(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物等の燃焼性物の燃焼もしくは溶融により発生する飛灰を、前記飛灰の吸湿性に応じて加熱温度の制御をすることにより、前記飛灰の吸湿を防止することを特徴とする飛灰の吸湿防止方法
【請求項２】
前記飛灰中の塩素濃度に基づいて、前記加熱温度を設定する請求項１に記載の飛灰の吸湿防止方法。
【請求項３】
前記飛灰中の平衡水分量に基づいて、前記加熱温度を設定する請求項１に記載の飛灰の吸湿防止方法。
【請求項４】
前記飛灰が粉体として取り扱われるように、前記加熱温度を設定する請求項１に記載の飛灰の吸湿防止方法。
【請求項５】
廃棄物を熱分解して熱分解ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成する熱分解反応器と、前記熱分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離した後に、前記熱分解ガスと前記燃焼性成分とを供給し燃焼させて、溶融スラグおよび排ガスを排出する燃焼溶融炉とを備え、前記排ガス中に溶融飛灰を含む廃棄物処理装置において、
前記排ガス中の前記溶融飛灰を分離し排出する分離手段と、前記排出された溶融飛灰の吸湿性を検知する検知手段と、前記排出された溶融飛灰を加熱する加熱手段と、前記溶融飛灰の吸湿性に応じて前記加熱手段による加熱温度を制御する制御手段を備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の廃棄物処理装置において、前記制御手段は、前記溶融飛灰中の塩素濃度に基づいて、前記加熱温度を設定することを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項７】
請求項５に記載の廃棄物処理装置において、前記制御手段は、前記溶融飛灰中の平衡水分量に基づいて、前記加熱温度を設定することを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項８】
請求項５に記載の廃棄物処理装置において、前記制御手段は、前記溶融飛灰が粉体として取り扱われるように、前記加熱温度を設定することを特徴とする廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融または燃焼飛灰の吸湿防止方法に係り、特に、廃棄物（家庭やオフィスなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物、廃プラスチック、カーシュレッダー・ダスト、廃オフィス機器、電子機器、化成品等の産業廃棄物など、可燃物を含むもの）の燃焼もしくは溶融によって生じる飛灰の処理に好適な、溶融または燃焼飛灰の吸湿防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の一般廃棄物や、廃プラスチックなどの産業廃棄物等、燃焼性物を含む廃棄物の処理装置の一つとして、廃棄物を熱分解反応器に入れて低酸素雰囲気で加熱し、熱分解によって、熱分解ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残渣とを生成し、さらに、この熱分解残渣を冷却した後、分離装置に導き、この分離装置において灰分を含む細粒の燃焼性成分と、例えば金属や陶器、砂利、コンクリート片等の瓦礫などの粗粒の不燃焼性成分とに分離し、燃焼性成分を粉砕し、この粉砕された燃焼性成分と前記した熱分解ガスとを、燃焼溶融炉に導き、燃焼性成分をこの燃焼溶融炉で燃焼させて、燃焼性成分に含まれていた灰分を溶融スラグとなし、この溶融スラグを排出して冷却し固化させるとともに、また、燃焼溶融炉の排ガスを廃熱蒸気発生装置に供給して廃熱を回収するようにした廃棄物処理装置が知られている（例えば、特公平６−５６２５３号公報参照）。上記燃焼溶融炉から排出される排ガス中には溶融飛灰が含まれ、この溶融飛灰は、通常、バグフィルタによって除去し排出される。また、上記のような燃焼溶融炉に限らず、ごみ等の燃焼性物を燃焼しても、吸湿性を有する飛灰が発生する。一般に、ガス化して集塵灰として集塵するものを飛灰と言い、その中でも、溶融プロセスから生じる飛灰を溶融飛灰、スラグの出るほど高温にならない焼却炉からの飛灰を焼却飛灰という。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
バグフィルタから排出される溶融飛灰は、焼却飛灰に比べて、通常、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）が５０％以上と塩濃度が高く、吸湿性が高い。そしてこの溶融飛灰の吸湿性は温度が低いほど高くなる。そのためバグフィルタから排出された溶融飛灰は、コンベア等による排出過程で放熱により温度低下を来たし大気中の水分を吸湿し、機械器具装置などに固着して、トラブル発生の恐れが多いという問題があった。そのため、ヒータで加熱する等の対応が必要になる。
【０００４】
しかしながら、従来は、単に加熱すればよいというだけで、どの程度の温度で加熱すればよいか、等の配慮が全くなされていなかった。そのため、加熱電力などを無駄に消費することになる。なお、溶融飛灰の塩素濃度が高いのは、飛灰中のシリカ、アルミナなどの主成分は溶融してスラグとなり、溶融飛灰には殆ど塩のみが含まれるからである。焼却飛灰は、その点で希釈されているが、吸湿性を有することには変わりはない。
【０００５】
前述するような問題を解決するために、本発明者らは、飛灰の吸湿性を平衡水分量（湿度一定で恒量となる水分量）の大小で評価する点に着目し、飛灰の吸湿性と平衡水分量についての実験を行った。そして、平衡水分量は、図３に示すように、飛灰中の塩素濃度に比例するとともに、飛灰の温度に応じて増加または減少する。また、図４に示すように、温度が上昇すると平衡水分量が減少し、平衡水分量が３０％以下になると、飛灰は粉体となってサラサラとなり流動性が良好なものとなることを確認した。
【０００６】
本発明は、前記したような飛灰の吸湿性の知見に基づいてなされたものであって、その目的は、溶融または焼却飛灰の吸湿性に応じて、効率的な温度で加熱することにより、加熱源の無駄な消費を抑制し、飛灰に適切な性状を与えることにより、トラブルの発生を防止できる溶融または焼却飛灰の吸湿防止方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の発明により解決される。廃棄物等の燃焼性物の燃焼もしくは溶融により発生する飛灰を、前記飛灰の吸湿性に応じて加熱温度の制御をすることにより、前記飛灰の吸湿を防止することを特徴とするので、加熱源の無駄な消費を抑制し、効率的に飛灰の吸湿を防止できる。そのため、コストが低減し、メンテナンスが向上する。また、前記飛灰中の塩素濃度に基づいて、前記加熱温度を設定するので、溶融飛灰のように高塩濃度のために吸湿性を有する場合、有効な温度設定ができる。また、前記飛灰中の平衡水分量に基づいて、前記加熱温度を設定するので、無駄のない効率的な温度設定ができる。また、前記飛灰が粉体として取り扱われるように、前記加熱温度を設定するので、搬送処理に有効な飛灰とすることができる。また、廃棄物を熱分解して熱分解ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成する熱分解反応器と、前記熱分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離した後に、前記熱分解ガスと前記燃焼性成分とを供給し燃焼させて、溶融スラグおよび排ガスを排出する燃焼溶融炉とを備え、前記排ガス中に溶融飛灰を含む廃棄物処理装置において、前記排ガス中の前記溶融飛灰を分離し排出する分離手段と、前記排出された溶融飛灰の吸湿性を検知する検知手段と、前記排出された溶融飛灰を加熱する加熱手段と、前記溶融飛灰の吸湿性に応じて前記加熱手段による加熱温度を制御する制御手段を備えることを特徴とするものである。そのため、非常な潮解性を有する溶融飛灰の吸湿性を防止でき、コンベア等による排出過程で、結露水などを吸湿して機械器具装置などに固着するというトラブルを防止できるので、メンテナンスに優れ、ランニングコストの低い廃棄物処理装置となる。なお、前記制御手段は、前記溶融飛灰中の塩素濃度や平衡水分量に基づいて、前記加熱温度を設定してもよい。また、前記制御手段は、前記溶融飛灰が粉体として取り扱われるように、前記加熱温度を設定してもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２に基づき本発明による溶融または焼却飛灰の吸湿防止方法の一実施形態を説明する。
図１は、本発明を実施するための装置の系統図であって、図中の符号１０は排ガスＧ中の飛灰を分離するためのバグフィルタで、このバグフィルタ１０で分離された飛灰１１は排出装置としてのコンベア１２を経て、ホッパー１３に至り、しかる後埋立処分等処理される。符号１４、１５は夫々コンベア１２とホッパー１３に装備されたヒータであって、このヒータ１４、１５には電源１６から、電力調整機１７を経て、電力Ｆが供給され、コンベア１２およびホッパー１３内の飛灰１１を加熱するように構成されている。符号１８は制御装置であって、この制御装置１８は、記憶装置１９と演算装置２０と比較器２１と制御信号作成装置２２とにより構成されている。符号２３は、例えば屈折率計の如き吸湿性検知計であり、符号２４ａ、２４ｂは何れも温度計である。
【０００９】
かかる構成において、飛灰を含有する排ガスＧはバグフィルタ１０内に供給され、ここで飛灰１１は分離され、コンベア１２に供給される過程で吸湿性検知器２３により吸湿性が検知され、その信号Ｖ1が制御装置１８を構成する演算装置２０に入力され、記憶措置１９からの信号Ｖ2により、必要な加熱温度、つまり、飛灰１１を粉体として保持するため、平衡水分量が３０％以下となるような温度より僅か高い温度、具体的には２〜５度高い温度（例えば図４において平衡水分量１５０ｗｔ％（Ｃｌ３５％）の場合、加熱温度６３℃）が求められ、その信号Ｖ3が比較器２１に入力される。そしてコンベア１２内の飛灰１１の温度が温度計２４ａにより、またホッパー１３内の飛灰１１の温度が温度計２４ｂにより夫々測定され、その信号Ｖ4、Ｖ5が比較器２１に入力され、この比較器２１において必要な加熱温度の信号Ｖ3と比較され、偏差があるときは、この偏差信号Ｖ6が制御信号作成装置２２に入力される。そしてこの制御信号作成装置２２により作成された制御信号Ｖ7が、電力調整器１７に与えられて電力Ｆの容量が制御され、これにより、ヒータ１４、１５による加熱温度が所定の範囲となるよう制御される。
【００１０】
吸湿性検知器２３は、前述したように、屈折率計のほか化学分析で測定する方法や、電気伝導度を検知する方法等が適宜選択される。また、運転条件から飛灰中に含まれる塩素濃度が予め予測できる場合や、運転中に飛灰中に含まれる塩素濃度が変化しない場合においては、吸湿性検知器２３を設けることなく、その塩素濃度に基づく吸湿性（平衡水分量）を所定値として予め記憶装置１９に入力しておき、この記憶装置１９の所定置を比較器２１に導くとともに、温度計２４ａ、２４ｂからの信号Ｖ4、Ｖ5をこの比較器２１に供給して比較し、コンベア１２内やホッパー１３内の飛灰１１の温度が所定値を外れたときは、前記したように偏差信号Ｖ6に基づき制御信号Ｖ7を作成し、加熱温度を制御してもよい。
【００１１】
次に、本発明方法を適用した廃棄物処理装置の一実施形態を説明する。
図２は、本発明に係る廃棄物処理装置５０の系統図である。廃棄物処理装置５０において、破砕機５２は受入れヤード４５に配置された、例えば二軸剪断式の破砕機で、都市ごみ等の廃棄物ａは第１のコンベア５１により、この破砕機５２に供給され、ここで例えば１５０ｍｍ角以下に破砕される。この破砕された廃棄物ａは第２のコンベア５３により投入され、スクリューフィーダ５４を経て熱分解反応器５５に供給される。この熱分解反応器５５は例えば横型回転ドラムが用いられ、図示しないシール機構によりその内部は低酸素雰囲気に保持されると共に、燃焼器である燃焼溶融炉６３の後流側に配置された熱交換器６８により加熱された加熱空気がラインＬ１から供給される。
【００１２】
この加熱空気により熱分解反応器５５内に供給された廃棄物ａは、３００〜６００℃に、通常は４５０℃程度に加熱される。これによって、この廃棄物ａは熱分解され、熱分解ガスＧ１と、主として不揮発性の熱分解残留物ｂとを生成する。そして、この熱分解反応器５５内で生成された熱分解ガスＧ１と熱分解残留物ｂとは排出装置５６により分離され、熱分解ガスＧ１は、熱分解ガス配管であるラインＬ2を経て燃焼溶融炉６３のバーナ６２に供給される。
【００１３】
熱分解残留物ｂは、廃棄物ａの種類によって種々異なるが、日本国内の都市ごみの場合、本発明者等の知見によれば、
大部分が比較的細粒の可燃分            １０〜６０％
比較的細粒の灰分                        ５〜４０％
粗粒金属成分                            ７〜５０％
粗粒瓦礫、陶器、コンクリート等        １０〜６０％
より構成されていることが判明した。
【００１４】
このような成分を有する熱分解残留物ｂは、４５０℃程度の比較的高温で排出されるため、冷却装置５７により８０℃程度に冷却され、分離装置５８に導かれ、ここで燃焼性成分ｃと不燃焼性成分ｄに分離される。分離装置５８は、例えば磁力式、粒度選別式または風力選別式の公知の分別機が使用される。このように不燃焼性成分ｄが分離、除去された燃焼性成分ｃは、粉砕機６０に供給される。粉砕機６０はロール式、チューブミル式、ロッドミル式、ボールミル式等が適当で、被処理廃棄物の性状により適宜選択される。
【００１５】
そして、この粉砕機６０において燃焼性成分ｃは、好ましくは全て１ｍｍ以下に粉砕され、この粉砕された燃焼性成分ｃは、ラインＬ3を経て燃焼溶融炉６３のバーナ６２に供給される。一方、送風機６１によりラインＬ4から供給された燃焼用空気および熱分解ガスＧ１と燃焼性成分ｃとは燃焼溶融炉６３内で１３００℃程度の高温域で燃焼され、この燃焼により燃焼性成分ｃの比較的細粒の灰分より発生した燃焼灰は溶融し溶融スラグｆを生成する。
【００１６】
不燃焼性成分ｄはコンテナ５９に貯留される。不燃焼性廃棄物ｅはラインＬ5を介して燃焼溶融炉６３のなるべく下の方に供給される。この際、不燃焼性廃棄物ｅは、燃焼および溶融効率を向上させるために１ｍｍ以下の微粉粒体とされ、且つ加熱されるのが好ましい。そのため、ラインＬ5中に設けられた破砕機、粉砕機６４および加熱器６５を設けて破砕、粉砕および加熱等の処理をされて燃焼溶融炉６３に供給されるのがよい。そのため、燃焼溶融炉６３の後流側に配置された熱交換器６８により加熱された加熱空気が、ラインＬ8を介して加熱器６５へ供給されるようになっている。
【００１７】
さらに、不燃焼性廃棄物ｅは、燃焼溶融炉６３内で溶融されてスラグｇとなって燃焼灰による溶融スラグｆと混合され、スラグ排出口６６から水槽６７中に落下し水砕スラグとされる。水砕スラグは図示していない装置により所定の形状にブロック化されるかまたは粒状に形成され、建材または舗装材等として再利用することができる。この場合において不燃焼性廃棄物ｅは必要に応じて溶融させることなく溶融スラグｆ中に混入させてもよい。
【００１８】
このような廃棄物処理装置の燃焼溶融炉６３で発生した燃焼排ガスＧ2は、熱交換器６８で熱回収され、さらに、ラインＬ6から廃熱ボイラ６９により熱回収された後、第１の排ガス処理器（第１のバグフィルタ）７１によりダスト７２を集塵した後、第２の排ガス処理器（第２のバグフィルタ）７３で脱塩・脱硫され、脱塩残渣７４を排出したのち、低温のクリーンな排ガスＧ3となり、誘引送風機７５を経て煙突７６から大気へ放出される。また、排ガスＧ3の一部は、送風機７７によりラインＬ7を介して冷却装置５７に供給される。第１の排ガス処理器７１で補集されたダスト７２は、ラインＬ9により燃焼溶融炉６３へ戻され、溶融してスラグ内に混入される。なお、廃熱ボイラ６９で発生させた蒸気は、発電機７０の蒸気タービンへ送られて仕事をし、また、一部はラインＬ6により加熱器６５へ送られる。
【００１９】
このような廃棄物処理系で、燃焼溶融炉からの溶融飛灰は、第２の排ガス処理器（バグフィルタ）７３から脱塩残渣７４として排出される。本実施形態では、第２のバグフィルタ７３からの脱塩残渣７４を、搬送コンベア１２によりホッパ１３に搬送されて排出されるようになっている。そして、搬送コンベア１２に設けたヒータ１４の加熱温度や、バグフィルタ７３、ホッパ１３の加熱温度を、それぞれ、脱塩残渣７３の塩素濃度に応じて、適宜制御するようにした。本実施形態の廃棄物処理装置によれば、塩濃度が高く吸湿性のきわめて高い脱塩残渣に対して、塩素濃度に応じて効率的な温度で加熱することにより、加熱電力の無駄な消費を回避でき、粉体として搬送可能な脱塩残渣にできるので、コストが低下し、メンテナンスも向上する。
【００２０】
【発明の効果】
上述のとおり本発明によれば、溶融または焼却飛灰の吸湿性に応じて、飛灰を効率的な温度で加熱することにより、加熱源の無駄な消費を抑制し、飛灰に適切な性状を与えることにより、燃焼処理系のトラブルの発生が防止され、メンテナンスも向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を適用する廃棄物処理装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明方法を適用する装置構成の一実施形態を示す図である。
【図３】飛灰中の塩素濃度と平衡水分との関係を示す図である。
【図４】脱塩残渣温度、塩素濃度と平衡水分量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  バグフィルタ
１１  溶融飛灰
１２  搬送コンベア
１３  ホッパ
１４、１５  ヒータ
１６  電源
１７  電力調整器
１８  制御装置
１９  記憶装置
２０  演算装置
２１  比較器
２２  制御信号作成装置
２３  吸湿性検知計
２４ａ、２４ｂ  温度計
５０  廃棄物処理装置
５１  第１のコンベア
５２  破砕機
５３  第２のコンベア
５４  スクリューフィーダ
５５  熱分解反応器
５６  排出装置
５７  冷却装置
５８  分離装置
５９  コンテナ
６０  粉砕機
６１  送風機
６２  バーナ
６３  燃焼溶融炉
６４  破砕・粉砕機
６５  加熱器
６６  スラグ排出口
６７  水槽
６８  熱交換器
６９  廃熱ボイラ
７０  発電機
７１  第１の排ガス処理器
７２  ダスト
７３  第２の排ガス処理器
７４  脱塩残渣
７５  誘引送風機
７６  煙突
７７  送風機
８０  搬送コンベア
８１  ホッパ
８２  ヒータ
ａ  廃棄物
ｂ  熱分解残留物
ｃ  燃焼性成分
ｄ  不燃焼性成分
ｅ  不燃焼性廃棄物
ｆ  溶融スラグ
ｇ  スラグ
Ｇ1  熱分解ガス
Ｇ2  燃焼排ガス
Ｇ3  排ガス
Ｌ1  加熱空気ライン
Ｌ2  熱分解ガスライン
Ｌ3  燃焼性成分供給ライン
Ｌ4  燃焼用空気供給ライン
Ｌ5  不燃焼性廃棄物供給ライン
Ｌ6  排ガスライン
Ｌ7  排出ガス再循環ライン
Ｌ8  加熱空気供給ライン
Ｌ9  ダスト循環ライン
Ｌ10  ばい塵供給ライン
【図１】
0004157187.tif 000002
【図２】
0004157187.tif 000003
【図３】
0004157187.tif 000004
【図４】
0004157187.tif 000005