(57)【要約】【課題】  特別な設備や運転管理を必要とせず低コストで操業することができる廃棄物処理システムを提供することを目的とする。【解決手段】  廃棄物処理システムは、低カロリー廃棄物を焼却するストーカ焼却炉１０を有する燃焼装置１と、高カロリー廃棄物をガス化する流動床ガス化炉２０と流動床ガス化炉２０で発生した生成ガスを燃焼する溶融炉２１とを有する流動床ガス化溶融装置２とを備えている。この廃棄物処理システムは、燃焼装置１のストーカ焼却炉１０で生成された灰を流動床ガス化溶融装置２の流動床ガス化炉２０に供給する灰供給路３０を備えている。【選択図】  図１
2005351525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を焼却する焼却炉を有する燃焼装置と、
廃棄物をガス化する流動床ガス化炉と、該流動床ガス化炉で発生した生成ガスを高温で燃焼し、灰分を溶融する溶融炉とを有する流動床ガス化溶融装置と、
前記燃焼装置で生成された灰を前記流動床ガス化溶融装置の流動床ガス化炉に供給する不燃物供給路と、
を備えたことを特徴とする廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記燃焼装置で生成された灰を貯留しつつ、該灰を前記不燃物供給路に供給する貯留槽を備えたことを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記流動床ガス化溶融装置は、不燃物を処理して前記流動床ガス化炉に戻す不燃物処理装置を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物処理システム。
【請求項４】
前記焼却炉がストーカ焼却炉であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項５】
前記焼却炉が流動床焼却炉であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項６】
前記燃焼装置は、第１のバグフィルタと、前記第１のバグフィルタの下流に設けられた第２のバグフィルタとを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項７】
前記流動床ガス化溶融装置は、第１のバグフィルタと、前記第１のバグフィルタの下流に設けられた第２のバグフィルタとを備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項８】
前記燃焼装置および前記流動床ガス化溶融装置はそれぞれ第１のバグフィルタを備え、
前記燃焼装置および前記流動床ガス化溶融装置に共通して使用される第２のバグフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の廃棄物処理システム。
【請求項９】
前記燃焼装置の第１のバグフィルタにより除去された飛灰を前記流動床ガス化溶融装置の溶融炉に供給する不燃物供給路を備えたことを特徴とする請求項６または８に記載の廃棄物処理システム。
【請求項１０】
前記燃焼装置の第１のバグフィルタにより除去された飛灰を貯留しつつ、該飛灰を前記不燃物供給路に供給する貯留槽を備えたことを特徴とする請求項９に記載の廃棄物処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物処理システムに係り、特に低カロリー廃棄物と高カロリー廃棄物とが混在した廃棄物を処理する廃棄物処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物を処理する廃棄物処理システムとしてガス化溶融炉が用いられているが、このようなガス化溶融炉では、灰を溶融するために炉内の温度を高くする必要がある。したがって、低カロリー廃棄物と高カロリー廃棄物とが混在した廃棄物の全量をガス化溶融炉で処理しようとする場合には、必要となる補助燃料等の量が増え、運転コストが高くなってしまうことがある。また、焼却炉と溶融炉とを組み合わせた廃棄物処理システムも開発されているが、これらの廃棄物処理システムは、灰の溶融炉としてシャフト炉を使用したものであったり、廃棄物焼却炉と廃プラスチックガス化・灰溶融装置との組み合わせによるものであったりして、廃棄物を焼却炉とガス化溶融炉の双方で処理しつつ、焼却炉で発生する灰を溶融処理することができるものではなかった。（例えば、特許文献１から４参照）。
【特許文献１】特開昭５３−１１８８６３号公報
【特許文献２】特開昭５７−２１０２１３号公報
【特許文献３】特開平１１−３０４１０号公報
【特許文献４】特開平１１−２９７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、特別な装置や運転管理を必要とせず低コストで操業することができる廃棄物処理システム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】
【０００４】
本発明の一態様によれば、廃棄物を焼却する焼却炉を有する燃焼装置と、廃棄物をガス化する流動床ガス化炉と、該流動床ガス化炉で発生した生成ガスを高温で燃焼し、灰分を溶融する溶融炉とを有する流動床ガス化溶融装置とを備えた廃棄物処理システムが提供される。この廃棄物処理システムは、上記燃焼装置で生成された灰を上記流動床ガス化溶融装置の流動床ガス化炉に供給する不燃物供給路を備えている。上記焼却炉は、ストーカ焼却炉または流動床焼却炉であることが好ましい。
【０００５】
廃棄物は分別収集等により低カロリー廃棄物と高カロリー廃棄物とに分けることができるので、受け入れピットで区分けして貯留できる。本発明によれば、燃料があまり必要ではない燃焼装置に低カロリー廃棄物を供給し、流動床ガス化溶融装置になるべく高カロリーの廃棄物を供給することにより、システム全体として必要となる補助燃料等の量を削減することができ、システムの運転コストを削減することができる。また、燃焼装置で生成された灰は流動床ガス化溶融装置の流動床ガス化炉に供給されるので、別途の装置を設けることなく、ガス化溶融装置を運転することにより焼却炉で生成された灰を溶融することができる。また、例えば焼却炉としてストーカ焼却炉を用いる場合、ストーカ焼却炉で生成され炉下から排出される焼却灰には金属類や瓦礫類が灰分と混在しているが、この焼却灰を流動床ガス化炉に供給することにより、流動床のクリーニング効果により灰分を分離し金属類や瓦礫類を有効利用しやすい清浄化された状態で回収することができる。
【０００６】
ここで、燃焼装置で生成された灰を貯留槽に貯留し、該貯留槽から流動床ガス化溶融装置の流動床ガス化炉に供給することが好ましい。このように、焼却装置で生成された灰を流動床ガス化溶融装置の流動床ガス化炉に貯留槽を介して供給することにより、焼却装置と流動床ガス化溶融装置の運転を独立して行うことができる。
【０００７】
また、流動床ガス化溶融装置は、流動床ガス化炉の炉底から流動媒体とともに不燃物を抜き出し、流動媒体と不燃物を分別し、さらに不燃物中の金属類を分離した後、不燃物を粉砕して該流動床ガス化炉に戻す不燃物処理装置を有することが好ましい。この場合には、システム全体として必要となる補助燃料等の量を削減することができ、システムの運転コストを削減することができる。また、流動床ガス化溶融装置の流動床ガス化炉が、不燃物を粉砕して該流動床ガス化炉に戻す不燃物処理装置を有しているため、流動床ガス化炉に供給される廃棄物に含まれる土砂や瓦礫、石ころ、ガラス等の不燃物は粉砕されて流動床ガス化炉に戻され、流動床ガス化炉から溶融炉に送られスラグとして回収される。燃焼装置から排出された灰は流動床ガス化溶融装置の流動床ガス化炉に供給されるので、別途の装置を設けることなく、流動床ガス化溶融装置を運転することにより、燃焼装置から排出される灰分は土砂や瓦礫、石ころ、ガラス等の不燃物を含めて溶融処理することができる。
【０００８】
また、燃焼装置の焼却炉が流動床焼却炉である場合には、焼却炉から流動媒体とともに抜き出される焼却灰は金属類、土砂、瓦礫、ガラスおよび陶磁器片であるため、そのままあるいは金属類を選別した後、流動床ガス化炉の不燃物抜き出し部に合流させてもよい。
【０００９】
ここで、上記燃焼装置は、第１のバグフィルタと該第１のバグフィルタの下流に設けられた第２のバグフィルタとを備えることができ、同様に上記ガス化溶融装置も、第１のバグフィルタと該第１のバグフィルタの下流に設けられた第２のバグフィルタとを備えることができる。また、上記燃焼装置および上記流動床ガス化溶融装置にそれぞれ第１のバグフィルタを設け、上記燃焼装置および上記流動床ガス化溶融装置に共通して使用される第２のバグフィルタを設けてもよい。また、上記燃焼装置の第１のバグフィルタにより除去された飛灰を上記流動床ガス化溶融装置の溶融炉に供給する不燃物供給路を設けてもよい。さらに、上記燃焼装置の第１のバグフィルタと不燃物供給路との間に、第１のバグフィルタにより除去された飛灰を貯留する貯留槽を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の廃棄物処理システムによれば、特別な装置を必要とせず、最少の補助燃料により灰分を溶融処理することができ、運転費を大幅に削減することができる。また、流動床ガス化溶融装置を安定に稼動させ、補助燃料必要量を削減するために、廃棄物を破砕等の前処理をして供給の定量性を高めることが行われるが、本発明では、燃焼装置と流動床ガス化溶融装置とを組み合わせたシステムとすることにより、上記破砕等の前処理は流動床ガス化溶融装置にのみ設ければよいので前処理を簡素化することができる。破砕に不適な異物を含有する廃棄物の処理においては、上記前処理で安定運転が阻害されることがしばしばあるため、前処理の簡素化により廃棄物処理システムのより安定した稼動が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る廃棄物処理システムの実施形態について図１から図３を参照して詳細に説明する。なお、図１から図３において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態における廃棄物処理システムを示すフローシートである。図１に示すように、廃棄物処理システムは、ストーカ焼却炉１０を有する燃焼装置１と、流動床ガス化炉２０と旋回式溶融炉２１とを有する流動床ガス化溶融装置２とを備えている。
【００１３】
燃焼装置１は、廃棄物が投入されるピット１１と、廃棄物をピット１１からホッパ１２に移すためのクレーン１３とを備えている。このピット１１には、例えば４２００〜８４００ｋＪ／ｋｇ（１０００〜２０００ｋｃａｌ／ｋｇ）の低カロリー廃棄物が投入される。ピット１１に投入された低カロリー廃棄物は、クレーン１３によりホッパ１２に投入される。
【００１４】
燃焼装置１のストーカ焼却炉１０は、乾燥ストーカ１０ａと、燃焼ストーカ１０ｂと、後燃焼ストーカ１０ｃとを備えており、ホッパ１２からプッシャ（図示せず）を介して焼却炉１０に供給された廃棄物は、乾燥ストーカ１０ａ、燃焼ストーカ１０ｂ、後燃焼ストーカ１０ｃによって焼却炉１０内をゆっくりと反転しながら移送され、乾燥および燃焼され完全に焼却されて灰になる。このストーカ焼却炉１０での燃焼は、例えば９００℃〜１０００℃で行われ、廃棄物のカロリーが低くても燃焼させることができる。焼却後の焼却灰は排出路１０ｄを通じて排出される。
【００１５】
また、燃焼装置１は、図１に示すように、焼却炉１０で発生する排ガスを冷却すると同時に熱を回収して蒸気を生成するボイラ１４と、ボイラ１４からの排ガスをさらに冷却すると同時に熱を回収するエコノマイザ１５と、エコノマイザ１５からの排ガスを急速に冷却する減温塔１６と、減温塔１６からの排ガスに活性炭を添加して排ガス中のダイオキシン類を除去する第１段のバグフィルタ１７と、第１段のバグフィルタ１７からの排ガスに消石灰を添加して排ガス中のＨＣｌガスを除去する第２段のバグフィルタ１８と、第２段のバグフィルタ１８からの排ガスを排出する煙突１９とを備えている。
【００１６】
焼却炉１０で完全燃焼した排ガスは、ボイラ１４およびエコノマイザ１５で熱回収され、さらに減温塔１６で冷却される。減温塔１６を出た排ガス中のダイオキシン類等の有害成分は活性炭に吸着され第１段のバグフィルタ１７により取り除かれる。第１段のバグフィルタ１７を出た排ガス中のＨＣｌガスは消石灰で中和され、第２段のバグフィルタ１８により中和灰が取り除かれる。このようにしてクリーンになった排ガスは煙突１９から大気に放出される。
【００１７】
流動床ガス化溶融装置２は、廃棄物が投入されるピット２２と、廃棄物をピット２２からホッパ２３に移すためのクレーン２４とを備えている。このピット２２には、例えば８４００ｋＪ／ｋｇ（２０００ｋｃａｌ／ｋｇ）以上の高カロリー廃棄物が投入される。ピット２２に投入された高カロリー廃棄物は、クレーン２４によりホッパ２３に投入される。
【００１８】
流動床ガス化溶融装置２は、投入された廃棄物をガス化する流動床ガス化炉２０と、流動床ガス化炉２０で発生した生成ガスを高温燃焼する旋回溶融炉２１とを備えている。流動床ガス化炉２０の内部には、炉床から吹き込まれる流動化ガスにより硅砂等の流動媒体が流動する流動層２０ａが形成されている。
【００１９】
ホッパ２３に投入された廃棄物は、給塵装置（図示せず）により破砕された状態で流動床ガス化炉２０に導入される。流動床ガス化炉２０に投入された廃棄物は、完全燃焼に必要な理論酸素量よりも低い酸素量で５００〜６００℃に加熱されて熱分解ガス化される。なお、この流動床ガス化炉２０によれば、流動層２０ａの温度が低く、しかも還元雰囲気であるため、不燃物中の鉄、銅、アルミニウムなどの金属を未酸化の状態で回収することができる。
【００２０】
流動床ガス化炉２０で生成された、チャーやタールを含む熱分解ガスは後段の旋回溶融炉２１に送られ、１２００〜１５００℃の高温で燃焼される。このとき熱分解ガスとともに旋回溶融炉２１に供給される灰分は旋回流により溶融炉２１の壁で捕集され、スラグとなり溶融炉２１の底部から排出される。この旋回溶融炉２１では１２００℃以上で熱分解ガスを燃焼するため、ダイオキシン類の完全分解が可能である。
【００２１】
また、ガス化溶融装置２は、図１に示すように、溶融炉２１で発生する排ガスを冷却すると同時に熱を回収して蒸気を生成するボイラ２５と、ボイラ２５からの排ガスを急速に冷却する減温塔２６と、減温塔２６からの排ガスを除塵する第１段のバグフィルタ２７と、第１段のバグフィルタ２７からの排ガスに消石灰を添加して排ガス中のＨＣｌガスを除去する第２段のバグフィルタ２８と、第２段のバグフィルタ２８からの排ガスを排出する煙突２９とを備えている。なお、第１段のバグフィルタ２７の後段に触媒反応塔を設けてもよい。
【００２２】
溶融炉２１から出た排ガスは、ボイラ２５で熱回収され、さらに減温塔２６で冷却される。減温塔２６を出た排ガスは第１段のバグフィルタ２７により除塵される。この第１段のバグフィルタ２７により除去された飛灰は重金属類の溶出防止のためフェライト処理などを施して排出される。その後、排ガス中のＨＣｌガスが消石灰で中和され、第２段のバグフィルタ２８により中和灰が取り除かれる。このようにしてクリーンになった排ガスは煙突２９から大気に放出される。
【００２３】
ここで、燃焼装置１のストーカ焼却炉１０の排出路１０ｄから排出された焼却灰は、貯留槽５０に貯留され、灰供給路３０を通じてガス化溶融装置２の流動床ガス化炉２０に供給される。一般に、ストーカ焼却炉から排出される焼却灰は金属類、瓦礫類および灰分が混在しているが、この灰を流動床ガス化炉２０に供給することにより、流動床２０ａのクリーニング効果により灰分を分離し金属類や瓦礫類を有効利用しやすい清浄化された状態で回収することができる。また、灰分は流動床２０aで微粒子となり溶融炉２１に送られ溶融されるので、別途の装置を必要とすることなく、流動床ガス化溶融装置２により灰分を溶融処理することができる。
【００２４】
流動床ガス化炉２０の流動床２０aで微粒子とならなかった灰分は、不燃物として流動媒体とともにガス化炉２０の炉下から排出される。また、燃焼装置１の焼却炉１０で生成された灰は、流動床ガス化溶融装置２の前段の流動床ガス化炉２０に貯留槽５０を介して供給されるので、燃焼装置１と流動床ガス化溶融装置２の運転を独立して行うことができる。
【００２５】
また、燃焼装置１の第１段のバグフィルタ１７により除去された飛灰はダイオキシン類を吸着した活性炭を含んでいるが、この飛灰は貯留槽５２を介して飛灰供給路３２からガス化溶融装置２の溶融炉２１に送られる。この飛灰は溶融炉２１で溶融されて、ダイオキシン類等は分解し無害化され、活性炭は燃焼し高温を維持するために寄与するとともに、灰分は減容化されたスラグになる。このように、ガス化溶融装置２の溶融炉２１に送られる飛灰は薬液処理を行う前のものであるので、ＨＣｌなどが再発生することがない。なお、図１に示すように、ガス化溶融装置２の第１段のバグフィルタ２７により除去された飛灰の一部を飛灰供給路３４を介してガス化炉２０に戻して灰分のスラグへの転換率を向上させることができる。
【００２６】
流動床ガス化炉２０の炉底の不燃物は、不燃物排出装置４０によって炉底から抜き出される。不燃物中の砂は、砂循環エレベータ（図示せず）により流動床ガス化炉２０に戻され（図１のＡ参照）、砂以外の不燃物は磁選機および非鉄金属選別機４２に導入される。不燃物から鉄および非鉄金属が選別された残りの不燃物は不燃物処理装置４４に送られる。この不燃物処理装置４４は粉砕機などを有しており、不燃物を粉砕して流動床ガス化炉２０に戻し（図１のＢ参照）、さらにガス化炉２０から旋回溶融炉２１に供給することにより、不燃物をスラグとして回収する。
【００２７】
上述の第１の実施形態においては、燃焼装置１と流動床ガス化溶融装置２の双方に、第２のバグフィルタ１８，２８および煙突１９，２９が設けられていたが、これらを共有することもできる。図２は、燃焼装置１０１と流動床ガス化溶融装置１０２とで第２のバグフィルタ１１８および煙突１１９を共有した本発明の第２の実施形態に係る廃棄物処理システムを示す。このような共有化により設備のコストを低減することができる。また、燃焼装置１と流動床ガス化溶融装置２とでピットおよびクレーンを共有し、ピット内で高カロリー廃棄物と低カロリー廃棄物を区分して貯留することもできる。
【００２８】
図３は、本発明の第３の実施形態における廃棄物処理システムを示すフローシートである。上述した第１および第２の実施形態では、燃焼装置においてストーカ焼却炉を用いた例として説明したが、本実施形態では、燃焼装置２０１において旋回流型流動床焼却炉２１０を用いている。
【００２９】
燃焼装置２０１の旋回流型流動床焼却炉２１０の内部には、炉床から吹き込まれる流動化ガスにより硅砂等の流動媒体が流動する流動層２１０ａが形成されている。ホッパ１２に投入された廃棄物は、給塵装置（図示せず）により粉砕された状態で流動床焼却炉２１０に導入される。流動床焼却炉２１０に投入された廃棄物は、流動層２１０ａ内の高温の流動媒体と激しく混合されて短時間で乾留ガス化され、燃焼される。不燃物は炉底に沈み、不燃物排出装置（図示せず）によって流動媒体とともに炉底から抜き出される。
【００３０】
流動床焼却炉２１０から出た排ガスは、ボイラ２１４で熱回収され、さらに減温塔２６で冷却される。減温塔２６を出た排ガスは第１段のバグフィルタ２７により除塵された後、排ガス中のＨＣｌガスが消石灰で中和され、第２段のバグフィルタ２８により中和灰が取り除かれる。このようにしてクリーンになった排ガスは煙突２９から大気に放出される。
【００３１】
流動床焼却炉２１０の炉底から抜き出された不燃物は、貯留槽２５０を介して不燃物供給路２３０を通じて、流動床ガス化溶融装置２０２の流動床ガス化炉２０の炉底からの不燃物抜き出し部に供給される（図３のＣ参照）。不燃物抜き出し部に供給された不燃物は、流動床ガス化炉２０の炉底からの不燃物とともに磁選機および非鉄金属選別機４２により処理され、鉄および非鉄金属が選別および回収される。不燃物から鉄および非鉄金属が選別された残りの不燃物は粉砕機などを有する不燃物処理装置４４に送られ、不燃物を粉砕して流動床ガス化炉２０に戻される。
【００３２】
このように、燃焼装置２０１の焼却炉２１０から排出された不燃物は、貯留槽２５０を介して不燃物供給路２３０を通って流動床ガス化炉２０の不燃物抜き出し部に供給されるので、特別の装置を用いることなく、流動床ガス化溶融装置２０２を運転することにより処理することができる。
【００３３】
上述の第３の実施形態においては、燃焼装置２０１と流動床ガス化溶融装置２０２の双方に、第２のバグフィルタ１８，２８および煙突１９，２９を設けているが、上述した第２の実施形態のように、これらを共有することもできる。また、ピットおよびクレーンも燃焼装置２０１と流動床ガス化溶融装置２０２とで共有することもできる。さらに、上述の第１から第３の実施形態においては、２段のバグフィルタを利用する例について説明したが、１段のバグフィルタで構成することもできる。また、上述の実施形態においては、燃焼装置を１系列、流動床ガス化溶融装置を１系列設けた例を説明したが、燃焼装置および流動床ガス化溶融装置の系統の数はこれに限られない。
【００３４】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態における廃棄物処理システムを示すフローシートである。
【図２】本発明の第２の実施形態における廃棄物処理システムを示すフローシートである。
【図３】本発明の第３の実施形態における廃棄物処理システムを示すフローシートである。
【符号の説明】
【００３６】
１，１０１，２０１    燃焼装置
２，１０２，２０２    ガス化溶融装置
１０    ストーカ焼却炉
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ    ストーカ
１１，２２    ピット
１２，２３    ホッパ
１３，２４    クレーン
１４，２５，２１４    ボイラ
１５    エコノマイザ
１６，２６    減温塔
１７，１８，２７，２８，１１８    バグフィルタ
１９，２９，１１９    煙突
２０    流動床ガス化炉
２０ａ  流動層
２１    旋回式溶融炉
３０    灰供給路
３２，３４    飛灰供給路
４０    不燃物排出装置
４２    磁選機・非鉄金属選別機
４４    不燃物処理装置
５０，５２，２５０    貯留槽
２１０    旋回流型流動床焼却炉
２１０ａ  流動層
２３０    不燃物供給路
【図１】
2005351525.tif 000003
【図２】
2005351525.tif 000004
【図３】
2005351525.tif 000005