JPH06257725A - Plasma melting furnace and its operating method - Google Patents
Plasma melting furnace and its operating methodInfo
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- JPH06257725A JPH06257725A JP7520093A JP7520093A JPH06257725A JP H06257725 A JPH06257725 A JP H06257725A JP 7520093 A JP7520093 A JP 7520093A JP 7520093 A JP7520093 A JP 7520093A JP H06257725 A JPH06257725 A JP H06257725A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ、産業廃棄
物、自動車シュレッダーダスト、汚泥などの廃棄物また
は廃棄物焼却灰（以下廃棄物と称す）をプラズマアーク
で焼却し溶融するプラズマ溶融炉及びその運転方法に関
し、特にプラズマトーチが傾動可能となっているものに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma melting furnace for incinerating and melting waste such as municipal solid waste, industrial waste, automobile shredder dust, sludge, etc. or waste incineration ash (hereinafter referred to as "waste") with a plasma arc. And a method of operating the same, and more particularly, to a plasma torch capable of tilting.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、地球環境問題および資源リサイク
ル問題が注目されている。特に都市ごみや産業廃棄物は
年々増加しており、そのまま埋立処分するための処分地
の確保が大都市圏を中心に難しくなっている。そこで都
市ごみや産業廃棄物を焼却して、減容化して埋立処分す
るのが一般的となっている。2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to global environmental problems and resource recycling problems. In particular, the amount of municipal solid waste and industrial waste is increasing year by year, making it difficult to secure land for direct landfill, especially in metropolitan areas. Therefore, it is common to incinerate municipal waste and industrial waste, reduce the volume, and dispose of in landfill.
【０００３】しかしながら、これらの都市ごみや産業廃
棄物の中にはさまざまな有害物質や金属が含まれている
場合が多く、焼却後の灰や不燃物（以下焼却灰と称す）
の中には、これらの有害物質や金属が残存する。このた
め焼却灰を埋立処分すると地下水を汚染する問題があ
る。また焼却灰は、比重が小さく埋立処分地の容積を多
く必要とし、埋立処分後の地盤も弱く跡地利用に困難を
伴うことが多い。However, many of these municipal wastes and industrial wastes contain various harmful substances and metals, and the ash and incombustibles after incineration (hereinafter referred to as incineration ash).
Some of these harmful substances and metals remain inside. Therefore, there is a problem that the groundwater is contaminated when the incinerated ash is landfilled. Further, incinerated ash has a small specific gravity and requires a large volume of landfill disposal land, and the ground after landfill disposal is weak, and it is often difficult to use the landfill.
【０００４】そこで、これらの焼却灰をプラズマで溶融
し、その後冷却して固化することが行われつつある。こ
の溶融固化したスラグはクロームなどの重金属はスラグ
中に封じ込められ、水に溶出しないため埋立処分後の地
下水の汚染も問題ない。このため建設用骨材，路盤材な
どに利用可能となり埋立処分地が不要となり資源リサイ
クルにもなる。Therefore, it is being practiced to melt these incinerated ash with plasma and then cool and solidify it. Heavy metals such as chrome are contained in the slag that has been melted and solidified, and it does not elute into water, so there is no problem with groundwater pollution after landfill disposal. Therefore, it can be used for construction aggregates, roadbed materials, etc., eliminating the need for landfill sites and recycling resources.
【０００５】焼却灰等の廃棄物をプラズマで溶融するた
めのプラズマ溶融炉として、例えば特開平３−５５４１
１号公報に記載のものが知られている。このプラズマ溶
融炉は、廃棄物供給孔とスラグ排出孔とを有し中にスラ
グ浴が形成される溶融炉と、スラグ浴に対してプラズマ
アークを発生させるためのプラズマトーチとを備えたも
のである。廃棄物供給孔孔から供給される廃棄物はプラ
ズマアークで焼却され溶融して炉内にスラグ浴を形成
し、スラグ浴から溢れたスラグはスラグ排出孔から連続
的に排出され、冷却固化される。金属溶融に使用される
通常のプラズマ溶融炉において、プラズマトーチは円筒
炉の中心に位置しており、英国特許１３９０３５１／３
に示されるように、炉中心を支点にして回転自在なもの
もある。さらに東北大学選鉱製錬研究所報告書Vol.41,N
o.2,p170-171(1985)に示されるように、クロマイト鉱石
の直接還元用プラズマ溶融炉において、プラズマトーチ
を傾斜させたまま回転し、広い面積で均等に加熱するも
のもある。As a plasma melting furnace for melting wastes such as incinerated ash with plasma, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-5541.
The one described in Japanese Patent Publication No. 1 is known. This plasma melting furnace is provided with a melting furnace having a waste supply hole and a slag discharge hole in which a slag bath is formed, and a plasma torch for generating a plasma arc in the slag bath. is there. Waste supplied from the waste supply hole is incinerated by plasma arc and melted to form a slag bath in the furnace, and slag overflowing from the slag bath is continuously discharged from the slag discharge hole and cooled and solidified. . In a normal plasma melting furnace used for metal melting, the plasma torch is located in the center of the cylindrical furnace and is described in British Patent 1390351/3.
As shown in, some of them can rotate around the center of the furnace as a fulcrum. Furthermore, Tohoku University Beneficiary and Smelting Research Institute Report Vol.
As shown in o.2, p170-171 (1985), some plasma melting furnaces for direct reduction of chromite ore rotate the plasma torch while tilting it and uniformly heat it over a wide area.
【０００６】ところが、この金属溶融用のプラズマ溶融
炉を廃棄物の溶融に使用し、スラグ排出孔から連続的に
スラグを排出する場合、スラグ排出孔でスラグが冷却固
化して湯口を閉塞させ、スラグが流出しなくなるという
現象が発生する。そこでスラグ排出孔に補助バーナや補
助プラズマアークを設けて加熱することも考えられる
が、構造が複雑になる。そこで上述した特開平３−５５
４１１号公報では、溶融炉に配置されたプラズマアーク
を発生させるプラズマトーチ、該プラズマトーチを該軸
方向に移動調節する駆動装置、及び該プラズマトーチの
照射方向を変更するため前記プラズマトーチの傾きを変
更調節する傾動装置から成り、該傾動装置の駆動により
前記プラズマトーチからのプラズマアークの照射領域が
前記溶融炉のスラグ排出口を含むように前記プラズマト
ーチの方向を変更可能に構成したプラズマ溶融炉を提案
している。However, when the plasma melting furnace for melting metal is used for melting waste and the slag is continuously discharged from the slag discharge hole, the slag is cooled and solidified in the slag discharge hole to close the gate. The phenomenon that slag does not flow out occurs. Therefore, it may be considered to provide an auxiliary burner or an auxiliary plasma arc in the slag discharge hole for heating, but the structure becomes complicated. Then, the above-mentioned JP-A-3-55
In Japanese Patent No. 411, a plasma torch arranged in a melting furnace for generating a plasma arc, a drive device for moving and adjusting the plasma torch in the axial direction, and an inclination of the plasma torch for changing an irradiation direction of the plasma torch are disclosed. A plasma melting furnace comprising a tilting device for changing and adjusting, and by driving the tilting device, the direction of the plasma torch can be changed so that the irradiation region of the plasma arc from the plasma torch includes the slag discharge port of the melting furnace. Is proposed.
【０００７】スラグを連続的に排出させる場合に、スラ
グ排出口でスラグが冷却固化して湯口を閉塞させ、スラ
グが流出しなくなり、溶融炉を停止させざるを得なくな
る問題を解決するため、プラズマアークの照射できる領
域を炉内の溶融スラグ面からスラグ排出口の先端までに
なるようにプラズマトーチを支点の中心に傾動させて、
スラグ排出孔のスラグをプラズマアークで直接加熱さ
せ、スラグの冷却を防ぎ、連続的に流出できるようにし
たものであり、プラズマトーチをスラグ排出孔入口の上
方に配置するのが良いと開示している。In the case of continuously discharging slag, in order to solve the problem that the slag is cooled and solidified at the slag discharge port to block the gate, the slag does not flow out, and the melting furnace has to be stopped, The plasma torch is tilted to the center of the fulcrum so that the area where the arc can be irradiated is from the molten slag surface in the furnace to the tip of the slag discharge port,
The slag of the slag discharge hole is directly heated by a plasma arc to prevent cooling of the slag so that the slag can be continuously discharged, and it is disclosed that the plasma torch should be arranged above the slag discharge hole inlet. There is.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、廃棄物
の溶融という観点から考えると、冷たい廃棄物の炉内供
給落下点近傍で最も温度が低下し、場合によっては溶融
しないまま落下点近傍で廃棄物が堆積して不安定溶融の
問題を生じる。特に電力原単位を最小限にして高効率で
溶融する場合に不安定溶融問題が顕著となる。However, from the viewpoint of melting the waste, the temperature of the cold waste in the furnace is the lowest in the vicinity of the dropping point, and in some cases, the waste remains unmelted in the vicinity of the dropping point. Deposit and cause unstable melting problems. In particular, the unstable melting problem becomes remarkable when the power consumption is minimized and melting is performed with high efficiency.
【０００９】また、プラズマ溶融炉がプラズマ出力１Ｍ
Ｗ以上、炉内寸法１．５ｍ以上の大型炉になると、熱効
率の高いトランスファーモードで運転する場合にプラズ
マ炎の不安定と電力原単位の悪化の問題を生じる。即
ち、トランスファーモードで運転する場合には、逆極タ
イプの例では、スラグ浴を負電極，トーチを正電極とし
て、一定電流条件下でスラグ面とトーチ間の距離を調節
して電圧コントロールし、プラズマ出力を調節する。こ
の場合のスラグ面とトーチ間の距離は１０〜３０ｃｍ程
度となり、プラズマ炎の広がりを考慮すると、プラズマ
トーチをスラグ排出孔上部に取りつけた場合にはスラグ
排出孔近傍を局部加熱し耐火物を溶損する危険性があ
る。またプラズマアークの照射域をスラグ排出孔反対側
へ移動させると傾動角度が大きくなり特に飛灰や揮散金
属の多い廃棄物を溶融する場合にはプラズマトーチ外面
からアークを発生するダブルアークの問題を生じたり、
スラグ面とトーチ面の距離を電圧コントロールのために
近づける必要があり、結局トーチの高温炉内へ突き出し
ているトーチ面が広くなり、トーチ冷却損失が大きくな
る問題がある。The plasma melting furnace has a plasma output of 1M.
In the case of a large-sized furnace having a size of W or more and an internal dimension of 1.5 m or more, when operating in a transfer mode with high thermal efficiency, there arise problems of instability of plasma flame and deterioration of electric power consumption rate. That is, when operating in the transfer mode, in the case of the reverse polarity type, the slag bath is the negative electrode and the torch is the positive electrode, and the voltage is controlled by adjusting the distance between the slug surface and the torch under constant current conditions. Adjust the plasma power. In this case, the distance between the slag surface and the torch is about 10 to 30 cm. Considering the spread of the plasma flame, when the plasma torch is installed above the slag discharge hole, the vicinity of the slag discharge hole is locally heated to melt the refractory. There is a risk of loss. If the irradiation area of the plasma arc is moved to the opposite side of the slag discharge hole, the tilt angle becomes large and the problem of double arc that causes arc from the outer surface of the plasma torch, especially when melting fly ash or waste containing a large amount of volatilized metal, Occur,
It is necessary to make the distance between the slag surface and the torch surface close to each other for voltage control, so that the torch surface protruding into the high temperature furnace of the torch becomes wider and the torch cooling loss becomes large.
【００１０】そこで本発明者等は、詳細な実験を行った
結果、安定出滓だけでなく、高効率安定溶融のためには
プラズマトーチの傾動中心の位置が重要であることを発
見し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明の目
的とするところは、安定出滓を確保しつつ、最も効率良
く溶融できるプラズマ溶融炉及びその運転法を提供する
ものである。The inventors of the present invention have conducted a detailed experiment and found that the position of the tilting center of the plasma torch is important not only for stable slag but also for highly efficient and stable melting. The invention was completed. That is, an object of the present invention is to provide a plasma melting furnace and a method of operating the same, which can melt the most efficiently while ensuring stable slag.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のプラズマ溶融炉は、廃棄物供給孔とスラグ排出孔と
を有し中にスラグ浴が形成される溶融炉と、スラグ浴に
対してプラズマアークを発生させるためのプラズマトー
チと、該プラズマアークを軸方向移動且つ廃棄物供給孔
とスラグ排出孔を結ぶ線に沿って傾動可能とする駆動装
置とを備えたプラズマ溶融炉において、プラズマトーチ
の傾動中心が、廃棄物供給孔出口とスラグ排出孔入口と
の距離Ｌに対して、廃棄物供給孔出口から０．２Ｌ〜
０．４５Ｌの位置に設けられているものである。そして
このプラズマ溶融炉を用いて、通常はプラズマトーチを
廃棄物供給孔出口に向かって傾動させておき、間欠的に
スラグ排出孔入口に向かって傾動させるという運転を行
う。A plasma melting furnace of the present invention which achieves the above object is provided for a slag bath and a melting furnace having a waste supply hole and a slag discharge hole in which a slag bath is formed. Plasma torch for generating a plasma arc by means of a plasma melting furnace, and a driving device for axially moving the plasma arc and tilting the plasma arc along a line connecting the waste supply hole and the slag discharge hole. The tilting center of the torch is 0.2 L from the waste supply hole outlet to the distance L between the waste supply hole outlet and the slag discharge hole inlet.
It is provided at a position of 0.45L. Using this plasma melting furnace, the plasma torch is normally tilted toward the waste supply hole outlet, and intermittently tilted toward the slag discharge hole inlet.
【００１２】[0012]
【作用】傾動可能なプラズマトーチの傾動中心を、スラ
グ排出孔入口と廃棄物供給孔出口との距離Ｌに対して、
廃棄物供給孔から０．２Ｌ〜０．４５Ｌの範囲にずらし
て設け、プラズマ熱を通常運転時には廃棄物供給孔近傍
に与えて廃棄物を高速溶融する。スラグ排出孔がつまり
始めたらプラズマトーチをスラグ排出孔に向けて少し傾
動し、耐火物溶損防止の観点からプラズマ炎を直接スラ
グ排出孔へ照射するのでなく、フローパターンを最適化
して約１７００℃の高温ガスをスラグの排出孔方向と同
一方向に流すことによりスラグ排出孔を高温にし、スラ
グ排出孔の閉塞を防止する。The tilt center of the tiltable plasma torch is set with respect to the distance L between the slag discharge hole inlet and the waste supply hole outlet.
The waste heat is supplied in a range of 0.2 L to 0.45 L from the waste supply hole, and plasma heat is applied to the vicinity of the waste supply hole during normal operation to rapidly melt the waste. When the slag discharge hole begins to clog, the plasma torch is slightly tilted toward the slag discharge hole, and instead of directly irradiating the plasma flame to the slag discharge hole from the viewpoint of preventing refractory melting damage, the flow pattern is optimized to about 1700 ° C. By flowing the high temperature gas in the same direction as the slag discharge hole direction, the slag discharge hole is heated to a high temperature, and the slag discharge hole is prevented from being blocked.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。図１は、プラズマ溶融炉の構造図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a structural diagram of a plasma melting furnace.
【００１４】溶融炉本体１は、円筒状で外壁を水冷し、
内側は耐火物構造であり、上部からプラズマトーチ２が
挿入されている。廃棄物３は本体１の側壁又は上部に設
けられた廃棄物供給孔４から図外のスクリューフィーダ
ー、ベルトコンベアまたは気流輸送により炉内に供給さ
れる。本体１の側壁にはスラグ排出孔５が設けられてお
り、オーバーフローした溶融スラグ６が炉外へ排出さ
れ、冷却されて石状のスラグとなり、コンベア７で搬出
される。このプラズマ溶融炉はトランスファータイプで
あり、プラズマトーチ２及び炉底部側のそれぞれに電極
を設けている。例えば本図ではプラズマトーチ２側がア
ノード（＋），炉底部側がカソード（−）となる逆極タ
イプの例を示しているが、本発明が本実施例に限定され
るものでなく、ノントランスファータイプあるいは電極
が正極タイプにも応用できることは言うまでもない。な
お、９はスラグ浴、１０は排気ガス煙道である。The melting furnace body 1 is cylindrical and has an outer wall cooled with water.
The inside is a refractory structure, and the plasma torch 2 is inserted from above. The waste 3 is supplied from the waste supply hole 4 provided on the side wall or the upper part of the main body 1 into the furnace by a screw feeder (not shown), a belt conveyor, or air flow. A slag discharge hole 5 is provided on the side wall of the main body 1, and the overflowed molten slag 6 is discharged to the outside of the furnace and cooled to become a stone slag, which is carried out by a conveyor 7. This plasma melting furnace is a transfer type, and electrodes are provided on the plasma torch 2 and the furnace bottom side, respectively. For example, in this figure, an example of a reverse polarity type in which the plasma torch 2 side is the anode (+) and the furnace bottom side is the cathode (-) is shown, but the present invention is not limited to this example, and is a non-transfer type. Needless to say, the electrode can also be applied to the positive electrode type. In addition, 9 is a slag bath and 10 is an exhaust gas flue.
【００１５】また、炉上部にプラズマトーチ２の駆動装
置８が設けられ、プラズマトーチ２は矢印ａのように軸
方向移動自在であり、Ｐ１点を中心にして矢印ｂのよう
に廃棄物供給孔４の出口点Ｐ２とスラグ排出孔５の入口
点Ｐ３を結ぶ直線にの上を傾動自在となっている。そし
てＰ２〜Ｐ３間の距離をＬとし、Ｐ２〜Ｐ１間の距離を
Ｓとすると、Ｓ／Ｌ＝０．２〜０．４５となるように、
プラズマトーチ２は廃棄物供給孔４の側にずらされて設
けられている。このようにプラズマトーチ２の傾動中心
Ｐ１を廃棄物供給孔Ｐ２に近づけている点が特徴であ
り、プラズマトーチ２で廃棄物供給孔４からの廃棄物を
直接的に照射し溶融することにより高速で高効率での安
定溶融が可能となる。Further, a driving device 8 for the plasma torch 2 is provided in the upper part of the furnace, the plasma torch 2 is movable in the axial direction as shown by an arrow a, and a waste supply hole is provided as shown by an arrow b around the point P1. 4 can be tilted on a straight line connecting the exit point P2 of 4 and the entrance point P3 of the slag discharge hole 5. When the distance between P2 and P3 is L and the distance between P2 and P1 is S, S / L = 0.2 to 0.45,
The plasma torch 2 is provided so as to be shifted toward the waste supply hole 4 side. This is characterized in that the tilting center P1 of the plasma torch 2 is brought close to the waste material supply hole P2, and the plasma torch 2 directly irradiates and melts the waste material from the waste material supply hole 4 for high speed. It enables stable melting with high efficiency.
【００１６】このプラズマ溶融炉の運転は以下のように
行われる。まずプラズマトーチ２に供給する電流値を一
定に保ち、プラズマトーチ２の先端とスラグ浴９の溶融
面との距離Ｈをコントロールして電圧を制御し、最終的
には出力を調節する。そして図２は定常溶融状態にある
通常のプラズマ溶融炉の状態を示し、図３はスラグ排出
孔でスラグが固まる徴候が現れた場合に間欠的にとられ
るプラズマ溶融炉の状態を示す。The operation of this plasma melting furnace is performed as follows. First, the current value supplied to the plasma torch 2 is kept constant, the distance H between the tip of the plasma torch 2 and the molten surface of the slag bath 9 is controlled to control the voltage, and finally the output is adjusted. 2 shows the state of a normal plasma melting furnace in a steady melting state, and FIG. 3 shows the state of the plasma melting furnace taken intermittently when the slag discharge hole shows signs of slag hardening.
【００１７】図２の定常溶融状態において、プラズマア
ーク１１が廃棄物３の落下するスラグ浴９の表面を直接
加熱している。このため常温の廃棄物３は超高温のプラ
ズマアークで急速加熱され、溶融されてスラグ浴９を作
る。従来技術ではスラグ浴９に投入され、スラグから熱
を受け溶融されていたため溶融速度が比較的に低かった
り、また一部の陶器破片は溶かされないままスラグ浴９
の表面を浮いて流れ、スラグ排出孔５からそのまま流出
したが、本発明では完全に溶融することができる。特に
低温の廃棄物３と超高温のプラズマアーク１１が直接熱
交換されるので伝熱効率が非常に高くなる。更にプラズ
マ溶融炉内のフローパターンを説明する。プラズマトー
チ２を少し廃棄物供給孔４に向かって傾動させると、廃
棄物供給孔４近傍に強い旋回流Ａを発生し、スラグ化率
高めることが可能である。即ち、トーチ２の先端部での
プラズマガスの噴出速度は３００〜５００ｍ／ｓであ
り、廃棄物を巻込み、急速加熱溶融しながら大粒子の廃
棄物はスラグ浴９の表面へ衝突させる。また微粉粒子は
瞬間に溶融し、スラグ浴９に衝突してスラグとなる。更
に超微粉粒子は循環流Ａの流れに乗り、合体したり炉壁
内面に付着してスラグとなる。更にキャリーオーバーし
た超微粉粒子は再度循環流Ｂに巻き込まれ、ほとんど粒
子がスラグ化される。また高速のプラズマガス１２を炉
内に偏よらせて噴出させることによりスラグ浴９の攪拌
効果があり、より溶融状態が安定となる。In the steady molten state of FIG. 2, the plasma arc 11 directly heats the surface of the slag bath 9 on which the waste 3 falls. Therefore, the waste material 3 at room temperature is rapidly heated by the ultra-high temperature plasma arc and melted to form the slag bath 9. In the prior art, the slag bath 9 was put into the slag bath 9 and the heat was melted from the slag to melt it, so the melting speed was relatively low, and some shards of slag were left unmelted.
Although it floated on the surface of and flowed out from the slag discharge hole 5 as it is, it can be completely melted in the present invention. In particular, since the low temperature waste 3 and the ultra high temperature plasma arc 11 are directly heat-exchanged, the heat transfer efficiency becomes very high. Further, the flow pattern in the plasma melting furnace will be described. When the plasma torch 2 is slightly tilted toward the waste supply hole 4, a strong swirling flow A is generated in the vicinity of the waste supply hole 4 and the slag conversion rate can be increased. That is, the ejection speed of the plasma gas at the tip of the torch 2 is 300 to 500 m / s, and the waste is entrained and rapidly heated and melted, and the large-particle waste collides with the surface of the slag bath 9. Further, the fine powder particles are instantly melted and collide with the slag bath 9 to become slag. Further, the ultrafine powder particles ride on the flow of the circulation flow A and coalesce or adhere to the inner surface of the furnace wall to form slag. Further, the carry-over ultrafine particles are re-engaged in the circulation flow B, and almost all the particles are slag. Further, the high-speed plasma gas 12 is biased into the furnace and jetted, so that the slag bath 9 has an agitating effect and the molten state becomes more stable.
【００１８】図３の間欠的にとられる非定常状態におい
て、スラグ排出孔５でスラグが固まる徴候が現れた場
合、プラズマトーチ２を支点Ｐ1 を中心に傾動角度αだ
け傾動させ、高温ガス１２を積極的にスラグ排出孔５へ
流すようにする。この高温ガス１２は１７００℃以上の
高温域にあり、数分この運転状態を保てばスラグ排出孔
５はきれいにクリーニングでき、閉塞の問題もなくな
る。スラグ排出孔５でスラグが固まる徴候の検知は、プ
ラズマ溶融炉内圧力の上昇値または溶融炉内圧力と排ガ
ス煙道内圧力の差圧の上昇値で行う。傾動角度αを５°
程度にとれば、約１万度のプラズマアーク１１は一旦ス
ラグ浴９に衝突し、スラグを加熱しながらスラグ排出孔
５へ流れるのでスラグ排出孔５近傍のスラグ浴９の表面
が高温になり、かつ高温ガスのプラズマ排ガス１２で押
し出されるようにスラグ排出孔５へスラグが流れるので
スラグ排出孔５は健全に保たれ安定出滓が可能となる。
また図２及び図３においても、プラズマトーチ２の傾動
角度は−１５〜１５度で十分であり、ダブルアークの問
題も起こらない。In a non-steady state which is intermittently taken in FIG. 3, when the slag is solidified in the slag discharge hole 5, the plasma torch 2 is tilted by the tilt angle α about the fulcrum P 1 and the high temperature gas 12 is rotated. Is positively made to flow into the slag discharge hole 5. The high temperature gas 12 is in a high temperature range of 1700 ° C. or higher, and if this operating state is maintained for several minutes, the slag discharge hole 5 can be cleaned cleanly and the problem of blockage is eliminated. The sign of slag hardening at the slag discharge hole 5 is detected by the increase value of the plasma melting furnace internal pressure or the increase value of the differential pressure between the melting furnace internal pressure and the exhaust gas flue internal pressure. Tilt angle α is 5 °
At a certain degree, the plasma arc 11 of about 10,000 degrees once collides with the slag bath 9 and flows into the slag discharge hole 5 while heating the slag, so that the surface of the slag bath 9 near the slag discharge hole 5 becomes hot, Further, since the slag flows into the slag discharge hole 5 so as to be pushed out by the plasma exhaust gas 12 of the high temperature gas, the slag discharge hole 5 is kept sound and stable slag is possible.
Also in FIGS. 2 and 3, the tilting angle of the plasma torch 2 is sufficiently from −15 to 15 degrees, and the problem of double arc does not occur.
【００１９】図４はプラズマ溶融炉の他の形式を示す図
であり、プラズマトーチ出力１．５ＭＷ以上の角形溶融
炉の例を示す。プラズマアークの照射径は、プラズマト
ーチおよび溶融炉が大型化されても余り広がらないため
に、円筒炉では回転トーチが必要となるため角形炉が好
ましい。角形炉の場合には、回転トーチでなくとも首振
りのみで安定溶融が可能となり、プラズマトーチの支点
位置Ｐ1 は同様にＳ／Ｌ＝０．２〜０．４５が最適であ
る。FIG. 4 is a diagram showing another type of plasma melting furnace, showing an example of a prismatic melting furnace having a plasma torch output of 1.5 MW or more. Since the irradiation diameter of the plasma arc does not spread so much even if the plasma torch and the melting furnace are enlarged, a rectangular furnace requires a rotary torch, and therefore a square furnace is preferable. In the case of a prismatic furnace, stable melting can be achieved only by swinging without using a rotary torch, and the fulcrum position P 1 of the plasma torch is similarly S / L = 0.2 to 0.45.
【００２０】つぎに具体的な本発明例を以下に説明す
る。図１に示すプラズマ廃棄物溶融炉を使用して、都市
ごみ焼却飛灰３００ｋｇ／Ｈをトランスファータイププ
ラズマトーチ３００ｋｗの出力で溶融した。プラズマト
ーチの傾動角度は各位置で±５度以内でコントールし、
最も安定なプラズマアークが形成され安定出滓可能およ
び電力原単位の低いデータを求めた。図５はプラズマト
ーチの傾動中心位置の電力原単位およびスラグ化率に及
ぼす影響を示すグラフ図である。スラグ化率は焼却灰供
給量に対する製造されたスラグ重量の割合を示す。プラ
ズマトーチをスラグ排出孔に近づけると、廃棄物供給孔
と強い循環流Ｂとが離れ、またプラズマガスの炉内滞留
時間が短く高温のまま炉外へ流出するのでスラグ化率が
低下し、相対電力原単位も悪化する。一方、プラズマト
ーチを廃棄物供給孔に近づけると循環流Ａが小さくなり
過ぎ、炉壁も局部的に高温になり熱損失が増加するので
スラグ化率および相対電力原単位が少し悪くなる。従っ
て、スラグ化率が約９２％以上で相対電力原単位が０．
８７以下のＳ／Ｌは０．２〜０．４５の範囲である。プ
ラズマトーチの支点Ｐ1 をこの範囲に配置すれば傾動角
度を大きくすることなく図２の状態を実現できスラグの
安定出滓が可能となる。A specific example of the present invention will be described below. Using the plasma waste melting furnace shown in FIG. 1, 300 kg / H of municipal solid waste incineration fly ash was melted with an output of a transfer type plasma torch of 300 kw. The tilt angle of the plasma torch is controlled within ± 5 degrees at each position,
The most stable plasma arc was formed, stable output was possible, and low power consumption data was obtained. FIG. 5 is a graph showing the influence of the tilt center position of the plasma torch on the electric power consumption rate and the slag conversion rate. The slagification rate indicates the ratio of the weight of slag produced to the amount of incinerated ash supplied. When the plasma torch is brought close to the slag discharge hole, the waste supply hole is separated from the strong circulation flow B, and the plasma gas stays in the furnace for a short time and flows out of the furnace at a high temperature. Electric power consumption also deteriorates. On the other hand, when the plasma torch is brought closer to the waste supply hole, the circulating flow A becomes too small, the temperature of the furnace wall becomes locally high, and the heat loss increases, so that the slagification rate and the relative electric power consumption rate become a little worse. Therefore, the slag ratio is about 92% or more and the relative electric power consumption rate is 0.
The S / L of 87 or less is in the range of 0.2 to 0.45. If the fulcrum P 1 of the plasma torch is arranged in this range, the state of FIG. 2 can be realized without increasing the tilting angle, and stable slag slag can be discharged.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明のプラズマ溶融炉は、プラズマト
ーチの傾動中心をスラグ排出孔入口と廃棄物供給孔出口
との間の距離Ｌに対して廃棄物供給孔から０．２Ｌ〜
０．４５Ｌの範囲にずらして設け、プラズマ熱を通常運
転時には廃棄物供給孔近傍に与えて廃棄物を高速溶融し
スラグ排出孔がつまり始めたらプラズマトーチをスラグ
排出孔に向けて少し傾動し、約１７００℃の高温ガスを
スラグの排出孔方向と同一方向に流すことによりスラグ
の排出孔高温にし、スラグ排出孔の閉塞を防止するよう
にしたので、プラズマトーチの運転を最適化でき、電力
原単位およびスラグ化率の性能が良くなると共に、安定
出滓も可能となる。According to the plasma melting furnace of the present invention, the tilting center of the plasma torch is 0.2 L from the waste supply hole to the distance L between the slag discharge hole inlet and the waste supply hole outlet.
Provided in a range of 0.45L, plasma heat is applied to the vicinity of the waste supply hole during normal operation to melt the waste at a high speed, and when the slag discharge hole begins to clog, the plasma torch is slightly tilted toward the slag discharge hole, Since a high temperature gas of about 1700 ° C was made to flow in the same direction as the slag discharge hole direction to raise the temperature of the slag discharge hole and prevent clogging of the slag discharge hole, the operation of the plasma torch can be optimized and the power source The performance of unit and slag ratio is improved, and stable slag can be obtained.
【図１】プラズマ溶融炉の構造図である。FIG. 1 is a structural diagram of a plasma melting furnace.
【図２】定常溶融状態にある通常のプラズマ溶融炉の状
態図である。FIG. 2 is a state diagram of a normal plasma melting furnace in a steady melting state.
【図３】間欠的にとられる非定常状態のプラズマ溶融炉
の状態図である。FIG. 3 is a state diagram of a plasma melting furnace in an unsteady state which is intermittently taken.
【図４】他の形式のプラズマ溶融炉の構造図である。FIG. 4 is a structural diagram of another type of plasma melting furnace.
【図５】プラズマトーチの傾動中心位置の電力原単位お
よびスラグ化率に及ぼす影響を示すグラフ図である。FIG. 5 is a graph showing the influence of the tilt center position of the plasma torch on the electric power consumption rate and the slag conversion rate.
１ 炉本体 ２ プラズマトーチ ３ 廃棄物 ４ 廃棄物供給孔 ５ スラグ排出孔 Ｐ１ 傾動中心 Ｌ 廃棄物供給孔出口とスラグ排出孔入口間の距離 1 furnace body 2 plasma torch 3 waste 4 waste supply hole 5 slag discharge hole P1 tilt center L distance between waste supply hole outlet and slag discharge hole inlet
フロントページの続き (72)発明者 田頭 成能 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合研究所内 (72)発明者 山田 基夫 兵庫県尼崎市若王寺３丁目11番20号 関西 電力株式会社総合技術研究所内Front page continuation (72) Inventor Shigeno Tagashi 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo Prefecture Kobe Steel Research Institute, Kobe Steel Co., Ltd. (72) Motoo Yamada 3-11 Wakaoji, Amagasaki City, Hyogo Prefecture No. 20 Kansai Electric Power Co., Inc.
Claims (2)
にスラグ浴が形成される溶融炉と、スラグ浴に対してプ
ラズマアークを発生させるためのプラズマトーチと、該
プラズマアークを軸方向移動且つ廃棄物供給孔とスラグ
排出孔を結ぶ線に沿って傾動可能とする駆動装置とを備
えたプラズマ溶融炉において、プラズマトーチの傾動中
心が、廃棄物供給孔出口とスラグ排出孔入口との距離Ｌ
に対して、廃棄物供給孔出口から０．２Ｌ〜０．４５Ｌ
の位置に設けられていることを特徴とするプラズマ溶融
炉。1. A melting furnace having a waste supply hole and a slag discharge hole in which a slag bath is formed, a plasma torch for generating a plasma arc in the slag bath, and a shaft for the plasma arc. In a plasma melting furnace provided with a drive device that moves in a direction and can be tilted along a line connecting a waste supply hole and a slag discharge hole, a tilting center of a plasma torch is a waste supply hole outlet and a slag discharge hole inlet. Distance L
From the waste supply hole outlet to 0.2L to 0.45L
The plasma melting furnace is provided at the position of.
通常はプラズマトーチを廃棄物供給孔出口に向かって傾
動させておき、間欠的にスラグ排出孔入口に向かって傾
動させるプラズマ溶融炉の運転方法。2. The plasma melting furnace according to claim 1,
Normally, the plasma torch is tilted toward the waste supply hole outlet, and intermittently tilted toward the slag discharge hole inlet.
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7520093A JPH06257725A (en) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | Plasma melting furnace and its operating method |
| CA 2135204 CA2135204C (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Plasma furnace and a method of operating the same |
| AT94908506T ATE168762T1 (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | METHOD FOR OPERATING A PLASMA MELTING FURNACE |
| EP19940908506 EP0645584B1 (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Method of operating a plasma furnace |
| AT96116254T ATE201863T1 (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | PLASMA OVEN |
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| CA 2205529 CA2205529C (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Plasma furnace and a method of operating the same |
| PCT/JP1994/000362 WO1994020791A1 (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Plasma fusion furnace and method of its operation |
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP7520093A Pending JPH06257725A (en) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | Plasma melting furnace and its operating method |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06257725A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000045569A (en) * | 1998-12-30 | 2000-07-25 | 권상문 | Recycling method of construction wastes using plasma |
| JP2007263514A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Blocking situation monitoring system and blocking situation determining method for flue in melting furnace |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP7520093A patent/JPH06257725A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| KR20000045569A (en) * | 1998-12-30 | 2000-07-25 | 권상문 | Recycling method of construction wastes using plasma |
| JP2007263514A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Blocking situation monitoring system and blocking situation determining method for flue in melting furnace |
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