JP2000074345A - 廃棄物溶融炉への廃プラスチック吹込み方法 - Google Patents

廃棄物溶融炉への廃プラスチック吹込み方法

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JP2000074345A JP10245478A JP24547898A JP2000074345A JP 2000074345 A JP2000074345 A JP 2000074345A JP 10245478 A JP10245478 A JP 10245478A JP 24547898 A JP24547898 A JP 24547898A JP 2000074345 A JP2000074345 A JP 2000074345A
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秀治 芝池
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健 高宮
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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物溶融炉へ廃プラスチックを吹き込む
廃棄物溶融処理において、廃プラスチックを多量に吹き
込み、極力タール等の発生を抑制してガス化を行うこと
ができる廃棄物溶融炉への廃プラスチックの吹込み方法
の提供。 【解決手段】廃棄物溶融炉１に廃棄物をコークス、石灰
石とともに装入し、乾燥、熱分解、燃焼、溶融して廃棄
物を溶融処理する際に、廃棄物溶融炉１の送風羽口７か
らコークスベッドヘ常温の酸素富化空気または高温空気
を吹き込むとともに、廃プラスチックを廃棄物溶融炉１
へ吹き込む方法において、コークスベッド上端より上部
で８００℃以上の領域に廃プラスチックを吹き込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般廃棄物、産業
廃棄物等の廃棄物を溶融処理する廃棄物溶融炉への廃プ
ラスチックの吹込み方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物の処
理方法の一つとして、シャフト炉型の廃棄物溶融炉で廃
棄物を乾燥、熱分解、燃焼、溶融して、スラグとメタル
にする廃棄物溶融処理がある。この廃棄物溶融処理は、
廃棄物をガス化・高温溶融して一括処理することが可能
である。
【０００３】図７及び図８は、従来のシャフト炉型の廃
棄物溶融炉の説明図で、図７において、廃棄物溶融炉１
には、副資材であるコークス２、石灰石３および廃棄物
が炉上部から２重シール弁機構の装入装置４を介して装
入され、乾燥、熱分解、燃焼、溶融の過程を経て、可燃
分は熱分解ガスとして廃棄物溶融炉上部のダクト５から
排出され、燃焼室で完全燃焼後、ボイラー・タービン発
電機などの付帯設備により熱および電気エネルギーとし
て利用される。炉下部には、スラグを排出するための出
滓口６、空気と酸素を混合した酸素富化空気を吹き込む
送風羽口７が設けられ、灰分はスラグおよびメタルとし
て出滓口６から取り出す。
【０００４】また、図８に示すように、従未のシャフト
炉型の廃棄物溶融炉には、炉下部に廃棄物の熱分解残渣
を燃焼するための空気を吹き込む上部送風羽口８が設け
られている場合もある。
【０００５】ところで、廃棄物には大量のプラスチック
類が含まれているが、廃棄物溶融炉では廃棄物中にプラ
スチック類が含まれている場合も、ダイオキシン等の有
害物質を発生させることなく安全に処理することが可能
である。しかし、炉内で廃棄物は下方に降下するに従っ
て次第に温度が上昇していくことから、プラスチック類
は炉下部に到達する前に熱分解・ガス化してしまい、プ
ラスチック類の持つ高い発熱量や、還元材としての能力
が高温溶融の際に有効に活用されていない。
【０００６】そこで、本出願人は、廃棄物を溶融処理す
る廃棄物溶融炉において、プラスチック類の持つ還元剤
としての能力及びその高い発熱量を有効利用することに
より、分別プラスチックを含めた廃棄物全体を効率よく
処理するため、廃棄物を直接溶融処理するシャフト炉型
の廃棄物溶融炉に分離した廃プラスチックを廃棄物溶融
炉の下部に設けた図７あるいは図８に示す送風羽口７を
介して廃棄物溶融炉内に供給する廃棄物溶融処理技術を
特願平９−３２０１３１号として出願した。
【０００７】また、特開平１０−１４８３２１号公報に
は、前述の一般廃棄物等の溶融処理とは異なるが、焼却
灰の溶融処理において、焼却灰の無害化及び減容化を図
るため、焼却灰の溶融装置で廃プラスチックを羽口から
供給する技術が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記出
願の発明にしたがって、既存の廃棄物溶融炉の羽口から
廃プラスチックをコークスベッドヘ吹き込んでも、廃プ
ラスチックの燃焼性や燃焼空間の制約から廃プラスチッ
クの吹込み量には限界があり、多量に吹き込むことがで
きない。
【０００９】また、特開平１０−１４８３２１号公報の
焼却灰の溶融装置では、廃プラスチックが徐々に加熱さ
れるため、低温領域での熱分解過程でタール等の発生が
避けられず、好ましくない。
【００１０】本発明は、廃棄物溶融炉へ廃プラスチック
を吹き込む廃棄物溶融処理において、廃プラスチックを
多量に吹込み、極力タール等の発生を抑制してガス化を
行うことができる廃棄物溶融炉への廃プラスチック吹込
み方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の廃プラスチック
吹込み方法は、廃棄物溶融炉に廃棄物をコークス、石灰
石とともに装入し、乾燥、熱分解、燃焼、溶融して廃棄
物を溶融処理する際に、廃棄物溶融炉の送風羽口からコ
ークスベッドヘ常温の酸素富化空気または高温空気を吹
き込むとともに、廃プラスチックを廃棄物溶融炉へ吹込
む方法において、コークスベッド上端より上部で８００
℃以上の領域に廃プラスチックを吹き込むことを特徴と
する。
【００１２】また、本発明の廃プラスチック吹込み方法
は、送風羽口を介し吹き込まれた酸素が廃プラスチック
の燃焼も加味して消失するレベルにコークスベッド上端
を設定し、送風羽口レベルとコークスベッド上端レベル
との間に廃プラスチックを吹き込むとともに、コークス
ベッド上端より上部で８００℃以上の領域に廃プラスチ
ックを吹き込んでもよい。
【００１３】また、送風羽口を介し吹き込まれた酸素が
廃プラスチックの燃焼も加味して消失するレベルより高
い位置にコークスベッド上端を設定し、送風羽口レベル
と送風羽口を介し吹き込まれた酸素が消失するレベルと
の間、および該レベルとコークスベッド上端レベルとの
間の各々に廃プラスチックを吹き込むとともに、コーク
スベッド上端より上部で８００℃以上の領域に廃プラス
チックを吹き込んでもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】図４は代表的なプラスチックであ
るポリエチレンの熱分解特性温度依存性を示すグラフ
で、５００℃レベルの低温域ではタールの発生が多くガ
ス化率が低いのに対して、８００℃レベルの高温域では
タールの発生も少なくガス化率が高くなっていることが
分かる。
【００１５】そこで、コークスベッド上端より上部に廃
プラスチックを吹き込むことで燃焼または熱分解の空間
を拡大し、温度域８００℃以上の領域に直接吹き込むこ
とで、高温での熱分解・ガス化、さらにはソルーション
反応によるガス化も促進することが可能となる。
【００１６】次に、前述のコークスベッド上端より上部
への廃プラスチックの吹き込みと、コークスベッドへの
廃プラスチックの吹込みとの併用について説明する。
【００１７】コークス中のＣまたは廃プラスチック中の
Ｃの消費には下記の二形態が存在する。
【００１８】 Ｃ＋Ｏ2→ＣＯ2・・・・・ （１） Ｃ＋ＣＯ2→２ＣＯ・・・・（２） ＣＯ2濃度は送風羽口からコークスベッド上方にいくに
したがって、（１）式の反応により上昇し、一方Ｏ2は
消費され減少していく。そしてＯ2の消失した位置より
上方では、（２）式の反応によりＣＯ2濃度が減少し、
ＣＯ濃度が上昇しはじめる。
【００１９】（１）式の反応は、発熱反応でコークス中
のＣが有効に利用されるが、（２）式の反応は吸熱反応
でＣが有効に利用されないことになる。したがって、コ
ークスには極力（１）式の反応をさせる必要があるが、
Ｏ2のない状態で、高温のＣＯ2に接すると、（２）式に
よりコークスのソリューション反応が起こり、コークス
が無駄に消費されることになる。
【００２０】廃プラスチックはコークスに比べ燃焼速度
が速いため、コークスベッド内に廃プラスチックを吹き
込むと、吹き込まない場合に比べＯ2の消失位置が下る
ことになる。したがって、廃プラスチックを吹き込まな
い条件のまま、無闇にコークスベッドヘ廃プラスチック
を吹き込んでも、Ｏ2の消失位置より上方にコークスが
存在することになり、（１）式のコークス消費量を減少
できても、（２）式でコークス消費量が増大し、結果的
に廃プラスチック吹込みがコークスに消費量の低減に寄
与することができなくなる。
【００２１】こうした状況を回避し、廃プラスチック吹
込みによりコークス代替を行わせるには、以下の二つの
方法が有効である。即ち（２）式の反応をコークスベッ
ド内で行わせないようにするか、（２）式で反応するコ
ークス中のＣを廃プラスチック中のＣに置き換えること
により、コークスのソリューション反応を起こさせない
ようにすることである。
【００２２】第一の方法は、図５に示すように、送風羽
口を介し吹き込まれたＯ2が廃プラスチックの燃焼も加
味して消失するレベルにコークスベッド上端を設定し、
Ｏ2の存在しない領域にはコークスも存在しないように
して、廃プラスチックを送風羽口レベルとコークスベッ
ド上端の間に吹き込む方法である。この場合、廃プラス
チックの吹込み位置は、送風羽口レべルとコークスベッ
ド上端の間であれば送風羽口も含め任意の位置でよく、
一段でも複数段でもよい。
【００２３】なお、通常コークスは廃棄物の性状、処理
量等を勘案して廃棄物溶融炉から投入され、炉下部へ降
下し、コークスベッドを形成する。しかし、前述のとお
り、コークスベッド上端を酸素消失レベルより高く設定
するとソリューション反応により無駄にコークスを消費
することになるため、コークス供給速度の適正化を図る
こと等によりコークスベッド上端レベルを調整すること
が必要である。
【００２４】第二の方法は、図６に示すように、送風羽
口を介し吹き込まれたＯ2が廃プラスチックの燃焼も加
味して消失するレベルによりコークスベッド上端を上方
に設定する場合で、この時は廃プラスチックを送風羽口
レベルとコークスベッド上端の間に吹き込むとともに、
Ｏ2の存在しないコークスベッド上部領域にもコークス
に代替してソルーション反応を起こさせるための廃プラ
スチックを吹き込む方法である。この場合、下部の廃プ
ラスチック吹込み位置は、送風羽口レベルとＯ2消失点
レベルの間であれば送風羽口も含め任意の位置でよく、
一段でも複数段でもよい。また上部の廃プラスチック吹
込み位置もＯ2消失点レベルとコークスベッド上端の間
であれば任意の位置でよく、一段でも複数段でもよい。
この方法は、前記第一の方法に比べて上部に吹き込む分
だけ廃プラスチックの吹込み量を増やすことが可能とな
る。
【００２５】したがって、コークスベッドへの廃プラス
チックの吹込みを併用することにより、より多量の廃プ
ラスチックを吹き込むことができ、また、コークス使用
量を低減させることもできる。
【００２６】さらに廃棄物溶融炉から発生する熱分解ガ
スを燃焼し、その廃熱を回収するボイラにおいて、処理
対象物となる廃棄物のカロリー変動によって蒸気発生量
が変動することがあるが、廃プラスチックの吹込み量を
制御することにより、蒸気発生量の安定化を図ることも
可能となる。
【００２７】
【実施例】実施例１ 図１は本発明を実施するための廃棄物溶融炉の実施例を
示す説明図で、廃棄物溶融炉１は、図３に示す従来の廃
棄物溶融炉と実質的に同じ構造で、同一部材には同一符
号を付し、その説明は省略する。炉下部においては、送
風羽口前でコークスベッド９が形成され、常温の酸素富
化空気により高温で燃焼している。
【００２８】上部送風羽口８前では廃棄物の熱分解残渣
が空気燃焼している。この時発生する高温ガスが上昇す
る過程において、充填層の廃棄物が加熱され、熱分解、
予熱、乾燥が行われる。ここで石灰石はスラグの流動性
を高めるために投入されるが、炉内の塩化水素等の酸性
ガス成分を中和する。
【００２９】本実施例では、コークスベッド上端より上
部で８００℃以上の領域に設けられた上部送風羽口を利
用して廃プラスチックを吹き込む。
【００３０】表１は、廃プラスチックを吹き込んだ場合
および吹き込まない場合の発生ガス量およびカロリーの
結果を示す。
【００３１】
【表１】 なお、廃プラスチックの吹込み条件は次のとおりであ
る。廃プラスチックの吹込み量：１００ｋｇ／ｔごみ、
吹込みキャリアガス流速：５０ｍ／ｓ、廃プラスチック
粒径：５ｍｍ、吹込み位置：送風羽口上１２００ｍｍ、
温度域：９００℃。
【００３２】表１から、廃プラスチックの吹込みにより
ガス化が促進され、発生ガスが高カロリーとなることが
分かる。
【００３３】実施例２ 図２は本発明の別実施例を示す説明図で、図１と同一部
材には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施例
では、実施例１の送風羽口７に廃プラスチックを吹き込
むようにしたもので、送風羽口を介し吹き込まれた酸素
が廃プラスチックの燃焼も加味して消失するレベルにコ
ークスベッド上端を設定している。上部送風羽口からの
廃プラスチック吹込みに加え、下部の送風羽口からも廃
プラスチックを吹き込むことにより、コークス使用量を
低減しつつ廃プラスチックを多量に吹き込むことができ
る。
【００３４】表２は、廃プラスチックを吹き込んだ場合
および吹き込まない場合の発生ガス量およびカロリーの
結果を示す。
【００３５】
【表２】 なお、廃プラスチックの吹込み条件は次のとおりであ
る。廃プラスチックの吹き込み量：（上部）１２０ｋｇ
／ｔごみ （下部）４０ｋｇ／ｔごみ、吹込みキーリア
ガス流速：５０ｍ／ｓ、廃プラスチック粒径：５ｍｍ、
吹込み位置：送風羽口上１２００ｍｍ、温度域：９００
℃。
【００３６】表２から、廃プラスチックの吹込みにより
ガス化が促進され、発生ガスが高カロリーとなるととも
にコークス使用量も低減したことが分かる。
【００３７】実施例３ 図３は本発明の別実施例を示す説明図で、図１と同一部
材には同一符号を付し、その説明は省略する。本実施例
では、実施例２の送風羽口７に廃プラスチックを吹き込
むようにするとともに、送風羽口７を介し吹き込まれた
酸素が廃プラスチックの燃焼も加味して消失するレべル
より高い位置にコークスベッド上端を設定し、送風羽口
７を介し吹き込まれた酸素が消失するレベルとコークス
ベッド上端レベルの間にも廃プラスチックを吹き込むよ
うにしたものである。下部送風羽口７、上部送風羽口８
からの廃プラスチック吹込みに加え、中部送風羽口１０
からも廃プラスチックを吹き込むことにより、コークス
使用量を低減しつつ廃プラスチックをさらに多量に吹き
込むことができる。
【００３８】表３は、廃プラスチックを吹き込んだ場合
および吹き込まない場合の発生ガス量およびカロリーの
結果を示す。
【００３９】
【表３】 なお、廃プラスチックの吹込み条件は次のとおりであ
る。廃プラスチックの吹込み量：（上部）１２０ｋｇ／
ｔごみ、（中部）２０ｋｇ／ｔごみ、（下部）４０ｋｇ
／ｔごみ、吹込みキャリアガス流速：５０ｍ／ｓ、廃プ
ラスチック粒径：５ｍｍ、吹込み位置：下部送風羽口
上、中部は３００ｍｍ、上部は１２００ｍｍ、温度域：
９００℃。
【００４０】表３から、コークスベッド上部からの廃プ
ラスチックの吹込みによりガス化が促進され、発生ガス
がさらに高カロリーとなるとともにコークス使用量は低
減したままであることが分かる。
【００４１】
【発明の効果】廃プラスチックを多量に処理することが
でき、かつ廃プラスチックのガス化を促進することがで
きる。これにより、廃棄物溶融炉の発生ガスの高カロリ
ー化が可能となる。
【００４２】また、コークスベッドへの廃プラスチック
の吹込みを併用することにより、より多量の廃プラスチ
ックを処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施するための廃棄物溶融炉の実施
例を示す説明図である。
【図２】 本発明の別実施例の説明図である。
【図３】 本発明の別実施例の説明図である。
【図４】 ポリエチレンの熱分解特性温度依存性を示す
グラフである。
【図５】 コークスベッドへの廃プラスチックの吹込み
の実施例を示す説明図である。
【図６】 コークスベッドへの廃プラスチックの吹込み
の別実施例を示す説明図である。
【図７】 従来のシャフト炉型の廃棄物溶融炉の説明図
である。
【図８】 従来の別のシャフト炉型の廃棄物溶融炉の説
明図である。
【符号の説明】
１ 廃棄物溶融炉 ２ コークス ３ 石灰石 ４ 装入装置 ５ ダクト ６ 出滓口 ７ 送風羽口 ８ 上部送風羽口 ９ コークスベッド １０ 中部吹込み羽口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高宮 健 北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製 鐵株式会社エンジニアリング事業本部内 (72)発明者 内藤 誠章 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Ｆターム(参考） 3K061 AA16 AB03 AC13 BA04 BA05 BA08 CA07 CA08 FA05 3K065 AA16 AB03 AC13 BA04 BA05 BA08 DA03 DA04 EA31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 廃棄物溶融炉に廃棄物をコークス、石灰
    石とともに装入し、乾燥、熱分解、燃焼、溶融して廃棄
    物を溶融処理する際に、廃棄物溶融炉の送風羽口からコ
    ークスベッドヘ常温の酸素富化空気または高温空気を吹
    き込むとともに、廃プラスチックを廃棄物溶融炉へ吹き
    込む方法において、コークスベッド上端より上部で８０
    ０℃以上の領域に廃プラスチックを吹き込むことを特徴
    とする廃棄物溶融炉への廃プラスチック吹込み方法。
  2. 【請求項２】 廃棄物溶融炉に廃棄物をコークス、石灰
    石とともに装入し、乾燥、熱分解、燃焼、溶融して廃棄
    物を溶融処理する際に、廃棄物溶融炉の送風羽口からコ
    ークスベッドヘ常温の酸素富化空気または高温空気を吹
    き込むとともに、廃プラスチックを廃棄物溶融炉へ吹き
    込む方法において、送風羽口を介し吹き込まれた酸素が
    廃プラスチックの燃焼も加味して消失するレベルにコー
    クスベッド上端を設定し、送風羽口レベルとコークスベ
    ッド上端レベルとの間に廃プラスチックを吹き込むとと
    もに、コークスベッド上端より上部で８００℃以上の領
    域に廃プラスチックを吹き込むことを特徴とする廃棄物
    溶融炉への廃プラスチック吹込み方法。
  3. 【請求項３】廃棄物溶融炉に廃棄物をコークス、石灰石
    とともに装入し、乾燥、熱分解、燃焼、溶融して廃棄物
    を溶融処理する際に、廃棄物溶融炉の送風羽口からコー
    クスベッドヘ常温の酸素富化空気または高温空気を吹き
    込むとともに、廃プラスチックを廃棄物溶融炉へ吹き込
    む方法において、送風羽口を介し吹き込まれた酸素が廃
    プラスチックの燃焼も加味して消失するレベルより高い
    位置にコークスベッド上端を設定し、送風羽口レベルと
    送風羽口を介し吹き込まれた酸素が消失するレベルとの
    間、および該レベルとコークスベッド上端レベルとの間
    の各々に廃プラスチックを吹き込むとともに、コークス
    ベッド上端より上部で８００℃以上の領域に廃プラスチ
    ックを吹き込むことを特徴とする廃棄物溶融炉への廃プ
    ラスチック吹込み方法。
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