(57)【要約】      （修正有）【課題】再利用の目的により、処理物の形態を適宜選択して回収することができ、効率的な溶融処理を行うことができる溶融処理装置を提供する。【解決手段】粉粒体１０の溶融処理を行うバーナー２に対向し、バーナーの火炎により溶融処理された処理物が衝突する邪魔板４と、前記バーナーと前記邪魔板との距離を変更可能とする調整手段５とを備えた構成としている。また、上記溶融処理装置は、上記火炎の噴射方向と同一の方向で当該火炎中に上記粉粒体を噴射する噴射手段３を更に備えてもよい。また、上記構成に加えて、焼却炉等の他の装置で焼却処理された排気を上記火炎２０中に導入する排気導入手段を備える構成としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーの火炎により粉粒体の溶融処理を行う溶融処理装置において、
前記バーナーに対向し、バーナーの火炎により溶融処理された処理物が衝突する邪魔板と、
前記バーナーと前記邪魔板との距離を変更可能とする調整手段と、
を備えたことを特徴とする溶融処理装置。
【請求項２】
上記火炎の噴射方向と同一の方向で当該火炎中に上記粉粒体を噴射する噴射手段を備えた請求項１に記載の溶融処理装置。
【請求項３】
他の装置により焼却処理された排気を上記火炎中に導入する排気導入手段を備えた請求項１または２に記載の溶融処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰や集塵粉等を溶融処理する溶融処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般ゴミやその他の廃棄物を焼却炉で焼却した際に発生する焼却灰や集塵粉には、有害物質であるダイオキシン類が多量に含まれている。従来、この焼却灰や集塵粉は、雰囲気温度８００度以上の高温分解処理によりダイオキシン類を無害化した後、埋め立て処理を行い廃棄されていたが、近年、最終処分場の不足から埋め立て処理が困難になりつつある。このため、焼却灰や集塵粉を溶融させて処理し、ダイオキシン類の無害化、処理物の低容量化を行うとともに、この処理により得られた処理物を資源として再利用する動きが高まっている。
【０００３】
このような溶融処理を行う溶融処理装置は、集積した焼却灰、集塵粉をバーナー等により装置内で加熱して溶融するものであり、溶融処理された処理物は、溶融状態で水中に投入して急激に冷却する（水砕法）、あるいは、溶融状態で取り出して外気や散水により緩やかに冷却する（徐冷法）等の方法により回収される。このとき、水砕法では粒状のガラス質の処理物が得られ、徐冷法ではブロック状の結晶質の処理物が得られるが、機械的強度は、この結晶性の差異により、徐冷法の方が高くなる。
【０００４】
このようにして回収された処理物（溶融スラグ）は、その成分が砂利・岩石と同様であるため、骨材、舗装材料等の土木・建設資材に用いられるが、水砕法で得られる処理物ではその強度が十分ではなく、強度を保つために自然砂と混合して用いられている。このため、対向するバーナー中に粉粒体を投入して溶融し、処理物を水中に投入することなく粒状として回収する方法等も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３２５５３２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように処理物の再利用を行う場合、その利用目的により必要とされる粒径は一様ではない。上記徐冷法では、ブロック状の処理物となるため、粉砕することなしに粒状の処理物を回収することはできず、上記特開平１０−３２５５３２に記載の方法では、粒状の処理物を回収できるものの、大きな粒径の処理物を得るためには、再度溶融して結晶化および粉砕をしなければならない。
【０００７】
ところで、このような溶融処理装置は、上述のように焼却を行う焼却炉とは別個に用意され、焼却時のダイオキシン処理と焼却灰等の溶融処理は別に実施されていた。このため、同様の加熱処理を行うにも関わらず、それぞれに処理コストがかかるという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記従来の事情に基づいて提案されたものであって、溶融処理後の処理物の形態を適宜選択して回収することを可能とするとともに、効率良く溶融処理を行うことができる溶融処理装置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】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち、本発明は、バーナーの火炎により粉粒体の溶融処理を行う溶融処理装置において、前記バーナーに対向し、バーナーの火炎により溶融処理された処理物を衝突させる邪魔板と、前記バーナーと前記邪魔板との距離を変更可能とする調整手段とを備えた構成としている。
【００１０】
上記構成では、邪魔板とバーナーとの距離を変更することにより、邪魔板に衝突する処理物の溶融度合を選択することができ、異なる形態の処理物を同一の装置で回収することが可能となる。
【００１１】
また、上記溶融処理装置は、上記火炎の噴射方向と同一の方向で当該火炎中に上記粉粒体を噴射する噴射手段を更に備えることが好ましい。
【００１２】
このような構成とすれば、粉粒体を効率よく火炎中に導入できるとともに、粉粒体の飛行方向をより均一にすることが可能となる。
【００１３】
さらに、上記構成に加えて、焼却炉等の他の装置で焼却処理された排気を上記火炎中に導入する排気導入手段を備えてもよい。
【００１４】
このような構成により、焼却炉で焼却処理中に発生する排気に含まれるダイオキシン類の高温分解処理と、既済の焼却処理で発生した焼却灰等の溶融処理を同時に行うことができ、処理コストを低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す概略図である。なお、図中には、溶融処理装置が通常備えている冷却設備、排気設備、集塵設備等は示していない。
【００１７】
上記溶融処理装置は、従来と同様に、内壁を耐火レンガ等の耐火物で覆うことで、耐熱性、断熱性を備えた溶融炉１、及び、その壁面の所定位置にバーナー２を備えるものである。このバーナー２は、燃料供給手段６から供給される燃料６ａを噴射・燃焼させて火炎２０を形成し、バーナー２に備えた噴射手段３から噴射される粉粒体１０の溶融処理を行う。
【００１８】
上記噴射手段３には、キャリアガス供給手段７から所定の圧力でキャリアガス７ａが供給されている。このキャリアガス７ａは、キャリアガス供給手段７と噴射手段３との間に設けた粉粒体混合手段８において、焼却灰や集塵粉等の粉粒体１０が混合され、噴射手段３からバーナー２の火炎２０の噴射方向と同一の方向に噴射される。上記キャリアガス７ａと上記燃料６ａは、別個の噴射してもよいが、図１に示す例では、粉粒体１０が混合されたキャリアガス７ａに燃料６ａを混合し、噴射手段３から同時に噴射する構成になっている。
【００１９】
一方、溶融処理装置内の上記バーナー２と対向する位置には、表面が耐火物で覆われた邪魔板４を設けている。また、この邪魔板４は調整手段５を備えており、バーナー２との距離を変更することが可能となっている。
【００２０】
この調整手段５の構造は、任意に設計することが可能であるが、本実施の形態では、図１、及び図２の要部断面図に示すように、バーナー２が配設された壁面の左右両側壁に、火炎２０の噴射方向と同一の方向で所定幅の溝５ａを備えるとともに、上記邪魔板４に、当該溝５ａに嵌合する凸部５ｂを備えた構成としている。この構成によれば、邪魔板４は溝５ａに沿ってその位置を変更することが可能となり、バーナー２から任意の距離に邪魔板４を設置するができる。
【００２１】
以上のような溶融処理装置において、上記噴射手段３から火炎２０中に噴射された粉粒体１０は、火炎２０の先端に向かって進みながら加熱されて溶融状態となる。このように溶融した処理物１２は、火炎２０の先端部２１を通過して火炎２０の外部に到達すると、その後に進行する距離に応じて温度が低下し、溶融状態から固体へと変化していく（図３）。
【００２２】
このような状態で、溶融状態の処理物１２ａが進行する位置に邪魔板４を配置した場合（図３  Ａの位置）、邪魔板４に衝突した処理物１２ａは、邪魔板４上に一体の固形物１３ａとなって付着する。
【００２３】
上記のように、邪魔板４に付着する固形物１３ａを回収する場合、邪魔板４の処理物１２が衝突する面に、不燃物からなる板材１６を着脱可能に支持させておくことが好ましい。図１の例では、邪魔板４に設けた棒状の突出部１７に、板材１６に設けた当該突出部１７に嵌合する穴１８を支持させている。このような構成とすれば、固形物１３ａを板材１６に付着した状態で取出口（図示せず）から容易に取り出すことできる。
【００２４】
さらに、上記溶融処理中にバーナー２の火炎２０の噴射方向、及び、粉粒体１０の噴射方向を連動させて変更可能な構成とすれば、上記固形物１３ａを板材１６上に均一に堆積させることが可能となり、タイル状の処理物を回収することができる。
【００２５】
一方、全体が固化した処理物１２ｂが進行する位置に邪魔板４を配置した場合（図３  Ｂの位置）、処理物１２ｂは邪魔板４に付着することなく、粒状固形物１３ｂとして下方に落下する。この粒状固形物１３ｂは、溶融炉１の底部に備えた回収部１４に集積され、搬出部１５から外部に取り出すことが可能である。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態の溶融処理装置によれば、同一の装置にて、処理物の形態を適宜選択し、回収することが可能となる。
【００２７】
なお、上記実施の形態に記載した粉粒体１０を含むキャリアガスと燃料６ａとを混合して噴射手段３から噴射するバーナー２の構成は、少量の粉粒体１０を処理するときに適している。この構成では、粉粒体１０の混合量を増加させた場合、混合量の増加とともに火炎２０の温度が低下するため、次第に溶融処理が困難となる。このように多量の粉粒体１０の処理を行う場合は、バーナー２の構成を、上記構成に代えて、燃料６ａを噴射する複数の燃料噴射ノズルにより粉粒体１０を噴射する噴射手段３の周囲を囲む構成とすればよい。
【００２８】
また、粉粒体１０に難溶融性の物質が混入していた場合、この難溶融性の物質が火炎２０中で完全に溶融しないことが考えられる。上記のように処理物１２を固形物１３ａとして回収する場合、このような難溶融性の物質の多数は、板材１６に付着した溶融状態の処理物に付着する形で一体の固形物１３ａとなる。しかし、板材１６上に溶融状態の処理物が未だ付着していないときに板材１６に衝突した難溶融性の物質等は、粒状のまま回収部１４に落下する。このように落下する難溶融性の物質は、そのまま粒状で回収してもよいが、図４に示すように、回収部１４の上方に、助燃バーナー２２を設置すれば、表面が溶融した難溶融性の物質を回収部１４において相互に結合させることができ、回収が容易となる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る溶融処理装置の第２の実施の形態の概略図を図４に示す。
【００３０】
本実施の形態の溶融処理装置は、焼却炉等の他の装置での焼却処理で発生する排気３０を、バーナー２の火炎２０の側方より導入する排気導入手段９を備えている。この排気導入手段９以外の構成は、上記第１の実施の形態に記載の溶融処理装置と同一である。
【００３１】
上記溶融処理装置において、排気３０はバーナー２の噴射流よる巻き込み効果（エジェクタ効果）により、排気導入手段９から装置内に吸い込まれ、火炎２０の先端方向に進行していく。邪魔板４に衝突した排気３０は、同じく邪魔板４に衝突するバーナー２の高温の噴射流と混合されて高温となり、排気３０中の飛灰等の微粒子に含まれるダイオキシン類が分解処理される。このとき、この飛灰の一部は、火炎２０中を進行してきた粉粒体１０と衝突して結合し、邪魔板４上に付着し、溶融処理物として回収されることになる。
【００３２】
このようにダイオキシン類が分解処理された排気３０は、集塵装置（図示せず）により微粒子が除去された後、外気に放出される。
【００３３】
なお、上記排気導入手段９は、上記エジェクタ効果による吸込みの効果を高めるために、上記火炎２０の根元でかつ、火炎２０に近接していることが好ましい。
【００３４】
このような構成によれば、他の装置での焼却処理により発生した排気３０のダイオキシン処理と同時に、焼却灰等の粉粒体１０の溶融処理を行うことが可能となる。例えば、焼却炉の二次燃焼室を本溶融処理装置の構成とすれば、焼却処理中に発生する排気のダイオキシン処理と前日に焼却処理等による既発生の焼却灰の溶融処理を同一の装置内で同時に行うことが可能となり、処理コストを削減することができる。
【００３５】
なお、上記各実施の形態では、粉粒体１０の噴射手段３をバーナー２に備え、バーナー２の火炎２０の噴射方向と同一方向に粉粒体１０を噴射する構成としたが、バーナー２の火炎２０に対して側方から粉粒体２０を噴射する構成とし、エジェクタ効果により、粉粒体１０を火炎２０の噴射方向に進行させる構成であってもよい。
【００３６】
また、上記各実施の形態では、邪魔板４を移動可能として構成したが、バーナー２を移動可能としても同様の効果を得られることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明の溶融処理装置は、粉粒体を溶融処理するバーナーに対向した邪魔板と、当該邪魔板と前記バーナーとの距離を変更可能とする変更手段を備えた構成であるため、同一の装置で異なる形態の処理物を回収することが可能となる。このため、再利用の目的により、処理物の形態を適宜選択して回収することが可能となる。
【００３８】
また、上記構成に加えて、他の装置での焼却処理において発生した排気を導入する排気導入手段を備える構成とすることで、排気中に含まれるダイオキシン類の分解処理と、既発生の焼却灰の溶融処理を同時に行うことが可能となる。これにより、処理コストを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略図。
【図２】図１に示す調整手段５の要部断面図。
【図３】本発明の原理を説明する説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す概略図。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す概略図。
【符号の説明】
１  溶融炉
２  バーナー
３  噴射手段
４  邪魔板
５  調整手段
６  燃料供給手段
７  キャリアガス供給手段
８  粉粒体混合手段
９  排気導入手段
１０  粉粒体
１２  処理物
１４  回収部
１５  搬出口
１６  板材
２０  火炎
２１  火炎先端
３０  導入される排気の流れ
【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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