JPH11201650A - 電気溶融炉の炉壁構造及び炉体冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却壁を備えた炉壁構造を有する電気溶融炉
に於いて、冷却壁が損傷した際に漏洩水が溶融炉本体側
へ侵入し、水蒸気爆発を生じることを防止する。 【解決手段】 電気溶融炉本体の融液レベルより上方の
炉壁２を耐火壁構造部４と耐火壁構造部４の外側に設け
た水冷壁８とから形成すると共に、前記融液レベルより
下方の炉壁を耐火壁構造部４と耐火壁構造部４の外側に
設けた空冷壁７とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば都市ごみや
産業廃棄物の焼却炉から排出した焼却灰や飛灰を溶融処
理する電気溶融炉に於いて使用されるものであり、溶融
炉本体の炉壁構造と炉体の冷却方法の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市ごみ等の焼却炉から排出され
る焼却灰や飛灰等の焼却残渣（以下単に灰という）の減
容化及び無害化を図る手段として灰の溶融固化処理法が
注目され、現実に実用に供されている。灰は、溶融固化
する事によりその容積を１／２〜１／３に減らすことが
できると共に、重金属等の有害物質の溶出防止や溶融ス
ラグの再利用、最終埋立処分場の延命等が可能になるか
らである。

【０００３】前記灰の溶融固化処理方法としては、アー
ク溶融炉・プラズマアーク炉・電気抵抗炉等を用いて電
気エネルギーにより灰を溶融固化する方法と、表面溶融
炉・旋回溶融炉・コークスベッド炉等を用いて燃料の燃
焼エネルギーによって灰を溶融固化する方法とが実用化
されており、一般に、発電設備が併置されているごみ焼
却設備の場合には前者の電気エネルギーを用いる方法
が、また発電設備が併置されていないごみ焼却設備の場
合には後者の燃焼エネルギーを用いる方法が採用されて
いる。

【０００４】図９は、従前のごみ焼却処理設備に併置し
た電気溶融炉設備の一例を示すものであり、ここでは電
気溶融炉として直流アーク放電黒鉛電極式プラズマ溶融
炉が使用されている。尚、図９に於いて５０は電気溶融
炉設備、５１は灰コンテナ、５２は灰供給装置、５３は
溶融炉本体、５４は主電極（黒鉛）、５５はスタート電
極（黒鉛）、５６は炉底電極、５７は炉底冷却ファン、
５８は直流電源装置、５９は窒素ガス供給装置、６０は
溶融スラグ流出口、６１はタップホール、６２は燃焼
室、６３は燃焼空気ファン、６４はガス冷却塔、６４ａ
は水噴霧装置、６５はバグフィルタ、６６は誘引通風
機、６７は煙突、６８は溶融飛灰コンベア、６９は飛灰
だめ、７０はスラグ水冷槽、７１はスラグ搬出コンベ
ア、７２はスラグだめ、７３はスラグ冷却水冷却装置で
ある。

【０００５】図９に於いて、ごみ焼却炉から排出された
灰Ａは灰コンテナ５１に貯えられ、ここから灰供給装置
５２により溶融炉本体５３内へ連続的に供給される。溶
融炉本体５３内では、炉頂部より挿入した主電極５４
（−極）と炉底に設置した炉底電極５６（＋極）との間
に直流電源装置５８からの直流電圧を印加することによ
り、主電極５４と溶融スラグＢの表面との間にプラズマ
アークが形成されており、このプラズマアークの発生熱
により溶融炉本体５３内へ供給された灰Ａが１４００〜
１６００℃に加熱され、溶融スラグとなる。直流電源装
置５８から溶融炉本体５３へ供給される灰溶融用電力
は、通常約６００〜１０００ｋｗ／灰（ｔｏｎ）程度に
設定されている。

【０００６】尚、前記灰Ａそのものは非導電性であるた
め、溶融炉の始動時にはスタート電極５５を溶融炉本体
５３内へ挿入し、このスタート電極５５と主電極５４間
にアークを発生させて灰Ａを溶融させ、溶融スラグＢが
ある程度形成された段階で、スタート電極５５（＋極）
を炉底電極５６側へ切替える。また、溶融炉本体５３の
内部を還元性雰囲気とするため、窒素ガス供給装置５９
より窒素ガスが、中空状に形成した主電極５４及びスタ
ート電極５５の中空孔を通して炉内へ供給される。更
に、炉底では、炉底冷却ファン５７からの送風により、
炉底電極５６及びその周辺部分が空冷される。

【０００７】灰Ａの溶融が始まると、灰Ａに含まれてい
る揮発成分や炭素成分は、一酸化炭素を含むガス体Ｃと
なる。このガス体Ｃは、溶融炉本体５３の炉壁７５に設
けた溶融スラグ流出口６０から燃焼室６２へ排出され、
燃焼室６２において燃焼空気ファン６３から燃焼用空気
Ｄが供給されることにより完全燃焼されたあと、ガス冷
却塔６４に於いて冷却され、バグフィルタ６５を経て誘
引通風機６６により煙突６７から排出される。なお、バ
グフィルタ６５で捕捉された溶融飛灰Ｅは、溶融飛灰コ
ンベア６８により飛灰溜め６９へ送られる。

【０００８】また、灰Ａに含まれている不燃性成分（灰
及び鉄等の金属やガラス、砂等）は溶融状態となり、そ
の溶融スラグＢは、溶融スラグ流出口６０から連続的に
溢出し、水を満したスラグ水冷槽７０内へ落下して水砕
スラグＦとなり、スラグ搬出コンベア７１によってスラ
グ溜め７２へ送られる。なお、溶融炉本体５３の底部に
は、比重差により溶融メタルが堆積するため、タップホ
ール６１からメタルを適時抜き出す。また、溶融炉本体
５３の停止時には、炉壁７５に設けたタップホール６１
を開孔して湯抜きを行い、溶融炉本体５３を空にする。

【０００９】前記溶融炉本体５３の炉壁７５は、一般
に、溶融スラグＢに接触する耐火壁構造部７６の外周面
を水冷壁（水冷ジャケット）７７により（又は水スプレ
ー手段や空冷手段等により）冷却するように構成されて
いる。図１０は、従来の代表的な炉壁構造を示すもので
あり、耐火壁構造部７６を１６００℃程度の高温に耐え
得る耐火材（例えば、カーボン系，Ｃ−ＳｉＣ系，Ｓｉ
Ｃ系，クロム系の耐火材）で構成すると共に、これを囲
繞する水冷壁（水冷ジャケット）７７を鋼板製のジャケ
ット内へ冷却水Ｇを供給する構造のものとなし、更に耐
火壁構造部７６と水冷壁（水冷ジャケット）７７との間
に電気絶縁性耐火材層７８を介在させたものが周知であ
る。

【００１０】而して、前記図１０に示した溶融炉本体の
炉壁構造は、水冷壁７７の冷却効果が高く、炉壁を形成
する耐火壁構造部（耐火材）７６の損傷も比較的少な
く、優れた実用的効用を奏するものである。しかし、こ
の種の溶融炉本体５３の炉壁構造にも解決すべき多くの
問題が残されており、その中でも特に重要な問題は、万
一水冷壁（水冷ジャケット）７７内の冷却水Ｇが溶融炉
本体５３内へ漏洩した場合の水蒸気爆発の問題である。

【００１１】即ち、この種の溶融炉本体５３の炉壁構造
に於いては、耐火壁構造部（耐火材）７６の侵食、特に
溶融スラグＢやその下方の溶融メタルに接触する耐火壁
構造部の侵食が激しいため、水冷ジャケット方式や水ス
プレー方式の水冷壁７７を設けてこれを冷却することに
より、その侵食を防止している。

【００１２】しかし、耐火壁構造部（耐火材）７６の侵
食を皆無にすることは困難であり、万一耐火壁構造部
（耐火材）７６が侵食等により損傷すると、水冷壁７７
が直接高温に晒されることになり、その結果、水冷壁が
破損して冷却水Ｇが溶融炉本体５３内へ侵入し、これが
溶融スラグＢ或いは溶融メタル内へ巻き込まれることに
より水蒸気爆発を引き起すことになる。同様に、水冷壁
７７へ供給する冷却水Ｇの管理が悪かったり、或いは水
冷壁７７内の冷却水Ｇの流れが円滑でない場合には、水
冷壁７７の構成材が腐蝕され易くなり、万一構成材の腐
蝕により水冷壁７７から冷却水Ｇが漏洩すると、前記水
蒸気爆発を引き起すことになる。

【００１３】一方、前記水蒸気爆発の問題を避けるた
め、溶融炉本体５３の耐火壁構造部７６の外側全てを空
冷ジャケット方式の空冷壁により冷却する方式が開発さ
れている。しかし、耐火壁構造部７６の全てを従前の単
なるジャケット方式の空冷壁でもって空気冷却するため
には、相当大量の空気を必要とし、空冷用動力費が増大
すると共に空気配管等の設備が繁雑になり過ぎると云う
問題がある。

【００１４】本願発明は、従前の電気溶融炉の炉壁構造
に於ける上述の如き問題を解決せんとするものであり、
溶融炉本体の炉壁を形成する耐火壁構造部を冷却する空
冷壁に改良を加えてその冷却効果を高めると共に、当該
空冷壁により耐火壁構造部の全体又は溶融レベルより下
方の部分を冷却することにより、水蒸気爆発を引き起こ
す危険がほとんど無く、しかも空冷用動力費や配管設備
費の高騰を招くことなく溶融炉本体を効率よく冷却でき
るようにした電気溶融炉の炉壁構造と炉体冷却方法を提
供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る電気溶融炉の炉壁構造は、溶融炉本体の融液レベル
より上方の炉壁を耐火壁構造部と耐火壁構造部の外側に
設けた水冷壁とから形成すると共に、前記融液レベルよ
り下方の炉壁を耐火壁構造部と耐火壁構造部の外側に設
けた空冷壁とから形成したことを発明の基本構成とする
ものである。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１の発明
に於いて、空冷壁を耐火壁構造部の外側に設けた炉体鉄
皮と外側ジャケット壁とにより形成し、当該空冷壁の内
部を仕切板により複数の空気流路に区画すると共に炉体
鉄皮から空気流路内へ冷却板又は冷却ピンを突設するよ
うにしたものである。また、請求項３に記載の発明は、
請求項１又は請求項２の発明に於いて、冷却板又は冷却
ピンを銅若しくはアルミニウム製とすると共に、冷却ピ
ンの外表面に螺子を形成するようにしたものである。更
に、請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項２又は
請求項３の発明に於いて、空冷壁に、空冷壁の内側ジャ
ケット壁を形成する炉体鉄皮へ向けて高速空気流を噴射
する空気ノズルを設けるようにしたものである。

【００１７】請求項５に記載の発明は、溶融炉本体の融
液レベルより上方部を耐火壁構造部の外側に設けたジャ
ケット式水冷壁により水冷却すると共に、前記融液レベ
ルより下方部を耐火壁構造部の外側に設けたジャケット
式空冷壁により空気冷却することを発明の基本構成とす
るものである。また、請求項６に記載の発明は、請求項
５に記載の発明に於いて、ジャケット式空冷壁の内部を
仕切板により区画して形成した複数の空気流路に冷却用
空気を均一に流通させると共に、空冷壁から導出した冷
却用空気を直接又は炉底電極の冷却に使用したあと、溶
融炉燃焼室へ燃焼用空気として供給するようにしたもの
である。更に、請求項７に記載の発明は、請求項５又は
請求項６に記載の発明に於いて、空冷壁に設けた空気ノ
ズルより空冷壁を形成する炉体鉄皮へ向けて高速空気流
を噴出するようにしたものである。

【００１８】請求項８に記載の発明は、溶融炉本体の炉
壁を耐火壁構造部と耐火壁構造部の外側に設けた空冷壁
とから形成すると共に、前記空冷壁を耐火壁構造部の外
側に設けた炉体鉄皮と外側ジャケット壁とにより形成
し、更に、前記空冷壁の内部を仕切板により複数の空気
流路に区画し、前記炉体鉄皮から空気流路内へ冷却板又
は冷却ピンを穿設すると共に空冷壁に炉体鉄皮へ向けて
高速空気流を噴出する空気ノズルを設けた構成としたこ
とを発明の基本構成とするものである。

【００１９】請求項９に記載の発明は、溶融炉本体の耐
火壁構造部の外側を冷却する冷却板又は冷却ピンを備え
たジャケット式空冷壁の流体通路を通して冷却用空気を
均一に流通させると共に、空冷壁の内側ジャケット壁を
形成する炉体鉄皮へ向けて空気ノズルより高速空気流を
噴射することを発明の基本構成とするものである。ま
た、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明
に於いて、空冷壁より導出した冷却用空気を直接又は炉
底電極の冷却に用いたあと、溶融炉燃焼室へ燃焼用空気
として供給するようにしたものである。

【００２０】溶融炉本体内の溶融物が直接接触すること
により損傷を受け易い融液レベルより下方の耐火壁構造
部を空冷壁により冷却すると共に、融液レベルより上方
の耐火壁構造部を水冷壁により冷却する構成としてい
る。その結果、万一空冷壁が腐食したり、或いは耐火壁
構造部が焼損して空冷壁が高温に晒されることにより破
損しても、水が直接に溶融炉本体内へ侵入することはな
く、また、融液レベルより上方の耐火壁構造部は比較的
侵食が少ないため、水冷壁が高温に晒されて破損するこ
とは殆どない。そのため、水が直接溶融スラグ内へ巻き
込まれて水蒸気爆発を引き起こすことは殆ど無く、電気
溶融炉の運転上の安全性が大幅に向上する。また、空冷
壁溶融炉本体の融液レベルより下方部のみを冷却するよ
うにしているため、溶融炉本体の全体を空冷する場合に
比較して空冷用動力費や設備費の削減が可能となる。

【００２１】空冷壁を炉体鉄皮と外側ジャケット壁とか
ら成る空冷ジャケット式とし、その内部に仕切板によっ
て空気流路を設けると共に冷却板又は冷却ピンを炉体鉄
皮から突設するようにしている。その結果、伝熱面積が
増加し、更に冷却板又は冷却ピンを銅又はアルミ製とす
ることで空冷壁の冷却効率が大幅に向上する。また、空
冷壁に空気ノズルを設け、当該空気ノズルから炉体鉄皮
側へ向けて高速空気流を噴射した場合には、炉体鉄皮近
傍の衝突噴流領域の熱伝達率が大幅に向上し、空冷壁の
冷却効果がより高くなる。

【００２２】溶融炉本体の耐火壁構造部の全体を空冷壁
とした場合には、前記水蒸気爆発の危険性が零になると
共に、水冷壁がないために冷却機構が単純化され、冷却
機構の運転制御も容易となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る
炉壁構造を備えた溶融炉本体の要部を示す断面概要図で
あり、図２は図１のイ−イ視断面の一部拡大図、図３は
図２のロ−ロ視断面の一部を示すものである。図１乃至
図３に於いて、Ｂは溶融スラグ、Ｇは冷却水、Ｈは冷却
用空気、１は溶融炉本体、２は溶融炉本体の炉壁、３は
炉底電極、４は耐火壁構造部、５は電気絶縁性耐火材、
６は炉体鉄皮、７は空冷壁（空冷ジャケット）、８は水
冷壁（水冷ジャケット）、９は外側ジャケット壁、１０
は隔壁、１１は仕切板、１２は冷却板（板状フィン）、
１３は冷却ピン（スタッド状フィン）、１４は溶接であ
る。尚、前記溶融炉本体１は、炉壁２を除くその他の部
分の構造が従前の溶融炉本体とほぼ同一であるため、こ
こでは炉壁２以外の部分の詳細な説明を省略する。

【００２４】当該溶融炉本体１の炉壁２は、図２に示す
如く、１６００℃程度の高温に耐え得る耐火材（例えば
カーボン系耐火レンガ、Ｃ−ＳｉＣ系耐火レンガ、Ｓｉ
Ｃ系耐火レンガ、クロム系耐火レンガ）により形成した
耐火壁構造部４と、耐火壁構造部４の外方に位置する電
気絶縁性キャスタブル等の電気絶縁性耐火材５と、電気
絶縁性耐火材５の外方で溶融スラグＢの外表面（融液レ
ベル）より下方に位置する空冷壁７と、電気絶縁性耐火
材５の外方で融液レベルより上方に位置する水冷壁８と
から構成されている。

【００２５】即ち、前記空冷壁７は、電気絶縁性耐火材
５の外側に設けられた炉体鉄皮（炉体ケーシング）６と
外側ジャケット壁９とから構成されており、所定の間隙
Ｌを有する密閉空間に形成されている。また、前記水冷
壁８は、炉体鉄皮（炉体ケーシング）６と外側ジャケッ
ト壁９とから構成されており、所定の間隙Ｌを有する水
冷ジャケットに形成されていて、その内部には冷却水Ｇ
が充満されている。尚、図２の実施形態においては、電
気絶縁性耐火材５の外側に設けた炉体鉄皮６と外側ジャ
ケット壁９によりジャケット式の冷却壁を一体として形
成し、融液レベルよりもやや上方位置に設けた隔壁１０
でもって冷却壁の内部を上・下に二分割することにより
空冷壁７と水冷壁８を構成するようにしているが、外側
ジャケット壁９を別体として横幅間隔Ｌの夫々異なる冷
却壁７及び水冷壁８としてもよい。

【００２６】前記溶融炉本体１の融液レベルより下方部
を冷却する空冷壁７は、図２及び図３に示すように、そ
の内部空間が縦向きに配設した仕切板１１により適宜の
間隔寸法Ｗを有する複数の区画に分割されており、所謂
空気通路Ｐ₁ 、Ｐ_n が形成されている。尚、仕切板１１
の高さは空冷壁７の内部高さ寸法よりも短く設定されて
おり、且つ各仕切板１１は交互に空冷壁７の天井板（図
示省略）及び床板（隔壁１０）へ固設されている。その
結果、空気通路Ｐ₁ を上方向へ流れた冷却用空気Ｈは仕
切板１１の上方で反転し、隣接する空気通路Ｐ₂ を下方
向へ向って流れることになり、冷却用空気Ｈは所謂均一
の形態で適宜数の空気通路Ｐ内を流通する。

【００２７】また、空冷壁７の内部には冷却板（冷却フ
ィン）１２が設けられており、その側端部は炉体鉄皮へ
溶接１４されている。当該冷却板１２の高さ寸法は前記
仕切板１１とほぼ同寸法に選定されており、材質として
は鋼板が使用されている。尚、仕切板１１や冷却板１２
は熱伝導度の高い銅やアルミ又はそれ等の合金を使用す
るのが望ましい。勿論、仕切板１１と冷却板１２を横方
向に取付け、横方向にジグザグ状の空気通路としても良
い。

【００２８】図４乃至図７は本発明の第２実施形態に係
る炉壁構造を示すものであり、前記第１実施形態に於け
る冷却板（冷却フィン）１２に替えて、冷却ピン（スタ
ッド状フィン）１３を用いるようにしたものである。即
ち、この実施形態に於いては図６及び図７に示す如く、
冷却ピン１３として外径約６ｍｍφ、長さＬ₁ 約７５ｍ
ｍの鋼製冷却ピンが使用されており、各空気通路Ｐの炉
体鉄皮６に、横幅ピッチ約１２ｍｍで５本又は４本の並
びが約１２ｍｍの縦幅ピッチで交又に配列されている。
尚、冷却ピン１３としては、熱伝導度の高い銅やアルミ
製の冷却ピンを使用するのが望ましいことは勿論であ
る。また、冷却ピン１３の外周面に螺子（図示省略）を
形成し、その外表面積を増すことにより熱伝達性を高め
るようにしてもよい。

【００２９】図８は、本発明の第３実施形態に係る炉壁
構造の一部縦断面図であり、空冷壁７を形成する外側ジ
ャケット壁９に空気ノズル１５を設け、空気ヘッダ１６
から供給した空気を炉体鉄皮６側へ向けて高速噴射する
ようにしたものである。

【００３０】尚、当該空気ノズル１５は、前記仕切板１
１や冷却板１２、冷却ピン１３を具備した空冷壁７のみ
ならず、それらの一部を具備した空冷壁やそれ等を全く
具備しない空冷壁へも適用できることは勿論である。ま
た、図８に示す如く、空気ノズル１５に対向する炉体鉄
皮６側に短いピンスタッド１７を設け、これによって衝
突噴流領域Ｑの流れをより乱し、熱伝達率を高めるよう
にしてもよい。

【００３１】溶融炉本体１の運転時には、炉壁２を形成
する耐火壁構造部４の融液レベルより上方は、ジャケッ
ト方式の水冷壁８により冷却される。また、耐火壁構造
部４の融液レベルより下方は、ジャケット方式の空冷壁
７により冷却される。

【００３２】前記空冷壁７へは、約１０ｍ／ｓｅｃ以上
の流速で冷却用空気Ｈが強制流通され、通常は仕切板１
１によって形成された複数の空気通路Ｐ内を上向流−下
向流−上向流の順に反転をし乍ら所謂均一の流れとなっ
て流通する。また、空冷壁７に仕切板１１があることに
より、放熱面と冷却用空気Ｈの接触が確実になると共に
冷却用空気の流速のアップが容易となり、冷却用空気の
熱伝達率が向上する。冷却板１２又は冷却ピン１３を設
けることにより空冷壁７の冷却効果は大幅に向上し、従
前の水冷壁により直接耐火壁構造部を冷却する場合にほ
ぼ近い冷却効果を得ることができる。

【００３３】空冷壁７に空気ノズル１５を設け、この空
気ノズル１５より約３０ｍ／ｓｅｃ以上の高速で空気流
を炉体鉄皮６側へ向けて噴出した場合には、図８に示す
如く衝突噴流領域Ｑの乱流の度合いが激しくなり、その
結果、衝突噴流領域Ｑの熱伝達率が空気ノズル１５の無
い場合の約１．５〜３倍程度上昇する。また、衝突噴流
領域Ｑの炉体鉄皮６に短いピンスタッド１７を設けた場
合には、前記熱伝達がより一層向上することになり、好
都合である。

【００３４】尚、当該空気ノズル１５は、通常溶融スラ
グＢの外表面（融液レベル）近傍の炉壁構造部４が最も
侵食され易いので、融液レベル近傍の冷却効果をより高
めるために使用され、空冷壁７を形成する外側ジャケッ
ト壁９に、その円周方向に適宜のピッチで取付けられ
る。また、空気ノズル１５から噴出される空気流の最大
流速は、動力費等の点から通常約６０ｍ／ｓｅｃ以下に
選定されている。

【００３５】前記空冷壁７内から排出した高温の冷却用
空気Ｈは、燃焼用空気として直接に溶融炉燃焼室へ供給
してもよく、或いは炉底電極３の冷却に用いたあと、こ
れを燃焼用空気として溶融炉燃焼室へ供給するようにし
てもよい。

【００３６】前記図１乃至図８に示した各実施形態に於
いては、溶融炉本体１の融液レベルより上方を水冷壁８
で、また融液レベルより上下を空冷壁７で夫々冷却する
構成としているが、溶融炉本体１の全体を空冷壁７のみ
で冷却することも可能である。何故なら、空冷壁７内に
仕切板１１や冷却板１２等を設けることにより、従前の
水冷壁により直接耐火壁構造部を冷却する場合にほぼ近
い冷却効果を得ることができるからである。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明に於いては、溶融炉本体
の融液レベルより上方の炉壁を耐火壁構造部とその外側
に設けた水冷壁とから形成すると共に、融液レベルより
下方の炉壁を耐火壁構造部とその外側に設けた空冷壁と
から形成するようにしている。その結果、溶融炉本体の
運転中に万一何らかの原因によって空冷壁の構成材や空
冷壁７の部分の炉壁構造部が破損したとしても、耐火壁
構造部を通して溶融炉本体内へ水分が直接侵入すること
はなく、従って水蒸気爆発を生ずる危険性はほぼ零とな
る。また、空冷壁に仕切板や冷却板、冷却ピン等を設け
ることにより、冷却用空気流速の上昇による熱伝達率の
向上や放熱面積の増加が図れ、空冷壁の冷却効果は大幅
に向上する。その結果、従前の水冷壁により直接に耐火
壁構造部を冷却する場合にほぼ近い冷却効果を得ること
ができる。更に、空冷壁に空気ノズルを設け、当該空気
ノズルより高速空気流を炉体鉄皮側へ向けて噴出した場
合には、衝突噴流領域がより激しい乱流となり、空気流
による熱伝達率が大幅に向上する。

【００３８】請求項８の発明に於いては、溶融炉本体炉
壁を耐火壁構造部とその外側に設けた空冷壁とから構成
すると共に、空冷壁を仕切板や冷却板又は冷却ピン、空
気ノズル等を備えた構成としている。その結果、従前の
水冷壁により直接に耐火壁構造部を冷却する場合とほぼ
同等の冷却効果が得られると共に、所謂水蒸気爆発を生
ずる危険性が皆無となり、溶融炉本体の運転時の安全性
が大幅に向上する。また、冷却機構が空冷壁のみとなる
ため、設備の簡素化や運転操作の単純化が図れ、好都合
である。

【００３９】本発明に於いて、空冷壁から排出した冷却
用空気を溶融炉燃焼室の燃焼用空気として用いることに
より、燃焼室の燃焼を促進せしめて排ガス中の可燃成分
の燃焼やダイオキシン類の分解を促進させることができ
る。また、燃料を用いる燃焼室の場合には燃料費の削減
が可能となる。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】本発明の第１実施形態に係る炉壁構造を備えた
溶融炉本体の要部を示す縦断面概要図である。

【図２】図１のイ−イ視断面の一部を拡大した図であ
る。

【図３】図２のロ−ロ視断面の一部を示す図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係る炉壁構造の縦断面
の一部を示す図である。

【図５】図４のハ−ハ視断面の一部を示す図である。

【図６】冷却ピンの配列状態を示す平面図である。

【図７】図６のニ−ニ視断面図である。

【図８】本発明の第３実施形態に係る炉壁構造の縦断面
図の一部を示す図である。

【図９】従前の電気溶融炉設備の一例を示す説明図であ
る。

【図１０】従前の溶融炉本体の炉壁構造を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

Ｂ…溶融スラグ、Ｇ…冷却水、Ｈ…冷却用空気、Ｌ…空
冷壁の間隙長さ、Ｗ…空冷壁の空気通路の横幅長さ、Ｐ
…空気通路、Ｌ₁ …冷却ピン長さ、Ｑ…衝突噴流領域、
１…溶融炉本体、２…溶融炉本体の炉壁、３…炉底電
極、４…耐火壁構造部、５…電気絶縁性耐火材、６…炉
体鉄皮、７…空冷壁、８…水冷壁（水冷ジャケット）、
９…外側ジャケット壁、１０…隔壁板、１１…仕切板、
１２…冷却板（板状フィン）、１３…冷却ピン（スタッ
ト状フィン）１４…溶接、１５…空気ノズル、１６…空
気ヘッダ、１７…ピンスタッド。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融炉本体の融液レベルより上方の炉壁
   を耐火壁構造部と耐火壁構造部の外側に設けた水冷壁と
   から形成すると共に、前記融液レベルより下方の炉壁を
   耐火壁構造部と耐火壁構造部の外側に設けた空冷壁とか
   ら構成したことを特徴とする電気溶融炉の炉壁構造。
2. 【請求項２】 空冷壁を耐火壁構造部の外側に設けた炉
   体鉄皮と外側ジャケット壁とにより形成し、当該空冷壁
   の内部を仕切板により複数の空気流路に区画すると共
   に、炉体鉄皮から空気流路内へ冷却板又は冷却ピンを突
   設するようにした請求項１に記載の電気溶融炉の炉壁構
   造。
3. 【請求項３】 冷却板又は冷却ピンを銅若しくはアルミ
   ニウム製とすると共に、冷却ピンの外表面に螺子を形成
   するようにした請求項１又は請求項２に記載の電気溶融
   炉の炉壁構造。
4. 【請求項４】 空冷壁に、空冷壁の内側ジャケット壁を
   形成する炉体鉄皮へ向けて高速空気流を噴射する空気ノ
   ズルを設けるようにした請求項１、請求項２又は請求項
   ３に記載の電気溶融炉の炉壁構造。
5. 【請求項５】 溶融炉本体の融液レベルより上方部を耐
   火壁構造部の外側に設けたジャケット式水冷壁により水
   冷却すると共に、前記融液レベルより下方部を耐火壁構
   造部の外側に設けたジャケット式空冷壁により空気冷却
   する構成としたことを特徴とする電気溶融炉の炉体冷却
   方法。
6. 【請求項６】 ジャケット式空冷壁の内部を仕切板によ
   り区画して形成した複数の空気流路に冷却用空気を均一
   に流通させると共に、空冷壁より導出した冷却用空気を
   直接又は炉底電極の冷却に使用したあと、溶融炉燃焼室
   へ燃焼用空気として供給するようにした請求項５に記載
   の電気溶融炉の炉体冷却方法。
7. 【請求項７】 空冷壁に設けた空気ノズルより空冷壁を
   形成する炉体鉄皮へ向けて高速空気流を噴出するように
   した請求項５又は請求項６に記載の電気溶融炉の炉体冷
   却方法。
8. 【請求項８】 溶融炉本体の炉壁を耐火壁構造部と耐火
   壁構造部の外側に設けた空冷壁とから形成すると共に、
   前記空冷壁を耐火壁構造部の外側に設けた炉体鉄皮と外
   側ジャケット壁とにより形成し、更に、前記空冷壁の内
   部を仕切板により複数の空気流路に区画し、前記炉体鉄
   皮から空気流路内へ冷却板又は冷却ピンを突設すると共
   に、空冷壁に炉体鉄皮へ向けて高速空気流を噴出する空
   気ノズルを設けた構成としたことを特徴とする電気溶融
   炉の炉壁構造。
9. 【請求項９】 溶融炉本体の耐火壁構造部の外側を冷却
   する冷却板又は冷却ピンを備えたジャケット式空冷壁の
   流体通路を通して冷却用空気を均一に流通させると共
   に、空冷壁の内側ジャケット壁を形成する炉体外皮へ向
   けて空気ノズルより高速空気流を噴射することを特徴と
   する溶融炉本体の炉体冷却方法。
10. 【請求項１０】 空冷壁より導出した冷却用空気を直接
    又は炉体電極の冷却に用いたあと、溶融炉燃焼室へ燃焼
    用空気として供給するようにした請求項９に記載の溶融
    炉本体の炉体冷却方法。