(57)【要約】      （修正有）【課題】焼却処理中に発生する二酸化炭素（ＣＯ２）の削減と、ダイオキシン類の再合成を抑制する燃焼と、酸性ガスの中和処理と、浮遊粒子状物質の除去と、二流体以上の廃液の混合改質と、重金属類の分離処理を効率良く且つ安価に行うことができる廃棄物の処理方法並びに其の設備を提供する。【解決手段】第一段旋回流動層室と、第二段ガス旋回流室と、ガス燃焼室と、排ガス冷却室に超音波振動水発生装置を具備したガス冷却室と、排ガスチャンバーと排気筒を具備する二段旋回流動層焼却炉と、排ガス冷却室と排ガスチャンバーとの間に流体連通状態で設けられている湿式超音波集塵装置及び熱交換器とを具備し、熱交換器により熱交換された熱エネルギーを焼却炉にて利用し、更に二流体以上の液状被焼却物の物質変化を防止する超音波混合改質装置と、燃焼によって発生した重金属類の分離・処理装置を具備した二段旋回流動層焼却炉での廃棄物の処理方法と其の設備。【選択図】図１
2015034691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一段旋回流動層室と、前記第一段旋回流動層室の上部と流体連通する第二段ガス旋回室と、前記第二段ガス旋回室の上部と流体連通するガス燃焼室と、前記ガス燃焼室の燃焼排ガス出口管の上部の中心部に陣傘と、この陣傘の上部に超音波振動水（冷却水）発生装置を具備した、超音波振動水（冷却水）貯留槽を設けた濡れ壁式ガス冷却室と、この濡れ壁式ガス冷却室と、流体連通する湿式超音波集塵装置と流体連通する旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器おいて排ガスと熱交換された排ガスを煤塵貯留チャンバーと、誘引送風機を介して排ガスを系外に排出する排気筒を具備した排ガスチャンバーに送気する。
二段旋回流動層式焼却炉による廃棄物の処理方法と其の設備であって、
前記第一段旋回流動層室には、多数のオリフィスノズル及び熱媒体取り出し口が設けられている円錐形底板と、前記円錐形底板の下方に設けられている風箱と、前記風箱に熱風の加圧空気を送り込む加圧熱風送気管とが設けられ、前記円錐形底板の上方には予め熱媒体が充填されていて、前記加圧熱風送気管から送り込まれた熱風の加圧空気を多数のオリフィズノズルを通して、前記円錐形底板の上方に吹き出すことによって熱媒体を吹き上げて流動層を形成するように構成されており、
前記第一段旋回流動層室上部内壁には、タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズルを設けて、前記第一段旋回流動層室上部外壁にはタンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズルと、流体連通する環状の風箱が設けられ、前記風箱には熱風の加圧空気を送り込む加圧熱風送気管が取り付けられていて、前記風箱に送り込まれた熱風の加圧空気をタンジェンシャルに多数配列された、オリフィスノズルを通して前記第一段旋回流動層室に送り込み、前記流動層を形成している熱媒体を旋回流動させるように構成されており、
前記第一段旋回流動層室の最上部に多数の高圧空気噴霧ノズルと、前記噴霧ノズル冷却用高圧空気入口を具備した噴霧ノズル取付座を円周上に等分に配列し、前記噴霧ノズルと、流体連通する環状のヘッダー管が設けられ、前記ヘッダー管には高圧空気を送り込む送気管が流体連通されていて、高圧空気を前記第一段旋回流動層室に噴霧し、熱媒体の飛散の防止と、完全燃焼を促進するように構成されており、
前記第一段旋回流動層室と、前記第二段ガス旋回室との間には、固形状被焼却物投入口、超音波混合改質装置を具備した液状被焼却物投入口、中和剤投入口、熱媒体循環口及びバーナーが設けられ、固形状及び液状被焼却物、中和剤及び熱媒体を前記流動層に投入して、旋回させながら前記第二段ガス旋回室に上昇させるように構成されており、
前記第二段ガス旋回室上部内壁には多数のオリフィスノズルが設けられ、前記第二段ガス旋回室上部外壁には、オリフィスノズルと流体連通する環状の風箱が設けられ、前記風箱には、熱風の加圧空気を送り込む加圧熱風送気管が取り付けられていて、前記風箱に送り込まれた熱風の加圧空気をオリフィスノズルを通して、前記第二段旋回室に吹箱に送り込まれた熱風の加圧空気をオリフィスノズルを通して、前記第二段旋回室に吹き込み、前記第一段旋回流動層室から上昇してくる燃焼排ガスを更に旋回させように構成されており、
前記ガス燃焼室上部には、前記濡れ壁式ガス冷却室と流体連通する燃焼排ガス出口管が設けられ、燃焼飛灰や重金属類を含んだ燃焼排ガスを前記濡れ壁式ガス冷却室に導入するように構成されており、
前記燃焼排ガス出口管は、内壁と外壁の温度差が大きいことから水冷ジャケットを設け、前記濡れ壁式ガス冷却室の外壁を貫通して設けられた冷却水入口管と流体連通し、耐火材の内及び外壁を冷却し、冷却後の冷却水は燃焼ガス出口管の外周部と濡れ壁式ガス冷却室内壁との空間に溜まる排水と合流するように構成されており、
前記濡れ壁式ガス冷却室には、前記ガス燃焼室の前記燃焼排ガス出口管を覆うように陣傘が設けられており、前記陣傘の中心部の上部に超音波振動水（冷却水）発生装置と前記濡れ壁式ガス冷却室の外壁を貫通して設けた冷却水入口管を具備し、超音波振動水貯留槽に流体連通して、前記陣傘の上表面側に定量で均一に流出させ、前記陣傘の下端の前記ガス燃焼室から上昇して来る燃焼飛灰や重金属類やダイオキシン類を含有した燃焼排ガスと接触させ、燃焼排ガスを処理するように構成されており、
更に、前記燃焼排ガス出口管の外周部と前記濡れ壁式ガス冷却室内壁との間の空間に、燃焼飛灰や重金属類や塩化カルシュウムや未反応の生石灰を含有した排水を貯留し、前記濡れ壁式ガス冷却室の外壁を貫通して設けた高圧空気入口管と前記濡れ壁式ガス冷却室の最下部に設けた曝気用ヘダー管と流体連通し、前記濡れ壁式ガス冷却室の底部に固形物の堆積防止をするように構成されており、
前記排ガスチャンバーには、燃焼飛灰等を捕集した後の排ガスを導入する排ガス入口管と、白煙防止用加圧熱風入口管と、排気筒とが設けられており、前記排気筒の最下段に環状の風箱を設け、前記排気筒側板にタンジェンシャルに配列させた多数のオリフィスノズルを設け、前記排気筒の外側に熱風の加圧空気を送り込む加圧熱風送気管を設け、前記加圧空気を加圧熱風送気管から前記風箱を経由して前記オリフィスノズルから、前記排気筒に吹き込んで旋回流を発生させ排ガスと混合するように構成している。二段旋回流動層式焼却炉での廃棄物の処理方法と其の設備。
【請求項２】
前記第一段旋回流動層室の最上部に多数の高圧空気噴霧ノズルと、前記噴霧ノズル冷却用高圧空気入口を具備した噴霧ノズル取付座を円周上に等分に配列した前記噴霧ノズルと、流体連通する環状のヘッダー管が設けられ、前記ヘッダー管には高圧空気を送り込む送気管と風量調整用弁を介して流体連通されていて、高圧空気を前記第一段旋回流動層室の上部に噴霧し、残存の一酸化炭素（ＣＯ）濃度を低減し完全燃焼を可能にすると供に燃焼排ガス中の熱媒体の飛散を防止し、安定した流動層を形成するように構成されており、
請求項１に記載の二段旋回流動層式焼却での廃棄物の処理方法と其の設備。
【請求項３】
超音波振動水（冷却水）発生装置は、前記第二段ガス燃焼室の燃焼排ガス出口管を覆うように設けられている陣傘の上面中央部に圧電素子による超音波振領域の振動（２０〜４０ｋＨｚ／Ｓｅｃ）を発生するために、電極被膜（セラミック）を施した圧電素子の両面を電極として用いたコイルのインダクタンスとコンデンサーとで発信周波数を決定した後、信号増幅器で圧電素子に適合した数百Ｗ〜千Ｗの出力に合わせて、交流電源を印加すると圧電素子は、正電位で伸び、負電位で縮み、振動を起こす。この振動を出力端の振動子の先端に伝達し超音波が伝送される。一方、反復する振動エネルギーを保持するために保持端振動子を設けてある。出力端に発生した振動エネルギーは、振動板を経由して、注入された水に振動を伝達するとキャビテーションを起こし、水中でクラッシュするように構成されており、
この水には、振動エネルギーが内包されマイナス電荷が帯電しているので、前記濡れ壁式ガス冷却室の陣傘の傾斜に沿って前記超音波振動水（冷却水）発生装置を具備した超音波振動水（冷却水）貯留槽底部の全円周と陣傘の間に適当な隙間を設け定量の超音波振動水（冷却水）を連続且つ、平均的に流出して、前記陣傘の下端の第二段ガス燃焼室から上昇してくる燃焼排ガスと、この燃焼排ガス中に含有している有機及び無機物質である燃焼飛灰や塩化カルシュウムや未反応の中和剤である生石灰や重金属類及びダイオキシン類等を溶解或いは、吸着して燃焼排ガスの降温と、煤塵の除去と、ダイオキシン類の再合成の抑制と二酸化炭素（ＣＯ２）の削減を図ることが可能な請求項１に記載の二段旋回流動層式焼却での廃棄物の処理方法と其の設備。
【請求項４】
前記湿式超音波集塵装置は、角断面で円錐形の排ガス入口管と、ガス整流板ユニットと、多数の圧電素子の振動子ユニットに音波領域振動を振動子先端（負荷端）より出力、即ち振動（２０〜４０ｋＨｚ／Ｓｅｃ）を発生させ振動子面を通過する水に振動を与えると、水がキャビティーションを起こしＯＨとＨに分解して微粒子の水滴状態を作るための水貯留槽と、水の出・入口を具備する。更にミスト・セパレーターと、角断面で円錐形の排ガス出口管とを具備し、前記旋回用空気熱交換器は、角断面で円錐形の排ガス入口管と、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、角断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の第一段旋回流動層室、第二段ガス旋回室及び排ガスチャンバー上部に取付けた排気筒に加圧熱風を送気する配管とを具備し、前記流動用空気熱交換器は、前記旋回用空気熱交換器の下流に設けられており、前記旋回用空気熱交換器と流体連通するダクトと、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、各断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の底部に流動層を発生させるための加圧熱風を送気する配管と、排ガス出口管と煤塵出口管と排ガスを送気する配管を設けた煤塵貯留チャンバーを具備した。請求項１に記載の二段旋回流動層式焼却炉での廃棄物の処理方法と其の設備。
【請求項５】
超音波混合改質装置は、処理液（Ｉ）貯留槽と、処理液（ＩＩ）貯留槽と、攪拌混合槽と、混合改質機及び改質液貯留槽で構成され、其々の槽と混合改質機の底部に圧電素子による超音波発生装置を具備した二流体以上で乱流混合の影響を受けながら、処理液中の有機及び無機物の改質が進行する超音波混合改質装置で構成し、超音波発生装置の基本原理は、前記の如くであって、其々の槽は、貯留中の処理液に発生した超音波の電気エネルギーを音圧による機械エネに変換して、振動子面を通過する処理液にキャビティーションを起し、処理液体内に微細な気泡が生じて処理液全体に微細振動が発生してクラッシュすることで微細液滴となる。更に、前記混合改質機は、入口部に乱流を形成させる金網の格子を設け、この格子の下流域に等方性に近い格子乱流場を形成せしめ、注入された流体を均等に縮流させるために中心軸に攪拌羽軸を設け、混合液に超音波領域振動を振動子先端（負荷端）より、２０〜４０（ｋＨｚ／Ｓｅｃ）の圧電素子よって発生した、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するが、この振動子に対して垂直に通過する混合処理液は、キャビティーションを起しクラッシュされる。従って、縮流された混合処理液の有機及び無機の粒子状物質を微細で安定した改質を促進して、物質変化を阻止すると供に液は、マイナスイオンの混合液で内包されるため超音波によって発生した音圧を消滅できる。請求項１に記載の二段旋回流動層式焼却炉での廃棄物の処理方法と其の設備。
【請求項６】
重金属類の処理装置は、飛灰貯留槽の飛灰出口と混練機の飛灰入口とを流体連通して、前記混練機に水を送水するための入口と混練物出口を具備した、前記混合物出口と混合物貯留槽の前記混合物入口とを流体連通し、前記混合物貯留槽と定量切出搬送機とを流体連通する。前記定量切出搬送機の搬出口にロータリーフィーダーを介し、Ｎｏ，２混合物搬送機と、攪拌機付洗浄槽にＮｏ，２混合物出・入口と水入口を具備した前記攪拌機付洗浄槽とを流体連通する。塩酸タンクに塩酸出・入口を具備し、塩酸出口と塩酸移送ポンプを介して前記攪拌機付洗浄槽とを流体連通する。前記攪拌機付洗浄槽のＮｏ，２混合物出口とＮｏ，２混合物移送ポンプを介してＮｏ，１固液分離機と流体連通する。前記Ｎｏ，１固液分離機にＮｏ，２混合物入口とＮｏ，１分離液出口と固形物（フライアッシュ）出口を具備した前記Ｎｏ，１固液分離機のＮｏ，１分離液出口と、Ｎｏ，１分離液移送ポンプを介して、前記攪拌機付重金属沈降槽に具備した前記Ｎｏ，１分離液入口と流体連通する。重金属安定剤タンクの前記安定剤出・入口を具備した前記安定剤出口と前記安定剤移送ポンプを介して前記攪拌機付重金属沈降槽に具備した前記安定剤入口と流体連通する。前記攪拌機付重金属沈降槽に具備した前記Ｎｏ，２分離液出口と沈澱装置の前記Ｎｏ，２分離液入口を具備し、Ｎｏ，２分離液移送ポンプを介して、前記沈澱装置のＮｏ，２分離液入口と流体連通する。前記沈澱装置は、重金属化合物スラリー出口と前記Ｎｏ，２分離液出・入口を具備し、前記Ｎｏ，２分離液出口と配管で調整槽に流体連通する。前記調整槽に具備したＮｏ，３分離液出口とＮｏ，３分離液移送ポンプを介して攪拌機付複分解槽に具備した前記Ｎｏ，３分離液入口と流体連通する。硫酸タンクは、硫酸の出・入口を具備し、前記硫酸出口と硫酸移送ポンプを介して、前記攪拌機付複分解槽に流体連通する。前記攪拌機付複分解槽に具備した、Ｎｏ，３混合物出口とＮｏ，３混合物移送ポンプを介して、Ｎｏ，２固液分離機の前記Ｎｏ，２固液分離機に具備したＮｏ，３混合物入口と流体連通する。前記Ｎｏ，２固液分離機は、水石膏出口と分離液（塩酸）出口を具備し、Ｎｏ，２塩酸移送ポンプを介し塩酸タンクの前記塩酸入口と流体連通するように構成されており、液体側に移動した前記重金属化合物スラリーの抽出による重金属類の除去と、水石膏の抽出を可能にした。請求項１に記載の二段旋回流動層式焼却炉での廃棄物の処理方法と其の設備。
【請求項７】
請求項１〜６に記載の二段旋回流動層式焼却炉での廃棄物の処理方法と、其の設備を用いて被焼却物を処理する方法であって、前記第一段旋回流動層室から旋回上昇してくる熱媒体の流動層の上部に高圧空気の旋回流を発生させ燃焼ガス中の残存一酸化炭素（ＣＯ）濃度を低減し、完全燃焼を促進すると供に熱媒体の飛散を防止して、安定化した前記流動層を形成する。前記被焼却物投入口より被焼却物を投入し、前記ガス燃焼室内での旋回流の外側温度を８５０℃に保持し、且つ旋回流の中心温度を１３００℃以上に維持して、被焼却物を完全燃焼させ、中和剤を前記中和剤投入口より投入して、被焼却物の燃焼産物である酸性ガスを中和し、被焼却物の燃焼によって発生する飛灰と、中和によって発生した塩化カルシュウムと、未反応の中和剤及び重金属類を含んだ燃焼ガスを、前記ガス燃焼室の前記排ガス出口管より、前記濡れ壁式ガス冷却室に導入し、前記超音波振動水発生装置の圧電素子により振動を発生させ振動子面を通過する水に超音波振動を伝えると水が、キャビティーションを起こし、マイナス電荷のクラッシュした振動（冷却）水を前記振動（冷却）水入口管より供給して、前記陣笠の中心の上面に沿って連続、且つ平均的に送水し、前記燃焼ガスと振動（冷却）水を接触させ、前記燃焼ガスの降温（５００℃）と、除塵と、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減と、燃焼によって発生した酸性ガスを中和し、且つ前記ダイオキシン類の再合成を抑制すと供に燃焼排ガスは、前記湿式超音波集塵装置に送気して、当該燃焼ガスの降温（４００℃）と、除塵と、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減と、燃焼によって発生した酸性ガスを中和し、且つダイオキシン類の再合成を抑制する。処理された前記排ガスは、前記排ガスチャンバーに送気し、前記排気筒内に上昇させて旋回流を発生させ、前記排ガス中の水分気化し、燃焼ガスの熱交換によって回収した熱エネルギーを前記第一段旋回流動層室、前記第二ガス旋回室及び前記排気筒における旋回流の発生並びに前記第一段旋回流動層室下方での流動層の形成に利用する。前記燃焼排ガス出口管の外周部と、前記濡れ壁式ガス冷却室内壁との間の空間に煤塵及び重金属類を含んだ振動（冷却）水の排水を貯留し、前記高圧空気入口管から高圧空気を送気して、よく混合した後に、排水処理装置に移送し、固液分離した重金属類を含有した固形分と、前記燃焼ガスから分離した煤塵等と混合した後、重金属類の固液分離・処理する請求項１〜６に記載の二段旋回流動層式焼却炉での廃棄物の処理方法と其の設備。
【発明の詳細な説明】
【発明に属する技術分野】
【０００１】  本発明は、二段旋回流動層式焼却炉に関するもので、特に本発明は、多種多様化した廃棄物の単独或いは混合燃焼での高温熱分解により、発生した燃焼ガス中の有害物質を安定物質に置換して無害化すること、燃焼ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）の削減を図ること、浮遊粒子物質を分離・除去すること、ダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類の削減を図ること、燃焼排ガスが保有する熱エネルギーを利用して、加圧空気を熱風の加圧空気に転換すること、複数の液状廃棄物の安定混合と改質をすること、燃焼によって発生した燃焼ガス中の飛灰及び重金属類の分離・処理と燃焼飛灰の再利用を可能にした二段旋回流動層式焼却炉に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般的に廃棄物は、植物性又は動物性の食品屑等いわゆる厨芥、紙・繊維・木竹・プラスチック類・ゴム・皮革・落葉等の雑介と、その他土砂・ガラス・陶磁器・金属類等を含む。尚、厨芥と雑芥は６０〜８０％の水分を含む可燃物であるが、土砂・ガラス・陶磁器・金属類は不燃物であり、これらの可燃物と不燃物の比率は、地域別の差は殆どない。
混合芥は、概ね可燃物が約８０％、不燃物が２０％の比率であるが、パルプ廃液や石油精製における硫酸滓その他各種の可燃物には、多少の差はあっても不燃物が含まれている。
又、化学製品の普及によって、焼却処理施設から発生する焼却灰及び燃焼飛灰の中には、猛毒の芳香族系有機塩素化合物であるダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類及び重金属類が含まれている。これらの有害物質が自然界に流出すると、自然環境や健康に直接影響を及ぼす弊害が発生し、大きな社会問題となっている。【０００３】  現在のところ、一般的に廃棄物の焼却処理は、固定炉床式、ストーカー（ロストル）式、流動層式及びガス化溶融式等によって行われている。然し、これらの焼却処理方式ではダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類等の再合成を抑制することは不可能であり、発生する焼却灰及び集塵装置で捕集された燃焼飛灰の中には、必ず、ダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類や重金属類が含まれているため、溶融炉等でエンドレスに溶融が繰り返されているだけで、特別な焼却方式によってダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類等の再合成を抑制する措置はとられていないのが実情である。更に、重金属類は焼却灰及び燃焼飛灰中に含まれたままか、溶融スラグ中に含まれたままである。
従って、焼却処理施設の燃焼機器や焼却処理にに伴う酸化作用によって、二酸化炭素（ＣＯ２）の発生は避けられないため、地球規模で温暖化問題が発生している現況である。この二酸化炭素（ＣＯ２）は、緑色植物が光エネルギーを吸収して炭酸ガスと水から、炭水化物を合成する光合成（炭酸同化）による自然界の摂理以外では、燃焼によって発生する二酸化炭素（ＣＯ２）の削減は、殆ど望めないのが一般的な現状である。【０００４】  従来の焼却装置は、被焼却物に混入している石・ガラス・陶磁器・金属類等の不燃物の処理に関して何ら考慮されていないものが多い。例えば焼却装置の前処理工程中に不燃物除去装置や破砕装置を設けても、効率の良い焼却処理が得られていない。塵芥以外の可燃物、例えばパルプ廃液・硫酸滓で在っても同様の課題が残されている。更に、被焼却物の燃焼によって発生する塩化水素（ＨＣｌ）、酸素（Ｏ２）、一酸化炭素（ＣＯ）から、燃焼飛灰中の重金属類や燃え残った炭素によって、猛毒のがダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類が再合成されると供に燃焼によって、発生する二酸化炭素（ＣＯ２）の温暖化よる重大な社会問題を引き起こしている。又、焼却灰や燃焼飛灰中の重金属類の除去や二流体以上の廃液で乱流混合の影響を受け、且つ物質変化が進行する混合液体中の有機塩素化合物質の処理に関して、従来の焼却処理方法で、これらの問題の解決はなされていない。【０００５】  傾斜した火床上に被焼却物を上方から投入し、その下方からの空気を上方の斜めの邪魔板に沿って吹き上げて空気の循環流を作る燃焼装置、例えば特開昭４６−８９２号公報に記載されている。この装置では、空気の循環が不充分であり、しかも被焼却物は直接装置内に投入されるために、完全燃焼は殆ど望めないという欠点がある。【０００６】  又、炉の頂部の開口部から被焼却物を投入し、被焼却物の下部に設けた散気管からの吹き込み空気によって、投入された被焼却物を流動化させ燃焼させた後、不燃物を散気管の下部に設けたスクリューコンベアで、装置外に排出するようにした一段燃焼方式（例えば特開昭４９−１０８８５６号公報）もある。然し、この方式では、被焼却物で形成した流動層での完全燃焼は不可能であり、水分の多い被焼却物の燃焼は不完全燃焼となる。【０００７】  更に、パドルフィーダーを焼却炉の底部に設け、パドルフィーダーの下方から散気管を介して空気を吹き込む一段式の燃焼装置が、特開昭５２−９０１７４号公報に記載されている。
この燃焼装置においては、被焼却物をパドルフィーダーの一端から該炉内に搬送し、このパドルフィーダートラフの下方から吹き込んだ空気によって、被焼却物の流動化を形成する。然し、この方法も一段式燃焼装置のために必ずしも完全な燃焼は得られない。【０００８】  前記特開昭５２−９０１７４号公報の装置とは異なり、被焼却物を焼却炉本体の流動層室の斜め上方から投下し、熱媒体（硅砂等）によって形成された流動層中に落下させて被焼却物の一部を燃焼させ、流動層を通過してパドルフィーダーに落下した被焼却物は、パドルフィーダーで粉砕されフィーダートラフからの空気の吹き上げと、流動層室の中間部に設けた散気管によって安定した流動層を形成し、この散気管の上方の一方の壁から斜め上方に、更にその対向壁から斜め下方に、当該炉外で熱交換した空気を風箱から吹き込んで旋回流動層を形成する二段燃焼方式の燃焼方法が、特開昭５５−９５０１６号公報に記載されている。この場合、被焼却物は旋回流に乗って完全な燃焼が行われる。然し、炉内に投入された被焼却物の中には、パドル間隔以上の大きな石塊や金属塊等の不燃物が混入することも多いことから、パドルフィーダーの回転停止が起こり、可燃物の粉砕と不燃物の搬送が順調に行われないため、充分な二段燃焼が不可能となることも多い。その上、焼却装置そのものの一時停止を余儀なくされる等の基本的な欠点がある。また被焼却物の燃焼によって発生する酸性ガス、例えば塩化水素等によって、特殊な例を除いて殆どの当該装置は、炉本体内壁の耐火材が著しく劣化し、当該装置そのものの機能を完全に損ね、焼却処理が不可能となる。従って、これらを補うための手間や修繕等に掛かる経費が増大する。更に、焼却装置内において、猛毒の芳香族系有機塩素化合物であるダイオキシン類や、多塩素ジベンゾフラン類等の再合成の抑制技術と、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減技術と、焼却灰及び燃焼飛灰中に含まれた重金属類の分離・処理技術は、殆ど確立されていない。【０００９】  今までに開発された集塵装置は、（１）サイクロンと（２）洗浄集塵装置（ベンチュリースクラバー）と（３）電気集塵装置と（４）バグフィルターと（５）音波集塵装置がある。
この中で音波集塵装置は、処理ガスに音波によって振動を与えると、浮遊粒子はお互いに衝突し凝集する。凝集粒子は、見かけ上、粒径が大きくなるので、サイクロン等によって容易に捕集できる。然し、音波による音圧公害の問題があり、現在は殆ど使用されていない。サイクロンは、粒子径５μｍ〜１０μｍに適応するため、問題とる１μｍ前後の含有粒子には適応できないという欠点がある。洗浄集塵装置の捕集性能は、サイクロンとバグフィルターの中間であり、大量の粉塵を含んだ排水が発生するために、大規模の排水処理が必要となる。電気集塵装置は、帯電粒子を正極板方向に移動させて正極板に付着させ処理ガスと分離する。付着した粒子の除去には、機械的にハンマーリング等によって正極板から剥離する方法（乾式法）と、水で流し去る方法（湿式法）とがある。
電気集塵装置は、各種集塵装置の中でも、最も微小な粒子（０．１μｍ程度）まで捕集でき、更に高温高圧でも使用でき、圧力損失も小さく（１０ｍｍ水柱程度）、運転費が安いので、大量のガス処理用として用いられることが多い。然し、高電圧（数千ボルト以上）及び整流器を必要とするので設備費は最も高く、正極板に付着した粒子を機械的にハンマーリング等によって剥離する際（４回以上／時間）には大量の粉塵が大気中に放出される。一方、水流で流し去る場合は排水処理が必要となるという欠点がある。バグフィルターは、粉塵がろ布の上に堆積すると処理ガスの圧力損失が大きくなるため、粉塵を一定間隔で払い落とす必要があり、このために付着性のある粉塵や水分の多い処理ガスの集塵は不可能である。払い落とし方法は、逆気流吹き込みや機械的振動があるが、払い落とし中には、ろ過操作を中止するか、バックを幾つかのグループに分け、順次払い落としていく方法が用いられているが、非常に不合理なものであり、前記の問題点は殆ど解決していない。【００１０】  廃棄物焼却施設の燃焼排ガスから熱エネルギーを回収する熱交換器は、通常、出来る限り高温側に配設するのが望ましい。然し、当該燃焼排ガス中には水分と浮遊粒子が多いため、熱交換器と集塵装置との組み合わせが難しい。更に、当該熱交換器に浮遊粒子が付着し易いために、当該熱交換器を低温側に配設しなければならない。従って、効果的な熱エネルギー回収の実現が難しい状況である。【００１１】  液状廃棄物の焼却処理では、単に焼却炉内に噴霧して処理されているが、二流体以上の廃液の混合は、単に其々の容量の比例積算によって行われている。例えば、塩素濃度２００ｐｐｍのポリ塩化ビフェニール油と廃油を混合して、混合油中の塩素濃度０．５ｐｐｍの混合油を造った場合、この混合油は時間経過と供に混合前の塩素濃度２００ｐｐｍを示し、混合目的を達成できないばかりか、送液ユニットでの詰まりや噴霧ノズルの詰まりが頻繁に発生することから該処理を一時的に中止せざるを得ない等の基本的な欠陥があるが、この問題点は殆ど解決していない。【００１２】  廃棄物焼却施設から発生する焼却灰及び燃焼飛灰の中には、猛毒の芳香族系有機塩素化合物であるダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類及び重金属類が多量に含まれている。これらの有害物質が自然界に流出することによって、自然環境や健康に直接影響を及ぼす生活環境に弊害が現れ、大きな社会問題を誘発している。そこで何らかの処理方法で有害物質の安定化を図った後、最終処分が必要となる。然し、従来の処理方法は、薬品（キレート）を添加するか或いはアルカリ性物質に変換した後、セメント固化して最終処分する方法が主流である。近頃では、焼却灰や燃焼飛灰を溶融した後、最終処分するか再資源化する方法が行われるようになったが、其々の処理方法は問題点があり完全なものとは云い難い。キレート或いはセメント固化方法では、長期間の雨（酸性雨）によって、アルカリ状態が弱まるとダイオキシン類や重金属類の溶出防止は、不可能であるから土壌汚染や水質汚染を避けることはできない。又、焼却灰や燃焼飛灰の搬送と混練等は乾式で行うため、作業中に粉塵の漏れは物理的に避けられない事から当該処理施設���従事している人々は、普通の人の血中脂肪１グラム当たりの濃度と言われる２０〜３０ピコグラム（１ピコグラムは１兆分の１グラム）の数拾倍以上のダイオキシン類に、汚染された等の事例が報告されたことから、１９９９年１月以降、日本全体の当該処理施設（約２７，０００施設）の約１７％に当る約４，６００施設が休・廃止に至った経緯からも特殊な例を除いて殆ど解決されていない。尚、集塵装置等で捕集した乾状のものと排水処理装置から湿状で引き抜かれた汚泥の燃焼飛灰は、ダイオキシン類や重金属類の有害物質を分離・除去することによって、貴重な資源として利用できるにも拘らず殆ど再利用されていない。従って、当該処理施設から発生する焼却灰や燃焼飛灰の処理・処分費は、全体の経費の大分部を占め、然も年々増加傾向を示しているにも拘らずこの問題を解決する手段が定まっていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】  本発明は、前記の問題点を解決し、被焼却物の燃焼に伴う酸化作用によって発生する一酸化炭素（ＣＯ）濃度を低減し、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減を図り、発生する猛毒のダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類等の再合成を抑制し、粉塵を効果的に集塵し、熱エネルギーを効果的に回収し、二流体以上の廃液を物質変化の少ない混合と改質をし、燃焼飛灰に含有している重金属類の分離・処理と、大気中に放出する燃焼排ガスの白濁を防止することが出来る焼却方法並びに焼却設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  本発明によれば、流動層室の上部に被焼却物の燃焼によって発生した一酸化炭素（ＣＯ）濃度を低減させ、且つ熱媒体（硅砂等）の飛散防止を図るために高圧空気噴霧装置を具備した第一段旋回流動層室と、前記第一段旋回流動層室の上部と流体連通する第二段ガス旋回室と、前記第二段ガス旋回室の上部と流体連通するガス燃焼室と、燃焼排ガス出口管の上部に設けられた濡れ壁式ガス冷却室の陣傘の中心部の上部に超音波振動水（冷却水）発生装置を具備した前記水貯留槽を設け、圧電素子と発信器により音圧の振動を発生させ振動子面を通過する水に振動を与えると水がキャビティーションを起こし、マイナス電荷でクラッシュした前記振動水（冷却水）を陣傘の上表面に定量で均一に流出することで燃焼ガスの降温（５００℃）と、除塵と、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減と、燃焼によって発生した酸性ガス中に噴霧し含有する中和剤（ＣａＯ）を前記振動水（冷却水）に溶解させ、燃焼排ガスと接触させ効率良い中和反応が図れることから、前記ダイオキシン類の再合成を抑制すると供に燃焼排ガスは、前記濡れ壁式ガス冷却室の上部側面に設けられた排ガス出口管と流体連通する湿式超音波集塵装置と、流体連通する旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器で、更に燃焼排ガスの降温（４００℃）と、除塵と、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減と、酸性ガスの中和処理でダイオキシン類の再合成の抑制を図かり、旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器で、熱交換された排ガスを系外に排出する排気筒を具備する排ガスチャンバーと、前記旋回用空気熱交換器及び流動用空気熱交換器において熱交換して得られる熱エネルギーを前記第一段旋回流動室、前記第二段ガス旋回室及び当該排気筒における旋回流の発生に利用する。又、二流体以上の廃液を物質変化の少ないものを連続的に造り出す超音波混合改質装置と、前記燃焼排ガス出口管の外周部と、前記濡れ壁式ガス冷却室内壁との間の空間に飛灰や重金属類を含んだ前記振動水（冷却水）の排水を貯留し、前記高圧空気入口管から高圧空気を送気して、よく曝気した後に、標準的な凝集沈澱式排水処理装置（図略）に移送し固液分離した飛灰と重金属類を前記燃焼排ガスから分離した飛灰と混合後、重金属類の固液分離処理し、分離物を再利用する二段旋回流動層式焼却炉の処理方法と其の設備を提供する。【００１５】  前記第一段旋回流動層室には、多数のオリフィスノズル及び熱媒体と不燃物の取り出し口が設けられている円錐形低板と、前記円錐形低板の下方に設けられている風箱と、前記風箱に熱風の加圧空気を送り込む加圧熱風送気管とが設けられ、前記円錐形低板の上方には予め熱媒体（硅砂等）が充填されていて、前記加圧熱風送気管から送り込まれた熱風の加圧空気を多数のオリフィスノズルを介して、前記円錐形低板の上方に吹き出すことによって前記熱媒体を吹き上げて流動層を形成するようになっており、前記第一段旋回流動層室上部内壁には、タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズルが設けられ、前記第一段旋回流動層室外壁にはタンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズルと、流体連通する環状の風箱が設けられ、前記風箱には熱風の加圧空気を送り込む加圧熱風送気管が取り付けられていて、��記風箱に送り込まれた熱風の加圧空気をタンジェンシャルに多数配列された、オリフィスノズルを介して前記第一段旋回流動層室に送り込み、前記流動層を形成している熱媒体を旋回・流動させるように構成されている。【００１６】  前記第一段旋回流動層室の最上部に多数の高圧空気噴霧ノズルと、前記噴霧ノズル冷却用高圧空気入口を具備した噴霧ノズル取付座を円周上に等分に配列した前記噴霧ノズルと、流体連通する環状のヘッダー管が設けられ、前記ヘッダー管には高圧空気を送り込む送気管と風量調整用弁を介して流体連通されていて、高圧空気を前記第一段旋回流動層室に噴霧し、残存の一酸化炭素（ＣＯ）濃度を低減し完全燃焼を可能とすると供に熱媒体の飛散を防止し、安定化した流動層を形成するように構成されている。【００１７】  前記第一段旋回流動層室と、第二段ガス旋回室との間には、被液状廃棄物投入口、被固形廃棄物投入口、中和剤投入口、熱媒体循環口及びバーナーが設けられ、被焼却物、中和剤及び熱媒体を当該流動層に投入して、旋回させながら前記第二段ガス旋回室に上昇させるように構成されており、前記第二段ガス旋回室上部の内壁には多数のオリフィスノズルが設けられ、前記第二段ガス旋回室上部外壁には、オリフィスノズルと流体連通する環状の風箱が設けられ、前記風箱には、熱風の加圧空気を送り込む加圧熱風送気管が取付けられていて、送り込まれた熱風の加圧空気をオリフィスノズルを介して、前記第二段ガス旋回室に吹き込み、前記第一段旋回流動層室から上昇してくる燃焼排ガスを、更に旋回させるように構成されており、前記第二段ガス燃焼室上部には、前記濡れ壁式ガス冷却室と、流体連通する燃焼ガス出口管が設けられ、燃焼飛灰等を含んだ燃焼排ガスを、前記濡れ壁式ガス冷却室に導入するように構成されている。【００１８】  前記二段旋回流動層式焼却炉の炉内温度調整は、旋回流の外側温度が８５０℃を越えた時、冷却水と高圧空気を混合して特殊ノズルで燃焼排ガスに直接噴霧して燃焼排ガス温度を維持するよう構成されている。【００１９】  前記濡れ壁式ガス冷却室には、前記第二段ガス燃焼室の燃焼排ガス出口管を覆うように陣傘が設けられており、この陣傘の上面中央部には、超音波振動水（冷却水）発生装置を具備した超音波振動水（冷却水）貯留槽が設けられており、この超音波振動水（冷却水）発生装置は、圧電素子による超音波振領域の振動（２０〜４０ｋＨｚ／Ｓｅｃ）を発生するために、電極被膜（セラミック）を施した圧電素子の両面を電極として用いたコイルのインダクタンスとコンデンサーとで発信周波数を決定した後、信号増幅器で圧電素子に適合した数百Ｗ〜千Ｗの出力に合わせて、交流電源を印加すると圧電素子は、正電位で伸び、負電位で縮み、この振動を出力端の振動子の先端に伝達し超音波が伝送される。一方、反復する振動エネルギーを保持するために保持端振動子を設けてあって、出力端に発生した振動エネルギーは、振動板を経由して、注入された水に振動を伝達するとキャビテーションを起こし、水中でクラッシュするように構成されており、この水には、振動エネルギーが内包されマイナス電荷が帯電しているので、前記濡れ壁式ガス冷却室の陣傘の傾斜に沿って前記超音波振動水（冷却水）発生装置を具備した超音波振動水（冷却水）貯留槽底部の全円周と陣傘の間に適当な隙間を設け定量の超音波振動水（冷却水）を連続且つ、平均的に流出して、前記陣傘の下端の前記第二段ガス燃焼室から上昇してくる燃焼排ガスの降温と、この燃焼排ガス中に含有している有機及び無機物質である燃焼飛灰や塩化カルシュウムや未反応の中和剤である生石灰や重金属類及びダイオキシン類等を溶解或いは、吸着して燃焼排ガスの煤塵の除去と、ダイオキシン類の再合成の抑制と二酸化炭素（ＣＯ２）の削減を図ることが可能であり、前記貯留槽に注入する水は、前記濡れ壁式ガス冷却室の外壁を貫通して、前記貯留槽上部の水入口と流体連通されており、更に前記燃焼ガス出口管の外周部と濡れ壁式ガス冷却室内壁との間の空間の最下部に、曝気用ヘッダー管を設け、高圧空気を送気する高圧空気入口管は、濡れ壁式ガス冷却室外壁を貫通して設け前記曝気用ヘッダー管と流体連通し、超音波振動水（冷却水）貯留槽からの前記振動水の使用排水は、前記濡れ壁式ガス冷却室の外壁を貫通して設けた排水出口管と流体連通し、前記排水出口管まで貯留された排水を高圧空気で曝気しながら順次、基本的な凝集沈殿式排水処理装置（図略）に送水して排水処理するように構成されている。【００２０】  前記燃焼排ガス出口管は、内・外壁の温度差が大きいことから水冷ジャケットを設け、前記濡れ壁式ガス冷却室の外壁を貫通して設けられた冷却水入口管と流体連通し、冷却済みの排水は燃焼ガス出口管の外周部と濡れ壁式ガス冷却室内壁との間の空間に貯留されている排水と合流するように構成されている。【００２１】  排ガスチャンバーには、飛灰や重金属類を捕集した後の処理ガスを導入する処理ガス入口管と、白煙（水蒸気）防止用加圧熱風入口管と、排気筒とが設けられており、前記排気筒の最下段に環状の風箱を設け、排気筒側板にタンジェンシャルに配列させた多数のオリフィスノズルを設け、排気筒の外側に熱風の加圧空気を送り込む加圧熱風送気管を設け、熱風の加圧空気を加圧熱風送気管から風箱とダンパーを介してオリフィスノズルから、排気筒に吹き込んで旋回流を発生させるように構成されている。【００２２】  前記湿式超音波集塵装置は、角断面で円錐形の排ガス入口管と、ガス整流板ユニットと、多数の圧電素子の振動子ユニットに音波領域振動を振動子先端（負荷端）より出力、即ち振動（２０〜４０ｋＨｚ／Ｓｅｃ）を発生させ振動子面を通過する水に振動を与えると、水がキャビティーションを起こしＯＨとＨに分解して微粒子の水滴状態を作るための前記水貯留槽と、水の出・入口を具備する。更にミスト・セパレーターと、角断面で円錐形の排ガス出口管とを具備し、前記旋回用空気熱交換器は、角断面で円錐形の排ガス入口管と、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、角断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の第一段旋回流動層室、第二段ガス旋回室及び排ガスチャンバー上部に取付けた排気筒に加圧熱風を送気する配管とを具備し、前記流動用空気熱交換器は、前記旋回用空気熱交換器の下流に設けられており、前記旋回用空気熱交換器と流体連通するダクトと、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、各断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の底部に流動層を発生させるための加圧熱風を送気する配管と、排ガス出口管と煤塵出口管と排ガスを送気する配管を設けた煤塵貯留チャンバーを具備し、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減を図ると供に煤塵の除去と、酸性ガスの中和によってダイオキシン類の再合成を抑制するように構成されている。【００２３】  前記旋回用空気熱交換器は、角断面で円錐形の排ガス入口管と、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、角断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の第一段旋回流動層室、第二段ガス旋回室及び排ガスチャンバーに熱風を送気する配管とを具備している。【００２４】  前記流動用空気熱交換器は、前記旋回用空気熱交換器の下流に設けられており、前記旋回用空気熱交換器と流体連通するダクトと、高圧空気により付着煤塵を除去する散気管と、角断面のエキスパンションと、前記二段旋回流動層焼却炉の底部に流動層を発生させる加圧熱風を送気する配管と煤塵貯留チャンバーと、煤塵出口管とを具備している。【００２５】  超音波混合改質装置は、処理液（Ｉ）貯留槽と、処理液（ＩＩ）貯留槽と、攪拌混合槽と、混合改質機及び改質液貯留槽で構成され、其々の槽と混合改質機の底部に圧電素子による超音波発生装置を具備した二流体以上で乱流混合の影響を受けながら、処理液中の有機及び無機物の改質が進行する超音波混合改質装置で構成し、超音波発生装置の基本原理は、前記の如くであって、其々の槽は、貯留中の処理液に発生した超音波の電気エネルギーを音圧による機械エネに変換して、振動子面を通過する処理液にキャビティーションを起し、処理液体内に微細な気泡が生じて処理液全体に微細振動が発生してクラッシュすることで微細液滴となる。更に、前記混合改質機は、入口部に乱流を形成させる金網の格子を設け、この格子の下流域に等方性に近い格子乱流場を形成せしめ、注入された流体を均等に縮流させるために中心軸に攪拌羽軸を設け、混合液に超音波領域振動を振動子先端（負荷端）より、２０〜４０（ｋＨｚ／Ｓｅｃ）の圧電素子よって発生した、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するが、この振動子に対して垂直に通過する混合処理液は、キャビティーションを起しクラッシュされる。従って、縮流された混合処理液の有機及び無機の粒子状物質を微細で安定した改質を促進して、物質変化を阻止すると供にこの液は、マイナスイオンの混合液で内包されるため超音波によって発生した音圧を消滅できる。【００２６】  二段旋回流動層式焼却炉において、焼却処理に伴って、発生した燃焼飛灰の中には、完全燃焼と中和処理によって、芳香族系有機塩素化合物であるダイオキシン類と多塩化ジベンゾフラン類や重金属類の存在は殆どない。従って、前記の燃焼飛灰を一箇所に捕集した後、塩酸を添加し洗浄すると含有している重金属類は化合物となって固体側から分離し液体側に抽出され移動する。この洗浄物を固液分離機によって、第一段目の固液分離を行うと重金属類、例えば鉛、カドミウムや水銀等を殆ど含まない資源化可能な固形物（フライアッシュ）と重金属化合物を含んだ液体（塩化カルシウム）に分離される。更に、この分離された液体に重金属安定剤（水酸化ナトリウム或いは炭酸ナトリウム）を添加しｐＨ調整���た後、この液体を沈澱装置によって、第二段目の固液分離が行われ、固形物（重金属化合物スラジ）を抽出すると供に分離された液体に硫酸を添加し化学反応完了後には、資源化の可能な高純度の水石膏と塩酸が生成される。この混合物を固液分離機によって、第三段目の固液分離することによって水石膏を抽出すると供に、一方の分離された塩酸は、燃焼飛灰の洗浄用として系内において循環使用する。【００２７】  本発明によれば前記二段旋回流動層式焼却炉での廃棄物の処理方法と、其の設備を用いて被焼却物を処理するもので、前記第一段旋回流動層室から旋回上昇してくる熱媒体の流動層の上部に高圧空気の旋回流を発生させ燃焼ガス中の残存一酸化炭素（ＣＯ）濃度を低減し、完全燃焼を促進すると供に熱媒体の飛散を防止して、安定した前記流動層を形成する。前記被焼却物投入口より被焼却物を投入し、前記ガス燃焼室内での旋回流の外側温度を８５０℃に保持し、且つ旋回流の中心温度を１３００℃以上に維持して、被焼却物を完全燃焼させ、中和剤を前記中和剤投入口より投入して、被焼却物の燃焼産物である酸性ガスを中和し、被焼却物の燃焼によって発生する飛灰と、中和によって発生した塩化カルシュウムと、未反応の中和剤及び重金属類を含んだ燃焼ガスを、前記ガス燃焼室の前記排ガス出口管より、前記濡れ壁式ガス冷却室に導入し、前記超音波振動水発生装置の圧電素子により振動を発生させ振動子面を通過する水に超音波振動を伝えると水が、キャビティーションを起こし、マイナス電荷のクラッシュした振動（冷却）水を前記振動（冷却）水入口管より供給して、前記陣笠の中心の上面に沿って連続、且つ平均的に送水し、前記燃焼ガスと振動（冷却）水を接触させ、前記燃焼ガスの降温（５００℃）と、除塵と、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減と、燃焼によって発生した酸性ガスを中和し、且つ前記ダイオキシン類の再合成を抑制すと供に更に燃焼排ガスは、前記湿式超音波集塵装置のガス整流板ユニットで均等化され、多数の圧電素子の振動子ユニットにおいて発生させた２０〜４０ｋＨｚ／Ｓｅｃ前後の音波領域の振動を与えて形成した微細な水滴に燃焼飛灰を吸着させて前記ガスの降温（４００℃）と、除塵と、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減と、ダイオキシン類の再合成を抑制する二重の保全を行う。【００２８】  処理された前記排ガスは、前記排ガスチャンバーに送気し、前記排気筒内に上昇させて旋回流を発生させ、前記排ガス中の水分を気化し、燃焼ガスの熱交換によって回収した熱エネルギーを前記第一段旋回流動層室、前記第二ガス旋回室及び前記排気筒における旋回流の発生並びに前記第一段旋回流動層室下方での流動層の形成に利用する。前記燃焼排ガス出口管の外周部と、前記濡れ壁式ガス冷却室内壁との間の空間に煤塵及び重金属類を含んだ振動（冷却）水と、前記湿式超音波集塵装置からの排水を貯留し、前記高圧空気入口管から高圧空気を送気して、よく混合した後に、前記排水処理装置に移送し、固液分離した重金属類を含有した固形分と、前記燃焼ガスから分離した煤塵等と混合した後、前記の重金属類の固液分離・処理する。【００２９】  一般的に焼却処理におけるダイオキシン類の生成過程は、二次燃焼室において完全燃焼できないで、残留した未���焼成分或いは前駆物質が、二次燃焼室から集塵装置・熱交換器を通過する間に、温度・雰囲気・触媒などの諸条件が適当に揃ってしまい、燃焼によって発生した塩化水素と反応して生成されると考えられている。この生成反応には、１）３００〜５００℃の雰囲気温度で、煤塵中の重金属（特に銅）が触媒となり、未燃焼炭素などからダイオキシン類が合成される反応経路と、２）クロロフェノールやクロロベンゼン等の前駆物質が分解し、でダイオキシン類が合成される反応経路とがある。
特に１）の合成反応は、関連の薄い物質から、新たに合成されると言った意味でＤｅ  Ｎｏｖｏ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓと呼ばれている。毒性の強いダイオキシン類は、其の化学的構造からもわかるように、本質的には一酸化炭素（ＣＯ）や各種炭化水素（ＨＣ）などと同様、未燃焼分の一種と考えられている。従って、焼却炉内でのダイオキシン類の生成抑制法は、高い燃焼温度（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、燃焼ガスの充分な滞留時間（Ｔｉｍｅ）及び未燃焼ガスと空気との良好な乱流混合（Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）が最も重要となる。そこで、酸素（Ｏ２）濃度のコントロールを前提として、これらの三要素の良好なバランスを図れば殆どのダイオキシン類の再合成の抑制が可能となる。これら三要素の良好なバランスの図れた燃焼条件下で、燃焼によって発生した塩化水素（ＨＣＩ）を同時に生石灰（ＣａＯ）による中和処理することで、安定した無害の塩化カルシウム（ＣａＣＩ２）と水（Ｈ２Ｏ）が生成される。重金属の触媒が燃焼排ガス中に存在しても、塩化カルシウム（ＣａＣＩ２）と水（Ｈ２Ｏ）は、殆ど反応しないため、燃焼排ガスに見合った中和剤の自動供給によってダイオキシン類や多塩化ジベンゾフラン類の再合成の抑制効果を高めることができる。【００３０】  燃焼排ガス中の飛灰と重金属類は、二段旋回流動層式焼却炉の上部に設けられた陣傘付の濡れ壁式ガス冷却室の排水中に吸収される。燃焼飛灰と重金属類を吸収した排水は、湿式超音波集塵装置からの排水と供に凝集沈澱式排水処理装置（図略）によって、処理水と汚泥に分離されるが、分離された処理水は、系内で再利用する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（イ）は、本発明に係わる二段旋回流動層式焼却炉を概念的に示す縦断面図、（ロ〜二）は、その一部を其々示す縦断面図である。
【図２】は、図１におけるＡ−Ａ線で切断した平面図である。
【図３】は、図１におけるＢ−Ｂ線で切断した平面図である。
【図４】は、図１におけるＣ−Ｃ線で切断した平面図である。
【図５】は、図１におけるＤ−Ｄ線で切断した平面図である。
【図６】は、図１におけるＥ−Ｅ線で切断した平面図である。
【図７】は、図１におけるＦ−Ｆ線で切断した平面図である。
【図８】は、本発明の二段旋回流動層式焼却炉による処理システムの概略を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３２】１・・・炉本体
１−１・・・第一段旋回流動室
１−２・・・第二段ガス旋回室
１−３・・・ガス燃焼室
２・・・熱媒体取出口
３・・・オリフィスノズル
４・・・風箱
５・・・加圧熱風送気管
６・・・オリフィスノズル
７・・・風箱
８・・・環状ヘッダー管
９、１０、１１、・・・加圧熱風送気管
１２・・・ダンパー
１３・・・高圧空気噴霧ノズル取付座
１４・・・高圧空気ヘッダー管
１５・・・高圧空気入口管
１６・・・高圧空気量調節弁
１７・・・高圧空気噴霧ノズル
１８・・・固形状被焼却物入口
１９・・・液状被焼却物入口
２０・・・熱媒体循環口
２１・・・中和剤投入口
２２・・・バーナー
２３・・・オリフィスノズル
２４・・・風箱
２５・・・環状ヘッダー管
２６、２７、２８、・・・加圧熱風送気管
２９・・・ダンパー
３０・・・燃焼排ガス出口管
３１・・・燃焼排ガス緊急放出口
３２・・・濡れ壁式ガス冷却室
３３・・・排ガス出口管
３４・・・排ガスチャンバー
３５・・・排ガス入口管
３６・・・白煙防止用加圧熱風入口管
３７・・・排気筒
３８・・・風箱
３９・・・オリフィスノズル
４０・・・環状ヘッダー管
４１・・・加圧熱風送気管
４２・・・加圧熱風送気管
４３・・・ダンパー
４４・・・加圧熱風送気管
４５・・・燃焼ガス出口管用水冷ジャケット
４６・・・燃焼ガス出口管用ジャケット冷却水入口管
４７・・・排水出口管
４８・・・ドレン出口管
４９・・・圧力空気入口管
５０・・・曝気用ヘッダー管
５１・・・炉内温度調整用噴霧水入口管
５２・・・冷却水噴霧装置
５３・・・陣傘
５４・・・超音波振動水（冷却水）貯留槽
５５・・・超音波振動水（冷却水）発生装置
５６・・・冷却水入口管
５７・・・冷却水入口側ヘッダー管
５８・・・冷却水出口側ヘッダー管
５９・・・冷却水出口管
６０・・・処理物収納箱
６１・・・電動横行ホイスト
６２・・・電動ブロック
６３・・・圧縮せんだん機
６４・・・Ｎｏ．１処理物搬送機
６５・・・処理物貯留槽
６６・・・自動切出装置
６７・・・Ｎｏ．２処理物搬送機
６８・・・給塵装置
６９・・・液状被処理物貯留槽
７０・・・残渣油貯留槽
７１・・・混合攪拌槽
７２・・・ポンプユニット
７３・・・ポンプユニット
７４・・・ポンプユニット
７５・・・超音波混合改質機
７６・・・ポンプユニット
７７・・・攪拌機付混合液貯留槽
７８・・・ポンプユニット
７９・・・廃液噴霧バーナー
８０・・・分級器
８１・・・熱媒体循環装置
８２・・・ロータリーフィダー
８３・・・熱媒体貯留槽
８４・・・不燃物搬送機
８５・・・不燃物貯留箱
８６・・・中和剤貯留槽
８７・・・除湿器
８８・・・定量切出装置
８９・・・熱風送気管
９０・・・補助燃料貯留槽
９１・・・オイルポンプユニット
９２・・・燃焼用送風機
９２ａ・・・オイルバーナー
９３・・・湿式超音波集塵装置
９３ａ・・・排ガス入口管
９３ｂ・・・ガス整流板ユニット
９３ｃ・・・振動子ユニット
９３ｄ・・・ミスト・セパレーター
９３ｅ・・・排ガス出口管
９４・・・旋回用空気熱交換器
９４ａ・・・排ガス入口管
９４ｂ・・・エキスパンション
９５・・・旋回用送風機
９６・・・流動用空気熱交換器
９６ａ・・・排ガス入口管
９６ｂ・・・エキスパンション
９７・・・流動用送風機
９８・・・誘引送風機
９９・・・散気管
１００・・・煤塵貯留チャンバー
１０１・・・二重ダンパー
１０２・・・飛灰搬送機
１０３・・・加湿器
１０４・・・飛灰貯留バンカー
１０５・・・空気圧縮機
１０６・・・熱風発生装置
１０６ａ・・・オイルバーナー
１０７・・・燃焼用送風機
１０８・・・混練機
１０９・・・Ｎｏ．１混合物貯留槽
１１０・・・定量切出搬送機、
１１１・・・ロータリーフィーダー
１１２・・・Ｎｏ，２混合物搬送機
１１３・・・攪拌機付洗浄槽
１１４・・・塩酸タンク
１１５・・・塩酸移送ポンプ
１１６・・・Ｎｏ，１混合物移送ポンプ
１１７・・・Ｎｏ，１固液分離機
１１８・・・Ｎｏ，１分離液移送ポンプ
１１９・・・攪拌機付重金属沈降槽
１２０・・・重金属安定剤タンク
１２１・・・重金属安定剤移送ポンプ
１２２・・・Ｎｏ，２分離液移送ポンプ
１２３・・・沈澱装置（シックナー）
１２４・・・調整槽
１２５・・・Ｎｏ，３分離液移送ポンプ
１２６・・・攪拌機付複分解槽
１２７・・・硫酸タンク
１２８・・・硫酸移送ポンプ
１２９・・・Ｎｏ，３混合物移送ポンプ
１３０・・・Ｎｏ，２固液分離機
１３１・・・Ｎｏ，２塩酸移送ポンプ
ａ・・・熱媒体
ｂ・・・固形状被焼却物
ｃ・・・液状被焼却物
ｄ・・・不燃物
ｅ・・・加圧熱風
ｆ・・・耐火材
ｇ・・・中和剤
ｈ・・・燃焼排ガス
ｉ・・・燃焼飛灰
ｊ・・・排ガス
ｋ・・・加圧熱風
ｌ・・・振動水（冷却水）
ｍ・・・補助燃料
ｎ・・・円錐形底板
ｏ・・・高圧空気
ｐ・・・残渣油
ｑ・・・排水
ｒ・・・混合液
ｓ・・・新水
ｔ・・・空気
ｕ・・・加圧空気
ｖ・・・重金属類
Ａ・・・分離汚泥
Ｂ・・・Ｎｏ，１混合物
Ｃ・・・塩酸
ｓ・・・水
Ｄ・・・Ｎｏ，２混合物
Ｅ・・・Ｎｏ，１分離液
Ｆ・・・固形物（フライアッシュ）
Ｇ・・・重金属安定剤
Ｈ・・・Ｎｏ，２分離液
Ｉ・・・重金属化合物スラリー
Ｊ・・・Ｎｏ，３分離液
Ｋ・・・硫酸
Ｌ・・・Ｎｏ，３混合物
Ｍ・・・水石膏
【発明を実施するための形態】
【００３３】  以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳説する。
【００３４】［図１］は、本発明係わる主装置である焼却炉を概念的に示す断面図である。二段旋回流動層式焼却炉１は第一段旋回流動層室１−１と、第一段旋回流動層室１−１の上部と流体連通する第二段ガス旋回室１−２と、第二段ガス旋回室１−２の上部と流体連通するガス燃焼室１−３と、ガス燃焼室１−３の上部に設けられた濡れ壁式ガス冷却室３２とを具備する。
【００３５】  第一段旋回流動層室１−１には、多数のオリフィスノズル３及び熱媒体取出口２が設けられている円錐形底板ｎと、円錐形底板ｎの下方に設けられている風箱４と、風箱４に加圧熱風ｋを送り込む熱風送気管５とが設けられている。円錐形底板ｎは、すり鉢状になだらかに傾斜している。円錐形底板ｎの中央を通って、最下部に抜ける熱媒体取出口２が設けられている。円錐形底板ｎのほぼ全面に亘って、多数のオリフィスノズル３が垂直に配列して設けられている。これらのオリフィスノズル３は、円錐形底板ｎの下側に設けた風箱４と流体連通している。円錐形底板ｎの上方には熱媒体ａが充填されている。加圧熱風送気管５から送り込まれた加圧熱風ｋを多数のオリフィスノズル３を介して円錐形底板ｎの上方に吹き出すことによって、熱媒体ａを吹き上げて流動層を形成するように構成されている。加圧熱風ｋは、［図８］に示す消音器付流動用送風機９７で送気され、流動用空気熱交換器９６によって熱交換された後、オリフィスノズル３を通過して第一段旋回流動層室１−１内に吹き込まれ、予め充填された熱媒体ａを吹き上げて流動層を形成する。
【００３６】  第一段旋回流動層室１−１の上部の内壁には、［図２］に示すように任意の角度を有するタンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズル６が設けられている。第一段旋回流動層室１−１の上部外壁には、炉本体１の外板と耐火材ｆとの間に、タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズル６と流体連通する環状の風箱７が設けられている。
［図２］の詳細に示すように風箱７には、炉本体１の外側に配設した環状ヘッダー管８に加圧熱風ｋの一部を送り込む熱風送気管９が取り付けられている。環状ヘッダー管８と風箱７との間には、加圧熱風送気管１０とダンパー１２及び加圧熱風送気管１１が設けられている。加圧熱風送気管９から送り込まれた加圧熱風ｋは、環状ヘッダー管８と加圧熱風送気管１０とダンパー１２及び加圧熱風送気管１１を経由して風箱７に送り込まれる。風箱７に送り込まれた加圧熱風ｋは、タンジェンシャルに多数配列されたオリフィスノズル６を通して第一段旋回流動層室１−１に吹き込まれ、流動層を形成している熱媒体ａを旋回させて安定し第一段目の旋回流動層を形成するように構成されている。
【００３７】  前記第一段旋回流動層室１−１の環状ヘッダー管８の上部には、［図３］に示すように任意の角度を有し、タンジェンシャルに多数配列された高圧空気吹込管１７が設けられている。高圧空気吹込管１７の外側には、高圧空気吹込管１７を固定する高圧空気吹込管取付座１３を具備し、この吹込管取付座１３には、前記高圧空気吹込管１７を冷却する高圧空気ｏ送気口を設け吹込管１７の保護をし、その外側に流体連通する環状ヘッダー管１４が設けられている。環状ヘッダー管１４と高圧空気吹込管１７の間には、高圧空気量調節弁１６を介して高庄空気ｏを環状ヘッダー管１４に設けた高圧空気入口管１５より送り込み、流動層（熱媒体ａ）の上部に吹き込み、残存一酸化炭素（ＣＯ）濃度を低減させ完全燃焼を可能にすると供に熱媒体ａの飛散を防止した流動層を形成するように構成されている。
【００３８】  第一段旋回流動層室１−１と第二段ガス旋回室１−２との間には、バーナー２２が設けられている。バーナー２２の取り付け位置と同じ円周上の他の箇所に［図１］の（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）に示すように、固形状被焼却物投入口１８と液状被焼却物注入口１９と熱媒体循環口２０及び斜め下方に傾斜する中和剤投入口２１が設けられ、固形状被焼却物ｂと液状被焼却物ｃと熱媒体ａ及び中和剤ｇを前記流動層に投入して旋回させながら第二段ガス旋回室１−２に上昇させるように構成されている。
【００３９】  第二段ガス旋回室１−２の上部内壁には、オリフィスノズル２３が設けられている。第二段ガス旋回室１−２の上部内壁には、オリフィスノズル２３と流体連通する環状の風箱２４が設けられている。［図４］に示すように風箱２４には、環状ヘッダー管２５の一部に、加圧熱風Ｋを送り込む加圧熱風送気管２６が取り付けられている。環状ヘッダー管２５と風箱２４との間には、加圧熱風送気管２７とダンパー２９及び加圧熱風送気管２８が設けられている。加圧熱風送気管２６から送り込まれた加圧熱風ｋは、環状ヘッダー管２５と加圧熱風送気管２７とダンパー２９及び加圧熱風送気管２８を経由して風箱２４に送り込まれる。
風箱２４に送り込まれた加圧熱風ｋは、オリフィスノズル２３を通して第二段ガス旋回室１−２に吹き込まれ、第一段旋回流動層室１−１から上昇してくる旋回流をさらに旋回させて、一層強靭な第二段旋回流を形成するように構成されている。
【００４０】  ガス燃焼室１−３の上部には、濡れ壁式ガス冷却室３２と流体連通する燃焼廃ガス出口管３０が設けられ、燃焼飛灰ｉや重金属類ｖを含有している燃焼排ガスｈを濡れ壁式ガス冷却室３２に導入するように構成されている。
【００４１】  前記二段旋回流動層式焼却炉の炉内温度調整は、旋回流の外側温度が８５０℃を越えた時、前記二段ガス旋回室１−２の外壁に設けた炉内温度調整噴霧水入口管５１に冷却水ｌ入口と、高圧空気ｏ入口と、冷却水噴霧器５２を具備し、燃焼排ガスに直接噴霧して燃焼排ガス温度を８５０℃に維持するよう構成されている。
【００４２】  ［図１］と［図５］に示すように陣傘５３の下方で且つ燃焼排ガス出口管３０の外周部に高圧空気ｏを送気し排水ｑを曝気する高圧空気入口管４９が濡れ壁式ガス冷却室３２の外壁を貫通して設けられていて、濡れ壁式ガス冷却室３２の下部に曝気用ヘッダー管５０を具備し、高圧空気入口管４９と曝気用ヘッダー管５０を流体連通する。陣傘５３の上面に沿って振動水（冷却水）ｌを連続且つ平均的に送水して、陣傘５３の下端にて、ガス燃焼室１−３から上昇してくる燃焼飛灰ｉや重金属類ｖを含有している燃焼排ガスｈと接触して冷却し、且つ排ガス出口管３３の外周部と濡れ壁式ガス冷却室３２の内壁との間の空間に燃焼飛灰ｉや重金属類ｖを含有している燃焼排ガスｈを冷却した排水ｑを貯留するように構成されている。
【００４３】燃焼排ガス出口管３０の内壁と外壁の間に水冷ジャケット４５を具備し、濡れ壁式ガス冷却室３２の外壁を貫通して、冷却水入口管４６と流体連通するが、冷却水出口の冷却水は排水ｑと混合するように構成されている。
【００４４】  濡れ壁式ガス冷却室３２には、ガス燃焼室１−３の燃焼排ガス出口管３０を覆うように陣傘５３が設けられている。陣傘５３の上面中央部には、一定の隙間を確保した超音波振動水貯留槽５４を設け、この貯留槽５４の外壁に数段で円周上に複数個の超音波発生装置５５を超音波振動水の流れに対し垂直に配置し、超音波発生装置５５に冷却水入口用ヘッダー管５７と冷却水出口用ヘッダー管５８を具備し、濡れ壁式ガス冷却室３２の上部外壁を貫通して設けた冷却水入口管５６と流体連通するように構成されている。
【００４５】  濡れ壁式ガス冷却室３２の排ガス出口管３３は、湿式超音波集塵装置９３に連結されている。湿式超音波集塵装置９３は、角断面で円錐形の排ガス入口管９３ａと複数のガス整流板ユニット９３ｂと複数の圧電素子の振動子ユニット９３ｃとミスト・セパレーター９３ｄ及び角断面で円錐形の排ガス出口管９３ｅと噴霧・冷却用給水配管及び排水配管類等と超音波圧電素子により発生した音波領域振動を振動子先端（負荷端）より振動子面を通過する水に振動を与えキャビテーションを起こす。この水滴には、振動エネルギーが内包すると供に処理ガスと水滴の衝突で高濃度のマイナスイオンが発生し、正電位を帯びた燃焼排ガスｈ中の有機及び無機質の浮遊粒子状物質と、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減を図ると供に酸性ガスの中和によってダイオキシン類の再合成を抑制するように構成されている
【００４６】  湿式超音波集塵装置９３は、配管（ダクト）を介して旋回用空気熱交換器９４と流動用空気熱交換器９６に連結されている。
【００４７】  旋回用空気熱交換器９４は、角断面で円錐形の排ガス入口管９４ａと高圧空気ｏにより付着煤塵を除去する散気管９９と角断面のエキスパンション９４ｂと前記第二段旋回流動層焼却炉の第一段旋回流動層室１−１と第二段ガス旋回室１−２及び排ガスチャンバー３４の上部に設けた白煙防止用旋回装置に加圧熱風ｋ送気する配管を具備している。
【００４８】  流動用空気熱交換器９６は、旋回用空気熱交換器９４の下流に設けられており、旋回用空気熱交換器９４と流体連通する排ガス入口管９４ａと高圧空気ｏにより付着煤塵を除去する散気管９９と角断面のエキスパンション９４ｂが設けられており、排ガスｊを送気する配管で煤塵貯留チャンバー１００に流体連通する。
煤塵貯留チャンバー１００に具備した排ガス出口管と誘引送風機９８の入口管に配管及びコントロールバルブを介して連結し、誘引送風機９８の出口管と排ガスｊを送気する配管で二段旋回流動層焼却炉の排ガスチャンバー３４に流体連通する。  一方、煤塵貯留チャンバー１００に具備した燃焼飛灰出口管の配管に二重ダンパー１０１を介して飛灰搬送機１０２に連結されている。飛灰搬送機１０２と、注水入口と飛灰出口管を具備している加湿機１０３と連結する。加湿機１０３の飛灰出口管と飛灰貯留バンカー１０４と連結して飛灰を一時貯留する。
【００４９】  又、旋回用空気熱交換器９４には、第一段旋回流動層室１−１の加圧熱風送気管９と第二段ガス旋回室１−２の加圧熱風送気管２６に加圧熱風ｋ（２００℃）を送気する配管が連結されている。更に、流動用空気熱交換器９６には、第一段旋回流動層室１−１の下方の風箱４に加圧熱風ｋ（２００℃）を送気する配管が連結されている。
【００５０】  濡れ壁式冷却室３２の上方には、排ガスチャンバー３４が、更に設けられている。排ガスチャンバー３４には、誘引送風機９７から送気された排ガスｊを送り込む排ガス入口管３５と白煙防止用加圧熱風入口管３６及び排気筒３７が設けられている。排気筒３７の最下段に環状の風箱３８が設けられ、この風箱３８には、［図７］に示すように排気筒３７の外側に配設した環状ヘッダー管４０に加圧熱風ｋを送り込む加圧熱風送気管４４が取り付けられている。環状ヘッダー管４０と風箱３８との間には、加圧熱風送気管４２とダンパー４３及び加圧熱風送気管４１が設けられている。加圧熱風送気管４４から送り込まれた加圧熱風ｋは、環状ヘッダー管４０と加圧熱風送気管４１とダンパー４３及び加圧熱風送気管４２を経由して風箱３８に送り込まれる。風箱３８に送り込まれた加圧熱風ｋは、タンジェンシャルに、多数配列されたオリフィスノズル３９を介して排気筒３７に吹き込まれ、排ガスｊと良く混合して、排ガスｊ中の水蒸気を気化して白煙の発生を防止するように構成されている。白煙防止用加圧熱風入口管３６は、排ガスチャンバー３４の排ガス入口管３５と同レベルの任意の位置に設けられている。白煙防止用加圧熱風入口管３６は、別に設けられた熱風発生装置１０６に連結されている。熱風発生装置１０６は、オイルバーナー１０６ａを具備し、補助燃料ｍを補助燃料貯留槽９０に貯留し該貯留槽９０の補助燃料取出口とオイルポンプユニット１０６ｂを経由して、オイルバーナー１０６ａに連結する。消音器を経由した空気ｔを燃焼用送風機１０７で加圧空気ｕにしてオイルバーナー１０６ａと複数のオイルバーナー２２に連結する。オイルバーナー１０６ａで発生した、燃焼ガスと熱風発生装置１０６の側面から吸入した空気ｔでガス温度を６００℃に調整した加圧熱風ｋを発生させる。
【００５１】  中和剤ｇを貯留する中和剤貯留槽８６に除湿器８７を連結し、消音器を経由した空気ｔを燃焼用送風機１０７で、加圧空気ｕを送気する。中和剤貯留槽８６の下部に設けた定量切出装置８８と、第二段ガス旋回室１−２の中和剤投入口２１の間に熱風送気管８９を介して連結する。
【００５２】  空気圧縮機１０５で高圧空気ｏを発生し旋回及び流動用熱交換器の散気管９９に配管で連結する。
【００５３】  次に本発明の二段旋回流動層式燃焼炉での廃棄物処理方法並びに設備を用いて被焼却物を燃焼処理する方法を説明する。
【００５４】  固形状被焼却物ｂは、［図８］に示す処理物収納箱６０に一定容量貯留し、電動横行ホイスト６１と電動ブロック６２を用い圧縮せん断機６３の投入口に移動して装入する。圧縮せん断機６３に装入された固形状被焼却物ｂは、５０ｍｍ角以下に切断され、［図８］に示すＮｏ，１処理物搬送機６４で処理物貯留槽６５に搬送され一時的に貯留される。その後、自動切出装置６６を経由して、定量づつＮｏ，２処理物搬送機６７で搬送され、給塵装置６８を経由して、定量づつ前記固形状被焼却物投入口１８より第一段旋回流動層室１−１にと投入される。
【００５５】  液状被焼却物ｃは、液状被焼却物貯留槽６９に一時的に貯留され、液状被処理物ｃの混合調整に用いる残渣油ｐは、残渣油貯留槽７０に一時的に貯留される。一時貯留された液状被処理物ｃと残渣油ｐは、其々のポンプユニット７２と７３を介して混合攪拌槽７１と連結し混合調整した混合液ｒは、ポンプユニット７４を介して超音波混合改質機７５の装入口と連結する。超音波混合改質機７５の混合液ｒ出口とポンプユニット７６を介して混合液貯留槽７７と連結した混合液ｒは、混合液貯留槽７７の下部に設けた取出口とポンプユニット７８を介し廃液噴霧バーナー７９と連結する。消音器を経由した空気ｔを燃焼用送風機９２で加圧空気ｕにして廃液噴霧バーナー７９に連結することにより第一段旋回流動層室１−１内に噴霧される。
【００５６】  このようにして第一段旋回流動層室１−１内に送り込まれた被焼却物は、瞬時に乾燥され、ガス化され一部が燃焼して、第一段目の燃焼行程が完了する。同時に不燃物ｄは、第一段旋回流動層室１−１内で可燃分と分離され、円錐形底板ｎ上に一時滞留した後、一部の熱媒体ａと一緒に熱媒体取出口２より炉外に搬出され、［図８］に示す分級器８０に送られ、分級器８０において熱媒体ａと不燃物ｄとに分離される。分離された熱媒体ａは、［図８］に示す熱媒体循環装置８１でロータリーフィーダー８２まで搬送される。オーバーフローした熱媒体ａは、熱媒体貯留槽８３に一時的に貯留された後、熱媒体循環装置８１に順次戻され、第一段旋回流動層室１−１と第二段ガス旋回室１−２の間の壁に設けられた熱媒体循環口２０［図１（ハ）］から第一段旋回流動層室１−１の流動層内に定量づつ戻されて再利用される。一方、不燃物ｄは、［図８］示す不燃物搬送機８４によって、不燃物貯留箱８５に送られ、一時貯留した後、系外に搬出される。本発明において、熱媒体ａは、定格運転で常に負圧状態で運転する必要性から外気との気密性が要求されることから焼却炉の外気とのシール（サンドシール）をも提供する。
【００５７】  中和剤ｇ（ＣａＯ等）を第一段旋回流動層室１−１内の旋回流動層内に投入し、固形状被焼却物ｂ及び液状被焼却物ｃの燃焼によって発生した酸性ガス、例えば塩化水素を化学反応によって中和処理する。中和剤ｇは、中和剤貯留槽８６に貯留され、除湿器８７を経由した加圧空気ｕと混合された後、定量切出装置８８で定量づつ加圧熱風送気管８９によって、中和剤投入口２１より投入される。本発明において、中和剤ｇは、旋回流動層の竜巻流（乱流）に乗って燃焼ガスとの直接混合する時間が長くなり、効率良い中和反応が行われ、ダイオキシン類の抑制効果を発揮する。
【００５８】  バーナー２２は、重油等の高発熱量の補助燃料ｍを燃焼させる。補助燃料ｍは、補助燃料貯留槽９０に貯留され、オイルポンプユニット９１に送油される。補助燃料ｍは、燃焼用送風機１０７から送気された高圧空気ｏと混合されて、燃焼する。熱媒体ａが旋回流動状態において着火し、燃焼して、炉内温度が設定温度に上昇した時点で、固形状被焼却物ｂ及び液状被焼却物ｃを単独或いは同時に第一段旋回流動層室に１−１内に供給する。バーナー２２を用いて、竜巻流の外側温度を８５０℃以上に保持して固形状被焼却物ｂ及び液状被焼却物ｃの燃焼を安定化させると供に竜巻流のエネルギー、即ち、竜巻流の中心軸温度１３００℃以上に維持させることができる。
【００５９】  環状ヘッダー管２５には、図８に示す消音器付旋回用送風機９５から送気され、旋回空気熱交換器９４によって熱交換された加圧熱風ｋ（２００℃）が送り込まれる。この加圧熱風ｋは、ダンパー２９によって平均的な酸素濃度（空気量）に調整され、風箱２４に送気され、各オリフィズノズル２３から第二段旋回流動層室に１−２に吹き出され、第一段旋回流動層室１−１で発生する旋回流（竜巻流）よりも一層強靭な第二段目の旋回流を形成する。
【００６０】  この第二段目の旋回流（竜巻流）は、旋回流の外側にある物質を旋回流の中心に引き奇せる特性を有している。この特性は、焼却炉１において発生した燃焼ガス（酸性ガス）を旋回流の中心部に引き寄せるため、焼却炉１の内壁面に用いられる耐火物ｆに対する酸性ガスによる腐食を完全に阻止することができ、燃焼ガスの炉内での滞留時間を引き延ばすことができ、更に旋回流の中心部の温度を１３００℃以上に保持することができる。こうして、第二段旋回流は、酸性ガスの中和処理と固形状被焼却物ｂ及び液状被焼却物ｃの完全燃焼をほぼ達成でき、ダイオキシン類の発生を顕著に抑制する。
【００６１】  固形状被焼却物ｂ及び液状被焼却物ｃは、第二段ガス旋回流室１−２において発生させた旋回流によって、旋回しながらガス燃焼室１−３に上昇して燃焼する。燃焼完了した後燃焼飛灰ｉや重金属類ｖを含有している炉本体１のガス燃焼室１−３の頂部に設けた排ガス出口管３０より排出され、ガス冷却室（濡れ壁式）３２に導かれる。
【００６２】  ガス冷却室（濡れ壁式）３２に導かれた燃焼排ガスｈは、超音波振動水貯留槽５４を通過する冷却水ｌに圧電素子により２０〜４０ｋＨｚ／Ｓｅｃの音圧を発生させる超音波発生装置５５を具備した発生装置５５で冷却水ｌにキャビティーションを起こし、クラッシュしながら燃焼排ガスｈと対向接触させると燃焼排ガスｈ中の二酸化炭素（ＣＯ２）は冷却水ｌに吸着され、削減すると供に５００〜４００℃まで降温され燃焼排ガスｈは、ガス冷却室（濡れ壁式）３２の上部側面に設けた排ガス出口管３３から排出される。尚、ガス燃焼室１−３の頂部とガスチャンバー３４には燃焼ガス緊急放出口管３１を設け、未燃焼ガスによる爆発事故を防止するように構成することが好ましい。
【００６３】  排ガス出口管３３から排出された燃焼飛灰ｉや重金属類ｖを含む排ガスｊは、［図８］に示す湿式超音波集塵装置９３に送られた排ガスｊに含有されている燃焼飛灰ｉや重金属類ｖを捕集し、排ガスｊから分離する。この排ガスｊは、ガス整流板ユニット７９ｂで均等化された後、多数の圧電素子の振動子ユニット７９ｃにおいて発生させた２０〜４０ｋＨｚ／Ｓの音波領域の振動を与えて形成した微細な水滴に燃焼飛灰ｉと重金属類ｖを吸収させて、燃焼排ガスｊから分離する。燃焼排ガスｊ中の残りの水滴は、ミスト・セパレーター７９ｄで除去されると供に炭酸ガス（ＣＯ２）と該微細な水滴の接触で吸着し、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減を図ると供に酸性ガスの中和処理を促進する。こうして、処理された後の排ガスｊは、旋回用空気熱交換器９４及び流動用空気熱交換器９６に送られる。排ガスｊは、旋回用空気熱交換器９４において、消音器付旋回用送風機９５から送気された空気と熱交換して空気を暖め、旋回用の加圧熱風ｋ（２００℃）を形成させる。流動用空気熱交換器９６において、排ガスｊは、消音器付旋回用送風機９７から送気された空気と熱交換して空気を暖め、流動用の加圧熱風ｋ（２００℃）を形成させる。流動用の加圧熱風ｋは、配管を経由して加圧熱風送気管５及び風箱４を介して第一段旋回流動層室１−１の底部から導入される。旋回用の加圧熱風ｋは、配管を経由して加圧熱風送気管９及び風箱７を介して第一段旋回流動層室１−１に導入され、加圧熱風送気管２６及び風箱２４を介して第二段ガス旋回室１−２に導入され、加圧熱風送気管４１及び風箱３８を介して排気筒３７に導入される。
【００６４】  一方、流動用空気熱交換器９６で熱交換された排ガスｊは、誘引送風機９８により吸引され、配管を経由して、排ガスチャンバー３４の下部の側面に設けられている排ガス導入管３５から排ガスチャンバー３４に導入される。同時に排ガスチャンバー３４には、熱風発生装置１０６からの６００℃の加圧熱風ｋが白煙防止用加圧熱風入口管３６から導入される。排ガスチャンバー３４内で、排ガスｊと加圧熱風ｋ（６００℃）とは十分に混合されて、排気筒３７に上昇する。排気筒３７には、旋回用空気熱交換器９４で熱交換された加圧熱風ｋ（２００℃）が旋回流として導入され、排ガスｊと加圧熱風ｋと十分に混合し、排ガスｊ中の水蒸気は加圧熱風ｋによって気化されるので、白煙の発生が防止される。処理後のダイオキシン類等を含まない排ガスは排気筒３７の頂部から系外に排出される。
【００６５】  一方、旋回用空気熱交換器９４及び流動用空気熱交換器９６に導入された排ガスｊ中に随伴されている燃焼飛灰ｉとは、熱交換器９４及び９６に付着することがある。これらに付着した燃焼飛灰ｉと重金属類ｖは、前記熱交換器９４及び９６の上部に設けられた散気管９９から間欠的に高圧空気ｏを導入することで、流動用空気熱交換器９６の下部に設けた煤塵バンカー１００に貯留される。その後、二重ダンパー１０１を経由して飛灰搬送機１０２で加湿器１０３に搬送して飛散防止を図りながら、灰バンカー１０４に一次貯留した後、系外に搬出する。
【００６６】  ガス冷却室（濡れ壁式）３２及び湿式超音波集塵装置９３で発生した排水ｑは、凝集沈殿式排水処理装置（図略）によって処理する。
【００６７】  飛灰貯留バンカー１０９に一時貯留した燃焼飛灰ｉや重金属類ｖ（乾状）と排水処理装置（図略）で固液分離によって発生する汚泥Ａ（湿状）は、混練機１０８に其々搬送機（図略）を介して混練機１０８の受入口と連結する。混練機１０８に搬入された燃焼飛灰ｉや重金属類ｖ（乾状）と汚泥Ａ（湿状）は、均一な湿分を維持しながら混合しＮｏ，１混合物Ｂを生成する。混練機１０８の搬出口と混合物貯留槽１０９を連結して一次貯留する。混合物貯留槽１０９の下部に設けた搬出口と定量切出搬送機１１０を連結する。定量切出搬送機１１０の搬出口とロータリーフィーダー１１１を介しＮｏ，２混合物搬送機１１２と攪拌機付洗浄槽１１３を連結する。
【００６８】  攪拌機付洗浄槽１１３に一次貯留されたＮｏ，１混合物Ｂは、塩酸タンク１１４内に予め貯蔵されている塩酸Ｃを塩酸移送ポンプ１１５を経由して、攪拌機付洗浄槽１１３内に貯留されているＮｏ，１混合物Ｂに添加すると供に水ｓを給水してＮｏ，１混合物Ｂの濃度調整を図り、良く混合攪拌し反応を促進させる。反応が完了したＮｏ，２混合物Ｄに含有している重金属化合物は、固体側から分離して液体側に抽出され移動する。
【００６９】  攪拌機付洗浄槽１１３内に貯留されているＮｏ，２混合物Ｄは、Ｎｏ，２混合物移送ポンプ１１６を経由して一定量づつＮｏ，１固液分離機１１７に移送され、ここで第一段目の固液分離が行われる。重金属化合物を殆ど含まれない固形物Ｆ（フライアッシュ）と、重金属化合物を含んだＮｏ，１分離液Ｅ（塩化カルシウム）に分離され固形物Ｆ（フライアッシュ）は建設資材として再利用が可能となる。
【００７０】  分離されたＮｏ，１分離液Ｅ（塩化カルシウム）は、Ｎｏ，１分離液移送ポンプ１１８経由して、攪拌機付重金属沈降槽１１９に一定量づつ移送される。ここで重金属安定剤タンク１２０内に予め貯留されている重金属安定剤Ｇを重金属安定剤移送ポンプ１２１を経由させ、Ｎｏ，１分離液Ｅ（塩化カルシウム）に添加し、良く混合攪拌してｐＨ調整した後、Ｎｏ，２分離液移送ポンプ１２２を経由し、第二段目の固液分離を行うためにＮｏ，２分離液Ｈを、沈澱装置１２３（シックナー）に移送して重力沈降によって、重金属化合物スラリーＩを系外（図略）に搬出すると供にＮｏ，３分離液Ｊを自然流下によって調整槽１２４に一次貯留した後、Ｎｏ，３分離液移送ポンプ１２５を経由し一定量づつ攪拌機付複分解槽１２６に貯留する。
【００７１】  硫酸タンク内１２７に予め貯留されている硫酸Ｋを硫酸移送ポンプ１２８を経由して、攪拌機付複分解槽１２６内のＮｏ，３分離液Ｊに添加し、良く混合攪拌して反応が完了すると水石膏Ｍと塩酸Ｃが生成する。
【００７２】  攪拌機付複分解槽１２６内のＮｏ，３混合物ＬをＮｏ，３混合物移送ポンプ１２９を経由して、第三段目の固液分離を行うためにＮｏ，２固液分離機１３０に一定量づつ移送し、ここで高純度の水石膏Ｍ（建設資材として使用可能なもの）を分離して、系外（図略）に搬出すると供に分離液Ｃ（塩酸）を、Ｎｏ，２塩酸移送ポンプ１３１を経由し、塩酸タンク１１４に貯留して系内で循環使用する。
【発明の効果】
【００７３】  以上説明したように、本発明による二段旋回流動層式焼却炉を主装置として用いた廃棄物の処理方法並びに設備は、焼却炉内に旋回流（竜巻流）を発生させ、二段旋回流動層式焼却炉の特性である旋回流の外側に存在する物質を旋回流の中心軸に引き寄せる特性を充分に活用して、旋回流の外側温度８５０℃以上に保持して、安定した燃焼を継続することができると供に、旋回流のエネルギー、即ち、旋回流の中心軸温度１３００℃以上に維持できる。又、炉内における燃焼ガスの滞留時間を大幅に引き延ばし、９９．９９９９％のほぼ完全に近い燃焼が可能となった。従って、燃焼排ガス中に未燃焼炭素が殆ど含まれない燃焼によって発生する酸性ガス（塩化水素等）の中和反応効率も良好で、ダイオキシン類の再合成を阻止することができる。更に、二段旋回流動層式焼却炉の最上部に設けられた超音波振動水発生装置と陣傘の組合わせの配設によって、燃焼排ガス中の９０％以上の浮遊縣濁物質（飛灰や重金属類等）と二酸化炭素（ＣＯ２）を振動水（冷却水）に吸着させて減少を図り、洗煙排水は、簡易な凝集沈殿式排水処理装置で処理することができる。
集塵効率の高い湿式超音波集塵装置を用いることで、燃焼排ガス中の浮遊縣濁物質（飛灰や重金属類等）を激減させることができると供に超音波振動水を使用するため、二酸化炭素（ＣＯ２）の削減を図ることができ、燃焼排ガスの高温側に空気熱交換器の配設が可能となった。燃焼排ガス中の浮遊縣濁物質（飛灰や重金属類等）を排水から容易に分離できるように成ったことからフライアッシュの再利用が可能となった。こうして焼却炉から発生する熱エネルギーの再利用や流動層及び旋回流を発生させることで、大気中に放出する排ガス中の水蒸気を気化させ、白濁を防止することができる。結果的に建設・修繕費及びランニングコストを著しく軽減させることができるようになった。前記の焼却処理方法並びに設備に対し従来の焼却処理方法は、炉の下部に堆積するダイオキシン類の付着した焼却灰及び燃焼飛灰と燃焼排ガス中に噴霧した活性炭等に付着させたものを混合して、溶融炉やガス化溶融炉によって廃棄物を直接燃焼溶融する方法が主流であるが、直接燃焼溶融するガス化溶融炉であっても、燃焼排ガス中にダイオキシン類は混入しているため、燃焼飛灰と活性炭に付着させた燃焼排ガスは、エンドレスに処理しなければならないことから、莫大な建設費とランニングコストを必要とする。
【図１】
2015034691.tif 000003
【図２】
2015034691.tif 000004
【図３】
2015034691.tif 000005
【図４】
2015034691.tif 000006
【図５】
2015034691.tif 000007
【図６】
2015034691.tif 000008
【図７】
2015034691.tif 000009
【図８】
2015034691.tif 000010