(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を流動層式焼却炉で焼却する際に、焼却により生成する灰の未燃カーボンの残存量が０．２〜１．０％であり、且つ前記灰のｐＨが１１〜１３に保持されるように前記流動層式焼却炉にＣａを供給して焼却を行い、前記流動層式焼却炉で焼却した際に生成される灰を流動層式反応器に供給し、灰の温度が２５０〜５００℃に保持されるように加熱空気を流動層式反応器に供給して流動層を形成し、１時間以上流動加熱することにより灰のダイオキシン類を分解除去することを特徴とする灰の無害化処理方法。
【請求項２】
廃棄物の焼却を行う流動層式焼却炉と、該流動層式焼却炉で焼却した際に生成する灰のｐＨが１１〜１３に保持されるように前記流動層式焼却炉にＣａを供給するＣａ供給装置と、前記流動層式焼却炉で生成した灰を導入するようにした流動層式反応器と、該流動層式反応器の内部に２５０〜５００℃の流動層を形成するように流動層式反応器の下部から加熱空気を供給する加熱空気供給口とを備えて灰のダイオキシン類を分解除去するようにしたことを特徴とする灰の無害化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を焼却炉で焼却した際に生成される灰の無害化処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の廃棄物は、従来からストーカ炉及び流動層炉と称される焼却炉により焼却し、焼却の際に生じた焼却灰及び排ガスから分離された飛灰等の灰は、埋め立て等によって処理されていた。
【０００３】
しかし、近年、特に焼却炉で生成される灰の特にダイオキシン類（ポリクロロジベンゾ−パラ−ジオキシン類及びポリクロロジベンゾフラン類）による環境汚染が重大な問題となってきている。
【０００４】
このため、廃棄物の焼却に伴って生成する灰によるダイオキシン類等の問題を解決することが緊急の課題となっており、ダイオキシン類とその前駆体である芳香族有機塩素化合物、及びダイオキシン類の出発原料となる多環芳香族炭化水素化合物等の有害物質を、加熱分解によって無害化するための種々の技術が提案されている。
【０００５】
例えば、特公平６−３８８６３号公報には、ポリハロゲン化化合物で汚染されたごみ焼却プラントからのフライアッシュ（飛灰）を直接通り抜け系において、酸素欠乏状態において２００ないし５５０℃で加熱することによりポリハロゲン化化合物を分解することが示されている。
【０００６】
又、特開平１０−１０９０７６号公報には、窒素ガス雰囲気で灰を所定温度に加熱して所定時間保持することによりダイオキシン類を熱分解する灰処理炉（リアクター）を設け、更に灰処理炉出口の窒素ガス中のダイオキシン類を分解可能な温度に加熱するガス加熱装置を設けた、還元雰囲気による灰の無害化処理装置が示されている。この方式では、Ｏ2存在下で灰を加熱すると灰中の成分からダイオキシン類が生成されてしまう、即ち、ダイオキシン生成ポテンシャルが高いために、灰処理系統全体を窒素ガス雰囲気に保持して処理するようにしている。
【０００７】
上記特公平６−３８８６３号公報及び特開平１０−１０９０７６号公報に開示されているように、従来から提案されている灰処理方法は、何れも酸素を制限した状態で灰を加熱処理するというものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特公平６−３８８６３号公報に記載された方法では、焼却炉からのフライアッシュを直接通り抜け系において、酸素欠乏状態で加熱するようにしているが、実際の灰処理炉において完全な密閉を達成してコントロールされた低酸素雰囲気を保持することは技術的に大変難しいという問題がある。即ち、灰処理炉には未処理の灰を供給したり処理後の灰をそこから取り出す必要があり、このために周囲からの空気の侵入を完全に遮断することが大変難しい。
【０００９】
又、特開平１０−１０９０７６号公報に示されているように、灰処理系統を窒素ガス雰囲気に保持する方法においても、系統全体を窒素ガス雰囲気に保持するための構造が非常に複雑になると共に、ランニングコストも増大するという問題がある。
【００１０】
更に窒素ガスによって還元雰囲気を形成した場合には、多環芳香族炭化水素化合物等の有害物質が逆に生成されてしまう可能性もある。
【００１１】
本発明は、かかる従来の問題点を解決すべくなしたもので、簡略な装置構成と簡単な操作によって灰を無害化し得るようにした灰の無害化処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、廃棄物を流動層式焼却炉で焼却する際に、焼却により生成する灰の未燃カーボンの残存量が０．２〜１．０％であり、且つ前記灰のｐＨが１１〜１３に保持されるように前記流動層式焼却炉にＣａを供給して焼却を行い、前記流動層式焼却炉で焼却した際に生成される灰を流動層式反応器に供給し、灰の温度が２５０〜５００℃に保持されるように加熱空気を流動層式反応器に供給して流動層を形成し、１時間以上流動加熱することにより灰のダイオキシン類を分解除去することを特徴とする灰の無害化処理方法、に係るものである。
【００１４】
本発明は、廃棄物の焼却を行う流動層式焼却炉と、該流動層式焼却炉で焼却した際に生成する灰のｐＨが１１〜１３に保持されるように前記流動層式焼却炉にＣａを供給するＣａ供給装置と、前記流動層式焼却炉で生成した灰を導入するようにした流動層式反応器と、該流動層式反応器の内部に２５０〜５００℃の流動層を形成するように流動層式反応器の下部から加熱空気を供給する加熱空気供給口とを備えて灰のダイオキシン類を分解除去するようにしたことを特徴とする灰の無害化処理装置、に係るものである。
【００１６】
本発明によれば、廃棄物を流動層式焼却炉によって焼却し、この時灰中の未燃カーボンの残存量が略０．２〜１．０％になるようにすると共に、焼却によって生成される灰のｐＨが略１１〜１３に保持されるようにＣａの供給を行うようにしたことにより、灰のダイオキシン生成ポテンシャルを低く押えることができ、更に、このようにして流動層式焼却炉から生成された灰を流動層式反応器に供給し、加熱空気を供給して略２５０〜５００℃の温度で略１時間以上、流動加熱して反応させることにより、灰のダイオキシン類その他の有害物質を有効に分解除去して灰の無害化を高率で達成することができる。
【００１７】
更に、流動層式反応器を用いて加熱空気により灰を流動層で加熱することによりダイオキシン類及びその他の有害物質を分解除去するようにしたので、従来の酸素制限下で加熱処理する方式に比して、流動層式反応器の構成を簡略・小型化することができ、取り扱い操作も容易になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
本発明者等は、都市ごみ等の焼却炉から排出される灰（焼却灰、飛灰）を、酸素の供給を制限するというような面倒な操作を必要とすることなしに、灰のダイオキシン類とその前駆体及びその出発原料となる有害物質を分解して無害化することができる方法について種々実験・検討を行った。
【００２０】
その結果、都市ごみ等の廃棄物を流動層式焼却炉にて焼却し、その際に生成した灰は、流動層式反応器において加熱空気を供給して流動化させながら所要時間加熱すると、ダイオキシン類及びその他の有害物質を有効に分解して、ダイオキシン類の発生を低減できることが判明した。
【００２１】
図１は本発明を実施する形態の一例を示したもので、図中１は流動層式焼却炉であリ、該流動層式焼却炉１は、燃焼空気２を供給するための空気供給口３を下部に備えており、且つ都市ごみ等の廃棄物４を導入するための廃棄物導入口５を上部に備えており、廃棄物導入口５から導入された都市ごみ等の廃棄物４を、前記燃焼空気２の吹き上げによって形成される流動層６において流動状態で焼却するようになっている。
【００２２】
流動層式焼却炉１内で焼却を行った後の排ガス７は、流動層式焼却炉１の上部から導出されて冷却器８により冷却された後、集塵器９に導かれて飛灰１０が分離され、その後誘引ファン１１を介して煙突に導かれるようになっている。
【００２３】
又、流動層式焼却炉１内で生成された焼却灰１０’は、流動層式焼却炉１の下部から取り出されて冷却器１２により冷却されるようになっている。
【００２４】
前記した流動層式焼却炉１内において、流動層６により廃棄物４を焼却した際に生成する灰の殆んどは、飛灰１０となって排ガス７と共に集塵器９に送られて分離される。
【００２５】
これに対して、流動層式焼却炉１の下部から取り出される焼却灰１０’は、流動層式焼却炉１内に形成される流動層６の層厚（ベッド層厚）を略一定に保持するために抜き出される灰であって、前記飛灰１０に比べるとその量は極めて少なく、よって前記流動層式焼却炉１から生成される灰の殆どは飛灰１０であると言える。
【００２６】
又、前記流動層式焼却炉１にはＣａ供給装置１３が備えられており、Ｃａの供給により前記灰１０，１０’のｐＨを調整できるようにしている。図１では廃棄物４と一緒にＣａを流動層式焼却炉１に供給するようにした場合を例示しているが、流動層式焼却炉１の上部にＣａ供給装置を設けて流動層式焼却炉１内に直接Ｃａを供給するようにしたり、或いは流動層式焼却炉１の出口煙道にＣａ供給装置を備えて出口煙道の排ガス７にＣａを供給するようにしても良い。
【００２７】
アルカリとしては、ＣａＯ、ＣａＣＯ3、Ｃａ（ＯＨ）2等を用いることができるが、通常、流動層式焼却炉１では略８５０℃以上の温度で焼却を行うようにしており、このような高温部に供給するＣａとしては、高温においても改質作用を有効に発揮することができるＣａＣＯ3を用いることが好ましい。又、出口煙道では排ガス７の温度が降下して略２３０〜３５０℃程度となるので、この出口煙道の排ガス７に供給するＣａとしては上記２３０〜３５０℃の温度範囲においても改質作用を有効に発揮できるＣａ（ＯＨ）2を用いるのが好ましい。
【００２８】
前記流動層式焼却炉１で廃棄物４を焼却すると、ダイオキシン類の生成ポテンシャル（灰をＯ2存在下で加熱処理したときにダイオキシン類が生成する可能性）を小さくできることが判明した。
【００２９】
即ち、流動層式焼却炉１は、流動層６の形成によって均一温度での焼却が可能であり、しかも流動層式焼却炉１では流動層６の形成により廃棄物４の滞留時間を長く保つことができる。従ってダイオキシン類及びその他の有害物質の分解が安定して促進されることになり、これによってダイオキシン類の生成ポテンシャルが小さく押えられることになる。
【００３０】
更に、流動層式焼却炉１によると、前記したように流動層６の形成によって均一温度で滞留しながら安定して焼却されることによって、灰中の未燃カーボンの残存量が非常に少なくなる。ダイオキシン類及びその他の有害物質は、未燃カーボンの粒子に多く含まれた状態で存在しているので、この未燃カーボンの残存量を減少させることによって、灰１０，１０’のダイオキシン生成ポテンシャルを大幅に低減できることになる。
【００３１】
又、廃棄物４を焼却する際には、ダイオキシン類の合成と分解とが同時に進行していると考えられるが、前記したように流動層式焼却炉１にＣａを供給することにより、焼却時にガス中の塩素（Ｃｌ）がＣａと化合してガス中の塩素濃度が低下され、これによってダイオキシン類の合成よりも分解の方が促進されるようになって、結果的に灰１０，１０’のダイオキシン生成ポテンシャルが低減されると考えられる。
【００３２】
一方、上記したように流動層式焼却炉１で生成された灰１０，１０’は、流動層式反応器１４に供給して加熱処理するようにしている。
【００３３】
流動層式反応器１４は、空気加熱器１５にて加熱した加熱空気１６を下部の加熱空気供給口１７から導入するようにしていると共に、前記流動層式焼却炉１にて生成した灰１０，１０’を上部に備えた灰導入口１８から導入するようにしており、流動層式反応器１４の内部において、導入された灰１０，１０’を加熱空気１６の吹き上げによって形成される流動層１９により加熱するようにしている。
【００３４】
又、流動層式反応器１４内で流動層６により加熱反応を行った後の排ガス２０は、流動層式反応器１４の上部から導出されて冷却器２１により冷却された後、集塵器２２に導かれて飛灰２３が分離され、その後誘引ファン２４を介して煙突に導かれるようになっている。
【００３５】
又、流動層式反応器１４内で処理されたベッド灰２５は、流動層式反応器１４の下部から取り出されて冷却器２６により冷却されるようになっている。前記飛灰２３及びベッド灰２５は無害化された処理灰として取出される。
【００３６】
以下に、上記形態例の作用を説明する。
【００３７】
廃棄物４を図１に示したような流動層式焼却炉１を用いて焼却すると、従来のストーカ炉による焼却に比して、ダイオキシン類及びその他の有害物質の生成を大幅に低減することができる。しかし、流動層式焼却炉１による好条件での廃棄物４の焼却によっても、灰を安全に利用したり処分するためには、灰中のダイオキシン類及びその他の有害物質を更に十分に除去して無害化する必要がある。
【００３８】
このため、本発明では、廃棄物４を流動層式焼却炉１で焼却する際に、灰１０，１０’のダイオキシン生成ポテンシャルを低く押えるようにし、これによって後段での灰の無害化処理を容易にし、且つ灰の無害化処理に流動層式反応器１４を用いることによって簡略な装置と簡単な操作によって灰の無害化を高効率で達成できるようにしている。
【００３９】
流動層式反応器１４に供給する灰１０，１０’のダイオキシン生成ポテンシャルを低く押えるには、都市ごみ等の廃棄物４を流動層式焼却炉１によって焼却し、この時、焼却によって生成される灰１０，１０’中の未燃カーボンの残存量が略０．２〜１．０％の範囲に保持されるようにする。一般に、流動層式焼却炉１から生成される灰１０，１０’の未燃カーボンの含有量は少なく、流動層式焼却炉１では通常の焼却を行うことによって前記未燃カーボンの残存量略０．２〜１．０％を達成することができる。因みに従来から一般に使用されているストーカ炉により生成される灰の未燃カーボンの残存量について調査したところ、未燃カーボンの残存量は１．０〜４．０％と高い値であった。
【００４０】
流動層式焼却炉１で生成される灰１０，１０’の未燃カーボンの残存量を略０．２〜１．０％の範囲としたのは、未燃カーボンが１．０％以上では後段の流動層式反応器１４で処理する際にダイオキシン類の生成が増加してしまうためであり、又未燃カーボンを０．２％以下にするためには廃棄物４の焼却に非常に長時間を要して実際的でないためである。
【００４１】
又、流動層式焼却炉１から生成される灰１０，１０’のダイオキシン生成ポテンシャルを低く押えるには、灰１０，１０’のｐＨを略１１〜１３の範囲に保持することが好ましいことが判明した。
【００４２】
このため、Ｃａ供給装置１３によって流動層式焼却炉１にＣａを供給すると共に、生成される灰１０，１０’のｐＨが略１１〜１３に保持されるように、Ｃａの供給量を調節する。
【００４３】
上記灰１０，１０’のｐＨを略１１〜１３の範囲としたのは、ｐＨ１１以下では後段の流動層式反応器１４で処理する際にダイオキシン類の生成が増加してしまうためであり、又ｐＨ１３以上ではＣａを大量に使用するわりにダイオキシン類の生成を抑制する効果が上がらないことによるものである。
【００４４】
流動層式焼却炉１において上記条件で焼却することにより生成された灰１０，１０’は、ダイオキシン生成ポテンシャルが低く押えられており、この灰１０，１０’は流動層式反応器１４に供給して処理する。
【００４５】
この流動層式反応器１４で処理する際に、灰１０，１０’の温度（流動層６の温度）が略２５０〜５００℃に保持されるように流動層式反応器１４に加熱空気１６を供給して略１時間以上、流動加熱により反応を行わせる。
【００４６】
流動層６の灰１０，１０’の温度を略２５０〜５００℃に保持するには、空気加熱器１５により空気を例えば３５０℃以上に加熱し、その加熱空気１６を流動層式反応器１４に供給して流動を行わせることにより達成することができる。
【００４７】
上記において、流動層式反応器１４の流動層６の温度を略２５０〜５００℃としたのは、灰１０，１０’の温度が２５０℃以下ではダイオキシン類の分解反応が促進され難くそのために処理時間が長大になってしまうためであり、又５００℃以上では加熱のために多大の熱エネルギーを要するわりにダイオキシン類の分解を促進させる効果が高められないためである。
【００４８】
更に、ダイオキシン類の分解を十分に行わせるには、前記したように灰１０，１０’の温度を２５０〜５００℃に保持した状態において１時間以上加熱することが好ましい。
【００４９】
又、前記流動層式焼却炉１から生成される飛灰１０の重金属類含有率は小さいが、取出量は少ないが焼却灰１０’には重金属が比較的多量に含まれている。この重金属はダイオキシン類の生成を助ける働きをすると考えられているので、前記流動層式反応器１４に焼却灰１０’を供給する場合には、焼却灰１０’中の重金属の活性を押える処理を行ってから流動層式反応器１４に供給することが好ましい。
【００５０】
又、場合によっては飛灰１０と焼却灰１０’とを分けて別々に処理することも有効である。
【００５１】
上記したように、廃棄物４を流動層式焼却炉１によって焼却し、この時生成される灰１０，１０’中の未燃カーボンの残存量が略０．２〜１．０％になるようにすると共に、焼却によって生成される灰１０，１０’のｐＨが略１１〜１３に保持されるようにＣａの供給を行うようにしたことにより、灰１０，１０’のダイオキシン生成ポテンシャルを低く押えることができ、さらに、このようにして流動層式焼却炉１から生成された灰１０，１０’を流動層式反応器１４に供給し、加熱空気１６を供給することにより略２５０〜５００℃の温度で略１時間以上、流動加熱して反応させるようにしたことにより、灰のダイオキシン類その他の有害物質を有効に分解除去して灰の無害化を高率で達成することができる。
【００５２】
上記流動層式反応器１４によって無害化された処理灰は、建材の原料に利用したり、或いは埋め立て等に安全に供することができる。
【００５３】
更に、流動層式反応器１４を用いて加熱空気１６により灰を流動層１９で加熱することによりダイオキシン類及びその他の有害物質を分解除去するようにしたので、従来の酸素制限下で加熱処理する方式に比して、流動層式反応器１４の構成を簡略・小型化することができ、取り扱い操作も容易となる。
【００５４】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、廃棄物を流動層式焼却炉によって焼却し、この時灰中の未燃カーボンの残存量が略０．２〜１．０％になるようにすると共に、焼却によって生成される灰のｐＨが略１１〜１３に保持されるようにＣａの供給を行うようにしたことにより灰のダイオキシン生成ポテンシャルを低く押えることができ、さらに、このようにして流動層式焼却炉から生成された灰を流動層式反応器に供給し、加熱空気を供給することにより略２５０〜５００℃の温度で略１時間以上、流動加熱して反応させるようにしたことにより、灰のダイオキシン類その他の有害物質を有効に分解除去して灰の無害化を高率で達成することができる効果がある。
【００５６】
更に、流動層式反応器を用いて加熱空気により灰を流動層で加熱することによりダイオキシン類及びその他の有害物質を分解除去するようにしたので、従来の酸素制限下で加熱処理する方式に比して、流動層式反応器の構成を簡略・小型化することができ、取り扱い操作も容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  流動層式焼却炉
４  廃棄物
１０  飛灰（灰）
１０’        焼却灰（灰）
１３  Ｃａ供給装置
１４  流動層式反応器
１６  加熱空気
１７  加熱空気供給口
１９  流動層
【図１】
0004069529.tif 000002