JPS5840791A - 出滓方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は廃棄物を溶融処理炉にて処理する際に、該溶融
悠珊炉の運転始動のとき、あるいは一時中断していた運
転を再開するときに炉本体内のスラグ等の溶融処理物の
排出口に未溶融状部ないし凝固しているスラグな速やか
に溶融させて排出作業を迅速に開始する出滓方法に係わ
るものである。

工場や鉱山から排出される排水の処理生成物、都市ゴミ
焼却残渣、下水汚泥、下水汚泥焼却残漬等の廃棄物には
クローム、ニッケル、マンガン、カドミウム、水銀、鉛
など人体や生物に有書な重金属類が含まれており、その
廃棄処理については国家的な規制措置がとられている。

これら廃棄物は従来、活性脚を用いて吸着させたりア声
カリを加えて水酸化物として沈降分離したり、イオン交
換樹脂に結合させて重金属類を捕捉除未後埋立等により
廃棄処理する手段が講じられてきたが、埋立用地の確保
が次第に因ｌｌになりつつあること、埋立地における二
次汚染の恐れがあることなどから、必ずしも満足しうる
処理方法とはいえない。

そこで近年これら廃棄物を高温で溶融固化する処理方法
が提案されている。電気アーク炉によって固化する方法
はその１つである。この方法は黒鉛電極を設けた製鋼用
のアーク炉をベースにした電気アーク炉に１３５０〜１
４５０℃程度の高温溶融状態のベースメタル例えば鉄よ
りなる金属湯を入れ、廃棄物をこれに添加して含有され
る重金属類をベースメタル中に溶解捕捉し、無機質成分
は前記重金属類を一部含有した溶解スラグとしてベース
メタル上に浮遊分離させ、炉外に取り出し。

冷却固化すると共に、発生ガス０′うち有効な可燃性ガ
スなどを回収するものである。この方法１裏高温のアー
ク熱を利用するので廃棄物の溶融が完全に行われ、組織
の均一なスラグが得られると共に、ベースメタルを使用
しているので、重金属類をこれに捕捉してスラグと分離
できるとか、燃焼炉を用いる場合にくらべて発、生ガス
量が少ないので排ガス処理設備がコンバクＦで済み、排
ガスによる熱損失が小さい故、熱効率がよいといった利
点がある。

又、ベースメタルを使用する上記電気アーク炉による処
理方法とは異なり、廃棄物そのものが溶融状態となる迄
はアーク熱以外の加熱装置により外部加熱するが、一旦
溶融後は該溶融物が電気の導体としての性質を帯びるこ
とを利用して、溶融処理炉本体に電極を設け、交流通電
してジュール熱により内部加熱し、溶融状態を維持しな
がら処理するいわゆる直接通電式溶融処理炉による処理
方法が考えられている。この方法は上記電気アーク炉に
較べて使用し得る電極の種類が憂く消耗が少ないのでそ
の補充頻度が少ない、溶融物上部に原料を投入しながら
溶融処理し得るので溶融物上端からの熱放散がなく熱効
率が良い等の利点がある。

しかしいずれの方法も溶融処理炉の運転始動時に溶融し
たスラグの出滓口近傍では投入した廃棄物が未だ未溶融
の状態であるとか、中断していた運転の再開時に溶融し
ていたスラグが中断中に凝固してしまったものを溶融状
ｗＡ＃ｃ復帰させるのに時間を要し、排出作業に手間ど
るといった難点がある。

本発明はこれら溶融処理炉を用い廃棄物の処理を行う場
合の排出操作上の問題点を、炉本体に設けた排出用補助
電極に通電することにより解決するものである。すなわ
ち本発明は廃棄物を溶融処理炉により処理するに当り、
生成した溶融スラグの排出口近傍に溶融処理炉本体内に
むけて出没自在に排出用補助電極を設け、溶融スラグの
排出時に該電極に通電し、該電流の電圧信号を検知して
該電極の位置を制御しつつ、スラグの溶融状態を排出口
近傍迄形成させて排出することを要旨とするものである
。

以下、本発明方法を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明方法に使用される溶融処理炉の１例であ
る直接通電式溶融処理炉の概略縦断面図である。図にお
いて（１）は溶融処理炉の本体（以下炉本体とよぶ）で
１例えばジルコニア等酸性耐火材料の電融鋳造による耐
火材料岬で構築された密閉ｖｉａからなっており、これ
には以下にのべる諸付帯設備が取り付けられている。す
なわち（２１は廃棄物１例えば都市ゴミ焼却残漬、都市
ゴミ焼却炉Ｅｐダスト（電気集塵ダスト）、下水汚泥乾
燥ケーキ、下水汚泥焼却残漬等の投入口で、これら廃棄
物の搬送装置（図示ぜず）と直結している。０）は投入
された廃棄物を加熱して溶融スラグ（４とするための初
期加熱装置で、具体例としては燃料供給源から配管（３
ａ）により供給される燃料のバーナー、あるいは電気ヒ
ーターなどがあげられる。

炉本体（１）には同−水平高さで、互いに直角方向に主
電極（６）　（７）が設けられる。該主電極は交流電流
が流され、投入された廃棄物が溶融して生成した溶融ス
ラグ（４）が導体となって、これにジェール熱を発生さ
せ溶融状態を保持させる機能をなすもので、代表例とし
てはモリブデン電極の外、黒鉛、鉄、酸化スズ、タング
ステン等の電極があげられる。

炉本体（１）には前記溶融スラグ（４の排出口（９１が
設けられ、スラグ処理装置１例えば排出された溶融スラ
グを受は入れ固化させるコンベア式のスラグ同化装置（
図示せず）ＩＣＭ口している。排出口（９）の近ＩＩＩ
Ｋ−は前記主電極（６）作）と同様の材料からなる補助
電ａｉｍ・が炉本体（１）内にむけて、主電極ｆｆ）に
対して直角方向に水平に出没自在に設けられる。即ち補
助電極も鴫の他端は、これと主電極（１）との間に流さ
れる交流電流の電圧信号の変化を検出し、出没位置の変
化の信号を発するマイクロコンビエータ（後記の第２図
の説明を参照）により信号を受けてその位置を変化させ
るための電極駆動装置（後記の第２図の説明を参ＩＮ）
ｒ一連結桿（１４ｍ）を介して連結されている。補助電
極部は補助電極用電源Ｉを通して主電極（７）との間に
交流電流が流され、排出口（９）近傍Ｖ−おいて溶融処
理運転の中断により凝固するスラグあるいは未溶融スラ
グなジュール熱によって迅速に溶融させ主電極（６）　
（７）による炉の本体（１）の中央部におけるス、ラグ
の溶融に追随させて、溶融スラグの排出口（＠からの排
出を容易にするものであり、この点が本願発明の大館な
特徴である。

なお、炉本体（１）　Ｃは上記各付帯設備のほかに。

必要に応じ、上部−こガス排出Ｖ舖が設けられ、投入さ
れた廃棄物が溶融する際に有機物の分解に起因する可燃
ガスを含む分解ガスが捕集され回収される。

第２図は上記排出口（９）の近傍の拡大断面図を示す、
同図において１１時は補助電極、（１つは該補助を極ａ
＠の支持部で該支持部■は冷却外套ａ１により冷却され
るようになっている。（１４ｍ）は補助電極輪を水平方
向に出没させる電極駆動装置ａ◆と補助電極ａ呻との連
結桿であり、鱈は補助電極部に通電する接点ローラーで
ある。ａ１寡排出口＠における７−）フパー、ａ力は排
出口（９）からの溶融スラグの排出時溶融スフグが冷却
固化するのを防止するために設けられる保温用電極で前
記補助電極輪と同じ材質のものであり、これに通電して
局部保温することにより、＊融スフグの排出が一層容易
となる。１憧は前記主電極（７）と補助電極ａ時との間
における通電による電圧を検知する検知部（２）と、検
知部（至）による検知信号を受けて補助電極ａ・の溶融
処理路の本体（１１内における出没位置を計算し、駆動
装置Ｉへ指令して補助電ｍａｌＩの適性な位置に水平移
動するのを制御する計算制御部Ｑ１Ｊとよりなるマイク
ロコンピュータ−である。

次に１以上のような構成よりなる溶融処理炉により１本
発明方法により溶融スラグを出滓する方法について説明
する。

都市ゴミ消却残漬、都市ゴミ焼却炉Ｅｐダスト等の廃棄
物が投入口（２）より炉本体（１）内に投入され。

初期加熱装置（（至）をこより炉中央部は溶融状態とな
る。

この場合の溶融温度は、投入された廃棄物の性質にもよ
るが％およそ１２００〜１４００℃の範囲である。この
際、炉本体（１）に取り付けである電極（６）（ηに交
流電流を通し、又補助電極ｑ時も炉本体（１）内に突出
させて生成した溶融スラグ（４）に没入させ交流電流を
通し、これを導体として発生するＶニール熱により溶融
状態を維持させる。そして炉本体（１）中央部における
溶融状態が次第に局部（排出口（９）の近く）迄拡がり
始めたら、前記補助電極Ｈな徐々に引き抜いて、ジェー
ル熱による溶融状態を排出口（９）近傍に至らしめて溶
融スラグの排出を容易ならしめる。このようにして、廃
棄物を連続して炉本体（１）に投入して、溶融化し、生
成した溶融スラグ（菊は、排出口（９）より逐次排出さ
れ１図示せざるコンベア式のスラグ固化装置にて固化さ
れる。

以上の操作における主電極（６）　１７）及び補助電極
−に通電される電流は投入された廃棄物の性質により異
なる。

上記操作例は溶融処理炉の始動時において、排出口（９
）近傍のような局部場所のスラグの溶融を促進させて溶
融スラグの排出を容易にする例についてのべたが、溶融
処理炉の運転を何等かの理由で中断していたのを再開す
るような場合における排出口（９）近傍に冷却されて凝
固状態となっていたスラグを再溶融する場合も運転中断
と同時に補助電極ａ嗜を炉本体（１）内の中央部にむけ
、予め運転中断直後アキムレータに畜えられた油圧によ
り突出させておくことによりスラグの溶融状態への復帰
を容易にし排出再開を迅速に行うことができるものであ
る。

本実施例の排出方法における補助電＠ａφの炉本体＋１
１内への突出し、及び引抜きによって溶融スラグの排出
口（９）からの排出を容易ならしめる原理は次のとおり
である。

即ち、例えばサイリスタを用いた定電流制御回路により
、定電流を流して電圧の変化を測定するならば、溶融ス
ラグの抵抗値の変化を知ることができる。溶融スラグの
抵抗値ＲｉｔＲ＝ｅ１　　（／：比抵抗、Ｉ：電極間距
離、Ａ：溶融部断面積）で表わされる。ここでｅ、Ｉｆ
−１の関係があるので。

Ｒを知ることにより溶融状態を知ることができ。

またｌを変化させることによって抵抗値を変化させるこ
ともできる。即ち電流値が一定の条件下では溶融状態が
進むにつれてスラグ温度（〒）が上がり、溶融部断面積
（Ａ）も増加するので、抵抗即ち。

電圧が低下し補助電極先端部のスラグ溶融が完了する。

このとき電極間距離を長くする。つまり電極を引抜けば
、再び電圧は上昇するので、スラグの溶融は進行する。

詳細には主電極ｆｆ）−補助電極・−間の電圧を検出し
定電流下で電極移動がなく電圧降下が続く場合、スラグ
溶融部の温度上昇による抵抗値の低下があるのでマイク
ロコンピュータ−■によりこれを判断し駆動力として油
圧（又は電動）を有する電極駆動装置軸に補助電ｓｉｎ
の引１抜きの信号を与え、あらかじめインプットされた
データと電圧値低下量すなわち抵抗値増加量より電極引
■抜き量を判断し、電極駆動装置軸４ｒ−引―抜き停止
を指令する。次にその停止位置で電圧降下が起った場合
はスラグ溶融部の温度上！＋による抵抗値の低下である
ので、上述のようにマイクロコンピュータ−鶴より電極
駆動装置ｔＡ尋に引−抜きの信号を与え、しかる後に停
止させながら漸次溶融状態を排出口（瞬迄引出させ、又
、排出口（曽にも保温用電極ａカへ通電することにより
、排出を容易ならしめるのである。

また停電等で溶融が中断する時は、予めマイクロコンビ
エータ−１１Ｊにインプットされたデータにより比較的
容易に溶融状態が回復する位置迄電極駆動装置上４によ
り炉本体（１）内方向へ挿入し排出口（９）のように放
散熱負萄が大きく、冷却しやすいような場所でも溶融状
態が回復し得るような条件を作り出し得るのである。

以上の実施例においては直接通電式溶融処理炉の場合に
ついて説明したが、勿論アーク炉式溶融処理炉において
も、電極を挿入しておくことにより本発明方法を同様に
実施することができる。

本発明の溶融処理炉によるａｍ物の処理における排出方
式は以上のべたように廃棄物を先ず、アーク熱、その他
の外部初期加熱により溶融させ、生成する溶融スラグそ
れ自体を電気の導体として電流を通し内部加熱（ジュー
ル熱）により溶融状態を保持させ、さらに、該溶融スラ
グの排出口（匂近傍に補助電極ａ・を設け、これに通電
して局部的に発生させた内部加熱により溶融スラグの凝
固あるいは未溶融状態を溶融状態に保持させて溶融スラ
グの円滑、かつ連続的な排出を可能にするもの易にスラ
グの溶融状態が回復する位置まで排出口方向から補助電
極を移動没入させて通電し、その電流電圧信号によって
該補助電極の没入位置を制御しながら漸次引■抜いて、
排出口近傍における中断中凝固したスラグな速やかに出
滓可能な溶融状Ｕに戻して排出作業を容易にすることに
より廃棄物の効率的な処理を行い、併せて有害物質とさ
れる廃棄物中の重金属類を効果的に捕捉回収する　　・
ものであり、廃棄物処理設備に応用して極めて価値ある
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる溶融処理炉の一例で
ある直接通電式溶融処理炉の一例を示す断面略図、第２
図は第１図における排出口近傍における部分拡大断面図
である。 １・・・炉本体　２・・・投入口 ３・・・初期加熱装置　４・・・溶融スラグ６．７・・
・主電４１　１１・・・補助電極用電源９・・・排出口
　１０・・・補助電極 １３・・・冷却外套　１４・・・電極駆動装置１５・・
・接点ローラー　１７・・・保温用電極１８・・・ガス
排出管 １９・・・マイクロコンピュータ− 代理人　弁理士　定立　勉 第１Ａ ′？ｎ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶融処理炉により廃棄物を処理するに当り。 生成した溶融スラグの排出口近傍に溶融処理炉本体内に
   むけて出没自在に排出用補助電極を設け、溶融スラグの
   排出時に該電極に通電し、該電流の電圧信号を検知して
   該電極の位置を制御しつつ、スラグの溶融状態を排出口
   近傍塩形成させて排出することを特徴とする出滓方法。 ２　溶融処理炉が、直接通電式溶融処理炉、又はア・−
   り炉式溶融処理炉である特許請求の範囲第１項記載の出
   滓方法。 、巧− ３溶融処理炉より廃棄物を処理するに当り、生成した溶
   融スラグの排出ロ近ＩＩＫ−溶融処理炉本体内にむけて
   出没自在に排出用補助電極を設け、溶融スラグの排出時
   に該電極に通電し、該電流の電圧信号を検知して該電極
   の位置を制御しつつ、スラグの溶融状線を排出口近傍塩
   形成させると共に、排出口に設けた保温用電極に通電し
   つつ排出することを特徴とする出滓方法。