(57)【要約】【課題】溶融の前処理工程を簡略にすることができると共に、分別物に微細な灰や細粒物の付着を有することなく、廃プラスチック類を溶融設備での熱源に利用する場合にも特別な廃プラスチック類の加工設備を必要としない溶融前処理装置及び該溶融前処理装置を用いた溶融装置を提供すること。【解決手段】装置内部が耐火物で施工され、流動媒体として粒径０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの砂２４が充填されている流動床部を具備し、該流動床部１３−６の下部から空気２９を吹き込み、流動している砂２４の上で燃料を燃焼させ、該流動する砂２４の温度を２００℃〜６００℃若しくは４００℃〜６００℃に維持させると共に、溶融対象物を投入し、該流動床部下部から粗粒の不燃物２５、鉄類２６、アルミ類２７等の金属を砂２４と伴に定期的若しくは連続的に排出する事ができる排出機構を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床式燃焼乾燥装置を具備し、溶融対象物を溶融炉に投入して溶融処理する前に該溶融対象物を、該流動床式燃焼乾燥装置に投入して乾燥させる溶融対象物の溶融前処理装置であって、
流動床式燃焼乾燥装置は、装置内部が耐火物で施工され、流動媒体として粒径０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの砂が充填されている流動床部を具備し、該流動床部の下部から該砂を流動するための流動空気を吹き込み、必要に応じて流動している砂の上又は砂中で燃料を燃焼させ、該流動する砂の温度を２００℃〜６００℃若しくは４００℃〜６００℃に維持させると共に、該流動床部上に前記溶融対象物を投入し、流動乾燥排ガスと同伴する該溶融対象物を前記溶融炉に導入するようにし、該流動床部下部から前記溶融対象物中の流動乾燥排ガスに同伴されていない粗粒の不燃物及び金属を砂と伴に定期的若しくは連続的に排出する事ができる排出機構を備えたことを特徴とする溶融前処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶融前処理装置において、
前記溶融対象物中の細粒物を風力選別により分級し、溶融炉に導くと共に、細粒溶融対象物の付着を伴わない粗粒物及び金属類を得ることを特徴とする溶融前処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶融前処理装置において、
前記溶融対象物が、焼却灰、焼却飛灰、下水汚泥、し尿汚泥、若しくは最終処分地からの掘り起こし残渣、又はこれらの混合物であることを特徴とする溶融前処理装置。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載の溶融前処理装置において、
前記流動床式燃焼乾燥装置で使用する燃料は、Ａ重油、灯油等の液体燃料、又は都市ガス、ＬＰＧ等の気体燃料、又は石炭、コークス、ＲＤＦ等の固形燃料であることを特徴とする溶融前処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載の溶融前処理装置において、
前記流動床式燃焼乾燥装置で使用する燃料の一部若しくは燃料の代わりに廃プラスチック類、紙類、厨芥類、繊維類、草木類、ゴム類、廃油類等の可燃物をそれぞれ単独若しくは混合して使用することを特徴とする溶融前処理装置。
【請求項６】
溶融対象物を乾燥させる乾燥装置を有する前処理装置と該前処理装置で乾燥された溶融対象物を溶融する溶融炉を具備する溶融装置において、
前記前処理装置の乾燥装置に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流動床式燃焼乾燥装置を用い、該流動床式燃焼乾燥装置から排出される乾燥された溶融対象物中の細粒物若しくは微細な溶融物を同伴した乾燥ガスを、直後後段の前記溶融炉に導入して当該細粒物若しくは微細な溶融対象物を溶融することを特徴とする溶融装置。
【請求項７】
溶融対象物を乾燥させる乾燥装置を有する前処理装置と該前処理装置で乾燥された溶融対象物を溶融する溶融炉を具備する溶融装置において、
前記前処理装置の乾燥装置に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流動床式燃焼乾燥装置を用い、該流動床式燃焼乾燥装置から排出される乾燥された溶融対象物中の細粒物若しくは微細な溶融対象物を同伴した乾燥排ガスを、集塵装置に導入して、該集塵装置で集塵した細粒物若しくは微細な溶融対象物を溶融炉に導入することを特徴とする溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物焼却灰等の各種灰、焼却飛灰、下水汚泥、し尿汚泥、若しくは最終処分地からの掘り起こし残渣、又はこれらの混合物からなる溶融対象物を溶融炉で溶融する前に乾燥処理する溶融前処理装置及び該溶融前処理装置を使用する溶融装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物焼却後の焼却灰を溶融する場合、その前処理として大塊物を篩で分別した後、篩下の焼却灰を溶融に適した大きさにするために破砕機で破砕しており、焼却灰中の金属類は磁選機を用いて鉄類を分別及びアルミ選別機を用いてアルミ等の非鉄金属を分別している。そして、分別された鉄類やアルミ類は再利用に供されている。
【０００３】
また、焼却が水分を多く含む場合は、乾燥装置を設けて溶融に適した含水率まで乾燥させている。乾燥装置には気流乾燥装置、回転式乾燥装置、流動層乾燥装置等があるが、いずれも乾燥機外で発生させた熱風を乾燥用流体に使用している。廃棄物焼却後の焼却灰は溶融される前に、飛散しないように固形化される場合もある。
【０００４】
図１は従来の一般的な焼却灰の溶融前処理フローを示す図である。図示するように、焼却灰貯留ピット１０１に貯留されている焼却灰を受入灰スクリーン１０２にかけ、溶融不適物１０３を除去した後、乾燥機１０４で乾燥させる。乾燥させた焼却灰は振動篩１０５で大塊物を分別し、該大塊物は破砕機１０６にかけて破砕した後、再び振動篩１０５にかけ大塊物を分別する。振動篩１０５で選別された溶融に適する大きさの焼却灰は磁選機１０７でその中に含まれる鉄類１０８が分別され、更にアルミ選別機１０９でアルミ類１１０等の非鉄金属が分別される。アルミ選別機１０９を通った焼却灰は粒度選別機１１１で資源化物１１２を除去した後、供給ホッパ１１３から、灰溶融炉１１４に投入され、溶融されスラグ１１５となる。
【０００５】
近年、焼却灰に含まれる重金属類、ダイオキシン類等の有害物は細粒物に多く存在し、粗粒物には殆ど含まれないため、前処理で分別した細粒物だけを溶融し、粗粒物はさらに篩いを用いて各サイズに選別し、有効利用することが非特許文献１及び２等で提案されている。
【０００６】
また、非特許文献３に示すように、灯油や都市ガスを使用する燃焼式溶融の場合は、廃プラスチック類を溶融資源として利用し、廃プラスチックの処理と共に、灯油や都市ガスの燃料低減に役立てることができることも提案されている。
【非特許文献１】ごみ焼却灰構成粒子の基礎特性：第２２回全国都市清掃研究発表会講演論文集（２００１  ２）Ｐ．１８３〜Ｐ．１８５
【非特許文献２】分級処理焼却灰の資源化技術と用途開発：第２２回全国都市清掃研究発表会講演論文集（２００１  ２）Ｐ．１８６〜Ｐ．１８８
【非特許文献３】エコバーナー式廃溶融炉の開発：第２２回全国都市清掃研究発表会講演論文集（２００１  ２）Ｐ．１５４〜Ｐ．１５６
【非特許文献４】一般廃棄物プラスチック循環型処理システムについて：第１９回全国都市清掃研究発表会講演論文集（１９９８  ２）Ｐ．１０９〜Ｐ．１１１
【特許文献１】特開平７−３３２６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように焼却灰を溶融するための前処理工程は、各種篩、乾燥機、破砕機、磁選機、アルミ選別機等の設置が必要とされ、各構成機器へ焼却灰を搬送するための多数のコンベア類も設置されており煩雑で、各機器を設置するためのスペースも広く必要となっている。また、分別された鉄類やアルミ類はその表面に微細な焼却灰が付着しているためそのまま利用するには難しく、例えば水洗等により洗浄する必要があり、前処理工程が更に煩雑となる。
【０００８】
また、前処理工程で分別された、有害物質を殆ど含まない粗粒物をさらに選別して有効利用する場合も、鉄類やアルミ類と同じように細粒灰が付着しており、これを除去することは難しい。
【０００９】
また、廃プラスチック類を乾燥熱源に利用する場合は、廃プラスチック類から金属等の異物を取り除くための選別装置が必要であり、破砕して微粒化するための破砕機や場合によっては固形化をさせるための固形化装置が必要になることもあり、乾燥に利用する前に廃棄プラスチック類の加工設備が必要となっている（非特許文献４参照）。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、溶融の前処理工程を簡略にすることができると共に、分別物に微細な灰や細粒物の付着を有することなく、廃プラスチック類を溶融設備での熱源に利用する場合にも特別な廃プラスチック類の加工設備を必要としない溶融前処理装置及び該溶融前処理装置を用いた溶融装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、流動床式燃焼乾燥装置を具備し、溶融対象物を溶融炉に投入して溶融処理する前に該溶融対象物を、該流動床式燃焼乾燥装置に投入して乾燥させる溶融対象物の溶融前処理装置であって、流動床式燃焼乾燥装置は、装置内部が耐火物で施工され、流動媒体として粒径０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの砂が充填されている流動床部を具備し、該流動床部の下部から該砂を流動するための流動空気を吹き込み、必要に応じて流動している砂の上又は砂中で燃料を燃焼させ、該流動する砂の温度を２００℃〜６００℃若しくは４００℃〜６００℃に維持させると共に、該流動床部上に溶融対象物を投入し、流動乾燥排ガスと同伴する該溶融対象物を溶融炉に導入するようにし、該流動床部下部から溶融対象物中の流動乾燥排ガスに同伴されていない粗粒の不燃物及び金属を砂と伴に定期的若しくは連続的に排出する事ができる排出機構を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶融前処理装置において、溶融対象物中の細粒物を風力選別により分級し、溶融炉に導くと共に、細粒溶融対象物の付着を伴わない粗粒物及び金属類を得ることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の溶融前処理装置において、溶融対象物が、焼却灰、焼却飛灰、下水汚泥、し尿汚泥、若しくは最終処分地からの掘り起こし残渣、又はこれらの混合物であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３に記載の溶融前処理装置において、流動床式燃焼乾燥装置で使用する燃料は、Ａ重油、灯油等の液体燃料、又は都市ガス、ＬＰＧ等の気体燃料、又は石炭、コークス、ＲＤＦ等の固形燃料であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４に記載の溶融前処理装置において、流動床式燃焼乾燥装置で使用する燃料の一部若しくは燃料の代りに廃プラスチック類、紙類、厨芥類、繊維類、草木類、ゴム類、廃油類等の可燃物をそれぞれ単独若しくは混合して使用することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、溶融対象物を乾燥させる乾燥装置を有する前処理装置と該前処理装置で乾燥された溶融対象物を溶融する溶融炉を具備する溶融装置において、前処理装置の乾燥装置に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流動床式燃焼乾燥装置を用い、該流動床式燃焼乾燥装置から排出される乾燥された溶融対象物中の細粒物若しくは微細な溶融物を同伴した乾燥ガスを、直後後段の前記溶融炉に導入して当該細粒物若しくは微細な溶融対象物を溶融することを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、溶融対象物を乾燥させる乾燥装置を有する前処理装置と該前処理装置で乾燥された溶融対象物を溶融する溶融炉を具備する溶融装置において、前処理装置の乾燥装置に請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流動床式燃焼乾燥装置を用い、該流動床式燃焼乾燥装置から排出される乾燥された溶融対象物中の細粒物若しくは微細な溶融対象物を同伴した乾燥排ガスを、集塵装置に導入して、該集塵装置で集塵した細粒物若しくは微細な溶融対象物を溶融炉に導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、焼却灰等の廃棄物焼却残渣や下水汚泥、し尿汚泥、若しくは最終処分地からの掘り起こし残渣等の溶融対象物を溶融処理する前の前処理として流動床式燃焼乾燥装置を使用することにより、溶融対象物中の重金属類、ダイオキシン類等の有害物質を多く含む細粒物と有害物質を殆ど含まない粗粒物とを風力選別すると共に、溶融対象物を２００℃〜６００℃若しくは４００℃〜６００℃の高温で乾燥するため溶融対象物中の粗粒物や鉄類、アルミ類等の金属類を衛生的に且つ、細粒物や微細な溶融対象物の付着がない状態で取り出すことができる。そのため、粗粒物や鉄類、アルミ類等の金属類を再利用する場合、有価価値のある資源化物として利用できる。
【００１９】
また、廃プラスチック類等の可燃性廃棄物を乾燥の燃料の一部若しくは燃料の代わりとして使用することができ、その場合も廃プラスチック類等の可燃性廃棄物を利用する前に破砕や異物を分別して固形化する加工設備を用意することもなく簡易に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図２は、都市ごみ焼却施設から発生する焼却灰を燃焼式旋回溶融炉で溶融する本発明に係る灰溶融装置の処理フローを示す図である。図示するように、灰溶融装置は、焼却灰貯留ピット１０、受入灰スクリーン１１、灰供給ホッパ１２、流動床式燃焼乾燥装置１３、灰溶融炉（燃焼式旋回溶融炉）１４、ボイラ１５、減温塔１６、集塵器１７、湿式洗煙塔１８、振動篩１９、磁選機２０、アルミ選別機２１を具備する。
【００２２】
都市ごみ焼却施設から排出される焼却灰は水分を２０％〜４０％含んでおり、未燃分は３％〜７％含有している。焼却灰貯留ピット１０に貯留されている焼却灰は受入灰スクリーン１１で２００ｍｍ以上若しくは２５０ｍｍ以上の大塊物は溶融不適物２２として分別した後、コンベヤ（図示せず）にて搬送され、流動床式燃焼乾燥装置１３の灰供給ホッパ１２に貯留される。その後、灰供給ホッパ１２からスクリューコンベヤ（図４参照）で流動床式燃焼乾燥装置１３に定量的に投入される。
【００２３】
図４は流動床式燃焼乾燥装置１３の構成例を示す図である。流動床式燃焼乾燥装置１３は図示するように、都市ガスを燃焼させるためのバーナ１３−１が設置されており、装置内部は耐火物で施工されている。内部には流動媒体として粒径０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの砂２４が充填された流動床部１３−６が設けられており、流動床部１３−６の下部から、散気板１３−２を通して流動用空気２９が吹きこまれる構造となっている。流動床式燃焼乾燥装置１３内は、流動している砂２４上で都市ガス２８（図２参照）を燃焼させることにより、４００℃〜６００℃の高温の砂が流動している状態となっている。
【００２４】
灰供給ホッパ１２から流動床式燃焼乾燥装置１３内に定量的に投入された焼却灰は４００℃〜６００℃の高温で流動している砂２４により、同伴している水分が瞬時に蒸発し乾燥され、未燃物は短時間で焼却処理される。家庭から分別収集された廃プラスチック類は日本容器包装リサイクル協会の定める異物混入率１０％以下まで選別することなく、そのまま中継基地でポリエチレンシートにより圧縮梱包され、本灰溶融装置の施設内に搬入される。ヤードに貯留されている圧縮梱包された廃プラスチック類は搬送コンベアで廃プラスチック解砕機に送られ、解砕された後、焼却灰とは別の供給口から流動床式燃焼乾燥装置１３内に投入される。流動床式燃焼乾燥装置１３内に投入された廃プラスチック類３０（図２参照）は装置内で短時間で燃焼され、燃焼熱は焼却灰を乾燥し、流動する砂２４の温度の維持及び乾燥排ガス昇温に利用され、都市ガス２８の使用量を低減させることができる。
【００２５】
流動床式燃焼乾燥装置１３下部には流動乾燥ガスに同伴されない焼却灰中の粗粒の不燃物２５、鉄類２６、アルミ類２７等の金属を砂２４と共に排出する不燃物排出管１３−３及び該不燃物排出管１３−３に接続してスクリュー式排出装置１３−４が設けられている。また、該スクリュー式排出装置１３−４の排出口には振動篩１９が配置されている。水で冷却されたスクリュー式排出装置１３−４により、不燃物排出管１３−３を通して流動床式燃焼乾燥装置１３内から定期的に若しくは連続的に抜出された不燃物（焼却灰中の粗粒物）２５、鉄類２６、アルミ類２７等の金属、砂２４の混合物は、振動篩１９に供給される。振動篩１９はその目開き３ｍｍ〜８ｍｍで、該振動篩１９により砂２４が分離され、該砂２４は流動媒体循環装置１３−５により流動床式燃焼乾燥装置１３内に戻される。焼却灰のうち粒径が３ｍｍ〜８ｍｍ以下の粗粒物は、砂２４と共に流動床式燃焼乾燥装置１３内に戻されるが、装置内での砂２４の流動による摺動摩耗により微粉となり、灰溶融炉１４に供給される。
【００２６】
また、粒径が３ｍｍ〜８ｍｍ以上の不燃物２５、鉄類２６及びアルミ類２７は、先ず磁選機２０で鉄類２６が分別除去され、続いてアルミ選別機２１でアルミ類２７と資源化物としての不燃物２５に分別される。流動床式燃焼乾燥装置１３から抜出された不燃物２５、鉄類２６、アルミ類２７等の金属類は４００℃〜６００℃の温度で熱処理されているため衛生的で、流動する砂２４により表面を擦られて、風力選別を受けているため細粒物若しくは微細な灰の付着もない。従って、磁選機２０で選別された鉄類２６、アルミ選別機２１で選別されたアルミ類２７と不燃物２５は有価価値が高い資源化物として回収される。
【００２７】
乾燥した焼却灰のうち細粒物若しくは微細な灰は流動用空気２９により風力選別され、流動乾燥後の排ガスと共に流動床式燃焼乾燥装置１３から排出された後、そのまま後段の灰溶融炉１４に導入され、溶融される。灰溶融炉１４は上記のように燃焼式旋回溶融炉で、都市ガスにより１２００℃〜１５００℃が維持され排ガス中の細粒物若しくは微細な灰は溶融されスラグ２３となって灰溶融炉１４の外に排出される。灰溶融炉１４から排出される排ガスはボイラ１５で熱回収され、減温塔１６を通って減温され、集塵器１７を通って、飛灰等の灰塵が捕集され、更に湿式洗煙塔１８を通って洗煙され、図示しない煙突を通って大気中に放出される。
【実施例２】
【００２８】
図３は本発明に係る灰溶融装置の他の処理フローを示す図である。本灰溶融装置が図２の灰溶融装置と異なる点は、本灰溶融装置では流動床式燃焼乾燥装置１３から排出された細粒な灰を含む排ガスを空気予熱器３１に導入し、流動用空気２９（図４参照）を加熱するために乾燥廃熱を回収した後、集塵器３２で当該細粒物若しくは微細な灰を捕集し、集塵灰貯留槽３３に貯留した後、灰溶融炉１４に投入し溶融してスラグ２３として灰溶融炉１４の外に排出するようにしたものである。ここで集塵器３２には、ろ過式集塵器、電気集塵器、サイクロン等を使用することができる。
【００２９】
図３に示す構成の灰溶融装置では、灰溶融炉１４で溶融した細粒物若しくは微細な灰のみを１２００℃〜１５００℃の高温とするために、流動床式燃焼乾燥装置１３から排出される乾燥ガスと細粒物若しくは微細な灰とを集塵器で分離し、多量の排ガスを１２００℃〜１５００℃の高温とすることを避け、使用される都市ガスの量を低減することが可能となる。集塵灰貯留槽３３に貯留された細粒物若しくは微細な灰は少量の空気により燃焼式旋回溶融炉である灰溶融炉１４に空気輸送され、効率的に溶融されスラグ２３となり、灰溶融炉１４の外に排出される。
【００３０】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、溶融対象としての灰は、都市ごみ等の焼却灰に限定されるものではなく、焼却飛灰、下水汚泥、し尿汚泥、若しくは最終処分地からの掘り起こし残渣、又はこれらの混合物でもよい。また、流動床式燃焼乾燥装置１３で使用する燃料としては都市ガスやＬＰＧ等の気体燃料に限定されるものではなく、Ａ重油、灯油等の液体燃料、石炭、コークス、ＲＤＦ等の固形燃料を使用することもできる。また、燃料の一部若しくは燃料の代わりに廃プラスチック類、紙類、厨芥類、繊維類、草木類、ゴム類、廃油類等の可燃物をそれぞれ単独若しくは混合して使用することできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の一般的な焼却灰の溶融前処理フローを示す図である。
【図２】本発明に係る灰溶融装置の処理フローを示す図である。（実施例１）
【図３】本発明に係る灰溶融装置の処理フローを示す図である。（実施例２）
【図４】本発明に係る灰溶融装置に使用する流動床式燃焼乾燥装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０      焼却灰貯留ピット
１１      受入灰スクリーン
１２      灰供給ホッパ
１３      流動床式燃焼乾燥装置
１４      灰溶融炉
１５      ボイラ
１６      減温塔
１７      集塵器
１８      湿式洗煙塔
１９      振動篩
２０      磁選機
２１      アルミ選別機
２２      溶融不適物
２３      スラグ
２４      砂
２５      不燃物
２６      鉄類
２７      アルミ類
２８      都市ガス
２９      流動用空気
３０      廃プラスチック類
３１      空気予熱器
３２      集塵器
３３      集塵灰貯留槽
【図１】
2005066417.tif 000003
【図２】
2005066417.tif 000004
【図３】
2005066417.tif 000005
【図４】
2005066417.tif 000006