(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部がダイオキシンを含有した灰を受け入れる処理室となされた熱分解処理槽と、熱分解処理槽の処理室内に配置された複数の灰加熱媒体と、熱分解処理槽の処理室内に高温の媒体加熱用ガスを吹き込むガス吹き込み装置と、熱分解処理槽の処理室内で灰加熱媒体により加熱された処理済み灰を急冷する冷却装置とを備えており、熱分解処理槽が、上端が閉鎖されるとともに下端が開口した垂直円筒状であり、この下端開口に処理済み灰排出路が接続され、熱分解処理槽と処理済み灰排出路との間、および処理済み灰排出路の途中に、それぞれ開閉自在なスライドゲートまたはダンパが設けられ、熱分解処理槽の頂壁に灰投入口が形成され、灰投入口に、灰を貯留しているホッパの下端開口がロータリバルブを介して接続され、ガス吹き込み装置が、熱分解処理槽の外部に設けられたガス加熱装置と、熱分解処理槽の処理室とガス加熱装置との間で媒体加熱用ガスを循環させるガス循環装置とを備えており、ガス循環装置が、一端が熱分解処理槽の頂壁に形成されたガス出口に接続されるとともに、他端が処理済み灰排出路における２つのスライドゲートまたはダンパ間の部分に形成されたガス入口に接続されているガス循環用配管を備え、ガス循環用配管の途中に、ガス加熱装置が設けられるとともに、ガス加熱装置により加熱された高温の媒体加熱用ガスを熱分解処理槽の処理室内に送り込み、処理室内において灰加熱媒体の加熱に供されたガスをガス加熱装置に戻す送風機、および開閉弁が設けられている灰中ダイオキシンの熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ごみ焼却設備で発生する灰、たとえば飛灰中に含まれるダイオキシンを熱分解する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、飛灰中に含まれるダイオキシンを熱分解する装置として、金属で形成されかつ両端が閉鎖された横型円筒状の熱分解処理槽と、熱分解処理槽の内部に設けられかつ熱分解槽内に投入された飛灰を攪拌する攪拌機と、熱分解処理槽の周壁の周囲に配置されかつ熱分解処理槽内の飛灰を加熱する電気ヒータと、熱分解処理槽内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置とを備えたものが考えられている。
【０００３】
そして、この装置では、熱分解処理槽内に不活性ガス、たとえば窒素ガスを供給して無酸素雰囲気とし、熱分解処理槽内に投入された飛灰を攪拌機で攪拌しつつ電気ヒータにより槽外から２００〜５００℃に１〜２時間加熱することによりダイオキシンを熱分解するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置を用いた熱分解方法では、熱分解処理槽内に不活性ガスを供給して無酸素雰囲気にする必要があるので、熱分解処理槽の気密性を高めなければならず、しかも高純度の不活性ガスを大量に用いなければならず、コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、上記問題を解決し、コストが安くダイオキシンを熱分解しうる灰中ダイオキシンの熱分解装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
この発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、内部がダイオキシンを含有した灰を受け入れる処理室となされた熱分解処理槽と、熱分解処理槽の処理室内に配置された複数の灰加熱媒体と、熱分解処理槽の処理室内に高温の媒体加熱用ガスを吹き込むガス吹き込み装置と、熱分解処理槽の処理室内で灰加熱媒体により加熱された処理済み灰を急冷する冷却装置とを備えており、熱分解処理槽が、上端が閉鎖されるとともに下端が開口した垂直円筒状であり、この下端開口に処理済み灰排出路が接続され、熱分解処理槽と処理済み灰排出路との間、および処理済み灰排出路の途中に、それぞれ開閉自在なスライドゲートまたはダンパが設けられ、熱分解処理槽の頂壁に灰投入口が形成され、灰投入口に、灰を貯留しているホッパの下端開口がロータリバルブを介して接続され、ガス吹き込み装置が、熱分解処理槽の外部に設けられたガス加熱装置と、熱分解処理槽の処理室とガス加熱装置との間で媒体加熱用ガスを循環させるガス循環装置とを備えており、ガス循環装置が、一端が熱分解処理槽の頂壁に形成されたガス出口に接続されるとともに、他端が処理済み灰排出路における２つのスライドゲートまたはダンパ間の部分に形成されたガス入口に接続されているガス循環用配管を備え、ガス循環用配管の途中に、ガス加熱装置が設けられるとともに、ガス加熱装置により加熱された高温の媒体加熱用ガスを熱分解処理槽の処理室内に送り込み、処理室内において灰加熱媒体の加熱に供されたガスをガス加熱装置に戻す送風機、および開閉弁が設けられているものである。
【０００７】
この発明の装置によれば、熱分解処理槽内に入れたダイオキシン含有灰を、大気中において加熱媒体により３５０〜５００℃に加熱することができ、従来のように熱分解処理槽の気密性を高めたり、大量の不活性ガスを使用したりする必要がなくなる。したがって、コストが安くなる。また、ダイオキシン含有灰を５分以内の短時間で急速に加熱しているので、急激にダイオキシンの熱分解が進む。大気中などの有酸素雰囲気において３５０〜５００℃に加熱した場合、ダイオキシンは再生成されやすいが、１０分以内で加熱を終了して急冷するので、分解速度が生成速度を上回り、絶対量としてダイオキシンを低減することができる。
【０００８】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１〜図３はこの発明の熱分解装置を示す。
【００１０】
図１および図２において、熱分解装置は、内部がダイオキシンを含有した灰を受け入れる処理室(2)となされた熱分解処理槽(1)と、熱分解処理槽(1)の処理室(2)内に配置された複数のチェーン状灰加熱媒体(3)と、熱分解処理槽(1)の処理室(2)内に高温の媒体加熱用ガスを吹き込むガス吹き込み装置(4)と、熱分解処理槽(1)の処理室(2)内で灰加熱媒体(3)により加熱された処理済み灰を急冷する冷却装置(5)とを備えている。
【００１１】
熱分解処理槽(1)は上端が閉鎖されるとともに下端が開口した垂直円筒状であり、この下端開口に、下部がホッパ状となされた処理済み灰排出路(6)が接続されている。熱分解処理槽(1)と処理済み灰排出路(6)との間、および処理済み灰排出路(6)の途中には、それぞれ開閉自在なスライドゲート(7)(8)が設けられている。これらのスライドゲート(7)(8)に代えて、開閉自在なダンパが設けられていてもよい。また、熱分解処理槽(1)の頂壁には灰投入口(9)が形成され、灰投入口(9)に、灰を貯留しているホッパ(11)の下端開口がロータリバルブ(12)を介して接続されている。
【００１２】
熱分解処理槽(1)の処理室(2)内に垂直回転軸(14)が配置されている。回転軸(14)は、熱分解処理槽(1)の頂壁上に設置された電動機(15)によりその軸線の周りに回転させられるようになっている。垂直回転軸(14)の上下両端部には、それぞれ周方向に等角度間隔をおいて複数のアーム(16)が放射状に設けられており、これらのアーム(16)に直径の異なる複数のリング(17)が同心状に固定されている。そして、チェーン状灰加熱媒体(3)の上下両端部が、上下のリング(17)に周方向に等角度間隔をおいて固定されている。灰加熱媒体(3)は、鉄系合金、ステンレス鋼などの金属や、セラミックスにより形成されている。灰加熱媒体(3)としては、チェーン状のものに代えて、数珠状、パイプ状、ワイヤ状のものを用いることができ、これらの場合にも、上下両端部が上下のリング(17)に固定される。数珠状のものとは、複数の球体（完全な球体の他に、だ円球などの球体に近似した形状のものも含まれる。）の１直径上に貫通穴が形成され、全ての球体の貫通穴にワイヤが通されるとともにワイヤからの球体の脱落が防止されたものである。また、パイプ状のものには、全体が長尺の１本のパイプからなるものの他に、複数の短尺パイプにワイヤが通されるとともにワイヤからの短尺パイプの脱落が防止されてものも含まれる。ここで、数珠状、パイプ状、ワイヤ状の灰加熱媒体は、鉄系合金、ステンレス鋼などの金属や、セラミックスにより形成される。
【００１３】
ガス吹き込み装置(4)は、熱分解処理槽(1)の外部に設けられたヒータ、バーナなどからなるガス加熱装置(18)と、熱分解処理槽(1)の処理室(2)とガス加熱装置(18)との間で媒体加熱用ガスを循環させるガス循環装置(19)とを備えている。ガス循環装置(19)は、一端が熱分解処理槽(1)の頂壁に形成されたガス出口(21)に接続されるとともに、他端が処理済み灰排出路(6)における２つのスライドゲート(7)(8)間の部分に形成されたガス入口(22)に接続されているガス循環用配管(23)を備えている。ガス循環用配管(23)の途中に、ガス加熱装置(18)が設けられるとともに、ガス加熱装置(18)により加熱された高温の媒体加熱用ガスを熱分解処理槽(1)の処理室(2)内に送り込み、処理室(2)内において灰加熱媒体(3)の加熱に供されたガスをガス加熱装置(18)に戻す送風機(24)、および開閉弁(25)が設けられている。
【００１４】
冷却装置(5)は、両端が閉鎖された横向き冷却筒(26)と、冷却筒(26)の周囲に配されたウォータジャケット(27)とを備えている。冷却筒(26)の周壁右端部の上側に処理済み灰投入口(28)が形成され、ロータリバルブ(29)を介して処理済み灰排出路(6)に接続されている。また、冷却筒(26)の周壁左端部の下側に処理済み灰排出口(31)が形成されている。冷却筒(26)内に、処理済み灰投入口(28)から投入された処理済み灰を処理済み灰排出口(31)側に送るとともに混合する搬送兼混合装置(32)が配置されている。搬送兼混合装置(32)は、水平回転軸(33)に、その周方向に１８０度離隔した位置にある２つの攪拌パドル(34)からなる対が、その長さ方向に間隔をおいて複数対固着されたものである。回転軸(33)の長さ方向に隣接する２つの対の攪拌パドル(34)は、回転軸(33)の周方向に９０度ずれた位置にある。また、図３に示すように、各攪拌パドル(34)は、回転軸(33)を同図に矢印で示す方向に回転させたさいに、処理済み灰を処理済み灰投入口(28)側から処理済み灰排出口(31)側に搬送しうるように、若干ねじられている。そして、投入口(28)から冷却筒(26)内に投入された処理済み灰は、搬送兼混合装置(32)により排出口(31)まで混合されつつ搬送される間に、ウォータジャケット(27)内を流れる冷却水により所定温度以下に冷却される。
【００１５】
上記構成の熱分解装置を用いての灰中ダイオキシンの熱分解は、次のようにして行われる。
【００１６】
すなわち、２つのロータリバルブ(12)(29)および下側のスライドゲート(8)をそれぞれ閉状態としておくとともに、上側のスライドゲート(7)および開閉弁(25)をそれぞれ開状態としておき、ガス循環装置(19)によってガス加熱装置(18)と処理室(2)との間で、大気からなる媒体加熱用ガスを循環させることによって、ガス加熱装置(18)において加熱された高温の媒体加熱用ガスを処理室(2)内に吹き込み、これにより灰加熱媒体(3)を３５０℃を越えかつ５５０℃以下に加熱する。
【００１７】
ついで、スライドゲート(7)および開閉弁(25)をそれぞれ閉じるとともにロータリバルブ(12)を開き、ホッパ(11)から熱分解処理槽(1)の灰投入口(9)を通して処理室(2)内にダイオキシンを含有した飛灰を投入する。ついで、ロータリバルブ(12)を閉じ、電動機(15)により垂直回転軸(14)を回転させることによって、灰加熱媒体(3)により飛灰を３５０〜５００℃に１〜１０分間、好ましくは１〜５分間加熱しつつ混合し、飛灰中のダイオキシンを熱分解する。
【００１８】
ついで、２つのスライドゲート(7)(8)をそれぞれ開くとともにロータリバルブ(29)を開き、処理済み飛灰を処理済み灰排出路(6)を通して投入口(28)から冷却筒(26)内に投入し、その後ロータリバルブ(29)を閉じる。冷却筒(26)内に投入された処理済み飛灰は、搬送兼混合装置(32)により混合されつつ処理済み灰排出口(31)側に送られる間に、ウォータジャケット(27)内を流れる冷却水により所定温度以下、たとえば６０℃以下に急冷される。その後、処理済み飛灰は排出口(31)から排出される。
【００１９】
一方、処理済み飛灰が冷却筒(26)内に投入された後、上側のスライドゲート(7)を開いたままにするとともに下側のスライドゲート(8)を閉じ、さらに開閉弁(25)を開き、処理済み飛灰を急冷している間に、上述したのと同様にして灰加熱媒体(3)を加熱する。
【００２０】
このような操作を繰り返して、飛灰に含有されたダイオキシンを順次熱分解する。
【００２１】
上記実施形態においては、ガス吹き込み装置(4)として、ガス加熱装置(18)と、熱分解処理槽(1)の処理室(2)とガス加熱装置(18)との間で媒体加熱用ガスを循環させるガス循環装置(19)とを備えたものが用いられているが、これに代えて、図１に鎖線で示すものを用いてもよい。この場合、ガス吹き込み装置(40)は、焼却設備(41)からのびるとともに送風機(24)に接続され、かつ焼却設備(41)の燃焼排ガスを、処理済み飛灰排出路(6)を経て熱分解処理槽(1)の処理室(2)内に送る燃焼排ガス供給路(42)と、熱分解処理槽(1)のガス出口(21)に接続され、かつ処理室(2)内において灰加熱媒体(3)に供された燃焼排ガスを焼却設備(41)に戻す燃焼排ガス戻し路(43)を備えている。燃焼排ガス供給路(42)の途中に燃焼排ガス加熱装置(44)が設けられている。
【００２２】
このガス吹き込み装置(40)を備えた熱分解装置によれば、ごみ等の焼却設備(41)の燃焼排ガスが、灰加熱媒体(3)の加熱に有効利用される。燃焼排ガスの温度が十分に高くない場合には、燃焼排ガス加熱装置(44)により加熱された後熱分解処理槽(1)の処理室(2)内に供給される。
【００２３】
なお、熱分解処理槽(1)のガス出口(21)に、燃焼排ガス戻し路(43)の代わりに、燃焼排ガスを排ガス処理設備に送る排ガス排出路を接続しておき、灰加熱媒体(3)の加熱に供された排ガスを排ガス処理設備を経て、大気中に排出するようにしてもよい。
【００２４】
図４はこの発明の方法の実施に用いられる熱分解処理装置の他の実施形態を示す。
【００２５】
この場合、冷却装置(5)の代わりに、面積が大きくかつ浅い処理済み灰冷却用容器(50)が配置されている。その他の構成は、図１および図２に示す装置と同じである。
【００２６】
そして、この装置を用いての飛灰中のダイオキシンの熱分解方法においては、熱分解処理槽(1)の処理室(2)内において灰加熱媒体(3)により加熱された処理済み飛灰を、処理済み灰排出路(6)を通して容器(50)内に投入し、空冷により急冷するという点において、上述した第１の実施形態と異なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の熱分解装置の一具体例の全体構成を示す図である。
【図２】  図１のII−II線拡大断面図である。
【図３】  冷却装置の搬送兼混合装置を示す部分拡大斜視図である。
【図４】  この発明の熱分解装置の他の具体例の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
(1)：熱分解処理槽
(2)：処理室
(3)：灰加熱媒体
(4)：ガス吹き込み装置
(5)：冷却装置
(6)：処理済み灰排出路
(7)(8)：スライドゲート
(9)：灰投入口
(11)：ホッパ
(12)：ロータリバルブ
(18)：ガス加熱装置
(19)：ガス循環装置
(21)：ガス出口
(22)：ガス入口
(23)：ガス循環用配管
(24)：送風機
(25)：開閉弁
【図１】
0003697570.tif 000002
【図２】
0003697570.tif 000003
【図３】
0003697570.tif 000004
【図４】
0003697570.tif 000005