JP3831930B2 - 灰溶融炉の電極シール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ焼却炉や各種焼却装置等から排出される焼却灰などを溶融処理する灰溶融炉の電極シール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ、下水汚泥等の各廃棄物は、焼却施設で焼却処理され、生じた焼却灰やばいじんは、従来埋め立て処分されていた。しかし、埋立処分地枯渇の問題や有害重金属類の溶出による地下水汚染の問題があるため、溶融による減量・減容化と無害化の必要性が高まっている。
【０００３】
このような背景で、焼却灰中の残留炭素、コークス、灯油および電力を熱源とした、焼却炉等から排出される焼却灰などを溶融処理する灰溶融炉が提案され、一部で実処理が行われている。
【０００４】
このうち、電力を熱源とした灰溶融炉には、プラズマアーク加熱方式と抵抗加熱方式とがある。
【０００５】
プラズマアーク加熱方式の溶融炉は、頂部炉蓋を貫通する中空黒鉛電極を設け、その電極の先端を溶融スラグ上面近くに位置させ、電極の中空部分にＡｒガスあるいはＮ₂ ガスを上から流し、上部の黒鉛電極と炉底電極との間に直流通電してプラズマ化ガス流によりアークを維持し、焼却灰を加熱溶融するものである。この溶融炉は、電極が長寿命で溶融速度が大きく、溶融炉をコンパクトにできるという特徴がある反面、溶融に至る前に、焼却灰やばいじんがガス流により飛散し、集塵機に大きな負担がかかるという問題がある。
【０００６】
抵抗加熱方式の灰溶融炉は、溶融スラグ内に対抗電極を配置し、直流または交流通電による電気抵抗熱（ジュール熱）により焼却灰を加熱溶融するものであり、▲１▼熱効率が高い、▲２▼発生ガスが少ない、▲３▼アークを生成しないためフリッカが発生しない、▲４▼溶融スラグと溶融メタルとを分離した分割出滓ができる、という特徴がある。
【０００７】
図２は従来の抵抗加熱方式の灰溶融炉の電極シール装置の縦断面図である。図において、ａは灰溶融炉である。この灰溶融炉ａの炉壁ｂは全体に耐火レンガ等の耐火材により形成されている。焼却灰ｎは、この灰溶融炉ａの炉蓋ｃに設けた灰投入管ｄの灰投入口ｅから投入される。灰溶融炉ａ内に投入された焼却灰ｎは、灰溶融炉ａの炉蓋ｃに設けた電極挿入孔ｍに挿入した上部電極ｊおよび灰溶融炉ａの炉底に埋設した炉底電極ｋにより加熱して溶融スラグｏにするようにしている。そして、灰溶融炉ａ内に溶融スラグｏが所要量溜まると、溶融スラグｏを自重によって加わるヘッド圧により灰溶融炉ａの炉壁下部に設けた出滓口ｈを通して外部に出滓するようになっている。ｆは灰溶融炉ａの炉蓋ｃに設けた排気管であり、ｇは排気口である。ｐは灰溶融炉ａ内底部に溜まった溶融メタルで、溶融スラグｏと同様に所要量溜まると、排出口ｉを通して外部に排出するようになっている。ｑは灰溶融炉ａ内の溶融スラグｏの上面レベルよりも上方の炉壁ｂの一部に設けた耐火性水冷ジャケットであり、ｒはこの水冷ジャケットｑ内に埋設した水冷管である。灰溶融時には灰中の塩類が耐火材中に浸透するため高い導電性を示す。このため、この耐火性水冷ジャケットｑにより炉壁ｂの一部分を冷却し、その内面に付着した塩類を固化して内部への浸透を防ぐことで、上部電極ｊと炉底電極ｋとの間が電気的導通となることを防止するようにしている。ｓは上部電極ｊおよび底部電極ｋに直流通電する電源であり、ｔおよびｕはその電線である。なお、この従来例の他に、出滓口ｈを灰溶融炉ａの炉壁ｂの高さ方向の中央部に設けて溶融スラグｏを随時オーバーフローさせて出滓させるものもある。
【０００８】
灰溶融炉ａの炉壁ｂおよび炉蓋ｃには、一般に気孔率２０％〜３０％の高アルミナ質の耐火材が使用される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示すような灰溶融炉では、炉壁中に設けた水冷ジャケットにより、灰溶融時に揮散して灰溶融炉内面に付着した塩類を冷却して固化し、その部分の耐火材への浸透を防止するようにしているが、浸透を十分に防止することができないため、上部電極と炉底電極間の電気絶縁を完全に行うことができない。また、灰溶融炉の炉壁内で水を使用するため安全上好ましくなく、しかも、冷却するため灰溶融炉内の溶融スラグ温度を低下させてしまいエネルギーが無駄になり熱効率の面からも好ましくないなどの問題がある。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたもので、電極挿入孔周辺で塩類の耐火材への浸透を防止し、完全な電気絶縁を保つことで、上部電極と炉蓋との間で短絡を起こさないようにするような灰溶融炉の電極シール装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によれば、焼却灰を溶融処理する灰溶融炉の電極シール装置であって、該灰溶融炉の炉蓋に設けた電極挿入孔の周りに、灰溶融炉の炉壁に設けた耐火材の気孔率よりも気孔率の低い耐火材で形成されたシールを嵌装したことを特徴とする灰溶融炉の電極シール装置が提供される。
【００１２】
また、前記シールは、気孔率１％以下の耐火材で形成されていることが好ましい。
【００１３】
上記本発明の構成によれば、灰溶融炉に投入された焼却灰を溶融する際、炉蓋の電極挿入孔の周りと上部電極とを、シールで絶縁して上部電極と炉蓋との間で短絡を起こさないようにしたので、炉壁および炉蓋の耐火材に塩類が浸透しても、その耐火材から上部電極への短絡を防止することができ、したがって、短絡によって発生するアークによって耐火材の溶融を防止するので、耐火材、特に炉蓋の耐火材の寿命を長くすることができる。また、灰溶融炉の炉壁内で水を使用しないので安全であり、しかも、冷却しないので灰溶融炉内の溶融スラグの温度を、最適温度の１，２００°〜１，３００°Ｃに保つことができ、エネルギーの無駄がない。
【００１４】
また、前記シールは、実験によれば、気孔率１％以下の耐火材で形成することにより、上部電極との絶縁を、より完全に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明による灰溶融炉の電極シール装置の縦断面図である。
図において、１は焼却灰を溶融処理する灰溶融炉である。２はこの灰溶融炉１の炉壁で、全体に耐火レンガにより形成されている。３は灰溶融炉１の頂部に設けた炉蓋である。４は灰溶融炉１の壁部２の下部に設けられた出滓口であり、溶融スラグ１４は、この出滓口４から出滓される。５は灰溶融炉１の壁部２の底部に設けられた溶融メタル排出口である。溶融スラグ１４と分離して灰溶融炉１底部に溜まった溶融メタル１５は、溶融スラグ層１４を出滓させた後、電極６との間でアークを発生させてメタルを溶融してからこの排出口５を通して外部に排出される。６は上部電極で、灰溶融炉１頂部の炉蓋３に設けたシール７の電極挿入口８に挿入されている。６ａは灰溶融炉１底部に、上部電極６と対峙するように埋設した炉底電極である。１３は灰溶融炉１頂部に設けた灰投入管９の灰投入口１０から投入された焼却灰であり、未溶融の状態では溶融スラグ１４の上に浮いた状態となっている。溶融メタル層１５内では溶融スラグ層１４に比べて電気抵抗が極端に少ないので、この部分ではジュール発熱が少なく、メタルは大部分が固体で、上面だけがわずかに溶融している。１６は上部電極６および炉底電極６ａに直流通電する電源であり、１７および１７ａはその電線である。なお、１１は排気管であり、１２は排気口である。
【００１６】
溶融スラグ１４は、出滓口４から出滓する際、電極６への通電により発生するジュール熱により加熱して温度調整し、その通電量を変化させることにより出滓量を制御することもできる。
【００１７】
シール７は、アルミナセラミックス，ファインセラミックス（例えば、窒化珪素）などのセラミックスで形成されており、炉壁２や炉蓋３に使用される耐火レンガの気孔率よりも十分気孔率の低い耐火材が使用される。なお、気孔率が１％以下の耐火材を使用すれば、電気絶縁をより完全に行うことができる。
【００１８】
次に実施の形態に基づく作用について説明する。
灰溶融炉１内に投入された焼却灰１３を、電源１６から上部電極６および炉底電極６ａに直流通電し、加熱して溶融スラグ１４を生成する。灰溶融炉１内の溶融スラグ１４の温度を、最適温度の１，２００°〜１，３００°Ｃに保つようにすると、炉壁２の耐火材の表面温度も１，０００°Ｃ位まで上昇する。焼却灰１３が溶融すると、塩類が蒸発して耐火材に付着し、溶融した塩が浸透するが、炉蓋３の電極挿入孔８の周りと上部電極６との間には気孔率の低いシール７があり、このシール７には溶融した塩類が浸透しないので、絶縁性が保たれ、上部電極６と炉底電極６ａとの間に通電しないようにする。
【００１９】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、灰溶融炉に投入された焼却灰を溶融する際、炉蓋の電極挿入孔の周りと上部電極とを、炉壁に設けた耐火材の気孔率よりも気孔率の低い耐火材で形成されたシールで絶縁するようにしたので、短絡を起こすことがなく、耐火材の寿命を長くすることができる。また、灰溶融炉の炉壁内で水を使用しないので安全であり、しかも、冷却しないので灰溶融炉内の溶融スラグの温度を、最適温度に保つことができ、エネルギーの無駄がない。また、シールを、気孔率１％以下の耐火材で形成すれば、炉蓋と上部電極との絶縁を、より完全に行うことができる。などの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による灰溶融炉の電極シール装置の縦断面図である。
【図２】従来の灰溶融炉の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 灰溶融炉
２ 炉壁
３ 炉蓋
４ 出滓口
５ メタル排出口
６ 上部電極
６ａ 炉底電極
７ シール
８ 電極挿入孔
９ 焼却灰投入管
１０ 焼却灰投入口
１１ 排気管
１２ 排気口
１３ 焼却灰
１４ 溶融スラグ
１５ 溶融メタル
１６ 電源
１７，１７ａ 電線
ａ 灰溶融炉
ｂ 炉壁
ｃ 炉蓋
ｄ 焼却灰投入管
ｅ 焼却灰投入口
ｆ 排気管
ｇ 排気口
ｈ 出滓口
ｉ 排出口
ｊ 上部電極
ｋ 炉底電極
ｍ 電極挿入口
ｎ 焼却灰
ｏ 溶融スラグ
ｐ 溶融メタル
ｑ 水冷ジャケット
ｒ 水冷管
ｓ 電源
ｔ 電線
ｕ 電線

Claims (2)

1. 焼却灰を溶融処理する灰溶融炉の電極シール装置であって、該灰溶融炉の炉蓋に設けた電極挿入孔の周りに、灰溶融炉の炉壁に設けた耐火材の気孔率よりも気孔率の低い耐火材で形成されたシールを嵌装したことを特徴とする灰溶融炉の電極シール装置。
2. 前記シールは、気孔率１％以下の耐火材で形成されている請求項１記載の灰溶融炉の電極シール装置。

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