(57)【要約】【課題】廃棄物を溶融処理する溶融炉において、コークスの使用量を低減して処理費用を節約し、さらに二酸化炭素の発生量を大幅に削減する。【解決手段】所定温度以上で発熱反応を生じる補助加熱剤９を廃棄物５内に封入し、補助加熱剤９を封入した廃棄物５を塊成化して固形の処理物６とし、この処理物６と主燃料であるコークス７と塩基度調整剤である石灰石８とを溶融炉１内に装入し、加熱して溶融処理する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定温度以上で発熱反応を生じる補助加熱剤を廃棄物内に封入し、補助加熱剤を封入した廃棄物を塊成化して固形の処理物とし、該処理物と主燃料であるコークスと塩基度調整剤とを溶融炉内に装入し、加熱して溶融処理する廃棄物の溶融処理方法。
【請求項２】
アルミニウム類と金属酸化物とを混合した粉末を成形固化した後、補助加熱剤として廃棄物内に封入することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の溶融処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物の焼却残渣、ならびに下水汚泥の焼却残渣等の廃棄物を溶融処理する溶融炉において、補助加熱剤による発熱を有効利用し、主燃料の消費量を低減して処理費用を節約し、さらに二酸化炭素の発生量を大幅に削減するすることのできる廃棄物の溶融処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ごみや産業廃棄物等は焼却処分されることが多い。焼却減容された焼却残渣は、埋め立て処分されていた。しかし、埋め立て処分場の確保は次第に困難になっているので、廃棄物を溶融炉で溶融固化し、路盤材、骨材、ブロック等としてリサイクルすることが考えられている。
【０００３】
従来の溶融処理では、処理規模、処理方式、発熱量、運転時間等を考慮し、熱源として電気、ガス、灯油、コークス、化学反応等が選定されている。
しかしながら、何れを選定するにせよ、溶融処理には多量のエネルギーが消費される。
例えば、図４に示すような竪型の溶融炉４１では、廃棄物に必要に応じて粘結剤を加えて塊成化した処理物４６と、主燃料であるコークス４７と、石灰石４８等の塩基度調整剤と、ＲＤＦ（Ｒｅｆｕｓｅ　Ｄｅｒｉｖｅｄ　Ｆｕｅｌ：ごみ固形化燃料）や廃プラスチック等の補助燃料４９とを原料投入口４４から炉内に装入し、予熱された空気を送風羽口４２から炉内へ送ってコークス４７と補助燃料４９の燃焼熱で炉内を１５００°Ｃ以上に加熱する。処理物４６は図５に矢印で示すように塊の外側から加熱されて、石灰石４８とともに溶融する。溶融スラグは、炉底部の出湯樋４３から排出した後、冷却固化する。
【０００４】
補助燃料４９としては、ＲＤＦや廃プラスチック等の他、アルミニウム粉末と金属酸化物を予め混和して顆粒化若しくはペレット化した混和物を使用することも提案されている（特許第３２１７２６８号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような溶融処理では、処理物４６を溶融するための主燃料として使用されるコークスの処理費用に占める割合が大きく、処理費用を節約するためにコークス４７の使用量を低減することが望まれている。
しかし、処理物４６を溶融するためには、処理物４６の量と性状によって所定の熱量が必要なので、大幅にコークス４７の使用量を低減することは困難であった。
【０００６】
補助燃料４９を装入すれば、その分コークス４７の使用量を低減することができるが、装入の際に処理物４６と補助燃料４９とが溶融炉４１内に所定の割合で均等に装入されないと、補助燃料４９のエネルギーは溶融のために有効に利用されない。ところが、処理物４６と補助燃料４９とを溶融炉４１内に所定の割合で均等に装入することは難しく、偏在した状態になることが多い。
【０００７】
また、処理物４６が加熱されるのは塊の外側からだけであるので、溶融時の効率が悪い。
一方、地球温暖化ガスの排出削減は産業界の急務であるが、この溶融処理では、処理物４６の溶融時にいわゆる化石燃料であるコークス４７の燃焼に伴い二酸化炭素が発生してしまう。
【０００８】
本発明は、溶融処理における上記課題を解決するものであって、都市ごみや産業廃棄物の焼却残渣、ならびに下水汚泥の焼却残渣等の廃棄物を溶融処理する溶融炉において、コークスの使用量を低減して処理費用を節約し、さらに二酸化炭素の発生量を大幅に削減することのできる、廃棄物の溶融処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物の溶融処理方法では、所定温度以上で発熱反応を生じる補助加熱剤を廃棄物内に封入し、補助加熱剤を封入した廃棄物を塊成化して固形の処理物とし、この処理物と主燃料であるコークスと塩基度調整剤とを溶融炉内に装入し、加熱して溶融処理する。
【００１０】
処理物は塊成化されているので溶融炉内への装入が容易である。塊成化された固形の処理物内には、個々に補助加熱剤が封入されていて、処理物に対する補助加熱剤の量は、溶融炉内のどこでも常に均等になるので、補助加熱剤の発熱反応によるエネルギーは溶融のために有効に利用される。
また、処理物は塊の外側から加熱されるだけでなく、補助加熱剤によって内側からも加熱されるため、溶融時の効率が良いので主燃料であるコークスの使用量を低減することができる。
【００１１】
補助加熱剤として、アルミニウム類と金属酸化物とを混合した粉末を成形固化した後、廃棄物内に封入すると、テルミット反応による反応熱が得られる。この反応熱と主燃料の発熱量により処理物は物理的に安定な溶融処理ができる。
テルミット反応自体は二酸化炭素が一切発生しないので、溶融処理の際の二酸化炭素の発生量を大幅に削減することができる。
【００１２】
また、廃物となったアルミニウム類と金属酸化物を再利用することができるので、資源のリサイクルという意味でも有効である。
アルミニウム類と金属酸化物は、所定の割合で混合した粉末を予め球状あるいは円柱状に成形固化した後、廃棄物内に封入する。封入量は、廃棄物の性状と溶融炉の特性を考慮して変更することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の一形態を示す溶融炉の構成図である。
溶融炉１は、コークスベッド式の竪型溶融炉であって、下部に送風羽口２、底部に出湯樋３、上部炉壁に原料投入口４を備えている。
溶融炉１内には、原料投入口４から廃棄物５を塊成化した固形の処理物６と、主燃料であるコークス７と、塩基度調整剤である石灰石８が装入される。処理物６は塊成化されているので溶融炉１内への装入が容易である。
【００１４】
図２に示すように、固形の処理物６は、アルミニウム類と酸化鉄とを１対３に混合した粉末を球状または円柱状に成形固化した補助加熱剤９を廃棄物５内に封入し、この廃棄物５を塊成化したものである。
なお、アルミニウム類と酸化鉄の配合、及び補助加熱剤９と廃棄物５の配合は廃棄物５の性状等によって任意に決定できるし、酸化鉄を他の金属酸化物に置き換えてもかまわない。
【００１５】
また、アルミニウム類と酸化鉄は、廃物として収集されたものが比較的安価に入手可能であるので、そうしたものを使用してもよい。
この溶融炉１内に送風羽口２から予熱された空気を送り、コークス７の燃焼熱で炉内を１５００°Ｃ以上に加熱する。このとき、補助加熱剤９はテルミット反応により反応熱が生じるので、処理物６は図３の矢印で示すように、外側からばかりでなく内側からも加熱される。このため、溶融時の効率が良い。
【００１６】
固形の処理物６内には、個々に補助加熱剤９が封入されていて、処理物６に対する補助加熱剤９の量は溶融炉１内のどこでも常に均等になるので、補助加熱剤９の発熱反応によるエネルギーは溶融のために有効に利用される。
この処理方法では、処理物６を溶融するのに必要な熱量をコークス７の燃焼熱のみでまかなう必要がなく、コークス７の使用量を低減することができ、処理費用を節約することができる。
【００１７】
テルミット反応自体は二酸化炭素が一切発生しないので、溶融処理の際の二酸化炭素の発生量を大幅に削減することができる。
また、補助加熱剤９には廃物となったアルミニウム類と酸化鉄を利用することができるので、資源のリサイクルという意味でも有効である。
加熱により処理物６は石灰石８とともに溶融し、溶融スラグが炉底部の出湯樋３から排出される。
【００１８】
出湯樋３から排出された溶融スラグは、冷却固化し、成形して路盤材、骨材、ブロック等として利用する。
なお、本発明における補助加熱剤としては、加熱することで化学反応が起こり多量の反応熱が発生する物質または複数の物質の混合物（例えばアルミニウム類とマンガン、クロム、コバルト、バナジウムの酸化物等）であれば何でも良いが、発熱量の多さと二酸化炭素が発生しないこと、廃物として収集されたものが比較的安価に入手可能であることから本実施形態のアルミニウム類と酸化鉄の混合物を使用するのが最も好ましい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の廃棄物の溶融処理方法によれば、廃棄物を溶融処理する溶融炉において、コークスの使用量を低減し処理費用を節約できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示す溶融炉の構成図である。
【図２】処理物の構成の説明図である。
【図３】溶融処理における処理物加熱方向の説明図である。
【図４】従来の溶融処理の説明図である。
【図５】従来の溶融処理における処理物加熱方向の説明図である。
【符号の説明】
１　　　溶融炉
２　　　送風羽口
３　　　出湯樋
４　　　原料投入口
５　　　廃棄物
６　　　処理物
７　　　コークス
８　　　石灰石
９　　　補助加熱剤
【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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