(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰を微粉砕して粉体とし、粉砕した焼却灰と飛灰とを混合し、混合灰を圧縮固化成型した後に溶融炉に供給することを特徴とする焼却灰および飛灰の混合溶融方法。
【請求項２】
焼却灰を微粉砕して粉体とすることにより、副産物であるスラグ中の鉛含有量を低減させることを特徴とする請求項１記載の焼却灰および飛灰の混合溶融方法。
【請求項３】
焼却灰を微粉砕して粉体とする粉砕機と、粉砕した焼却灰と飛灰を混合する混合機と、混合灰を圧縮固化成型する混合灰固化成型装置と、圧縮固化成型された混合灰を溶融する溶融炉とを備えたことを特徴とする焼却灰および飛灰の混合溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ焼却設備から発生する焼却灰および飛灰の混合溶融処理方法及び装置に係り、特に副産物である溶融スラグ中の鉛含有量を低減する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ごみ焼却設備から発生した焼却灰及び飛灰は直接埋立地に埋め立てられていたが、近年の埋立地の逼迫や環境負荷の低減を図ろうとする要請により、灰溶融炉にて減容処理した上で埋め立て処分をするか、或いは、骨材、路盤材等に有効利用されるようになってきた。
【０００３】
灰溶融炉には、都市ごみ焼却炉にて焼却処理された焼却灰と集塵装置で捕集された飛灰とが投入される。灰溶融炉では熱源により炉内温度が１，２００℃以上の高温に加熱され、溶融スラグとなり排出される。
【０００４】
ここで、溶融炉へ投入される焼却灰及び飛灰はコンベヤ上で混合されるか或いはホッパで混合されるかの何れかであった。
図５および図６は従来の溶融システムを示す図である。
図５に示す溶融システムにおいては、都市ごみ焼却炉で焼却処理された焼却灰は焼却灰供給コンベヤ２１で灰溶融炉ホッパ２３に供給され、集塵装置で捕集された飛灰は飛灰供給コンベヤ２２で灰溶融炉ホッパ２３に供給される。そして、焼却灰と飛灰は灰溶融炉ホッパ２３内で混合された後に灰溶融炉２４で加熱されて溶融スラグとなり、灰溶融炉２４から排出される。
【０００５】
図６に示す溶融システムにおいては、都市ごみ焼却炉で焼却処理された焼却灰は焼却灰供給コンベア２１で混合灰供給コンベヤ２５に供給され、集塵装置で捕集された飛灰は飛灰供給コンベヤ２２で混合灰供給コンベヤ２５に供給される。そして、焼却灰と飛灰は混合灰供給コンベヤ２５上で混合された後に灰溶融炉ホッパ２３に供給され、ここで混合された後に灰溶融炉２４で加熱されて溶融スラグとなり、灰溶融炉２４から排出される。
【０００６】
図５および図６に示す従来の方式では、焼却灰と飛灰の粒径および比重には差があるため、この２種の灰の混合が悪く、混合灰の性状に偏りが生じていた。このため、混合灰の性状が不均一となり、溶融温度が上昇するとともに、アーク電圧が上昇する等の現象が確認され、溶融処理が不安定な状態となり、安定処理することが困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、粒径や比重が異なる焼却灰と飛灰の混合性を向上させることで、混合灰の性状を均一化し、融点を低下させて、溶融処理の安定化を図ると共に副産物である溶融スラグ中の鉛の含有量を低減させることができる焼却灰および飛灰の混合溶融方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の焼却灰および飛灰の混合溶融方法及び装置は、焼却灰を微粉砕して粉体とし、粉砕した焼却灰と飛灰とを混合し、混合灰を圧縮固化成型した後に溶融炉に供給することを特徴とするものである。
本発明の１態様は、焼却灰を微粉砕して粉体とすることにより、副産物であるスラグ中の鉛含有量を低減させることを特徴とするものである。
本発明の焼却灰および飛灰の混合溶融方法及び装置は、焼却灰を微粉砕して粉体とする粉砕機と、粉砕した焼却灰と飛灰を混合する混合機と、混合灰を圧縮固化成型する混合灰固化成型装置と、圧縮固化成型された混合灰を溶融する溶融炉とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、焼却灰を微粉砕して粉体とする工程、粉砕した焼却灰と飛灰とを混合する工程、混合灰を圧縮固化する工程を付加することで、混合灰の混合性が向上し、溶融処理が安定化し、容易になる。
更には、混合灰の粒径が細かくなることで、表面積が増加し、溶融炉内での重金属の揮発反応も促進される。これにより、副産物である溶融スラグ中の鉛の含有量が低減する効果も併せ持つ。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る焼却灰および飛灰の混合溶融方法及び装置の一実施形態を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は本発明の飛灰混合溶融システムを示す概略図である。図１に示すように、都市ごみ焼却炉で焼却処理された焼却灰は、焼却灰供給コンベヤ１で粉砕機２に供給され、ここで微粉砕される。粉砕された焼却灰は粉砕焼却灰供給コンベヤ３で混合機４に供給され、集塵装置で捕集された飛灰は飛灰供給コンベヤ５で混合機４に供給される。そして、粉砕された焼却灰と飛灰は混合機４内で混合されて混合灰となり、この混合灰は混合灰供給コンベヤ６によって混合灰固化成型装置７に供給される。混合灰固化成型装置７において、混合灰は圧縮固化成型され、そして、成型された混合灰は混合灰供給コンベヤ８によって灰溶融炉ホッパ９に供給され、その後、灰溶融炉１０で加熱されて溶融スラグとなり、灰溶融炉１０から排出される。
【００１１】
図２は、都市ごみ焼却灰を微粉砕した後に飛灰と混合したものと、焼却灰と飛灰をそのまま混合したものについて溶融試験を行なった結果を示すグラフである。
即ち、図２は、都市ごみ焼却灰を微粉砕した後に飛灰と混合したもの及び焼却灰と飛灰をそのまま混合したものについて電気炉を用いて１，４００℃の条件で溶融試験を行ない、生成した溶融スラグ中の鉛含有量を測定した結果を示す。図２において、横軸は加熱時間（min）を示し、縦軸は鉛残留濃度（mg/kg）を示す。また図２において、●は粉砕した混合灰の場合を示し、○は粉砕していない混合灰の場合を示す。
【００１２】
図２に示すように、焼却灰を粉砕した後、飛灰と混合したものは、焼却灰と飛灰をそのまま混合したものよりも、溶融スラグへの残留鉛濃度が低下した。また、加熱時間が１５分以降は溶融スラグへの残留鉛濃度はほとんど変化せず、比較的短時間で鉛の揮発反応が終結する。これは揮発反応が促進されたことを示している。
【００１３】
図３および図４は、プラズマ溶融実験装置にて溶融実験を行なった結果を示すグラフであり、図３はトーチ電圧の変動を示し、図４は炉内温度の経時変化を示す。図３において、横軸は時間（min）を示し、縦軸はトーチ電圧（Ｖ）を示す。そして、図３（ａ）は焼却灰を単独で溶融させた場合のトーチ電圧（Ｖ）の変動を示し、図３（ｂ）は未粉砕の焼却灰と飛灰と混合して溶融させた場合のトーチ電圧（Ｖ）の変動を示し、図３（ｃ）は粉砕した焼却灰と飛灰とを混合固化した後に溶融させた場合のトーチ電圧（Ｖ）の変動を示す。図３から明らかなように、固化成型した粉砕混合灰はアーク電圧が安定し、電圧のピークが激減した。
【００１４】
図４において、横軸は時間（min）を示し、縦軸は温度（℃）を示す。そして、曲線ａは未粉砕混合灰の場合を示し、曲線ｂは粉砕固化混合灰の場合を示す。図４から明らかなように、粉砕固化混合灰では、炉内温度は未粉砕混合灰より１００℃程度低下し、温度の変動も少なかった。そして、焼却灰単独溶融時と同様に安定溶融処理が可能であった。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、焼却灰を微粉砕し、飛灰と混合後、圧縮固化することで、混合灰の混合性が向上し、より安定した溶融処理が可能になる。また、混合灰の粒径が細かくなった効果により、溶融炉内での重金属の揮発反応が促進され、副産物である溶融スラグ中の鉛含有量が低減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の飛灰混合溶融システムを示す概略図である。
【図２】溶融試験を行なった結果を示すグラフである。
【図３】プラズマ溶融実験装置にて溶融実験を行なった結果を示すグラフで、トーチ電圧の変動の例を示す。
【図４】プラズマ溶融実験装置にて溶融実験を行なった結果を示すグラフで、炉内温度の経時変化を示す。
【図５】従来の溶融システムの一例を示す図である。
【図６】従来の溶融システムの他の例を示す図である。
【符号の説明】
１    焼却灰供給コンベヤ
２    粉砕機
３    粉砕焼却灰供給コンベヤ
４    混合機
５    飛灰供給コンベヤ
６    混合灰供給コンベヤ
７    混合灰固化成型装置
８    混合灰供給コンベヤ
９    灰溶融炉ホッパ
１０    灰溶融炉
２１    焼却灰供給コンベヤ
２２    飛灰供給コンベヤ
２３    灰溶融炉ホッパ
２４    灰溶融炉
２５    混合灰供給コンベヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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