JP2000161636A

JP2000161636A - 廃棄物焼却方法

Info

Publication number: JP2000161636A
Application number: JP10332351A
Authority: JP
Inventors: Akira Nakamura; 章中村; Takashi Noto; 隆能登; Seiji Kinoshita; 誠二木ノ下; Hajime Akiyama; 肇秋山
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1998-11-24
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的簡単な燃焼方法の導入により、炉
内の燃焼状態を一定に維持し、これにより有害ガスや未
燃ガスの排出を抑えた廃プラスチックの燃焼方法を提供
する。【解決手段】上記課題は、可燃物の低位発熱量が４５
００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の廃プラスチックを、焼却炉の
炉出口温度を９００〜１２００℃、炉出口酸素濃度を３
〜１２％で、汚泥と混焼することを特徴とする廃プラス
チックの焼却方法によって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃プラスチックの
焼却方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般廃棄物を焼却処理する焼却炉とし
て、特開平９−３０３７４３号公報に示されている流動
床式焼却炉が広く用いられている。その代表的なものの
概略図を図２に示す。該廃棄物は投入機から炉内へ投入
され、分散板下の風箱から送られた空気によって流動し
ている砂層で乾燥されると共に昇温されて着火する。着
火された該廃棄物はフリーボード部で燃焼し、燃焼が完
全に完結する。焼却後に排ガスは炉出口から排ガス処理
装置を経て煙突から外部に放出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような流動床式焼
却炉において廃プラスチックを焼却する場合、廃プラス
チック中に含まれている塩素分が芳香族化合物と反応す
ることによりダイオキシンやフランのようなダイオキシ
ン類が発生しやすくなるという問題がある。また廃プラ
スチックは低位発熱量が高いため炉内が高温となり急激
に燃焼反応が進んでしまう。これによりすすや未燃分が
発生してしまい、ダイオキシン類生成過程に寄与する芳
香族系の有機化合物濃度が高くなり、その結果ダイオキ
シン類の濃度が高くなってしまうという問題点がある。

【０００４】この問題を解決する方法として、様々な燃
焼管理や空気吹き込み方法が先行技術として提案されて
いる。しかしながら、投入される廃プラスチックの性状
により排ガス温度及び排ガス流量の変動が大きく、ダイ
オキシン類等有害ガスを効果的に制御するのが困難であ
る。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、上記問題点を発生させること
なく比較的簡単な燃焼方法の導入により、炉内の燃焼状
態を一定に維持し、これにより有害ガスや未燃ガスの排
出を抑えた廃プラスチックの燃焼方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するべくなされたものであり、可燃物の低位発熱量が
４５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の廃プラスチックを、焼却
炉の炉出口温度を９００〜１２００℃、炉出口酸素濃度
を３〜１２％で、汚泥と混焼することを特徴とする廃プ
ラスチックの焼却方法によってかかる目的を達成したも
のである。

【０００７】含水率が高く、低位発熱量が低い汚泥と、
低位発熱量が高い廃プラスチックとを混焼させることに
より、流動層の温度を低温に抑え、フリーボード部の温
度を高温に維持することができ、炉内の燃焼状態が安定
するため、有害ガスや未燃ガスの排出を抑えることがで
きる。

【０００８】また、廃プラスチックは単体で燃焼させる
よりも汚泥との混焼を行った方がダイオキシン類の発生
を抑制することが出来る。

【０００９】汚泥中のＳ分は燃焼過程においてＨ₂Ｓ、
ＣＳ₂、ＣＯＳ、ＳＯ₂、ＳＯ₃として炉内に存在する。
これら物質はダイオキシン類生成の触媒となる銅やその
類似物質に対する被毒効果を持ち、炉内高温燃焼場から
炉出口以降の排ガスラインで効果的にダイオキシン類を
抑制させることができる。また、汚泥中のＮ分は、燃焼
過程、特に一次燃焼領域の還元雰囲気においてアンモニ
アを生成し、これが塩素化合物と反応することにより、
ダイオキシン類生成過程にあるＣｌのダイオキシン生成
反応を抑制する。さらにまた、汚泥中の水分含量を制御
して可燃物の燃焼反応速度を抑制することにより、すす
の発生を低減させることができる。すすの発生量を抑制
することができれば、それに起因する芳香族系の有機化
合物濃度は低くなり、結果として不完全燃焼生成物であ
るダイオキシン類物質濃度も低減される。

【００１０】さらに、砂層温度を３８０〜４５０℃と低
温にすることにより、流動層での廃プラスチックの反応
速度は下がる。これにより固体である廃プラスチックの
ガス化がゆっくりと進み、廃プラスチックから生成する
可燃ガスと空気との混合攪拌のバランスが保たれる。そ
の結果、未燃物であるすすの発生量を抑制することがで
き、広義で見れば不完全燃焼物質であるダイオキシン類
の発生を抑制することができる。ガス化された廃プラス
チックと汚泥中の可燃分は、高温に保たれたフリーボー
ドで燃焼してさらに有害ガスが抑制され、炉出口で９０
０〜１２００℃となる。また、炉出口での酸素濃度を３
〜１２％に保って炉内への空気供給を行うため、炉出口
に至るまでに完全燃焼できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明が適用させる廃棄物焼却炉
の種類は問うところではなく、火格子式等も使用できる
が、廃プラスチックと汚泥の混合性を高めかつ汚泥の燃
焼性を良好にするために、燃焼物を流動させながら燃焼
させるものが好ましく、特に、流動床式焼却炉が好まし
い。

【００１２】廃プラスチックは可燃物の低位発熱量が４
５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、好ましくは４５００〜１２
０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度、より好ましくは４５００〜
８０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度のものである。塩素の含有
率は２０重量％以下、好ましくは０．１〜１０重量％の
ものが適当である。

【００１３】汚泥は廃水処理設備から排出されるもので
あり、下水汚泥、し尿汚泥、有機性排水を活性汚泥処理
した際に発生する汚泥、有機物を含む排水を固液分離し
たときに発生する汚泥、河川しゅんせつ時等に閉鎖性水
域で発生する汚泥、その他下水処理の過程で発生する汚
泥など、どのような汚泥でも構わない。本発明の方法に
好ましいものは、乾燥含量で、窒素分が１〜１０重量％
程度、そして硫黄分が０.１〜２.０重量％程度、汚泥の
水分量は６５〜９０重量％程度である。なお、汚泥中の
Ｓ分、Ｎ分がそれぞれ０．１％、１％以下になれば、排
ガス中に存在するＨ₂Ｓ、ＣＳ₂、ＣＯＳ、ＳＯ₂、Ｓ
Ｏ₃、あるいはその類似成分の絶対濃度が低くなり効果
が薄れてしまう。逆に汚泥中のＳ分、Ｎ分がそれぞれ
２．０％、１０％よりも高い場合、煙突からのＳＯｘ、
ＮＯｘ濃度が高くなり、規制値を達成できなくなる可能
性がある。また、汚泥中の水分濃度が６５％よりも低い
場合は可燃物の燃焼反応速度を効果的に抑制することが
難しく、逆に汚泥中の水分濃度が９０％よりも高い場合
は炉内温度の維持が困難となる。

【００１４】廃プラスチックと汚泥との混焼率は１０〜
７０％である。これは、炉内で最低でもＳ分が１０数ｐ
ｐｍ、Ｎ分が数１０ｐｐｍ存在しなければ効果は望めな
いために、混焼率は最低でも１０％以上にする必要があ
るからである。また逆に混焼率が７０％を越えてしまう
と、水分濃度が高くなり、空気比を絞って運転した場合
でも炉出口温度を９００℃以上に維持することが困難と
なってしまうからである。

【００１５】汚泥と廃プラスチックは焼却炉内で混焼さ
せればよく、焼却炉へは事前に混合して投入してもよ
く、また、別々に投入してもよい。

【００１６】燃焼条件としては、炉出口温度が９００〜
１２００℃程度、炉出口酸素濃度が３〜１０％程度、焼
却炉として流動床式炉を用いた場合には砂層の温度を３
８０〜４５０℃程度になるようにするのがよい。通常、
都市ごみや廃プラスチックを単独で焼却する場合、砂層
温度を４５０℃以下で維持することは困難であるが、汚
泥と混焼することにより汚泥中の固定炭素分が寄与し、
砂層の温度を３８０〜４５０℃に保つことができる。廃
プラスチックと汚泥は流動層において比較的ゆっくりと
ガス化、燃焼が行われる。流動層の流動化倍率は２〜
８、流動層部空気比は０.１〜１.０、流動層に送り込む
流動化空気温度は２０〜５００℃が望ましい。その後、
高温に保たれたフリーボード部で燃焼が完全に完結し、
炉出口では９００〜１２００℃となる。焼却後に排ガス
は酸素濃度３〜１２％に保たれた炉出口から外部に取り
出され、排ガス処理装置を経て煙突から外部に放出され
る。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例で使用した焼却炉の構成を図
１に示す。

【００１８】この焼却炉は流動床式のものであり、内部
には流動床を形成する砂層が分散板によって下部への移
行を阻止されている。分散板の下は燃焼用空気を吹込む
風箱になっている。この焼却炉には廃プラスチック投入
機と汚泥投入機が別々に付設されている。焼却処理の際
には、汚泥と廃プラスチックはそれぞれの投入機から炉
内に投入され、分散板下の風箱から送られた空気によっ
て流動している砂層で乾燥されると共に昇温されて着火
する。汚泥やＲＤＦは流動層とその上のフリーボード部
で燃焼し、炉出口までに燃焼は完全に完結する。焼却後
に排ガスは炉出口から外部に取り出され、排ガス処理設
備を経て煙突から外部に放出される。

【００１９】砂層温度計、炉出口温度計、炉出口酸素濃
度計がそれぞれ設置されており、これらの値が所定の範
囲に入るように制御すれば良く、自動制御を行っている
場合は運転パラメータに組み込むだけで良い。なお、炉
出口酸素濃度計の代わりに煙突近傍に濃度計を設け、そ
の値から炉出口の酸素濃度を推定しても良い。

【００２０】上記の焼却炉を用いて、ポリエチレン主体
で低位発熱量８５００ｋｃａｌ／ｋｇ、塩素含量１重量
％の廃プラスチックと水分８８重量％、Ｎ分６．０重量
％、Ｓ分１．０重量％の下水汚泥をそれぞれ５００ｋｇ
／ｈずつ供給して混焼させた。砂層の温度を３８０〜４
５０℃、流動化空気温度２０〜２８０℃、炉出口温度９
００〜１２００℃、炉出口酸素濃度３〜１２％に維持し
た。その結果、ダイオキシン類濃度は廃プラスチックの
みを燃焼させた場合と比較して平均値で約半減した。

【００２１】また、ポリエチレン主体で低位発熱量６０
００ｋｃａｌ／ｋｇ、塩素含量４重量％の廃プラスチッ
クと水分８６重量％、Ｎ分４重量％、Ｓ分０．８重量％
のし尿汚泥をそれぞれ５００ｋｇ／ｈずつ供給して混焼
させた。砂層の温度を３８０〜４５０℃、流動化空気温
度４０〜２８０℃、炉出口温度９００〜１２００℃、炉
出口酸素濃度３〜１２％に維持した。その結果、ダイオ
キシン類濃度は廃プラスチックのみを燃焼させた場合と
比較して平均値で約３割程度まで抑制された。特に砂層
温度４４０℃、流動化空気温度２００℃、フリーボード
９５０℃、炉出口温度９２０℃、炉出口酸素濃度８±２
％で焼却した時、炉出口においてダイオキシン類濃度を
０．０６ｎｇ／Ｎｍ³−ｔｅｑまで抑制することができ
た。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、可燃物
の低位発熱量が４５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の廃プラス
チックを炉出口温度及び炉出口酸素濃度を特定範囲に保
ち、汚泥と混焼することを特徴とする焼却方法である。

【００２３】含水率が高く、低位発熱量の低い汚泥と、
低位発熱量の高いプラスチックを混焼させることによ
り、安定した燃焼が行われる。これにより、有害ガスや
未燃分の排出が抑制される。更に砂層温度を３８０〜４
５０℃と低温にすることにより、一次燃焼の反応速度は
下がり、空気との混合攪拌と反応のバランスが充分に保
たれるため、すすの発生量を抑制することができ、ダイ
オキシン類の発生が抑制できる。ガス化された廃プラス
チックと汚泥中の可燃分は、高温に保たれたフリーボー
ドで燃焼してさらに有害ガスが抑制され、炉出口で９０
０〜１２００℃となる。炉出口は酸素濃度３〜１２％に
保たれ、ここまでに完全燃焼が行われるようになる。自
動制御を行っている場合、各温度計、酸素濃度系はその
パラメータに組み込めば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で使用した流動床式焼却炉の
概略構造を示す断面図である。

【図２】従来の流動床式焼却炉の概略構造を示す図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木ノ下誠二東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者秋山肇東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AB01 AC02 AC13 BA04 BA08 BA09 CA08 EA01 EB14 EB18 FA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可燃物の低位発熱量が４５００ｋｃａｌ
／ｋｇ以上の廃プラスチックを、焼却炉の炉出口温度を
９００〜１２００℃、炉出口酸素濃度を３〜１２％で、
汚泥と混焼することを特徴とする廃プラスチックの焼却
方法
【請求項２】焼却炉に流動床式炉を用い、流動床を形
成する砂層の温度を３８０〜４５０℃とすることを特徴
とする請求項１記載の廃プラスチックの焼却方法