(57)【要約】【課題】流動媒体として用いた硅砂が原因となる溶融スラグの強度低下を改善する。【解決手段】廃棄物１を加熱して熱分解ガス３と熱分解残渣４に分解する熱分解反応器２と、分別槽２４内の流動媒体２３を気流により流動させて流動層を形成し、この流動層内で熱分解残渣４に混入または付着している可燃性及び不燃性の粉粒体７を分別する流動式分別装置６と、少なくとも熱分解ガス３を燃焼させて粉粒体７中の不燃物を溶融して溶融スラグにする燃焼溶融炉５とを備え、燃焼溶融炉５から排出される溶融スラグを固化粉砕した溶融スラグの粒体２０を流動媒体２３として分別槽２４に供給することにより、硅砂が原因となる溶融スラグ８の強度低下を改善する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を加熱して熱分解ガスと熱分解残渣に分解する熱分解反応器と、槽内の流動媒体を気流により流動させて前記熱分解残渣中の可燃性及び不燃性の粉粒体を分別する流動分別槽と、前記熱分解ガスと前記流動分別槽から排出される粉粒体とを燃焼させて前記不燃性の粉粒体を溶融してスラグ化する燃焼溶融炉とを備えた廃棄物処理システムにおいて、
前記燃焼溶融炉から排出される塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．４〜１．０の前記スラグを粉砕し、前記流動媒体として用いることを特徴とする廃棄物処理システム。
【請求項２】
廃棄物を加熱して熱分解ガスと熱分解残渣に分解する熱分解反応器と、槽内の流動媒体を気流により流動させて前記熱分解残渣中の可燃性及び不燃性の粉粒体を分別する流動分別槽と、前記熱分解ガスと前記流動分別槽から排出される粉粒体とを燃焼させて前記不燃性の粉粒体を溶融してスラグ化する燃焼溶融炉とを備えた廃棄物処理システムにおいて、
別系統の廃棄物処理システムで製造された塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．４〜１．０のスラグを粉砕し、前記流動媒体として用いることを特徴とする廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記溶融スラグを貯留する貯留槽と、該貯留槽内の前記溶融スラグを前記流動分別槽内に供給する供給手段とを備えてな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システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の処理システムの一例として、廃棄物を熱分解して生成される熱分解ガス及び熱分解残渣中の可燃物を燃焼し、この燃焼熱により熱分解ガスに同伴される不燃物の粉粒体、及び熱分解残渣に含まれる不燃物の粉粒体を溶融させてスラグ化することにより、建材や舗装材の骨材として有効利用するものがある。
【０００３】
すなわち、熱分解残渣には、熱分解カーボンなどの可燃物と、ガラス、陶器片、コンクリート片などの瓦礫の不燃物が含まれていることから、熱分解カーボンなどの可燃物を例えば篩などで分別して燃焼溶融における燃料として用いている。このとき、熱分解残渣に粉砕などにより生じた不燃物の粉粒体が混じっていると、それらの不燃物の粉粒体は、熱分解カーボンなどの可燃物の粉粒体に混じって分別されて溶融スラグ化される。
【０００４】
このような熱分解残渣の分別装置として、流動式分別装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、硅砂を流動媒体とする層に空気を噴射して流動層を形成し、その流動層に熱分解残渣を供給して粉粒体のカーボン及び不燃物と比較的大きな形状の金属や瓦礫とを分別するものである。この流動分別によれば、篩で分別する場合に比べて、金属や瓦礫に付着しているカーボンを分離させることができるのでカーボンの回収率が良い。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１９４１７号公報（第２−３頁、第１、第６図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、硅砂を流動媒体として用いると、燃焼溶融炉内における不燃物の溶融が十分に行われない場合があるということが判った。不燃物の溶融が十分でないと溶融状態におけるスラグの粘性が高くなり溶融スラグの形状が悪くなるため、骨材としての十分な強度が得られない。
【０００７】
この不燃物の溶融不良の原因を検討した結果、本発明者らは、流動媒体用の硅砂の一部が熱分解カーボンなどに同伴して燃焼溶融炉に供給されることが原因であるという知見を得た。つまり、ＳｉＯ２を主成分とする硅砂が燃焼溶融炉に供給されることで、燃焼溶融炉内の不燃物中のＳｉＯ２の割合が増え、不燃物が溶ける一つの目安となるＣａＯとＳｉＯ２の比が適正範囲から外れる。このＣａＯとＳｉＯ２の比は塩基度と呼ばれ、この塩基度が適正な範囲から外れるにつれて不燃物の溶融温度が高くなることが溶融不良の原因となる。例えば、塩基度が０．４〜１．０の範囲のとき、不燃物の溶融温度は最高でも１３００℃であり、燃焼溶融炉の燃焼温度を１３００℃にすることで良好に溶融できるが、塩基度がこの範囲から外れて溶融温度が上がると溶融不良が生じるのである。
【０００８】
そこで、本発明は、流動分別により分別した粉粒体を原料として溶融スラグを生成する場合において、流動媒体として用いた硅砂が原因となる溶融スラグの強度低下を改善することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、流動媒体として、硅砂の代わりに溶融スラグを用いることを特徴とする。これにより、流動分別する際に、溶融スラグが粉粒体に同伴されても、この溶融スラグは不燃物と同じ割合でＣａＯとＳｉＯ２が含まれているから、不燃物の塩基度を変化させることはない。したがって、不燃物の溶融温度が変わらないから燃焼溶融炉内で不燃物の溶融不良を防止できるので、硅砂が原因となる溶融スラグの強度の低下を改善できる。
【００１０】
具体的に廃棄物処理システムは、燃焼溶融炉で製造される塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．４〜１．０の溶融スラグを粉砕し、この溶融スラグを流動分別槽に供給する構成とする。ここで、溶融スラグの粒径は、流動分別槽内の気流によって排出されない程度に大きく、また、流動分別槽内で良好に流動できる程度に小さく形成し、例えば、０．５〜１ｍｍ程度に調整することが好ましい。
【００１１】
この場合において、スラグの固化、粉砕、供給は、種々の公知の装置を用いて行い、例えば、燃焼溶融炉から排出されたスラグを、水を張った水槽に落下させて冷却して固化し、水槽内の溶融スラグをコンベアで流動分別槽に搬送し、その途中で溶融スラグを２軸の対面ローラなどで粉砕するような構成にできる。ここで、例えば、溶融スラグが貯留されるホッパなどの貯留槽と、弁やスクリューフィーダなどの供給手段を設けた構成とすることが好ましい。これにより、例えば、分別槽内に供給する溶融スラグの量を調整することができる。この供給量は、常にある程度の量の溶融スラグが分別槽内に滞留するように、例えば、分別槽内の溶融スラグの摩耗による消耗具合などから適宜設定する。また、流動媒体として、別系統の廃棄物処理システムで製造された溶融スラグを用いることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に係る廃棄物処理システムの一実施形態の全体構成図を示す。図示のように、廃棄物１は適当な大きさに粉砕されて熱分解反応器２に投入される。熱分解反応器２は、例えば、横置きの回転ドラムを用いて形成され、一端から投入される廃棄物１を低酸素雰囲気で加熱して熱分解しながら他端に移送し、他端から熱分解ガス３と熱分解残渣４を排出する。熱分解ガス３は、燃焼溶融炉５に供給されて燃焼される。熱分解残渣４には、熱分解により生成されたカーボンなどの可燃物と、廃棄物１に含まれていた金属片、ガラス、陶器、コンクリート片等の不燃物が含まれている。これらのうち熱分解カーボンは、燃焼させることにより熱を回収できることから、他の熱分解残渣から分離して溶融燃焼炉５で燃焼することが好ましい。そこで、熱分解残渣４は流動式分別装置６に導かれて、熱分解カーボンと他の不燃物とに分別されるようになっている。
【００１３】
すなわち、流動式分別装置６は、流動媒体２３が滞留する分別槽２４を備えて構成されている。分別槽２４内の下部には散気ヘッダ管２５が挿入されて配設され、この散気ヘッダ管２５には、例えば、押込送風機などにより外部空気が供給されるようになっている。このように構成されることから、分別槽２４内の流動媒体は、散気ヘッダ管２５から噴出される空気により流動化される。このとき、流動層に投入された熱分解残渣中の紛粒体７は、散気ヘッダ管２５から噴出される空気によって分別槽２５の上部空間に吹き飛ばされる。また、熱分解残渣中の比較的粗粒の金属類などに付着している紛粒体７は、流動媒体２３によって掻き剥がされて分別槽２４の上部空間に吹き飛ばされる。これらの粉粒体７には、熱分解カーボンの他に不燃物の粉粒体が含まれており、この熱分解カーボンを含む粉粒体７は分別層２４の上部から燃焼溶融炉５に供給されるようになっている。
【００１４】
一方、分別槽２４の底部にはスクリューフィーダ２６が設置され、散気ヘッダ管２５から噴出される空気で吹き飛ばされなかった比較的粗粒の熱分解残渣は、分別槽２４内の流動層の下部に落ちてスクリューフィーダ２６により分別槽２４内から排出され、鉄やアルミなどの金属などの不燃物はさらに分別されて有価物として回収される。
【００１５】
燃焼溶融炉５では、熱分解ガス３及び粉粒体７の熱分解カーボンが燃焼処理される。この燃焼熱により、熱分解ガス３に同伴された不燃物の粉粒体が溶融されて、炉壁を伝って炉底部から例えば水槽内に落下して溶融スラグ８として排出される。燃焼溶融炉５の燃焼排ガス９は、熱回収装置１０に導かれて熱回収される。この熱回収装置９は、例えば、熱分解反応器２の熱分解熱源として用いる気体（例えば、空気）を加熱する熱交換器、及び発電等に用いる蒸気を発生する廃熱ボイラ等を含んで構成することができる。熱回収装置１０から排出される排ガス１１は、バグフィルタなどから構成される集塵装置１２に導かれ、排ガス１１に含まれる飛灰が捕集される。集塵装置１２から排出される排ガス１３は、脱塩剤１４が添加されてバグフィルタにより構成される脱塩装置１５に導かれる。脱塩装置１５においては、バグフィルタの濾布面に脱塩剤１４の層が形成され、その脱塩剤層を通過する排ガス１６中の塩素分及び硫黄分が脱塩剤１４と反応して排ガス１３から分離される。脱塩装置１５を通過した排ガス１６は誘引送風機１７を介して煙突１８から大気中に排出される。
【００１６】
次に、本実施形態の特徴部に係る構成を説明する。本実施形態では、燃焼溶融炉５から排出された溶融スラグ８が粉砕されて流動式分別装置６に供給されるようになっている。すなわち、燃焼溶融炉５から排出された溶融スラグ８は、その一部が粉砕機１９に導かれるようになっている。粉砕機１９は、固形物を砕く公知の装置、例えば、２軸の対面ローラなどを用いて構成され、溶融スラグ８が、例えば、０．５〜１ｍｍ程度の粒径になるように調整されている。粉砕機１９で粉砕された溶融スラグの粒体２０は、貯留ホッパ２１に供給されるようになっている。貯留ホッパ２１の底部には排出口が設けられ、この排出口にスクリューフィーダ２２が取り付けられている。スクリューフィーダ２２から排出された溶融スラグの粒体２０は、流動式分別装置６の分別槽２４内に供給されるようになっている。
【００１７】
このように構成することで、燃焼溶融炉５から排出された溶融スラグ８は、粉砕されて粒体２０となり流動分別槽５７に投入される。これにより、溶融スラグを流動式分別装置６の流動媒体２３として利用できる。
【００１８】
以上のように、本実施形態によれば、硅砂の代わりに溶融スラグの粒体２０を流動媒体２３として用いることより、硅砂が原因となる溶融スラグ８の強度の低下を回避することができる。すなわち、流動媒体として用いた溶融スラグの粒体２０が、例えば流動により砕けて粉粒体７に同伴されても、粒体２０は粉粒体７中の不燃物と同じ割合でＣａＯとＳｉＯ２が含まれているから、燃焼溶融炉５に供給される不燃物の塩基度を変化させることはない。したがって、不燃物の溶融温度が上がることを防止でき、燃焼溶融炉５内における不燃物の溶融不良を防止できる。結果、スラグは全体的に均一に溶けるので、溶融スラグ８の強度低下を防止できる。
【００１９】
また、本実施形態では、燃焼溶融炉５で一度溶けた溶融スラグ８を流動媒体に用いるので、これらが粉粒体７に同伴して燃焼溶融炉５に供給されても比較的容易に溶融することができる。また、溶融スラグ８には、例えば鉛などの重金属類が封入されるようになっているが、本実施形態によれば、これらの重金属類をさらに安定して封入することができ、安全性をさらに高めることができる。
【００２０】
なお、本発明者の知見によれば、硅砂は、ＣａＯが２％未満、ＳｉＯ２が９８％以上含まれており、溶融スラグ８は、処理する廃棄物の種類に応じて変化するが、一般に、ＣａＯが１７〜２７％、ＳｉＯ２が２９〜５３％の範囲で含まれている。この溶融スラグ８の組成は、塩基度に置きかえると例えば、０．４〜１．０の範囲となる。実際に、これらの溶融スラグの粒体２０を流動媒体２３として用いて廃棄物処理プラントを運転しても燃焼溶融炉５における不燃物の溶け残りなどの不具合は発生しなかった。
【００２１】
また、本実施形態では、分別槽２４は散気ヘッダ管方式のものであったが、散気板方式もしくは散気床方式のものでも同様の作用効果を得ることができる。散気板方式の場合、１枚の散気板を分別槽２４の底部に傾斜させて取り付け、分別槽２４の底部の片側からスクリューフィーダで熱分解残渣を排出するように構成してもよいし、また、２枚の散気板を分別槽２４の底部中央で低くなるよう傾斜させて取り付け、分別槽２４の底部の中央からスクリューフィーダで熱分解残渣を排出するように構成してもよい。
【００２２】
また、粉砕機１９により粉砕される溶融スラグｇの粒径は、噴出空気に飛ばされない程度に大きく、良好に流動できる程度に小さく形成し、例えば、０．５〜１ｍｍ程度に調整するとしたが、この粒径の調整は溶融スラグ８を磨砕することにより行うことができる。
【００２３】
また、本実施形態のスクリューフィーダ２２は、流動式分別装置６の分別槽２４内に供給する溶融スラグの粒体２０の供給量を調整することができる。この供給量は、常にある程度の量の溶融スラグ２０が槽内に滞留するように、例えば、分別槽内の溶融スラグ２０の摩耗具合などから適宜設定するようにする。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、流動分別により分別した粉粒体を原料として溶融スラグを生成する場合において、流動媒体として用いた硅砂が原因となる溶融スラグの強度低下を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる廃棄物処理プラントの一実施形態の分別工程を説明する詳細図である。
【符号の説明】
２  熱分解反応器
５  燃焼溶融炉
６  流動式分別装置
１９  粉砕機
２１  貯留ホッパ
２２  スクリューフィーダ
【図１】
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