(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設備であって、
乾燥処理された処理灰の流入口が形成され、当該処理灰を下方に案内する竪導管と、
上端が上記処理灰の流入側と対向する上記竪導管の壁に接し、下端が上記流入側の壁に設けられた夾雑物排出口に向けて形成され、上記処理灰に含まれる夾雑物のうち所定の大きさ以上の粗大夾雑物の下方への移動を阻止し、これにより捕らえた該粗大夾雑物を上記夾雑物排出口に向けて滑り落とす角度に傾斜した傾斜スクリーンと、
上記傾斜スクリーンの上方に設けられ、上端が上記処理灰の流入側の壁であって上記流入口と上記夾雑物排出口との間に接し、下端が上記処理灰の流入側と対向する該竪導管の壁を臨み、竪導管内に流入した上記処理灰を該流入側壁から離れるように案内する傾斜バッフルとを備えていることを特徴とする灰溶融炉の前処理設備。
【請求項２】
請求項１に記載の前処理設備を用いた灰溶融炉の前処理方法であって、
乾燥処理された処理灰を上記流入口から竪導管に導き、当該竪導管内に流入した上記処理灰を上記傾斜バッフルによって該流入側壁から離れるように案内して上記傾斜スクリーン上に分散させ、該傾斜スクリーンで、上記処理灰に含まれる夾雑物のうち所定の大きさ以上の粗大夾雑物の下方への移動を阻止し、これにより捕らえた該粗大夾雑物を該傾斜スクリーン上を滑落させて竪導管外側に排出する粗大夾雑物除去工程を備えていることを特徴とする灰溶融炉の前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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設備および前処理方法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、過去においてはそのまま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ってから埋め立て処理することが多くなっている。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設備が設けられている。例えば、特許２８８００６４号公報には、従来例として図５に示す前処理設備が記載されている。
【０００５】
この前処理設備は、超粗大物除去装置５１により、処理灰から超粗大金属類や超粗大クリンカーを除去し、次いで振動篩装置５２で直径５０ｍｍ以上の固形物を篩分けて破砕機５３に供給し、破砕機５３から再度振動篩装置５２に供給するようになっている。振動篩装置５２で篩分けられた直径５０ｍｍ以下の処理灰は、灰乾燥用のロータリーキルン５４に供給され、高温空気により乾燥される。そして、このように乾燥された処理灰は、磁気選別機５５に供給されて磁性体の金属片等が除去された後、供給ホッパ５６に貯留されることになる。この供給ホッパ５６に蓄えられた処理灰は、図示しない排出ロータリバルブなどによって一定の割合で繰り出され、灰溶融炉５７のホッパ５７ａに供給される。ホッパ５７ａ内の処理灰は、シリンダで駆動されるプッシャ５７ｂによって灰溶融炉５７内に投入されることになる。なお、図５において、５７ｃは溶融バーナである。
【０００６】
また、同公報には、図５の設備の改良したものとして図６、図７に示す前処理設備が記載されている。
【０００７】
図６および図７において、５８は、超粗大物除去装置５１と磁気選別機５５との間に介装された乾燥選別機であり、この乾燥選別機５８は、処理灰中から直径５０ｍｍ以上の固形物を分離除去すると共に、処理灰中に含まれた水分量を５重量％程度に乾燥させるものである。
【０００８】
すなわち、乾燥選別機５８は、図７に示すように、ケーシング５９内に一端側から他端側に傾斜して配置された篩器６０が配置され、篩器６０の一端側上方のケーシング５９に超粗大物除去装置５１の灰出口に接続された灰供給口６１と乾燥用空気排出口６２が形成されている。また、篩器６０の他端外側には固形物排出口６３が形成されて移送手段（図示せず）を介して破砕機５３に送るように構成されている。さらに篩器６０の下部には、灰排出口６４が形成されると共に、乾燥用空気供給口６５が形成されている。さらに前記篩器６０は、振動フレーム６０ａ間に所定の隙間が形成された複数枚の櫛刃板６０ｂが階段状に取り付けられ、ケーシング５９の一端側に、出力軸が振動フレーム６０ａに連結された起振装置６０ｃが連結されて構成されている。この構成において、起振装置６０ｃにより櫛刃板６０ｂに所定の振動を与えることにより、灰供給口６１から投入された処理灰を櫛刃板６０ｂから落下させ処理灰排出口６４から排出すると同時に、乾燥用空気供給口６５からケーシング６０内に供給された高温の乾燥用空気を、櫛刃板６０ｂ間を滑落または落下する処理灰に直接接触させて乾燥させる。また櫛刃板６０ｂ間から落下しない固形物は、櫛刃板６０ｂ上を滑落して固形物排出口６３に排出され、破砕機５３で破砕されてから乾燥選別機５８に再度投入される。
【０００９】
以上、いずれの設備においても、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、あらゆる大きさの夾雑物が混在した状態になっている。そのため、破砕機５３を設けているが、上記の如く上記処理灰は、水分を含み湿った状態になっているので、思うように破砕できない。
【００１０】
すなわち、横型の破砕機にあっては、湿った処理灰による閉塞詰まりの問題があり、夾雑物を細かくするには多段に破砕機を設ける必要があって、装置的、経済的に限界がある。竪型破砕機にあっては、ハンマによる衝撃や遠心力で、湿った処理灰が、ハンマの表面やハウジングの内面に厚く層状に固着した状態になり、ハンマの表面やハウジングの内面に固着した処理灰が緩衝材となり、衝撃を吸収し、ついには粗大夾雑物が該処理灰の固着層に突き刺さったままの状態で該固着層が成長しオーバロードとなり、破砕機の機能が十分果たせなくなる。
【００１１】
図７の乾燥選別機５８にあっても、塊状状態の湿った処理灰は、傾斜した篩器６０を転がって乾燥されずに固形物排出口６３にすぐに排出されてまうので、その排出された塊状状態の湿った処理灰を処理する破砕機５３は、前述の状況と何ら変わるところが無く、上記処理灰は充分には破砕されない。つまり、振動篩装置５２や乾燥選別機５８で直径５０mm以上の固形物を篩い分けして破砕機で破砕しようとしているが、このような小径にまで破砕するのは大変困難であるのが実状であって、乾燥処理された処理灰には、これ以上の大きさの夾雑物が混在している場合が多い。
【００１２】
かかる状況にあって、乾燥処理灰は、夾雑物が充分に破砕されないで混在した状態になっている。したがって、わざわざ乾燥処理灰を、磁気選別機５５に供給して金属類を除去している訳である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き処理灰を供給するための前処理設備に限らず、乾燥処理した処理灰を磁気選別機に供給して金属類を除去している前処理設備にあっては、磁性体の夾雑物を除去した処理灰中には、まだ粗大夾雑物が多量に存在している。
すなわち、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上記処理灰は、磁性金属片以外に、陶磁器片、非鉄金属片等のあらゆる大きさの夾雑物が混在した状態になっている。
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体の粗大夾雑物は、磁気選別機でも排除することができない。したがって、非磁性体の粗大夾雑物が混在したままの処理灰は、灰溶融炉に供給するために処理灰を一時貯留する供給ホッパに貯留されることになる。このため、この供給ホッパ等の排出ロータリバルブなどに、粗大夾雑物がに引っ掛かったり詰まったりする。
【００１４】
したがって、処理灰を灰溶融炉に連続的に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にかつ円滑に供給することができる灰溶融炉の前処理設備が要望されていた。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、磁性体の夾雑物のみならず、非磁性体の粗大夾雑物をも簡単に排除することのできる灰溶融炉の前処理設備および前処理方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【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設備は、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設備であって、乾燥処理された処理灰の流入口が形成され、当該処理灰を下方に案内する竪導管と、上端が上記処理灰の流入側と対向する上記竪導管の壁に接し、下端が上記流入側の壁に設けられた夾雑物排出口に向けて形成され、上記処理灰に含まれる夾雑物のうち所定の大きさ以上の粗大夾雑物の下方への移動を阻止し、これにより捕らえた該粗大夾雑物を上記夾雑物排出口に向けて滑り落とす角度に傾斜した傾斜スクリーンと、上記傾斜スクリーンの上方に設けられ、上端が上記処理灰の流入側の壁であって上記流入口と上記夾雑物排出口との間に接し、下端が上記処理灰の流入側と対向する該竪導管の壁を臨み、竪導管内に流入した上記処理灰を該流入側壁から離れるように案内する傾斜バッフルとを備えていることを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の前処理設備を用いた灰溶融炉の前処理方法であって、乾燥処理された処理灰を上記流入口から竪導管に導き、当該竪導管内に流入した上記処理灰を上記傾斜バッフルによって該流入側壁から離れるように案内して上記傾斜スクリーン上に分散させ、該傾斜スクリーンで、上記処理灰に含まれる夾雑物のうち所定の大きさ以上の粗大夾雑物の下方への移動を阻止し、これにより捕らえた該粗大夾雑物を該傾斜スクリーン上を滑落させて竪導管外側に排出する粗大夾雑物除去工程を備えていることを特徴としている。
【００１７】
上記請求項１または２記載の発明においては、乾燥処理した処理灰に含まれている夾雑物のうち所定の大きさ以上の粗大夾雑物が、竪導管内を落下する力を利用して傾斜スクリーンによって効率よく排除される。
傾斜スクリーンで捕らえた非磁性体の粗大夾雑物は、該傾斜スクリーン上に沿って滑落して、竪導管外に排除されることになる。したがって、外部から何らの動力を供給することなく、非磁性体の粗大夾雑物を竪導管の排出口から排除することができる。
したがって、処理灰に含まれていた磁性金属片、陶磁器片、非鉄金属片等の粗大夾雑物が灰溶融炉への処理灰の供給ラインに引っ掛かったり詰まったりするトラブルを回避することができるので、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。
【００１８】
この際に、供給された処理灰が、竪導管の流入側の壁に沿って落下する。そして、この処理灰は、排出口の上側に設けられた傾斜バッフルに当たることによって、該傾斜バッフルに沿って斜め下方に滑落し、流入側の壁から離れるように案内され、該傾斜スクリーンの上に落下する。即ち、処理灰は、流入側の壁から離れた位置に供給されることになるので、傾斜スクリーン上全体で効率よく分離作用がなされ、非磁性体の粗大夾雑物と乾燥された砂状の処理灰とが確実に分離される。
【００１９】
また、スプーンのような細長い粗大夾雑物は、傾斜バッフルで一旦バウンドして傾斜スクリーン上に落ちることになる。このため、例えば縦のまま落下する場合には傾斜スクリーンの開口部をそのまま通過してしまうような細長い粗大夾雑物であっても、傾斜バッフルを途中に設けることによって傾斜スクリーンで捕らえる機会が多くなると共に、非磁性体の粗大夾雑物と乾燥された砂状の処理灰との分離が該バウンドにより促進される。したがって、非磁性体の粗大夾雑物と乾燥された砂状の処理灰とが確実に分離され、灰溶融炉に連続的に円滑に供給できる処理灰を得ることができる。
【００２３】
なお、上記傾斜スクリーンは、平行に配置されたスクリーンバーによってスリット状の複数の開口部を有するものや、縦横に交差するバーや針金によってメッシュ状の複数の開口部を有するものであってもよい。また、この傾斜スクリーンの目開きは、細かければ細かいほどよいが、目詰まりが生じ易いので、５mm〜４０mm、好ましくは１０mm〜３０mmがよい。
【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１〜図４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設備および前処理方法について説明する。
【００２５】
図１は、灰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設備を示している。この図において、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、フライトフィーダ１６によって繰り出されるようになっている。
【００２６】
フライトフィーダ１６は、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切り出してバケットコンベヤ１７に供給するようになっている。
【００２７】
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、フライトフィーダ１６から供給された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。
【００２８】
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等を筒状部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したが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、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。
【００２９】
また、乾燥機１３には、図１に示すように、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する。また、水分によって金属片等の大小の夾雑物に付着した処理灰は、落下の衝撃によって、その夾雑物から分離すると共に、この分離した状態で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る。
【００３０】
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３３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３４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。
【００３１】
斯くして、十分に乾燥したものがコンベヤ２３を介して磁選機（磁気選別機）２１に供給されることになる。
磁選機２１は、図２に示すように、乾燥機１３からコンベヤ２３を介して供給された処理灰、粗大夾雑物等を振動させながら上記竪導管２８の流入口２８ｂに供給する振動コンベヤ２１ａと、磁性体の夾雑物を選別して振動コンベヤ２１ａの搬出方向と直交する方向に排出する排出手段２１ｂとを備えている。なお、図２においては、図を簡略すくするため、実際の振動コンベヤ２１ａの搬出方向と直交させずに、該夾雑物を搬送方向と逆方向に排出するように便宜的に描いてある。排出手段２１ｂは、上記振動コンベヤ２１ａの振動搬送面に近接する位置に配置された磁石（永久磁石または電磁石）２１ｃと、この磁石２１ｃの下面に近接して高速で回転移動するベルト２１ｄとを備えている。
【００３２】
ベルト２１ｄは、その外周面に所定の高に突出する板状のフライト２１ｅを複数備えており、このフライト２１ｅの高速移動により、振動コンベヤ２１ａの振動搬送面から磁石２１ｃによって浮き上がった大小の夾雑物をはじき出すようになっている。
【００３３】
磁選機２１によってはじき出された夾雑物は、異物として磁性体回収容器２１ｆ内に収容されるようになっている。なお、排出手段２１ｂは、処理灰の中から磁性体の夾雑物のみを適切に取り出して排出することが可能なように、振動コンベヤ２１ａの振動搬送面に対する高さが調節可能になっている。
【００３４】
また、上記磁選機２１は、その全体がカバー２１ｇによって覆われている。上記竪導管２８は、その流入口２８ｂが振動コンベヤ２１ａの搬出端を臨むように鉛直に設けられている。そして、磁選機２１によって磁性体の大小の夾雑物が除去処理された後の処理灰や粗大夾雑物等は、振動コンベヤ２１ａによって竪導管２８の流入口２８ｂに供給され、該竪導管２８内に流入する。
【００３５】
竪導管２８は、鉛直方向に延在し、断面が四角状に形成されたものであり、その流入口２８ｂも磁選機２１のカバー２１ｇで覆われている。そして、流入側の壁２８１の上側が上述した流入口２８ｂになっており、該流入側の壁２８１における流入口２８ｂの下方（この実施の形態では真下）に夾雑物排出口２８ａが形成されている。また、竪導管２８には、所定の大きさ以上の粗大夾雑物を夾雑物排出口２８ａから該竪導管２８外に排出するための傾斜バースクリーン（傾斜スクリーン）２９が設けられている。
【００３６】
傾斜バースクリーン２９は、図３および図４に示すように、竪導管２８の内面にボルト（図示せず）等で取り付けられるようになっている四角形状の枠２９ａと、この枠２９ａにおける一対の対向枠部２９ｈに平行となるように、一定の間隔で配置された複数のスクリーンバー２９ｂとを備えている。枠２９ａと各スクリーンバー２９ｂとは、ともに同一幅のフラットバーによって構成され、例えば溶接によって連結されている。そして、各スクリーンバー２９ｂの間、およびスクリーンバー２９ｂと対向枠部２９ｈとの間は、粗大夾雑物の通過を阻止する開口部２９ｃとなっている。
【００３７】
開口部２９ｃは、下流側に移動した場合に搬送機器（例えば後述するロータリバルブ８ａ、コンベア２５、計量コンベヤ９、コンベヤ２６）などに、詰まったり引っ掛かったり噛み込んだりする危険のある大きさ以上の粗大夾雑物の通過を阻止する大きさに設定され、磁選機２１で排除されずに下流側に搬送されてきた非磁性体の粗大夾雑物を除く。かかる目開きである開口部２９ｃの寸法は、細かければ細かいほどよいが、目詰まりが生じ易いので、５mm〜４０mm、好ましくは１０mm〜３０mm、さらに好ましくは１０mm〜２０mmがよい。
【００３８】
上記傾斜バースクリーン２９は、各スクリーンバー２９ｂの一端部が下方となるように傾斜し、その下方の部分が竪導管２８の夾雑物排出口２８ａの下縁部から外側に突出している。この傾斜バースクリーン２９の傾斜角度は、捕らえた粗大夾雑物が滑落して夾雑物排出口２８ａから排出することが可能な角度に設定されている。また、傾斜バースクリーン２９で捕らえた粗大夾雑物は、夾雑物排出口２８ａから竪導管２８外に排出されると共に、ダクト２８ｃを介して非磁性体回収容器３１に送られ、該非磁性体回収容器３１内に異物として収容されることになる。
【００３９】
また、竪導管２８における傾斜バースクリーン２９の上方には、上端が流入側の壁２８１の夾雑物排出口２８ａと流入口２８ｂの間に接し、下端が流入側の壁２８１に対向する他壁（流入側と対向する壁）２８２を臨み、竪導管２８内に流入した処理灰を流入側の壁２８１から離れるように案内する傾斜バッフル３０が設けられている。
【００４０】
即ち、傾斜バッフル３０は、竪導管２８の流入側の壁２８１から庇状に斜めに延びる金属製の板によって形成されており、流入口２８ｂから供給された処理灰を夾雑物排出口２８ａからも離れさせて、傾斜バースクリーン２９を通過する大きさの処理灰が夾雑物排出口２８ａ側に回り込んで、同夾雑物排出口２８ａから流出するのを防止すると共に、該処理灰を傾斜バースクリーン２９上に分散させるようになっている。この傾斜バッフル３０の傾斜角度は、処理灰や粗大夾雑物等の竪導管２８に供給される全てのものが滑落する角度に設定されている。
【００４１】
一方、上記傾斜バースクリーン２９と傾斜バッフル３０とは、図３に示すように、互いに交差する方向に傾斜している。このため、傾斜バースクリーン２９は、例えば傾斜バッフル３０に当たってバウンドした長尺の粗大夾雑物（例えば、図４に示すスプーンＡ）がスクリーンバー２９ｂに対して、直交したり斜めに交わったりした状態で落下する機会が多くなり、該粗大夾雑物を捕らえる確率が高いものとなっている。
【００４２】
そして、上記傾斜バースクリーン２９によって粗大夾雑物が除去された処理灰は、図２に示すように、竪導管２８の下端に形成されて排出口２８ｄからコンベヤ２４に供給され、該コンベヤ２４を介して供給ホッパ８に蓄えられるようになっている。供給ホッパ８に蓄えられた処理灰は、ロータリバルブ８ａ、コンベヤ２５、計量コンベヤ９、コンベヤ２６を介してテルミット式灰溶融炉１０のホッパ１０ａに供給されることになる。また、テルミット式灰溶融炉１０のホッパ１０ａには、計量コンベヤ９によって検出された処理灰の供給重量に対して一定の割合となるようにテルミット溶融剤が供給されることになる。
【００４３】
すなわち、テルミット供給機１１が、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。そして、テルミット供給機１１は、計量コンベヤ９で検出された処理灰の供給重量に対して、充填袋１１ａに封入したテルミット溶融剤を一定の割合で供給するように制御されるようになっている。
【００４４】
テルミット式灰溶融炉１０には、所定割合のテルミット剤を混在させた処理灰を蓄えるための上記ホッパ１０ａが一体的に設けられており、このホッパ１０ａの底部には、灰溶融炉１０内に連通する開口部１０ｂが形成されている。そして、この開口部１０ｂに対向する位置には、ホッパ１０ａ内の処理灰等を灰溶融炉１０内へと投入するプッシャー１０ｃが設けられている。なお、符号１０ｄは、プッシャー４を往復駆動するシリンダであり、１０ｅは灰溶融炉１０内を加熱するためのバーナである。
【００４５】
即ち、テルミット式灰溶融炉１０は、バーナ１０ｅ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、
Ｆｅ2Ｏ3＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ２Ｏ３＋８２９ｋＪ
２Ｆｅ＋３／２Ｏ2＝Ｆｅ2Ｏ3＋８２３ｋＪ
のテルミット反応を生じさせ、これにより生じた８２９ｋＪおよび８２３ｋＪの大熱量を利用して、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。
【００４６】
また、テルミット式灰溶融炉１０の下側には、この灰溶融炉１０から流出する溶融スラグ１０ｆ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、コンクリート二次製品などに再利用することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
なお、上述したコンベヤ２３、２４、２５、２６、磁選機２１等の装置およ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。また、コンベヤ２３、２４、２５、２６としては、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。
【００５０】
次に、上記構成からなるテルミット式灰溶融炉の前処理設備を用いた前処理方法について説明する。
この前処理方法は、灰ピット１に蓄えられた水分を含む処理灰を、灰クレーン２によって受入ホッパ３に供給し、受入ホッパ３からフライトフィーダ１６およびバケットコンベヤ１７を介して乾燥機１３に供給して乾燥させる乾燥工程と、この乾燥工程で乾燥処理された処理灰を磁選機２１に供給し、該処理灰から磁性体の夾雑物を除去する磁気選別工程と、この磁気選別工程で処理された処理灰を下方に案内する竪導管２８に導き、この竪導管２８に設けられた傾斜バースクリーン２９で、上記処理灰に含まれる夾雑物のうち所定の大きさ以上の粗大夾雑物の下方への移動を阻止し、これにより捕らえた該粗大夾雑物を該傾斜バースクリーン２９上を滑落させて竪導管２８の流入側の壁２８１に設けた夾雑物排出口２８ａから、該竪導管２８外側に排出する非磁性体の粗大夾雑物除去工程とを備えている。
【００５１】
そして、上記非磁性体の粗大夾雑物除去工程においては、傾斜バースクリーン２９の上方に、上端が流入側の壁２８１に接し、下端が他壁２８２を臨む傾斜バッフル３０を設けて、竪導管２８内に流入した処理灰を該流入側の壁２８１から離れるように案内するようになっている。
【００５２】
以上のように構成された灰溶融炉の前処理設備および前処理方法においては、乾燥機１３で乾燥処理した処理灰を磁選機２１で処理することにより、処理灰に含まれている鉄片等の磁性体の夾雑物が排除される。そして、磁選機２１で磁性体の夾雑物を除去しているので、夾雑物の全体量が減少しており、排除できなかった非磁性体の夾雑物のうち所定の大きさ以上の粗大夾雑物が、竪導管２８内を落下する力を利用して傾斜バースクリーン２９によって効率よく排除される。したがって、処理灰に含まれていた粗大夾雑物がロータリバルブ８ａやコンベヤ２４等に引っ掛かったり詰まったりするのを防止することができる。よって、処理灰をテルミット式灰溶融炉１０に連続的にかつ円滑に供給することができる。
【００５３】
しかも、傾斜バースクリーン２９は、捕らえた粗大夾雑物が滑落する角度に設定されているので、外部から何らの動力を供給することなく、該粗大夾雑物を竪導管２８外に排除することができると共に、該粗大夾雑物を異物として非磁性体回収容器３１内に収容することができる。
【００５４】
さらに、夾雑物排出口２８ａの上方に傾斜バッフル３０が設けられいるので、処理灰は夾雑物排出口２８ａから離れ、かつ傾斜バースクリーン２９上の中央部およびその周囲に分散された状態で供給されることになる。このため、傾斜バースクリーン２９を通過して下流側に移動するような大きさの処理灰が夾雑物排出口２８ａから流出するのを確実に防止することができると共に、非磁性体の粗大夾雑物と乾燥された砂状の処理灰とを効率よく分離することができる。
【００５５】
また、スプーンのような細長い粗大夾雑物は、傾斜バッフル３０で一旦バウンドして傾斜バースクリーン２９上に落ちることになる。このため、例えば縦のまま落下する場合には傾斜バースクリーン２９の開口部２９ｃをそのまま通過してしまうような細長い粗大夾雑物であっても、傾斜バースクリーン２９で捕らえる機会が多くなると共に、非磁性体の粗大夾雑物と乾燥された砂状の処理灰との分離が該バウンドにより促進される。したがって、非磁性体の粗大夾雑物と乾燥された砂状の処理灰とが確実に分離され、テルミット式灰溶融炉１０に連続的に円滑に供給できる処理灰を得ることができる。また、処理灰が粗大夾雑物と一緒に夾雑物排出口２８ａから排出されるのを極力抑えることができる。
したがって、処理灰に含まれていた磁性金属片、陶磁器片、非鉄金属片等の粗大夾雑物がテルミット式灰溶融炉１０への処理灰の供給ライン、例えばロータリバルブ８ａに引っ掛かったり詰まったりするトラブルを回避することができるので、処理灰をテルミット式灰溶融炉１０に連続的に円滑に供給することができる。
【００５６】
そして、乾燥機１３において、該乾燥により処理灰と大小の夾雑物との分離性が促進されているので、磁選機２１や傾斜バースクリーン２９では、排除される夾雑物と一緒に、処理灰が排出されるのを極力抑えられる。したがって、テルミット式灰溶融炉１０に連続的に円滑に供給できる処理灰を得ることができる。
【００５７】
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設備の例を示したが、この前処理設備は、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酸素富化燃焼により溶融処理する灰溶融炉に適用してもよい。
【００５８】
さらに、上記実施の形態においては、傾斜スクリーンとして傾斜バースクリーン２９を用いた例を示し、枠２９ａおよび各スクリーンバー２９ｂをフラットバーで形成した例を示したが、これらの枠２９ａを省略すると共に、各スクリーンバー２９ｂを丸棒や丸パイプで構成したものであってもよい。また、傾斜スクリーンとしては、スクリーンバー２９ｂを格子状に縦横に配置して正方形状や長方形状等の複数の開口部を有する篩状のもので構成してもよく、また針金を縦横に編んで形成した通常の篩によって構成してもよい。そして、このようにメッシュ状の開口部を有する傾斜スクリーンを用いた場合でも、上述した傾斜バッフル３０でバウンドした後の細長粗大夾雑物を捕らえる機会が多くなることにかわりはない。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、乾燥機１３の前に破砕機を設けてもよく、乾燥機１３の後に破砕機を設けるように構成してもよい。この場合には、磁選機２１で粗大磁性体としての夾雑物を吸引して排除する負荷が低減されるので、容易に磁気選別ができる利点がある。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または２記載の発明によれば、乾燥処理した処理灰に含まれていた磁性金属片、陶磁器片、非鉄金属片等の粗大夾雑物が灰溶融炉への処理灰の供給ラインに引っ掛かったり詰まったりするトラブルを回避することができ、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。
【００６１】
しかも、傾斜スクリーンで捕らえた非磁性体の粗大夾雑物は、該傾斜スクリーン上に沿って滑落して、竪導管外に排除されることになる。したがって、外部から何らの動力を供給することなく、非磁性体の粗大夾雑物を竪導管の排出口から排除することができる。
【００６２】
さらに、傾斜バッフルによって、処理灰を傾斜スクリーンに分散して供給することができるので、該傾斜スクリーン上全体で非磁性体の粗大夾雑物と乾燥された砂状の処理灰とを効率よく確実に分離することができる。
【００６３】
また、例えば縦のまま落下する場合には傾斜スクリーンの開口部をそのまま通過してしまうような細長い粗大夾雑物であっても、傾斜バッフルによって、傾斜スクリーンで捕らえる機会を多くすることができる。しかも、傾斜バッフルによって、非磁性体の粗大夾雑物と乾燥された砂状の処理灰との分離を促進することができる。したがって、灰溶融炉に連続的に円滑に供給できる処理灰を得ることができる。
【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設備の説明図である。
【図２】同灰前処理設備における磁選機から供給ホッパへ至る部分を示す要部説明である。
【図３】同灰前処理設備における竪導管、傾斜バースクリーン、傾斜バッフルを示す要部断面図である。
【図４】同灰前処理設備の要部を示す図であって、図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】従来例として示した灰溶融炉の前処理設備の説明図である。
【図６】同灰溶融炉の前処理設備の改良例として示した従来の灰溶融炉の前処理設備の説明図である。
【図７】同改良例として示した従来の灰溶融炉の前処理設備における乾燥選別機を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０  テルミット式灰溶融炉（灰溶融炉）
２１  磁選機（磁気選別機）
２８  竪導管
２８ａ  夾雑物排出口
２８ｂ  流入口
２９  傾斜バースクリーン（傾斜スクリーン）
３０  傾斜バッフル
２８１  流入側の壁
２８２  他壁（流入側と対向する壁）
【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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