(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型容器の上部にガス排出口と粉状物の投入口を備え、底部に粉状物を流動させるガスの導入口と粉状物の取出し口を備え、さらに内部に攪拌手段をそして外周部には加熱手段を有する粉状物の流動加熱処理装置において、該容器の粉状物収容部の底部に前記ガスの分散板として、フェルトや織布、不織布等よりなる平均孔径が０．１〜２０μｍの通風時に上下に軽く振動するような柔軟性多孔体とその機械的強度を補う剛性構造体を併設したことを特徴とする、ごみ焼却炉から排出される焼却灰や飛灰等の粉状廃棄物の流動加熱処理装置
【請求項２】
剛性構造体が微細孔を有していることを特徴とする請求項１に記載の粉状廃棄物の流動加熱処理装置
【請求項３】
分散板の粉状廃棄物に接する面が、柔軟性多孔体で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉状廃棄物の流動加熱処理装置
【請求項４】
柔軟性多孔体の上面に、剛性メッシュを被覆したことを特徴とする請求項３に記載の粉状廃棄物の流動加熱処理装置
【請求項５】
柔軟性多孔体が、セラミックスまたは金属の繊維で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の粉状廃棄物の流動加熱処理装置
【請求項６】
前記ガス排出口より排出されたガスの無害化処理装置を備え、該無害化処理装置が、有機ハロゲン化合物分解触媒を使用する装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の粉状廃棄物の処理装置
【請求項７】
前記ガス排出口より排出されたガスの無害化処理装置を備え、該無害化処理装置が、有機ハロゲン化合物の熱分解装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の粉状廃棄物の処理装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦型容器の下部からガスを送って該容器内の粉状廃棄物を流動させて処理する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
縦型容器の内部に粉状物を入れて下部から送風することにより該粉状物を流動させて処理する装置は粉状物の乾燥や反応などに幅広く使用されている。
【０００３】
この容器内には、粉状物の落下を防止しかつガスの噴出を均一にするために、粉状物の下に分散板が設けられている。この分散板は多数の細孔が均一に分布形成されているものが使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
分散板の細孔の孔径が大きいと粉状物が分散板を通過して落下してしまい、一方、小さすぎると圧力損失が大きくなってブロワーに大容量のものが必要になり、エネルギーロスも問題になる。さらに、この中間の孔径では細孔が粉状物で目詰まりし、長期間の安定運転が確保できない。
【０００５】
本発明の目的は、分散板の圧力損失が少なく粉状物の落下も目詰まりもなく長期間の安定運転が可能な粉状廃棄物の流動処理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】
本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、フェルトや織布、不織布などの柔軟性多孔体が粒状物の目詰まりを起こしにくく、また、一旦細孔に粒状物が入ってしまってもその柔軟性により容易に払い落して長期間安定運転を続けうることを見出した。しかしながら、スケールアップしてテストを繰り返していくうちに柔軟性多孔体のみでは強度が不充分であることがわかった。そこで、柔軟性多孔体に剛性構造体を併用してその強度を補うことによって、前記目的を達成することができた。
【０００７】
すなわち、本発明は、縦型容器の上部にガス排出口と粉状物の投入口を備え、底部に粉状物を流動させるガスの導入口と粉状物の取出し口を備え、さらに内部に攪拌手段をそして外周部には加熱手段を有する粉状物の流動加熱処理装置において、該容器の粉状物収容部の底部に前記ガスの分散板として、フェルトや織布、不織布等よりなる平均孔径が０．１〜２０μｍの通風時に上下に軽く振動するような柔軟性多孔体とその機械的強度を補う剛性構造体を併設したことを特徴とする、ごみ焼却炉から排出される焼却灰や飛灰等の粉状廃棄物の流動加熱処理装置に関するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
縦型容器は、粉状物を入れるものであって、通常は筒状である。この形状は直筒のほか、テーパ部を設けて上部または下部を短径とする異径筒としてもよい。上下両面は通常は閉止されて全体は密閉構造をしている。上下両面は平面、湾曲面、円錐面等にされる。容積は処理する粉状物の量等に応じて設計されるが、通常０．０１〜１００ｍ3程度、特に０．２〜１０ｍ3程度である。
【０００９】
縦型容器には粉状物の出入口のほか、粉状物を流動させるガスの出入口が必要である。ガスは粉状物を流動させるために、容器の底部にガスの導入口を上部にガス排出口を設けて、ガスを容器に収容されている粉状物層の下から吹き込んで上方に抜けるようにする。このガス排出口には必要によりダストフィルター、サイクロン電気集塵器、セラミックフィルタ等のダスト除去装置を設けることができる。
【００１０】
一方、粉状物の投入口と取出し口はそれぞれ粉状物の投入、排出ができれば如何なる位置に設けてもよい。本発明の流動処理装置が粉状廃棄物を加熱処理する装置である場合には、粉状物の投入口を容器の上部に、そして取出し口を底部に設けることが好ましい。バッチ処理等では投入口と取出し口を兼用させることも可能である。
【００１１】
この縦型容器の粉状物収容部底面にはガスの分散板を設けるが、本発明ではこの分散板に柔軟性多孔体と剛性構造体を組み合わせて用いるところに特徴がある。
【００１２】
柔軟性多孔体は、ガスを分散させる機能と粒状物の落下を防止する機能を有するもので、ガスを通過させる貫通細孔が略全面にほぼ均一に分散形成されているものである。この細孔の平均孔径は、０．１〜２０μｍ程度で、粒状物の平均粒径の１〜９０％程度、好ましくは１〜４０％程度、特に好ましくは１〜２０％程度のものが適当である。多孔体はシート状であって、厚さは１〜２０ｍｍ程度、好ましくは１〜５ｍｍ程度である。柔軟性とは、手で軽く負荷をかける程度でたわみ、また、この多孔体を分散板として用いた時、通風時に上下に軽く振動するような物をいう。柔軟性多孔体の例としては、金属やセラミックからなる多孔質のフェルトや織布、不織布等を挙げることができる。一般にバグフィルタに使用されているものは好適に使用することができる。なかでも４００℃以上の耐熱性、機械的強度、耐食性に優れているものが好ましく、例えばＡｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2からなるセラミック製の織布等が挙げられる。
【００１３】
剛性構造体は柔軟性多孔体の機械的強度を補うことを一つの目的としている。ここでいう剛性構造体とは、手で強く負荷をかける程度ではたわまない強度の物をいう。この剛性構造体は、柔軟性多孔体とともにガスを分散させる機能を有するものであってもよい。この場合、剛性構造体も多孔体が用いられる。例としては金属粉燒結体や多孔性セラミックなどを挙げることができる。平均孔径は０．５〜５０μｍ程度、好ましくは０．５〜２０μｍ程度で、厚さが１〜１００ｍｍ、好ましくは５〜２０ｍｍ程度のものが好適である。剛性構造体は柔軟性多孔体の単なる支持体であってもよい。この場合、例えば金属やセラミックなどの格子状等のものが使用される。あるいは柔軟性多孔体の表面保護材とすることもできる。これは、柔軟性多孔体は分散板の目詰まり防止としては機能するが、反面機械的強度は低く、例えば、粉体を流動させる手段として吹き込みガスに加え攪拌手段を設ける場合は、攪拌翼等による破損が考えられる。そこで、その保護層としてネットやメッシュを用いるものである。表面に被せるネットやメッシュは、目開き（平均孔径）１０〜１００ｍｍ程度のものが好ましい。目開きが小さすぎると、目詰まりの原因になってしまい、大きすぎると１つの孔に露出する柔軟性構造体の面積が大きくなり破損し易くなるためである。ネットやメッシュの材料は、金属やセラミック等機械的強度と耐熱性に優れているものが好ましい。
【００１４】
分散板における柔軟性多孔体と、剛性構造体の配置枚数および配置順序について特に制限はなく、柔軟性多孔体／剛性構造体、剛性構造体／柔軟性多孔体、剛性構造体／柔軟性多孔体／剛性構造体等の組み合わせを採用することができる。
【００１５】
縦型容器には、粉状物の処理目的に応じて各種の設備を付設することができる。例えば粉状廃棄物を加熱処理する場合には、加熱手段を設ける。加熱方式は容器外面から加熱する方式、内部に加熱器を設ける方式、粉状廃棄物を流動させるガスを熱風とする方式等いずれであってもよい。
【００１６】
さらに、粉状廃棄物の流動を促進するために攪拌手段を設けることが望ましい。これによって、円筒型容器底部からの分散板を介したガスの吹き込みと容器内に設けられた攪拌翼による攪拌手段によって、粉状物の流動層を形成され、容器内では粉状物が層内を激しく循環するため、気固接触に優れる。さらに、この容器を加熱器として使用した場合、加熱器内壁に対する粉状物の交換速度も高いため、高温ガスの吹き込みによる加熱、加熱器内壁を介する外部加熱のどちらの場合にも効果的な加熱が可能となる。このように熱伝達効率に優れた加熱器を用いるため、飛灰を加熱処理する場合にも加熱器内壁の温度過剰に上昇させる必要もなく、内壁への飛灰の固着も防止される。結果として、飛灰を容易に高温に維持でき、安定したダイオキシン類除去性能が発揮される。好ましい攪拌手段は攪拌翼によるものである。
【００１７】
本発明の流動処理される粉状廃棄物は、平均粒径が１〜５０μｍ程度のものが適当である。密度では０．１〜５ｇ／ｍｌ程度、通常０．５〜３ｇ／ｍｌ程度のものである。具体例としては、粉状廃棄物、例えばごみ焼却炉から排出される焼却灰や飛灰、ダイオキシン等を吸着した活性炭等の有機ハロゲン化合物で汚染されたもの等を挙げることができる。例えば、粉状廃棄物の有機ハロゲン化合物の含有量が、ＪＩＳ
Ｋ ０３１１による測定法で０．１〜１００ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ程度、特に１〜１０ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ程度のものを処理できる。特に、流動処理対象が平均粒径１０μｍ未満の微粒子の場合、その粒径の小ささ故、分散板の孔に微粒子が目詰まりを起こし、繰り返し運転することにより分散板の圧力損失が上昇しやすい。本発明の装置は平均粒径が１０μｍ未満で０．１μｍまでの微粒子の流動処理に特に有効である。
【００１８】
粉状物の流動に使用されるガスも目的により適宜選択されるが、空気、焼却炉排ガス、窒素、水蒸気、Ｈｅ、Ａｒ等が通常使用される。
【００１９】
本発明の流動処理装置にはその処理目的に従って適宜付属設備が設けられる。例えば、流動処理が加熱を伴う有機ハロゲン化合物の気化除去の場合には排出ガスに同伴される有機ハロゲン化合物を熱分解する装置、有機ハロゲン化合物を触媒分解する装置等を適宜設ける。
【００２０】
この場合、流動処理装置である加熱器のガス排出口には除塵装置を設けて廃棄物その他の粉塵を除去することが好ましい。この集塵装置にはバグフィルタ、サイクロン、電気集塵器、セラミックフィルタ等を使用できるが、排ガスの温度が３５０〜５５０℃程度でこれを次に更に加熱して熱分解するので、好ましいものは高温で除塵できるセラミックフィルタ等が好ましい。
【００２１】
加熱器のガス排出口には、加熱器から排出される有害有機ハロゲン化合物を含むガスを加熱して、この有害有機ハロゲン化合物を熱分解する熱分解装置や有害有機ハロゲン化合物を触媒分解する触媒反応装置を接続する。熱分解装置は、密閉構造で熱分解するガスの入口と熱分解したガスの出口を有している。この熱分解装置は高温燃焼脱臭装置等に使用されている公知の装置を使用することができ、例えばバーナーを用いたもの、電気ヒータを用いたもの、高周波加熱、赤外線加熱、あるいは廃棄物焼却炉の高温部等が利用できる。
【００２２】
触媒反応装置は固定床型、移動床、流動床型のいずれであってもよい。触媒は有害有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択され、例えばダイオキシン等の有機ハロゲン化合物を分解する場合には、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの白金属元素、あるいは金のうち少なくとも１種等の貴金属触媒、酸化カルシウム、マンガン、コバルト、クロム、鉄、ニッケル、チタン、バナジウム、タングステン等の単独あるいは複合酸化物のうち少なくとも１種等の酸化物触媒等を使用できる。
【００２３】
本発明の流動処理装置の運転条件は処理目的によって異なるが、例えば有機ハロゲン化合物で汚染された粉状廃棄物を加熱処理して有機ハロゲン化合物を気化除去する場合の加熱条件は、温度が３５０〜５５０℃程度、好ましくは４００〜４５０℃程度で平均滞留時間５分〜１８０分程度、通常３０分〜１２０分程度でよい。流動処理装置である加熱器内では有機ハロゲン化合物の気化ばかりでなく、分解も起こりうる。
【００２４】
加熱器で有機ハロゲン化合物等を除去された粉状廃棄物は必要により２次処理され、あるいはそのまま廃棄されあるいは有効利用される。
【００２５】
一方、気化した有機ハロゲン化合物を含むガスは必要により除塵装置で除塵が行われてから熱分解装置や触媒反応装置で有機ハロゲン化合物の分解が行われる。熱分解は８００〜１０００℃、好ましくは８５０〜９５０℃程度で、平均滞留時間０．５〜２０秒程度、好ましくは１〜５秒程度で行われる。この熱分解によって有機ハロゲン化合物の５０〜９５％程度、好ましくは８０〜９５％程度を分解する。
【００２６】
触媒反応は１５０〜５００℃、好ましくは１５０〜４００℃程度で空間速度１０００〜１００００ｈ−１で行われる。この触媒反応によって有機ハロゲン化合物の９０％以上、好ましくは９５％以上を分解する。なお、熱分解装置と触媒反応装置を併用することにより、さらに分解率を向上させることができる。
【００２７】
【実施例】
［実施例１］
本発明の一実施例で使用された流動処理装置の概略構成を図１に示す。
この流動処理装置１は、円筒状の縦型容器２の上部にガス排出口３と粉状物の投入口４が、そして底部にガス導入口５と粉状物の取出し口６が設けられている。容器２の中央部が粉状物収容部７であり、その底部にガスを分散させる分散板８が設けられている。容器１の外周には容器１内を加熱するヒータ１１が設けられ、内部には粉状物を攪拌する攪拌翼１２が設けられている。ガス排出口３にはガスを除塵する集塵器１３が取着されている。１４は攪拌翼１２を回転させるモータである。
【００２８】
ガス分散板８は、図２に示すように、粉状物収容部側に配置された柔軟性多孔体８１と容器２の底部側に配置された微細孔を有する剛性構造体８２よりなっている。柔軟性多孔体８１の上面周縁と粉状物取出し口６周縁にはこれを固定する固定用バー８３が取り付けられている。
【００２９】
ガス分散板８の別の例を図３に示す。このガス分散板８は柔軟性多孔体８１の上面に保護用メッシュ８４を設けたほかは図２のものと同様である。
【００３０】
ガス分散板８のさらに別の例を図４に示す。このガス分散板８は微細孔を有する剛性構造体８２がなく、その代わりに支持体８５があるほかは図３のものと同様である。
【００３１】
上記の流動処理装置１に、図５に示すように、空気ボンベ９と圧力ゲージ１０を取り付けて流動層モデルを作製した。圧力ゲージ１０はガス分散板８の下の風箱部と粉状物収容部７において粉状物の流動層より上側の空間の間の差圧を測定するものである。
【００３２】
上記の流動層モデルを用いて流動化実験を行った。容器２はＳＵＳ製で内径１００ｍｍ、有効高さ６００ｍｍのものを用いた。柔軟性多孔体８１と剛性構造体８２または８５にはそれぞれ下記のものを用いた。
【００３３】
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【００３４】
粉状物には平均粒径の異なる２種のアルミナ粉末を用いた。各アルミナを静止層高が１００ｍｍとなるように充填した。加熱空気を流動層内温度４００℃で容器内部の線流速が１０ｃｍ／ｓｅｃとなるよう吹き込み、攪拌翼１２を回転させながら６０分間流動させた。その後、加熱器内から粉末を取り除き分散板の圧力損失を測定した。再度新たな粉末を充填し、同様の操作を行い圧力損失がほぼ一定になった時の数値を使用後の圧力損失とした。試験結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
0003541841.tif 000003
【００３６】
上記の流動処理装置１の出口側に有機ハロゲン化合物の熱分解装置と触媒反応装置を直列に配置して図６に示す廃棄物処理装置を作製した。
【００３７】
熱分解装置には、電気ヒータを加熱に用い、電気ヒータが外部に取り付けられた管路をガスが流れることでガスが加熱される方式となっている。
【００３８】
このとき、電気ヒータはガス温度が９００℃になるようにコントロールされ、また９００℃での滞留時間が２ｓｅｃ以上となるように管路の長さが調節されている。
【００３９】
触媒反応装置には、触媒としてシリカ・アルミナ系セラミックス担体に白金を担持させた触媒５０ｌを用いており、担体はハニカム形状をとっている。また、このとき空間速度２０００ｈ-1となるように触媒量が決められており、触媒温度は４００℃である。
【００４０】
上記の廃棄物処理装置を用いてダイオキシン等で汚染された飛灰を処理した。ダイオキシン等の有害有機物の分析はＪＩＳ Ｋ ０３１１に従って行った。
【００４１】
飛灰の処理量は１００ｋｇ／ｈで、これを加熱器で４２０℃で６０分間処理した。揮発促進ガスには空気を用いた。加熱器から排出された加熱処理済の飛灰には十分に低い濃度の有害有機物しか検出されなかった。このときの濃度は、０．００４ｎｇ−ＴＥＱ／ｇである。
【００４２】
加熱器からダストフィルタを経由して排出される排ガスを、熱分解装置のみ（Ｉ）、触媒反応装置のみ（II）、熱分解装置と触媒反応装置の併用（III）、の３つの方法で処理した。また、この時汚染濃度の異なる飛灰を用いて、排ガス中のダイオキシン濃度が異なる場合の検討も行った。
【００４３】
排ガスの排出量はいずれも１００Ｎｍ3／ｈであり、熱分解は９００℃、２秒間で行い、触媒反応は４００℃で行った。
得られた結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】
0003541841.tif 000004
【００４５】
【発明の効果】
本発明により、粉状物の流動処理運転を長期間にわたり安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である流動処理装置の構造を示す図である。
【図２】この流動処理装置に用いた分散板の一例の構造を示す図である。
【図３】この流動処理装置に用いた分散板の別例の構造を示す図である。
【図４】この流動処理装置に用いた分散板のさらに別例の構造を示す図である。
【図５】本発明の実施例で用いた流動層モデルの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例で用いた廃棄物処理装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…流動処理装置
２…縦型容器
３…ガス排出口
４…粉状物の投入口
５…ガス導入口
６…粉状物の取出し口
７…粉状物収容部
８…分散板
８１…柔軟性多孔体
８２…剛性構造体
８３…固定用バー
８４…保護用メッシュ（剛性構造体）
８５…支持体（剛性構造体）
９…空気ボンベ
１０…圧力ゲージ
１１…ヒータ
１２…攪拌翼
１３…集塵器
１４…モータ
【図１】
0003541841.tif 000005
【図２】
0003541841.tif 000006
【図３】
0003541841.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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