JP2000176400A - 都市ごみ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 都市ごみを焼却して生じた焼却灰および飛灰
を処理する際に、溶融炉の負担を軽減し、さらには高効
率な再資源化を行うこと。 【解決手段】 都市ごみを焼却する焼却工程と、該焼却
工程で生じた焼却灰と飛灰とを溶融炉６で溶融させる灰
溶融工程と、前記焼却工程で生じた排ガスと前記灰溶融
工程で生じた排ガスとを前記溶融炉とは別に設けた排ガ
ス処理装置８で合わせ含有する塩素分を除去処理する排
ガス処理工程とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみを焼却
し、生じた焼却灰および飛灰を溶融する都市ごみ処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、都市ごみは焼却炉で焼却される
が、その際に生じた焼却灰や飛灰を、溶融炉で溶融処理
する技術が開発されている。これは、近年、処分場の不
足や灰中の有害物による環境汚染等が問題となってお
り、焼却灰および飛灰を溶融処理することが求められて
いるためである。この溶融炉としては、例えば、特開平
８−６１６４５号公報、特開平８−１５２１２４号公
報、特開平８−３９０３６号公報、特開平８−８９９２
４号公報、特開平９−３２４９８９号公報等に直流電気
抵抗式の灰溶融炉が提案されている。これらの溶融炉
は、炉内に配した一対の電極の間で通電して、炉内に供
給された焼却灰等をジュール熱で溶融させ、炉底部から
取り出して冷却することにより、焼却灰等の溶融固化を
行うものである。このように処理されて生じた溶融物
は、埋め立て処理される。

【０００３】また、都市ごみには塩素分が多く含まれて
いるため、焼却炉で焼却処理された際にこの塩素分が排
ガスに含まれて排出されるため、従来は、バグフィルタ
によってダスト除去とともにこの排ガスの塩素除去処理
を行っていた。そして、排ガス中に含まれていた飛灰
は、塩素分を含んだ状態で焼却炉で生じた焼却灰ととも
に、上記のような溶融炉で一括して溶融処理されてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
都市ごみ処理方法では、焼却プロセス、溶融プロセスお
よび排ガス処理プロセスがそれぞれ独立して行われてお
り、上述したように、焼却プロセスからの生成物（焼却
灰および飛灰）を一方的に溶融プロセス側で受け入れて
いたために、溶融炉に多くの塩素が送られてしまい、溶
融炉に過大な負担がかかっていた。さらに、近年、環境
的な観点から処理した溶融物の埋め立て処理を行わず
に、再資源化が指向されているが、溶融プロセス単独で
は、その処理および効率に限界があり、より高効率で再
資源化に適した総合的なプロセスが要求されていた。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、都市ごみを焼却して生じた焼却灰および飛灰を処
理する際に、溶融炉の負担を軽減し、さらには高効率な
再資源化を行うことができる都市ごみ処理方法を提供す
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
決するため、以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載の都市ごみ処理方法では、都市ごみを焼却する焼
却工程と、該焼却工程で生じた焼却灰と飛灰とを溶融炉
で溶融させる灰溶融工程と、前記焼却工程で生じた排ガ
スと前記灰溶融工程で生じた排ガスとを前記溶融炉とは
別に設けた排ガス処理装置で合わせ含有する塩素分を除
去処理する排ガス処理工程とを備えている技術が採用さ
れる。

【０００７】この都市ごみ処理方法では、焼却工程で生
じた排ガスと灰溶融工程で生じた排ガスとを溶融炉とは
別に設けた排ガス処理装置で合わせ含有する塩素分を除
去処理する排ガス処理工程を備えているので、焼却炉で
生じた排ガスも溶融炉側で処理する従来方法と比較し
て、別個に設けた排ガス処理装置で両方の排ガスを処理
することにより、溶融炉に対する負担を大幅に軽減する
ことができるとともに、溶融時に生じた排ガスも同時に
合わせて処理することにより、効率的な処理が可能とな
る。

【０００８】請求項２記載の都市ごみ処理方法では、請
求項１記載の都市ごみ処理方法において、前記灰溶融工
程の前に前記焼却工程で生じた焼却灰および飛灰から鉄
分を選別して分離除去する鉄分選別工程を備えている技
術が採用される。

【０００９】この都市ごみ処理方法では、灰溶融工程の
前に焼却工程で生じた焼却灰および飛灰から鉄分を選別
して分離除去する鉄分選別工程を備えているので、鉄分
の溶融炉内への投入が大幅に削減され、溶融炉の負担を
さらに軽減することができるとともに、分離選別された
鉄分をそのまま再利用、再資源化することができる。

【００１０】請求項３記載の都市ごみ処理方法では、請
求項１または２記載の都市ごみ処理方法において、前記
排ガス処理工程は、前記排ガスに含まれている塩と廃活
性炭と重金属とを分離処理し、前記灰溶融工程は、前記
焼却灰および飛灰が溶融して生じた溶融メタルと溶融ス
ラグとを分離処理し、前記灰溶融工程後に、前記溶融メ
タルを冷却してメタル材料にするメタル製造工程と、前
記溶融スラグを冷却して固形スラグにするスラグ製造工
程とを備えている技術が採用される。

【００１１】この都市ごみ処理方法では、排ガス処理工
程において、排ガスに含まれている塩と廃活性炭と重金
属とを分離処理し、灰溶融工程において、焼却灰および
飛灰が溶融して生じた溶融メタルと溶融スラグとを分離
処理し、灰溶融工程後に、溶融メタルを冷却してメタル
材料にするメタル製造工程と、溶融スラグを冷却して固
形スラグにするスラグ製造工程とを備えているので、焼
却および溶融によって生じた焼却灰、飛灰および排ガス
をそれぞれ再利用、再資源化し易い形態に効率よく分離
分配することができる。特に、灰溶融工程での溶融炉と
して前述した電気抵抗式溶融炉を採用すると、炉内の滞
留時間が他のアーク炉やプラズマ炉等と比較して長いた
め、灰中の各成分元素の分配が進み、常に安定した成分
の溶融スラグおよび溶融メタルが生成され、高効率な分
離分配が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る都市ごみ処理
方法の一実施形態を、図１を参照しながら説明する。こ
の図において、１は焼却炉、２はボイラ、３はガス冷却
器、４はバグフィルタ、５は選別装置、６は溶融炉、７
は燃焼器、８は総合排ガス処理装置、９はスラグ再資源
化装置、１０は急冷器である。

【００１３】図１は、本発明に係る都市ごみの処理方法
における実施設備を示している。この実施設備は、都市
ごみを焼却する焼却炉１と、該焼却炉１で発生した排ガ
スを加熱処理するボイラ２と、該ボイラ２で処理された
排ガスを冷却するガス冷却器３と、該ガス冷却器３で冷
却された排ガス中のダストを除去するバグフィルタ４
と、焼却炉１で生じた焼却灰とボイラ２、ガス冷却器３
およびバグフィルタ４で排ガスから分離された飛灰とを
合わせ含まれる鉄分を分離除去する選別装置５と、鉄分
が除去された焼却灰および飛灰を溶融する溶融炉６と、
該溶融炉６で生じた排ガスを加熱処理する燃焼器７と、
該燃焼器７で処理された排ガスとバグフィルタ４で処理
された排ガスとを合わせこれらに含まれる塩化水素の除
去処理を行う総合排ガス処理装置８と、溶融炉６で生成
された溶融スラグを冷却して再資源化するスラグ再資源
化装置９と、溶融炉６で生成された溶融メタルを冷却し
てメタル材料とする急冷器１０とを備えている。

【００１４】前記焼却炉１としては、例えば実開平３−
５６０２７号公報に記載されている「流動床式焼却炉」
が採用される。また、前記選別装置５としては、鉄分を
除去するマグネットドラムとその後に粒状物等を選別す
る振動ふるいとから構成されるもの等が採用される。さ
らに、前記溶融炉６としては、例えば、前述した直流電
気抵抗式溶融炉が採用され、炉内電極に炭素材が使用さ
れる。この形式の溶融炉では、炉内の滞留時間が他のア
ーク炉やプラズマ炉等と比較して長いため、灰中の各成
分元素の分配が進み、常に安定した成分の溶融スラグお
よび溶融メタルが生成される。なお、溶融炉６として、
交流電気抵抗式溶融炉を採用しても構わない。

【００１５】前記総合排ガス処理装置８は、湿式スクラ
バおよび排水処理機構を備えたものであり、排ガスを塩
素除去処理するとともに処理後に残った複数の生成物を
それぞれ比重分離等によって再利用可能に分離する機能
を有している。前記スラグ再資源化装置９は、溶融スラ
グを水中に落として水冷（冷却速度は、約１００℃／
分）する急冷機能と、溶融スラグを空冷（冷却速度は、
約２〜３℃／分）する徐冷機能とを備え、これら機能を
焼却灰および飛灰の成分に応じて使い分けるように設定
されている。

【００１６】前記急冷器１０は、溶融炉６から取り出さ
れた溶融メタルに大量の水をかけて室温レベルまで急冷
させる機能を有するものである。なお、都市ごみを焼却
して生じた焼却灰および飛灰は、Ｆｅ、Ｐ、Ｃｕ（銅）
等の金属類を３〜１０％程度含んだものであり、これら
が溶融炉６で溶融して溶融メタルとなる。

【００１７】この実施設備による都市ごみ処理方法につ
いて、図１を参照して以下に説明する。

【００１８】〔焼却工程〕まず、都市ごみを焼却炉１で
焼却し、生じた焼却灰は選別装置５に直接送られるとと
もに、飛灰を含む排ガスはボイラ２へと送り加熱処理さ
せる。ボイラ２で処理された排ガスはガス冷却器３で冷
やされた後、バグフィルタ４においてダスト除去され、
総合排ガス処理装置８に送られる。このとき、ボイラ
２、ガス冷却器３およびバグフィルタ４で分離された飛
灰は選別装置５に送られる。

【００１９】〔鉄分選別工程〕選別装置５に送られた焼
却灰および飛灰は、含まれている鉄分が分離除去され、
残った灰が溶融炉６に投入される。また、選別された鉄
分は、そのまま再資源化された材料して再利用される。

【００２０】〔灰溶融工程〕焼却灰および飛灰は、溶融
炉６内で溶融処理される。このとき、電気抵抗式溶融炉
では、炉内が静穏なため、比重の比較的小さい溶融スラ
グと比重の比較的大きいＦｅ，Ｐ、Ｃｕ等の金属類から
なる溶融メタルとに主に分離する。この比重の差によっ
て溶融メタルが炉内の最下部に蓄積するとともに、その
上部に溶融スラグが堆積するので、それぞれに対応した
高さ位置から溶融物を抜き出して、溶融スラグはスラグ
再資源化装置９に送るとともに、溶融メタルは急冷器１
０に送る。なお、焼却灰および飛灰の約７０％および３
〜１０％程度が、溶融メタルおよび溶融メタルにそれぞ
れ生成される。この廃溶融工程では、鉄分選別工程にお
いて鉄分が除去されており、鉄分の溶融炉内への投入が
大幅に削減されることから、溶融炉の負担がさらに軽減
される。

【００２１】なお、炉内電極が炭素材で形成されている
ので、炉内の雰囲気が還元性となり、焼却灰等が還元性
雰囲気中で溶融されるため、焼却灰等に含まれるＰ
（燐）が溶融スラグより溶融メタル中に多く分配され
る。この結果、溶融メタル中の成分はＦｅ（鉄）−Ｐ
（燐）共晶組成に近くなる。また、溶融時に発生した排
ガスは、燃焼器７に送られて加熱処理された後、総合排
ガス処理装置８へと送られる。さらに、灰溶融工程で
は、処理される都市ごみの性状に応じて溶融炉６中の滞
留時間や雰囲気量等を変えて、溶融スラグ及び溶融メタ
ルの生成量を増減し、処理量を適宜最適化させて効率的
に処理するように設定されている。

【００２２】〔排ガス処理工程〕総合排ガス処理装置８
に送られた焼却炉１側からの排ガスおよび溶融炉６側か
らの排ガスは、内部で塩素分が除去されて排出されると
ともに、排ガス中に含まれていた物質を工業用塩
（塩）、廃活性炭およびケーキ（重金属回収原料）にそ
れぞれ分離して回収する。このように、総合排ガス処理
装置８において焼却炉１側からの排ガスに含まれる塩素
分も処理するので、溶融炉６の負荷を大幅に軽減するこ
とができる。なお、廃活性炭は、ダイオキシン吸着用と
して再び焼却炉１に投入されて再利用される。

【００２３】〔メタル製造工程〕急冷器１０に送られた
溶融メタルは、大量の水をかけられて１３００〜１４０
０℃程度の溶融状態から室温レベルまで急冷固化されて
メタル材料となる。このとき、溶融メタル中の成分は、
Ｆｅ（鉄）−Ｐ（燐）共晶組成に近く、非晶質合金化し
易くなっているので、急冷固化されたメタル材料は、有
効利用可能なアモルファス磁性材料となる。なお、製造
されたアモルファス磁性材料には、Ｆｅ、Ｐ以外にもＣ
ｕ等の重金属類も含有される。

【００２４】〔スラグ製造工程〕スラグ再資源化装置９
に送られた溶融スラグは、その成分に応じた所定の冷却
速度で冷やされて固化され、固形スラグとなる。なお、
予め、灰溶融工程前に焼却灰および飛灰の成分を特定の
元素材料を添加して調整しておき、これに対応して冷却
速度を設定してもよい。

【００２５】例えば、結晶質化し易くなるように成分が
調整された場合には、水冷機能によって溶融スラグを水
中に落として急冷し、結晶質の固形スラグを製造する。
また、ガラス質化し易くなるように成分が調整された場
合には、空冷機構によって溶融スラグを徐冷し、ガラス
質の固形スラグを製造する。これらの固形スラグは、砕
石や骨材等の製品規格に適合した所定の粒径に粉砕さ
れ、さらに、粉砕されたスラグは、角張っているため、
角を丸める加工が行われる。加工処理されたスラグは、
比重分離によって、結晶質とガラス質、または粒径の異
なるものとして砕石と骨材のように、スラグ再資源化原
料として分離選別される。なお、このとき、アルミニウ
ム等の金属類も分離除去が行われる。

【００２６】このように、排ガスの塩素除去処理を一箇
所（総合排ガス処理装置８）でまとめて行い、溶融炉６
の負担を軽減するとともに、都市ごみ処理の全体システ
ムとして、各ユニットの操作条件を調整することによ
り、再利用、再資源化しやすい生成物を安定して生成す
ることができる。すなわち、焼却プロセスと溶融プロセ
スとを一体化することにより、総合的な廃棄物の再資源
化システムとして設備を構成することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。 （１）請求項１記載の都市ごみ処理方法によれば、焼却
工程で生じた排ガスと灰溶融工程で生じた排ガスとを溶
融炉とは別に設けた排ガス処理装置で合わせ含有する塩
素分を除去処理する排ガス処理工程を備えているので、
溶融炉の負担を大幅に軽減することができる。また、溶
融時に生じた排ガスも同時に合わせて処理することによ
り、効率的な塩素除去処理ができるとともに、排ガスか
ら有効利用可能な物質を分離させることも、両プロセス
の排ガスをまとめて処理するので、高効率処理が可能と
なる。これによって、溶融プロセスの負荷が軽減し、プ
ロセスとしての種々の条件や変動に対応できる幅も広が
り、柔軟性に優れた処理が可能となる。したがって、処
理システム全体の効率も向上し、かつ生成物の品質も安
定化し、廃棄物の再資源化が加速できる。

【００２８】（２）請求項２記載の都市ごみ処理方法に
よれば、溶融工程の前に焼却工程で生じた焼却灰および
飛灰から鉄分を選別して分離除去する鉄分選別工程を備
えているので、鉄分の溶融炉内への投入が大幅に削減さ
れることから、溶融炉の負担をさらに軽減することがで
きるとともに、分離選別された鉄分をそのまま再利用、
再資源化することができる。

【００２９】（３）請求項３記載の都市ごみ処理方法に
よれば、排ガス処理工程において、排ガスに含まれてい
る塩と廃活性炭と重金属とを分離処理し、灰溶融工程に
おいて、焼却灰および飛灰が溶融して生じた溶融メタル
と溶融スラグとを分離処理し、灰溶融工程後に、溶融メ
タルを冷却してメタル材料にするメタル製造工程と、溶
融スラグを冷却して固形スラグにするスラグ製造工程と
を備えているので、焼却および溶融によって生じた焼却
灰、飛灰および排ガスをそれぞれ再利用、再資源化し易
い形態に効率よく分離分配することができる。すなわ
ち、各々の生成物の再資源化プロセスも含めてシステム
化されているので、廃棄物のインプットから再資源化原
料のアウトプットまでを一貫して処理できるため、さら
に効率的な処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る都市ごみ処理方法の一実施形態
における実施設備を示す結線図である。

【符号の説明】 １ 焼却炉 ５ 選別装置 ６ 溶融炉 ８ 総合排ガス処理装置 ９ スラグ再資源化装置 １０ 急冷器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 俊一朗 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 松澤 克明 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 3K061 NB02 NB13 NB15 NB21 3K065 AA24 AB01 AB03 AC01 BA05 HA01 HA03 3K070 DA05 DA24 DA32 DA35 DA49 4D004 AA36 AA37 AA46 BA02 BA05 CA28 CA29 CA45 CA50

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 都市ごみを焼却する焼却工程と、該焼却
   工程で生じた焼却灰と飛灰とを溶融炉（６）で溶融させ
   る灰溶融工程と、 前記焼却工程で生じた排ガスと前記灰溶融工程で生じた
   排ガスとを前記溶融炉とは別に設けた排ガス処理装置
   （８）で合わせ含有する塩素分を除去処理する排ガス処
   理工程とを備えていることを特徴とする都市ごみ処理方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の都市ごみ処理方法におい
   て、 前記灰溶融工程の前に前記焼却工程で生じた焼却灰およ
   び飛灰から鉄分を選別して分離除去する鉄分選別工程を
   備えていることを特徴とする都市ごみ処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の都市ごみ処理方
   法において、 前記排ガス処理工程は、前記排ガスに含まれている塩と
   廃活性炭と重金属とを分離処理し、 前記灰溶融工程は、前記焼却灰および飛灰が溶融して生
   じた溶融メタルと溶融スラグとを分離処理し、 前記灰溶融工程後に、前記溶融メタルを冷却してメタル
   材料にするメタル製造工程と、 前記溶融スラグを冷却して固形スラグにするスラグ製造
   工程とを備えていることを特徴とする都市ごみ処理方
   法。