(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を直接溶融するシャフト炉方式の廃棄物溶融炉から飛散する可燃性ダストを含む熱分解ガスからダストを燃焼室に入る前に捕集し、捕集したダスト中の塩類を水で抽出した後脱水し、脱水した抽出液を排ガス温度調節器内に噴霧して蒸発させるとともに、前記脱水後の脱水ケーキを廃棄物溶融炉に再投入することを特徴とする廃棄物溶融炉におけるダストの処理方法。
【請求項２】
廃棄物を直接溶融するシャフト炉方式の廃棄物溶融炉から飛散する可燃性ダストを含む熱分解ガスの、炉頂排出時の温度が、１５０〜４００℃となるように炉の操業を行うことを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融炉におけるダストの処理方法。
【請求項３】
廃棄物を直接溶融するシャフト炉方式の廃棄物溶融炉から飛散する可燃性ダストを含む熱分解ガスからダストを捕集する前に、熱分解ガスに消石灰またはＣａＯの脱塩剤を添加してガス状の塩化物を固体化することを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物溶融炉におけるダストの処理方法。
【請求項４】
可燃性ダストが捕集された後の熱分解ガスを処理する燃焼室、廃熱ボイラー、排ガス温度調節器、集塵器等の排ガス処理設備から回収した飛灰を捕集した可燃性ダストと混合し、塩類を水で抽出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの項に記載の廃棄物溶融炉におけるダストの処理方法。
【請求項５】
シャフト炉方式の廃棄物溶融炉から発生する熱分解ガスを燃焼室に導く熱分解ガスダクトに設けた除塵器と、除塵器で捕集したダスト中の塩類を水で抽出する抽出器と、固形分と抽出液を分離する脱水器と廃熱ボイラーに過熱蒸気の発生器を設けるとともに、排ガス温度調節器に脱水した抽出液を蒸発するためのスプレーノズル又はディスクアトマイザーを設けたことを特徴とする廃棄物溶融炉におけるダストの処理装置。
【請求項６】
シャフト炉方式の廃棄物溶融炉と除塵器とを接続する熱分解ガスダクトに消石灰またはＣａＯの脱塩剤を添加する脱塩剤添加装置を設けたことを特徴とする請求項５記載の廃棄物溶融炉におけるダストの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物等を直接溶融処理する廃棄物溶融炉において発生するダストの処理方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シャフト炉方式の廃棄物溶融炉で廃棄物を直接溶融する廃棄物溶融処理は、廃棄物溶融炉に装入された一般廃棄物あるいは産業廃棄物等を乾燥、熱分解、燃焼、溶融の過程を経て、廃棄物をスラグ及びメタルとして取り出し、これらを再資源化するものである。
【０００３】
図７〜図９は一般廃棄物あるいは産業廃棄物等の廃棄物の直接溶融処理の系統図である。廃棄物を廃棄物溶融炉１の炉頂の装入口から装入するとともに副原料装入口からコークス及び石灰石等の副原料を廃棄物溶融炉内に装入し、これらは炉内で充填層を形成している。
【０００４】
廃棄物溶融炉１は、円形断面のシャフト型の炉体をしており、炉体の下部には下段羽口５及び上段羽口６が設けられ、これらの羽口５，６から、酸素を富化した空気あるいは空気を吹き込み、前記コークスおよび廃棄物を燃焼させる。
【０００５】
廃棄物溶融炉１内では、ごみの熱分解残渣及びコークスの燃焼により、廃棄物は、乾燥・予熱（約３００℃）、熱分解（３００〜１０００℃）、燃焼・溶融（１７００〜１８００℃）の過程を経て、メタルとスラグの溶融物になり、水砕処理し、磁選機でメタルとスラグを分離し、これらを再資源化する。
【０００６】
廃棄物溶融炉１においては、装入物中の可燃分が熱分解して残渣（チャー）が発生し、残渣は羽口６から送られてきた空気によって燃焼し、その灰分は溶融してスラグ化するが、微細なものは羽口６から送られてきた空気によって燃焼されることなく、気流によって炉から可燃性ダストとなって飛散する。
【０００７】
廃棄物溶融炉１で飛散した可燃性ダストを含む熱分解ガスは、従来、図８に示すように、サイクロン等の除塵器７を介さずにそのまま燃焼室１２に送って燃焼させるか、あるいは図９に示すようにサイクロン等の除塵器７を設ける場合でも捕集された可燃性ダストは、可燃性ダストを貯蔵するホッパと貯蔵された可燃性ダストを定量的に切り出しする装置と、さらに熱分解ガス中に均一に分散させる装置を介して熱分解ガスに混合させ、やはり燃焼室１２に送って燃焼させていた。
【０００８】
燃焼により発生した燃焼排ガス（８００〜９００℃）は廃熱ボイラー１３に送られて熱回収され、排ガス温度調節器１４及び集塵器１５を経て大気に放出する。
【０００９】
廃棄物溶融炉から飛散する可燃性ダストの処理技術として、本出願人は、特開平７−８８４６２号で、飛散する可燃性ダストを捕集し、捕集したダストを羽口より吹き込み、熱源として再利用することにより、廃棄物の乾燥及び溶融の熱源となるコークス等の補助燃料を削減する技術を提案した。この技術は、図７に示すように、除塵器７により捕集された可燃性ダストを可燃性ダストホッパー８に一時的に貯蔵した後、所定量を切り出し、羽口６より炉内に吹き込むことにより、ダスト中の可燃分が廃棄物溶融炉１の熱源として利用できるので、補助燃料であるコークスを削減することができるというものである。
【００１０】
しかしながら、廃棄物溶融炉で発生した塩化物は、可燃性ダストに付着するので、除塵器により捕集した可燃性ダストを羽口より炉内に吹き込むと、可燃性ダストに付着した塩化物は再び廃棄物溶融炉に吹き込まれ、炉内の高温条件下でガス化し再飛散し、廃棄物溶融炉の後流の燃焼室、ボイラー、排ガス処理設備へ移行し、ボイラーの配管等を腐食させる。
【００１１】
廃棄物処理において、塩化物によりボイラーの配管等が腐食するのを防止するために、例えば、特開平４−１２１５１１号公報には、廃棄物の熱分解炉で発生する熱分解ガスに反応剤を供給し、フィルターで除塵した清浄ガスをボイラーに導入し、フィルターで除去された反応生成物や飛灰は飛灰再生装置で再生され、再び反応剤とともに、反応器へ送る廃棄物処理装置が記載されている。
【００１２】
また、特開平９−８９２２７号公報には、熱分解炉で発生した塩素分を含むガスを２次燃焼室で熱回収し、熱分解炉で発生する残渣を溶融処理し、塩素を含まない排ガスにより廃熱ボイラーで発生した蒸気を高温高圧化する廃棄物熱分解溶融システムが記載されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平４−１２１５１１号公報記載の廃棄物処理装置では、フィルターで除去された反応生成物や飛灰は、飛灰再生装置で再生され、再び反応剤とともに、反応器へ循環させるため、塩化物が系外から抜けることがなく、システムとして不完全である。
【００１４】
また、特開平９−８９２２７号公報記載の廃棄物熱分解溶融システムは、廃棄物を燃焼させる設備が、熱分解炉、２次燃焼室、溶融炉の３ヶ所となり、システムが複雑となるばかりでなく、塩素分を含んだ排ガスが２次燃焼室後流の廃熱ボイラーに流入するため、ボイラー部分で５００℃〜３００℃に排ガスが冷却される過程でダイオキシン類が再合成されることになる。また、廃棄物溶融炉の高温排ガスをボイラーの低温ガスに混合した後で熱回収することになるので、伝熱効率も悪くなる。
【００１５】
本発明は、廃棄物を直接溶融する廃棄物溶融炉において発生する可燃性ダストを含む熱分解ガスから塩化物を除去することにより塩化物によるボイラー配管等の腐食を防止するとともに、ボイラーの除冷過程でのダイオキシンの再合成も防止するダストの処理方法及びその装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物溶融炉におけるダストの処理方法は、廃棄物を直接溶融するシャフト炉方式の廃棄物溶融炉から飛散する可燃性ダストを含む熱分解ガスからダストを燃焼室に入る前に捕集し、捕集したダスト中の塩類を水で抽出した後脱水し、脱水した抽出液を排ガス温度調節器内に噴霧して蒸発させるとともに、前記脱水後の脱水ケーキを廃棄物溶融炉に再投入することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の廃棄物溶融炉におけるダストの処理設備は、シャフト炉方式の廃棄物溶融炉から発生する熱分解ガスを燃焼室に導く熱分解ガスダクトに設けた除塵器と、除塵器で捕集したダスト中の塩類を水で抽出する抽出器と、固形分と抽出液を分離する脱水器と廃熱ボイラーに過熱蒸気の発生器を設けるとともに、排ガス温度調節器に脱水した抽出液を蒸発するためのスプレーノズル又はディスクアトマイザーを設けたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の可燃性ダストを含むダストの処理方法では、廃棄物溶融炉の熱分解ガスからダストを捕集する前に、熱分解ガスに脱塩剤を脱塩剤添加装置で添加してガス状の塩化物を固体化することにより、ガス状の塩化水素を固体状の塩化物に変えて除塵器で捕集することもできる。その結果、塩化物の少ない排ガス中に、廃熱ボイラーを設けることができる。
【００１９】
また、可燃性ダストが捕集された熱分解ガスを処理する燃焼室、廃熱ボイラー、排ガス温度調節器、集塵器等の排ガス処理設備から回収した飛灰を、捕集したダストと混合することにより、脱水ケーキの強度が上がり、また、飛灰の最終処分量を減少させることができる。
【００２０】
さらに、脱水機から発生する抽出液を排ガス温度調節器内に噴霧して蒸発させることにより、系外への排水量をなくすか、もしくは減少させることができる。
【００２１】
図１は廃棄物溶融炉におけるダストの処理設備の例を示す概略図である。廃棄物を直接溶融するシャフト炉方式の廃棄物溶融炉１は、前述の従来の廃棄物溶融炉と変わるところはなく、炉上部に、廃棄物、コークス、石灰石を装入するための２重シール弁機構の装入装置２、熱分解ガスを排気するための熱分解ガスダクト３が設けられ、炉下部には、スラグを排出するための出滓口４、空気と酸素を混合した酸素富化空気を吹き込む下段羽口５、空気を吹き込む上段羽口６が設けられている。
【００２２】
ダストホッパー８に貯蔵されたダストを、水の入った洗浄漕９に投入し、反応を促進するために撹拌器１０で撹拌して、水洗浄する。水洗浄により塩化物、硫酸塩などの水溶性成分は水に溶出する。その後、洗浄液は脱水機１１で脱水され、塩類の少ない脱水ケーキと、塩類が溶出した排水とに分離される。塩類を含んだ排水は、無害化処理して放出する。
【００２３】
塩類が除去された脱水ケーキは、廃棄物溶融炉１の炉頂から再投入され、脱水ケーキ中の可燃分は廃棄物溶融炉内で熱分解ガス化され、スラグ成分は溶融スラグ化される。
【００２４】
除塵器７により塩類の付着した可燃性ダストを取り除いた可燃性ガスは、燃焼室１２へ送って燃焼させ、燃焼により発生した排ガスは廃熱ボイラー１３に送られて熱回収され、排ガス温度調節器１４で冷却し、バグフィルター１５で集塵した後、大気へ放出する。燃焼室１２、廃熱ボイラー１３及び排ガス温度調節器１４から出る飛灰は混練造粒して廃棄物溶融炉に装入し、バグフィルター１５の集塵灰は無害化処理する。
【００２５】
発明者等は、この例における、可燃性ダストを含む熱分解ガス中の塩素分の挙動に注目し、廃棄物溶融炉１から発生する熱分解ガスの温度を変化させ、熱分解ガス中の塩素濃度、ダスト濃度、及びダスト中の塩素含有率を測定することにより、熱分解ガス中に含まれるガス状及び固体状の塩素分の量について調査した。
【００２６】
図２は、熱分解ガス単位体積当たりのガス状及び固体状の塩素重量を示しており、更に、この結果より熱分解ガス温度を変化させた場合の〔固体状の塩素分〕／〔ガス状及び固体状の塩素分〕を図３に示す。
【００２７】
この図から明かなように、熱分解ガスの温度が４００℃前後以下では、熱分解ガス中の塩素分は、ガス状よりも固体状、即ちダスト中に多く含まれている。
【００２８】
これは、廃棄物溶融炉から発生する熱分解ガス中には、塩化アンモニウム（昇華点３３８℃）等の低沸点（昇華点）の塩類として存在する塩素分が含まれ、これらは低温条件で析出し、固体状の塩類としてダストに付着するためだと思われる。また、熱分解ガス中にＨＣｌが存在する場合も、ガス温度を低温とすることでダスト中に存在するアルカリとの反応（例えば、ＣａＯ＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ2＋Ｈ2Ｏ等）を促進する結果、ガス中塩素が固体状の塩類としてダスト中に付着するので同様の傾向を示すものである。
【００２９】
従って、本発明にあっては、廃棄物溶融炉炉頂から排出される熱分解ガスの温度が、４００℃以下になるように操業すれば、熱分解ガス中の塩類を、よりダスト中に移行させることが出来るため、排ガス中のダストを除塵器で集塵した場合、その塩類をより効果的に除去することが出来る。
【００３０】
しかして、シャフト炉方式の廃棄物溶融炉にあって、熱分解ガスの温度を制御するには、供給するコークス量、下段羽口からの酸素供給割合、または、処理しようとする廃棄物の炉内の充填高さを調整することにより容易に達成することが出来る。
【００３１】
但し、上述したように熱分解ガスの温度は高くない方が、塩類の多くはダスト中に含まれるというものの、１５０℃未満では、特に、水分割合の大きい廃棄物や、プラスチックの多い廃棄物等のタール発生割合が大きい廃棄物を処理する場合には、排ガス温度が低下し、廃棄物の温度上昇が緩やかになり、低温での熱分解により発生するタール分の割合が増大するため、充填層上部の乾燥領域での凝縮量が増大し、通気性を阻害し、ついには操業の継続を困難とするので好ましくない。
【００３２】
図４は廃棄物溶融炉におけるダストの処理設備の別の例の概略図である。本例は、廃棄物溶融炉１からのダストを除塵器７で捕集する前に、廃棄物溶融炉１と除塵器７とを接続する熱分解ガスダクト３に設けた脱塩剤添加装置１６で熱分解ガスに脱塩剤、例えば、消石灰を添加することにより、ガス状の塩化物を固体状の塩化物に変えて除塵器で捕集する。この結果、廃棄物溶融炉１の後流の燃焼室１２、廃熱ボイラー１３等の排ガス処理設備へ移行するガス状の塩化物量をさらに減少させることができる。
【００３３】
図５は廃棄物溶融炉におけるダストの処理設備のさらに別の例の概略図である。ダストが捕集された熱分解ガスを処理する燃焼室１２、廃熱ボイラー１３、排ガス温度調節器１４、集塵器１５等の排ガス処理設備では、飛灰が発生するが、各装置１２，１３，１４，１５の下部からスクリューコンベア１７により回収した飛灰の一部又は全部を除塵器７で捕集した可燃性ダストと洗浄槽９で混合する。飛灰中には水によって硬化する水硬性成分が含まれており、ダストに飛灰を添加することにより、脱水ケーキの強度が高まる。また、飛灰の最終処分量を減少させることもできる。
【００３４】
実施例
図６は本発明の廃棄物溶融炉におけるダストの処理設備の実施例の概略図である。脱水機１１からの排水を排ガス温度調節器１４内のスプレーノズル１８から噴霧して蒸発させることにより、系外への排水量を減少させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
（１）塩類が多く付着したダストを捕集し、脱塩処理した後、廃棄物溶融炉に再投入することにより、廃棄物溶融炉の後流の燃焼室、ボイラー等の排ガス処理設備への塩化物の移行を抑制することができるため、ボイラー腐食の主原因である塩化物の量が減少するので、従来は廃棄物中に塩化物が多いために上げられなかったボイラーの蒸気条件を上げることが可能となり、エネルギー回収効率を上昇させることができる。
【００３６】
（２）従来技術では、塩化物に起因するダイオキシン類は燃焼室でほぼ完全に分解されるものの、ボイラーおよび排ガス処理系の２００〜５００℃の冷却過程では再合成されていたが、ボイラーおよび排ガス処理系を通過する塩化物の量が減少することにより、上記冷却過程でのダイオキシン類の再合成を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】廃棄物溶融炉におけるダストの処理設備の一例を示す概略図である。
【図２】熱分解ガス単位体積当たりのガス状及び固体状の塩素重量を示すグラフである。
【図３】図２の結果より熱分解ガス温度を変化させた場合の〔固体状の塩素分〕／〔ガス状及び固体状の塩素分〕を示すグラフである。
【図４】廃棄物溶融炉におけるダストの処理設備の別の例の概略図である。
【図５】廃棄物溶融炉におけるダストの処理設備のさらに別の例を示す概略図である。
【図６】 本発明の廃棄物溶融炉におけるダストの処理設備の実施例の概略図である
【図７】一般廃棄物あるいは産業廃棄物等の廃棄物の直接溶融処理の系統図である。
【図８】一般廃棄物あるいは産業廃棄物等の廃棄物の直接溶融処理の系統図である。
【図９】一般廃棄物あるいは産業廃棄物等の廃棄物の直接溶融処理の系統図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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