(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にダイオキシン含有灰を受け入れる処理室が設けら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、灰加熱媒体を加熱する媒体加熱手段と、熱分解処理槽内で灰加熱媒体により加熱されてダイオキシンが熱分解された処理済み灰を冷却する冷却装置とを備えており、灰加熱媒体が導電材料で形成され、熱分解処理槽の処理室の外部に電磁誘導加熱コイルが配されている灰中ダイオキシンの熱分解装置。
【請求項２】
熱分解処理槽の処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備えている請求項１記載の灰中ダイオキシンの熱分解装置。
【請求項３】
熱分解処理槽の処理室の外周壁が非導電性材料で形成され、この外周壁の外側に電磁誘導加熱コイルが配されている請求項１または２記載の灰中ダイオキシンの熱分解装置。
【請求項４】
熱分解処理槽の処理室内に、非導電性材料からなる筒状体が、その内部が処理室と隔離されるように設けられ、この筒状体内に電磁誘導加熱コイルが配されている請求項１〜３のうちのいずれかに記載の灰中ダイオキシンの熱分解装置。
【請求項５】
熱分解処理槽の処理室内に配置された回転軸および回転軸駆動装置を備えており、回転軸の長さ方向にのびる灰加熱媒体が、回転軸の周囲に、支持手段を介して回転軸と径方向に間隔をおいて取り付けられている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の灰中ダイオキシンの熱分解装置。
【請求項６】
灰加熱媒体が、チェーン状、数珠状、ワイヤ状、パイプ状またはプレート状となされている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の灰中ダイオキシンの熱分解装置、
【請求項７】
灰加熱媒体が、金属およびセラミックスからなる群から選ばれた少なくとも１つの材料で形成されている請求項１〜６のうちのいずれかに記載の灰中ダイオキシンの熱分解装置。
【請求項８】
熱分解処理槽内における灰加熱媒体の容積率が１０〜８０％となされている請求項１〜７のうちのいずれかに記載の灰中ダイオキシンの熱分解装置。
【請求項９】
冷却装置により冷却された処理済み灰を貯留する処理済み灰貯留手段を備えており、冷却装置が、熱分解処理槽と処理済み灰貯留手段との間に設けられ、かつ熱分解処理槽から排出された処理済み灰を大気または不活性ガスを利用して処理済み灰貯留手段に移送する導管と、導管内に処理済み灰移送用の大気または不活性ガスを供給する供給手段とからなり、処理済み灰貯留手段に移送気体出口が形成されるとともに、この移送気体出口に灰捕集装置が設けられている請求項１〜８のうちのいずれかに記載の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分解する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飛灰中に含まれるダイオキシンは、飛灰を、所定の温度、たとえば２００〜５００℃、好ましくは３００〜４００℃、望ましくは３５０℃程度に加熱することにより熱分解することが知られている。
【０００３】
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るとともに、内部全体が熱分解処理室となされた横型円筒状の熱分解処理槽と、熱分解処理室内に設けられかつ熱分解処理室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室内の飛灰を加熱する電気ヒータとを備えたものが考えられている。
【０００４】
そして、この装置では、熱分解処理室内に不活性ガス、たとえば窒素ガスを注入して無酸素雰囲気とし、室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。
【０００５】
【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、槽内の飛灰を電気ヒータにより槽外から加熱しているので加熱効率が悪く、飛灰が所定の温度、たとえば３５０℃に達するまでに長い時間を要するという問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、灰を効率良く所定の温度まで加熱することができ、ダイオキシンの熱分解に要する時間を短縮することができ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。
【０００７】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、内部にダイオキシン含有灰を受け入れる処理室が設けら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、灰加熱媒体を加熱する媒体加熱手段と、熱分解処理槽内で灰加熱媒体により加熱されてダイオキシンが熱分解された処理済み灰を冷却する冷却装置とを備えており、灰加熱媒体が導電材料で形成され、熱分解処理槽の処理室の外部に電磁誘導加熱コイルが配されているものである。
【０００８】
請求項１の発明の灰中ダイオキシンの熱分解装置によれば、電磁誘導加熱コイルにより灰加熱媒体に誘導された電流によって灰加熱媒体を所定温度、たとえば３５０〜５００℃に加熱した後、媒体加熱用ガスの吹き込みを停止し、ついでダイオキシンを含有した灰を熱分解処理槽内に投入する。すると、灰が灰加熱媒体の有する熱により加熱され、灰中のダイオキシンが分解される。したがって、従来の装置に比べて加熱効率が向上し、熱分解処理槽内に投入された灰を比較的短時間で所定温度まで加熱することができ、灰に含有されているダイオキシンの熱分解に要する時間を短縮することができる。さらに、ダイオキシンの熱分解処理が行われた処理済み灰は、冷却装置により急冷されるので、処理済み灰の安定化を図ることができ、ダイオキシンの再生成を防止することができる。
【０００９】
請求項２の発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、請求項１の発明において、熱分解処理槽の処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備えているものである。この場合、ダイオキシンを含有した灰の加熱媒体による加熱を、不活性ガス雰囲気中で行うことができ、ダイオキシンの熱分解が一層促進される。
【００１０】
請求項３の発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、請求項１または２の発明において、熱分解処理槽の処理室の外周壁が非導電性材料で形成され、この外周壁の外側に電磁誘導加熱コイルが配されているものである。
【００１１】
請求項４の発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、請求項１〜３のうちのいずれかの発明において、熱分解処理槽の処理室内に、非導電性材料からなる筒状体が、その内部が処理室と隔離されるように設けられ、この筒状体内に電磁誘導加熱コイルが配されているものである。
【００１２】
請求項５の発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、請求項１〜４のうちのいずれかの発明において、熱分解処理槽内に配置された回転軸および回転軸駆動装置を備えており、回転軸の長さ方向にのびる灰加熱媒体が、回転軸の周囲に、支持手段を介して回転軸と径方向に間隔をおいて取り付けられているものである。この場合、回転軸駆動装置により回転軸を回転させると、灰加熱媒体によって熱分解処理槽内に投入された灰を攪拌しつつ加熱することができるので、灰の加熱時間を一層短縮することが可能になる。
【００１３】
請求項６の発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、請求項１〜５のうちのいずれかの発明において、灰加熱媒体が、チェーン状、数珠状、ワイヤ状、パイプ状またはプレート状となされているものである。
【００１４】
請求項７の発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、請求項１〜６のうちのいずれかにおいて、灰加熱媒体が、金属およびセラミックスからなる群から選ばれた少なくとも１つの材料で形成されているものである。ここで、金属としては、たとえば鉄（ステンレス鋼を除く鉄系合金および純鉄を意味する。以下同じ）、ステンレス鋼等が用いられる。
【００１５】
請求項８の発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、請求項１〜７のうちのいずれかの発明において、熱分解処理槽内における灰加熱媒体の容積率が１０〜８０％となされているものである。この場合、灰加熱媒体による灰の加熱効率が優れたものになる。
【００１６】
請求項９の発明による灰中ダイオキシンの熱分解装置は、請求項１〜８のうちのいずれかの発明において、冷却装置により冷却された処理済み灰を貯留する処理済み灰貯留手段を備えており、冷却装置が、熱分解処理槽と処理済み灰貯留手段との間に設けられ、かつ熱分解処理槽から排出された処理済み灰を大気または不活性ガスを利用して処理済み灰貯留手段に移送する導管と、導管内に処理済み灰移送用の大気または不活性ガスを供給する供給手段とからなり、処理済み灰貯留手段に移送気体出口が形成されるとともに、この移送気体出口に灰捕集装置が設けられているものである。この場合、処理済み灰は、導管内を移送される間に、空気または不活性ガスにより冷却され、処理済み灰の安定化が図られてダイオキシンの再生成が防止される。処理済み灰の移送に利用された大気または不活性ガスは、処理済み灰貯留槽の移送気体出口から排出されるが、微細な灰も灰捕集装置により捕集されるので、処理済み灰が外部に漏れることが防止される。処理済み灰を移送するための大気または不活性ガスは、たとえば吸気用ブロワにより導管内に吸い込まれる。そして、このように構成されていると、たとえばウォータジャケットのような高価な冷却手段を必要としないので、コストが比較的安くなる。また、処理済み灰には重金属処理が施される場合があるが、導管を重金属処理装置まで伸ばしておき、処理済み灰貯留槽の灰出口から重金属処理装置に処理済み灰を供給するようにしておけば、熱分解処理槽から排出された処理済み灰を重金属処理装置に搬送するためのコンベアが不要になる。
【００１７】
【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。なお、全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１８】
実施形態１
この実施形態は図１〜図３に示すものである。
【００１９】
図１および図２において、灰中ダイオキシンの熱分解装置は、内部全体がダイオキシンを含有した灰を受け入れる気密状処理室(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)内で灰加熱媒体(3)により加熱されてダイオキシンが熱分解された処理済み灰を冷却する冷却装置(5)とを備えている。
【００２０】
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、全体がホッパ状となされた処理済み灰排出路(60)が接続されている。熱分解処理槽(1)と処理済み灰排出路(60)との間には、開閉自在なスライドゲート(7)が設けられている。このスライドゲート(7)に代えて、開閉自在なダンパが設けられていてもよい。熱分解処理槽(1)の周壁(1a)は非導電性材料により形成され、その周囲に電磁誘導加熱コイル(50)が配されているとともに、電磁誘導加熱コイル(50)が電源(51)に接続されている。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、ダイオキシンを含有した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。熱分解処理槽(1)に、処理室(2)内に窒素ガス、燃焼排ガス等の不活性ガスを供給して処理室(2)内を不活性ガス雰囲気とする不活性ガス供給装置(13)が接続されている。
【００２１】
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)（駆動装置）によりその軸線の周りに１方向に、あるいは交互に異なる方向に回転させられるようになっている。垂直回転軸(14)の上端部には、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)の上端部が、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、ステンレス鋼等の金属や、導電性セラミックスなどの導電性材料で形成されている。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、プレート状のものを用いることができ、これらの場合も、上端がリング(17)に固定される。数珠状のものとは、球体（ 完全な球体の他に、だ円球等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。さらに、プレート状のものには、全体が長尺の帯状プレートからなるものの他に、複数の短尺プレートがワイヤなどにより連結されたものも含まれる。ここで、数珠状、パイプ状、ワイヤ状、プレート状の灰加熱媒体(3)は、鉄、ステンレス鋼、導電性セラミックス等により形成される。
【００２２】
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。
【００２３】
上記構成の熱分解装置を用いて、たとえば飛灰中に含まれるダイオキシンの熱分解は、次のようにして行われる。
【００２４】
すなわち、２つのロータリバルブ(12)(29)およびスライドゲート(7)をそれぞれ閉状態としておき、電磁誘導加熱コイル(50)によって灰加熱媒体(3)を高温、たとえば３５０〜５００℃程度に加熱する。
【００２５】
ついで、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。また、不活性ガス供給装置(13)により熱分解処理槽(1)の処理室(2)内に不活性ガスを供給して処理室(2)内を不活性ガス雰囲気とする。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１方向に、あるいは交互に異なる方向に回転させることによって、灰加熱媒体(3)により、１〜１２０分間程飛灰を混合しつつ所定温度、たとえば３５０℃以上に加熱し、飛灰中のダイオキシンを熱分解する。
【００２６】
ついで、スライドゲート(7)を開くとともに、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、その後スライドゲート(7)およびロータリバルブ(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)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、たとえば６０℃以下に急冷され、その結果処理済み飛灰の安定化が図られてダイオキシンの再生成が防止される。その後、処理済み飛灰は排出口(31)から排出される。
【００２７】
一方、処理済み飛灰が冷却筒(26)内に投入された後、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)を電磁誘導加熱コイル(50)により加熱する。
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。
【００２８】
実施形態２
この実施形態は図４に示すものである。
【００２９】
この実施形態の場合、熱分解処理槽(1)の処理室(2)の中央部に、非導電性材料からなりかつ上下方向に伸びる有底円筒状体(70)が、その内部が処理室(2)と隔離されるように設けられている。そして、熱分解処理槽(1)の周壁(1a)と有底円筒状体(70)との間の部分が気密状の処理室(2)となされている。有底円筒状体(70)内、すなわち処理室(2)の外部に電磁誘導加熱コイル(71)が配され、この電磁誘導加熱コイル(70)も電源(51)に接続されている。
【００３０】
また、有底円筒状体(70)の上端部に複数のアーム(16)を介して複数のリング(17)が同心状に固定されており、チェーン状灰加熱媒体(3)の上端がリング(17)に周方向に等角度間隔をおいて取り付けられている。
【００３１】
この実施形態の熱分解装置を用いての灰中ダイオキシンの熱分解は、灰加熱媒体(3)の加熱を２つの電磁誘導加熱コイル(50)(71)を用いて行うこと以外は、上記実施形態１の場合と同様にして行われる。
【００３２】
上記実施形態２において、有底円筒状体(70)の外側に、これを覆うように非導電性材料からなる中空状垂直回転軸を配しておくとともに、この回転軸を熱分解処理槽(1)の外部に設けられた電動機などにより回転するようにしておき、さらにこの回転軸に、実施形態１の場合と同様に、アーム(16)およびリング(17)を介して灰加熱媒体(3)を取り付けるようにしてもよい。
【００３３】
実施形態３
この実施形態は図５に示すものである。
【００３４】
この実施形態の場合、熱分解処理槽(1)の下方に冷却装置(5)が配置される代わりに、熱分解処理槽(1)の下方でかつ左方の部分に、処理済み灰を貯留する処理済み灰貯留ホッパ(90)（処理済み灰貯留手段）が配置され、熱分解処理槽(1)とホッパ(90)との間に、熱分解処理槽(1)から排出された処理済み灰を、大気または不活性ガスを利用してホッパ(90)に移送する導管(91)が設けられている。
【００３５】
処理済み灰貯留ホッパ(90)の頂壁(90a)には、処理済み灰入口(92)および移送気体出口(93)が形成されており、移送気体出口(93)に灰捕集フィルタ(94)（灰捕集装置）が設けられている。また、移送気体出口(93)に吸気用ブロワ(95)（供給手段）が接続されている。
【００３６】
導管(91)の一端(91a)は大気中に開口するか、あるいは窒素ガスなどの不活性ガス供給源に接続されている。導管(91)の他端(91b)はホッパ(90)の処理済み灰入口(92)に接続されている。また、導管(91)の一端寄りの部分の周壁に処理済み灰投入口(96)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(60)に接続されている。
【００３７】
ここで、導管(91)およびブロワ(95)が、上記実施形態１および２における冷却装置(5)に代わる冷却装置を構成している。
【００３８】
この実施形態において、熱分解処理槽(1)での灰中ダイオキシンの熱分解は、上記実施形態１または２の場合と同様にして行われる。
【００３９】
そして、熱分解処理槽(1)での灰中ダイオキシンの熱分解が終了すると、ロータリバルブ(29)を開くとともに、ブロワ(95)を作動させて大気または不活性ガスを導管(91)内に吸い込む。処理済み灰投入口(96)から導管(91)内に投入された処理済み灰は、大気または不活性ガスの流れに乗ってホッパ(90)まで移送され、この移送中に上記気体により冷却され、処理済み灰の安定化が図られてダイオキシンの再生成が防止される。処理済み灰の移送に利用された大気または不活性ガスは、ホッパ(90)の移送気体出口(93)から排出されるが、微細な灰も灰捕集フィルタ(94)により捕集されるので、処理済み灰が外部に漏れることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施形態１の灰中ダイオキシンの熱分解装置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】  この発明の実施形態２の灰中ダイオキシンの熱分解装置の全体構成を示す図である。
【図５】  この発明の実施形態３の灰中ダイオキシンの熱分解装置の要部の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
(5)：冷却装置
(13)：不活性ガス供給装置
(14)：垂直回転軸
(15)：電動機
(16)：アーム
(17)：リング
(50)(71)：電磁誘導加熱コイル
(70)：有底円筒状体
(90)：処理済み灰貯留ホッパ（処理済み灰貯留手段）
(91)：導管
(94)：灰捕集フィルタ（処理済み灰捕集装置）
(95)：ブロワ（供給手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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