(57)【要約】【課題】羽口を閉塞したり、炉内状況を悪化させたりすることなく、廃棄物溶融炉から発生するダスト羽口から吹込み溶融処理できるようにした廃棄物溶融炉とその操業方法を提供する。【解決手段】炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上方に廃棄物層が形成され、投入された廃棄物を熱分解すると共に残渣を溶融する廃棄物溶融炉であって、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口１３と、前記廃棄物溶融炉から排出されて回収されたダストの供給を受けて該ダストを篩分ける篩装置３５と、篩下の細粒ダストを前記羽口から吹込むための装置３７、３９、４１、４３と、篩上の粗粒ダストを炉頂から投入する装置４５とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上方に廃棄物層が形成され、投入された廃棄物を熱分解すると共に残渣を溶融する廃棄物溶融炉であって、
前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口と、前記廃棄物溶融炉から排出されて回収されたダストの供給を受けて該ダストを細粒ダストと粗粒ダストに分級する分級装置と、細粒ダストを前記羽口から吹込む装置と、粗粒ダストを炉内へ装入する装置とを備えたことを特徴とする廃棄物溶融炉。
【請求項２】
廃棄物溶融炉に接続された二次燃焼炉、ボイラ、サイクロン及び減温装置のうち少なくとも一つから落下灰を回収して分級装置に供給する装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物溶融炉。
【請求項３】
炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上方に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、投入された廃棄物を熱分解すると共に残渣を溶融する廃棄物溶融炉の操業方法であって、
前記廃棄物溶融炉から排出されたダストを回収するダスト回収工程と、該ダスト回収工程で回収されたダストを細粒ダストと粗粒ダストに分級する分級工程を有し、細粒ダストを前記羽口から吹込み、粗粒ダストを炉内へ装入することを特徴とする廃棄物溶融炉の操業方法。
【請求項４】
ダスト回収工程は、廃棄物溶融炉に接続された二次燃焼炉、ボイラ、サイクロン及び減温装置のうち少なくとも一つから落下灰を回収する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の廃棄物溶融炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を熱分解して残渣を溶融する廃棄物溶融炉及びその操業方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を処理する技術として、都市ごみやシュレッダーダストなどの廃棄物を熱分解して可燃性ガスを発生させ、その熱分解残渣を溶融しスラグにして排出するガス化溶融処理がある。
この処理方法は廃棄物をガス化することによりその燃焼熱を回収することができるとともに、残渣を溶融して埋立処分など最終処分量を減容することができる利点を有している。
このような処理を行なう溶融炉には幾つかの方式によるものがあるが、その一つとして、シャフト式廃棄物ガス化溶融炉がある。
このシャフト式廃棄物ガス化溶融炉は、例えば、炉底部に堆積させたコークスを燃焼させ、この高温のコークス上へ廃棄物を投入して、熱分解させてガス化し、次いでその熱分解残渣を溶融してスラグにする処理を行なう方式の炉である（特許文献１参照）。
【０００３】
このようなシャフト式廃棄物ガス化溶融炉においては、炉体の機能が大別して縦方向に３つに区分されている。すなわち、炉底部にコークスを堆積させた高温燃焼帯が設けられ、この高温燃焼帯の上に廃棄物堆積層が設けられ、炉体の上部に大きな空間を有するフリーボード部が設けられている。
【０００４】
そして、上記各部では酸素含有ガスの吹き込みが行われる。高温燃焼帯には主羽口が設けられ、投入されて堆積されたコークスを燃焼させて廃棄物の熱分解残渣を溶融するための酸素富化空気が吹き込まれる。また、廃棄物堆積層には副羽口が設けられ、投入されて堆積された廃棄物を部分燃焼させると共に廃棄物を緩やかに流動させながら熱分解させるための空気が吹き込まれる。また、フリーボード部には三段羽口が設けられ、廃棄物が熱分解されて生成した熱分解ガス（可燃性ガス）を部分燃焼させて内部を所定温度に維持するための空気が吹き込まれる。
【０００５】
このようにシャフト式廃棄物ガス化溶融炉は、廃棄物を、一つの炉で熱分解ガス化溶融処理する設備である。投入した廃棄物は熱分解され、ガスと残渣に分離される。ガスは可燃性ガスを多量に含み二次燃焼炉で燃焼され、ボイラやエコノマイザで熱回収された後、サイクロンで比較的粗いダストが除去され、減温装置で冷却され、有害ガスが除去され集塵機で除塵処理され放散される。また、熱分解残渣は、炉内を下方に移動し、炉下部のコークス高温燃焼帯で溶融され、スラグとメタルとして排出される。
【０００６】
ガス化溶融炉で発生したガスが二次燃焼炉、ボイラ、サイクロン、減温装置を経て集塵機へ到達するまでの間において、ガス中のダストのうち、比較的粗い粒子がそれぞれの装置内に落下する。このため、ガス化溶融炉と集塵機の間に配置された各装置内に落下したダスト（落下灰という）の抜出しが行なわれ、抜き出された落下灰は埋立処分されている。
【０００７】
なお、埋立処分場の負荷軽減のため埋立処分量を削減するという要望に対して、発生ダストをガス化溶融炉の羽口から吹き込み溶融してスラグ化することが試みられている（特許文献２参照）。
特許文献２では、ガス化溶融炉から飛散するダストをサイクロンなどの除塵機で捕集し、捕集したダストを羽口から炉内へ吹き込むようにしている。
【特許文献１】特開平９−６０８３０号公報
【特許文献２】特開平８−２８５２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２のダスト処理方法においては、ガス化溶融炉の炉頂から飛散したダストを排ガス配管に設けられたサイクロンなどの除塵機で捕集し、捕集したダストはホッパーに一時的に貯留され切り出されて羽口から炉内へ吹き込まれる。
しかしながら、ダストには大粒径ダストやダストの大塊があり、羽口を閉塞したり、炉内に吹き込まれたとしても短時間で溶融せずに羽口先で滞留して、ガス流れを阻害したりして炉内状況を悪化させることがあるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、羽口を閉塞したり、炉内状況を悪化させたりすることなく、廃棄物溶融炉から発生するダストを羽口から吹込み溶融処理できるようにした廃棄物溶融炉とその操業方法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】
【００１０】
（１）本発明に係る廃棄物溶融炉は、炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上方に廃棄物層が形成され、投入された廃棄物を熱分解すると共に残渣を溶融する廃棄物溶融炉であって、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口と、前記廃棄物溶融炉から排出されて回収されたダストの供給を受けて該ダストを細粒ダストと粗粒ダストに分級する分級装置と、細粒ダストを前記羽口から吹込む装置と、粗粒ダストを炉内へ装入する装置とを備えたことを特徴とするものである。
細粒ダストと粗粒ダストに分級する分級装置の分級区分は、粗粒ダストを廃棄物溶融炉の炉頂または炉側部からそのまま投入しても容易に炉外へ飛散しないような粒径以上とするように分級することが好ましい。すなわち、廃棄物溶融炉上部の炉内ガス流れに対して十分沈降できる粒径以上のダストを粗粒ダストとするように分級区分を定めるのが好ましい。分級区分として例えば５〜１０ｍｍ程度とすると、粗粒ダストを炉頂または炉側部からそのまま投入しても容易に炉外へ飛散しないので好ましい。
分級装置として篩装置、気流分離装置、サイクロン、遠心分離装置などを用いることが好ましい。
【００１１】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、廃棄物溶融炉に接続された二次燃焼炉、ボイラ、サイクロン及び減温装置のうち少なくとも一つから落下灰を回収して分級装置に供給する装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
（３）また、本発明に係る廃棄物溶融炉の操業方法は、炉下部に高温燃焼帯が形成されて該高温燃焼帯の上方に廃棄物層が形成され、前記高温燃焼帯に酸素含有ガスを吹き込む羽口を有し、投入された廃棄物を熱分解すると共に残渣を溶融する廃棄物溶融炉の操業方法であって、前記廃棄物溶融炉から排出されたダストを回収するダスト回収工程と、該ダスト回収工程で回収されたダストを細粒ダストと粗粒ダストに分級する分級工程を有し、細粒ダストを前記羽口から吹込み、粗粒ダストを炉内へ装入することを特徴とするものである。
【００１３】
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、ダスト回収工程は、廃棄物溶融炉に接続された二次燃焼炉、ボイラ、サイクロン及び減温装置のうち少なくとも一つから落下灰を回収する工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、廃棄物溶融炉から排出されて回収されたダストの供給を受けて該ダストを細粒ダストと粗粒ダストに分級する分級装置と、細粒ダストを前記羽口から吹込む手段と、粗粒ダストを炉内へ装入する手段とを備えたので、ダストによって羽口を閉塞させたり、炉内状況を悪化させたりすることなく、羽口から吹き込み溶融処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態に係る廃棄物ガス化溶融炉の説明図である。
ガス化溶融炉１は、前述したように、炉底部にコークスを堆積させ、このコークスの層に酸素富化空気を吹き込んで燃焼させることにより高温燃焼帯を形成し、この高温燃焼帯の上へ廃棄物を投入して熱分解させ残渣を溶融させるようになっている。
【００１６】
このようなガス化溶融炉１は、以下のような構造になっている。
全体形状は、竪型で円筒形状に形成され、上部が拡径された形状になっている。この上部の拡径された部分はフリーボード部３である。そして、炉の上端部には廃棄物装入口５が設けられ、該廃棄物装入口５の近傍には、コークス、溶融スラグ性状調整剤である石灰石を装入口へ搬送する副資材搬送コンベア７が設置されている。
炉の上端部近くにはガス出口９が設けられ、炉の下部には溶融スラグ排出口１１が設けられている。
【００１７】
炉下部の高温燃焼帯が形成される位置にはコークスを燃焼させる空気又は酸素富化空気を吹込むための主羽口１３が設けられている。主羽口１３には送風配管１５が接続され、送風配管１５には主羽口１３へ空気又は酸素富化空気を送風する送風機１７が接続されている。
高温燃焼帯の上に存在する廃棄物の位置には投入された廃棄物を流動化させる空気を吹込むための副羽口１９が設けられている。また、フリーボード部３には炉下部で生成した熱分解ガス（可燃性ガス）を部分燃焼させる空気を吹き込むための三段羽口２１が設けられている。
【００１８】
ガス出口９の下流側にはガス化溶融炉１から排出された可燃性ガスを燃焼させる二次燃焼炉２３が設置され、二次燃焼炉２３の下流側には熱回収装置であるボイラ２５が設置されている。さらに、ボイラ２５の下流側には、同じく熱回収装置であるエコノマイザ２７が設置され、エコノマイザ２７の下流側には、排ガス中の比較的粗いダストを除去するサイクロン２８が設置され、その下流側には熱回収された排ガスを排ガスの浄化処理に適する温度まで冷却するためのガス冷却器である減温塔２９が設置されている。また、減温塔２９の下流側にはバグフィルタ３１が設置されている。
【００１９】
二次燃焼炉２３、ボイラ２５、エコノマイザ２７、サイクロン２８、及び減温塔２９ではガス化溶融炉からの排ガス中の粗いダストが落下し落下灰としてそれぞれ抜き出される。そして、各装置から抜き出された落下灰を集め搬送するための落下灰搬送コンベア３３が設置されている。
また、落下灰搬送コンベア３３から落下灰の供給を受け、細粒灰と粗粒灰に分級する分級装置としての篩装置３５が設けられている。なお、落下灰搬送コンベア３３と篩装置３５との間は搬送コンベアによって接続されているが、この搬送コンベアは図示を省略している。
【００２０】
篩装置３５の下方には、篩装置３５で篩われた細粒灰を貯留する細粒灰貯留槽３７が設けられている。細粒灰貯留槽３７には、細粒灰貯留槽３７から細粒灰を切り出すロータリーバルブ３９が設けられ、切り出された細粒灰はシュート４１、ゲート弁４３を介して主羽口１３に酸素含有ガスを供給する送風配管１５に供給される。
篩装置３５から篩上の粗粒灰を受けてガス化溶融炉の炉頂に設けられた装入口に搬送する粗粒灰搬送コンベア４５が設けられている。
【００２１】
上記のように構成された廃棄物ガス化溶融炉における廃棄物のガス化溶融処理は次のように行なわれる。
都市ごみや産業廃棄物或いは廃棄物焼却残渣などの廃棄物と、コークスと、石灰石とがそれぞれ計量され、ガス化溶融炉１内へ投入される。ガス化溶融炉１へ投入されたもののうち、コークスは炉底部に堆積し、ここに主羽口１３から空気又は酸素富化空気（以下酸素含有ガスという）が吹き込まれる。
この酸素含有ガスの吹き込みによりコークスが燃焼し、高温燃焼帯が形成される。投入された廃棄物は高温燃焼帯の上方で、副羽口１９から吹き込まれる空気によって流動しながら滞留して流動化層を形成する。廃棄物は流動化している間に予熱され、熱分解して可燃性ガスを発生する。
【００２２】
廃棄物の熱分解残渣は高温燃焼帯で溶融され、炉底部の溶融スラグ排出口１１から抜き出される。
一方、廃棄物の熱分解により生成した可燃性ガスは、フリーボード部３において、三段羽口２１から空気が吹込まれて部分燃焼し、ガス出口９から排出される。
ガス出口９から排出されたガスは、二次燃焼炉２３で二次燃焼用空気が吹き込まれて燃焼した後、ボイラ２５及びエコノマイザ２７へ送られて熱回収される。熱回収された排ガスはサイクロン２８で排ガス中の比較的粗いダストが除去され、さらに減温塔２９で水が噴霧されて２００℃以下程度に冷却される。
次いで、排ガス中へ、塩化水素を除去するための消石灰粉やダイオキシン類を吸着して除去するための活性炭などの有害物除去剤が吹き込まれ、バグフィルタ３１へ送られて集塵処理される。バグフィルタ３１で集塵された集塵灰は飛灰処理装置に送られて重金属類溶出防止処理を施されて埋立処分される。
【００２３】
ガス化溶融炉１から排出されたガスがバグフィルタ３１へ到達するまでの間に、落下灰が落下するので、二次燃焼炉２３、ボイラ２５、エコノマイザ２７、サイクロン２８、及び減温塔２９から落下灰を抜き出し、落下灰搬送コンベア３３に集めて搬送する。落下灰搬送コンベア３３から篩装置３５に、図示しない搬送コンベアで落下灰を搬送し、篩分ける。
そして、篩上の粗粒灰を粗粒灰搬送コンベア４５により搬送し、炉頂から粗粒灰をそのままガス化溶融炉１内に投入して、廃棄物の熱分解残渣とともに溶融させスラグ化させる。粗粒灰は炉頂からそのまま投入しても粒径が比較的大きいので炉外へ飛散することが少なく、溶融処理される。
【００２４】
篩下の細粒灰は、細粒灰貯留槽３７に貯留し、ロータリーバルブ３９により所定量を切り出して、シュート４１とゲート弁４３を介して送風配管１５内に供給し、主羽口１３から高温燃焼帯へ吹き込む。細粒灰が主羽口から高温燃焼帯へ吹き込まれると、細粒灰は主羽口先の燃焼空間（レースウェイ）を通過する間に短時間で加熱溶融され、炉底部へ流下し熱分解残渣の溶融物とともに排出口１１から抜き出される。
【００２５】
上記のように、落下灰を篩装置３５により粗粒灰と細粒灰に分離し、細粒灰のみを主羽口から吹き込むようにしたので、落下灰によって主羽口の閉塞が生ずることがなく、また主羽口先で溶融不良が生じて炉内状況が悪化するのを防ぐことができる。また、粗粒灰も炉頂からそのまま投入し溶融処理するようにしたので、落下灰全量を溶融処理してスラグ化することができ、埋立処分量を削減することができる。
【００２６】
篩装置３５の篩目は、篩上の粗粒灰を炉頂からそのまま投入しても容易に炉外へ飛散しないような粒径以上とするように篩分けする篩目が好ましい。すなわち、ガス化溶融炉上部の炉内ガス流れに対して十分沈降できる粒径以上のダストを篩上とするように篩目を定めるのが好ましい。篩装置３５の篩目として例えば５〜１０ｍｍ程度の篩目とすると、篩上の粗粒灰を炉頂からそのまま投入しても容易に炉外へ飛散しないので好ましい。
また、篩装置３５の形式は問わないが、振動篩を用いるのが好ましい。
【００２７】
なお、バグフィルタ３１で捕集された集塵灰の一部を篩装置３５に搬送し、落下灰とともに溶融処理するようにしてもよい。
集塵灰の一部を溶融処理することにより集塵灰に含まれる重金属類は溶融処理されて生成したスラグ中に不溶出な形態で含有される。そのため、重金属類溶出防止処理を施し埋立処分する集塵灰量を削減できる。
なお、バグフィルタで回収された集塵灰の20〜25％を溶融処理するようにすることが、上記のプロセスにそって操業するのに好ましい。
【００２８】
また、落下灰を細粒灰と粗粒灰に分級する分級装置としては、篩装置に限らず気流分離装置、サイクロン、遠心分離装置など他の分級装置を用いることができる。気流分離装置では所定の流速の気流により、落下灰を気流に搬送される細粒灰と、搬送されずに沈降する粗粒灰とに分級する。細粒灰をバグフィルタなどで集塵して細粒灰貯留槽３７に貯留し、粗粒灰を炉内へ装入するようにする。ガス化溶融炉の炉内ガス流速と同程度かそれ以上の流速の気流により分級することにより、粗粒灰を炉頂からそのまま投入してもガス化溶融炉上部の炉内ガス流れに対して十分沈降でき、容易に炉外へ飛散しないような粒径以上の落下灰を粗粒灰とするように分級することができる。
サイクロンでは粗粒灰が沈降して分離され分級される。
【００２９】
また、粗粒灰をガス化溶融炉の炉頂から装入する以外に、炉側部に装入口を設けて装入してもよいし、両方から装入してもよい。また、廃棄物を貯留する廃棄物ピットに粗粒灰を搬送し、廃棄物とともにガス化溶融炉に装入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る廃棄物ガス化溶融炉の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ガス化溶融炉
５  廃棄物装入口
９  ガス出口
１３  主羽口
２３  二次燃焼炉
２５  ボイラ
２９  減温塔
３３  落下灰搬送コンベア
３５  篩装置
３７  細粒灰貯留槽
４５  粗粒灰搬送コンベア
【図１】
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