(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉本体(11)の一端側の天井部(11b)に第１及び第２供給管(14,15)が設けられ、前記第１供給管(14)よりシュレッダーダストを、前記第２供給管(15)より圧縮された酸化性ガスを前記炉本体内部にそれぞれ供給し、前記炉本体の一端側の壁部(11a)に設けられたバーナ(12)から前記炉本体内部へ火炎を放射して前記シュレッダーダストを燃焼させ、前記燃焼により発生する排ガスを前記炉本体(11)の外部に設けられた廃熱回収ボイラ(18)に通過させて前記排ガスの廃熱を回収するシュレッダーダストの処理方法において、
前記炉本体内部(11)に前記シュレッダーダストを供給すると同時に、又は前記シュレッダーダストを燃焼させた後に、改質材を前記シュレッダーダスト１００重量％に対して３〜３０重量％の割合で供給することを特徴とするシュレッダーダストの処理方法。
【請求項２】
改質材を第１供給管(14)又は第２供給管(15)のいずれか一方又は双方より炉本体内部に供給する請求項１記載の処理方法。
【請求項３】
炉本体(11)の一端側の壁部(11a)に第３供給管(23)が設けられ、前記第３供給管(23)より圧縮空気とともに改質材を前記炉本体内部に落下するシュレッダーダストに吹付けるように供給する請求項１記載の処理方法。
【請求項４】
炉本体の他端側の天井部(11b)と廃熱回収ボイラ(18)の一端とを接続する煙道(17)の上壁部(17a)に第４供給管(24)が設けられ、前記第４供給管(24)より圧縮空気とともに改質材を前記煙道(17)を通過する排ガスに吹付けるように供給する請求項１記載の処理方法。
【請求項５】
改質材が石炭燃焼の際に発生するフライアッシュ、微細砂、アルミナ粉、シリカ粉及び炭酸カルシウムからなる群より選ばれた１種又は２種以上の無機粉体である請求項１ないし４いずれか記載の処理方法。
【請求項６】
炉本体(11)が反射炉、溶鉱炉、自溶炉、溶解炉、溶融炉、分離炉、流動床炉、シャフト炉、ロータリーキルン炉又はストーカー炉である請求項１ないし５いずれか記載の処理方法。
【請求項７】
炉本体(11)と、前記炉本体(11)に煙道(17)を介して接続され前記煙道(17)より排出される排ガスを通過させて前記排ガス中の廃熱を回収する廃熱回収ボイラ(18)とを備え、
前記炉本体内部へ火炎を放射するバーナ(12)が前記炉本体の一端側の壁部(11a)に設けられ、シュレッダーダストを前記炉本体内部に供給する第１供給管(14)と圧縮された酸化性ガスを前記炉本体内部に供給する第２供給管(15)とが前記炉本体の一端側の天井部(11b)に配設されたシュレッダーダストの処理装置において、
前記炉本体(11)内部に前記シュレッダーダストを供給すると同時に、又はシュレッダーダストを燃焼させた後に改質材を供給する改質材供給手段(14,23,24)が設けられた
ことを特徴とするシュレッダーダストの処理装置。
【請求項８】
改質材供給手段が第１供給管(14)又は第２供給管(15)のいずれか一方又は双方である請求項７記載の処理装置。
【請求項９】
改質材供給手段が炉本体の一端側の壁部(11a)に設けられ圧縮空気とともに改質材を前記炉本体内部に落下するシュレッダーダストに吹付けるように供給する第３供給管(23)である請求項７記載の処理装置。
【請求項１０】
改質材供給手段が煙道(17)の上壁部(17a)に設けられ高圧に圧縮した空気とともに改質材を前記煙道(17)を通過する排ガスに吹付けるように供給する第４供給管(24)である請求項７記載の処理装置。
【請求項１１】
第３供給管(23)又は第４供給管(24)が鉄又はステンレス製の管本体と、前記管本体の周囲を被覆した耐火層とにより構成された請求項９又は１０記載の処理装置。
【請求項１２】
炉本体(11)が反射炉、溶鉱炉、自溶炉、溶解炉、溶融炉、分離炉、流動床炉、シャフト炉、ロータリーキルン炉又はストーカー炉である請求項７ないし１１いずれか記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種廃棄物等を破砕したシュレッダーダストを炉本体に供給して燃焼させるためのシュレッダーダストの処理方法及びその装置に関する。更に詳しくは、シュレッダーダストの燃焼により発生する排ガスに起因した廃熱回収ボイラ内部の閉塞をフライアッシュ等の改質材を用いて防止し得るシュレッダーダストの処理方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボイラ等からの排ガスにより熱交換器に付着物が付着したときに、この付着物にフライアッシュを衝突させてこれを除去する排ガス処理方法が開示されている（特開昭５７−１７４１３１）。しかしこの方法では、付着物の付着強度が高い場合には的確に付着物を除去することが困難であった。
【０００３】
一方、金属の精錬を行う炉、例えば反射炉では、従来石炭を燃料として製錬を行ってきたが、近年は図４に示すように、石炭とともにシュレッダーダストが燃料として使用されてきている。このシュレッダーダストは廃棄された家電製品や自動車等の粗大ゴミから再利用できる部分を取外し、残余の部分を小さな破片に破砕した後、更に有価物を回収したものである。シュレッダーダストを金属の製錬炉に燃料として用いることにより産業廃棄物を有効に処理することができる。
【０００４】
シュレッダーダストを燃料の一部として用いる反射炉を図４に基づいて説明する。先ず、炉本体１の一端側の壁部１ａに設けられた石炭や重油を燃料としたバーナ２から火炎が放射され、炉本体１内部が加熱される。次いで、炉本体１の一端側の天井部の両側部に設けられた図示しない原料供給口から製錬原料が炉本体１内部に供給される。また、炉本体１の一端側の天井部１ｂには燃料及びガス供給口３が設けられる。この供給口３には燃料であるシュレッダーダストを供給する第１供給管４とシュレッダーダストの燃焼を補うための圧縮した酸化性ガスを供給する第２供給管５が設けられる。即ち、供給口３には主供給管６が立設され、主供給管６の内部には第２供給管５が設けられる。また、第１供給管４は主供給管６に接続され、炉本体１内部に供給口３を介してシュレッダーダストを供給する。この炉本体１内部に供給された製錬原料はバーナ２から放射された火炎の輻射熱及びシュレッダーダストの燃焼により発生する燃焼熱により加熱溶解され、溶解した製錬原料はその比重差によりマットとスラグに分離される。燃焼により炉本体内部の温度は約１３００℃となる。
【０００５】
燃焼後に発生する排ガスは、炉本体１の他端側の天井部１ｂに接続された煙道７を通って廃熱回収ボイラ８に到達する。排ガスは廃熱回収ボイラ８の内壁に形成されたボイラチューブ（図示せず）、廃熱回収ボイラ８内部に設けられたカーテンウオール８ａ、２次スーパーヒータ８ｂ、１次スーパーヒータ８ｃ及び蒸発管８ｄとそれぞれ接触するときに排ガス中の廃熱が回収される。廃熱回収ボイラ８内壁に形成されたボイラチューブとの接触により、カーテンウオール８ａに到達する際の排ガスの温度は約９００℃になる。
【０００６】
廃熱回収ボイラ８を通過した排ガスは、続いて乾式電気集塵器９に送られる。集塵器９を通過するとき排ガスに含まれる微小粒子等が捕捉されて除去され、排ガスは脱塵される。集塵器内部に到達する排ガスの温度は約４００℃になる。
脱塵された排ガスは、ガスに含まれる全ての有害物が排出基準以下になるように除去処理を施されて系外へ排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シュレッダーダストを燃料の一部として金属の製錬や燃焼を行うと、シュレッダーダストの燃焼により発生する排ガスに含まれる煙灰の融点は、約８００℃となり、従来石炭等の燃焼により発生する煙灰の融点に比べて低い融点となる。そのため、この排ガスを廃熱回収ボイラ内部に通過させると煙灰が融解してボイラの内部のカーテンウオール８ａ等のボイラチューブに溶着し、ガスの通りが阻害され、通気抵抗が増加してしまう不具合があった。その結果、廃熱回収ボイラの蒸気発生量が低下してしまうため、シュレッダーダストの処理量を抑えたり、ボイラの内部を頻繁に清掃する必要があった。
【０００８】
本発明の第１の目的は、シュレッダーダストの排ガスに含まれる煙灰に起因する廃熱回収ボイラ内部の閉塞を防止するシュレッダーダストの処理方法及びその装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、廃熱回収ボイラのボイラ効率を向上させるシュレッダーダストの処理方法及びその装置を提供することにある。
本発明の第３の目的は、廃熱回収ボイラの定期清掃頻度を低減できるシュレッダーダストの処理方法及びその装置を提供することにある。
本発明の第４の目的は、シュレッダーダストの処理量を向上させるシュレッダーダストの処理方法及びその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、炉本体１１の一端側の天井部１１ｂに第１及び第２供給管１４，１５が設けられ、第１供給管１４よりシュレッダーダストを、第２供給管１５より圧縮された酸化性ガスを炉本体内部にそれぞれ供給し、炉本体の一端側の壁部１１ａに設けられたバーナ１２から炉本体内部へ火炎を放射してシュレッダーダストを燃焼させ、この燃焼により発生する排ガスを炉本体の外部に設けられた廃熱回収ボイラ１８に通過させて排ガスの廃熱を回収するシュレッダーダストの処理方法の改良である。
その特徴ある構成は、炉本体１１内部にシュレッダーダストを供給すると同時に、又はシュレッダーダストを燃焼させた後に、改質材をシュレッダーダスト１００重量％に対して３〜３０重量％の割合で供給するところにある。
【００１０】
請求項７に係る発明は、図１〜図３に示すように、炉本体１１と、この炉本体１１に煙道１７を介して接続され煙道１７より排出される排ガスを通過させてこの排ガス中の廃熱を回収する廃熱回収ボイラ１８とを備え、炉本体内部へ火炎を放射するバーナ１２が炉本体の一端側の壁部１１ａに設けられ、シュレッダーダストを炉本体内部に供給する第１供給管１４と圧縮された酸化性ガスを炉本体内部に供給する第２供給管１５とが炉本体の一端側の天井部１１ｂに配設されたシュレッダーダストの処理装置１０の改良である。
その特徴ある構成は、炉本体１１内部にシュレッダーダストを供給すると同時に、又はシュレッダーダストを燃焼させた後に改質材を供給する改質材供給手段１４，２３，２４が設けられたところにある。
【００１１】
請求項１に係る処理方法及び請求項７に係る処理装置によれば、改質材供給手段１４，２３，２４より改質材をシュレッダーダスト１００重量％に対して３〜３０重量％の割合で供給することにより、燃焼により発生する排ガスに含まれる煙灰の融点を向上させる。改質材の供給をシュレッダーダストを炉本体内部に供給するのと同時に行うと、改質材が燃焼により発生する煙灰と混合した状態となる。また改質材の供給をシュレッダーダストを燃焼させた後に行うと、発生する煙灰の周りに付着した状態になり、それぞれ煙灰の融点を向上させる。この技術的理由は現段階では明らかではないが、排ガス中の粘着性のある煙灰に微粉の改質材があたかも取り粉のように付着することによるものと推定される。融点を向上させた煙灰は、廃熱回収ボイラ内部に通過させても融解しないため、廃熱回収ボイラの内部に溶着することがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のシュレッダーダストは、廃棄された家電製品や自動車等の粗大ゴミから再利用できる部分を取外し、残余の部分を小さい破片に破砕した破砕物から更に有価物を回収した残余のダストである。
【００１３】
次に本発明第１の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施の形態では反射炉を用いたシュレッダーダストの処理装置１０について説明する。
先ず、図１に示すように、平たく浴深さが浅い炉床を有する反射炉の炉本体１１には、この一端側の壁部１１ａに炉本体内部へ火炎を放射するバーナ１２が設けられる。バーナ１２から放射する火炎の燃料としては、石炭、重油等が挙げられる。この炉はバーナ１２の火炎の熱を直接又は炉の天井部に反射させ装入物（製錬原料）を溶解するような構造を有する。また、炉本体１１の他端側の天井部には炉本体内部で燃焼した排ガスを炉外へ排出するための煙道１７が接続される。図示しないが、炉本体１１の一端側の天井部の両側部に炉本体内部へ製錬原料を供給するための原料供給口が設けられる。原料供給口には製錬原料を炉本体内部に供給するホッパーが炉本体の長手方向に延びる壁部に沿って並ぶように配設されている。
【００１４】
炉本体１１の一端側の天井部１１ｂの中央部には燃料及び酸化性ガス供給口１３が設けられる。この供給口１３には燃料であるシュレッダーダストを供給する第１供給管１４とシュレッダーダストの燃焼を補うための圧縮した酸化性ガスを供給する第２供給管１５が設けられる。即ち、供給口１３には主供給管１６が立設され、この主供給管１６の内部に第２供給管１５が設けられる。第２供給管１５には図示しないコンプレッサが接続される。このコンプレッサにより炉本体内部に圧縮された酸化性ガスが供給される。酸化性ガスとしては空気、酸素を含むガス、空気中の酸素比率を増やした酸素富化空気等が挙げられる。酸素を含むガスや酸素富化空気は酸素プラントのような酸素源から供給される。また第１供給管１４は主供給管１６に接続される。この第１供給管１４は炉本体内部に供給口１３を介してシュレッダーダストを供給する。第１供給管１４には、シュレッダーダストを炉本体内部に供給するダスト供給装置（図示せず）が接続される。ダスト供給装置の直上にはシャトルコンベア（図示せず）が設けられ、フィードホッパー（図示せず）からベルトコンベアを介して搬送されたシュレッダーダストが、このシャトルコンベアから供給装置に投入されることにより炉本体内部に供給可能となっている。
【００１５】
炉本体１１の他端側の天井部１１ｂには煙道１７の一端が接続され、この煙道１７の他端には廃熱回収ボイラ１８の一端が接続される。廃熱回収ボイラ１８の内壁は図示しないボイラチューブが形成され、廃熱回収ボイラ１８内部にはカーテンウオール１８ａ、２次スーパーヒータ１８ｂ、１次スーパーヒータ１８ｃ及び蒸発管１８ｄがそれぞれ設けられる。廃熱回収ボイラ１８の他端には、管路２０を介して乾式電気集塵器１９が接続される。集塵器１９には排ガス排気口２１が設けられる。
【００１６】
この実施の形態の特徴ある構成は、第１供給管１４により炉本体内部にシュレッダーダストとともに石炭燃焼の際に発生するフライアッシュ等の改質材を供給するところにある。フライアッシュはＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3を主成分とする微細粉である。即ち、この実施の形態では、改質材供給手段は第１供給管１４であり、この第１供給管１４より改質材をシュレッダーダストと同時に炉本体内部に供給する。改質材の供給量は、供給するシュレッダーダストの品質等にも左右されるが、シュレッダーダスト１００重量％に対して３〜３０重量％の割合で供給する。好ましくは改質材をシュレッダーダスト１００重量％に対して１０〜１８重量％の割合で供給する。供給割合が下限値未満であると、本発明の効果が得られず、上限値を越えると発生する煙灰量が増加し、煙灰の処理コストが高くなる不具合を生じる。
【００１７】
ここで改質材を石炭燃焼の際に発生するフライアッシュとしたが、改質材は融点が１０００℃以上の微粉状物質であれば特に限定されず、石炭燃焼の際に発生するフライアッシュ、微細砂、アルミナ粉、シリカ粉及び炭酸カルシウムからなる群より選ばれた１種又は２種以上の無機粉体が選択される。このうち入手しやすく、気相吹込みに適し、コスト的に安価である石炭燃焼の際に発生するフライアッシュが好ましい。
【００１８】
次に、このような構造を有する反射炉を用いた製錬について説明する。
先ず、炉本体１１の一端側の壁部１１ａに設けられたバーナ１２から火炎が放射され、炉本体内部１１が加熱される。次いで、図示しない炉本体の一端側の天井部の両側部に設けられた原料供給口から製錬原料がホッパーにより炉本体内部に供給される。また、炉本体内部１１には、その一端側の天井部１１ｂの中央部に設けられた第１供給管１４よりシュレッダーダストが、また第２供給管１５より圧縮した酸化性ガスがそれぞれ供給される。フライアッシュはシュレッダーダスト１００重量％に対して３〜３０重量％の割合で供給される。
【００１９】
この炉本体１１内部に供給された製錬原料はバーナ１２から放射された火炎の輻射熱及びシュレッダーダストの燃焼により発生する燃焼熱により加熱され、溶解する。またシュレッダーダストは、燃焼することにより排ガスを発生する。燃焼により炉本体内部の温度は約１３００℃となる。排ガス中にフライアッシュを混合することにより、煙灰の融点は、従来のフライアッシュを含まない煙灰の融点である約８００℃から約９５０℃〜１０００℃へと上昇する。
【００２０】
排ガスは、炉本体１１の他端側の天井部に接続された煙道１７を通って廃熱回収ボイラ１８に到達する。排ガスは廃熱回収ボイラ１８の内壁に形成された図示しないボイラチューブ、廃熱回収ボイラ１８内部に設けられたカーテンウオール１８ａ、２次スーパーヒータ１８ｂ、１次スーパーヒータ１８ｃ及び蒸発管１８ｄとそれぞれ接触するとき排ガス中の廃熱が回収される。炉本体内部で約１３００℃であった排ガスの温度は煙道１７及び図示しないボイラチューブを通過する間に降温されて、カーテンウオール１８ａに到達するまでに約９００℃まで下がる。フライアッシュを混合した煙灰の融点はカーテンウオール１８ａに到達した排ガスの温度よりも高い温度であるため、従来の煙灰のように融解せず、廃熱回収ボイラ１８内部のカーテンウオール１８ａ及びその下流側にあるボイラチューブに溶着しない。
【００２１】
排ガスは、続いて乾式電気集塵器１９に送られる。乾式電気集塵器１９を通過するとき排ガスに含まれる煙灰等の微小粒子やダストが捕捉されて除去され、排ガスは脱塵される。乾式電気集塵器１９内部に到達する排ガスの温度は廃熱回収ボイラ１８で熱を回収されたため、冷却され約４００℃になる。脱塵された排ガスは、ガス中に含まれる全ての有害物が排出基準以下になるように除去処理を施されて排ガス排気口２１から系外へ排出される。
【００２２】
なお、この第１の実施形態では、改質材供給手段を第１供給管１４としたが、改質材供給手段は第２供給管１５でもよいし、第１供給管１４及び第２供給管１５の双方でもよい。
【００２３】
次に本発明の第２の実施形態を図２に基づいて説明する。図２において、図１と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
この第２の実施形態の特徴ある構成は、図２に示すように、改質材供給手段として、炉本体の一端側の壁部１１ａに第３供給管２３が設けられたところにある。炉本体天井部１１ｂの第１供給管１４より供給したシュレッダーダストが天井より底部に落下しているときに、第３供給管２３より圧縮空気とともに改質材がそのシュレッダーダストに吹付けられる。この吹付けにより、シュレッダーダストの燃焼と同時に改質材が混合され、改質材は排ガス中に存在する煙灰と均一に分散する。従って、排ガスが廃熱回収ボイラ１８内部を通過しても、ボイラには煙灰が融解し溶着しない。第３供給管２３の構造は、バーナと同様の材質でよく、鉄又はステンレス製の中空の管が好ましい。
【００２４】
なお、この第３供給管２３は、炉本体１１に火炎を放射する複数のバーナ１２のうち、通常使用していない予備バーナを第３供給管２３として代用してもよい。
【００２５】
次に本発明の第３の実施形態を図３に基づいて説明する。図３において、図１と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
この第３の実施形態の特徴ある構成は、図３に示すように、改質材供給手段として、煙道１７の上壁部１７ａに第４供給管２４が設けられたところにある。シュレッダーダストを燃焼させた後に、煙道を通過する排ガスに対して第４供給管２４により圧縮空気とともに改質材が吹付けられる。排ガスに改質材を供給することにより、煙灰の周りに改質材が付着した状態で排ガスが廃熱回収ボイラに移行する。第４供給管２４の構造は、鉄又はステンレス製の中空の管本体と、その管本体の周囲を被覆するセラミック等の耐火層からなる構造が耐久性に優れるため好ましい。
【００２６】
なお、本発明の第１〜第３実施形態では、シュレッダーダストの処理装置に用いる炉として反射炉を一例として挙げたが、反射炉以外の溶鉱炉、自溶炉、溶解炉、溶融炉、分離炉、流動床炉、シャフト炉、ロータリーキルン炉、ストーカー炉、産業廃棄物処理炉等を用いても同様の効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、改質材を供給してシュレッダーダストの燃焼により発生する排ガスに含まれる煙灰の融点を向上させたため、煙灰が廃熱回収ボイラ内部で融解することがない。従って、煙灰のボイラ内部のカーテンウオール等のボイラチューブへの溶着を抑制でき、廃熱回収ボイラの蒸気発生量が増加し、ボイラ効率が向上する。また、廃熱回収ボイラ内部の閉塞を防止できるので、廃熱回収ボイラ内部の清掃頻度を大幅に低減できる。更に、従来その処理量を抑制していたシュレッダーダストの処理量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施形態におけるシュレッダーダストの処理装置を示す図。
【図２】本発明第２の実施形態におけるシュレッダーダストの処理装置を示す図。
【図３】本発明第３の実施形態におけるシュレッダーダストの処理装置を示す図。
【図４】従来のシュレッダーダストの処理装置を示す図。
【符号の説明】
１０  シュレッダーダストの処理装置
１１  炉本体
１２  バーナ
１４  第１供給管
１５  第２供給管
１７  煙道
１８  廃熱回収ボイラ
【図１】
0004651235.tif 000002
【図２】
0004651235.tif 000003
【図３】
0004651235.tif 000004
【図４】
0004651235.tif 000005