JPH10258262A

JPH10258262A - 焼却灰処理装置

Info

Publication number: JPH10258262A
Application number: JP6706497A
Authority: JP
Inventors: Mina Sakano; 美菜坂野; Motofumi Tanaka; 元史田中; Hideya Takita; 秀也滝田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 1998-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマの熱流を利用した焼却灰の還元反応が
効率よく行えるとともに、反応炉での焼却灰の供給や精
製した金属の選択回収が効率よく行え、しかも設備構成
が簡単で運用が容易に行えかつ運転コストの低廉化等も
図れる。【解決手段】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される反
応炉２０と、反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラズ
マトーチ２１と、プラズマトーチに還元ガスを供給する
還元ガス供給手段２２と、反応炉で生成した金属を選択
回収する金属トラップ部２３とを備えた焼却灰処理装置
であって、プラズマトーチの内壁に沿って水その他の液
体を流すプラズマトーチ内壁浄化手段４６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ等のごみ
焼却プラント、下水処理焼却プラント、石炭または石油
などの化石燃料を燃焼させる火力発電プラント等から排
出される焼却灰を処理する焼却灰処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、火力発電システムでは、化石燃
料である石炭や石油を燃料とし、ごみ焼却プラントでは
ごみを燃料とし、これらをボイラで燃焼させている。図
２７は、このような火力発電プラントのシステム構成図
を例示したものである。

【０００３】燃料貯蔵庫１は例えば石炭を貯蔵する貯炭
場等であり、この燃料貯蔵庫１から石炭等がボイラ２へ
送られ燃焼される。ボイラ２で燃焼された燃料は、燃焼
ガスとなって蒸発管３を加熱し、蒸発管３内の水を蒸気
とする。蒸気はさらに過熱器４を通って蒸気タービン５
に送られてこれを回転させ、回転軸上にある発電機６を
回転させて発電に至る。

【０００４】一方、ボイラ２より排出された燃焼ガス
は、集塵器７を介して煙突８により大気に放出される。
集塵器７により集められた飛灰には、燃料中に含まれる
有害物質（鉛、カドミウム等）を含んでいるため、産業
廃棄物としての処理が必要となり、管理また処分場とし
ての灰捨場へ廃棄処分される。また、石炭を燃料とする
システムにおいては、ボイラ２に残留するボトムアッシ
ュについても同様の廃棄処分が必要となる。

【０００５】ところで、このような従来の発電プラント
システムにおいては、燃料中に含まれる有害物質を産業
廃棄物として処理する必要が生じる。例えば、石炭火力
発電プラントシステムの場合には、年間、数万トンに及
ぶ石炭灰を排出し、その廃棄処理のため広大な埋め立て
処理場をプラント敷地内に確保しなければならない。ま
た、灰の飛散防止等の環境対策を施す必要があり、さら
には、産業廃棄業者への廃棄委託を行う必要も生じる。

【０００６】したがって、火力発電プラントの所要敷地
および灰処理コストにより経済性を損うことになり、環
境規制の面からも廃棄物の無害化や減量化、さらには再
利用が望まれている。

【０００７】一方、上述した焼却灰の中には、鉛やカド
ミウムといった有害金属だけではなく、アルミニウム、
バナジウム、ニッケルあるいはクロム等の利用価値の高
い有価金属も存在する。

【０００８】このような有価金属を焼却灰から効率よく
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。

【０００９】但し、これらの有価金属は、具体的には、
アルミナ、酸化バナジウム、酸化ニッケルあるいは酸化
クロム等の酸化物の状態で存在する。そこで、発明者等
においては、焼却灰の酸化反応を行なわせることによっ
て、焼却灰から有価金属を効率よく回収する技術を開発
している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】焼却灰の還元処理を行
う方法としては種々の方法が考えられるが、高活性状態
となるプラズマの熱流を利用した還元反応を行う手段が
最も効率の良い方法として着目されている。

【００１１】そこで、発明者においては、金属酸化物を
含んだ焼却灰が投される反応炉と、この反応炉内にプラ
ズマ熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマト
ーチに還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、反応炉
で精製した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置を既に提案している。このような焼却
灰処理装置の実用化に際しては、プラズマの熱流をより
有効に利用すること、焼却灰の供給や還元反応によって
精製した金属の選択回収等を効率よく行えること、比較
的簡単な設備構成によって円滑かつ低コストの運用が行
えること等の課題がある。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、プラズマの熱流を利用した焼却灰の還元反応
が効率よく行えるとともに、反応炉での焼却灰の供給や
精製した金属の選択回収が効率よく行え、しかも設備構
成が簡単で運用が容易に行えかつ運転コストの低廉化等
も図れる焼却灰処理装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに請求項１の発明は、金属酸化物を含んだ焼却灰が導
入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成
するプラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガス
を供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した
金属を選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処
理装置であって、前記プラズマトーチの内壁に沿って水
その他の液体を流すプラズマトーチ内壁浄化手段を設け
たことを特徴とする。

【００１４】請求項２の発明は、金属酸化物を含んだ焼
却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱
流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチに
還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉で
生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備えた
焼却灰処理装置であって、前記焼却灰を水その他の液体
との懸濁液の形で前記反応炉に供給する懸濁化手段を設
けたことを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、金属酸化物を含んだ焼
却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱
流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチに
還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉で
生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備えた
焼却灰処理装置であって、請求項１記載のプラズマ内壁
浄化手段と、請求項２記載の懸濁化手段とを設けたこと
を特徴とする。

【００１６】請求項４の発明は、金属酸化物を含んだ焼
却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱
流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチに
還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉で
生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備えた
焼却灰処理装置であって、前記反応炉内にプラズマの点
弧開始時に予備電離を行わせる電離用の放射線照射手段
を設けたことを特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は、金属酸化物を含んだ焼
却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱
流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチに
還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉で
生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備えた
焼却灰処理装置であって、前記プラズマトーチを高周波
誘導コイルによる誘導放電タイプとし、その高周波誘導
コイルを前記プラズマトーチの中心に対して異なる偏心
配置で巻回される複数の偏心巻回部を有することを特徴
する。

【００１８】請求項６の発明は、金属酸化物を含んだ焼
却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱
流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチに
還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉で
生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備えた
焼却灰処理装置であって、前記プラズマトーチおよび金
属トラップ部内を低圧力化する手段を設けたことを特徴
とする。

【００１９】請求項７の発明は、金属酸化物を含んだ焼
却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱
流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチに
還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉で
生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備えた
焼却灰処理装置であって、前記反応炉に焼却灰を導入す
る手段として、複数本の中空パイプにより構成された焼
却灰導入ノズルを設けたことを特徴とする。

【００２０】請求項８の発明は、金属酸化物を含んだ焼
却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱
流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチに
還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉で
生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備えた
焼却灰処理装置であって、前記反応炉に焼却灰を導入す
る手段として、複数の細孔を有するブロックにより構成
された焼却灰導入ノズルを設けたことを特徴とする。

【００２１】請求項９の発明は、金属酸化物を含んだ焼
却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱
流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチに
還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉で
生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備えた
焼却灰処理装置であって、前記反応炉に焼却灰を導入す
る手段として、焼却灰吹き出し口が環状となった焼却灰
導入ノズルを設けたことを特徴とする。

【００２２】請求項１０の発明は、請求項７から９まで
のいずれかに記載の焼却灰処理装置において、焼却灰導
入ノズルの上流側にキャリアガスとともに焼却灰を導入
するための焼却灰導入管を配設し、この焼却灰導入管に
焼却灰の流量を調整するための流量調整バルブを設けた
ことを特徴とする。

【００２３】請求項１１の発明は、請求項７から１０ま
でのいずれかに記載の焼却灰処理装置において、焼却灰
導入ノズル上流側に焼却灰吹き出し口に対応して焼却灰
導入管を複数本配設するとともに、この各焼却灰搬送パ
イプ毎に焼却灰フィーダを設けたことを特徴とする。

【００２４】請求項１２の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、プラズマ熱流の下流側に、
焼却灰を導入するための焼却灰導入ノズルを配設したこ
とを特徴とする。

【００２５】請求項１３の発明は、請求項１から１１ま
でのいずれかに記載の焼却灰処理装置において、プラズ
マ熱流の下流側に、還元ガスを供給する還元ガス導入口
を配設したことを特徴とする。

【００２６】請求項１４の発明は、請求項１から１１ま
でのいずれかに記載の焼却灰処理装置において、プラズ
マ熱流の下流側に、霧状もしくは粒状の水を供給するた
めの水供給口を配設したことを特徴とする。

【００２７】請求項１５の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、前記反応炉の下流側に、高
融点物質からなるペブルを充填したペブル充填層を配置
したことを特徴とする。

【００２８】請求項１６の発明は、請求項１５記載の焼
却灰処理装置において、ペブル充填層を複数段備え、こ
れらペブル充填層を直列に配置したことを特徴とする。

【００２９】請求項１７の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、前記プラズマトーチ内に発
生するプラズマの安定性を常時モニターするための計器
を設置し、そのモニター値の変化に応じて、電源出力、
焼却灰供給量、プラズマガス流量または還元ガス流量そ
の他の条件を制御するプラズマ制御手段を設けたことを
特徴とする。

【００３０】請求項１８の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、前記プラズマトーチの熱流
の発生源は、直流アークプラズマであることを特徴とす
る。

【００３１】請求項１９の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、前記ブラズマトーチの熱流
の発生源は、マイクロ波プラズマであることを特徴とす
る。

【００３２】請求項２０の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、プラズマトーチのプラズマ
熱流の発生源は、高周波誘導プラズマであることを特徴
とする。

【００３３】請求項２１の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、前記金属トラップ部は、固
化した金属粒子を比重差または粒径差を利用して捕集す
るものであることを特徴とする。

【００３４】請求項２２の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、前記金属トラップ部の下流
側に、前記プラズマ熱流を維持するために必要なプラズ
マガスを回収および精製するためのガス精製装置と、こ
のガス精製装置で精製したガスをプラズマガスとして前
記反応炉に供給する再循環手段とを設けたことを特徴と
する。

【００３５】請求項２３の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、前記金属回収トラップ部に
て回収された各種金属の純度を向上させるための金属精
製装置を併設したことを特徴とする。

【００３６】請求項２４の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、前記焼却灰を微粉化するた
めの粉砕装置を設け、この粉砕装置により微粒子化した
焼却灰を前記反応炉に導入するようにしたことを特徴と
する。

【００３７】請求項２５の発明は、金属酸化物を含んだ
焼却灰が導入される反応炉と、この反応炉内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチと、このプラズマトーチ
に還元ガスを供給する還元ガス供給手段と、前記反応炉
で生成した金属を選択回収する金属トラップ部とを備え
た焼却灰処理装置であって、前記焼却灰中の水分を除去
するための乾燥装置を設け、この乾燥装置により乾燥し
た焼却灰を前記反応炉に導入するようにしたことを特徴
とする。

【００３８】請求項２６の発明は、請求項１から２５ま
でのいずれかに記載の焼却灰処理装置において、焼却灰
溶融設備から排出された溶融飛灰であることを特徴とす
る。

【００３９】請求項２７の発明は、請求項１から２５ま
でのいずれかに記載の焼却灰処理装置において、焼却灰
は、都市ごみその他の各種廃棄物の焼却施設における電
子集塵器あるいはバグフィルター等の集塵設備から集塵
された塵埃であることを特徴とする。

【００４０】請求項２８の発明は、請求項１から２５ま
でのいずれかに記載の焼却灰処理装置において、焼却灰
に代えて、製鋼工程で発生する製鋼ダストを処理するこ
とを特徴とする。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る焼却灰処理装
置の実施形態について、図面を参照して説明する。

【００４２】第１実施形態（図１，２）本実施形態は化石燃料や都市ごみ等を燃料とする火力発
電プラントに適用したもので、図１は火力発電プラント
の全体構成図であり、図２は同プラントに適用される焼
却灰処理装置を拡大して示す要部構成図である。

【００４３】図１に示すように、本実施形態では、燃料
貯蔵庫１１から燃料がボイラ１２へ送られて燃焼し、そ
の燃焼ガスによって蒸発管１３が加熱される。蒸発管１
３内の水は加熱されて蒸気となり、この蒸気はさらに過
熱器１４を通って蒸気タービン１５に送られて回転軸の
回転に供され、回転軸に連結された発電機１６が駆動し
て発電作用が行われる。

【００４４】ボイラ１２から排出された燃焼ガスは、集
塵器１７で清浄化された後、煙突１８から大気に放出さ
れる。

【００４５】集塵器１７で集められた飛灰およびボイラ
１２に残留したボトムアッシュ等の焼却灰は焼却灰処理
装置１９に送られ、ここで減量化および有価金属の回収
等が行われる。

【００４６】焼却灰処理装置１９は基本的に、焼却灰が
導入される反応炉２０と、この反応炉２０内にプラズマ
熱流を形成するプラズマトーチ２１と、このプラズマト
ーチ２１に還元ガスを供給する還元ガス供給手段２２
と、反応炉２０で還元反応により生成した金属を種類毎
に選択回収する金属トラップ部２３とを備えた構成とさ
れている。

【００４７】金属トラップ部２３は、設定温度が異なる
複数の熱交換器２４と、これらの各熱交換器２４に対応
して設けられた金属回収部２５とによって構成されてお
り、各熱交換器２４で設定された溶融温度に対応した融
点を持つ金属がそれぞれ捉えられ、各金属回収部２５に
回収される。

【００４８】各金属回収部２５で回収された金属成分以
外の要素は、排気ガスとなってガス排気管２６から外部
に排出される。

【００４９】次に、図２によって焼却灰処理装置１９を
詳細に説明する。

【００５０】図２に示すように、本実施形態の焼却灰処
理装置１９では、焼却灰をプラズマトーチ２１に供給す
るための焼却灰導入手段２７として、焼却灰を収容する
ための焼却灰ホッパ２８と、この焼却灰ホッパ２８から
焼却灰を配送するための焼却灰フィーダ２９と、焼却灰
をプラズマトーチ２１に導入する焼却灰導入管３０とを
有している。焼却灰導入管３０の先端には焼却灰導入ノ
ズル３１が設けられている。

【００５１】また、本実施形態では、反応炉２０に供給
される還元ガスとして水素ガス（Ｈ₂）が適用されてお
り、還元ガス供給手段２２は、水素ガスを供給する水素
ガス供給装置３２によって構成されている。水素ガス供
給装置３２には流量計３３を有するガス導入管３４が接
続され、このガス導入管３４を介してプラズマガス導入
口３５に水素ガスが供給されるようになっている。

【００５２】なお、本実施形態では、プラズマを維持す
るためのプラズマガスとして、不活性ガスであるアルゴ
ンガス（Ａｒ）を水素ガスと共に反応炉２０に供給する
ようになっている。そのために、ガス導入管３４にアル
ゴンガス供給装置３６が流量計３７を介して接続されて
いる。

【００５３】また、アルゴンガス供給装置３６から供給
されるアルゴンガスは、焼却灰導入手段２７における焼
却灰搬送用のキャリアガスとしても適用され、流量計３
８を有するキャリアガス導入管３９によってアルゴンガ
ス供給装置３６から焼却灰導入管３０に供給されるよう
になっている。

【００５４】反応炉２０のプラズマトーチ２１は、高周
波誘導によってプラズマ熱流を発生する方式のもので、
高周波電源４０と、この高周波電源４０に接続されてプ
ラズマトーチ２１の外周側を取り巻く誘導コイル４１と
によって構成されている。プラズマトーチ２１は放電管
４２と外部筒４３とによって二重筒状をなしており、放
電管４２の上端部に設けた支持体４４に前述した焼却灰
導入ノズル３１が支持されている。また、プラズマガス
導入口３５は支持体４４の周囲部から放電管４２の内部
に臨んでいる。このような構成により、プラズマトーチ
２１内では高周波電流の誘導起電力によって放電が行わ
れると共に、放電管４２内に導入されるプラズマガスに
よってプラズマ４５が発生する。このプラズマ４５は、
アルゴンガスの供給による電離作用で点弧後のプラズマ
状態が継続的に維持されると共に、そのプラズマ４５に
導入される焼却灰は、還元ガスである水素ガスによって
還元作用を受ける。これにより、焼却灰中に含まれる各
種の有価金属は、酸化物の状態から純金属の状態とな
り、反応炉２０の下流側に流動する。

【００５５】そして、各金属要素は前述した金属トラッ
プ部２３に送られ、複数の熱交換器２４で異なる温度に
冷却され、凝固温度に応じて、それぞれ金属回収部２５
に回収されるものである。

【００５６】本実施形態では、このような構成におい
て、図２に示すように、プラズマトーチ２１の放電管４
２の内壁を液体によって浄化するプラズマトーチ内壁浄
化手段４６が設けられている。このプラズマトーチ内壁
浄化手段４６では、浄化用の液体として例えば水が適用
されている。

【００５７】即ち、プラズマトーチ内壁浄化手段４６
は、プラズマトーチ２１の上方に設けられた水供給装置
４７と、この水供給装置４７に接続された水流量計４８
を有する水供給管４９と、この水供給管４９の先端に設
けられ、プラズマトーチ２１の放電管４２の上端部周壁
に沿って水を導入する筒状の水導入部５０とによって構
成されている。水導入部５０には放電管４２の内壁に沿
う水流を適正に行うためのＯリング５１が設けられてい
る。

【００５８】次に本実施形態による作用を説明する。

【００５９】前述したように、本実施形態の焼却灰処理
装置１９では、反応炉２０の放電管４２内で発生するプ
ラズマ４５の熱流中で、その高温場によって焼却灰が還
元処理されて気体となるが、その際に焼却灰（未処理
灰）が放電管４２の内面に付着し、付着量が多くなる
と、誘導コイル４１のインピーダンスに影響を与え、そ
れによりプラズマが消弧して作用が不連続となったり、
それに基づく能率低下を招く等の可能性がある。

【００６０】このような事情に対し、本実施形態ではプ
ラズマ発生状況下において、プラズマトーチ内壁浄化手
段４６を稼動させ、水供給装置４７から清浄用の水を水
導入部５０を介して放電管４２の内壁に沿って流下させ
る。この水５２は、放電管４２の内面に沿って層流とな
って流下するので、未燃灰等の付着を良好に防止するこ
とができる。

【００６１】したがって、生成されるプラズマ４５の状
態が安定し、還元作用が円滑に行われ、焼却灰のプラズ
マ処理作用が能率よく行われる。

【００６２】なお、流下する水５２は放電管４２の下流
側においてプラズマ４５の熱によって蒸発するため、後
処理等は不要であり、余分な装置の複雑化等を招くこと
はない。

【００６３】また、流下する水５２は同時に放電管４２
の内面の冷却に供されるため、放電管４２の損傷も防止
でき、それによって耐用寿命の長期化等も図れるものと
なる。

【００６４】なお、本実施形態ではプラズマトーチ内壁
浄化手段４６で用いる浄化用の液体を水としたが、本発
明はこれに限らず、水以外の各種液体を浄化用として用
いることが可能である。

【００６５】第２実施形態（図３）図３は本発明の第２実施形態を示す構成図である。

【００６６】本実施形態は焼却灰を水その他の液体との
懸濁液の形で反応炉２０に供給する懸濁化手段５３を設
けたものである。即ち、図３に示すように、懸濁化手段
５３は例えば焼却灰に水を混合して水溶液の形で反応炉
２０に供給するもので、ポンプ等の水供給装置５４を備
え、この水供給装置５４は水流量計５５を有する給水管
５６によって焼却灰導入管３０に接続されている。

【００６７】そして、焼却灰導入管３０の先端に設けら
れた焼却灰導入ノズル３１は、プラズマトーチ２１の放
電管４２内でラッパ状に拡開した形状となっている。

【００６８】なお、その他の構成については、プラズマ
トーチ内壁浄化手段等を設けない点を除き、前記第１実
施形態と略同様であるから、図３に図２と同様の符号を
付してその説明を省略する。

【００６９】次に本実施形態の作用を説明する。

【００７０】焼却灰を乾燥した状態で反応炉２０に供給
する場合には、第１実施形態でも説明したように、プラ
ズマトーチ２１の放電管４２の内壁に未燃灰が付着する
可能性があった。

【００７１】これに対し、本実施形態では懸濁化手段５
３の水供給装置５４によって焼却灰に水を混入し、水溶
液の形で焼却灰導入ノズル３１から放電管４２内への焼
却灰の供給を行うことにより、供給した焼却灰の放電管
４２内における飛散を防止することができる。したがっ
て、本実施形態によれば、焼却灰が放電管４２の内壁に
付着することを防止し、または付着量を極めて低い状態
にして、プラズマ４５による反応を効率よく行うことが
できる。また、液体中に焼却灰を均一に分散さることが
できるため、従来焼却灰のみを供給する際に生じていた
脈動を減少させることができ、プラズマを安定化するこ
とができる。

【００７２】なお、本実施形態では、懸濁化手段５３を
焼却灰導入管３０に接続したが、これに限らず焼却灰ホ
ッパ２８等において溶液とする等の変更が可能である。

【００７３】また、本実施形態では、焼却灰を湿潤する
ための液体を水としたが、水以外の液体を用いることも
できる。

【００７４】第３実施形態（図４）図４は、本実施形態による焼却灰処理装置を示す構成図
である。

【００７５】本実施形態は、第１実施形態で説明したプ
ラズマトーチ内壁浄化手段４６と、第２実施形態で説明
した懸濁化手段５３とを共に備えた構成としたものであ
る。

【００７６】即ち、水供給装置４７、水流量計４８、水
供給管４９、水導入管５０およびＯリング５１を設け、
放電管４２の内壁水５２を流下させる構成とすると共
に、水供給装置４７に、水流量計５５を有する給水管５
６を接続して焼却灰導入管３０へ水を供給するようにし
てある。

【００７７】なお、本実施形態では、放電管４２内への
水の供給量が多くなることから、放電管４２の下流側
に、灰付着防止水吐出口５７を設け、この灰付着防止水
吐出口５７を水封ポンプ５８を有する還流配管５９によ
って懸濁化手段５３の給水管５６に接続し、放電管４２
内に残留する可能性のある水分を再度供給側に還流する
ようにしてある。

【００７８】その他の構成については前述した第１実施
形態および第２実施形態と略同様であるから、図４に図
２および図３と同一の符号を付して説明を省略する。

【００７９】本実施形態によれば、プラズマトーチ内壁
浄化手段４６と、懸濁化手段５３の両方を備えた構成と
することにより、焼却灰が放電管４２の内壁に付着する
ことをより確実に防止することができる。また、残留す
る可能性のある水分は、還流配管５９を介して懸濁化手
段５３側に還流させることにより、放電管４２内への残
留水によるプラズマ４５への影響を防止して、支障なく
焼却灰の処理作用を行うことができる。

【００８０】なお、本実施形態では、プラズマトーチ内
壁浄化手段４６と懸濁化手段５３との水源を１つの水供
給装置４７で兼用したが、容量の要請等に応じて個別の
水供給装置を設ける等の変更が可能なことは勿論であ
る。

【００８１】第４実施形態（図５）図５は本実施形態による焼却灰処理装置を示す構成図で
ある。

【００８２】本実施形態は反応炉２０内にプラズマの点
弧開始時に予備電離を行わせる電離用の放射線照射手段
６０を設けたものである。この放射線照射手段６０は、
放電管４２の上部、例えば焼却灰導入ノズル３１を支持
する支持体４４に組み込んで設けてある。即ち、放射線
照射手段６０は複数の放射線源６１を備えている。これ
らの放射線源６１が支持体４４によって支持されてお
り、その放射線源６１の放電管４２外方に維持する側は
遮蔽部材６２によって遮蔽される一方、放電管４２の内
方に位置する側はロータリシャッタ等の開閉装置６３に
よって開閉できる構造としてある。放射線源６１として
は、例えば放射線同位体（ラジオアイソトープ）または
放射性廃棄物等の放射性物質が適用される。その他の構
成については、プラズマトーチ内壁浄化手段等を設けな
い点を除き、前記第１実施形態と略同様であるから、図
５に図２と同様の符号を付してその説明を省略する。

【００８３】そして、プラズマ４５の点弧に際しては、
放射線照射手段６０の開閉装置６３を開状態とすること
により、放射線源６１から放電管４２内に初期電子を供
給すると共に、高周波電源４０から誘導コイル４１に高
周波電流を供給して初期電子を加速することにより、プ
ラズマ４５を点弧することができる。即ち、本実施形態
では放射線源６１を予備電離手段として用いてプラズマ
４５の点弧を行うことにより、放電管４２内が非真空状
態であっても、プラズマ点弧が可能となる。したがっ
て、一般的な高周波誘導方式のプラズマ発生装置のよう
に真空状態として点弧を行う必要がある装置と異なり、
構成の簡単化が図れると共に操作の容易化が図れるもの
である。つまり、真空状態を必要とする点弧機構を有す
る装置の場合には、放電管内の空気を吸引して真空状態
を形成できるようにするため装置自体を真空引き可能な
構造とすると共に、空気吸引手段等を必要とし、装置が
複雑でかつコストの高いものとなり、しかも操作が面倒
で作業能率も低いものとなる。また、予備電離を行うた
めのその他の手段として、金属棒等の微小電極を用い、
電極のスパッタリングにより放電させるもの等がある
が、その場合には、不純物が混入して放電管内が汚れた
り、電極の交換あるいはメンテナンスが必要となる等の
不具合がある。

【００８４】これに対し、本実施形態によれば不純物を
発生させることもなく、またメンテナンスフリーとなる
ため、作業能率を大幅に向上することができる。

【００８５】さらに、本実施形態においてはプラズマ点
弧後においても開閉装置６３を開状態とし続け、放射線
の供給を継続することによって放電管４２内の電子密度
を常時高め、それにより後の運転中プラズマ４５の安定
を図ることも可能である。このことは、従来のプラズマ
装置と比べた場合、運転中に電子密度が局所的に低下
し、プラズマが不安定になる等の不具合が生じることが
あったのに対して、運転状態の安定化が有効に図れると
いう点で非常に大きな利点を得ることができる。

【００８６】以上の本実施形態においては、大気圧下で
のプラズマの電子密度が約１０¹⁵／cm³であることを考
慮した場合、アルゴン（Ａｒ）ガスに対して、同程度の
電流を起こすために０．１１５Ｇｙ（グレイ）程度の放
射線を供給することで、前記の点弧運転が可能となるも
のである。

【００８７】なお、本実施形態における点弧機構は、焼
却灰処理装置以外の装置、例えばプラズマ溶射等に適用
されるプラズマ装置についても適用することができるも
のである。

【００８８】第５実施形態（図６〜図８）図６は本実施形態による焼却灰処理装置を示す構成図で
あり、図７および図８は本実施形態の要部であるプラズ
マトーチの誘導コイルの概念を説明するための平面図お
よび側面図である。

【００８９】本実施形態は、高周波誘導コイル４１をプ
ラズマトーチ２１の中心に対して異なる偏心配置で巻回
される複数の偏心巻回部を有する構成としたものであ
る。

【００９０】即ち、図６〜図８に示すように、本実施形
態では、高周波誘導コイル４１が例えば３種類の偏心し
たターンを要している。特に図７を参照すると、高周波
誘導コイル４１の第１ターン４１ａはプラズマトーチ中
心Ｏに対して左方に偏心した位置Ｏ₁を中心とする円弧
とされており、また、第２ターン４１ｂはプラズマトー
チ中心Ｏに対して右方に偏心した位置Ｏ₂を中心とする
円弧とされている。さらに、第３ターン４１ｃはプラズ
マトーチ中心Ｏに対して下方に偏心した位置Ｏ₃を中心
とする円弧とされている。つまり、高周波誘導コイル４
１の第１ターン４１ａの作るプラズマ領域Ａ₁は、第１
ターン４１ａの中心Ｏ₁の周囲に形成され、同様に第２
ターン４１ｂの作るプラズマ領域Ａ₂は第２ターン４１
ｂの中心Ｏ₂の周囲に形成される。さらに、第３ターン
４１ｃの作るプラズマ領域Ａ₃は第３ターン４１ｃの中
心Ｏ₃の周囲に形成される。その他の構成については、
前述した第１実施形態と略同様であるから、同一構成部
分について前記図２と同一符号を付して説明を省略す
る。

【００９１】このようなコイル構成を有する本実施形態
の焼却灰処理装置によると、高周波誘導コイル４１の偏
心した各ターン４１ａ，４１ｂ，４１ｃによってプラズ
マ領域Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃がプラズマトーチ中心Ｏからそ
れぞれ偏心した中心Ｏ₁，Ｏ₂，Ｏ₃の周囲に形成され
ることによって同一芯上に全てのターンが形成される場
合に比較して、プラズマ４５が径方向に膨張した状態と
して得られるものである。したがって、本実施形態によ
れば同一径の放電管４２を用いてプラズマトーチ２１を
形成する場合においても、その放電管４２の内部に径の
大きいプラズマ４５を形成することができ、プラズマ領
域の拡大によって高温場中における焼却灰の気化還元処
理能力を向上することができる。

【００９２】即ち、従来の構造では一定径の放電管４２
に対して形成されるプラズマ領域が狭いことから大量処
理が困難であるという問題があったのに対し、本実施形
態によればプラズマ領域の拡大によって焼却灰の気化還
元処理能力の大幅な向上が図れるようになる。

【００９３】なお、本実施形態を説明するための図６〜
図８においては、高周波誘導コイル４１を単純な３つの
ターンに分け、かつそれを１ピッチで現したが、本発明
はこのようなものに限られないことは勿論である。例え
ば、高周波誘導コイル４１のターンを４以上とし、また
は各ターンを複数ピッチとする等、種々変形した状態で
の実施が可能である。なお、本実施形態の構成を有する
プラズマトーチ２１は焼却灰処理装置に限らず、他のプ
ラズマ応用機器に種々応用することができるものであ
る。

【００９４】また、本実施形態によれば、従来プラズマ
径が約４０mmであった場合、同等の半径の放電管におい
て、プラズマ径を例えば６０mmに拡大することができ
る。また、このことは、例えばプラズマ中心を１０％偏
心させることによってプラズマ直径を２０％拡大するこ
とができることを意味する。

【００９５】第６実施形態（図９）図９は本実施形態による焼却灰処理装置を示す要部構成
図である。

【００９６】本実施形態は、反応炉２０で還元反応によ
って生成した金属元素を回収する金属トラップ部２３の
構成を改良したものであり、プラズマトーチ２１および
金属トラップ部２３内を低圧力化する手段を設けること
により、それによって金属ガスの通過領域を低圧に制御
することで、その金属の融点を下げ、より低温で回収で
きるようにしたものである。

【００９７】即ち、金属トラップ部２３は前述したよう
に、複数の熱交換器２４と金属回収部２５とによって構
成されており、各熱交換器２４の設定温度を異ならせる
ことにより、各種金属要素をそれらの融点に応じて凝固
させ、異なる金属を各金属回収部２５にそれぞれ回収す
るようにしたものである。このような構成の下で、本実
施形態では例えば直列に連結された複数の熱交換器２４
の最下流側位置に、フィルタ６４を介して真空ポンプ６
５が設けられている。この真空ポンプ６５の吐出側に、
排ガス処理装置６６を有する排気管６７が接続されてい
る。

【００９８】このような構成において、真空ポンプ６５
では約１０^-1Torrの減圧作用が行われ、それに対応して
熱交換器２４内が減圧されるものである。このような構
成において、真空ポンプ６５では約１０^-1Torrの減圧作
用が行われ、それに対応して熱交換器２４内で減圧され
るものである。第１実施形態で記載したように、熱交換
器は、回収しようとする金属の溶融温度（融点）付近に
温度設定する必要がある。一般に、金属は圧力が下がる
と融点が下がる性質をもっている。

【００９９】したがって、熱交換器２４内を低圧とする
ことによって金属の融点を下げることができるため、熱
交換器２４を構成する材料の選択について極端に高い耐
熱材料を必要とすることがなくなり、構成の簡素化、材
料コストの低下および温度制御の容易化等が図れるよう
になる。

【０１００】なお、真空ポンプ６５の上流側にはフィル
タ６４を設けたことにより、真空ポンプ６５への粉体の
吸入等は確実に防止することができる。また、上述した
減圧作用に基づく冷却温度の低下によって気化した金属
は熱交換器２４によって充分に冷却されているので、仮
に金属回収部２５に回収されずに熱交換器２４の下流側
に飛来したとしても、金属が充分に固体状態となってい
るため、フィルタ６４で捕獲され、真空ポンプ６５に吸
引されるような不都合は生じない。

【０１０１】第７実施形態（図１０）図１０は、本実施形態による焼却灰処理装置の構成を示
す要部拡大図である。

【０１０２】本実施形態は、焼却灰導入手段２７の構成
についてのものであり、焼却灰導入管３０の先端に設け
られる焼却灰導入ノズル３１を複数の中空パイプ６８に
よって構成したものである。

【０１０３】即ち、焼却灰導入管３０の先端は、複数、
例えば３つの分岐管３０ａに分れており、この各分岐管
３０ａの先端に中空パイプ６８がそれぞれ接続されてい
る。各中空パイプ６８はプラズマトーチ２１の上端部に
互いに平行に配置されている。

【０１０４】このような構成において、焼却灰フィーダ
２９から供給される焼却灰は、焼却灰導入管３０から分
岐管３０ａを介して焼却灰導入ノズル３１としての各中
空パイプ６８からプラズマトーチ２１内にそれぞれ導入
される。そして、高周波誘導コイル４１の誘導作用によ
って発生したプラズマ４５の上流側部分に、各中空パイ
プ６８からの焼却灰の導入が分散状態で行われる。本実
施形態では、プラズマトーチ２１の中心位置に対して各
中空パイプ６８が例えば一定の半径位置に均等に分散配
置されており、焼却灰はプラズマ４５に均等に分散供給
されるものである。

【０１０５】このような構成の本実施形態によれば、焼
却灰がプラズマ４５の熱流中に均一にムラなく導入され
るため、プラズマ４５の安定性を高めることができる。
即ち、焼却灰導入ノズルが単一のパイプ構成である場合
には、焼却灰が１箇所から供給されるため局所的な極低
温部が発生する場合があり、それによりプラズマが不安
定になることがあった。

【０１０６】これに対し、本実施形態によれば、プラズ
マ４５の高温域における広い範囲に亘って焼却灰が均等
に分散して導入されることから、焼却灰の分布領域が拡
がると共に均一化し、局所的な極低温部等の発生を防止
して熱プラズマの安定性を高めることができるものであ
る。

【０１０７】このような熱プラズマの安定化によって、
プラズマエネルギを無駄なく有効に活用できるようにな
るため、焼却灰の処理量も増大することができ、大量の
焼却灰を連続的に処理する実用的なプラントに有効なも
のとなる。

【０１０８】第８実施形態（図１１）図１１は本実施形態による焼却灰処理装置の構成を示す
要部拡大図である。

【０１０９】本実施形態は図１０に示した第７実施形態
の変形例に相当するものであり、図１１に示すように、
第７実施形態と異なる点は、焼却灰導入ノズル３１を複
数の細孔６９を有する円柱状のブロック７０によって構
成した点である。

【０１１０】即ち、焼却灰導入ノズル３１の先端は、例
えば３つの分岐管３０ａに分かれており、その各分岐管
３０ａがブロック７０の細孔６９にそれぞれ連結されて
いる。このブロック７０の細孔６９の配置は、第７実施
形態と同様に、プラズマトーチ２１の中心に対して均等
な半径で分散配置されている。

【０１１１】このような本実施形態の構成によっても、
第７実施形態と同様に、焼却灰がプラズマ４５に対して
均等な分散状態で供給されるため、プラズマ４５の安定
性を高めることができ、プラズマエネルギを無駄なく有
効に活用できると共に、処理量が増大できる等の効果が
奏される。

【０１１２】第９実施形態（図１２）図１２は本実施形態による焼却灰処理装置の構成を示す
要部拡大図である。

【０１１３】本実施形態も第７実施形態の変形例に相当
するものであり、焼却灰をプラズマトーチ２１内に分散
供給するものである。

【０１１４】本実施形態では、焼却灰導入手段２７の焼
却灰導入ノズル３１先端に設けられた分岐管３０ａに、
焼却灰吹き出し口が環状となった焼却灰導入ノズル３１
が設けられている。この焼却灰導入ノズル３１は、筒状
の通路７１を周壁部分に有する円筒体７２によって構成
されており、この円筒体７２の先端に位置する通路７１
の開口部分が焼却灰吹き出し口とされている。

【０１１５】このような本実施形態の構成によると、環
状の吹き出し口を有する焼却灰導入ノズル３１によっ
て、プラズマトーチ２１内のプラズマ４５に対して焼却
灰が前記第７、第８実施形態と同様に均等に分散して供
給される。したがって、本実施形態においても第７、第
８実施形態と同様にプラズマ４５の安定性を高めること
ができると同時に、プラズマエネルギを無駄なく有効に
活用することができ、焼却灰の処理量を増大することが
できる。

【０１１６】第１０実施形態（図１３）図１３は、本実施形態による焼却灰処理装置の構成を示
す要部拡大図である。

【０１１７】本実施形態は図１０に示した第７実施形態
に対し、焼却灰導入管３０の部分において焼却灰の流量
を調整できるようにした変形例についてのものである。

【０１１８】即ち、本実施形態では図１３に示すよう
に、焼却灰導入管３０のうち、ある一定長さ以上の分岐
管３０ｂを設け、これらの分岐管３０ｂに中空パイプ６
８を設けて焼却灰導入ノズル３１を構成すると共に、そ
れらの各分岐管３０ｂに焼却灰の流量を調整するための
流量調整バルブ７３をそれぞれ設けたものである。

【０１１９】このような本実施形態の構成によると、焼
却灰導入ノズル３１の各中空パイプ６８に対する焼却灰
の供給量を、各分岐管３０ｂに設けた流量調整バルブ７
３によって個々に調整することができるので、焼却灰導
入管３０内の焼却灰流動状態や、各中空パイプ６８内の
流動状態に対応して、それぞれ流量調整バルブ７３を調
整することで、プラズマトーチ２１内への焼却灰の供給
量を、各中空パイプ６８毎に調整することができ、焼却
灰の分散供給状態をより一層均一に行うことができるよ
うになる。

【０１２０】なお、本実施形態による流量調整バルブ７
３を設ける構成は、中空パイプ６８を設けた場合に限ら
ず、例えば図１１に示した第８実施形態のように、円柱
状のブロック７０内に設けた細孔６９を介して焼却灰を
導入するようにしたもの、あるいは図１２に示した第９
実施形態のように、円筒体７２の通路７１によって焼却
灰導入ノズル３１を構成した場合等についても、それぞ
れ適用することができるものである。

【０１２１】第１１実施形態（図１４）図１４は本実施形態による焼却灰処理装置の構成を示す
要部拡大図である。

【０１２２】本実施形態は図１３に示した第１０実施形
態の変形例に相当するもので、焼却灰に導入管３０を分
岐させるものではなく、その焼却灰導入管３０自体を、
中空パイプ６８に対応して設けられた複数の独立した配
管としたものである。そして、この複数の焼却灰導入管
３０のそれぞれに焼却灰フィーダ２９を連結し、各焼却
灰フィーダ２９から複数の焼却灰導入管３０を介して焼
却灰導入ノズル３１を構成する複数の中空パイプ６８に
それぞれ所定量ずつ焼却灰を供給するようになってい
る。

【０１２３】即ち、本実施形態では焼却灰の供給源とな
る焼却灰フィーダ２９自体をそれぞれ中空パイプ６８に
対応させて供給量調整できるようにし、それにより複数
の中空パイプ６８からの焼却灰導入量を均一に分散して
行えるようにしたものである。

【０１２４】このような本実施形態の構成によっても第
１０実施形態と同様に、より均一な焼却灰供給調整を行
うことができる。

【０１２５】なお、本実施形態の構成についても、中空
パイプ６８を設けた場合に限らず、図１１に示した第８
実施形態または図１２に示した第９実施形態のように、
円柱状のブロック７０に設けた細孔６９を有するもの、
または円筒体７２に設けた通路７１を有するもの等につ
いても適宜実施することができるものである。

【０１２６】第１２実施形態（図１５）図１５は本実施形態による焼却灰処理装置を示す構成図
である。

【０１２７】本実施形態では反応炉２０のプラズマ４５
熱流下流側に、焼却灰を導入するための焼却灰導入ノズ
ル３１が配設されている。即ち、本実施形態ではプラズ
マ４５の尾の部分に焼却灰が供給されるようになってい
る。なお、プラズマガスはプラズマガス導入孔３５を介
して、プラズマ４５の上流側に供給される。

【０１２８】その他の構成については、前述した各実施
形態と略同様である。このような構成の本実施形態の焼
却灰処理装置によると、処理量の増大が図れる。即ち、
従来ではプラズマ上流側から焼却灰を導入した場合、プ
ラズマ中に局所的な低温部が発生する場合があり、それ
によりプラズマが不安定になることがあった。

【０１２９】これに対し、本実施形態ではプラズマの安
定性に影響を及ぼさない下流側部分に灰を供給すること
により、安定なプラズマを維持することができ、処理量
の増大を図ることができる。

【０１３０】第１３実施形態（図１６）図１６は本実施形態による焼却灰処理装置を示す構成図
である。

【０１３１】本実施形態では、前述した第１１実施形態
と異なり、プラズマ４５の下流側に還元ガス導入口３５
ｂが配設されている。この還元ガス導入口３５ｂには還
元ガスとしての水素ガス等が供給されるようになってお
り、例えば、水素ガス供給装置３２が接続されている。
なお、アルゴンガス等のプラズマ４５を維持するための
電離用不活性ガスとしてのプラズマガスは、プラズマガ
ス導入口３５ａを介してプラズマ４５の上流側に供給さ
れるようになっている。

【０１３２】このような構成の第１３実施形態による
と、還元ガスをプラズマガスから分離してプラズマ４５
の下流側に供給することにより、前記の第１２実施形態
と同様に、プラズマ４５の安定した部分に還元ガスを供
給するので、プラズマ４５の上方から焼却灰を供給した
場合においても、充分な還元反応が行え、還元処理量を
増大することができる。

【０１３３】また、プラズマ４５の下流側に還元ガスを
供給することにより、供給される還元ガスが冷却効果を
奏し、それにより還元生成された金属成分が急速に冷却
されるため、金属トラップ部２３において回収される金
属の回収率を向上させることができる。したがって、焼
却灰の有効利用が可能となり、かつ冷却効果による高信
頼性が得られ、焼却灰処理装置の実用上で大きい利点を
得ることができる。

【０１３４】なお、焼却灰中に重金属が含まれている場
合、焼却灰を埋め立て処理する等の際にはその有害性が
問題となり得るが、本実施形態によれば、金属回収率の
向上により、重金属も充分に回収されるため、重金属回
収後の埋め立て処理される焼却灰についての前述した有
害性の問題も解消できる。

【０１３５】第１４実施形態（図１７）図１７は本実施形態による焼却灰処理装置を示す構成図
である。

【０１３６】本実施形態では、図１７に示すように、焼
却灰導入ノズル３１や還元ガス導入口３５等をプラズマ
４５の上流側に配設されているが、水を供給するための
水供給口７４がプラズマ４５の下流側に配設されてい
る。この水供給口７４には、例えば水噴霧装置７３が接
続され、水供給口７４に霧状または粒状の水を供給する
ようになっている。他の構成は、前述した各実施形態と
略同様である。

【０１３７】このような本実施形態によれば、プラズマ
４５の下流側に供給した水の気化熱によって、プラズマ
４５で発生した高温反応炉のエネルギが奪われ、反応炉
２０の下側部分において急冷作用が行われる。それによ
り、前記第１３実施形態と同様に金属粒子が急冷によっ
て効率よく生成され、金属回収率の向上が図られる。即
ち、本実施形態によっても還元効率の向上が図られ、焼
却灰処理装置の実用上の大きい利点が得られるようにな
る。

【０１３８】第１５実施形態（図１８）本実施形態による焼却灰処理装置は、金属トラップ部２
３の構成を改良したものであり、図１８はその要部を拡
大して示す構成図である。

【０１３９】即ち、本実施形態は、反応炉２０の下流側
に設けられる金属トラップ部２３に、ペブル充填層７５
を設けた構成とされている。このペブル充填層７５は、
容器内に高融点物質から成るペブル７５ａを充填したも
のであり、これによりフィルタを構成している。高融点
物質としては、例えばＺｒＯ₂，ＭｇＯ，Ａｌ₂Ｏ₃等
の物質が適用される。このペブル充填層７５の後方に
は、金属回収部２５が設けられている。

【０１４０】本実施形態においては、このようなペブル
充填層７５および金属回収部２５が２組直列に接続され
ているが、３組以上の複数組設けてもよい。

【０１４１】次に、本実施形態の作用を説明する。

【０１４２】反応炉２０内においては、プラズマ４５に
よる高温度の還元性雰囲気によって焼却灰から金属原子
が生成されるが、焼却灰にはＡｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂等の
酸化物質が含有されている。これらの物質は安定性が高
く、また分解しにくく再結合し易いという特性を有して
いる。これらのＡｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂等はいわゆるスラ
グ成分であり、ペブル充填層７５に蒸気または液滴の状
態で流入する。この場合、これらの液滴を含むガス流が
ペブル７５ａを通過するとき、ペブル充填層７５が液滴
の融点より少し高い温度条件であると、液滴はペブル７
５ａによって捕獲され、それ以外の物質は蒸気としてペ
ブル充填層７５を通過する。

【０１４３】例えばプラズマ４５の下流側で反応ガスの
温度が１８００〜２０００℃程度の領域に、ＺｒＯ₂，
ＭｇＯ，Ａｌ₂Ｏ₃等の高融点物質から成るペブル７５
ａを配置した場合、ペブル７５ａによってスラグの液滴
が捕獲、凝集されるため、金属回収部２５には、まずＡ
ｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂等のスラグ成分が液滴の状態で回収
される。

【０１４４】また、図１８に示したように、１つのペブ
ル充填層７５の下流側に第２のペブル充填層７５および
金属回収部２５を配置した場合には、この下流側のペブ
ル充填層７５を、還元金属の融点を少し上回る温度に設
定しておくことにより、この下流側のペブル充填層７５
内のペブル７５ａによって金属が捕獲されるようにな
る。捕獲された金属は液滴として、金属回収部２５内に
回収される。さらに、複数のペブル充填層７５を配置す
れば、異なる種類の金属はを分離回収することができ
る。

【０１４５】したがって、本実施形態によれば、フィル
タとして用いられるペブル充填層７５を直列に複数設置
することで、プラズマ４５によって還元生成された金属
蒸気等を、スラグ成分から分離して有効に回収すること
ができる。よって、本実施形態によれば、有価金属ある
いは有害金属をそれぞれ効率よく回収して、焼却灰の減
容化、無害化、および有効利用が図れるようになるもの
である。

【０１４６】第１６実施形態（図１９）本実施形態は、焼却灰処理装置における制御システムに
ついてのものであり、図１９はそのシステム構成を示す
図である。

【０１４７】即ち、図１９に示すように、本実施形態で
は、反応炉２０のプラズマトーチ内に発生するプラズマ
の安定性を常時監視するためのモニタ７７が設置されて
いる。このモニタ７７は、高周波誘導コイル４１に接続
され、高周波電源４０からの供給電流、電圧、電力等を
監視するようになっている。これらの電流、電圧、電力
は、プラズマ４５の発生に係る負荷変動等によってそれ
ぞれ変動する要素であり、これらを監視することにより
還元反応の状態が監視されるものである。モニタ７７で
は、検出値の変化に応じて電源出力、焼却灰供給量、プ
ラズマガス流量、または還元ガス流量その他の条件を制
御する制御手段が組み込まれている。この制御手段は、
高周波電源４０の出力を制御するための出力制御信号Ｓ
₁、焼却灰の供給量を制御するための焼却灰供給量制御
信号Ｓ₂、プラズマガス流量または還元ガス流量を制御
するためのガス流量制御信号Ｓ₃等を発生するようにな
っている。

【０１４８】出力制御信号Ｓ₁は高周波電源４０を制御
するように出力され、また焼却灰供給量制御信号Ｓ
₂は、焼却灰導入管３０に設けられた流量調整バルブ７
８を制御するように出力される。さらに、ガス流量制御
信号Ｓ₃は、プラズマガスまたは還元ガスを供給するた
めのガス導入管３４に設けた流量調整バルブ７９を制御
するように出力される。

【０１４９】このような本実施形態の構成においては、
モニタ７７によってある一定レベル以上の変化が検出さ
れた場合に、設定された処理状態に戻るように各制御信
号Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃が出力されて、電源出力、焼却灰供
給量、ガス流量等が調整されるものである。したがっ
て、本実施形態によれば、反応炉２０内の処理状態が常
時監視され、プラズマ４５が常時安定に維持できるよう
に運転条件を制御することができるため、焼却灰処理運
転の安定性が確保され、信頼性を向上することができ
る。

【０１５０】第１７実施形態（図２０）本実施形態は、特に産業廃棄物その他のごみを焼却する
ごみ焼却炉において発生する焼却灰を処理する場合に好
適な焼却灰処理装置についてのものであり、図２０はそ
の構成を示す系統図である。

【０１５１】本実施形態では通常の処理システムとし
て、産業廃棄物その他のごみが投入されるごみピット８
０と、産業廃棄物その他のごみを焼却するための焼却炉
８１と、電気集塵器やバグフィルター等の集塵装置８２
と、煙突８３および、集塵装置８２で集塵された焼却灰
が供給される溶融炉８５と、この溶融炉８５からの排ガ
スを除塵する別の集塵装置８６が設けられている。産業
廃棄物その他のごみが投入されるごみピット８０から、
産業廃棄物その他のごみが焼却炉８１へ送られ焼却され
る。焼却炉８１で発生した高温の燃焼ガスは集塵装置８
２により除塵され、煙突８３から大気放出される。集塵
装置８２で回収された焼却灰は、別途、溶融炉８５に供
給され、高温溶融により大部分がスラグとなって排出さ
れるが、低融点金属等を含む排ガスは集塵装置８６によ
り溶融飛灰として捕集される。

【０１５２】本実施形態では、この溶融飛灰を処理する
ための焼却灰処理装置８７を備えている。そして、この
焼却灰処理装置８７として、前述した各実施形態に適用
した反応炉を使用するようにしている。

【０１５３】本実施形態では、この溶融飛灰を処理する
ための重金属分離装置８７を備えている。そして、この
重金属分離装置８７として前述した各実施形態に適用し
た反応炉を使用するようにしている。

【０１５４】即ち、本実施形態では、焼却灰溶融設備か
ら排出される溶融飛灰を焼却灰として処理するシステム
を構築している。これにより、排ガス中の飛灰や溶融飛
灰中に含有される濃縮有害重金属を確実に分離および回
収することができ、そのリサイクルや公害、環境破壊、
人体への影響被害等を最小限にすることが可能となり、
プラズマ式反応炉２０が有効に利用できるようになるも
のである。

【０１５５】第１８実施形態（図２１）本実施形態は、反応炉２０のプラズマトーチ２１とし
て、直流アークプラズマトーチを用いたものであり、図
２１はこのプラズマトーチ２１の構成を示す拡大図であ
る。

【０１５６】図２１に示すように、本実施形態では、焼
却灰が供給用の焼却灰導入ノズル３１が電極８８，８９
を有する構成とされており、これらの電極８８，８９が
直流電源９０に接続されている。また、プラズマガスを
供給するためのガス供給装置９１が設けられ、このガス
供給装置９１からガス導入管９２を介して焼却灰導入ノ
ズル３１にガスが供給されるようになっている。そし
て、直流アークによって発生するプラズマ４５に、焼却
灰供給装置から焼却灰を供給することにより、プラズマ
４５内で還元反応を行わせるようになっている。

【０１５７】このような構成の本実施形態によると、直
流アークプラズマ４５を熱プラズマ源として用いること
により、プラズマの大容量化が図れ、大電力が導入可能
となるとともに、プラズマの安定化が図れるようにな
る。したがって、大量の焼却灰の処理が可能となり、ま
た操作も容易に行えるようになる。

【０１５８】よって、本実施形態によれば、高効率およ
び高信頼性の焼却灰処理装置が提供できるようになるも
のである。

【０１５９】第１９実施形態（図２２）本実施形態は、金属トラップ部２３についてのもので、
図２２はその構成を示す図である。

【０１６０】図２２に示すように、本実施形態では、金
属トラップ部２３として、反応炉２０から排出される金
属成分を比重または粒径あるいはその両方の差を利用し
て分級を行う分級装置９３が設けられている。この分級
装置９３は比較的大きい容積を有する容器状を成してお
り、その底部に、高さあるいは距離を異ならせて複数の
金属回収部９４ａ〜９４ｄが設けられている。

【０１６１】このような本実施形態の構成によれば、プ
ラズマ４５によって還元処理された焼却灰は金属成分毎
に特有の比重および粒径を以て存在するため、分級装置
９３内に送られた場合、その分級装置９３の底部に設け
られた高さおよび距離の異なる複数の金属回収部９４ａ
〜９４ｄによって各金属成分特有の比重、粒径等に基づ
いて回収されるものである。つまり、各金属成分は、個
別に沸点、融点等を有し、成分毎に凝縮して、金属回収
部９４ａ〜９４ｄの温度との関係で決定されるある粒度
分布を持った液体あるいは固体の粒子となって浮遊す
る。そこで、この浮遊粒子を、比重または粒径またはそ
の両者の差を利用した分級装置９３によって分級するこ
とで、特別の装置を必要としないで金属成分等の回収が
可能となるものである。

【０１６２】なお、分級装置９３としては、乾式、例え
ば重力沈降式、慣性力式、遠心力式等を用いることがで
き、また、湿式、例えば沈降式、圧力水式、遠心力式等
を用いることができる。

【０１６３】なお、図２２に示すように、プラズマ４５
の下流側に還元ガス導入口３５ｂを設け、この部分に還
元ガスを供給するようにすれば、冷却効果と相俟って前
記の分級作用が、より有効に行えるようになる。

【０１６４】第２０実施形態（図２３）図２３は本実施形態による焼却媒体処理装置の構成を示
す図である。

【０１６５】本実施形態では、金属トラップ部２３の下
流側にガス精製装置９５を設けると共に、このガス精製
装置９５の下流側にコンプレッサ９６を有するガス還流
配管９７を設けてある。そして、このガス還流配管９７
をガス導入管３４に接続して、金属トラップ部２３から
の排ガスをガス精製装置９５で精製した後に、ガス導入
管３４に還流させ、プラズマガスを再利用できるように
なっている。

【０１６６】即ち、熱プラズマを維持するためには、常
時プラズマガスを供給する必要があり、焼却灰を還元す
るための還元ガスの他に、アルゴンガス等の不活性ガス
を使用する場合が多い。このような不活性ガスは、反応
炉２０内での反応には直接関与しないので、電離作用に
供された後は、ガス精製装置９５によって不純物や水分
等を除去された後、再利用できる状態となる。したがっ
て、精製された不活性ガスはコンプレッサ９６によって
圧縮ガスとして再び反応炉２０に送ることにより再利用
することができるものである。

【０１６７】本実施形態によれば、プラズマガスの一部
を循環させて再利用することにより、ランニングコスト
を低減することができ、ガス供給装置の小型化を図るこ
とが可能となる。

【０１６８】第２１実施形態（図２４）図２４は本実施形態による焼却灰処理装置の構成を示す
図である。

【０１６９】本実施形態では、金属トラップ部２３の金
属回収部２５に各種回収金属の純度を向上させるための
金属精製装置９８が設けられている。この金属精製装置
９８としては、例えば高周波炉、その他の加熱装置等が
適用できる。

【０１７０】他の構成は前記各実施例と略同様である。

【０１７１】このような本実施形態の構成によれば、金
属精製装置９８を金属回収部２５に接続した構成とする
ことによって、直接的に高純度金属９９を得ることが可
能となる。したがって、焼却灰処理現場において同時的
に高純度金属９９を得ることができるので、金属資源の
利用価値の高い資源利用が、焼却灰処理と共に行える等
の実用的な利点が得られるものとなる。

【０１７２】第２２実施形態（図２５）図２５は本実施形態による焼却灰処理装置の構成を示す
図である。

【０１７３】本実施形態では、焼却灰供給手段２７の上
流側に、焼却灰を粉砕処理するための粉砕装置１００が
設けられている。その他の構成は前記各実施形態と略同
様である。

【０１７４】このような構成の本実施形態によれば、焼
却灰を粉砕装置１００によって微粒化した状態で反応炉
に供給し、プラズマ４５による熱流の下で還元反応を行
わせるようにすることができるので、還元反応が容易に
進行するようになり、還元反応処理が効率よく行えるよ
うになる。

【０１７５】一般に、廃棄物焼却施設から排出される焼
却灰は、廃棄物の種類によっても異なるが、例えば集塵
装置等から発生する飛灰の場合、１〜２００μｍの粒度
分布を有している。このような粒度分布の焼却灰を、粉
砕装置１００によって例えば数十μｍ以下、望ましくは
２０〜３０μｍの流動分布にすることができる。

【０１７６】このような粒度分布の小さい焼却灰とする
ことにより、プラズマトーチ２１内での焼却灰粒子の気
化、分解、還元反応の効率が向上でき、処理量を増大で
きると共に、金属回収率も向上することができるように
なる。

【０１７７】また、粉砕装置１００としては、例えばス
クリーンミル、遠心分離型ミル、遠心分級ミル、ボール
ミル、ジェットミル等を適用することができる。これら
の粉砕装置１００を適用した場合、凝集した微粒子を分
散させる機能があるため、反応炉２０に供給した場合プ
ラズマ４５への円滑かつ連続的な導入が可能となり、従
来粒径が大きい焼却灰を反応させる場合に発生していた
ような脈動が減少し、プラズマ４５の安定化および処理
量の増大が図れるようになる。

【０１７８】前記の作用は、粉砕装置１００から金属ト
ラップ部２３までの工程が外気に触れない状態で行われ
るようにすることが望ましい。

【０１７９】以上のように、実施形態によると、焼却灰
の処理量の増大が図れると共に、高効率の燃焼灰処理が
実現できるという効果が奏される。

【０１８０】第２３実施形態（図２６）図２６は本実施形態による焼却灰処理装置の構成を示す
図である。

【０１８１】本実施形態は前記第２２実施形態の粉砕装
置１００に代え、または粉砕装置１００と共に焼却灰導
入手段２７の上流側に乾燥装置１０１を設けたものであ
る。他の構成は前記各実施形態と略同様である。

【０１８２】このような構成の本実施形態によれば、処
理すべき焼却灰を乾燥装置１０１によって乾燥させた
後、反応炉２０に供給するようにするので、さらに焼却
灰粒子の流動性を向上させることができ、焼却灰の供給
量を増大させることができる。

【０１８３】即ち、焼却灰は長時間放置すると、大気中
の水分を凝着して凝集し易い状態となる。凝集した粒子
は流動性が悪化し、反応炉２０への導入がスムーズに行
えなくなる可能性がある。

【０１８４】本実施形態はこのような自体に対処したも
のであり、乾燥装置１０１で乾燥作用を行わせることに
より、焼却灰の流動が円滑かつ連続的に行えるようにな
って、前記の如く供給量増大が可能となるものであり、
さらに加えてプラズマの安定化および処理量の増大も図
れるようになる。

【０１８５】他の実施形態（図示せず）以上の第１実施形態〜第２３実施形態の他に、本発明は
種々の実施の形態として利用することができる。

【０１８６】即ち、プラズマを利用した還元反応を適用
する本発明の焼却灰処理装置では、その焼却灰として、
都市ごみその他の各種廃棄物の焼却施設における電気集
塵器あるいはバグフィルタ等の集塵設備から集塵された
塵埃とすることが可能であり、また、焼却灰は、製鋼工
程で発生する製鋼ダストとすることも可能である。

【０１８７】さらに、プラズマトーチのプラズマ熱流の
発生源は高周波誘導プラズマとすることができ、またそ
の熱流の発生源はマイクロ波プラズマとすることも可能
である。

【０１８８】

【発明の効果】以上の実施形態で詳述したように、本発
明に係る焼却灰処理装置によれば、プラズマの熱流を利
用した焼却灰の還元反応が効率よく行えるとともに、反
応炉での焼却灰の供給や精製した金属の選択回収が効率
よく行え、かつ設備構成が簡単で運用が容易に行え、し
かも運転コストの低廉化等が図れる等の効果が奏され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る焼却灰処理装置の第１実施形態に
係る火力発電プラントの全体構成図。

【図２】本発明に係る焼却灰処理装置の第１実施形態に
係る火力発電プラントに適用される焼却灰処理装置を拡
大して示す要部構成図。

【図３】本発明の第２実施形態を示す構成図。

【図４】本発明の第３実施形態に係る焼却灰処理装置を
示す構成図。

【図５】本発明の第４実施形態に係る焼却灰処理装置を
示す構成図。

【図６】本発明の第５実施形態に係る焼却灰処理装置を
示す構成図。

【図７】本発明の第５実施形態に係る要部であるプラズ
マトーチの誘導コイルの概念を説明するための平面図。

【図８】本発明の第５実施形態に係る要部であるプラズ
マトーチの誘導コイルの概念を説明するための側面図。

【図９】本発明の第６実施形態に係る焼却灰処理装置を
示す要部構成図。

【図１０】本発明の第７実施形態に係る焼却灰処理装置
の構成を示す要部拡大図。

【図１１】本発明の第８実施形態に係る焼却灰処理装置
の構成を示す要部拡大図。

【図１２】本発明の第９実施形態に係る焼却灰処理装置
の構成を示す要部拡大図。

【図１３】本発明の第１０実施形態に係る焼却灰処理装
置の構成を示す要部拡大図。

【図１４】本発明の第１１実施形態に係る焼却灰処理装
置の構成を示す要部拡大図。

【図１５】本発明の第１２実施形態に係る焼却灰処理装
置を示す構成図。

【図１６】本発明の第１３実施形態に係る焼却灰処理装
置を示す構成図。

【図１７】本発明の第１４実施形態に係る焼却灰処理装
置を示す構成図。

【図１８】本発明の第１５実施形態に係る金属トラップ
部の要部を拡大して示す構成図。

【図１９】本発明の第１６実施形態に係る焼却灰処理装
置における制御システムのシステム構成を示す図。

【図２０】本発明の第１７実施形態に係る焼却灰処理装
置の構成を示す系統図。

【図２１】本発明の第１８実施形態に係るプラズマトー
チの構成を拡大して示す拡大図。

【図２２】本発明の第１９実施形態に係る金属トラップ
部の構成を示す図。

【図２３】本発明の第２０実施形態に係る焼却媒体処理
装置の構成を示す図。

【図２４】本発明の第２１実施形態に係る焼却灰処理装
置の構成を示す図。

【図２５】本発明の第２２実施形態に係る焼却灰処理装
置の構成を示す図。

【図２６】本発明の第２３実施形態に係る焼却灰処理装
置を示す図。

【図２７】従来例を示す構成図。

【符号の説明】

１燃料貯蔵庫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１１燃料貯蔵庫１２ボイラ１３蒸発管１４過熱器１５蒸気タービン１６発電機１７集塵器１９焼却灰処理装置２０反応炉２１プラズマトーチ２２還元ガス供給手段２３金属トラップ部２４熱交換器２５金属回収部２６ガス排気管２７焼却灰導入手段２８焼却灰ホッパ２９焼却灰フィーダ３０焼却灰導入管３０ａ，３０ｂ分岐管３１焼却灰導入ノズル３２水素ガス供給装置３３流量計３４ガス導入管３５，３５ａ，３５ｂプラズマガス導入口３６アルゴンガス供給装置３７流量計３８流量計３９キャリアガス導入管４０高周波電源４１誘導コイル４１ａ第１ターン４１ｂ第２ターン４１ｃ第３ターン４２放電管４３外部筒４４支持体４５プラズマ４６プラズマトーチ内壁浄化手段４７水供給装置４８水流量計４９水供給管５０水導入部５１Ｏリング５２水５３懸濁化手段５４水供給装置５５水流量計５６給水管５７灰付着防止水吐出口５８水封ポンプ５９還流配管６０放射線照射手段６１放射線源６２遮蔽部材６３開閉装置６４フィルタ６５真空ポンプ６６排ガス処理装置６７排気管６８中空パイプ６９細孔７０ブロック７１通路７２円筒体７３流量調整バルブ７４水供給口７５ペブル充填層７５ａペブル７７モニタ８０ごみピット８１焼却炉８２集塵装置８３煙突８５溶融炉８６集塵装置８７焼却灰処理装置８８，８９電極９０直流電源９１ガス供給装置９２ガス導入管９３分級装置９４ａ〜９４ｄ金属回収部９５ガス精製装置９６コンプレッサ９７ガス還流配管９８金属精製装置９９高純度金属１００粉砕装置１０１乾燥装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｈ０５Ｈ 1/26 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される
反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給す
る還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を選
択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置で
あって、前記プラズマトーチの内壁に沿って水その他の
液体を流すプラズマトーチ内壁浄化手段を設けたことを
特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項２】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される
反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給す
る還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を選
択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置で
あって、前記焼却灰を水その他の液体との懸濁液の形で
前記反応炉に供給する懸濁化手段を設けたことを特徴と
する焼却灰処理装置。
【請求項３】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される
反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給す
る還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を選
択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置で
あって、請求項１記載のプラズマ内蔵浄化手段と、請求
項２記載の懸濁化手段とを設けたことを特徴とする焼却
灰処理装置。
【請求項４】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される
反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給す
る還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を選
択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置で
あって、前記反応炉内にプラズマの点弧開始時に予備電
離を行わせる電離用の放射線照射手段を設けたことを特
徴とする焼却灰処理装置。
【請求項５】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される
反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給す
る還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を選
択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置で
あって、前記プラズマトーチを高周波誘導コイルによる
誘導放電タイプとし、その高周波誘導コイルを前記プラ
ズマトーチの中心に対して異なる偏心配置で巻回される
複数の偏心巻回部を有することを特徴する焼却灰処理装
置。
【請求項６】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される
反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給す
る還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を選
択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置で
あって、前記プラズマトーチおよび金属トラップ部内を
低圧力化する手段を設けたことを特徴とする焼却灰処理
装置。
【請求項７】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される
反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給す
る還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を選
択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置で
あって、前記反応炉に焼却灰を導入する手段として、複
数本の中空パイプにより構成された焼却灰導入ノズルを
設けたことを特徴と焼却灰処理装置。
【請求項８】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される
反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給す
る還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を選
択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置で
あって、前記反応炉に焼却灰を導入する手段として、複
数の細孔を有するブロックにより構成された焼却灰導入
ノズルを設けたことを特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項９】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入される
反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプラ
ズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給す
る還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を選
択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置で
あって、前記反応炉に焼却灰を導入する手段として、焼
却灰吹き出し口が環状となった焼却灰導入ノズルを設け
たことを特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項１０】請求項７から９までのいずれかに記載
の焼却灰処理装置において、焼却灰導入ノズルの上流側
にキャリアガスとともに焼却灰を導入するための焼却灰
導入管を配設し、この焼却灰導入管に焼却灰の流量を調
整するための流量調整バルブを設けたことを特徴とする
焼却灰処理装置。
【請求項１１】請求項７から１０までのいずれかに記
載の焼却灰処理装置において、焼却灰導入ノズル上流側
に焼却灰吹き出し口に対応して焼却灰導入管を複数本配
設するとともに、この各焼却灰搬送パイプ毎に焼却灰フ
ィーダを設けたことを特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項１２】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、プラズマ熱流の下流側に、焼却灰を導入する
ための焼却灰導入ノズルを配設したことを特徴とする焼
却灰処理装置。
【請求項１３】請求項１から１１までのいずれかに記
載の焼却灰処理装置において、プラズマ熱流の下流側
に、還元ガスを供給する還元ガス導入口を配設したこと
を特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項１４】請求項１から１１までのいずれかに記
載の焼却灰処理装置において、プラズマ熱流の下流側
に、霧状もしくは粒状の水を供給するための水供給口を
配設したことを特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項１５】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、前記反応炉の下流側に、高融点物質からなる
ペブルを充填したペブル充填層を配置したことを特徴と
する焼却灰処理装置。
【請求項１６】請求項１５記載の焼却灰処理装置にお
いて、ペブル充填層を複数段備え、これらペブル充填層
を直列に配置したことを特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項１７】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、前記プラズマトーチ内に発生するプラズマの
安定性を常時モニターするための計器を設置し、そのモ
ニター値の変化に応じて、電源出力、焼却灰供給量、プ
ラズマガス流量または還元ガス流量その他の条件を制御
するプラズマ制御手段を設けたことを特徴とする焼却灰
処理装置。
【請求項１８】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、前記プラズマトーチの熱流の発生源は、直流
アークプラズマであることを特徴とする焼却灰処理装
置。
【請求項１９】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、前記ブラズマトーチの熱流の発生源は、マイ
クロ波プラズマであることを特徴とする焼却灰処理装
置。
【請求項２０】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、プラズマトーチのプラズマ熱流の発生源は、
高周波誘導プラズマであることを特徴とする焼却灰処理
装置。
【請求項２１】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、前記金属トラップ部は、固化した金属粒子を
比重差または粒径差を利用して捕集するものであること
を特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項２２】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、前記金属トラップ部の下流側に、前記プラズ
マ熱流を維持するために必要なプラズマガスを回収およ
び精製するためのガス精製装置と、このガス精製装置で
精製したガスをプラズマガスとして前記反応炉に供給す
る再循環手段とを設けたことを特徴とする焼却灰処理装
置。
【請求項２３】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、前記金属回収トラップ部にて回収された各種
金属の純度を向上させるための金属精製装置を併設した
ことを特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項２４】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、前記焼却灰を微粉化するための粉砕装置を設
け、この粉砕装置により微粒子化した焼却灰を前記反応
炉に導入するようにしたことを特徴とする焼却灰処理装
置。
【請求項２５】金属酸化物を含んだ焼却灰が導入され
る反応炉と、この反応炉内にプラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチと、このプラズマトーチに還元ガスを供給
する還元ガス供給手段と、前記反応炉で生成した金属を
選択回収する金属トラップ部とを備えた焼却灰処理装置
であって、前記焼却灰中の水分を除去するための乾燥装
置を設け、この乾燥装置により乾燥した焼却灰を前記反
応炉に導入するようにしたことを特徴とする焼却灰処理
装置。
【請求項２６】請求項１から２５までのいずれかに記
載の焼却灰処理装置において、焼却灰溶融設備から排出
された溶融飛灰であることを特徴とする焼却灰処理装
置。
【請求項２７】請求項１から２５までのいずれかに記
載の焼却灰処理装置において、焼却灰は、都市ごみその
他の各種廃棄物の焼却施設における電子集塵器あるいは
バグフィルター等の集塵設備から集塵された塵埃である
ことを特徴とする焼却灰処理装置。
【請求項２８】請求項１から２５までのいずれかに記
載の焼却灰処理装置において、焼却灰に代えて、製鋼工
程で発生する製鋼ダストを処理することを特徴とする焼
却灰処理装置。