焼却灰溶融炉の電極操作方法
【課題】電極の止電を長時間行った場合にもＣＯガスの発生を低く抑えることができる。
【解決手段】燃焼空気を吹き込みつつ、昇降動可能な黒鉛電極３に通電して当該黒鉛電極３からの放電によって焼却灰Ａを溶融する焼却灰溶融炉において、黒鉛電極３に通電し放電を生じさせる操業位置Ｘよりも上方に第１退避位置Ｙと第２退避位置Ｚを設定し、相対的に短時間の通常止電時には黒鉛電極３を第１退避位置Ｙへ上昇させるとともに、相対的に長時間の非定常止電時には黒鉛電極３を第１退避位置Ｙよりも上方の第２退避位置Ｚへ上昇させる。
【解決手段】燃焼空気を吹き込みつつ、昇降動可能な黒鉛電極３に通電して当該黒鉛電極３からの放電によって焼却灰Ａを溶融する焼却灰溶融炉において、黒鉛電極３に通電し放電を生じさせる操業位置Ｘよりも上方に第１退避位置Ｙと第２退避位置Ｚを設定し、相対的に短時間の通常止電時には黒鉛電極３を第１退避位置Ｙへ上昇させるとともに、相対的に長時間の非定常止電時には黒鉛電極３を第１退避位置Ｙよりも上方の第２退避位置Ｚへ上昇させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焼却灰溶融炉の電極操作方法に関し、特に、ＣＯの排出を抑制できる電極操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ごみ焼却灰や下水・し尿・汚泥焼却灰等を減容し無害化する焼却灰溶融炉が知られており、その一例が特許文献１に開示されている。開示された焼却灰溶融炉では、炉蓋を上下方向へ貫通させて複数の黒鉛電極を設け、これら黒鉛電極から生じるアーク放電によって焼却灰を加熱し溶融している。この際、炉内へは燃焼空気が吹き込まれて、溶融時に発生する可燃性ガスが燃焼させられ、排ガスとして排出される。
【特許文献１】特開平７−２８０４４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来の焼却灰溶融炉において、炉蓋を貫通して炉内へ突出する黒鉛電極は、放電に伴う消耗以外に炉内雰囲気によって酸化消耗させられる。炉内温度は通常１０００℃以上の高温となっているため、電極の黒鉛酸化により発生するガスは通常はＣＯ2になる。ところが、排ガスダクトの点検や耐火物の部分交換等によって長時間電極通電を停止（止電）すると、炉内温度が低下するために黒鉛酸化により発生するガスがＣＯ2まで酸化せず、ＣＯにとどまって排ガス中のＣＯ濃度が高くなるという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決するもので、電極の止電を長時間行った場合にもＣＯの発生を低く抑えることができる焼却灰溶融炉の電極操作方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、燃焼空気を吹き込みつつ、昇降動可能な黒鉛電極（３）に通電して当該黒鉛電極（３）からの放電によって焼却灰（Ａ）を溶融する焼却灰溶融炉において、黒鉛電極（３）に通電し放電を生じさせる操業位置（Ｘ）よりも上方に第１退避位置（Ｙ）と第２退避位置（Ｚ）を設定し、相対的に短時間の通常止電時には黒鉛電極（３）を第１退避位置（Ｙ）へ上昇させるとともに、相対的に長時間の非定常止電時には黒鉛電極（３）を第１退避位置（Ｙ）よりも上方の第２退避位置（Ｚ）へ上昇させる。
【０００６】
本発明において、相対的に短時間の通常止電時には黒鉛電極は、ベースメタルＭに電極下端が付着固化せずかつ通電復帰に時間を要しない第１退避位置へ上昇させられる。相対的に長時間の非定常止電時には黒鉛電極は上記第１退避位置よりも上方の第２退避位置へ上昇させられ、この位置では黒鉛電極の炉体内への露出長さが短くなるから、雰囲気温度が低下した状態での電極炭素分の酸化消耗は最小限に抑えられ、排ガス中のＣＯ濃度が低く抑えられる。
【０００７】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の焼却灰溶融炉の電極操作方法によれば、電極の止電を長時間行った場合にもＣＯの発生を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は焼却灰溶融炉の一例を示す概略断面図である。図１において、上方へ開放する容器状の炉体１は炉蓋２で閉鎖されている。炉蓋２には空冷された複数の電極管２１（図はそのうち一本のみを示す）が上下方向へ貫設されており、これら電極管２１にそれぞれ黒鉛電極３が昇降動可能に挿通されている。黒鉛電極３は公知の電極昇降装置４に保持されて昇降作動させられる。電極昇降装置４は上下方向の三位置で黒鉛電極を選択的に位置決めできるように設定されている。三位置とは、後述する操業位置Ｘ、第１退避位置Ｙ、第２退避位置Ｚで、この順に高くなっている。なお、上記三位置への黒鉛電極の位置決めはリミットスッチ等で検出することによって行う。
【００１０】
焼却灰の溶融を行う通常運転時には、黒鉛電極３は図１に示すように最下位置の操業位置Ｘで保持されており、通電によって黒鉛電極３の下端と炉体１内に貯留された溶融したベースメタルＭとの間でアーク放電Ｄを生じている。なお、操業位置Ｘは、黒鉛電極３の下端がベースメタルＭの溶融面から上方へＬX離れて位置するように設定されており、この状態では黒鉛電極３はＬYの長さで炉体１内に露出している。操業位置ＸでのＬXの一例は２０〜３０ｍｍ、ＬYは１５８０〜１５７０ｍｍである。
【００１１】
炉蓋２には焼却灰供給口２２が開口しており、ここから炉体１内へ投入供給された焼却灰Ａが電極３のアーク熱によって加熱され溶融される。炉体１の側壁には燃焼空気供給口１１が開口して、これより炉体１内へ燃焼空気Ｂが供給されており、溶融時に発生する可燃性ガスは燃焼空気Ｂによって燃焼させられる。この時生じる排ガスＣは、炉蓋２に開口するガス排出口２３を経て炉体１外へ排出される。なお、図１ではベースメタル表面を覆うスラグ層や炉体に設けられる出滓口は図示を省略してある。
【００１２】
表１には、通常運転時の炉内雰囲気温度と排ガスＣ中のＣＯ、ＣＯ2、Ｏ2の各ガス濃度の一例を示す。なお、表中のＣＯ、ＣＯ2濃度はＯ2１２％換算値である。これによると、炉内雰囲気温度は１０００〜１３００℃を維持し、ＣＯ濃度は２７ｐｐｍで、旧厚生省の「ごみ処理に係るダイオキシン類発生防止等ガイドライン」に示されたＯ2１２％換算でのＣＯの４時間平均規制値である３０ｐｐｍ以下を満足している。
【００１３】
【表１】
【００１４】
新たな黒鉛電極の継ぎ足し等のために１０分程度の電極通電の停止（通常止電）を行うことがあるが、この際には、図２に示すように、黒鉛電極３を第１退避位置Ｙまで上昇させる。この第１退避位置Ｙは、ベースメタルＭに電極下端が付着固化せず、かつ通電復帰に時間を要しないような、ベースメタルＭの溶融面に近い上方位置であり、この場合のＬXの一例は３００ｍｍ程度、ＬYは１３００ｍｍ程度である。
【００１５】
表２には、通常止電時の炉内雰囲気温度と排ガスＣ中の各ガス濃度の時間変化の一例を示す。なお、ＣＯ、ＣＯ2の濃度はＯ2１２％換算の瞬時値である。これによると、止電後１５分で炉内雰囲気温度は８５０℃に低下し、ＣＯ濃度は３５ｐｐｍに増加するが、４時間平均では３０ｐｐｍ以下となる。したがって、１０分程度の通常止電であればＣＯ濃度が問題になることは無い。
【００１６】
【表２】
【００１７】
ところが、排ガスダクトの清掃や耐火物の交換等によって半日程度と長時間の電極通電の停止（非定常止電）を行うと、黒鉛電極を第１退避位置に保持した状態では表２に示すように、時間の経過と雰囲気温度の低下とともに次第に排ガスＣ中のＣＯ濃度が増加し、止電が３０分以上になると４時間平均でのＣＯ濃度が上記ガイドライン規制値の３０ｐｐｍを大きく超えてしまう。なお、止電が９０分以上になると雰囲気温度の低下によって黒鉛電極の炭素分の蒸発量が減り、ＣＯ濃度は低下し始めるが、その低下割合は小さく、４時間平均のＣＯ濃度は３０ｐｐｍを超えたままとなる。
【００１８】
そこで、本実施形態では、長時間の非定常止電を行う場合には図３に示すように黒鉛電極３を第２退避位置Ｚまで上昇させる。第２退避位置ＺにおけるＬXは例えば１０００ｍｍ程度、ＬYは６００ｍｍ程度である。なお、ＬYを小さくした方が炉体１内への電極露出面積が小さくなって好ましいが、灼熱した黒鉛電極３の下端が上昇接近することによる電極管２１周囲の機構部への熱的影響との兼ね合いを考慮する必要がある。
【００１９】
第２退避位置Ｚでは黒鉛電極３の炉体１内への露出長さＬYが短くなるから、雰囲気温度が低下した状態での電極炭素分の酸化消耗は最小限に抑えられる。この結果、表３に示すように排ガスＣ中のＣＯ濃度は、止電後３０分、６０分、９０分と経過してもＯ２12％換算値の４時間平均値は前述のガイドライン規制値の３０ｐｐｍ以下を維持する。なお、表３中のＣＯ濃度は止電後３０分、６０分の瞬時値が３０ｐｐｍを越えているが、４時間平均値は３０ｐｐｍ以下となる。
【００２０】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例における、通常運転時の焼却灰溶融炉の概略断面図である。
【図２】通常止電時の焼却灰溶融炉の概略断面図である。
【図３】非定常止電時の焼却灰溶融炉の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…炉体、２…炉蓋、２２…焼却灰供給口、２３…ガス排出口、３…黒鉛電極、４…電極昇降装置、Ｘ…操業位置、Ｙ…第１退避位置、Ｚ…第２退避位置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は焼却灰溶融炉の電極操作方法に関し、特に、ＣＯの排出を抑制できる電極操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ごみ焼却灰や下水・し尿・汚泥焼却灰等を減容し無害化する焼却灰溶融炉が知られており、その一例が特許文献１に開示されている。開示された焼却灰溶融炉では、炉蓋を上下方向へ貫通させて複数の黒鉛電極を設け、これら黒鉛電極から生じるアーク放電によって焼却灰を加熱し溶融している。この際、炉内へは燃焼空気が吹き込まれて、溶融時に発生する可燃性ガスが燃焼させられ、排ガスとして排出される。
【特許文献１】特開平７−２８０４４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来の焼却灰溶融炉において、炉蓋を貫通して炉内へ突出する黒鉛電極は、放電に伴う消耗以外に炉内雰囲気によって酸化消耗させられる。炉内温度は通常１０００℃以上の高温となっているため、電極の黒鉛酸化により発生するガスは通常はＣＯ2になる。ところが、排ガスダクトの点検や耐火物の部分交換等によって長時間電極通電を停止（止電）すると、炉内温度が低下するために黒鉛酸化により発生するガスがＣＯ2まで酸化せず、ＣＯにとどまって排ガス中のＣＯ濃度が高くなるという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決するもので、電極の止電を長時間行った場合にもＣＯの発生を低く抑えることができる焼却灰溶融炉の電極操作方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、燃焼空気を吹き込みつつ、昇降動可能な黒鉛電極（３）に通電して当該黒鉛電極（３）からの放電によって焼却灰（Ａ）を溶融する焼却灰溶融炉において、黒鉛電極（３）に通電し放電を生じさせる操業位置（Ｘ）よりも上方に第１退避位置（Ｙ）と第２退避位置（Ｚ）を設定し、相対的に短時間の通常止電時には黒鉛電極（３）を第１退避位置（Ｙ）へ上昇させるとともに、相対的に長時間の非定常止電時には黒鉛電極（３）を第１退避位置（Ｙ）よりも上方の第２退避位置（Ｚ）へ上昇させる。
【０００６】
本発明において、相対的に短時間の通常止電時には黒鉛電極は、ベースメタルＭに電極下端が付着固化せずかつ通電復帰に時間を要しない第１退避位置へ上昇させられる。相対的に長時間の非定常止電時には黒鉛電極は上記第１退避位置よりも上方の第２退避位置へ上昇させられ、この位置では黒鉛電極の炉体内への露出長さが短くなるから、雰囲気温度が低下した状態での電極炭素分の酸化消耗は最小限に抑えられ、排ガス中のＣＯ濃度が低く抑えられる。
【０００７】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の焼却灰溶融炉の電極操作方法によれば、電極の止電を長時間行った場合にもＣＯの発生を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は焼却灰溶融炉の一例を示す概略断面図である。図１において、上方へ開放する容器状の炉体１は炉蓋２で閉鎖されている。炉蓋２には空冷された複数の電極管２１（図はそのうち一本のみを示す）が上下方向へ貫設されており、これら電極管２１にそれぞれ黒鉛電極３が昇降動可能に挿通されている。黒鉛電極３は公知の電極昇降装置４に保持されて昇降作動させられる。電極昇降装置４は上下方向の三位置で黒鉛電極を選択的に位置決めできるように設定されている。三位置とは、後述する操業位置Ｘ、第１退避位置Ｙ、第２退避位置Ｚで、この順に高くなっている。なお、上記三位置への黒鉛電極の位置決めはリミットスッチ等で検出することによって行う。
【００１０】
焼却灰の溶融を行う通常運転時には、黒鉛電極３は図１に示すように最下位置の操業位置Ｘで保持されており、通電によって黒鉛電極３の下端と炉体１内に貯留された溶融したベースメタルＭとの間でアーク放電Ｄを生じている。なお、操業位置Ｘは、黒鉛電極３の下端がベースメタルＭの溶融面から上方へＬX離れて位置するように設定されており、この状態では黒鉛電極３はＬYの長さで炉体１内に露出している。操業位置ＸでのＬXの一例は２０〜３０ｍｍ、ＬYは１５８０〜１５７０ｍｍである。
【００１１】
炉蓋２には焼却灰供給口２２が開口しており、ここから炉体１内へ投入供給された焼却灰Ａが電極３のアーク熱によって加熱され溶融される。炉体１の側壁には燃焼空気供給口１１が開口して、これより炉体１内へ燃焼空気Ｂが供給されており、溶融時に発生する可燃性ガスは燃焼空気Ｂによって燃焼させられる。この時生じる排ガスＣは、炉蓋２に開口するガス排出口２３を経て炉体１外へ排出される。なお、図１ではベースメタル表面を覆うスラグ層や炉体に設けられる出滓口は図示を省略してある。
【００１２】
表１には、通常運転時の炉内雰囲気温度と排ガスＣ中のＣＯ、ＣＯ2、Ｏ2の各ガス濃度の一例を示す。なお、表中のＣＯ、ＣＯ2濃度はＯ2１２％換算値である。これによると、炉内雰囲気温度は１０００〜１３００℃を維持し、ＣＯ濃度は２７ｐｐｍで、旧厚生省の「ごみ処理に係るダイオキシン類発生防止等ガイドライン」に示されたＯ2１２％換算でのＣＯの４時間平均規制値である３０ｐｐｍ以下を満足している。
【００１３】
【表１】
【００１４】
新たな黒鉛電極の継ぎ足し等のために１０分程度の電極通電の停止（通常止電）を行うことがあるが、この際には、図２に示すように、黒鉛電極３を第１退避位置Ｙまで上昇させる。この第１退避位置Ｙは、ベースメタルＭに電極下端が付着固化せず、かつ通電復帰に時間を要しないような、ベースメタルＭの溶融面に近い上方位置であり、この場合のＬXの一例は３００ｍｍ程度、ＬYは１３００ｍｍ程度である。
【００１５】
表２には、通常止電時の炉内雰囲気温度と排ガスＣ中の各ガス濃度の時間変化の一例を示す。なお、ＣＯ、ＣＯ2の濃度はＯ2１２％換算の瞬時値である。これによると、止電後１５分で炉内雰囲気温度は８５０℃に低下し、ＣＯ濃度は３５ｐｐｍに増加するが、４時間平均では３０ｐｐｍ以下となる。したがって、１０分程度の通常止電であればＣＯ濃度が問題になることは無い。
【００１６】
【表２】
【００１７】
ところが、排ガスダクトの清掃や耐火物の交換等によって半日程度と長時間の電極通電の停止（非定常止電）を行うと、黒鉛電極を第１退避位置に保持した状態では表２に示すように、時間の経過と雰囲気温度の低下とともに次第に排ガスＣ中のＣＯ濃度が増加し、止電が３０分以上になると４時間平均でのＣＯ濃度が上記ガイドライン規制値の３０ｐｐｍを大きく超えてしまう。なお、止電が９０分以上になると雰囲気温度の低下によって黒鉛電極の炭素分の蒸発量が減り、ＣＯ濃度は低下し始めるが、その低下割合は小さく、４時間平均のＣＯ濃度は３０ｐｐｍを超えたままとなる。
【００１８】
そこで、本実施形態では、長時間の非定常止電を行う場合には図３に示すように黒鉛電極３を第２退避位置Ｚまで上昇させる。第２退避位置ＺにおけるＬXは例えば１０００ｍｍ程度、ＬYは６００ｍｍ程度である。なお、ＬYを小さくした方が炉体１内への電極露出面積が小さくなって好ましいが、灼熱した黒鉛電極３の下端が上昇接近することによる電極管２１周囲の機構部への熱的影響との兼ね合いを考慮する必要がある。
【００１９】
第２退避位置Ｚでは黒鉛電極３の炉体１内への露出長さＬYが短くなるから、雰囲気温度が低下した状態での電極炭素分の酸化消耗は最小限に抑えられる。この結果、表３に示すように排ガスＣ中のＣＯ濃度は、止電後３０分、６０分、９０分と経過してもＯ２12％換算値の４時間平均値は前述のガイドライン規制値の３０ｐｐｍ以下を維持する。なお、表３中のＣＯ濃度は止電後３０分、６０分の瞬時値が３０ｐｐｍを越えているが、４時間平均値は３０ｐｐｍ以下となる。
【００２０】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例における、通常運転時の焼却灰溶融炉の概略断面図である。
【図２】通常止電時の焼却灰溶融炉の概略断面図である。
【図３】非定常止電時の焼却灰溶融炉の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…炉体、２…炉蓋、２２…焼却灰供給口、２３…ガス排出口、３…黒鉛電極、４…電極昇降装置、Ｘ…操業位置、Ｙ…第１退避位置、Ｚ…第２退避位置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼空気を吹き込みつつ、昇降動可能な黒鉛電極に通電して当該黒鉛電極からの放電によって焼却灰を溶融する焼却灰溶融炉において、前記黒鉛電極に通電し放電を生じさせる操業位置よりも上方に第１退避位置と第２退避位置を設定し、通常止電時には前記黒鉛電極を前記第１退避位置へ上昇させるとともに、非定常止電時には前記黒鉛電極を前記第１退避位置よりも上方の前記第２退避位置へ上昇させることを特徴とする焼却灰溶融炉の電極操作方法。
【請求項１】
燃焼空気を吹き込みつつ、昇降動可能な黒鉛電極に通電して当該黒鉛電極からの放電によって焼却灰を溶融する焼却灰溶融炉において、前記黒鉛電極に通電し放電を生じさせる操業位置よりも上方に第１退避位置と第２退避位置を設定し、通常止電時には前記黒鉛電極を前記第１退避位置へ上昇させるとともに、非定常止電時には前記黒鉛電極を前記第１退避位置よりも上方の前記第２退避位置へ上昇させることを特徴とする焼却灰溶融炉の電極操作方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−６０２２９（Ｐ２０１０−６０２２９Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２７７０４（Ｐ２００８−２２７７０４）
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]