JP3721391B2 - ゴミの焼却及び溶解処理方法と該方法に用いる処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ゴミの焼却及び溶解処理方法と該方法に用いる処理装置に関し、産業廃棄物を含む都市ゴミ、例えば、例えば、ＦＲＢ、その他の合成樹脂製品の廃棄物、或いは紙、木材、ゴム等の可燃性物等（金属性の物品も含む）を焼却し、溶解処理するところのゴミの焼却及び溶解処理方法と該方法に用いる処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、都市ゴミの処理量は、人口の都市集中、生活様式の変化の為に膨大の一途を辿る。
こうしたゴミの処理に際して最も重要な課題は、その減容化であるが、その他に、最近特に問題となっているのは、都市ゴミには、有害物質が含まれているということである。 こうした都市ゴミは、減容化及び有害物質の流出に鑑み、単に埋設処理することが許されなくなってきており、先ず、焼却処理することが一般化されている。
【０００３】
一般に、都市ゴミ等を焼却した残存焼却灰（バグフィルター等で収集されたものも含む）は、これを埋め立て地に埋設したり、その他に土木基礎工事におけるコンクリート打設に際して地中に埋設したりして爾後処理されていた。 しかし、焼却灰は、ダイオキシンを吸着した微粉であり、また、燃えない重金属を含んでいて、その取り扱い運搬に際して飛散する恐れが高く、その運搬処理に手間のかかる問題がある。 また、この焼却灰を単に土中に埋設すると雨、地下水によって流出することで公害問題を引き起こすことがあり、その廃棄処理は慎重に行われなければならない。
【０００４】
しかし、ゴミの焼却処理によっても、なおその焼却灰は膨大であり、また、その焼却灰を単に埋設処理すれば、雨水等により残存する有害物質が流出してしまうという問題が解決されないのである。 また、最近、ゴミの爾後処理に関する立法化がなされ、ゴミの焼却灰は、所謂二次処理を経て処理することが義務付けされた。
そこで、最近においては、ゴミの焼却灰を更に減容化し、有害物質を分解し、且つ埋設時に流出しないようにする方法として、これを溶解処理する方法が研究されており、その手段として、プラズマ電気溶解、高周波電気溶解、その他、バーナーによる加熱溶解が試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように焼却灰を溶解処理する方法は、溶解対象物が主に非鉄物質であるところから、電気炉を用いるのは技術的に困難であり、また、プラズマ電気溶解等は装置が大掛かりで非常に設備費が高くつくという問題もあり、従って、従来一般に用いられている固体、気体又は液体燃料を用いてバーナーによる加熱方式で行われている。 特に、近年発達して来たバーナー方式の加熱手段は、高温度、熱効率、コスト、制御の容易性の観点から、普及し始めているので、この方法が一般的である。
【０００６】
このバーナー方式では、ＬＰＧ或いはＮＬＧ、その他の燃料を用いるが、これを燃焼させる空気は、空気圧縮機、例えば、遠心式タービン等のポンプで供給され、燃料と混合させている。 この燃焼方式では、ゴミ焼却灰を溶解する程度の高温度を得ることが出来るが、空気圧縮方式であるため、ＣＯの発生を抑制することが難しく、このＣＯが存在するということが、このＣＯと密接な関係をもつと言われているダイオキシンの発生を抑制できないことを意味する。
【０００７】
何れにしても、都市ゴミ等の焼却と、その焼却灰の溶解処理とは全く別の工程として行われる考え方と採っており、二つの焼却処理場が必要であるばかりでなく、その処理のための運搬、燃費コストが非常に高くつくという問題がある。
そして、単に溶解処理された焼却灰等は、そのスラグ冷却後において脆く、これは単に埋め立地等に投棄して埋設処理する他はないのである。
【０００８】
本発明は、都市ゴミ（産業廃棄物）の焼却、溶解処理に於いて、焼却、溶解による処理物の減容化を低燃費で成し得ると共に、高温によるダイオキシンの分解と、溶解処理物のガラス状化による爾後処理を容易にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるゴミの焼却及び溶解方法は、上記目的を達成するべく、ゴミ投入手段によってゴミを水平回転及び回倒傾斜可能な焼却炉の一方の開口部から投入する；前記焼却炉はその炉の反対端に排出口を有する、酸素バーナーによって前記ゴミを８００℃から１２００℃の温度で焼却し、前記焼却炉を回転させながら、少なくとも５０％の酸素濃度の酸素ガスを前記焼却炉に入れて前記ゴミの減容化を行い、追加のゴミを前記焼却炉に投入してこれを焼却し、前記焼却炉にゴミ焼却灰が溜まるように前記焼却炉へのゴミの投入とその焼却を複数回繰り返し、前記焼却炉に溜まった前記焼却灰をガラス化するように１６００℃以上の高温で溶解し、燃焼及び溶解工程で発生した排気ガスを清浄化するべく、前記焼却炉の排出口から集塵機に導き、前記焼却炉を水平位置から回倒位置に傾斜させ、ガラス化した灰を前記焼却炉から排出する、という手段を講じたのである。
【００１０】
そして、本発明にかかるゴミの焼却及び溶解処理装置は、上記目的を達成するべく、その水平軸芯回りに回転可能で、前記水平軸芯に直角に交わる垂直軸に沿った水平軸芯の回りに傾斜可能な円筒状の回転式焼却炉；前記回転式焼却炉は、その一端に開口部を有し、その他端に排出口を有する、前記ゴミを焼却するべく、前記開口部を通じてゴミを前記回転式焼却炉に搬送し、供給するためのゴミ投入手段、少なくとも５０％の酸素濃度を有する酸素ガスと燃料を用いる酸素バーナー；前記酸素バーナーは、前記焼却炉の一端に設けられており、該焼却炉の開口部を開き、前記ゴミを受け入れ、且つ、前記ゴミを焼却するべく前記焼却炉の開口部を閉じるように前記水平軸芯に対して可動する；前記酸素バーナーは、前記ゴミを８００℃から１２００℃の温度で焼却し、且つ、前記ゴミの焼却灰を、ガラス化するように１６００℃以上の温度で溶解するよう構成され、運転される、そして、前記ゴミの燃焼及び溶解の間に発生した排気ガスを清浄化するべく、前記回転式焼却炉の前記排出口に接続された排気ダクトに接続された集塵機、とから構成されている、という手段を講じたのである。
【００１１】
本発明に於いて、上記ゴミ投入手段が、ゴミと少なくともソーダ灰を混合して投入するのが好ましい。 また、ガラスカレットや石灰石（粉体）を適宜混合して投入することができる。 また、上記ゴミ投入手段の前工程においてゴミの破砕機を設けるのが好ましい。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、一つの回転式焼却炉において、酸素濃度５０％以上の酸素バーナーによりゴミの投入と焼却とを繰り返し行い、大幅な減容化を図りながら、所定量が滞留したときに溶解に移行できのである。
このゴミの焼却に際して、酸素濃度５０％以上の酸素バーナーを用いることで、炉内の酸素濃度を高くして、より完全な燃焼を期待できてＣＯ濃度の低い排気ガスとし、且つ８００゜Ｃ乃至１２００°Ｃの高温でダイオキシンの分解を行い得るのである。 従って、その排気ガスが集塵機を経て排気されてもダイオキシンの飛散排出が殆ど無いのである。
【００１３】
そして、このゴミの投入と焼却を繰り返すことにより、大量のゴミの減容化を図るのみならず、その可燃性のゴミ（特に高熱量の各種の合成樹脂廃棄物）の燃焼によって回転式焼却炉の溶解工程に至る予熱ができ、回転式焼却炉の温度を上昇させるに必要な燃費を大幅に節約できるのである。
【００１４】
そして、所定量に達した焼却灰を、高温発生可能な酸素バーナーにより、１６００°Ｃ以上に加熱し、ゴミと共に投入したソーダ灰とによって、スムースにガラス状化させて溶解できるのである。 この溶解時においても、酸素濃度５０％以上の酸素バーナーを用いることで、炉内の酸素濃度を高くでき、その排気ガスに含まれるＣＯは僅少となって、集塵機を経て排気することで大気への公害物質の飛散を防止できるのである。 尚、焼却灰以外の不燃物質、例えば、金属等も高温となって溶解される、ガラス状化された中に混在した状態で溶出されるのである。
【００１５】
【実施例】
本発明のゴミの焼却及び溶解処理方法と該方法に用いる処理装置の好適実施例について以下図面を参照して詳述する。
本発明の方法は、両端部に開口部１ａ，１ｂを備えた回転式焼却炉１の一方の開口部１ａからゴミ投入手段３によりゴミを投入し、この開口部１ａから燃料と酸素濃度５０％以上の酸素を用いた酸素バーナー２によりゴミを８００゜Ｃ乃至１２００゜Ｃで焼却し、焼却により減容化した時点で再度ゴミを投入し、酸素バーナー２による焼却を行い、このゴミの投入と焼却を複数回繰り返した後、前記酸素バーナー２により回転式焼却炉１内に残った焼却灰（残存物）を１６００゜Ｃ以上の高温で溶解してガラス状化せしめ、前記回転式焼却炉１の他方の開口部１ｂから溶出させて処理すると共に、前記焼却及び溶解に際して発生した排気ガスを回転式焼却炉１の他方の開口部１ｂから集塵機７に導き除塵するのである。
そして、上記ゴミ投入手段３が、ゴミとソーダ灰とガラスカレット、石灰石とを混合しものを投入するのである。
【００１６】
本発明の装置について以下詳述すると、図１は、ゴミの焼却及び溶解処理装置の全体の配置図を示し、図２は、回転式焼却炉の縦断側面図を示す。
１は、回転式焼却炉であり、その詳細構造は、図２に示すように、両端部に開口部１ａ，１ｂを備え、その円筒軸芯回りに回転自在に設けられていると共にその円筒軸芯に直交する水平軸芯回りに回倒自在（図１の仮想線で示す）に設けられている。 その内面には、１６００゜Ｃ以上の焼却灰の溶解に耐える耐火材が貼られている。
【００１７】
図１に示すように（図２では省略している）、前記回転式焼却炉１の一方の開口部１ａに、燃料と酸素濃度５０％以上の酸素を用いた酸素バーナー２を開閉自在に設けてある。 この酸素バーナー２の構造自体は公知のものであり、従って、ここでは詳細な説明を省く。 前記回転式焼却炉１の回倒は、溶解終了時に溶解物（ガラス状体）を他方の開口部１ｂから溶出するためのに行われる。 そして、酸素バーナー２は、ゴミ及びこれに混合される添加材を回転式焼却炉１に投入する際に、開口部１ａから外されるのである。 １ｃは、回転を行うための保持レールである。
【００１８】
３は、前記酸素バーナー２が開口部１ａを開いた状態においてゴミを回転式焼却炉内１に移送するゴミ投入手段である。 このゴミ投入手段３は、ソーダ灰、石灰石、ガラスカレット、他の焼却場から持ち込まれた焼却灰等を混合したものを投入できるように構成されている。
このゴミ投入手段３は、図１に示すように、回転式焼却炉１の開口部１ａに臨む位置と、ゴミを受けるゴミ供給位置とに移動可能に構成され、ここに受け入れられたゴミは、回転式焼却炉１の開口部１ａが上に向くように傾斜された状態で、エアーシリンダーの可動によって、傾動されて回転式焼却炉１内に投入されるように構成されている。
【００１９】
４は、バケットリフトであり、ゴミ供給位置のゴミ投入手段３にゴミを供給するものである。 このバケットリフト４の下端部には、破砕機５が設けられており、この破砕機５に、ダンプカー等で運搬されてきたゴミを投入し、破砕サレタゴミがバケットリフト４へ供給される構成となっている。
【００２０】
前記回転式焼却炉１の他方の開口部１ｂには、ダクトが臨み、このダクトから排気ガスが冷却塔６（水冷）に導かれ、ここで低温化したのち、集塵機７に導かれる。 この冷却塔６から集塵機７に送られる途中において、粉体供給装置８により、例えば、消石灰（粉体）等を添加し、反応させる（ＳＯ_２）。
前記集塵機７は、基本的には、バグフィルターを備えた形式のもので、それ自体は公知の構造を有する。 従って、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２１】
尚、焼却、溶解処理対象となるのは、例えば、都市ゴミ（可燃性、不燃性）、その焼却灰、シュレッダダスト等である。
【００２２】
上述したように、回転式焼却炉１でゴミを複数回焼却した余熱された状態から加熱してゆくので、次に、溶解に移行するときに、回転式焼却炉１を高温に加熱する燃費が３０〜４０％も節約できるのである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明にかかるゴミの焼却及び溶解処理方法と該方法に用いる処理装置によれば、一つの回転式焼却炉でもって、ゴミの投入と焼却とを複数回繰り返し、ゴミの焼却による減容化を図りながら、ゴミの焼却熱量を利用して回転式焼却炉を加熱し、次の溶解工程に必要な回転式焼却炉の高温加熱（約１６００゜Ｃ）に必要な燃費を大幅に節約できるという利点がある。
【００２４】
また、酸素濃度５０％以上の酸素バーナーによって、ゴミの焼却と溶解を行うので、燃料（ＬＰＧ等）の完全燃焼は勿論のこと、炉内の酸素濃度を高めてＣＯの発生を無くすると共にダイオキシンの発生を防止すると共に高温焼却と溶解によって、ダイオキシンの分解を行い、有害物質の飛散を防止できるのである。
【００２５】
そして、高温（約１６００°Ｃ）の溶解処理により焼却灰等をガラス状化せしめ、爾後処理において埋設等で有害物質の雨水による流出を防止できる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるゴミの焼却及び溶解処理装置の全体の配置図である。
【図２】本発明にかかるゴミの焼却及び溶解処理装置の回転式焼却炉の縦断側面図である。
【符号の説明】
１ 回転式焼却炉
１ａ 一方の開口部
１ｂ 他方の開口部
２ 酸素バーナー
３ ゴミ投入手段
７ 集塵機

Claims (2)

1. ゴミの焼却及び溶解方法であって、
   ゴミ投入手段によってゴミを水平回転及び回倒傾斜可能な焼却炉の一方の開口部から投入する；前記焼却炉はその炉の反対端に排出口を有する、
   酸素バーナーによって前記ゴミを８００℃から１２００℃の温度で焼却し、
   前記焼却炉を回転させながら、少なくとも５０％の酸素濃度の酸素ガスを前記焼却炉に入れて前記ゴミの減容化を行い、
   追加のゴミを前記焼却炉に投入してこれを焼却し、
   前記焼却炉にゴミ焼却灰が溜まるように前記焼却炉へのゴミの投入とその焼却を複数回繰り返し、
   前記焼却炉に溜まった前記焼却灰をガラス化するように１６００℃以上の高温で溶解し、
   燃焼及び溶解工程で発生した排気ガスを清浄化するべく、前記焼却炉の排出口から集塵機に導き、
   前記焼却炉を水平位置から回倒位置に傾斜させ、ガラス化した灰を前記焼却炉から排出する、
   ことを特徴とするゴミの焼却及び溶解方法。
2. ゴミの焼却及び溶解処理装置であって、
   その水平軸芯回りに回転可能で、前記水平軸芯に直角に交わる垂直軸に沿った水平軸芯の回りに傾斜可能な円筒状の回転式焼却炉；前記回転式焼却炉は、その一端に開口部を有し、その他端に排出口を有する、
   前記ゴミを焼却するべく、前記開口部を通じてゴミを前記回転式焼却炉に搬送し、供給するためのゴミ投入手段、
   少なくとも５０％の酸素濃度を有する酸素ガスと燃料を用いる酸素バーナー；
   前記酸素バーナーは、前記焼却炉の一端に設けられており、該焼却炉の開口部を開き、前記ゴミを受け入れ、且つ、前記ゴミを焼却するべく前記焼却炉の開口部を閉じるように前記水平軸芯に対して可動する；前記酸素バーナーは、前記ゴミを８００℃から１２００℃の温度で焼却し、且つ、前記ゴミの焼却灰を、ガラス化するように１６００℃以上の温度で溶解するよう構成され、運転される、
   そして、
   前記ゴミの燃焼及び溶解の間に発生した排気ガスを清浄化するべく、前記回転式焼却炉の前記排出口に接続された排気ダクトに接続された集塵機、
   とから構成されていることを特徴とするゴミの焼却及び溶解処理装置。

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