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JP3037097B2 - 電気式灰溶融炉のメタル排出方法および装置 - Google Patents

電気式灰溶融炉のメタル排出方法および装置

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JP3037097B2
JP3037097B2 JP7057866A JP5786695A JP3037097B2 JP 3037097 B2 JP3037097 B2 JP 3037097B2 JP 7057866 A JP7057866 A JP 7057866A JP 5786695 A JP5786695 A JP 5786695A JP 3037097 B2 JP3037097 B2 JP 3037097B2
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JP
Japan
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metal
furnace
refractory
valve body
opening
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善利 関口
邦夫 佐々木
詞郎 坂田
浩史 小坂
美智男 石田
努 桑原
英夫 佐藤
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Kanadevia Corp
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Hitachi Zosen Corp
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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみや産業廃棄物
などの焼却灰を加熱溶融するプラズマ式やアーク式の灰
溶融炉において、ベースメタル量を調整することを目的
とするメタル排出方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、都市ごみや産業廃棄物などを焼却
炉で焼却して排出された焼却灰を減容化および無害化を
図るために、焼却灰を灰溶融炉に投入して加熱溶融しス
ラグを生成している。ところで、プラズマ式やアーク式
の灰溶融炉では、投入された灰の溶融スラグと溶融金属
(ベースメタル)が混在し、比重差から炉底側の下層に
溶融されたベースメタルが、その上層に溶融スラグが収
容されている。そこに新たな焼却灰が供給されると、灰
の未燃分が燃焼され、灰分は溶融スラグとなる。また灰
中に含まれる金属類が溶解されてベースメタルに混入さ
れ、徐々にベースメタルの湯面レベルが上昇する。この
ベースメタルが出滓口にまで達すると、溶融スラグ中に
金属が混じって排出されるため、定期的にベースメタル
を抜き出す必要がある。
【0003】このベースメタルを抜き出す手段として
は、炉本体を傾動可能に構成するとともに、傾動時に
下位となる側壁部に、メタル抜出口が形成されたもの、
炉側壁部にゲートにより開閉可能なメタル抜出口を形
成したものがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、の炉傾動式
の場合、炉本体を傾動させる為に、多がかりな機械装置
を必要とし、また大きなスペースと多がりな作業とな
り、さらに炉本体に接続された灰供給装置や排ガスダク
トの接続部に特別な接続構造が必要で、抜出作業に時間
を要した。また、抜出に際しては、溶融スラグからベー
スメタルへと排出されるため、抜出の必要がない溶融ス
ラグも全部排出されるという問題があった。溶融スラグ
が全部排出されると、再起動時に灰を最初から溶融させ
なければならず、運転が安定しない。さらに、のゲー
ト式の場合、ベースメタルを排出途中でゲートにより堰
き止めるため、メタル抜出口とゲートとにメタルやスラ
グの固着が起こりやすく、これらの噛み込みにより、ベ
ースメタルが漏れる恐れがあった。
【0005】本発明は、上記問題点を解決して、多がか
りな機械装置を必要とせず、溶融スラグの排出もほとん
どなく、しかも危険な作業もなく安全に出銑作業が行え
る電気式灰溶融炉のメタル排出方法および装置を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の電気式灰溶融炉のメタル排出方法は、灰を
加熱溶融する電気式灰溶融炉の運転中に、灰に含有され
た金属の溶解により増加するベースメタルを所定量抜き
出すに際し、まず炉内弁体を下降して、炉底部に形成さ
れ耐火粒体が充填されるとともに炉外弁体により閉止さ
れたメタル抜出孔の炉内開口部を閉止し、次いで前記炉
外弁体を開動して耐火粒体を排出した後、内部弁体を上
昇してベースメタルをメタル抜出口から排出し、ベース
メタルが所定量排出された後、内部弁体を下降してメタ
ル抜出孔の炉内開口部を閉止し、外部弁体により炉外開
口部を閉止するとともにメタル抜出孔内に耐火粒体を充
填し、さらに内部弁体を上昇して溶融スラグの上方に待
機させるものである。
【0007】また電気式灰溶融炉のメタル排出装置は、
炉本体の底壁所定位置にメタル抜出孔を貫通形成し、こ
のメタル抜出口の炉内開口部に内部弁体を開閉可能に配
設するとともに、メタル抜出口の炉外開口部に炉外弁体
を開閉自在に配設し、前記内部弁体と炉外弁体間のスラ
グ抜出口内に、耐火粒体を充填する耐火粒体供給手段を
設けたものである。
【0008】さらに、上記構成のメタル抜出孔が形成さ
れる炉本体の底壁の一部を、ベースメタルの最低必要量
が貯留される初期レベルと同一レベルに設定したもので
ある。
【0009】さらにまた、上記構成の耐火粒体供給手段
を、内部弁体内に穿設されてメタル抜出孔に臨んで開口
する耐火粒体供給孔と、この耐火粒体供給孔に耐火粒体
を送り出す耐火粒体供給装置とで構成したものである。
【0010】
【作用】上記構成によれば、内部弁体は一時的に溶融ス
ラグおよびベースメタル内に漬かるものの、常時は溶融
スラグの上方に待機され、また外部弁体は耐火粒体を介
してベースメタルを保持するので、高温の溶融スラグや
ベースメタルによる内部弁体および外部弁体の焼損を防
止することができ、寿命を長くできる。またベースメタ
ルの途中抜き出しを、多がかりな装置も不要で、容易か
つ安全に短時間で行うことができる。さらにベースメタ
ルから先に抜き出すことができるので、溶融スラグを炉
内に残すことができ、再起動時の灰の溶融を安定して行
うことができる。
【0011】また、メタル抜出孔が形成される底壁をベ
ースメタルの初期レベルと同一レベルに設定することに
より、溶融スラグが排出され始めた時に内部弁体を閉動
すればよく、内部弁体の閉止時期を容易に検知すること
ができ、さらにベースメタルの残存量を一定に保持でき
て、ベースメタルの抜き出し過ぎを確実に防止すること
ができる。
【0012】さらに、内部弁体内に耐火粒体供給孔を穿
設したので、全体をコンパクトに構成できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明に係るプラズマ式灰溶融炉のメ
タル排出装置の一実施例を図1〜図4に基づいて説明す
る。
【0014】図1,図2に示すように、耐火材により形
成された長円形の炉本体1には、天壁1aに貫通された
一対の電極2A,2Bが炉内に垂下され、これら電極2
A,2Bの軸心部にはイオン化ガスを形成する窒素ガス
供給用のガス供給孔2a,2bが形成されている。また
炉本体1の一端側にプッシャー等を使用して灰を所定量
ずつ炉内に供給する灰供給装置(図示せず)が設けられ
るとともに、他端側に溶融スラグSfを排出するスラグ
抜出口3が形成され、このスラグ抜出口3の下方に溶融
スラグSfを水冷して水砕スラグSwを生成するスラグ
冷却室4が設けられている。さらにベースメタルMおよ
び溶融スラグSfを保持する炉本体1の底壁1bは、ベ
ースメタルMを貯留する大深度部5Aと、一側部で底面
がベースメタルMの最低必要量が貯留される初期レベル
LMLと同一に設定された小深度部5Bとが形成され、
大深度部5Aにオーバーホール用出銑口6が形成され、
小深度部5Bに本発明に係るメタル排出装置7が設けら
れている。
【0015】このメタル排出装置7は、底壁1bの小深
度部5Bにメタル抜出孔11が貫通形成され、このメタ
ル抜出口11の上方で天壁1aの貫通孔12にスライド
自在に嵌合されてメタル抜出口11の炉内開口部11a
を開閉可能な耐火材製の内部弁ロッド(内部弁体の一
例)13が設けられている。この内部弁ロッド13は、
炉本体1上に配置された弁体昇降装置14に昇降自在に
支持されている。また内部弁ロッド13の軸心部には、
耐火粒体の一例である砂Fをメタル抜出孔11内に供給
するための砂供給孔(耐火粒体供給孔)15が形成され
て内部弁ロッド13の弁部13a底面に開口され、炉本
体1上に配置された砂供給装置(耐火粒体供給装置)1
6の供給口が可撓性のチューブ17を介して砂供給孔1
5に接続され、これらメタル抜出孔11および砂供給装
置16により耐火粒体供給手段が構成されている。
【0016】またメタル抜出口11の炉外開口部11b
には、ゲート開閉シリンダ18によりリンクおよびピン
を介して炉外開口部11bを開閉自在な開閉ゲート(外
部弁体の一例)19が設けられている。
【0017】上記構成におけるメタル排出方法を図3お
よび図4を参照して説明する。炉本体1の重量からベー
スメタル量を検出するロードセルによるレベル制御、ま
たは灰溶融量に基づいて設定されたタイマーによるレベ
ル制御を信号により、出銑時期が検知されると、まず図
3(a)に示すように、弁体昇降装置14により内部弁
ロッド13が下降されてメタル抜出孔11の炉内開口部
11aが閉止される。つぎに図3(b)に示すように、
ゲート開閉シリンダ18により開閉ゲート19が開動さ
れてメタル抜出孔11の炉外開口部11bが解放される
ことにより、メタル抜出孔11内の砂Fが排出される。
そして図3(c)に示すように、弁体昇降装置14によ
り内部弁ロッド13が上昇されて炉内開口部11aが解
放されることにより、炉本体1底部のベースメタルMが
メタル抜出口11から排出される。
【0018】図4(a)に示すように、オーバー分のベ
ースメタルMが排出されてその湯面がベースメタルの初
期レベルLMLになり小深度部5BにベースメタルMが
無くなって溶融スラグSfが排出され始めると、弁体昇
降装置14により内部弁ロッド13が下降されて炉内開
口部11aが閉止され、溶融スラグSfの排出が停止さ
れる。そして図4(b)に示すように、メタル抜出孔1
1の清掃手段の一例であるエアガン20によりメタル抜
出孔11の内部に圧縮空気が吹き付けられて付着した溶
鋼やスラグが除去される。さらに図3(c)に示すよう
に、ゲート開閉シリンダ18により開閉ゲート19が閉
動されて炉外開口部11bが閉止され、そして、砂供給
装置16から砂供給孔15を介して砂Fがメタル抜出孔
11内に供給されて充填される。そして弁体昇降装置1
4により内部弁ロッド13が上昇されて炉内開口部11
aが解放される。
【0019】上記構成によれば、 内部弁ロッド13は一時的に溶融スラグSfおよびベ
ースメタルM中に浸漬されるももの、常時は溶融スラグ
Sfの上方に待機されており、また開閉ゲート19は砂
Fを介してベースメタルMを保持するので、高温の溶融
スラグSfやベースメタルMにより内部弁ロッド13お
よび開閉ゲート19が焼損されるのを防止することがで
き、それぞれの部材の寿命を長くすることができる。
【0020】上記の操作により、従来の炉本体の傾動
式に比べて、多がかりな装置や大きいスペースも不要
で、ベースメタルの途中抜き出しを容易に短時間で行う
ことができる。また、開閉ゲート19により砂Fを介し
てメタル抜出孔11を閉止し、抜き出し毎にメタル抜出
孔11を清掃して付着物を除去し、新たな砂Fを充填す
るので、従来の開閉ゲート式に比べて、出銑の危険や閉
塞もなく、確実に出銑することができて安定したベース
メタルMの抜出が可能となる。
【0021】ベースメタルMから先に抜き出すことが
できるので、溶融スラグSfを炉本体1内に残すことが
でき、再起動時の灰の溶融を安定して行うことができ
る。
【0022】底面がベースメタルMの最低必要量が貯
留される初期レベルLMLと同一に設定された小深度部
5Bにメタル抜出孔11を形成したので、溶融スラグS
fが排出され始めた時に内部弁ロッド13を閉動するこ
とで大深度部5Aに適性量のベースメタルMを残すこと
ができ、内部弁ロッド13の閉止時期を容易に検知する
ことができ、さらにベースメタルMの残存量も一定に保
持できて抜き出し過ぎを確実に防止することができる。
【0023】内部弁ロッド13内に砂供給孔15を穿
設したので、全体をコンパクトに構成できる。
【0024】図5はメタル抜出孔の形成位置を変化させ
て実施例を示す。すなわち、炉本体31の小深度部35
Bを大深度部35Aの一側部から突出するように形成し
たものである。
【0025】なお、上記実施例ではプラズマ式灰溶融炉
としたが、アーク式灰溶融炉であってもよい。
【0026】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、内
部弁体は一時的に溶融スラグおよびベースメタル内に
かるものの、常時は溶融スラグの上方に待機され、また
外部弁体は耐火粒体を介してベースメタルを保持するの
で、高温の溶融スラグやベースメタルによる内部弁体お
よび外部弁体の焼損を防止することができ、寿命を長く
できる。またベースメタルの途中抜き出しを、多がかり
な装置も不要で、容易かつ安全に短時間で行うことがで
きる。さらにベースメタルから先に抜き出すことができ
るので、溶融スラグを炉内に残すことができ、再起動時
の灰の溶融を安定して行うことができる。
【0027】また、メタル抜出孔が形成される底壁をベ
ースメタルの初期レベルと同一レベルに設定することに
より、溶融スラグが排出され始めた時に内部弁体を閉動
すればよく、内部弁体の閉止時期を容易に検知すること
ができ、さらにベースメタルの残存量を一定に保持でき
て、ベースメタルの抜き出し過ぎを確実に防止すること
ができる。
【0028】さらに、内部弁体内に耐火粒体供給孔を穿
設したので、全体をコンパクトに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るメタル排出装置を備えたプラズマ
式灰溶融炉の一実施例を示す縦断面図である。
【図2】同プラズマ式灰溶融炉の平面断面図である。
【図3】(a)〜(c)はそれぞれ同メタル排出装置の
操作手順を示すメタル抜出孔の縦断面図である。
【図4】(a)〜(c)はそれぞれ同メタル排出装置の
操作手順を示すメタル抜出孔の縦断面図である。
【図5】プラズマ式灰溶融炉の他の実施例を示す平面断
面図である。
【符号の説明】
M ベースメタル Sf 溶融スラグ F 砂(耐火粒体) 1 炉本体 1b 底壁 2A,2B 電極 3 スラグ抜出口 4 スラグ冷却室 5A 大深度部 5B 小深度部 7 メタル排出装置 11 メタル抜出孔 11a 内部開口部 11b 外部開口部 13 内部弁ロッド(内部弁体) 13a 弁部 14 弁体昇降装置 15 砂供給孔(耐火粒体供給孔) 16 砂供給装置(耐火粒体供給装置) 18 ゲート開閉シリンダ 19 開閉ゲート(外部弁体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小坂 浩史 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 石田 美智男 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 桑原 努 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 佐藤 英夫 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−6611(JP,A) 特開 昭60−122812(JP,A) 特開 平3−294712(JP,A) 特表 平7−505444(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23G 5/00 115 F23J 1/00 ZAB

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】灰を加熱溶融する電気式灰溶融炉の運転中
    に、灰に含有された金属の溶解により増加するベースメ
    タルを所定量抜き出すに際し、まず炉内弁体を下降し
    て、炉底部に形成され耐火粒体が充填されるとともに炉
    外弁体により閉止されたメタル抜出孔の炉内開口部を閉
    止し、次いで前記炉外弁体を開動して耐火粒体を排出し
    た後、内部弁体を上昇してベースメタルをメタル抜出口
    から排出し、ベースメタルが所定量排出された後、内部
    弁体を下降してメタル抜出孔の炉内開口部を閉止し、外
    部弁体により炉外開口部を閉止するとともにメタル抜出
    孔内に耐火粒体を充填し、さらに内部弁体を上昇して溶
    融スラグの上方に待機させることを特徴とする電気式灰
    溶融炉のメタル排出方法。
  2. 【請求項2】炉本体の底壁所定位置にメタル抜出孔を貫
    通形成し、このメタル抜出口の炉内開口部に内部弁体を
    開閉可能に配設するとともに、メタル抜出口の炉外開口
    部に炉外弁体を開閉自在に配設し、前記内部弁体と炉外
    弁体間のスラグ抜出口内に、耐火粒体を充填する耐火粒
    体供給手段を設けたことを特徴とする電気式灰溶融炉の
    メタル排出装置。
  3. 【請求項3】メタル抜出孔が形成される炉本体の底壁の
    一部を、ベースメタルの最低必要量が貯留される初期レ
    ベルと同一レベルに設定したことを特徴とする請求項2
    記載の電気式灰溶融炉のメタル排出装置。
  4. 【請求項4】耐火粒体供給手段を、内部弁体内に穿設さ
    れてメタル抜出孔に臨んで開口する耐火粒体供給孔と、
    この耐火粒体供給孔に耐火粒体を送り出す耐火粒体供給
    装置とで構成したことを特徴とする請求項2または3記
    載の電気式灰溶融炉のメタル排出装置。
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KR101617167B1 (ko) * 2015-08-12 2016-05-03 한국수력원자력 주식회사 측면 배출게이트가 구비된 플라즈마 용융로

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