(57)【要約】【課題】廃棄物を焼却するエネルギーを有効活用することで廃棄物を処理する際のエネルギーの低減を図るとともに、廃棄物を処理する装置のイニシャル・ランニングコストの軽減を図り、さらに装置の設置に必要なスペースを縮小する。【解決手段】廃棄物Ｘを熱処理炉４の一方から熱処理炉４内に搬入し、廃棄物Ｘを熱処理炉４内で熱処理し、熱処理後の熱処理残渣Ｚを熱処理炉４の他方から熱処理炉４の外部に搬出する廃棄物処理方法において、廃棄物Ｘを熱処理炉４内で焼却する第１の工程１００と、第１の工程１００によって生成された焼却灰Ｙを熱処理炉４内で焼成する第２の工程１０３とからな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】
廃棄物を熱処理炉の一方から該熱処理炉内に搬入し、該廃棄物を前記熱処理炉内で熱処理し、熱処理後の熱処理残渣を前記熱処理炉の他方から前記熱処理炉の外部に搬出する廃棄物処理方法において、
前記廃棄物を前記熱処理炉内で焼却する第１の工程と、該第１の工程によって生成された焼却灰を前記熱処理炉内で焼成する第２の工程とからなることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の廃棄物処理方法において、
前記第１の工程の時に発生する排ガスを、前記第２の工程における前記熱処理炉内に流入させることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の廃棄物処理方法において、
前記第２の工程における前記熱処理炉内に流入した前記排ガスは前記熱処理炉の外部に流出し、該排ガスを前記熱処理炉内に再び流入させることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の廃棄物処理方法において、
前記第１の工程の時に、酸素、空気或いは酸素富化された空気のうち少なくとも一つからなる燃焼気体を前記熱処理炉内に流入させることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項５】
請求項４記載の廃棄物処理方法において、
前記第１の工程は、前記熱処理炉内に前記排ガス或いは空気のうち少なくとも一方を流入させる初期工程と、前記熱処理炉内に前記燃焼気体を流入させて前記廃棄物を燃焼させる次期工程とからなることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項６】
一方から廃棄物が搬入され中間部で廃棄物が熱処理され他方から熱処理後の熱処理残渣が搬出される熱処理炉と、該熱処理炉中間部内の前記廃棄物を燃焼させて焼却する焼却手段とを備える廃棄物処理装置において、
前記熱処理炉は、前記焼却手段が設けられ搬入された該廃棄物を焼却する焼却部と、該焼却部に連通され焼却によって生成された焼却灰を焼成するとともに前記熱処理残渣を搬出する焼成部とから構成されていることを特徴とする廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属が焼却残渣（焼却灰）から溶出しないように廃棄物を熱処理する廃棄物処理方法および廃棄物処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、廃棄物を処理する場合には、エコロジーの観点から、廃棄物を焼却した際に生じる焼却灰を資源化する必要がある。焼却灰を資源化するには焼却灰に含まれる重金属等の溶出を抑制する必要があり、焼却灰を１３００℃程度以上の高温で溶融してスラグ化する溶融方法が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、近年では、焼却灰を焼成することで焼却灰の表層を溶融して重金属等の溶出を抑制する焼成方法が提案されている。焼成条件としては焼成温度を１０００℃とすることが一般的であるが、焼成温度を８００℃〜９００℃程度に設定し、焼却灰を焼成する炉内の酸素濃度を０％を超えて１０％未満に制御することで行うこともできる。焼成によれば、焼却灰を資源化する際のエネルギーコストは溶融の場合に比べて低減することが可能である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８‐３５６２８号公報  （第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特願２００１‐３９５５８１号公報  （第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の従来の処理方法によると、焼却灰を１３００℃程度以上の高温で溶融する必要があり、焼却灰を資源化する際のエネルギーコストは膨大なものとなる。また、後者の従来の処理方法によると、廃棄物を焼却するエネルギーと廃棄物を焼成するエネルギーとがそれぞれ必要であるという問題が存在する。また、廃棄物を焼却する焼却炉のほかに焼却灰を焼成する焼成炉が必要となるとともに、焼却灰を焼却炉から焼成炉へと搬送する搬送装置が必要となるため、イニシャル・ランニングコストが増大するとともに、装置の設置に必要なスペースが大きくなるという問題が存在する。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、廃棄物を焼却するエネルギーを有効活用することで廃棄物を処理する際のエネルギーの低減を図るとともに、廃棄物を処理する装置のイニシャル・ランニングコストの軽減を図り、さらに装置の設置に必要なスペースを縮小することができる廃棄物処理方法および廃棄物処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、廃棄物を熱処理炉の一方から該熱処理炉内に搬入し、該廃棄物を前記熱処理炉内で熱処理し、熱処理後の熱処理残渣を前記熱処理炉の他方から前記熱処理炉の外部に搬出する廃棄物処理方法において、前記廃棄物を前記熱処理炉内で焼却する第１の工程と、該第１の工程によって生成された焼却灰を前記熱処理炉内で焼成する第２の工程とからなることを特徴としている。
【０００８】
請求項６記載の発明は、一方から廃棄物が搬入され中間部で廃棄物が熱処理され他方から熱処理後の熱処理残渣が搬出される熱処理炉と、該熱処理炉中間部内の前記廃棄物を燃焼させて焼却する焼却手段とを備える廃棄物処理装置において、前記熱処理炉は、前記焼却手段が設けられ搬入された該廃棄物を焼却する焼却部と、該焼却部に連通され焼却によって生成された焼却灰を焼成するとともに前記熱処理残渣を搬出する焼成部とから構成されていることを特徴としている。
【０００９】
このような特徴により、第１の工程時（焼却部内）に発生する燃焼熱、およびその一部である火炎の輻射熱によって焼却灰の焼成が行われる。また、廃棄物の焼却を行う焼却炉（焼却部）と焼却灰の焼成を行う焼成炉（焼成部）とは一体化され、焼却灰の搬送装置等は省略される。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の廃棄物処理方法において、前記第１の工程時に発生する排ガスを、前記第２の工程における前記熱処理炉内に流入させることを特徴としている。
【００１１】
このような特徴により、第２の工程時の焼却灰は焼却時に発生する排ガスに晒され、第２の工程における熱処理炉内は貧酸素状態となる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の廃棄物処理方法において、前記第２の工程における前記熱処理炉内に流入した前記排ガスは前記熱処理炉の外部に流出し、該排ガスを前記熱処理炉内に再び流入させることを特徴としている。
【００１３】
このような特徴により、第１の工程時に排ガスを流入させることで、第１の工程における廃棄物は乾燥され燃焼し易くなるとともに、廃棄物が熱分解されて可燃性の熱分解ガスと炭化物とが生成された後に燃焼する。また、第２の工程時に排ガスを流入させることで、第２の工程における熱処理炉内を貧酸素状態とするとともに、過昇した熱処理炉内の温度を低減させ、適正条件に維持させることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の廃棄物処理方法において、前記第１の工程の時に、酸素、空気或いは酸素富化された空気のうち少なくとも一つからなる燃焼気体を前記熱処理炉内に流入させることを特徴としている。
【００１５】
このような特徴により、第１の工程における熱処理炉内の焼却は高負荷燃焼させることができ、焼却温度は上昇する。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の廃棄物処理方法において、前記第１の工程は、前記熱処理炉内に前記排ガス或いは空気のうち少なくとも一方を流入させる初期工程と、前記熱処理炉内に前記燃焼気体を流入させて前記廃棄物を燃焼させる次期工程とからなることを特徴としている。
【００１７】
このような特徴により、初期工程で乾燥され燃焼し易くなるとともに熱分解されて熱分解ガスと炭化物を生成した廃棄物は、次期工程で高負荷燃焼させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃棄物処理方法および廃棄物処理装置の実施の一例について、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１における符号１は廃棄物処理装置を示している。廃棄物処理装置１には、廃棄物Ｘを搬入するごみ投入ホッパ２が備えられており、ごみ投入ホッパ２は廃棄物Ｘを後述する焼却炉５内へ供給する給じん機３を介して円筒形の回転火格子炉（熱処理炉）４の一方端に設けられている。回転火格子炉４は、軸方向に延在する水管４ａと帯鋼４ｂとを円筒状に配列する構成からなっており、帯鋼４ｂには適宜図示せぬ風穴が形成されている。また、回転火格子炉４には回転火格子炉４を軸回転させる図示せぬ回転機構が備えられており、回転火格子炉４内の廃棄物Ｘは回転火格子炉４の回転によって攪拌される。これによって、回転火格子炉４内おける廃棄物Ｘの熱処理が均等に行われる。
【００２０】
回転火格子炉４は、搬入された廃棄物Ｘを焼却する焼却部５と、焼却部５に連通され焼却によって生成された焼却灰Ｙを焼成する焼成部６とから構成されており、焼却部５と焼成部６とはそれぞれ連通されている。焼却部５には回転火格子炉２内の廃棄物Ｘを燃焼させて焼却する焼却手段７が備えられている。
【００２１】
焼却手段７は、後述するボイラ１１ａおよびエコマイザ１１ｂ出口煙道から分岐され供給される再循環排ガスＡ´（排ガス）を水管４ａ同士間の図示せぬ風穴から回転火格子炉４内に流入させる第１の流入部７ａと、酸素富化された空気からなる燃焼気体Ｂを回転火格子炉４内に水管４ａ同士間の図示せぬ風穴から回転火格子炉４内に流入させる第２の流入部７ｂとから構成されている。第１の流入部７ａおよび第２の流入部７ｂは回転火格子炉４の軸方向に並べられており、第１の流入部７ａは回転火格子炉４の一方端側に設けられて第２の流入部７ｂは中央側に設けられている。第１の流入部７ａおよび第２の流入部７ｂは回転火格子炉２の上方及び下方にそれぞれ設けられている。
【００２２】
また、焼成部６には再循環排ガスＡ´を水管４ａ同士間の図示せぬ風穴から回転火格子炉４内に流入させる第３の流入部８が備えられており、第３の流入部８は回転火格子炉２の上方及び下方にそれぞれ設けられている。焼成部６内は、焼却部５における焼却によって発生する排ガスＡが満たされており、酸素濃度が０％を超えて１０％未満である貧酸素状態になっている。
【００２３】
回転火格子炉４の他方端は、焼却部５内から焼成部６内を経由して二次燃焼室９内に至る排ガスＡ等が流入する二次燃焼室９の下端に連通されている。二次燃焼室９の両側部には二次燃焼室９内に排ガスＡ及び燃焼気体Ｂを流入させる流入孔１０がそれぞれ設けられており、回転火格子炉２内から排出された未燃状態の排ガスＡは完全燃焼される。二次燃焼室９の上端には完全燃焼した排ガスＡを冷却するボイラ１１ａおよびエコマイザ１１ｂが備えられており、エコマイザ１１ｂの出口煙道の分岐部と第１の流入部７ａ、第３の流入部８および流入孔１０とは排ガス循環経路１２を介してそれぞれ接続されている。ボイラ１１によって冷却された再循環排ガスＡ´の一部は第１の流入部７ａ、第３の流入部８および流入孔１０から回転火格子炉４内に流入される。また、回転火格子炉４の他方端には、焼却灰Ｙを焼成部６で焼成した後に残留する熱処理残渣Ｚを回転火格子炉４の外部に搬出する搬出部１３が備えられている。
【００２４】
なお、図１に示す符号Ｃは廃棄物Ｘを熱分解することで発生する可燃性の熱分解ガスを表し、符号Ｄは熱分解ガスＣの燃焼火炎による輻射熱を表す。
【００２５】
次に上記した構成からなる廃棄物処理装置１を使用した廃棄物処理方法について説明する。
【００２６】
［第１の工程］
まず、焼却部５内における廃棄物Ｘを焼却する第１の工程１００について説明する。
【００２７】
図１に示すように、ごみ投入ホッパ２の中に廃棄物Ｘを投入し、この廃棄物Ｘを給じん機３によって、廃棄物Ｘを回転火格子炉４の焼却部５内に供給する。
【００２８】
次に、再循環排ガスＡ´を回転火格子炉４内に流入させる初期工程１０１を行う。ボイラ１１ａおよびエコマイザ１１ｂによって２００℃程度に冷却された再循環排ガスＡ´は、回転火格子炉４の上方および下方にそれぞれ設けられた第１の流入部７ａから焼却部５内に流入する。再循環排ガスＡ´を供給することで、焼却部５内に搬入された廃棄物Ｘは乾燥および熱分解し、焼却部５内に熱分解ガスＣが発生するとともに炭化物を生成する。
【００２９】
次に、燃焼気体Ｂを回転火格子炉４内に流入させる次期工程１０２を行う。焼却部５内に発生した熱分解ガスＣを燃焼させるとともに、回転火格子炉４の上方および下方にそれぞれ設けられた第２の流入部７ｂから焼却部５内に燃焼気体Ｂを流入させる。燃焼気体Ｂの供給を受けて熱分解ガスＣおよび炭化物は高負荷状態の高温燃焼をし、排ガスＡが発生するとともに焼却灰Ｙが生じる。
【００３０】
［第２の工程］
次に、焼成部６内における焼却灰Ｙを焼成する第２の工程１０３について説明する。
【００３１】
焼却によって発生した焼成部６内の焼却灰Ｙを、焼却部５内における燃焼熱およびその一部である燃焼火炎の輻射熱Ｄによって焼成する。また、燃焼に伴って発生する排ガスＡが焼却部５内から焼成部６内に流入するとともに、回転火格子炉４の上方および下方にそれぞれ設けられた第３の流入部８から焼成部６内に再循環排ガスＡ´を流入させる。排ガスＡおよび再循環排ガスＡ´の供給を受けて焼成部６内は貧酸素状態となるとともに、燃焼熱による加熱が過昇となった場合には低減させ、適正条件に維持させる効果がある。
【００３２】
次に、焼却灰Ｙの焼成によって資源化された熱処理残渣Ｚを搬出部１３から回転火格子炉４の外部に搬出する。また、焼成部６内の排ガスＡおよび再循環排ガスＡ´は混合して回転火格子炉４外に流出し、二次燃焼室９内に流入する。二次燃焼室９内に流入した未燃状態の排ガスＡは、二次燃焼室９内で完全燃焼する。このとき、二次燃焼室９内に排ガスＡ及び燃焼気体Ｂを流入させ、未燃状態の排ガスＡの燃焼を迅速および完全に燃焼する。完全燃焼された排ガスＡはボイラ１１ａおよびエコマイザ１１ｂに流入し、熱交換によって冷却する。再循環排ガスＡ´は、排ガス循環経路１２を介して第１の流入部７ａ、第３の流入部８および流入孔１０にそれぞれ至り、再び回転火格子炉４内に流入する。
【００３３】
上記した構成からなる廃棄物処理方法および廃棄物処理装置によれば、同一の回転火格子炉４内で廃棄物Ｘを焼却する第１の工程１００と焼却灰Ｙを焼成する第２の工程１０３とを連続的に行うため、廃棄物Ｘを高負荷状態で高温燃焼する時の燃焼熱およびその一部の火炎からの輻射熱Ｄによって焼成が行われる。これによって、廃棄物Ｘを焼成する際に必要な熱エネルギーは焼却時に発生する熱エネルギーで賄われ、焼却灰Ｙを焼成して資源化する際のエネルギーを削減することができる。また、廃棄物Ｘの焼却を行う焼却炉（焼却部）と焼却灰Ｙの焼成を行う焼成炉（焼成部）とは一体化されているため、焼却灰Ｙの搬送装置等は省略され、省スペースを図ることができるとともにイニシャル・ランニングコストを軽減することができる。
【００３４】
また、第２の工程１０３における廃棄物Ｘは第１の工程１００の時に発生する排ガスＡおよび第３の流入部８から供給される再循環排ガスＡ´に晒されるため、廃棄物を焼成する際に必要な貧酸素状態を排ガスによって確保される。これによって、熱処理残渣Ｚからの重金属（六価クロムＣｒ＋６等）の溶出量を抑制することができる。
【００３５】
また、回転火格子炉４内に燃焼気体Ｂが流入するため、廃棄物Ｘは高温燃焼して回転火格子炉４内での焼却温度は上昇し、第１の工程１００における廃棄物Ｘの焼却をダイオキシン類等の有害物の分解を促進して確実に行うことができる。さらに、第１の工程は、再循環排ガスＡ´を流入させる初期工程１０１と、燃焼気体Ｂを流入させる次期工程１０２とからなるため、次期工程１０２で高負荷燃焼が必要な廃棄物Ｘは初期工程１０１で乾燥、熱分解、炭化が促進され燃焼し易くなる。これによって、廃棄物Ｘの焼却は効率的かつ十分に行うことができる。
【００３６】
以上、本発明に係る廃棄物処理方法および廃棄物処理装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施の形態では回転火格子炉４を使用する場合について説明しているが、本発明は摺動式の熱処理炉を使用してもよい。また、上記した実施の形態では初期工程１０１の際に冷却された再循環排ガスＡ´を流入しているが、さらに高温のエコノマイザ１１ｂ入口やボイラ１１ａ途中からの再循環排ガスＡ´を流入させてもよい。また、さらに低温の図示せぬ集じん器出口の再循環排ガスＡ´を流入させてもよく、エコノマイザ１１ｂ出口の排ガスＡを別途再加熱した再循環排ガスＡ´を流入させてもよい。また、本発明は再循環排ガスＡ´に替えて空気を流入させてもよい。
【００３７】
また、上記した実施の形態では次期工程１０２の際に酸素富化された空気からなる燃焼気体Ｂを流入させているが、本発明は酸素富化された空気に替えて燃焼気体Ｂに酸素や空気を流入させてもよい。また、焼成工程１０３において再循環排ガスＡ´を流入させず、焼却工程１００の排ガスＡのみにて貧酸素状態と温度条件を維持させてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように説明した廃棄物処理方法および廃棄物処理装置によれば、同一の熱処理炉内で廃棄物を焼却する第１の工程と焼却灰を焼成する第２の工程とを連続的に行うため、第１の工程時に発生する燃焼熱およびその一部である火炎の輻射熱によって焼成が行われ、廃棄物を焼成する際に必要な熱エネルギーは焼却時に発生する熱エネルギーで賄われ、焼却された廃棄物を焼成して資源化する際のエネルギーを削減することができる。また、廃棄物の焼却を行う焼却炉（焼却部）と焼却灰の焼成を行う焼成炉（焼成部）とは一体化されているため、焼却灰の搬送装置等は省略され、省スペースを図ることができるとともに設備費用の軽減を図ることができる。
【００３９】
また、第２の工程における廃棄物は焼却時に発生する排ガスに晒されるため、廃棄物を焼成する際に必要な貧酸素状態と温度条件を排ガスによって確保され、重金属（六価クロムＣｒ＋６等）の溶出量を抑制することができる。
【００４０】
また、熱処理炉内に酸素等からなる燃焼気体が流入するため、廃棄物は高負荷状態で高温燃焼し、熱処理炉内での焼却温度は上昇し、第１の工程における廃棄物の焼却はダイオキシン類等の有害物の分解を促進し、確実に行うことができる。さらに、第１の工程は、排ガス等を流入させる初期工程と、燃焼気体を流入させる次期工程とからなるため、廃棄物は初期工程で乾燥、熱分解、炭化が促進され燃焼し易くなり、次期工程での高負荷燃焼を効率的かつ十分に行うことができる。その結果、ボイラおよびエコノマイザ以降の排ガスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明する断面図である。
【符号の説明】
１  廃棄物処理装置
４  回転火格子炉（熱処理炉）
５  焼却部
６  焼成部
７  焼却手段
１００  第１の工程
１０１  初期工程
１０２  次期工程
１０３  第２の工程
Ａ  排ガス
Ａ´  再循環排ガス（排ガス）
Ｂ  燃焼気体
Ｘ  廃棄物
Ｙ  焼却灰
Ｚ  熱処理残渣
【図１】
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