(57)【要約】【課題】金属片等の破砕困難且つ溶融困難な物質を含む感染性廃棄物を粉砕処理し又は事前燃焼させることなく高温処理するとともに、感染性廃棄物の完全滅菌に適した超高温場を経済的に形成する。【解決手段】廃棄物処理装置は、一次〜三次燃焼室を有し、一次燃焼室は、廃棄物を加熱して小片化し、二次燃焼室の主室は、可燃分の燃焼、熱分解可能な固形分のガス化および熱溶融可能な固形分の溶融スラグ化を行い、三次燃焼室は、二次燃焼室のガス化ガスを完全燃焼させる。二次燃焼室は、主室のガス化ガスを三次燃焼室に給送する副室を有し、副室の上流端開口部が主室の炉壁に開口する。主室は、高温酸化剤の高速噴流を主室内に吹き込む高温酸化剤噴射装置を有し、噴射装置の噴射口は、副室の開口部に隣接して開口部を横切るように高速噴流を噴射する。主室の炉内領域は、廃棄物の発熱により１０００℃以上の温度を維持する。【選択図】  図１
2004245520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の炉内雰囲気で廃棄物を焼却する廃棄物処理装置において、
バーナ装置を備え、廃棄物を加熱して小片化する一次燃焼室と、
一次燃焼室から落下した廃棄物の小片を酸化し、可燃分の燃焼、熱分解可能な固形分のガス化および熱溶融可能な固形分の溶融スラグ化を行う二次燃焼室の主室と、
二次燃焼室のガス化ガスを完全燃焼させる三次燃焼室とを有し、
前記二次燃焼室は、前記主室のガス化ガスを三次燃焼室に給送する副室を有し、該副室の上流端開口部が、前記主室の炉壁に開口し、
前記主室は、高温酸化剤の高速噴流を主室内に吹き込む高温酸化剤噴射装置を有し、該高温酸化剤は、５００℃以上の温度を有し且つ１〜３０％の酸素濃度を有する気体からなり、前記噴射装置の噴射口は、前記開口部に隣接して該開口部を横切るように前記高速噴流を噴射し、前記一次燃焼室から前記主室内に落下した廃棄物の未ガス化ミストと、未溶融飛散固体粒子又はフライアッシュとが前記主室を通過して前記開口部に吹き抜けるのを防止するとともに、前記未ガス化ミストと、未溶融飛散固体粒子又はフライアッシュとを主室の底部に向って再循環するように主室の炉壁に配置され、前記主室の炉内領域は、前記廃棄物の発熱により、１０００℃以上の温度を維持することを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】
前記三次燃焼室は、燃焼用空気を三次燃焼室内に噴射する燃焼用空気噴射装置を有し、三次燃焼室内に流入したガス化ガスの可燃分は、前記燃焼用空気噴射装置の燃焼用空気と反応して完全燃焼し、三次燃焼室の排ガス温度を１０００℃以上の高温に昇温し、三次燃焼室の高温排ガスは、冷却装置に供給され、該冷却装置は、前記排ガスを瞬時に２００℃以下の温度に急冷することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
【請求項３】
前記高温酸化剤の酸素濃度を５〜３０％の範囲内の任意の値に制御する酸素濃度制御手段を更に有し、前記酸素濃度の制御により、前記副室から排出されるガス化ガスの温度及び窒素酸化物含有量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処理装置。
【請求項４】
前記二次燃焼室の副室は、高温酸化剤の高速噴流を主室内に吹き込む第２の高温酸化剤噴射装置を備え、前記開口部を有する副室部分を介して前記副室内に流入した固形分は、前記第２噴射装置が噴射する高温酸化剤と反応して燃焼し又は熱分解することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物処理装置。
【請求項５】
前記副室は、副室内に流入したガス流の旋回流を形成可能な断面形状を有し、前記第２の高温酸化剤噴射装置は、前記副室内に旋回流を形成するように高速噴流を噴射することを特徴とする請求項４に記載の廃棄物処理装置。
【請求項６】
前記主室の底部に堆積した前記固形分の溶融スラグを排出すべく、前記主室の下部は、着脱可能なポット構造に形成され、又は冷却手段を有する出滓口を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の廃棄物処理装置。
【請求項７】
前記副室の底部に堆積した前記固形分の溶融スラグを排出すべく、前記副室の下部は、着脱可能なポット構造に形成され、又は冷却手段を備えた出滓口を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の廃棄物処理装置。
【請求項８】
前記二次燃焼室の主室は、前記廃棄物の発熱量の不足を補うための補助燃料を前記主室に供給可能な補助バーナ装置を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の廃棄物処理装置。
【請求項９】
前記補助バーナ装置は、前記主室の炉温と関連して作動するように制御されることを特徴とする請求項８に記載の廃棄物処理装置。
【請求項１０】
前記二次燃焼室の副室は、前記三次燃焼室に流入するガス化ガスの温度を安定化するための補助燃料を前記副室に供給可能な補助バーナ装置を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の廃棄物処理装置。
【請求項１１】
前記高温酸化剤噴射装置は、炉内の状態を目視又は撮像手段で監視する監視機構を備えることを特徴とする請求項１乃至１０に記載の廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理装置に関するものであり、より詳細には、感染性廃棄物の完全滅菌に適した超高温場を廃棄物の発熱を利用して炉内に形成する廃棄物処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療施設、各種研究施設、食品工場、大型宿泊施設、大型飲食施設等（以下、「医療施設等」という）の廃棄物は、生物学的資料、生体排出物、合成樹脂、繊維質材料、無機質系材料、金属材料、或いは、動植物の器官等の様々な種別の廃棄物を含み、衛生上の理由等により、これを容易には分別し難い。殊に、医療施設又は医療関係機関の廃棄物は、通常の施設の廃棄物と異なり、感染源となり得る感染性廃棄物を含み、感染の虞がない非感染性廃棄物であっても、注射針、手術器具、瓶、臓器、生体組織等を含むことから、人手による分別処理作業は、事実上、不可能である。このため、経済的に効率良く、しかも、環境には悪影響を与えず、更には、従事する職員にとっては安全且つ省力的に医療廃棄物等を安全に処理することが求められており、理想的には、医療施設等から産出される全ての廃棄物を発生域内（院内）処理することが望ましい。
【０００３】
また、このように多種の廃材が混在した分別不能な廃棄物を焼却処理する場合、廃棄物を完全に滅菌処理するばかりでなく、大気汚染防止の観点より望ましくない諸物質、例えば、ダイオキシン等の汚染物質の発生を極力防止し、周辺環境に悪影響を及ぼさない処理方法を採用することも重視される。
【０００４】
このような観点より、近年、プラズマの放射熱を利用して超高温場を形成するプラズマ溶融方式や、酸素バーナの燃焼熱により焼却設備の炉内に超高温場を形成し、超高温場で滅菌し且つ溶融し、減容・固化後のスラグを排出する廃棄物処理方法が開発されている（例えば、「ごみ焼却灰の溶融技術」（石川島播磨重工業株式会社、水野昌幸著）。また、このようなガス化溶融過程で発生したガス化ガス又は熱分解ガスを改質し、発電設備等の燃料に用いるシステムも又、開発されている（特開２００１−１５８８８５  号公報）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５８８８５  号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
感染性廃棄物は、可搬容器内に収納された状態で廃棄されることから、高温処理炉は、比較的大きな容積の炉内領域を要するので、酸素バーナや電気加熱（プラズマ等）により超高温場を形成する従来の廃棄物処理方法では、完全滅菌及び廃棄物減容のために多量の酸素又は電気を消費し、維持・管理費が高額化する傾向がある。このため、現実には、高温処理炉の容量及び負荷を低下すべく、粉砕工程や、可燃分の事前燃焼により予め可燃分を焼却し、減容した廃棄物を高温処理炉に導入する方法が採用されてきた。しかし、廃棄物減容のために可燃物を事前燃焼させることは、超高温場の形成に寄与し得る発熱物質を無用に消費することを意味しており、エネルギー効率上、望ましくない。
【０００７】
また、感染性廃棄物の性質上、血液、ガーゼ、脱脂綿、オムツ、包帯、リネン、紙屑等の可燃物のみならず、メス、カンシ、注射針等の金属片や、ビン類等の如く粉砕困難な不燃物質が廃棄物に混入することから、焼却設備を構成する粉砕装置、事前燃焼装置、熱分解室、ガス化室又はガス化溶融室等に運転障害等が発生し易く、この種の機械的トラブルを確実に防止することは、非常に困難であった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属片等の破砕困難且つ溶融困難な物質を含む感染性廃棄物を粉砕処理し又は事前燃焼させることなく高温処理するとともに、感染性廃棄物の完全滅菌に適した超高温場を経済的に形成することができる廃棄物処理装置を提供することにある。
【０００９】
本発明は又、このような廃棄物処理装置において、ダイオキシンの発生を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記目的を達成すべく、高温の炉内雰囲気で廃棄物を焼却する廃棄物処理装置において、
バーナ装置を備え、廃棄物を加熱して小片化する一次燃焼室と、
一次燃焼室から落下した廃棄物の小片を酸化し、可燃分の燃焼、熱分解可能な固形分のガス化および熱溶融可能な固形分の溶融スラグ化を行う二次燃焼室の主室と、
二次燃焼室のガス化ガスを完全燃焼させる三次燃焼室とを有し、
前記二次燃焼室は、前記主室のガス化ガスを三次燃焼室に給送する副室を有し、該副室の上流端開口部が、前記主室の炉壁に開口し、
前記主室は、高温酸化剤の高速噴流を主室内に吹き込む高温酸化剤噴射装置を有し、該高温酸化剤は、５００℃以上の温度を有し且つ１〜３０％の酸素濃度を有する気体からなり、前記噴射装置の噴射口は、前記開口部に隣接して該開口部を横切るように前記高速噴流を噴射し、前記一次燃焼室から前記主室内に落下した廃棄物の未ガス化ミストと、未溶融飛散固体粒子又はフライアッシュとが前記主室を通過して前記開口部に吹き抜けるのを防止するとともに、前記未ガス化ミストと、未溶融飛散固体粒子又はフライアッシュとを主室の底部に向って再循環するように主室の炉壁に配置され、前記主室の炉内領域は、前記廃棄物の発熱により、１０００℃以上の温度を維持することを特徴とする廃棄物処理装置を提供する。
【００１１】
本発明の上記構成によれば、廃棄物処理装置は、３段階の燃焼室、即ち、廃棄物を小片化する一次燃焼室、小片化した廃棄物をガス化する二次燃焼室、ガス化ガスを完全燃焼させる三次燃焼室を備える。感染性廃棄物等を収納した可搬容器は、一次燃焼室で解体され、容器内容物は、部分的に燃焼し、容器及び容器内容物の小片は、二次燃焼室に落下する。小片は、高温酸化剤の高速噴流により二次燃焼室の主室内に滞留し且つ撹拌され、小片は、高温雰囲気により熱分解し、ガス化する。ガス化ガスは、三次燃焼室で完全燃焼し、排気される。焼却不能又は熱分解不能な固形分のうち、溶融可能な固形分は、主室底部に溶融スラグとして残留し、溶融不能な固形分は、溶融スラグ中に埋入する。主室底部の溶融スラグは、高温酸化剤と反応して発熱し、主室内の高温雰囲気の維持に寄与する。溶融スラグは、廃棄物処理装置の休止後に冷却・固化し、装置外に排出され、或いは、廃棄物処理装置の運転中に連続的又は断続的に排出される。
【００１２】
本発明は又、上記構成の廃棄物処理装置において、上記三次燃焼室は、燃焼用空気を三次燃焼室内に噴射する燃焼用空気噴射装置を有し、三次燃焼室内に流入したガス化ガスの可燃分は、前記燃焼用空気噴射装置の燃焼用空気と反応して完全燃焼し、三次燃焼室の排ガス温度を１０００℃以上の高温に昇温し、三次燃焼室の高温排ガスは、冷却装置に供給され、該冷却装置は、前記排ガスを瞬時に２００℃以下の温度に急冷することを特徴とする廃棄物処理装置を提供する。三次燃焼室による排ガス高温化処理と、冷却装置による高温排ガスの急冷処理を含むプロセスは、ダイオキシンの再合成を効果的に防止する。このため、廃棄物処理装置におけるダイオキシン発生は、抑制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
好ましくは、廃棄物処理装置は、高温酸化剤の酸素濃度を５〜３０％の範囲内の任意の値に制御する酸素濃度制御手段を更に有し、酸素濃度の制御により、副室から排出されるガス化ガスの温度及び窒素酸化物含有量を制御する。上記高温酸化剤噴射装置は、炉内の状態を目視又は撮像手段で監視する監視機構を備えることが望ましい。
【００１４】
更に好ましくは、二次燃焼室の副室は、高温酸化剤の高速噴流を主室内に吹き込む第２の高温酸化剤噴射装置を備える。上記開口部を介して副室内に流入した固形分は、第２噴射装置が噴射する高温酸化剤と反応して燃焼し又は熱分解する。好ましくは、第２噴射装置の高速噴流は、副室内に旋回流を形成する。
【００１５】
好適には、主室の底部に堆積した固形分の溶融スラグを排出すべく、主室の下部は、着脱可能なポット構造に形成され、或いは、冷却手段を有する出滓口を備える。同様に、副室の底部に堆積した固形分の溶融スラグを排出すべく、副室の下部は、着脱可能なポット構造に形成され、或いは、冷却手段を備えた出滓口を有する。
【００１６】
更に好適には、二次燃焼室の主室は、廃棄物の発熱量の不足を補うための補助燃料を主室に供給可能な補助バーナ装置を有する。主室の補助バーナ装置は、主室の炉温と関連して作動するように制御される。好ましくは、二次燃焼室の副室も又、三次燃焼室に流入するガス化ガスの温度を安定化するための補助燃料を副室に供給可能な補助バーナ装置を有する。副室の補助バーナ装置は、三次燃焼室のガス温度に関連して作動するように制御される。
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る感染性廃棄物処理装置の全体構成を示すシステムフロー図である。
【００１８】
図１に示す如く、廃棄物処理装置は、二重ダンパ装置、一次燃焼室、二次燃焼室、三次燃焼室、冷却装置、集塵装置及び高温空気発生装置を備える。一般に、感染性廃棄物は、搬送容器内に収納した状態で廃棄物処理装置に移送される。多種多様な感染性廃棄物を収容した容器は、二重ダンパ装置を介して一次燃焼室に投入される。一次燃焼室の炉温は、約１０００℃に設定され、搬送容器は、一次燃焼室において燃焼し、小片化する。小片化した容器および容器内容物（感染性廃棄物）の残査又は未燃分は、二次燃焼室の主室に重力落下する。
【００１９】
高温空気発生装置は、常温（大気温相当温度）の空気を５００℃以上、好ましくは、８００℃の高温に加熱し、二次燃焼室の主室に配設した高温空気噴射装置に高温空気を供給する。二次燃焼室は、主室に後続する副室を含み、高温空気噴射装置が噴射する高温空気噴流は、一次燃焼室から主室に流入した燃焼ガス、熱分解ガス、固体又は液体の浮遊物質等が副室に吹き抜けるのを防止し、これらのガス及び浮遊物質を容器及び容器内容物の小片と一緒に主室内に再循環し、主室内で撹拌する。容器及び容器内容物の小片は、主室内で部分酸化して還元燃焼し、発熱する。
【００２０】
高温空気噴射流の流速は、好適には、３０ｍ／ｓ以上に設定され、更に好適には、５０〜１５０ｍ／ｓに設定される。高速で噴出した高温空気流は、二次燃焼室の主室内に噴出すると同時に、主室内の燃焼ガス及び熱分解ガスと混合して酸素濃度を速やかに１０％以下に低下させるとともに、１０００〜１２００℃、或いは、それ以上の温度に温度上昇し、主室内に浮遊した固体又は液体可燃分と接触混合し、還元燃焼する。このため、主室内には、極端な高温部の斑が生じず、温度１５００℃程度に均一化した火炎が形成される。
【００２１】
なお、固体可燃物に高酸素濃度の高温酸化剤が衝突するとバースト的にガス化ガスが発生して部分高温が形成され、望ましい滅菌効果が得られるが、反面、窒素酸化物（ＮＯｘ  ）が大量に発生し、これは、排ガスを無害化する上で望ましくない。しかしながら、本発明によれば、高速の高温空気流を主室内に噴射して主室内の燃焼ガス及び熱分解ガスと直ちに混合せしめ、その酸素濃度を急激に低下させるように構成することで、高温滅菌及び排ガスクリーン化の双方を解決可能な温度場、即ち、高温、低酸素濃度且つ均一な温度場を形成することができる。
【００２２】
高温空気噴流との混合接触により、熱分解可能な小片は、熱分解してガス化し、溶融可能な小片は、溶融スラグとして主室底部に滞留する。溶融スラグは、廃棄物処理装置の休止・冷却後に固化し、主室から排出されるか、或いは、装置運転中に主室の出滓口より連続的又は断続的に排出される。
【００２３】
主室に生成したガス化ガスは、副室を介して三次燃焼室に流入し、三次燃焼室に供給された燃焼用空気と混合する。ガス化ガスに含まれる一酸化炭素、メタン、水素等の可燃分は、燃焼用空気と反応して三次燃焼室内で完全燃焼する。三次燃焼室から冷却装置に流出する燃焼排ガスは、約１０００〜１２００℃の温度を有する。
【００２４】
三次燃焼室の燃焼ガスは、冷却装置に導入され、数秒の時間で約２００℃に急冷される。冷却装置として、冷却水噴霧設備を備えた冷却搭を好適に使用し得る。冷却後の燃焼ガスは、バグフィルター等の集塵装置により浄化され、排気ファン及びスタック（図示せず）を介して系外に排気される。排気ファンの排気誘引圧力は、二次燃焼室の副室、三次燃焼室、浄化装置及び集塵装置に作用しており、主室に生成したガス化ガスの流路全体に排気誘引圧力が作用するので、主室から排気ファンに向かうガス流が系内全体に形成されるとともに、ガス流路は、全体的に陰圧を維持する。なお、高温空気発生装置として、本願出願人による特願平１０−１８９号（特開平１０−２４６４２８号公報）に開示された給気流加熱装置等を好適に使用し得る。
【００２５】
二次燃焼室の主室は、廃棄物の発熱量の不足を補うための補助燃料を主室に供給可能な補助バーナ装置を有する。廃棄物処理装置の制御系を構成する炉温検出手段（Ｔ）が、主室に配置され、補助バーナ装置は、制御ユニット（Ｃ／Ｕ）の制御下に、主室内の炉温検出値と関連して作動する。制御ユニット（Ｃ／Ｕ）は、例えば、始動時や、廃棄物の発熱が不足する時期に主室内の炉温を所定温度（例えば、１０００℃）以上に維持するように補助バーナ装置を作動する。制御ユニット（Ｃ／Ｕ）は又、高温空気発生装置の駆動部（Ｄ）を制御し、高温空気供給量を可変制御する。高温空気供給量の制御により、主室内の酸素濃度は、５〜３０％の範囲内の任意の値に制御され、副室から排出されるガス化ガスの温度及び窒素酸化物含有量は、可変制御される。二次燃焼室の副室にも又、補助バーナが配設される。副室の補助バーナは、三次燃焼室のガス温度と関連して作動するように制御され、三次燃焼室に流入するガス化ガスの温度を安定化するための補助燃料を副室に供給する。
【００２６】
図２は、本発明の第２実施形態に係る感染性廃棄物処理装置の全体構成を示すシステムフロー図である。
廃棄物処理装置は、第１実施形態と同様、二重ダンパ、一次燃焼室、二次燃焼室、三次燃焼室、冷却装置、除塵装置及び高温空気発生装置を備え、二次燃焼室は、主室及び副室を備える。本実施形態では、主室のガス化ガスと一緒に副室に流入した固形分が、副室内でガス化し又は溶融する。副室には、主室と同様な高温空気噴射装置が配設され、噴射装置は、高温空気発生装置の高温空気を副室内に噴射する。好ましくは、高温空気噴射装置は、副室内に流入した高温空気噴射流が副室内に旋回流を形成するように配向され、副室は、高温空気噴射流の旋回を促す断面形状、例えば、円形断面又は楕円形断面を有する。副室に流入した固形分は、副室内で酸化し、熱分解可能な固形分は、熱分解してガス化し、溶融可能な固形分は、溶融スラグとして副室底部に滞留する。副室底部の溶融スラグは、廃棄物処理装置の休止・冷却後に副室から排出されるか、或いは、装置運転中に副室から連続的又は断続的に排出される。廃棄物処理装置の他の構成は、上記第１実施形態と実質的に同一であるので、更なる詳細説明は、省略する。
【００２７】
【実施例】
図３は、上記第１実施形態に係る実施例を示す廃棄物処理装置の縦断面図であり、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、図３のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線における断面図である。
【００２８】
図３に示す如く、廃棄物処理装置は、一次燃焼炉１、二次燃焼炉２及び三次燃焼炉３より構成され、一次燃焼室１０、二次燃焼室２０及び三次燃焼室３０が各炉１、２、３の炉内に形成される。一次燃焼炉１の炉体１１は、その炉軸が二次燃焼炉２の炉軸に対して所定角度をなして傾斜する。二次燃焼炉２の二次燃焼室２０は、垂直な縦型主室２１と、水平な横型副室２２とからなり、炉体２３全体は、水平な炉軸を有する。三次燃焼炉３０の炉体３１は、その炉軸が垂直に配向され、三次燃焼室３０は、その底部が連通路３３を介して副室２２と連通し、その頂部が排ガスダクト３９に接続される。
【００２９】
一次燃焼炉１は、二重ダンパ装置１２及びバーナ装置１７を備える。二重ダンパ装置１２は、同時開放を禁止した一対のダンパ１３、１４と、ダンパ１３、１４間の中間室１５とを有し、感染性廃棄物を収容した廃棄物容器Ｗ０は、ダンパ１３、１４の開閉制御と関連して、リフター等の供給装置（図示せず）から中間室１５内に導入され、中間室１５を経て一次燃焼室１０に投入される。バーナ装置１７は、ＬＰＧ等の燃料及び燃焼用空気の供給により燃焼作動し、一次燃焼室１０内の廃棄物Ｗ０を加熱し、容器を焼却し又は解体・小片化するとともに、容器内容物の小片化を促す。小片落下口１８が一次燃焼室１０の下部に形成され、容器及び容器内容物の小片Ｗ１が、落下口１８から二次燃焼室２０の主室２１内に落下する。落下口１８の形状及び開口面積の適切な設計により、適当なサイズの小片Ｗ１が、一次燃焼室１０から主室２１に落下する。
【００３０】
二次燃焼炉２の主室２１は、図４（Ｂ）に示す如く、長軸を二次燃焼炉２の炉軸方向に向けた楕円形横断面を有する。副室２２の開口部２５は、主室２１の上部且つ長軸端に配置され、主室２１に面する。溶滓ポット２４が、分離・連結可能な接続手段２７によって炉体２３に着脱可能に接続される。接続手段２７は、例えば、ボルト・ナットにより締結・解体可能なフランジ構造を有する。ポット内領域は、炉体２３内の主室上部と連続する主室下部を構成する。主室２１には、補助燃料を主室２１内に供給可能な補助バーナ装置（図示せず）が所定位置に配置される。廃棄物処理装置は、主室２１の炉温検出手段等（図示せず）及びバーナ制御装置（図示せず）を備え、バーナ制御装置は、主室２１の炉温と関連して補助バーナ装置を作動する。補助バーナ装置は、廃棄物の発熱量が不足する場合に主室２１内に燃料を噴射し、主室２１内の発熱量の不足を補う。
【００３１】
高温空気噴射装置４の噴射口４０が、開口部２５の近傍において主室２１の頂壁に開口する。噴射装置４は、主室２１から副室２２に流出しようとする気流及び浮遊物を主室下部に差し向けるように高温空気の高速噴流を下向きに噴射する。好ましくは、噴射口４０の先端部は、高温空気噴射流を５０〜１５０ｍ／ｓに高速化するように適切な開口面積及び寸法に設計され、所望により、オリィス又は縮径部を有する。
【００３２】
高温空気は、５００℃以上の温度を有し、好ましくは、８００℃以上、更に好ましくは、１０００℃以上の温度を有する。落下口１８から主室２１内に落下した小片Ｗ１は、高温空気の高速噴流に接して部分酸化し、熱分解し且つ減容する。小片Ｗ１の残査が溶融スラグＳとして主室２１の底部に堆積する。落下口１８を介して主室２１内に流入した固体粒子、ミスト状物質、煤粒子、重金属及び熱分解ガスや、主室２１内に生成した熱分解ガス及び燃焼ガスは、開口部２５を横切り又は横断する高温空気高速噴流に誘引され、主室２１内で循環するとともに、高速噴流の運動エネルギーで撹拌される。高速噴流は、主室底部の溶融スラグＳに接し、スラグＳ中の未燃分の燃焼を促す。
【００３３】
小片Ｗ１、溶融スラグＳ、固体粒子、ミスト状物質及び熱分解ガスの発熱により、主室２１内の温度は、約１５００℃に達し、小片Ｗ１の減容及び溶融が促進する。溶融スラグＳは、廃棄物処理装置の休止により冷却・固化する。ポット２４は、接続手段２７の解放により取外され、ポット２４内の固化物は、ポット２４から取り出され、廃棄される。なお、未溶融の金属片等は、スラグ固化物内に埋入した状態で廃棄される。
【００３４】
高温空気噴射装置４は、炉内監視装置４５を備える。炉内監視装置４５は、噴射口４０を介して、主室２１内の火炎、溶融スラグレベル及び炉内雰囲気等を目視観察する覗き窓を備える。所望により、炉内の状態を撮像する撮像装置を炉内監視装置４５に配設しても良い。
【００３５】
主室２１内のガス化ガスは、排気ファン（図１）の排気誘引圧力下に開口部２５から副室２２に流入し、副室２２から連通路３３を介して第三燃焼室３０に流入する。副室２２には、補助燃料を副室２２内に供給可能な補助バーナ装置（図示せず）が所定位置、例えば、副室２２の末端部に配設される。上述のバーナ制御装置には、三次燃焼室３０のガス温度を検出する温度検出手段（図示せず）が接続され、副室２２の補助バーナ装置は、バーナ制御装置の制御下に三次燃焼室３０のガス温度と関連して作動する。補助バーナ装置が三次燃焼室３０のガス温度低下時に副室２２内に燃料を噴射するので、三次燃焼室３０に流入するガス化ガスの温度は安定する。
第三燃焼炉３は、上下に所定間隔を隔てて配置された燃焼用空気噴射装置３５、３６を備える。副室２２から第三燃焼室３０に流入するガスは、比較的多量の一酸化炭素等を含有しており、ガス中の可燃分は、噴射装置３５、３６から噴射した燃焼用空気と反応し、完全燃焼する。第三燃焼室３０の炉内温度は、部分的には１５００℃以上の温度に達し、頂部流出口３２の排ガスは、１０００〜１２００℃のガス温を維持する。
【００３６】
第三燃焼室３０の排ガスは、排ガスダクト３９を介して冷却装置（図１）に供給され、冷却装置において、数秒の時間内に約２００℃に急冷された後、バグフィルター等の集塵装置（図１）により除塵され、排気ファン（図１）及びスタック（図示せず）を介して大気に放出される。三次燃焼室３０により排ガスを高温化し、高温ガスを冷却装置により急冷するプロセスは、ダイオキシンの再合成を防止するので、廃棄物処理装置におけるダイオキシン発生は、抑制される。
【００３７】
図５は、上記第２実施形態に係る実施例を示す廃棄物処理装置の縦断面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ線における断面図である。
図５及び図６に示す廃棄物処理装置は、図３及び図４に示す実施例と同様、一次燃焼炉１、二次燃焼炉２及び三次燃焼炉３より構成される。図５及び図６において、図３及び図４に示す構成要素と実質的に同じ構成要素については、同一の参照符号が付されている。
【００３８】
本実施例の第２燃焼炉２は、溶滓ポット５１内に形成された縦型の副室２２を有し、副室２２には、第２の高温空気噴射装置６が配設される。副室２２は、主室２１で溶融スラグＳ１として捕捉できずに副室部分５０に流入した固体粒子Ｗ３をガス化溶融するように機能する。即ち、噴射装置６から噴射した高温空気は、固体粒子Ｗ３に衝突し、固体粒子Ｗ３の未燃分は燃焼し、熱分解可能な固体粒子Ｗ３は熱分解する。ポット５１の底部に堆積した残査は、固体粒子Ｗ３及び熱分解ガスの燃焼熱により溶融スラグ化し、溶融スラグＳ２は、廃棄物処理装置の休止により冷却・固化する。ポット５１は、前述の接続手段２７と同様な接続手段５２を有し、接続手段５２の解放により取外され、ポット５１内の固化物は、ポット２４から取り出され、廃棄される。
【００３９】
なお、本実施例では、第１焼却炉の炉軸は、垂直に配向される。また、主室２１の底部には、出滓口６０が配設され、冷却水浴６２を有する冷却装置６１が、出滓口６０と関連して配置される。
【００４０】
図７は、副室２２の変形例を示す廃棄物処理装置の部分横断面図である。
図７に示す如く、副室部分５０を副室２２に対して偏芯し、副室２２に流入するガス流の運動エネルギーにより、副室２２に旋回流を形成し、これにより、副室２２による固形分の捕集効率を向上することができる。高温空気噴射装置６は、副室２２内の旋回流を強化すべく、図５に示す如く、副室２２の中心軸線に対して傾斜した向きに配向することが望ましい。
【００４１】
図８は、主室２１上部に配置された開口部２５と、高温空気噴射装置４の噴射口４０との位置関係を例示する主室上部の部分拡大断面図である。
単一且つ円形の噴射口４０を開口部２５に隣接して配置した構成が、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されており、単一且つ偏平の噴射口４０を開口部２５に隣接して配置した構成が、図８（Ｃ）及び図８（Ｂ）に示されている。また、複数の円形噴射口４０を開口部２５に隣接して配置した構成が、図８（Ｄ）及び図８（Ｂ）に示されている。いずれの場合にも、高温空気噴射流は、開口部２５を横断するように噴流し、開口部２５に流入しようとするガス流を再循環し、主室底部に差し向ける。主室２１に作用する排気ファン（図１、図２）の負圧や、主室２１内のガス量の増大に伴い、主室２１内の炉内ガスは、高温空気噴流が直接的に作用し難い領域を抜けて開口部２５内に流入し、副室２２に流出する。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であり、該変形例又は変更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。
【００４３】
例えば、上記実施例では、高温空気を高温酸化剤として使用したが、ＣＯ２  、Ｎ２、Ａｒ、燃焼排ガス、水蒸気等の気体中に酸素を一定濃度含み、５００℃以上の高温に加熱した任意の混合気体を高温酸化剤として用いても良い。
【００４４】
また、酸化剤噴射口の数、形状及び配置等は、燃焼室及び開口部の形状及び位置等に相応して、適宜変更し得るものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の上記構成によれば、金属片等の破砕困難且つ溶融困難な物質を含む感染性廃棄物を粉砕処理し又は事前燃焼させることなく高温処理するとともに、感染性廃棄物の完全滅菌に適した超高温場を経済的に形成することができる廃棄物処理装置を提供することができる。
また、三次燃焼室による排ガス高温化処理と、冷却装置による高温排ガスの急冷処理を含むプロセスを採用した本発明の構成によれば、このような廃棄物処理装置において、ダイオキシンの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る感染性廃棄物処理装置の全体構成を示すシステムフロー図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る感染性廃棄物処理装置の全体構成を示すシステムフロー図である。
【図３】図１に示す実施形態に係る廃棄物処理装置の実施例を示す縦断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線における断面図である。
【図５】図２に示す実施形態に係る廃棄物処理装置の実施例を示す縦断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図７】副室の変形例を示す廃棄物処理装置の部分横断面図である。
【図８】主室上部に配置された開口部と、高温空気噴射装置の噴射口との位置関係を例示する主室上部の部分拡大断面図である
【符号の説明】
１：一次燃焼炉
２：二次燃焼炉
３：三次燃焼炉
４：高温空気噴射装置
６：第２の高温空気噴射装置
１０：一次燃焼室
２０：二次燃焼室
２１：主室
２２：副室
２５：開口部
３０：三次燃焼室
４０：噴射口
５０：副室部分
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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