(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉から排出された水分を含む処理灰を灰溶融炉に供給するための灰溶融炉の前処理方法であって、焼却炉から排出され水分を含むと共に、少なくとも一部が塊状となっている処理灰を、塊状状態を強制的に崩すことなく搬送して、内部が熱風流通下に保持された筒状部が周方向に回転する乾燥手段に供給し、上記回転により上記塊状状態を解しながら、上記処理灰の送り込み側から供給される熱風により乾燥させ、次いでこの乾燥された処理灰を篩い分けし、所定の大きさ以上のものを異物として排除して、灰溶融炉に供給することを特徴とする灰溶融炉の前処理方法。
【請求項２】
上記乾燥手段において、上記塊状状態を強制的に崩すことなく搬送された処理灰が回転翼によって上記筒状部内に送り込まれるとともに、上記熱風により乾燥されることを特徴とする請求項１に記載の灰溶融炉の前処理方法。
【請求項３】
上記篩い分けにおける篩目は、一辺の長さが１０〜４０ｍｍの大きさの四角形状の開口であることを特徴とする請求項１又は２に記載の灰溶融炉の前処理方法。
【請求項４】
上記灰溶融炉は、テルミット式灰溶融炉であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の灰溶融炉の前処理方法。
【請求項５】
焼却炉から排出された水分を含む処理灰を灰溶融炉に供給するための灰溶融炉の前処理装置であって、焼却炉から排出され水分を含むと共に、少なくとも一部が塊状となっている処理灰を上記塊状状態を強制的に崩すことなく搬送する搬送手段と、この搬送手段から供給された処理灰を、内部が熱風流通下に保持された筒状部を周方向に回転させながら乾燥する回転式の乾燥手段と、この乾燥手段に上記処理灰の送り込み側から上記熱風を供給する熱風供給手段と、上記乾燥手段で乾燥された処理灰を篩い分けして所定の大きさ以上のものを異物として排除する振動篩手段とを備えたことを特徴とする灰溶融炉の前処理装置。
【請求項６】
上記回転式の乾燥手段は、上記筒状部の内壁面から内方に突出し、回転に伴って上記処理灰を掻き上げる掻上羽根を備えていることを特徴とする請求項５に記載の灰溶融炉の前処理装置。
【請求項７】
上記振動篩手段における篩目は、一辺の長さが１０〜４０ｍｍの大きさの四角形状に開口していることを特徴とする請求項５又は６に記載の灰溶融炉の前処理装置。
【請求項８】
上記灰溶融炉は、テルミット式灰溶融炉であることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の灰溶融炉の前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰、飛灰、焼却残滓等の処理灰を溶融処理するための灰溶融炉の前処理方法及び前処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の一般廃棄物や産業廃棄物は、過去においては埋め立て処理するのが一般的であったが、埋め立て地の枯渇や環境破壊などの問題から現在では焼却処理を行うことが重要視されている。しかし、焼却処理した場合でも、その処理生成物である焼却灰に、重金属類やダイオキシン等の有害物質が含まれているため、これをそのまま埋立処理するには問題がある。
【０００３】
このため、近年、焼却灰、飛灰、焼却残滓等（これらを総称して処理灰という）を灰溶融炉に投入し、溶融状態になるまで高温で加熱することにより、有害物質の無害化、処理生成物の減容化を図ることが行われている。
【０００４】
この種の灰溶融炉においては、処理灰を供給するための前処理装置が設けられている。例えば図６に示すような灰溶融炉の前処理装置が知られている。即ち、図６において、１は灰ピットであり、この灰ピット１には、ごみ焼却炉から排出されトラック等で搬送されてきた処理灰が蓄えられるようになっている。
この処理灰は、灰ピット１から灰クレーン２によって受入ホッパ３に送られた後、プシャー式フィーダ３ａによってホッパ３から切り出され、コンベヤ３ｂを介して振動フィーダ４に送られるようになっている。振動フィーダ４は、粗大物排除装置であって一種の振動篩であり、処理灰のうち比較的小さなものを複数の振動刃間の開口部を通して下方に落下させ、比較的大きなものを振動刃の上を斜め下方に移動させて竪型破砕機５に送るようになっている。
【０００５】
竪型破砕機５は、円筒状のハウジング５ａ内に高速で回転する複数のハンマ５ｂを備えたもので構成されている。この竪型破砕機５においては、比較的大きな塊状の処理灰や粗大物がハンマ５ａから直接衝撃力を受けたり、ハンマ５ａに当たった後、互いに衝突し合ったり、ハウジング５ａの内壁に当たったりする。これによって、金属片や塊状固形物などの粗大物は、圧縮や破砕作用を受けて容積の小さなものになるように、また塊状の処理灰も破砕ないし解砕されるように図られている。
【０００６】
振動フィーダ４や竪型破砕機５を通過後の処理灰は、乾燥機６によって乾燥処理が行われた後、磁選機７を介して鉄分が取り除かれてから、供給ホッパ８に蓄えられる。供給ホッパ８に蓄えられた処理灰は、ロータリバルブ８ａによって供給量が制御されながら灰溶融炉１０に投入されることになる。
【０００７】
また、図６において、１０ａは灰溶融炉１０内を加熱するためのバーナであり、１０ｂは灰溶融炉１０から流出する溶融スラグ、１２は各装置間にあって処理灰を搬送するコンベヤである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記処理灰は、ごみ焼却炉から排出される際に水で冷却されたり、飛散防止のために散水されたりして、水分を含み湿った状態になっている。この湿った処理灰は、一部が不規則に固まった塊状状態になっており、しかも、磁性金属片、陶磁器片、非鉄金属片等の粗大物や異物が散在しており、いわゆる灰状のもから粗大夾雑物にいたるあらゆるものが混在した状態になっていて、塊状のものには、岩のようになっているものもある。
【０００９】
このため、上記灰溶融炉の前処理装置の粗大物除去装置としての振動フィーダ４にあっては、湿った処理灰が振動フィーダ４の篩い部分である振動刃間に次第にこびり着き、ついには振動刃間の開口部を閉塞してしまい、粗大物除去装置としての機能が果たせなくなる。
また、塊状の処理灰や粗大物を破砕ないし解砕する竪型破砕機５にあっては、ハンマ５ｂによる衝撃や遠心力で、処理灰自体が、ハウジング５ａの内面に厚く層状に固着した状態になる。このようになると、金属片等を、ハンマ５ｂ等の衝撃で破砕や容積の小さなものに変形しようとしても、ハンマ５ｂに付着した処理灰やハウジング５ａの内面に固着した処理灰がクションとなり、衝撃を吸収してしまい、破砕機の機能が果たせなくなり、処理困難となる。
しかも、ステンレスのスプーンやアルミ金属片などの非磁性物の場合には、磁選機７でも排除することができないため、そのまま供給ホッパ８へ供給されることになる。その結果、粗大物がロータリバルブ８ａ等に引っ掛かったり詰まったりすることになる。
【００１０】
従って、処理灰を灰溶融炉に連続的かつ円滑に供給するのに支障をきたすという問題があり、処理灰を灰溶融炉に連続的かつ円滑に供給することができる灰溶融炉の前処理方法及び前処理装置が要望されていた。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、焼却炉から排出され水分を含み、一部が塊状となっている状態の処理灰に対して、粗大物除去や破砕を行えば必ずトラブルになるので、出来る限りそのままの状態で、先ず最初に乾燥処理し、乾燥により処理灰の物理的性質を変えつつ乾燥中に撹拌解砕等を行い、乾燥された処理灰を篩い分けすることにより、従来より簡単に前処理ができることを見出し本願発明に至ったものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の灰溶融炉の前処理方法は、焼却炉から排出された水分を含む処理灰を灰溶融炉に供給するための灰溶融炉の前処理方法であって、焼却炉から排出され水分を含むと共に、少なくとも一部が塊状となっている処理灰を、塊状状態を強制的に崩すことなく搬送して、内部が熱風流通下に保持された筒状部が周方向に回転する乾燥手段に供給し、上記回転により上記塊状状態を解しながら、上記処理灰の送り込み側から供給される熱風により乾燥させ、次いでこの乾燥された処理灰を篩い分けし、所定の大きさ以上のものを異物として排除して、灰溶融炉に供給することを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記乾燥手段において、上記塊状状態を強制的に崩すことなく搬送された処理灰が回転翼によって上記筒状部内に送り込まれるとともに、上記熱風により乾燥されることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、上記篩い分けにおける篩目は、一辺の長さが１０〜４０ｍｍの大きさの四角形状の開口であることを特徴としている。上記篩目は、一辺の長さが１５〜３０ｍｍの大きさの四角形状に開口しているのが、さらに好ましい。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、上記灰溶融炉は、テルミット式灰溶融炉であることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の灰溶融炉の前処理装置は、焼却炉から排出された水分を含む処理灰を灰溶融炉に供給するための灰溶融炉の前処理装置であって、焼却炉から排出され水分を含むと共に、少なくとも一部が塊状となっている処理灰を上記塊状状態を強制的に崩すことなく搬送する搬送手段と、この搬送手段から供給された処理灰を、内部が熱風流通下に保持された筒状部を周方向に回転させながら乾燥する回転式の乾燥手段と、この乾燥手段に上記処理灰の送り込み側から上記熱風を供給する熱風供給手段と、上記乾燥手段で乾燥された処理灰を篩い分けして所定の大きさ以上のものを異物として排除する振動篩手段とを備えたことを特徴としている。上記搬送手段としては、クレーン、ベルトフィーダ、エプロンフィーダ、スクレーパフィーダ、フライトフィーダ、プシャー式フィーダ、フライトコンベヤ、スクレーパコンベヤ、ディスクコンベヤ、バケットコンベヤ、ケースコンベヤ、ベルトコンベヤ等が挙げられる。これら搬送手段は、大きなバケツトやケースの大きさを大きくしたり、フライト、スクレーパ、ディスク等の間隔を大きくしたりして、むやみに破砕や解砕が生じないように、出来る限りそのままの状態で搬送する。そうしないと、水分を含む湿った処理灰が、搬送手段に固着して、次第に閉塞を起し搬送不能になる。上記回転式の乾燥手段としては、筒状部の内部に撹拌羽根の設けたものや、これら撹拌羽根がないロータリーキルン等が挙げられる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の発明において、上記回転式の乾燥手段は、上記筒状部の内壁面から内方に突出し、回転に伴って上記処理灰を掻き上げる掻上羽根を備えていることを特徴としている。上記回転式の乾燥手段としては、例えば、アスファルトプラント等で使用する骨材を乾燥するドライヤが好ましく使用できる。これは、筒状部内部に骨材を周方向上方に掻き上げて上方から落下させるフライトと称する掻上羽根を有している。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６に記載の発明において、上記振動篩手段における篩目は、一辺の長さが１０〜４０ｍｍの大きさの四角形状に開口していることを特徴としている。上記振動篩手段における篩目は、さらに一辺の長さが１５〜３０ｍｍの大きさの四角形状に開口していることが、より好ましい。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項５〜７の何れかに記載の発明において、上記灰溶融炉は、テルミット式灰溶融炉であることを特徴としている。
【００１９】
請求項１および５に記載の発明においては、焼却炉から排出され水分を含み、一部が塊状となっている状態の処理灰を、出来る限りそのままの状態で乾燥処理を施し、乾燥により処理灰の物理的性質を変えつつ、乾燥中に塊状状態の処理灰に対して乾燥手段の筒状部の周方向の回転により破砕、解砕等を行い、処理灰の破砕処理ないし解砕処理と乾燥処理とが同時に行われ、しかもトラブルなく効率的に処理される。乾燥した処理灰は、振動篩手段の篩目に固着して詰まることはない。次いで、乾燥された処理灰を篩い分けされ、篩上が異物として排除される。このため、処理灰が下流のロータリバルブ等灰溶融炉への供給手段に対して作動不良や閉塞を起こすおそれのない篩い下の処理灰のみを灰溶融炉に長期にわたって安定的に送り出す。これにより、水分を含んで湿った処理灰が固着し必ずトラブルになっていた従来の粗大物除去や破砕処理を回避でき、トラブルなく従来より簡単に前処理ができ、処理灰を灰溶融炉に連続的に円滑に供給する。しかも、従来必要であった破砕機や磁選機が不要となり、建設コストが低減される。また、破砕機や磁選機を排除した分、故障率の低減となる。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、筒状部の内壁面に掻上羽根を設けているので、処理灰を掻き上げて筒状部の上方から落下さる。このため、高温雰囲気のもとで急速に乾燥させることができると共に、同時に塊状状態の処理灰をこの落下により確実に破砕ないし解砕を施すことになる。
【００２２】
請求項３および７記載の発明においては、篩い分けの篩目を、所定の範囲に限定しているので、処理灰が篩目に詰まるのを防止しつつ、下流のロータリバルブ等灰溶融炉への供給手段に対して作動不良や閉塞を起こすおそれのある異物を排除する。
【００２３】
請求項４および８記載の発明においては、灰溶融炉としてテルミット式灰溶融炉を用いているので、処理灰をテルミット式灰溶融炉に供給することになる。この場合、処理灰をテルミット式灰溶融炉に連続的かつ円滑に供給することができるので、当該テルミット式灰溶融炉内の温度をテルミット反応によって安定した状態に維持することができる。従って、処理灰の溶融処理能力の向上が図られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態では、処理灰を溶融処理するテルミット式灰溶融炉の前処理方法及び前処理装置について説明する。なお、図６に示す従来例の構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
【００２５】
図１〜図５は、溶融炉としてテルミット式灰溶融炉１０を用い、このテルミット式灰溶融炉１０に供給する処理灰に処理を行う灰溶融炉の前処理装置を示している。この灰溶融炉の前処理装置は、焼却炉から排出され水分を含むと共に、少なくとも一部が塊状となってる処理灰を搬送する搬送手段として、灰クレーン２、フライトフィーダ１６およびバケットコンベヤ１７が設けられ、これらの搬送手段から供給された処理灰を、内部が高温雰囲気下に保持された筒状部１３ａを周方向に回転させながら乾燥する回転式の乾燥機１３（乾燥手段）と、この乾燥機１３で乾燥された処理灰を篩い分けして所定の大きさ以上のもの、すなわち篩い上を異物として系外に排除する振動篩機１４（振動篩手段）とを備えている。
【００２６】
処理灰を乾燥機１３に搬送する灰クレーン２、フライトフィーダ１６およびバケットコンベヤ１７のいずれにも、処理灰に対して上記塊状状態を強制的に破砕または解砕する手段および処理灰に対して上記塊状状態のものを強制的に除去する手段のいずれもが設けられておらず、これら搬送手段によって搬送される際に自然に解砕されるのは仕方がないが、処理灰の塊状状態を強制的に崩すことなく、処理灰の塊状状態を出来るだけそのまま乾燥機１３に搬送するようになっている。
【００２７】
また、上記乾燥機１３は、筒状部１３ａの内壁面から内方に突出し、回転に伴って処理灰を掻き上げる掻上羽根１３ｄを備えている。
そして、振動篩機１４における篩目は、一辺の長さが２５ｍｍの大きさの正方形状に開口したものとなっている。なお、この篩目は、一辺の長さが１０〜４０ｍｍの大きさの正方形状に開口したものであってもよく、より好ましくは、一辺の長さが１５〜３０ｍｍの大きさの正方形状に開口したもので構成してもよい。
【００２８】
以下、上記構成について更に詳細に説明する。即ち、灰クレーン２から受入ホッパ３に供給された処理灰は、フライトフィーダ１６及びバケットコンベヤ１７の搬送手段を介して乾燥機１３に供給されるようになっている。
【００２９】
フライトフィーダ１６は、図２及び図３に示すように、受入ホッパ３下部に設けられたベルトコンベヤのベルト搬送面から所定の高さに突出する板状のフライト１６ａを複数備えたもので構成されており、受入ホッパ３内に供給された処理灰を一定量ずつ搬送されるようになっており、塊状の処理灰に対しては出来るだけそのままバケットコンベヤ１７に搬送するようになっている。即ち、フライトフィーダ１６は、水分で固まった状態の処理灰を積極的に崩壊させるような破砕手段や解砕手段、さらに塊状の処理灰を強制的に除去するスクリーン、篩等の手段を備えておらず、受入ホッパ３からフライトフィーダ１６への移動時の衝撃や、搬送中の摩擦や振動等で崩れた場合にはその崩れた状態のそのままの処理灰をバケットコンベヤ１７に搬送するようになっている。
【００３０】
バケットコンベヤ１７は、そのコンベヤ搬送部に凹状のバケット１７ａを複数備えたもので構成されており、処理灰を所定の高さ位置まで搬送した後、乾燥機１３に供給するようになっている。このバケットコンベヤ１７は、処理灰を乾燥機１３に投入するための高さを得るために設けられたものであり、バケット１７ａによって、水分を含めた全処理灰を所定の高さ位置まで搬送することができるようになている。しかも、このバケットコンベヤ１７は、水分を含んで塊状状態の処理灰を積極的に崩壊させるような破砕手段や解砕手段、さらに塊状の処理灰を強制的に除去するスクリーン、篩等の手段を備えておらず、フライトフィーダ１６からバケットコンベヤ１７への移動時の衝撃や、搬送中の振動等で崩れた場合にはその崩れた状態のそのままの処理灰を乾燥機１３に搬送するようになっている。
【００３１】
乾燥機１３は、図１に示すように、円筒状の筒状部１３ａと、この筒状部１３ａの両端部を回転自在に支持する軸受部１３ｂと、筒状部１３ａ上端部に設けられバケットコンベヤ１７から供給される処理灰を筒状部１３ａ内に送り込む回転翼１３ｃと、筒状部１３ａ内に設けられた掻上羽根１３ｄとを備えている。筒状部１３ａは、その軸線が乾燥された処理灰の排出口に向かうに従って下方に位置するように傾斜した状態で横置きに設置されている。掻上羽根１３ｄは、図４に示すように、筒状部１３ａの内壁面から回転中心に向かって突出し、その先端部が筒状部１３ａの回転方向にＬ字状に屈曲した形状になっており、当該筒状部１３ａの周方向の回転に伴い、下方に位置する処理灰をより効率よく掻き上げて、上方位置から落下させるようになっている。
【００３２】
また、乾燥機１３には、その筒状部１３ａ内に、燃焼式の熱風炉１８から熱風が供給されるようになっている。このため筒状部１３ａ内に供給された処理灰は、掻上羽根１３ｄによって掻き上げられて落下する際に、熱風による高温雰囲気下で効率よく乾燥させられながら斜め下方に移動し、振動篩機１４に供給されることになる。しかも、水分により塊状状態となった処理灰は、筒状部１３ａの上方位置から落下し、その際の落下の衝撃により破砕ないし解砕され、可及的に乾燥が促進され、最終的に流動性がある粉粒状となり、下流の振動篩機１４で異物の分離が可能となる。
【００３３】
一方、処理灰の乾燥に使われた熱風は、乾燥機１３の軸受部１３ｂにある排ガス出口から配管２５を介してサイクロン１９に吸引されるようになっている。サイクロン１９は、熱風中に含まれる処理灰を分離し、この分離された処理灰は、配管２６を介して供給ホッパ８側に排出するようになっている。一方、サイクロン１９を出た排気ガスは、図示しない灰溶融炉の排ガス処理系の二次燃焼室に送られた後、冷却されバグフィルター等の排ガス処理装置にかけられる。
【００３４】
振動篩機１４は、図１及び図５に示すように、密閉式のもので構成されている。即ち、処理灰を密閉した状態で処理するための振動ケース１４ａと、この振動ケース１４ａの上下を仕切るようにして所定方向に傾斜して設けられた篩１４ｂと、振動ケース１４ａを上下方向及び水平方向に加振する加振機１４ｃと、図示しない架台に保持されて、振動ケース１４ａを弾性部材１４ｅを介して支持する基礎部１４ｄとを備えている。
【００３５】
振動ケース１４ａは、四角筒状の側壁１４ｆの上端を天井壁１４ｇで閉塞し、側壁１４ｆの下端をそのまま四角形状に開口したもので構成されている。天井壁１４ｇには、上述した加振機１４ｃが固定されていると共に、篩１４ｂの傾斜方向の上端部に対応する位置に、処理灰を導入するための導入口部１４ｈが設けられている。
【００３６】
側壁１４ｆには、篩１４ｂの傾斜方向の下端部に対応する位置に、篩１４ｂの篩い上として残った磁性金属片、陶磁器片、非鉄金属片等の粗大物（以下、粗大物という。）を異物として系外に排出するための排出口部１４ｉが設けられている。この排出口部１４ｉから排出された粗大物は、粗大物回収容器２２内に収容されるようになっている。
【００３７】
一方、側壁１４ｆの下端は、篩１４ｂを通過後の処理灰（篩い下）をコンベヤ２４に導入するためのシュート２３の開口端に近接している。そして、側壁１４ｆの下端とシュート２３の開口端とは、側壁１４ｆの下端部に設けたゴムカーテン１４ｊによってシールされている。ゴムカーテン１４ｊは、振動ケース１４ａの振動変異を弾性変形により吸収して、側壁１４ｆの下端とシュート２３の開口端との間の密閉性を確保するようになっている。
【００３８】
篩１４ｂは、針金を直角に織った網篩によって構成されており、その網目が上述のように、２５ｍｍの正方形状に開口したものとなっている。ただし、網目は、上述のように、一辺が１０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の正方形状に開口したもので構成してもよいが、その理由は、１０ｍｍ未満になると、篩目が小さくなりすぎて、その篩目に処理灰が詰まるおそれがあるからであり、４０ｍｍ超になると、４０ｍｍを超える処理灰が篩目からそのまま供給ホッパ８に供給されることになり、ロータリバルブ８ａやコンベヤ２４等に引っ掛かったり、詰まったりするおそれがあるからである。そして、篩目の詰まりをより確実に防止する上では、篩目を上述のように一辺が１５ｍｍ以上の正方形状に開口したものにすることが好ましく、またロータリバルブ８ａ等における引っ掛かりなどをより確実に防止する上では、篩目を上述のように一辺が３０ｍｍ以下の正方形状に開口したものにすることが好ましい。
【００３９】
振動篩１４で処理された篩い下の処理灰は、シュート２３からコンベヤ２４を介して供給ホッパ８に搬送される。前述の灰クレーン２、フライトフィーダ１６およびバケットコンベヤ１７のいずれにも、むやみに破砕や解砕が生じないように、出来る限りそのままの状態で搬送するように、バケットの大きさを大きくしたり、フライトの間隔を大きくしたが、このコンベヤ２４は、処理灰が乾燥され流動性が増しているので、そのような考慮は必要なく、フライトコンベヤ、スクレーパコンベヤ、エンマッセコンベヤ、ディスクコンベヤ、バケットコンベヤ、ケースコンベヤ、スクリューコンベヤ、ベルトコンベヤ等のコンベヤが使用できる。
また、供給ホッパ８に蓄えられた処理灰は、排出手段としてのロータリバルブ８ａ、コンベヤ２４、計量コンベヤ９、コンベヤ２４を介してテルミット式灰溶融炉１０に供給されることになる。本実施形態においては、灰溶融炉がテルミット式灰溶融炉なので、計量コンベヤ９によって、コンベヤ２４から灰溶融炉に供給される処理灰の単位時間当たりの重量を計量して明らかにするようになっている。テルミット式灰溶融炉１０には、処理灰と同時に、テルミット供給機１１からテルミット溶融剤入りの充填袋１１ａが処理灰の供給重量に応じて供給されるようになっている。
【００４０】
テルミット式灰溶融炉１０は、バーナ１０ａによる化石燃料（灯油、軽油等）の燃焼熱と、テルミット反応熱とを利用して、効率よく処理灰を加熱して溶融させようとするものである。テルミット反応は、アルミニウム２モルと酸化鉄（酸化第二鉄、三酸化二鉄）１モルを粉末状にして混ぜて、一定の高温（約１１００℃）に加熱することにより、酸化鉄の還元反応熱によって処理灰の溶融に必要な高温雰囲気を得るものである。即ち、粉末状のアルミニウムと酸化鉄とを上記割合で混合したものをテルミット溶融剤として使用することにより、
Ｆｅ2 Ｏ3 ＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ2 Ｏ3 ＋８２９ｋＪ
２Ｆｅ＋３／２Ｏ2 ＝Ｆｅ2 Ｏ3 ＋８２３ｋＪ
のテルミット反応を生じさせ、これにより生じた８２９ｋＪ及び８２３ｋＪの大量の熱を利用して、上記処理灰の溶融に必要な１３００℃〜１５００℃の高温雰囲気を得るようになっている。
【００４１】
また、テルミット式灰溶融炉１０の下側には、この溶融炉１０から流出する溶融スラグ１０ｂを冷却、固化して粒子状のスラグとする冷却水貯留槽２０が設けられている。冷却水貯留槽２０の水面下にはこのスラグを排出するためのスラグ排出コンベヤ３２が設けられており、スラグ排出コンベヤ３２は水によって冷却、固化した溶融スラグ１０ｂを冷却水貯留槽２０から連続して回収するようになっている。この粒子状のスラグは、極めて安定した固体となるので、路盤材、アスファルト骨材、ブロックなどに再利用することができる。
【００４２】
上記のように、テルミット式灰溶融炉１０では、テルミット溶融剤によって効率よく加熱することができることから、化石燃料によって直接加熱する従来の溶融設備に対して、その灰溶融炉のコンパクト化、低コスト化を図ることができる。
【００４３】
また、上記テルミット溶融剤として、後述のように、アルミドロスなどの廃棄アルミや廃棄酸化鉄を利用することができるので、余分なコストを要することなく、当該アルミドロスなどの廃棄物も同時に処理することができるという利点がある。
【００４４】
一方、テルミット供給機１１は、アルミニウムの粉末と酸化鉄（酸化第二鉄、三酸化二鉄）の粉末とを上述した割合で一定量ずつ計量してテルミット溶融剤を製造し、このテルミット溶融剤を充填袋１１ａ内に封入するようになっている。具体的には、アルミドロスなどの廃棄アルミニウムを粉末状にしたものと、廃棄酸化鉄を粉末状にしたものとを、それぞれアルミニウムが２モル、酸化鉄が１モルとなるようにして充填袋１１ａに詰めて密閉するようになっている。また、テルミット供給機１１は、計量コンベヤ９からコンベヤ２４上を送られてくる単位時間当たりの重量が明らかにされている処理灰に対して、一定の時間間隔でテルミット溶融剤入りの充填袋１１ａを供給することにより、灰溶融炉に供給される処理灰に対してテルミット溶融剤を一定の重量割合で混在させるようにもなっている。
【００４５】
なお、上述した振動篩機１４やコンベヤ２４等の装置及びそれぞれの装置間は、すべてカバー等で囲まれて密閉された状態になっており、処理灰が大気側に飛散するのを防止するようになっている。
【００４６】
次に、灰溶融炉の前処理方法を、上記のように構成されたテルミット式灰溶融炉の前処理装置を用いて説明する。
【００４７】
すなわち、本実施形態の焼却炉から排出された水分を含む処理灰を灰溶融炉に供給するためのテルミット式灰溶融炉１０の前処理方法は、焼却炉から排出され水分を含むと共に、少なくとも一部が塊状となっている処理灰を、先ず、塊状状態を強制的に崩すことなく、内部が高温雰囲気下に保持され内壁面から内方に突出した掻き上げ掻上羽根１３ｄを備えた筒状部１３ａが周方向に回転する乾燥機１３（乾燥手段）に供給して、該周方向の回転により掻き上げ撹拌し上記塊状状態を解しながら乾燥させ、次いでこの乾燥された処理灰を篩い分けし、所定の大きさ以上のもの、すなわち篩い上を異物として系外に排除して、篩い下をテルミット式灰溶融炉１０に供給するものである。
上記「処理灰の塊状状態を強制的に崩すことなく」とは、処理灰が搬送手段に供給した時の衝撃や、搬送手段による搬送時の振動等によって、自然に崩れるものはそのまま許容するも、処理灰を積極的に破砕又は解砕したりせず、また塊状状態の処理灰を強制的に除去もせずに、処理灰の塊状状態を出来るだけそそまま乾燥機１３に供給する意味である。
【００４８】
以下、テルミット式灰溶融炉の前処理方法を、さらに上記前処理装置を用いて詳しく説明する。
まず、灰ピット１に蓄えられた処理灰を受入ホッパ３に供給する。そうすると、フライトフィーダ１６が受入ホッパ３内に蓄えられた処理灰を下側から順に、バケットコンベヤ１７に切り出す。バケットコンベヤ１７は、フライトフィーダ１６から供給された処理灰を各バケット１７ａによって所定の高さ位置まで搬送してから乾燥機１３に投入する。フライトフィーダ１６やバケットコンベヤ１７は、水分を含んで湿り一部塊状状態の処理灰をできるだけそのままの状態で乾燥機１３に投入する。したがって、焼却灰に含まれる水分、粗大物、異物もそそまま乾燥機に投入することになる。
【００４９】
また、受入ホッパ３、フライトフィーダ１６、バケットコンベヤ１７から乾燥機１３に至る部分では、処理灰が水分等によって塊状状態になっていても、この処理灰の塊を、強制的に崩すことなく、そのまま搬送時の衝撃、摩擦、振動等によって自然に崩壊した場合はそのままの状態で、乾燥機１３に供給することになる。
【００５０】
乾燥機１３に供給された処理灰は、熱風流通下において、例えば下方に位置するものが筒状部１３ａの回転及び掻上羽根１３ｄによって内壁面に沿って上方に掻き上げられて、上方から乾燥機１３の傾斜に合わせて斜め下方に落下する。このため、通常の処理灰については、落下時に熱風にさらされることによって、急速に乾燥した状態になる。一方、水分によって塊状となった処理灰は、上方からの落下の衝撃によって急激に崩壊して小さなものになると共に、落下時に熱風にさらされることによって急激に乾燥した状態になる。従って、乾燥機１３に供給された処理灰は、この破砕ないし解砕作用を受けて塊状状態がほぐされ、乾燥されて、振動篩機１４に供給されることになる。
【００５１】
振動篩機１４では、処理灰が導入口部１４ｈから篩１４ｂの上に供給されるので、篩目より小さな処理灰が“篩い下”として当該篩目を通ってシュート２３からコンベヤ２４に送られ、篩目より大きな粗大物、例えば磁性金属片、陶磁器片、非鉄金属片等が篩１４ｂ上を振動しながら斜め下方に移動して、“篩い上”として排出口部１４ｉから粗大物回収容器２２内に収容されることになる。
【００５２】
即ち、ほとんどの処理灰のは、篩を通過し、シュート２３からコンベヤ２４を介して供給ホッパ８に送られ、更にロータリバルブ８ａ、コンベヤ２４、計量コンベヤ９、コンベヤ２４を介してテルミット式灰溶融炉１０に供給される。一方、テルミット溶融剤入りの充填袋１１ａは、テルミット供給機１１から計量コンベヤ９後のコンベヤ２４に一定の時間間隔で供給され、処理灰と共に、テルミット式灰溶融炉１０に供給される。
【００５３】
以上のように構成されたテルミット式灰溶融炉１０の前処理装置又は処理方法によれば、水分によって固まった処理灰を、強制的に崩すことなく、また崩れたら崩れたそのままの状態で、乾燥機１３まで搬送するフライトフィーダ１６及びバケットコンベヤ１７を採用しているので、これらのフライトフィーダ１６やバケットコンベヤ１７に処理灰が固着するのを極力防止することができる。即ち、水分を含んで湿った塊状状態の処理灰を強制的に破砕ないし解砕したりすると、湿った処理灰がその部分に強固に固着して、搬送能力の低下を引き起こし、ついには搬送不能を引き起こすことにもなる。これに対して、上記フライトフィーダ１６やバケットコンベヤ１７は、固まった処理灰を強制的に破砕し崩すような手段を有していないので、同処理灰が搬送面等に固着しにくく、長期にわたって安定した搬送能力を維持することができる。
【００５４】
また、水分を帯びた処理灰を搬送するのはフライトフィーダ１６とバケットコンベヤ１７だけであり、その他のコンベヤ２４等では乾燥機１３で乾燥した後の処理灰を搬送したり、蓄えたりすることになるので、水分を帯びた処理灰の固着により、搬送能力が低下したり、詰まったりすることがない。従って、処理灰を連続的かつ円滑に供給することができ、テルミット式灰溶融炉１０の稼働率の向上を図ることができる。
【００５５】
更に、乾燥機１３においては、筒状部１３ａの内壁面に掻上羽根１３ｄを設けているので、通常の処理灰については内壁面の上方から落下させながら熱風にさらすことより急速に乾燥させることができ、また塊状状態の処理灰についてはその上方から落下によって破砕ないし解砕させることができ、急速に乾燥させることができる。したがって、処理灰の破砕処理ないし解砕処理と乾燥処理とが同時に行え、しかもトラブルなく効率的にできる。
【００５６】
そして、上記のように、ほぐされ乾燥された後の処理灰を振動篩機１４で選別するので、篩目が詰まることがなく、粗大物を除いた処理灰をコンベヤ２４を介して供給ホッパ８に供給することができる。従って、処理灰がコンベヤ２４やロータリバルブ８ａ等に引っ掛かるのを防止することができるので、この点からも処理灰を連続的かつ円滑に供給することができ、テルミット式灰溶融炉１０の稼働率の向上を図ることができる。
【００５７】
しかも、粗大物を排除するために、従来必要である思われていた破砕機５（図６参照）や磁選機７（図６参照）が不要になるので、建設コストの低減を図ることができる。また、破砕機５や磁選機７を排除した分、故障率の低減を図ることができるので、その分、テルミット式灰溶融炉１０の稼働率の向上を図ることができる。
【００５８】
なお、上記実施の形態においては、灰溶融炉としてテルミット式灰溶融炉を用いた場合の前処理装置の例を示したが、この前処理装置は、例えば灰溶融炉のバーナに空気より酸素濃度の濃いガスを供給することによって処理灰の溶融に必要な高温雰囲気を得るような灰溶融炉に適用してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、乾燥機１３として、筒状部１３ａ内に掻上羽根１３ｄを備えたもので構成したが、この乾燥機１３としては、筒状部１３ａ内に掻上羽根１３ｄのない回転式乾燥機である、いわゆるロータリキルンによって構成してもよい。このようなロータリキルンを用いた場合は、塊状の処理灰は、筒状部１３ａの内壁面を回転しながら移動することになるが、その回転移動の際の振動や衝撃により、効率よく崩壊し、処理灰本来の大きさのものになると共に、熱風により確実に乾燥された状態になる。ただし、乾燥の効率を上げる上では、上述した掻上羽根１３ｄを設けることが好ましい。
また、上記実施の形態においては、乾燥機１３として、その筒状部１３ａ内に、燃焼式の熱風炉１８から熱風が供給される方式のものを示したが、軸受部１３ｂに筒状部１３ａに臨むバナーを備えたものでもよい。
【００６０】
更に、上記実施の形態においては、振動篩機１４の篩目として、一辺が２５ｍｍの正方形又は一辺が１０〜４０ｍｍあるいは１５〜３０ｍｍの正方形状に開口したものを示したが、この篩目としては、各辺が１０〜４０ｍｍあるいは１５〜３０ｍｍの長方形状に開口したものであってもよい。
【００６１】
また、篩１４ｂとして、網篩を用いた例を示したが、この篩１４ｂとしては、板に、上述した寸法範囲の長方形状あるいは正方形状の四角形や円形の貫通孔を形成した板篩によって構成してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の灰溶融炉の前処理方法及び前処理装置によれば、焼却炉から排出され水分を含み、一部が塊状となっている状態の処理灰を、出来る限りそのままの状態で乾燥処理を施し、乾燥により処理灰の物理的性質を変えつつ、乾燥中に塊状状態の処理灰に対して乾燥手段の筒状部の周方向の回転により破砕、解砕等を行い、次いで乾燥された処理灰を篩い分けすることにより、従来の粗大物除去や破砕を行えば水分を含んで湿った処理灰が固着し必ずトラブルになっていたのを回避でき、トラブルなく従来より簡単に前処理ができ、処理灰を灰溶融炉に連続的に円滑に供給することができる。また、これにより、灰溶融炉を円滑に運転でき、溶融処理の向上を図ることができる。
しかも、従来必要であった破砕機や磁選機が不要となるので、建設コストの低減を図ることができる。また、破砕機や磁選機を排除した分、故障率の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態として示したテルミット式灰溶融炉の前処理装置の説明図である。
【図２】同前処理装置におけるフライトフィーダを示す要部平面図である。
【図３】同前処理装置におけるフライトフィーダを示す要部正面図である。
【図４】同前処理装置における乾燥機を示す要部断面図である。
【図５】同前処理装置における振動篩機を示す正面図である。
【図６】従来例として示した灰溶融炉の前処理装置の説明図である。
【符号の説明】
１０  灰溶融炉（テルミット式灰溶融炉）
１３  乾燥機（乾燥手段、回転式乾燥機）
１３ａ  筒状部
１３ｄ  掻上羽根
１４  振動篩機（振動篩手段）
１４ｂ  篩
１６  フライトフィーダ（搬送手段）
１７  バケットコンベヤ（搬送手段）
【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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