JP2001254085A - 廃棄物処理方法および廃棄物処理設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物を部分酸化・ガス化、溶融する廃棄物
処理方法、廃棄物処理設備において、副生物として、コ
ンクリート用骨材として利用可能なスラグを製造するこ
とが可能な廃棄物処理方法および廃棄物処理設備の提
供。 【解決手段】 廃棄物および／または廃棄物の炭化生成
物を部分酸化・ガス化、溶融する高温反応塔５と、高温
反応塔５の側壁に接続され高温反応塔５で生成した溶融
物を加熱、保温する溶融物加熱・保温炉16と、溶融物加
熱・保温炉16に付設された溶融物排出口14H を有する廃
棄物処理設備を用いた廃棄物処理方法において、溶融物
加熱・保温炉16に酸素含有ガスを供給し、好ましくは溶
融物加熱・保温炉16内の酸素含有ガス供給口と相対する
溶融物表面近傍のガス中の酸素濃度を、0.1vol％以上と
する廃棄物処理方法および該廃棄物処理方法に好適に用
いられる廃棄物処理設備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の廃棄物をガ
ス化、溶融処理する廃棄物処理方法および廃棄物処理設
備に関し、特には、副生物として、コンクリート用骨材
として利用可能なスラグを製造することが可能な廃棄物
処理方法および廃棄物処理設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、廃棄物処理場の不足が顕著化して
おり、産業廃棄物あるいは一般廃棄物の多くは、発生し
たままの姿で、あるいは何らかの事前処理の上、焼却処
理し減容化した後に、埋立などの最終処分が行われる場
合が多い。上記した焼却処理の方法として種々の方法が
挙げられるが、近年、焼却場における発生ガス中のダイ
オキシン類など有害物質の管理が問題となっており、高
温酸化雰囲気で有害物を分解することが可能な処理方法
が求められている。

【０００３】このような高温処理が可能な廃棄物処理方
法として、特開平６−26626 号公報、特開平６− 79252
号公報、特開平７−323270号公報に開示された廃棄物処
理プロセスが挙げられる。上記したプロセスは、廃棄物
を圧縮成形後、乾燥、熱分解、炭化し、生成した炭化生
成物を部分酸化・ガス化、溶融して燃料ガスおよびスラ
グ、金属を得る廃棄物処理プロセスである。

【０００４】図４に上記した廃棄物処理設備を側断面図
によって示す。図４において、１は廃棄物を回分的（バ
ッチ的）に加圧、圧縮する圧縮装置、２は圧縮用ピスト
ン、３は圧縮支持盤、４は圧縮された廃棄物（圧縮廃棄
物）（以下圧縮成形物とも記す）を乾燥、熱分解、炭化
するための乾留・炭化炉である水平型トンネル式加熱炉
（以下、トンネル式加熱炉とも記す）、4aは圧縮成形物
の乾燥領域、4bは圧縮成形物の熱分解、炭化領域、4eは
トンネル式加熱炉４の入口、4fは高温反応塔５の側壁に
設けられた炭化生成物入口（：トンネル式加熱炉４の出
口）、５は竪型の高温反応塔、6a、6bはそれぞれトンネ
ル式加熱炉４の側壁内に配設された加熱用高温ガスの流
通パイプ、10ａ、10ｉは圧縮成形物、11、11i 、11n は
炭化生成物、12は炭化生成物11の堆積層（以下、炭化生
成物堆積層とも記す）、14は溶融物、14H は溶融物排出
口、15は高温反応塔５への酸素含有ガス供給管（以下、
高温反応塔酸素含有ガス供給管とも記す）、15a は高温
反応塔５への酸素含有ガス供給口（以下、高温反応塔酸
素含有ガス供給口とも記す）、16は高温反応塔５の下部
側壁に接続された水平型筒状加熱炉である溶融物加熱・
保温炉、16e は溶融物加熱・保温炉の入口、17は溶融物
加熱・保温炉内に高温燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給
装置（バーナ）、17a は燃焼ガス供給装置の燃焼ガス供
給口、20は廃棄物投入口、21は廃棄物投入口の蓋、30は
高温反応塔５から排出される高温反応塔発生ガスの急冷
装置、31はガス精製装置、32は高温反応塔５の発生ガス
排出口、33は精製ガス、f₁は圧縮成形物10a 、10i の移
動方向、f₂は炭化生成物11i 、11n の移動方向、f₃はト
ンネル式加熱炉４内で生成した熱分解ガスの流れ方向、
f₄は高温反応塔５内への酸素含有ガスの吹き込み方向、
f₅は圧縮用ピストン２の移動方向、f₆は圧縮支持盤３の
移動方向、f₇は廃棄物投入口20の蓋21の回転方向を示
す。

【０００５】図４に示す廃棄物処理設備においては、先
ず、廃棄物投入口20から圧縮装置１内へ所定量供給した
廃棄物を、回分的（バッチ的）に圧縮し、ち密な圧縮成
形物10ａとする。次に、この圧縮成形物10ａを、外部か
ら加熱された細長いトンネル式加熱炉４内へ押し込む。

【０００６】圧縮成形物10ａの断面形状は、トンネル式
加熱炉４の入口4eの内壁断面と同形、同一寸法であり、
圧縮成形物10a はトンネル式加熱炉４の内壁と接触状態
を保ったまま押し込めるため、トンネル式加熱炉入口で
加熱炉内雰囲気をシールできる。圧縮成形物10i は、順
次新しい成形物が押し込まれる毎に、トンネル式加熱炉
４内を滑りながら移動する。

【０００７】トンネル式加熱炉４は前記したように外部
から加熱されており、内部は600 ℃程度まで昇温され、
圧縮成形物10i の移動、昇温過程において、圧縮成形物
10iが乾燥、熱分解、炭化する。炭化生成物11n および
熱分解、炭化により発生したガスは、高温反応塔５の側
壁に設けられた炭化生成物入口4fから1000℃以上に維持
された高温反応塔５内へ装入、供給される。

【０００８】炭化生成物11n は、高温反応塔５の下部に
堆積して炭化生成物堆積層12を形成し、ガスは、高温反
応塔５の上部の1000℃以上の領域で２秒以上滞留し、一
酸化炭素と水素を含む燃料用の合成ガスとして回収でき
る。また、高温反応塔５の下部の高温反応塔酸素含有ガ
ス供給口15ａから炭化生成物堆積層12中へ供給する酸素
含有ガスで、堆積層の可燃物を燃焼（部分酸化・ガス
化）させ、その熱エネルギーで堆積層中の不燃分（金
属、灰分など）を溶融する。

【０００９】燃焼時に発生したガスは、炭化生成物堆積
層12内を通って高温反応塔５内を上昇し、この上昇ガス
は、高温反応塔５の下部の堆積層内で炭化生成物11と向
流熱交換を行い、炭化生成物11の顕熱を増加する。顕熱
の大きい炭化生成物11は、容易に燃焼、溶融する。ま
た、高温反応塔５の下部側壁に接続された溶融物加熱・
保温炉16において、溶融物14を、バーナなどの燃焼ガス
供給装置17から供給される高温燃焼ガスで加熱し、溶融
物に含まれる微量の炭素などをガス化、除去し、溶融物
14は溶融物排出口14H から溶融スラグ、溶融金属として
回収される。

【００１０】以上、乾留・炭化炉、高温反応塔および溶
融物加熱・保温炉を配設した従来の廃棄物処理設備につ
いて述べたが、従来の廃棄物処理設備によれば下記の問
題点があった。すなわち、溶融物加熱・保温炉16から回
収されるスラグは、レンガや道路の路盤材などに利用さ
れるが、廃棄物の有効活用、省資源の面からその用途拡
大が重要となる。

【００１１】上記したスラグの用途として、コンクリー
トの骨材として活用することが考えられるが、従来の廃
棄物を部分酸化・ガス化、溶融処理する廃棄物処理設
備、廃棄物処理方法の場合、スラグ中の金属鉄の含有量
が約1.5 質量百分率（以下質量百分率を％と記す）であ
り、コンクリート用スラグ骨材のガイドラインにおける
コンクリート用細骨材中の金属鉄の含有量は１％未満の
定めから、スラグをコンクリート用骨材（コンクリート
用細骨材）として利用することができなかった。

【００１２】このため、廃棄物をガス化、溶融処理する
廃棄物処理設備、廃棄物処理方法において、スラグ中の
金属鉄の含有量を低減するための技術開発が必要となっ
ていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来技術の問題点を解決し、廃棄物を部分酸化・ガス化、
溶融する廃棄物処理方法、廃棄物処理設備において、副
生物として、コンクリート用骨材として利用可能なスラ
グを製造することが可能な廃棄物処理方法および廃棄物
処理設備を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、廃棄物お
よび／または廃棄物の炭化生成物を部分酸化・ガス化、
溶融する高温反応塔５と、該高温反応塔５の側壁に接続
され高温反応塔５で生成した溶融物を加熱、保温する溶
融物加熱・保温炉16と、該溶融物加熱・保温炉16に付設
された溶融物排出口14H を有する廃棄物処理設備を用い
た廃棄物処理方法において、前記溶融物加熱・保温炉16
に酸素含有ガスを供給することを特徴とする廃棄物処理
方法である。

【００１５】前記した第１の発明においては、前記溶融
物加熱・保温炉16内の酸素含有ガス供給口と相対する溶
融物表面近傍のガス中の酸素濃度が、0.1vol％以上であ
ることが好ましい。また、前記した第１の発明において
は、前記溶融物加熱・保温炉16内の酸素含有ガス供給口
と相対する溶融物の表面から５cm以内のガス中の酸素濃
度が、0.1vol％以上であることがより好ましい。

【００１６】また、前記した第１の発明においては、前
記溶融物加熱・保温炉16内のガスの平均温度が、1500℃
以上であることが好ましい。第２の発明は、廃棄物およ
び／または廃棄物の炭化生成物を部分酸化・ガス化、溶
融する高温反応塔５と、該高温反応塔５の側壁に接続さ
れ高温反応塔５で生成した溶融物を加熱、保温する溶融
物加熱・保温炉16と、該溶融物加熱・保温炉16に付設さ
れた溶融物排出口14H を有する廃棄物処理設備におい
て、前記溶融物加熱・保温炉16内に高温燃焼ガスを供給
する燃焼ガス供給装置17と、前記溶融物加熱・保温炉16
内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給口18a を
設けたことを特徴とする廃棄物処理設備である。

【００１７】前記した第２の発明においては、前記燃焼
ガス供給装置17の燃焼ガス供給口17a が前記溶融物加熱
・保温炉16内に配設されていることが好ましい。また、
前記した第２の発明においては、前記酸素含有ガス供給
口18a が前記溶融物加熱・保温炉16内に配設されている
ことが好ましい。さらに、前記した第１の発明、第２の
発明においては、前記した廃棄物の炭化生成物が、圧縮
成形した廃棄物の炭化生成物であることが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明者らは、前記した従来技術の問題点を解決
するために鋭意検討した結果、前記した図４に示す廃棄
物処理設備の溶融物加熱・保温炉16において、溶融物を
加熱・保温するための燃焼ガス供給装置とは別個に酸素
含有ガス供給孔を配設することによって、下記(1) 〜
(3) の優れた効果が得られることを見出し、本発明に至
った。

【００１９】(1) スラグ中の金属鉄含有量の低減 (2) 燃料使用量の削減 (3) 溶融金属からの銅の回収の容易化 図１に、本発明の廃棄物処理設備の一例を、側断面図に
よって示す。なお、図１において、18は溶融物加熱・保
温炉16への酸素含有ガス供給管（以下、溶融物加熱・保
温炉酸素含有ガス供給管とも記す）、18a は溶融物加熱
・保温炉16への酸素含有ガス供給口（以下、溶融物加熱
・保温炉酸素含有ガス供給口とも記す）、f₉は溶融物加
熱・保温炉16内への酸素含有ガスの吹き込み方向を示
し、その他の符号は図４と同一の内容を示す。

【００２０】図１に示す廃棄物処理設備における乾留・
炭化炉４は、水平型トンネル式加熱炉で、高温反応塔５
は竪型の高温反応塔で、溶融物加熱・保温炉16は水平型
筒状加熱炉である。図１に示す本発明の廃棄物処理設備
は、廃棄物の炭化生成物を部分酸化・ガス化、溶融する
高温反応塔５と、高温反応塔５の側壁に接続され高温反
応塔５で生成した溶融物を加熱、保温する溶融物加熱・
保温炉16と、溶融物加熱・保温炉16に付設された溶融物
排出口14H を有する廃棄物処理設備で、溶融物加熱・保
温炉16内に高温燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給装置17
と、燃焼ガス供給装置17とは別個に設けられ溶融物加熱
・保温炉16内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供
給口18a が設けられている。

【００２１】また、図１に示す本発明の廃棄物処理設備
においては、燃焼ガス供給装置17の燃焼ガス供給口17a
および酸素含有ガス供給口18a の両者が溶融物加熱・保
温炉16内に配設されている。酸素含有ガス供給口18a
は、溶融物加熱・保温炉16の耐火物の損耗を防止するた
めに、溶融物加熱・保温炉の入口16e 近傍に配設するこ
とが好ましく、溶融物加熱・保温炉16の全炉長（炉内
長）：Ｌに対して、入口16e から (1/3)Ｌ以内に配設す
ることがより好ましい。

【００２２】なお、本発明における燃焼ガス供給装置17
から溶融物加熱・保温炉16内への高温燃焼ガスの供給方
法としては、可燃性ガスなどの燃料と酸素とが燃焼した
後の高温燃焼ガスを供給してもよいし、可燃性ガスなど
の燃料と酸素とを溶融物加熱・保温炉16内へ同時に吹き
込み、燃焼ガス供給口17a の出口の前で燃焼することに
よって高温燃焼ガスを供給してもよい。

【００２３】図１に示す廃棄物処理設備においては、圧
縮成形した廃棄物（：圧縮成形物10i ）を乾燥、熱分
解、炭化し、得られた炭化生成物11n を、高温反応塔５
の側壁に設けられた炭化生成物入口4fから高温反応塔５
内に装入し、高温反応塔５内に堆積した炭化生成物11中
に酸素含有ガスを供給し、炭化生成物11を部分酸化・ガ
ス化、溶融することによって廃棄物の処理を行う。

【００２４】高温反応塔５で発生したガスは、精製ガス
（燃料用の合成ガス）33として回収し、溶融物加熱・保
温炉16内の溶融物14は溶融物排出口14H から溶融スラ
グ、溶融金属として回収される。図１に示す廃棄物処理
設備においては、燃焼ガス供給装置17とは別個に設けた
酸素含有ガス供給口18a から溶融物加熱・保温炉16に酸
素含有ガスを供給する。

【００２５】すなわち、本発明においては、燃焼ガス供
給装置17による可燃性ガスなどの燃料と酸素との燃焼ガ
スの吹き込みとは別個に、溶融物加熱・保温炉16内に酸
素含有ガスを吹き込む。これは、溶融物加熱・保温炉16
内に、燃焼ガス供給装置17による燃焼ガスとは別個に酸
素含有ガスを吹き込むことによって、下記(1) 〜(3) の
効果が得られるためである。

【００２６】(1) スラグの金属鉄含有量の低減：高温反
応塔酸素含有ガス供給口15a からの酸素含有ガス中の酸
素は、炭化生成物堆積層12の炭化生成物11と反応するた
め、溶融物加熱・保温炉16内の酸素分圧は低い。これに
対して、溶融物加熱・保温炉16内に、直接、酸素含有ガ
スを供給し、溶融物加熱・保温炉16内の酸素分圧を高め
ることによって、溶融スラグ中の金属鉄が酸化され、副
生物であるスラグの金属鉄含有量が低減し、スラグをコ
ンクリート用骨材（コンクリート用細骨材）として活用
することが可能となる。

【００２７】(2) 燃料使用量の削減：溶融物加熱・保温
炉16の燃焼ガス供給装置17における燃料と酸素の量比
を、完全燃焼を達成するための適切な量比〔：（燃料／
酸素）の量比〕とし、燃料を完全燃焼することができ、
可燃性ガスなどの燃料使用量を削減することができる。 (3) 溶融金属からの銅の回収の容易化：溶融物加熱・保
温炉16において、スラグ中の金属鉄の酸化、FeO 、Fe₂O
₃ の生成と共に、溶融金属中の金属鉄の酸化、スラグへ
の移行が生じ、溶融金属中の銅（金属銅）の含有量が高
くなり、得られるメタルからの銅の回収が容易となる。

【００２８】すなわち、本発明によれば、スラグをコン
クリート用骨材（コンクリート用細骨材）として活用す
ることが可能となるばかりでなく、銅の回収が容易とな
る効果が得られる。本発明においては、溶融物加熱・保
温炉16内の酸素含有ガス供給口と相対する溶融物表面近
傍のガス中の酸素濃度が0.1vol％以上であることが好ま
しい。

【００２９】また、本発明においては、溶融物加熱・保
温炉16内の酸素含有ガス供給口と相対する溶融物の表面
から５cm以内のガス中の酸素濃度が、0.1vol％以上であ
ることがより好ましい。これは、前記酸素濃度が、0.1v
ol％未満の場合、スラグ中の金属鉄の含有量を１％未満
に低減することが困難となり、スラグのコンクリート用
骨材（コンクリート用細骨材）としての活用およびメタ
ル中の銅の含有量の増加が困難となるためである。

【００３０】なお、本発明においては、溶融物加熱・保
温炉16の側壁から酸素含有ガスを供給する場合など、直
接溶融物表面に向けて酸素含有ガスを吹き出さない場合
は、溶融物加熱・保温炉16内の酸素含有ガス供給口と溶
融物加熱・保温炉16の炉長方向において同一位置の溶融
物の表面近傍のガス中の酸素濃度を0.1vol％以上とし、
さらに好ましくは該溶融物の表面から５cm以内のガス中
の酸素濃度を0.1vol％以上とすることが好ましい。

【００３１】前記した酸素濃度の上限は特に限定されな
い。このため、本発明においては、溶融物加熱・保温炉
16内に酸素含有ガス供給口18a から供給する酸素含有ガ
スとして、酸素または酸素富化アルゴンガスなどを用い
ることが好ましく、酸素を用いることがより好ましい。
なお、本発明においては、酸素含有ガス供給口を、外管
からLNG 、LPG のような燃料ガスを供給し、内管から酸
素を供給できるような二重管にし、かつ、燃料ガスに対
する酸素供給量を理論燃焼酸素量よりも多くすることに
より、酸素を溶融物加熱・保温炉内に供給してもよい。

【００３２】また、本発明においては、溶融物加熱・保
温炉16内のガスの平均温度、すなわち、溶融物加熱・保
温炉の入口16e 以降の溶融物加熱・保温炉16内のガスの
平均温度が、1500℃以上であることが好ましい。これ
は、溶融物加熱・保温炉16内のガスの平均温度が、1500
℃未満の場合、溶融物加熱・保温炉16内の溶融物の流動
性が低下し、溶融物排出口14H からの溶融物の流出速度
が低下するばかりでなく、スラグ中の金属鉄の酸化速度
が遅くなり、スラグ中の金属鉄の含有量を１％未満に低
減することが困難となるためである。

【００３３】なお、溶融物加熱・保温炉16内のガスの平
均温度の上限は、設備的な面から、1700℃以下であるこ
とが好ましい。また、本発明においては、廃棄物の炭化
生成物が、圧縮成形した廃棄物の炭化生成物であること
が好ましい。これは、廃棄物を圧縮成形することによっ
て、廃棄物の乾燥、熱分解、炭化が促進され、しかも高
温反応塔を含め廃棄物処理設備を小型化できるためであ
る。

【００３４】次に、図２に、本発明の廃棄物処理設備の
他の一例を、側断面図によって示す。なお、図２におい
て、25は廃棄物、26は廃棄物25の堆積層（以下、廃棄物
堆積層とも記す）、40は廃棄物供給ホッパ、41は廃棄物
貯留室、42は高温反応塔５への廃棄物供給管、43は上部
シール弁、44は下部シール弁、45は廃棄物移動用のピス
トン、46はピストン45の移動用シャフト、47は移動用シ
ャフトの駆動装置、50は廃棄物装入装置、f₁₀ はピスト
ン45の移動方向を示し、その他の符号は図１、図４と同
一の内容を示す。

【００３５】また、図２に示されるように、廃棄物装入
装置50は、廃棄物供給ホッパ40、廃棄物貯留室41、廃棄
物供給管42、上部シール弁43、下部シール弁44、ピスト
ン45、ピストン45の移動用シャフト46および駆動装置47
から構成されている。図２に示す廃棄物処理設備におけ
る高温反応塔５は竪型の高温反応塔で、溶融物加熱・保
温炉16は水平型筒状加熱炉である。

【００３６】図２に示す本発明の廃棄物処理設備は、廃
棄物を部分酸化・ガス化、溶融する高温反応塔５と、高
温反応塔５の側壁に接続され高温反応塔５で生成した溶
融物を加熱、保温する溶融物加熱・保温炉16と、溶融物
加熱・保温炉16に付設された溶融物排出口14H を有する
廃棄物処理設備で、溶融物加熱・保温炉16内に高温燃焼
ガスを供給する燃焼ガス供給装置17と、燃焼ガス供給装
置17とは別個に設けられ溶融物加熱・保温炉16内に酸素
含有ガスを供給する酸素含有ガス供給口18a が設けられ
ている。

【００３７】また、図２に示す本発明の廃棄物処理設備
においては、燃焼ガス供給装置17の燃焼ガス供給口17a
および酸素含有ガス供給口18a の両者が溶融物加熱・保
温炉16内に配設されている。酸素含有ガス供給口18a
は、溶融物加熱・保温炉16の耐火物の損耗を防止するた
めに、溶融物加熱・保温炉の入口16e 近傍に配設するこ
とが好ましく、溶融物加熱・保温炉16の全炉長（炉内
長）：Ｌに対して、入口16e から (1/3)Ｌ以内に配設す
ることがより好ましい。

【００３８】図２に示す廃棄物処理設備においては、廃
棄物装入装置50によって廃棄物を高温反応塔５内に装入
する。すなわち、廃棄物を、廃棄物供給ホッパ40に投入
し、上部シール弁43を開、下部シール弁44を閉とした状
態で廃棄物を廃棄物貯留室41に貯留する。次に、上部シ
ール弁43を閉、下部シール弁44を開とし、廃棄物を廃棄
物供給管42内に装入する。

【００３９】次に、上部シール弁43、下部シール弁44の
両者を閉とした状態で、ピストン45を移動し、廃棄物を
高温反応塔５内に装入する。図２に示す廃棄物処理設備
においては、廃棄物を高温反応塔５内に装入し、高温反
応塔５内に堆積した廃棄物25中に酸素含有ガスを供給
し、廃棄物を部分酸化・ガス化、溶融することによって
廃棄物の処理を行う。

【００４０】高温反応塔５で発生したガスは、精製ガス
（燃料用の合成ガス）33として回収し、溶融物加熱・保
温炉16内の溶融物14は溶融物排出口14H から溶融スラ
グ、溶融金属として回収される。図２に示す本発明の廃
棄物処理設備においては、燃焼ガス供給装置17とは別個
に設けた酸素含有ガス供給口18a から溶融物加熱・保温
炉16に酸素含有ガスを供給する。

【００４１】溶融物加熱・保温炉16内に、燃焼ガス供給
装置17からの燃焼ガスとは別個に酸素含有ガスを吹き込
むことによって、前記した図１に示す廃棄物処理設備と
同様に下記(1) 〜(3) の効果が得られる。 (1) スラグの金属鉄含有量の低減 (2) 燃料使用量の削減 (3) 溶融金属からの銅の回収の容易化 次に、図３に、本発明の廃棄物処理設備の他の一例を、
側断面図によって示す。

【００４２】なお、図３において、27は炭化生成物と廃
棄物の混合物、28は混合物27の堆積層（以下、混合物堆
積層とも記す）を示し、その他の符号は図１、図２、図
４と同一の内容を示す。図３に示す廃棄物処理設備にお
ける乾留・炭化炉４は、水平型トンネル式加熱炉で、高
温反応塔５は竪型の高温反応塔で、溶融物加熱・保温炉
16は水平型筒状加熱炉である。

【００４３】図３に示す廃棄物処理設備は、廃棄物およ
び廃棄物の炭化生成物を部分酸化・ガス化、溶融する高
温反応塔５と、高温反応塔５の側壁に接続され高温反応
塔５で生成した溶融物を加熱、保温する溶融物加熱・保
温炉16と、溶融物加熱・保温炉16に付設された溶融物排
出口14H を有する廃棄物処理設備で、溶融物加熱・保温
炉16内に高温燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給装置17
と、燃焼ガス供給装置17とは別個に設けられ溶融物加熱
・保温炉16内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供
給口18a が設けられている。

【００４４】また、図３に示す本発明の廃棄物処理設備
においては、燃焼ガス供給装置17の燃焼ガス供給口17a
および酸素含有ガス供給口18a の両者が溶融物加熱・保
温炉16内に配設されている。酸素含有ガス供給口18a
は、溶融物加熱・保温炉16の耐火物の損耗を防止するた
めに、溶融物加熱・保温炉の入口16e 近傍に配設するこ
とが好ましく、溶融物加熱・保温炉16の全炉長（炉内
長）：Ｌに対して、入口16e から (1/3)Ｌ以内に配設す
ることがより好ましい。

【００４５】図３に示す廃棄物処理設備においては、圧
縮成形した廃棄物を乾燥、熱分解、炭化し、得られた炭
化生成物を、高温反応塔５の側壁に設けられた炭化生成
物入口4fから高温反応塔５内に装入すると共に、廃棄物
装入装置50によって廃棄物を直接高温反応塔５内に装入
し、高温反応塔５内に堆積した炭化生成物と廃棄物の混
合物27中に酸素含有ガスを供給し、炭化生成物および廃
棄物を部分酸化・ガス化、溶融することによって廃棄物
の処理を行う。

【００４６】高温反応塔５で発生したガスは、精製ガス
（燃料用の合成ガス）33として回収し、溶融物加熱・保
温炉16内の溶融物14は溶融物排出口14H から溶融スラ
グ、溶融金属として回収される。図３に示す廃棄物処理
設備においては、燃焼ガス供給装置17とは別個に設けた
酸素含有ガス供給口18a から溶融物加熱・保温炉16に酸
素含有ガスを供給する。

【００４７】溶融物加熱・保温炉16内に、燃焼ガス供給
装置17からの燃焼ガスとは別個に酸素含有ガスを吹き込
むことによって、前記した図１、図２に示す廃棄物処理
設備と同様に下記(1) 〜(3) の効果が得られる。 (1) スラグの金属鉄含有量の低減 (2) 燃料使用量の削減 (3) 溶融金属からの銅の回収の容易化

【００４８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体
的に説明する。 （実施例１）前記した図１に示す廃棄物処理設備を用
い、前記した方法にしたがって廃棄物の処理を行った。

【００４９】本実施例においては、燃焼ガス供給装置
（バーナ）17によって高温燃焼ガスを溶融物加熱・保温
炉16に供給すると共に、燃焼ガス供給装置（バーナ）17
とは別個に設けた酸素含有ガス供給口18a から溶融物加
熱・保温炉16に酸素（O₂濃度：99vol ％）を供給した。
なお、酸素含有ガス供給口18a は、溶融物加熱・保温炉
16の全炉長（炉内長）：Ｌに対して、溶融物加熱・保温
炉16の入口16e から (1/4)Ｌの場所に配設した。

【００５０】また、溶融物加熱・保温炉16に付設された
溶融物排出口14H から排出される溶融物14中の無機質溶
融物（スラグ）と金属溶融物（メタル）とを溶融物加熱
・保温炉16の炉外で比重分離した。一方、溶融物加熱・
保温炉16内のガス中の酸素濃度、溶融物加熱・保温炉16
内のガスの温度を測定した。

【００５１】上記した測定においては、溶融物加熱・保
温炉16の入口16e から出口までの距離を６等分し、図１
に示す炉長方向で等間隔かつ溶融物加熱・保温炉16の炉
内上下方向の中心かつ炉内幅方向の中心である５箇所29
i (i＝１〜５）について、溶融物加熱・保温炉16の側壁
に設けた測定孔から熱電対を挿入し、ガスの温度を測定
し、それらの平均値を求め、溶融物加熱・保温炉16内の
ガスの平均温度とした。

【００５２】溶融物加熱・保温炉16内のガス中の酸素濃
度については、酸素含有ガス供給口18a と相対する溶融
物14すなわち酸素含有ガス供給口18a 直下の溶融物14の
表面から４cmの場所のガスをサンプリングして、ガス中
の酸素濃度を測定した。また、スラグ、メタル各々の組
成を分析すると共に、生成したスラグ、メタルの各々の
容積および比重からスラグ、メタル各々の生成量を求め
た。

【００５３】表１に、得られた試験結果を示す。 （比較例１）前記した図１に示す廃棄物処理設備を用
い、前記した実施例１において酸素含有ガス供給口18a
から溶融物加熱・保温炉16への酸素の供給を停止した以
外は実施例１と同様の条件で廃棄物の処理を行った。

【００５４】また、溶融物加熱・保温炉16に付設された
溶融物排出口14H から排出される溶融物14中の無機質溶
融物（スラグ）と金属溶融物（メタル）とを溶融物加熱
・保温炉16の炉外で比重分離した。一方、実施例１と同
様の方法で、溶融物加熱・保温炉16内のガス中の酸素濃
度、溶融物加熱・保温炉16内のガスの温度を測定した。

【００５５】また、実施例１と同様の方法で比重分離し
たスラグ、メタル各々の組成を分析すると共に、生成し
たスラグ、メタルの各々の容積および比重からスラグ、
メタル各々の生成量を求めた。表１に、得られた試験結
果を示す。表１の実施例１と比較例１との比較で示され
るように、本発明の廃棄物処理方法、処理設備によれ
ば、副生物であるスラグ中の金属鉄含有量が低減し、ス
ラグをコンクリート用骨材（コンクリート用細骨材）と
して活用することが可能となると共に、メタル中の銅
（金属銅）の含有量が高くなり、溶融金属からの銅の回
収が容易となることが分かった。

【００５６】また、本発明の廃棄物処理方法、処理設備
によれば、従来スラグと共に排出されていた炭素も燃焼
し、スラグ中の不純物を低減できる効果も得られること
が分かった。 （比較例２）前記した図１に示す廃棄物処理設備を用
い、前記した実施例１において燃焼ガス供給装置（バー
ナ）17による高温燃焼ガスの供給を停止した以外は実施
例１と同様の条件で廃棄物の処理を行った。

【００５７】また、溶融物加熱・保温炉16に付設された
溶融物排出口14H から排出される溶融物14中の無機質溶
融物（スラグ）と金属溶融物（メタル）とを溶融物加熱
・保温炉16の炉外で比重分離した。一方、実施例１と同
様の方法で、溶融物加熱・保温炉16内のガス中の酸素濃
度、溶融物加熱・保温炉16内のガスの温度を測定した。

【００５８】また、実施例１と同様の方法で比重分離し
たスラグ、メタル各々の組成を分析すると共に、生成し
たスラグ、メタルの各々の容積および比重からスラグ、
メタル各々の生成量を求めた。表１に、得られた試験結
果を示す。表１の実施例１と比較例２との比較で示され
るように、燃焼ガス供給装置（バーナ）17による高温燃
焼ガスの供給を停止した場合、ガス温度が低下し、副生
物であるスラグの金属鉄含有量が１％以上となり、スラ
グをコンクリート用骨材（コンクリート用細骨材）とし
て活用することが困難となることが分かった。

【００５９】（実施例２）前記した図２に示す廃棄物処
理設備を用い、前記した方法で廃棄物の処理を行った。
本実施例においては、燃焼ガス供給装置（バーナ）17に
よって高温燃焼ガスを溶融物加熱・保温炉16に供給する
と共に、燃焼ガス供給装置（バーナ）17とは別個に設け
た酸素含有ガス供給口18a から溶融物加熱・保温炉16に
酸素（O₂濃度：99vol ％）を供給した。

【００６０】なお、酸素含有ガス供給口18a は、溶融物
加熱・保温炉16の全炉長（炉内長）：Ｌに対して、溶融
物加熱・保温炉16の入口16e から (1/4)Ｌの場所に配設
した。また、溶融物加熱・保温炉16に付設された溶融物
排出口14H から排出される溶融物14中の無機質溶融物
（スラグ）と金属溶融物（メタル）とを溶融物加熱・保
温炉16の炉外で比重分離した。

【００６１】一方、実施例１と同様の方法で、溶融物加
熱・保温炉16内のガス中の酸素濃度、溶融物加熱・保温
炉16内のガスの温度を測定した。また、実施例１と同様
の方法で比重分離したスラグ、メタル各々の組成を分析
すると共に、生成したスラグ、メタルの各々の容積およ
び比重からスラグ、メタル各々の生成量を求めた。

【００６２】表２に、得られた試験結果を示す。 （実施例３）前記した図３に示す廃棄物処理設備を用
い、前記した方法で廃棄物の処理を行った。本実施例に
おいては、燃焼ガス供給装置（バーナ）17によって高温
燃焼ガスを溶融物加熱・保温炉16に供給すると共に、燃
焼ガス供給装置（バーナ）17とは別個に設けた酸素含有
ガス供給口18a から溶融物加熱・保温炉16に酸素（O₂濃
度：99vol ％）を供給した。

【００６３】なお、酸素含有ガス供給口18a は、溶融物
加熱・保温炉16の全炉長（炉内長）：Ｌに対して、溶融
物加熱・保温炉16の入口16e から (1/4)Ｌの場所に配設
した。また、溶融物加熱・保温炉16に付設された溶融物
排出口14H から排出される溶融物14中の無機質溶融物
（スラグ）と金属溶融物（メタル）とを溶融物加熱・保
温炉16の炉外で比重分離した。

【００６４】一方、実施例１と同様の方法で、溶融物加
熱・保温炉16内のガス中の酸素濃度、溶融物加熱・保温
炉16内のガスの温度を測定した。また、実施例１と同様
の方法で比重分離したスラグ、メタル各々の組成を分析
すると共に、生成したスラグ、メタルの各々の容積およ
び比重からスラグ、メタル各々の生成量を求めた。

【００６５】表２に、得られた試験結果を示す。

【００６６】

【表１】

【００６７】

【表２】

【００６８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、廃
棄物、廃棄物の炭化生成物を部分酸化・ガス化、溶融す
る廃棄物処理方法、廃棄物処理設備において、スラグ中
に含まれる金属鉄の含有量が１％未満となり、副生物で
あるスラグをコンクリート用骨材（コンクリート用細骨
材）として活用することが可能となった。

【００６９】また、本発明によれば、メタル中の銅（金
属銅）の含有量が高くなり、溶融金属からの銅の回収が
容易となる。また、本発明によれば、溶融物加熱・保温
炉内に高温燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給装置におけ
る燃料と酸素の量比を、完全燃焼を達成するための適切
な量比〔：（燃料／酸素）の量比〕とし、可燃性ガスな
どの燃料を完全燃焼することができ、燃料使用量を削減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃棄物処理設備の一例を示す側断面図
である。

【図２】本発明の廃棄物処理設備の一例を示す側断面図
である。

【図３】本発明の廃棄物処理設備の一例を示す側断面図
である。

【図４】従来の廃棄物処理設備を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ 圧縮装置 ２ 圧縮用ピストン ３ 圧縮支持盤 ４ 乾留・炭化炉（水平型トンネル式加熱炉、トンネル
式加熱炉） 4a 圧縮成形物の乾燥領域 4b 圧縮成形物の熱分解、炭化領域 4e 乾留・炭化炉（トンネル式加熱炉）の入口（圧縮成
形物の入口） 4f 乾留・炭化炉（トンネル式加熱炉）の出口（炭化生
成物の出口） ５ 高温反応塔 6a、6b 加熱用高温ガスの流通パイプ 10a 、10i 圧縮成形物 11、11i 、11n 炭化生成物 12 炭化生成物堆積層 14 溶融物 14H 溶融物排出口 15 高温反応塔酸素含有ガス供給管 15a 高温反応塔酸素含有ガス供給口 16 溶融物加熱・保温炉（水平型筒状溶融物加熱・保温
炉） 16e 溶融物加熱・保温炉の入口（溶融物の入口） 17 燃焼ガス供給装置（バーナ） 17a 燃焼ガス供給口 18 溶融物加熱・保温炉酸素含有ガス供給管 18a 溶融物加熱・保温炉酸素含有ガス供給口 20 廃棄物投入口 21 廃棄物投入口の蓋 25 廃棄物 26 廃棄物堆積層 27 炭化生成物と廃棄物の混合物 28 混合物堆積層 29i 測定箇所 30 高温反応塔発生ガスの急冷装置 31 ガス精製装置 32 高温反応塔の発生ガス排出口 33 精製ガス 40 廃棄物供給ホッパ 41 廃棄物貯留室 42 高温反応塔への廃棄物供給管 43 上部シール弁 44 下部シール弁 45 廃棄物移動用のピストン 46 ピストンの移動用シャフト 47 移動用シャフトの駆動装置 50 廃棄物装入装置 f₁ 圧縮成形物の移動方向 f₂ 炭化生成物の移動方向 f₃ トンネル式加熱炉内で生成した熱分解ガスの流れ方
向 f₄ 高温反応塔内への酸素含有ガスの吹き込み方向 f₅ 圧縮用ピストンの移動方向 f₆ 圧縮支持盤の移動方向 f₇ 廃棄物投入口の蓋の回転方向 f₈ 酸素含有ガスの吹き込み方向 f₉ 溶融物加熱・保温炉内への酸素含有ガスの吹き込み
方向 f₁₀ ピストンの移動方向

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５Ｚ Ｆ２３Ｇ 5/00 ＺＡＢ 5/027 ＺＡＢＺ １１５ Ｆ２７Ｂ 3/22 5/027 ＺＡＢ Ｆ２７Ｄ 7/02 Ｚ Ｆ２７Ｂ 3/22 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ Ｆ２７Ｄ 7/02 ３０３Ｋ (72)発明者 高梨 久雄 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 三好 史洋 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 Ｆターム(参考） 3K061 AA16 AB02 AB03 AC01 AC20 BA05 BA07 BA08 CA01 DA05 DA12 DA19 DB04 FA02 4D004 AA46 BA02 BA05 CA03 CA10 CA12 CA27 CA29 CB02 CB15 CB34 CB42 DA03 DA06 DA10 4K045 AA06 BA10 RB12 RB16 4K063 AA04 AA19 BA13 CA02 CA03 DA06 DA08 DA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物および／または廃棄物の炭化生成
   物を部分酸化・ガス化、溶融する高温反応塔(5) と、該
   高温反応塔(5) の側壁に接続され高温反応塔(5) で生成
   した溶融物を加熱、保温する溶融物加熱・保温炉(16)
   と、該溶融物加熱・保温炉(16)に付設された溶融物排出
   口(14H) を有する廃棄物処理設備を用いた廃棄物処理方
   法において、前記溶融物加熱・保温炉(16)に酸素含有ガ
   スを供給することを特徴とする廃棄物処理方法。
2. 【請求項２】 前記溶融物加熱・保温炉(16)内の酸素含
   有ガス供給口と相対する溶融物表面近傍のガス中の酸素
   濃度が、0.1vol％以上であることを特徴とする請求項１
   記載の廃棄物処理方法。
3. 【請求項３】 前記溶融物加熱・保温炉(16)内のガスの
   平均温度が、1500℃以上であることを特徴とする請求項
   １または２記載の廃棄物処理方法。
4. 【請求項４】 廃棄物および／または廃棄物の炭化生成
   物を部分酸化・ガス化、溶融する高温反応塔(5) と、該
   高温反応塔(5) の側壁に接続され高温反応塔(5) で生成
   した溶融物を加熱、保温する溶融物加熱・保温炉(16)
   と、該溶融物加熱・保温炉(16)に付設された溶融物排出
   口(14H) を有する廃棄物処理設備において、前記溶融物
   加熱・保温炉(16)内に高温燃焼ガスを供給する燃焼ガス
   供給装置(17)と、前記溶融物加熱・保温炉(16)内に酸素
   含有ガスを供給する酸素含有ガス供給口(18a) を設けた
   ことを特徴とする廃棄物処理設備。