(57)【要約】【課題】アスベストのような繊維状ケイ酸塩鉱物を安全で安定的に効率良く、熔融無害化処理することができる熔融処理装置の提供を目的とする。【解決手段】上部に被処理物の投入部を有し、下部の側部から炉内にフレーム照射するバーナー装置を有するシャフト炉型の１次熔融炉と、１次熔融炉で発生した粉状物を熔融処理する２次熔融室とを備え、２次熔融室から回収した燃焼ガスを用いて外気の空気を７００〜１０００℃の熱風に制御する熱交換器を有し、前記７００〜１０００℃の熱風を前記１次熔融炉のバーナー装置に吹込むことで１次熔融炉内温度を１７００〜１９００℃に制御することを特徴とする。【選択図】  図１
2010086966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に被処理物の投入部を有し、下部の側部から炉内にフレーム照射するバーナー装置を有するシャフト炉型の１次熔融炉と、
１次熔融炉で発生した粉状物を熔融処理する２次熔融室とを備え、
２次熔融室から回収した燃焼ガスを用いて外気の空気を７００〜１０００℃の熱風に制御する熱交換器を有し、
前記７００〜１０００℃の熱風を前記１次熔融炉のバーナー装置に吹込むことで１次熔融炉内温度を１７００〜１９００℃に制御することを特徴とする繊維状ケイ酸塩鉱物の熔融処理装置。
【請求項２】
１次熔融炉の被処理物の投入部は、コンテナに収容した被処理物を受け入れる側の１次扉と、炉内に投入する側の２次扉からなる二重扉構造の投入室であることを特徴とする請求の範囲１記載の繊維状ケイ酸塩鉱物の熔融処理装置。
【請求項３】
熱交換器は、燃焼排ガス温度を、約１３００℃まで降下させる１次熱交換器と、約９００℃まで降下させる２次熱交換器と、約８００℃以下に降下させる３次熱交換器からなる３段式熱交換器であり、当該熱交換器の冷媒として外気の空気を取り込み、７００〜１０００℃の熱風を得ることを特徴とする請求の範囲１記載の繊維状ケイ酸塩鉱物の熔融処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアスベストと総称される繊維状ケイ酸塩鉱物を熔融処理し、無害化するための熔融処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然に産する鉱物繊維をアスベストと総称されているが、具体的には蛇紋石族のクリソヌイル（白石綿）、角閃石族のクロシドライト（青石綿）及びアモサイト（茶石綿）等が代表例として挙げられる。
アスベストは耐熱性、耐薬品性、絶縁性等の工業上の諸特性に優れていたために、世界中に広く普及してしまったが、健康被害が明らかになり、製造及び使用等が全面的に禁止された。【０００３】
しかし、アスベストのような繊維状鉱物にあっては、結晶水等を含有しているために、雰囲気温度５００〜１０００℃になると、脱水化が進行し、結晶構造が崩壊した後に粉状になり、この粉状物が飛散すれば二次公害を発生させる恐れが高く、無害化が難しいものであった。
より具体的に説明すると、繊維状鉱物が熔融すると、比重約４０００ｋｇ／ｍ３の熔融塊となるが繊維状の状態では比重が１００ｋｇ／ｍ３程度と非常に軽いので、アスベストを単に高温熔融するだけでは、鉱物繊維が融合せずに捲き込み現象が発生し、粉状物として飛散してしまう問題があり、アスベストを完全に無害化できる装置が実現していないのが実状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、アスベストのような繊維状ケイ酸塩鉱物を安全で安定的に効率良く、熔融無害化処理することができる熔融処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る繊維状ケイ酸塩鉱物の熔融処理装置は、上部に被処理物の投入部を有し、下部の側部から炉内にフレーム照射するバーナー装置を有するシャフト炉型の１次熔融炉と、１次熔融炉で発生した粉状物を熔融処理する２次熔融室とを備え、２次熔融室から回収した燃焼ガスを用いて外気の空気を７００〜１０００℃の熱風に制御する熱交換器を有し、前記７００〜１０００℃の熱風を前記１次熔融炉のバーナー装置に吹込むことで１次熔融炉内温度を１７００〜１９００℃に制御することを特徴とする。【０００６】
シャフト炉型の熔融炉に繊維状ケイ酸塩鉱物の被処理物を投入し、バーナー燃焼炎で加熱するだけでは実際に安定して得られる温度は１３５０〜１５００℃レベルの温度が限界であった。
そこで、本発明では外気の空気を７００〜１０００℃に加熱した熱風をバーナー装置に吹き込んだものである。
これにより、バーナー燃焼炎の温度を約２０００℃まで高温にすることが可能になり、１次熔融炉内温度を１７００〜１９００℃の高温に制御できる。
なお、熱風をバーナーに吹き込むには吹き込み圧３００〜７００ｍｍＡｑあるのが好ましい。【０００７】
１次熔融炉の下部の側部から炉内に、投入した被処理物に向けバーナー装置にてフレーム照射すると、被処理物が加熱昇温させられる。
アスベスト等の被処理物は飛散を防止するために、コンテナに投入密閉されて保管及び搬入されてくることから、廃プラスチック類等も混入している場合が多いので、プラスチック類からガスも発生する。
従って、被処理物をコンテナごと加熱すると、マグマ状の熔融物の他に燃焼性の廃ガス及びアスベストの一部が粉状化した飛散物が発生する。【０００８】
そこで本発明においては、１次熔融炉で発生したガスを２次燃焼させ、同１次熔融炉で発生した粉状物を滴状に熔融処理する２次熔融室（２次燃焼室）を設けた。
２次熔融室を１６００℃以上に保持すれば、粉状物が熔融滴状になる。
また、プラスチック類から発生するガスを燃焼するための助燃バーナーを設けてもよい。【０００９】
本発明において、１次熔融炉の被処理物の投入部は、コンテナに収容した被処理物を受け入れる側の１次扉と、炉内に投入する側の２次扉からなる二重扉構造の投入室であってもよい。
また、熱交換器は、燃焼排ガス温度を、約１３００℃まで降下させる１次熱交換器と、約９００℃まで降下させる２次熱交換器と、約８００℃以下に降下させる３次熱交換器からなる３段式熱交換器であり、当該熱交換器の冷媒として外気の空気を取り込み、７００〜１０００℃の熱風を得るようにしてもよい。
熱交換器により温度を約８００℃以下に降下させた燃焼排ガスは、廃熱ボイラー等を用いて有効利用することが可能であり、その後はバグフィルター等を経由させる常法の排ガス処理手段を用いることができる。
また、１次熔融炉及び２次熔融室の炉壁は高温に耐えられるように水冷ジャケット構造を採用してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明における熔融処理装置は、アスベストの無害化処理する際に熔融時に発生する粉状物を２次熔融室で滴状に熔融化できるので、完全にアスベストの無害化が可能になり、安全で安定した操業となる。
また、燃焼排ガスを用いて熱交換器により外気の空気を加熱熱風化し、この熱風を１次熔融炉のバーナー装置に吹き込むことにより高温フレームが得られるとともに熱風温度を６００〜１０００℃に変化させることでフレーム温度を約１６２０〜２０００℃に可変制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る熔融処理装置のフロー図を示す。
【図２】熱交換器の拡大図を示す。
【符号の説明】
【００１２】
１０      １次熔融炉
１１      バーナー装置
１２      １次扉
１３      ２次扉
１４      プッシャー
１５      抽出扉
２０      ２次熔融室
２１      回収筒
２２      コンベア
２３      助燃バーナー
２４      ブロアー
３０      １次熱交換器
３１ａ，３ａｂ      ２次熱交換器
３２      ３次熱交換器
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る繊維状ケイ酸塩鉱物の熔融処理装置の構成例を以下図面に基づいて説明する。
図１は、処理対象例としてアスベストを保管室に保管した状態から無害となる熔融物までと、それに伴う回収燃焼ガスのフロー図を示す。
アスベストは飛散を確実に防止しないと、公害の発生原因となることから、回収現地から密閉されたコンテナ４に収容されて、トラック等にて搬入及び密閉管理された保管室１に保管される。
トラック等の荷台からリフター３を用いて搬入されたコンテナ４はコンベア２ｂにより、１次熔融炉１０の上部に配置した投入部から、この１次熔融炉１０内に投入される。
１次熔融炉１０は竪型のシャフト炉型になっていて、上部の投入部から被処理物を炉内に投入し、下部の側部に設けたバーナー装置１１の燃焼フレームにて被処理物を加熱する。
１次熔融炉１０の投入部は、被処理物５をコンテナ４に収容したまま受け入れる側に１次扉１２と、炉内に投入する側に２次扉１３とからなる二重扉構造の投入室１８になっている。
投入室１８にコンテナ４を投入する際には、２次扉１３を閉じた状態で１次扉１２をシリンダー１２ａ等の作動により開く。
投入室１８にコンテナ４が投入されると、１次扉１２が閉じ、次にシリンダー１３ａ等の作動により２次扉１３が開き、プッシャー１４にてコンテナ４を炉内１９に押し込む。
炉内にコンテナ４が落下すると、２次扉１３が閉じる。【００１４】
コンテナ４が炉内１９に投入されると、１次熔融炉１０の下部の側部に設けたバーナー装置１１により加熱される。
バーナー装置１１には、コンプレッサー１６により助燃エアーが供給されるとともに、後述する熱交換器により加熱された約７００〜１０００℃の熱風Ａ４が吹き込まれる。
例えば、クリソタイルの融点は１５２１℃であり、混合アスベストの熔融には１６００℃以上が好ましい。
そこで、バーナー装置に加熱した熱風を吹き込むことでフレーム温度を１９００〜２０００℃に上昇させることができる。
ここで、熱風を圧力３００〜７００ｍｍＡｑで吹き込んだ場合に熱風温度を７００℃から１０００℃まで上昇させると、それに伴いフレーム温度は１７００℃から１９００℃以上に変化するから、吹き込む熱風の温度を制御することで炉内温度を管理することができる。【００１５】
１次熔融炉内では、熔融層Ｍとその上に廃プラスチック等がガス化した乾油層Ｃと、その上に鉱物が乾燥分解した乾燥層Ｄとの概ね３層が形成される。
マグマ状に熔融した熔融層Ｍは、炉の底部付近に設けた抽出扉１５を開いて固体熔融物１５ａとして回収される。【００１６】
乾燥層Ｄから発生した粉状物や、乾油層Ｃから発生した燃焼性ガスは、２次熔融室２０に送り込まれる。
図中符号１７は分析装置である。
２次熔融室２０は、ブロアー２４と助燃バーナー２３により約１５５０〜１６５０℃に保持されている。
２次熔融室２０では、１次熔融炉１０で発生した燃焼性ガスが燃焼し、アスベストの粉状物は熔融滴下し、回収筒２１に沿って下に流れ落ち、コンベア２２等にて固体物として回収される。【００１７】
２次熔融室２０で発生した燃焼ガスは回収燃焼ガス３３として熱交換器に誘導される。
熱交換器は温度域に応じて１次熱交換器３０，２次熱交換に３１ａ，３１ｂ及び３次熱交換器３２の３段階に分かれている。
その拡大模式図を図２に示す。
１次熱交換器３０は、回収燃焼ガス３３を１３００℃程度まで降下させ、１次熱交換器３１ａ，３１ｂは回収燃焼ガス３３を約１３００℃から約９００℃にまで降下させ、３次熱交換器３２は約８００℃以下まで降下させた後に例えば廃熱ボイラー４０等に送り込み、廃熱利用に供する。
これにより、ブロアー３４により３次熱交換器３２に送り込まれた外気の空気Ａ１は２０℃から約２４０℃に加熱された熱風Ａ２になり、２次熱交換器３１ａ，３１ｂにて約８００℃近くまで加熱された熱風Ａ３になり、１次熱交換器３０にてさらに約１０００℃まで加熱した熱風Ａ４として１次熔融炉１０のバーナー装置１１に供給する。【００１８】
熱交換器の構造例を図２に基づいて説明する。
図２において、二重線で示した矢印は回収燃焼ガス３３の流れを示し、白抜きの矢印は熱風の大きな流れを示す。
また、細い実線矢印は熱交材の中の空気の流れを示し、点線の矢印は１次〜３次熱交換器の熱風の流れを示す。
１次熱交換器３０は約１４５０〜１３００℃の高温の回収燃焼ガス３３を対象にしているので、セラミックス材からなる熱交材３０ａを用いている。
熱交材３０ａは、温度差に耐えられるように上下方向には拘束せずに熱伸縮可能になっている。
２次熱交換器３１ａ，３１ｂは約１３００℃〜９００℃の回収燃焼ガスを対象にしているので外周部をセラミックス材にし、内周側に金属材を配置した熱交材３１ｃを使用している。
また、金属材からなる熱交パイプは外側と内側の二重構造にし、内側の熱交パイプ３１ｅは下端部がフリーの吊り下げ構造になっている。
３次熱交換器３２は約９００〜８００℃の相対的に低温になっているので、金属製の二重構造の熱交パイプ３２ａ，３２ｂで構成し、内側の熱交パイプ３２ｂは下端部がフリーにした吊り下げ構造になっている。
なお、図中符号Ｓは、回収燃焼ガスと加熱空気の仕切り壁を示す。【００１９】
３次熱交換器３２を経由した回収燃焼ガス３３は図１に示すように廃熱ボイラー４０等にて廃熱利用してもよく、この廃熱ボイラー４０を利用して、発電を行うこともできる。
また、熱利用後の排ガスは必要に応じて消石灰タンク６０及び噴霧装置６１を用いて中和処理し、バグフィルター５０を通過、排ガスブロワー５１にて煙突５３から大気に放出される。
その場合に排ガス分析装置５４にてチェックされている。
また、バグフィルター５０にて回収された残渣はバルブ５０ａを開いてコンベア５０ｂにて搬出回収される。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、燃焼ガスを熱源にした熱交換器にて熱風を造り、この熱風をバーナー装置に吹き込むことで、従来は困難とされていた１６００℃以上の高温が可能になり、１次熔融工程で発生した粉状物を２次熔融室で滴下可能になったものであり、高融点の繊維状の鉱物を無害化するのに好適である。
【図１】
2010086966.tif 000003
【図２】
2010086966.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月22日(2009.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に被処理物の投入部を有し、下部の側部から炉内にフレーム照射するバーナー装置を有するシャフト炉型であって底部が傾斜した１次熔融炉と、
１次熔融炉で発生した粉状物を熔融処理する２次熔融室とを備え、
２次熔融室は、１次熔融炉の上部と連通しているとともに、内部にアスベストの粉状物を熔融滴下回収するための回収筒を有し、
２次熔融室から回収した燃焼ガスを用いて外気の空気を７００〜１０００℃の熱風に制御する熱交換器を有し、
前記７００〜１０００℃の熱風を前記１次熔融炉のバーナー装置に吹込むことで１次熔融炉内温度を１７００〜１９００℃に制御するための制御手段を有することを特徴とする繊維状ケイ酸塩鉱物の熔融処理装置。
【請求項２】
１次熔融炉の被処理物の投入部は、コンテナに収容した被処理物を受け入れる側の１次扉と、炉内に投入する側の２次扉からなる二重扉構造の投入室であることを特徴とする請求項１記載の繊維状ケイ酸塩鉱物の熔融処理装置。
【請求項３】
熱交換器は、燃焼排ガス温度を、約１３００℃まで降下させる１次熱交換器と、約９００℃まで降下させる２次熱交換器と、約８００℃以下に降下させる３次熱交換器からなる３段式熱交換器であり、
１次熱交換器の熱交材はセラミックス製からなり、上下方向が拘束されない熱伸縮可能であり、２次熱交換器及び３次熱交換器の熱交材は、外側と内側の二重構造になっていて、内側に配置した熱交パイプは下端部がフリーの吊り下げ構造になっていて、
当該熱交換器の冷媒として外気の空気を取り込み、７００〜１０００℃の熱風を得ることを特徴とする請求項１記載の繊維状ケイ酸塩鉱物の熔融処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
１次熔融炉内では、熔融層Ｍとその上に廃プラスチック等がガス化した乾溜層Ｃと、その上に鉱物が乾燥分解した乾燥層Ｄとの概ね３層が形成される。
マグマ状に熔融した熔融層Ｍは、図１に示すように１次熔融炉の底部が傾斜していて、炉の底部付近に設けた抽出扉１５を開いて固体熔融物１５ａとして回収される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
乾燥層Ｄから発生した粉状物や、乾溜層Ｃから発生した燃焼性ガスは、図１に示すように１次熔融炉１０の上部から２次熔融室２０に送り込まれる。
図中符号１７は分析装置である。
２次熔融室２０は、ブロアー２４と助燃バーナー２３により約１５５０〜１６５０℃に保持されている。
２次熔融室２０では、１次熔融炉１０で発生した燃焼性ガスが燃焼し、アスベストの粉状物は熔融滴下し、回収筒２１に沿って下に流れ落ち、コンベア２２等にて固体物として回収される。
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月28日(2009.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に被処理物の投入部を有し、下部の側部から炉内にフレーム照射するバーナー装置を有するシャフト炉型であって底部が傾斜した１次熔融炉と、
１次熔融炉で発生した粉状物を熔融処理する２次熔融室とを備え、
２次熔融室は、１次熔融炉の上部と連通しているとともに、内部にアスベストの粉状物を熔融滴下回収するための回収筒を有し、
２次熔融室から回収した燃焼ガスを用いて外気の空気を熱風に制御する熱交換器を有し、
熱交換器は、燃焼排ガス温度を、約１３００℃まで降下させる１次熱交換器と、約９００℃まで降下させる２次熱交換器と、約８００℃以下に降下させる３次熱交換器からなる３段式熱交換器であり、
１次熱交換器の熱交材はセラミックス製からなり、上下方向が拘束されない熱伸縮可能であり、２次熱交換器及び３次熱交換器の熱交材は、外側と内側の二重構造になっていて、内側に配置した熱交パイプは下端部がフリーの吊り下げ構造になっていて、
当該熱交換器の冷媒として外気の空気を取り込むことで７００〜１０００℃の熱風にし、
前記７００〜１０００℃の熱風を前記１次熔融炉のバーナー装置に吹込むことで１次熔融炉内温度を１７００〜１９００℃に制御するための制御手段を有することを特徴とする繊維状ケイ酸塩鉱物の熔融処理装置。
【国際調査報告】
2010086966.tif 000005
2010086966.tif 000006
2010086966.tif 000007
2010086966.tif 000008