JP4283035B2 - 溶融炉及びプラズマアークの再着火方法 - Google Patents
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Description
【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等の被溶融物をプラズマアークで溶融処理する溶融炉に関し、特にプラズマアークが消滅した場合、炉体内に再着火棒を自動的に挿入し、即座にプラズマの着火再生が可能な溶融炉及びプラズマアークの再着火方法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溶融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溶融炉の概略構成を示す図である。プラズマ溶融炉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８ａとする。溶融スラグ８ａは排出口９からオーバフローにより炉外に排出され、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（非特許文献１参照）。
【０００３】
上記構成のプラズマ溶融炉において、プラズマトーチ４と対極６の間にプラズマアークを発生させ、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、溶融スラグ８ａ及びベースメタル８ｂの電気的抵抗が低く保たれなければならない。ベースメタル８ｂは温度に関わらず、液体（溶融状態）、固体であっても電気的抵抗はきわめて低い。しかし、溶融スラグ８ａは温度が高く溶融状態であるとその電気的抵抗は低いが、温度が下がり粘性が高くなるとともに電気的抵抗値は上昇し、電気伝導性が悪くなり、アークの再発生ができない。また、溶融スラグ上に酸化物等の組成が不均一な温度の低い焼却灰７が多量に投入されると、アーク電力の変動が大きく、また、プラズマアーク１０が消滅する現象が発生する。このプラズマアーク１０が消滅した場合は、ベースメタル８ｂ上を導電性のない焼却灰が覆った状態となるため、プラズマアーク１０の再発生ができないという問題があった。
【０００４】
従来、プラズマアークが消滅し再度プラズマアークを発生させる場合、例えば再着火棒１１を用意し、プラズマ溶融炉１のトーチ挿入口５から挿入ハンドルの先端に装着した再着火棒１１を挿入し、図２に示すように、対極６上に載置し、ベースメタル８ｂが安定するまで挿入ハンドルを押え、溶融部分が若干固化してきて再着火棒１１が転倒しない状態になったら、ハンドルを再着火棒から抜く。その後、再着火棒１１とプラズマトーチ４の間にプラズマアーク１０を発生させプラズマアークの再生を行っていた。この人手による再着火棒１１を炉体３内に挿入し、対極６上に載置し固定する作業は困難で煩わしいものであった。特に、プラズマアーク１０がアーク電力の変動により消滅した場合、炉体３内の溶融スラグ８ａの中に柱状の再着火棒１１を挿入し、対極６の上に配置する作業は危険を伴う極めて困難な作業であった。
【０００５】
【非特許文献１】
選鉱製錬研究所彙報 第４６巻第１号 １９９０年 ６月 東北大学
【０００６】
【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、人手によることなく、自動的に炉体内に再着火棒を挿入し、即座にプラズマアークの再着火ができる溶融炉及びプラズマアークの再着火方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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に記載の本発明は、炉体、プラズマトーチ、炉体上部に設けたプラズマトーチ挿入口を具備し、該炉体内に投入された被溶融物を該プラズマトーチと炉体底部で且つプラズマトーチ挿入口に対向する位置に設けた対極の間に発生させたプラズマアークにより溶融し、該対極上にベースメタル及び該ベースメタルの上部に溶融スラグを形成する溶融炉において、再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構と、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させ、再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出す制御を行う制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００８】
上記のように再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構と、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させ、再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出す制御を行う制御手段とを設けたので、人手によることなく、自動的に再着火棒をプラズマトーチと対極の間に挿入し、プラズマトーチと再着火棒の間でプラズマアークを発生することができる。また、再着火棒をプラズマトーチと対極の間に挿入すると、即座にプラズマトーチと再着火棒の間でプラズマアークを発生させることができるから、プラズマアークの再生が即座（短時間）にできる。
【００１１】
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、再着火棒挿入機構は、先端に再着火棒を保持する保持部を有し、且つ軸受部材で回転自在に支持された円柱状部材と、該円柱状部材を覆う二重管とを具備することを特徴とする。
【００１２】
上記のように回転自在な円柱状部材と、該円柱状部材を覆う二重管を具備するので、二重管に冷媒を供給し、円柱状部材先端の保持部に再着火棒を保持して、円柱状部材を高温から保護しながら、再着火棒を高温の溶融炉内に挿入することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の溶融炉において、再着火棒挿入機構が具備する二重管には、冷却水を注入するための給水口と、該注入された冷却水を排出するための排水口を設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記のように二重管に給水口及び排水口を設けたので、二重管内に冷却水を供給することにより、円柱状部材を高温雰囲気に曝すことなく、該円柱状部材先端の保持部に保持した再着火棒を、高温の溶融炉内に挿入することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、炉体、プラズマトーチ、炉体上部に設けたプラズマトーチ挿入口を具備し、該炉体内に投入された被溶融物を該プラズマトーチと炉体底部で且つプラズマトーチ挿入口に対向する位置に設けた対極の間に発生させたプラズマアークにより溶融し、該対極上にベースメタル及び該ベースメタルの上部に溶融スラグを形成する溶融炉におけるプラズマアークの再着火方法において、再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構を備え、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させ、再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出すことを特徴とする。
【００１６】
上記のように再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構を備え、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させることにより、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合に、短時間にプラズマアークの再生が可能となる。
【００１７】
【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３及び図４は本発明に係る溶融炉の概略構成例を示す図であり、図３は平面図、図４は側面図である。図３及び図４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溶融炉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（図示は省略）が設けられている。
【００１８】
２０はプラズマ溶融炉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り、該プラズマトーチ挿入機構２０は支柱２１に旋回機構２６等で旋回自在に支持された旋回台３２にブラケット３３を介して取付けられている。プラズマトーチ挿入機構２０はプラズマトーチ４の上端部を保持し、プラズマトーチを上下動させる上下動機構２２を具備している。また、プラズマ溶融炉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２４が１台ないし２台又は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２５が設けられている。
【００１９】
プラズマトーチ挿入機構２０は旋回機構２６で図３のＡ位置、即ちプラズマトーチ４がトーチ挿入口５の真上に達する位置Ａと、Ｂ位置、即ちプラズマトーチ４の待機位置との間を旋回できるようになっている。また、炉蓋２に再着火棒挿入口１２が設けられており、該再着火棒挿入口１２から再着火棒挿入機構１３に装着された再着火棒１１を炉体３内に挿入できるようになっている。
【００２０】
図５及び図６は再着火棒挿入機構１３の構成を示す図で、図５は再着火棒挿入機構１３の全体構成を、図６（ａ）は再着火棒装着部の詳細構成を、図６（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ再着火棒１１の端部を示す一部側断面図、正面図である。再着火棒挿入機構１３は該再着火棒装着部１４を具備し、該再着火棒装着部１４は円柱状部材１４−１を内管１４−２ａと外管１４−２ｂからなる二重管１４−２で覆った構造である（図７参照）。該円柱状部材１４−１は再着火棒装着部１４の先端部に設けた軸受部材１４−４に回転自在に支持され、モータ１４−３で回転するようになっている。
【００２１】
また、再着火棒装着部１４は電気絶縁部材３０及び３０を介在させ電気絶縁部材１５−１及び１５−２に取付けられ、該電気絶縁部材１５−１及び１５−２はねじ部材１６に螺合し、該ねじ部材１６をモータ１９で回転することにより、電気絶縁部材１５−１及び１５−２を介して再着火棒装着部１４は矢印Ａ方向に移動するようになっている。再着火棒装着部１４の移動量はリミットスイッチ１８−１、１８−２で検出されるようになっている。なお、再着火棒挿入機構１３は台部材３１に搭載され、該台部材３１は支柱４５、４５で支持されている（図４参照）。また図４に示すように、支柱４５、４５の途中には電気絶縁板４６、４６が介在し、再着火棒挿入機構１３は支柱４５、４５の下部と電気的に絶縁されている。
【００２２】
再着火棒１１の後端部を保持する再着火棒保持部１７は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように再着火棒１１の後端部に設けた円錐台形状凹部１１ａに設けた雌ねじ溝１１ｂに、再着火棒装着部１４の円柱状部材１４−１の先端に設けた雄ねじ溝１４−１ａを螺合させることにより、再着火棒１１を円柱状部材１４−１に装着保持できる保持機構となっている。
【００２３】
また、再着火棒１１の後端外周には四角錐台状凸部１１ｃが形成され、再着火棒装着部１４の先端部に設けた軸受部材１４−４にはこの四角錐台状凸部１１ｃが挿入される四角錐台状凹部１４−４ａが形成されており、再着火棒１１の後端部を軸受部材１４−４の四角錐台状凹部１４−４ａに押し当て、モータ１４−３を正回転させることにより円柱状部材１４−１先端の雄ねじ溝１４−１ａを再着火棒１１後端部の雌ねじ溝１１ｂにねじ込み螺合させて再着火棒１１を円柱状部材１４−１に装着する。また、モータ１４−３を逆転させることにより再着火棒１１から円柱状部材１４−１を脱着する。この装着及び脱着に際して再着火棒１１の後端部の四角錐台状凸部１１ｃは軸受部材１４−４の四角錐台状凹部１４−４ａに嵌合して再着火棒１１の回転は阻止されるから、装着及び脱着は容易に実現できる。
【００２４】
なお、モータ１４−３の回転軸と円柱状部材１４−１は電気絶縁部材３０を介在させたカップリング１４−７で連結され、モータ１４−３の回転軸と円柱状部材１４−１は電気的に絶縁されている。また、二重管１４−２も電気絶縁部材３０を介在させたブラケット１５−３を介して台部材３１に移動自在に支持されている。このようにモータ１４−３の回転軸と円柱状部材１４−１の間、及び再着火棒装着部１４の二重管１４−２と電気絶縁部材１５−１の間、モータ１４−３と電気絶縁部材１５−２の間にそれぞれ電気絶縁部材３０を介在させて再着火棒装着部１４と台部材３１の間を電気的に絶縁することにより、再着火時に再着火棒１１に発生する高電圧が台部材３１に伝わるのを阻止し、感電の危険を防止することができる。例えば、再着火棒１１と炉底対極間にほんの１Ωの抵抗があると、再着火時に最低４００Ａの電流を流すので、再着火棒１１に４００Ｖの電圧が発生する。この電圧が台部材３１に伝わり、感電の危険がある。
【００２５】
再着火棒装着部１４の円柱状部材１４−１を覆う二重管１４−２には、図７に示すように、その内外管の間の空間１４−２ａに連通する給水口１４−５と排水口１４−６が設けられ、給水口１４−５から空間１４−２ａ中に冷却水を注入し、排水口１４−６から排水することにより、再着火棒装着部１４を水冷却するようになっている。このように二重管１４−２の内管と外管の間の空間１４−２ａに冷却水を流すことにより、外からの強い輻射熱をこの冷却水で冷却し内部の昇温を防ぐことができる。また、円柱状部材１４−１を収容する内管の空間１４−２ｂに冷却空気等の冷却ガスを流すことで、再着火棒１１を把持する円柱状部材１４−１の先端部まで冷却できる。ここで冷却水による冷却と冷却ガスによる冷却を併用しているのは、冷却ガスを二重管１４−２の内管先端部から炉内に放散することにより、再着火棒１１を把持する円柱状部材１４−１をその先端部まで効果的に冷却することができると共に、冷却空気等の冷却ガスは炉内に放散しても弊害が少ないからである。なお、円柱状部材１４−１の先端部まで冷却する水冷ジャケットを形成することは構造上難しい。
【００２６】
上記構成の溶融炉において、図４に示すように、再着火棒装着部１４に、再着火棒１１を装着し、モータ１９を正回転させることにより、再着火棒１１は再着火棒挿入口１２に向って移動し、更に該再着火棒挿入口１２を通って、その先端が図８に示すように炉体３内の所定位置（対極６の真上で且つベースメタル８ｂ中の位置）に到達する。この再着火棒１１の所定位置での停止は、再着火棒装着部１４の移動量をリミットスイッチ１８−１で検出し、その検出信号を図示しない制御装置が受信したら、モータ１９を停止する信号を出力し、モータ１９を停止させる。また、再着火棒１１の先端が炉底に到達するとモータ１９の負荷電流値が増大するから、上記制御装置がモータ１９の負荷電流値を監視し、所定の電流値を越えた時モータ１９を停止する信号を出力してモータ１９を停止するようにしてもよい。
【００２７】
プラズマアーク１０を再着火させる場合は、図８に示すように、再着火棒挿入機構１３の再着火棒装着部１４で再着火棒１１を保持し、その先端を対極６上で且つベースメタル８ｂの中に保持した状態でプラズマトーチ４と対極６の間に電圧を印加し、プラズマアーク１０を発生させる。プラズマアーク１０が発生した後、モータ１４−３を逆転させることにより再着火棒１１を離脱させる。その後、モータ１９を逆転させることにより、再着火棒装着部１４は炉体３から抜け出て、炉体３外の所定位置に達したら、それをリミットスイッチ１８−２が検出し、モータ１９を停止することにより、再着火棒装着部１４は停止する。なお、再着火棒１１はプラズマアーク１０の熱により溶融し、炉体３内に形成されるベースメタル８ｂと混合される。また、ベースメタル８ｂの上にはそれより比重の軽い溶融スラグ８ａの層が形成される。
【００２８】
なお、上記再着火棒挿入機構１３において、上記のように円柱状部材１４−１、二重管１４−２は電気絶縁部材３０、３０を介して台部材３１、電気絶縁部材１５−１と電気的に絶縁され、更に円柱状部材１４−１とモータ１４−３の回転軸はカップリング１４−７の電気絶縁部材３０で電気的に絶縁されているから、図５に示すように、再着火棒１１を円柱状部材１４−１の再着火棒保持部１７に保持したままプラズマトーチ４と対極６の間に電圧を印加して、プラズマアーク１０を発生させても電気的には問題ない。
【００２９】
上記のように再着火棒装着部１４で再着火棒１１を保持したまま、プラズマアーク１０を発生させることができ、プラズマアーク１０が発生後、再着火棒１１を離脱させることができるから、即座にプラズマアーク１０を再発生させることができる。これに対して、従来のプラズマアーク１０の再生方法例では、再着火棒１１の先端部周辺の溶融部分が若干固化して再着火棒１１が転倒しない状態になったら、再着火棒１１を離脱させ、その後プラズマトーチ４と再着火棒１１の間にプラズマアーク１０を発生させるので、即座にプラズマアーク１０の再発生ができない。
【００３０】
図９及び図１０は本発明に係る溶融炉の概略構成例を示す図であり、図９は平面図、図１０は側面図である。図において、４０はプラズマトーチ挿入機構であり、該プラズマトーチ挿入機構４０は支柱２１に旋回機構２６で旋回自在に支持された旋回台３２にブラケット４１を介して取付けられている。また、プラズマトーチ挿入機構４０は、プラズマトーチ４を取付けるトーチ取付台４２を具備し、該トーチ取付台４２にプラズマトーチ４を取り付ける。
【００３１】
トーチ取付台４２は、プラズマトーチ４を上下動できるようになっている。また、前後移動機構４３を具備し、該前後移動機構４３により矢印Ｅに示すように前後に移動できるようになっており、更に左右移動機構４４を具備し、該左右移動機構４４により矢印Ｆに示すように左右に移動できるようになっている。また、プラズマトーチ挿入機構４０のトーチ取付台４２にプラズマトーチ４を取付け、旋回機構２６による図９のＡ位置とＢ位置の旋回動作、上下動機構の上下動作により、プラズマトーチ４をプラズマ溶融炉１の炉体３内に挿入できるようになっている。再着火棒挿入口１２からは、図示は省略するが、図４に示すのと同様、再着火棒挿入機構１３により、再着火棒１１を炉体３内に挿入し、所定位置に位置決めできるようになっている。
【００３２】
上記の構成の溶融炉において、再着火棒挿入機構１３により再着火棒１１を再着火棒挿入口１２から図８に示すように、炉体３内の所定位置に挿入する。その後、図９のＢ位置から旋回機構２６でプラズマトーチ挿入機構４０をＡ位置まで旋回させ、この状態で上下動機構により下降させ、プラズマトーチ４の先端を対極６の上方の所定位置まで下降させ、プラズマトーチ４と対極６の間に所定の電圧を印加し、プラズマアークを発生させる。プラズマアークの着火、再着火棒１１の脱着を行い、再着火棒挿入機構１３の再着火棒装着部１４を炉体３から抜出す。焼却灰供給装置２４から焼却灰を供給し、これを溶融する。
【００３３】
プラズマアークがアーク電力の変動等により不意に消滅し、即座にプラズマアーク１０を発生する必要がある場合は、図８に示すように、再着火棒挿入機構１３の再着火棒装着部１４に再着火棒１１を装着し、対極６上に保持した状態でプラズマトーチ４と対極６の間に電圧を印加し、プラズマアーク１０を発生させる。プラズマアーク１０が発生した後、モータ１４−３を逆転させることにより、上記のように再着火棒１１を再着火棒装着部１４の円柱状部材１４−１の先端部から脱着させる。
【００３４】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００３５】
【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。
【００３６】
請求項１に記載の発明によれば、再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構と、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させ、再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出す制御を行う制御手段とを設けたので、人手によることなく、自動的に再着火棒をプラズマトーチと対極の間に挿入し、プラズマトーチと再着火棒の間でプラズマアークを発生することができる。また、再着火棒をプラズマトーチと対極の間に挿入すると、即座にプラズマトーチと再着火棒の間でプラズマアークを発生させることができるから、プラズマアークの再生が即座（短時間）にできる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、回転自在な円柱状部材と、該円柱状部材を覆う二重管を具備するので、二重管に冷媒を供給し、円柱状部材先端の保持部に再着火棒を保持して、円柱状部材を高温から保護しながら、再着火棒を高温の溶融炉内に挿入することができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、二重管に給水口及び排水口を設けたので、二重管内に冷却水を供給することにより、円柱状部材を高温雰囲気に曝すことなく、該円柱状部材先端の保持部に保持した再着火棒を、高温の溶融炉内に挿入することができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構を備え、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させることにより、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合に、短時間にプラズマアークの再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の溶融炉であるプラズマ溶融炉の概略構成を示す図である。
【図２】プラズマ溶融炉に再着火棒を配置しプラズマアークを発生させた状態を示す図である。
【図３】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４】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５】本発明に係る溶融炉に用いる再着火棒挿入機構の全体構成例を示す図である。
【図６】図６（ａ）は再着火棒挿入機構の再着火棒装着部の詳細構成を、図６（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ再着火棒の端部を示す一部側断面図、正面図である。
【図７】再着火棒挿入機構の再着火棒装着部の断面図である。
【図８】本発明に係る溶融炉に再着火棒を配置しプラズマアークを発生させた状態を示す図である。
【図９】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１０】本発明に係る溶融炉の概略構成例を示す側面図である。
【符号の説明】
１ プラズマ溶融炉
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
８ａ 溶融スラグ
８ｂ ベースメタル
９ 排出口
１０ プラズマアーク
１１ 再着火棒
１２ 再着火棒挿入口
１３ 再着火棒挿入機構
１４ 再着火棒装着部
１４−１ 円柱状部材
１４−２ 二重管
１４−３ モータ
１４−４ 軸受部材
１４−５ 給水口
１４−６ 排水口
１４−７ カップリング
１５−１ 電気絶縁部材
１５−２ 電気絶縁部材
１５−３ ブラケット
１６ ねじ部材
１７ 再着火棒保持部
１８−１ リミットスイッチ
１８−２ リミットスイッチ
１９ モータ
２０ プラズマトーチ挿入機構
２１ 支柱
２２ 上下動機構
２４ 焼却灰供給装置
２５ 排出口
２６ 旋回機構
２８ トーチ取付台
３０ 電気絶縁部材
３１ 台部材
３２ 旋回台
３３ ブラケット
４０ プラズマトーチ挿入機構
４１ ブラケット
４２ トーチ取付台
４３ 前後移動機構
４４ 左右移動機構
４５ 支柱
４６ 電気絶縁板
【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等の被溶融物をプラズマアークで溶融処理する溶融炉に関し、特にプラズマアークが消滅した場合、炉体内に再着火棒を自動的に挿入し、即座にプラズマの着火再生が可能な溶融炉及びプラズマアークの再着火方法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溶融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溶融炉の概略構成を示す図である。プラズマ溶融炉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８ａとする。溶融スラグ８ａは排出口９からオーバフローにより炉外に排出され、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（非特許文献１参照）。
【０００３】
上記構成のプラズマ溶融炉において、プラズマトーチ４と対極６の間にプラズマアークを発生させ、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、溶融スラグ８ａ及びベースメタル８ｂの電気的抵抗が低く保たれなければならない。ベースメタル８ｂは温度に関わらず、液体（溶融状態）、固体であっても電気的抵抗はきわめて低い。しかし、溶融スラグ８ａは温度が高く溶融状態であるとその電気的抵抗は低いが、温度が下がり粘性が高くなるとともに電気的抵抗値は上昇し、電気伝導性が悪くなり、アークの再発生ができない。また、溶融スラグ上に酸化物等の組成が不均一な温度の低い焼却灰７が多量に投入されると、アーク電力の変動が大きく、また、プラズマアーク１０が消滅する現象が発生する。このプラズマアーク１０が消滅した場合は、ベースメタル８ｂ上を導電性のない焼却灰が覆った状態となるため、プラズマアーク１０の再発生ができないという問題があった。
【０００４】
従来、プラズマアークが消滅し再度プラズマアークを発生させる場合、例えば再着火棒１１を用意し、プラズマ溶融炉１のトーチ挿入口５から挿入ハンドルの先端に装着した再着火棒１１を挿入し、図２に示すように、対極６上に載置し、ベースメタル８ｂが安定するまで挿入ハンドルを押え、溶融部分が若干固化してきて再着火棒１１が転倒しない状態になったら、ハンドルを再着火棒から抜く。その後、再着火棒１１とプラズマトーチ４の間にプラズマアーク１０を発生させプラズマアークの再生を行っていた。この人手による再着火棒１１を炉体３内に挿入し、対極６上に載置し固定する作業は困難で煩わしいものであった。特に、プラズマアーク１０がアーク電力の変動により消滅した場合、炉体３内の溶融スラグ８ａの中に柱状の再着火棒１１を挿入し、対極６の上に配置する作業は危険を伴う極めて困難な作業であった。
【０００５】
【非特許文献１】
選鉱製錬研究所彙報 第４６巻第１号 １９９０年 ６月 東北大学
【０００６】
【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、人手によることなく、自動的に炉体内に再着火棒を挿入し、即座にプラズマアークの再着火ができる溶融炉及びプラズマアークの再着火方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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に記載の本発明は、炉体、プラズマトーチ、炉体上部に設けたプラズマトーチ挿入口を具備し、該炉体内に投入された被溶融物を該プラズマトーチと炉体底部で且つプラズマトーチ挿入口に対向する位置に設けた対極の間に発生させたプラズマアークにより溶融し、該対極上にベースメタル及び該ベースメタルの上部に溶融スラグを形成する溶融炉において、再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構と、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させ、再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出す制御を行う制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００８】
上記のように再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構と、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させ、再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出す制御を行う制御手段とを設けたので、人手によることなく、自動的に再着火棒をプラズマトーチと対極の間に挿入し、プラズマトーチと再着火棒の間でプラズマアークを発生することができる。また、再着火棒をプラズマトーチと対極の間に挿入すると、即座にプラズマトーチと再着火棒の間でプラズマアークを発生させることができるから、プラズマアークの再生が即座（短時間）にできる。
【００１１】
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、再着火棒挿入機構は、先端に再着火棒を保持する保持部を有し、且つ軸受部材で回転自在に支持された円柱状部材と、該円柱状部材を覆う二重管とを具備することを特徴とする。
【００１２】
上記のように回転自在な円柱状部材と、該円柱状部材を覆う二重管を具備するので、二重管に冷媒を供給し、円柱状部材先端の保持部に再着火棒を保持して、円柱状部材を高温から保護しながら、再着火棒を高温の溶融炉内に挿入することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の溶融炉において、再着火棒挿入機構が具備する二重管には、冷却水を注入するための給水口と、該注入された冷却水を排出するための排水口を設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記のように二重管に給水口及び排水口を設けたので、二重管内に冷却水を供給することにより、円柱状部材を高温雰囲気に曝すことなく、該円柱状部材先端の保持部に保持した再着火棒を、高温の溶融炉内に挿入することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、炉体、プラズマトーチ、炉体上部に設けたプラズマトーチ挿入口を具備し、該炉体内に投入された被溶融物を該プラズマトーチと炉体底部で且つプラズマトーチ挿入口に対向する位置に設けた対極の間に発生させたプラズマアークにより溶融し、該対極上にベースメタル及び該ベースメタルの上部に溶融スラグを形成する溶融炉におけるプラズマアークの再着火方法において、再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構を備え、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させ、再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出すことを特徴とする。
【００１６】
上記のように再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構を備え、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させることにより、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合に、短時間にプラズマアークの再生が可能となる。
【００１７】
【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３及び図４は本発明に係る溶融炉の概略構成例を示す図であり、図３は平面図、図４は側面図である。図３及び図４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溶融炉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（図示は省略）が設けられている。
【００１８】
２０はプラズマ溶融炉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り、該プラズマトーチ挿入機構２０は支柱２１に旋回機構２６等で旋回自在に支持された旋回台３２にブラケット３３を介して取付けられている。プラズマトーチ挿入機構２０はプラズマトーチ４の上端部を保持し、プラズマトーチを上下動させる上下動機構２２を具備している。また、プラズマ溶融炉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２４が１台ないし２台又は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２５が設けられている。
【００１９】
プラズマトーチ挿入機構２０は旋回機構２６で図３のＡ位置、即ちプラズマトーチ４がトーチ挿入口５の真上に達する位置Ａと、Ｂ位置、即ちプラズマトーチ４の待機位置との間を旋回できるようになっている。また、炉蓋２に再着火棒挿入口１２が設けられており、該再着火棒挿入口１２から再着火棒挿入機構１３に装着された再着火棒１１を炉体３内に挿入できるようになっている。
【００２０】
図５及び図６は再着火棒挿入機構１３の構成を示す図で、図５は再着火棒挿入機構１３の全体構成を、図６（ａ）は再着火棒装着部の詳細構成を、図６（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ再着火棒１１の端部を示す一部側断面図、正面図である。再着火棒挿入機構１３は該再着火棒装着部１４を具備し、該再着火棒装着部１４は円柱状部材１４−１を内管１４−２ａと外管１４−２ｂからなる二重管１４−２で覆った構造である（図７参照）。該円柱状部材１４−１は再着火棒装着部１４の先端部に設けた軸受部材１４−４に回転自在に支持され、モータ１４−３で回転するようになっている。
【００２１】
また、再着火棒装着部１４は電気絶縁部材３０及び３０を介在させ電気絶縁部材１５−１及び１５−２に取付けられ、該電気絶縁部材１５−１及び１５−２はねじ部材１６に螺合し、該ねじ部材１６をモータ１９で回転することにより、電気絶縁部材１５−１及び１５−２を介して再着火棒装着部１４は矢印Ａ方向に移動するようになっている。再着火棒装着部１４の移動量はリミットスイッチ１８−１、１８−２で検出されるようになっている。なお、再着火棒挿入機構１３は台部材３１に搭載され、該台部材３１は支柱４５、４５で支持されている（図４参照）。また図４に示すように、支柱４５、４５の途中には電気絶縁板４６、４６が介在し、再着火棒挿入機構１３は支柱４５、４５の下部と電気的に絶縁されている。
【００２２】
再着火棒１１の後端部を保持する再着火棒保持部１７は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように再着火棒１１の後端部に設けた円錐台形状凹部１１ａに設けた雌ねじ溝１１ｂに、再着火棒装着部１４の円柱状部材１４−１の先端に設けた雄ねじ溝１４−１ａを螺合させることにより、再着火棒１１を円柱状部材１４−１に装着保持できる保持機構となっている。
【００２３】
また、再着火棒１１の後端外周には四角錐台状凸部１１ｃが形成され、再着火棒装着部１４の先端部に設けた軸受部材１４−４にはこの四角錐台状凸部１１ｃが挿入される四角錐台状凹部１４−４ａが形成されており、再着火棒１１の後端部を軸受部材１４−４の四角錐台状凹部１４−４ａに押し当て、モータ１４−３を正回転させることにより円柱状部材１４−１先端の雄ねじ溝１４−１ａを再着火棒１１後端部の雌ねじ溝１１ｂにねじ込み螺合させて再着火棒１１を円柱状部材１４−１に装着する。また、モータ１４−３を逆転させることにより再着火棒１１から円柱状部材１４−１を脱着する。この装着及び脱着に際して再着火棒１１の後端部の四角錐台状凸部１１ｃは軸受部材１４−４の四角錐台状凹部１４−４ａに嵌合して再着火棒１１の回転は阻止されるから、装着及び脱着は容易に実現できる。
【００２４】
なお、モータ１４−３の回転軸と円柱状部材１４−１は電気絶縁部材３０を介在させたカップリング１４−７で連結され、モータ１４−３の回転軸と円柱状部材１４−１は電気的に絶縁されている。また、二重管１４−２も電気絶縁部材３０を介在させたブラケット１５−３を介して台部材３１に移動自在に支持されている。このようにモータ１４−３の回転軸と円柱状部材１４−１の間、及び再着火棒装着部１４の二重管１４−２と電気絶縁部材１５−１の間、モータ１４−３と電気絶縁部材１５−２の間にそれぞれ電気絶縁部材３０を介在させて再着火棒装着部１４と台部材３１の間を電気的に絶縁することにより、再着火時に再着火棒１１に発生する高電圧が台部材３１に伝わるのを阻止し、感電の危険を防止することができる。例えば、再着火棒１１と炉底対極間にほんの１Ωの抵抗があると、再着火時に最低４００Ａの電流を流すので、再着火棒１１に４００Ｖの電圧が発生する。この電圧が台部材３１に伝わり、感電の危険がある。
【００２５】
再着火棒装着部１４の円柱状部材１４−１を覆う二重管１４−２には、図７に示すように、その内外管の間の空間１４−２ａに連通する給水口１４−５と排水口１４−６が設けられ、給水口１４−５から空間１４−２ａ中に冷却水を注入し、排水口１４−６から排水することにより、再着火棒装着部１４を水冷却するようになっている。このように二重管１４−２の内管と外管の間の空間１４−２ａに冷却水を流すことにより、外からの強い輻射熱をこの冷却水で冷却し内部の昇温を防ぐことができる。また、円柱状部材１４−１を収容する内管の空間１４−２ｂに冷却空気等の冷却ガスを流すことで、再着火棒１１を把持する円柱状部材１４−１の先端部まで冷却できる。ここで冷却水による冷却と冷却ガスによる冷却を併用しているのは、冷却ガスを二重管１４−２の内管先端部から炉内に放散することにより、再着火棒１１を把持する円柱状部材１４−１をその先端部まで効果的に冷却することができると共に、冷却空気等の冷却ガスは炉内に放散しても弊害が少ないからである。なお、円柱状部材１４−１の先端部まで冷却する水冷ジャケットを形成することは構造上難しい。
【００２６】
上記構成の溶融炉において、図４に示すように、再着火棒装着部１４に、再着火棒１１を装着し、モータ１９を正回転させることにより、再着火棒１１は再着火棒挿入口１２に向って移動し、更に該再着火棒挿入口１２を通って、その先端が図８に示すように炉体３内の所定位置（対極６の真上で且つベースメタル８ｂ中の位置）に到達する。この再着火棒１１の所定位置での停止は、再着火棒装着部１４の移動量をリミットスイッチ１８−１で検出し、その検出信号を図示しない制御装置が受信したら、モータ１９を停止する信号を出力し、モータ１９を停止させる。また、再着火棒１１の先端が炉底に到達するとモータ１９の負荷電流値が増大するから、上記制御装置がモータ１９の負荷電流値を監視し、所定の電流値を越えた時モータ１９を停止する信号を出力してモータ１９を停止するようにしてもよい。
【００２７】
プラズマアーク１０を再着火させる場合は、図８に示すように、再着火棒挿入機構１３の再着火棒装着部１４で再着火棒１１を保持し、その先端を対極６上で且つベースメタル８ｂの中に保持した状態でプラズマトーチ４と対極６の間に電圧を印加し、プラズマアーク１０を発生させる。プラズマアーク１０が発生した後、モータ１４−３を逆転させることにより再着火棒１１を離脱させる。その後、モータ１９を逆転させることにより、再着火棒装着部１４は炉体３から抜け出て、炉体３外の所定位置に達したら、それをリミットスイッチ１８−２が検出し、モータ１９を停止することにより、再着火棒装着部１４は停止する。なお、再着火棒１１はプラズマアーク１０の熱により溶融し、炉体３内に形成されるベースメタル８ｂと混合される。また、ベースメタル８ｂの上にはそれより比重の軽い溶融スラグ８ａの層が形成される。
【００２８】
なお、上記再着火棒挿入機構１３において、上記のように円柱状部材１４−１、二重管１４−２は電気絶縁部材３０、３０を介して台部材３１、電気絶縁部材１５−１と電気的に絶縁され、更に円柱状部材１４−１とモータ１４−３の回転軸はカップリング１４−７の電気絶縁部材３０で電気的に絶縁されているから、図５に示すように、再着火棒１１を円柱状部材１４−１の再着火棒保持部１７に保持したままプラズマトーチ４と対極６の間に電圧を印加して、プラズマアーク１０を発生させても電気的には問題ない。
【００２９】
上記のように再着火棒装着部１４で再着火棒１１を保持したまま、プラズマアーク１０を発生させることができ、プラズマアーク１０が発生後、再着火棒１１を離脱させることができるから、即座にプラズマアーク１０を再発生させることができる。これに対して、従来のプラズマアーク１０の再生方法例では、再着火棒１１の先端部周辺の溶融部分が若干固化して再着火棒１１が転倒しない状態になったら、再着火棒１１を離脱させ、その後プラズマトーチ４と再着火棒１１の間にプラズマアーク１０を発生させるので、即座にプラズマアーク１０の再発生ができない。
【００３０】
図９及び図１０は本発明に係る溶融炉の概略構成例を示す図であり、図９は平面図、図１０は側面図である。図において、４０はプラズマトーチ挿入機構であり、該プラズマトーチ挿入機構４０は支柱２１に旋回機構２６で旋回自在に支持された旋回台３２にブラケット４１を介して取付けられている。また、プラズマトーチ挿入機構４０は、プラズマトーチ４を取付けるトーチ取付台４２を具備し、該トーチ取付台４２にプラズマトーチ４を取り付ける。
【００３１】
トーチ取付台４２は、プラズマトーチ４を上下動できるようになっている。また、前後移動機構４３を具備し、該前後移動機構４３により矢印Ｅに示すように前後に移動できるようになっており、更に左右移動機構４４を具備し、該左右移動機構４４により矢印Ｆに示すように左右に移動できるようになっている。また、プラズマトーチ挿入機構４０のトーチ取付台４２にプラズマトーチ４を取付け、旋回機構２６による図９のＡ位置とＢ位置の旋回動作、上下動機構の上下動作により、プラズマトーチ４をプラズマ溶融炉１の炉体３内に挿入できるようになっている。再着火棒挿入口１２からは、図示は省略するが、図４に示すのと同様、再着火棒挿入機構１３により、再着火棒１１を炉体３内に挿入し、所定位置に位置決めできるようになっている。
【００３２】
上記の構成の溶融炉において、再着火棒挿入機構１３により再着火棒１１を再着火棒挿入口１２から図８に示すように、炉体３内の所定位置に挿入する。その後、図９のＢ位置から旋回機構２６でプラズマトーチ挿入機構４０をＡ位置まで旋回させ、この状態で上下動機構により下降させ、プラズマトーチ４の先端を対極６の上方の所定位置まで下降させ、プラズマトーチ４と対極６の間に所定の電圧を印加し、プラズマアークを発生させる。プラズマアークの着火、再着火棒１１の脱着を行い、再着火棒挿入機構１３の再着火棒装着部１４を炉体３から抜出す。焼却灰供給装置２４から焼却灰を供給し、これを溶融する。
【００３３】
プラズマアークがアーク電力の変動等により不意に消滅し、即座にプラズマアーク１０を発生する必要がある場合は、図８に示すように、再着火棒挿入機構１３の再着火棒装着部１４に再着火棒１１を装着し、対極６上に保持した状態でプラズマトーチ４と対極６の間に電圧を印加し、プラズマアーク１０を発生させる。プラズマアーク１０が発生した後、モータ１４−３を逆転させることにより、上記のように再着火棒１１を再着火棒装着部１４の円柱状部材１４−１の先端部から脱着させる。
【００３４】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００３５】
【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。
【００３６】
請求項１に記載の発明によれば、再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構と、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させ、再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出す制御を行う制御手段とを設けたので、人手によることなく、自動的に再着火棒をプラズマトーチと対極の間に挿入し、プラズマトーチと再着火棒の間でプラズマアークを発生することができる。また、再着火棒をプラズマトーチと対極の間に挿入すると、即座にプラズマトーチと再着火棒の間でプラズマアークを発生させることができるから、プラズマアークの再生が即座（短時間）にできる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、回転自在な円柱状部材と、該円柱状部材を覆う二重管を具備するので、二重管に冷媒を供給し、円柱状部材先端の保持部に再着火棒を保持して、円柱状部材を高温から保護しながら、再着火棒を高温の溶融炉内に挿入することができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、二重管に給水口及び排水口を設けたので、二重管内に冷却水を供給することにより、円柱状部材を高温雰囲気に曝すことなく、該円柱状部材先端の保持部に保持した再着火棒を、高温の溶融炉内に挿入することができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を対極上で且つ対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構を備え、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合、再着火棒を再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を対極上部に形成されている溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させてベースメタル中で、且つ対極の上に挿入し、プラズマトーチと対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を保持部から離脱させることにより、被溶融物の溶融中にプラズマアークが消滅した場合に、短時間にプラズマアークの再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の溶融炉であるプラズマ溶融炉の概略構成を示す図である。
【図２】プラズマ溶融炉に再着火棒を配置しプラズマアークを発生させた状態を示す図である。
【図３】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４】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５】本発明に係る溶融炉に用いる再着火棒挿入機構の全体構成例を示す図である。
【図６】図６（ａ）は再着火棒挿入機構の再着火棒装着部の詳細構成を、図６（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ再着火棒の端部を示す一部側断面図、正面図である。
【図７】再着火棒挿入機構の再着火棒装着部の断面図である。
【図８】本発明に係る溶融炉に再着火棒を配置しプラズマアークを発生させた状態を示す図である。
【図９】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１０】本発明に係る溶融炉の概略構成例を示す側面図である。
【符号の説明】
１ プラズマ溶融炉
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
８ａ 溶融スラグ
８ｂ ベースメタル
９ 排出口
１０ プラズマアーク
１１ 再着火棒
１２ 再着火棒挿入口
１３ 再着火棒挿入機構
１４ 再着火棒装着部
１４−１ 円柱状部材
１４−２ 二重管
１４−３ モータ
１４−４ 軸受部材
１４−５ 給水口
１４−６ 排水口
１４−７ カップリング
１５−１ 電気絶縁部材
１５−２ 電気絶縁部材
１５−３ ブラケット
１６ ねじ部材
１７ 再着火棒保持部
１８−１ リミットスイッチ
１８−２ リミットスイッチ
１９ モータ
２０ プラズマトーチ挿入機構
２１ 支柱
２２ 上下動機構
２４ 焼却灰供給装置
２５ 排出口
２６ 旋回機構
２８ トーチ取付台
３０ 電気絶縁部材
３１ 台部材
３２ 旋回台
３３ ブラケット
４０ プラズマトーチ挿入機構
４１ ブラケット
４２ トーチ取付台
４３ 前後移動機構
４４ 左右移動機構
４５ 支柱
４６ 電気絶縁板
Claims (4)
- 炉体、プラズマトーチ、前記炉体上部に設けたプラズマトーチ挿入口を具備し、該炉体内に投入された被溶融物を該プラズマトーチと前記炉体底部で且つ前記プラズマトーチ挿入口に対向する位置に設けた対極の間に発生させたプラズマアークにより溶融し、該対極上にベースメタル及び該ベースメタルの上部に溶融スラグを形成する溶融炉において、
再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を前記対極上で且つ前記対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構と、
前記被溶融物の溶融中に前記プラズマアークが消滅した場合、前記再着火棒を前記再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を前記対極上部に形成されている前記溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させて前記ベースメタル中で、且つ前記対極の上に挿入し、前記プラズマトーチと前記対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を前記保持部から離脱させ、前記再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出す制御を行う制御手段と、を設けたことを特徴とする溶融炉。 - 請求項１に記載の溶融炉において、
前記再着火棒挿入機構は、先端に前記再着火棒を保持する保持部を有し、且つ軸受部材で回転自在に支持された円柱状部材と、該円柱状部材を覆う二重管とを具備することを特徴とする溶融炉。 - 請求項２に記載の溶融炉において、
前記再着火棒挿入機構が具備する前記二重管には、冷却水を注入するための給水口と、該注入された冷却水を排出するための排水口を設けたことを特徴とする溶融炉。 - 炉体、プラズマトーチ、前記炉体上部に設けたプラズマトーチ挿入口を具備し、該炉体内に投入された被溶融物を該プラズマトーチと前記炉体底部で且つ前記プラズマトーチ挿入口に対向する位置に設けた対極の間に発生させたプラズマアークにより溶融し、該対極上にベースメタル及び該ベースメタルの上部に溶融スラグを形成する溶融炉におけるプラズマアークの再着火方法において、
再着火棒を先端に着脱可能に保持する保持部を有し、該再着火棒の先端を前記対極上で且つ前記対極上部に形成されているベースメタル中に挿入する再着火棒装着部と該再着火棒装着部と電気的に絶縁され該再着火棒装着部を上下動させる上下機構を設けた再着火棒挿入機構を備え、
前記被溶融物の溶融中に前記プラズマアークが消滅した場合、前記再着火棒を前記再着火棒挿入機構の保持部に保持したまま該再着火棒の先端を前記対極上部に形成されている前記溶融スラグが固化する前に該溶融スラグを貫通させて前記ベースメタル中で、且つ前記対極の上に挿入し、前記プラズマトーチと前記対極の間に電圧を印加し、該プラズマトーチと該再着火棒の間でプラズマアークが再生した後に該再着火棒を前記保持部から離脱させ、前記再着火棒装着部を上昇させて炉体から抜き出すことを特徴とする溶融炉におけるプラズマアークの再着火方法。
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