(57)【要約】【課題】  二次燃焼炉の炉壁から落下する落下灰と、焼却炉から排出される主灰とを別々に回収することを可能とする業廃棄物の処理方法及び産業廃棄物の処理設備を提供する。【解決手段】  その方法は、焼却炉１０から排出される主灰を主灰回収手段４０によって回収すると共に、二次燃焼炉２０の底部に落下した落下灰を別途落下灰回収手段５１によって回収することにより主灰と落下灰とを別々に回収するようにしたことを特徴とし、その処理設備は、焼却炉１０と、焼却炉１０に隣接して設置され、焼却処理の際に発生する排ガスを熱分解する二次燃焼炉２０と、二次燃焼炉２０の下部側に配置され、焼却炉１０から排出される主灰を二次燃焼炉内２０を経て回収する主灰回収手段４０と、二次燃焼炉２０の底部に落下した落下灰を回収する落下灰回収手段５１とを備えていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業廃棄物を焼却炉で焼却処理し、さらに焼却処理の際に発生する排ガスを二次燃焼炉で熱分解する産業廃棄物の処理方法において、
前記焼却炉から排出される主灰を当該焼却炉に隣接する前記二次燃焼炉の下部側に配置された主灰回収手段によって回収すると共に、前記二次燃焼炉の炉壁から剥がれ落ちてくる落下灰であって、当該二次燃焼炉の底部に落下した落下灰を別途落下灰回収手段によって回収することにより前記主灰と前記落下灰とを別々に回収するようにしたことを特徴とする産業廃棄物の焼却処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の産業廃棄物の処理方法において、
前記二次燃焼炉の炉壁から剥がれ落ちてくる落下灰の混入を抑制しつつ前記主灰を回収するようにしたことを特徴とする産業廃棄物の焼却処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の産業廃棄物の処理方法において、
回収された前記落下灰を温水で洗浄することにより当該落下灰からナトリウムやカリウム等のアルカリ金属及び塩素や臭素等のハロゲンを分離除去することを特徴とする産業廃棄物の焼却処理方法。
【請求項４】
産業廃棄物を焼却処理する焼却炉と、
前記焼却炉に隣接して設置され、焼却処理の際に発生する排ガスを熱分解する二次燃焼炉と、
前記二次燃焼炉の下部側に配置され、前記焼却炉から排出される主灰を前記二次燃焼炉内を経て回収する主灰回収手段と、そして、
前記二次燃焼炉の下部に配置され、当該二次燃焼炉の炉壁から剥がれ落ちてくる落下灰であって、当該二次燃焼炉の底部に落下した落下灰を回収する落下灰回収手段と、
を備え、これにより前記主灰と前記落下灰とを別々に回収可能としたことを特徴とする産業廃棄物の焼却設備。
【請求項５】
請求項４に記載の産業廃棄物の焼却設備において、
前記主灰への前記落下灰の混入を抑制する抑制手段をさらに備えてなることを特徴とする産業廃棄物の焼却設備。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の産業廃棄物の焼却設備において、
さらに、前記二次燃焼炉の底部に水を貯えた水槽を備えると共に、当該水槽内には前記落下灰回収手段であるコンベアが敷設されて構成され、水中に落下させた前記落下灰を前記コンベアで回収するようにしたことを特徴とする産業廃棄物の焼却設備。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項に記載の産業廃棄物の焼却設備において、
前記焼却炉がロータリーキルンであることを特徴とする産業廃棄物の処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物の処理方法及び産業廃棄物の処理設備に関し、さらに詳しくは、焼却炉から排出される焼却灰（以下、「主灰」という）と、二次燃焼炉の炉壁から剥がれ落ちて底部に落下する焼却灰（以下、「落下灰」という）とをそれぞれ別々に回収することを可能とする産業廃棄物の処理方法及び産業廃棄物の処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業廃棄物、例えば、廃家電製品等から発生するシュレッダーダストや基板等から発生する廃プラスチックには銅、金、銀等といった有価金属が含まれている。そのため、そのような産業廃棄物を一旦焼却炉で焼却することで銅等の有価金属を焼却灰中に濃縮し、得られた焼却灰をさらに溶融処理することによって銅等の有価金属を回収することが行なわれている。しかし、シュレッダーダストや廃プラスチックといった産業廃棄物には、同時に、アルカリ（Ｎａ、Ｋ）酸化物、塩化ビニル、塩素、臭素などを含むプラスチック等が含まれている。従って、焼却灰には銅等の有価金属のみならず、それらナトリウムやカリウム等のアルカリ金属や塩素や臭素等のハロゲンも濃縮された状態で存在することとなる。
【０００３】
アルカリ金属やハロゲン等が多量に含まれている焼却灰を溶融炉で処理すると、アルカリ金属のハロゲン化合物等の溶融塩が溶融炉の炉壁を形成する耐火材を侵食するので、頻繁に耐火材の補修作業を行なわなければならないという問題があった。特に、溶融炉の出口付近の温度は約３００℃程度と低く、揮発した塩類が溶融炉の出口付近で凝集し、炉壁に付着したり、溶融状態で炉内を循環して濃縮されるという問題があった。さらに、焼却処理の際に発生する排ガスは、煙道を通って冷却塔で冷却され、バグフィルタを経て排気されるが、焼却灰に含まれるアルカリ金属やハロゲン等が煙道に析出して煙道を閉塞したり腐食させるという問題もあった。
【０００４】
そのような問題に対応すべく提案された引用文献１の溶融炉は、灰を供給する側とは反対側に加熱熱源から発生する高温ガスを抜き出す出口部を設けると共に、さらにガス抜出し管を設けて炉内に滞留する揮発した塩類を含む循環ガスを抜き出すというものである。（特開平１０−９９８１８号公報（特許文献１））。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−９９８１８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、シュレッダーダストや廃プラスチックを焼却処理した焼却灰に含まれるアルカリ金属やハロゲン等の含有量を低減させることができれば溶融炉に与える悪影響を低減させることができ、しかも、補修やメンテナンスにかかる作業を大幅に緩和することが可能となる。また、溶融炉にガス抜き出し管を設ける等の改造を行なう必要もない。
【０００７】
ここで、シュレッダーダストや廃プラスチックに含まれるナトリウムやカリウム等のアルカリ金属や塩素や臭素等のハロゲン等及びそれらの化合物は比較的沸点が低く、１０００℃程度の温度で気化する。そのため、焼却炉での焼却処理時に発生する排ガス中にはそれらの気化物が含まれている。そして、それらの気化物は、焼却炉に隣接して設けられた二次燃焼炉内において溶融塩となり、二次燃焼炉の炉壁に付着し、落下する。この溶融塩は他の成分と相俟ってアルカリ金属やハロゲンを多く含んだ落下灰となる。焼却灰のうち、約７割が焼却炉から排出されるアルカリ金属やハロゲン等の含有量が比較的少ない主灰で、残りの約３割がアルカリ金属やハロゲン等を多く含む落下灰である。従来は、焼却炉の排出口から排出される主灰と落下灰とを区別することなく一緒にされて「焼却灰」として回収され処理されていた。
【０００８】
主灰はアルカリ金属やハロゲン等の含有量が比較的少ないので直接溶融炉で処理しても溶融炉の耐火材に与えるダメージは少なく、従って、そのような焼却灰を処理することができれば従来よりも溶融炉の補修作業等が軽減されることになる。
そこで、本発明は、焼却炉から排出される主灰と二次燃焼炉の炉壁から剥がれ落ちて落下する落下灰とをそれぞれ別々に回収することを可能とする業廃棄物の処理方法及び産業廃棄物の処理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】
【０００９】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、産業廃棄物を焼却炉で焼却処理し、さらに焼却処理の際に発生する排ガスを二次燃焼炉で熱分解する産業廃棄物の処理方法において、焼却炉から排出される主灰を焼却炉に隣接する二次燃焼炉の下部側に配置された主灰回収手段によって回収すると共に、二次燃焼炉の炉壁から剥がれ落ちてくる落下灰であって、二次燃焼炉の底部に落下した落下灰を別途落下灰回収手段によって回収することにより主灰と落下灰とを別々に回収するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の産業廃棄物の処理方法において、二次燃焼炉の炉壁から剥がれ落ちてくる落下灰の混入を抑制しつつ主灰を回収するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の産業廃棄物の処理方法において、回収された落下灰を温水で洗浄することにより落下灰からナトリウムやカリウム等のアルカリ金属及び塩素や臭素等のハロゲンを分離除去することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、産業廃棄物を焼却処理する焼却炉と、焼却炉に隣接して設置され、焼却処理の際に発生する排ガスを熱分解する二次燃焼炉と、二次燃焼炉の下部側に配置され、焼却炉から排出される主灰を二次燃焼炉内を経て回収する主灰回収手段と、そして、二次燃焼炉の下部に配置され、二次燃焼炉の炉壁から剥がれ落ちてくる落下灰であって、二次燃焼炉の底部に落下した落下灰を回収する落下灰回収手段とを備え、これにより主灰と落下灰とを別々に回収可能としたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の産業廃棄物の焼却設備において、主灰への落下灰の混入を抑制する抑制手段をさらに備えてなることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するために請求項６に記載の本発明は、請求項４又は５に記載の産業廃棄物の焼却設備において、さらに、二次燃焼炉の底部に水を貯えた水槽を備えると共に、水槽内には落下灰回収手段であるコンベアが敷設されて構成され、水中に落下させた落下灰をコンベアで回収するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するために請求項７に記載の本発明は、請求項４から６のいずれか１項に記載の産業廃棄物の焼却設備において、焼却炉がロータリーキルンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る産業廃棄物の処理方法及び産業廃棄物の処理設備によれば、焼却炉から排出される主灰と、二次燃焼炉の炉壁から剥がれ落ちて底部に落下する落下灰とをそれぞれ別々に回収することとしたので、アルカリ金属及びハロゲンの含有量の少ない主灰は直接溶融炉で処理しても溶融炉内の炉壁を形成する耐火材に対する侵食等の影響は少なく、耐火材の寿命を延ばすと共に、補修やメンテナンス作業の頻度を低減することができるという効果がある。
また、炉内に滞留する揮発したアルカリ金属やハロゲンを含むガスを抜き出すために溶融炉を改造する必要もなく、しかもアルカリ金属やハロゲン等の溶融炉に設けられた煙道への析出も軽減されるので煙道を閉塞したり腐食も軽減されるという効果がある。
さらに、落下灰は洗浄してアルカリ金属やハロゲンを除去することとしたので溶融炉で直接処理しても炉壁に対する影響をこれまでより低減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る産業廃棄物の処理方法及び産業廃棄物の処理設備について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係る産業廃棄物の処理設備の一実施形態の構成図である。
【００１８】
図示された産業廃棄物の処理設備１は、概略として、産業廃棄物を焼却処理する焼却炉１０と、この焼却炉１０に隣接して設置され、焼却処理の際に発生する排ガスを熱分解する二次燃焼炉２０を備えて構成されいる。
【００１９】
焼却炉１０は、円筒状をしたロータリーキルンであり、その一端面側にはシュレッダーダストや廃プラスチック等の産業廃棄物の粉砕物を投入する投入口１２と、投入された廃棄物の粉砕物を焼却するためのバーナ１１が設けられている。廃棄物の粉砕物は、廃家電製品や基板等を図示しない粉砕機によって細かく粉砕したもので、銅、金、銀等といった有価金属の他、アルカリ（Ｎａ、Ｋ）酸化物、塩化ビニル、塩素や臭素などのハロゲンなどが含まれている。廃棄物の粉砕物はピット１２ａに貯えられ、供給クレーン１２ｂによって供給ホッパ１２ｃへ投入されるようになっている。供給ホッパ１２ｃには二重ダンパ１２ｄが設けられており所定量ずつ投入口１２に供給されるようになっている。そして、投入口１２にはプッシャ１２ｅが設けられており、廃棄物の粉砕物はプッシャ１２ｅによって焼却炉１０内に投入されるようになっている。また、投入口１２とは反対側の端部は排出口１３となっており、排出口１３側が投入口１２側よりも相対的に僅かに低くなるようにして配置されている。これにより、焼却炉１０内で焼却された焼却灰は焼却炉１０の回転と共に排出口１３側に向かって移動するようになっている。
【００２０】
投入口１２とは反対側の焼却炉１０に隣接された二次燃焼炉２０は、縦方向に立設された空洞を備えて形成された燃焼炉であり、焼却炉１０内で発生した排ガスをさらに熱分解するための下段バーナ２０ａと上段バーナ２０ｂを二段に備えている。排ガスは、この２つのバーナ２０ａ、２０ｂによって１，０００℃以上に加熱されて熱分解されるようになっている。尚、二次燃焼炉２０には、廃液槽２０ｄに貯えられた廃油、廃酸、廃アルカリといった液状の産業廃棄物を噴霧するためのスプレー装置２０ｃも備えており、同時にそれらの液状の産業廃棄物を熱分解処理することができるようになっている。図示された二次燃焼炉２０には３基のスプレー装置２０ｃが配置されている。
【００２１】
また、二次燃焼炉２０の上部側は空洞を備えた冷却室２９と連通されており、二次燃焼炉２０と冷却室２９によって全体として逆Ｕ字状の空洞が形成されている。そして、冷却室２９には熱分解された排ガスを冷却するために冷却水を噴霧する冷却ノズル２９ａが設けられている。これにより排ガスは約３００℃まで冷却される。冷却室２９で冷却された排ガスは集塵機３０に運ばれ、細かい灰が篩別されて回収コンテナ３９に回収された後、さらに図示しない排ガス処理設備によって処理され大気中に排気されるようになっている。
【００２２】
二次燃焼炉２０の下部側には、焼却炉１０の排出口１３から排出される主灰を回収コンテナ４９に導入するための主灰回収手段であるスライダ４０が設けられている。スライダ４０は、その基端側が焼却炉１０の排出口１３の下部に位置すると共に、先端側が基端部よりも下側に位置するようにして斜めに設置されている。そして、スライダ４０の下にはスライダ４０から落下する主灰を貯えるコンテナ４９が配置されている。これにより、焼却炉１０の排出口１３から排出された主灰は、一旦スライダ４０上に落ち、そしてスライダ４０の先端側に向かって移動して、最後にコンテナ４９内に落下収容されるようになっている。尚、主灰がスライダ４０の側部から落ちないようにスライダ４０の両側部にはガイド４０ａが設けられており、ガイド４０ａには水冷機構が設えられている。主灰排出手段はスライダ４０に限定されるものではなく、焼却炉１０の排出口１３から排出される主灰を回収コンテナ４９に導入することができれば適宜の構成を採用することが可能である。
【００２３】
ここで、上述したように、焼却炉１０での焼却処理時に発生する排ガス中に含まれるアルカリ金属やハロゲンの気化物は、二次燃焼炉２０内において溶融塩となり二次燃焼炉２０の炉壁２１に付着し、他の成分と相俟ってアルカリ金属やハロゲンを多く含んだ落下灰として落下する。以下に主灰と溶融塩を含む落下灰の成分の一例を示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
従って、排出口１３から排出されるアルカリ金属やハロゲンの含有量の少ない主灰とアルカリ金属やハロゲン並びにそれらの化合物等の溶融塩の含有量の多い落下灰とを別々に回収できれば、主灰はそのまま溶融炉で処理し、落下灰はアルカリ金属やハロゲンのを除去したのち溶融炉で処理することが可能となり、その結果、溶融炉内の炉壁を形成する耐火材に対する影響を低減して耐火材の寿命を延ばすことができ、ひいては補修やメンテナンス作業の頻度を低減することができる。
【００２６】
そのため、二次燃焼炉２０の炉壁２１から落下してくる落下灰が焼却炉１０の排出口１３から排出されるスライダ４０上にある主灰に混入しないようにスライダ４０の両側が炉壁２１から所定の間隔を隔てて位置するようにして配置されている。一方、スライダ４０の下方側に位置する二次燃焼炉２０の底部には、水を貯えた水槽５０が設けられており、炉壁２１から落下する落下灰はこの水槽５０内に落下するようになっている。そして、水槽５０内には落下灰回収手段であるコンベア５１が敷設されており、水槽５０内に落下した落下灰をコンベア５１で搬送することによりコンテナ５９内に回収できるようになっている。このコンベア５１は、スライダ４０と直交する方向に設けられているがその配置はこれに限らず適宜変更可能である。尚、スライダ４０の基端側上部及び先端側上部に位置する炉壁２１から落下灰が落下して主灰に混入する可能性もあるが、主灰に混入する落下灰は全体の約２０％以下であり、約８０％の落下灰は二次燃焼炉２０の底部に配置されたコンベア５１上に落下する。これにより従来に比べてアルカリ金属やハロゲンの含有量が大幅に低減した焼却灰である主灰を回収することができる。
このように、焼却炉１０から排出されるアルカリ金属やハロゲンの含有量が少ない主灰はスライダ４０によってコンテナ４９内に回収し、水槽５０内に落下したアルカリ金属やハロゲンの含有量が多い落下灰はコンベア５１でコンテナ５９内に回収することによって主灰と落下灰をそれぞれ別々に回収することができる。
【００２７】
さらに、スライダ４０の上方側の二次燃焼炉２０の壁面から図示しないブロワによりスライダ４０によって排出される主灰上に落下してくる落下灰を吹き飛ばして二次燃焼炉２０の底部に設置されている水槽５０内へ落下させるように構成すれば主灰への混入をさらに抑制することが可能となる。また、スライダ４０の基端側上部及び先端側上部に位置する炉壁２１から落下灰が落下混入するのを防止するために炉壁２１から落下する落下灰をスライダ４０の両側へ導いて水槽５０内へ落下させるような庇２５を炉壁２１に設けることによって落下灰の主灰への混入を防止するように構成することもできる。さらに、スライダ４０の上部側に覆いを設けてもよい。そして、庇２５や覆いの上に滞留する落下灰は上記図示しないブロワで吹き飛ばして水槽５０内へ落下させるようにすることもできる。
【００２８】
焼却炉１０の排出口１３から排出される主灰はそのまま直接溶融炉で処理することができるが、落下灰はアルカリ金属やハロゲンの含有量が多いのでそのまま溶融炉で処理するのは好ましくない。そのため、落下灰は回収したあと温水で洗浄を行なうことによりアルカリ金属やハロゲンの含有量を低減させてから溶融炉で処理する。洗浄は７０〜８０℃の温水で行なうことが好ましい。洗浄によるナトリウムとカリウムの除去率を調べたところ洗浄前の落下灰にはナトリウムが約４．０％、カリウムが約０．６３％含まれていたが洗浄後はナトリウムが約１．８％、カリウムが約０．３８％となり、約５０％低減された。残りの５０％は低融点ガラス等の酸化物であると考えられる。
【００２９】
次に、上述した産業廃棄物の処理設備１の動作の説明と共に本発明に係る産業廃棄物の処理方法について説明する。図５は本発明に係る産業廃棄物の処理方法の一実施形態のフローチャートである。
はじめに、廃家電製品等から発生するシュレッダーダストや基板等から発生する廃プラスチックを細かく粉砕した産業廃棄物を焼却炉１０に投入し焼却処理を行なう（ステップＳ１）。そして、焼却炉１０の排出口１３から排出される主灰をスライダ４０を介してコンテナ４９内に導入し回収する（ステップＳ２）。回収された主灰はそのまま直接溶融炉で処理される（ステップＳ６）。
【００３０】
一方、産業廃棄物を焼却炉１０で焼却する際に発生した排ガスは、排出口１３を通って二次燃焼炉２０内に導入される。そして、バーナ２０ａ、２０ｂにより加熱されて熱分解される。そして、熱分解された排ガスは冷却室２９内に送られて冷却されて集塵機３０に運ばれ、細かい灰が篩別され、さらに図示しない排ガス処理設備によって処理され大気中に排気される。
【００３１】
そして、排ガスに含まれるアルカリ金属やハロゲンは溶融塩となって炉壁２１に付着し、落下灰として落下する。このときスライダ４０は、炉壁２１から離隔した位置に配置されているので落下灰はスライダ４０の横を通過して水槽５０内に落下する（ステップＳ３）。尚、主灰上に落下してくる落下灰は、図示しないブロワによって吹き飛ばして水槽５０内へ落下させたり、庇２５によって水槽５０内へ落下させるように導くようにするとよい。そして、水槽５０に落下した落下灰はコンベア５１で回収する（ステップＳ４）。回収された落下灰は温水で洗浄してアルカリ金属やハロゲンを除去する（ステップＳ５）。最後に、アルカリ金属やハロゲンが除去された落下灰は主灰と共に溶融炉で処理される（Ｓ６）。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る産業廃棄物の処理設備の一実施形態の構成図である。
【図２】本発明に係る産業廃棄物の処理設備の一実施形態の側面断面図である。
【図３】図２の産業廃棄物の処理設備の正面図である。
【図４】図２の産業廃棄物の処理設備の平面図である。
【図５】本発明に係る産業廃棄物の処理方法の一実施形態のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１      産業廃棄物の処理設備
１０      焼却炉
１２      投入口
１２ａ      ピット
１２ｂ      供給クレーン
１２ｃ      供給ホッパ
１２ｄ      二重ダンパ
１３      排出口
２０      二次燃焼炉
２０ａ      下段バーナ
２０ｂ      上段バーナ
２０ｃ      スプレー装置
２０ｄ      廃液槽
２１      炉壁
２５      庇
２９      冷却室
３０      集塵機
３９      回収コンテナ
４０      スライダ
４９      コンテナ
５０      水槽
５１      コンベア
５９      コンテナ
【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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