 A JP H10249301A
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Yoshitoshi Sekiguchi
善利 関口
Kunio Sasaki
邦夫 佐々木
Kazunori Nakamura
和範 中村
Shiro Sakata
詞郎 坂田
Hiroshi Kosaka
浩史 小坂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排出して冷却凝固させるベースメタルを小塊
化または粒状化してメタル搬出手段のトラブルを防止
し、取り扱いを容易にする。 【解決手段】 炉本体3の底部に収容されたベースメタ
ルDMを溶融状態で排出するに際し、この溶融ベースメ
タルDMを冷却水中に落下させるとともに、冷却水の水
面下で噴射ノズル23Aから溶融ベースメタルDMに向
かって冷却水を噴射し、溶融ベースメタルCMを分離分
散させて冷却を促進させ、凝固メタルCMを小塊状また
は粒状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アークやプラズマ
などの電気エネルギーを利用して、ごみ焼却炉からの焼
却灰や建設廃棄物などの固体廃棄物を加熱溶融する電気
式溶融炉において、炉底部に収容されるベースメタルの
排出を行う電気式溶融炉における溶融ベースメタルの排
出方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電気式廃棄物溶融炉では、炉本体
の底部に溶融ベースメタル層を形成し、オーバーフロー
形式によるスラグの抜き出しを行っている。廃棄物中に
は、金属類が含まれることが多く、この蓄積により溶融
ベースメタル層がしだいに上昇して、溶融スラグ層を減
少させ、その結果被溶融物の滞留時間が減少して完全に
溶解しない状態で流出する恐れがある。このため、定期
的に炉本体を傾動させて溶融ベースメタルを排出するこ
とが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】スラグ抜き出し口と溶
融ベースメタルの抜き出し口とが別に形成される場合も
あるが、スラグ抜き出し口から溶融スラグを抜き出す場
合、溶融ベースメタルをスラグ冷却水槽に投入して冷却
凝固させ、メタル凝固塊として水砕スラグ兼用の排出コ
ンベヤによりスラグ冷却水槽から取り出している。
【0004】この場合、スラグ冷却水槽には、投入落下
位置付近に冷却水供給口が形成されているが、冷却水中
に落下された溶融ベースメタルはすぐに凝固せずに底部
に広がってから凝固して大きな塊を形成することがあっ
た。その結果、排出コンベヤにトラブルが生じたり、水
槽を破損したり、さらに取り出し後の凝固メタルの取り
扱いが困難になるという問題があった。
【0005】本発明のうち請求項1記載の発明は、上記
問題点を解決して、水冷凝固させる凝固メタルを小塊状
または粒状に形成できて、メタル搬出手段にトラブルを
発生させず、取り扱いも容易となる電気式溶融炉におけ
る溶融ベースメタルの排出方法および装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項1記載の電気式溶融炉における溶融ベ
ースメタルの排出方法は、電気式溶融炉の炉底部に収容
されたベースメタルを溶融状態で排出するに際し、この
溶融ベースメタルを冷却水中に落下させるとともに、冷
却水の水面下で溶融ベースメタルに向かって冷却水を噴
射し、溶融ベースメタルを分散させて冷却を促進させ、
凝固するメタルを小塊状または粒状に形成するものであ
る。
【0007】また、請求項4記載の電気式溶融炉におけ
る溶融ベースメタルの排出装置は、溶融炉の底部に収容
されたベースメタルを溶融状態で排出する排出経路に設
置されて溶融ベースメタルを冷却凝固させる電気式溶融
炉における溶融ベースメタルの排出装置であって、溶融
ベースメタルの落下排出経路に配置された冷却水槽と、
この冷却水槽の冷却水水面下で落下された溶融ベースメ
タルに向かって冷却水を噴射する噴射ノズルと、凝固メ
タルを前記冷却水槽から取り出すメタル搬出手段とを具
備したものである。
【0008】上記各構成によれば、冷却水槽の冷却水中
で排出落下された溶融ベースメタルに冷却水を噴射する
ことにより、溶融ベースメタルを分離分散させてその表
面積を大きくするとともに冷却水を高速で接触循環させ
ることができ、小さい塊に分離凝固させることができ
る。したがって、メタル搬出手段にトラブルを発生させ
ることがなく、冷却水槽から取り出した後の取り扱いも
容易となる。
【0009】また請求項2記載の発明は、上記構成にお
いて噴射冷却水の流速を10m/秒でその運動量が溶融
ベースメタルの落下運動量の9.2倍以上とし、冷却水
を3方向以上から水面下の溶融ベースメタルに噴射させ
たものである。
【0010】上記構成によれば、凝固メタルを確実に小
塊状に形成することができる。さらに請求項3記載の発
明は、上記構成において噴射冷却水の流速を12m/秒
でその運動量が溶融ベースメタルの落下運動量の11倍
以上としたものである。
【0011】上記構成によれば、凝固メタルを確実に小
塊状または粒状に形成することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る溶融炉実施
の形態を図1〜図3に基づいて説明する。図1,図2に
示すように、架台1上には、傾動シリンダ2bにより支
持ピン2aを中心に傾動可能なベースメタル排出用傾動
装置2を介して炉本体3が配設されている。この炉本体
3の底壁部3aには、ベースメタルDMを収容するメタ
ル収容部5が形成されている。また、炉本体3の傾動シ
リンダ2b側の前壁部3bには、炉本体3のベースメタ
ルDM上に焼却灰Aを投入する灰供給口6が形成され、
この灰供給口6の入口に臨んで灰供給ホッパ7と灰プッ
シャー8とが設けられている。また炉本体3の支持ピン
2a側の後壁部3cには、ベースメタルDM上で溶融さ
れた溶融スラグを排出するスラグ排出口9が形成され、
このスラグ排出口9およびその落下経路が排出通路カバ
ー10で覆われている。このスラグ排出口9はベースメ
タルDMの排出口と兼用されており、排出通路カバー1
0の下部には、溶融スラグおよび溶融ベースメタルを水
冷して水砕スラグおよび凝固メタルCMを生成するスラ
グ冷却装置11が配設されている。また排出通路カバー
10には、スラグ排出口9に対向して予熱バーナ12が
配設されている。
【0013】炉本体3の上部は水冷ジャケット13で覆
われると共に、天壁部3dに2個のトーチ挿入口14
A,14Bを介してプラズマトーチである陽極トーチ1
5Aおよび陰極トーチ15Bが垂設され、これら両プラ
ズマトーチ15A,15Bはトーチ昇降装置に昇降自在
に支持されている。両プラズマトーチ15A,15Bに
は直流電源装置(図示せず)が接続されるとともに、作
動ガス供給装置(図示せず)が接続されている。また炉
本体3の側壁部3eには、排ガス口16が形成されて排
ガス処理装置に接続されている。
【0014】前記スラグ冷却装置11は、溶融ベースメ
タルDMの冷却用と兼用され、水平底板21aと傾斜底
板21bを有する冷却水槽21と、水平底板21aと傾
斜底板21bに沿って配設さて水砕スラグおよび凝固メ
タルCMを排出可能なメタル搬出手段である搬出コンベ
ヤ装置22と、冷却水面WL下の比較的浅い位置で溶融
ベースメタルDMの落下位置Xに向かって冷却水を噴射
する3本の噴射ノズル23A〜23Cとで構成される。
【0015】前記搬出コンベヤ装置22は、冷却水槽2
1の底部に沿ってスプロケット22aを介して配設され
た左右一対の無端状チェーン22bと、このチェーン2
2b間に長さ方向に一定間隔ごとに掛け渡された複数の
スクレーパ22cと、駆動モータ22dとを具備したス
クレーパコンベヤからなり、水砕スラグおよび凝固メタ
ルCMを冷却水槽21内から水平底板21aと傾斜底板
21bに沿って掻き出すことができる。
【0016】噴射ノズル23A〜23Cは、冷却水面W
L下の所定深さの水平面上にそれぞれ配置され、中央の
噴射ノズル23Aが凝固メタルCMの掻き出し方向に沿
って配置され、左右の噴射ノズル23B,23Cがその
両側で噴射ノズル23Aの噴射方向に所定角度隔てて落
下位置Xに向かって噴射するように配置されている。2
4は冷却水槽21の側板21c中央部に形成された排水
口である。
【0017】上記構成において、溶融される灰や廃棄物
に含まれる金属類が溶け込みベースメタルDMの量が増
加すると、溶融炉の運転を停止し、傾動装置2を駆動し
て炉本体3を少し傾斜させ、まず溶融ベースメタルDM
上の溶融スラグを殆ど排出する。そして、さらに炉本体
3を傾斜して溶融ベースメタルDMをスラグ排出口9か
ら排出し冷却水槽21に排出落下させる。この時、噴射
ノズル23A〜23Cからそれぞれ冷却水が所定の流速
で運動量でもって噴射されており、冷却水に没すると同
時に噴射冷却水が衝突されて溶融ベースメタルDMが小
塊状あるいは粒状に分離、分散される。これにより、溶
融ベースメタルDMはその表面積が増大されると共に冷
却水の循環が速くおこなわれるため、きわめて効果的に
冷却凝固され、凝固メタルCMは小塊状(直径8〜15
mm、高さ50mmの釣り鐘形)または粒状(直径5〜
8mm程度の球状)となる。
【0018】ところで、溶融ベースメタルDMを小塊状
あるいは粒状に形成できる冷却水噴射流は、図3に示す
ように、実験により確認されている。すなわち、冷却水
噴射流の流速を5、10、18m/秒と変化させ、この
時の冷却水の流量を、排出落下される溶融ベースメタル
DMの運動量(m×v)に対する冷却水噴射流の運動量
(m×v)との比がそれぞれ4.6、9.2、11.0
となるように設定している。さらにこの時の噴射ノズル
23A〜23Cの数を1〜3と変化させている。
【0019】上記実験結果によれば、冷却水噴射流の流
速が10m/秒でその運動量比が9.2倍とすると、3
つの噴射ノズル23A〜23Cを使用したものでは凝固
メタルCMを小塊状にすることができた。また冷却水噴
射流の流速が12m/秒でその運動量比が11.0倍と
なると、噴射ノズル23A〜23Cが1個または2個で
凝固メタルCMを小塊状にすることができ、さらに3つ
の噴射ノズル23A〜23Cを使用したものは、凝固メ
タルCMを粒状にすることができた。
【0020】したがって、冷却水噴射流の流速を10m
/秒以上でその運動量比が9.2倍以上となる流量で、
かつ3つ以上の噴射ノズルを使用することで、凝固メタ
ルDMを小塊状に形成することができる。さらに冷却水
噴射流の流速が12m/秒以上でその運動量比が11.
0倍以上となる流量の場合には、1つの噴射ノズルであ
っても凝固メタルCMを小塊状に形成することができ、
また3つ以上の噴射ノズルを使用することで、凝固メタ
ルCMを粒状に形成することができることが判明した。
【0021】上記実施の形態によれば、排出落下された
冷却水面下の溶融ベースメタルCMに、噴射ノズル23
A〜23Cから冷却水の噴射流を衝突させたので、溶融
ベースメタルDMを効果的に分離分散させて冷却を促進
させ、凝固メタルCM小塊状や粒状に形成することがで
き、排出コンベヤ装置22にトラブルを生じさせること
もなく、冷却水槽から取り出した凝固メタルCMの取り
扱いも容易となる。
【0022】なお、上記実施の形態では、ベースメタル
の排出口をスラグ排出口9に兼用とし、溶融ベースメタ
ルDMの冷却にスラグ冷却装置11を使用したが、ベー
スメタル排出口とスラグ排出口とを別々に設置して、独
自の冷却装置を設けることもできる。
【0023】また上記実施の形態では、噴射ノズル23
A〜23Cを3個としたが、単数や2個または4個以上
であってもよい。
【0024】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の請求項1お
よび4記載の電気式溶融炉における溶融ベースメタルの
排出方法および装置によれば、冷却水槽の冷却水中で排
出落下された溶融ベースメタルに冷却水を噴射すること
により、溶融ベースメタルを分離分散させてその表面積
を大きくするとともに冷却水を高速で接触循環させるこ
とができ、小さい塊に分離凝固させることができる。し
たがって、メタル搬出手段のトラブルや冷却水槽の破損
を防止でき、冷却水槽から取り出した後の取り扱いも容
易となる。
【0025】また請求項2記載の発明によれば、凝固メ
タルを確実に小塊状に形成することができる。さらに請
求項3記載の発明よれば、凝固メタルを確実に小塊状ま
たは粒状に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る溶融炉の実施の形態を示し、溶融
メタル排出状態の縦断面図である。
【図2】同溶融炉の平面図である。
【図3】同溶融炉において、冷却水の噴射実験をした結
果を示す図表である。
【符号の説明】
2 傾動装置 3 炉本体 9 スラグ排出口 10 排出通路カバー 11 スラグ冷却装置 15A,15B プラズマトーチ 21 冷却水槽 22 搬出コンベヤ装置 23A〜23C 噴射ノズル DM ベースメタル CM 凝固メタル WL 冷却水面 X 落下位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 和範 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 坂田 詞郎 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 小坂 浩史 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気式溶融炉の炉底部に収容されたベース
    メタルを溶融状態で排出するに際し、この溶融ベースメ
    タルを冷却水中に落下させるとともに、冷却水の水面下
    で溶融ベースメタルに向かって冷却水を噴射し、溶融ベ
    ースメタルを分散させて冷却を促進させ、凝固するメタ
    ルを小塊状または粒状に形成することを特徴とする電気
    式溶融炉における溶融ベースメタルの排出方法。
  2. 【請求項2】噴射冷却水の流速を10m/秒以上でその
    運動量が溶融ベースメタルの落下運動量の9.2倍以上
    とし、冷却水を3方向以上から水面下の溶融ベースメタ
    ルに噴射させることを特徴とする請求項1記載の電気式
    溶融炉における溶融ベースメタルの排出方法。
  3. 【請求項3】噴射冷却水の流速を12m/秒以上でその
    運動量が溶融ベースメタルの落下運動量の11倍以上と
    したことを特徴とする請求項1記載の電気式溶融炉にお
    ける溶融ベースメタルの排出方法。
  4. 【請求項4】溶融炉の底部に収容されたベースメタルを
    溶融状態で排出する排出経路に設置されて溶融ベースメ
    タルを冷却凝固させる電気式溶融炉における溶融ベース
    メタルの排出装置であって、 溶融ベースメタルの落下排出経路に配置された冷却水槽
    と、この冷却水槽の冷却水水面下で落下された溶融ベー
    スメタルに向かって冷却水を噴射する噴射ノズルと、凝
    固メタルを前記冷却水槽から取り出すメタル搬出手段と
    を具備したことを特徴とする電気式溶融炉における溶融
    ベースメタルの排出装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100910879B1 (ko) 2008-10-29 2009-08-06 (주)멜텍스 별도구획의 용탕을 구비한 폐기물 용융처리 장치
JP2016010782A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 微粉粒子の沈降装置及び沈降方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100910879B1 (ko) 2008-10-29 2009-08-06 (주)멜텍스 별도구획의 용탕을 구비한 폐기물 용융처리 장치
WO2010050746A3 (ko) * 2008-10-29 2010-08-05 (주)멜텍스 별도구획의 용탕을 구비한 폐기물 용융처리 장치
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