(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化炉内に収容した廃棄物の一部を燃焼させて、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する工程と、該乾留により発生する可燃性ガスを燃焼炉に導入して燃焼させる工程とを備え、
該可燃性ガスを該燃焼炉で燃焼させるときに、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を該燃焼炉に供給して該可燃性ガスを燃焼させると共に、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼による該燃焼炉内の温度変化に応じて該ガス化炉に供給される酸素量を制御し該乾留により発生する可燃性ガスの量を調整して、該燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上の略一定の温度に維持する廃棄物の焼却方法において、
各種廃棄物を混合して、燃焼したときに前記燃焼炉の温度をダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度にする熱量を有する可燃性ガスを発生するように調整された廃棄物を前記ガス化炉に収容すると共に、該廃棄物の着火に先立って、該燃焼炉の外部に設けられた空気加熱装置で加熱された高温の空気を該燃焼炉に導入し、該燃焼炉内の温度がダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度になるように予熱し、該燃焼炉内の温度がダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度になったときに、該ガス化炉に収容された廃棄物に着火して乾留を開始して、発生する該可燃性ガスを該燃焼炉に導入して燃焼せしめ、該燃焼炉内の温度が該可燃性ガスの燃焼によりダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度より高温の第２の所定温度以上になったときに該燃焼炉に対する該高温の空気の導入を終了し、
該燃焼炉内の温度を第２の所定温度以上の略一定の温度に維持して該可燃性ガスを燃焼せしめ、
前記燃焼炉内の温度が該略一定の温度より低温でダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度より高温の第３の所定温度以下になったときに該燃焼炉に対する該高温の空気の導入を再開して、該燃焼炉内の温度をダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度に維持して該可燃性ガスを燃焼せしめ、該ガス化炉内の温度が該ガス化炉内の最高温度より低温の第４の所定温度以下になったときに該燃焼炉に対する高温の空気の導入を終了することを特徴とする廃棄物の焼却処理方法。
【請求項２】
第４の所定温度はダイオキシン類の生成温度未満の温度であることを特徴とする請求項１記載の廃棄物の焼却処理方法。
【請求項３】
前記ガス化炉に収容された廃棄物の着火は、該ガス化炉に前記高温の空気を導入することにより行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の廃棄物の焼却処理方法。
【請求項４】
前記ガス化炉における焼却灰化物を前記空気加熱装置で加熱して溶融することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの項記載の廃棄物の焼却処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を焼却処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物の焼却処理に伴ってダイオキシン類が発生することが指摘されている。これは、前記廃棄物が多くの場合塩素を含んでいるために、このような廃棄物を２５０〜３５０℃程度の温度で燃焼させたときに、前記廃棄物から遊離する前記塩素と、樹脂等の不完全燃焼により生成する炭化水素とが、該廃棄物中に含まれる重金属を触媒として反応することによりダイオキシン類が生成するというものである。
【０００３】
前記廃棄物の焼却処理によるダイオキシン類の排出を防止するためには、前記廃棄物を８００℃以上の温度に２秒間以上滞留させて、生成したダイオキシン類を完全に熱分解させることが有効であるとされている。しかし、生活雑廃、紙、軟質塩化ビニル等の廃棄物は、焼却しても安定して８００℃以上の温度とすることが困難である。そこで、一般に、前記廃棄物を重油等の他の燃料と共に燃焼させて、８００℃以上の温度で安定して焼却することにより、前記ダイオキシン類の排出を防止することが行われている。このようにするときには、焼却処理の全行程を通じて前記廃棄物と共に他の燃料の燃焼を行わねばならないので、前記他の燃料を多量に要し、ランニングコストの増大が避けられない。
【０００４】
ところで、本出願人は、先に廃タイヤ等の廃棄物を焼却処理する装置として、特開平２−１３５２８０号公報等に開示された装置を提案している。
【０００５】
前記公報に開示された装置は、密閉構造のガス化炉と、該ガス化炉にガス通路を介して接続された燃焼炉とからなり、該ガス化炉中で廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱で該廃棄物の他の部分を乾留することにより発生する可燃性ガスを該燃焼炉に導入して完全燃焼せしめるものである。次に、前記装置による廃棄物の焼却処理の詳細について図３を参照して説明する。
【０００６】
前記装置により廃棄物を焼却処理するときには、まず、密閉構造のガス化炉に予め収容された廃棄物に着火して、該廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する。そして、乾留により発生する可燃性ガスを、該ガス化炉の外部に設けた燃焼炉にガス通路を介して導入する。
【０００７】
次に、前記燃焼炉では、導入された前記可燃性ガスに燃焼炎を供給して着火することにより、該可燃性ガスの燃焼を開始する。
【０００８】
次に、前記乾留が進行して前記可燃性ガスが安定して発生されるようになると該可燃性ガスの発生量も徐々に増大し、これに伴って前記燃焼炉内の温度Ｔ２    として検知される該可燃性ガスの燃焼温度が、図３示のように次第に上昇する。そこで、前記燃焼炉内の温度Ｔ２    が、前記可燃性ガスが自己の燃焼熱により自発的に安定して燃焼を継続することができる温度Ｔ２ａ  に達したならば、前記燃焼炎の供給を停止する。
【０００９】
次いで、前記燃焼炉に導入される前記可燃性ガスの量に応じて、該可燃性ガスが完全燃焼するために必要な酸素を該燃焼炉に供給する。同時に、前記可燃性ガスが完全燃焼している状態で、該可燃性ガスの燃焼温度として前記燃焼炉内の温度Ｔ２    を検出し、温度Ｔ２    の変化に応じて前記ガス化炉に供給される酸素量を制御して、前記乾留により発生する前記可燃性ガスの量を調整する。前記装置では、このようにすることにより、前記燃焼炉内の温度Ｔ２    を前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する温度Ｔ２ａ  以上の温度Ｔ２ｂ  に略一定に維持することができる。
【００１０】
前記装置では、前記乾留がさらに進行して前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分が少なくなると、前記ガス化炉に供給される酸素量を増加させても前記燃焼炉内の温度Ｔ２    を温度Ｔ２ｂ  に略一定に維持するだけの可燃性ガスを発生させることができなくなる。すると、前記燃焼炉内の温度Ｔ２    は次第に低下し、前記ガス化炉では前記廃棄物の乾留、燃焼が終了して灰化する。尚、前記ガス化炉内の温度をＴ１    として図３に示す。
【００１１】
この結果、前記装置によれば、前記廃棄物の乾留と、前記可燃性ガスの完全燃焼とを安定して行うことができ、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階では、前記燃焼炉内の温度を所定の温度以上の略一定の温度に維持することができる。
【００１２】
ここで、前記公報に開示された装置を用いて廃棄物を焼却処理するとき、燃焼温度がダイオキシン類を熱分解することが可能とされる温度、例えば８００℃以上になる熱量を有する可燃性ガスを発生するように該廃棄物を調整しておけば、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階では、燃焼炉内の温度を８００℃以上の略一定の温度に維持することができる。従って、前記燃焼炉内の温度を８００℃以上の温度にするために、重油等の他の燃料の燃焼を必要とせず、低コストでダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００１３】
しかし、前記のようにして廃棄物を焼却処理するときに、前記廃棄物の乾留開始後、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでの段階と、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階後の前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分が少なくなり灰化する段階とでは、前記燃焼炉内の温度が８００℃に達せず、ダイオキシン類が排出される虞があるとの問題がある。
【００１４】
本出願人は、前記問題を解決するために、既にＰＣＴ／ＪＰ９９／０４４４９号明細書記載の技術を提案している。この技術は、前記廃棄物の乾留開始に先立って、前記燃焼炉で前記可燃性ガスと異なる他の燃料、例えば重油等を燃焼せしめ、前記燃焼炉内の温度が８００℃以上になったときに前記廃棄物に着火して乾留を開始するものである。このようにすれば、前記乾留により発生した可燃性ガスは、予め８００℃以上の温度に加熱された前記燃焼炉内に導入されて燃焼を開始するので、該可燃性ガスの燃焼によりダイオキシン類の発生を防止することができる。
【００１５】
しかしながら、前記燃焼炉で前記他の燃料を燃焼せしめるときには、該燃焼炉内の温度が８００℃以上に達する前に２５０〜３５０℃程度の低温の時期を経過するので、該低温の時期に、該燃料の燃焼によりダイオキシン類が発生することが懸念される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消するために、ガス化炉における廃棄物の乾留開始に先立って燃焼炉内を予熱するときにも、ダイオキシン類の排出を確実に防止することができる廃棄物の焼却処理方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、ガス化炉内に収容した廃棄物の一部を燃焼させて、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する工程と、該乾留により発生する可燃性ガスを燃焼炉に導入して燃焼させる工程とを備え、該可燃性ガスを該燃焼炉で燃焼させるときに、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を該燃焼炉に供給して該可燃性ガスを燃焼させると共に、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼による該燃焼炉内の温度変化に応じて該ガス化炉に供給される酸素量を制御し該乾留により発生する可燃性ガスの量を調整して、該燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上の略一定の温度に維持する廃棄物の焼却方法における不都合を解決するものである。本発明の廃棄物の焼却処理方法は、前記焼却方法において、各種廃棄物を混合して、燃焼したときに前記燃焼炉の温度をダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度にする熱量を有する可燃性ガスを発生するように調整された廃棄物を前記ガス化炉に収容すると共に、該廃棄物の着火に先立って、該燃焼炉の外部に設けられた空気加熱装置で加熱された高温の空気を該燃焼炉に導入し、該燃焼炉内の温度がダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度になるように予熱し、該燃焼炉内の温度がダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度になったときに、該ガス化炉に収容された廃棄物に着火して乾留を開始して、発生する該可燃性ガスを該燃焼炉に導入して燃焼せしめ、該燃焼炉内の温度が該可燃性ガスの燃焼によりダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度より高温の第２の所定温度以上になったときに該燃焼炉に対する該高温の空気の導入を終了し、該燃焼炉内の温度を第２の所定温度以上の略一定の温度に維持して該可燃性ガスを燃焼せしめ、前記燃焼炉内の温度が該略一定の温度より低温でダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度より高温の第３の所定温度以下になったときに該燃焼炉に対する該高温の空気の導入を再開して、該燃焼炉内の温度をダイオキシン類を熱分解可能な８００℃以上の温度に維持して該可燃性ガスを燃焼せしめ、該ガス化炉内の温度が該ガス化炉内の最高温度より低温の第４の所定温度以下になったときに該燃焼炉に対する高温の空気の導入を終了することを特徴とする。
【００１８】
本発明の方法は、前述の公報に開示された装置を用い、燃焼したときに前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上にする熱量を有する可燃性ガスを発生するように調整された廃棄物を前記ガス化炉に収容して、該廃棄物の焼却処理を行うものである。ここで、第１の所定温度は、ダイオキシン類を熱分解することが可能な温度であり、具体的には８００℃以上に設定される。
【００１９】
このようにすることにより、前記ガス化炉における前記廃棄物の乾留により発生した可燃性ガスを前記燃焼炉で燃焼させるときに、該可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階では、重油等の他の燃料を燃焼させることなく、前記可燃性ガス自体の熱量で該燃焼炉内の温度を８００℃以上の略一定の温度に維持してダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００２０】
また、本発明の方法では、前記廃棄物の着火に先立って、前記燃焼炉に高温の空気を導入することにより、前記可燃性ガスが前記燃焼炉に導入される前に、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に加熱しておく。そして、前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上になったならば、前記ガス化炉内の廃棄物に着火して、該廃棄物の乾留を開始する。
【００２１】
前記廃棄物に対する着火は、前記ガス化炉に前記高温の空気を導入することにより、着火バーナ等を用いることなく、容易に行うことができる。前記高温の空気は、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に加熱することができる温度であるので、前記廃棄物は該空気により加熱されて発火する。また、前記廃棄物の乾留により発生する可燃性ガスが前記燃焼炉内に導入されると、前記燃焼炉内の温度は第１の所定温度以上になっているので、導入された前記可燃性ガスは直ちに発火し、燃焼を開始する。
【００２２】
このようにすると、前記可燃性ガスは、前記燃焼炉内の温度が予め第１の所定温度以上になっている状態で、該燃焼炉に導入されて燃焼を開始することになり、乾留の初期段階でのダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００２３】
前記乾留の初期段階では、乾留が十分に安定していないために、発生する可燃性ガスの量も安定せず、該可燃性ガスの燃焼によるだけでは、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持することが難しい。そこで、本発明の方法は、前記乾留の初期段階では、前記燃焼炉に前記高温の空気を導入することにより、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持する。そして、燃焼炉内の温度が該可燃性ガスの燃焼のみにより第１の所定温度より高温の第２の所定温度以上になったならば、該可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるものとして、前記燃焼炉に対する前記高温の空気の導入を終了する。この結果、前記乾留の開始から前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるようになるまでの段階でのダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００２４】
前記燃焼炉に対する前記高温の空気の導入終了後は、前記可燃性ガスが、前記燃焼炉内の温度を第２の所定温度以上、すなわち第１の所定温度以上の略一定の温度に維持して燃焼せしめられる。従って、前述のように、この段階でのダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００２５】
前記ガス化炉内の廃棄物の乾留が進行して乾留し得る部分が少なくなると前記可燃性ガスの発生量が低減するので、前記燃焼炉内の温度が第２の所定温度以上の略一定の温度から低下し始める。しかし、この段階では、前記ガス化炉内の温度が高く、まだダイオキシン類が生成している可能性がある。
【００２６】
そこで、本発明の方法では、次に前記燃焼炉内の温度が、第２の所定温度以上の略一定の温度から低下し始めたならば、前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度より低くならないように、第１の所定温度より高温の第３の所定温度以下になった時点で、前記燃焼炉に対する前記高温の空気の導入を再開する。前記高温の空気を導入することにより、前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分が少なくなり可燃性ガスの発生量が低減しても、前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上に維持される。
【００２７】
そして、前記ガス化炉内の温度が該ガス化炉内の最高温度より低温の第４の所定温度以下になったならば、前記可燃性ガスにダイオキシン類が含まれなくなったものとして、前記燃焼炉に対する前記高温の空気の導入を終了する。ここで、第４の所定温度は具体的にはダイオキシン類の生成温度未満の温度に設定される。この結果、前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分が少なくなり灰化する段階でのダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００２８】
前記燃焼炉に対する前記高温の空気の導入が終了すると、やがて、前記ガス化炉内の前記廃棄物の乾留し得る部分が無くなり、前記廃棄物が灰化して、自然に消火する。また、前記燃焼炉内においても、前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分の減少に伴い、前記可燃性ガスの量が低減して、自発的な燃焼を維持できなくなり、自然に消火する。この結果、本発明の方法に係る焼却処理が自然に終了される。
【００２９】
前述のように、本発明の方法によれば、前記廃棄物の乾留の開始から、前記ガス化炉内の温度がダイオキシン類の生成温度未満の温度になるまで、前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上に維持される。従って、前記廃棄物の焼却処理の全行程に亘って、確実にダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００３０】
また、本発明の方法では、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上にするために、前記のように高温の空気を導入し、重油等の他の燃料を燃焼させることが無いので、該燃焼炉内の温度が２５０〜３５０℃程度の低温の時期に、該燃料の燃焼によるダイオキシン類の発生を防止することができる。
【００３１】
本発明の方法では、前記乾留が終了した後に前記ガス化炉から排出される灰化物は、重金属等の有害物質を含んでいることがあり、そのまま廃棄すると二次汚染の原因となることがある。
【００３２】
そこで、本発明の方法では、前記ガス化炉における焼却灰化物を前記空気加熱装置で加熱して溶融することを特徴とする。このようにすることにより、重金属等の有害物質を溶融物中に封じこめて前記焼却灰化物による二次汚染を防止することができる。また、前記ガス化炉における焼却灰化物を加熱、溶融する際に、前記燃焼炉の廃ガスから回収された塵埃等の焼却灰化物を一緒に処理するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本発明の焼却処理方法に用いる廃棄物の乾留ガス化焼却処理装置の一実施形態を示すシステム構成図であり、図２は本発明の焼却処理方法におけるガス化炉内の温度及び燃焼炉内の燃焼温度の経時変化を示すグラフである。
【００３４】
本実施形態の廃棄物の乾留ガス化焼却処理装置は、図１示のように、廃タイヤを主とし、生活雑廃、紙、軟質塩化ビニル等を含む各種廃棄物の混合物である廃棄物Ａを収容するガス化炉１と、該ガス化炉１にガス通路２を介して接続される燃焼炉３とを備える。ガス化炉１の上面部には、開閉自在な投入扉４を備える投入口５が形成され、投入口５から廃タイヤ等の廃棄物Ａをガス化炉１内に投入可能とされている。そして、ガス化炉１はその投入扉４を閉じた状態では、その内部が実質的に外部と遮断されるようになっている。
【００３５】
ガス化炉１の外周部には、その冷却構造として、ガス化炉１の内部と隔離されたウォータージャケット６が形成されている。ウォータージャケット６は、図示しない給水装置により給水され、内部の水量が所定水位に維持されるようになっている。
【００３６】
ガス化炉１の下部は下方に突出した円錐台形状に形成され、その円錐台形状の下部の外周部には、ガス化炉１の内部と隔離された空室７が形成されている。この空室７は、ガス化炉１の内壁部に設けられた複数の給気ノズル８を介して、ガス化炉１の内部に連通している。
【００３７】
ガス化炉１の下部の前記空室７には、乾留酸素供給路９が接続されている。乾留酸素供給路９は、主酸素供給路１０を介して送風ファン等により構成された酸素（空気）供給源１１に接続されている。乾留酸素供給路９には制御弁１２が設けられ、制御弁１２は弁駆動器１３によりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器１３は、ＣＰＵ等を含む電子回路により構成された制御装置１４により制御される。
【００３８】
さらに、ガス化炉１の空室７には、ガス化炉１に収容された廃棄物Ａに着火する着火装置としての着火用高温空気供給路１５が接続されている。着火用高温空気供給路１５には開閉弁１６が設けられ、開閉弁１６は制御装置１４に制御される弁駆動器１７により開閉される。
【００３９】
着火用高温空気供給路１５は、主酸素供給路１０から分岐する主高温空気供給路１８を介して、該主高温空気供給路１８の途中に設けられた空気加熱装置１９に接続されている。空気加熱装置１９は耐熱性材料からなる円筒状体であり、制御装置１４に制御される交流高周波電源２０ａに接続されたコイル２１ａを内蔵している。空気加熱装置１９では、下部に設けられた空気導入口２２から導入された空気が内部の通路２３を通る間に、外周側に設けられたコイル２１ａに導通される交流電流により高周波加熱され、加熱された空気が斜め上方に設けられた空気導出口２４から主高温空気供給路１８に導出される。
【００４０】
主高温空気供給路１８は、空気加熱装置１９の空気導入口２２側に弁駆動装置２５により駆動される開閉弁２６を備え、空気導出口２４側に弁駆動装置２７により駆動される開閉弁２８を備えている。弁駆動装置２５，２７は制御装置１４に制御される。
【００４１】
また、空気加熱装置１９は、上部に焼却灰化物投入口２９、下部に溶融物排出口３０を備えており、溶融物排出口３０は制御装置１４に制御される交流高周波電源２０ｂに接続されたコイル２１ｂを内蔵している。焼却灰化物投入口２９の上方には、ガス化炉１から排出される焼却灰化物及び燃焼炉３の廃ガスから回収される塵埃を収容する焼却灰化物貯留槽３１が設けられている。焼却灰化物貯留槽３１は、前記焼却灰化物及び塵埃（以下、焼却灰化物等と略記する）を、焼却灰化物投入口２９に所定量ずつ投入するために、弁駆動装置３２により駆動される開閉弁３３を備えている。弁駆動装置３２は制御装置１４に制御される。
【００４２】
燃焼炉３は、廃棄物Ａの乾留により生じる可燃性ガスとその完全燃焼に必要な酸素（空気）とを混合するバーナ部３４と、酸素と混合された可燃性ガスを燃焼せしめる燃焼部３５とからなり、燃焼部３５はバーナ部３４の先端側で該バーナ部３４に連通している。バーナ部３４の後端部には、ガス通路２が接続され、ガス化炉１における廃棄物Ａの乾留により生じた可燃性ガスがガス通路２を介してバーナ部３４に導入される。
【００４３】
バーナ部３４の外周部には、その内部と隔離された空室３６が形成され、該空室３６はバーナ部３４の内周部に穿設された複数のノズル孔３７を介してバーナ部３４の内部に連通している。空室３６には、主酸素供給路１０から分岐する燃焼酸素供給路３８が接続されている。燃焼酸素供給路３８には制御弁３９が設けられ、制御弁３９は弁駆動器４０によりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器４０は、前記制御装置１４により制御される。
【００４４】
さらに、燃焼炉３の空室３６には、燃焼炉３内部を加熱する高温の空気を供給するために、主高温空気供給路１８から分岐する加熱用高温空気供給路４１が接続されている。加熱用高温空気供給路４１には開閉弁４２が設けられ、開閉弁４２は制御装置１４に制御される弁駆動器４３により開閉される。
【００４５】
燃焼部３５の先端部には、可燃性ガスが燃焼部３５で完全燃焼された後の廃ガスを送風ファン４４を介して煙突４５から大気中に排出するダクト４６が接続されており、ダクト４６の途中には冷却塔４７、サイクロン４８、バグフィルター４９が配設されている。
【００４６】
ダクト４６には、主高温空気供給路１８の開閉弁２８と空気加熱装置１９の空気導出口２４との間から分岐するバイパスダクト５０が、冷却塔４７の上流側に接続されている。バイパスダクト５０は、弁駆動装置５１により駆動される開閉弁５２を備えている。弁駆動装置５１は制御装置１４に制御される。
【００４７】
さらに、本実施形態の装置において、ガス化炉１の上部にはガス化炉１内の温度Ｔ１    を検知する温度センサ５３が取着され、燃焼炉３には燃焼炉３内の温度Ｔ２    を検知する温度センサ５４が、バーナ部３４の先端部に臨む位置に取着されている。温度センサ５３，５４の検知信号は制御装置１４に入力される。
【００４８】
次に、本実施形態の装置による廃棄物の焼却処理方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００４９】
図１示の装置において、廃棄物Ａを焼却処理する際には、まず、ガス化炉１の投入扉４を開き、投入口５から廃棄物Ａをガス化炉１内に投入する。前記廃棄物Ａは、廃タイヤを主とし、生活雑廃、紙、軟質塩化ビニル等を含む各種廃棄物を混合して、ガス化炉１内における乾留により発生する可燃性ガスが安定して燃焼を継続するときにその燃焼温度が８００℃（第１の所定温度）以上になる熱量を有するように調整されており、本実施形態ではさらに前記燃焼温度が８５０℃以上になる熱量を有するように調整されている。
【００５０】
次いで、投入扉４を閉じてガス化炉１内を密封状態としたのち、前記廃棄物Ａの着火に先立って、制御装置１４により空気加熱装置１９を作動させると共に、弁駆動器４３により加熱用高温空気供給路４１の開閉弁４２を開弁する。これにより、加熱用高温空気供給路４１から燃焼炉３内に８００℃以上の高温の空気が導入され、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が次第に上昇する。
【００５１】
次に、温度センサ５４により検知される燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８００℃を超えると、制御装置１４により弁駆動器１７が作動され、ガス化炉１に着火用の高温空気を導入する着火用高温空気供給路１５の開閉弁１６が開弁される。この結果、着火用高温空気供給路１５からガス化炉１内に前記高温の空気が導入される。前記高温の空気は８００℃以上であるので、廃棄物Ａに含まれる紙、軟質塩化ビニル等の発火点の比較的低い物質がまず発火し、順次他の物質に火移りすることにより、廃棄物Ａに着火される。そして、廃棄物Ａの部分的燃焼が始まる。
【００５２】
廃棄物Ａの部分的燃焼が始まるとガス化炉１内の温度が次第に上昇する。そこで、温度センサ５３により検知されるガス化炉１内の温度Ｔ１    が所定の温度Ｔ１Ａ  に達すると、制御装置１４は前記着火が異常なく行われたものと判断して、弁駆動器１７により開閉弁１６を閉弁し、着火用高温空気供給路１５からのガス化炉１に対する前記高温の空気の導入が停止される。
【００５３】
前記着火の際に、乾留酸素供給路９の制御弁１２は、制御装置１４により制御される弁駆動器１３により、比較的小さな所定の開度で予め開弁されている。この結果、廃棄物Ａの部分的燃焼は、ガス化炉１内に存在していた酸素と、酸素（空気）供給源１１から主酸素供給路１０及び乾留酸素供給路９を介してガス化炉１に供給される少量の酸素とを使用して行われる。
【００５４】
前記のように着火されて、ガス化炉１内の廃棄物Ａの下層部において、廃棄物Ａの部分燃焼が始まると、その燃焼熱により該廃棄物Ａの上層部の乾留が始まり、該乾留により発生した可燃性ガスは、該ガス化炉１に接続されたガス通路２を介して、燃焼炉３のバーナ部３４に導入される。前記着火後、制御装置１４は所定のプログラムに従って、乾留酸素供給路９に設けられた制御弁１２の開度を段階的に徐々に増大させていく。この結果、廃棄物Ａの下層部に、その継続的な燃焼に必要十分な程度で酸素が供給され、廃棄物Ａの下層部の燃焼が必要以上に拡大することなく安定すると共に、廃棄物Ａの上層部の乾留も安定に行われるようになっていく。
【００５５】
前記可燃性ガスが燃焼炉３のバーナ部３４に導入されると、燃焼炉３内は前述のように加熱用高温空気供給路４１から導入される高温の空気により、８００℃以上の温度に加熱されているので、該可燃性ガスが自然発火する。このとき、燃焼酸素供給路３８の制御弁３９は、制御装置１４により制御される弁駆動器４０により予め所定の開度で開弁されている。そこで、バーナ部３４に導入された可燃性ガスは、バーナ部３４内で燃焼酸素供給路３８から供給される酸素と混合され、燃焼部３５において燃焼を開始する。
【００５６】
前記可燃性ガスの燃焼が開始された時点では、前記乾留による前記可燃性ガスの発生は不安定であり、該可燃性ガスが燃焼炉３に安定して供給されないこともあるが、前記のようにガス化炉１内における乾留が安定するに従って前記可燃性ガスが連続的に発生するようになり、その発生量も増加していく。
【００５７】
このとき、前記可燃性ガスの発生量が増加して燃焼炉３内の温度Ｔ２    が上昇すると、前記可燃性ガスが自己の燃焼熱により自発的に安定して燃焼を継続することができるようになる。そこで、制御装置１４は、温度センサ５４により検出される燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８００℃以上の第２の所定温度、例えば８３０℃以上になったならば、弁駆動器４３により開閉弁４２を閉弁し、加熱用高温空気供給路４１からの燃焼炉３に対する高温の空気の導入を停止する。次いで、制御装置１４は、前記高温空気の導入停止後の燃焼炉３内の温度Ｔ２    の変化により、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する。
【００５８】
すなわち、前記高温空気の導入を停止後、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以下になったならば、まだ可燃性ガスが自発的に燃焼できる状態に至らないものと判断し、弁駆動器４３により開閉弁４２を開弁し、加熱用高温空気供給路４１からの燃焼炉３に対する高温の空気の導入を再開する。そして、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以上になったならば、再び弁駆動器４３により開閉弁４２を閉弁し、加熱用高温空気供給路４１からの燃焼炉３に対する高温の空気の導入を停止し、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する操作を繰り返す。
【００５９】
この結果、加熱用高温空気供給路４１からの燃焼炉３に対する高温の空気の導入は、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以上になったら停止、８３０℃以下になったら再開というように、断続的に行われ、この間、燃焼炉３内の温度Ｔ２    は図２に示すように、ジグザグ状に変化する。そして、加熱用高温空気供給路４１からの燃焼炉３に対する高温の空気の導入を停止しても、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以上を維持するようになったならば、制御装置１４は、前記可燃性ガスは自己の燃焼熱により自発的に燃焼できる状態に達したものと判断し、加熱用高温空気供給路４１からの燃焼炉３に対する高温の空気の導入を終了させる。この後は、前記可燃性ガスの自発的な燃焼が行われ、温度センサ５４で検知される燃焼炉３内の温度Ｔ２    は、実質的に該可燃性ガス自体の燃焼温度を示すようになる。
【００６０】
前記可燃性ガスの自発的な燃焼が行われるようになると、燃焼炉３内の温度Ｔ２    により検知される前記可燃性ガス自体の燃焼温度は、８３０℃以上の略一定の温度、例えば８５０℃に維持される。このとき、制御装置１４は該可燃性ガスが完全燃焼するために必要十分な量の酸素がバーナ部３４に供給されるように燃焼酸素供給路３８の制御弁３９の開度を自動的に制御する。具体的には前記制御は、燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２    が８５０℃よりも低くなると、制御弁３９の開度が小さくされてバーナ部３４への酸素供給量が低減され、逆に温度Ｔ２    が８５０℃よりも高くなると、制御弁３９の開度が大きくされてバーナ部３４への酸素供給量が増加されるように行われる。
【００６１】
また、同時に、制御装置１４は、温度センサ５４で検知される燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２    に応じて、乾留酸素供給路９の制御弁１２の開度を自動的に制御することにより、ガス化炉１における前記可燃性ガスの発生量を調整して、燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２    が８５０℃に略一定に維持されるようにする。具体的には、前記制御は、燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２    が８５０℃よりも低くなると、制御弁１２の開度が大きくされてガス化炉１への酸素供給量を増加させ、前記乾留による前記可燃性ガスの発生が促進されるように行われる。また、前記制御は、逆に燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２    が８５０℃よりも高くなると、制御弁１２の開度が小さくされて、ガス化炉１への酸素供給量を低減させ、前記乾留による前記可燃性ガスの発生が抑制されるように行われる。これにより、ガス化炉１では廃棄物Ａの下層部の燃焼と上層部の乾留とが安定して進行し、燃焼炉３では図２示のように温度Ｔ２    が８５０℃に略一定に維持される。
【００６２】
また、温度センサ５３により検知されるガス化炉１内の温度Ｔ１    は、燃焼炉３に対して前記高温空気が導入されている間、前記廃棄物Ａに着火された直後には廃棄物Ａの下層部の燃焼に従って上昇するが、その後、廃棄物Ａの下層部の燃焼熱が上層部の乾留のために消費されることにより一旦下降する。そして、燃焼炉３に対する前記高温空気の導入が停止されて、前記可燃性ガスの自発的燃焼が行われるようになり、前記乾留が定常的に安定に進行する段階（燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８５０℃に略一定に維持される段階）に入ると、ガス化炉１内の温度Ｔ１    は前記乾留の進行に伴って次第に上昇する。
【００６３】
次に、前記乾留が進行して、廃棄物Ａの乾留し得る部分が乏しくなってくると、乾留酸素供給路９の制御弁１２の開度を調整してガス化炉１に対する酸素供給量を増加させても、燃焼炉３内の温度Ｔ２    を８５０℃に略一定に維持するために十分な量の可燃性ガスを発生させることができなくなる。このような状態になると、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８５０℃から低下する傾向を示すようになる。
【００６４】
そこで、制御装置１４は、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８５０℃以下、８００℃以上の第３の所定の温度、例えば８３０℃以下になったならば、燃焼炉３に対する前記高温空気の導入を再開する。この段階では、制御装置１４は、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以上になったならば、燃焼炉３に対する前記高温空気の導入を停止し、停止後の燃焼炉３内の温度Ｔ２    の変化により、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する。
【００６５】
すなわち、燃焼炉３に対する前記高温空気の導入を停止後、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以下になったならば、制御装置１４は可燃性ガスが既に自己の燃焼熱により自発的に燃焼を継続できない可能性があるものと判断し、燃焼炉３に対する前記高温空気の導入を再開する。そして、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以上になったならば、再び燃焼炉３に対する前記高温空気の導入を停止し、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する操作を繰り返す。
【００６６】
この結果、燃焼炉３に対する前記高温空気の導入は、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以上になったら停止、８３０℃以下になったら再開というように、断続的に行われ、この間、燃焼炉３内の温度Ｔ２    は図２に示すように、ジグザグ状に変化する。そして、燃焼炉３に対する前記高温空気の導入を行っても、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以上に上がらなくなったならば、制御装置１４は、前記可燃性ガスが自発的に燃焼することが全くできない状態になったものと判断し、燃焼炉３に対する前記高温空気の導入を継続的に行って燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８００℃以上に維持されるようにする。
【００６７】
一方、廃棄物Ａの乾留し得る部分が乏しくなってくると、ガス化炉１内では廃棄物Ａが全燃焼状態になるので、ガス化炉１内温度Ｔ１の上昇が急になる。そして、廃棄物Ａの乾留し得る部分がなくなり、赤熱化した廃棄物Ａが灰化に移行し始める温度Ｔ１ＭＡＸ    を最高温度として、減少に転じる。しかし、廃棄物Ａはその容量、材質等がまちまちであるため、灰化した表面層の下に赤熱化していたり、まだ赤熱化していない部分が残っており、この部分の熱によりガス化炉１内温度Ｔ１が再び上昇することがある。
【００６８】
そこで、制御装置１４は、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が８３０℃以下になった段階で、温度センサ５３により検出されるガス化炉１内の温度Ｔ１    を所定時間毎、例えば１０分毎に、ガス化炉１内の最高温度Ｔ１ＭＡＸ    と比較する。そして、ガス化炉１内の温度Ｔ１    が所定回数、例えば３回連続して最高温度Ｔ１ＭＡＸ    未満であったときには、ガス化炉１内の廃棄物Ａが確実に全体的に灰化に移行したものと判定する。
【００６９】
この後、制御装置１４は、ガス化炉１内の温度Ｔ１    が第４の所定温度、例えばダイオキシン類の生成温度未満の２００℃以下になったならば、前記可燃性ガスには既にダイオキシン類が含まれず、最早燃焼炉３内の温度Ｔ２    を８００℃以上に維持する必要は無くなったものと判断し、燃焼炉３に対する前記高温空気の導入を終了させる。
【００７０】
この後、前記ガス化炉１内では、前記廃棄物Ａの灰化が進行する。また、前記廃棄物Ａの乾留し得る部分の減少に伴い、前記燃焼炉３内では前記可燃性ガスの量が低減して、自発的な燃焼を維持できなくなる。この結果、ガス化炉１内の温度Ｔ１    、燃焼炉３内の温度Ｔ２    が次第に低下して、やがて共に自然消火に至る。
【００７１】
廃棄物Ａは、前記のように灰化、自然消火し、さらに十分に冷却された後、焼却灰化物としてガス化炉１の下部に設けられた排出口（図示せず）から取出され、焼却灰化物貯留槽３１に送られる。
【００７２】
本実施形態において、燃焼炉３の廃ガスは、ダクト４６により冷却塔４７に導入されることにより十分に冷却された後、サイクロン４８に導入され、該廃ガスに含まれる塵埃が除去される。次いで、前記廃ガスは、バグフィルター４９に導入される。そして、バグフィルター４９で、さらに微細な飛灰が除去されたのち、最終的に送風ファン４４を介して煙突４５から大気中に排出される。前記サイクロン４８で除去された塵埃と、バグフィルター４９で除去された飛灰とは、回収されて焼却灰化物貯留槽３１に送られる。
【００７３】
本実施形態では、焼却灰化物貯留槽３１に貯留されている前記焼却灰化物等は、空気加熱装置１９の通路２３内で加熱、溶融される。このとき、制御装置１４はまず弁駆動装置２５により開閉弁２６を閉弁して、空気加熱装置１９に対する空気の導入を停止すると共に、弁駆動装置２７により開閉弁２８を閉弁して、主高温空気供給路１８に対する高温空気の供給を停止する。次に、弁駆動装置３２により開閉弁３３を開閉することにより、焼却灰化物投入口２５に所定量ずつ投入すると共に、弁駆動装置５１により開閉弁５２を開弁する。
【００７４】
前記焼却灰化物等は、前記操作により空気加熱装置１９の通路２３内に導入され、外周側に設けられたコイル２１ａに導通される交流電流により高周波加熱されて、溶融する。この結果、得られた溶融物は溶融物排出口３０から空気加熱装置１９外に排出される。前記溶融物は、空気加熱装置１９から排出された後、急冷されることにより、固形状のクリンカーとなる。前記焼却灰化物、塵埃及び飛灰は、重金属等の有害物質を含んでいることがあるが、該有害物質は前記クリンカーに封じ込められるので、該クリンカーを廃棄したときに該有害物質による二次汚染を防止することができる。
【００７５】
前記焼却灰化物等を空気加熱装置１９内で加熱、溶融する際に発生する廃ガスは、バイパスダクト５０により冷却塔４６に導かれ、燃焼炉３の廃ガスと同一にして排出される。尚、溶融物排出口２６は交流高周波電源２０ｂに接続されたコイル２１ｂを内蔵しているので、前記溶融物はコイル２１ｂにより高周波加熱され、溶融物排出口２６内で固化することがなく、溶融物排出口２６の閉塞を防止することができる。
【００７６】
また、空気加熱装置１９は、前記焼却灰化物等の加熱溶融が終了したならば、前記と逆の手順、即ち開閉弁３３，５２を閉弁し、開閉弁２６，２８を開弁することにより、主高温空気供給路１８に高温空気を供給する状態に復帰する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焼却処理方法に用いる廃棄物の乾留ガス化焼却処理装置の一実施形態を示すシステム構成図。
【図２】本発明の焼却処理方法におけるガス化炉内の温度及び燃焼炉内の燃焼温度の経時変化を示すグラフ。
【図３】従来の焼却処理方法におけるガス化炉内の温度及び燃焼炉内の燃焼温度の経時変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１…ガス化炉、  ３…燃焼炉、  ９…乾留酸素供給路、  １１…酸素（空気）供給源、  １５…着火用高温空気供給路、  １９…空気加熱装置、  ２７…焼却灰化物貯留槽、  ３２…燃焼酸素供給路、  ３５…加熱用高温空気供給路。
【図１】
0003549805.tif 000002
【図２】
0003549805.tif 000003
【図３】
0003549805.tif 000004