JPS61213510A - 都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、都市ゴミを焼却炉により、焼却処理する際に
発生する焼却灰、ダスト等の廃棄物を溶融処理する都市
ゴミ焼却残渣溶融処理炉の改良に関するものである。

［従来の技術］ 都市ゴミを焼却炉により、焼却処理する際に発生ずる焼
却灰、ダスト等の廃棄物には、例えばクロム、ニッケル
、マンガン、カドミウム、水銀、銅等人体や生物に有害
な重金属を含むものがあり、その廃棄処理については国
家的規制措置がとられていることは知られている。

これら廃棄物は従来、地中に直接埋立て処分したり、重
金属類を、活性炭に吸着させたり、アルカリを加えて水
酸化物として沈降分離したり、イオン交換樹脂に結合さ
せたりして捕捉除去後、地中に埋立処分する方法がとら
れてきた。しかし、いずれの場合も、埋立地の確保が次
第に困難になりつつあるばかりでなく、直接埋立処分す
る場合は重金属類が地中に溶出して周辺を汚染する恐れ
があり、また重金属類を捕捉後埋立処分する方法は、生
成する重金属吸着活性炭、重金属水酸化物、重金属結合
イオン交換樹脂などを含有するスラッジの処理をどうす
るかが問題となり、その廃棄の仕方如何によっては、二
次公害発生の危険性がある。本問題解決に必たっては、
たとえば燃料を用いて溶融処理する提案もあるが本出願
人は、以上のような問題点を解決するものとして特開昭
５２−１４３９６５に示す方法を提案した。この方法は
、電気アーク炉中で溶融したベースメタル例えば鉄より
なる金属湯に、還元雰囲気下、産業廃棄物等の処理の結
果生ずる重金属含有焼却残渣或いはスラッジを添加して
重金属類をベースメタル中に溶解させると共に、ベース
メタル上に浮遊する溶融スラグ中にも捕捉固定するもの
である。

この方法を実施する装置としそは例えば第４図の断面図
、および第５図の平面図で示すような製鋼用アーク炉を
ベースにして改造した炉１を使用する。この炉１は密閉
構造形で、上部から炉蓋２を貫通してアーク熱発生用の
人造黒鉛製電極３が同じ円上に３本装入され、炉１内に
は、予めスクラップ（例えば鉄屑）を投入しておき、ア
ーク熱により溶融し、いわゆるベースメタル４層を形成
させる。ベースメタル４を温度１４５０〜１５５０℃の
高温溶融状態を保っておき、投入口５により産業廃棄物
例えば都市ゴミ焼却残渣を投入して溶融する。ベースメ
タル４は炉１の運転初期のアーク熱発生源となると同時
に、上記残渣溶融の熱源にもなり、又残渣中の鉄分その
他の各種重金属類吸収母体の機能も備えている。残渣中
の大部分を占める無機物質は、溶融スラグ６となりベー
スメタル４上に浮遊し鉄を始めＱｒ、Ｎｉなとの重金属
類の大部分はベースメタル４中に移行して、一部はスラ
グ６中に固定され、炉体１に放射状に設けられた３個の
出滓口８より炉１外へ排出される。なお、溶融過程で、
炉１内では若干のガスが発生し、排気ロアより排出され
る。

このような電気アーク炉による溶融固化法は以下のよう
な特徴がおる。即ち、 （１）高温のアーク熱を利用するので焼却残渣の溶融が
完全に行われ、組織の均一なスラブが得られる。

（２）ベースメタルを使用しているので、焼却残渣中の
Ｆｅ、ｃｒ、Ｎ　ｉなどの大部分の重金属類はベースメ
タル中に移行し、スラグと分離することができる。

（３〉スラグが高温で溶融するので、スラグ中の残りの
重金属類はそのマトリックス中に完全に入り込み、溶出
の恐れがない。

（４）アーク熱を利用するので、燃焼炉と比較して発生
ガス量が少なく、排ガス処理設備がコンパクトでよい。

又、排ガスによる熱損失が小さいので、炉の熱効率がよ
い。

（５）炉の溶融制御は電力量の制御のみで行えるので、
炉の運転操作が簡単である。

（６）都市ゴミ焼却炉の廃熱を使って発電した電気を利
用できる。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、以上のような利点を有する電気アーク炉でも
、それ自体が平面図でみた場合、円形をしているため（
以下円形炉と称して説明する）構造的に次のような改善
すべき点がある。

（１）廃棄物処理量の増大に対処して、一旦設置した円
形炉をより大規模容」のものに改造を行っていく場合、
始めの円形炉の同心円形状に容量の拡大改造を行うので
、スペース的にも無駄があり、又改造のステップ毎に、
電極と炉内溶融域との関係が異なってくる。従って、改
造のための設計変更は厄介である。

（２）廃棄物の搬入系、処理物の出滓排出系設備の配置
が繁雑となる。即ち、円形炉では、廃棄物の搬入系を同
心円形状に、排出系を円形炉の中心より放射状に配列す
るので、そのメンテナンスに当っては、炉の円周に沿っ
て３６０°移動しなければならない。

（３）円形炉は、処理容量が小ざく、せいぜい１００ｔ
／ｄａｙに過ぎず、処理効率が劣る。その理由は、円形
炉は炉蓋がアーチ構造であるため、内張り耐火れんがの
張設面積に限度があり、従って、炉全体容量の拡大改造
には一定の制約がある等である。

［問題を解決するための手段］ 本発明者は、円形炉にみられる上記の問題を解決するた
め鋭意検討の結果、円形炉に代るものとして、長手の直
方体型をした溶融処理炉に着目した。しかして、電極、
残渣、投入口及び排出口を直線位置に並設することによ
って、炉の配置、設置上の面積、容量拡大に伴う改造工
事上の諸懸案事項の解消をはかりうるとの知見を得て本
発明に到達した。

即ち、本発明は、アーク熱を発生させる電極を内設し、
アーク熱により溶融させたベースメタル又は導電材上に
、焼却残渣を投入し、溶融処理する都市ゴミ焼却残渣溶
融処理炉において、炉体が長手直方体形状をなし、炉蓋
の長手方向に沿う直線上に前記電極と、電極と交互に位
置して焼却残渣投入口が並設され、更に出滓口が炉体の
長手方向の一側面に複数個並設されてなることを特徴と
する都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉を要旨とするものでお
る。

即ち、本発明の都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉は、円形溶
融処理炉と同じく、電気アーク熱を用いる溶融処理炉で
あるが、第１図〜第３図に示すように、炉本体１１が長
手直方体形状としてなる。そして、炉本体１１の長手方
向に沿うＹ直線上に複数の電極１４と、焼却残渣投入口
１５を電極１４をはさむようにして、これと交互に並設
する。又、溶融処理後のスラグ出滓口１９を複数個、炉
本体１１の一側面のみに並設した構造としてなるもので
ある。更に、上記電極１４、焼却残渣投入口１５、出滓
口１９のうち、電極１４の複数設置数とは、三相交流電
源を用いる場合は３ｎ個（但しｎは２以上の整数。以下
同じ）単相の交流電源を用いる場合は、２ｎ個（但しｎ
は１以上の整数）とし、これに伴って焼却残渣投入口１
５は電極１４設置数より１つ多い数、又、出滓口１９は
電極１４設置数の１／２乃至それ以上設置した構造とし
たものである。

［作用］ 本発明の都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉は以上のような構
成よりなる電気アーク炉であって、電極揚降装置を炉本
体１１の裏側に一直線に配設できるので増設の際の設計
が楽であるし、又、電極の消耗による継ぎ足し、取替え
等のメンテナンスが容易となる。一方、円形炉に較べて
、溶融処理されるべき焼却残渣の搬入系設備配置が簡素
化される。しかして、焼却残渣投入口１５は１炉当り、
複数個設置されているので、投入口１個当りの投入負荷
を分散軽減せしめることができる。更に、焼却残渣投入
口１５は、その各々の位置が電極１４をはさむように、
言い換えれば電極１４と電極１４との間に配置されるの
で、溶融エネルギーの最も大きい電極間に焼却残渣が投
入されることになり、溶融処理効率がよい。又、出滓口
１９を一側面に開口させた構成としてなるので、溶融ス
ラグの排出作業が容易となり、複数個設置したことによ
って、出滓口１９およびその近傍にみられる耐火構造物
の１つ毎の出滓口１９における溶損負荷が軽減されメン
テナンスが容易となる。即ち、一般に出滓口１９を構成
する耐火構造物の溶損率は出滓するスラグ量に比例する
。そこで出滓口１９の１個当りのスラグ排出量を各々一
定レベルにする必要があり、出滓口１９を複数個設置す
ることによって、耐火構造物の耐用寿命を一定期間以上
に延ばすことができる。

［実施例］ 以下、本発明を図面に基いて説明する。第１図〜第３図
は、本発明に係わる都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉の一例
を示す図で、第１図は平面図、第２図は第１図における
ｘ−Ｘ−線の部分断面図、第３図は平面図である。

図において、１１は炉本体で、全体が長手の直方体形状
をなし、耐火れんがのような耐火物により構築され、そ
の外側が枠組み１２により補強されている。炉本体１１
が直方体形状をなしている故、炉本体１１の内壁はその
天井部１１ａ即ち、炉蓋１３の裏側、側壁部１１ｂ及び
炉床部１１Ｃは、それぞれ長方形をなしている。炉蓋１
３には、これを貫通する３ｎ個即ち、６個の三相交流ア
ーク熱発生用の人造黒鉛製電極１４と、３ｎ＋１個、即
ち７個の溶融処理されるべき焼却残渣投入口１５とが互
いに隣り合って交互にはさみ合うように位置し、炉本体
１１の長手方向に沿うＹ直線上に並設されている。尚、
第１図及び第３図における両端部の２つの焼却残渣投入
口１５ａは、１つの電極１４とのみ隣接し、電極間には
さまれてはいない位置に設置されているが、ここから投
入され、　　る焼却残渣が溶融残渣の表面をカバーし、
溶融物を保温する機能をなすので、その必要のために配
置されるものである。１６は電極支持アーム、１７は電
極揚降装置である。炉蓋１３には、上記のほか、ガス排
気口１８、炉本体１１内部と外気を遮断する水封管（図
示せず）等が設けられる。９は保守点検用作業扉で保守
点検時にここを開は作業をするための扉でおる。

１９は、炉本体１１の一側面のみに並設された３個、即
ら電極設置数の１／２個の溶融スラグ排出口である。そ
してその設置位置は、どの電極位置からも等間隔になる
ように且つ互いに等間隔で設けられる。

本発明の都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉は、電気アーク熱
を用いる溶融炉であるから、溶融処理は先にのべた公知
の円形をした電気アーク炉と変らない方法によって運転
される。

即ち、第２図に示すように、炉本体１１内に、予め、鉄
屑等を入れて、アーク熱により溶融し、ベースメタル２
０を形成させ、その温度を１４５０〜１５５０’Ｃの高
温状態に保っておき、例えばコンベヤーのような１本の
搬送系（図示せず）により分散して各投入口１５より、
都市ゴミ焼却残渣２１を投入溶融させる。ベースメタル
２０は炉の運転初期のアーク熱発生源となると同時に、
上記残渣溶融の熱源となり、又、残渣中の鉄分その他の
有害型金属類吸収母体としての機能も備えている。残渣
中の大部分を占める無機物質は、溶融スラグ２２となり
、ベースメタル２０上に浮遊し、鉄を始め、Ｃｒ、Ｎｉ
なとの重金属類の大部分はベースメタル２０中に移行し
、一部はスラグ２２中に固定され、出滓口１５より炉外
に排出される。

［発明の効果］ 本発明の都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉は以上のような構
成よりなり、従来の円形をしたアーク溶融処理炉に較べ
て次のようなすぐれた長所を有する。

（１）炉体が長手の直方体形状をしているので、増産の
ための改造に当っては横方向に１ユニツトづつ継ぎ足し
をやるだけで済むので工事が簡単、且つスペースに無駄
がない。

（２）電極ならびにその付帯設備を直線上に並設してな
るので、運転管理、保全が簡単に行える。

（３）溶融処理されるべき焼却残渣の搬入系ならびに出
滓系が一直線上に設置できるので、運転操作がやり易く
、保全管理も容易である。

（４）電極、焼却残渣投入口を一直線上に交互に設置さ
れてなるので溶融処理効率がよい。

（５）炉内壁には曲面がないのでより広い面積で耐火構
造物を張設でき、従って、炉体容量の大きい、より大き
な処理能力が確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉の一例
の平面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ　＝線における部分
断面図、第３図は正面図、第４図は公知の円形炉の断面
略図、第５図は同じく平面略図である。 １・・・炉　　　　　　　２・・・炉蓋３・・・電極　
　　　　　４・・・ベースメタル５・・・投入口　　　
　　６・・・スラグ７・・・排気口　　　　　８・・・
出滓口９・・・保守点検用作業扉 １１・・・炉本体　　　　１２・・・枠組み１３・・・
炉蓋　　　　　１４・・・電極１５．１５ａ・・・焼却
残渣投入口 １６・・・電極支持アーム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アーク熱を発生させる複数の電極を内設し、アーク
   熱により溶融させたベースメタル又は導電材上に、焼却
   残渣を投入し、溶融処理する都市ゴミ焼却残渣溶融処理
   炉において、炉体が長手直方体形状をなし、炉蓋の長手
   方向に沿う直線上に、前記電極と、電極と交互に位置し
   て焼却残渣投入口とが並設され、更に、出滓口が炉体の
   長手方向の一側面に複数個並設されてなることを特徴と
   する都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉。 ２、溶融処理炉が電気アーク炉である特許請求の範囲第
   １項記載の都市ゴミ焼却残渣溶融処理炉。 ３、電極が３ｎ個（但しｎは２以上の整数。以下同じ）
   と、電極と交互に位置して３ｎ＋１個の焼却残渣投入口
   とが並設されてなる特許請求の範囲第１項記載の都市ゴ
   ミ焼却残渣溶融処理炉。 ４　出滓口がｎ／２個乃至それ以上、炉体の長手方向の
   一側面に並設されてなる特許請求の範囲第１項記載の都
   市ゴミ焼却残渣溶融処理炉。