JPH06129618A - 廃棄物の溶融処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塊状炭素系可燃物質を熱源としてシュレッダ
ーダストを加熱溶融し、スラグ材および金属類として回
収する廃棄物の溶融処理方法に関する。 【構成】 廃棄物を塊状炭素系可燃物質と共にシャフト
炉方式の炉上部の装入口から装入し、下部羽口から酸素
源を供給し、炉底の排出孔から反応熱によって溶融した
廃棄物中の灰分および非燃焼物を排出し、炉頂部から不
完全な燃焼により発生したガスを排出する廃棄物の溶融
処理方法において、廃棄物を細かく裁断，破砕し、鉄を
回収した残渣のシュレッダーダストを溶融処理する際、
溶融炉内の空塔速度が０．１Ｎｍ／ｓ以上となるように
酸素および空気を羽口から供給する廃棄物の溶融処理方
法である。 【効果】 炉内に不燃物が堆積するのを防止し、局部的
にガス流が吹き抜けるなどの現象を防ぐことが可能とな
り、溶融炉が安定して操業できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コークスのような塊状
炭素系可燃物質を熱源として、自動車および家庭電化製
品の廃棄物から発生するシュレッダーダストを加熱溶融
して、土木用資材、コンクリート細骨材、表面化粧用骨
材用スラグ材および金属類として回収する溶融処理方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来回収された大半の廃棄物は、焼却方
式で処理されているが、焼却方式では焼却灰の処分場を
必要とする等の欠点がある。特に大都市圏では、焼却灰
の処分場の確保が困難であり、焼却灰を減容化さらには
有効利用が可能な方式で処理する必要性が高まってい
る。

【０００３】廃棄物の灰分を溶融処理する方式として
は、廃棄物を一旦焼却した後、焼却灰を溶融処理する間
接溶融方式と、廃棄物を直接溶融処理する直接溶融方式
の二方式があるが、設備の簡便な直接溶融方式の方が望
ましい。

【０００４】直接溶融方式としては、コークスを配合し
た廃棄物をシャフト炉の頂部から装入し、羽口から酸素
含有ガスあるいは酸素富化ガスを炉内に吹込み、コーク
スや熱分解によって生じた炭素質を、高温炉床において
高温度で燃焼させ、炉内の乾燥帯，乾留ガス化帯および
燃焼溶融帯を順次降下して溶融スラグ化し、高温の燃焼
排ガスは、シャフト内の廃棄物充填層を対向流として上
昇せしめて、可燃ガスとして回収するようにした溶融炉
自体は、特公昭５２−２４７９０号公報，特公昭５５−
２１９２３号公報，および特開昭６０−２３７１４号公
報に開示されている。

【０００５】前記した特公昭５２−２４７９０号公報の
公開技術は、廃棄物に４０％以上の酸素を含むガスを噴
射してガスおよび溶融スラグならびに溶融金属を回収す
るものである。

【０００６】また次の特公昭５５−２１９２３号公報に
開示の技術は、廃棄物と共に石灰源を補給して、スラグ
成分を調整するというものである。

【０００７】さらに次の特開昭６０−２３７１４号公報
に開示の技術は、微細な産業廃棄物やその中間処理物，
例えば廃棄物の焼却灰や溶融炉からの回収ダストを、ダ
イスの飛散に伴うトラブルを防止して、良好に溶融処理
できるように工夫したものである。

【０００８】また溶融炉において廃棄物を溶融処理する
場合、廃棄物の種類としては都市ごみ、下水汚泥に関す
るものが大半を占めている。

【０００９】ところで近年自動車および家庭電化製品等
の耐久消費財の廃棄物の処理が問題となってきている。
これらの廃棄物の処理は、シュレッダーマシン等により
細かく裁断されて、鉄およびアルミ等は回収・有効利用
が図られるが、回収残渣はプラスチック，繊維，ガラス
等からなりシュレッダーダストと呼ばれてその処理が会
社問題化している。

【００１０】そのシュレッダーダストの代表的な性状を
表１に示す。表１には比較のために都市ごみの性状も示
す。

【００１１】

【表１】

【００１２】表１から明らかなようにシュレッダーダス
トは、灰分が３０〜４５％と都市ごみの灰分５〜２０％
に比較して多いこと、また発熱量が高いことが特徴であ
る。さらに灰分の性状としては、都市ごみの場合は瓶，
缶類等が元の大きさのまま混入しているのに対して、シ
ュレッダーダストの場合は裁断工程を経るためにガラ
ス，金属類が数ｍｍ以下の細粉状になっているものが、
都市ごみに比べて多いことが特徴である。

【００１３】かかる性状のシュレッダーダストを処理す
る場合、従来の焼却炉で処理した場合には多量の焼却灰
が残り、灰の処分場の確保等の問題があることは、すで
に述べたとおりである。

【００１４】また発熱量が高いことから、従来のストー
カ式の焼却炉で焼却する場合、クリンカの発生および炉
床を焼損する等のトラブルが発生する。

【００１５】直接溶融炉方式で処理する場合、ガラス，
金属粉等の微細な灰分のために溶融炉内の通気性が阻害
され、溶融炉内での通気抵抗が増加し、さらにガスの偏
流が起きる等の問題がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしこれらの問題点
は、従来の開示された技術によっては解決する方法が提
示されていない。すなわち上記の最初および二番目に開
示された公報の技術は、一般的な溶融炉の操業条件につ
いて述べたものであり、シュレッダーダスト特有の問題
点である、微細な灰分を含む廃棄物を処理するための技
術を提供するものではない。

【００１７】上記の三番目の公報の技術は、溶融炉から
排出されたダストを捕集し、再度溶融炉に吹き込み溶融
する技術を提供しているが、微細な灰分を多く含む廃棄
物の溶融処理方法を提供するものではない。

【００１８】また廃棄物から微細な灰分を篩い分け、造
粒して溶融炉に装入する方法が考えられるが、造粒のた
めの設備費，運転費が多くかかり望ましくない。

【００１９】本発明は、灰分の多いシュレッダーダスト
等の廃棄物を、焼却等の処理を経ないで直接溶融処理
し、溶融した灰分および金属分を有効利用することが可
能な廃棄物の溶融処理方法を提供する。

【００２０】また微細な灰分を含むシュレッダーダスト
の灰分を、造粒等の事前処理をすることなく、直接溶融
炉で溶融処理する際に、微細な灰分による溶融炉内の通
気抵抗の増加，さらには炉内のガスの偏流等の問題を解
決する廃棄物の溶融処理方法を提供する。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の手段は、廃棄物を塊状炭素系可燃物質と共に
シャフト炉方式の廃棄物溶融炉の炉上部の装入口から装
入し、炉下部の羽口から酸素源を供給し、炉底の排出孔
から反応熱によって溶融した廃棄物中の灰分および非燃
焼物を排出し、炉頂部から不完全な燃焼により発生した
ガスを排出する廃棄物の溶融処理方法において、廃棄物
を細かく裁断または破砕し、鉄を回収した残渣のシュレ
ッダーダストを溶融処理する際、溶融炉内の空塔速度が
０．１Ｎｍ／ｓ以上となるように酸素および空気を羽口
から供給することを特徴とする廃棄物の溶融処理方法で
ある。

【００２２】

【作用】本発明は、シャフト炉方式の廃棄物の溶融炉に
おいて、シュレッダーダストを溶融処理する際、溶融炉
内の空塔速度が０．１Ｎｍ／ｓ以上となるように酸素お
よび空気を羽口から供給することにより、シュレッダー
ダストに含まれる微細な灰分を飛散させ、炉内に微細な
灰分が滞留することによる炉内の通気抵抗の増加、ガス
の偏流等のトラブルを回避できる。

【００２３】飛散した灰分は、造粒して再び溶融炉に装
入することにより、溶融スラグとして回収可能である。
一方、粗粒は溶融炉内を降下し、炉下部の高温帯で溶融
して排出孔から取り出される。従って、シュレッダーダ
ストを事前処理することなく、直接シャフト炉式の溶融
炉で溶融処理することが可能となる。

【００２４】このため、従来のストーカ等の焼却炉で
は、焼却が困難な廃棄物の処理を可能とし、さらに焼却
方式では、処分が問題となる灰の減容化，有効利用を図
ることが可能となる。また焼却後に溶融する間接溶融方
式に比較して、設備構成が簡便である。

【００２５】

【実施例】自動車，家庭電化製品等の廃棄物をシュレッ
ダーマシン等で細かく裁断し、鉄等を回収した後、残渣
はシュレッダーダストとして溶融処理工程へ供給する。
このシュレッダーダストの性状は前記した表１に示す通
りである。

【００２６】溶融処理工程の実施例として、塊状炭素系
可燃物質としてコークスを用いた場合を図１に示す。

【００２７】図１において、溶融炉１の炉上部に設けら
れた装入装置４から、廃棄物，コークスおよび石灰が溶
融炉１に装入される。溶融炉１はシャフト部１ａ，朝顔
部１ｂおよび炉底部１ｃから構成されている。また朝顔
部１ｂには朝顔部圧力計２２が設けられている。

【００２８】溶融炉１の下部周辺に設けられた羽口２に
接続された空気供給管３ａおよび酸素供給管３ｂを通っ
て、各々空気および酸素が供給される。該空気および酸
素供給量は、各々空気流量調節弁２１ａ，酸素流量調節
弁２１ｂで調節する。

【００２９】溶融炉に装入された廃棄物およびコークス
等は、炉内で充填層を形成し、炉下部の羽口から吹き込
まれた空気および酸素により、コークスおよび廃棄物の
一部が炉下部１ｃで燃焼する。

【００３０】燃焼ガスは溶融炉内を炉底部１ｃから朝顔
部１ｂ，シャフト部１ａへと上昇し、燃焼ガスの顕熱に
より廃棄物を予熱，乾燥，熱分解する。廃棄物の乾燥、
熱分解の過程で発生した水蒸気、熱分解ガスおよび微細
なダストはガス排出管６から排出される。

【００３１】実施例では、溶融炉外に排出される微細な
ダストの平均粒子直径は１０〜４０ミクロンであり、そ
の飛散量は炉内の空塔速度が早いほど多くなる。また溶
融炉内の通気抵抗は微細な粒子の堆積が増加するほど増
加するが、良好なガス流れを保つためには、通気抵抗が
過大にならないように操業条件を選ぶ必要がある。

【００３２】微細な粒子は廃棄物にもともと含まれてい
るものの他に、乾燥，熱分解過程で発生するものであ
り、廃棄物の種類によって発生量が異なる。従って廃棄
物によって炉内の空塔速度を調節する必要がある。

【００３３】一方廃棄物の灰分および非燃焼物とコーク
ス，石灰は、高温に加熱され炉底部１ｃへと下りてい
く。炉底部１ｃにはコークスおよび廃棄物中の不燃物で
形成された充填層が形成され、羽口から吹き込まれた空
気および酸素でコークスが燃焼し、灰分および非燃焼物
は１３００℃から１４５０℃に加熱され、溶融状態とな
ってスラグ排出孔５から炉外へ排出される。

【００３４】石灰は、スラグの塩基度すなわちスラグ中
の石灰分ＣａＯと珪酸分ＳｉＯ₂ の比率を０．５以上と
し、溶融状態のスラグの流動性の調整のために添加す
る。

【００３５】ガス排出管６にはダスト捕集装置７が設け
られ、ガス中のダストは捕集され、捕集されたダストは
貯蔵タンク８に一時的に貯蔵された後、切出し装置９か
ら切出されてダスト供給管１０を通って、２次燃焼炉１
３へ供給される。また、搬送ガス供給管１１からはダス
ト搬送用のガスが供給される。本実施例は搬送ガスでダ
ストを搬送しているが、スクリューコンベア等の機械式
搬送装置も採用可能である。

【００３６】一方ダスト捕集装置７を通ったガスは、ガ
ス管１２を通って、２次燃焼炉１３へ供給される。２次
燃焼炉１３には空気供給管１４から燃焼用空気が供給さ
れ、ガスおよび可燃性ダストと混合して炉内で燃焼す
る。

【００３７】燃焼排ガスは排ガス管１５を通って、ボイ
ラ１６へ導入され、排熱を回収された後、集塵機１７お
よび洗煙装置１８でダストおよび公害物質を除去された
後、ブロワ１９を通って、煙突２０から排出される。

【００３８】図１に示した設備を用いて、シュレッダー
ダストと都市ごみの溶融処理を行った。その操業成績を
表２に示す。表２において、シャフト部空塔速度は溶融
炉への空気および酸素の供給量をシャフト部１ａの断面
積で割った値である。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２から明らかなようにシュレッダーダス
トの場合、シャフト部空塔速度が０．１Ｎｍ／ｓ以上の
場合は、朝顔部圧力計２２の示す圧力が４００〜４２０
ｍｍＡｑであるが、０．１Ｎｍ／ｓ以下の場合は朝顔部
圧力計２２の示す圧力が９５０ｍｍＡｑとなる。

【００４１】シャフト部空塔速度が遅い場合に朝顔部圧
力が２倍以上に上昇した理由は、微細な不燃物が炉内に
蓄積し、通気抵抗を増大させたためである。このように
シャフト炉内に微細な不燃物が堆積して通気性を阻害す
ると、局部的にガス流が吹き抜けるなどの現象が生じ、
操業上好ましくない。さらに空気および酸素の供給用の
動力が増加して、運転費が増加するなどの問題も生じ
る。

【００４２】一方シャフト部空塔速度が早い場合には、
朝顔部圧力の上昇が見られないが、その理由は、微細な
不燃物が炉外に吹き飛ばされて、炉内に堆積しないため
である。このことはガス排出管６における飛散ダスト量
の測定によっても確認されている。また飛散したダスト
は２次燃焼炉１３で未燃分が燃焼して灰となって回収さ
れる。

【００４３】この灰は造粒して再び溶融炉に装入するこ
とにより、溶融スラグとして回収可能である。２次燃焼
炉以降で回収される灰が従来の都市ごみに比べてやや増
加するが、大半の灰分は溶融炉下部から溶融スラグとし
て回収される。溶融スラグは水砕処理を行い、コンクリ
ート細骨材等として有効利用される。

【００４４】一方都市ごみの場合は、シュレッダーダス
トのようにシャフト部空塔速度が０．１Ｎｍ／ｓ以下の
場合でも朝顔部圧力の上昇は見られない。これは都市ご
みの場合は微細な灰分がシュレッダーダストに比較して
少ないからである。

【００４５】またシュレッダーダストを５０％都市ごみ
に混入した場合は、シュレッダーダスト１００％の場合
と同じような挙動を示した。

【００４６】以上の操業成績から、シュレッダーダスト
をシャフト炉式の溶融炉で処理する場合、シャフト部空
塔速度が０．１Ｎｍ／ｓ以上となるようにすれば、都市
ごみと同様の炉況で溶融処理が可能である。

【００４７】

【発明の効果】本発明によって、以下の効果を実現する
ことができる。

【００４８】（１）シュレッダーダストをシャフト炉式
の溶融炉で処理する場合、溶融炉内の空塔速度が０．１
Ｎｍ／ｓ以上となるように酸素および空気を羽口から供
給することによって、微細な不燃物を炉外に吹き飛ば
し、シャフト炉内に微細な不燃物が堆積して通気性を阻
害するのを防止し、局部的にガス流が吹き抜けるなどの
現象を防ぐことが可能となる。また溶融炉の炉況が安定
し操業が容易となる。従って、シャフト炉式溶融炉での
シュレッダーダストの処理が可能となる。

【００４９】（２）溶融炉内の通気抵抗の増加を抑制で
きることから、空気および酸素の供給用のブロワ動力の
運転費が増加するなどの問題も回避することが可能とな
る。

【００５０】（３）シャフト炉による直接溶融処理が可
能となったことから、従来のストーカ等の焼却炉では発
熱量が高いために焼却が困難なシュレッダーダストの処
理が可能となり、さらに、焼却方式では処分が問題とな
る灰の減容化，有効利用を図ることが可能となる。

【００５１】（４）廃棄物を一旦焼却し、焼却灰を溶融
する間接溶融方式に比較して、シャフト炉による直接溶
融方式は設備が簡便であり、設備費および運転費が安
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する装置の一例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 溶融炉 １ａ シャフト部 １ｂ 朝顔部 １ｃ 炉底部 ２ 羽口 ３ａ 空気供給管 ３ｂ 酸素供給管 ４ 装入装置 ５ スラグ排出孔 ６ ガス排出管 ７ ダスト捕集装置 ８ 貯蔵タンク ９ 切出し装置 １０ ダスト供給管 １１ 搬送ガス供給管 １２ ガス管 １３ ２次燃焼炉 １４ 空気供給管 １５ 排ガス管 １６ ボイラ １７ 集塵機 １８ 洗煙装置 １９ ブロワ ２０ 煙突 ２１ａ 空気流量調節弁 ２１ｂ 酸素流量調節弁 ２２ 朝顔部圧力計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を塊状炭素系可燃物質と共にシャ
   フト炉方式の廃棄物溶融炉の炉上部の装入口から装入
   し、炉下部の羽口から酸素源を供給し、炉底の排出孔か
   ら反応熱によって溶融した廃棄物中の灰分および非燃焼
   物を排出し、炉頂部から不完全な燃焼により発生したガ
   スを排出する廃棄物の溶融処理方法において、廃棄物を
   細かく裁断または破砕し、鉄を回収した残渣のシュレッ
   ダーダストを溶融処理する際、溶融炉内の空塔速度が
   ０．１Ｎｍ／ｓ以上となるように酸素および空気を羽口
   から供給することを特徴とする廃棄物の溶融処理方法。