(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ハロゲン化合物が含まれる燃焼灰を加熱処理して有機ハロゲン化合物を分解処理する燃焼灰の加熱処理装置であって、燃焼灰が上部から供給されて処理済の燃焼灰が下部から排出される円筒状の処理塔と、当該処理塔の外周に設けられた加熱手段と、前記処理塔に空気を供給する給気手段とを含み、前記処理塔の内部は、燃焼灰の落下穴を有する床板により上下に亘って複数の処理室に区画され、前記各処理室は、これら処理室に供給された燃焼灰を撹拌する撹拌手段と、前記床板の上面側に回転可能に配置され且つ前記落下穴に重畳可能な位置に燃焼灰の通過穴が多数形成されたターンテーブルとを備え、前記給気手段は、前記各処理室毎に流量制御して空気を供給可能な複数の給気配管を備えていることを特徴とする燃焼灰の加熱処理装置。
【請求項２】
処理塔の内部は３〜５つの処理室に区画され、これら処理室への空気の供給量が上段から下段に至るに従い漸次少なくなる様に設定されている請求項１に記載の燃焼灰の加熱処理装置。
【請求項３】
加熱手段は、各処理室に設けられた複数の温度センサーと、各処理室に対応して配置され且つ前記各温度センサーによってそれぞれ制御される複数のヒーターとを備えている請求項１又は２に記載の燃焼灰の加熱処理装置。
【請求項４】
処理塔には、その中心線に沿って駆動軸が挿通され、各処理室の撹拌手段は、駆動軸に取り付けられた撹拌棒によって構成され、各処理室のターンテーブルは、駆動軸に取り付けられることにより撹拌棒と一体的に回転可能になされている請求項１〜３の何れかに記載の燃焼灰の加熱処理装置。
【請求項５】
ターンテーブルの上面側には、当該ターンテーブルの回転によりターンテーブル上の燃焼灰を相対的に円周方向に移動させるスクレーパーが配置されている請求項１〜４の何れかに記載の燃焼灰の加熱処理装置。
【請求項６】
加熱処理する燃焼灰が、有機ハロゲン化合物が含まれ且つ有機ハロゲン化合物分解触媒が混合された燃焼灰である請求項１〜５の何れかに記載の燃焼灰の加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼灰の加熱処理装置に関するものであり、詳しくは、燃焼灰に含まれるダイオキシン類などの有機ハロゲン化合物を一層効率的に処理できる燃焼灰の加熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却施設などから排出される燃焼灰（主に飛灰、主灰）には、微量ではあるが人体に対して強い毒性を有する芳香族ハロゲン化合物であるダイオキシン類、あるいは、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンなどの脂肪族有機ハロゲン化合物が含まれている場合がある。そこで、昨今では、上記の様な有機ハロゲン化合物を分解するため、燃焼灰を更に加熱処理する種々の処理装置が検討されている。
【０００３】
例えば、特開平７−３２８５８３には、燃焼灰中の未燃焼成分を完全燃焼させ且つ塩素化合物を分解するための加熱処理装置（「集塵灰の加熱脱塩素化処理装置」）が開示されている。斯かる加熱処理装置は、灰を収容する縦長円筒状の装置本体、装置本体の軸線に沿って配置された撹拌用のスクリュー、装置本体を加熱する加熱手段、および、装置本体の高さの略中央部に設けられた加熱空気の導入口を備え、装置本体の上部の入口から供給された灰を装置本体内で加熱しつつスクリューによって持ち上げる方向に撹拌すると共に、装置本体の中央部から空気を供給する様に構成されている。
【０００４】
上記の加熱処理装置においては、装置本体の上半部に撹拌流動層を形成することにより、空気と灰との接触を促進して未燃焼成分を完全燃焼させ、装置本体の下半部に低酸素濃度で且つ高温雰囲気の移動層を形成することにより、灰中の塩素化合物を分解せんとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃焼灰中の未燃焼成分を完全燃焼させるには十分な空気を必要とする反面、塩素化合物を分解するには空気の混入を出来る限り低減する必要がある。しかしながら、上記の様な加熱処理装置においては、装置本体の上部において未燃焼成分を完全燃焼させるべく空気の供給量を増大した場合には、装置本体の下部にまで多くの空気が同伴されるため、塩素化合物を十分に分解できず、一方、塩素化合物を確実に分解すべく空気の供給量を少なくした場合は、未燃焼成分が完全燃焼することなく排出される虞がある。従って、上記の様な構造の加熱処理装置において未燃焼成分を完全燃焼させ且つ塩素化合物を確実に分解するには、空気供給量のより正確な調節と十分な滞留時間が必要となる。
【０００６】
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼灰に含まれる未燃焼成分ならびにダイオキシン類などの有機ハロゲン化合物を一層効率的に処理できる燃焼灰の加熱処理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】
上記の課題を解決するため、本発明は、燃焼灰の加熱処理装置において、複数の処理室に区画された処理塔の構造、各処理室毎に燃焼灰を撹拌する構造、および、各処理室毎に流量制御して空気を供給し得る構造を採用することにより、必要十分な滞留時間を確保し、そして、燃焼灰中の未燃焼成分の燃焼過程、有機ハロゲン化合物の分解過程にそれぞれ応じた適切な量の空気を供給する。
【０００８】
すなわち、本発明の要旨は、有機ハロゲン化合物が含まれる燃焼灰を加熱処理して有機ハロゲン化合物を分解処理する燃焼灰の加熱処理装置であって、燃焼灰が上部から供給されて処理済の燃焼灰が下部から排出される円筒状の処理塔と、当該処理塔の外周に設けられた加熱手段と、前記処理塔に空気を供給する給気手段とを含み、前記処理塔の内部は、燃焼灰の落下穴を有する床板により上下に亘って複数の処理室に区画され、前記各処理室は、これら処理室に供給された燃焼灰を撹拌する撹拌手段と、前記床板の上面側に回転可能に配置され且つ前記落下穴に重畳可能な位置に燃焼灰の通過穴が多数形成されたターンテーブルとを備え、前記給気手段は、前記各処理室毎に流量制御して空気を供給可能な複数の給気配管を備えていることを特徴とする燃焼灰の加熱処理装置に存する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る燃焼灰の加熱処理装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る燃焼灰の加熱処理装置の主要部の構造を示す縦断面図である。図２は、処理塔の内部に設けられた処理室の構造を一部破断して示す斜視図である。以下、実施形態の説明においては、燃焼灰の加熱処理装置を「加熱処理装置」と略記する。
【００１０】
本発明の加熱処理装置は、有機ハロゲン化合物が含まれる燃焼灰を加熱処理して有機ハロゲン化合物を分解処理する装置である。燃焼灰は、都市ゴミや産業廃棄物を処理する焼却施設から排出されるが、本発明において、燃焼灰としては、主に、電気集じん機、バグフィルター、マルチサイクロン等の集じん機で捕集された飛灰や、燃焼残渣である主灰が挙げられる。上記の燃焼灰には、焼却炉煙道中に吹き込まれる塩化水素捕捉剤としての消石灰、ダイオキシン類吸着剤としての活性炭、砂粒成分などが含まれていてもよい。燃焼灰中に含まれる有機ハロゲン化合物としては、芳香族ハロゲン化合物であるダイオキシン類、すなわち、ジベンゾ−ｐ−ジオキシン、ジベンゾフランなどの水素を塩素で置換した化合物の他、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンなどの脂肪族有機ハロゲン化合物が挙げられる。
【００１１】
本発明においては、燃焼灰を加熱処理するにあたり、上記の有機ハロゲン化合物をより効率的に分解する観点から、加熱処理する燃焼灰としては、有機ハロゲン化合物分解触媒が予め混合された燃焼灰が好ましい。有機ハロゲン化合物分解触媒としては、酸化鉄等の触媒、酸化鉄等及び／又は二酸化チタンをベースとする触媒が知られている（特公平６−３８８６３、特開平２−２８０８１６、特開平１１−１８８２３５、特開平１１−１８８２３６の各公報参照）。
【００１２】
また、有機ハロゲン化合物分解触媒としては、鉄化合物粒子粉末とアミン化合物の複合触媒が特に有効である。斯かる複合触媒のうち、リン含有量が０．０２重量％以下、硫黄含有量が０．３重量％以下、ナトリウム含有量が０．３重量％以下で且つ平均粒径が０．０１〜２．０μｍの鉄化合物粒子粉末とアミン化合物との複合触媒であって、見掛け密度（ρａ）が０．８ｇ／ｍｌ以下であり、かつ、前記鉄化合物粒子粉末を空気中にて３００℃、６０分間熱処理して得られた酸化鉄粉末と上記アミン化合物との複合物５０ｍｇをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中にて５．０×１０−７ｍｏｌのモノクロロベンゼンと３００℃の温度においてＳＶ＝１５００００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に、上記モノクロロベンゼンの５０％以上を分解できる活性を有する複合触媒がより好ましい。
【００１３】
上記の複合触媒の鉄化合物粒子粉末としては、ゲータイト、アカゲナイト、レピドクロサイト等の含水酸化鉄粒子粉末、ヘマタイト、マグヘマイト、マグネタイト等の酸化鉄粒子粉末から選ばれる１種又は２種以上の粒子粉末が挙げられ、好ましくは、ゲータイト、ヘマタイト、マグネタイトが使用される。また、上記のアミン化合物としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のアルキルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン等のアルカノールアミン、アニリン等の環式アミンなどから選ばれる１種又は２種以上の化合物が挙げられる。
【００１４】
上記の様な複合触媒を燃焼灰に添加することにより、酸化分解がより高められるため、酸素存在下における加熱処理が一層容易になる。加熱処理する燃焼灰に対し、有機ハロゲン化合物分解触媒は、サンドミル、ヘンシェルミキサー、コンクリートミキサー及びナウターミキサー等を使用した一般的な乾式混合法、あるいは、一軸および二軸式のニーダー型混合器を使用し且つ必要に応じて水を添加する半乾式混合法に従って混合される。有機ハロゲン化合物分解触媒の添加量は、通常は燃焼灰１００重量部に対して０．１〜１００重量部、好ましくは１．０〜５０重量部、更に好ましくは１．０〜３０重量部である。
【００１５】
本発明の加熱処理装置は、図１に示す様に、燃焼灰が上部から供給されて処理済の燃焼灰が下部から排出される円筒状の処理塔（１）と、当該処理塔を加熱するために処理塔の外周に設けられた加熱手段（６）と、処理塔（１）に空気を供給する給気手段（７）とを備えている。
【００１６】
処理塔（１）は、供給された燃焼灰を加熱処理する耐熱性および耐腐食性を備えた加熱炉であり、通常は長軸円筒状に形成される。処理塔（１）の内容積は、処理量に応じて適宜に設計し得るが、一般的には０．２〜１ｍ３程度とされる。
【００１７】
処理塔（１）の天井部には、当該処理塔に燃焼灰を導入するためのホッパー（２）が設けられており、斯かるホッパー（２）により、焼却施設から排出されて上記の様な触媒が添加された燃焼灰を処理塔（１）内に連続的に供給する様になされている。また、処理塔（１）の天井部には、処理塔（１）内で発生した水蒸気や二酸化炭素などのガスを排出するための排気管（５）が設けられる。排気管（５）は、排気ガスの温度および成分濃度を下げるため、中間部に空気を供給可能になされ、そして、希釈された排気ガスを排ガス処理装置（除害装置）へ送気する様になされている。
【００１８】
一方、処理塔（１）の底部には、処理済の燃焼灰を系外に排出するための排出管（３）が設けられ、排出管（３）の後段には、スクリューコンベヤ（４）が配置される。そして、排出管（３）及びスクリューコンベヤ（４）により、処理済の燃焼灰を回収容器（図示省略）などへ移送する様になされている。なお、排出管（３）は、処理済の燃焼灰の付着を防止するため、ヒーターによって加熱可能に構成されるのが好ましい。
【００１９】
処理塔（１）の内部は、燃焼灰の処理の進行過程に応じて加熱、給気するため、床板（１０）により上下に亘って複数の処理室に区画される。具体的には、処理塔（１）の内部は、３〜５つの処理室（１Ａ）に区画される。図に例示した装置では４の処理室（１Ａ）に区画されている。
【００２０】
また、図２に示す様に、床板（１０）には、燃焼灰を逐次下方の領域へ移動させるための落下穴（１０ｃ）が設けられる。各処理室（１Ａ）の床板（１０）の落下穴（１０ｃ）は、未処理の燃焼灰のスルーパスを防止するため、平面視した場合に上下で互いに重なり合うことのない位置、例えば、上下の床板（１０）において位相が１８０度だけずれた位置に配置される。
【００２１】
上記の各処理室（１Ａ）は、収容した燃焼灰を撹拌し、未燃焼成分の燃焼および有機ハロゲン化合物の分解を促進するため、これら処理室に供給された燃焼灰を撹拌する撹拌手段（１３）と、床板（１０）の上面側に回転可能に配置されたターンテーブル（１２）とを備えている。処理塔（１）には、ギヤードモーターにより一方向に一定速度で回転する駆動軸（１１）が処理塔（１）の中心線に沿って挿通され、例えば、上記の撹拌手段（１３）は、駆動軸（１１）に取り付けられた撹拌棒によって構成される。
【００２２】
各処理室（１Ａ）のターンテーブル（１２）は、駆動軸（１１）に取り付けられることにより撹拌棒（撹拌手段（１３））と一体的に回転可能に構成される。そして、各ターンテーブル（１２）には、上記の床板（１０）の落下穴（１０ｃ）に重畳可能な位置に燃焼灰の通過穴（１２ｃ）が多数形成されており、撹拌された燃焼灰は、床板（１０）の落下穴（１０ｃ）に重畳した通過穴（１２ｃ）を通じて下方の処理室（１Ａ）又は排出管（３）に移動する様になされている。
【００２３】
また、ターンテーブル（１２）の上面側には、下方の処理室（１Ａ）又は排出管（３）へより円滑に燃焼灰を移動させるため、ターンテーブル（１２）の回転によりターンテーブル上の燃焼灰を相対的に円周方向に移動させるスクレーパー（１４）が配置される。スクレーパー（１４）は、帯状の板材によって構成され且つターンテーブル（１２）の回転方向に湾曲させた状態に設置される。スクレーパー（１４）の一端は処理塔（１）の周壁に固定され、他端は振れ止めのために管状部材を介して駆動軸（１１）に摺動自在に装着される。
【００２４】
上記の加熱手段（６）は、複数の処理室（１Ａ）に対応して配置された複数のヒーター（６１）によって構成される。通常、ヒーター（６１）としては電気ヒーターが使用される。ヒーター（６１）の発熱容量は、燃焼灰の温度、処理量などに応じて決定される。また、加熱手段（６）は、各処理室（１Ａ）に設けられた複数の温度センサー（６２）を備え、各ヒーター（６１）は、各温度センサー（６２）によってそれぞれ制御される様になされている。これにより、各処理室（１Ａ）毎に必要な熱量を供給でき、エネルギーコストを低減できる。
【００２５】
上記の給気手段（７）は、燃焼灰中の未燃焼成分を燃焼させるための空気、および、上記の様な複合触媒を使用した場合の触媒活性を高めるための空気を供給するために設けられる。本発明においては、各処理室（１Ａ）に対し、これら処理室における未燃焼成分の燃焼過程、有機ハロゲン化合物の分解過程に適した量の空気を供給するため、給気手段（７）は、各処理室（１Ａ）毎に流量制御して空気を供給可能な複数の給気配管（７１）を備えていることが重要である。
【００２６】
具体的には、複数の給気配管（７１）は、コンプレッサーの給気タンク（図示省略）から伸長された共通の給気配管を各処理室（１Ａ）に向けて分岐したものであり、各給気配管（７１）は、例えば４つに区画された処理塔（１）内部の各処理室（１Ａ）に接続されている。各給気配管（７１）には、流量検出器（７２）と当該流量検出器の信号に基づいて制御される流量調節弁（７３）とが介装されており、そして、各処理室（１Ａ）には、流量調節弁（７３）の制御により、予め設定された流量で空気が供給可能になされている。
【００２７】
また、本発明の加熱処理装置においては、上記の処理室（１Ａ）への空気の供給量が上段から下段に至るに従い漸次少なくなる様に設定される。すなわち、上段側の処理室（１Ａ）において主に燃焼灰中の未燃焼成分を燃焼させ、下段側の処理室（１Ａ）において主に有機ハロゲン化合物を分解するため、上段側の処理室（１Ａ）ほど多くの量の空気を供給し、下段側の処理室（１Ａ）ほど少ない量の空気を供給する様になされている。そして、好ましくは、各処理室（１Ａ）に対する空気の供給量は、体積または重量の比率として以下の比率を満足する様に設定される。
【００２８】
【数２】
上段の処理室：中段の処理室：下段の処理室＝１００：２〜５０：０〜３０
【００２９】
なお、処理塔（１）内部が４〜５つの処理室（１Ａ）に区画されている場合には、上記の式中、上段の処理室とは最上段の処理室を指し、下段の処理室とは最下段の処理室を指す。そして、中段の処理室とは、４つの処理室（１Ａ）に区画されている場合は上方から２段目および３段目の処理室（１Ａ）を指し、５つの処理室（１Ａ）に区画されている場合は上方から２〜４段目の処理室（１Ａ）を指す。中段の処理室（１Ａ）が複数ある場合、空気の供給量は、それらの処理室（１Ａ）間において、上段から下段に至るに従い漸次少なくなる様に設定されるか、または、一部同等もしくは略同等に設定される。
【００３０】
例えば、図示した様に処理塔（１）が４つの処理室（１Ａ）に区画されている場合には、空気の供給量は、最上段の１段目の処理室（１Ａ）を１００％としたとき、２段目の処理室（１Ａ）は２０〜５０％、３段目の処理室（１Ａ）は２〜４０％、最下段の４段目の処理室（１Ａ）は１〜３０％とされる。通常、最上段の処理室（１Ａ）に対する空気の供給量は、上記の内容積の処理塔（１）の場合で５０〜２００リットル／分程度である。
【００３１】
本発明の加熱処理装置において燃焼灰を処理するには、ホッパー（２）を介し、処理塔（１）へ燃焼灰を連続的に供給し、処理塔（１）内において燃焼灰を最上段の処理室（１Ａ）から下方の処理室（１Ａ）へ順次移動させる。処理室（１Ａ）から下方の処理室（１Ａ）への燃焼灰の移動は、ターンテーブル（１２）の通過穴（１２ｃ）及び床板（１０）の落下穴（１０ｃ）を介して自然落下によって行われる。
【００３２】
処理塔（１）内で燃焼灰が各処理室（１Ａ）を移動する間、各処理室（１Ａ）においては、燃焼灰を撹拌手段（１３）によって撹拌しつつヒーター（６１）によって加熱する。各処理室（１Ａ）の温度は、各ヒーター（６１）の制御により、３５０〜４００℃の範囲に設定される。また、撹拌中、各処理室（１Ａ）には各給気配管（７１）から空気が所定量供給され、燃焼灰には所要量の空気が混合される。
【００３３】
上記の撹拌と加熱操作、および、空気の供給により、最上段の処理室（１Ａ）においては、主に、燃焼灰中の水分を除去して燃焼灰を乾燥させる。また、２段目の処理室（１Ａ）においては、主に、未燃焼成分の燃焼を促進させる。そして、３段目の処理室（１Ａ）においては、未燃焼成分の燃焼と有機ハロゲン化合物の分解を促進させ、最下段の処理室（１Ａ）においては、主に、僅かな酸素雰囲気下で有機ハロゲン化合物の分解を行う。
【００３４】
本発明の加熱処理装置においては、各処理室（１Ａ）毎に流量制御して空気を供給可能な複数の給気配管（７１）を備えており、しかも、各処理室（１Ａ）への空気の供給量が上段から下段に至るに従い漸次少なくなる様に設定されているため、燃焼灰中の未燃焼成分を前半の段階で十分に燃焼させ、有機ハロゲン化合物を後半の段階で確実に分解できる。
【００３５】
すなわち、処理によって発生する水蒸気、燃焼排ガス、分解ガスは、床板（１０）の落下穴（１０ｃ）を通じて逐次上方へ移動するため、上段の処理室（１Ａ）における酸素濃度が低下する傾向にあるが、本発明の加熱処理装置においては、上記の様に、上段の処理室（１Ａ）ほど空気の供給量が多く設定されているため、上段の処理室（１Ａ）において未燃焼成分を確実に燃焼させることが出来る。そして、下段の処理室（１Ａ）には分解反応に必要なだけの量の空気を供給するため、有機ハロゲン化合物を確実に分解し、再生成を防止することが出来る。
【００３６】
また、揮発成分が含まれた有機ハロゲン化合物分解触媒を使用した場合には、空気の過剰供給によって揮発成分の濃度が低下する虞があるが、本発明の加熱処理装置においては、各処理室（１Ａ）に対する空気の流量制御により、過剰な空気の供給を抑制できるため、処理室（１Ａ）内の揮発成分の濃度低下を防止でき、触媒の十分な分解能を発揮させることが出来る。更に、本発明の加熱処理装置においては、最上段の処理室（１Ａ）にて十分に燃焼灰を乾燥させるため、下段側の処理室（１Ａ）に移送した場合にこれら処理室における燃焼灰の付着を低減でき、一層円滑に連続処理できる。
【００３７】
上記の様な加熱処理により各処理室（１Ａ）で発生した水蒸気や燃焼排ガス等は、比重差で上方に移動するため、排気管（５）を通じて系外に排出することが出来る。そして、有機ハロゲン化合物が分解された処理済の燃焼灰は、ターンテーブル（１２）の通過穴（１２ｃ）及び床板（１０）の落下穴（１０ｃ）を介し、最下段の処理室（１Ａ）から排出管（３）へ自然落下により排出され、スクリューコンベヤ（４）によって系外に搬出される。
【００３８】
上記の様に、本発明の加熱処理装置は、複数の処理室（１Ａ）に区画された処理塔（１）の構造、各処理室（１Ａ）毎に燃焼灰を撹拌する構造、および、各処理室（１Ａ）毎に流量制御して空気を供給し得る構造により、燃焼灰中の未燃焼成分の燃焼過程、有機ハロゲン化合物の分解過程にそれぞれ応じた適切な量の空気を燃焼灰に混合でき、より少ない滞留時間で確実に未燃焼成分を燃焼でき且つ有機ハロゲン化合物を分解できる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係る燃焼灰の加熱処理装置によれば、複数の処理室に区画された処理塔の構造、各処理室毎に燃焼灰を撹拌する構造、各処理室毎に流量制御して空気を供給し得る構造により、燃焼灰中の未燃焼成分の燃焼過程、有機ハロゲン化合物の分解過程にそれぞれ応じた適切な量の空気を燃焼灰に混合でき、一層効率的かつ確実に未燃焼成分を燃焼でき、有機ハロゲン化合物を分解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼灰の加熱処理装置の主要部の構造を示す縦断面図である。
【図２】処理塔の内部に設けられた処理室の構造を一部破断して示す斜視図である。
【符号の説明】
１    ：処理塔
１０  ：床板
１０ｃ：落下穴
１１  ：駆動軸
１２  ：ターンテーブル
１２ｃ：通過穴
１３  ：撹拌手段（撹拌棒）
１４  ：スクレーパー
１Ａ  ：処理室
２    ：ホッパー
３    ：排出管
５    ：排気管
６    ：加熱手段
６１  ：ヒーター
６２  ：温度センサー
７    ：給気手段
７１  ：給気配管
７３  ：流量調節弁
【図１】
0003590619.tif 000002
【図２】
0003590619.tif 000003