专利名称：灰烬熔融装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及灰烬熔融装置，尤其是涉及这样一种可小型化的高效装置，即该装置以使因焚化工业垃圾、家庭垃圾等而产生的灰烬无毒化并可重新使用为目的并且将灰烬熔融成颗粒、块状或纤维状。
作为处理上述焚化灰烬垃圾方式地知道了熔融、固化并减小体积地使之无害的方法。例如，在专利申请公开号2000-324734中，揭示了
图1所示的灰烬熔融装置，它揭示了这样一种灰烬熔融装置，其特征在于，在这样的熔炉中，即在一个带有排放口13和投灰口5的炉体1上装有其在中央附近具有一使用丙烷气、丁烷气或其它石油气或城市供气和氧气作为燃料的烧嘴部3的盖子2，在炉体最内层上设有一个可更换的单层坩锅4，坩锅4的开口部面向盖子2侧。
参见图1来更详细地说明本发明，从最内侧开始，炉体1的炉壁由坩锅4、流化砂11、第一耐热层8、第二耐热层9、第三耐热层10和铁壳12构成。投灰口5设置在炉体1侧面中央附近，坩锅突出杆6设置在右侧，排放熔融物14和气体的排放口13设置在左下方，温度计7设置在左上方，因而，在不接触排放口13壁面16的坩埚4下落位置18上形成了熔融物14。
作为坩锅4地例如使用日本坩锅有限责任公司出售的且含有30％-55％的碳和30％-50％的碳化硅的耐热型石墨碳化硅坩锅等，这种坩锅是通过制成预定尺寸并随后烘焙而成的。可浇铸的耐火材料、坩锅或耐火砖等能被用于第一耐热层8和第二耐热层9，耐热性更强的材料可被用于第一耐热层8。隔板或可浇铸的耐火材料等可被用于第三耐热层10。
盖子2与炉体1一样，它从内侧开始地由第一耐热层8、第二耐热层9、第三耐热层10和铁壳12构成。烧嘴3设置在中心，它能够轻松地用位于侧面的铰链进行启闭并可通过螺栓等可启闭而又无间隙地被固定在炉体1上，如图1所示。
本发明所用的烧嘴3把丙烷气、丁烷气等石油气用作燃料，优选利用当量接近的少量氧气或空气进行完全燃烧的方式。因气体燃烧而产生的废气比较干净，由于气体从烧嘴3中以较低压力被吹入，因此扬灰少，所以也能减少废气所含灰烬量。在来自烧嘴3的火焰面向坩埚4中央附近地成为最高温度的部位上投入灰。
为了使图1所示的上述专利申请的熔炉工作，以图1所示情形为例，在从烧嘴3中吹入丙烷气与当量接近的氧气的混合气的同时，点燃混合气，通过温度计7确定炉内温度已达到约1600℃的控制状态，随后，当从投灰口5投入焚灰时，因为火焰吹入速率低，扬灰少，因而，容易达到高温并由此快速地使灰烬熔融。然后，熔融物14变成糊状液体并从排放口13落入水15中而成颗粒状。在这里，如果不放入水中而是放在空气中，经过缓冷而制成块状，或者能够经过拉伸被制成纤维状，它们可有效地被用作混凝土的聚集体或加强材料。
因此，在该专利申请中，当坩锅4长期使用并损耗而必须更换时，在冷却了熔炉后，在盖子被打开到几乎180°的状态下，使炉体1以侧面突起部17为中心地转动并使盖子2朝下，随后，当液压驱动坩锅突出杆6或通过手动螺杆转动而推动坩锅4时，加上流化砂11作用地能够轻松取出坩锅4并非常容易地进行更换。
此外，上述专利申请的灰烬熔融装置可以炉体1突起部17为中心转动地被固定。炉体1倾斜度可自由设定，以便能够调整熔融物14的流出速率。还记载了以下内容，即最好在表面上设置了与坩锅同成分的圆筒形防附着部件19以防止熔融物附着凝结在排放口13的壁面上而造成堵塞。
根据上述专利申请的方法，说明了单层地把日本坩埚有限责任公司出售的且含有30％-55％的碳和30％-50％的碳化硅的耐热型石墨碳化硅坩锅等用作坩埚4的情况，但当在熔融灰烬所需的约1600℃-1700℃以上的高温下长时间使用时，坩埚4损耗激增，为了进行长达数周到数月之久的维修、修补，必须停止熔炉运行，或者在没有发现熔炉底部已经脱落的情况下继续运行，在极端场合下，炉内侧的耐热层也被破坏了，以至无法继续使用。由于排放口13附近的温度降低，灰烬熔融物冷却凝固而堵塞，这就产生了熔炉无法使用等严重问题。此外，存在这样的问题，由于炉壁绝热性不足而热效相当不好，所以燃料耗费大，即便采用了用坩锅突出杆6将从一侧推出坩锅以便进行坩埚更换的方法，但根据某些情况，不能轻易地推出坩锅，或者坩埚交换时的冷却需要时间。
鉴于上述情况，本发明的目的是，即便在1600℃-1700℃以上高温下长时间使用，也能与过去相比显著地提高耐久性，消除因排放口13附近的温度低而灰烬熔融物冷却凝固而造成堵塞并由此无法使用熔炉等问题，改善炉壁绝热性并因此提高热效率和降低燃料成本，更容易地进行坩锅更换并因此提高工作效率。
图2是本发明一个实施例的截面图。
在上述实施例中，如图2所示，把与过去相比消耗明显减小的且具有三层结构的坩锅用作坩锅，使用一个辅助烧嘴以防止排放口13附近的温度降低，采用具有四层构造的炉壁来提高绝热性并增强耐久性，盖子设置在左右两侧的位置上以方便坩锅的取出，实现了因缩短坩锅更换过程中的冷却时间而引起的工作效率提高。
虽然炉体1最好为圆柱形，但它可以成四棱柱形或其它多边棱柱形状。从最内侧开始，炉壁由五层即采用可浇铸的耐火材料等的第一耐热层20、由石棉等构成的第一绝热层21、由可浇铸的耐火材料等构成的第二绝热层22、由石棉等构成的第二绝热层23和一个铁壳12构成。一个投灰口5设置在炉体1顶面上，在在第一坩锅24和第二坩锅26之间的填背砂25中设置了泄漏传感器28，由此监测第一坩锅24的爆裂和其它反常情况。盖子2设置在左右两侧的位置上，排放熔融物14和气体的排放口13设置在左下方，温度计7设置在左上方，在不接触排放口13壁面16的坩埚4下落位置18上形成了熔融物14。
坩锅4例如从内侧起具有第一坩锅24、填背砂25和第二坩锅26至少三层。作为第一坩锅24，例如可以使用一个可经受约1700℃-2400℃高温的耐超高温型坩锅如钛酸铝、氧化铝、氧化锆或氧化镁型坩锅。作为填背砂25，可以使用氧化镁水泥系列的耐热砂，作为第二坩锅26，可以使用如日本坩锅有限责任公司制造的并含有30％-55％的碳和约305-50％的碳化硅的普通石墨碳化硅坩锅。至少通过使用这种三层结构，可以利用由于过去的石墨碳化硅坩锅的导热性非常高而不会发生由热冲击引起的开裂的优点。耐超高温型第一坩锅24被用作与最内层的熔融灰烬接触的部分并在其外侧使用了耐热持久性高的绝热填背砂25，由此可以获得非常好的高温和长期耐用性，可以大大减少过去必须频繁更换的坩锅的更换次数。当然，如果坩埚4有三层以上的结构，则可以获得更好的效果。
盖子2置于左右两侧的位置上，和炉体1一样，每个盖子由五层即使用可浇铸的耐火材料等的第一耐热层20、由石棉等构成的第一绝热层21、由可浇铸的耐火材料等组成的第二绝热层22、由石棉等构成的第二绝热层23和一个铁壳12构成。在左侧的盖子2上，烧嘴3面向坩锅4的开口部并略向下，从而在其下侧，辅助烧嘴27面向排放口13附近。左右盖子2能够通过在侧面的铰链而轻易地启闭并通过螺栓等可启闭地且不透气地被固定在炉体1上，如图2所示。
本发明所用的烧嘴3把丙烷气、丁烷气等其它石油气用作燃料并且最好采用利用当量接近的少量氧气或空气进行完全燃烧的方式。因气体燃烧而产生的废气比较干净，而且由于气体从烧嘴3中以较低压力被吹入，因此扬灰少，所以也能减少废气所含灰烬量。在来自烧嘴3的火焰面向坩埚4中央附近地成为最高温度的部位上投入灰，因此在投入灰后，开始熔融。因此，如上所述地，由于炉子结构合理，热效率非常高，因此也可以使用含有廉价天然气的城市供气以及灯油等石化燃料。
为了使图2所示的本发明的熔炉工作，以图2所示情形为例，由丙烷气和当量接近的氧气构成的混合气从烧嘴3中被吹入并同时被点燃。然后，通过温度计7确定熔炉内部温度已达到约1600℃-1650℃的控制状态，随后，当焚化灰烬从投灰口5被投入时，因为火焰吹入速率低而扬灰少，因而，容易达到高温并由此快速地使灰烬熔融。然后，熔融物14变成液体并从排放口13落入水15中而成颗粒状。在这里，如果不放入水中而是放在空气中，则它经过缓冷而成块状，或者能够经过拉伸被制成纤维状，它们可有效地被用作混凝土、沥青的聚集体或加强材料。发明效果由于具有上述方案，本发明的灰烬熔融装置产生下列效果。
1、坩锅被制成具有三层构造，它从内侧起由第一坩锅、填背砂和第二坩锅构成，可经受约1700℃-2400℃或更高温度的耐超高温坩锅被用作第一坩锅，如氧化镁水泥型耐热填背砂被用作填背砂，常用的石墨碳化硅坩锅被用作第二坩锅，通过使用这种三层结构，可以最大限度地利用由于过去的石墨碳化硅坩锅的导热性非常高而不会发生由热冲击引起的开裂的优点。耐超高温型第一坩锅被用作与最内层熔融灰烬接触的部分并在其外侧使用了耐热持久性高的绝热填背砂，由此可以获得非常好的高温和长期耐用性，可以大大减少过去必须频繁更换的坩锅的更换次数。
2、通过在排放口13附近使用辅助烧嘴27，可以可靠地防止成为现有技术主要问题的排放口13被熔融灰烬堵塞的问题。
3、因为盖子2设置在左右两侧的位置上，所以可以比现有技术更轻易地完成旧坩锅的更换工作，因为能够加速在坩锅更换过程中炉子冷却，所以可以在短时间内完成坩锅更换并使内侧的清洁工作容易进行。
权利要求
1.一种灰烬熔融装置，其特征在于，在一个其在具有排放口和投灰口的炉体上具有配备由烧嘴的盖子的熔炉内，在所述炉体的最内层设置了一个可更换的且由多层结构构成的坩锅，该坩埚的开口部面向烧嘴所在的盖子侧并熔融灰烬，熔融物在重力作用下经过排放口被排出。
2.如权利要求1所述的灰烬熔融装置，其特征在于，一个由第一坩锅、填背砂和第二坩锅这三层结构构成的坩锅被用作所述坩锅。
3.如权利要求2所述的灰烬熔融装置，其特征在于，一个可以经受约1700℃-2400℃或更高温度的耐超高温型坩锅如钛酸铝、氧化铝、氧化锆或氧化镁系列的坩锅被用作第一坩锅，一个石墨碳化硅坩锅被用作第二坩锅。
4.如权利要求1-3所述的灰烬熔融装置，其特征在于，烧嘴(3)斜向下，烧嘴火焰被吹向坩埚底部。
5.如权利要求1-4所述的灰烬熔融装置，其特征在于，一个辅助烧嘴设置在排放口附近。
6.如权利要求1-5所述的灰烬熔融装置，其特征在于，所述盖子设置在左右两侧的位置上。
7.如权利要求1-6所述的灰烬熔融装置，其特征在于，投灰口设置在炉体的顶面上。
8.如权利要求1-7所述的灰烬熔融装置，其特征在于，泄漏传感器设置在第一坩锅和第二坩锅之间的填背砂中。
9.如权利要求1-8所述的灰烬熔融装置，其特征在于，盖子和炉体由五层即第一耐热层、第一绝热层、第二耐热层、第二绝热层和铁壳构成。
全文摘要
在采用了使用具有三层构造的坩锅、使用辅助烧嘴以防止排放口附近的温度降低、使用具有四层构造的炉壁以提高绝热性并由此提高耐用性、把盖子设置在左右两侧以便取出坩锅等措施的灰烬熔融装置中，本发明的目的是，即便在1600℃－1700℃或更高的温度下长期使用，也能显著提高耐久性，并且消除因灰烬熔融物在排放口附近冷却凝固而堵塞并由此无法使用熔炉的问题，提高炉壁绝热性并提高热效率以便降低燃料费用并可以在短时间内更轻松地进行坩锅更换。
文档编号F23M5/00GK1407275SQ02106569
公开日2003年4月2日 申请日期2002年2月28日 优先权日2001年8月29日
发明者三之尻等, 东海芳夫, 冈本真一 申请人:株式会社光技术, 箕轮章