(57)【要約】      （修正有）【課題】  汚泥を予め造粒することなく塵芥と混合して一つの炉で処理し、炉内での吹き抜け現象の発生を抑え、局部的な急速燃焼により未燃ガスの発生を引き起こさず、ひいてはダイオキシン発生の要因を減らすことのできる廃棄物処理装置を提供する。【解決手段】  汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥させる乾燥炉１１と、塵芥と前記乾燥炉１１で乾燥した汚泥とで形成した廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と前記汚泥とを加熱・燃焼する廃棄物処理炉１とを設けたことを特徴とする廃棄物処理装置。【選択図】      図１
2006052931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵芥と予め造粒していない含水率６０重量％以下の汚泥とで形成した廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と前記汚泥とを加熱・燃焼することを特徴とする廃棄物処理炉。
【請求項２】
汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥させる乾燥炉と、塵芥と前記乾燥炉で乾燥した予め造粒していない汚泥とで形成した廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と前記汚泥とを加熱・燃焼する廃棄物処理炉とを設けたことを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項３】
廃棄物処理炉から排出された燃焼排ガスを再燃焼させる二次燃焼炉と、汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥し、かつ排出された乾燥機排ガスを前記二次燃焼炉に供給する乾燥機と、塵芥と乾燥機で乾燥した予め造粒していない汚泥とで形成した廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と予め造粒していない汚泥とを加熱・燃焼する廃棄物処理炉とを設けたことを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項４】
二次燃焼炉から排出された燃焼排ガスを冷却する排ガス冷却塔と、汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥し、かつ該排ガス冷却塔から排出される排ガスの一部を引き抜き乾燥熱源とする乾燥機と、塵芥と乾燥機で乾燥した予め造粒していない汚泥とで形成した廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と予め造粒していない汚泥とを加熱・燃焼する廃棄物処理炉とを設けたことを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項５】
前記廃棄物処理炉に投入する前記塵芥と前記汚泥の重量比率を３：１以上にする請求項２乃至４の何れかに記載の廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ処理施設の廃棄物処理炉に係わるもので、特に塵芥と汚泥を合わせて焼却または溶融して処理する炉に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自治体等のごみ処理施設で焼却や溶融する廃棄物は塵芥が主体の廃棄物であり、使用される炉はこの廃棄物の性状に合わせて設計される。しかしながら、廃棄物の多様化、ごみ処理の実態に即したごみ処理区分の見直しの動きにより塵芥と汚泥を合わせて処理することが要請されつつある。自治体等のごみ処理施設で使用される代表的な炉としては投入した廃棄物に混合、攪拌作用を与る機構が無いシャフト炉のような固定床をもつ炉、一方投入した廃棄物に比較的緩慢な攪拌作用を与えて燃焼する可動火格子の機構を有しているストーカ炉、また処理物に激しい混合、攪拌作用を与えて燃焼する流動床炉がある。従来のごみ処理施設の廃棄物処理炉及び処理方法で、塵芥の他に汚泥を合わせて処理する例として特許文献１には汚泥を、固定床を持つキュポラタイプの炉で燃焼させる例が開示されている。また、特許文献２にはプラスチックの熱分解方法としてシャフト炉にも適用できるプラスチックごみ、焼却灰、汚泥を混合して処理する例が開示されている。
【特許文献１】特開平２―２４５９６号公報（図２）
【特許文献２】特開２００１−６５８３０号公報（表１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のごみ処理施設の廃棄物処理炉及び処理方法で、例えばキュポラタイプの炉で燃焼させる特許文献１の例では、処理対象物が汚泥のみであるため、含水率をあらかじめ乾燥機で５０〜６０％に調湿するとともに燃焼時の炉内に於ける廃棄物層の高温ガスの通気性を確保するために汚泥を適度な大きさに造粒してから処理炉に供給する必要があった。造粒を行うには造粒機が必要であり、それはごみ処理施設をより複雑にし、ごみ処理コストを増大させる一因になっていた。また、特許文献２にはプラスチックごみ、焼却灰、汚泥を混合して処理する例が開示されている。特許文献２の表１によれば含水率７６％の汚泥を混合した場合は熱分解に必要な温度まで上昇させるのに助燃料等の外部エネルギーを必要とし、外部エネルギーを使用しない場合は汚泥の混合割合を大幅に減らす必要があり汚泥の処理量が低下するという問題点があった。また含水率の高い汚泥の場合は泥状になっていて流動性が高く通気性がないため、汚泥が塵芥と塵芥の空隙に入り炉底部からの燃焼排ガスや燃焼用空気の流通経路が塞がれ廃棄物層の燃焼が全体的に阻害される一方で、廃棄物層の通気抵抗が低い部分では吹き抜け現象が生じ、局部的な急速燃焼により未燃ガスの発生を引き起こしダイオキシン発生の要因を増大させるという問題点があった。
【０００４】
本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑み、汚泥を予め造粒することなく塵芥と混合して一つの炉で処理し、炉内での吹き抜け現象の発生を抑え、局部的な急速燃焼により未燃ガスの発生を引き起こさず、ひいてはダイオキシン発生の要因を減らすことのできる廃棄物処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するために本願発明者らが検討した結果、汚泥については予め造粒していないものを使用することで、極めて有効な燃焼ができることがわかった。すなわち、塵芥と汚泥とを合わせて処理する廃棄物処理炉において、予め汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥させてから塵芥と予め造粒していない汚泥を混合することにより燃焼に適度な含水率となり、廃棄物処理炉で処理すれば高温ガスや空気の流通経路が塞がれることがなくなり、燃焼が全体的に阻害されることが少なくなる。また廃棄物層の一部では吹き抜け現象が生じて、局部的な急速燃焼で未燃ガスの発生を引き起こすともなくなり、効率よく安定した燃焼ができるのである。
【０００６】
本願第１の発明の廃棄物処理炉は、塵芥と予め造粒していない含水率６０重量％以下の汚泥とで形成した廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と前記汚泥とを加熱・燃焼することを特徴とする。
【０００７】
本願第１の発明の廃棄物処理炉は、塵芥と予め造粒していない含水率６０重量％以下の汚泥を合わせて処理する溶融炉または焼却炉であり、溶融炉本体または焼却炉本体と排ガスを処理する装置で構成されている。前記廃棄物処理炉に投入された汚泥が含水率５０〜６０重量％程度の場合、見かけ上は湿った土状になり、更に５０％重量以下では乾いた土状になり、流動性はなくなるため、炉内の廃棄物層に存在する塵芥間に形成される空隙に保持される。また、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い泥状の汚泥のように空隙を完全に塞ぐことがなく、廃棄物層全体に亘って高温ガスが通気できる状態となる。よって、廃棄物層の弱い部分を高温ガスの吹き抜け現象が生じることがなく、局部的な急激な燃焼が生じることがない。つまり、燃焼が不安定になる要因が少なくなるので未燃ガスの発生も少く、ダイオキシン発生の要因も減少させることができる。
【０００８】
本願第２の発明の廃棄物処理装置は、汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥させる乾燥炉と、塵芥と前記乾燥炉で乾燥した予め造粒していない汚泥とで形成した廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と前記汚泥とを加熱・燃焼する廃棄物処理炉とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
本願第２の発明の廃棄物処理装置を構成する乾燥機は汚泥の含水率６０重量％以下まで下げるための装置であり、回転式、流動式、気流式などがある。この乾燥機を用いることで塵芥と汚泥を合わせて処理する場合に、汚泥を含水率６０重量％以下まで下げることにより、汚泥が含水率５０〜６０重量％程度の場合、見かけ上は湿った土状になり、更に５０％重量以下では乾いた土状になり、流動性がなくなるとともに水分が減少することにより粒子間の隙間ができ、通気性も出てくる。この状態になった汚泥を塵芥と共に前記廃棄物処理装置を構成する廃棄物処理炉に投入すると炉内の廃棄物層に存在する塵芥間に形成される空隙に保持される。また、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い泥状の汚泥のように空隙を完全に塞ぐことがなく、廃棄物層全体に亘って高温ガスが通気できる状態となる。よって、廃棄物層の弱い部分を高温ガスの吹き抜け現象が生じることがなく、局部的な急激な燃焼が生じることがない。つまり、燃焼が不安定になる要因が少なくなるので未燃ガスの発生も少く、ダイオキシン発生の要因も減少させることができる。  
【００１０】
本願第３の発明では、廃棄物処理炉から排出された燃焼排ガスを再燃焼させる二次燃焼炉と、汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥し、かつ排出された乾燥機排ガスを前記二次燃焼炉に供給する乾燥機と、塵芥と乾燥機で乾燥した予め造粒していない汚泥とで形成した廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と予め造粒していない汚泥とを加熱・燃焼する廃棄物処理炉とを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本願第４の発明では、二次燃焼炉から排出された燃焼排ガスを冷却する排ガス冷却塔と、汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥し、かつ該排ガス冷却塔から排出される排ガスの一部を引き抜き乾燥熱源とする乾燥機と、塵芥と乾燥機で乾燥した予め造粒していない汚泥とで形成した廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と予め造粒していない汚泥とを加熱・燃焼する廃棄物処理炉とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
本願第３、第４の発明では、乾燥機には排ガス冷却塔で冷却してから一部を引き抜いた排ガスを供給し、かつ排出された乾燥機排ガスは集塵装置を経て、二次燃焼炉に供給するよう乾燥機を構成する。このようにすることで乾燥機から排気される乾燥機排ガスは汚泥が乾燥して粉化した粉塵を含むが、集塵装置で除塵された状態で二次燃焼炉に戻される。よって前記乾燥機から排気される乾燥機排ガスは二次燃焼炉で高温ガスとともに燃焼されることになり、未燃ガスの発生を防止し、排ガス処理を一つの処理系として安定した燃焼ができる。合わせて燃焼廃熱を汚泥の乾燥に有効利用することができる。更には集塵装置で除塵された乾燥汚泥粉塵は、含水率６０重量％以下まで乾燥した汚泥とともに廃棄物処理炉に供給され処理されるので発生した乾燥汚泥粉塵は廃棄物処理の系外に排出されることもない。
【００１３】
本願第５の発明では、前記廃棄物処理炉に投入する前記塵芥と前記汚泥の重量比率を３：１以上にすることが好ましい。
【００１４】
本発明では塵芥１００％の場合、前記廃棄物処理炉は十分良好な燃焼が可能なように設計されている。しかしながら塵芥と汚泥を混合処理する場合、汚泥の混入量を少しずつ増加させていくと汚泥の粒度は塵芥の粒度に比べはるかに小さく均質なため、嵩密度が高く廃棄物層全体に通気性が悪くなり、燃焼性を阻害してしまう。そこで本願第５の発明は汚泥の含水率を６０％以下にして塵芥と同等以下の含水率として、塵芥と汚泥の混合比率（重量ベース）を汚泥１に対して塵芥３以上とすれば塵芥間に形成される空隙に保持される汚泥は廃棄物層全体の通気性を阻害することがないので塵芥と汚泥を合わせて燃焼させる場合においても良好な燃焼をおこなうことができる。
【００１５】
塵芥と予め造粒していない含水率６０重量％以下の汚泥とで前記廃棄物層が形成されて炉の運転が開始されると排ガス処理装置が稼動し、ごみ着火バーナーが作動し、投入された前記廃棄物層の燃焼帯のあたりから燃焼が始まる。予め汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥させると汚泥は湿った土状か乾いた土状になり、流動性がなくなるとともに水分が減少することにより粒子間の隙間ができ、通気性も出てくる。この状態になった汚泥は塵芥と混合して投入されて廃棄物層を形成するため汚泥は塵芥間に形成される空隙に保持される。また、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い泥状の汚泥のように空隙を完全に塞ぐことがなく、廃棄物層全体に亘って高温ガスが通気できる状態となる。よって通気抵抗が低減されていて燃焼ガスである高温ガスの通気性が良く、効率良く燃焼することができる。
【００１６】
本発明の塵芥と汚泥とを合わせて処理する廃棄物処理炉は塵芥と予め造粒していない含水率６０重量％以下の汚泥とを廃棄物処理炉に投入して廃棄物層を形成し、前記廃棄物層に高温ガスを流通させて前記塵芥と前記汚泥とを加熱すれば好ましい。
【００１７】
前記廃棄物処理炉によれば汚泥は含水率６０重量％以下のものそのままか、予め汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥させてからごみホッパに塵芥とともに供給する。炉へ投入された含水率６０重量％以下の汚泥と塵芥は塵芥の隙間に汚泥が入り込んだ混合状態で炉内に堆積される。この投入操作が繰り返されることにより前記汚泥と塵芥が適当な混合状態となった廃棄物層を形成することができる。
【００１８】
汚泥の含水率をより低くすることにより廃棄物層の通気性と乾燥性がより改善される。しかし、低すぎる含水率は汚泥を廃棄物処理炉に投入した際のダストの発生を助長する。ダストは廃棄物処理炉から排ガスに同伴して二次燃焼室に入り、高温雰囲気に曝されて溶融スラグとなって燃焼室側壁に付着して耐火物を損傷することがある。また、ボイラや空気予熱器で伝熱面に付着すると伝熱抵抗を増加させるという不具合を引き起こすことがある。したがって、本願発明における汚泥の含水率は１０〜３０重量％の範囲が好ましく、より好ましくは１０〜２０重量％の範囲である。
【００１９】
尚、ここで言う含水率とは厚生省環境整備課長通知（環整第９５号）のごみ質試験項目の水分に規定されている測定法による。また、前記塵芥とは例示すれば、廃棄物処理法に規定される一般廃棄物の中の可燃ごみで、紙、繊維、厨芥、木、竹、プラスチック類、ビニル類などであり、汚泥とは例示すれば、下水処理汚泥、し尿を分解したときに発生する汚泥、産業廃棄物の中の有機性汚泥などである。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば塵芥と予め造粒していない汚泥とを合わせて処理する廃棄物処理炉は塵芥と塵芥の隙間に含水率６０重量％以下に減らしてある汚泥が入り込んで空隙を保ったままの混合状態で廃棄物層を形成するので廃棄物層の通気抵抗が少なくなる。しかる後、前記廃棄物層に高温ガスを流通させるので高温ガスの吹き抜けがなくなり、局部的な燃焼も起きず未燃ガスの発生も少なくなり、前記廃棄物層を形成する前記塵芥と予め造粒していない含水率６０重量％以下の汚泥とを効率良く安定して加熱・燃焼することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図１を参照して説明する。なお、本廃棄物処理炉は塵芥と汚泥を処理対象とした直接溶融炉を例として説明するが、本発明は以下の説明の実施例に限定されるものではない。
【００２２】
本態様の廃棄物処理装置は廃棄物処理炉１と塵芥を受け入れる装置と排ガスを処理する装置で構成され、前記廃棄物処理炉１は塵芥と汚泥を合わせて処理する炉であり、溶融炉本体２又は焼却炉本体１５と、排ガスダクト３と、二次燃焼室４と、ガス冷却室５で構成され、前記廃棄物処理炉１の前段には塵芥を受け入れる装置であるごみ受け入れ装置６と、投入された塵芥を粗破砕する破砕機７と、破砕された塵芥と含水率６０重量％以下迄乾燥した汚泥を一時貯留するごみホッパ８と、汚泥を受け入れる汚泥受け入れ装置１０と、汚泥を予め含水率６０重量％以下迄乾燥する乾燥機１１と、乾燥した汚泥を搬送する搬送コンベア１２と、ごみホッパで混合された塵芥と汚泥を前記廃棄物処理炉１に供給するごみ供給コンベア９及び給塵装置２ａと、廃棄物処理炉１の後段には前記廃棄物処理炉１で前記塵芥と汚泥が処理された後に排ガス冷却塔５を経て排出される排ガスを処理する装置である排ガス処理装置１４を備えている。尚、合わせて処理する汚泥が含水率６０重量％以下の場合、望ましくは含水率５０重量％以下の場合は、汚泥を直接ごみ受け入れ装置６に投入して塵芥と合わせて処理できるので、乾燥機１１と、乾燥用排ガスダクト５ａと、乾燥機排気戻しダクト４ａと、集塵装置１３を使用しなくともよい。
【００２３】
前記廃棄物処理炉１で溶融炉本体２の炉形式が直接溶融炉の場合、炉体形状は円筒状であり、燃焼・溶融時に炉内に形成される廃棄物層は上部から予熱乾燥帯Ａ、熱分解帯Ｂ、燃焼帯Ｃ、溶融帯Ｄに区分される。炉体に形成される前記廃棄物層の上方の空間は高温ガスを還元燃焼させるための燃焼室である。一方、廃棄物を加熱・燃焼・溶融させるための補助熱源は炉に投入されるコークスやプラズマトーチ２ｃより発生するプラズマである。また廃棄物の着火装置として、バーナーや前記プラズマトーチ２ｃを有する。廃棄物やコークスを燃焼させるための空気の供給口として、炉体の外周部から炉内に向かって各々廃棄物層やコークス層の燃焼に適当な位置に羽口２ｂを有する。前記廃棄物が溶融処理された溶融物の排出口として、出滓口２ｅを炉下部の側面に有する。
【００２４】
また前記廃棄物処理炉１で焼却炉本体１５の炉形式がストーカ炉の場合、炉床にはストーカとよばれる可動火格子があり、乾燥ストーカ、燃焼ストーカ、後燃焼ストーカから構成される。これらストーカは廃棄物の攪拌混合、移送を行うとともにストーカの下部から燃焼空気を送気する開口部も持つ。また前記廃棄物の着火装置として、バーナーを有する。更に前記廃棄物が焼却処理された燃焼灰を排出する排出口を後燃焼ストーカの後段に有する。
【００２５】
汚泥を予め含水率６０重量％以下迄乾燥する乾燥装置は、汚泥受け入れ装置１０と、乾燥機１１と、汚泥搬送コンベア１２と、集塵装置１２からなり、受け入れた汚泥は汚泥受け入れ装置１０から送り出された後、乾燥機１１に供給される。供給された汚泥は、排ガス冷却室出口側から一部引き抜かれた乾燥熱源である排ガスを乾燥機１１内に送風しながら汚泥の含水率が６０重量％以下迄になるまで攪拌、乾燥される。汚泥の含水率が６０重量％以下迄になった汚泥は汚泥搬送コンベア１２によりごみホッパ８に供給される。また、乾燥熱源として使われた乾燥機排ガスの排気は集塵装置１３を経て乾燥機排気戻しダクト４ａにより二次燃焼炉４に戻される。
【００２６】
排ガス処理装置１４は、前記廃棄物処理炉から排出された高温ガスを再燃焼させる二次燃焼炉４の後に接続される排ガス冷却塔５より後段にある排ガスの熱を有効利用するための熱交換器、排ガス中のダストを除去する集塵機、ダイオキシンを除去する活性炭吸着塔、誘引ファン、煙突等とで構成されていて、廃棄物が焼却、溶融処理された後に前記二次燃焼炉４で再燃焼されて出てくる排ガスを処理する。
【００２７】
廃棄物処理炉１に投入されるのは塵芥と汚泥であるが、塵芥はまずごみ受け入れ装置６にて受け入れられた後、破砕機７を介してごみホッパ８に投入される。汚泥はごみとは別の汚泥受け入れ装置１０にて受け入れられた後、乾燥機１１に供給され含水率６０重量％以下迄乾燥された後、汚泥搬送コンベア１２によりごみホッパ８に送られる。ごみホッパ８に貯留された塵芥と汚泥はごみ供給コンベア９を経て給塵装置２ａに送られ、定量的に炉内に投入される。投入された塵芥と汚泥は適度に混合された状態で炉内に予め投入されているコークスの上に順次堆積されていき廃棄物層を形成する。この廃棄物層に熱分解帯Ｂ、燃焼帯Ｃ、溶融帯Ｄで発生した高温ガスが通気されるが、汚泥は含水率５０〜６０重量％程度の場合、見かけ上は湿った土状になり流動性はなくなるため、廃棄物層に存在する塵芥間に形成される空隙に保持される。また、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い汚泥のように空隙を完全に塞ぐことがなく、廃棄物層全体に亘って高温ガスが通気できる状態となる。図４は塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥とで形成した廃棄物層の中を高温ガスが流通する様子を模式的に示している。図４に示すように含水率６０重量％以下の汚泥Ｍｄは団粒状に造粒しなくても塵芥Ｗと混合すると廃棄物層全体の通気抵抗が少なく、高温ガスの流通経路Ｐが数多く且つ一様に確保され、廃棄物の乾燥・燃焼・溶融が塵芥のみの場合と同様に安定して行われる。前記廃棄物の燃焼の進行に伴い溶融状態にまでなった前記廃棄物は炉下部の側面の出滓口２ｅから溶融物として排出される。また、高温ガスの流通経路が一様に確保されるので溶融物が多く存在する部分の炉底圧も上昇せず、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い汚泥のように空隙を完全に塞ぐこともないため廃棄物層の弱い部分を高温ガスの吹き抜け現象が生じることがなく、局部的な急激な燃焼が生じることがない。よって、燃焼が不安定になる要因が少なくなるので未燃ガスの発生も少く、ダイオキシン発生の要因も減少させることができる。また、燃焼・溶融が安定して行われるので廃棄物と高温ガスの熱交換効率も向上させることができる。
【００２８】
塵芥のみか塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥と合わせて廃棄物処理炉１で処理する場合、ごみホッパ８に投入されてから炉内に供給されるまでに破砕されて、溶融炉本体２への給塵装置２ａ又は焼却炉本体１５への焼却炉給塵装置１５aに入る程度以下まで小さくなる。その上で定量的に溶融炉本体２又は焼却炉本体１５に投入される。しかし、塵芥は形状や質が様々なことから図４に示すように廃棄物層内には随所に空隙ができ、塵芥のみの場合は勿論であるが、塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥と合わせて処理する場合も、前記汚泥は土状であるので前記空隙に保持され、通気性も損なわれず、熱分解帯Ｂ、燃焼帯Ｃ、溶融帯Ｄで発生する高温ガスの抜ける流通経路が適度に確保され、安定した溶融・燃焼を行うことができる。一方、前記塵芥と含水率６０重量％を超える汚泥とを混合処理した場合について図５を用いて説明する。図５は塵芥と含水率６０重量％を超える汚泥Ｍｗとで形成した廃棄物層の中を高温ガスが流通する様子を模式的に示している。予熱乾燥帯では投入されて間もなくは含水率の高い汚泥Ｍｗは、泥状で流動性が高いために塵芥Ｗと塵芥Ｗの間の空隙に流れ込んで高温ガスの通り抜ける流通を塞いだ状態になり通気性を悪くする。このため熱分解帯Ｂ、燃焼帯Ｃ、溶融帯Ｄで発生する高温ガスの抜ける流通経路Ｐは比較的通気抵抗の低い個所に偏って形成される。したがって、廃棄物層全体の通気抵抗が増大することで高温ガスの流通経路が炉断面に対し一様に確保されず燃焼・溶融が阻害されるとともに、炉底圧が上昇することにより、通気抵抗の低い廃棄物層の一部で吹き抜け現象が生じ、局部的な急速燃焼が本来投入された塵芥や汚泥の乾燥領域である予熱乾燥帯Ａにおいても生じ未燃ガスの発生を新たに引き起こし、ダイオキシン発生の要因を増大させる。また、含水率６０重量％以上の含水率が高い汚泥を投入することにより塵芥のみか塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥と合わせて処理する場合より燃焼が不安定となると共に乾燥に時間とエネルギーを余分に要することになり結果的に処理能力の低下も引き起こす。又、塵芥と汚泥を混合処理する場合、汚泥の混入量を少しずつ増加させていくと汚泥の粒度は塵芥の粒度に比べはるかに小さく均質なため、嵩密度が高く廃棄物層全体に通気性が悪くなり、燃焼性を阻害してしまう。しかし汚泥の含水率を６０％以下にし、塵芥と同等以下の含水率として、塵芥と汚泥の混合比率がおよそ３：１以上であれば塵芥間に形成される空隙に保持される汚泥は廃棄物層全体の通気性を阻害することがないので塵芥と汚泥を合わせて燃焼させる場合においても良好な燃焼をおこなうことができるが、３：１未満の場合は汚泥の粒度は塵芥の粒度に比べはるかに小さく均質なため、嵩密度が高い状態で塵芥と塵芥の間の多くの空隙に充填されることにより廃棄物層全体の通気性を悪化させ、燃焼性を阻害してしまう。
【００２９】
（第１実施態様）
先ず、本発明にかかる廃棄物処理炉の概略構成について図1を用いて説明する。図１に示すように本廃棄物処理炉１は、溶融炉本体２と排ガスダクト３と、二次燃焼炉４と、排ガス冷却塔５と、二次燃焼排ガスの一部を引き抜く乾燥用排ガスダクト５ａと、乾燥機排気戻しダクト４ａと、汚泥を乾燥する乾燥機１１と、塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥を投入するごみホッパ８と、混合された塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥を溶融炉本体２に供給するごみ供給コンベア９を備えて構成されている。
【００３０】
以下にくわしく各部について説明する。前述の溶融炉本体２はその下方に塵芥や汚泥、コークスなどが溶融される溶融帯Ｄと溶融炉本体２の中ほどにコークスが充填される燃焼帯Ｃと、塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥が混合されている熱分解帯Ｂ及び、予熱乾燥帯Ａと溶融炉本体２の上部には高温ガスを燃焼させる燃焼室２ｆを有している。そして溶融炉本体２の底部部位の一端には出滓口２ｅが設けられており、溶融炉本体２の下部に炉底方向に向けて補助熱源の一つでもあるプラズマトーチ２ｃが取り付けられている。溶融炉本体２の中ほどに形成される予熱乾燥帯Ａの上方側面に塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥及び補助熱源のコークスとが投入される給塵装置２ａと、燃焼空気を供給する羽口２ｂが備えられている。
【００３１】
溶融炉本体２の上方には燃焼排ガスダクト３が接続され、前記溶融炉本体２から排出された高温ガスを再燃焼させる二次燃焼炉４が備えられている。また前記二次燃焼炉４の排ガス入り口近傍には乾燥機排気戻しダクト４ａが接続されている。前記二次燃焼炉４の出口側には排ガス冷却塔５を備え、前記排ガス冷却塔５の出口側排ガスダクトの途中には排ガスの一部を乾燥機１１に送る乾燥用排ガスダクト５ａが設けられている。前記乾燥用排ガスダクト５ａは前記乾燥機１１に接続される。前記乾燥機１１の排気路の先には乾燥汚泥粉塵を除塵するサイクロンと乾燥送風機と乾燥機排気ダクトで構成される集塵装置１３を備えている。前記集塵装置１３は前記二次燃焼炉４の排ガス入り口近傍に接続されている前記乾燥機排気戻しダクト４ａに接続される。一方、前記乾燥機１１に汚泥を供給する汚泥受け入れ装置１０が備えられ、前記汚泥受け入れ装置１０の出口側に攪拌作用と前記一部引き抜かれた排ガスの一部により汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥する前記乾燥機１１が備えられている。また、前記乾燥機１１で乾燥された汚泥をごみホッパ８に供給する汚泥搬送コンベア１２を備え、前記塵芥と乾燥された汚泥を受け入れる前記ごみホッパ８を備え、前記ごみホッパ８から供給される前記混合された塵芥と乾燥された汚泥を前記溶融炉本体２に供給するごみ供給コンベア９と給塵装置２ａを備えている。
【００３２】
以下に本廃棄物処理炉の働きについて処理廃棄物である塵芥と汚泥の処理手順に従って説明する。まず、ごみ供給コンベア９の途中からコークスと石灰が供給されて給塵装置２ａを経て溶融炉本体２に投入される。投入されたコークスは溶融帯Ｄにコークスが充填層として形成される。次にコークス充填層に向けプラズマトーチ２ｃで発生するプラズマにより加熱された高温空気を吹き込みながらコークスを燃焼させる。この状態で前記給塵装置２ａより塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥を供給して予熱乾燥帯Ａ及び熱分解帯Ｂに廃棄物層を形成する。前記廃棄物層では溶融帯Ｄにある燃焼している前記コークス充填層からの熱とプラズマトーチ２ｃからの高温空気と熱分解帯Ｂ及び予熱乾燥帯Ａのある羽口２ｂからの燃焼空気により予熱乾燥帯Ａ、熱分解帯Ｂ、燃焼帯Ｃでは燃焼が、溶融帯Ｄでは溶融が行われる。燃焼、溶融の進行に伴い、コークスと廃棄物層の境界は渾然となり廃棄物が多い予熱乾燥帯Ａ、熱分解帯Ｂ、燃焼帯Ｃ、コークスが多い溶融帯Ｄで状態変化が連続的な層を形成する。燃焼、溶融により発生した高温ガスは前記溶融炉本体２の上方の燃焼室２ｆで燃焼された後、排ガスダクト３を経て二次燃焼炉４で再燃焼され、排ガス冷却塔５で冷やされた後空気予熱器、濾過式集塵機、活性炭吸着塔等で構成されている排ガス処理装置１４に導かれ排出される。この高温ガスは排ガス冷却塔５を出た後で一部引き抜かれて乾燥機１１にも送気される。一方、前記乾燥機１１の形式はロータリーキルン型等であり、汚泥受け入れ装置１０から投入された汚泥は、前記乾燥機１１により前記乾燥用排ガスダクト５ａで一部引き抜かれた排ガスを熱源とし含水率６０重量％以下の汚泥になるまで攪拌される。乾燥に使われた排ガスは乾燥汚泥粉塵を含むため集塵装置１３で除塵した後、乾燥機排気戻しダクト４ａを通して前記二次燃焼炉４に戻され再燃焼される。一方、前記乾燥機１１で含水率６０重量％以下になった汚泥は汚泥搬送コンベア１２でごみホッパ８まで搬送される。また、前記ごみホッパ８には前記塵芥と前記含水率６０重量％以下になった汚泥が適宜供給され、前記ごみホッパ８内である程度混合された状態となる。この状態となった前記塵芥と前記含水率６０重量％以下になった汚泥が供給コンベア９にて搬送され給塵装置２ａにより溶融炉本体２に投入される。
【００３３】
廃棄物処理炉１に投入されるのは塵芥と汚泥であるが、塵芥はまず、ごみ受け入れ装置６のごみピットにて受け入れられ、ピットからクレーン等で掴み上げられた後、ごみホッパ８に投入される。汚泥はごみとは別の汚泥受け入れ装置１０にて受け入れられた後、乾燥機１１に供給され含水率６０重量％以下迄乾燥された後、汚泥搬送コンベア１２により前記ごみホッパ８に送られる。前記ごみホッパ８で適度に混合された塵芥と含水率６０重量％以下迄乾燥された汚泥は給塵装置２ａに送られ、定量的に溶融炉本体２に投入されるが、炉内に落下するまでに適度にばらついた状態で順次堆積されていき廃棄物層を形成する。この廃棄物層に燃焼帯Ｃ、溶融帯Ｄで発生する高温ガスが通気されるが、含水率６０重量％以下迄乾燥された汚泥は含水率５０〜６０重量％程度の場合、見かけ上は湿った土状であり流動性は少なくなるため、廃棄物層に存在する塵芥間に形成される空隙に保持される。また、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い汚泥のように空隙を完全に塞ぐことがなく、廃棄物層全体に亘って高温ガスが通気できる状態となる。又、塵芥と汚泥を混合処理する場合、汚泥の混入量を少しずつ増加させていくと汚泥の粒度は塵芥の粒度に比べはるかに小さく均質なため、嵩密度が高く廃棄物層全体に通気性が悪くなり、燃焼性を阻害してしまう。しかし汚泥の含水率を６０％以下にし、塵芥と同等以下の含水率として、塵芥と汚泥の混合比率がおよそ３：１以上であれば塵芥間に形成される空隙に保持される汚泥は廃棄物層全体の通気性を阻害することがないので塵芥と汚泥を合わせて燃焼させる場合においても良好な燃焼を行うことができるが、３：１未満で汚泥割合が多くなると汚泥の粒度は塵芥の粒度に比べはるかに小さく均質なため、嵩密度が高い状態で塵芥と塵芥の間の多くの空隙に充填されることにより廃棄物層全体の通気性を悪化させ、燃焼性を阻害してしまう場合がある。従って、塵芥と汚泥の混合比率をおよそ３：１以上にしておくことがのぞましい。図４は塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥とで形成した廃棄物層の中を高温ガスが流通する様子を模式的に示している。図４に示すように含水率６０重量％以下の汚泥Ｍｄは団粒状に造粒しなくとも、汚泥Ｍｄが塵芥Ｗと塵芥の間に入り込むことにより廃棄物層全体の通気抵抗が少なく、高温ガスの流通経路Ｐが数多く且つ一様に確保され、廃棄物の乾燥・燃焼・溶融が塵芥のみの場合と同様に安定して行われる。溶融した前記廃棄物は炉下部の側面の出滓口２ｅから溶融物として排出される。また、廃棄物層全体の通気抵抗が少ないので溶融物が多く存在する部分の炉底圧も上昇せず保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い汚泥のように空隙を完全に塞ぐこともないため廃棄物層の弱い部分を高温ガスの吹き抜け現象が生じることがなく、塵芥と含水率６０重量％以下迄乾燥された汚泥の局部的な急速燃焼が生じることがない。よって、燃焼が不安定になる要因が少なくなるので、未燃ガスの発生も少くなり結果としてダイオキシン発生の要因も減少させることができる。また、燃焼・溶融が安定して行われるので炉内の廃棄物と高温ガスの熱交換効率も向上させることができる。従って、従来の方法である汚泥をそのまま塵芥と混合処理させる方式に比べ助燃料使用料の低減もできる。
【００３４】
投入される汚泥の含水率が６０重量％以上の場合、予め乾燥して含水率を６０重量％以下にしておく必要がある。そのために乾燥機を設けるが、乾燥機１１から排気される排ガスは汚泥が乾燥して粉化した粉塵を含むため集塵装置１３で除塵した後、乾燥機排気戻しダクト４ａを通して二次燃焼炉４の排ガス入り口近傍に戻される。前記乾燥機排気戻しダクト４ａは前記二次燃焼炉４の入り口側に接続されるため、前記乾燥機１１から排気される排ガスは二次燃焼炉４で高温ガスとともに燃焼されることになり、未燃ガスの発生を防止し、排ガス処理を一つの処理系として安定した燃焼ができる。合わせて燃焼廃熱を汚泥の乾燥に有効利用することができる。更には集塵装置１３で除塵された乾燥汚泥粉塵は、含水率６０重量％以下まで乾燥した汚泥とともに廃棄物処理炉１に供給され処理されるので発生した乾燥汚泥粉塵は廃棄物処理の系外に排出されることもない。また、投入される汚泥の含水率が６０重量％以下の場合は、予め乾燥しておく必要がないため、塵芥と同様にごみ受け入れ装置６のごみピットにて受け入れ、処理することもできる。
【００３５】
（第２実施態様）
次に本発明にかかる廃棄物処理炉の概略構成について図２を用いて説明する。図２に示すように本廃棄物処理炉１は、溶融炉本体２と排ガスダクト３と、二次燃焼炉４と、排ガス冷却塔５と、二次燃焼排ガスの一部を引き抜く乾燥用排ガスダクト５ａと、汚泥を乾燥する乾燥機１１と、塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥を投入するごみホッパ８と、混合された塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥を溶融炉本体２に供給するごみ供給コンベア９を備えて構成されている。
【００３６】
以下にくわしく各部について説明する。前述の溶融炉本体２はその下方に溶融帯Ｄと溶融炉本体２の中ほどにコークスが充填される燃焼帯Ｃと、塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥が混合されている熱分解帯Ｂ及び、予熱乾燥帯Ａと溶融炉本体２の上部には高温ガスを燃焼させる燃焼室２ｆを有している。また、前記コークス充填層の位置には着火装置である溶融炉着火バーナー２ｄが設けられている。しかし、第1実施態様のように溶融炉本体２の下部に炉底方向に向けたプラズマトーチ２ｃは取り付けられていない。そして溶融炉本体２の底部部位の一端には出滓口２ｅが設けられている。溶融炉本体２の中ほどに形成される予熱乾燥帯Ａの上方側面に塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥及び補助熱源であるコークスとが混合されて投入される給塵装置２ａと、燃焼空気を供給する羽口２ｂが備えられている。
【００３７】
溶融炉本体２の上方には燃焼排ガスダクト３が接続され、前記溶融炉本体２から排出された燃焼排ガスを再燃焼させる二次燃焼炉４が備えられている。また前記二次燃焼炉４の排ガス入り口近傍には乾燥機排気戻しダクト４ａが接続されている。前記二次燃焼炉４の出口側には排ガス冷却塔５を備え、前記排ガス冷却塔５の出口側排ガスダクトの途中には排ガスの一部を乾燥機１１に送る乾燥用排ガスダクト５ａが接続されている。前記乾燥用排ガスダクト５ａは前記乾燥機１１に接続される。前記乾燥機１１の排気路の先には乾燥汚泥粉塵を除塵するサイクロンと乾燥送風機と乾燥機排気ダクトで構成される集塵装置１３を備えている。前記集塵装置１３は前記二次燃焼炉４の排ガス入り口近傍に接続されている前記乾燥機排気戻しダクト４ａに接続される。一方、前記乾燥機１１に汚泥を供給する汚泥受け入れ装置１０が備えられ、前記汚泥受け入れ装置１０の出口側に攪拌作用と前記一部引き抜かれた排ガスの一部により汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥する前記乾燥機１１が備えられている。また、前記乾燥機１１で乾燥された汚泥をごみホッパ８に供給する汚泥搬送コンベア１２を備え、前記塵芥と乾燥された汚泥を受け入れる前記ごみホッパ８を備え、前記ごみホッパ８から供給される前記混合された塵芥と乾燥された汚泥を前記溶融炉本体２に供給するごみ供給コンベア９と給塵装置２ａを備えている。
【００３８】
以下に本廃棄物処理炉の働きについて処理廃棄物である塵芥と汚泥の処理手順に従って説明する。まず、コークス・石灰搬送コンベア１６によりコークスと石灰がごみ供給コンベア９の途中から供給されて給塵装置２ａを経て溶融炉本体２に投入される。投入されたコークスは溶融帯Ｄにコークス充填層として形成される。次に前記コークス充填層に向け装着された、着火装置である着火バーナー２ｄによりコークスを燃焼させる。この状態で前記給塵装置２ａより塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥を供給して予熱乾燥帯Ａ及び熱分解帯Ｂに廃棄物層を形成する。前記廃棄物層は前記溶融帯Ｄにある燃焼している前記コークス充填層からの熱と前記予熱乾燥帯Ａ及び熱分解帯Ｂのある羽口２ｂからの燃焼空気により予熱乾燥帯Ａ、熱分解帯Ｂ、燃焼帯Ｃでは燃焼、溶融帯Ｄでは溶融が行われる。燃焼、溶融の進行に伴い、コークスと廃棄物層の境界は渾然となり廃棄物が多い前記予熱乾燥帯Ａ、熱分解帯Ｂ、燃焼帯Ｃ、コークスが多い溶融帯Ｄで状態変化が連続的な層を形成する。燃焼、溶融により発生した高温ガスは溶融炉本体２の上方の燃焼室２ｆで燃焼された後、排ガスダクト３を経て二次燃焼炉４で再燃焼され、排ガス冷却塔５で冷やされた後空気予熱器、濾過式集塵機、活性炭吸着塔等とで構成されている排ガス処理装置１４に導かれ排出される。この高温ガスは排ガス冷却塔５を出た後で排ガスとして一部引き抜かれて乾燥機１１にも送気される。一方、前記乾燥機１１の形式はロータリーキルン型等であり、投入された汚泥は、前記乾燥用排ガスダクト５ａにより一部引き抜かれた排ガスを熱源とし含水率６０重量％以下の汚泥になるまで攪拌される。乾燥に使われた排ガスは乾燥汚泥粉塵を含むため集塵装置１３で除塵した後、乾燥機排気戻しダクト４ａを通して前記二次燃焼炉４に戻され再燃焼される。乾燥機１１で含水率６０重量％以下になった汚泥は汚泥搬送コンベア１２でごみホッパ８まで搬送される。また、前記ごみホッパ８には前記塵芥と前記含水率６０重量％以下になった汚泥が適宜供給され、前記ごみホッパ８内である程度混合された状態となる。この状態となった前記塵芥と前記含水率６０重量％以下になった汚泥が供給コンベア９にて搬送され前記給塵装置２ａにより溶融炉本体２に投入される。
【００３９】
廃棄物処理炉１に投入されるのは塵芥と汚泥であるが、塵芥はまずごみごみ受け入れ装置６のごみピットにて受け入れられ、ピットからクレーン等で掴み上げられた後、ごみホッパ８に投入される。汚泥はごみとは別の汚泥受け入れ装置１０にて受け入れられた後、乾燥機１１に供給され含水率６０重量％以下迄乾燥された後、汚泥搬送コンベア１２により前記ごみホッパ８に送られる。前記ごみホッパ８で適度に混合された塵芥と含水率６０重量％以下迄乾燥された汚泥は給塵装置２ａに送られ、定量的に炉内に投入されるが、炉内に落下するまでに適度にばらついた状態で順次堆積されていき廃棄物層を形成する。この廃棄物層に熱分解帯Ｂ、燃焼帯Ｃ、溶融帯Ｄで発生する高温ガスが通気されるが、含水率６０重量％以下迄乾燥された汚泥は含水率５０〜６０重量％程度の場合、見かけ上は湿った土状であり流動性は少なくなるため、廃棄物層に存在する塵芥間に形成される空隙に保持される。また、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い汚泥のように空隙を完全に塞ぐことがなく、廃棄物層全体に亘って高温ガスが通気できる状態となる。又、塵芥と汚泥を混合処理する場合、汚泥の混入量を少しずつ増加させていくと汚泥の粒度は塵芥の粒度に比べはるかに小さく均質なため、嵩密度が高く廃棄物層全体に通気性が悪くなり、燃焼性を阻害してしまう。しかし汚泥の含水率を６０％以下にし、塵芥と同等以下の含水率として、塵芥と汚泥の混合比率がおよそ３：１以上であれば塵芥間に形成される空隙に保持される汚泥は廃棄物層全体の通気性を阻害することがないので塵芥と汚泥を合わせて燃焼させる場合においても良好な燃焼をおこなうことができるが、３：１未満で汚泥割合が多くなると汚泥の粒度は塵芥の粒度に比べはるかに小さく均質なため、嵩密度が高い状態で塵芥と塵芥の間の多くの空隙に充填されることにより廃棄物層全体の通気性を悪化させ、燃焼性を阻害してしまう場合がある。従って、塵芥と汚泥の混合比率をおよそ３：１以上にしておくことがのぞましい。図４は塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥とで形成した廃棄物層の中を高温ガスが流通する様子を模式的に示している。図４に示すように含水率６０重量％以下の汚泥Ｍｄは団粒状に造粒しなくても塵芥Ｗと混合すると廃棄物層全体の通気抵抗が少なく、高温ガスの流通経路Ｐが数多く且つ一様に確保され、廃棄物の乾燥・燃焼・溶融が塵芥のみの場合と同様に安定して行われる。溶融した前記廃棄物は炉下部の側面の出滓口２ｅから溶融物として排出される。また、廃棄物層全体の通気抵抗が少ないので溶融物が多く存在する部分の炉底圧も上昇せず、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い汚泥のように空隙を完全に塞ぐこともないため廃棄物層の弱い部分を高温ガスの吹き抜け現象が生じることがなく、塵芥と含水率６０重量％以下迄乾燥された汚泥の局部的に急激な燃焼が生じることがない。よって、燃焼が不安定になる要因が少なくなるので、未燃ガスの発生も少くなり結果としてダイオキシン発生の要因も減少させることができる。また、燃焼・溶融が安定して行われるので炉内の廃棄物と高温ガスの熱交換効率も向上させることができる。従って、従来の方法である汚泥をそのまま塵芥と混合処理させる方式に比べ助燃料使用料の低減もできる。
【００４０】
投入される汚泥の含水率が６０重量％以上の場合、予め乾燥して含水率を６０重量％程度以下にしておく必要がある。そのために乾燥機を設けるが、乾燥機１１から排気される排ガスは汚泥が乾燥して粉化した粉塵を含むため集塵装置１３で除塵した後、汚泥乾燥機排気戻しダクト４ａを経て二次燃焼炉４に戻される。乾燥機排気戻しダクト４ａは二次燃焼炉４の入り口側に接続されるため、前記乾燥機１１から排気される排ガスは二次燃焼炉４で高温ガスとともに燃焼されることになり、未燃ガスの発生を防止し、排ガス処理を一つの処理系として安定した燃焼ができる。合わせて燃焼廃熱を汚泥の乾燥に有効利用することができる。更には集塵装置１３で除塵された乾燥汚泥粉塵は、再び乾燥機１１の入り口に戻され処理されるので発生した粉塵も廃棄物処理の系外に排出されることがない。また、投入される汚泥の含水率が６０重量％以下の場合は、予め乾燥しておく必要がないため、塵芥と合わせてごみ受け入れ装置６のごみピットにて受け入れ、処理することもできる。
【００４１】
（第３実施態様）
次に本発明にかかる廃棄物処理炉の概略構成について図３を用いて説明する。図３に示すように本廃棄物処理炉１は、焼却炉本体がストーカ炉と呼ばれる形式の場合であって、焼却炉本体１５と排ガスダクト３と、二次燃焼炉４と、排ガス冷却塔５と、二次燃焼排ガスの一部を引き抜く乾燥用排ガスダクト５ａと、乾燥機排気戻しダクト４ａと、汚泥を乾燥する乾燥機１１と、塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥を投入するごみホッパ８と、混合された塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥を焼却炉本体１５に供給するごみ供給コンベア９を備えて構成されている。
【００４２】
以下にくわしく各部について説明する。前述の焼却炉本体１５の上方には塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥とが混合されて投入される焼却炉給塵装置１５ａと、炉床側にはごみの乾燥、燃焼、後燃焼を行うストーカと、焼却炉本体１５の上部には高温ガスを燃焼させる燃焼室１５ｄと、後燃焼ストーカ先端下方には乾燥、燃焼、後燃焼ストーカ１５ｃから落下した灰を集めて排出する灰シュート１５ｅを備えている。また、前記焼却炉本体１５の燃焼帯には着火装置である着火バーナー１５ｂが設けられ、また、乾燥、燃焼、後燃焼ストーカ１５ｃに燃焼用空気を供給する送風口１５ｆが乾燥、燃焼、後燃焼ストーカ１５ｃの裏側に設けられている。
【００４３】
焼却炉本体１５の上方には燃焼排ガスダクト３が接続され、前記焼却炉から排出された高温ガスを再燃焼させる二次燃焼炉４が備えられている。また前記二次燃焼炉４の排ガス入り口近傍には乾燥機排気戻しダクト４ａが接続されている。前記二次燃焼炉４の出口側には排ガス冷却塔５を備え、前記排ガス冷却塔５の出口側排ガスダクトの途中には排ガスの一部を乾燥機１１に送る乾燥用排ガスダクト５ａが設けられている。前記乾燥用排ガスダクト５ａは前記乾燥機１１に接続される。前記乾燥機１１の排気路の先には乾燥汚泥粉塵を除塵するサイクロンと乾燥送風機と乾燥機排気ダクトで構成される集塵装置１３を備えている。前記集塵装置１３は前記二次燃焼炉４の排ガス入り口近傍に接続される前記乾燥機排気戻しダクト４ａに接続される。一方、前記乾燥機１１に汚泥を供給する汚泥受け入れ装置１０が備えられ、前記汚泥受け入れ装置１０の出口側に攪拌作用と前記一部引き抜かれた排ガスの一部により汚泥を含水率６０重量％以下まで乾燥する前記乾燥機１１が備えられている。また、前記乾燥機１１で乾燥された汚泥をごみホッパ８に供給する汚泥搬送コンベア１２を備え、前記塵芥と乾燥された汚泥を受け入れる前記ごみホッパ８を備え、前記ごみホッパ８から供給される前記混合された塵芥と乾燥された汚泥を前記焼却炉本体１５に供給するごみ供給コンベア９と焼却炉給塵装置１５ａを備えている。
【００４４】
以下に本廃棄物処理炉の働きについて処理廃棄物である塵芥と汚泥の処理手順に従って説明する。まず、前記焼却炉給塵装置１５ａより塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥が供給されに乾燥、燃焼、後燃焼ストーカ１５ｃ上に廃棄物層を形成する。前記廃棄物層は前記焼却炉本体１５の燃焼帯にある着火装置である焼却炉着火バーナー１５ｂにより前記廃棄物層が着火され、乾燥、燃焼、後燃焼ストーカ１５ｃに供給される燃焼用空気により燃焼が進行していく。前記廃棄物の燃焼により発生した高温ガスは前記焼却炉本体１５の上方の燃焼室１５ｄで燃焼された後、排ガスダクト３を経て二次燃焼炉４で再燃焼され、排ガス冷却塔５で冷やされた後空気予熱器、濾過式集塵機、活性炭吸着塔等が備えられている排ガス処理装置１４に導かれ排出される。この高温ガスは排ガス冷却塔５を出た後の排ガスとして一部引き抜かれて乾燥機１１にも送気される。一方、乾燥機１１の形式はロータリーキルン型等であり、投入された汚泥は、前記乾燥用排ガスダクト５ａにより一部引き抜かれた高温ガスを熱源とし含水率６０重量％以下の汚泥になるまで攪拌される。乾燥に使われた高温ガスは乾燥汚泥粉塵を含むため集塵装置１３で除塵した後、乾燥機排気戻しダクト４ａを経て前記二次燃焼炉４に戻され再燃焼される。前記  乾燥機１１で含水率６０重量％以下になった汚泥は汚泥搬送コンベア１２でごみホッパ８まで搬送される。また、前記ごみホッパ８には前記塵芥と前記含水率６０重量％以下になった汚泥が適宜供給され、前記ごみホッパ８内である程度混合された状態となる。この状態となった前記塵芥と前記含水率６０重量％以下になった汚泥が供給コンベア９にて搬送され前記焼却炉給塵装置１５ａにより焼却炉本体１５に投入される。
【００４５】
廃棄物処理炉１に投入されるのは塵芥と汚泥であるが、塵芥はまずごみごみ受け入れ装置６のごみピットにて受け入れられ、ピットからクレーン等で掴み上げられた後、ごみホッパ８に投入される。汚泥はごみとは別の汚泥受け入れ装置１０にて受け入れられた後、乾燥機１１に供給され含水率６０重量％以下迄乾燥された後、汚泥搬送コンベア１２により前記ごみホッパ８に送られる。前記ごみホッパ８で適度に混合された塵芥と含水率６０重量％以下迄乾燥された汚泥は焼却炉給塵装置１５ａに送られ、前記焼却炉給塵装置１５ａにより定量的に本焼却炉本体１５に投入され、乾燥ストーカの投入側から後段に送られる。そして乾燥、燃焼、後燃焼ストーカ１５ｃの攪拌、送り作用により乾燥段から後燃焼段に向けて適度にほぐされた状態で順次乾燥、燃焼、灰化と進行し灰として排出される。この間、乾燥、燃焼、後燃焼ストーカ１５ｃ上の廃棄物層に燃焼空気が供給されるが、含水率６０重量％以下迄乾燥された汚泥は含水率５０〜６０重量％程度の場合、見かけ上は湿った土状であり流動性は少なくなるため、廃棄物層に存在する塵芥間に形成される空隙に保持される。また、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い汚泥のように空隙を完全に塞ぐことがなく、廃棄物層全体に渡って高温ガスが通気できる状態となる。又、塵芥と汚泥を混合処理する場合、汚泥の混入量を少しずつ増加させていくと汚泥の粒度は塵芥の粒度に比べはるかに小さく均質なため、嵩密度が高く廃棄物層全体に通気性が悪くなり、燃焼性を阻害してしまう。しかし汚泥の含水率を６０％以下にし、塵芥と同等以下の含水率として、塵芥と汚泥の混合比率がおよそ３：１以上であれば塵芥間に形成される空隙に保持される汚泥は廃棄物層全体の通気性を阻害することがないので塵芥と汚泥を合わせて燃焼させる場合においても良好な燃焼をおこなうことができるが、３：１未満で汚泥割合が多くなると汚泥の粒度は塵芥の粒度に比べはるかに小さく均質なため、嵩密度が高い状態で塵芥と塵芥の間の多くの空隙に充填されることにより廃棄物層全体の通気性を悪化させ、燃焼性を阻害してしまう場合がある。従って、塵芥と汚泥の混合比率をおよそ３：１以上にしておくことがのぞましい。図４は塵芥と含水率６０重量％以下の汚泥とで形成した廃棄物層の中を高温ガスが流通する様子を模式的に示している。図４に示すように含水率６０重量％以下の汚泥Ｍｄは団粒状に造粒しなくても塵芥Ｗと混合すると廃棄物層全体の通気抵抗が少なく、高温ガスの流通経路Ｐが数多く且つ一様に確保され、廃棄物の乾燥・燃焼が塵芥のみの場合と同様に安定して行われる。燃焼した前記廃棄物は炉下部の灰シュート１５ｅに焼却灰として排出される。また、廃棄物層全体の通気抵抗が少ないので炉底圧も上昇せず、保持された汚泥は通気性のほとんどない含水率の高い汚泥のように空隙を完全に塞ぐこともないため廃棄物層の弱い部分を高温ガスの吹き抜け現象が生じることがなく、塵芥と含水率６０重量％以下迄乾燥された汚泥の局部的に急激な燃焼が生じることがない。よって、燃焼が不安定になる要因が少なくなるので、未燃ガスの発生も少くなり結果としてダイオキシン発生の要因も減少させることができる。また、燃焼が安定して行われるので炉内の廃棄物と高温ガスの熱交換効率も向上させることができる。従って、従来の方法である汚泥をそのまま塵芥と混合処理させる方式に比べ熱効率が良くなり安定した燃焼ができ、助燃料使用料の低減もできる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は前記の発明に限定されることなく、例えば産業廃棄物処理などの分野において廃プラスチック、シュレダーダスト、木片などの不定形な固体と下水汚泥、し尿汚泥、工場排水汚泥、浄水処理汚泥等の各種汚泥を合わせて処理する用途にも利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明にかかる方法を実施した第１実施態様の一例を示す図である。
【図２】本発明にかかる方法を実施した第２実施態様の一例を示す図である。
【図３】本発明にかかる方法を実施した第３実施態様の一例を示す図である。
【図４】本発明にかかる汚泥と塵芥が混合された廃棄物層において高温ガスの流通経路が一様に形成された状態を示す模式図である。
【図５】汚泥と塵芥が混合された廃棄物層において高温ガスの流通経路が偏って形成された状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：廃棄物処理炉
２：溶融炉本体
２ａ：給塵装置
２ｂ：羽口
２ｃ：プラズマトーチ
２ｄ：溶融炉着火バーナー
２ｅ：出滓口
２ｆ：燃焼室
３：排ガスダクト
４：二次燃焼炉
４ａ：乾燥機排気戻しダクト
５：排ガス冷却塔
５ａ：乾燥用排ガスダクト
６：ごみ受け入れ装置
７：破砕機
８：ごみホッパ
９：ごみ供給コンベア
１０：汚泥受け入れ装置
１１：乾燥機
１２：汚泥搬送コンベア
１３：集塵装置
１４：排ガス処理装置
１５：焼却炉本体
１５ａ：焼却炉給塵装置
１５ｂ：焼却炉着火バーナー
１５ｃ：乾燥、燃焼、後燃焼ストーカ
１５ｄ：燃焼室
１５ｅ：灰シュート
１５ｆ：送風口
１６：コークス・石灰搬送コンベア
Ａ：予熱乾燥帯
Ｂ：熱分解帯
Ｃ：燃焼帯:
Ｄ：溶融帯
Ｍｄ：含水率６０重量％以下の汚泥
Ｍｗ：含水率６０重量％を超える汚泥
Ｗ：塵芥
Ｐ：流通経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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