(57)【要約】【課題】飛灰がロータリーキルンの内面に固着するのを防止し、これにより、伝熱効率の低下を抑制して、安定したダイオキシン類の脱塩素分解ができるようにしたダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解技術の提供。【解決手段】ゴミ焼却炉９の排気ガスより分離された飛灰を外部加熱式ロータリーキルン３に内部に導入し、３００℃〜５００℃に加熱処理することにより、飛灰に含有されたダイオキシン類を脱塩素分解する方法である。飛灰を、外部加熱式ロータリーキルンの内部で、粒子径が飛灰の粒子径より大きく、かつ比重が飛灰の比重より大きい粗粒物と混合させた状態で加熱処理させる。【選択図】      図１
2004216289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴミ焼却炉の排気ガスより分離された飛灰を外部加熱式ロータリーキルンの内部に導入し、３００℃〜５００℃に加熱処理することにより、飛灰に含有されたダイオキシン類を脱塩素分解する方法であって、
前記飛灰を、前記外部加熱式ロータリーキルンの内部で、粒子径が飛灰の粒子径より大きく、かつ比重が飛灰の比重より大きい粗粒物と混合させた状態で加熱処理させることを特徴とするダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法。
【請求項２】
請求項１記載の加熱脱塩素分解方法において、
粗粒物の比重が１以上で、その粒径が０．１ｍｍ〜１０ｍｍであるダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の加熱脱塩素分解方法において、
粗粒物の飛灰に対する混合率が重量単位で１％〜５０％であるダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法。
【請求項４】
請求項１又は２又は３記載の加熱脱塩素分解方法において、混合状態で加熱処理させた飛灰と粗粒物を外部加熱式ロータリーキルンから排出させたのち飛灰と粗粒物とを分離させ、その分離させた粗粒物を外部加熱式ロータリーキルンに戻して循環再使用させるようにしたダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法。
【請求項５】
請求項４記載の加熱脱塩素分解方法において、
飛灰と分離させた粗粒物を加熱させた状態で外部加熱式ロータリーキルンに戻すようにしたダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法。
【請求項６】
ダイオキシン類を含有するごみ焼却炉の飛灰を一時貯留する飛灰ホッパーと、
この飛灰ホッパーから排出された飛灰を導入して、その飛灰を３００℃〜５００℃に加熱処理することによりダイオキシン類を脱塩素分解する外部加熱式ロータリーキルンと、
この外部加熱式ロータリーキルンから排出された飛灰を導入して、その飛灰を冷却することにより分解されたダイオキシンの再合成を防止する冷却器を備え、前記外部加熱式ロータリーキルンの内部に、粒子径が飛灰の粒子径より大きく、かつ比重が飛灰の比重より大きい粗粒物が収容されていることを特徴とするダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置。
【請求項７】
請求項６記載の加熱脱塩素分解装置において、
外部加熱式ロータリーキルンから排出される混合状態の飛灰と粗粒物を分離させる粗粒分離機と、
この粗粒分離機で分離された粗粒物を前記外部加熱式ロータリーキルンに返送させる粗粒物返送コンベアとを備えているダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置。
【請求項８】
請求項７記載の加熱脱塩素分解方法において、
前記粗粒分離機が、飛灰と粗粒物の比重差を利用した重力分離装置又は飛灰と粗粒物の粒子径差を利用したスクリーン分離装置であるダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の加熱脱塩素分解装置において、
粗粒物移送コンベアの途中に、粗粒物を加熱させる加熱器が設けられているダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ焼却炉（主にガス化溶融炉）の排気ガスより分離した飛灰を加熱処理することにより、飛灰に含有されたダイオキシン類を脱塩素分解するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴミ焼却炉で発生する飛灰中のダイオキシン類を脱塩素分解する技術として、飛灰を３００℃〜５００℃に加熱する加熱脱塩素分解技術が周知である（例えば、特許文献１参照。）。
従来の加熱脱塩素分解技術の１例を図２により説明する。
この加熱脱塩素分解技術は、外部加熱式ロータリーキルン３を使用したもので、ダイオキシン類を含有するごみ焼却炉の飛灰を一時貯留する飛灰ホッパー２と、外部加熱ケース３１を備えたロータリー式回転円筒３０により飛灰を高温で加熱して、ダイオキシン類を脱塩素分解する外部加熱式ロータリーキルン３と、分解されたダイオキシンの再合成を防止する冷却器４を主な構成としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０５５４４号公報
【０００４】
そして、ゴミ焼却炉の排気ガスより分離した飛灰を、飛灰ホッパー２から外部加熱式ロータリーキルン３の内部に導入し、ここで３００℃〜５００℃に加熱処理することにより、飛灰に含有されたダイオキシン類を脱塩素分解し、加熱処理後の飛灰を冷却器４に導入してダイオキシンの再合成を防止するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の加熱脱塩素分解技術にあっては、含有する塩素によって飛灰が加熱伝熱面となるロータリー式回転円筒３０の内面にしばしば固着してしまうことがある。
この固着した飛灰によって、伝熱効率が低下し、その結果、昇温障害を生じ、ダイオキシン分解効率の低下のみならず、閉塞障害で設備停止に至ることもあるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、飛灰がロータリー式回転円筒の内面に固着するのを防止し、これにより、伝熱効率の低下を抑制して、安定したダイオキシン類の脱塩素分解ができるようにしたダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法及びその装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明（請求項１）のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法は、
ゴミ焼却炉の排気ガスより分離された飛灰を外部加熱式ロータリーキルンの内部に導入し、３００℃〜５００℃に加熱処理することにより、飛灰に含有されたダイオキシン類を脱塩素分解する方法であって、
前記飛灰を、前記外部加熱式ロータリーキルンの内部で、粒子径が飛灰の粒子径より大きく、かつ比重が飛灰の比重より大きい粗粒物と混合させた状態で加熱処理させる構成とした。
【０００８】
又、本発明（請求項２）のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法は、
前記請求項１記載の加熱脱塩素分解方法において、
粗粒物の比重が１以上で、その粒径が０．１ｍｍ〜１０ｍｍである態様とした。
【０００９】
又、本発明（請求項３）のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法は、
前記請求項１又は２記載の加熱脱塩素分解方法において、
粗粒物の飛灰に対する混合率が重量単位で１％〜５０％である態様とした。
【００１０】
又、本発明（請求項４）のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法は、
前記請求項１又は２又は３記載の加熱脱塩素分解方法において、
混合状態で加熱処理させた飛灰と粗粒物を外部加熱式ロータリーキルンから排出させたのち飛灰と粗粒物とを分離させ、その分離させた粗粒物を外部加熱式ロータリーキルンに戻して循環再使用させる態様とした。
【００１１】
又、本発明（請求項５）のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解方法は、
前記請求項４記載の加熱脱塩素分解方法において、
飛灰と分離させた粗粒物を加熱させた状態で外部加熱式ロータリーキルンに戻す態様とした。
【００１２】
又、本発明（請求項６）のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置は、
ダイオキシン類を含有するごみ焼却炉の飛灰を一時貯留する飛灰ホッパーと、この飛灰ホッパーから排出された飛灰を導入して、その飛灰を３００℃〜５００℃加熱処理することによりダイオキシン類を脱塩素分解する外部加熱式ロータリーキルンと、
この外部加熱式ロータリーキルンから排出された飛灰を導入して、その飛灰を冷却することにより分解されたダイオキシンの再合成を防止する冷却器を備え、前記外部加熱式ロータリーキルンの内部に、粒子径が飛灰の粒子径より大きく、かつ比重が飛灰の比重より大きい粗粒物が収容されている構成とした。
【００１３】
又、本発明（請求項７）のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置は、
前記請求項６記載の加熱脱塩素分解装置において、
外部加熱式ロータリーキルンから排出される混合状態の飛灰と粗粒物を分離させる粗粒分離機と、
この粗粒分離機で分離された粗粒物を前記外部加熱式ロータリーキルンに返送させる粗粒物返送コンベアとを備えている態様とした。
【００１４】
又、本発明（請求項８）のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置は、
前記請求項７記載の加熱脱塩素分解方法において、
前記粗粒分離機が、飛灰と粗粒物の比重差を利用した重力分離装置又は飛灰と粗粒物の粒子径差を利用したスクリーン分離装置である態様とした。
【００１５】
又、本発明（請求項９）のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置は、
前記請求項７又は８記載の加熱脱塩素分解装置において、
粗粒物移送コンベアの途中に、粗粒物を加熱させる加熱器が設けられている態様とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例より説明する。尚、本発明の具体的な構成はこの実施例に限定されることはない。
図１は本発明の１実施例に係るダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置のシステムフロー図である。
【００１７】
本実施例の加熱脱塩素分解装置１は、ゴミ焼却炉としてのガス溶融炉９に設けた排気ガス処理系９９に組み込まれている。
前記ガス溶融炉９は、炉上部に設けた給塵装置９１からゴミを投入し、炉底部に設けたガス供給ノズル９２から支燃ガス（酸素）を供給して、投入したゴミを上層の乾燥域を経て中層の熱分解域で熱分解して炭化させ、その炭化灰分（チャー）を下層の溶融域で溶融させ、排出させるようになっている。
【００１８】
前記ガス溶融炉９での熱分解によって生成される排気ガス（生成ガス）は、炉内を上昇し、排気ガス処理系９９に導入されていく。
この排気ガス処理系９９には、上流側から順に、ガス燃焼室９３、燃焼ガス冷却室９４、集塵装置９５（バグフィルター、電気集塵機等）が設けられ、これらに排気ガスを順に通過させ、誘引送風機９６を経たのち最終的に煙突９７から外気に放出させるようになっている。
【００１９】
本実施例の加熱脱塩素分解装置１は、飛灰ホッパー２と、外部加熱式ロータリーキルン３と、冷却器４を主な構成として備え、さらに粗粒分離機５と、飛灰移送管路６と、粗粒物返送コンベア７と、加熱器８とが付加されている。
【００２０】
前記外部加熱式ロータリーキルン３は、ロータリー式回転円筒３０と、このロータリー式回転円筒３０を外部より加熱する外部加熱ケース３１と、飛灰をロータリー式回転円筒３０の入口から内部に供給するフィーダ３２と、加熱された飛灰をロータリー式回転円筒３０の出口から排出させる出口チャンパー３３とにより構成されている。
【００２１】
前記ロータリー式回転円筒３０は、出口方向にわずかに下向きに傾斜しており、その回転運動に伴ない、飛灰を出口方向に移動させながら、連続的に排出させるようになっている。
又、このロータリー式回転円筒３０は、伝熱ヒータ等の加熱手段を装備した外部加熱ケース３１によって加熱され、内面がダイオキシン分解温度以上の設定温度（例えば、５５０℃）に加熱される。これにより、収容された飛灰は、ロータリー式回転円筒３０の内面より受熱してダイオキシン分解温度で加熱される。
なお、前記ロータリー式回転円筒３０は、単筒式又は多管充填式の何れでもよい。
【００２２】
又、前記ロータリー式回転円筒３０の内部には、粗粒物が収容されている。
この粗粒物としては、ケイ石や鉄等の金属小粒子が用いられ、その粒径は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものを利用できるが、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ程度のものを用いるのが好ましい。
又、粗粒物の比重は、飛灰の比重が０．３〜０．４であることに照らして１以上のものを用いるのが好ましい。
又、粗粒物の飛灰に対する混合率は、重量単位で１％〜５０％であり、５０％以上になると、粗粒物が多すぎて、飛灰がロータリー式回転円筒３０の内面から受熱できにくくなり、ダイオキシンの脱塩素分解効率が低下してしまう。
【００２３】
次に、本実施例の加熱脱塩素分解装置１による加熱脱塩素分解方法を説明する。
まず、外部加熱式ロータリーキルン３に処理対象となる飛灰を供給する前に、予熱運転を行なう。
この予熱運転により、ロータリー式回転円筒３０は、その内面がダイオキシン分解温度以上の設定温度に加熱され、同時に収容された粗粒物は、予熱された状態でロータリー式回転円筒３０から連続的に排出される。
【００２４】
前記ロータリー式回転円筒３０内で予熱された粗粒物は、このロータリー式回転円筒３０の内部を移動して連続的に排出され、出口チャンパー３３から粗粒分離機５に導入され、ここを通過したのち、粗粒物返送コンベア７によってロータリー式回転円筒３０の入口に連続的に返送される。
【００２５】
前記粗粒物返送コンベア７には、加熱器８が取り付けられており、この加熱器８によって返送途中の粗粒物を加熱（例えば、５５０℃）する。この粗粒物返送コンベア７としては、スクリューコンベアやドラグチェーンコンベア等の外部加熱が可能なコンベアを用いる。
【００２６】
以上のようにして予熱運転を行なったのち、外部加熱式ロータリーキルン３に飛灰を供給して、加熱脱塩素分解装置１による本運転を行なうものである。
即ち、ガス溶融炉９からの排気ガスに含まれる飛灰は、集塵装置９５によって分離捕集され、分離捕集された飛灰は、飛灰ホッパー２内に回収される。
この飛灰は、その粒径が１μ〜２０μの微細粒子で、金属酸化物や塩類の他に有害なダイオキシン類も含有されている。
ダイオキシンの無害化法の一つとして、約３００℃〜５００℃の範囲に加熱して分解する方法が実用化されているが、飛灰中には塩類などが含有されているので、加熱伝熱面となるロータリー式回転円筒３０の内面にしばしば溶着して、伝熱を妨げる。
このような加熱伝熱面への飛灰付着を防止する目的で、ロータリー式回転円筒３０の内部に粗粒物（珪砂や金属小粒子）を収容し、この粗粒物により加熱伝熱面となるロータリー式回転円筒３０の内面を研磨することで飛灰の加熱伝熱面への付着を防止するものである。
【００２７】
本実施例の加熱脱塩素分解方法では、前記予熱運転に継続して、飛灰が飛灰ホッパー２からロータリーバルブ２１及びフィーダ３２を経由して、ロータリー式回転円筒３０内に供給される。
飛灰はロータリー式回転円筒３０の入口から回転するロータリー式回転円筒３０の内部に流入し、加熱された粗粒物と混合される。
ロータリー式回転円筒３０の内部では、飛灰が加熱伝熱面となるロータリー式回転円筒３０の内面から熱を受けて加熱され、ダイオキシン分解温度に達するとダイオキシンは分解される。
このとき、加熱伝熱面となるロータリー式回転円筒３０の内面は、粗粒物によって研磨されるため、飛灰の付着を防止することができるし、同時に飛灰の撹拌作用も合わせ持つので、飛灰への伝熱効果も向上させることができる。
【００２８】
ロータリー式回転円筒３０の内部で加熱された飛灰と粗粒物の混合物は、そのロータリー式回転円筒３０の回転に伴ない移送されて出口チャンパー３３に排出されたのち、粗粒分離機５に連続的に導入され、ここで、飛灰と粗粒物は分離される。
この粗粒分離機５としては、スクリーン形式のものでも、飛灰と粗粒物の比重差を利用した重力式のものでもよい。
【００２９】
この粗粒分離機５で分離された飛灰は、飛灰移送管路６を通して冷却器４に直ちに送られるもので、これにより、ダイオキシンの再合成を防止することができる。
一方、分離された粗粒物は粗粒物返送コンベア７でロータリー式回転円筒３０の入口に返送されるもので、その途中において加熱器８で加熱される。
これにより、粗粒物を加熱状態でロータリー式回転円筒３０に返送でき、ロータリー式回転円筒３０が冷えるのを防止して、ダイオキシン処理温度を適正温度に安定させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、外部加熱式ロータリーキルンの内部に粗粒物を収容して、この粗粒物に飛灰を混合させた状態で加熱処理させるため、飛灰がロータリーキルンの内面に固着するのを防止できる。これにより、伝熱効率の低下を抑制して、安定したダイオキシン類の脱塩素分解ができるし、同時に飛灰の撹拌作用も合わせ持つので、飛灰への伝熱効果も向上させることができる。
【００３１】
又、外部加熱式ロータリーキルンから排出させた飛灰と粗粒物とを粗粒分離機で分離させ、その分離させた粗粒物を外部加熱式ロータリーキルンに戻して循環再使用させる構成にすると（請求項４、７）、粗粒物を連続的に外部加熱式ロータリーキルンに供給し収容させることができ、作業能率を向上させることができる。
【００３２】
又、粗粒物を加熱させた状態で外部加熱式ロータリーキルンに戻すように構成すると（請求項５、８）、ロータリー式回転円筒が冷えるのを防止して、ダイオキシン処理温度を適正温度に安定させることができるし、加熱効率の向上が図れるため、外部加熱式ロータリーキルンの設備を小型化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に係るダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置のシステムフロー図である。
【図２】従来のダイオキシン類を含有する焼却炉飛灰の加熱脱塩素分解装置の１例を示すシステムフロー図である。
【符号の説明】
１  加熱脱塩素分解装置
２  飛灰ホッパー
２１  ロータリーバルブ
３  外部加熱式ロータリーキルン
３０  ロータリー式回転円筒
３１  外部加熱ケース
３２  フィーダ
３３  出口チャンパー
４  冷却器
５  粗粒分離機
６  飛灰移送管路
７  粗粒物返送コンベア
８  加熱器
９  ガス溶融炉
９１  給塵装置
９２  ガス供給ノズル
９３  ガス燃焼室
９４  燃焼ガス冷却室
９５  集塵装置
９６  誘引送風機
９７  煙突
９９  排気ガス処理系
【図１】
2004216289.tif 000003
【図２】
2004216289.tif 000004