JP2001317715A - 固形廃棄物の焼却処理方法とその装置 - Google Patents

固形廃棄物の焼却処理方法とその装置

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JP2001317715A JP2000387362A JP2000387362A JP2001317715A JP 2001317715 A JP2001317715 A JP 2001317715A JP 2000387362 A JP2000387362 A JP 2000387362A JP 2000387362 A JP2000387362 A JP 2000387362A JP 2001317715 A JP2001317715 A JP 2001317715A
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furnace
air
gas
combustion
pyrolysis
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Yoshinori Terasawa
良則 寺沢
Hirotoshi Horizoe
浩俊 堀添
Shizuo Yasuda
静生 保田
Jun Sato
佐藤  淳
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固形廃棄物を焼却し、その焼却熱を利用し
て、廃棄物中の灰分を溶融し、及びボイラー給水を加熱
して、建築用骨材等、及び発電プラント等に使用される
蒸気或は過熱蒸気を製造する装置において、灰溶融炉の
温度を補助燃料や酸素富化空気を用いることなく所要の
高温に維持して安定的に灰を溶融するとともに、灰溶融
炉を停止する事態となった場合においても、廃棄物の焼
却装置を停止することなく連続的に稼動可能とする装置
を提供すること。 【解決手段】 廃棄物を燃焼して熱分解ガスと微粒子状
の未分解残渣を生成する熱分解炉に、該熱分解ガスと微
粒子状の未分解残渣を灰溶融炉及び該灰溶融炉後流の二
次燃焼炉の燃焼排ガスとの熱交換により昇温した空気を
前記熱分解炉と灰溶融炉に燃焼用空気とし供給する。と
くに、前記二次燃焼炉の炉壁を空冷壁エアヒータに構成
して該空冷壁エアヒータで空気を二次加熱して高温の前記燃
焼用空気を得る。また、前記灰溶融炉の停止時に該灰溶
融炉へのガスの供給を遮断し、二次燃焼室に熱分解ガス
管内のガスをバイパス管を介して供給し燃焼せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固形廃棄物の焼却
処理方法とその装置に関し、より具体的には、都市ごみ
や産業廃棄物等を焼却し、その燃焼ガスの熱により、廃
棄物中の灰分を溶融し、及びボイラー給水を加熱して、
建築用骨材等、及び発電プラント等に用いる蒸気或は過
熱蒸気を製造する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】廃棄物の焼却処理装置としては、都市ご
みや産業廃棄物を流動床炉で部分燃焼熱分解させて、熱
分解ガスと未燃分残渣を生成させ、該熱分解ガスと未燃
分残渣を灰溶融炉に導いて燃焼させた高温の燃焼ガスに
より灰分を溶融、水冷して水冷スラグを生成し、さらに
該高温燃焼ガスをボイラーに導いて過熱蒸気を製造する
装置(特開平7−332614および特開平10−16
9944)や、前記熱分解ガスと未分解残渣をサイクロ
ンで固気分離し、分離された前記未分解残渣は灰溶融炉
に送給して燃焼させ、その燃焼熱によって未分解残渣中
の灰分及び最終排ガスから捕集した灰分を溶融してスラ
グ化し、前記熱分解ガスは熱分解ガス燃焼炉で燃焼させ
て灰溶融炉からの排出ガスと共にボイラーに導き過熱蒸
気を製造する装置(特開平10−169935)や、或は
また、熱分解炉で発生させた熱分解ガスを灰溶融炉に導
いて燃焼させ、その燃焼熱によって灰分を溶融してスラ
グ化し、未分解残渣はチャ―燃焼炉に導いて燃焼させそ
の燃焼ガスと前記灰溶融炉での燃焼ガスをボイラーに導
いて過熱蒸気を製造する装置(特開平9−79539お
よび特開閉10−89648)が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】固形廃棄物を焼却して
熱を得る場合、廃棄物の発熱量はごみの種類や水分含有
率によって大幅に異なるので、発熱量が小さいごみを焼
却した場合には灰溶融炉で灰分を溶融するのに必要な高
温が得られないことがあり、また、発熱量のばらつきが
大きいごみの場合、灰溶融炉内で灰分が溶融したり溶融
しなかったりして灰溶融炉の運転が不安定になって支障
を来すことがあり、これに対処するために灰溶融炉に重
油等の補助燃料を供給してこれを燃焼させ、所定の高温
を維持することが行われているが、補助燃料供給装置の
装着及び重油等の補助燃料の費用が余分にかかり、経済
的でないという問題があった。また、未分解残渣を含ま
ない熱分解ガスを灰溶融炉に導いて灰分を溶融する方式
では、熱分解ガスの燃焼温度を高めて灰溶融炉の温度を
高くするために、灰溶融炉に酸素富化空気を供給するこ
とが行われるが、この場合酸素富化装置が必要である。
【0004】また、かかる熱分解炉及び灰溶融炉を備え
た固形廃棄物の焼却処理装置にあっては、灰溶融炉内の
温度低下等による出さい口の閉塞、溶融炉炉壁を構成す
る耐火材の損傷等の事故により灰溶融炉を停止するよう
な事態になった場合には、熱分解炉への廃棄物の供給を
遮断した上で該灰溶融炉の修理、復旧作業を行うことと
なる。このため、かかる従来技術にあっては、前記のよ
うな灰溶融炉を停止する事態となった場合には廃棄物処
理システムの運転が完全に停止し、廃棄物の焼却処理が
不可能となる。等の問題点を有している。
【0005】本発明は、上記の問題点に鑑み、灰溶融炉
に補助燃料や酸素富化空気を供給することなく灰分を溶
融する灰溶融炉内の温度を1400℃の高温に安定的に
維持可能な、固形廃棄物を焼却し、廃棄物中の灰分を溶
融し、発電プラント等に使用できる蒸気を製造する方法
とその装置を提供することを目的とする。
【0006】また、本発明の他の目的は、灰溶融炉を停
止する事態となった場合においても、廃棄物処理システ
ムの運転を可能として、廃棄物の焼却処理を停止するこ
となく連続的に施行可能とする固形廃棄物の焼却処理方
法とその装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
廃棄物と流動媒体とを混合しながら燃焼して前記廃棄物
物の熱分解ガスと微粒子状の未分解残渣を生成する熱分
解炉と、前記熱分解ガスと未分解残渣を導いて燃焼させ
その燃焼ガスの熱により灰分を溶融する灰溶融炉を含む
廃棄物の焼却処理方法において、 前記灰溶融炉の燃焼
ガス後流に該燃焼ガスの二次燃焼炉を設け、該二次燃焼
炉の燃焼排ガスと熱交換させて空気を加熱し、該加熱空
気を前記熱分解炉と灰溶融炉の夫々に燃焼用空気として
用いることを特徴とする固形廃棄物の焼却処理方法であ
る。
【0008】かかる発明によれば、前記熱分解炉の燃焼
用空気には、前記熱分解炉で生成された熱分解ガスと未
分解残渣を前記灰溶融炉で燃焼させた燃焼排ガスとの熱
交換で昇温された空気を、前記熱分解炉と灰溶融炉の燃
焼溶融空気として供給するので、前記熱分解炉で発生す
る熱分解ガスと未分解残渣の温度と前記燃焼用に供給さ
れる空気との温度差が小さくなり、該燃焼用空気を前記
熱分解ガスと未分解残渣の温度まで上げるための熱量が
少なくて済む。前記熱分解炉に供給される空気は廃棄物
の完全燃焼に必要な理論空気量の30%以下として前記
熱分解炉の流動層温度は450〜650℃に維持される
ので、前記熱分解炉で生成される熱分解ガスと未分解残
渣の温度を一定とすれば、前記温度差の分だけ前記熱分
解ガスと未分解残渣の発熱量は大きくなる。熱分解炉の
温度は燃焼空気の供給量によって制御される。
【0009】このように発熱量が大きい熱分解ガスと未
分解残渣が前記灰溶融炉の燃焼排ガスとの熱交換で昇温
された空気によって前記灰溶融炉で燃焼されるので、該
灰溶融炉においては前記のように発熱量が大きい燃料が
前記のように昇温された空気で燃焼されることになり、
高温の燃焼ガスが得られ、前記灰溶融炉内の温度を略1
400℃の高温に維持することが容易である。該灰溶融
炉の温度はごみ(廃棄物)の供給量によって制御する。
該灰溶融炉は高温であるため、NOx抑制のため、分解
ガスを未分解残渣の理論空気量以下で燃焼させる還元燃
焼とし、二次燃焼炉にて完全燃焼させる。
【0010】請求項2記載の発明は、前記加熱空気が前
記二次燃焼炉内に設けた加熱手段で略500℃以上に二
次加熱され、該二次加熱空気を前記熱分解炉と灰溶融炉
の夫々に燃焼用空気として用いることを特徴とする固形
廃棄物の焼却処理方法である。かかる発明によれば、前
記二次燃焼炉後流で一次加熱された空気が該二次燃焼炉
内に設けられた加熱手段で二次加熱されて略500℃以
上に昇温された空気が前記熱分解炉と灰溶融炉に燃焼用
空気として供給されるので、前記熱分解炉で生成される
熱分解ガスと未分解残渣の温度と前記燃焼用空気温度と
の温度差は非常に小さくなり、前記熱分解炉で生成され
る熱分解ガスと未分解残渣の発熱量は大きくなり、また
該発熱量の大きい前記熱分解ガスと未分解残渣を略50
0℃以上に昇温された空気により前記灰溶融炉で燃焼さ
せるので、該灰溶融炉内温度を略1400℃の高温に維
持するのはさらに容易になる。該灰溶融炉における燃焼
温度は前記燃焼用空気の供給量によって制御され、該灰
溶融炉で燃焼する必要のない分は次の二次燃焼炉で燃焼
される。
【0011】請求項3記載の発明は、前記二次燃焼炉後
流のボイラーにより降温された燃焼排ガスと熱交換され
て昇温された前記一次加熱空気を更に前記二次燃焼炉内
に設けた加熱手段で略500℃以上に二次加熱し、該二
次加熱空気を前記熱分解炉と灰溶融炉の夫々に燃焼用空
気として用いることを特徴とする請求項1記載の固形廃
棄物の焼却処理方法である。かかる発明によれば、前記
二次燃焼炉後流にボイラーを設け蒸気を発生させて降温
された排ガスで空気の一次加熱を行ない、前記二次燃焼
炉内に設けられた加熱手段で前記一次加熱された空気を
さらに二次加熱して略500℃以上に昇温するので、前
記ボイラーには前記一次空気を加熱する前の燃焼排ガス
が流れ、該ボイラーでは比較的高温の蒸気が得られると
ともに、前記熱分解炉と灰溶融炉に供給する燃焼用の空
気を略500℃以上に加熱できる。
【0012】請求項4記載の発明は、廃棄物と流動媒体
とを混合しながら燃焼して前記廃棄物物の熱分解ガスと
微粒子状の未分解残渣を生成する熱分解炉と、前記熱分
解ガスと未分解残渣を灰溶融炉に導いて燃焼させその燃
焼ガスの熱により灰分を溶融する灰溶融炉とを備えた廃
棄物の焼却処理方法において、前記二次燃焼炉燃焼排ガ
ス後流に該燃焼ガスの二次燃焼炉を設け、該二次燃焼炉
の燃焼排ガスとの熱交換により空気を加熱する空気加熱
手段を設けて該加熱空気を前記熱分解炉と灰溶融炉に供
給するように構成したことを特徴とする。
【0013】かかる発明によれば、前記熱分解炉の燃焼
用空気には前記熱分解炉で生成された熱分解ガスと未分
解残渣とを前記灰溶融炉で燃焼させた燃焼排ガスとの熱
交換で昇温された空気を前記熱分解炉と灰溶融炉の燃焼
溶融空気として供給するので、前記熱分解炉で発生する
熱分解ガスと未分解残渣の温度と前記燃焼用に供給され
る空気との温度差が小さくなり、該燃焼用空気を前記熱
分解ガス及び未分解残渣の温度まで上げるための熱量が
少なくて済む。前記熱分解炉に供給される空気は廃棄物
の完全燃焼に必要な理論空気量の30%以下として燃焼
流動層の温度は450〜650℃に維持されるので、前
記温度差の分だけ前記熱分解ガスと未分解残渣の発熱量
は大きくなる。
【0014】このように発熱量が大きい熱分解ガスと未
分解残渣が前記灰溶融炉の燃焼排ガスとの熱交換で昇温
された空気によって前記灰溶融炉で燃焼されるので、該
灰溶融炉においては前記のように発熱量が大きい燃料が
前記のように昇温された空気で燃焼されることになり、
高温の燃焼ガスが得られ、前記灰溶融炉内の温度を略1
400℃の高温に維持することが容易である。該灰溶融
炉の温度はごみの供給量によって制御する。該灰溶融炉
は高温であるため、NOx抑制のため、分解ガスを未分
解残渣の理論空気量以下で燃焼させる還元燃焼とし、二
次燃焼炉にて完全燃焼させる。
【0015】請求項5記載の発明は、前記二次燃焼炉燃
焼排ガス後流に第1空気加熱手段を設けるとともに、前
記二次燃焼炉に前記第1空気加熱手段により加熱された
空気をさらに加熱する第2空気加熱手段を配設したこと
を特徴とする。かかる発明によれば、前記二次燃焼炉を
出たは燃焼排ガスは、後流の前記ボイラーで蒸気を発生
させて降温した後前記第1空気加熱手段で空気を加熱
し、該加熱空気はさらに前記二次燃焼炉に配設された第
2空気加熱手段で加熱されて略500℃以上に昇温さ
れ、前記熱分解炉と灰溶融炉に燃焼用空気として供給さ
れるので、前記熱分解炉で発生する熱分解ガス及び未分
解残渣の温度と前記燃焼用に供給される空気との温度差
が小さくなり、該燃焼用空気を前記熱分解ガスと未分解
残渣の温度まで上げるための熱量が少なくて済む。前記
熱分解炉に供給される空気は廃棄物の完全燃焼に必要な
理論空気量の30%以下として燃焼流動層の温度は45
0〜650℃に維持されるので、前記温度差の分だけ前
記熱分解ガスと未分解残渣の発熱量はその分だけ大きく
なる。
【0016】このように発熱量が大きい熱分解ガスと未
分解残渣が前記略500℃以上に昇温された空気によっ
て前記灰溶融炉で燃焼されるので、該灰溶融炉において
は前記のように発熱量が大きい燃料が前記のように昇温
された空気で燃焼されることになり、高温の燃焼ガスが
得られ、前記灰溶融炉内の温度を略1400℃の高温に
維持することが容易である。該灰溶融炉の温度はごみの
供給量によって制御する。該灰溶融炉は高温であるた
め、NOx抑制のため、分解ガスを未分解残渣の理論空
気量以下で燃焼させる還元燃焼とし、二次燃焼炉にて完
全燃焼させる。
【0017】請求項6記載の発明は、前記二次燃焼炉の
炉壁を、空気管を通る空気により冷却する空冷壁に構成
しこれを空気加熱手段としたことを特徴とする。請求項
7記載の発明は、前記空冷壁が前記二次燃焼炉の炉壁耐
火材に埋設された空気管で構成されたことを特徴とする
もので、前記第2空気加熱手段の空気管は前記二次燃焼
炉炉壁耐火材に埋設配設されるので、前記空気管は廃棄
物中に含有される塩素等を含む高温の燃焼ガスに接触す
ることがなく、管壁の温度が略500℃以上になっても
管壁の腐食やクリンカー付着による伝熱効率の低下が起
こることがなく、該空気管の寿命が長く、また伝熱効率
の低下による前記熱分解炉2および灰溶融炉3での燃焼
用空気の加熱不足を来たすことがない。
【0018】請求項8記載の発明は、前記灰溶融炉に一
次ボイラーを配設し、前記二次燃焼炉に二次ボイラーを
配設し、前記二次燃焼炉の後流に三次ボイラーと空気加
熱手段を順次配置したことを特徴とするものである。か
かる発明によれば、前記一次ボイラー、二次ボイラー、
三次ボイラーの順にボイラー水を流して前記三次ボイラ
ーで過熱蒸気を得、前記三次ボイラー後流の前記空気加
熱手段により前記熱分解炉と灰溶融炉の燃焼用空気は略
300℃以上に加熱される。
【0019】請求項9記載の発明は、二次燃焼炉後流に
ボイラーを介して空気加熱手段を配置し、前記ボイラー
で降温された燃焼排ガスを前記空気加熱手段に導入する
ことを特徴とするもので、前記ボイラーから排出される
前記燃焼排ガスとの熱交換により加熱される空気は略3
00℃以上に昇温され、これをさらに前記二次燃焼炉に
配設される第2の空気加熱手段で加熱する場合は、空気
は略500℃以上に昇温される。
【0020】請求項10記載の発明は、廃棄物と流動媒
体とを混合しながら燃焼して前記廃棄物の熱分解ガスと
微粒子状の未分解残渣を生成する熱分解炉と、前記熱分
解ガスと未分解残渣とを熱分解ガス管を通して導入して
燃焼させその燃焼ガスの熱により灰分を溶融する灰溶融
炉と、該灰溶融炉の燃焼ガス路後流に配設され該燃焼ガ
ス及びこれに含まれる未燃固形物等を燃焼させる二次燃
焼室とを用いた廃棄物の焼却処理方法であって、前記灰
溶融炉の停止時に該灰溶融炉への前記熱分解ガス管を通
してのガスの供給を遮断し、前記二次燃焼室に前記熱分
解ガス管内のガスを該熱分解ガス管から分岐されたバイ
パス管を通して供給して燃焼せしめることを特徴とする
固形廃棄物の焼却処理方法にある。
【0021】請求項11記載の発明は、請求項10の発
明に係る固形廃棄物の焼却処理方法を実施する装置の発
明に係り、廃棄物と流動媒体とを混合しながら燃焼して
前記廃棄物の熱分解ガスと微粒子状の未分解残渣を生成
する熱分解炉と、前記熱分解ガスと未分解残渣とを熱分
解ガス管を通して導入して燃焼させその燃焼ガスの熱に
より灰分を溶融する灰溶融炉と、該灰溶融炉の燃焼ガス
路後流に配設され該燃焼ガス及びこれに含まれる未燃固
形物等を燃焼させる二次燃焼室とを備えた廃棄物の焼却
処理装置において、前記熱分解ガス管から分岐されて前
記二次燃焼室に接続されるガスバイパス管と、該ガスバ
イパス管に設けられて該バイパス管路を開閉する第1の
ダンパと、前記熱分解ガス管の前記分岐部よりも下流側
に設けられて該熱分解ガス管を開閉する第2のダンパと
を備えたことを特徴とする。
【0022】請求項11において、好ましくは請求項1
2のように、前記第1のダンパ及び第2のダンパを単独
にあるいは両者を連動して開閉させるダンパ開閉装置を
備える。
【0023】請求項10ないし12記載の発明によれ
ば、事故等により灰溶融炉を停止するような事態になっ
た場合において、第1のダンパを開き第2のダンパを閉
じることにより、熱分解炉と灰溶融炉との間のガス流路
を遮断するとともに、二次燃焼室へのガスバイパス管を
連通するので、前記事態になった場合においても、前記
熱分解炉からの熱分解ガス等をガスバイパス管を通して
前記二次燃焼室に送って燃焼せしめることができる。こ
れにより、事故等により前記灰溶融炉を停止するような
事態になった場合においても、熱分解炉への廃棄物の供
給を遮断して廃棄物処理システムの運転を停止すること
なく、該廃棄物処理システムの運転を続行しつつ該灰溶
融炉の修理、復旧作業を行うことが可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な
記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1は、本発明
の第1実施例に係わる固形廃棄物の処理システムの系統
図で、流動床式熱分解炉2の流動層33上部空間に廃棄
物1が投入され、流動媒体(砂)と混合して流動層33を
形成し、該流動層33には廃棄物1を完全燃焼するのに
必要な理論空気量の30%以下の空気12が分散板32
を介して供給され、該流動層33の温度は450〜65
0℃に維持されて前記廃棄物1は熱分解され、生成した
熱分解ガスと微粒子状の未分解残渣(熱分解ガス・チャ
ー・灰11)は灰溶融炉3に送られて燃焼され、燃焼ガ
スの燃焼熱によって、前記熱分解ガス・チャー・灰11
中の不燃物である灰分は集塵装置8で捕集され前記灰溶
融炉3に送られる飛灰13とともに前記灰溶融炉3で溶
融される。前記流動層33の下層部から不燃物15が前
記流動媒体(砂)とともに取出されて不燃物排出装置9に
導かれて、流動媒体(砂)16と不燃物15に篩い分けら
れ、前記流動媒体(砂)16は前記熱分解炉2に戻入され
る。
【0025】前記灰溶融炉3で燃焼した燃焼ガスの後流
には二次燃焼炉4、ボイラー6、エアヒータ7、集塵装
置8が順次配置され、前記エアヒータ7にて前記ボイラ
ー6で降温された前記燃焼ガスとの熱交換により約30
0℃に昇温された空気は、前記二次燃焼炉4の炉壁に設
けられた空冷壁エアヒータ5によって更に昇温されて略
500℃以上の高温空気12とされ、前記熱分解炉2と
前記灰溶融炉3とに送られる。前記熱分解炉2に送られ
た高温空気12は分散板32の多数の穴を通って前記流
動層33の下部から進入して該流動層33を流動化しな
がら該流動層33の加熱と流動媒体(砂)と混合された廃
棄物1の加熱と部分燃焼に与り、前記灰溶融炉3に送ら
れた高温空気12は前記熱分解ガス・チャー・灰11の
前記灰溶融炉3における燃焼に与かる。
【0026】前記熱分解炉2に供給される燃焼用の高温
空気12が略500℃以上の高温であるため、前記熱分
解炉2で発生する熱分解ガスと微粒子状の未分解残渣
(熱分解ガス・チャー・灰11)の温度と前記燃焼用の高
温空気12との温度差が小さく、該燃焼用の高温空気1
2の温度を前記熱分解ガス・チャー・灰11の温度まで
上げるための熱量が少なくて済み、その分だけ発熱量が
大きい熱分解ガス・チャー・灰11が得られる。つま
り、同じ温度の熱分解ガス・チャー・灰11では、温度
のより低い空気で燃焼及び熱分解された場合よりは発熱
量が高い熱分解ガス・チャー・灰11が生成される。ま
た、前記灰溶融炉3においても、前記発熱量の大きい高
温の熱分解ガス・チャー・灰11を前記高温空気12に
よって燃焼させるので、高温の燃焼ガスが得られ、前記
灰溶融炉3の温度を1400℃の高温に容易に維持する
ことができる。前記灰溶融炉3での燃焼温度は前記灰溶
融炉3へのごみの供給量によって制御する。該灰溶融炉
3は高温であるため、NOx抑制のため、分解ガスを未
分解残渣(熱分解ガス・チャー・灰11)の理論空気量
以下で燃焼させる還元燃焼とし、二次燃焼炉4にて完全
燃焼させる。
【0027】前記二次燃焼炉4には空気20を送って前
記灰溶融炉3からの燃焼排ガス即ち溶融排ガス18中の
未燃分を完全燃焼させる。前記空気20は前記高温空気
12を分岐して送給してもよいし、別途高温ではない空
気を送給してもよい。該二次燃焼炉4には前記空冷壁エ
アヒータ5が配設されるが、該空冷壁エアヒータ5の空
気管は前記二次燃焼炉4の炉壁耐火材に埋設される構成
とするのがよい。そうすると前記空気管は廃棄物1中に
含有される塩素等を含む高温の燃焼ガスに接触すること
がないので、管壁の温度が500℃以上になっても管壁
の腐食やクリンカー付着による伝熱効率の低下が起こる
ことがなく、該空気管の寿命が長く、また伝熱効率の低
下により前記熱分解炉2および灰溶融炉3での加熱燃焼
用の高温空気12の加熱不足を来たすことがない。前記
空気管が前記二次燃焼炉4の燃焼ガスに触れる場合は耐
腐食性の高級材料を使用する必要があり、コストアップ
の要因となる。前記灰溶融炉3で溶融された灰分はスラ
グ14として流出し、スラグ水槽10に落下して数mm
程度の水冷スラグとなり、建築用骨材その他に利用され
る。前記二次燃焼炉4を出た排ガスの熱によりボイラー
6で製造される蒸気は所要の用途に使用される。
【0028】図2は、本発明の第2実施例に係わる固形
廃棄物の処理システムの系統図で、上記した実施例1と
同じ構成には図1と同じ符号が付してある。上記した第
1実施例と異なる点は、廃棄物1を熱分解炉2に供給す
る位置を流動層33上部空間ではなく流動層33内に押
込むようにしたことで、その他は図1と同じである。廃
棄物1は流動層33の上部空間に投入されるのが通常で
あるが、ビニールその他の軽質分はフリーボード部に飛
散されて流動層33に混入しないことがあり、配管の内
壁に付着したり、前記灰溶融炉3に至って該灰溶融炉3
のノズル閉塞を惹起することがある。また、前記流動層
33に新しく供給された廃棄物1を早く均一に混合させ
ることは必ずしも容易ではないが、廃棄物1を流動層3
3に押込むことにより、新たに供給される廃棄物1と流
動層33との混合が容易に促進され、流動層33の温度
が均一化され、安定的な燃焼と熱分解が確保され、安定
した熱分解ガス・チャー・灰を生成させることができ
る。
【0029】図3は、本発明の第3実施例に係わる固形
廃棄物の処理システムの系統図で、上記した実施例2と
同じ構成には図2と同じ符号が付してある。上記した第
2実施例と異なる点は、熱分解炉2の前工程に乾燥炉3
1が設けられていることである。前記熱分解炉2の流動
層33から取出され不燃物と流動媒体(砂)の混合物が不
燃物排出装置9で不燃物15と流動媒体(砂)16に篩い
分けられ、回収された流動媒体(砂)16が前記乾燥炉3
1に送給され、前記流動媒体(砂)16は、前記乾燥炉に
供給された廃棄物1と混合しその保有熱量により該廃棄
物1を乾燥する。乾燥された廃棄物1と前記流動媒体
(砂)16の混合物である乾燥ごみ・砂35は前記熱分解
炉2の流動層33に送り込まれる。
【0030】廃棄物の発熱量は廃棄物の種類によって異
なるが、廃棄物中の水分の影響が大きい。水は蒸発潜熱
が大きく、また水蒸気の比熱は空気や炭酸ガスの比熱の
2倍を越えるので、水分が多い廃棄物は発熱量が小さく
なる。本実施形態では、前記乾燥炉31で廃棄物1を、
前記熱分解炉2内の流動層33から取出し不燃物排出装
置9で不燃物15を篩い分けて排除した高温の流動媒体
(砂)16との攪拌混合により該流動媒体(砂)16の保有
熱によって乾燥し、前記熱分解炉2に供給するので、供
給される廃棄物の発熱量は大きく、発熱量のばらつきは
小さい。また、乾燥された廃棄物は流動媒体(砂)16と
ともに前記熱分解炉2の流動層33に押込まれるので、
軽量分がフリーボード34に飛散することなく流動層3
3の中に取込まれる。したがって、発熱量が大きく、発
熱量の変動が小さい熱分解ガス・チャー・灰11を安定
的に発生させることができる。前記乾燥炉31で発生す
る湿気ガス36は二次燃焼炉4に送られ、該二次燃焼炉
4内の高温により前記湿気ガス36中の可燃性ガスは燃
焼される。
【0031】図4は、本発明の第4実施例に係わる固形
廃棄物の処理システムの系統図で、上記した実施例3と
同じ構成には図3と同じ符号が付してある。灰溶融炉3
及び二次燃焼炉4の炉壁をそれぞれ水冷壁ボイラ19及
び21に構成し、両水冷壁ボイラ19、21の水管で加
熱された水を前記二次燃焼炉4の後流に配置したボイラ
(又はスーパーヒータ)22に導いて該ボイラ22で過
熱蒸気とし、熱分解炉2及び灰溶融炉3に供給する燃焼
用空気12’はボイラ22からの排ガス熱で加熱するエ
アヒータ7で昇温される。本実施形態では、前記熱分解
炉2と灰溶融炉3に供給される空気12’は、前記ボイ
ラ又はスーパーヒータ22後流のエアヒータ7のみによ
って加熱されるので、上記第1乃至第3実施例の実施形
態ほどには高温にはならない。ボイラ又はスーパーヒー
タ22は、廃棄物1の発熱量やボイラー水の流量によっ
てボイラ又はスーパーヒータとして用いられる。
【0032】図5は本発明の第5実施例を示す系統図で
ある。図において、40はガスバイパス管で、前記熱分
解炉2から灰溶融炉3に熱分解ガス、チャー、灰分等を
送給する熱分解ガス管110から分岐されて前記二次燃
焼炉4に接続されている。41は該ガスバイパス管40
に設けられて該ガスバイパス管路を開閉するバイパス管
ダンパ(第1のダンパ)、42は前記熱分解ガス管11
0の前記該ガスバイパス管40分岐部よりも下流側つま
り灰溶融炉3側に設けられ該熱分解ガス管路を開閉する
熱分解ガス管ダンパ(第2のダンパ)である。
【0033】前記バイパス管ダンパ41及び熱分解ガス
管ダンパ42は、油圧モータ、油圧シリンダ等の油圧に
より駆動される油圧ダンパ、電動モータにより駆動され
る電動ダンパ、手動ダンパ等が用いられる、この実施例
では油圧ダンパあるいは電動ダンパを用いている。43
はダンパ開閉装置で、前記2つのダンパ41及び42に
操作回線44を介して接続され、前記2つのダンパ41
及び42を単独にあるいは連動して開閉操作する。
【0034】かかる第5実施例において、通常運転時に
は前記ダンパ開閉装置43により前記バイパス管ダンパ
41を閉じ、熱分解ガス管ダンパ42を開く。これによ
り、前記熱分解炉2からの熱分解ガス、チャー、灰分等
は熱分解ガス管110を通って灰溶融炉3に送られ、該
灰溶融炉3にて灰等の溶融に供される。一方、前記灰溶
融炉3内の温度低下等による出さい口の閉塞、該溶融炉
3の炉壁を構成する耐火材の損傷等の事故により該灰溶
融炉を停止するような事態になった場合には、前記ダン
パ開閉装置43により前記バイパス管ダンパ41を開
き、熱分解ガス管ダンパ42を閉じる。これにより、前
記熱分解炉2と灰溶融炉3との間のガス流路は遮断さ
れ、熱分解炉2からの熱分解ガス、チャー、灰分等はガ
スバイパス管40を通って前記二次燃焼室4に送られて
燃焼せしめられる。
【0035】かかる第5実施例によれば、事故等により
前記灰溶融炉3を停止するような事態になった場合にお
いて、前記バイパス管ダンパ41(第1のダンパ)を開
き、熱分解ガス管ダンパ42(第2のダンパ)を閉じる
ことにより、熱分解炉2と灰溶融炉3との間のガス流路
を遮断するとともに、二次燃焼室4へのガスバイパス管
40を連通するので、事態になった場合においても、前
記熱分解炉2からの熱分解ガス等をガスバイパス管40
を通って前記二次燃焼室4に送って燃焼せしめることが
できる。これにより、事故等により前記灰溶融炉3を停
止するような事態になった場合においても、熱分解炉へ
の廃棄物の供給を遮断して廃棄物処理システムの運転を
停止することなく、該廃棄物処理システムの運転を続行
しつつ該灰溶融炉の修理、復旧作業を行うことが可能と
なる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし9
の発明によれば、熱分解炉で生成された熱分解ガス・チ
ャー・灰を灰溶融炉で燃焼して灰分を溶融した燃焼排ガ
スとの熱交換によって昇温された高温空気を前記熱分解
炉の燃焼用空気として供給することにより前記灰溶融炉
の燃料とする熱分解ガス・チャー・灰の発熱量を高く
し、該発熱量が高い燃料である前記熱分解ガス・チャー
・灰を灰溶融炉に導き前記高温空気を供給して燃焼させ
ることにより、灰分を溶融するための1400℃の高温
燃焼ガスを安定的に得ることができる。さらに、前記熱
分解ガス・チャー・灰の最終燃焼炉である二次燃焼炉に
設けた空冷壁エアヒータによって前記高温空気の加熱を
行うことにより、空気管の含塩素排ガスによる腐食やク
リンカー付着による伝熱効率の低下を防ぐことができ
る。
【0037】また、請求項10ないし12の発明によれ
ば、事故等により灰溶融炉を停止するような事態になっ
た場合においても、第1、第2のダンパを開閉すること
により、熱分解炉からの熱分解ガス等をガスバイパス管
を通して前記二次燃焼室に送って燃焼せしめることがで
き、熱分解炉への廃棄物の供給を遮断して廃棄物処理シ
ステムの運転を停止することなく、該廃棄物処理システ
ムの運転を続行しつつ該灰溶融炉の修理、復旧作業を行
うことができる。これにより、廃棄物処理システムの稼
動率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に係わる固形廃棄物の処
理システムの系統図である。
【図2】 本発明の第2実施例に係わる固形廃棄物の処
理システムの系統図である。
【図3】 本発明の第3実施例に係わる固形廃棄物の処
理システムの系統図である。
【図4】 本発明の第4実施例に係わる固形廃棄物の処
理システムの系統図である。
【図5】 本発明の第5実施例に係わる固形廃棄物の処
理システムの系統図である。
【符号の説明】
1 廃棄物 2 熱分解炉 3 灰溶融炉 4 二次燃焼炉 5 空冷壁エアヒータ 6 ボイラー 7 エアヒータ 8 集塵装置 9 不燃物排出装置 10 スラグ水槽 11 熱分解ガス・チャー・灰 12 高温空気 13 飛灰 14 スラグ 15 不燃物 16 流動媒体(砂) 17 砂・不燃物 18 溶融排ガス 22 ボイラ又はスーパーヒータ 31 乾燥炉 32 分散板 33 流動層 34 フリーボード 35 乾燥ごみ・砂 36 湿気ガス 40 ガスバイパス管 41 バイパス管ダンパ 42 熱分解ガス管ダンパ 43 ダンパ開閉装置 110 熱分解ガス管
───────────────────────────────────────────────────── 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 5/46 ZAB F23J 1/00 B F23J 1/00 B09B 3/00 303J 303K (72)発明者 保田 静生 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 佐藤 淳 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内 Fターム(参考) 3K061 AA11 AB02 AB03 AC01 BA05 BA08 FA08 FA10 FA21 FA26 NB03 NB13 3K065 AA11 AB02 AB03 AC01 BA05 BA08 JA02 JA05 JA15 JA18 3K078 AA05 AA08 BA08 CA02 CA12 CA21 CA24 4D004 AA46 BA02 BA03 CA24 CA29 CB01 CC02 DA02 DA03 DA06

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物と流動媒体とを混合しながら燃焼
    して前記廃棄物の熱分解ガスと微粒子状の未分解残渣を
    生成する熱分解炉と、前記熱分解ガスと未分解残渣を導
    いて燃焼させその燃焼ガスの熱により灰分を溶融する灰
    溶融炉を含む廃棄物の焼却処理方法において、前記灰溶
    融炉の燃焼ガス後流に該燃焼ガスの二次燃焼炉を設け、
    該二次燃焼炉の燃焼排ガスと熱交換させて空気を加熱
    し、該加熱空気を前記熱分解炉と灰溶融炉の夫々に燃焼
    用空気として用いることを特徴とする固形廃棄物の焼却
    処理方法。
  2. 【請求項2】 前記加熱空気が前記二次燃焼炉内に設け
    た加熱手段で略500℃以上に二次加熱され、該二次加
    熱空気を前記熱分解炉と灰溶融炉の夫々に燃焼用空気と
    して用いることを特徴とする固形廃棄物の焼却処理方
    法。
  3. 【請求項3】 前記二次燃焼炉後流のボイラーにより降
    温された燃焼排ガスと熱交換されて昇温された前記一次
    加熱空気を更に前記二次燃焼炉内に設けた加熱手段で略
    500℃以上に二次加熱し、該二次加熱空気を前記熱分
    解炉と灰溶融炉の夫々に燃焼用空気として用いることを
    特徴とする請求項1記載の固形廃棄物の焼却処理方法。
  4. 【請求項4】 廃棄物と流動媒体とを混合しながら燃焼
    して前記廃棄物の熱分解ガスと微粒子状の未分解残渣を
    生成する熱分解炉と、前記熱分解ガスと未分解残渣を導
    いて燃焼させその燃焼ガスの熱により灰分を溶融する灰
    溶融炉とを備えた廃棄物の焼却処理装置において、前記
    二次燃焼炉燃焼排ガス後流に該燃焼ガスの二次燃焼炉を
    設け、該二次燃焼炉の燃焼排ガスとの熱交換により空気
    を加熱する空気加熱手段を設けて該加熱空気を前記熱分
    解炉と灰溶融炉とに供給するように構成したことを特徴
    とする固形廃棄物の焼却処理装置。
  5. 【請求項5】 前記二次燃焼炉燃焼排ガス後流に第1空
    気加熱手段を設けるとともに、前記二次燃焼炉に前記第
    1空気加熱手段により加熱された空気をさらに加熱する
    第2空気加熱手段を配設したことを特徴とする請求項4
    記載の固形廃棄物の焼却処理装置。
  6. 【請求項6】 前記二次燃焼炉の炉壁を、空気管を通る
    空気により冷却する空冷壁に構成しこれを空気加熱手段
    としたことを特徴とする請求項5記載の固形廃棄物の焼
    却処理装置。
  7. 【請求項7】 前記空冷壁が前記二次燃焼炉の炉壁耐火
    材に埋設された空気管で構成されたことを特徴とする請
    求項6記載の固形廃棄物の焼却処理装置。
  8. 【請求項8】 前記灰溶融炉に一次ボイラーを配設し、
    前記二次燃焼炉に二次ボイラーを配設し、前記二次燃焼
    炉の後流に三次ボイラーと空気加熱手段を順次配置した
    ことを特徴とする請求項4記載の固形廃棄物の焼却処理
    装置。
  9. 【請求項9】 二次燃焼炉後流にボイラーを介して空気
    加熱手段を配置し、前記ボイラーで降温された燃焼排ガ
    スを前記空気加熱手段に導入することを特徴とする請求
    項4若しくは5記載の固形廃棄物の焼却処理装置。
  10. 【請求項10】 廃棄物と流動媒体とを混合しながら燃
    焼して前記廃棄物の熱分解ガスと微粒子状の未分解残渣
    を生成する熱分解炉と、前記熱分解ガスと未分解残渣と
    を熱分解ガス管を通して導入して燃焼させその燃焼ガス
    の熱により灰分を溶融する灰溶融炉と、該灰溶融炉の燃
    焼ガス路後流に配設され該燃焼ガス及びこれに含まれる
    未燃固形物等を燃焼させる二次燃焼室とを用いた廃棄物
    の焼却処理方法において、前記灰溶融炉の停止時に該灰
    溶融炉への前記熱分解ガス管を通してのガスの供給を遮
    断し、前記二次燃焼室に前記熱分解ガス管内のガスを該
    熱分解ガス管から分岐されたバイパス管を通して供給し
    て燃焼せしめることを特徴とする固形廃棄物の焼却処理
    方法。
  11. 【請求項11】 廃棄物と流動媒体とを混合しながら燃
    焼して前記廃棄物の熱分解ガスと微粒子状の未分解残渣
    を生成する熱分解炉と、前記熱分解ガスと未分解残渣と
    を熱分解ガス管を通して導入して燃焼させその燃焼ガス
    の熱により灰分を溶融する灰溶融炉と、該灰溶融炉の燃
    焼ガス路後流に配設され該燃焼ガス及びこれに含まれる
    未燃固形物等を燃焼させる二次燃焼室とを備えた廃棄物
    の焼却処理装置において、前記熱分解ガス管から分岐さ
    れて前記二次燃焼室に接続されるガスバイパス管と、該
    ガスバイパス管に設けられて該バイパス管路を開閉する
    第1のダンパと、前記熱分解ガス管の前記分岐部よりも
    下流側に設けられて該熱分解ガス管を開閉する第2のダ
    ンパとを備えたことを特徴とする固形廃棄物の焼却処理
    装置。
  12. 【請求項12】 前記第1のダンパ及び第2のダンパを
    単独にあるいは両者を連動して開閉させるダンパ開閉装
    置を備えたことを特徴とする請求項11記載の固形廃棄
    物の焼却処理装置。
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