(57)【要約】【課題】消費エネルギが比較的少なく、ＰＣＢなどの難処理廃棄物を無害化することのできる高温処理技術を提供する。【解決手段】耐熱性壁材である炉壁８で包囲された炉室４と、炉室４内を昇温させるための加熱バーナ５ａ，５ｂと、炉室４内へ無機物粉体を投入するための粉体貯留槽９および粉体投入経路１９と、炉室４内へ空気を供給するための送気口２および送気経路１６と、貯留タンク１内の被処理物を炉室４内へ送り込むための加熱送給経路３，２０および送給経路２４と、炉室４内で発生した気体を炉室４の外へ排出する排気口１１と、排気口１１から排出された気体を冷却、清浄化する冷却装置２１および濾過装置２２と、を備えた高温処理装置である。【選択図】  図１
2005172276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性炉材で包囲された炉室内を加熱バーナの燃焼熱および炉室内へ投入された無機物粉体の反応熱で昇温させる昇温工程と、被処理物を加熱して気化する予備加熱工程と、気化した前記被処理物を昇温した前記炉室内へ送り込んで熱分解する熱分解工程と、前記炉室内で生成した気体を冷却および濾過して前記炉室の外部へ排出する排気処理工程と、前記炉室内で生成した溶融物を回収する回収工程とを含むことを特徴とする高温処理方法。
【請求項２】
前記加熱バーナの燃料として、エマルジョン化した油水混合物を用いた請求項１記載の高温処理方法。
【請求項３】
前記無機物粉体として、酸化鉄粉体及びアルミニウム粉体を用いた請求項１または２記載の高温処理方法。
【請求項４】
耐熱性炉材で包囲された炉室と、前記炉室内を昇温させるための加熱バーナと、前記炉室内へ無機物粉体を投入するための粉体投入経路と、前記炉室内へ空気を供給するための送気経路と、被処理物を加熱気化させて前記炉室内へ送り込むための加熱送給経路と、前記炉室内で発生した気体を冷却および濾過して前記炉室の外部へ排出する排気処理手段と、前記炉室内で生成した溶融物を回収する回収手段と、を備えたことを特徴とする高温処理装置。
【請求項５】
前記耐熱性炉材が石英を含有するものである請求項４記載の高温処理装置。
【請求項６】
前記加熱送給経路の少なくとも一部を、前記耐熱性炉材の内部、または前記耐熱性炉材内面から前記炉室内へ突設された補助壁体の内部に配置した請求項４または５記載の高温処理装置。
【請求項７】
前記排気処理手段として、前記炉室外へ排出された前記気体を冷却する冷却手段と、前記冷却手段で冷却された気体を濾過する濾過手段とを設けた請求項４〜６のいずれかに記載の高温処理装置。
【請求項８】
前記炉室内の気体の一部を前記送気経路へ供給する循環経路を設けた請求項４〜７のいずれかに記載の高温処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）などの難処理廃棄物を熱分解処理して無害化するために使用される高温処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣＢやダイオキシン等の難処理廃棄物を無害化するには高温で熱分解させるのが効果的であることが知られているが、このような難処理廃棄物の処理技術として、例えば、特許文献１，２に記載されているようなものがある。
【０００３】
特許文献１に記載された竪型溶融還元法は、直列につながれた複数の竪型溶融還元炉を利用して廃棄物をガス化溶融処理するものである。特許文献２に記載されている廃棄物処理技術は、鉄鋼が溶融状態にある電気炉内に廃棄物を投入することによって当該廃棄物を熱分解するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２０６０９号公報（第２―５頁）
【特許文献２】特開２００１−２４８８１３号公報（第３―７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている竪型溶融還元法は、竪型シャフト炉、高炉、還元炉など複数の炉体を用いるものであるため、大規模な設備を必要とする。このため、広い設置スペースがある場所でなければ採用することができない。
【０００６】
特許文献２に記載されている廃棄物処理技術は電気炉を用いるものであり、稼動させるにあたっては多大な電力が使用されるため、消費エネルギが大である。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、消費エネルギが比較的少なく、ＰＣＢなどの難処理廃棄物を無害化することのできる高温処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の高温処理方法は、耐熱性炉材で包囲された炉室内を加熱バーナの燃焼熱および炉室内へ投入された無機物粉体の反応熱で昇温させる昇温工程と、被処理物を加熱して気化する予備加熱工程と、気化した前記被処理物を昇温した炉室内へ被処理物を送り込んで熱分解する熱分解工程と、炉室内で生成した気体を冷却および濾過して炉室の外部へ排出する排気処理工程と、炉室内で生成した溶融物を回収する回収工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすれば、加熱バーナの燃焼熱および無機物粉体の反応熱によって高温に保たれた炉室内へ送り込まれた気体状の被処理物は、その高温によってほぼ完全に熱分解された後、炉室外で冷却され、さらに清浄化された状態で大気中へ放出されることとなる。このため、被処理物がＰＣＢなどの難処理廃棄物であっても、炉室内の熱分解工程によって無害化することが可能となる。また、熱分解工程は加熱バーナの燃焼熱および無機物粉体の反応熱を利用するため、消費エネルギも比較的少なくてすむ。
【００１０】
前記加熱バーナの燃料として、エマルジョン化した油水混合物を用いれば、水蒸気プラズマ現象が発生し、窒素酸化物および硫黄酸化物の発生をなくすことができる。また、水性ガス反応によりダイオキシン類の発生も抑制することができる。なお、油分としては廃油を使用することができ、この場合の混合比は、水：廃油＝４５：５５程度とすることが望ましい。このような混合比の油水混合物を用いた場合、炉室内を１７００℃〜１８５０℃程度まで昇温させることができる。
【００１１】
一方、前記無機物粉体として、酸化鉄粉体及びアルミニウム粉体を用いれば、その反応熱により炉室内を２５００℃〜２７００℃程度まで昇温させることができるため、ＰＣＢなどの難処理廃棄物の熱分解反応を促進させることができる。なお、前記無機物粉体として、酸化鉄粉体及びアルミニウム粉体に海砂を加えたものを用いれば、錯イオンが生成されることによってＰＣＢの熱分解反応がさらに促進する。
【００１２】
次に、本発明の高温処理装置は、耐熱性炉材で包囲された炉室と、炉室内を昇温させるための加熱バーナと、炉室内へ無機物粉体を投入するための粉体投入経路と、炉室内へ空気を供給するための送気経路と、被処理物を加熱気化して炉室内へ送り込むための加熱送給経路と、炉室内で発生した気体を冷却および濾過して炉室の外部へ排出する排気処理手段と、炉室内で生成した溶融物を回収する回収手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成とすることにより、前述した高温処理方法を効率的に実施することが可能となり、比較的少ない消費エネルギで、ＰＣＢなどの難処理廃棄物を無害化することができるようになる。また、炉室、加熱バーナ、粉体投入経路、送気経路、加熱送給経路、排気処理手段および回収手段で構成された比較的簡素な構造であるため、従来の処理設備のような広大な設置スペースを必要としない。
【００１４】
ここで、前記耐熱性炉材が石英を含有するものであることが望ましい。このような炉材で炉室を形成すれば、炉材内面が１８００℃程度に達した時点で石英の主成分である酸化珪素により当該炉材内面が琺瑯状態となる。このため、炉室内に送り込まれた被処理物の溶融体が炉材に付着せず、滑落性も高まる結果、炉室の耐蝕性、耐久性が向上し、熱分解反応の促進にも有効である。
【００１５】
一方、前記加熱送給経路の少なくとも一部を、耐熱性炉材の内部、または耐熱性炉材内面から炉室内へ突設された補助壁体の内部に配置することが望ましい。このような構成とすれば、被処理物が加熱送給経路を通過する間に炉室内の高熱で加熱、気化された状態で炉室内へ送り込まれることとなるため、熱分解反応の促進に有効である。
【００１６】
また、前記排気処理手段として、炉室外へ排出された気体を冷却する冷却手段と、冷却手段で冷却された気体を濾過する濾過手段とを設ければ、炉室内の熱分解反応によって生成した気体を大気温度に近づけ、清浄化した状態で排出することが可能となる。このため、大気汚染を防止するとともに、環境保全を図ることができる。
【００１７】
ここで、前記炉室内の気体の一部を送気経路へ供給する帰還経路を設ければ、高温の空気を炉室内へ供給することができるため、炉室内の温度低下が防止され、熱分解反応の促進に効果的である。
【００１８】
本発明により、以下の効果を奏することができる。
【００１９】
（１）耐熱性炉材で包囲された炉室内を加熱バーナの燃焼熱および炉室内へ投入された無機物粉体の反応熱で昇温させる昇温工程と、被処理物を加熱気化する予備加熱工程と、気化した被処理物を昇温した炉室内へ送り込んで熱分解する熱分解工程と、炉室内で発生した気体を冷却および濾過して炉室外へ排出する排出処理工程と、炉室内で生成した溶融物を回収する回収工程とを含むことにより、ＰＣＢなどの難処理廃棄物を比較的少ない消費エネルギで無害化することが可能となる。
【００２０】
（２）前記加熱バーナの燃料として、エマルジョン化した油水混合物を用いれば、窒素酸化物及び硫黄酸化物の発生をなくすことができ、ダイオキシン類の発生も抑制することができる。
【００２１】
（３）前記無機物粉体として、酸化鉄粉体及びアルミニウム粉体を用いれば、ＰＣＢなどの難処理廃棄物の熱分解反応を促進させることができる。
【００２２】
（４）耐熱性壁材で包囲された炉室と、炉室内を昇温させるための加熱バーナと、炉室内へ無機物粉体を投入するための粉体投入経路と、炉室内へ空気を供給するための送気経路と、被処理物を加熱気化して炉室内へ送り込むための加熱送給経路と、炉室内で発生した気体を冷却および濾過して炉室外へ排出する排気処理手段と、炉室内で生成した溶融物を回収する回収手段と、を備えたことにより、前述した高温処理方法を効率的に実施することが可能となり、ＰＣＢなどの難処理廃棄物を比較的少ないエネルギで無害化することができるようになり、従来の処理設備より設置スペースを削減することができる。
【００２３】
（５）前記耐熱性炉材が石英を含有するものであることにより、炉室の耐蝕性、耐久性が向上し、熱分解反応の促進にも有効である。
【００２４】
（６）前記加熱送給経路の少なくとも一部を、耐熱性炉材の内部、または耐熱性炉材内面から炉室内へ突設された補助壁体の内部に配置することにより、被処理物の熱分解反応を促進させることができる。
【００２５】
（７）前記排気手段として、炉室外へ排出された気体を冷却する冷却手段と、冷却手段で冷却された気体を濾過する濾過手段とを設ければ、大気汚染を防止し、環境保全を図ることができる。
【００２６】
（８）前記炉室内の気体の一部を送気経路へ供給する帰還経路を設ければ、高温の空気を炉室内へ供給することができるため、炉室内の温度低下が防止され、熱分解反応の促進に効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態である高温処理装置を示す垂直断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図であり、図４は図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【００２８】
図１〜図４に示すように、本実施形態の高温処理装置は、耐熱性壁材である炉壁８で包囲された炉室４と、炉室４内を昇温させるための加熱バーナ５ａ，５ｂと、炉室４内へ無機物粉体を投入するための粉体貯留槽９および粉体投入経路１９と、炉室４内へ空気を供給するための送気口２および送気経路１６と、貯留タンク１内の被処理物を炉室４内へ送り込むための加熱送給経路３，２０および送給経路２４と、炉室４内で発生した気体を炉室４の外部へ排出する排気口１１と、を備えている。
【００２９】
炉室４の天井部分はドーム形状であり、炉室４の下方部分には傾斜部１４が設けられ、全体的に漏斗形状に狭まった構造となっている。また、傾斜部１４と対向する側の炉壁８の内面から炉室４内へ向かって下り勾配に傾斜した補助壁体１２が突設され、補助壁体１２の内部に加熱送給経路３が配置され、この加熱送給経路３は、傾斜部１４の内部に配置された加熱送給経路２０に接続され、加熱送給経路２０は冷却器６に接続されている。
【００３０】
図３に示すように、加熱送給経路３は補助壁体１２の内部に九十九折形状に形成され、傾斜部１４内の加熱送給経路２０に接続されている。貯留タンク１と加熱送給経路３とは外部配管３ａによって接続され、冷却器６から炉室４の天井部に開設された投入口７に至る送給経路２４が設けられている。
【００３１】
補助壁体１２の下方延長上に位置する傾斜部１４は、排気口１１に向かって下り勾配をなすように配置され、補助壁体１２の下縁部分と傾斜部１４との間には上下方向に貫通した通気路１７が設けられている。加熱バーナ５ａ，５ｂは、互いに対向する炉壁８の垂直部分に段違いに配置され、それぞれの火炎噴出口１８ａ，１８ｂから炉室４内へ向かって火炎Ｆを噴出する。加熱バーナ５ａは補助壁体１２の上面に向かって火炎Ｆを噴出し、加熱バーナ５ｂは炉壁部８の傾斜部１４に向かって火炎Ｆを噴出する。
【００３２】
また、傾斜部１４の内部には、送気口２から供給される空気を炉室４内へ送給するための複数の送気経路１６が配置され、傾斜部１４の表面には送気経路１６を経由して送給される空気を炉室４内へ向かって噴出する開口部１５が設けられている。また、送気口２から供給された空気は、別の送気経路（図示せず）を経由して、補助壁体１２表面に設けられた開口部１３から炉室４内へ噴出するようになっている。
【００３３】
前述したように、炉室４は下方に向かって漏斗形状に狭まっており、その最下部には、炉室４内で生成した溶融スラグを回収するための、開閉具１０付きの取出し口が設けられている。炉室４内に溜まった溶融スラグは、開閉具１０を開くと取出し口から落下し、水が入れられた回収容器２５内へ回収される。
【００３４】
加熱バーナ５ａ，５ｂから炉室４内へ向かって火炎Ｆを噴出させるとともに、送気口２から送給した空気を開口部１３，１５から噴出させることにより、炉室４内を１７００℃〜１８５０℃程度まで昇温させる。この状態で、粉体貯留槽９から粉体投入経路１９を介して無機物粉体を炉室４内へ投入すると、この無機物粉体の反応熱によって炉室４内は約２５００℃程度まで昇温する。このような状態において、貯留タンク１から外部配管３ａを経由して被処理物を送り出すと、加熱送給経路３，２０、真空ポンプ内蔵の冷却器６および送給経路２４を経由して、投入口７から炉室４内へ送り込まれる。
【００３５】
この場合、炉室４内の昇温により補助壁体１２および傾斜部１４は高温状態となっているため、これらの内部に配置されている加熱送給経路３，２０内を通過する被処理物は加熱気化され、冷却器６で約８００℃程度まで冷却された後、投入口７から炉室４内へ送り込まれる。したがって、加熱気化された被処理物は炉室４内において比較的容易に熱分解される。
【００３６】
このように、加熱バーナ５ａ，５ｂの燃焼熱および無機物粉体の反応熱によって高温に保たれた炉室４内へ、加熱気化されて送り込まれた被処理物は、その高温によって熱分解された後、排気口１１から炉室４外へ排出され、−３０℃程度の冷却機能を有する冷却装置２１で急速冷却され、さらに濾過装置２２で清浄化された状態で大気中へ放出される。したがって、炉室４内の熱分解反応によって生成した気体を大気温度に近づけ、清浄化した状態で排出することが可能であり、これによって、大気汚染を防止するとともに、環境保全を図ることができる。
【００３７】
このように、被処理物がＰＣＢなどの難処理廃棄物であっても、炉室４内の熱分解工程によって無害化することができる。また、熱分解工程は加熱バーナ５ａ，５ｂの燃焼熱および無機物粉体の反応熱を利用するため、消費エネルギも比較的少なくてすむ。
【００３８】
また、排気口１１から排出される気体の一部は帰還経路２３を経由して送気口２から炉室４内へ送り込むようになっているため、炉室４内の温度低下を防止することができるとともに、熱分解反応を促進することができる。
【００３９】
また、炉室４内における被処理物の熱分解によって生成した溶融スラグなどの各種溶融物は、前述したように、漏斗形状をした炉壁８の内面に添って滑落し、炉室４の底部の開閉具１０付きの取出し口から回収容器２５内へ回収することができる。
【００４０】
本実施形態では、加熱バーナ５ａ，５ｂの燃料として、水と廃油とを４５：５５程度の混合比で混合し、エマルジョン化した油水混合物を使用することにより、炉室４内を１７００℃〜１８５０℃程度まで昇温させることが可能となり、油分の使用量を低減することができた。また、エマルジョン化した油水混合物を使用することによって窒素酸化物及び硫黄酸化物の発生がなくなり、ダイオキシン類の発生も抑制することができた。
【００４１】
また、無機物粉体として、酸化鉄粉体及びアルミニウム粉体の混合物を用いたところ、その反応熱により炉室４内は２５００℃〜２７００℃程度まで昇温して、ＰＣＢなどの難処理廃棄物の熱分解反応を促進させることができた。さらに、酸化鉄粉体及びアルミニウム粉体に海砂を加えたものを使用したところ、錯イオンが生成されることによってＰＣＢの熱分解反応をさらに促進させることができた。
【００４２】
本実施形態において、炉壁８は石英を含有する耐熱性炉材で形成されているため、炉壁８の内面が１８００℃程度に達した時点で石英の主成分である酸化珪素により炉壁８の内面が琺瑯状態となる。このため、炉室４内に送り込まれた被処理物の溶融体が炉壁８の内面に付着せず、滑落性も高まる結果、炉室４の耐蝕性、耐久性が向上し、熱分解反応の促進にも有効であった。
【００４３】
このように、本実施形態の高温処理装置を使用することにより、比較的少ない消費エネルギで、ＰＣＢなどの難処理廃棄物を無害化することができる。また、炉壁８で包囲された炉室４、加熱バーナ５ａ，５ｂ、粉体投入経路１９、送気経路１６、被処理物の加熱送給経路３，２０および排気口１１などで構成された比較的簡素な構造であるため、従来の処理設備のような広大な設置スペースを必要としない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の高温処理方法および高温処理装置は、ＰＣＢなどの難処理廃棄物や各種産業廃棄物や医療廃棄物を無害化する手段として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態である高温処理装置を示す垂直断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  貯留タンク
２  送気口
３，２０  加熱送給経路
３ａ  外部配管
４  炉室
５ａ，５ｂ  加熱バーナ
６  冷却器
７  投入口
８  炉壁
９  粉体貯留槽
１０  開閉具
１１  排気口
１２  補助壁体
１３，１５  開口部
１４  傾斜部
１６  送気経路
１７  通気路
１８ａ，１８ｂ  火炎噴出口
１９  粉体投入経路
２１  冷却装置
２２  濾過装置
２３  帰還経路
２４  送給経路
２５  回収容器
Ｆ  火炎
【図１】
2005172276.tif 000003
【図２】
2005172276.tif 000004
【図３】
2005172276.tif 000005
【図４】
2005172276.tif 000006