(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化炉内に収容した廃棄物の一部を燃焼させて、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する工程と、該乾留により発生する可燃性ガスを燃焼炉に導入して燃焼させる工程とを備え、該可燃性ガスを該燃焼炉で燃焼させるときに、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を該燃焼炉に供給して該可燃性ガスを燃焼させると共に、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼による該燃焼炉内の温度変化に応じて該ガス化炉に供給される酸素量を制御し該乾留により発生する可燃性ガスの量を調整して、該燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上の略一定の温度に維持する廃棄物の焼却方法において、
第１の所定温度をダイオキシン類を熱分解可能な温度である８００℃以上に設定し、
燃焼したときに前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上にする熱量を有する可燃性ガスを発生するように調整された廃棄物を前記ガス化炉に収容すると共に、該廃棄物の着火に先立って、該燃焼炉で該可燃性ガスと異なる他の燃料を燃焼せしめ、該燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上になったときに、該廃棄物に着火して乾留を開始して、発生する該可燃性ガスを該他の燃料と共に燃焼せしめ、該燃焼炉内の温度が該可燃性ガスのみの燃焼により第１の所定温度より高温の第２の所定温度以上になったときに該他の燃料の燃焼を終了し、
該燃焼炉内の温度を第２の所定温度以上の略一定の温度に維持して該可燃性ガスのみを燃焼せしめ、
前記燃焼炉内の温度が該略一定の温度より低温で第１の所定温度より高温の第３の所定温度以下になったときに該他の燃料の燃焼を再開して、該可燃性ガスを該他の燃料と共に燃焼せしめ、該燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持し、該ガス化炉内の温度が該ガス化炉内の最高温度になった後、該最高温度より低温でダイオキシン類の生成温度未満の温度である第４の所定温度以下になったときに該他の燃料の燃焼を終了することを特徴とする廃棄物の焼却処理方法。
【請求項２】
前記廃棄物の着火から前記燃焼炉内の温度が前記可燃性ガスのみの燃焼により第２の所定温度以上になるまでの期間において、前記他の燃料の燃焼は、該燃焼炉内の温度が第２の所定温度以上になったときに該他の燃料の燃焼を停止し、該停止後に該燃焼炉内の温度が第２の所定温度以下になったときに再点火することにより断続的に行われ、該他の燃料の燃焼の停止後も該燃焼炉内の温度が第２の所定温度以上であるときに、該他の燃料の断続的燃焼を終了することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の焼却処理方法。
【請求項３】
前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下になってから前記ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になるまでの期間において、前記他の燃料の燃焼は、該燃焼炉内の温度が第３の所定温度以上になったときに該他の燃料の燃焼を停止し、該停止後に該燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下になったときに再点火することにより断続的に行われ、再点火後も該燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下であるときには該他の燃料の燃焼を継続して行って該燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持し、前記ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になったときに該他の燃料の燃焼を終了することを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物の焼却処理方法。
【請求項４】
前記ガス化炉内の温度を所定時間毎に検出し、該ガス化炉内の温度が該ガス化炉内の最高温度未満であることが連続して所定回数検知された後、該ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になったときに、前記他の燃料の燃焼を終了することを特徴とする請求項３記載の廃棄物の焼却処理方法。
【請求項５】
前記ガス化炉内の廃棄物の乾留により発生する前記可燃性ガスを前記燃焼炉に導入して燃焼させるときに、該可燃性ガスの一部を分取し、凝縮させて油分を回収すると共に、該油分を前記他の燃料とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの項記載の廃棄物の焼却処理方法。
【請求項６】
前記他の燃料の燃焼を行うときに、前記燃焼炉の熱により加熱された酸素を前記燃焼炉に供給することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの項記載の廃棄物の焼却処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、廃棄物を焼却処理する方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
近年、廃棄物の焼却処理に伴ってダイオキシン類が発生することが指摘されている。これは、前記廃棄物が多くの場合塩素を含んでいるために、このような廃棄物を２５０〜３５０℃程度の温度で燃焼させると、前記廃棄物から遊離する前記塩素と、樹脂等の不完全燃焼により生成する炭化水素とが、該廃棄物中に含まれる重金属を触媒として反応することによりダイオキシン類が生成するというものである。
【０００３】
前記廃棄物の焼却処理によるダイオキシン類の排出を防止するためには、前記廃棄物を８００℃以上の温度に２秒間以上滞留させて、生成したダイオキシン類を完全に熱分解させることが有効であるとされている。しかし、生活雑廃、紙、軟質塩化ビニル等の廃棄物は、焼却しても安定して８００℃以上の温度とすることが困難であるので、前記ダイオキシン類の排出を防止するために、一般に、重油等の他の燃料と共に燃焼させることにより、８００℃以上の温度で安定して焼却することが行われている。このようにするときには、焼却処理の全行程を通じて前記廃棄物と共に他の燃料の燃焼を行わねばならないので、前記他の燃料を多量に要し、ランニングコストの増大が避けられない。
【０００４】
ところで、本出願人は、先に廃タイヤ等の廃棄物を焼却処理する装置として、日本国特許公開公報平成２年第１３５２８０号等に開示された装置を提案している。
【０００５】
前記公報に開示された装置は、密閉構造のガス化炉と、該ガス化炉にガス通路を介して接続された燃焼炉とからなり、該ガス化炉中で廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱で該廃棄物の他の部分を乾留することにより発生する可燃性ガスを該燃焼炉に導入して完全燃焼せしめるものである。次に、前記装置による廃棄物の焼却処理の詳細について説明する。
【０００６】
前記装置により廃棄物を焼却処理するときには、まず、密閉構造のガス化炉に予め収容された廃棄物に着火して、該廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する。そして、乾留により発生する可燃性ガスを、該ガス化炉の外部に設けた燃焼炉にガス通路を介して導入する。
【０００７】
次に、前記燃焼炉では、導入された前記可燃性ガスに燃焼炎を供給して着火することにより、該可燃性ガスの燃焼を開始する。
【０００８】
次に、前記乾留が進行して前記可燃性ガスが安定して発生されるようになると該可燃性ガスの発生量も徐々に増大し、これに伴って前記燃焼炉内の温度Ｔ２として検知される該可燃性ガスの燃焼温度が、図３示のように次第に上昇する。そこで、前記燃焼炉内の温度Ｔ２が、前記可燃性ガスが自己の燃焼熱により自発的に安定して燃焼を継続することができる温度Ｔ２ａに達したならば、前記燃焼炎の供給を停止する。
【０００９】
次いで、前記燃焼炉に導入される前記可燃性ガスの量に応じて、該可燃性ガスが完全燃焼するために必要な酸素を該燃焼炉に供給する。同時に、前記可燃性ガスが完全燃焼している状態で、該可燃性ガスの燃焼温度として前記燃焼炉内の温度Ｔ２を検出し、温度Ｔ２の変化に応じて前記ガス化炉に供給される酸素量を制御して、前記乾留により発生する前記可燃性ガスの量を調整する。前記装置では、このようにすることにより、前記燃焼炉内の温度Ｔ２を前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する温度Ｔ２ａ以上の温度Ｔ２ｂに略一定に維持することができる。
【００１０】
前記装置では、前記乾留がさらに進行して前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分が少なくなると、前記ガス化炉に供給される酸素量を増加させても前記燃焼炉内の温度Ｔ２を温度Ｔ２ｂに略一定に維持するだけの可燃性ガスを発生させることができなくなる。すると、前記燃焼炉内の温度Ｔ２は次第に低下し、前記ガス化炉では前記廃棄物の乾留、燃焼が終了して灰化する。尚、前記ガス化炉内の温度をＴ１として図３に示す。
【００１１】
この結果、前記装置によれば、前記廃棄物の乾留と、前記可燃性ガスの完全燃焼とを安定して行うことができ、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階では、前記燃焼炉内の温度を所定の温度以上の略一定の温度に維持することができる。
【００１２】
ここで、前記公報に開示された装置を用いて廃棄物を焼却処理するとき、燃焼温度がダイオキシン類を熱分解することが可能とされる温度、例えば８００℃以上になる熱量を有する可燃性ガスを発生するように該廃棄物を調整しておけば、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階では、燃焼炉内の温度を８００℃以上の略一定の温度に維持することができる。従って、前記燃焼炉内の温度を８００℃以上の温度にするために、重油等の他の燃料の燃焼を必要とせず、低コストでダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００１３】
しかしながら、前記のようにして廃棄物を焼却処理するときに、前記廃棄物の乾留開始後、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでの段階と、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階後の前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分が少なくなり灰化する段階とでは、前記燃焼炉内の温度が８００℃に達せず、ダイオキシン類が排出される虞があるとの不都合がある。
【００１４】
【発明の開示】
本発明は、かかる不都合を解消するために、ダイオキシン類の排出を防止することができ、しかもランニングコストを低減することができる廃棄物の焼却処理方法を提供することを目的とする。
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明の廃棄物の焼却処理方法は、ガス化炉内に収容した廃棄物の一部を燃焼させて、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する工程と、該乾留により発生する可燃性ガスを燃焼炉に導入して燃焼させる工程とを備え、該可燃性ガスを該燃焼炉で燃焼させるときに、該燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を該燃焼炉に供給して該可燃性ガスを燃焼させると共に、該燃焼炉における該可燃性ガスの燃焼による該燃焼炉内の温度変化に応じて該ガス化炉に供給される酸素量を制御し該乾留により発生する可燃性ガスの量を調整して、該燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上の略一定の温度に維持する廃棄物の焼却方法において、第１の所定温度をダイオキシン類を熱分解可能な温度である８００℃以上に設定し、燃焼したときに前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上にする熱量を有する可燃性ガスを発生するように調整された廃棄物を前記ガス化炉に収容すると共に、該廃棄物の着火に先立って、該燃焼炉で該可燃性ガスと異なる他の燃料を燃焼せしめ、該燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上になったときに、該廃棄物に着火して乾留を開始して、発生する該可燃性ガスを該他の燃料と共に燃焼せしめ、該燃焼炉内の温度が該可燃性ガスのみの燃焼により第１の所定温度より高温の第２の所定温度以上になったときに該他の燃料の燃焼を終了し、該燃焼炉内の温度を第２の所定温度以上の略一定の温度に維持して該可燃性ガスのみを燃焼せしめ、前記燃焼炉内の温度が該略一定の温度より低温で第１の所定温度より高温の第３の所定温度以下になったときに該他の燃料の燃焼を再開して、該可燃性ガスを該他の燃料と共に燃焼せしめ、該燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持し、該ガス化炉内の温度が該ガス化炉内の最高温度になった後、該最高温度より低温でダイオキシン類の生成温度未満の温度である第４の所定温度以下になったときに該他の燃料の燃焼を終了することを特徴とする。
【００１６】
本発明の方法は、前述の公報に開示された装置を用い、燃焼したときに前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上にする熱量を有する可燃性ガスを発生するように調整された廃棄物を前記ガス化炉に収容して、該廃棄物の焼却処理を行うものである。ここで、第１の所定温度は、ダイオキシン類を熱分解することが可能な温度であり、具体的には８００℃以上に設定される。
【００１７】
このようにすることにより、前記ガス化炉における前記廃棄物の乾留により発生した可燃性ガスを前記燃焼炉で燃焼させるときに、該可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階では、重油等の他の燃料を燃焼させることなく、前記可燃性ガス自体の熱量で該燃焼炉内の温度を８００℃以上の略一定の温度に維持してダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００１８】
また、本発明の方法では、前記廃棄物の着火に先立って、前記燃焼炉で前記可燃性ガスと異なる他の燃料を燃焼させることにより、前記可燃性ガスが前記燃焼炉に導入される前に、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に加熱しておく。そして、前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上になったならば、前記ガス化炉内の廃棄物に着火して、該廃棄物の乾留を開始する。この結果、前記乾留により発生する可燃性ガスは、前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上になっている状態で、前記燃焼炉内に導入されることになり、乾留の初期段階でのダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００１９】
前記乾留の初期段階では、乾留が十分に安定していないために、発生する可燃性ガスの量も安定せず、該可燃性ガスのみの燃焼によっては、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持することが難しい。そこで、本発明の方法は、前記乾留の初期段階では、前記可燃性ガスを前記の他の燃料と共に燃焼せしめることにより、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持する。そして、燃焼炉内の温度が該可燃性ガスのみの燃焼により第１の所定温度より高温の第２の所定温度以上になったならば、該可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるものとして、前記他の燃料の燃焼を終了する。この結果、前記乾留の開始から前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるようになるまでの段階でのダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００２０】
前記他の燃料の燃焼終了後は、前記可燃性ガスのみが、前記燃焼炉内の温度を第２の所定温度以上、すなわち第１の所定温度以上の略一定の温度に維持して燃焼せしめられる。従って、前述のように、この段階でのダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００２１】
前記ガス化炉内の廃棄物の乾留が進行して乾留し得る部分が少なくなると前記可燃性ガスの発生量が低減するので、前記燃焼炉内の温度が第２の所定温度以上の略一定の温度から低下し始める。しかし、この段階では、前記ガス化炉内の温度が高く、まだダイオキシン類が生成している可能性がある。
【００２２】
そこで、本発明の方法では、次に前記燃焼炉内の温度が、第２の所定温度以上の略一定の温度から低下し始めたならば、前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度より低くならないように、第１の所定温度より高温の第３の所定温度以下になった時点で、前記他の燃料の燃焼を再開する。前記可燃性ガスを前記他の燃料と共に燃焼せしめることにより、前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分が少なくなり可燃性ガスの発生量が低減しても、前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上に維持される。
【００２３】
そして、前記ガス化炉内の温度が該ガス化炉内の最高温度より低温の第４の所定温度以下になったならば、前記可燃性ガスにダイオキシン類が含まれなくなったものとして、前記他の燃料の燃焼を終了する。ここで、第４の所定温度は具体的にはダイオキシン類の生成温度未満の温度に設定される。この結果、前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分が少なくなり灰化する段階でのダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００２４】
前記他の燃料の燃焼が終了すると、やがて、前記ガス化炉内の前記廃棄物の乾留し得る部分が無くなり、前記廃棄物が灰化して、自然に消火する。また、前記燃焼炉内においても、前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分の減少に伴い、前記可燃性ガスの量が低減して、自発的な燃焼を維持できなくなり、自然に消火する。この結果、本発明の方法に係る焼却処理が自然に終了される。
【００２５】
前述のように、本発明の方法によれば、前記廃棄物の乾留の開始から、前記ガス化炉内の温度がダイオキシン類の生成温度未満の温度になるまで、前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上に維持される。従って、前記廃棄物の焼却処理の全行程に亘って、確実にダイオキシン類の排出を防止することができる。
【００２６】
また、本発明の方法では、前記廃棄物の乾留開始後、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続するようになるまでの段階と、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階後の前記ガス化炉内の廃棄物の乾留し得る部分が少なくなり灰化する段階とで前記他の燃料の燃焼を行うだけで、前記可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続する段階では前記他の燃料の燃焼を行わないので、前記他の燃料の使用量が節減されランニングコストを低減することができる。
【００２７】
また、本発明の方法は、前記廃棄物の着火から前記燃焼炉内の温度が前記可燃性ガスのみの燃焼により第２の所定温度以上になるまでの期間において、前記他の燃料の燃焼は、該燃焼炉内の温度が第２の所定温度以上になったときに該他の燃料の燃焼を停止し、該停止後に該燃焼炉内の温度が第２の所定温度以下になったときに再点火することにより断続的に行われ、該他の燃料の燃焼の停止後も該燃焼炉内の温度が第２の所定温度以上であるときに、該他の燃料の断続的燃焼を終了することを特徴とする。
【００２８】
本発明の方法では、前記他の燃料の燃焼を停止すると、前記燃焼炉内の温度は前記可燃性ガスのみの燃焼に依存することになるので、前記他の燃料の燃焼を停止した後の前記燃焼炉内の温度を見ることによって、前記可燃性ガスの燃焼状態を検出することができる。そこで、前記期間において前記燃焼炉内の温度が第２の所定温度以上になって前記他の燃料の燃焼を停止した後に、前記燃焼炉内の温度が第２の所定温度以下になったならば、前記可燃性ガスのみの燃焼によっては、まだ前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上にならない可能性があるものとして、前記他の燃料の再点火を行う。また、前記再点火後に、前記燃焼炉内の温度が第２の所定温度以上になったならば、再び前記他の燃料の燃焼を停止し、前記操作を繰り返す。
【００２９】
そして、前記他の燃料の燃焼を停止しても、前記燃焼炉内の温度が第２の所定温度以上の温度を維持しているならば、前記可燃性ガスのみの燃焼によって前記燃焼炉内の温度が確実に第１の所定温度以上になり、該可燃性ガスが自発的に安定な燃焼を継続できるものとして、前記他の燃料の燃焼を終了する。
【００３０】
また、本発明の方法では、前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下になってから前記ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になるまでの期間において、前記他の燃料の燃焼は、該燃焼炉内の温度が第３の所定温度以上になったときに該他の燃料の燃焼を停止し、該停止後に該燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下になったときに再点火することにより断続的に行われ、再点火後も該燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下であるときには該他の燃料の燃焼を継続して行って該燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持し、前記ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になったときに該他の燃料の燃焼を終了することを特徴とする。
【００３１】
本発明の方法では、前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下になったときに前記他の燃料の燃焼が再開される。そして、前記他の燃料の燃焼により前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以上になったならば、前記他の燃料の燃焼を停止し、停止後の前記燃焼炉内の温度を見ることによって、前述のように前記可燃性ガスの燃焼状態を検出することができる。
【００３２】
そこで、前記期間において前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以上になって前記他の燃料の燃焼を停止した後に、前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下になったならば、前記可燃性ガスのみの燃焼によっては、すでに前記燃焼炉内の温度が第１の所定温度以上にならない可能性があるものとして、前記他の燃料の再点火を行う。また、前記再点火後に、前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以上になったならば、再び前記他の燃料の燃焼を停止し、前記操作を繰り返す。
【００３３】
そして、前記他の燃料の再点火を行っても、前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下であるならば、前記可燃性ガスのみの燃焼によっては全く前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持できなくなったものとして、前記他の燃料の燃焼を継続して行い、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上に維持する。その後、前記ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になったならば、前述のように、前記ガス化炉から前記燃焼炉に導入されるガスにダイオキシン類が含まれなくなったものとして、前記他の燃料の燃焼を終了する。
【００３４】
本発明の方法では、前述のように、前記廃棄物の着火から前記燃焼炉内の温度が前記可燃性ガスのみの燃焼により第２の所定温度以上になるまでの期間または、前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下になってから前記ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になるまでの期間において、前記他の燃料の燃焼を断続的に行うことにより、前記他の燃料を節約することができ、さらにランニングコストを低減することができる。
【００３５】
また、本発明の方法は、前記燃焼炉内の温度が第３の所定温度以下になってから前記ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になるまでの期間において、前記ガス化炉内の温度を所定時間毎に検出し、該ガス化炉内の温度が該ガス化炉内の最高温度未満であることが連続して所定回数検知された後、該ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になったときに、前記他の燃料の燃焼を終了することを特徴とする。
【００３６】
前記ガス化炉内では、前記廃棄物の乾留し得る部分が少なくなってくると、それまで乾留のために消費されていた熱量が消費されなくなるので、前記廃棄物の赤熱によりガス化炉内の温度が急激に上昇し始める。そして、前記廃棄物の赤熱化が終了して灰化が始まると、ガス化炉内の温度は前記廃棄物が赤熱化したときの温度を最高として、減少に転ずる。
【００３７】
しかし、本発明の方法により焼却処理される廃棄物は、その材質、容量等がまちまちであるので、前記赤熱化から灰化への移行が均等に進まず、表面は灰化していても、下層部にはまだ赤熱していたり、赤熱化が遅れている廃棄物が残っていることがある。このような場合には、前記廃棄物の赤熱化により温度が再び上昇することがある。この傾向は、前記ガス化炉の容量が大であるときに、より顕著になる。
【００３８】
そこで、本発明の方法では、前述のように、前記ガス化炉内の温度を所定時間毎に検出し、該ガス化炉内の温度が該ガス化炉内の最高温度未満であることが連続して所定回数検知されたときに、該ガス化炉内の廃棄物が全体的に灰化に移行したものとし、この後、該ガス化炉内の温度が第４の所定温度以下になったときに、前記他の燃料の燃焼を終了する。このようにすることにより、前記ガス化炉内の温度の再上昇によるダイオキシンの排出を確実に防止することができる。
【００３９】
また、本発明の方法は、前記ガス化炉内の廃棄物の乾留により発生する前記可燃性ガスを前記燃焼炉に導入して燃焼させるときに、該可燃性ガスの一部を分取し、凝縮させて油分を回収すると共に、該油分を前記他の燃料とすることを特徴とする。
【００４０】
本発明の方法では、前記他の燃料として重油等の助燃油を用いることができるが、前記助燃油だけを用いると、燃料の増加による負担が重くなる。そこで、前記可燃性ガスの一部を分取し、凝縮させて回収した油分を前記他の燃料に加えることにより、前記負担を軽減することができる。
【００４１】
前記乾留が盛んに進行している段階では、前記燃焼炉内の温度を第１の所定温度以上の略一定の温度に維持するに十分な可燃性ガスが発生しているので、前記可燃性ガスの一部を分取しても前記燃焼炉内の温度は何ら支障なく前記略一定の温度に維持される。また、前記可燃性ガスに含まれる可燃性成分は、これを凝縮させて液化させることにより、容易に油分として回収することができる。
【００４２】
また、本発明の方法は、前記他の燃料の燃焼を行うときに、前記燃焼炉の熱により加熱された酸素を前記燃焼炉に供給することを特徴とする。
【００４３】
前記燃焼炉に加熱された酸素を供給すると、該燃焼炉内で酸素の加熱のために消費される熱量が節減され、前記可燃性ガスの燃焼温度が高くなる。従って、前記他の燃料の燃焼を行うときに、該燃料を低減することができる。
【００４４】
【発明を実施するための最良の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。
【００４５】
本実施形態の廃棄物の乾留ガス化焼却処理装置は、図１示のように、廃タイヤを主とする各種廃棄物の混合物である廃棄物Ａを収容するガス化炉１と、該ガス化炉１にガス通路２を介して接続される燃焼炉３とを備える。ガス化炉１の上面部には、開閉自在な投入扉４を備える投入口５が形成され、投入口５から廃タイヤ等の廃棄物Ａをガス化炉１内に投入可能とされている。そして、ガス化炉１はその投入扉４を閉じた状態では、その内部が実質的に外部と遮断されるようになっている。
【００４６】
ガス化炉１の外周部には、その冷却構造として、ガス化炉１の内部と隔離されたウォータージャケット６が形成されている。ウォータージャケット６は、図示しない給水装置により給水され、内部の水量が所定水位に維持されるようになっている。
【００４７】
ガス化炉１の下部は下方に突出した円錐台形状に形成され、その円錐台形状の下部の外周部には、ガス化炉１の内部と隔離された空室７が形成されている。この空室７は、ガス化炉１の内壁部に設けられた複数の給気ノズル８を介して、ガス化炉１の内部に連通している。
【００４８】
ガス化炉１の下部の前記空室７には、乾留酸素供給路９が接続されている。乾留酸素供給路９は、主酸素供給路１０を介して送風ファン等により構成された酸素（空気）供給源１１に接続されている。乾留酸素供給路９には制御弁１２が設けられ、制御弁１２は弁駆動器１３によりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器１３は、ＣＰＵ等を含む電子回路により構成された制御装置１４により制御される。
【００４９】
さらに、ガス化炉１の下側部には、制御装置１４に制御されて、ガス化炉１に収容された廃棄物Ａに着火するための着火装置１５が取り付けられている。着火装置１５は点火バーナ等により構成され、重油等の助燃油が貯留されている燃料供給装置１６から燃料供給路１７を介して供給される燃料を燃焼させることにより、廃棄物Ａに燃焼炎を供給する。
【００５０】
燃焼炉３は、廃棄物Ａの乾留により生じる可燃性ガスとその完全燃焼に必要な酸素（空気）とを混合するバーナ部１８と、酸素と混合された可燃性ガスを燃焼せしめる燃焼部１９とからなり、燃焼部１９はバーナ部１８の先端側で該バーナ部１８に連通している。バーナ部１８の後端部には、ガス通路２が接続され、ガス化炉１における廃棄物Ａの乾留により生じた可燃性ガスがガス通路２を介してバーナ部１８に導入される。
【００５１】
バーナ部１８の外周部には、その内部と隔離された空室２０が形成され、該空室２０はバーナ部１８の内周部に穿設された複数のノズル孔２１を介してバーナ部１８の内部に連通している。空室２０には、主酸素供給路１０から分岐する燃焼酸素供給路２２が接続されている。燃焼酸素供給路２２には制御弁２３が設けられ、制御弁２３は弁駆動器２４によりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器２４は、前記制御装置１４により制御される。
【００５２】
バーナ部１８の後端部には、制御装置１４に制御されて、燃料供給装置１６から燃料供給路１７を介して供給される重油等の助燃油を燃焼させる燃焼装置２５が取り付けられている。燃焼装置２５は点火バーナ等により構成され、前記助燃油を燃焼させる。尚、燃焼装置２５はバーナ部１８に導入された可燃性ガスに着火する場合にも用いられる。
【００５３】
燃焼部１９の先端部には、可燃性ガスが燃焼部１９で完全燃焼された後の廃ガスを排出するダクト２６ａが設けられており、熱交換器２７の一方の端部に接続されている。熱交換器２７は、内部に主酸素供給路１０が配設されており、前記廃ガスと主酸素供給路１０に流通する酸素との間で熱交換を行うことにより、前記酸素が加熱される。
【００５４】
熱交換器２７の他方の端部には、前記酸素と熱交換した前記廃ガスを送風ファン２８を介して煙突２９から大気中に排出するダクト２６ｂが接続されており、ダクト２６ｂの途中にはサイクロン３０、冷却塔３１、バグフィルター３２が配設されている。
【００５５】
本実施形態の装置では、さらに、ガス通路２の途中に、ガス化炉１から燃焼炉３に導入される可燃性ガスの一部を分取する分取導管３３が逆止弁３４を介して接続されており、分取された可燃性ガスを油分回収装置３５に案内する。油分回収装置３５は、分取された可燃性ガスを凝縮するコンデンサ３６ａ，３６ｂと、コンデンサ３６ａ，３６ｂで凝縮されない可燃性成分をさらに回収する油分離機３７とからなる。油分離機３７はガス導管３８により燃焼炉３に接続されており、油分離機３７でも分離しきれない可燃性成分を含むガスは、ガス導管３８により送風ファン３９を介して燃焼炉３の燃焼部１９に導入される。
【００５６】
コンデンサ３６ａ，３６ｂの下方には、それぞれ凝縮された油分を貯留する貯留槽４０ａ，４０ｂが設けられている。コンデンサ３６ａ，３６ｂで凝縮された油分は、貯留槽４０ａ，４０ｂから回収油導管４１により導出され、油水分離機４２、濾過器４３を経た後、ポンプ４４を介して燃料供給装置１６に送られる。
【００５７】
さらに、本実施形態の装置において、ガス化炉１の上部にはガス化炉１内の温度Ｔ１を検知する温度センサ４５が取着され、燃焼炉３には燃焼炉３内の温度Ｔ２を検知する温度センサ４６が、バーナ部１８の先端部に臨む位置に取着されている。温度センサ４５，４６の検知信号は制御装置１４に入力される。
【００５８】
次に、本実施形態の装置による廃棄物の焼却処理方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００５９】
図１示の装置において、廃棄物Ａを焼却処理する際には、まず、ガス化炉１の投入扉４を開き、投入口５から廃棄物Ａをガス化炉１内に投入する。前記廃棄物Ａは、廃タイヤを主とする各種廃棄物を混合して、ガス化炉１内における乾留により発生する可燃性ガスが安定して燃焼を継続するときにその燃焼温度が８００℃（第１の所定温度）以上になる熱量を有するように調整されており、本実施形態ではさらに前記燃焼温度が８５０℃以上になる熱量を有するように調整されている。
【００６０】
次いで、投入扉４を閉じてガス化炉１内を密封状態としたのち、前記廃棄物Ａの着火に先立って、制御装置１４により燃焼炉３の燃焼装置２５を作動させることにより、前記助燃油の燃焼が開始される。燃焼炉３内の温度Ｔ２は前記助燃油の燃焼により次第に上昇し、温度センサ４６により検知される温度Ｔ２が８００℃を超えると、制御装置１４によりガス化炉１の着火装置１５が作動されて廃棄物Ａに着火され、廃棄物Ａの部分的燃焼が始まる。
【００６１】
廃棄物Ａの部分的燃焼が始まるとガス化炉１内の温度Ｔ１が次第に上昇し、温度センサ４５により検知される温度Ｔ１が所定の温度Ｔ１Ａに達すると、制御装置１４により前記着火が異常なく行われたものと判断されて着火装置１５が停止される。
【００６２】
前記着火の際に、乾留酸素供給路９の制御弁１２は、制御装置１４により制御される弁駆動器１３により、比較的小さな所定の開度で予め開弁されている。この結果、着火装置１５による廃棄物Ａへの着火は、ガス化炉１内に存在していた酸素と、酸素（空気）供給源１１から主酸素供給路１０及び乾留酸素供給路９を介してガス化炉１に供給される少量の酸素とを使用して行われる。
【００６３】
前記着火により、ガス化炉１内の廃棄物Ａの下層部において、廃棄物Ａの部分燃焼が始まると、その燃焼熱により該廃棄物Ａの上層部の乾留が始まり、該乾留により発生した可燃性ガスは、該ガス化炉１に接続されたガス通路２を介して、燃焼炉３のバーナ部１８に導入される。前記着火後、制御装置１４は所定のプログラムに従って、乾留酸素供給路９に設けられた制御弁１２の開度を段階的に徐々に増大させていく。この結果、廃棄物Ａの下層部に、その継続的な燃焼に必要十分な程度で酸素が供給され、廃棄物Ａの下層部の燃焼が必要以上に拡大することなく安定すると共に、廃棄物Ａの上層部の乾留も安定に行われるようになっていく。
【００６４】
前記可燃性ガスが燃焼炉３のバーナ部１８に導入されるとき、燃焼酸素供給路２２の制御弁２３は、制御装置１４により制御される弁駆動器２４により予め所定の開度で開弁されている。そこで、バーナ部１８に導入された可燃性ガスは、バーナ部１８内で燃焼酸素供給路２２から供給される酸素と混合されて燃焼装置２５から供給される燃焼炎により着火され、燃焼部１９において前記助燃油と共に燃焼を開始する。
【００６５】
前記可燃性ガスの燃焼が開始された時点では、前記乾留による前記可燃性ガスの発生は不安定であり、該可燃性ガスが燃焼炉３に安定して供給されないこともあるが、前記のようにガス化炉１内における乾留が安定するに従って前記可燃性ガスが連続的に発生するようになり、その発生量も増加していく。
【００６６】
このとき、前記可燃性ガスの発生量が増加して燃焼炉３内の温度Ｔ２が上昇すると、前記可燃性ガスが自己の燃焼熱により自発的に安定して燃焼を継続することができるようになる。そこで、制御装置１４は、温度センサ４６により検出される燃焼炉３内の温度Ｔ２が８００℃以上の第２の所定温度、例えば８３０℃以上になったならば、燃焼装置２５による助燃油の燃焼を停止し、停止後の温度Ｔ２の変化により、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する。
【００６７】
すなわち、前記助燃油の燃焼を停止後、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以下になったならば、まだ可燃性ガスが自発的に燃焼できる状態に至らないものと判断し、燃焼装置２５に再点火し、助燃油の燃焼を再開する。そして、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以上になったならば、再び燃焼装置２５による助燃油の燃焼を停止し、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する操作を繰り返す。
【００６８】
この結果、燃焼装置２５による助燃油の燃焼は、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以上になったら停止、８３０℃以下になったら再開というように、断続的に行われ、この間、燃焼炉３内の温度Ｔ２は図２に示すように、ジグザグ状に変化する。そして、燃焼装置２５による助燃油の燃焼を停止しても、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以上を維持するようになったならば、制御装置１４は、前記可燃性ガスは自己の燃焼熱により自発的に燃焼できる状態に達したものと判断し、燃焼装置２５による助燃油の燃焼を終了させる。この後は、前記可燃性ガスのみの自発的な燃焼が行われ、温度センサ４６で検知される燃焼炉３内の温度Ｔ２は、実質的に該可燃性ガス自体の燃焼温度を示すようになる。
【００６９】
前記可燃性ガスのみの自発的な燃焼が行われるようになると、燃焼炉３内の温度Ｔ２により検知される前記可燃性ガス自体の燃焼温度は、８３０℃以上の略一定の温度、例えば８５０℃に維持される。このとき、制御装置１４は該可燃性ガスが完全燃焼するために必要十分な量の酸素がバーナ部１８に供給されるように燃焼酸素供給路２２の制御弁２３の開度を自動的に制御する。具体的には前記制御は、燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２が８５０℃よりも低くなると、制御弁２３の開度が小さくされてバーナ部１８への酸素供給量が低減され、逆に温度Ｔ２が８５０℃よりも高くなると、制御弁２３の開度が大きくされてバーナ部１８への酸素供給量が増加されるように行われる。
【００７０】
また、同時に、制御装置１４は、温度センサ４６で検知される燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２に応じて制御弁１２の開度を自動的に制御することにより、ガス化炉１における前記可燃性ガスの発生量を調整して、燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２が８５０℃に略一定に維持されるようにする。具体的には、前記制御は、燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２が８５０℃よりも低くなると、制御弁１２の開度が大きくされてガス化炉１への酸素供給量を増加させ、前記乾留による前記可燃性ガスの発生が促進されるように行われる。また、前記制御は、逆に燃焼炉３内における可燃性ガスの燃焼温度Ｔ２が８５０℃よりも高くなると、制御弁１２の開度が小さくされて、ガス化炉１への酸素供給量を低減させ、前記乾留による前記可燃性ガスの発生が抑制されるように行われる。これにより、ガス化炉１では廃棄物Ａの下層部の燃焼と上層部の乾留とが安定して進行し、燃焼炉３では図２示のように温度Ｔ２が８５０℃に略一定に維持される。
【００７１】
また、温度センサ４５により検知されるガス化炉１内の温度Ｔ１は、前記燃焼装置２５の作動中、前記廃棄物Ａに着火された直後には廃棄物Ａの下層部の燃焼に従って上昇するが、その後、廃棄物Ａの下層部の燃焼熱が上層部の乾留のために消費されることにより、一旦下降する。そして、燃焼装置２５が停止されて、前記可燃性ガスのみの自発的燃焼が行われるようになり、前記乾留が定常的に安定に進行する段階（燃焼炉３内の温度Ｔ２が８５０℃に略一定に維持される段階）に入ると、ガス化炉１内の温度Ｔ１は前記乾留の進行に伴って次第に上昇する。
【００７２】
前記可燃性ガスのみが自発的な燃焼を行う段階では、前記可燃性ガスの発生が盛んであり、該可燃性ガスの一部を分取しても、燃焼炉３内の温度Ｔ２を８５０℃に略一定に維持するに十分な可燃性ガスが得られる。そこで、この段階では後述するように分散導管３３により前記可燃性ガスの一部を分取して、該可燃性ガスに含まれる可燃性成分を油分回収装置３５により油分として回収する。
【００７３】
次に、前記乾留が進行して、廃棄物Ａの乾留し得る部分が乏しくなってくると、乾留酸素供給路９の制御弁１２の開度を調整してガス化炉１に対する酸素供給量を増加させても燃焼炉３内の温度Ｔ２を８５０℃に略一定に維持するために十分な量の可燃性ガスを発生させることができなくなる。このような状態になると、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８５０℃から低下する傾向を示すようになる。
【００７４】
そこで、制御装置１４は、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８５０℃以下、８００℃以上の第３の所定の温度、例えば８３０℃以下になったならば、燃焼装置２５による助燃油の燃焼を再開する。この段階では、制御装置１４は、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以上になったならば、燃焼装置２５による助燃油の燃焼を停止し、停止後の燃焼炉３内の温度Ｔ２の変化により、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する。
【００７５】
すなわち、前記助燃油の燃焼を停止後、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以下になったならば、制御装置１４は可燃性ガスが既に自己の燃焼熱により自発的に燃焼できない可能性があるものと判断し、燃焼装置２５に再点火し、助燃油の燃焼を再開する。そして、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以上になったならば、再び燃焼装置２５による助燃油の燃焼を停止し、可燃性ガスが自発的に安定して燃焼を継続することができるかどうかを判断する操作を繰り返す。
【００７６】
この結果、燃焼装置２５による助燃油の燃焼は、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以上になったら停止、８３０℃以下になったら再開というように、断続的に行われ、この間、燃焼炉３内の温度Ｔ２は図２に示すように、ジグザグ状に変化する。そして、燃焼装置２５による助燃油の燃焼を行っても、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以上に上がらなくなったならば、制御装置１４は、前記可燃性ガスが自発的に燃焼することが全くできない状態になったものと判断し、燃焼装置２５による助燃油の燃焼を継続的に行って燃焼炉３内の温度Ｔ２が８００℃以上に維持されるようにする。
【００７７】
一方、廃棄物Ａの乾留し得る部分が乏しくなってくると、ガス化炉１内では廃棄物Ａが全燃焼状態になるので、ガス化炉１内温度Ｔ１の上昇が急になる。そして、廃棄物Ａの乾留し得る部分がなくなり、赤熱化した廃棄物Ａが灰化に移行し始める温度ＴＩＭＡＸを最高温度として、減少に転じる。しかし、廃棄物Ａはその容量、材質等がまちまちであるため、灰化した表面層の下に赤熱化していたり、まだ赤熱化していない部分が残っており、この部分の熱によりガス化炉１内温度Ｔ１が再び上昇することがある。
【００７８】
そこで、制御装置１４は、燃焼炉３内の温度Ｔ２が８３０℃以下になった段階で、温度センサ４５により検出されるガス化炉１内の温度Ｔ１を所定時間毎、例えば１０分毎に、ガス化炉１内の最高温度ＴＩＭＡＸと比較する。そして、ガス化炉１内の温度Ｔ１が所定回数、例えば３回連続して最高温度ＴＩＭＡＸ未満であったときには、ガス化炉１内の廃棄物Ａが確実に全体的に灰化に移行したものと判定する。
【００７９】
この後、制御装置１４は、ガス化炉１内の温度Ｔ１が第４の所定温度、例えばダイオキシン類の生成温度未満の２００℃以下になったならば、前記可燃性ガスには既にダイオキシン類が含まれず、最早燃焼炉３内の温度Ｔ２を８００℃以上に維持する必要は無くなったものと判断し、燃焼装置２５による助燃油の燃焼を終了させる。
【００８０】
この後、前記ガス化炉１内では、前記廃棄物Ａの灰化が進行する。また、前記廃棄物Ａの乾留し得る部分の減少に伴い、前記燃焼炉３内では前記可燃性ガスの量が低減して、自発的な燃焼を維持できなくなる。この結果、ガス化炉１内の温度Ｔ１、燃焼炉３内の温度Ｔ２が次第に低下して、やがて共に自然消火に至る。
【００８１】
次に、前記可燃性ガスの一部から油分回収装置３５により油分を回収する方法について説明する。
【００８２】
本実施形態では、前記可燃性ガスが燃焼炉３内で安定して燃焼を行う段階（燃焼炉３内の温度Ｔ２が８５０℃に略一定に維持される段階）では、ガス化炉１において盛んに可燃性ガスが発生する。そこで、前記乾留安定段階で、ガス通路２内の可燃性ガスの圧力が所定の大きさを超えたときには、可燃性ガスの一部が分取導管３３の逆止弁３４を超えて油分回収装置３５に導入される。油分回収装置３５に導入された可燃性ガスは、まず、液化しやすい可燃性成分が直列に配列されたコンデンサ３６ａ，３６ｂで凝縮され、液化された油分は貯留槽４０ａ，４０ｂに収容される。前記油分は、ポンプ４４により取り出され、油水分離機４２、濾過器４３で精製されたのち、燃料供給装置１６に送られ、燃焼装置２５の次回の作動時に前記助燃油の一部として使用される。
【００８３】
次いで、前記可燃性ガスは、油分離機３７に送られ、コンデンサ３６ａ，３６ｂで凝縮されなかった可燃性成分が油分として回収される。そして、油分離機３７でも回収されなかった可燃性成分を含む残余の可燃性ガスは、ガス導管３８により送風ファン３９を介して燃焼炉３の燃焼部１９に導入されて燃焼せしめられる。
【００８４】
次に、燃焼炉３の廃ガスの排出について説明する。
【００８５】
本実施形態において、燃焼炉３の廃ガスは、まず、ダクト２６ａにより熱交換器２７に送られ、熱交換器２７内に配設された主酸素供給路１０内に流通される酸素の加熱に用いられる。前記加熱された酸素は、燃焼酸素供給路２２を介して燃焼炉３に導入されることにより燃焼炉３内の温度Ｔ２を上昇させるので、燃焼装置２５の作動中には燃料供給装置１６から供給される燃料を節約することができる。また、前記乾留安定段階には、燃焼炉３内の温度Ｔ２を所定の温度Ｔ２Ａに略一定に維持するために要する可燃性ガスの量を低減し、分取導管３３から分取可能な可燃性ガスの量を増加させることができる。
【００８６】
さらに、前記加熱された酸素は、乾留酸素供給路９を介してガス化炉１に導入されることにより、廃棄物Ａの燃焼をより安定にするとの効果も得ることができる。
【００８７】
熱交換器２７で前記酸素の加熱に用いられた廃ガスは、ダクト２６ｂによりサイクロン３０に導入され、該廃ガスに含まれる塵埃が除去される。次いで、前記廃ガスは冷却塔３１に導入されることにより十分に冷却されて、バグフィルター３２に導入される。そして、バグフィルター３２で、さらに微細な飛灰が除去されたのち、最終的に送風ファン２８を介して煙突２９から大気中に排出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焼却処理方法に用いる廃棄物の乾留ガス化焼却処理装置の一実施形態を示すシステム構成図。
【図２】本発明の焼却処理方法におけるガス化炉内の温度及び燃焼炉内の燃焼温度の経時変化を示すグラフ。
【図３】従来の焼却処理方法におけるガス化炉内の温度及び燃焼炉内の燃焼温度の経時変化を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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