JP2000171015A - 廃棄物の焼却方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物の多様化で焼却装置が損傷する。 【解決手段】 アーク発生設備を有した二次精錬炉にバ
ーナー加熱設備８、8aを備えて、炉体２内に廃棄物Ｗ及
び通電性物質Ｅを装入し、炉体２内に設けた電極７、7a
…と通電性物質Ｅ間にアークを発生させて炉体２内の収
容物Ｍを加熱すると共に、炉体２内上部をバーナー８、
8aで高温雰囲気と成し、廃棄物Ｗ及び通電性物質Ｅを燃
焼及び溶融することによって、高温な溶綱を処理可能な
二次精錬炉の活用で、丈夫な焼却装置１を効率的に使用
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物の焼却、溶
融無害化処理を行う廃棄物の焼却方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、一般廃棄物、産業廃棄物ともに、
生産の大規模化と消費の大量化によって排出される廃棄
物の量が増大すると共に、燃焼容易性物質にプラスチッ
ク類などの可燃物とガラス、金属類、土砂などの不燃物
が混在し、且つ、プラスチック類などの混入率上昇で廃
棄物の質も複雑化してきている。他方、焼却による減容
化が行われても焼却灰や不燃物は最終的に埋立処分され
ており、最終処分場の確保が困難となりつつある一方、
廃棄物に混入した有害物質の無害化の要請も高まる一方
であった。

【０００３】又、一般的な燃焼式の燃焼炉は耐火材と断
熱材で構成されているとしても、プラスチック類の増
量、高含有率化で焼却炉の異常高温を発生して焼却装置
を損傷する欠点が発生している。

【０００４】又、鉄製、製鋼業界、特に、鉄鋼主原料と
して鉄屑（製鉄所内で発生する自家発生屑、機械工業で
発生する加工屑と使用不能となった鉄鋼製品などの老廃
屑の市中屑及び輸入屑に大別される鉄屑）を製鋼工程で
使用する鉄鋼生産システムは、次の様な生産形態であっ
た。先ず、一次精錬炉である電気炉或いは転炉に主原料
の鉄屑と副原料の石灰石等が投入され、電力などのエネ
ルギーで主副原料は溶解され、主原料に混在する様々な
不純物は副原料の石灰石に取り込まれ、比重差で溶鋼と
石灰石溶融物（スラグ）は分離し、沈降した溶鋼は一次
精錬炉から出鋼される。かかる溶鋼は二次精錬炉（取鍋
精錬炉）で、溶鋼に加えて塩基性、酸性スラグを利用し
たスラグ精錬が行われ、脱水素、脱酸、介在物除去の溶
鋼の清浄化、化学成分や温度の均一化などの治金が行わ
れる。そして、連続操業を原則とする一次精錬炉（電気
炉或いは転炉）から一定時間毎に出鋼される溶鋼を二次
精錬する為、二次精錬炉は間欠操業となり、一次精錬炉
における出鋼と出鋼の間に、二次精錬炉では未稼働時間
帯が必ず生じていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、丈夫な二次
精錬炉の未稼働時間を有効利用し、取鍋精錬炉の加熱、
昇温能力を活用する様にした廃棄物の焼却方法及び装置
を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、廃棄物の多様化で焼却装置が損傷する課題、
及び二次精錬炉の操業率が低い課題に鑑み、アーク発生
設備を有した二次精錬炉にバーナー加熱設備を備えて、
炉体内に廃棄物及び通電性物質を装入し、炉体内に設け
た電極と通電性物質間にアークを発生させて炉体内の収
容物を加熱すると共に、炉体内上部をバーナーで高温雰
囲気と成し、廃棄物及び通電性物質を燃焼及び溶融する
ことによって、高温な溶綱を処理可能な二次精錬炉の活
用で、丈夫な焼却装置を効率的に使用する様にして、上
記課題を解決する。又、廃棄物の多様化による非通電性
物質の増加、存在がアーク加熱が困難な状況を発生させ
ることに際して、廃棄物に通電性物質を同時装入するこ
とによって、アーク放電を発生させて、アーク加熱とバ
ーナー加熱で廃棄物及び通電性物質を燃焼又は溶融し、
更に、両加熱設備による高温加熱でダイオキシンの発生
を防止している。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。本発明に係る焼却装置１は、ＬＦ
（Ｌａｄｌｅ Ｆｕｒｎａｃｅ）取鍋精錬炉に加熱、昇
温能力を上昇させる様に設備改造を行って焼却装置１と
成し、廃棄物Ｗの燃焼、焼却、溶融に際して、廃棄物Ｗ
等の収容物Ｍに通電性を付与するものである。そして、
図１の焼却装置１の実施例では、炉体２を回転、傾斜さ
せて、廃棄物Ｗ等の収容物Ｍの溶融物が取り出し自在な
転炉形式と成している。

【０００８】図１に示す焼却装置１は、車輪を具備した
移動自在な炉台３の上部で、枢軸を介して傾転自在な略
Ｕ字状の支持枠４に炉体２が取付けられている。そし
て、支持枠４下部に設けたベース５を介して、上面開口
で内部に耐火層を設けた炉体２を取付けている。尚、炉
体２の上部にも、傾転操作用の一対の枢軸を具備してい
る。

【０００９】そして、炉体２の上部にヘッドカバー６を
取付け、該ヘッドカバー６の中央部を貫通して上下方向
に３本の電極７、7a…を垂設すると共に、該電極７、7a
…の下端が炉体２の上方部であって、炉体２内の収容物
Ｍ（溶融物）に適宜深さ埋設される様に、上下動自在と
成している。又、電極７、7a…と収容物Ｍ間でアークを
発生させるべく、電極７、7a…に電気設備（図示せず）
を接続している。又、炉体２の胴部壁体に取付けた吹込
みバーナー８、8aの先端を収容物Ｍの中央上部に指向さ
せている。

【００１０】上記のバーナー８、8aは炉体２内の上方部
を均一な高温雰囲気と成すものであり、例えば、燃料油
（霧状気化の重油、廃油等）と酸素又は空気を吹き込む
ものである。又、ヘッドカバー６の上部適宜位置にガス
抜き口９を設ける一方、炉体２の底壁にポーラスプラグ
10及び溶融物の取出口11を夫々設けている。又、炉体２
内への収容物Ｍの装入（図示せず）は、装入口を別途設
けたり、ガス抜き口９で兼用して、或いはヘッドカバー
６を上昇させて行い、又ポーラスプラグ10からは空気又
はＡｒガスの様な不燃性ガスを吹き込む。

【００１１】次に本発明に係る廃棄物の燃焼・焼却・溶
融処理について説明する。焼却装置１はアーク加熱炉
（ＬＦ炉）に対して加熱・昇温手段（バーナー８、8a）
を設けて、可燃性廃棄物Ｗ（燃焼容易性物質）の燃焼焼
却処理を可能と成しているが、不燃性廃棄物Ｗ（非可燃
性物質）の溶融処理に必要とする温度に昇温することは
簡単ではない。又、可燃性物質であっても、比較的低温
度での燃焼容易性物質以外に、高温度での直接燃焼、溶
融後燃焼、ガス化燃焼などの様々な形態が発生する燃焼
非容易性（難燃性）の可燃性廃棄物Ｗも混在し、単純燃
焼に比して高温度への昇温を必要とする。

【００１２】上記の様に、高温度への昇温を必要とする
が、バーナー８、8aによる加熱及び燃焼容易性物質の燃
焼熱（反応熱）は有るが、不燃性廃棄物Ｗは温度上昇し
ても発熱しないため、バーナー８、8aによる加熱及び燃
焼熱だけでは不足する。

【００１３】又、廃棄物Ｗには通電性の無い物質が多い
ため、ＬＦ炉の本来的なアーク電極７、7a…による加熱
が不十分又は不可能となる。即ち、電極７、7a…による
アーク加熱は、電極７、7a…と収容物Ｍ間でのアーク放
電を行うために、電気設備、電極７、7a…、収容物Ｍ、
炉体２、アース等による電気的な接続が必要であるが、
不燃性廃棄物Ｗに通電性が全くない、低い場合には、電
極７、7a…と収容物Ｍの間でアーク放電が発生しなかっ
たり、低下する。

【００１４】そこで、本発明では、可燃性廃棄物Ｗ及び
不燃性廃棄物Ｗの収容物Ｍに通電性物質Ｅ（低級鋼屑、
カーボン、鉄屑等）を混合して、電極７、7a…と収容物
Ｍの間で通電性を確保している。尚、通電性物質Ｅの収
容物Ｍへの混合は、通電性を確保出来れば良いため、廃
棄物Ｗ（収容物Ｍ）にランダムに混合したり、図示の様
に上層部に層状装入したり、その他の形式を選択出来、
好ましくは、混合作業が不要で電極７、7a…と近接さ
せ、且つ、通電性の向上のために上層部への層状装入が
好ましい。又、可燃性物質と不燃性物質の装入に際して
は、大きな条件は無く、両者を層状装入したり混合装入
する。尚、不燃性物質にガラス化可能物質が混入してい
ない場合には、石灰石等を装入しても良い。

【００１５】上記の如く、廃棄物Ｗ及び通電性物質Ｅ等
の収容物Ｍを炉体２に装填し、電極７、7a…に通電する
と、電極７、7a…と通電性物質Ｅ間でアーク放電が発生
し、通電性物質Ｅが数百度以上（２０００〜３０００度
まで）に加熱される。又、電極７、7a…によるアーク加
熱に加えてバーナー８、8aによる燃焼加熱を行うことに
より、炉体２内の上方部が均一な高温雰囲気と成り、可
燃性物質中、燃焼容易性物質は直接反応燃焼され、難燃
性物質は高温雰囲気のため、燃焼したり、溶融化した
り、ガス化し、その後燃焼する。又、ポーラスプラグ10
からの酸素供給で燃焼を促進したり、Ａｒガスの供給で
収容物Ｍを攪拌し、燃焼を補助する。

【００１６】そして、通電性物質Ｅや収容物Ｍ中の不燃
性物質は溶融し、種々成分の溶融物は、その比重が成分
毎に相違するために、軽い物質は、比重が重い溶融通電
性物質Ｅ（鉄分等の溶鋼）等の上に、スラグＳとして浮
上し、分離される。又、上記の電極７、7a…によるアー
ク加熱に際して、電極７、7a…の下端は通電性物質Ｅと
の間隔を所定距離と成すべく、上下動させ、通常、電極
７、7a…の下端は収容物ＭにおけるスラグＳ（溶融浮上
物質）内に没入される。

【００１７】そして、焼却装置１による焼却、溶融処理
が完了した時、溶融物は炉体２下部の取出口11から取出
すか、炉体２を傾転して取出し、その後の処理は、焼却
前に装入される廃棄物Ｗ等の不燃性物質にガラス化可能
物質（例えば、石灰石）が含有されているか否かで相違
し、選択する。ガラス化可能物質が含有されて溶融処理
された場合には、スラグＳは不純物、有害物質を内包
し、ガラス化したスラグＳは後述の最終工程と同様に、
冷却されて固化無害化、再利用するか、一次精錬炉であ
る電気炉又は転炉による最終処理が行われる。

【００１８】ガラス化可能物質が廃棄物Ｗ又は収容物Ｍ
に含有されなかった場合、又は低量である場合には、沈
降溶融物（溶鋼等）及び、浮上溶融物（スラグＳ）を一
次精錬炉である電気炉又は転炉に装入する。そして、一
次精錬炉での製鋼操業で溶融物から鉄分等の通電性物質
Ｅを回収（製鋼）する一方、スラグＳは一次精錬時に製
鋼副原料として装入される石灰石等のガラス化可能な溶
融物質と混合し、これらの溶融物に不純物、有害物質は
取り込まれる。そして、不純物等を内包し、石灰石が主
成分で溶融ガラス化した溶融物は一次精錬炉から取り出
され、徐冷工程を経て、安定固化したガラス物質とな
り、内包された不純物等も無害化安定固化され、最終的
に破砕されて路盤材などの骨材として再利用される。

【００１９】尚、焼却装置１における操業方法の１サイ
クルとして、廃棄物Ｗを炉体２に装入する際に通電性物
質Ｅを装入することを基本と成したが、連続操業も勿論
可能である。例えば、１サイクルの操業が進行して、炉
体２内の収容物Ｍが減容した時に、廃棄物Ｗ及び必要に
応じて通電性物質Ｅを追加装入しても良く、或いは燃焼
及び溶融が完了した時に、一部の溶鋼及びスラグＳを取
り出し、残した溶融物上に廃棄物Ｗ及び必要に応じて通
電性物質Ｅを装入しても良い。これらの操業形態にあっ
ては、収容物Ｍ内に通電性物質Ｅが溶鋼となって存在し
ているために、通電性確保のための通電性物質Ｅの装入
を不要と成したり、装入量を低減して、廃棄物Ｗの装入
量を増加させることも可能である。

【００２０】尚、本発明に係る廃棄物の焼却方法及び装
置は、三相アーク電極による電弧加熱設備を有したＬＦ
取鍋精錬炉を設備改造したものであるが、電弧加熱（ア
ーク加熱）方式であれば、実施例で示したＬＦ炉以外の
その他の加熱炉を基本として改造しても良い。例えば、
ＬＦ炉以外のアーク加熱の代表的なものとしては、ＡＳ
ＥＡ−ＳＫＦ炉、ＶＡＤ炉が有り、ＬＦ炉は大気圧下で
アーク加熱を行うものであることに対して、ＡＳＥＡ−
ＳＫＦ炉は大気圧下のアーク加熱と真空処理を行うもの
であり、ＶＡＤ炉はグロー放電をさせつつ減圧下でアー
ク加熱を行うものである。本発明では、アーク加熱とバ
ーナー加熱を併用して行うので、両加熱方式を同時に行
えれば、如何なる形式の炉を改造しても良い。

【００２１】

【発明の効果】要するに本発明は、アークを発生させる
電極７、7a…及びバーナー８、8aを設けた炉体２内に廃
棄物Ｗ及び通電性物質Ｅを装入する様にしたので、廃棄
物Ｗ及び通電性物質Ｅの燃焼及び溶融をＬＦ炉を改造し
た炉体２で行うことにより、製鋼業界におけるＬＦ炉の
操業効率を上昇させることが出来ると共に、溶綱が処理
されるＬＦ炉は丈夫であるために、焼却装置１の損傷を
防止することが出来る。又、炉体２内に設けた電極７、
7a…と通電性物質Ｅ間にアークを発生させて炉体２内の
収容物Ｍを加熱すると共に、炉体２内上部をバーナー
８、8aで高温雰囲気と成し、廃棄物Ｗ及び通電性物質Ｅ
を燃焼及び溶融する様にしたので、廃棄物Ｗを減容化す
ることが出来ると共に、溶融化で飛散物（焼却粉塵）を
減少することが出来、又電極７、7a…とバーナー８、8a
の両加熱設備で高温雰囲気を達成することにより、ダイ
オキシンの発生を防止することが出来る。又、廃棄物Ｗ
に土砂が入っていたり、石灰石等を投入することによ
り、無害化処理も行うことが出来る。

【００２２】又、炉体２の下部に設けたポーラスプラグ
10から空気を吹き込む様にしたので、可燃性の廃棄物Ｗ
の燃焼を促進することが出来る。

【００２３】又、炉体２の下部に設けたポーラスプラグ
10から不燃性ガスを吹き込む様にしたので、溶融物の流
動を促し、軽い物質の上昇分離を助けることが出来る。

【００２４】又、電極７、7a…を上下動自在と成したの
で、廃棄物Ｗ及び通電性物質Ｅの装入量に適応して、或
いは通電性物質Ｅが溶融して沈降しても、通電性物質Ｅ
と電極７、7a…の距離の適切化でアークを十分に発生さ
せることが出来る。

【００２５】又、上面開口の炉体２を傾転自在と成した
ので、廃棄物Ｗ及び通電性物質Ｅの溶融物を炉体２から
取出すことが容易に出来、又炉体２の下部に取出口11を
設けたので、各種成分の溶融物中、沈降した高比重物質
の鉄分（通電性物質Ｅ）だけを取出し再利用することが
出来る等その実用的効果甚だ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃棄物の焼却装置の概略断面図である。

【図２】一次処理の概要を示す図である。

【図３】二次処理の概要を示す図である。

【符号の説明】

２ 炉体 ６ ヘッドカバー ７、7a… 電極 ８、8a バーナー 10 ポーラスプラグ 11 取出口 Ｗ 廃棄物 Ｓ スラグ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K061 AA23 AB03 AC01 BA04 CA01 CA14 DB18 3K065 AA23 AB03 AC01 BA04 DA01 DA09 4D004 AA07 AA18 AA21 AB07 BA05 CA28 CA29 CA44 CB02 CB32 CB34 CB50 CC11

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体内に廃棄物及び通電性物質を装入
   し、炉体内に設けた電極と通電性物質間にアークを発生
   させて炉体内の収容物を加熱すると共に、炉体内上部を
   バーナーで高温雰囲気と成し、廃棄物及び通電性物質を
   燃焼及び溶融することを特徴とする廃棄物の焼却方法。
2. 【請求項２】 炉体の下部に設けたポーラスプラグから
   空気を吹き込むことを特徴とする請求項１の廃棄物の焼
   却方法。
3. 【請求項３】 炉体の下部に設けたポーラスプラグから
   不燃性ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１の廃棄
   物の焼却方法。
4. 【請求項４】 炉体の上部にヘッドカバーを設けると共
   に、該ヘッドカバーを貫通して上下方向に電極を設け、
   該電極の下端を炉体の上方部と成すと共に、電極にアー
   クを発生させる電気設備を接続し、炉体の上方部にバー
   ナーを設けたことを特徴とする廃棄物の焼却装置。
5. 【請求項５】 電極を上下動自在と成したことを特徴と
   する請求項４の廃棄物の焼却装置。
6. 【請求項６】 上面開口の炉体を傾転自在と成したこと
   を特徴とする請求項４又は５の廃棄物の焼却装置。
7. 【請求項７】 炉体の下部に取出口を設けたことを特徴
   とする請求項４、５又は６の廃棄物の焼却装置。
8. 【請求項８】 炉体の下部に空気又は不燃性ガスを吹き
   込むポーラスプラグを設けたことを特徴とする請求項
   ４、５、６又は７の廃棄物の焼却装置。