(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素系樹脂被覆材を含む電線屑等の材料を加熱溶解する縦型連続熔解炉からなる銅熔解炉において燃焼排ガス中のダイオキシン類を低減する方法であって、
燃料ノズルを備えたバーナー部と蓄熱体を収納した蓄熱室を有する蓄熱式バーナーを少なくとも２個具備し、前記各蓄熱式バーナーを、一方が燃焼動作のときに他方が排ガス排出動作を行うようにそれぞれ交互に切り替えて交番燃焼させ、
前記蓄熱式バーナーが非燃焼側のときには、前記銅熔解炉内の高温の燃焼排ガスを該蓄熱式バーナーの前記蓄熱室内を通過させて該蓄熱室内の蓄熱体と熱交換させることにより、前記燃焼排ガスを２００℃以下に急速冷却して排出するとともに前記蓄熱体を昇温させ、
前記蓄熱式バーナーが燃焼側のときには、燃焼用補助ガスを該燃焼側の前記蓄熱室を通過させることにより、昇温された前記蓄熱体により前記燃焼用補助ガスを加温して供給して、燃焼ガスを効率的に燃焼させて前記銅熔解炉の炉内温度を８５０℃以上に維持し、
前記各蓄熱式バーナーの交番燃焼の周期を、前記非燃焼側の蓄熱式バーナーの蓄熱室を通過して排出される燃焼排ガスの温度が２００℃を超えない範囲で切り替えることにより、銅熔解炉の燃焼排ガス中に含まれるダイオキシン類を低減する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩素系樹脂被覆材を含む電線屑などを含む金属を加熱溶解する金属溶解炉から排出される燃焼排ガス（以下適宜、排ガスと略記する）中のダイオキシン類を金属溶解炉内で低減し大気中に排出する溶解炉の燃焼排ガス中に含まれるダイオキシン類を低減する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシン類（ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン（ＰＣＤＤｓ）とポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）の総称）は、その毒性および排出量の実態が明らかになるにつれ、大きな社会問題になってきており、特に都市ゴミ焼却炉におけるダイオキシン類の低減対策が緊急課題になっている。
【０００３】
前記ダイオキシン類は、無機炭素、有機炭素、無機塩素などが銅やコバルトの存在下で３００℃以上に加熱されると前記銅やコバルトが触媒となって容易に反応生成（デノボ合成）するため、銅などの金属溶解炉でも、金属原料に塩素系樹脂被覆材（例えば、塩素化ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂）などが付着した電線屑を用いる場合は、ダイオキシン類が生成し、排ガスと一緒に大気中に排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、金属溶解炉の排ガス中のダイオキシン類を低減するための施策が種々講じられており、例えば、炉から排出される排ガスに粉末活性炭を吹き込みダイオキシン類を吸着させバグフィルターで濾過する方法、排ガスをＳＯX で洗浄後ダイオキシン類を触媒により酸化分解する方法などがある。
しかし、このような従来法では、ダイオキシン類を低減するための処理設備が必要なため、スペース的にもコスト的にも不利であった。
【０００５】
このようなことから、本発明者等は、前記電線屑などを含む金属原料を溶解する縦型連続溶解炉（シャフト炉）を用い、その排ガス中に含まれるダイオキシン類の低減について種々検討した。
検討対象とした前記シャフト炉は、図３、４に示すように、上部に金属原料装入扉２１が設けられ、中間部に金属原料２を加熱溶融するためのバーナー群２３が設けられ、下部に加熱溶融体４の出湯口５が設けられた縦型の連続溶解炉である。前記バーナー群２３は、図４に示すように、複数のバーナー２６が、その火炎が中心に向かうように炉壁内周に等間隔に配置されたもので、このようなバーナー群２３はシャフト炉の上下方向の所定箇所に複数設けられている。
【０００６】
前記シャフト炉により排ガス中に含まれるダイオキシン類を、金属溶解炉から排出される前に低減する方法を検討した結果、炉内温度を高め、かつ排ガス温度を低くすることにより、排ガス中のダイオキシン類を低減し得ることを知見し、さらに検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
本発明の目的は、塩素系樹脂被覆材が付着した電線屑などを含む金属原料に用いた金属溶解炉から排出される排ガス中のダイオキシン類を前記金属溶解炉内で低減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、塩素系樹脂被覆材を含む電線屑等の材料を加熱溶解する縦型連続熔解炉からなる銅熔解炉において燃焼排ガス中のダイオキシン類を低減する方法であって、
燃料ノズルを備えたバーナー部と蓄熱体を収納した蓄熱室を有する蓄熱式バーナーを少なくとも２個具備し、前記各蓄熱式バーナーを、一方が燃焼動作のときに他方が排ガス排出動作を行うようにそれぞれ交互に切り替えて交番燃焼させ、
前記蓄熱式バーナーが非燃焼側のときには、前記銅熔解炉内の高温の燃焼排ガスを該蓄熱式バーナーの前記蓄熱室内を通過させて該蓄熱室内の蓄熱体と熱交換させることにより、前記燃焼排ガスを２００℃以下に急速冷却して排出するとともに前記蓄熱体を昇温させ、
前記蓄熱式バーナーが燃焼側のときには、燃焼用補助ガスを該燃焼側の前記蓄熱室を通過させることにより、昇温された前記蓄熱体により前記燃焼用補助ガスを加温して供給して、燃焼ガスを効率的に燃焼させて前記銅熔解炉の炉内温度を８５０℃以上に維持し、
前記各蓄熱式バーナーの交番燃焼の周期を、前記非燃焼側の蓄熱式バーナーの蓄熱室を通過して排出される燃焼排ガスの温度が２００℃を超えない範囲で切り替えることにより、銅熔解炉の燃焼排ガス中に含まれるダイオキシン類を低減する方法である。
【００１２】
【発明の実態の形態】
本発明において、炉内温度を８５０℃以上に保持し、排ガスを２００℃以下の温度に急速冷却して排出する理由は、炉内温度が８５０℃未満でも、排出ガスが２００℃を超えても、炉内でダイオキシン類が多量に反応生成するためである。
【００１３】
以下に、本発明を図を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の実施形態を示すシャフト炉内の縦断面説明図である。
このシャフト炉は、上部に金属原料装入扉１が設けられ、中間部に金属原料２を加熱溶融するための蓄熱式バーナー６が上下方向に複数設けられ、下部に加熱溶融体４の出湯口５が設けられた縦型連続溶解炉であり、金属原料装入扉１は断熱扉で構成されており、バーナー群３は複数の蓄熱式バーナー６で構成されている。
【００１４】
前記断熱扉１は、例えば、〔鉄板／断熱材／鉄板〕から構成される。断熱扉１の開閉は、密閉性を考慮して、斜めにスライドする昇降式とするのが良い。
【００１５】
バーナー群３（図１参照）を構成する複数の蓄熱式バーナー６は、例えば２組に分けられ、組毎に交互に燃焼（交番燃焼）する。
一方の蓄熱式バーナー６が非燃焼側のときは、蓄熱室１０端部は排ガス出口となり、排ガスは蓄熱室１０内の低温の蓄熱体９により２００℃以下の温度に冷却され、同時に蓄熱体９は温度上昇する。前記排ガスは、低温の蓄熱体９に接触して直接熱交換するので急速に冷却される。
【００１６】
前記一方の蓄熱式バーナー６が燃焼側のときは、燃焼用補助ガスはその蓄熱室１０内の温度上昇した蓄熱体９により加温され、その結果、燃焼温度が上昇して炉内は低温領域でも８５０℃以上の温度に保持される。この間に蓄熱体９は外部から供給される燃焼用補助ガス（外気など）により冷却される。
【００１７】
このようにして、シャフト炉内は８５０℃以上の高温に保持され、排ガスは２００℃以下に急速冷却される。その結果、排ガスは、ダイオキシン類が反応生成する温度域Ｔ（８５０℃＞Ｔ＞２００℃）を短時間で通過し、このためダイオキシン類の反応生成が防止され、シャフト炉から排出される排ガス中のダイオキシン類は低減される。
【００１８】
蓄熱式バーナー６は、図２に示すように、燃料ノズル８を備えたバーナー部１８と、蓄熱体９を収容した蓄熱室１０からなる。
燃料ノズル８はその燃焼口１３を炉の中央に向けて配され、蓄熱体９を収容した蓄熱室１０はバルブ１４により燃焼補助ガス供給口１５と排ガス出口１２とに連結され、この蓄熱式バーナー６が燃焼側のときは、燃料補助ガス供給口１５からバルブ１４を介して供給される燃焼用補助ガス（外気など）を燃料ガスに混合し、この混合体を燃料ノズル８にて燃焼して金属原料を溶解する。
一方この蓄熱式バーナー６が非燃焼側のときは、炉の内壁に開口した燃焼口１７から排ガスを吸い込んで前記排ガスを蓄熱室１０の蓄熱体９に接触させて冷却し、バルブ１４を介して排ガス出口１２から排出する。
図２で１１は排出ガスの温度を測定するための熱電対である。
【００１９】
本発明において、蓄熱体には、例えば、通常の石材、アルミナ、鉄などの熱容量の大きいセラミックスや金属の粒状物が使用できる。
蓄熱式バーナーの各組の燃焼周期は、排ガス温度が２００℃を超えない範囲で適宜決定する。複数の蓄熱式バーナーを分ける組数は任意であるが、２〜３組が適当である。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
図１に示したシャフト炉（扉が〔鉄板／断熱材／鉄板〕からなる断熱扉）を用いて、電気銅（カソード）に銅ナゲット（塩素系樹脂被覆材が付着した銅線屑）を２０重量％配合した電気銅原料を毎時４０トンの速度で溶解し、この間に排ガスをサンプリングし，排ガス中に含まれるダイオキシン類の濃度を分析した。複数の蓄熱式バーナーは２組に分け、燃焼周期は排ガスの最高温度が１９０℃以下となる１分間とした。蓄熱体１０には通常の粒状石材を用いた。
【００２１】
（実施例２）
金属原料装入扉が鉄板からなる他は、図１に示したのと同じシャフト炉を用いて実施例と同じ方法で溶解し、排ガス中のダイオキシン類の濃度を調べた。
【００２２】
（比較例１）
図３、４に示したシャフト炉を用い全バーナーを連続して燃焼させて、電気銅に銅ナゲットを２０重量％配合した原料を毎時４０トンの速度で溶解し、この間に排ガスをサンプリングし、排ガス中に含まれるダイオキシン類の濃度を分析した。結果を表１に示す。
表１には炉内の低温領域の温度および排ガス温度を併記した。
【００２３】
【表１】
0005019551.tif 000002
【００２４】
表１から明らかなように、本発明例のＮｏ．１、２はいずれも、排ガス中のダイオキシン類の濃度が比較例（従来法、Ｎｏ．３）に較べて大幅に低減した。
これは、本発明例では、複数の蓄熱式バーナーを２組に分けて交番燃焼させて炉内温度を高温に、排ガス温度を低温に保持したためである。
本発明例のＮｏ．１は、Ｎｏ．２より炉内温度が高くダイオキシン類の濃度がより低減したが、これは原料装入扉を断熱扉にして扉部分からの放熱を抑制したためである。なお、本発明の排ガスについてはＣＯ、ＳＯｘ、ＮＯｘなどの有害ガスも分析したが、いずれも許容値以下であった。
【００２５】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明は、溶解炉内の温度を高温に保持し、かつ排ガスを低温に急速冷却して、炉内でのダイオキシン類の反応生成を防止する。従って、ダイオキシン類を低減させる処理設備が不要でありスペース的にもコスト的にも有利である。前記炉内の高温保持と排ガスの急速冷却は、原料の加熱溶融を複数の蓄熱式バーナーを数組に分けて交番燃焼させることにより容易に行える。前記原料装入扉を断熱扉とすることで扉部分からの放熱が抑制され炉内温度が上昇しダイオキシン類はさらに低減する。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すシャフト炉の縦断面説明図である。
【図２】本発明で用いる蓄熱式バーナーの縦断面説明図である。
【図３】従来のシャフト炉の縦断面説明図である。
【図４】図３に示したシャフト炉のａ−ａ断面図である。
【符号の説明】
１  断熱扉からなる原料装入扉
２  原料
３  複数の蓄熱式バーナーからなるバーナー群
４  加熱溶融体
５  加熱溶融体の出湯口
６  蓄熱式バーナー
８  燃料ノズル
９  蓄熱体
１０  蓄熱室
１１  排出ガス温度を測定するための熱電対
１２  排ガス出口
１３  燃料ノズルの燃焼口
１４  バルブ
１５  燃焼補助ガス供給口
１８  蓄熱式バーナーのバーナー部
２１  鉄板からなる原料装入扉
２３  複数の通常のバーナーからなるバーナー群
２６  通常のバーナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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