(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を焼却する焼却炉と、該焼却炉で発生した排ガスの塩素成分を除去する脱塩素剤を前記排ガスに供給して生じたばいじんを溶融する溶融炉とを有する廃棄物処理装置において、前記ばいじんの融点を下げる融点降下剤を前記ばいじんに添加する添加手段を備え、
前記焼却炉は、前記廃棄物を流動させる流動媒体を介して前記廃棄物を焼却する流動層を下部に有し、
前記融点降下剤は、前記流動層から抜き出した流動物中の流動媒体であることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記添加手段は、前記脱塩素剤の供給流量を検出する脱塩素剤流量検出器と、該脱塩素剤流量検出器で検出した前記脱塩素剤の供給流量から算出した供給量に応じて、予め定められた量の前記融点降下剤を前記ばいじんに添加する制御器とを有するものであることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記脱塩素剤は、消石灰であることを特徴とする廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物を焼却処理する廃棄物処理装置に係り、特に焼却炉から発生する排ガス中のばいじん（飛灰）を溶融処理する廃棄物処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物の一つである都市ごみの発生量は増大を続けており、それらの７０％以上は焼却処理されている。焼却処理により都市ごみは約１２％に減量されるが、それでもなお、灰の最終処分場である埋立て地の逼迫や、灰中の微量有害物質による二次公害の可能性等が大きな社会問題となっている。このような状況において、減容化と完全無害化を図ると同時に再資源化し、有効利用する方法として、灰の溶融処理装置乃至溶融処理方法があり、幾つかの溶融技術が一部実用化されている。
【０００３】
昭和４５年に制定された廃棄物処理法は、その後数次の一部改正をされて運用されてきたが、上記のような問題点を打開するために、廃棄物の排出の抑制と再利用化並びに廃棄物の減量化を目的として廃棄物処理法の全般的な見直しが平成４年に行なわれた。ここにおいて焼却炉ばいじんが“特別管理一般廃棄物”に指定され、ばいじんを処分するためには中間処理が必要となり、厚生大臣よりその方法として溶融固化、セメント固化、薬剤処理及び溶媒抽出処理の４方法が指定された。
【０００４】
これらの中で溶融固化法は、減容化出来ること、安定化度が高いこと、薬品・添加剤等を必要としないことに加え、溶融スラグの有効利用の可能性があることから、４種の方法の中で最も有効な方法と云える。
【０００５】
これまで溶融炉は、主に下水汚泥の処理として検討されてきた。都市ごみの分野においても、主に灰或いは灰と大型ごみのための溶融炉の開発が行なわれており、既に幾つかの自治体で試験が行なわれている。都市ごみ又は産業廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉と、この廃棄物焼却炉で発生した排ガスの塩素成分を除去する脱塩素剤を排ガスに供給して生じたばいじんを溶融する溶融固化炉を組み合わせた廃棄物処理装置２の一例を図３に示す。
【０００６】
図３において、都市ごみ又は産業廃棄物５２は、ごみ投入シュート４から廃棄物焼却炉３に投入され焼却される。廃棄物焼却炉３の排ガス５４ａはガスクーラ５、空気予熱器６及びガスクーラ７を通過、冷却され煙道８に送り込まれる。一方、排ガス５４ａ中のＨＣｌの除去のために、消石灰ホッパ９から消石灰５６が定量供給機１０で煙道８に送り込まれる。搬送空気吹込管１１からの空気吹込により、煙道８に送り込まれた消石灰５６は、ここで排ガス中のＨＣｌと反応しＣａＣｌ２となる。未反応及び反応した消石灰５６は、ばいじんと共にバグフィルタ１２で捕集される。このようにしてクリーンになった排ガス５４ｂは、誘引送風機１３で煙突１４に送られ大気中に放出される。
【０００７】
一方、廃棄物焼却炉３の流動媒体を撹拌し燃焼状態をよくするために送風機１５から空気予熱器６を経由して空気を送り込み、弁１６及び弁１７で一次、二次の空気量を調節し、廃棄物焼却炉３中で都市ごみ又は産業廃棄物５２を完全燃焼させる。バグフィルタ１２で捕集されたばいじん５５ａは、中継ホッパ１９から弁１８を介してばいじん搬送管２０を経て溶融固化炉２２に送られる。ばいじん５５ａは、ここで重油バーナ２４により溶融され、生じた溶融スラグはスラグタップ２５からスラグホッパ２６に落下し捕集される。
【０００８】
溶融固化炉２２の排ガス５７ａは、ガスクーラ２８、空気予熱器２９及びガスクーラ３０を通過した後、煙道３１に送られる。脱Ｃｌのために弁３２から消石灰５６が供給され、バグフィルタ３３でばいじんと共に捕集される。クリーンな排ガス５７ｂは、誘引送風機３４により煙突３５から大気中に放出される。一方、送風機３６から空気予熱器２９を経由して空気が溶融固化炉２２に送り込まれ、重油バーナ２４の重油６１の燃焼状態を良くする。バグフィルタ３３で捕集されたばいじん５５ｂは、中継ホッパ３７に一時貯蔵された後、弁３８を介し灰安定化装置３９に送られる。ここで薬剤供給管４０から薬剤が供給され安定化される。無害化されたばいじん５５ｂは、排出管４１から抜き出され埋立処分される。
【０００９】
図３の場合には、廃棄物焼却炉３が流動床式の場合を示しているが、一般には焼却灰とばいじんを溶融固化炉２２に送り込み溶融固化することになる。廃棄物焼却炉３が流動床式の場合には焼却灰の処理は必要なく、ばいじんの溶融処理のみが要求される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般に廃棄物焼却炉３の焼却灰は１２００〜１３００℃で溶融する。このため、焼却灰の安定溶融を目指して、実機溶融固化炉の溶融温度は１４００〜１５００℃で運転される。しかし、ばいじんの溶融の場合にはＣａ分が多いのでストーカ式の焼却灰に比べ溶融温度が１４００℃以上と高くなるので実機溶融運転温度が１５００℃以上となり、溶融火炉の材料、耐久性の面で問題があった。このような場合、溶融温度を下げるために、ＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３などをばいじんの融点降下剤として添加し、ばいじんの塩基度調整を行なうのが一般的である。
【００１１】
一方、特開平４−２７８１１０号公報に開示されているように、Ｎａ２Ｏ成分を規定するものもある。更に、溶融温度・状態などを制御するために灰の流動性を監視用のＴＶカメラ、溶融スラグの輝度、堰へのスラグの流下量で検知するものも開示されている（特開平２−２７９９１２号公報）が、この場合には設備費が増大するという問題があった。
【００１２】
更に、従来の廃棄物処理装置は、排ガス中の脱Ｃｌのために、消石灰を吹き込み、バグフィルタで捕集する方式でばいじん中にＣａ分が多い。Ｃａ分の多いばいじんは溶融温度も高いので、ばいじんに融点降下剤を添加し、一定温度で溶融出来るようにせざるを得ないが、融点降下剤を購入し添加する場合には運転費が高くなる。そして、融点降下剤を適切にばいじんへ添加する簡便な処理装置がなく、従って融点降下剤を過剰に供給しているのが実状である。
【００１３】
故に、簡便な装置乃至方法で灰の安定溶融を行い、且つ制御する必要がある。廃棄物焼却炉の下部流動層のケイ石、石英、ケイ砂、水晶等のＳｉＯ２を９５％以上含む粒径０．５〜１．５ｍｍの固体粒子である流動媒体は、ごみ焼却灰を捨てる際に篩いで一定以下の大きさの灰を空き缶等と共に一緒に捨てられているのが実状であるが、これを融点降下剤として再利用できれば原価低減に役立つと共に、溶融固化炉の運転温度を下げることが出来るので、溶融火炉の材料の耐久性が向上する。
【００１４】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、溶融炉の溶融温度を低く維持すると共に、ばいじんの安定溶融が可能な、且つ運転費と設備費のかからない廃棄物処理装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、廃棄物を焼却する焼却炉と、該焼却炉で発生した排ガスの塩素成分を除去する脱塩素剤を前記排ガスに供給して生じたばいじんを溶融する溶融炉とを有する廃棄物処理装置において、前記ばいじんの融点を下げる融点降下剤を前記ばいじんに添加する添加手段を備え、焼却炉は、廃棄物を流動させる流動媒体を介して廃棄物を焼却する流動層を下部に有し、融点降下剤は、流動層から抜き出した流動物中の流動媒体であることを特徴とする。
【００１６】
更に、上記発明において、前記添加手段は、前記脱塩素剤の供給流量を検出する脱塩素剤流量検出器と、該脱塩素剤流量検出器で検出した前記脱塩素剤の供給流量から算出した供給量に応じて、予め定められた量の前記融点降下剤を前記ばいじんに添加する制御器とを有するものである。
【００１７】
更に、上記いずれかの発明において、前記脱塩素剤は、消石灰である。
【００２０】
【作用】
本発明の廃棄物処理装置によれば、ばいじんの融点を下げる融点降下剤をばいじんに添加する添加手段を備えたものは、塩素成分を除去するために脱塩素剤を供給した融点の高いばいじんであっても、融点降下剤を添加する添加手段によって、ばいじんの融点を下げることが可能になり、溶融炉の溶融温度を低く維持すると共に、ばいじんの安定溶融が可能で、且つ運転費と設備費がかからない。さらに、流動媒体を介して廃棄物を焼却する流動層を下部に有する焼却炉を用いることにより、都市ごみ又は産業廃棄物等の廃棄物の大きさ、重さ、成分等雑多な廃棄物であっても、焼却炉の流動層で流動させることにより効率良く焼却させることができる。また、融点降下剤として、流動層から抜き出した流動物中の流動媒体を用いることにより、特別に融点降下剤を準備しなくても、流動層下部の流動媒体を再利用してばいじんの溶融温度を下げることができ、新たに流動媒体を添加する場合に比べて原価を低減することが可能になる。
【００２１】
更に、上記発明において、添加手段は、脱塩素剤の供給流量を検出する脱塩素剤流量検出器と、この脱塩素剤流量検出器で検出した脱塩素剤の供給流量から算出した供給量に応じて、予め定められた量の融点降下剤をばいじんに添加する制御器とを有するもので、上記発明の作用に加え、脱塩素剤の供給量に応じて予め定められた量の融点降下剤をばいじんに添加することが出来、融点降下剤の不足によるばいじんの溶融温度の低下不足、或いは過剰による不経済等の不都合を解消出来る。
【００２２】
更に、上記いずれかの発明において、脱塩素剤は消石灰であるので、上記いずれかの発明の作用に加え、取り扱いが容易で、安価な入手し易い脱塩素剤を利用出来ることになる。
【００２５】
【実施例】
本発明の廃棄物処理装置の一実施例を、図１、２に基づいて説明する。尚、図１において図３と同じ構造、作用部分には同じ参照番号を付けて示してある。
【００２６】
図１は、本発明に係る廃棄物処理装置の一実施例を示す系統図である。本実施例の廃棄物処理装置１は、廃棄物である都市ごみ又は産業廃棄物５２を焼却する廃棄物焼却炉３と、この廃棄物焼却炉３で発生した排ガス５４ａの塩素成分を除去する脱塩素剤である消石灰５６を排ガス５４ａに供給して生じたばいじん５５ａを溶融する溶融固化炉２２とを有し、廃棄物焼却炉３は、都市ごみ又は産業廃棄物５２を流動させる流動媒体５９ａを介して都市ごみ又は産業廃棄物５２を焼却する流動層２１を下部に有するものである。
【００２７】
更に、本実施例の廃棄物処理装置１は、ばいじん５５ａの融点を下げる融点降下剤である流動媒体５９ａをばいじん５５ａに添加する添加手段４７を備えている。添加手段４７は、消石灰５６の供給流量を検出する消石灰流量検出器４８と、この消石灰流量検出器４８で検出した消石灰５６の供給流量から算出した供給量に応じて、予め定められた量の流動媒体５９ｄをばいじん５５ａに添加する制御器４９とを有する。流動媒体５９ｄは、流動層２１から抜き出した流動物５８中の流動媒体である。
【００２８】
以上のように、流動層２１の炉底の流動物の流動媒体を再利用して溶融固化炉２２の溶融温度を下げるために、廃棄物焼却炉３の炉底から流動物の一部を廃棄物焼却炉３によって生じる排ガス中のばいじん５５ａに混合させる際に、消石灰５６の供給量から予め定められた添加量に制御することにより、この目的が達成される。
【００２９】
次に、本実施例の廃棄物処理装置１について更に詳しく説明する。廃棄物焼却炉３の流動層２１底部から流動物抜出管４２により流動物５８の一部が抜き出され、灰篩分器４３で焼却灰６０と流動媒体５９ｂに分離される。焼却灰６０はこのまま埋立処分される。分離された流動媒体５９ｂから空き缶やくぎが除かれる。流動媒体５９ｂの一部はばいじん５５ａの添加剤として、破砕器４４で粒径０．５ｍｍ程度に破砕される。廃棄物焼却炉３の流動物５８として再利用される流動媒体５９ｃは、破砕されずに流動媒体リサイクルライン４５により廃棄物焼却炉３に送られる。流動層２１から抜き出された流動物５８の補充はごみ投入シュート４からケイ砂などの流動媒体５９ａを新たに入れることによりなされる。
【００３０】
一方、バグフィルタ１２で捕集されたばいじん５５ａは中継ホッパ１９に送られ、ここで単位時間当たりのばいじん量が測定された後混合器５１に送られる。測定されたばいじん量をもとに、破砕された流動媒体５９ｄは、消石灰流量検出器４８の検出値に応じて制御器４９で適量制御され、流動調節弁５０から混合器５１に送られる。このようにして、ばいじん５５ａは、ばいじん５５ａ中のＣａ濃度に対する最適な流動媒体５９ｄの添加量が制御された後、混合され溶融固化炉２２で溶融されて溶融スラグとなり、スラグホッパ２６に落下する。これにより、ばいじんのみを溶融固化する場合に比べて、より低温で溶融処理を行なうことが出来る。廃棄物焼却炉３及び溶融固化炉２２の排ガス中のＨＣｌ及びばいじんの処理自体は、従来技術のところで示した図３の系統図と同様である。
【００３１】
溶融固化炉２２の溶融温度は、炉材の耐久性の関係から１３００〜１４００℃で運転出来れば望ましいが、そのためには融点の高いばいじんに対して溶融温度を低下させるための添加剤を添加することが必要になる。
【００３２】
図２は、ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系の溶融温度を示す状態図である。ばいじんの成分をＣａＯ、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を主成分とする３成分系と考え、この状態図から、溶融温度の低い、即ち、融点が１２００〜１３００℃の組成は、ＣａＯ／ＳｉＯ２比として０．５〜１の範囲にあることが分かる。これを利用してＳｉＯ２乃至Ａｌ２Ｏ３の添加量を決定することが出来る。
【００３３】
今、ＣａＯ／ＳｉＯ２の重量比を塩基度と定義すると、Ｃａ分の多いばいじんほど塩基度が１より大きくなり、ばいじんの溶融温度が高くなる。塩基度を０．５〜１にするためにはＣａ分の量が多いほどＳｉＯ２の添加量を多くしなければならない。しかしながら、ＳｉＯ２の添加量が過剰、即ち、塩基度が０．５以下になると溶融温度は１４００℃以上になり好ましくない。このため、塩基度が０．５〜１の範囲になるようにＳｉＯ２の添加量を調整する必要がある。そうすれば、ばいじんの融点を下げることが出来る。
【００３４】
このように、Ｃａ分の多いばいじんに主成分がＳｉＯ２の流動層の流動媒体を適量添加することにより、ばいじんの融点降下に顕著な効果があることは明らかである。ばいじんの融点降下剤として、廃棄物焼却炉３の流動層底部の流動媒体を使用することにより、流動媒体は予め廃棄物焼却炉３で熱履歴を受けているので破砕器４４で破砕する場合、容易に破砕され、破砕器４４の負荷が小さくて済むという利点もある。溶融固化炉２２が旋回流方式の場合には、流動媒体の粒径が１００μｍ以下でばいじんと気相混合させる必要があるが、旋回流以外の表面溶融固化炉若しくは電気式溶融固化炉においては機械的混合で十分である。そのため、流動媒体の粒径は、０．５ｍｍ（５００μｍ）程度で十分であり破砕器も小型で済む。
【００３５】
廃棄物焼却炉３の排ガス中のばいじん量もごみ質により変化するが、ある一定期間の平均として中継ホッパ１９に集められたばいじんを予め、分析することにより、全体の消石灰供給量からばいじん中のＣａ分の量が算出出来る。全体の消石灰供給量を消石灰流量検出器４８で検出した流量から算出し、それに応じてばいじんに添加する流動媒体の添加量を制御し、混合器５１でばいじんに混合される。この時、ＣａＯ／ＳｉＯ２比が０．５〜１の範囲になるように流動媒体の添加量を制御することにより、ばいじんの融点降下の作用が最も発揮される。
【００３６】
尚、図１において、廃棄物焼却炉３及び溶融固化炉２２への空気吹き込みのための送風機、クリーンな排ガスパージのための誘引送風機及び煙突を、それぞれ別々に設置しているが、これらを１台ずつにまとめて設置することにより、さらに設備費の低減が図られる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明である流動媒体をばいじんに添加する添加手段を備えた廃棄物処理装置は、塩素成分を除去するために脱塩素剤を供給した融点の高いばいじんであっても、ばいじんの融点を下げることが可能になると共に、溶融状態を監視する高価なＴＶカメラ、溶融スラグの輝度、堰へのスラグの流下量検知等の装置が省略出来る。
【００３８】
更に、上記発明において、添加手段は脱塩素剤の流量を検出する脱塩素剤流量検出器と、脱塩素剤の供給量に応じて適量流動媒体をばいじんに添加する制御器とを有するもので、上記発明の効果に加え、流動媒体の不足によるばいじんの溶融温度の低下不足、或いは過剰による不経済等を解消し、ばいじんの安定溶融が可能になる。
【００３９】
更に、上記いずれかの発明において、脱塩素剤は消石灰であるので、上記いずれかの発明の効果に加え、取り扱いが容易で、安価な入手し易い脱塩素剤を利用出来る。
【００４０】
更に、上記いずれかの発明において、廃棄物を焼却する流動層を有する焼却炉を備えた廃棄物処理装置は、上記いずれかの発明の効果に加え、都市ごみ又は産業廃棄物等の廃棄物の大きさ、重さ、成分等雑多なものであっても、焼却炉の流動層で流動させることにより効率良く焼却させることが出来る。
【００４１】
そして、上記いずれかの発明において、融点降下剤は、流動層から抜き出された流動物中の流動媒体であり、上記いずれかの発明の効果に加え、特別に融点降下剤を準備しなくても、流動層下部の流動媒体を再利用することによりばいじんの溶融温度を下げることが出来ると共に、新たに流動媒体を添加する場合に比べて原価を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物処理装置の一実施例を示す系統図である。
【図２】ＣａＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系の溶融温度を示す状態図である。
【図３】従来技術に係る廃棄物処理装置の系統図である。
【符号の説明】
１  廃棄物処理装置
３  廃棄物焼却炉（焼却炉）
２１  流動層
２２  溶融固化炉（溶融炉）
４７  添加手段
４８  消石灰流量検出器（脱塩素剤流量検出器）
４９  制御器
５２  都市ごみ又は産業廃棄物（廃棄物）
５４ａ  排ガス
５５ａ  ばいじん
５６  消石灰（脱塩素剤）
５９ｄ  流動媒体（融点降下剤）
【図１】
0003561789.tif 000002
【図２】
0003561789.tif 000003
【図３】
0003561789.tif 000004