JP3492320B2 - 灰溶融炉の溶融メタル出湯方法 - Google Patents
灰溶融炉の溶融メタル出湯方法Info
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Description
等の焼却灰を溶融処理するためのプラズマ式灰溶融炉に
関し、特に、プラズマ式灰溶融炉における溶融メタルの
出湯方法に関する。
ための装置として灰溶融炉が知られており、このような
灰溶融炉の一形態としてプラズマ式灰溶融炉が知られて
いる。
び図2を参照して説明する。
炉本体2を有し、この炉本体2は、耐火壁3によって構
成された炉室4を有する。炉室4の側壁及び頂壁を構成
する耐火壁3の外側には鉄皮5が配置され、必要に応じ
て、耐火壁3と鉄皮5との間に冷却ジャケット(図示せ
ず)が設けられる。
示せず)が設けられると共に、可動電極又は陰極6が垂
直方向に摺動自在に取り付けられ、この陰極6は、コン
トローラ(図示せず)によって制御される昇降装置6Aに
よって炉室4の頂壁に対して垂直方向に駆動されるよう
になっている。陰極6は、内部にプラズマガスの通路を
形成した円筒形状のものであり、金属又は黒鉛で作られ
ている。陰極6に対向して、炉室4の底壁7には固定電
極又は陽極8が取り付けられ、これらの陰極6、陽極8
は、炉本体2の外部で、プラズマ発生用直流電源9に接
続されている。
に供給された焼却灰は、炉室4を還元雰囲気にした状態
で、直流電源9によって電極6、8間に電圧を印加し、
電極6、8間にプラズマアークを発生させ、炉室4内を
1000℃以上とすることによって溶融される。する
と、溶融された焼却灰は溶融スラグ(非金属生成物)Sと
なり、また、焼却灰中に含まれていたメタル成分は溶融
メタルMとなって炉室4に溜まる。溶融メタルMは、溶
融スラグSよりも比重が重いので、溶融スラグSの下に
沈みこむことになる。
った溶融スラグS及び溶融メタルMを出滓するための出
滓口10が設けられ、この出滓口10には出滓樋11が
取り付けられている。溶融スラグSが出滓口10の高さ
に達すると、溶融スラグSは出滓口10から溢れでて、
出滓樋11を通って後工程(図示せず)に送給される。他
方、溶融作業を続けると、炉室4に溜まる溶融メタルM
の量が増え、炉室4に溜めておける溶融スラグSの量が
減じられることになり、不具合が生ずる。
の下に沈みこんだ溶融メタルMを出滓口10から排出す
るための手段、すなわち、炉傾倒機構を備えている。こ
の炉傾倒機構は、先端部が炉本体2の底壁周縁部に回転
自在に取り付けられたピストンロッド12と、このピス
トンロッド12を伸縮自在に受け入れる固定シンンダ1
3と、ピストンロッド12の先端部と対向して炉本体2
の底壁周縁部に取り付けられた回動軸14とを有し、こ
の回動軸14は、図示しない支持部材に回転自在に支持
されている。
灰の量と灰溶融炉1の運転時間との関数によって、炉室
4に溜まった溶融メタルMの量を求め、溶融メタルM
が、所定量、炉室4に溜まったときには、固定シンンダ
13からピストンロッド12を延ばし、回動軸14を中
心に炉本体2を回動させて、出滓口10を下方に傾ける
ことによって、炉室4に溜まった溶融メタルMを出滓口
10及び出滓樋11を介して後工程に送給する。
Mの固化又は硬化を防止するためなどの理由により、溶
融メタルMの出滓の際にも、プラズマアークを発生させ
たままにしたいという要望がある。他方、回動軸14を
中心に炉本体2を回動させればさせるほど、電極6の先
端又は下端と溶融スラグSの液面との距離が広がってし
まうので、すなわち、電極6と溶融スラグSの液面との
間の抵抗値が大きくなってしまうので、プラズマアーク
を発生させたままにしておくには、電極6と溶融スラグ
Sの液面との距離(電極6と溶融スラグSの液面との間
の抵抗値)を変えないように、電極6を溶融スラグSの
液面に向けて移動させなければならないが、電極6及び
溶融スラグSの液面は、炉室4内の煤塵、プラズマアー
クにより、肉眼では判別できない。
として、従来は、直流電源9を定電流電源とし、電極
6、8間の電圧値をほぼ一定にするような仕方で、電極
6を移動させていた。
御方法では、電極6と溶融スラグSの液面との間のイレ
ギュラーな温度変化や、溶融スラグSの液面の振動など
により、電極6と溶融スラグSの液面との間の抵抗値が
突発的に上下してしまうことがあり、このような場合
に、計測された電圧値に従って電極6の移動を制御して
いたところ、電極6と溶融スラグSの液面との距離が過
度に近づき、或いは、遠ざかってしまい、プラズマアー
クが途切れてしまうことがあった。
題点を解決するためになされたものであり、溶融メタル
を出滓する際に、移動可能電極と溶融スラグの液面との
距離を、プラズマアークが途切れないように、制御する
方法を提供することを目的とする。
滓方法は、焼却灰を受け入れるための炉本体と、該炉本
体に設けられた、プラズマアークを発生させるための陽
極及び陰極と、前記プラズマアークによって前記焼却灰
から生成された溶融スラグ、溶融メタルを前記炉本体か
ら排出すめるための排出口とを有し、前記陽極及び陰極
の少なくとも一方が、前記炉本体の前記溶融スラグ、溶
融メタルの上方で上下方向に移動されるようになってい
る、プラズマ式灰溶融炉における、前記排出口からの前
記溶融メタルの出滓方法であって、前記排出口からの前
記溶融メタルの実際の出滓に先立って、該溶融メタルの
出滓中の、前記移動可能な前記電極と、前記溶融スラ
グ、溶融メタルの液面との間の距離変化を、経時的に、
予め求め、この経時的に予め求めた前記溶融スラグ、溶
融メタルの液面と前記移動可能な電極との間の距離変化
に基づいて、前記排出口からの前記溶融メタルの実際の
出滓時に、前記プラズマアークが途切れてしまわないよ
うに、前記溶融スラグ、溶融メタルの液面に対して前記
移動可能な前記電極を移動させる、ことを含むことを特
徴とする。
れば、溶融メタルを排出口から出滓させるときの時間当
たりの溶融スラグ、溶融メタルの液面の下降度合いが、
実際の作業工程に先立って、予め求められ、この予め求
められた下降量又は度合いに従って、移動可能な電極が
下降する溶融スラグ、溶融メタルの液面に向けて移動さ
れるので、溶融メタルの出滓の際においても、移動可能
な電極と溶融スラグ、溶融メタルの液面との間の距離
は、プラズマアークを発生させるのに適当な距離に保た
れる。
溶融メタルの出滓中の前記移動可能な前記電極と、前記
溶融スラグ、溶融メタルの液面との間の距離を測定し、
該測定された距離が、前記予め求めた前記溶融スラグ、
溶融メタルの液面と前記移動可能な電極との間の距離と
一致しないときに、前記測定された距離に従って、前記
プラズマアークが途切れてしまわないように、前記溶融
スラグ、溶融メタルの液面に対して前記移動可能な前記
電極を移動させる、ことを更に含むのが好ましい。
撮影するためのカメラと、該カメラに接続された、前記
カメラからの映像信号に基づいて前記プラズマアークの
長さを計算するための画像処理装置とによって、行われ
るのが好ましい。
明の一実施形態について説明する。この実施形態は、本
発明を、図1及び図2を参照して既に説明した構造であ
る、傾倒タイプのプラズマ式灰溶融炉1に適用したもの
である。
こでは繰り返し説明しない。
ルMが、所定量、炉室4に溜まったときには、固定シン
ンダ13からピストンロッド12を延ばし、回動軸14
を中心に炉本体2を回動させて、出滓口10を下方に傾
けることになるが、本実施形態では、実際の炉本体2の
傾倒に先立って、炉本体2の傾倒の速度、角度などの傾
倒運動を予め決定しておき、この決定された炉本体2の
傾倒運動による出滓口10からの溶融スラグS及び溶融
メタルMの出滓流量、換言すると、電極6と溶融スラグ
S(溶融スラグSが出滓されきったときには溶融メタル
M)の液面との間の距離を経時的に、予め実験的によっ
て求めておく。
させる際、プラズマアークを発生させるのに適した電極
6と溶融スラグS(溶融スラグSが出滓されきったとき
には溶融メタルM)の液面との間の距離を維持するよう
に、炉本体2の傾倒によって経時的に広がる、予め求め
た、電極6と溶融スラグS(溶融スラグSが出滓されき
ったときには溶融メタルM)の液面との間の距離に応じ
た量、昇降装置6Aを介して電極6を電極8に向けて移
動させる。この溶融メタル出滓時の移動可能電極6の移
動量制御方法によれば、電極6と溶融スラグS(溶融ス
ラグSが出滓されきったときには溶融メタルM)の液面
との間の距離が、プラズマアークを発生させるのに適さ
ないほど、過度に近づき、或いは、遠ざかってしまうこ
とを防止することができる。
よる、電極6と溶融スラグS(溶融スラグSが出滓され
きったときには溶融メタルM)の液面との間の距離は、
経時的に、予め計算によって求めても良い。
明する。
「D」が炉本体2の径を、「la0」が、炉本体2を傾
倒させる前における電極6と溶融スラグSの液面(出滓
口10の高さに等しい)との間の垂直距離を、「L0」
が、炉本体2を傾倒させる前における傾倒中心(回動軸
14の軸線)と溶融スラグSの液面(出滓口10の高さに
等しい)との間の垂直距離を、「la」が、炉本体2を
傾倒させた後における電極6と溶融スラグSの液面との
間の垂直距離を、「L」が、炉本体2を傾倒させた後に
おける傾倒中心(回動軸14の軸線)と溶融スラグSの液
面との間の垂直距離を、「θ」が、炉本体2の傾倒角度
を、夫々示している。
2の周上の一点とする。
電極6の位置が変化していないとすれば、次の式(1)が
成立する。
6と溶融スラグSの液面との間の垂直距離は、次の式
(2)によって求められる。
せた後における電極6と溶融スラグSの液面との間の垂
直距離「la」から、予め分かっている、炉本体2を傾
倒させる前における電極6と出滓口10の高さとの間の
垂直距離「la 0」を減じれば、炉本体2の傾倒前後に
おける電極6と溶融スラグSの液面との間の距離差を求
めることができる。
後における電極6と溶融スラグSの液面との間の距離差
ま変化率は、次の式(3)により求められる。
きる、別の形態のプラズマ式灰溶融炉20が示されてい
る。
グSの下に沈みこんだ溶融メタルMを出滓口10から排
出するための炉傾倒機構に代えて、底壁に、溶融メタル
Mを炉室外に排出するための出滓管21を備える点での
み、図1及び図2に示した傾倒タイプのプラズマ式灰溶
融炉1の構造と異なるに過ぎない。
と同じプラズマ式灰溶融炉20の構成要素については、
プラズマ式灰溶融炉1の構成要素に付したのと同じ参照
番号を付することとし、プラズマ式灰溶融炉1の構成要
素と同じプラズマ式灰溶融炉20の構成要素及びその作
動については、ここでは繰り返し説明しない。
は、溶融スラグSが出滓口10の高さに達すると、プラ
ズマ式灰溶融炉1におけるのと同様に、溶融スラグSは
出滓口10から溢れでて、出滓樋11を通って後工程
(図示せず)に送給されることになるけれども、溶融メタ
ルMは、所定量、炉室4に溜まったときに出滓管21か
ら排出されることになる。出滓管21には、出滓管21
を開閉するための開閉弁(図示せず)が設けられ、また、
出滓管21の下流には、排出した溶融メタルMを後工程
に送給するための送給手段22が設けられている。
開放に先立って、出滓管21の流路断面積、開閉弁(図
示せず)の開放度を予め決定しておき、この決定された
出滓管21の流路断面積、開閉弁(図示せず)の開放度に
基づいた、出滓管21からの溶融メタルM(及び溶融ス
ラグS)の出滓流量、換言すると、電極6と溶融スラグ
Sの液面との間の距離を経時的に、予め実験的に求めて
おく。
際、プラズマアークを発生させるのに適した電極6と溶
融スラグSの液面との間の距離を維持するように、出滓
管21(の開閉弁)の開放によって経時的に広がる、予め
求めた、電極6と溶融スラグSの液面との間の距離に応
じた量、昇降装置6Aを介して電極6を電極8に向けて
移動させる。この溶融メタル出滓時の移動可能電極6の
移動量制御方法によれば、電極6と溶融スラグSの液面
との間の距離が、プラズマアークを発生させるのに適さ
ないほど、過度に近づき、或いは、遠ざかってしまうこ
とを防止することができる。
積、開閉弁(図示せず)の開放度による、電極6と溶融ス
ラグSの液面との間の距離は、経時的に、予め計算によ
って求めても良い。
明する。
室4の径を、「P」が、出滓管21に作用する圧力を、
「P0」が、大気圧を、「Af」が、炉室4の断面積(π
/4×D2)を、「A」が、出滓管21の流路断面積を、
「L0」が、出滓管21から溶融メタルMを出滓させる
前の溶融スラグSの液面と炉室4の底との間の垂直距離
を、夫々示している。
められる。
は、重力加速度(約9.81m/s2)を、夫々示す。
体積流量「Q」は、次の式(5)で求められる。
形状によって異なる。
出滓前における溶融スラグSの液面と炉室4の底との間
の垂直距離(L0)と、出滓管21からの溶融メタルMの
出滓後における溶融スラグSの液面と炉室4の底との間
の垂直距離(L)との差の変化、すなわち、液位差の変化
率は、次の式(6)で求められる。
のプラズマ式灰溶融炉30が示されている。
ルMの出滓の際に移動すべき電極の移動量を補正するた
めの補正装置31を更に有する点でのみ、図1及び図2
に示した傾倒タイプのプラズマ式灰溶融炉1の構造と異
なるに過ぎない。
と同じプラズマ式灰溶融炉30の構成要素については、
プラズマ式灰溶融炉1の構成要素に付したのと同じ参照
番号を付することとし、プラズマ式灰溶融炉1の構成要
素と同じプラズマ式灰溶融炉30の構成要素及びその作
動については、ここでは繰り返し説明しない。
クを撮影するための赤外線カメラ32を有する。この赤
外線カメラ32には、赤外線カメラ32からの映像信号
に基づいてプラズマアークの長さ、すなわち、電極6の
下端と溶融スラグSとの間の距離を計算するための画像
処理装置33が接続されている。そして、この画像処理
装置33は、(図1乃至図3には図示しなかった)コント
ローラ34に接続されている。
34は、経時的に変化する、予め求めておいた電極6と
溶融スラグS(溶融スラグSが出滓されきったときには
溶融メタルM)の液面との間の距離に従って、電極6を
下降移動させるようになっているけれども、この予め求
めておいた電極6と溶融スラグSの液面との間の距離
が、画像処理装置33からのデータによる、実際の電極
6と溶融スラグSとの間の距離と相違するときには、画
像処理装置33からのデータに従って、電極6の移動量
を補正することになる。従って、補正装置31を有する
プラズマ式灰溶融炉30においては、プラズマ式灰溶融
炉1におけるよりも、より精度の高い電極6の移動制御
を提供することができる。
ことなく、以下のような種々の変更が可能である。
20、30では、コントローラ34によって制御された
昇降装置6Aを介して可動電極6を移動させたけれど
も、かかる可動電極6の移動を手動で行うこともでき
る。
タイプのプラズマ式灰溶融炉30に設けたけれども、か
かる補正装置を、図3に示したタイプのプラズマ式灰溶
融炉20に設けることもできる。
出滓する際に、移動可能電極と溶融スラグの液面との距
離を、プラズマアークが途切れないように、制御する方
法を提供することができる。
である。
溶融炉の概略断面図である。
のプラズマ式灰溶融炉の概略断面図である。
溶融炉の概略断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 焼却灰を受け入れるための炉本体と、該
炉本体に設けられた、プラズマアークを発生させるため
の陽極及び陰極と、前記プラズマアークによって前記焼
却灰から生成された溶融スラグ、溶融メタルを前記炉本
体から排出すめるための排出口とを有し、前記陽極及び
陰極の少なくとも一方が、前記炉本体の前記溶融スラ
グ、溶融メタルの上方で上下方向に移動されるようにな
っている、プラズマ式灰溶融炉における、前記排出口か
らの前記溶融メタルの出滓方法であって、 前記排出口からの前記溶融メタルの実際の出滓に先立っ
て、該溶融メタルの出滓中の、前記移動可能な前記電極
と、前記溶融スラグ、溶融メタルの液面との間の距離
を、経時的に、予め求め、 この経時的に予め求めた前記溶融スラグ、溶融メタルの
液面と前記移動可能な電極との間の距離に基づいて、前
記排出口からの前記溶融メタルの実際の出滓時に、前記
プラズマアークが途切れてしまわないように、前記溶融
スラグ、溶融メタルの液面に対して前記移動可能な前記
電極を移動させる、ことを含む、 ことを特徴とする前記方法。 - 【請求項2】 前記排出口からの前記溶融メタルの出滓
中の前記移動可能な前記電極と、前記溶融スラグ、溶融
メタルの液面との間の距離を測定し、 該測定された距離が、前記予め求めた前記溶融スラグ、
溶融メタルの液面と前記移動可能な電極との間の距離と
一致しないときに、前記測定された距離に従って、前記
プラズマアークが途切れてしまわないように、前記溶融
スラグ、溶融メタルの液面に対して前記移動可能な前記
電極を移動させる、ことを更に含むことを特徴とする、
請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記測定が、前記プラズマアークを撮影
するためのカメラと、該カメラに接続された、前記カメ
ラからの映像信号に基づいて前記プラズマアークの長さ
を計算するための画像処理装置とによって、行われるこ
とを特徴とする、請求項2記載の方法。
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- 2001-01-15 JP JP2001006116A patent/JP3492320B2/ja not_active Expired - Fee Related
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