JP4643242B2 - 焼却灰の灰分回収システム - Google Patents

Description

この発明は、焼却炉から生産される焼却灰中の灰分を回収し、溶融処理するための前処理技術に関するものである。更に、詳細には、焼却灰中の灰分を細粒灰として回収する回収システムに関する。

従来は、焼却灰は廃棄処分されていたが、近年リサイクル技術が発達し、焼却灰をセメント原料等に利用するようになってきた。焼却灰をリサイクルするために、焼却後の灰の中に残留している土砂、ガラス、鉄及びその他の金属類等の異物を除去し、灰分を回収する必要がある。また、焼却炉は廃棄物等を高温で燃焼させるために、灰分が溶融後に凝固して大きな塊、いわゆる「クリンカ」として残留する場合があり、リサイクルが困難になる恐れがあった。従って、クリンカ等は破砕して細粒灰として回収し、溶融処理を容易にする必要があった。そこで、従来から焼却灰のリサイクルには溶融の前処理として異物を除去し，細粒灰を回収するシステムがリサイクルシステムの一部として組み込まれている。

このような回収システムとしては、特許文献１に開示されている技術（以下、従来技術１という）があり、ここに開示されている技術が本願発明と最も類似していると考えられる。以下に、この文献に記載されている技術について簡単に説明する。図５は従来技術１の破砕分級設備全体の構造を示す図であり、図６は従来技術１の流れを示した図である。また、図７は従来技術１の一部を変更した破砕分級設備（従来設備２）である。
公開特許公報、特開２００２−２８６３０号（焼却灰の破砕分級設備及びその方法）

図５において、ケーシング５０の中にはローラコンベア５１が焼却灰投入口の真下から排出口の真上に渡って設けられている。排出口は中・小粒灰（ｇ）を排出する排出口５３と粗大物（ｆ）を排出する排出口５４に分岐して設けられている。排出口５３は破砕分級装置５５の入口に接続されている。破砕分級装置５５はケーシング５６、回転子５７を備えている。ケーシング５６の入口側側面には複数の固定歯５８が固設され、底部にはスリットを有する分級部５９が設けられている。ケーシング５６の出口側には回転して分級物を排出する羽根車６０が設けられている。一方、回転子５７の外周には固定歯５８と歯合して破砕する破砕歯６１が設けられている。回転子５７は図示省略の回転手段によって図の矢印方向に回転駆動される。また、ケーシング５６の下方出口からは細粒灰（ｔ）が落下し、右側側面出口から金属類を主とした分級物（ｚ）が排出される。

図６において、低温にされた焼却灰（ｄ）は破砕分級設備Ｔに入るとローラコンベア５１により中・小粒灰（ｇ）と粗大物（ｆ）に分級される。排出口５３から放出された中・小粒灰（ｇ）は図示省略（図５）の乾燥装置により乾燥され、分級装置５５の左上側入口に供給され、固定歯５８と破砕歯６１によって破砕され、細粒灰（ｔ）と分級物（ｚ）になる。細粒灰（ｔ）は下方出口から落下して灰溶融設備（Ｍ）に運搬される。また、分級物（ｚ）は右下側出口から放出される。放出された分級物（ｚ）は磁選装置（磁気選別装置）（Ｒ）によって鉄類等の磁性物（Ｆ）が選別されて、鉄分バンカ（ｍ）に貯留される。非磁性物（ｎ）は破砕分級装置５５の入口に帰還される。一方、排出口５４から放出された粗大物（ｆ）は貯留手段に貯留され、その後にショベルローダによって荒破砕され、荒破砕物はケーシング５０の投入口に帰還される。

図７は別の従来装置２を示す。従来装置２は、従来装置１の破砕と磁気選別の順序が入れ代わっている点に相違があるものの、その他に大きな相違は無い。

上記従来装置１又は２においては、焼却灰中の粗大物は全てショベルローダ（又はクリンカ破砕機）によって破砕され，破砕後に再びローラコンベア５１（又は篩い分け装置）に帰還される。従って，焼却灰中にガラスの凝固体、或いは鉄塊のような硬い粗大物が混入しているとショベルローダ（又はクリンカ破砕機）が故障したりする不都合な事態が生じたり，或いは、硬い粗大物が破砕されずに繰り返し破砕処理され、処理量が異常に増えたりする課題があった。従来は，これを上手く処理するために手作業で除去していたため、作業が複雑、困難であり、課題であった。

本発明は上記した課題を解決するために、クリンカ等の柔らかい粗大物のみ破砕し、クリンカ破砕機で破砕されない粗大物を処理システムから除去する手段を採用した。具体的には以下の構成とした。

請求項１に記載の発明は、廃棄物焼却炉から排出される不燃焼物や焼却灰を破砕分級し、溶融処理するために細粒灰として灰分を回収するシステムにおいて、
前記不燃焼物や焼却灰を排出するダクト内及び該ダクト下部の上部から下部に向かって順に、
燃焼物排出口を開閉するダンパと、
前記不燃焼物や焼却灰中に含まれるクリンカを圧縮破砕する圧縮破砕機と、
該圧縮破砕機により破砕された焼却灰を中小粒物と大型物に分級する、振動篩からなる大型分級手段と、
該大型分級手段により大型物として分級された大型異物を上記回収システム外に排出する大型異物排出手段と、
前記大型分級手段の下方で前記中小粒物を受け止め灰溶融設備へ搬送するコンベヤを配設し、
前記圧縮破砕機は一方の壁に固定された固定歯と、反対側の壁に前記固定歯に接近離反自在な破砕歯を有するブロックと、底部にスリットを有するダンパとを具備し、クリンカの破砕に必要十分な所定圧で圧縮破砕するように構成され、
前記燃焼物排出口を開閉するダンパからバッチ方式で定量を供給された不燃焼物や焼却灰のうち、細かな焼却灰は前記圧縮破砕機のスリットから前記大型分級手段に落下し、
前記圧縮破砕機に残った焼却灰、異物、クリンカは該圧縮破砕機により中小粒物に破砕して前記スリットから落下させ、該圧縮破砕機のダンパ上に残った金属塊やその他の硬い大型異物は破砕を終えた後に該ダンパを開いて前記大型分級手段へ落下させ、
前記大型分級手段は、落下してきた金属塊やその他の硬い大型異物を前記大型異物排出手段を介して回収システム外に排出するように構成した
ことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記灰分回収システムは、更に、
前記中小粒物を中粒物と細粒物に分級する振動篩である中小分級手段と、
該中小分級手段により細粒物として分級された細粒灰等を回収する回収手段と、
該中小分級手段により分級された中粒物の中から鉄分を選別して上記回収システム外に排出する第１磁気選別機とを具備したことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記灰分回収システムは、更に、
前記第１磁気選別機により鉄分を除去された中粒物を破砕する第２次破砕機と、
第２次破砕機により破砕された第２次中小粒物の中から鉄分を選別して上記回収システム外に排出する第２磁気選別機を具備したことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３に記載の発明において、前記灰分回収システムは、更に、前記第２磁気選別機により鉄分を除去された中小粒物を中粒物と細粒物に分級する分級手段と、該中粒物を上記回収システム外に排出する排出手段と、細粒物を回収する回収手段を具備したことを特徴としている。

本発明によれば、焼却灰を中小粒物と大型物に分級する大型分級手段の前段階において、圧縮破砕機を設けて大型物を破砕し、大型分級手段により分級し、破砕できない大型異物は灰分回収システムの外に排出するようにしているので、効率的な分級処理が可能になると共に、後続する処理装置における処理量を効率的に減少させるという効果が得られる。

図１は本発明を実施した最も簡単な実施形態である灰分回収システム（実施形態１）の全体構成図である。図２は本実施形態に使用する破砕機の詳細図である。図３は本発明を実施した最良と思われる実施形態の灰分回収システム（実施形態２）の全体構成図である。図４は、実施形態２の作業の流れを示すフローチャートである。

＜実施形態１＞
図１において，１０は廃材等（建築等の廃材の他にゴミ類も含む）の焼却炉である。廃材等の被焼却物はホッパ８から投入され、ホッパ８から投入された廃材等はのど部９を経て焼却炉内部に供給される。焼却炉１０は、内部に傾斜した燃焼床１１を具備し、燃焼床１１の上方に燃焼室１２、更にその上方に再燃焼室１３が設けられている。燃焼床１１には空気を通過させる図示省略のスリットが設けられていると共にその下方には空気室１４が設けられ、ブロワ１５から空気が供給される。更に、空気室１４の底部には灰搬出装置１６が設けられている。燃焼室１２の右側下端に設けられている燃焼物排出口１７にはダンパ１８が設けられている。ダンパ１８の下側には不燃焼物や焼却灰を排出するダクト１９が設けられると共に、ダクト１９には順にクリンカ破砕機２０、振動篩２１が設けられている。

クリンカ破砕機２０は図２にその斜視図を示すように、灰落しシュート１９の途中に設けられている。クリンカ破砕機２０は、一方の壁に固定された山形形状の固定歯３１と、反対側の壁に接近離反自在なブロック３３が設けられている。ブロック３３の内側対面に固定歯３１と歯合する破砕歯３２が設けられており、ブロック３３は図示省略の油圧源及び油圧シリンダによって、図の左右方向の移動が制御されている。即ち、固定歯３１と破砕歯３２との間の最接近距離が制御されると共に、固定歯３１と破砕歯３２の間に物が挟まれた場合の最大押圧力が制御されている。歯３１，３２の下側には上下に回動自在なダンパ３４が設けられている。ダンパ３４の上側表面には図の左右方向に延長した線状の突起３４ａと突起３４ａと平行に細長穴（スリット）３４ｂが設けられている。なお、ブロック３３はダクト１９の側面に設けられた小室３５内部に設けられている。また、クリンカ破砕機２０は、クリンカの大きさ（略幅及び長さ：５０ｍｍ〜３００ｍｍ、高さ５０ｍｍ〜１５０ｍｍ）を考慮して決定し、クリンカの最大押圧力はクリンカの硬さを考慮して決定する（例えば、１００ｋｇ／ｃｍ２）。

振動篩２１は石や鉄等の不燃粗大物と細かな焼却灰を分級して夫々排出口２１ａ、２１ｂから排出する。排出口２１ａから排出された細かな焼却灰はコンベア２３によって灰溶融設備へ搬送され、排出口２１ｂから排出された石や鉄等の不燃粗大物はコンベア２２によって不適物コンテナへ搬送され、焼却灰の処理経路に戻されることはない。

実施形態１は以上の構成により以下のように機能する。即ち、投入された廃材等は焼却炉１０内で燃焼され、燃焼後の焼却灰の一部は灰搬出装置１６によりダクト１９を介してクリンカ破砕機２０に供給され、クリンカや燃焼されなかった石や鉄塊等の異物及び焼却灰の一部がダンパ１８を介してクリンカ破砕機２０に供給される。なお、灰搬出装置１６やダンパ１８はバッチ方式で定量をクリンカ破砕機２０に供給する。クリンカ破砕機２０に供給された細かな焼却灰はスリット３４ｂから下方の振動篩２１上に落下する。残った焼却灰、異物、クリンカ等がクリンカ破砕機２０によって所定の圧力まで押圧され、クリンカが中・小粒に破砕される。しかし、金属塊やその他の硬い異物は破砕されずにダンパ３４上に残る。

破砕後にダンパ３４を開くとダンパ３４上にあるものが全て振動篩２１に落ちて細粒灰と異物に分級される。細粒灰はコンベア２３によって灰溶融設備に送られ、所定の処理が行われる。一方、異物はコンベア２２によって不適物コンテナに送られ、別個に処分される。
従って、実施形態１ではクリンカは最初にクリンカ破砕機２０によって破砕され，その後に振動篩２１によって分級されるので，必要な分級処理の回数が少なくなり、分級処理が容易になると共に、不適物として最終処分しなければならない物の量を少なくできるという効果が得られる。

＜実施形態２＞
実施形態２は本発明の好適な実施形態を示し，図３にその構成全体を示す。なお、実施形態１（図１、図２）で説明したものと同じ構成要素については同じ番号を付して詳細な説明は省略する。図３においては複数台（２台）の焼却炉１０が並列に配置され、同時処理可能に構成されている。クリンカ破砕機２０は焼却灰中の大型クリンカを中小粒灰に破砕し、大型の鉄塊等は破砕せずに残す。第１振動篩３７は、大型粒物と中小粒物に分級する。なお、中小粒物とは、中粒物（幅、長さ、高さが略５０ｍｍ以下のもの）と細粒物（幅、長さ、高さが略５ｍｍ以下の小粒物）とを併せたものを指している。大型粒物は大型異物と見なし、コンベア３８、コンベア６によって不適物コンテナ３９へ搬送し、貯留する。不適物コンテナ３９に貯留された物は細粒灰回収経路から除外され、別途に処分する。中小粒灰及び中小粒物はコンベア４０によって第２振動篩４１へ搬送される。第２振動篩４１へ細粒灰（又は小粒灰）と中粒物に分級し、細粒灰はコンベア４２上に落下し、細粒灰貯留槽又は溶融設備４３へ輸送する。中粒物（中粒灰も含む）はコンベア４４によって第１磁気選別機４５（以下，略して「磁選機」という）に搬送され、鉄等の磁性物は選別し、コンベア４６上に落下し、鉄コンテナ４７に貯留する。残った非磁性物は第２破砕機４８に投入され、細粒物に破砕する。なお、第２破砕機４８は細かく破砕するのに適した破砕機（例えば，回転歯を利用した破砕機）で構成されている。

第２破砕機４８で破砕された細粒物は第２磁選機４９に供給される。第２磁選機４９は磁性物を選別し、コンベア４６上に落下し、鉄コンテナ４７に貯留する。また、残りの非磁性物は第３振動篩７に供給し、細粒灰と土石等の異物に分級する。細粒灰はコンベア４２上に落下し、細粒灰貯留槽又は溶融設備４３へ搬送される。一方、土石等の異物はコンベア５上に落下し、コンベア６により不適物コンテナ３９に搬送され、貯留される。

実施形態２の機能を図４のフローチャートを用いて詳細に説明する。図４において、ステップＳ１では、焼却炉１０から所定量の焼却灰がダンパ１８や灰搬出装置１６によりクリンカ破砕機２０に供給されるが、細粒物の一部がダンパ３４のスリット穴３４ｂから落下する。ステップＳ２ではクリンカ破砕機２０の破砕歯３２が所定位置及び所定圧力で固定歯３１に向けて移動し、破砕を行う。ここでは、大型クリンカや柔らかい大型異物が所定のサイズ以下に破砕される。なお、鉄塊のように硬い大型異物は破砕されずにダンパ３４上に残る。ステップＳ３ではダンパ３４に残った物を全て第１振動篩３７に落とし、その後でダンパ３４は元の位置に戻される。ステップＳ４では第１振動篩３７によって中小粒物と破砕されなかった大型異物とに分級され，大型異物はベルト３８によって不適物コンテナ３９に搬送され、貯留される。一方，中小粒物はコンベア４０によって第２振動篩４１に搬送される。ステップＳ５では、第２振動篩４１によって中小粒物が細粒物と中粒物に分級され，細粒物はコンベア４２に乗せられ，細粒灰貯留槽又は溶融設備４３へ搬送される。

一方、中粒物は第１磁選機４５に搬送され，そこで鉄類が選別されてベルト４６に乗せられ，鉄コンテナ４７に貯留される。残りの中粒物は第２破砕機４８に供給される。ステップＳ７では、第２破砕機４８は中粒物を細粒物に破砕する。但し，鉄類等の硬い中粒物は破砕されずに残る。破砕後は全て第２磁選機４９により鉄類が除去され（ステップＳ８）、除去された鉄類は鉄コンテナ４７に搬送、貯留される。残った中小粒物は第３振動篩７に供給される。ステップＳ９では第３振動篩７で分級された細粒灰はコンベア４２により細粒灰貯留槽又は溶融設備４３へ搬送される。残りはコンベア５、６により不適物コンテナ３９に搬送され、貯留される。

実施形態２によれば、焼却灰中の大型クリンカを最初の破砕処理によって破砕しているので，クリンカが大型異物として最終処分ルートに移行する量を大幅に減少させることができる。即ち、処理不適物のみを焼却灰回収経路から除去しているので、後続の処理における処理量を減少させ、処理能力を高めるという効果が得られる。さらに、中粒の異物も逐次焼却灰回収経路から除去しているので、処理能力を一層効率的にしている。また、焼却灰中の灰分は全て細粒物に破砕しており、均一サイズの細粒灰が得られるという効果もある。また、中粒灰は破砕し、破砕後に磁選機で鉄類を除去しているので中粒灰中に混入していた鉄類を除去でき、鉄類の含有量を少なくした細粒灰が得られるという効果もある。

以上、この発明の実施形態、実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば，磁選機の他に更に従来技術を利用してアルミ類を除去する装置を設けても本発明の技術範囲に含まれる。

本発明を実施した実施形態１の構成図を示す。 本実施形態のクリンカ破砕装置の斜視図を示す。 本発明を実施した実施形態２の構成図を示す。 実施形態２のフローチャートを示す。 従来装置１の構成図を示す。 従来装置１のフローチャートを示す。 従来装置２のフローチャートを示す。

符号の説明

１０ 焼却炉
１６ 灰搬出装置
１８ 灰落とし用ダンパ
２０ クリンカ破砕機
２１ 振動篩
３１ 固定歯
３２ 破砕歯
３４ ダンパ
３７、４１、７ 振動篩
３９ 不適物コンテナ
４３ 灰溶融設備（貯留槽）
４５、４９ 磁選機
４７ 鉄コンテナ
４８ 破砕機

Claims (4)

1. 廃棄物焼却炉から排出される不燃焼物や焼却灰を破砕分級し、溶融処理するために細粒灰として灰分を回収するシステムにおいて、
   前記不燃焼物や焼却灰を排出するダクト内及び該ダクト下部の上部から下部に向かって順に、
   燃焼物排出口を開閉するダンパと、
   前記不燃焼物や焼却灰中に含まれるクリンカを圧縮破砕する圧縮破砕機と、
   該圧縮破砕機により破砕された焼却灰を中小粒物と大型物に分級する、振動篩からなる大型分級手段と、
   該大型分級手段により大型物として分級された大型異物を上記回収システム外に排出する大型異物排出手段と、
   前記大型分級手段の下方で前記中小粒物を受け止め灰溶融設備へ搬送するコンベヤを配設し、
   前記圧縮破砕機は一方の壁に固定された固定歯と、反対側の壁に前記固定歯に接近離反自在な破砕歯を有するブロックと、底部にスリットを有するダンパとを具備し、クリンカの破砕に必要十分な所定圧で圧縮破砕するように構成され、
   前記燃焼物排出口を開閉するダンパからバッチ方式で定量を供給された不燃焼物や焼却灰のうち、細かな焼却灰は前記圧縮破砕機のスリットから前記大型分級手段に落下し、
   前記圧縮破砕機に残った焼却灰、異物、クリンカは該圧縮破砕機により中小粒物に破砕して前記スリットから落下させ、該圧縮破砕機のダンパ上に残った金属塊やその他の硬い大型異物は破砕を終えた後に該ダンパを開いて前記大型分級手段へ落下させ、
   前記大型分級手段は、落下してきた金属塊やその他の硬い大型異物を前記大型異物排出手段を介して回収システム外に排出するように構成した
   ことを特徴とする焼却灰の灰分回収システム。
2. 前記灰分回収システムは、更に、
   前記中小粒物を中粒物と細粒物に分級する振動篩である中小分級手段と、
   該中小分級手段により細粒物として分級された細粒灰等を回収する回収手段と、
   該中小分級手段により分級された中粒物の中から鉄分を選別して上記回収システム外に排出する第１磁気選別機と
   を具備したことを特徴とする請求項１に記載の焼却灰の灰分回収システム。
3. 前記灰分回収システムは、更に、
   前記第１磁気選別機により鉄分を除去された中粒物を破砕する第２次破砕機と、
   第２次破砕機により破砕された第２次中小粒物の中から鉄分を選別して上記回収システム外に排出する第２磁気選別機を具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか１に記載の焼却灰の灰分回収システム。
4. 前記灰分回収システムは、更に、前記第２磁気選別機により鉄分を除去された中小粒物を中粒物と細粒物に分級する分級手段と、該中粒物を上記回収システム外に排出する排出手段と、細粒物を回収する回収手段を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１に記載の焼却灰の灰分回収システム。
   

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