(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却処理施設などから捕集された灰を分解炉（２）に投入して加熱し、前記灰に含まれるダイオキシン類を処理する方法において、
前記灰は造粒手段（１）によって、前記灰を双ロール（６）間で圧延することによって灰のシートを形成し、当該シートをブレーカ（７）によって破砕して粒状体を造粒した後に破砕して細かい粒状体を形成し、さらに当該細かい粒状体を多数の孔が形成されたスクリーン（１２）に通過させて所定の粒径の粒状体に整えてから前記分解炉（２）に投入し、
該分解炉（２）で加熱された前記粒状体を冷却装置（３）によって速やかに冷却し、
さらに、前記解炉及び冷却装置の排出ガスに含まれるダイオキシン類を吸着部（１５）によって除去する
ことを特徴とする処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却処理施設などから捕集された灰を分解炉に投入して加熱し、灰に含まれるダイオキシン類を処理する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ダイオキシン類に対する社会の関心が高まっている。一般にダイオキシン類と称されるのは、ＰＣＤＤ（ポリ塩化ジベンゾ−パラ−ジオキシン）およびＰＣＤＦ（ポリ塩化ジベンゾフラン）であり、これらの有機塩素化合物は人体に有害な物質であると考えられている。都市ごみおよび産業廃棄物などのごみ焼却処理施設において、排ガスあるいは焼却処理した際の残渣である焼却灰や飛灰（飛散灰）にダイオキシン類が含まれており、現在、各種方面に渡って、ごみ焼却処理施設におけるダイオキシン類の処理対策が講じられている。
【０００３】
この対策の中で、ごみ焼却処理施設などから捕集された灰に含まれるダイオキシン類を処理する技術のひとつとして、分解炉を用いる処理方法が知られている。この処理方法は、ごみ焼却炉などで生じた灰を不活性雰囲気下で３００〜５００℃またはそれ以上の温度に加熱して、灰に含まれるダイオキシン類の脱塩素化・熱分解を図るものである。また、この処理では、分解炉にて脱塩素化・熱分解された灰を冷却装置にて急速に冷却することによって、熱分解処理後のダイオキシン類の再合成を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ごみ焼却処理施設から発生する灰は、処理時の気候・時期や焼却処理炉の形式などの違いによって、成分や物理的性質が大きく異なっている。またこの灰は一般的に、１０μｍ前後の細かい粉体であり、水分が伴うと固まりやすい傾向にある。このため、灰に水分が多く含まれていると、発生した水蒸気が炉内での温度の低い場所で結露し、この結露によって灰が炉内に固着したり、あるいは、灰に低融点の金属化合物が多く含まれていると、この金属化合物が、炉内の熱で融解して灰を炉内に固着させるといったことが起こりやすい。そして炉内での灰の固着が原因で、灰の流動性が悪くなり、分解炉の連続運転に支障が生じるといったことがあった。また、炉内の内壁等に固着した灰が炉の加熱効率を低下させ、灰に含まれるダイオキシン類が十分に熱分解されなくなるといったことがあった。さらに、分解炉内で輸送されている灰同士が付着して塊状に成長し、この大きく塊状となった灰が冷却工程において速やかに冷却されず、ダイオキシン類が再合成してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、炉内での灰の固着を防止し、灰に含まれるダイオキシン類を安定して処理することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明は、ごみ焼却処理施設などから捕集された灰を分解炉に投入して加熱し、この灰に含まれるダイオキシン類を処理する方法において、捕集された灰が、造粒手段によって予め所定の粒径の粒状体に造粒されてから分解炉に投入される技術が採用される。この処理方法は、分解炉に投入する前に予め造粒手段によって灰が粒状体に造粒されるので、形成された粒状体は所定の粒径に整えられ、分解炉内での粒状体の流動性が変動の少ない安定した状態に保たれる。また粒状体は、ある程度の重さと大きさを有しているので炉内で固着するといったことが起こりにくく、分解炉は、加熱効率が低下することなく安定してダイオキシン類を熱分解することが可能となる。
【０００７】
第２の発明は、上記第１の発明において、造粒手段が、灰を圧密して造粒する技術が採用される。この処理方法は灰を圧密して造粒するので、造粒された粒状体は、かさ密度が増加して適度な固さと重さを有する所定の粒径に整えられる。また、粒状体はある程度固められた粒子状態であるので、水分や低融点の金属化合物に影響を受けて炉内に粒状体が固着するといったことが起こりにくく、粒状体が安定して炉内で流動するとともに、ダイオキシン類の熱分解も安定して行われる。またこの粒状体は、粉体に比べて粒状体同士の接触面積が小さく、輸送中などに粒状体同士が付着して大きな塊状となるといったことが生じにくいので、粒状体は冷却工程において速やかに冷却され、ダイオキシン類が再合成することが少ない。なお、かさ密度とは、粉体や粒状の固体における単位体積当たりの重量を表す。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、捕集された灰を造粒した後に分解炉に投入して加熱することで、灰に含まれるダイオキシン類を処理するための基本構成例を示すものである。図１中、符号１は灰を造粒するための造粒手段、符号２は分解炉、そして符号３は冷却装置を示し、これらが順次配設された構成となっている。
【０００９】
造粒手段１は、圧延装置４と造粒装置５とで構成されている。圧延装置４は、原料に所定の圧力をかけて圧密し、造粒手段１で形成される粒状体のかさ密度を大きくすることを目的としている。本実施形態の圧延装置４としては、油圧シリンダを有する回転可能な双ロール６を備えた装置が配されている。この圧延装置４は、所定の圧力で押し込まれた双ロール６間に、灰を連続的に通過させ、圧延された灰のシートを形成する。また、この圧延装置４には、このほかにも例えば灰を平板の金型でプレスしてシートを作成する装置など、種々のものが適用可能である。
【００１０】
造粒装置５は、灰を所定の粒径に揃った粒状体とすることを目的としている。造粒装置５としては種々のものが適用可能であり、回転可能な溝付きの双ロール間で原料を砕いて粒状体を形成するブレーカや、孔が多数形成されたスクリーンに原料を通過させて粒状体を形成するスクリーングラニュレータ、表面が凹凸加工されているロール等で原料をプレス成形して粒状体を形成する圧縮式造粒装置などといったものがある。また、これらの装置を複数組み合わせて使用することで、細かい粒状体を安定して造粒することが可能となる。
【００１１】
本実施形態の造粒装置５では、ブレーカ７と、その下流にスクリーングラニュレータ８が配されている。ブレーカ７は、シートの破砕用ブレードを有するロール９と、このロール９の下流で２段配置され周面に溝が形成された双ロール１０、１１とを備えている。また、スクリーングラニュレータ８は、目的の粒径に応じた孔が多数形成されたＵ字型のスクリーン１２と、原料をスクリーン１２に供給するロータ１３とを備えている。
【００１２】
分解炉２は、粒状体を輸送しながら３００〜５００℃あるいはそれ以上に粒状体を加熱する装置であって、各種ロータリーキルンおよびスクリュー方式の炉などが適用される。また、冷却装置３は、水冷ジャケットもしくは空冷ジャケット構造などであって、冷媒を供給するための冷媒供給手段を備え、分解炉２で加熱された粒状体を速やかに冷却する。分解炉２および冷却装置３には不活性ガスを供給するためのガス供給手段１４が備えられている。供給される不活性ガスは、分解炉２においてダイオキシン類の脱塩素化・熱分解が促進されるようなガスであって、窒素ガスやアルゴンガスといったものが用いられる。また、分解炉２および冷却装置３から排出されたガスに含まれる有害物質を取り除くために、吸着部１５が、分解炉２および冷却装置３の排出部と接続されている。
【００１３】
続いて、以上のような構成例を用いた、本発明に係る灰中のダイオキシン類の処理方法の一例を図１を参照して説明する。この処理方法では、灰を所定の粒径の粒状体に造粒し、この粒状体を分解炉２に投入して加熱し、灰に含まれるダイオキシン類を熱分解する。以下、灰の流れに沿って順次詳しく説明する。
【００１４】
まず、圧延装置４に灰を投入する。ここで投入される灰はごみ焼却処理施設などから捕集された灰であり、圧延装置４は、投入された灰を双ロール６間で圧延することで、厚みが数ｍｍ〜１ｃｍ前後の灰のシートを形成する。このときの圧力は、例えば１０〜２０ＭＰａといった値であり、この圧力は、適切な厚みや固さのシートが形成可能なように所定の値にあらかじめ定められている。また、灰の性質等に応じて、造粒を促進させるための結合剤を圧延前の灰に添加してもよい。この結合剤には水も使用できる。
【００１５】
圧延装置４で形成されたシートは、造粒装置５によって所定の粒径に揃った粒状体に造粒される。はじめにブレーカ７がシートを破砕してある程度の粒径の粒状体を造粒する。このブレーカ７では、ロール９がシートを破砕して例えば粒径が数ｃｍの粒状体を形成し、その後に、双ロール１０、１１がこの粒状体を段階的に破砕して細かい粒状体を形成する。次にスクリーングラニュレータ８が、ブレーカ７で形成された粒状体を、多数の孔が形成されたスクリーン１２に通過させて、３０μｍ〜数ｍｍといった粒径の粒状体に整える。
【００１６】
すなわち、ごみ焼却処理施設などから捕集した灰は主として粒径が１０μｍ前後の粉体であるが、この灰を造粒手段１によって一旦シート状に形成し、その後段階的に細かく破砕することで３０μｍ〜数ｍｍの粒径の粒状体を造粒する。形成される粒状体の粒径は、処理装置における輸送等の各機能に支障を生じない粒径であって、処理装置に対応して適切な粒径に定められる。例えば、捕集された灰をそのまま流す際に使用していた分解炉２や冷却装置３を、この粒状体を流す際にもそのまま使用することが可能なように、粒状体の粒径を８０〜１００μｍに整えるといったことを行う。
【００１７】
また、造粒手段１に備えられている圧延装置４は、灰を積極的に圧密することで、かさ密度が大きい粒状体を造粒することを目的としている。かさ密度が大きい粒状体は、適度な固さと重さを持っているので、分解炉２内に固着するといったことが起こりにくい。また、粉体に比べると粒状体同士の接触面積が小さく、輸送中などに粒状体同士が付着して過度に大きな塊状となるといったことが少ない。このため粒状体が安定した流動性を有しており、粒状体の輸送において支障を生じるといったことが起こりにくい。また、灰は圧密されることによって体積が減少するので、分解炉２での輸送効率を高めることが可能となるとともに、排出する処理灰の体積量が圧密していない灰に比べて減少する。
【００１８】
造粒された粒状体は分解炉２へ投入される。分解炉２内での粒状体は、不活性雰囲気下で３００〜５００℃あるいはそれ以上の温度に加熱される。これにより粒状体に含まれるダイオキシン類は、脱塩素化などによって熱分解されて人体に無害な物質に変化する。前述したように、粒状体は圧密・造粒されており、炉内での粒状体の固着あるいは粒状体の輸送における支障といったものがほとんど起こらなので、分解炉２は、安定して熱分解処理を行うことができる。
【００１９】
そして、熱分解処理された粒状体は、冷却装置３に送られ、不活性雰囲気下で急冷される。この冷却装置３は、分解炉２において熱分解したダイオキシン類が冷却過程で再合成するのを防止することを目的としている。輸送中に塊状に形成された灰の粒径が数ｃｍといった大きさになると冷却過程において灰が速やかに冷却されないといったことがあったが、上述したように造粒された粒状体が３０μｍ〜数ｍｍといった粒径であれば、冷却装置３によって粒状体を速やかに冷却することが可能である。
【００２０】
また、分解炉２や冷却装置３において、ダイオキシン類などの有害物質がガス中に多少含まれるようなことがあった場合でも、このガスはガス供給手段１４から送られる不活性ガスとともに吸着部１５へ送られて、ガス中のダイオキシン類などの有害物質が取り除かれる。
【００２１】
以上のような処理方法によって、灰に含まれるダイオキシン類を安定して処理するプロセスを実現することができる。なお、上述した実施形態で示した構成および処理方法は、一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【００２２】
次に、表１は異なる３つの造粒状態の灰および粒状体におけるダイオキシン類の分解率を示したものである。表中、Ａは捕集された状態の造粒していない灰であり、Ｂ、Ｃは灰を造粒手段１によって圧密・造粒した粒状体である。Ｂに比べてＣはさらに圧密した状態であってかさ密度が大きい。
【００２３】
【表１】
0004013376.tif 000002
【００２４】
表１から明らかなように、かさ密度が大きくなるにつれて、ダイオキシン類の分解率が高まっている。そしてＣにおけるダイオキシン類の分解率は９９％以上となり、この物理的性質を持つ粒状体に含まれるダイオキシン類が、分解炉２によって確実に熱分解され得ることを示している。なお、Ｃのかさ密度と同じかさ密度を持った粒状体は、３０μｍ以上あるいは数ｍｍといったものであっても、灰Ｃと同程度の分解率を示すことが確かめられている。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明は、ごみ焼却処理施設などから捕集された灰が所定の粒径の粒状体に造粒されることにより、分解炉内での粒状体の流動性が変動の少ない安定した状態に保たれるので、施設の連続運転を停止するようなトラブルといったものが低減され、生産性が向上する。また、粒状体はある程度の重さと大きさを有しているので炉内で固着するといったことが起こりにくく、分解炉は長期に渡り安定してダイオキシン類を熱分解することができる。
【００２６】
第２の発明は、かさ密度が大きくなるように、灰を圧密して造粒するので、炉内に粒状体が固着するといったことが起こりにくく、灰の成分や性質によらず安定して粒状体が炉内で流動する。またこの粒状体は、輸送によって過度に大きな塊状となるといったことが生じにくく、冷却工程でも速やかに冷却され、冷却過程においてダイオキシン類が再合成することが少ない。さらに、灰は圧密されることによって体積が減少するので、分解炉の輸送効率を高めることが可能となり生産性を高めることができる。また、これに伴い排出される処理灰の体積量が圧密していない灰に比べて減少するので、排出される処理灰の後工程での処理コストを低減することが可能である。さらに、灰のかさ密度が大きくなるとダイオキシン類の分解率が向上するので、本発明の処理方法で示したように、灰をあらかじめ圧密した粒状体に造粒した後に分 解炉で熱分解処理をすることによって、安定して確実に灰に含まれるダイオキシン類を熱分解することが可能となり、ごみ焼却処理施設などでのダイオキシン類の処理対策に効果的に対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法の実施に使用する処理設備の一実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１  造粒手段
２  分解炉
【図１】
0004013376.tif 000003