(57)【要約】【課題】廃棄物がたとえ樹脂を含んでいる場合にでも用いることができる、石綿を含む廃棄物の無害化方法を提供する。【解決手段】アルカリ系薬剤が添加された石綿を含む廃棄物が廃棄物貯留槽１１０から炉１００に供給される。炉１００の下部には、下部ファン１３０から最小限の空気が送られる。炉１００の下部では廃棄物が７５０℃以上の温度で、１５分以上かけておき燃焼する。炉１００の上部には上部ファン１４０から空気が供給される。炉１００の上部では廃棄物から生じた揮発分が完全燃焼する。【選択図】図１
2014237069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石綿を含む廃棄物を炉に供給する過程、
前記炉の下方におき燃焼用の酸素を供給することで、前記炉中で、前記廃棄物を、７５０℃以上の温度で１５分以上おき燃焼させる過程、
を含む、石綿を含む廃棄物の無害化方法。
【請求項２】
完全燃焼用の酸素を炉の上方に供給し、前記おき燃焼により前記廃棄物から出た揮発分を前記炉の上方で完全燃焼させる過程、
を含む、請求項１記載の石綿を含む廃棄物の無害化方法。
【請求項３】
アルカリ系薬剤とを、前記炉に供給する過程を含む、
請求項１記載の石綿を含む廃棄物の無害化方法。
【請求項４】
アルカリ系薬剤とを、前記廃棄物に混合してから前記炉に供給する、
請求項３記載の石綿を含む廃棄物の無害化方法。
【請求項５】
前記アルカリ系薬剤は、珪酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、又はそれらの混合物である、
請求項３又は４記載の石綿を含む廃棄物の無害化方法。
【請求項６】
前記廃棄物をおき燃焼させることにより生じた残渣である一次残渣を、ガス化炉に供給する過程、
前記炉で生じた排気である一次排気を、前記ガス化炉に供給する過程、
水蒸気発生器で発生させた過熱水蒸気を前記ガス化炉に供給する過程、
前記ガス化炉中で、前記一次残渣と、前記一次排気とを燃焼させることにより、前記過熱水蒸気から水性ガスを生成する過程、
前記ガス化炉から、前記水性ガスを取り出す過程、
を含む、請求項１記載の石綿を含む廃棄物の無害化方法。
【請求項７】
前記一次排気を前記炭化炉から前記ガス化炉に導く途中に熱交換器を設け、前記熱交換器で前記一次排気が持つ熱の一部を、前記水蒸気発生器で発生させられた過熱水蒸気に移し、前記一次排気が持つ熱の一部を移された前記過熱水蒸気を前記ガス化炉に移す過程、
を含む、
請求項６記載の石綿を含む廃棄物の無害化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石綿を含む廃棄物を無害化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
石綿は、耐久性、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性などの特性に非常に優れ、安価である。それ故、石綿は、建設資材、電気製品等の用途に幅広く使用されている。他方、非常に細い、凡そ髪の毛の５０００分の１の細さの繊維である石綿は、空中に飛散したその繊維を長期間一定量以上吸入すると、肺癌や中皮腫といった健康被害を生じるおそれがあることも知られている。
それ故、石綿を含む廃棄物をどのような手法で無害化すべきかということが問題となる。
【０００３】
石綿は、加熱により無害化されることが知られている。上述のような繊維状の石綿を高温で加熱することにより、上述の繊維を溶融させてなくすことができる。
しかしながら、単に石綿を含む廃棄物を燃焼（有炎燃焼）させることは好ましくない。舞い上がった石綿の粉塵が飛散するおそれがあるからである。
そのため、石綿を無害化するために、石綿の中に刺し込んだ電極に通電させることにより石綿を溶融させる技術、石綿を何らかの灰とともに溶融させる技術、電解槽の中でアルカリ溶剤を加え誘導加熱を行う技術などが提案され、ある程度の実用化もなされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これら技術はその実用性という観点から改良の余地がある。石綿は、その割合はともかく他の物質とともに廃棄物として生じることが殆どである。例えば、石綿を含む廃棄物には、木材や樹脂が含まれることが多い。
しかしながら、上述の方法はいずれも、石綿に加えて他の物質を含む廃棄物、特には石綿に加えて樹脂を含む廃棄物には対応することが難しい。もっとも、他の物質を含む廃棄物から石綿だけを取出し、或いは樹脂を含む廃棄物から樹脂を除去するなどすれば、上述の方法により石綿の無害化を実行することも可能ではあるものの、そのような分別に要する手間、コスト、を考えると、それら手法が妥当とは言いがたく、またその安全性を担保するのも難しい。
【０００５】
本願発明は、その廃棄物がたとえ樹脂を含んでいる場合にでも用いることができる、石綿を含む廃棄物の無害化方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本願発明者は下記の発明を提案する。
本願発明者が提案するのは、石綿を含む廃棄物を炉に供給する過程、前記炉の下方におき燃焼用の酸素を供給することで、前記炉中で、前記廃棄物を、７５０℃以上の温度で１５分以上おき燃焼させる過程、を含む、石綿を含む廃棄物の無害化方法である。
本願発明者の研究によれば、７５０℃以上の温度で１５分以上加熱すれば廃棄物中の石綿を無害化できることがわかってきた。しかしながら、有炎燃焼では７５０℃以上の高温を得るのは難しい。そこで本願発明者は、おき燃焼により石綿を含む廃棄物を燃焼させることで、石綿を含む廃棄物を、７５０℃以上の温度で１５分以上加熱するという条件を満足させることにした。おき燃焼であれば、有炎燃焼に比べて高温を得られやすいし、有炎燃焼の場合と異なり、石綿の粉塵の飛散が起こりにくいから、石綿を含む廃棄物の無害化に適している。しかも、おき燃焼であれば、廃棄物に例えば樹脂が含まれていても対応できる。
この場合の炉には、一般に炭化炉として知られている炉を応用することができる。
【０００７】
本願の廃棄物の無害化方法は、完全燃焼用の酸素を炉の上方に供給し、前記おき燃焼により前記廃棄物から出た揮発分を前記炉の上方で完全燃焼させる過程、を含んでいても良い。
廃棄物が樹脂を含んでいる場合、或いは木質を含んでいる場合等には、それらをおき燃焼させた場合には揮発分が生じる。これら揮発分は可燃性であり、それらを含む排気が外部に排出されるのは安全性の面から好ましくない。揮発分を完全燃焼させることで、揮発分中に石綿繊維がわずかに拡散していてもそれを溶融無害化させて、炉外への石綿の拡散の懸念をなくし、安全性を高めることができる。
【０００８】
本願の廃棄物の無害化方法は、アルカリ系薬剤とを、前記炉に供給する過程を含んでいても良い。アルカリ系薬剤とを炉に供給することで、石綿の溶融を促進することができる。アルカリ系薬剤が石綿の融点を下げ、溶融を促進する。
アルカリ系薬剤は、それら単体で炉に供給するようにしても構わないし、前記廃棄物に混合してから前記炉に供給するようにしても構わない。廃棄物に混合してからアルカリ系薬剤を炉に供給することにより、廃棄物に対するこれら薬剤の混合を一様にし易くなる。
前記アルカリ系薬剤は、例えば、珪酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、又はそれらの混合物である。
【０００９】
本願の廃棄物の無害化方法は、前記廃棄物をおき燃焼させることにより生じた残渣である一次残渣を、ガス化炉に供給する過程、前記炉で生じた排気である一次排気を、前記ガス化炉に供給する過程、水蒸気発生器で発生させた過熱水蒸気を前記ガス化炉に供給する過程、前記ガス化炉中で、前記一次残渣と、前記一次排気とを燃焼させることにより、前記過熱水蒸気から水性ガスを生成する過程、前記ガス化炉から、前記水性ガスを取り出す過程、を含んでいてもよい。
この方法によれば、一次残渣の燃焼と、一次排気が持つ熱の有効利用とにより、可燃性であり燃料としての利用の可能な水性ガスを低廉なコストで得ることができるため、石綿を含んだ廃棄物の無害化に、エネルギー効率の上昇という付加価値を与えることができるようになる。
この場合の廃棄物の無害化方法は、前記一次排気を前記炉から前記ガス化炉に導く途中に熱交換器を設け、前記熱交換器で前記一次排気が持つ熱の一部を、前記水蒸気発生器で発生させられた過熱水蒸気に移し、前記一次排気が持つ熱の一部を移された前記過熱水蒸気を前記ガス化炉に移す過程、を含んでいても良い。
過熱水蒸気を得るために一次排気の熱を使うことにより、上述のエネルギー効率の上昇という付加価値を、より向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明の一実施形態による石綿を含む廃棄物の無害化方法を実施するための無害化システムの構成を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本願発明の好ましい一実施形態について説明する。
【００１２】
この実施形態で実行される石綿を含んだ廃棄物を無害化するための無害化方法は、図１に示したような無害化システムにて実行される。
【００１３】
無害化システムは、炉１００を備えている。炉は１００一般的なものであり、その内部でおき燃焼を生じさせることができるものである。
【００１４】
炉１００には、廃棄物貯留槽１１０が廃棄物供給管１１１を介して接続されている。廃棄物貯留槽１１０はその内部に廃棄物を貯留するものである。廃棄物貯留槽１１０内部の廃棄物は、スクリューコンベア等の公知の手段により、連続的に、或いはバッチ的に炉１００に供給されるようになっている。廃棄物貯留槽１１０内の廃棄物は、炉１００に供給される前に予め破砕されている。この破砕は例えば、廃棄物貯留槽１１０内の図示を省略のスクリューにより行うことができる。
廃棄物は、少なくとも石綿を含んでおり、また場合により樹脂と木材の少なくとも一方を含んでいる。樹脂と木材の少なくとも一方が石綿とともに廃棄物に含まれていても、以下に説明する石綿を含む廃棄物の無害化方法はそのまま実施することができる。
廃棄物が炉１００に供給される前に、廃棄物にはアルカリ系薬剤とが添加されるようになっている。それを可能とするために、廃棄物貯留槽１１０には、アルカリ系薬剤を貯留する薬剤貯留槽１２０が、薬剤供給管１２１を介して接続されている。アルカリ系薬剤は、公知の手段により、連続的に、或いはバッチ的に廃棄物貯留槽１１０に供給されるようになっている。アルカリ系薬剤は、例えば珪酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等であり、或いはそれらの混合物である。アアルカリ系薬剤と廃棄物中の石綿重量比は、石綿の重量１に対して、アルカリ系薬剤の重量が０．２５以上となるのが好ましい。アルカリ系薬剤の重量がこれ以上であれば、石綿の溶融の効果が顕著に現れやすい。
アルカリ系薬剤は、廃棄物貯留槽１１０内で廃棄物になるべく均一になるように混合される。
なお、アルカリ系薬剤は、廃棄物供給管１１１内の廃棄物に供給されるようになっていても構わない。
【００１５】
炉１００には、下部ファン１３０と上部ファン１４０が、それぞれ下管１３１と上管１４１により接続されている。
下部ファン１３０は、炭化炉１００の下方内部に空気を送り込むためのものである。下部ファン１３０により、下管１３１を介して炉１００に送られる空気は、炉１００の下部に溜まった廃棄物をおき燃焼させるに必要な、言わば最低限の量の空気である。この空気により、炉１００内下方では廃棄物のおき燃焼が生じる。
上部ファン１４０は、炉１００の上方内部に空気を送り込むためのものである。上部ファン１４０により、上管１４１を介して炉１００に送られる空気は、炉１００の上部に存在する廃棄物の樹脂、木材等から生じた揮発分を完全燃焼させるのに十分な量の空気である。この空気により、炉１００内上方では揮発分の完全燃焼が生じる。
【００１６】
炉１００の底部には一次残渣排出管１０１の一端側が接続されている。一次残渣排出管１０１は、炉１００の下部で廃棄物がおき燃焼することにより生じた残渣である一次残渣を炉１００から取出すためのものである。その他端側が後述するガス化炉２００に接続され、且つスクリュー等の公知の搬送手段をその内部に備える一次残渣排出管１０１を介して、一次残渣はガス化炉２００へ搬送されるようになっている。
炉１００の上部には一次排気排出管１０２の一端側が接続されている。一次排気排出管１０２は、炉１００の上部で揮発分が完全燃焼することにより生じた気体を含む排気である一次排気を炉１００から取出すためのものである。その他端側が後述するガス化炉２００に接続される一次排気排出管１０２を介して、一次排気はガス化炉２００へ搬送されるようになっている。
【００１７】
一次排気排出管１０２の途中には、熱交換器１５０が設けられている。熱交換器１５０は、熱交換を行うための公知の装置である。
熱交換器１５０には、一次排気排出管１０２と、水蒸気発生器１６０にその一端側を、ガス化炉２００にその他端側を接続された水蒸気管１６１が接続されている。
水蒸気発生器１６０は水蒸気を発生させる公知の装置である。水蒸気発生器１６０は例えば灯油バーナを備えており、水蒸気を発生させる。水蒸気は過熱水蒸気であってもよい。
水蒸気発生器１６０で発生した水蒸気は、水蒸気管１６１を介して熱交換器１５０に至る。一次排気排出管１０２内を通っている一次排気は後述するように非常に高温であり、それが持つ熱の一部は熱交換器１５０内で水蒸気に移る。水蒸気はそれがたとえ過熱水蒸気ではなかったとしても、ここで過熱水蒸気となる。つまり、いずれにせよ、水蒸気管１６１を介してガス化炉２００に至った水蒸気は、高温の過熱水蒸気となっている。
【００１８】
ガス化炉２００は後述する水性ガスを得るための炉であり、これも公知のものである。
ガス化炉２００は炉本体２００Ｘと、炉ジャケット２００Ｙとを備えている。炉本体２００Ｘは水性ガスの発生を行う炉である。炉ジャケット２００Ｙは炉本体２００Ｘを囲む部屋であり、炉本体２００Ｘを外部から加熱するためのものである。（なお、炉ジャケット２００Ｙは、炉本体２００Ｘの周囲を走る管体であっても構わない。）一次残渣排出管１０１の他端側は炉本体２００Ｘの内部に連通している。一次排気排出管１０２の他端側は炉ジャケット２００Ｙの内部に連通している。水蒸気管１６１の他端側は、炉本体２００Ｘの内部に連通している。
炉ジャケット２００Ｙには、一次排気排出管１０２を介して、炉１００から高温の一次排気が送り込まれる。その熱により、炉ジャケット２００Ｙは炉本体２００Ｘを加熱する。この実施形態では、炉本体２００Ｘの加熱は、炉ジャケット２００Ｙによる加熱を補助的なものとし、主にその内部に炎を吹き込む図示を省略のバーナによる加熱により行なわれる。
炉本体２００Ｘ内には、一次残渣排出管１０１を介して炉１００から一次残渣が送り込まれる。また、炉本体２００Ｘ内には、水蒸気管１６１を介して、過熱水蒸気が送り込まれる。炉本体２００Ｘ内では、一次残渣がバーナの加熱により燃焼する。また、炉本体２００Ｘ内は、炉ジャケット２００Ｙにより加熱される。一次残渣の燃焼と、炉ジャケット２００Ｙによる加熱とで益々高温になった過熱水蒸気は、水性ガスを生じる。
【００１９】
ガス化炉２００の炉本体２００Ｘには、水性ガス排出管２０１の一端側が連通されている。水性ガス排出管２０１の他端には、冷却浄化器２１０が接続されている。
水性ガス排出管２０１は、炉本体２００Ｘ内で生じた水性ガスを、炉本体２００Ｘから取出すためのものである。炉本体２００Ｘで取り出された水性ガスは、水性ガス排出管２０１を介して冷却浄化器２１０に送られるようになっている。
冷却浄化器２１０は、水性ガス排出管２０１を介してガス化炉２００の炉本体２００Ｘから受取った水性ガスを冷却し、浄化して貯留する公知の装置である。貯留された水性ガスは、バーナ等の燃料として適宜利用することができる。
【００２０】
ガス化炉２００の炉本体２００Ｘの下部には、ガス化炉２００内で一次残渣が燃焼することで生じた残渣である二次残渣を炉本体２００Ｘから排出するための二次残渣排出管２０２が接続されている。二次残渣排出管２０２を介して、二次残渣は炉本体２００Ｘから外部へ取り出される。
【００２１】
ガス化炉２００の炉ジャケット２００Ｙには、一次排気から生じた排気である二次排気を炉ジャケット２００Ｙから外部へ排出するための二次排気排出管２０３が接続されている。二次排気排出管２０３の途中には、冷却器２２０と、フィルタ２３０とが設けられている。
冷却器２２０は、二次排気を冷却し、また二次排気から水蒸気を除去する公知の装置である。冷却器２２０からは、放散蒸気が排出される。
フィルタ２３０は、二次排気内の微粒子を除去するための公知のフィルタであり、例えばヘパフィルタである。二次排気は一次排気に由来するが、一次排気が生じる炉１００では、石綿がおき燃焼される。その可能性はまずないが、二次排気に石綿の繊維が含まれていても、外部環境下へ石綿の繊維が排出されることがこのフィルタ２３０によって防止される。もちろん、その他の微粒子もこのフィルタ２３０で除去される。
【００２２】
次いで、以上説明した無害化システムの使用方法と動作について説明する。
まず、廃棄物を炭化炉１００に供給する準備として、廃棄物貯留槽１１０に廃棄物が溜められ、廃棄物貯留槽１１０に溜められた廃棄物に薬剤貯留槽１２０から薬剤供給管１２１を経てアルカリ系薬剤が加えられる。アルカリ系薬剤は、廃棄物内での濃度がなるべく均一になるように、廃棄物に混合される。かかる混合の前に廃棄物の破砕を行なっても良いし、廃棄物の破砕と廃棄物へのアルカリ系薬剤の混合とを同時に行なってもよい。
【００２３】
次いで、廃棄物貯留槽１１０から廃棄物供給管１１１を介して、炉１００に廃棄物が供給される。上述したように、廃棄物には石綿が含まれており、場合によっては樹脂と木質の少なくとも一方が含まれている。廃棄物にアルカリ系薬剤が含まれているのも上述の通りである。
炉１００に供給された廃棄物は、炉１００の下方に溜まる。炉１００の下方には、下部ファン１３０から、下管１３１を介して空気が送られる。これは、炉１００の下部に溜まった廃棄物をおき燃焼させるに必要な量の空気である。この空気により、炉１００の下方で、廃棄物はおき燃焼する。
おき燃焼する廃棄物の温度は７５０℃を超える。廃棄物は８５０７５０℃以上を１５分以上保つ。実験によれば石綿は、７５０℃で溶融することが確認されている。石綿は、より好ましくは８５０℃以上でより確実に溶融し、８５０℃以上の温度で、１５分以上加熱することで略確実に溶融させることができることが確認できている。このようにして、廃棄物中の石綿は溶融していく。アルカリ系薬剤は、廃棄物中の石綿の比較的低温での溶融を促進するに役立つ。廃棄物中に樹脂や木質が含まれていれば、これらも燃え、或いは炭化していく。廃棄物の重量は、おき燃焼の結果、元の２０％程度となる。
おき燃焼する廃棄物に樹脂や木質が含まれている場合、それらから揮発分が生じる。揮発分は、炉１００の上方に上がっていく。炉の上方には、上部ファン１４０から上管１４１を介して空気が送り込まれている。この空気は、揮発分を完全燃焼させるに十分な量である。炉１００の上方では、この空気により揮発分が完全燃焼する。
【００２４】
炉１００の下方では、一次残渣が生じる。一次残渣は、一次残渣排出管１０１により、ガス化炉２００の炉本体２００Ｘに移送される。一次残渣のガス化炉２００への移送は、この実施形態では連続的に行なわれる。一次残渣の移送の速度を適度に調整することで、廃棄物が炉１００内でおき燃焼させられる時間を調整することができる。もっとも、一次残渣のガス化炉２００への移送は、バッチ的に行うことも可能である。
炉１００内では、また、炉１００の上部で揮発分が完全燃焼することにより生じた気体を含む排気である一次排気が生じる。一次排気は、一次排気排出管１０２を介してガス化炉２００へ搬送される。ガス化炉２００へ搬送される一次排気の温度は、これには限られないが、この実施形態では１１００℃内外である。ガス化炉２００への一次排気の移送は、この実施形態では連続的に行なわれる。なお、炉１００内に供給される廃棄物が樹脂、木質その他の揮発分を生じさせるものを含まない場合には、炉１００内で揮発分が生じない場合もあり得る。しかしながら、上部ファン１４０による炉１００の上方への空気の供給は行なっても構わない。この空気による揮発分の完全燃焼が生じないだけで、さしたる影響はない。もっとも揮発分が生じないことが当初から明らかなのであれば、上部ファン１４０による炉１００上方への空気の供給は行なわないこともできる。
【００２５】
他方、水蒸気発生器１６０は水蒸気を発生させる。この実施形態の水蒸気発生器１６０は、水蒸気として、これには限られないがこの実施形態では１２０℃程度とされた過熱水蒸気を発生させる。一次排気は一次排気排出管１０２を経て、水蒸気は水蒸気管１６１を経て、それぞれ熱交換器１５０へ送られる。熱交換器１５０では、一次排気から水蒸気への熱の移動が行なわれる。これにより、過熱水蒸気であった水蒸気は、その温度を益々上げ、８００℃程度となる。他方、一次排気はその温度を下げ、８５０℃〜９００℃程度となる。
【００２６】
ガス化炉２００の炉本体２００Ｘ内には、一次残渣排出管１０１を介して一次残渣が、水蒸気管１６１を介して過熱水蒸気がそれぞれ送り込まれる。
また、ガス化炉２００の炉ジャケット２００Ｙには、一次排気排出管１０２を介して一次排気が送り込まれる。
ガス化炉２００の炉本体２００Ｘ内では、一次残渣が加熱させられる。また、炉本体２００Ｘは、炉ジャケット２００Ｙ内の一次排気により加熱させられる。これにより、炉本体２００Ｘ内は、８００℃程度の温度を保つ。そのような高温雰囲気下で、炉本体２００Ｘ内の過熱水蒸気は一次残渣と反応し水性ガスに変わる。
【００２７】
ガス化炉２００の炉本体２００Ｘで生じた水性ガスは、水性ガス排出管２０１から、冷却浄化器２１０に送られる。水性ガスは、冷却浄化器２１０で冷却され、浄化され、貯留される。貯留された水性ガスは、燃料として、発電等の適宜の用途に用いられたり、或いは売却することが可能である。
【００２８】
ガス化炉２００の炉本体２００Ｘの内部では一次残渣が過熱蒸気と反応し水性ガス化することで灰分が二次残渣として生じる。二次残渣は、二次残渣排出管２０２を介して炉本体２００Ｘから外部へ取り出される。
【００２９】
ガス化炉２００の炉ジャケット２００Ｙでは、一次排気から生じた排気である二次排気が生じる。二次排気は、二次排気排出管２０３から、外部に排出される。二次排気は、まず、冷却器２２０に至る。冷却器により、二次排気は冷却される。冷却器２２０からは、放散蒸気が排出される。冷却器２００を抜けた二次排気は、フィルタ２３０に至る。フィルタ２３０では、二次排気内の微粒子が除去される。二次排気に万が一石綿の微粒子が残っていたとしても、フィルタ２３０によりそれは除去される。微粒子が除去された二次排気は、外部の環境に排出される。
【符号の説明】
【００３０】
１００  炉
１１０  廃棄物貯留槽
１２０  薬剤貯留槽
１３０  下部ファン
１４０  上部ファン
１５０  熱交換器
１６０  水蒸気発生器
２００  ガス化炉
２１０  冷却浄化器
２２０  冷却器
２３０  フィルタ
【図１】
2014237069.tif 000003