JP2001227727A - 産業廃棄物の燃焼ガス化溶融処理装置及びその処理方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的小型炉で、汚泥・燃焼残渣や産業廃棄物
を完全に溶融反応させ、燃焼に伴う装置外へのガス排出
による灰分や未燃炭素等のダストやダイオキシン類の発
生を抑制する処理装置及び処理方法を提供する。 【解決手段】産業廃棄物と助燃材を炉内に投入し、燃焼
初期は助燃バ−ナ−でセラミック火格子を加熱し、燃焼
運転時は高温加熱空気又は発生した熱分解ガスの二次燃
焼バ−ナ−によりセラミック火格子を加熱して火格子上
に積載された産業廃棄物を溶融反応させ未燃カ−ボンや
ダストをスラグ化して溶融しセラミック火格子の貫通孔
及びスリット溝を介して滴落下させ炉外に排出する。
又、炉内部で燃焼中に発生する飛散ダストを反転流型サ
イクロンで補足して溶融部に落下させ清浄な熱分解ガス
だけを処理装置外へ排出して熱利用や発電等のエネルギ
−としての利用が可能としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コ−クスを主燃
料、ＲＤＦ（低質固形燃料）や灰分を含む炭化物を助燃
料とし、産業廃棄物・焼却残渣・汚泥・金属屑などと混
合して炉の内部に投入し、ガス化燃焼させて溶融しスラ
グの状態で排出して処理する、ガス化炉・固定床炉・溶
融床炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の産業廃棄物の処理装置と
して、産業廃棄物を連続的に炉頂から投入して炉内部に
充填させ、上部より熱分解帯・焼却帯・灰帯の反応帯を
夫々形成して炉の下部側面から燃焼空気を吹き込んで焼
却処理する連続ガス化炉が知られている（例えば、特開
昭６３−１７６９１４公報参照）。

【０００３】又、産業廃棄物と酸化材を炉頂部より噴流
炉の内部に投入し燃焼させ反応ガス化炉と炉下方に設け
たセラミック充填層のセラミックボ−ルを高温空気で加
熱してセラミック蓄熱体に廃棄物を接触反応させて加熱
溶融してスラグ化燃焼するガス化炉が知られている（例
えば、特開平１１−２０９７６４号公報参照）。

【０００４】更に、産業廃棄物を炉頂から乾留炉の内部
に投入して充填させ、上部より熱分解帯・焼却帯を夫々
形成し火格子の下部よりバ−ナ−により加熱した燃焼空
気を供給し不完全燃焼させ、発生させた乾留ガスを更に
二次燃焼して処理するバッチ式廃棄物燃焼装置における
塩化水素ガスの除去方法が知られている（例えば、特開
平１−２１２８０９公報参照）。

【０００５】更に又、竪型シャフトキュポラ・高炉・溶
融炉を夫々用いて産業廃棄物を溶融させスラグ状で排出
する処理装置として、炉のシャフト内径を炉床径の１．
５倍とし、更に、羽口を３段以上設置して燃焼させ炉底
より高さ方向全体を高温燃焼して、炉内部の縦方向に２
／３以上の空槽部を設け、前記空槽内部で燃焼時に発生
する粉塵ダストを沈降補集し、原料投入口を炉頂以外の
横サイドに設置した竪型シャフトキユポラ高炉・溶融炉
法が知られている（例えば、特開平１１−２２９００７
号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のガス化
炉や燃焼装置では反応時間が短くダイオキシンの発生源
となる未燃炭化水素や未燃焼の焼却残渣が発生してい
た。又、ガス化炉・溶融炉では加熱源や助燃材等の簡素
化や削減が要求されていた。

【０００７】前述の連続ガス化炉においては、燃焼空気
取吸込口と焼却廃棄ガス抜出口が近接しているため、燃
焼温度が高温にならずダイオキシン類が発生し易く、
又、炉内部で発生する煤塵の廃棄ガス処理装置を大型と
しなければならず、運転コストが増大する他、大量に焼
却残渣が残る問題点があった。

【０００８】又、スラグ化燃焼するガス化炉において
は、焼却炉自体が小型であるため重質油・石炭粉・ＲＤ
Ｆ等の少量処理には適するが大量の産業廃棄物を低コス
トで短時間に処理する事は不可能でり、これを可能とす
るためには複雑で高価な高温空気発生装置が必要であ
る。又、セラミック蓄熱体が高温磨耗してその供給装置
も必要であり、産業廃棄物処理コストが高くなる問題点
を有していた。

【０００９】更に、塩化水素ガスの除去方法において
は、産業廃棄物を一次燃焼室で乾留ガス化し、二次燃焼
室の上部より補助バ−ナ−て再燃焼させ同時に燃焼室内
部に炭酸カルシュウム・アルカリ処理剤を噴射供給して
廃棄ガスを処理するものであるが、そして、この処理方
法は塩化水素は処理できるがダイオキシン類が発生する
燃焼方法であり、補足粉塵が大量に発生する問題点があ
った。

【００１０】更に又、竪型シャフトキュポラ・高炉・溶
融炉法をにおいては、ただ単に鉄鋼用溶融炉の内部に産
業廃棄物の投入量を削減して処理する方法であり、余分
な空槽部を必要とせず溶融炉の高さを従来技術より縮め
て炉の製作コストを低減し粉塵ダストが排出しない溶融
炉が要求されていた。又、炉の停止時やコ−クスが燃え
尽きた場合は逆にスラグが凝固して炉本体が閉塞しそれ
を溶融するために、作業開始時に出銑口よりバ−ナ−に
よる加熱や純酸素吹き込み等の高温雰囲気での危険なス
ラグの出銑作業を伴う問題点を有していた。

【００１１】本発明はかかる問題点を解決するもので、
産業廃棄物処理時のダイオキシン類の発生を抑制する
他、従来の焼却炉の全体高さを縮小し、炉停止・炉稼働
が簡単に操作でき、構造が簡単で保守点検が容易なガス
化炉・溶融炉を提供すると共に、コ−クス等の燃料消費
量を大幅に節約して、併せて、ＣＯ_２発生も抑制可能な
装置と方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の産業廃棄物を燃焼して溶融するガス化炉・
竪型シャフトキュポラ・高炉・溶融炉の炉床において、
反応ガスと重力分離するセラミック火格子を設けて、助
燃バ−ナ−での加熱や熱分解ガスの一部を分岐して前記
火格子の下部で二次燃焼させる。又、炉内上部のシャフ
ト部で高温加熱した燃焼用空気を連続供給して、セラミ
ック火格子を１３００℃以上に加熱して前記火格子上に
積載した産業廃棄物やコ−クス等の未燃焼の炭素と接触
反応させて溶融し炉底より溶融スラグとして排出するも
のである。

【００１３】又、産業廃棄物を燃焼しガス化して溶融す
る固定床炉・溶融床炉・還元溶融炉等の溶融炉の内部上
方に、ガス旋回室を有する反転流型サイクロンを設けて
燃焼ガスに含まれる未燃炭素やダストを分離して炉内部
に沈降させて溶融処理し、清浄な燃焼ガスを炉外へ排出
させたものである。

【００１４】更に、前記炉の内部に設けた、火格子の断
面形状が逆台形で中心部に貫通孔を開け側面部にスリッ
ト溝を設けたセラミックから成る火格子を組合わせて火
格子枠で支えることを特徴としたものである。

【００１５】更に又、前記産業廃棄物処理炉の炉頂部・
炉胴部・炉底部に接続部を設けて炉の分解を可能とし、
炉内上部の集塵装置や炉内下部の火格子等の修理や交換
及び炉内耐火物シヤフト壁面の保守点検を容易にした事
を特徴としたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】発明実施の形態を実施例に基づき
図面を参照して説明する。図１において、本発明に係わ
る溶融炉１は炉底２と炉腹３を下部接続フランジ４で炉
腹３と炉頂５を上部接続フランジ６で夫々ボルト締結し
て、炉底部２炉腹部３炉頂部５の三分割構成としてい
る。炉１下部接続フランジ４部の炉底２上部内側に数十
個の組み合わせ図示の逆円錐台形状のセラミック火格子
８が中央部が高く両側縁部が低いブリッジを形成し側面
縁部を火格子枠７によって支持され、炉底２側部に灯油
等を燃料とする助燃バ−ナ−１１と二次燃焼バ−ナ−１
０を斜状上向きに数カ所配設し、助燃バ−ナ−１１の燃
焼によりセラミック火格子８の初期加熱と二次燃焼バ−
ナ−１０によりセラミック火格子８を連続加熱するよう
設置すると共に、炉底２内壁面はキャスタブル耐火材で
保護され炉底２の炉底下部中央に出銑口９を開口してい
る。

【００１７】炉中部の炉腹３はキヤスタブル耐火材によ
って形成されたシヤフト１２部を鉄板１３で囲繞して強
化し、その一側に斜面状に形成された原料投入口１４を
接続し炉腹３の他側上部外側に送風機１７を設置し、こ
の送風機１７と熱風供給管１９を接続したシャフト１２
内部に熱風加熱管１８を設けて成り、前記送風機１７で
供給された空気は前記熱風加熱管１８で１０００℃以上
に加熱され熱風給気管１９を介し、炉腹３下部に設けた
熱風環状管２０から分岐された羽口１５を十数個配設し
この羽口１５で熱風が吹き込まれレ−スウエイ１６を介
して炉内に完全に熱が行き亘る構成である。前記羽口１
５から吹き込まれた高温の熱風は多段層に投入されたコ
−クスと廃棄物を１６００℃以上で燃焼し廃棄物を還元
溶融させてセラミック火格子８の上に溶銑床Ａや鉱滓床
Ｂが構成される。

【００１８】前記セラミック火格子８は燃焼の初期は下
部の助燃焼バナ−１１で加熱され、熱分解ガス発生した
後には熱分解ガス排出管２１から分岐した熱分解ガス分
岐管２２を介し供給され、二次燃焼バ−ナ−１０による
熱分解ガスの二次燃焼でセラミック火格子８が１３００
℃以上に加熱され、更に、火格子８の貫通孔２６から火
炎が炉内部に上昇し、前記火格子８上に積載されたコ−
クスや産業廃棄物を燃焼して溶融し液状にスラグ化し
て、火格子８の隙間やびスリット溝２７を自重により随
時滴落下し炉底２に設けた出銑口９より炉外部に排出す
る構成である。

【００１９】次に、炉内温度が更に上昇し連続燃焼する
と、前記熱分解ガス排出管２１から分岐した熱分解ガス
が分岐管２２の中間部に設けた切替弁２３により熱風加
熱管１８で１０００℃以上に加熱され空気が熱風給気管
１９を介して供給され二次燃焼バ−ナ−１０を利用して
吹き込まれセラミック火格子８を１３００℃以上に加熱
させ、更に、火格子８の貫通孔２６から熱風が炉内部に
上昇し、前記火格子８上に積載されたコ−クスと産業廃
棄物を燃焼して溶融させスラグ化し、前記同様に火格子
８の隙間やびスリット溝２７を自重により随時滴落下し
炉底の出銑口９より排出される構成としてある。

【００２０】又、炉内温度が１０００℃以上に安定する
と、炉腹３下部に設けた十数個の羽口１５の一部を利用
して炉１内部レ−スウエイ１６の約２０００℃の高温域
に、従来は完全な処理が困難であった特別管理産業廃棄
物のＰＣＢ・ＴＣＤＤ等の毒性係数の高いダイオキシン
類及び、ガス集塵装置・ガス冷却器等で捕捉した粉塵ダ
スト類・ダイオキシンを吸着除去するため使用した活性
炭等を、前述レ−スウエイの高温域に吹き込み、ダイオ
キシンを熱分解して無害化処理させる。

【００２１】炉腹３部一側中間位置に斜状に設置した産
業廃棄物やコ−クス等の原料の投入は、ベルトコンベア
−（図示せず）等により炉１上部に運ばれ投入口１４に
投入され外部の信号により上部定量投入装置２８が開口
し下部定量投入装置２９に落下させ閉口を確認後下部定
量投入装置２９が開口し炉内部に投入され閉口する。汚
泥や液状スラッジ等の流動性廃棄物は搬送ポンプ（図示
せず）等で圧送され汚泥供給パイプ３０により炉内部に
送入される。

【００２２】炉頂５に接続した熱分解ガス排出管２１の
炉内部側には反転流型サイクロン２４が設置されその内
部にガイドベ−ン２５を装着している。溶融炉１内の下
部で燃焼により発生した微粉やダストを含む熱分解ガス
が上昇しガイドベ−ン２５で旋回流を生じその遠心力に
よりダストは反転流型サイクロン２４の内部外壁側にそ
って落下し下部の集合部３１より溶融炉１内の下部の燃
焼部に再度落下して溶融され、清浄な熱分解ガスを熱分
解ガス排出管２１により炉外部へ排出する構成であるた
め電気炉ダスト等の産業廃棄物粉末の処理が可能とな
る。又、材質はセラミックや耐熱鋼など耐熱強度に優れ
る材質であれば良く、セラミック金属複合材が好まし
い。尚、投入口の位置は本発明では図示す左側であるが
それに限定されるものでなく任意の位置でよい。

【００２３】図２において、セラミック火格子８は中央
部が周縁部より高いブリッジ状に形成し周縁部は火格子
枠７によって支持された構造で、産業廃棄物の投入時の
衝撃荷重や産業廃棄物による積載荷重による重積載に耐
える事が可能な力学的構造としてある。又、超高温によ
るセラミック火格子８の膨張や熱磨耗による収縮に対応
でき、損傷部分だけの交換が可能な構成でもある。尚、
図示した組合せ連結した火格子に限定することなく一体
に製造して用いてもよい。

【００２４】ここでセラミック火格子８は 助燃バ−ナ
−１１や二次燃焼バ−ナ−１０による１５００℃以上の
加熱で消耗の少ない耐熱材料としてアルミナに限定され
ず、例えばコ−ディライトやムライト等のセラミック、
あるいはセラミック金属複合体、又はＳＩＮ等の蓄熱材
料を使用しても良い。又、セラミック火格子８の内部の
竪方向の貫通孔２６は１個に限定されず複数個設けても
よく、形状も円弧状に限定されず角又は星型でもよい。
周淵部のスリット溝２７も個数は限定されず、処理する
廃棄物の燃焼条件に合わせ十数個設けてもよい。製造法
は、プレス成形又は、泥奨鋳込による円状又はハニカム
形状が好ましく焼成して焼結し、用途に応じて表面処理
を施した構造であればよい。

【００２５】図３はセラミック火格子８の他の実施例で
あり、平面ハニカム形状のセラミック火格子８で中心部
に丸型の貫通孔２６が穿孔されている、周囲の各面にス
リット溝２７が設けられ溶融したスラグが確実に落下す
る構造である。その断面形状は上部が円弧状で下方に向
かい先細しており下部が丸く窪んで火炎フレ−ムや加熱
空気を炉の内部に導く構造としてある。

【００２６】図４はセラミック火格子８のその他の実施
例であり、平面丸形状のセラミック火格子８で中央部に
丸孔の貫通孔２６が穿孔されている、周囲の面に複数個
のスリット溝２７が設けられ溶融したスラグが確実に落
下する構造である。その断面形状は上部が円弧状で下方
に向かい先細しており下部が丸く窪んで火炎フレ−ムや
加熱空気を炉の内部に導く構造である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上詳述したように構成されて
いるので以下に記載されるような効果を奏する。

【００２８】従来の製鉄溶鉱炉をただ単に転用した物で
なく出銑作業を要せず、炉が炉底・炉腹・炉頂に３分割
構成としたため溶融炉の製作や運搬費等の製造コストを
低減し、併せて、炉内部の定期点検や火格子・反転流型
サイクロン・炉内シャフト壁面部の保守点検や消耗部品
の交換等の維持管理コスト等を大幅に削減できた。

【００２９】比較的小型の溶融炉で灰分及びカ−ボンを
含む高含水率の汚泥等が効率的に溶融してスラグ処理が
できた。又、粉塵が炉外部に排出しにくい構造のため、
焼却飛散捕捉ダストや微粉状の多い廃棄物でも固形化な
どの前処理加工を要さず溶融処理ができる他、主燃料の
コ−クス使用量の大幅な削減と酸素の富化を必要とせず
産業廃棄物を溶融処理するため、産業廃棄物処理コスト
が大幅に低減できた。

【００３０】熱分解ガスの二次燃焼による加熱、又は、
高温加熱空気の吹き込みによるセラミック火格子の加熱
で産業廃棄物が燃焼し溶融され液状のスラグ状で排出す
る装置及び方法であるため溶融スラグに灰分が混合せ
ず、従ってスラグの用途を拡大できる。又、燃焼効率が
向上し炉内温度が１８００℃以上になりダイオキシンの
発生が抑制された。併せて、ＣＯ_２を削減し環境保全に
多いに貢献できる。

【００３１】完全な焼却処理が困難であった、ＰＣＢ・
ＴＣＤＤ等の毒性係数の高いダイオキシン類や多核芳香
族炭化水素等の有害物質を、レ−スウエイの高温域で燃
焼ガス化し有機物を溶融化してガラス質のスラグとした
ため、クロム・カドミニュウム・鉛等の有害物資が溶出
しない処理方法が確立できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構造の一実施例を示す断面正面図
である。

【図２】同例の火格子部の断面拡大詳細図である。

【図３】火格子部の他の実施例を示す平面図及び縦断面
図である。

【図４】火格子部のその他の実施例を示す平面図及び縦
断面図である。

【符号の説明】

１ 溶融炉 ７ 火格子枠 ８ セラミック火格子 １０ 二次燃焼バ−ナ− １１ 助燃バ−ナ− １５ 羽口 １６ レ−スウエイ １７ 送風機 １８ 熱風加熱管 ２１ 熱分解ガス排出管 ２３ 切替弁 ２４ 反転流型サイクロン ２６ 貫通孔 ３１ 集合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｇ 5/14 ＺＡＢ Ｆ２３Ｈ 13/08 Ｆ２３Ｈ 13/08 Ａ６２Ｄ 3/00 ＺＡＢ // Ａ６２Ｄ 3/00 ＺＡＢ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｋ (72)発明者 間田 泰弘 広島市南区仁保１丁目50−10番地 (72)発明者 正藤 英司 広島市東区尾長西２丁目９−５番地 (72)発明者 與儀 實裕 沖縄県島尻郡豊見城村字高安432−１番地 (72)発明者 岡田 逸貴 広島県福山市松浜町４丁目５番30−214号 Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BA13 BD12 3K061 AA16 AB02 AB03 AC01 BA05 CA01 CA07 DA17 DA18 DB16 DB20 3K078 AA05 BA03 BA22 CA03 CA06 CA09 CA12 CA17 CA25 4D004 AA02 AA37 AA46 AA47 AB03 AB06 AB07 AC04 CA24 CA27 CA29 CB02 DA02 DA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】産業廃棄物を燃焼して溶融するガス化炉・
   竪型シャフトキュポラ・高炉・溶融炉の炉床において、
   反応ガスと重力分離するセラミック火格子を炉底に設
   け、助燃バ−ナ−の加熱により炉内部で産業廃棄物を燃
   焼させ発生した熱分解ガスの一部を分岐し熱分解ガス分
   岐管を介し前記火格子の下部で二次燃焼して火格子を加
   熱させ未燃焼の炭素と接触反応させて溶融し炉底より溶
   融スラグとして排出する構造とした産業廃棄物の燃焼ガ
   ス化溶融処理装置。
2. 【請求項２】産業廃棄物を燃焼しガス化して溶融する固
   定床炉・溶融床炉還元溶融炉等の炉床において、反応ガ
   スと重力分離するセラミック火格子を設け、炉外の空気
   を送風機により炉内部に送風して炉壁面で高温加熱させ
   た燃焼用空気を熱風供給管を介して羽口え連続供給し廃
   棄物の燃焼と、炉底内部に供給し火格子を加熱させて未
   燃焼の炭素と接触反応させ溶融し炉底よりスラグとして
   排出する構造とした産業廃棄物の燃焼ガス化溶融処理装
   置。
3. 【請求項３】産業廃棄物を燃焼してガス化して溶融する
   固定床炉・溶融床炉還元溶融炉等の炉内頂部にガス旋回
   室を設け、燃焼ガスに含まれるダストを分離して炉内部
   に沈降させて清浄な燃焼ガスを炉外へ排出する構造とし
   た、請求項１及び請求項２記載の産業廃棄物の燃焼ガス
   化溶融処理装置。
4. 【請求項４】前記炉の内部に設けた、火格子の断面形状
   が逆台形で中部に貫通孔を側面部にスリット溝を設けた
   セラミックから成る火格子を組合わせて炉壁面で支える
   ことを特徴とした請求項１乃至請求項３記載の産業廃棄
   物の燃焼ガス化溶融処理装置及び処理方法。
5. 【請求項５】前記産業廃棄物処理炉の炉頂部・炉胴部・
   炉底部に接続部を設けて炉の分解を可能とし、炉内部の
   集塵装置や火格子の交換及び保守点検を容易にした請求
   項１乃至請求項４記載の産業廃棄物の処理装置及び処理
   方法。