(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ハロゲン化化合物を含有する飛灰を対象とした有機性廃棄物の処理方法であって、飛灰を有機性廃棄物と共に混合して、外部より加熱する外部加熱手段を有する加熱流通系ゾーンに廃棄物供給し、該外部加熱手段で前記加熱流通系ゾーン内部を昇温し、該昇温途上の十分に低温の間に窒素若しくは水蒸気で該加熱流通系ゾーン内部をフラッシュして、内部の空気の一部を置換し、酸素濃度を５％以下に抑えた状態で該加熱流通系ゾーン内を温度３００〜８００℃に維持し、前記飛灰から発生する揮発成分と前記有機性廃棄物より発生する熱分解ガスからなるガス混合物と固形残渣を該加熱流通系ゾーンに終端側より分離しながら抜きだして行うことにより、有機ハロゲン化化合物を抑制しつつ分解処理することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
混合した前記飛灰と有機性廃棄物を、炭酸ソーダ、酸化鉄、水酸化カルシウムから選ばれる少なくとも一つの化合物とともに、前記加熱流通系ゾーンに供給した後、該加熱流通系ゾーンの内部を３００〜８００℃に加熱することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記加熱流通系ゾーンから抜き出すガス混合物を８５０〜１１００℃で高温燃焼させることを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記加熱流通系ゾーンから抜き出す固形残渣を２５０℃以下に急冷して抜きだすことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
有機ハロゲン化化合物を含有する飛灰を対象とした有機性廃棄物の処理装置であって、混合した前記飛灰と有機性廃棄物を加熱流通系ゾーンに供給する供給手段と、攪拌手段及び外部加熱手段を有する加熱流通系ゾーンと、
該外部加熱手段で前記加熱流通系ゾーン内部を昇温し、該昇温途上の十分に低温の間に窒素若しくは水蒸気で該加熱流通系ゾーン内部をフラッシュして、内部の空気の一部を置換し、酸素濃度を５％以下に抑える酸素抑制手段と、
該加熱流通系ゾーンの終端側に飛灰から発生する揮発成分と有機性廃棄物より発生する熱分解ガスからなるガス混合物及び固形残渣の分離抜き出し手段とを有し、前記混合した前記飛灰と有機性廃棄物を前記加熱流通系ゾーンに供給し、３００〜８００℃の設定温度範囲に維持することにより前記飛灰から発生する揮発成分と有機性廃棄物より発生する熱分解ガスからなるガス混合物と固形残渣を該加熱流通系ゾーンの終端側より分離しながら抜きだすことを可能にして、有機ハロゲン化化合物を抑制しつつ分解処理を行うことを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項６】
請求項５記載の有機性廃棄物の処理装置であって、
前記供給手段は、混合した前記飛灰と有機性廃棄物を、炭酸ソーダ、酸化鉄、水酸化カルシウムから選ばれる少なくとも一つの化合物とともに、加熱流通系ゾーンに供給することを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項７】
前記加熱流通系ゾーンより抜き出すガス混合物を高温燃焼させることのできる高温燃焼炉を更に備えたことを特徴とする請求項５若しくは６記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項８】
前記加熱流通系ゾーンより抜き出す固形残渣を急冷して抜きだすことのできる固形残渣急冷手段を更に備えたことを特徴とする請求項５若しくは６記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項９】
前記加熱流通系ゾーンが外熱式キルンであることを特徴とする請求項５乃至８いずれかの項記載の有機性廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は有機性廃棄物と有機ハロゲン化化合物を含む飛灰を対象とした有機性廃棄物の処理方法及び同装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有毒なハロゲン化化合物の発生を抑えた、有機性廃棄物の焼却の技術は近年益々進歩しているが、対策の遅れた焼却炉で発生した飛灰や図らずも異常な燃焼条件に陥った操業で発生した飛灰には、規制値を超えたダイオキシンなど有毒なハロゲン化化合物若しくは、容易に該有毒化合物に変化しうるハロゲン化化合物を含有している場合がある。また、有機性廃棄物の燃焼工程で、意図的に、飛灰側に前記したハロゲン化化合物の含有を許容して、排ガス側のクリーン度を優先する場合もある。このような状況で発生した、飛灰は別途再処理をして、安全な物質に変換しなければならない。
【０００３】
従来、このような場合、灰熔融炉方式や加熱脱塩素方式などの別に独立した工程を設けて対処していた。このような従来の方法では、該工程にエネルギ、設備、時間などのコスト要因が追加的に必要となり不経済である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、有毒なハロゲン化化合物、該前駆体を含む飛灰を処理コストの増大を伴わずに処理し、同時に有機性廃棄物も処理し、さらに資源として有効利用できる固形残渣を取得する方法及び同装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、有機ハロゲン化化合物を含有する飛灰を対象とした有機性廃棄物の処理方法であって、飛灰を有機性廃棄物と共に混合して、外部より加熱する外部加熱手段を有する加熱流通系ゾーンに廃棄物供給し、該外部加熱手段で前記加熱流通系ゾーン内部を昇温し、該昇温途上の十分に低温の間に窒素若しくは水蒸気で該加熱流通系ゾーン内部をフラッシュして、内部の空気の一部を置換し、酸素濃度を５％以下に抑えた状態で該加熱流通系ゾーン内を温度３００〜８００℃に維持し、前記飛灰から発生する揮発成分と前記有機性廃棄物より発生する熱分解ガスからなるガス混合物と固形残渣を該加熱流通系ゾーンに終端側より分離しながら抜きだして行うことにより、有機ハロゲン化化合物を抑制しつつ分解処理することを特徴とする。
【０００６】
本発明では、火格子式焼却炉や流動層式焼却炉などで、有機性廃棄物を焼却して排出した、有機ハロゲン化化合物を含有する飛灰の処理方法であるが、別に本発明者等が出願した、未公開同時出願技術を利用する。当該未公開同時出願技術は、有機性廃棄物を、従来技術のような燃焼をさせるという概念から離れて、酸素を制限して、発熱を伴う酸化燃焼ではなく、緩やかな条件で起こる化学結合の切断を主体とする熱分解が支配的な反応とする処理をして、有毒な有機ハロゲン化物への転換を避ける方法であった。そして、該反応が行われているゾーンは常に原料系を供給し、生成系を取り出すことを可能とする、加熱流通系ゾーンであって、該主体とする吸熱反応である熱分解に必要な熱を外部から供給するものであった。
【０００７】
５％以下という若干の酸素は、酸化反応に関与するが、このように酸素分圧の低い条件での酸化は燃焼とまでは行かず、発熱反応によって内部から熱を与える面では寄与するものの、局部的な高温状態はとても現出しえないので、前記毒性のある有機ハロゲン化物質の生成には至らない。また、ダイオキシン類などの有機ハロゲン化物質は一旦生成すると難分解性であるので、また、炭化物の収量を上げる意味においても全体の温度を３００〜８００℃に制限するのが同時に重要な要素であった。
【０００８】
かかる条件下で、有機性廃棄物とともに問題の飛灰を、前記ゾーンに供給して加熱処理するとき、驚くべきことに、飛灰中に含有する前記毒性のある有機ハロゲン化化合物は、前記条件に曝した後の、分離抜き出しした固形残渣からは見出せなくなる。しかも、前記条件に曝した後のガス混合物からも、前記毒性のある有機ハロゲン化物質は検出されない。これは、未だ詳らかではないが、飛灰中に吸着含有する前記ハロゲン化化合物は、前記熱条件、及び酸素不足で、炭素、有機物及び、分解炭化水素の豊富な極めて還元性な雰囲気下に曝されることによって、吸着面から揮発するとともに、還元的化学変化によって別物質に変化したものと思われる。しかも、ハロゲン源を含有した前記有機性廃棄物は、この条件では有毒有機ハロゲン化化合物を生成しないことは、前記したとおりである。
【０００９】
更に本発明の有機性廃棄物の処理方法は、混合した前記飛灰と有機性廃棄物を、金属の炭酸塩、酸化物、硫酸塩、ケイ酸塩、水酸化物から選ばれる少なくとも一つの化合物とともに、前記加熱流通系ゾーンに供給した後、該加熱流通系ゾーンの内部を３００〜８００℃に加熱することを特徴とする。
【００１０】
水蒸気の添加は、系の酸素分圧を低下することによって、激しい酸化反応を抑制し、更に水が系内の炭素と反応して、一酸化炭素や水素を生成して、益々、還元性ガス雰囲気となり、飛灰の有毒ハロゲン化化合物の還元揮発を助け、有機性廃棄物からの有毒な有機ハロゲン化化合物の生成を抑制し、有機物中の炭素分の固定に寄与する。
【００１１】
また、金属の炭酸塩、酸化物、硫酸塩、ケイ酸塩、水酸化物は有機物の炭素鎖の切断を助長する触媒作用や、反応系内の遊離ハロゲンを無機物（金属塩）として固定する作用があることがわかり、本発明の方法を低温で速やかに進行させるのに有効である。これら化合物の例としては、炭酸ソーダ、酸化鉄、水酸化カルシウム、などがあげられる。
【００１２】
更に本発明の有機性廃棄物の処理方法は、前記加熱流通系ゾーンから抜き出すガス混合物を８５０〜１１００℃で高温燃焼させることを特徴とする。このガス混合物は、未だ、ハロゲン源を持っているため、潜在的に前記有毒な有機ハロゲン化化合物を生成する原因物質を含んでいるので、これら化合物を生成しない、また、たとえ生成していたとしても分解する前記高温域で燃焼させる。これにより、系内に含有しているハロゲンはハロゲン化水素となるので、排気経路でアルカリ性物質などで中和して容易且つ低コストで除去することが可能となる。また得られた高温の排ガスは前記流通ゾーンを外部から加熱する熱源として有効に利用することができる。
【００１３】
更に本発明の有機性廃棄物の処理方法は、前記加熱流通系ゾーンから抜き出す固形残渣を２５０℃以下に急冷して抜きだすことを特徴とする。
【００１４】
これは、前記熱分解で固相の方に移行した残存ハロゲン化物質があった場合、ダイオキシン等有毒ハロゲン化化合物に転化させないための手段である。高温状態で抜き出し空気中の酸素と触れさせないためには、本発明のこの操作が必要となる。
【００１５】
そして本発明は、有機ハロゲン化化合物を含有する飛灰を対象とした有機性廃棄物の処理方法であって、飛灰を有機性廃棄物と共に混合して、外部より加熱する外部加熱手段を有する加熱流通系ゾーン廃棄物供給し、該外部加熱手段で前記加熱流通系ゾーン内部を昇温し、該昇温途上の十分に低温の間に窒素若しくは水蒸気で該加熱流通系ゾーン内部をフラッシュして、内部の空気の一部を置換し、酸素濃度を５％以下に抑えた状態で該加熱流通系ゾーン内を温度３００〜８００℃に維持し、前記飛灰から発生する揮発成分と前記有機性廃棄物より発生する熱分解ガスからなるガス混合物と固形残渣を該加熱流通系ゾーンに終端側より分離しながら抜きだして行うことにより、有機ハロゲン化化合物を抑制しつつ分解処理することを特徴とする。
又本発明の改良発明として、混合した前記飛灰と有機性廃棄物を、金属の炭酸塩、酸化物、硫酸塩、ケイ酸塩、水酸化物から選ばれる少なくとも一つの化合物とともに、加熱流通系ゾーンに供給する供給手段と、攪拌手段及び外部加熱手段を有する加熱流通系ゾーンと、
該外部加熱手段で前記加熱流通系ゾーン内部を昇温し、該昇温途上の十分に低温の間に窒素若しくは水蒸気で該加熱流通系ゾーン内部をフラッシュして、、内部の空気の一部を置換し、酸素濃度を５％以下に抑える酸素抑制手段と、
該加熱流通系ゾーンの終端側に飛灰から発生する揮発成分と有機性廃棄物より発生する熱分解ガスからなるガス混合物及び固形残渣の分離抜き出し手段とを有し、前記混合した前記飛灰と有機性廃棄物を前記少なくとも一つの化合物とともに前記加熱流通系ゾーンに供給し、３００〜８００℃の設定温度範囲に維持することにより前記飛灰から発生する揮発成分と有機性廃棄物より発生する熱分解ガスからなるガス混合物と固形残渣を該加熱流通系ゾーンの終端側より分離しながら抜きだすことを可能にして、有機ハロゲン化化合物を抑制しつつ分解処理を行うことを特徴とする。
【００１６】
飛灰と有機性廃棄物の混合物の供給手段は、本発明の性格上、該加熱流通系ゾーンと外気との間がシール性よく保たれる構造のもので、供給速度が自在に調節可能なものが好ましい。供給手段に付帯する原料貯留ピットは、飛灰と有機性廃棄物が別々に貯留できる形態のものでも、あらかじめ混合状態で貯留できるもの何れであっても差支えない。ただし、飛灰と有機性廃棄物との供給量比を制御する必要のある場合は、適切な計量手段などを備えることが好ましい。そして、有機性廃棄物の原料系の形態が雑多であるので、破砕、粉砕などの手段を含むことも好ましい。そして、従って、これら好ましい態様の組み合わせとしては、該加熱流通系ゾーンの入り口とを接続したスクリューフィーダなどがあげられる。
【００１７】
そして、前記加熱流通系ゾーンは供給手段と接続された、原料の供給される入口があり、熱分解ガス及び固形残渣を抜き出す出口のある、確定した、一定容積の反応ゾーンであり、攪拌手段及び外部加熱手段を付帯する。攪拌手段は反応ゾーンそのものが揺動、回転などして滞留物が攪拌されてもよいし、攪拌機などで滞留物が攪拌されるタイプてもよい。また、外部加熱手段とは熱を外から供給する意味であって、例えば高温ガス源に接続された該加熱流通系ゾーンを取り巻くジャケットであってもよい、また同様に高温ガス源に接続された該加熱流通系ゾーン内部にコイル状に配置された管であってもよい。
【００１８】
前記抜き出し手段は、例えば、該加熱流通系ゾーン終端側出口付近に設けられた固気分離ポートに接続された、分解ガス排出配管、及び固形残渣排出口である。固形残渣排出口には排出用のスクリューコンベヤが付帯していてもよい。
【００１９】
更に本発明の有機性廃棄物の処理装置は、前記加熱流通系ゾーンより抜き出すガス混合物を高温燃焼させることのできる高温燃焼炉を更に備えたことを特徴とする。
【００２０】
この高温燃焼炉は例えば、前記加熱流通系ゾーンより抜き出す熱分解ガスを導入する配管及び空気若しくは酸素富化空気送入配管に接続して、該熱分解ガスを高温で燃焼させるバーナーを備え、燃焼排ガスを排出する出口を有する燃焼炉である。例えば、高温の燃焼排ガスの用途によっては、若しくはバーナ閉塞防止の目的から、燃焼炉入り口の経路に除塵器を設け分解ガスに随伴する固体粒子を排除してから、高温燃焼炉に供給することも可能である。
【００２１】
更に本発明の有機性廃棄物の処理装置は、前記加熱流通系ゾーンより抜き出す固形残渣を急冷して抜きだすことのできる固形残渣急冷手段を更に備えたことを特徴とする。
【００２２】
該急冷手段は、固形残渣抜き出し経路に設けた例えば熱交換器で、抜き出し途上の固形残渣が熱交換器の伝熱面に接触して冷却されるよう構成すればよい。該伝熱面の他方の面は水などの低温媒体で冷却して、除熱する。
【００２３】
冷却効率の点から、熱交換器の伝熱面積は限られた空間の中で大きい方がよい。したがって、例えば、管路の径を拡大して、その外部を囲繞した冷却ジャケットや、経路に挿入した多管式熱交換器、若しくはフィン付きチューブ等とすることができる。
【００２４】
更に本発明の有機性廃棄物の処理装置は、前記加熱流通系ゾーンが外熱式キルンであることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照しながら、例示的に説明する。但し本実施の形態に記載される製品の寸法、形状、材質、その相対配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２６】
図１は本発明の一例を示すプロセスフロー図である。図１において、貯留された飛灰と有機性廃棄物混合物１０１は破砕機及びスクリューフィーダにより構成された供給手段により、破砕された後、加熱流通ゾーンである外熱式キルン１１２中に連続的に供給される。また破砕機の投入口から、有機性廃棄物の０．３％ほどの炭酸ソーダを触媒として、同時に連続的に供給した。そして外熱式キルン１１２の加熱ジャケット１１３中に高温排ガス１０４を流通して内部を加熱する。昇温途上の十分低温の間に、キルン内部は窒素若しくは水蒸気でフラッシュして、内部の空気の一部を置換し、酸素濃度を５％以下に抑える。外熱式キルンの内温は３００〜８００℃に制御し、固形残渣を抜き出し手段１１４の下部に導き、前記揮発成分と熱分解ガスとのガス混合物１０２を上部から取り出す。抜き出し手段１１４の下部からは、飛灰と有機性廃棄物との混合物の供給量とバランスしてキルン内容量が定常状態になるよう、固形残渣を抜き出す。抜き出し手段の下部には急冷手段として熱交換器１１５を備え、抜き出し時に急冷する。
【００２７】
ガス混合物１０２は飛散粒子を含んでいるので、バグフィルタ１１６で除塵した後に高温燃焼炉１１７で燃焼させる。高温焼却炉１１７での燃焼用空気若しくは酸素富化空気１０６は別の経路で該炉１１７まで導く。
【００２８】
高温燃焼炉１１７で得られた高温排ガスの一部１０４は、外熱式キルン１１２の加熱ジャケット１１３に導き、分解に必要な熱供給に用い、加熱ジャケット１１３出口から排出する未だ温度の高い、熱供給後のガス１０７は高温燃焼炉１１７から排出する高温ガスの一部と合流させてボイラ加熱用ガス１０５とする。
【００２９】
高温のボイラ加熱用ガス１０５はボイラ１２２に導かれ、ここで蒸気を発生する熱源として使用され、発生した蒸気は蒸気タービン式発電機１１９を駆動し、復水機１２０により凝縮した水を再びボイラに戻し、循環せしめる。
【００３０】
ボイラ加熱用ガス１０５はボイラ１２２で熱交換してボイラからの排ガスとなり、バグフィルタ１２１で除塵後、煙突１１８から排出される。
【００３１】
以上本例のプロセスにより、有毒な有機ハロゲン化化合物若しくはその前駆物質を含有する飛灰と有機性廃棄物とを、有毒な有機ハロゲン化化合物の生成を抑制して処理し、資源として有効利用の出来る固形残渣を取得し、発生する熱源によりボイラを稼動しタービン発電機を運転してエネルギーを有効に回収できる。しかも、装置としてコンパクトで、特に特殊な材料を必要としないプラントとすることができ、コストも低廉であった。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、有毒なハロゲン化化合物、該前駆体を含む飛灰を処理コストの増大を伴わずに処理し、同時に有機性廃棄物も処理し、さらに資源として有効利用できる固形残渣を取得する方法及び同装置の提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一例を示すプロセスフロー図。
【符号の説明】
１０１    飛灰＋有機性廃棄物
１０２    ガス混合物
１０３    固形残渣
１０４    高温排ガス
１０５    ボイラ加熱用ガス
１０６    空気若しくは酸素富化空気
１０７    熱供給後のガス
１１１    供給手段（破砕機＋スクリューフィーダ）
１１２    加熱流通系ゾーン（外熱式キルン）
１１３    加熱ジャケット
１１４    分離抜き出し手段
１１５    急冷手段（熱交換器）
１１６    バグフィルタ
１１７    高温燃焼炉
１１８    煙突
１１９    蒸気タービン発電機
１２０    複水器
１２１    バグフィルタ
１２２    ボイラ
【図１】
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