(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を廃棄物炭化装置に投入して還元雰囲気下で熱分解処理することにより生成される炭化物と熱分解ガスを分離して取り出し、該取り出した熱分解ガスを熱分解ガス燃焼装置で燃焼するようにして、該熱分解ガス燃焼装置で熱分解ガスを燃焼したときに発生する飛灰を、上記熱分解ガス燃焼装置と、上記熱分解ガス燃焼装置の下流側の排ガス処理設備から回収して、該回収した飛灰を搬送して上記廃棄物炭化装置に戻し、該廃棄物炭化装置で飛灰を廃棄物とともに熱分解し、炭化物の一部として上記廃棄物炭化装置の外部へ取り出すようにすることを特徴とする廃棄物炭化設備の飛灰処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみ等の廃棄物を廃棄物炭化装置にて還元雰囲気下で熱分解処理（炭化処理）して炭化物（チャー）と熱分解ガス（可燃ガス）に分離して回収し、炭化物は各種燃焼設備の燃料として再利用を図ると共に、熱分解ガスは燃焼させることにより上記廃棄物炭化装置の熱源として利用するようにしてある廃棄物炭化設備において、上記熱分解ガスの燃焼時に発生する飛灰を、中間処理装置を要することなく処理できるようにする廃棄物炭化設備の飛灰処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみ等の廃棄物の処理方法としては、廃棄物を加工することにより資源として再利用することが提案されており、かかる廃棄物の資源化の１つとしては、上記廃棄物中の可燃成分を熱源として再利用するものがある。
【０００３】
この種、廃棄物を熱源として再利用するための手法の１つとしては、廃棄物を還元雰囲気下において３５０〜５００℃で熱分解処理することにより得られる炭化物が、高発熱量（１７０００〜２１０００ｋＪ／ｋｇ）を有し、しかも廃棄物中に含まれていた有機塩素のほとんどが無機塩として固定されているため洗浄により容易に除去することが可能であり、更に、上記炭化物はダイオキシン濃度が低くて、重金属の溶出も非常に少なく、吸湿性も少なくて変質しにくいため長期保存が可能である等、上記炭化物の燃料としての優位性に着目して、廃棄物の熱分解により生じる炭化物を、外部に取り出して発電用燃料や工業炉用燃料等の各種燃焼設備の燃料として使用する方式が提案されてきている。
【０００４】
このように、廃棄物を熱分解させて、生成する炭化物を外部に取り出し燃料として用いることができるようにするための廃棄物炭化設備は、図２にその一例の概略を示す如く、図示しない破砕機により破砕処理した廃棄物１を、先ず、乾燥機２に投入して、該乾燥機２内にて乾燥処理し、次に、乾燥処理された廃棄物１を、上記乾燥機２の下流側に連接した廃棄物炭化装置としての外熱式熱分解キルン３に装入して、該熱分解キルン３内において、廃棄物１を約１時間滞留させながら、熱風発生炉４で発生させた熱風５を用いて間接加熱することにより、廃棄物１を無酸素に近い還元雰囲気下で３５０〜５００℃に加熱して炭化物６と熱分解ガス７に熱分解させ、この廃棄物１の熱分解処理により発生する炭化物６と熱分解ガス７を、熱分解キルン３の出口側端部に設けた分離部３ａにて分離させて炭化物出口と熱分解ガス出口からそれぞれ別々に取り出して回収できるようにしてあり、更に、上記熱分解キルン３の分離部３ａより取り出される炭化物６を、鉄・アルミ選別装置８に送って、該鉄・アルミ選別装置８において炭化物６中に含まれている鉄９やアルミ１０やその他の不燃物１１を除去し、該各種不燃物が除去されて各種燃焼設備の燃料として使用可能な状態としてある炭化物６を、炭化物バンカ１２に貯留して外部への搬出に備えるようにしてある。
【０００５】
一方、熱分解キルン３の分離部３ａより取り出された熱分解ガス７は、サイクロン１３に導いて熱分解ガス７中に浮遊する炭化物６を更に分離、回収した後、その一部を熱風発生炉４に導いて燃焼させることにより、熱風５を発生させる熱源として使用するようにしてある。又、熱分解ガス７の残部は、熱分解ガス燃焼装置１４に導いて燃焼させ、この燃焼により生じる燃焼排ガス１５を、上記熱分解ガス燃焼装置１４の下流側に連設した空気予熱器１６に導いて、押込送風機１７により送給される燃焼用空気１８と熱交換させて、該燃焼用空気１８を予熱した後、ガス冷却塔１９に導いて温度低下させ、しかる後、濾過式集塵器２０に送り、該濾過式集塵器２０にて集塵処理してから煙突２１を経て大気中に放出させるようにしてある。一方、空気予熱器１６にて予熱された燃焼用空気１８は、上記熱風発生炉4及び熱分解ガス燃焼装置１４に供給されるようにしてある。
【０００６】
なお、上記熱風発生炉４より熱分解キルン３に供給されて廃棄物１の間接加熱に供された熱風５は、その後、乾燥機２に導いて該乾燥機２における廃棄物１の乾燥用の熱源として使用できるようにしてあり、更に、乾燥機２を通過した後の熱風５は、図示しない熱風循環ラインを通して一部を熱風発生炉４に循環供給すると共に、残部を熱分解ガス燃焼装置１４に供給して、該熱風発生炉４や熱分解ガス燃焼装置１４における熱分解ガス７の燃焼中に炉内に吹き込むようにしてある。
【０００７】
ところで、上記熱分解ガス燃焼装置１４における熱分解ガス７の燃焼は、その燃焼過程がほとんどガス燃焼であるために完全燃焼し易いものではあるが、サイクロン１３を通過して熱分解ガス７に同伴される炭化物６が熱分解ガス燃焼装置１４での燃焼によりわずかに飛灰２２が発生し、該飛灰２２が熱分解ガス燃焼装置１４や下流側の空気予熱器１６、ガス冷却塔１９、濾過式集塵器２０から排出されるようになる。この飛灰２２にはダイオキシン類や重金属類が含まれており、又、飛灰２２は特別管理一般廃棄物に指定されているごみ処理に伴う媒塵であるため、上記飛灰２２をそのままの形で埋立処分や海洋投棄処分することは禁止されている。したがって、上記飛灰２２は、溶出する重金属による最終処分場浸出水の汚染を防止できるように、薬剤処理、溶融固化処理、酸抽出処理、セメント固化処理のうちいずれかの処理法により中間処理した後、埋立処分する必要がある。
【０００８】
そのために、従来は、図２に示す如く、熱分解ガス燃焼装置１４、空気予熱器１６、ガス冷却塔１９、濾過式集塵器２０より排出される飛灰２２を回収する飛灰搬送コンベア２３の下流側に、たとえば、飛灰２２を薬剤処理するための中間処理設備として、上記飛灰搬送コンベア２３の搬送方向側端部に接続して、該飛灰搬送コンベア２３により搬送される飛灰２２を一旦貯留する貯留サイロ２５と、重金属固定剤となるキレート剤２６を添加できるようにしてある加湿水タンク２７と、希釈水タンク２８と、混練機２９とを備えた構成の薬剤処理設備２４を設置して、飛灰搬送コンベヤ２３により搬送されて貯留サイロ２５に貯留された飛灰２２を、上記混練機２９に供給すると共に、加湿水タンク２７よりキレート剤２６を含む加湿水３０を、又、希釈水タンク２８より希釈水３１をそれぞれ所要量加えて混練機２９内で加湿混練することにより、飛灰２２に含まれる重金属に、上記加湿水３０に含まれるキレート剤２６を作用させて飛灰２２中の重金属を安定化させて溶出を防止できるようにした後、該重金属の安定化された飛灰２２を埋立処分するために外部に取り出すことができるようにしてある。
【０００９】
なお、飛灰２２の中間処理として溶融固化処理を行う場合は、図２に示した飛灰搬送コンベヤ２３と同様に、熱分解ガス燃焼装置１４、空気予熱器１６、ガス冷却塔１９、濾過式集塵器２０より排出される飛灰２２を回収する飛灰搬送コンベヤ２３の下流側に、図２に示した如き薬剤処理設備２４に代えて、重油バーナを用いた形式、又は、アーク炉、抵抗炉、マイクロ波炉、プラズマ溶融炉等の電気式の灰溶融炉（図示せず）を備えた中間処理設備を設けて、飛灰２２を溶融固化させて重金属を封じ込めた状態で外部に取り出すことができるようにしてある。又、飛灰２２の中間処理として酸抽出処理を行う場合には、飛灰搬送コンベヤ２３の下流側に飛灰２２を水に溶解させる溶解槽と、該溶解槽にて飛灰２２を溶解させた水に塩酸又は硫酸を添加して酸溶液中で飛灰２２を撹拌することにより重金属を溶出させる第１の反応槽と、重金属の溶出している酸溶液に重金属固定剤等を添加して重金属を固体として沈殿させる第２の反応槽と、該第２反応槽より送出される液中の重金属を分離する固液分離装置を備えた構成の中間処理設備を設けて、重金属を酸抽出して除去した状態の飛灰２２を取り出すことができるようにしてある。更に又、飛灰２２の中間処理としてセメント固化処理を行う場合には、飛灰２２を貯留する貯留サイロ２５と、セメントを貯留するセメントサイロと、加湿水タンクと、混練成形機を備えた構成としてある中間処理設備を設けて、飛灰２２を上記混練成形機においてセメント、加湿水と一緒に混練した後、成形固化させることにより重金属を封じ込めることができるようにした飛灰２２のセメント固化物を取り出すようにしてある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、熱分解ガス７の燃焼時に発生する飛灰２２を、上記従来の如く薬剤処理、溶融固化処理、酸抽出処理、セメント固化処理のいずれかの方法で中間処理した後、取り出して埋立処分する場合には、上記いずれの中間処理方法を採用しても飛灰２２の中間処理設備、すなわち、薬剤処理を行う場合には貯留サイロ２５、加湿水タンク２７、希釈水タンク２８、混練機２９等を、又、溶融固化処理を行う場合には電気式あるいは重油バーナ式の灰溶融炉を、又、酸抽出処理を行う場合には溶解槽や第１反応槽、第２反応槽、固液分離装置等を、又、セメント固化処理を行う場合には、セメントサイロ、加湿水タンク、混練成形機等をそれぞれ備えた中間処理設備を設置する必要があるため設備コストが嵩み、更に、薬剤処理ではキレート剤２６に要するコストが嵩み、又、溶融固化処理では電気あるいは重油に要するランニングコストが嵩み、又、酸抽出処理では、固液分離装置にて沈殿化させた重金属を分離した後の排水を処理する処理費が嵩み、セメント固化処理では、セメントに要するコストが嵩むという問題がある。更に又、上記いずれの中間処理方法を採用しても、重金属の溶出を防止できるようにした飛灰２２は、最終的には埋立処分するので、埋立処分費もかかるという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、廃棄物炭化設備の廃棄物炭化装置より炭化物と分離されて排出される熱分解ガスを燃焼させる時に生じる飛灰の処理において、上述した従来の中間処理設備を用いる場合に生じる諸問題のない廃棄物炭化設備の飛灰処理方法を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、廃棄物を廃棄物炭化装置に投入して還元雰囲気下で熱分解処理することにより生成される炭化物と熱分解ガスを分離して取り出し、該取り出した熱分解ガスを熱分解ガス燃焼装置で燃焼するようにして、該熱分解ガス燃焼装置で熱分解ガスを燃焼したときに発生する飛灰を、上記熱分解ガス燃焼装置と、上記熱分解ガス燃焼装置の下流側の排ガス処理設備から回収して、該回収した飛灰を搬送して上記廃棄物炭化装置に戻し、該廃棄物炭化装置で飛灰を廃棄物とともに熱分解し、炭化物の一部として上記廃棄物炭化装置の外部へ取り出すようにする廃棄物炭化設備の飛灰処理方法とする。
【００１３】
廃棄物を廃棄物炭化装置にて還元雰囲気下で加熱することにより炭化物と熱分解ガスに熱分解させた後、上記熱分解ガスを燃焼させると、ダイオキシン類と重金属類を含有した飛灰が発生するが、この飛灰を、廃棄物炭化装置に投入すると、該飛灰は、廃棄物炭化装置内において、廃棄物と一緒に還元雰囲気下で廃棄物の熱分解温度まで加熱され、この加熱により飛灰に含有されるダイオキシン類は分解されると共に、飛灰に含有される重金属類は、廃棄物の熱分解により生成する炭化物のカーボンにより外部への溶出が抑制されるため、飛灰は、ダイオキシン類の濃度が低く且つ重金属の溶出が非常に少ない炭化物の一部として、廃棄物炭化装置より回収されるようになる。したがって、熱分解ガスの燃焼により発生する飛灰は、燃料として利用が図られる炭化物と一緒に外部に取り出されるため、廃棄物炭化設備から埋立処分すべき飛灰は排出されなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の廃棄物炭化設備の飛灰処理方法の実施の一形態を示すもので、図２に示したものと同様に、廃棄物１を還元雰囲気下で３５０〜５００℃に加熱して熱分解処理する熱分解キルン３と、該熱分解キルン３より炭化物６と分離して回収される熱分解ガス７を燃焼させる熱分解ガス燃焼装置１４とを備え、更に、該熱分解ガス燃焼装置１４の下流側に、空気予熱器１６、ガス冷却塔１９、濾過式集塵器２０を順に備えた構成としてある廃棄物炭化設備において、熱分解ガス燃焼装置１４や、空気予熱器１６、ガス冷却塔１９、濾過式集塵器２０の如き排ガス処理設備より排出される飛灰２２を回収して上記熱分解キルン３の入口側に搬送する飛灰搬送コンベア２３ａを設けて、上記熱分解ガス燃焼装置１４における熱分解ガス７の燃焼により発生する飛灰２２を、熱分解キルン３に戻して投入して、廃棄物１と一緒に還元雰囲気下で廃棄物１の熱分解温度まで加熱し、炭化物の一部として取り出すようにする。
【００１６】
その他の構成は図２に示したものと同様であり、図２に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００１７】
廃棄物１を熱分解キルン３に投入し、熱分解キルン３内にて、約１時間滞留させるようにしながら還元雰囲気下で３５０〜５００℃に加熱すると、廃棄物１は炭化物６と熱分解ガス７に熱分解され、熱分解キルン３の分離部３ａより炭化物６と熱分解ガス７はそれぞれ分離された状態で取り出される。該取り出された炭化物６は、従来と同様に鉄・アルミ選別装置８により鉄９やアルミ１０、その他の不燃物１１が除去された後、各種燃焼設備に供給するための燃料とすべく炭化物バンカ１２に貯留される。一方、熱分解キルン３より取り出された熱分解ガス７は、その一部が熱風発生炉４において燃焼されて熱分解キルン３の熱源となる熱風４を発生させるために使用されると共に、残部が熱分解ガス燃焼装置１４にて燃焼され、これにより発生する燃焼排ガス１５が、空気予熱器１６において熱風発生炉４及び熱分解ガス燃焼装置１３に供給される燃焼用空気１８の予熱のための熱源として使用された後、ガス冷却塔１９にて冷却され、濾過式集塵器２０にて集塵処理されてから煙突２１に送られて大気中に放出される。
【００１８】
この際、熱分解ガス燃焼装置１４における熱分解ガス７の燃焼時には飛灰２２が発生し、この飛灰２２が、熱分解ガス燃焼装置１４から、更には燃焼排ガス１５が空気予熱器１６、ガス冷却塔１９、濾過式集塵器２０を通過中に該空気予熱器１６、ガス冷却塔１９、濾過式集塵器２０よりそれぞれ排出されると、該排出された飛灰２２は飛灰搬送コンベヤ２３ａにより搬送されて、熱分解キルン３の入口側に投入される。熱分解キルン３に投入された飛灰２２は、該熱分解キルン３内において、廃棄物１と一緒に所定時間滞留させられながら、還元雰囲気下で廃棄物１の熱分解温度となる３５０〜５００℃に加熱され、この加熱により飛灰２２に含有されるダイオキシン類は分解されると共に、飛灰２２に含有される重金属類は、廃棄物１の熱分解により生成する炭化物６のカーボンにより外部への溶出が抑制されるため、飛灰２２は、ダイオキシン類の濃度が低く且つ重金属の溶出が非常に少ない炭化物６の一部として、熱分解キルン３より取り出されて回収される。
【００１９】
ここで、本発明の廃棄物炭化設備の飛灰処理方法を採用した廃棄物炭化設備より取り出される炭化物６に対して行った重金属類の溶出試験結果と、ダイオキシン類濃度の計測結果について説明する。
【００２０】
表１は、炭化物６の陸上埋立基準に即した重金属溶出試験結果を示すもので、検液作成方法は、昭和４８年環境庁告示第１３号「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」に従って実施した。
【００２１】
【表１】
0004631227.tif 000002
【００２２】
表２は、炭化物６の土壌環境基準に即した重金属溶出試験結果を示すもので、検液作成方法は、平成３年環境庁告示第４６号「土壌の汚染に係わる環境基準について」に従って実施した。
【００２３】
【表２】
0004631227.tif 000003
この結果、本発明の実施により得られた炭化物６の重金属溶出量は、陸上埋立基準及び土壌環境基準のいずれの基準値と比較しても各金属の溶出量は大幅に抑制されていることが判明した。
【００２４】
表３は、炭化物６のダイオキシン類濃度の計測結果を示すもので、本発明の実施により得られた炭化物６を、熱分解キルン３より取り出した直後と、１日経過後の２回に亘り計測した。
【００２５】
【表３】
0004631227.tif 000004
この結果、炭化物６中のダイオキシン類濃度は、０．００１９ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ及び０．００４７ｎｇ−ＴＥＱ／ｇであり、いずれの場合にも、飛灰のダイオキシン濃度処理基準、３ｎｇ−ＴＥＱ／ｇに比して大幅に低いことが判明した。
【００２６】
このように、熱分解ガス燃焼装置１４における熱分解ガス７の燃焼により発生する飛灰２２は、各種燃焼設備で利用し得る燃料として外部に取り出される炭化物６の一部として外部に取り出すことができるため、廃棄物炭化設備から埋立処分すべき飛灰２２は排出されなくなることから、飛灰２２を薬剤処理、溶融固化処理、酸抽出処理、セメント固化処理のいずれかの方法により中間処理する必要をなくすことができ、したがって、従来要していた薬剤処理設備２４等の中間処理設備を設置するための設備コストを不要にすることができると共に、中間処理設備に要するランニングコストを不要とすることができ、更に、埋立処分費も不要となる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、飛灰搬送コンベヤ２３ａは、熱分解ガス７の燃焼に伴って発生する飛灰２２を、熱分解ガス燃焼装置１４やその下流側に設けた排ガス処理設備より回収して熱分解キルン３の入口側に投入できるようにすれば、どのような形式のコンベヤを用いてもよいこと、廃棄物炭化装置としては、熱分解キルン３を用いたものを示したが、廃棄物１を炭化物６と熱分解ガス７に熱分解して該各炭化物６と熱分解ガス７を分離して回収できるものであれば、いかなる形式のものを採用してもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の廃棄物炭化設備の飛灰処理方法によれば、廃棄物を廃棄物炭化装置に投入して還元雰囲気下で熱分解処理することにより生成される炭化物と熱分解ガスを分離して取り出し、該取り出した熱分解ガスを熱分解ガス燃焼装置で燃焼するようにして、該熱分解ガス燃焼装置で熱分解ガスを燃焼したときに発生する飛灰を、上記熱分解ガス燃焼装置と、上記熱分解ガス燃焼装置の下流側の排ガス処理設備から回収して、該回収した飛灰を搬送して上記廃棄物炭化装置に戻し、該廃棄物炭化装置で飛灰を廃棄物とともに熱分解し、炭化物の一部として上記廃棄物炭化装置の外部へ取り出すようにするので、熱分解ガスの燃焼時に発生する飛灰を、廃棄物炭化装置内において、廃棄物と一緒に還元雰囲気下で廃棄物の熱分解温度まで加熱でき、これにより、飛灰に含有されるダイオキシン類を分解できると共に、重金属類を廃棄物の熱分解により生成する炭化物のカーボンにより外部へ溶出することを防止できるため、飛灰を、ダイオキシン類の濃度が低く且つ重金属の溶出が非常に少ない炭化物の一部として、すなわち、各種燃焼設備で利用し得る燃料として外部に取り出される炭化物の一部として外部に取り出すことができ、廃棄物炭化設備から埋立処分すべき飛灰の排出をなくして飛灰の埋立処分のための中間処理を不要にできて、中間処理設備の設備コストやランニングコスト及び埋立処分費を不要にすることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物炭化設備の飛灰処理方法の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】従来の廃棄物炭化設備の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
１  廃棄物
３  熱分解キルン（廃棄物炭化装置）
６  炭化物
７  熱分解ガス
２２  飛灰
【図１】
0004631227.tif 000005
【図２】
0004631227.tif 000006