(57)【要約】【課題】例えばコークス、石炭、木炭、炭化物などの固体燃料の投入量を有効に削減することができる廃棄物の処理方法及び処理方法を提供することにある。【解決手段】この発明の廃棄物処理装置１は、一般及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物及びコークスや石炭などの固体燃料の投入量をそれぞれ計量する計量ホッパー２と、計量ホッパー２でそれぞれ計量された廃棄物及び固体燃料が投入される投入ホッパー３と、この投入ホッパー３に投入された廃棄物を高温溶融させて無害化する溶融炉４と、投入ホッパー３と溶融炉４の間に配設され、投入ホッパー３に投入された廃棄物及び固体燃料の溶融炉４内への投入を、炉内ガスの外部への流出なしに行うことができる多段仕切弁９をもつ投入ダンパー５とを具え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】
一般及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物及びコークスや石炭などの固体燃料の投入量をそれぞれ計量する計量ホッパーと、
計量ホッパーでそれぞれ計量された廃棄物及び固体燃料が投入される投入ホッパーと、
この投入ホッパーに投入された廃棄物を高温溶融させて無害化する溶融炉と、
投入ホッパーと溶融炉の間に配設され、投入ホッパーに投入された廃棄物及び固体燃料の溶融炉内への投入を、炉内ガスの外部への流出なしに行うことができる多段仕切弁をもつ投入ダンパーと、
を具えることを特徴とする廃棄物の処理装置。
【請求項２】
投入ダンパーは、その多段仕切弁を構成する仕切弁と仕切弁で仕切られた空間に窒素等の不活性ガスを充満して空間が陽圧となるように窒素シールを形成して、溶融炉を密閉構造とする請求項１記載の廃棄物の処理装置。
【請求項３】
前記多段仕切弁を構成する仕切弁の数は２個であり、上側に位置する仕切弁は、落下する廃棄物を一時堰き止める耐荷重構造を有し、下側に位置する仕切弁は、耐火及び密閉構造を有する請求項１又は２記載の廃棄物の処理装置。
【請求項４】
計量ホッパーに廃棄物投入量を監視、制御する制御装置をさらに設ける請求項１、２又は３記載の廃棄物の処理装置。
【請求項５】
計量ホッパーと投入ホッパーとの間で移動可能であり、計量ホッパーで計量した廃棄物及び固体燃料を投入ホッパーに投入する搬送手段をさらに設ける請求項１〜４のいずれか１項記載の廃棄物の処理装置。
【請求項６】
搬送手段は、計量ホッパーの下方に位置し、計量ホッパーで計量し、落下させた廃棄物及び固体燃料を収納するスキップバケットと、このスキップバケットを投入ホッパーまで持ち上げる巻上げウインチとを具える請求項５記載の廃棄物の処理装置。
【請求項７】
計量ホッパーは、計量した廃棄物及び固体燃料をスキップバケットに円滑に落下させるため、水平に対し大きな角度で傾斜させた底面を有する請求項６記載の廃棄物の処理装置。
【請求項８】
溶融炉はコークスベッド式還元ガス化溶融炉である請求項１〜７のいずれか１項記載の廃棄物の処理装置。
【請求項９】
一般及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物を溶融炉内で高温溶融させて処理するにあたり、
溶融炉内に投入されるコークスや石炭などの固体燃料が炉内で最も燃焼するときの廃棄物の投入量を予め算出しておき、この算出した投入割合に基づいて、廃棄物と固体燃料とをそれぞれ計量した後、これら計量した廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入することを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入するに先立って算出される廃棄物と固体燃料の投入割合は、投入ごとに算出される請求項９記載の廃棄物の処理方法。
【請求項１１】
前記溶融炉は、多段仕切弁をもつ投入ダンパーを上部に具える密閉型溶融炉であり、この溶融炉に投入ダンパーを通じて廃棄物と固体燃料を投入する場合には、投入ダンパーに設けた多段仕切弁の少なくとも１個の仕切弁が閉鎖するように構成する請求項９又は１０記載の廃棄物の処理方法。
【請求項１２】
前記多段仕切弁を構成する仕切弁の数は２個であり、上側に位置する仕切弁は、落下する廃棄物を一時堰き止める耐荷重構造を有し、下側に位置する仕切弁は、耐火及び密閉構造を有し、廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入する場合には、上側の仕切弁だけが開き、投入物が落下したら上側の仕切弁が閉じて下側の仕切弁が開く構成にすることによって、廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入する請求項１１記載の廃棄物の処理方法。
【請求項１３】
前記溶融炉は、多段仕切弁を構成する仕切弁と仕切弁で仕切られた空間に窒素等の不活性ガスを充満して空間が陽圧となるように窒素シールを形成することにより、溶融炉を密閉構造とする請求項１１又は１２記載の廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般廃棄物及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物を溶融炉内で処理するに際し、炉内温度を一定に保持するための、例えばコークス、石炭、木炭、炭化物などの固体燃料の投入量を有効に削減することができる廃棄物の処理方法及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般廃棄物及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物を溶融処理する縦型の溶融炉は、貯留ホッパーに貯留された廃棄物を、投入ホッパーを通じて溶融炉内に適宜供給し、溶融処理が終わると残渣を含むガスを排出口から排出させ、サイクロン分離機、バグフィルター等により残渣を分離して清浄化処理したガスを空中に放出し、順次又は連続的にこの操作を繰り返し行っている。
【０００３】
これらの溶融炉は、一般的にはストーカー炉やロータリーキルン流動床炉であり、重油やプロパンガスを燃料とするバーナーを炉心に向けて射出して投入廃棄物を溶融させるバーナー方式の溶融炉である。
【０００４】
しかしながら、かかるバーナー式の溶融炉は、重油やプロパンガスを燃料とするため、燃焼コストが高く、また、このときの溶融温度は３００〜８００℃の中温であるため、かかる溶融炉では、溶融処理後に、飛灰や焼却灰が発生するのに加えて、排ガス中にダイオキシン等の有害物質が大量に発生するという欠点があった。また、貯留ホッパー１７´に貯留させた廃棄物は、その投入量が大まかに見積もられた後に投入ホッパー溶融炉４´に送り込まれるか、又は全く計量せずに、図２に示すようなチャック付きクレーン１８´のチャック１９´で挟んで溶融炉４´に送り込まれていたため、炉内温度の調節等の適正な処理制御がなされてなく、前述したダイオキシンの発生の他、炉頂ガスが投入口で爆発する危険性があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、一般廃棄物及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物を溶融炉内で処理するに際し、炉内温度を一定に保持するための、例えばコークス、石炭、木炭、炭化物などの固体燃料の投入量を有効に削減することができる廃棄物の処理方法及び処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に従う廃棄物の処理装置は、一般及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物及びコークスや石炭などの固体燃料の投入量をそれぞれ計量する計量ホッパーと、計量ホッパーでそれぞれ計量された廃棄物及び固体燃料が投入される投入ホッパーと、この投入ホッパーに投入された廃棄物を高温溶融させて無害化する溶融炉と、投入ホッパーと溶融炉の間に配設され、投入ホッパーに投入された廃棄物及び固体燃料の溶融炉内への投入を、炉内ガスの外部への流出なしに行うことができる多段仕切弁をもつ投入ダンパーとを具えることにある。
【０００７】
また、投入ダンパーは、その多段仕切弁を構成する仕切弁と仕切弁で仕切られた空間に窒素等の不活性ガスを充満して空間が陽圧となるように窒素シールを形成して、溶融炉を密閉構造とすることが好ましい。
【０００８】
さらに、前記多段仕切弁を構成する仕切弁の数は２個であり、上側に位置する仕切弁は、落下する廃棄物を一時堰き止める耐荷重構造を有し、下側に位置する仕切弁は、耐火及び密閉構造を有することがより好適である。
【０００９】
さらにまた、計量ホッパーに廃棄物投入量を監視、制御する制御装置をさらに設けることが好ましい。
【００１０】
加えて、計量ホッパーと投入ホッパーとの間で移動可能であり、計量ホッパーで計量した廃棄物及び固体燃料を投入ホッパーに投入する搬送手段をさらに設けることが好ましく、特に、搬送手段は、計量ホッパーの下方に位置し、計量ホッパーで計量し、落下させた廃棄物及び固体燃料を収納するスキップバケットと、このスキップバケットを投入ホッパーまで持ち上げる巻上げウインチとを具えることがより好適である。
【００１１】
加えてまた、計量ホッパーは、計量した廃棄物及び固体燃料をスキップバケットに円滑に落下させるため、水平に対し大きな角度で傾斜させた底面を有することが好ましい。
【００１２】
尚、溶融炉はコークスベッド式還元ガス化溶融炉であることがより好適である。
【００１３】
この発明に従う廃棄物の処理方法は、一般及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物を溶融炉内で高温溶融させて処理するにあたり、溶融炉内に投入されるコークスや石炭などの固体燃料が炉内で最も燃焼するときの廃棄物の投入量を予め算出しておき、この算出した投入割合に基づいて、廃棄物と固体燃料とをそれぞれ計量した後、これら計量した廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入することにある。
【００１４】
また、廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入するに先立って算出される廃棄物と固体燃料の投入割合は、投入ごとに算出されることが好ましい。
【００１５】
さらに、前記溶融炉は、多段仕切弁をもつ投入ダンパーを上部に具える密閉型溶融炉であり、この溶融炉に投入ダンパーを通じて廃棄物と固体燃料を投入する場合には、投入ダンパーに設けた多段仕切弁の少なくとも１個の仕切弁が閉鎖するように構成することが好ましく、特に、前記多段仕切弁を構成する仕切弁の数は２個であり、上側に位置する仕切弁は、落下する廃棄物を一時堰き止める耐荷重構造を有し、下側に位置する仕切弁は、耐火及び密閉構造を有し、廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入する場合には、上側の仕切弁だけが開き、投入物が落下したら上側の仕切弁が閉じて下側の仕切弁が開く構成にすることによって、廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入することがより好適である。
【００１６】
さらにまた、前記溶融炉は、多段仕切弁を構成する仕切弁と仕切弁で仕切られた空間に窒素等の不活性ガスを充満して空間が陽圧となるように窒素シールを形成することにより、溶融炉を密閉構造とすることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明による一般廃棄物（例えば生活ごみやプラスチック等）及び産業廃棄物（例えば医療廃棄物等）の処理装置の実施形態の一例を示す。
【００１８】
図１に示す廃棄物処理装置１は、計量ホッパー２と、投入ホッパー３と、溶融炉４と、投入ダンパー５とで主に構成されており、図１では、さらに、廃棄物を貯留する貯留ホッパー６と、貯留ホッパー６の下方に位置し、貯留ホッパー６のフィーダー７から落下させた廃棄物を計量ホッパー２まで所定量だけ移動させるコンベアー８などの搬送手段を具えている。
【００１９】
計量ホッパー２は、一般及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物と、コークス、石炭、木炭、炭化物などの固体燃料の投入量をそれぞれ計量するために配設する。
【００２０】
投入ホッパー３は、計量ホッパー２でそれぞれ計量された廃棄物及び固体燃料を溶融炉４内に投入するための投入口として、溶融炉の上部に設ける。
【００２１】
溶融炉４は、投入ホッパー３に投入された廃棄物を１２００〜２６００℃の高温で溶融させた後、廃棄物をスラグやメタルとして無害化する、好適にはコークスベッド式還元ガス化溶融炉である。
【００２２】
投入ダンパー５は、投入ホッパー３と溶融炉４の間に配設され、投入ホッパー３に投入された廃棄物及び固体燃料の溶融炉４内への投入を、炉内ガスの外部への流出なしに行うことができる多段仕切弁９を有する。特に、図１では、投入ホッパー３と多段仕切弁９と溶融炉４とが垂直線上に沿って一列に配置され、縦型密閉式溶融炉を形成する。
【００２３】
投入ダンパー５は、その多段仕切弁９を構成する仕切弁９ａと仕切弁９ｂで仕切られた空間に窒素等の不活性ガスを充満して空間が陽圧、すなわち大気圧よりも高圧となるように窒素シールを形成して、溶融炉を密閉構造とすることが、炉内ガス中に仮に有害ガスが含まれていたとしても、かかる炉内ガスが投入ダンパー３から外部に排出されることがなくなる結果、これに起因したガス爆発が生じる危険性もなくなる。
【００２４】
また、図１に示すように、多段仕切弁９を構成する仕切弁の数が２個である場合には、上側に位置する仕切弁９ａは、落下する廃棄物を一時堰き止める耐荷重構造を有することが好ましく、また、下側に位置する仕切弁９ｂは、炉内の高温ガスと接触するとともにかかる炉内ガスが炉頂から外部に排出されるのを遮断するため、温度を耐火及び密閉構造を有することが好ましい。
【００２５】
計量ホッパ２ーは、廃棄物投入量を監視、制御する制御装置１０をさらに設けることが好ましい。この制御装置９により、廃棄物の投入量との関係で固体燃料の投入量を、溶融炉内のコークスの燃焼性が一定に保てる最小量に調整することができ、その結果、少ない燃料コストで有効に廃棄物を処理することができる。また、炉内温度を１２００〜２６００℃の高温で一定に保持することができるので、炉内ガス中におけるダイオキシン等の有害物質の発生を極力低減することができる。尚、図１では、制御装置１０を、溶融炉４やガス排出管１１にも接続し、溶融炉内やガス排出管内の温度等の状態を考慮して計量ホッパー２内で所定量を計量するように構成してあるが、この構成だけには限定されない。
【００２６】
また、図１では、計量ホッパー２で計量した廃棄物及び固体燃料を投入ホッパー３に投入するため、計量ホッパーと投入ホッパーとの間で移動可能である搬送手段をさらに具えており、より具体的に言えば、搬送手段は、計量ホッパー２の下方に位置し、計量ホッパー２で計量し、落下させた廃棄物及び固体燃料を収納するスキップバケット１２と、このスキップバケット１２をレールのようなガイド部材１３に沿って投入ホッパー３まで持ち上げる巻上げウインチ１４とを具えているが、計量ホッパー２で計量した廃棄物及び固体燃料を投入ホッパー３に投入できる搬送手段であればよく、この構成だけには限定されない。
【００２７】
計量ホッパー２は、計量した廃棄物及び固体燃料をスキップバケット１２に円滑に落下させるため、水平に対し大きな角度で傾斜させた底面を有するように構成すれば、計量ホッパー２からスキップバケットへの廃棄物及び固体燃料の落下移動を短時間でかつ確実に行えるようにできる点で好ましく、これは、廃棄物及び固体燃料を溶融炉に投入するまでの時間を短縮することになるため、廃棄物の処理能力を高めることができる。さらに、計量ホッパー２の排出口の面積を大きくすれば、スキップバケットへの廃棄物及び固体燃料の落下移動をより促進できる点でより好適である。
【００２８】
次に、この発明に従う廃棄物の処理方法を以下で説明する。
一般及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物を溶融炉内で高温溶融させて処理するにあたり、溶融炉内に投入されるコークスや石炭などの固体燃料が炉内で最も燃焼するときの廃棄物の投入量を予め算出しておき、この算出した投入割合に基づいて、廃棄物と固体燃料とをそれぞれ計量した後、これら計量した廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入する。
【００２９】
尚、前回の投入量に増減があるときは、廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入するに先立って算出される廃棄物と固体燃料の投入割合は、投入ごとに算出されることが好ましい。これによって、コークス等の固体燃料の燃焼を一定に保ちながらダイオキシンの発生を抑制するとともに、飛灰や焼却灰の発生を抑制することができる。
【００３０】
前記溶融炉４は、多段仕切弁９をもつ投入ダンパー５を上部に具える密閉型溶融炉であり、この溶融炉４の炉内密閉性を確保するため、投入ダンパー５を通じて廃棄物と固体燃料を投入する場合には、投入ダンパー５に設けた多段仕切弁９の少なくとも１個の仕切弁が閉鎖するように構成することが好ましい。
【００３１】
例えば、多段仕切弁９を構成する仕切弁の数は２個である場合には、上側に位置する仕切弁９ａは、落下する廃棄物を一時堰き止める耐荷重構造を有し、下側に位置する仕切弁９ｂは、耐火及び密閉構造を有し、廃棄物及び固体燃料を溶融炉内に投入する場合には、上側の仕切弁９ａだけが開き、投入物が落下したら上側の仕切弁９ａが閉じて下側の仕切弁９ｂが開く構成にすることによって、廃棄物及び固体燃料を溶融炉４内に投入することが好ましい。
【００３２】
また、溶融炉４は、多段仕切弁９を構成する仕切弁９ａと仕切弁９ｂで仕切られた空間に窒素等の不活性ガスを充満して空間が陽圧となるように窒素シールを形成することにより、溶融炉４を密閉構造とすれば、投入の際の炉内で発生した有害ガスが外部に漏れることがなくなる。
【００３３】
本発明に従う廃棄物処理装置（図１）を用いて廃棄物の処理を行った。溶融炉は、コークスベッド式還元ガス化溶融炉４であり、廃棄物１ｋｇを処理するのに固体燃料であるコークスは０．７５ｋｇ消費し、この溶融炉４に設けられたガス排出管１１から排出される排ガス中のダイオキシン濃度を分析した結果、０．００２ｐｐｍであった。これに対し、図２に示すような従来型の溶融炉では、廃棄物１ｋｇを処理するのに固体燃料であるコークスは１．４ｋｇと、本発明の廃棄物処理装置を構成する溶融炉でのコークスの消費量の約２倍弱消費し、排ガス中のダイオキシン濃度も１６０ｐｐｍであり、この比較からも本発明の廃棄物処理装置が、低燃料コストで優れた燃焼特性を有していることがわかる。
【００３４】
この発明のその他の実施形態として、図３に示すように、２つの投入ダンパー５Ａ、５Ｂを溶融炉４の中心軸上に重ねて配置したものであり、各投入ダンパー５Ａ、又は５Ｂは、廃棄物受け仕切弁である上側仕切弁９ａ１（投入ダンパー５Ａのみ）、その下部にカットゲート１５ａ又は１５ｂ、窒素シール仕切弁１６ａ又は１６ｂ、及び廃棄物受け用下側仕切弁である下側仕切弁９ｂ１又は９ｂ２とで構成されている。このような２段式の投入ダンパー５Ａ、５Ｂを配設すれば、炉内ガスや灰等の炉外排出をより一層防止することが可能となる他、炉頂でのガス爆発を未然に防ぐことができる。尚、図３では２段式の投入ダンパー５Ａ、５Ｂを配設した場合を示したが、必要に応じて投入ダンパーを３段以上に重ねて配置してもよい。
【００３５】
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【００３６】
【発明の効果】
この発明によれば、一般廃棄物及び産業廃棄物等の処理すべき廃棄物を溶融炉内で処理するに際し、炉内温度を一定に保持するための、例えばコークス、石炭、木炭、炭化物などの固体燃料の投入量を有効に削減することができる廃棄物の処理方法及び処理方法の提供が可能になった。特に、溶融炉内に投入されるコークスや石炭などの固体燃料が炉内で最も燃焼するような廃棄物と固体燃料の投入割合で溶融炉内に投入されるので、溶融炉での高温溶融処理を安定して行うことができ、また、炉内温度も高温状態を維持することができるため、ダイオキシン等の有害物質の発生が大幅に抑制される。
【００３７】
また、多段仕切弁構造を溶融炉の原料（廃棄物や固体燃料）投入口に配置したり、多段仕切弁を構成する仕切弁と仕切弁で仕切られた空間に窒素等の不活性ガスを充満して空間が陽圧となるように窒素シールを形成して、溶融炉を密閉構造とすれば、炉頂ガスが爆発する危険性も無くなるとともに、有害ガスを含む炉内ガスが大気中に飛散する恐れも無くなる。
【００３８】
さらに、計量ホッパーの底部の傾斜角を大きくしたり、計量ホッパーの排出口を大きくする等により、計量から廃棄物を溶融炉内へ投入するまでの時間の短縮化が図れる結果、溶融炉の処理能力を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う代表的な廃棄物の処理装置の概略正面図である。
【図２】従来の廃棄物処理装置（の一部）の概略正面図である。
【図３】この発明の他の廃棄物処理装置を構成する２段式投入ダンパーのみを抜き出した拡大正面図である。
【符号の説明】
１  廃棄物処理装置
２  計量ホッパー
３  投入ホッパー
４  溶融炉
５、５Ａ、５Ｂ  投入ダンパー
６  貯留ホッパー
７  フィーダー
８  コンベアー
９  多段仕切弁
１０  制御装置
１１  ガス排出管
１２  スキップバケット
１３  ガイド部材
１４  巻上げウインチ
１５ａ、１５ｂ  カットゲート
１６ａ、１６ｂ  窒素シール仕切弁
【図１】
2004205188.tif 000003
【図２】
2004205188.tif 000004
【図３】
2004205188.tif 000005