JP2003302034A

JP2003302034A - 溶融炉及び焼却灰の溶融方法

Info

Publication number: JP2003302034A
Application number: JP2002109579A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Aida; 泰之合田; Masami Kashima; 正実香島; Hajime Jinbo; 元神保; Toshiro Amamiya; 俊郎雨宮
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマトーチの炉体内への挿入、該炉体外
への退避、プラズマアークの発生場所を移動させるため
のプラズマトーチ先端を前後、左右、上下に移動が自動
的に行うことができる溶融炉及び焼却灰の溶融方法を提
供すること。【解決手段】炉体３、プラズマトーチ４を具備し、該
炉体３内に投入された高融点物質を含む焼却灰を該プラ
ズマトーチ４と炉体３に設けた対極の間で発生させたプ
ラズマアークにより溶融する溶融炉において、プラズマ
トーチ４の炉体３内への挿入、該炉体３外への退避を行
うことができるトーチ移動装置を設けた。また、トーチ
移動装置は、プラズマトーチ４を炉体３内に挿入する
時、該プラズマトーチ４の先端を前後、左右、上下に移
動させ、プラズマアークの発生場所を移動することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、都市ごみ、下水
汚泥、或いはその他の廃棄物を廃棄物焼却炉で焼却する
ことによって発生する焼却灰を溶融処理する溶融炉に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、下水汚泥、或いはその他の廃
棄物を廃棄物焼却炉で焼却することによって発生する焼
却灰の減容化処理方法として、この焼却灰をプラズマア
ーク炉等の溶融炉に投入し溶融する方法が行われてい
る。図１は従来のこの種の溶融炉であるプラズマアーク
炉の概略構成を示す図である。プラズマアーク炉１は炉
蓋２、炉体３を具備し、炉蓋２にはプラズマトーチ４を
挿入するトーチ挿入口５が設けられ、炉体３の底部には
プラズマトーチ４と対向して対極６が設けられている。
プラズマトーチ４と対極６の間に電圧を印加し、該プラ
ズマトーチ４と対極６の間にプラズマアーク１０を発生
させ、その熱により炉体３内に投入された焼却灰７を溶
融し、溶融スラグ８とする。溶融スラグ８は排出口９か
らオーバーフローにより炉外に排出され、冷却された
後、埋立処分、再資源化（路盤材等）に利用される。ま
た、成形機により成形されて製品化される。なお、焼却
灰７の溶融に伴って発生する排ガスＧは排ガス処理シス
テム（図示せず）に送られ処理される。

【０００３】上記構成のプラズマアーク炉１において、
焼却灰７のように酸化物を主成分とする廃棄物を溶融処
理するためには、先ずプラズマトーチ４を炉体３内に挿
入し、プラズマトーチ４と再着火棒の間隔、位置を調整
し、プラズマトーチ４と再着火棒間にプラズマアーク１
０を発生させる必要がある。また、溶融炉運転中に、ア
ーク電力調整又は加熱個所調整のため、プラズマトーチ
４の先端を上下、前後、左右に移動させる必要がある。
また、メンテナンス等でプラズマトーチ４を交換する場
合、使用済みのプラズマトーチ４を炉体３の外側に退避
させ、未使用のプラズマトーチ４と交換する必要があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、プラズマトーチの炉体内への挿
入、該炉体外への退避、プラズマアークの発生場所を移
動させるためのプラズマトーチ先端を前後、左右、上下
に移動が自動的に行うことができる溶融炉及び焼却灰の
溶融方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、炉体、プラズマトーチを具備
し、該炉体内に投入された高融点物質を含む焼却灰を該
プラズマトーチと炉体に設けた対極の間で発生させたプ
ラズマアークにより溶融する溶融炉において、プラズマ
トーチの炉体内への挿入、該炉体外への退避を行うこと
ができるトーチ移動装置を設けたことを特徴とする。

【０００６】上記のようにトーチ移動装置を設けること
により、プラズマアークの炉体内外への挿入、退避が容
易となり、プラズマトーチの交換等のメンテナンス作業
が容易となる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の溶融炉において、トーチ移動装置は、プラズマトーチ
を炉体内に挿入する時、該プラズマトーチ先端を前後、
左右、上下に移動させ、プラズマアークの発生場所を移
動することができるプラズマアーク発生位置調整機構を
具備することを特徴とする。

【０００８】上記のようにトーチ移動装置はプラズマア
ーク発生位置調整機構を具備するので、プラズマアーク
の発生場所を移動させ、アーク電力の変動を防止するこ
とができると共に、アーク電力変動に伴うプラズマアー
クの消滅も防止できる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の溶融炉において、トーチ移動装置のプラズマト
ーチの挿入・退避の駆動源及び／又は前記プラズマアー
ク発生位置調整機構の前記プラズマトーチ先端を前後・
左右・上下に移動させ駆動源を電動又は油圧とすること
を特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１又は２
又は３に記載の溶融炉において、炉体を傾動させる炉体
傾動機構を具備し、トーチ移動装置及び／又はプラズマ
アーク発生位置調整機構は炉体傾動機構により炉体が傾
動した時、該炉体と共に傾動し、該傾動状態でも作動可
能に構成されていることを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載の発明は、高融点物質を含
む焼却灰をプラズマトーチと炉体に設けた対極の間でプ
ラズマアークを発生させ、該プラズマアークにより溶融
する焼却灰の溶融方法において、炉体内のプラズマトー
チを移動させることにより該プラズマの発生位置を調整
することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図２及び図３は本発明に係る溶
融炉の概略構成例を示す図で、図２は平面図、図３は側
面図である。図２及び図３において、図１と同一符号を
付した部分は同一又は相当部分を示す。溶融炉であるプ
ラズマアーク炉１は炉蓋２、炉体３を具備し、炉蓋２に
はプラズマトーチ４を挿入するトーチ挿入口５が設けら
れ、炉体３の底部にはプラズマトーチと対向して対極
（図示は省略）が設けられている。

【００１３】２０はプラズマアーク炉１内にトーチ挿入
口５からプラズマトーチ４を挿入するプラズマトーチ挿
入機構である。該プラズマトーチ挿入機構２０は上下動
機構２５を具備し、該上下動機構２５にプラズマトーチ
４が取付けられ、上下動されるようになっている。プラ
ズマトーチ挿入機構２０の上下動機構２５は支柱２１に
旋回機構２２等により旋回自在に支持された旋回台２３
にブラケット２４を介して取付けられている。また、プ
ラズマアーク炉１の炉体３の周囲には高融点物質を含む
焼却灰を炉体３内に供給するための焼却灰供給装置２６
が３台設置されている。また、炉体３の周囲には排ガス
や溶融スラグを排出するための排出口２７（図１の排出
口９に相当する）が設けられている。

【００１４】プラズマトーチ挿入機構２０は、後に詳述
するようにウォームホイール・ギア等からなる旋回機構
２２により、図２の実線で示すＡ位置、即ちプラズマト
ーチ４がトーチ挿入口５の真上に位置する位置と、一点
鎖線で示すＢ位置、即ちプラズマトーチ４の退避位置と
の間を旋回できるようになっている。また、プラズマト
ーチ挿入機構２０は前後動機構２９を具備し、後に詳述
するように該前後動機構２９でプラズマトーチ４を前後
方向に傾動させることができるようになっている。ま
た、プラズマトーチ挿入機構２０は左右動機構３０を具
備し、後に詳述するように該左右動機構３０でプラズマ
トーチ４を左右方向に傾動させることができるようにな
っている。

【００１５】図４乃至図６はプラズマトーチ挿入機構の
構成を示す図で、図４は平面図、図５は側面図（図４の
Ｃ矢視図）、図６は裏面図（図４のＤ矢視図）である。
図示するように、プラズマトーチ４は左右動機構３０に
より左右方向に所定角α°（例えばα＝１０°）、前後
動機構２９により前後方向に所定角β°（例えばβ＝１
０°）の範囲で左右前後に傾動できるようになってい
る。

【００１６】左右動機構３０は左右移動モータ３０−１
及び連結棒３０−２等を具備し、連結棒３０−２の先端
は上下動機構２５のケーシングに連結されている。左右
移動モータ３０−１を正逆転させることにより、その回
転力は連結棒３０−２を左右方向に移動させる力に変換
され、上下動機構２５を左右方向に傾動させ、プラズマ
トーチ４の先端を左右方向に移動させる。この傾動は上
下動機構２５のケーシングに取付けられたブラケット２
４と旋回台２３に取付けられたブラケット３２の間に介
在するガイドレール３３で案内される。

【００１７】前後動機構２９は前後動モータ２９−１及
び連結棒２９−２等を具備し、連結棒２９−２の先端は
旋回台２３に固定されたブラケット３４に取付けられた
ガイドレール３５の可動側に連結されている。前後動モ
ータ２９−１を正逆転させることにより、その回転力は
連結棒２９−２を前後方向に移動させる力に変換され、
上下動機構２５を前後方向に傾動させる。この上下動機
構２５の傾動に連動してプラズマトーチ４の先端は前後
方向に移動する。この傾動はガイドレール３５で案内さ
れる。

【００１８】図７は上下動機構２５の構成例を示す図で
ある。上下動機構２５はケーシング２５−１と上下動モ
ータ２５−２を具備する。ケーシング２５−１内にはボ
ールネジ２５−３が回転自在に配置され、該ボールネジ
２５−３には減速機２５−４を介して上下動モータ２５
−２の回転力が伝達されるようになっている。ボールネ
ジ２５−３にはナット２５−５が螺合し、該ナット２５
−５にはプラズマトーチ４を取付けるプラズマトーチ取
付台３７がブラケット３６を介して固定されている。ま
た、プラズマトーチ取付台３７にはプラズマトーチ４が
ブラケット３８を介して取付けられている。

【００１９】また、ケーシング２５−１の側面にはプラ
ズマトーチ取付台３７の上下動をガイドするガイドレー
ル３９が取付けられており、上下動モータ２５−２の回
転により、ボールネジ２５−３が回転し、ナット２５−
５が上下動することにより、プラズマトーチ取付台３７
に取付けられたプラズマトーチ４が上下動するようにな
っている。なお、プラズマトーチ４の上下位置はロータ
リエンコーダ４０により検出される。

【００２０】図８及び図９はプラズマトーチ挿入機構２
０を旋回させる旋回機構の構成を示す図で、図８は平面
図、図９は図８のＥ−Ｅ矢視図である。旋回機構２２は
ウォームギア２２−１とクラッチ／ブレーキ付きの旋回
モータ２２−２等を具備し、ウォームギア２２−１は支
柱２１に固定された取付台４１に回転自在に支持され、
旋回モータ２２−２は該取付台４１に固定されている。
旋回モータ２２−２の回転力は継手２２−３を介してウ
ォームギア２２−１に伝達される。

【００２１】旋回台２３は図９に示すように、支柱２１
の上端にベアリング４２を介して回転自在に支持され、
該旋回台２３の下端にウォームホイール４３が取り付け
られている。該ウォームホイール４３に前記ウォームギ
ア２２−１が螺合し、旋回モータ２２−２の正逆転によ
りプラズマトーチ４は図２のＡ位置とＢ位置の間を旋回
する。なお、旋回台２３は図２のＡ位置でロック機構４
４によりロックされるようになっている。

【００２２】上記構成のプラズマトーチ挿入機構２０に
おいて、図２のＢ位置はプラズマトーチ４の退避位置
で、この位置でプラズマトーチ４のメンテナンスや交換
を行う。プラズマトーチ４をプラズマアーク炉１内に挿
入するには、旋回機構２２でプラズマトーチ挿入機構２
０をＡ位置、即ちプラズマトーチ４がトーチ挿入口５の
真上に位置する位置に旋回させ、ロック機構４４で旋回
台２３をロックする。その後、上下動機構２５により図
１０に示すようにプラズマトーチ４の下端が炉体３の所
定位置に達するまで下降させる。下降量はロータリエン
コーダ４０で検出する。なお、図１０において、８’は
溶融スラグ８層の下方に形成されるベースメタルであ
る。

【００２３】プラズマトーチ４と対極６の間にプラズマ
アーク１０を発生させ、焼却灰供給装置２６から炉体３
内に投入される酸化物を主成分とする焼却灰７を溶融す
る。溶融スラグ８上に酸化物等の組成が不均一な焼却灰
７が投入されると、前述のようにアーク電力が変動し、
プラズマアーク１０が消滅する現象が発生する惧れがあ
る。そこで本実施形態例では、プラズマトーチ挿入機構
２０に上下動機構２５、前後動機構２９、左右動機構３
０を設け、プラズマトーチ４の先端を上下、前後、左右
方向に移動させ、プラズマアーク１０の発生場所を変
え、アーク電力の変動を抑え、プラズマアーク１０が消
滅することなく、安定した状態になるようにしている。

【００２４】また、図示は省略するが、プラズマアーク
炉１の炉体３を架台に搭載し、該炉体３を架台ごと傾動
させる炉体傾動機構を設けた場合、この架台に上記プラ
ズマトーチ挿入機構２０を支持する支柱２１を取付ける
構成とする。これにより、炉体３を炉体傾動機構で傾動
させた状態で、プラズマトーチ挿入機構２０の上下動機
構２５、前後動機構２９、左右動機構３０を作動させ、
プラズマトーチ４の先端を上下、前後、左右方向に移動
させ、プラズマアーク１０の発生場所を変えるようにす
ることも可能である。

【００２５】なお、プラズマトーチ４を専用のプラズマ
トーチ挿入機構２０でプラズマアーク炉１に挿入する例
を示したが、プラズマトーチ挿入機構２０にはプラズマ
トーチと他の機器、例えば柱状の再着火棒を炉体内に挿
入する再着火棒挿入機構と並列に設置するように構成し
てもよい。

【００２６】図１１はプラズマトーチ挿入機構に再着火
棒挿入機構を設置したものを備えた溶融炉の概略構成例
を示す平面図ある。図示するように、プラズマトーチ挿
入機構２０にそのプラズマトーチ４及び上下動機構２５
として併設して、再着火棒挿入機構を構成するチャッキ
ング機構５０及び上下動機構５１が設けられている。上
下動機構５１はチャッキング機構５０を上下方向に移動
させる機構で、図７に示す上下動機構２５と略同じ構成
である。また、チャッキング機構５０は図示は省略する
が、図１１のＢ位置での下降動作により柱状の再着火棒
を保持し、該再着火棒をＡ位置で炉体内に下降させ、対
極６の上に載置した状態でワンタッチで解放できるよう
に構成したものである。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように各請求項に記載の
発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。

【００２８】請求項１に記載の発明によれば、トーチ移
動装置を設けることにより、プラズマアークの炉体内外
への挿入、退避が容易となり、プラズマトーチの交換等
のメンテナンス作業が容易となる。

【００２９】請求項２に記載の発明によれば、トーチ移
動装置はプラズマアーク発生位置調整機構を具備するの
で、プラズマアークの発生場所を移動させ、アーク電力
の変動を防止することができると共に、必要に応じてプ
ラズマアークによる加熱個所を調整することができる。

【００３０】請求項３に記載の発明によれば、プラズマ
トーチ先端を前後・左右・上下に移動させ駆動源に電動
又は油圧を用いるので、これらの移動動作をさせるため
の制御及び構成が容易になる。

【００３１】請求項４に記載の発明によれば、トーチ移
動装置及び／又はプラズマアーク発生位置調整機構は炉
体が傾動した状態でも作動可能に構成されているので、
炉体を傾動させた状態でもプラズマアーク発生位置調整
が可能となる。

【００３２】請求項５に記載の発明によれば、トーチを
移動させることにより、プラズマアークの発生位置を調
整するので、プラズマアークの発生する最適な位置で安
定したプラズマを発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の溶融炉であるプラズマアーク炉の概略構
成を示す図である。

【図２】本発明に係る溶融炉の概略構成例を示す平面図
である。

【図３】本発明に係る溶融炉の概略構成例を示す側面図
である。

【図４】本発明に係る溶融炉のプラズマトーチ挿入機構
の平面図である。

【図５】本発明に係る溶融炉のプラズマトーチ挿入機構
の側面図（図４のＣ矢視図）である。

【図６】本発明に係る溶融炉のプラズマトーチ挿入機構
の裏面図（図４のＤ矢視図）である。

【図７】本発明に係る溶融炉のプラズマトーチ挿入機構
の上下動機構の構成を示す図である。

【図８】本発明に係る溶融炉のプラズマトーチ挿入機構
の旋回機構の構成を示す図である。

【図９】図８のＥ−Ｅ矢視図である。

【図１０】本発明に係る溶融炉でプラズマアークを発生
させた状態を示す図である。

【図１１】本発明に係る溶融炉の概略構成例を示す平面
図である。

【符号の説明】

１プラズマアーク炉２炉蓋３炉体４プラズマトーチ５トーチ挿入口６対極７焼却灰８溶融スラグ８’ ベースメタル９排出口１０プラズマアーク２０プラズマトーチ挿入機構２１支柱２２旋回機構２２−１ウォームギア２２−２旋回モータ２２−３継手２３旋回台２４ブラケット２５上下動機構２５−１ケーシング２５−２上下動モータ２５−３ボールネジ２５−４減速機２５−５ナット２６焼却灰供給装置２７排出口２９前後動機構２９−１前後動モータ２９−２連結棒３０左右動機構３０−１左右移動モータ３０−２連結棒３２ブラケット３３ガイドレール３４ブラケット３５ガイドレール３６ブラケット３７プラズマトーチ取付台３８ブラケット３９ガイドレール４０ロータリエンコーダ４１取付台４２ベアリング４３ウォームホイール４４ロック機構５０チャッキング機構５１上下動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２７Ｂ 3/20 Ｆ２７Ｄ 11/08 Ｅ４Ｋ０４５Ｆ２７Ｄ 11/08 Ｇ２１Ｆ 9/30 ５５１Ｋ４Ｋ０６３Ｇ２１Ｆ 9/30 ５５１Ｈ０５Ｂ 7/109 ＺＨ０５Ｂ 7/109 7/18 Ｅ 7/18 Ｈ０５Ｈ 1/32 Ｈ０５Ｈ 1/32 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｌ (72)発明者神保元東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者雨宮俊郎東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 3K061 NB02 NB27 3K084 AA08 AA11 BC02 BC03 DA00 4D004 AA36 AC04 CA29 CA43 CB04 CB31 4G068 CA09 CB10 CC07 4G075 AA22 AA37 AA51 BB03 DA02 EB01 EB43 ED13 4K045 AA04 BA10 RB02 4K063 AA04 AA12 BA13 CA01 CA05 FA56 FA66

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉体、プラズマトーチを具備し、該炉体
内に投入された高融点物質を含む焼却灰を該プラズマト
ーチと前記炉体に設けた対極の間で発生させたプラズマ
アークにより溶融する溶融炉において、前記プラズマトーチの前記炉体内への挿入、該炉体外へ
の退避を行うことができるトーチ移動装置を設けたこと
を特徴とする溶融炉。
【請求項２】請求項１に記載の溶融炉において、前記トーチ移動装置は、前記プラズマトーチを前記炉体
内に挿入する時、該プラズマトーチ先端を前後、左右、
上下に移動させ、前記プラズマアークの発生場所を移動
することができるプラズマアーク発生位置調整機構を具
備することを特徴とする溶融炉。
【請求項３】請求項１又は２に記載の溶融炉におい
て、前記トーチ移動装置のプラズマトーチの挿入・退避の駆
動源及び／又は前記プラズマアーク発生位置調整機構の
前記プラズマトーチ先端を前後・左右・上下に移動させ
駆動源を電動又は油圧とすることを特徴とする溶融炉。
【請求項４】請求項１又は２又は３に記載の溶融炉に
おいて、前記炉体を傾動させる炉体傾動機構を具備し、前記トーチ移動装置及び／又は前記プラズマアーク発生
位置調整機構は前記炉体傾動機構により前記炉体が傾動
した時、該炉体と共に傾動し、該傾動状態でも作動可能
に構成されていることを特徴とする溶融炉。
【請求項５】高融点物質を含む焼却灰をプラズマトー
チと炉体に設けた対極の間でプラズマアークを発生さ
せ、該プラズマアークにより溶融する焼却灰の溶融方法
において、前記炉体内の前記プラズマトーチを移動させることによ
り該プラズマの発生位置を調整することを特徴とする焼
却灰の溶融方法。