(57)【要約】【課題】耐火キャスタに対する冷却効果を増大させると共に、溶融した廃棄物が付着しても耐火キャスタの溶損を低減した前壁を備える廃棄物処理装置を提供すること。【解決手段】廃棄物を高温溶融処理するロータリーキルン式溶融炉を備え、溶融炉の基端に、前壁１４が配置され、前壁１４が、溶融炉の基端に溶融炉に対して相対的に回転自在に配置された耐火キャスタ２２と、耐火キャスタ２２の後方に配置された冷却ジャケット２１と、冷却ジャケット２１の前面に形成されて耐火キャスタ２２を打設する打設空間を形成するキャスタ支持枠体２３とを備える。【選択図】図３
2008139009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を高温溶融処理するロータリーキルン式溶融炉を備え、
該溶融炉の基端に、前壁が配置された廃棄物処理装置において、
前記前壁が、前記溶融炉の基端に該溶融炉に対して相対的に回転自在に配置された耐火キャスタと、該耐火キャスタの後方に配置された冷却ジャケットと、該冷却ジャケットの前面に形成されて前記耐火キャスタを打設する打設空間を形成するキャスタ支持枠体とを備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】
前記キャスタ支持枠体が、前記打設空間を複数形成することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
【請求項３】
前記キャスタ支持枠体が、底面が２ｍ２以下、深さが１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である打設空間を形成することを特徴とする請求項１または２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、例えば有価物として取引されるスクラップ類を含む廃棄物を焼却処理または焼却、溶融処理する廃棄物処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融炉による高温処理は、有価物として取引されるスクラップ類を含む産業廃棄物を処理する有効な方法として評価を集めており、すでに各種の溶融炉を備える廃棄物処理装置が提供、利用されている。この溶融処理は、自動車のシュレッダーダストや廃家電品をはじめとする金属を含有する産業廃棄物を高温溶融処理してスラグ化するものである。そして、得られたスラグ中には、鉄（Ｆｅ）をはじめとして銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）などの有用または高価な金属が含まれていることから、スラグからこれらの金属を回収している。
【０００３】
このような廃棄物処理装置として、ロータリーキルン式溶融炉を備える廃棄物処理装置がある。この廃棄物処理装置は、ロータリーキルン式溶融炉の基端に設けられた前壁の廃棄物搬入口から搬入された廃棄物のうち、例えばウレタンなどの可燃物をガス化し、金属を含む不燃物を溶融して溶融スラグとする。ここで形成された溶融スラグは、溶融炉の出口から排出され、スラグ冷却装置で水冷されると共に破砕されて砕塊が生成される。一方、生成されたガスは、二次燃焼室で高温に燃焼され、悪臭物質などが分解されて二次燃焼室から排出される。その後、熱交換工程、クエンチ工程、煤塵・有害ガス除去工程などを経て大気中に排出される。
【０００４】
ここで、廃棄物を燃焼または溶融させるために、溶融炉の基端側から廃棄物に対して燃焼用空気の吹き付けが行われている。燃焼用空気の吹き付けは、溶融炉の基端に設けられた前壁に形成された燃焼用空気供給口を介して、溶融炉の外部から空気を送り込むことによって行われている。なお、この前壁は、溶融炉の基端を気密状態とする燃焼用フードと、燃焼用フードの内面に設けられた断熱キャスタと、断熱キャスタの前面に設けられた耐火キャスタとによって構成されている。ここで、断熱キャスタの厚さは例えば６５０ｍｍであり、耐火キャスタの厚さは例えば３５０ｍｍとなっている。
【０００５】
一般に、溶融炉の前壁は、溶融炉内の廃棄物の燃焼熱を蓄積し、前壁からの放散熱が低いほど、燃焼性が向上することが知られている。しかし、一般廃棄物、産業廃棄物のキルン焼却・溶融炉において、例えば廃プラスチックや自動車のシュレッダーダストなどのように揮発性炭素の含有量が高い廃棄物を処理する場合には、炉内に投入された原料が瞬時に揮発し、燃焼用空気と反応する。そのため、前壁表面は１５００℃〜１６００℃程度の高温雰囲気となる。また、燃焼用空気供給口を介して吹き付けた燃焼用空気の一部が前壁側に吹き戻り、浮遊した未燃焼の廃棄物が加熱されることで溶融物となり、耐火キャスタに付着することによって、耐火キャスタが溶解することがある。また、耐火キャスタの破損が進むことにより、耐火キャスタの寿命が短くなる。
一方、前壁内に耐火キャスタや断熱キャスタを冷却する冷却管を形成し、この冷却管内に冷却水や冷却ガスなどの冷媒を導入して循環させることによって耐火キャスタを冷却する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８０８５２号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４９５０号公報
【特許文献３】特開２００１−２２７７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の廃棄物処理装置には以下の問題がある。すなわち、耐火キャスタが断熱キャスタよりも溶融炉の内方に配置されているため、断熱キャスタの断熱性により耐火キャスタが冷却されにくく、高温状態に保たれるという問題がある。また、付着した溶融物によって耐火キャスタが溶損した場合に、耐火キャスタの内部に設けられている断熱キャスタが崩落しやすいという問題がある。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、耐火キャスタに対する冷却効果を増大させると共に、溶融した廃棄物が付着しても耐火キャスタの溶損を低減した前壁を備える廃棄物処理装置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】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物を高温溶融処理するロータリーキルン式溶融炉を備え、該溶融炉の基端に、前壁が配置された廃棄物処理装置において、前記前壁が、前記溶融炉の基端に該溶融炉に対して相対的に回転自在に配置された耐火キャスタと、該耐火キャスタの後方に配置された冷却ジャケットと、該冷却ジャケットの前面に形成されて前記耐火キャスタを打設する打設空間を形成するキャスタ支持枠体とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、耐火キャスタがキャスタ支持枠体によって形成された打設空間内に打設されており、断熱キャスタを設けることと比較して効率よく冷却される。これにより、断熱キャスタを設けることなく、溶融炉外に対して溶融炉内からの熱が高温のまま伝熱されることを抑制する。したがって、前壁全体の厚さを低減することができる。また、耐火キャスタに溶融物が付着しても、耐火キャスタと付着した溶融物との反応を低減することができる。したがって、前壁の耐久性が向上する。
なお、本発明において廃棄物とは、例えば回路基板類やコイル、コンデンサ、ＣＰＵ（central processing unit：中央処理装置）、フレキシブル基板類などの電子機器・家電部品や、廃めっき液中和スラッジ類、レントゲンフィルムや製版フィルム、写真フィルム類、印画紙類などのフィルム・印画紙類、自動車シュレッダーダスト、家電シュレッダーダスト、被覆付銅線・ハーネス類、可燃物付含金銀銅スクラップ類、ＰＤＰ（Plasma Display Panel：プラズマディスプレイ）パネルや液晶パネル、ソーラーパネルなどの可燃物付ガラス類のような、有価物として取引されるスクラップ類を含む廃棄物をいう。
【００１０】
また、本発明の廃棄物処理装置は、前記キャスタ支持枠体が、前記打設空間を複数形成することが好ましい。
この発明によれば、キャスタ支持枠体によって複数の打設空間を形成することで、支持枠体と耐火キャスタとの接触面積が増大することや、キャスタ支持枠体と耐火キャスタとの距離が短くなることによって、効率よく耐火キャスタを冷却することができる。また、付着した溶融物などによって耐火キャスタが溶解、崩落しても、その影響が周りの他の打設空間に打設された耐火キャスタに及ぼすことを抑制する。したがって、耐火キャスタが溶解、崩落した場合における前壁の補修が容易となる。
【００１１】
また、本発明の廃棄物処理装置は、前記キャスタ支持枠体が、底面が２ｍ２以下、深さが１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である打設空間を形成することが好ましい。
この発明によれば、底面を２ｍ２以下とすることで耐火キャスタを十分に効率よく冷却することができると共に溶解、崩落の影響を周りの他の打設空間の耐火キャスタが受けにくくすることができる。そして、深さを１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることで前壁の厚さを低減しつつ前壁の耐火性を維持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の廃棄物処理装置によれば、水冷ジャケットによって耐火キャスタの熱が溶融炉外に高温のまま伝達されることを防止し、耐熱キャスタを設ける必要がなくなり、前壁の厚みを削減することができる。また、耐火キャスタと付着した溶融物との反応を低減して前壁の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明にかかる廃棄物処理装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態による廃棄物処理装置１は、図１に示すように、廃棄物Ｗを高温溶融処理するロータリーキルン式溶融炉（以下、溶融炉と省略する）２と、溶融炉２に廃棄物Ｗを導入するための搬入部３と、溶融炉２から排出された排気ガスが導入される二次燃焼室４と、溶融炉２で生成された流動体Ｆから砕塊を形成するスラグ冷却装置５とを備えている。ここで、廃棄物Ｗには、処理費用をもらって処理する廃棄物に限らず、例えば回路基板類やコイル、コンデンサ、ＣＰＵ、フレキシブル基板類などの電子機器・家電部品や、廃めっき液中和スラッジ類、レントゲンフィルムや製版フィルム、写真フィルム類、印画紙類などのフィルム・印画紙類、自動車シュレッダーダスト、家電シュレッダーダスト、被覆付銅線・ハーネス類、可燃物付含金銀銅スクラップ類、ＰＤＰパネルや液晶パネル、ソーラーパネルなどの可燃物付ガラス類のような、有価物として取引されるスクラップ類が含まれる。
【００１４】
溶融炉２は、基端１１から開放端１２に向けて下方に傾斜するように配置された円筒状の胴部１３と、基端１１に配設されて搬入部３に接続される前壁１４とを備えている。
前壁１４は、図２及び図３に示すように、胴部１３の基端１１の開口を覆う水冷ジャケット（冷却ジャケット）２１と、水冷ジャケット２１の内面に設けられて溶融炉２内部の高温の燃焼熱から水冷ジャケット２１を保護する耐火キャスタ２２とによって構成されている。
【００１５】
水冷ジャケット２１は、溶融炉２内側の一面に耐火キャスタ２２を打設するためのキャスタ支持枠体２３が一体的に設けられている。このキャスタ支持枠体２３によって、耐火キャスタ２２を打設する打設空間が複数形成されている。なお、キャスタ支持枠体２３によって形成される打設空間は、底面が２ｍ２以下、深さが１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下となっている。
また、水冷ジャケット２１の内部には、耐火キャスタ２２を冷却する冷媒として用いられる冷却水を流通させる流路２４が形成されている。そして、流入口２５から流路２４内に冷却水を導入すると共に流出口２６から排出して溶融炉２の外部に設けられたポンプなどによって冷却水を循環させている。
【００１６】
また、前壁１４には耐火キャスタ２２を介して、搬入部３から廃棄物Ｗを搬入する廃棄物搬入口３１と、胴部１３内に燃焼用空気を送り込む燃焼用空気吹出口３２とが形成されており、燃焼用空気と共に廃棄物Ｗを燃焼させる第１バーナー３３が設けられている。
耐火キャスタ２２は、キャスタブル耐火物によって構成されており、その外径が胴部１３の内径よりも小さく形成されている。そして、耐火キャスタ２２と胴部１３との間には、燃焼用空気吹出口３２と同様に胴部１３内に燃焼用空気を供給する間隙３４が形成されている。
【００１７】
胴部１３は、その内周径が約５ｍとなっており、内壁がアルミナ・クロミア煉瓦で形成された耐火煉瓦４１で覆われている。また、胴部１３は、回転機構（図示略）によって胴部１３が胴部１３の中心軸Ｏを回転軸として回転するように構成されている。
【００１８】
二次燃焼室４は、立設された筒体であって、下端部に流動体Ｆをスラグ冷却装置５に排出する排出口４２が設けられている。また、二次燃焼室４には、排出口４２の上方の管壁に、溶融炉２の開放端１２を受ける開口４３が形成されている。そして、二次燃焼室４の上部には、ダクト（図示略）を介して排気ガス後処理装置（図示略）と連結される排出口４４が設けられている。また、二次燃焼室４内を加熱する第２バーナー（図示略）が設けられている。
【００１９】
スラグ冷却装置５は、内部が水槽となっており、排出口４２から流入した流動体Ｆを水冷すると共に破砕して砕塊を形成するように構成されている。
【００２０】
次に、廃棄物処理装置１による廃棄物処理方法について説明する。
まず、流路２４内に冷却水を流通させる。そして、溶融炉２の胴部１３を回転し、第１バーナー２３を点火して胴部１３の内部を１４００℃以下の適温、例えば１３５０℃に加熱する。また、空気ファンから燃焼用空気吹出口３２及び間隙３４を介して胴部１３内部に燃焼用空気を吹き出す。そして、第２バーナーを点火して二次燃焼室４の内部を加熱する。
【００２１】
次に、廃棄物Ｗを搬入部３によって溶融炉２の基端１１に搬送し、廃棄物搬入口３１から胴部１３内に導入する。
溶融炉２内に導入された廃棄物Ｗは、高温の炉内で、可燃物が分解されてガス化し、金属を含む不燃性物質が溶融炉２内で溶融状態または半溶融状態の流動体Ｆとなる。
このとき、前壁１４の表面温度が１５００℃〜１６００℃程度となる。また、吹き付けられた燃焼用空気の一部が前壁１４側に吹き戻ることによって未燃焼の廃棄物Ｗが浮遊して加熱されることで溶融し、耐火キャスタ２２に付着することがある。ここで、冷却ジャケット２１は、キャスタ支持枠体２３を介して耐火キャスタ２２の熱を吸収し、キャスタ支持枠体２３を冷却する。これにより、耐火キャスタ２２が高温状態のまま保たれることを防止すると共に、溶融炉２内の熱が高温のまま溶融炉２の外に伝達されることを回避する。また、付着した溶融物と耐火キャスタ２２との反応を抑制し、耐火キャスタ２２の溶損を低減する。
【００２２】
生成したガス成分は、溶融炉２の開放端１２から二次燃焼室４に送られる。二次燃焼室４に送られたガスは、この二次燃焼室４でさらに第２バーナーから熱風と空気の供給を受けて高温に燃焼される。この結果、悪臭物質などが分解され、排出口４４から燃焼ガスとして後処理工程に向けて排出される。
また、溶融炉２内に形成された流動体Ｆは、胴部１３の傾斜に沿って流動しながら、溶融炉２の開放端１２から流下し、スラグ冷却装置５で冷却されて破砕される。これにより、砕塊が形成される。得られた砕塊は、例えば磁気選鉱装置などによって、金属の砕塊とスラグの砕塊とに分別される。
【００２３】
以上より、本実施形態の廃棄物処理装置１によれば、水冷ジャケット２１がキャスタ支持枠体２３を介して耐火キャスタ２２を効率よく冷却するので、溶融炉２外に対して溶融炉２内の熱を遮断するための耐熱キャスタを設ける必要がない。これにより、前壁１４の厚みを削減することができる。また、耐火キャスタ２２と付着した溶融物との反応を低減して前壁１４の耐久性を向上させることができる。
ここで、キャスタ支持枠体２３によって打設空間を複数形成しているので、キャスタ支持枠体２３と耐火キャスタ２２との接触面積が増大してより効率よく耐火キャスタ２２を冷却することができる。さらに、耐火キャスタ２２が崩落した場合であっても崩落による影響が他の打設空間に打設された耐火キャスタ２２に及ぼされることを抑制し、前壁１４の補修を容易とすることができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では水冷ジャケットを中空として流路を形成しているが、蛇行形状の流路を形成してもよく、水冷ジャケットの内部に冷却管を設けることによって流路を形成してもよい。
また、キャスタ支持枠体の内部に冷却水を流通させる流路を形成してもよい。このようにすることで、より効率よく耐火キャスタを冷却することができる。
また、冷媒として冷却水を用いた水冷ジャケットによって耐火キャスタを冷却しているが、用いられる冷媒は冷却水に限らず、他の液体や気体であってもよい。
また、冷却ジャケットキャスタ支持枠体とは別部材によって構成されてもよい。
また、キャスタ支持枠体によって形成される打設空間は、その底面が０．１４ｍ２以上であることが好ましい。これにより、前壁の耐熱性を維持することができる。
また、打設空間は、その底面が０．１４ｍ２より小さくてもよく、また２ｍ２より大きくてもよい。また、深さが３００ｍｍより大きくてもよい。
また、キャスタ支持枠体によって形成される打設空間は、分割して形成されていなくてもよい。
また、打設空間内に、キャスタと共にレンガを配置する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態における廃棄物処理装置を示す概略断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  廃棄物処理装置
２  ロータリーキルン式溶融炉
１４  前壁
２１  水冷ジャケット（冷却ジャケット）
２２  耐火キャスタ
２３  キャスタ支持枠体
Ｗ  廃棄物
【図１】
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【図２】
2008139009.tif 000004
【図３】
2008139009.tif 000005