(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型溶融炉の炉頂から、少なくとも金属およびプラスチックを含有する複合廃棄物やコークスを炉内半径方向に区分け装入する竪型溶融炉の装入装置において、炉内半径方向の中心部に解体しない大径の複合廃棄物、および破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいものを大径のコークスと混合してなる原燃料(A)を装入する炉中心部用装入装置と、炉内半径方向の周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいものを小径のコークスと混合してなる原燃料(B)を装入する炉周辺部用装入装置とを備えており、前記炉中心部用装入装置が、炉頂に設置する底部が開閉自在に形成されたバケットと、炉内に設置する円筒体状の中心部用装入ガイドとからなり、該中心部用装入ガイドは、炉内における炉中心部と炉周辺部とを区画する境界と一致するように内径が設定され、前記バケットから供給される前記原燃料(A)を該中心部用装入ガイドの内形状に案内されて炉中心部へ導入し、前記炉周辺部用装入装置が、炉頂に設置する下部開口部にベルが備えられたバケットと、炉内に設置する炉底部へ向けて外径が順次拡径された裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイドとからなり、前記ベルは昇降自在に形成して、降下時に前記周辺部用装入ガイドの上部開口部を閉成するように構成し、前記バケットから該ベルの外形状に沿って径方向外方へ供給される前記原燃料(B)を前記周辺部用装入ガイドの外形状に案内されて炉周辺部へ導入することを特徴とする竪型溶融炉の装入装置。
【請求項２】
竪型溶融炉の炉頂から、少なくとも金属およびプラスチックを含有する複合廃棄物やコークスを炉内半径方向に区分け装入する竪型溶融炉の装入方法において、炉内半径方向の中心部に解体しない大径の複合廃棄物、および破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいものを大径のコークスと混合してなる原燃料(A)を装入する場合には、円筒体状の中心部用装入ガイドを炉内へ設置するとともに、底部が開閉自在に形成されたバケットを炉頂に設置し、該中心部用装入ガイドは、炉内における炉中心部と炉周辺部とを区画する境界と一致するように内径が設定され、前記バケットから供給される前記原燃料(A)を該中心部用装入ガイドの内形状に案内されて炉中心部へ導入し、炉内半径方向の周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいものを小径のコークスと混合してなる原燃料(B)を装入する場合には、炉底部へ向けて外径が順次拡径された裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイドを炉内へ設置するとともに、下部開ロ部にベルが備えられたバケットを炉頂に設置して、前記ベルは昇降自在に形成して、降下時に前記周辺部用装入ガイドの上部開口部を閉成するように構成し、前記バケットから該ベルの外形状に沿って径方向外方へ供給される前記原燃料(B)を前記周辺部用装入ガイドの外形状に案内されて炉周辺部へ導入し、装入作業を行うことを特徴とする竪型溶融炉の装入方法。
【請求項３】
炉中心部に前記原燃料(A)と鉄スクラップを混合して装入することを特徴とする請求項１に記載の竪型溶融炉の装入装置。
【請求項４】
炉周辺部に前記原燃料(B)とダスト塊成鉱を混合して装入することを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の竪型溶融炉の装入装置。
【請求項５】
炉中心部に前記原燃料(A)と鉄スクラップを混合して装入することを特徴とする請求項２に記載の竪型溶融炉の装入方法。
【請求項６】
炉周辺部に前記原燃料(B)とダスト塊成鉱を混合して装入することを特徴とする請求項２または５に記載の竪型溶融炉の装入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、竪型溶融炉内へ廃家電等の複合廃棄物を炉頂から装入する装置、および装入方法に係り、特に解体していない複合廃棄物をそのままの状態で炉半径方向に区分け装入することが可能な竪型溶融炉の装入装置、および装入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
使用済みの洗濯機、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の廃家電は、金属の他、プラスチックやゴム等を含有する複合廃棄物である。従来、このような複合廃棄物は鉄、アルミニウム、銅等の有益な金属材料を含有しているにもかかわらず、まるごと小片に解体および破砕され、最終処分地に埋め立て処理されていた。
【０００３】
しかし、最終処分地の不足やリサイクル新法の制定等の情勢にともなって、リサイクル実証プラントなどが建設され、複合廃棄物を分別処理して有益な金属材料を回収する試みがなされている。すなわち、複合廃棄物を洗濯機、冷蔵庫等の製品種別に応じて分類し、冷却媒体や潤滑油等の危険物質を抜き取った後、構成部品・部材ごとに解体し、その解体片を金属やプラスチック等の原材料ごとに分別して、その原材料に応じた処理を施している。例えば、分別後の金属屑はコークスなどとともに溶融炉内へ装入して溶融処理され、分別後のプラスチックは破砕して埋め立で処理されている。
【０００４】
このような分別処理方法は、有益な金属材料を回収することができ、埋め立て処理する破砕片を減量化することができる点で有効な手段である。しかし、複合廃棄物の解体作業や分別作業には多大な労力を要し、その工数の増大がコスト高を招き、循環型社会を形成する上での阻害要因となっていた。特に、家電製品の多様化した今日では、その傾向が著しくなっている。
【０００５】
そこで近年、複合廃棄物を解体・分別せずに、そのままの状態で竪型溶融炉内へ装入し、溶融処理して有益な金属材料を回収する方法の開発が注目されている。
【０００６】
このような竪型溶融炉内へ原料や燃料を充填装入する場合には、図７（ａ）（ｂ）に示すようなベル式装入装置２１が用いられている。
この装入装置２１は竪型溶融炉２２の炉頂に設けられており、原料や燃料を炉体の半径方向に区分けして装入することが可能な装置として構成されている。装入装置２１には、原料や燃料を収容する昇降移動可能なバケット２３と、バケット２３の排出口下に吊り下げられたベル２４と、バケット２３から排出された原料等を炉半径方向の中心部へ導入する炉半径方向に移動可能な可動アーマー２５と、上記ベル２４により上部開口部が開閉されることにより原料等の区分け装入を案内する装入ガイド２６とが備えられている。
【０００７】
すなわち、図７（ａ）に示すように、炉中心部に原料等を装入する場合には、バケット２３およびベル２４を炉頂から上昇させるとともに、バケット２３と炉頂との間に可動アーマー２５を進出させることにより、ベル２４の外形状および可動アーマー２５の内形状に案内されて、原料等が装入ガイド２６内へと装入充填されることになる。一方、図７（ｂ）に示すように、炉周辺部に原斜等を装入する場合には、可動アーマー２５を待機位置に後退させるとともに、バケット２３およびベル２４を炉頂へと下降させることにより、ベル２４が装入ガイド２６の上部開口部を閉成し、ベル２３の外形状に案内されて、原料等が装入ガイド２６外へと装入充填されることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、解体しない複合廃棄物をそのままの状態で竪型溶融炉内へ装入しようとする場合には、炉内ガスの向流促進を考慮して、炉半径方向の中心部へ装入することが好ましい。しかし、従来のベル式装入装置２１では、炉中心部へ原料等の装入を行う場合、可動アーマー２５とベル２４との間を通して装入が行われるため、解体しない複合廃寒物をそのままの状態で炉中心部に装入することは不可能であった。
【０００９】
したがって、複合廃棄物を解体・分別せずに、そのままの状態で竪型溶融炉内へ装入し、溶融処理して有益な金属材料を回収する方法の開発にともなって、複合廃棄物をまるごと装入可能な装入装置、および装入方法の開発をも要望されることとなった。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、複合廃棄物を解体・分別せずに、そのままの状態で竪型溶融炉内へ装入することができ、炉半径方向の区分け装入に対応した竪型溶融炉の装入装置、および装入方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明の竪型溶融炉の装入装置は、竪型溶融炉の炉頂から、少なくとも金属およびプラスチックを含有する複合廃棄物やコークスを炉内半径方向に区分け装入する竪型溶融炉の装入装置において、炉内半径方向の中心部に解体しない大径の複合廃棄物、および破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいものを大径のコークスと混合してなる原燃料(A)を装入する炉中心部用装入装置と、炉内半径方向の周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいものを小径のコークスと混合してなる原燃料(B)を装入する炉周辺部用装入装置とを備えており、前記炉中心部用装入装置が、炉頂に設置する底部が開閉自在に形成されたバケットと、炉内に設置する円筒体状の中心部用装入ガイドとからなり、該中心部用装入ガイドは、炉内における炉中心部と炉周辺部とを区画する境界と一致するように内径が設定され、前記バケットから供給される前記原燃料(A)を該中心部用装入ガイドの内形状に案内されて炉中心部へ導入し、前記炉周辺部用装入装置が、炉頂に設置する下部開口部にベルが備えられたバケットと、炉内に設置する炉底部へ向けて外径が順次拡径された裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイドとからなり、前記ベルは昇降自在に形成して、降下時に前記周辺部用装入ガイドの上部開口部を閉成するように構成し、前記バケットから該ベルの外形状に沿って径方向外方へ供給される前記原燃料(B)を前記周辺部用装入ガイドの外形状に案内されて炉周辺部へ導入するものである。
【００１２】
また、本発明の竪型溶融炉の装入方法は、竪型溶融炉の炉頂から、少なくとも金属およびプラスチックを含有する複合廃棄物やコークスを炉内半径方向に区分け装入する竪型溶融炉の装入方法において、炉内半径方向の中心部に解体しない大径の複合廃棄物、および破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいものを大径のコークスと混合してなる原燃料(A)を装入する場合には、円筒体状の中心部用装入ガイドを炉内へ設置するとともに、底部が開閉自在に形成されたバケットを炉頂に設置し、該中心部用装入ガイドは、炉内における炉中心部と炉周辺部とを区画する境界と一致するように内径が設定され、前記バケットから供給される前記原燃料(A)を該中心部用装入ガイドの内形状に案内されて炉中心部へ導入し、炉内半径方向の周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいものを小径のコークスと混合してなる原燃料(B)を装入する場合には、炉底部へ向けて外径が順次拡径された裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイドを炉内へ設置するとともに、下部開ロ部にベルが備えられたバケットを炉頂に設置して、前記ベルは昇降自在に形成して、降下時に前記周辺部用装入ガイドの上部開口部を閉成するように構成し、前記バケットから該ベルの外形状に沿って径方向外方へ供給される前記原燃料(B)を前記周辺部用装入ガイドの外形状に案内されて炉周辺部へ導入し、装入作業を行うものである。
【００１４】
上記の装入装置または装入方法において、炉中心部に解体しない大径の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいもの、および鉄スクラップを大径のコークスと混合して装入し、炉周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいものを小径のコークスと混合して装入することが好ましい。
【００１５】
または、炉中心部に解体しない大径の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいものを大径のコークスと混合して装入し、炉周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいもの、およびダスト塊成鉱を小径のコークスと混合して装入することが好ましい。
【００１６】
あるいは、炉中心部に解体しない大饗の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいもの、および鉄スクラップを大径のコークスと混合して装入し、炉周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいもの、およびダスト塊成鉱を小径のコークスと混合して装入することが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、炉中心部用装入装置と炉周辺部用装入装置とを備えており、炉内半径方向の中心部に大径の原燃料(A)を装入する場合には炉中心部用装入装置を使用し、炉内半径方向の周辺部に小径の原燃料(B)を装入する場合には炉周辺部周装入装置を使用する。
【００１８】
炉中心部用装入装置は、底部が開閉可能なバゲットと、円筒体状の中心部用装入ガイドとからなっている。すなわち、炉内半径方向の中心部に大径の原燃料(A)を装入する場合には、円筒体状の中心部用装入ガイドを炉内へ設置するとともに、底部が開閉可能なバケットを炉頂に設置して、装入作業を行う。バケットの底部が開放され、その内部に収容された原燃料が供給されると、炉内において炉中心部と炉周辺部とを区画する円筒体状の中心部用装入ガイドの内形状に案内されて、原燃料(A)が炉中心部へと導入され充填されることになる。この場合、バケットの底部が開放されるので、大径の原燃料(A)を装入することができ、複合廃棄物を解体・分別せずに、そのままの状態で竪型溶融炉の炉中心部へ区分け装入することができる。
【００１９】
一方、炉周辺部用装入装置は、下部開口部にベルを具備するバケットと、裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイドとからなっている。すなわち、炉内半径方向の周辺部に小径の原燃料(B)を装入する場合には、裁頭円錐筒体状の周辺部装入ガイドを炉内へ設置するとともに、ベルを具備するバケットを炉頂に設置して、装入作業を行う。バケットの内部に収容された原燃料がベルの外形状に沿って供給されると、炉内において裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイドの外形状に案内されて、原燃料が炉周辺部へと導入され充填されることになる。この場合、原燃料(B)は炉体内壁と周辺部用装入ガイドとの間を通過するので、破砕された複合廃棄物等の小径の原燃料(B)のみを竪型溶融炉の炉周辺部へ区分け装入することができる。
【００２０】
さらに、炉中心部に解体しない大径の複合廃棄物、および破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいものを大径のコークスと混合して装入し、炉周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいものを小径のコークスと混合して装入している。
もしくは、炉中心部に解体しない大径の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいもの、および鉄スクラップを大径のコーークスと混合して装入し、炉周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいものを小径のコークスと混合して装入している。
または、炉中心部に解体しない大径の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きい物を大径のコークスと混合して挿入し、炉周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいもの、およびダスト塊成鉱を小径のコ−クスと混合して装入している。
あるいは、炉中心部に解体いない大径の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいもの、および鉄スクラップを大径のコークスと混合して装入し、炉周辺部に破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいもの、およびダスト塊成鉱を小径のコークスと混合して装入している。
以上のように区分け装入するのは、炉内中心部において溶解処理を行うとともに、炉内周辺部において還元処理を行い、さらに炉内中心部にガス流を形成して、多機能溶融炉の安定操業を行うためである。
【００２１】
また、廃家電等の複合廃棄物を溶融処理するに際して、原料として複合廃棄物を鉄スクラップとともに装入するのは、複合廃棄物の燃焼に伴う余剰熱を鉄スクラップの昇温・溶融に利用すること、および生産量調整やηｃｏ制御の手段として活用するためである。
【００２２】
さらに、ダスト塊成鉱を装入するのは、複合廃棄物の燃焼に伴う余剰熱をダスト塊成鉱の還元吸収に利用すること、また、スラグ塩基度調整材として活用するためである。
そして、鉄スクラップとダスト塊成鉱との双方を加えた場合には、これらの相乗効果を奏するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述するが、本発明は以下の実施の形態に限るものではない。
図２は、複合廃棄物の処埋に使用する竪型溶融炉を示す概略図である，本実施形態では、竪型溶融炉として多機能溶融炉を採用している。図示するように、多機能溶融炉１０の炉頂には、本実施形態の装入装置１が設けられており、装入装置１は原料および燃料を半径方向に区分けして装入することが可能な装置として構成されている。
【００２４】
まず、多機能溶融炉１０について説明する。
多機能溶融炉１０の炉体１１の上部には、炉内の向流ガスを排気するための排ガス管１２が設けられている。排ガス管１２に接続されている排ガス系統は、ごみ溶融炉用のものが流用されている。
【００２５】
一方、炉体１１の下部には、炉内下部に送風するための羽口１３が設けられている。羽口１３は、炉体１１の側壁高さ方向に多段に設けられており、本実施形態では下段羽口１３ａと上段羽口１３ｂとの２段羽口として形成されている。
また、これらの羽口１３ａ，１３ｂは、炉体１１の周方向に適宜間隔で複数配置されている。さらに、羽口１３ａ，１３ｂは、粉状鉄原や廃プラスチックを吹き込む場合にレースウェイを形成しうるように、羽口径および炉内突き出し位置を変更しうるように構成されている。
【００２６】
なお、本実施形態では、炉体１１の側壁高さ方向に設けられた多段羽口１３が、下段羽口１３ａと上段羽口１３ｂとの２段羽口として形成されているが、３段以上の羽口を設けてもよい。例えば３段の場合には、中段に位置する羽口にレースウェイを形成することが好ましい。この場合、中段の羽口はレースウェイを形成させて小径コークス内に廃プラスチックを吹き込むための補助的なものであり、主な送風は最下段の羽口で行って燃焼効率を維持するものである。
【００２７】
炉内下部のコ−クスベッド１４は、下段羽口１３ａと上段羽目１３ｂとの位置関係において、その上端レベルが調整される。例えば、下段羽口１３ａと上段羽口１３ｂとの間の位置関係にコ−クスベッド１４の上端レベルを調整して、下段羽口９ａから酸素富化空気をコークスベッド１４内へ吹き込んで操業を行う。
【００２８】
この多機能溶融炉１０は、キュポラとごみ溶融炉との中間形態の処理を行う溶融炉である。すなわち、廃家電等の複合廃棄物は、炉頂装入後、昇温過程で乾留され、タール等の油分、乾留ガスが炉頂より飛散するため、これまでのキュポラのような鉄源処理ではない。また、鉄分含有量が多いため、ごみ溶融炉のように可燃ごみの処理でもない。通常、可燃ごみはＴ．Ｆｅ＜１０％であり、鉄分は多くない。
【００２９】
ごみ溶融炉とキュポラはコ−クス充填層を有する竪型炉に酸素含有ガスを吹き込む点で共通するが、以下の相違点がある。すなわち、ごみ溶融炉は、可燃物を多く含む都市ごみ等を乾留・予熱し、残渣を溶融処理する。また、燃焼が主体であり、大量のガスが発生する。さらに、集塵，有害ガスの処理、排ガスの浄化設備、方法、脱亜鉛、脱錫工程、及び低Ｐ，Ｓ化，Ｃｕ混入の解決策が必要であり、荷下がり調整、吹き抜け防止が課題である。不燃物は溶融し、スラグとして排出される。
【００３０】
多機能溶融炉１０は、鉄スクラップ、ダスト等を溶融し、溶銑を製造する。鉄の溶融が主体であり、廃プラスチックは燃料として使用する。発生ガスは主に燃料ガスとして使用（部分燃焼）されることになる。
【００３１】
また、原料および燃料は、炉中心部１５と炉周辺部１６とに区分して装入することが可能であり、上述したように、炉頂には半径方向に区分け装入が可能な装入装置１を有している。すなわち、本実施形態の装入装置１は、多機能溶融炉１０の炉頂に設置され、少なくとも金属およびプラスチックを含有する複合廃棄物やコークスを炉内へ区分け装入することが可能な装置である。
【００３２】
図１（ａ）（ｂ）および図２に示すように、本実施形態の装入装置１には、炉内半径方向の中心部１５に大径の原燃料(A)を装入する炉中心部用装入装置２と、炉内半径方向の周辺部１６に小径の原燃料(B)を装入する炉周辺部用装入装置３とが備えられている。具体的には、炉中心部用装入装置２は、解体しない大径の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいもの、および鉄スクラップを大径のコ−クスとともに、炉中心部１５に区分け装入する。一方、炉周辺部用装入装置３は、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいもの、およびダスト塊成鉱を小径のコークスとともに、炉周辺部１６に区分け装入する。
【００３３】
炉中心部用装入装置２は、底部４ａが開閉自在に形成されたバケット４と、このバケット４から供給される原燃料(A)を炉中心部１５へと導入する円筒体状の中心部用装入ガイド５とから構成されている。バケット４の底部４ａは、その中央部が完全に開放されるように、両開き開閉構造として形成されている。両開き開閉構造としたのは、開放された底部４ａが供給原燃料の飛散を防止する壁として機能するからである。円筒体状の中心部用装入ガイド５は、炉内において炉中心部１５と炉周辺部１６とを区画する境界と一致するように、その内径寸法が設定されている。
【００３４】
炉周辺部用装入装置３は、下部開口部にベル６が備えられたバケット７と、このバケット７から供給される原燃料を炉周辺部１６へと導入する裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイド８とから構成されている。バケット７は、その直下にベル６が吊下されていることにより、べル６の外形状に沿って、原燃料を径方向外方へと供給する。周辺部用装入ガイド８は、炉底部へ向けて外径が順次拡径された円筒体であり、その外形状により、バケット７から供給された原燃料(B)を炉周辺部１６へと導入する。ベル６は昇降自在に形成して、降下時に周辺部用装入ガイド８の上部開口部を閉成するように構成することが好ましい。
【００３５】
なお、本実施形態では、円筒体状の中心部用装入ガイド５と裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイド８とを別個に構成したが、これらを共通装入ガイドとして構成し、筒体状側壁に傾斜手段を装備して、径方向において拡縮可能に形成してもよい。
【００３６】
次に、上記の多機能溶融炉１０および装入装置１を用いて実施する本発明の装入方法を説明する。
炉頂から装入する原料は、廃家電等の複合廃棄物（解体しないそのままの状態のもの）、破砕後の複合廃棄物、必要に応じて鉄スクラップ、ダスト塊成鉱を混合する。燃料は、コークスを主体とし、必要に応じて廃プラスチックを併用する。
【００３７】
装入対象となる廃棄物は、鉄分総含有量が１０％＜Ｔ．Ｆｅ＜８０％の複合廃棄物である。本発明において、複合廃棄物の鉄分総含有量の下限を１０％＜Ｔ．Ｆｅとしたのは、１０％以下は通常の可燃ごみとして扱われるからであり、その上限をＴ．Ｆｅ＜８０％としたのは、８０％以上は、複合廃棄物の破砕処理・分別処理等、事前処理を加えたものであり、一般にいう鉄屑として扱われるからである。
なお、一般的に、廃家電には、鉄分（Ｔ・Ｆｅ）が約３７％含有され、廃プラスッチック類が３７％含有されている。廃車には、鉄分（Ｔ．Ｆｅ）が７０〜８０％含有されている。
【００３８】
多機能溶融炉１０の炉頂に設置される装入装置１には、炉中心部用装入装置２と炉周辺部用装入装置３とが備えられており、炉中心部１５に大径の原燃料を装入する場合には炉中心部用装入装置２を使用し、炉周辺部１６に小径の原燃料を装入する場合には炉周辺部用装入装置３を使用する。
【００３９】
炉中心部用装入装置２は、底部４ａが開閉可能なバケット４と、円筒体状の中心部用装入ガイド５とからなっている。すなわち、炉中心部１５に大径の原燃料を装入する場合には、円筒体状の中心部用装入ガイド５を炉内へ設置するとともに、底部４ａが開閉可能なバケット４を炉頂に設置して、装入作業を行う。バケット４の底部４ａが開放され、その内部に収容された原燃料が供給されると、炉内において炉中心部１５と炉周辺部１６とを区画する円筒体状の中心部用装入ガイド５の内形状に案内されて、原燃料が炉中心部１５へと導入され充填されることになる。この場合、バケット４の底部４ａが開放されるので、大径の原燃料を装入することができ、複合廃棄物を解体・分別せずに、そのままの状態で多機能溶融炉１０の炉中心部１５へ区分け装入することができる。
【００４０】
一方、炉周辺部用装入装置３は、下部開口部にベル６を具備するバケット７と、裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイド８とからなっている。すなわち、炉周辺部１６に小径の原燃料を装入する場合には、裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイド８を炉内へ設置するとともに、ベル６を具備するバケット７を炉頂に設置して、装入作業を行う。バケット７の内部に収容された原燃料がベル６の外形状に沿って供給されると、炉内において裁頭円錐筒体状の周辺部用装入ガイド８の外形状に案内されて、原燃料が炉周辺部１６へと導入され充填されることになる。この場合、原燃料は炉体内壁と周辺部用装入ガイド８との間を通過するので、破砕された複合廃棄物等の小径原燃料のみを多機能溶融炉１０の炉周辺部ｌ６へ区分け装入することができる。
【００４１】
本実施形態では、コークスベッドを形成するためにコークスを装入した後、原燃料を炉内の半径方向に区分けして装入する方法を採用する。図３に示すように、この区分け装入方法は、そのまま状態の大径の複合廃棄物、および破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいものを大径のコークスと混合して炉中心部に装入し、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいものを小径のコークスと混合して炉周辺部に装入することで、反応効率の高い操業を指向する。
【００４２】
もしくは、図４に示すように、そのままの状態の大径の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいもの、および鉄スクラップを大径のコークスと混合して炉内中心部に装入し、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の小さいものを小径のコークスと混合して周辺部に装入する。炉中心部に鉄スクラップを混合装入するのは、複合廃棄物の燃焼に伴う余剰熱を鉄スクラップの昇温・溶融に利用すること、および生産量調整やηｃｏ制御の手段として活用するためである。
【００４３】
または、図５に示すように、そのままの状態の大径の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいものを大径のコークスと混合して炉内中心部に装入し、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の小さいもの、およびダスト塊成鉱を小径のコークスと混合して周辺部に装入する。炉周辺部にダスト塊成鉱を装入するのは、複合廃棄物の燃焼に伴う余剰熱をダスト塊成鉱の還元吸収に利用すること、また、スラグ塩基度調整材として活用するためである。
【００４４】
あるいは、図６に示すように、そのまま状態の大径の複合廃棄物、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有率の大きいもの、および鉄スクラップを大径のコークスと混合して炉内中心部に装入し、破砕後の複合廃棄物のうち金属含有量の小さいもの、およびダスト塊成鉱を小径のコークスと混合して周辺部に装入する。炉中心部に鉄スクラップを混合装入するとともに、炉周辺部にダスト塊成鉱を混合装入するのは、鉄スクラップ装入とダスト塊成鉱装入との相乗効果を狙ったものである。
このような原料および燃料の区分け装入を実施することにより、炉中心部のガス流化を促進して、高ηＣＯ条件を継続することができる。
【００４５】
多機能溶融炉の操業は、コ−クスベッドの上端レベル高さ、ストックレベル位置の調節、原燃料の大小に応じた区分け装入法、下段羽口突き出し位置等で制御する。コークスベッド内では、コークスの燃焼反応と、燃焼後のソル−ションロス反応が進行するが、両反応の反応速度を、燃料粒度、ガス流速、送風温度等により調整する。
【００４６】
ここで、炉内ηＣＯの制御フローの概要について説明する。多機能溶融炉の制御は次の▲１▼〜▲５▼のようにまとめられる。
▲１▼多機能溶融炉への複合廃棄物の含有成分および配合量（使用量）から、平均金属含有率（平均Ｍ．Ｆｅ／Ｔ．Ｆｅ）を求める。より効率の良い操業を指向する場合は半径方向区分け装入を実施するが、この装入法を適用する場合には中心部、周辺部に装入する複合廃棄物に対し、それぞれ平均金属含有率を求める。
【００４７】
▲２▼この装入廃棄物の平均金属含有準（平均Ｍ．Ｆｅ／Ｔ．Ｆｅ）と、複合廃棄物中の含Ｃ量とから、操業に適したηＣＯレヘル範囲を特定する。半径方向区分け装入法を適用する場合、中心部、周辺部それぞれに適正ηＣＯを特定する。
【００４８】
▲３▼溶融炉の操業条件（出銑量の目安）により、炉内平均ガス流速（Ｎｍ／ｓ）が決まるため、使用する燃料粒度により、下段羽口からのコークスべッド高さを設定する。
【００４９】
▲４▼ストックレベルについては、目標ηＣＯに対応したストックレベル（下段羽口からの装入面高さ）Ｈ（ｍ）を特定し、設定する。半径区分け装入法を採用する場合、中心部、周辺部にそれぞれ別々に、ストックレベルを設定するのが好ましい。
【００５０】
▲５▼燃料比については、炉の特性である炉体放散熱（ｋｃａｌ／ｈ）と、目標出銑量（ｔ／ｄ）並びに複合廃棄物の種類、品質等を含む操業条件に加え、上記に示す目標ηＣＯが決まれば、熱・物質バランスから燃料費（ｋｇ／ｔ）レベルが求まることから、最終的には、下段羽口送風量の微調整、ストックレベルの微調整を実施して、目標ηＣＯレベルを維持するようにして操業する。半径区分け装入法を採用する場合、中心部、周辺部それぞれ別々に、燃料比を設定して装入する。
【００５１】
なお、ストックレベルの変更は、炉内の原燃料の昇温速度を制御する役割があり、排ガスηＣＯの制御手段となる。また、炉内下部のコークスべッド高さを変更すること、さらには、送風量、羽口径、羽口突き出し位置を変更することは、炉内ηＣＯ制御に有効な手段となる。
【００５２】
つぎに、半径方向の区分け装入法を採用した複合廃棄物の処理が、操業の安定性、低燃料比操業に有効で、複合廃棄物の種類、粒度によらず、効率の良い操業が指向できること、また、複合廃業物、燃料の性状に応じて、効率の良い操業を指向するための方法について、説明する。
半径方向の区分け装入法については、複合廃棄物の種類によって、適正な装入法がある。一つは、炉内のηＣＯを高くして、効率の良い操業を指向する例で、複合廃棄物の金属含有率（Ｍ．Ｆｅ／Ｔ．Ｆｅ）による分別法であり、一方は複合廃棄物の粒度に応じた分別法である。
【００５３】
まず、最初に、複合廃棄物の金属含有率（Ｍ．Ｆｅ／Ｔ．Ｆｅ）による分別法が、操業安定化に寄与し、効率の良い操業が指向できることを説明する。
複合廃棄物が数種類に及び、Ｍ．Ｆ ｅ／Ｔ．Ｆｅの大小で分別できる場合、好ましくは、金属含有率の高い複合廃棄物、例えば一部の洗濯機等のように金属材料を多く使用した複合廃棄物等は炉中心部に装入し、金属含有率の低い複合廃棄物、例えば分解・破砕後のプラスチック部品・部材等を炉周辺部に装入する。炉周辺部に金属含有率の低い複合廃棄物を装入し、炉中心部に金属含有率の高い複合廃棄物を装入する理由は、炉中心部のコークスベッドの高さ制御を容易にすること、中心ガス流を確保すること、低燃料比操業を指向することにある。
【００５４】
この操業を指向する場合、下段羽口は、羽口先端が炉壁よりも炉内部に突き出した構造とし、基本的には、下段羽口の先端位置を、炉中心部と炉周辺部の境界に設けるのが理想的である。また、ガス流を中心流とすることを重視すると、周辺部の燃料は小径が好ましく、中心部の燃料は大径が好ましい。
【００５５】
下段羽口を炉の中心部と周辺部の境界に設定する理由は、下段羽口からの送風を周辺部に存在する燃料の燃焼に使用させないためで、下段羽目からの送風はＣＯガス燃焼用に作用させるためである。炉中心部は溶解機能を促進させるため、炉中心部のηＣＯ＞９０％の操業を指向すれば最も効率的であり、炉中心部の燃料は最低燃料比である浸炭分程度とすることができる。そのため、急激なコークスベッド高さの変化を抑制できる上、粒径を維持したコークスがコークスベッドとなるため、通気・通液性を確保した低燃料比操業が可能となる。
【００５６】
この操業においては、コークスベッド高さにより、下段羽口の適正送風量が決まる。コークスベッド高さは、前記したように、コークス粒度や炉内ガス流速等によって異なるが、最適位置にコークスベッド上端レベルをセットした場合（ηＣＯ＞９０％）には、下段羽口からの送風は不要となる。コークスベッド上端レベルのηＣＯが９０％以下の場合には、下段羽口からの送風によりηＣＯ＞９０％に設定することが可能であり、炉中心部に関して理想的な操業が可能となる。
【００５７】
つぎに、金属含有率の低い複合廃棄物を炉周辺部に装入する場合に燃料と混合する装入法が効率的であることを説明する。
ηＣＯの高い操業を指向できれば、低燃料比の操業が可能となるが、金属含有率の低い複合廃棄物をηＣＯ＞３０％の条件で還元させる実験を実施したところ、コークスと混合しない条件では、還元反応は進行せず、高温部で操業に悪影響を及ぼす溶融還元を引き起こす。それに対し、金属含有率の低い複合廃棄物でも、コークスと混合して装入すると、コークスと混合しない場合に比べ、少なくとも２０％以上の還元率改善効果があることが、オフラインシミュレータの検討結果で明かとなった。
【００５８】
このことは、金属含有率の低い複合廃棄物を装入する操業では、燃料（小径コークス）と混合する装入法が、燃料（小径コ−クス）と混合しない操業に比べると、複合廃棄物の還元性改善に効果があり、その結果、溶融時のスラグ融液量を低減することができ、棚吊り回避にも寄与することを示している。
【００５９】
つぎに、コ−クスベッド高さを維持するための制御方法について述べる。
コークスベッド高さの制御が難しいのは、これが炉の中心下部にあり、コークス比が過当でなければ、未還元のＦｅＯ分が炉下部で溶融還元し、コ−クスベッドを消費することによって、コークスベッドの異常消耗が引き起こされるためである。特に、炉の中心下部で、このようなコ−クスの異常消耗が生じると、鉄分の溶解に支障となる上、スラグの固化等により、操業不能に陥る可能性もあり問題となる。
【００６０】
そこで、上述したように、炉中心部には、主として金属含有率の高い複合廃棄物を装入し、必要に応じて鉄スクラップを混合装入することにより、炉中心部で炉溶融還元の生じ難い操業とし、炉中心部のコークスベッドの異常消耗を抑制する。また、コークスのソルーションロス反応を極力抑制するために、炉中心部に装入する燃料を、炉周辺部に装入する燃料と区別し、大径コークスを使用する。これによつて、炉中心部のコークスベッドの異常損耗を抑制でき、さらに、炉下部の燃焼効率ηＣＯを高めた操業が可能となる。
一方、炉周辺部には、主として金属含有率の低い複合廃棄物を装入し、必要に応じてダスト塊成鉱を混合装入することにより、炉周辺部で溶融還元の生じ易い操業とする。
【００６１】
本発明でいう炉中心部と炉周辺部の境界位置は、複合廃棄物の金属含有率やコークス粒度によって、多少は炉半径方向で移動する。
この炉中心部と炉周辺部の境界位置ｒｉは、各部に装入する複合廃棄物と燃料の量が決まれば、下記（１）式によって求められる。
ｒｉ2＝（Ｗｍ(c)／ρｍ(c)＋Ｗｃ(c）／ρｃ(c)）／｛（Ｗｍ(c)／ρｍ(c)＋Ｗｃ(c)／ρｃ(c)）＋（Ｗｍ(p)／ρｍ(p)＋Ｗｃ(p)／ρｃ(p)）｝・・・  （１）
但し、ｒｉ：中心部と周辺部との無次元境界半径（―）
Ｗｍ（ｃ）：  中心部に装入する廃棄物重量（ｋｇ／チャージ）
Ｗｃ〈ｃ）：  中心部に装人する燃料重量（ｋｇ／チャージ〉
Ｗｍ（ｐ〉：  周辺部に装入する廃棄物重量（ｋｇ／チャージ）
Ｗｃ（ｐ）：  周辺部に装入する燃料重量（ｋｇ／チャージ）
ρｍ（ｃ）：  中心部に装入する廃棄物の嵩密度（ｋ ｇ／ｍ3）
ρｃ（ｃ）：  中心部に装入する燃料の嵩密度（ｋ ｇ／ｍ3 ）
ρｍ（ｐ）：  周辺部の装入する廃棄物の嵩密度（ｋｇ／ｍ3）
ρｃ（ｐ）：  周辺部に装入する燃料の嵩密度（ｋ ｇ／ｍ3 ）
【００６２】
なお、このｒｉは、無次元半径で表されており、炉中心部と炉周辺部の原燃料の降下速度を一定とした場合の境界位置を示している。このｒｉで示される境界位置を調節するための装入方法については、種々考えられるが、本発明の装入装置１を用い、装入チャージ毎に中心装入、周辺装入を交互に繰り返して装入することにより、―部混合層が生成するものの、所定の境界設定は可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複合廃棄物を解体・分別せずに、そのままの状態で竪型溶融炉内へ装入することができ、炉半径方向の区分け装入に対応した竪型溶融炉の装入装置、および装入方法を提供できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における竪型溶融炉の装入装置の一実施形態であり、（ａ）は炉中心部用装入装置を示す概略図、（ｂ）は炉周辺部用装入装置を示す概略図である。
【図２】本発明における竪型溶融炉の装入方法を示す概略図である。
【図３】原料として複合廃棄物のみを採用する場合の炉半径方向区分け装入状況を示す概略図である。
【図４】原料として複合廃棄物および鉄スクラップを採用する場合の炉半径方向区分け装入状況を示す概略図である。
【図５】原料として複合廃棄物、およびダスト塊成鉱を採用する場含の炉半径方向区分け装入状況を示す概略図である。
【図６】原料として複合廃棄物、鉄スクラップ、およびダスト塊成鉱を採用する場合の炉半径方向区分け装入状況を示す概略図である。
【図７】従来のベル式装入装置の一例であり、（ａ）は炉中心部への装入状況を示す概略図、（ｂ）は炉周辺への装入状況を示す概略図である。
【符号の説明】
１    装入装置
２    炉中心部用装入装置
３    炉周辺部用装入装置
４    バケット
４ａ  底部
５    炉中心部用装入ガイド
６    ベル
７  バケット
８    炉周辺部用装入ガイド
１０  多機能溶融炉
１１    炉体
１２    排ガス管
１３    羽□
１３ａ  下段羽口
１３ｂ  上段羽口
１４    コークスベッド
１５    炉中心部
１６    炉周辺部
【図１】
0004355087.tif 000002
【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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