(57)【要約】【課題】発生ガス中に残存する塩素と接触反応して安定な物質に置換できる。【解決手段】ガス燃焼装置７には、導入した水蒸気、乾留ガスなどの発生ガスを８００℃以上、２秒間以上の条件で完全燃焼処理させて無害化処理するために、燃焼バーナ７３を備えるとともに、燃焼効果を充分に惹起するために燃焼ガスを攪拌する複数のガス攪拌部材７４を備えている。また、ガス燃焼装置７には、ダイオキシン類の構成元素である塩素と接触反応して無害な塩化物を生成する薬剤を図示Ａ点から噴霧するが、噴霧した薬剤は、ガス燃焼装置７内が８００℃と高温であるために、分解した塩素と接触反応して無害な物質（塩化物）に置換生成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を加熱処理する熱分解装置と、加熱処理により発生した発生ガスを燃焼するガス燃焼装置を備えた加熱処理施設であり、
ガス燃焼装置において原料から発生した有機塩素化合物を熱分解し、分解した塩素成分と接触反応して無害な化合物を生成する薬剤をガス燃焼装置に導入したガス燃焼装置を備えた加熱処理設備。
【請求項２】
前記原料は、塩素成分や有機塩素化合物を含む物質からなることを特徴とする請求項１記載のガス燃焼装置を備えた加熱処理設備。
【請求項３】
前記塩素成分を含む原料は、固形物、汚泥からなることを特徴とする請求項１又は２記載のガス燃焼装置を備えた加熱処理設備。
【請求項４】
前記有機塩素化合物を含む原料は、ダイオキシン類、ＰＣＢで汚染された土壌、土砂からなることを特徴とする請求項１又は２記載のガス燃焼装置を備えた加熱処理設備。
【請求項５】
前記薬剤は、ガス燃焼装置における温度以下の温度で分解し、塩素成分と接触反応して生成される物質からなることを特徴とする請求項１記載のガス燃焼装置を備えた加熱処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の被処理物（各種の有機性・無機性の固形廃棄物、汚泥、土壌、土砂など）を原料としてこれを加熱処理して水分、有機系物質、塩素、有機塩素化合物を除去し、乾燥物、炭化物などに加工処理、または浄化処理することで循環資源材料として有効活用に供する加工を行えるガス燃焼装置を備えた加熱処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の被処理物（各種の有機性・無機性の固形廃棄物、汚泥、土壌、土砂など）を間接加熱より、含有する水分、有機系物質、塩素、有機塩素化合物を除去して、乾燥物、炭化物などに加工処理、または浄化処理して再利用することが行われている。
【０００３】
特に、原料が塩素を含む場合には、ダイオキシン類の生成のおそれがあり、また、ダイオキシン類、ＰＣＢなどの有機塩素化合物に汚染された物質の分解除去（浄化）を行う場合には、各種の薬剤を原料に混合して処理することで、無害な化合物（例えば塩化物）に置換する技術が提案されている。これら技術については、発明者らは、すでに多くの特許出願を行なっている。
【０００４】
一方、バグフィルタに導入する排ガス中に薬剤を導入してダイオキシン類の生成を抑制する技術が提案されている。（特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３００１５７号。
【０００６】
また、導入する薬剤には、塩素と反応する化合物であることが多く、所定の温度で熱分解（炭酸塩の場合には、炭酸ガスを分離生成）を開始し、塩素と接触反応できる状態となる。分解開始温度の一例としては、次のような技術がある。（特許文献２の段落番号「００２８」参照。）。
【０００７】
特開平１１−４１４号。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、原料の性状の変動、添加した薬剤の混合均一化不足などの要因により、塩素を取り逃がす可能性は皆無ではなく、発生ガス中に含まれて後段のガス燃焼炉において８００℃以上、２秒以上燃焼して分解浄化処理する手段を講じている。
【０００９】
そして、８００℃以上の排ガスを３００℃以下に急速冷却して、排ガス中に含まれる塩素などに基因したダイオキシン類が再合成することを防止しているが、塩素の状態で排出される可能性があり、この対策としてバグフィルタの手前において薬剤を排ガス中に噴霧混合して塩素と反応させて除去することとなる。
【００１０】
ところが、塩素と反応する薬剤は化合物であることが多く、所定の温度で熱分解（炭酸塩の場合には、炭酸ガスを分離生成）を開始し、塩素と接触反応できる状態となる。
【００１１】
上記特許文献２よれば、熱分解開始温度の一例としては、炭酸ナトリウム（約４００℃）、炭酸水素ナトリウム（約８０℃）、セスキ炭酸ナトリウム（約４００℃）、炭酸カリウムナトリウム（約２２０℃）、炭酸カルシウム（約８２５℃）、塩基性炭酸マグネシウム（約７００℃）が示されている。
【００１２】
また、別の文献（図示省略）によると、炭酸水素カリウムの場合には、約７０℃で分解が始まり、約１７０℃で分解率が１００％となり、炭酸水素ナトリウムの場合には、約８０℃で分解が始まり、約３５０℃で分解率１００％となることが示されている。
【００１３】
なお、熱分解開始温度、分解率と温度との関係は、薬剤の微量成分の存在、周囲に存在する物質、雰囲気などが強く関係することが知られており、分解開始温度、分解率１００％到達温度は、変動することを認識し、事前の調査研究が重要である。
【００１４】
従って、バグフィルタの手前で薬剤を導入する場合は、排ガス温度が１５０〜２００℃と低温であることから薬剤によっては分解率が低い状態となって、塩素との接触反応が制限され、塩素除去効果は限られたものとなってしまう問題がある。
【００１５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、設備で最も高温な部位であるガス燃焼装置に薬剤を直接導入するとともに、前工程で発生したガスの導管内にも薬剤を噴霧してガス燃焼装置に導入するようにしたので、薬剤を高温加熱することで熱分解を確実且つ十分なものにし、塩素との反応を確実に行える状態の薬剤に加工することが可能になり、発生ガス中に残存する塩素と接触反応して安定な物質に置換できるガス燃焼装置を備えた加熱処理設備を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、薬剤の選択と、分解温度以上の雰囲気温度との組み合わせを行なって、排ガス温度が１５０〜２００℃と低温であるバグフィルタの手前で薬剤を導入した場合でも塩素除去効果を発揮させるために、次のように構成したものである。
【００１７】
即ち、本発明は、原料（被処理物）を加熱処理する熱分解装置と、加熱処理により発生した発生ガスを燃焼するガス燃焼装置を備えた加熱処理施設であり、ガス燃焼装置において原料から発生した有機塩素化合物を熱分解し、分解した塩素成分と接触反応して無害な化合物を生成する薬剤をガス燃焼装置に導入したガス燃焼装置を備えた加熱処理設備である。
【００１８】
前記原料は、塩素成分や有機塩素化合物を含む物質からなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、塩素成分を含む原料は、固形物、汚泥からなり、これは各種産業固形廃棄物、各種産業廃棄汚泥、下水汚泥からなるものである。
【００２０】
さらに、前記有機塩素化合物を含む原料は、ダイオキシン類、ＰＣＢで汚染された土壌、土砂からなり、特に汚染されている工場などの跡地、河川・湖沼・港湾の浚渫土壌などからなるものである。
【００２１】
さらにまた、前記薬剤は、ガス燃焼装置における温度以下の温度で分解し、塩素成分と接触反応して生成される物質からなり、前記薬剤は、粉末であって、粉末粒径は１〜１５０μｍ（好ましくは３〜１０μｍ）であり、粉末粒径が、
１μｍ以下では、圧送しにくく、１５０μｍ以上では、塩素との反応が低下する。
【００２２】
薬剤は、ガス燃焼装置の下限燃焼温度が８００℃であることから、この温度以下において、少なくとも５０％以上の分解率を確保できる薬剤を選択することが好ましいが、１００％の分解率であることが最も好ましい。
【００２３】
なお、分解率５０％以下の薬剤を否定するものではなく、要は、コスト、使用量などを勘案して決定する。
【００２４】
ここで、発明者がすでに提案している薬剤の一例を掲げると、以下のようになる。
【００２５】
アルカリ金属として、リチウムＬｉ，ナトリウムＮａ，カリウムＫ，ルビジウムＲｂ，セシウムＣｓ，フランシウムＦｒ、
アルカリ土類金属として、カルシウムＣａ，ストロンチウムＳｒ，バリウムＢａ，ラジウムＲａ、
アルカリ金属化合物として、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムの酸化物、水酸化物、炭酸水素塩、炭酸塩、珪酸塩、リン酸塩、アルミン酸塩、硝酸塩、硫酸塩、
具体的には、炭酸水素ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、天然ソーダ、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウムカリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどである。
【００２６】
アルカリ土類金属化合物として、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウムの酸化物、水酸化物、炭酸水素塩、炭酸塩、
具体的には、石灰、消石灰、炭酸カルシウム、ドロマイトなどである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
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を示す概略構成図で、図１において、計量供給手段１は、ホッパー１０を具備し、このホッパー１０には、図示しない計量センサーとバルブ手段を有する。
【００２８】
計量供給手段１は、原料の質量を計量し、この計量結果を単位時間毎に積算して、一定量の原料を乾燥炉（加熱処理炉）２に供給することを可能とした手段である。
【００２９】
乾燥炉２は、原料を乾燥処理し、原料から水分を除去するための手段で、回転キルン方式を採用し、回転自在の回転炉２２と、回転炉２２の外周にガスダクトを形成し、熱風ガスを導入して回転炉２２を外部から加熱する外部加熱手段としての加熱ジャケット２３と、回転炉２２を両端側で回転自在に支承する支持ローラ２４と、回転炉２２を回転駆動する回転駆動源２５と、を具備したものである。なお、熱風ガスは、後述の熱風炉６から導入している。
【００３０】
回転炉２２は、その一端側に原料を搬入する図示しない供給口側を、また他端側に図示しない排出口側を設け、円筒体内部には搬送物を攪拌搬送するための図示省略した送り羽根が複数枚具備されている。
【００３１】
そして、供給側ダクト２１から供給された原料は、供給口側から回転炉２２に導入され、回転炉２２の回転によって、該原料を攪拌しながら排出口側への移送を可能とさせている。
【００３２】
炭化炉５は、乾燥炉２にて乾燥処理した原料を熱分解処理するための設備で、回転キルン方式を採用し、乾燥炉２と同じ構成をなし、回転炉５２と加熱ジャケット５３と支持ローラ５４と回転駆動源５５とを備える。なお、乾燥炉２と炭化炉５は、排出側のダクト３０を介して接続されている。
【００３３】
熱風炉６は、熱風ガス（例えば温度約４５０〜６５０℃程度）を供給するための手段で、熱風ガスを発生させるための燃焼バーナ６１を備えている。発生した熱風ガスは、炭化炉５の加熱ジャケット５３に供給され、回転炉５２を加熱した後、乾燥炉２の加熱ジャケット２３内に供給される。このとき、熱風ガスには、温度調整用の空気が注入され、ガス温度が調整される。
【００３４】
このように、乾燥炉２と炭化炉５は熱風ガスで外部から間接加熱されて、内部の原料が乾留処理される。これによって、乾燥炉２内に導入された原料は、乾燥処理され、炭化炉５内に導入された原料は熱分解処理される。炭化炉５で発生した残渣は、炭化物を主成分とし、回収される。
【００３５】
ガス燃焼装置７は、乾燥炉２及び炭化炉５で発生した水蒸気や乾留ガス（熱分解ガス）を燃焼処理する。ここで、水蒸気及び乾留ガスは、エゼクタブロア２７，２８から導入している。
【００３６】
尚、加熱ジャケット２３から排出された熱風ガスは循環ブロア２６によって排気されるが、一部はエゼクタ７１，７２によってガス燃焼装置７に導入して利用される。
【００３７】
ガス燃焼装置７には、導入した水蒸気、乾留ガスなどの発生ガスを８００℃以上、２秒間以上の条件で完全燃焼処理させて無害化処理するために、燃焼バーナ７３を備えるとともに、燃焼効果を充分に惹起するために燃焼ガスを攪拌する複数のガス攪拌部材７４を備えている。
【００３８】
また、ガス燃焼装置７には、ダイオキシン類の構成元素である塩素と接触反応して無害な塩化物を生成する薬剤を図示Ａ点から噴霧するが、噴霧した薬剤は、ガス燃焼装置７内が８００℃と高温であるために、分解した塩素と接触反応して無害な物質（塩化物）に置換生成される。
【００３９】
なお、薬剤を図示Ａ点でガス燃焼装置７に直接導入しない場合は、発生ガス導管（乾留ガス管３１、水蒸気管３２）の図示Ｂ，Ｃ点にて導入してＡ点を省略し、Ａ点で薬剤を導入する場合は、Ｂ，Ｃ点を省略する。
【００４０】
ガス燃焼装置７にて処理した排ガスは、空気を冷却媒体とする気体一気体熱交換方式の熱交換器８によって２００〜１５０℃に冷却処理した後、バグフィルタ９、ブロア９１、煙突９２を介して、排ガスの浄化を行なって系外に排出させる。また、熱交換器８にて、空気と熱交換して得た熱風は、熱風炉６に導入して利用し、熱風炉６での熱風発生用燃料の削減に寄与させる。
【００４１】
次に上記加熱処理施設の動作例について述べる。
【００４２】
原料としては脱水汚泥を例に述べる。原料は、計量供給手段１によって単位時間当たりの質量が一定量に制御されながら、乾燥炉２に供給される。供給量は所定未満に設定されているので、乾燥炉２は、乾燥施設としての法的手続が簡略なものとなる。尚、原料にハロゲン成分や硫黄成分等の有害物質が含まれていることがある場合、原料には薬剤（例えば、炭酸水素ナトリウム）が添加混合される。
【００４３】
乾燥炉２では、約３００〜４００℃程度の温度で加熱して原料が乾燥処理される。このとき、原料に含有する水分が水蒸気として放出される。水蒸気は、エゼクタブロア２８を介してガス燃焼装置７に供給される。
【００４４】
乾燥処理された原料は、炭化炉５で加熱温度約４５０〜６００℃程度のもとで乾留処理されて、炭化物に減容化される。このとき、原料中の有機成分が分解析出する。
【００４５】
また、原料に含有するハロゲン成分及び硫黄成分等の有害物質は、薬剤によって無害な物質に変換される。さらに、乾留ガス成分は、エゼクタブロア２７を介して、ガス燃焼装置７における燃焼処理に供され、一定の雰囲気及び滞留時間のもとで（例えば、約８５０℃の雰囲気で、２秒以上の滞留時間）、燃焼処理される。
【００４６】
このとき、ガス燃焼装置７には、乾燥炉２から循環ブロア２６を介して熱風ガスの一部が、エゼクタ７１，７２を介して導入される。ガス燃焼装置７には、前述したように、図示Ａ点から薬剤が噴霧され、導入された発生ガスとともに燃焼処理された後、熱交換器８及びバグフィルタ９を経て系外排出される。
【００４７】
図２は、上記薬剤の供給手段を示す概略構成図で、４１はダイオキシン類の構成元素である塩素と接触反応して無害な塩化物を生成する薬剤が充填された薬剤貯留タンクで、このタンク４１の薬剤が搬送加圧ガス（空気、窒素など）タンク４２の搬送加圧ガスによりガス燃焼装置７に設けられた噴霧ノズル４３（図１のＡ点）からガス燃焼装置７内に噴射され、各ガス中に混合される。
【００４８】
また、噴霧ノズル４３から薬剤を噴霧しないときには、乾留ガス管３１と水蒸気管３２に設けられた噴霧ノズル４４（４５）（図１のＢ，Ｃ点）から薬剤を噴霧する。なお、噴霧ノズル４３か４４（４５）のどちらを選択制御するかは、図示省略してある。
【００４９】
上記薬剤の噴霧は、バグフィルタ後の排気ガス煙道における測定点において常時監視している塩化水素濃度値が設定値を超える場合に噴霧供給制御を行うとよい。もちろん、常時一定量を連続又は間欠的に供給する制御でも差し支えない。なお、薬剤は平均粒径が５μｍの粉末を使用する。
【００５０】
図３、図４はガス燃焼装置の断面図で、このガス燃焼装置７は、筒状に構成され、薬剤噴霧ノズル４３（図１のＡ点）は、図示イ、ロ、ハ、ニの何れかの箇所、又は組合せにより、ガス燃焼装置７内の燃焼ガス中に薬剤を噴霧混合する。
【００５１】
上記のように薬剤噴霧ノズル４３を構成することにより、薬剤を分解して塩素と接触反応して無害な物質（塩化物）に置換生成することができる。
【００５２】
ガス燃焼装置７は、発生したガス（水蒸気、乾留ガス）を８００℃以上、２秒間以上の条件で完全燃焼させることが必要である。ガス燃焼装置７は、燃料効果を十分に惹起するために、燃焼ガスを攪拌する複数の攪拌部材７４Ａ，Ｂ７５Ｃ１〜７５Ｃ３を備えている。
【００５３】
上記のように攪拌部材を設けることにより、導入ガス及び火炎は攪拌されて両者の接触は、装置内全空間において行なわれることから、導入ガスの燃焼は効果的に行なわれて不完全燃焼の課題は解決される。
【００５４】
図３における攪拌部材７４Ａ、７４Ｂは、乾留ガス管３１、水蒸気管３２より吐き出された略旋回流上で、導入ガスの通風旋回方向と略平行に配置してガスの攪拌を図るようにしている。また、攪拌部材７４Ａ、７４Ｂは、発生ガス道入口より排気口側に位置して設ける。
【００５５】
これにより、導入したガスが攪拌部材７４Ａ，７４Ｂに衝突することで当該ガスの攪拌を促進し、火炎との接触攪拌を行って燃焼を促進することができる。
【００５６】
攪拌部材７４Ｃ１〜７４Ｃ３は、火炎７５の延長方向、及び燃焼ガスの排気口７６に通流する方向と交差する部位の複数箇所に設ける。
【００５７】
これにより、火炎、燃焼ガス、未燃ガスの攪拌を促進し、各ガスの接触攪拌を行って滞留時間の確保と完全燃焼を行うことができる。
【００５８】
攪拌部材７４Ａ〜７５Ｃ３は、対抗する壁面間に配置する（面持ち構造）。攪拌部材７４Ａ〜７Ｃ３に火炎、導入ガス、燃焼ガス、未燃焼ガスが衝突して攪拌が促進されて、滞留時間を確保でき、完全燃焼が促進される。
【００５９】
また、上記攪拌部材は、棒状部材から構成されているから、ガス通流の弊害になることはなく、効果的に攪拌を促進できる。また、攪拌部材は、図４に示すように、ガス燃焼装置内壁を横断するように構成あるいは装置内壁に植設するように構成される。
【００６０】
図５はガス燃焼装置の構成部材を示す部分断面図で、外壁は鋼材７７により構成され、内壁は断熱材７８を挟んで耐火材７９により構成される。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、高温で燃焼を行うガス燃焼装置に薬剤を導入して発生ガスを燃焼することから、
（１）発生ガス中に有機塩素化合物が含まれている場合には、これを分解でき、
（２）また、導入した薬剤を分解して塩素と接触反応しやすい状態に改質できる。よって、分解した塩素成分と加工した薬剤との接触反応を効果的に行えて無害な物質に置換生成でき、塩素、有機塩素化合物を排出することは極めて抑制した加熱処理施設を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図。
【図２】薬剤の供給手段を示す概略構成図。
【図３】ガス燃焼装置の断面図。
【図４】ガス燃焼装置の側断面図。
【図５】ガス燃焼装置の壁構造を示す部分断面図。
【符号の説明】
１…計量供給手段
２…乾燥炉
５…炭化炉
６…熱風炉
７…ガス燃焼装置
８…気体−気体熱交換器
９…バグフィルタ
３１…乾留ガス管
３２…水蒸気管
７３…燃焼バーナ
７４…ガス攪拌部材
Ａ，Ｂ，Ｃ…薬剤噴霧点
【図１】
2005030608.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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