JP2001355817A

JP2001355817A - 廃棄物焼却方法および装置

Info

Publication number: JP2001355817A
Application number: JP2000178049A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Kobayashi; 義信小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物の焼却並びに焼却灰を同時に処理するこ
とができると共に、ダイオキシン類の発生および排出を
効果的に防止することができ、さらに、長時間の連続運
転にも耐えることができる廃棄物焼却方法および装置を
提供する。【解決手段】廃棄物焼却装置は、内部に燃焼室２を形成
した焼却炉本体１と、該燃焼室２の下部に設けられた炉
底電極４と、該電極４に対向して設けられた上部電極３
と、両電極３，４間に電圧を印加してアークを発生せし
める電源５と、上記燃焼室２に廃棄物を供給する手段６
と、燃焼室２内の溶融物を排出する手段１０と、燃焼室
２内に発生する排ガスを排出する手段１１から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、わが国で発生する廃棄物（一般廃
棄物や産業廃棄物）は、年間５，０００万トンにも達
し、その７０％が焼却処理されている。そして、廃棄物
焼却により発生する焼却灰や排ガスにはダイオキシン類
が含まれていることが、ここ数年の間に明らかになって
きた。ダイオキシン類には、発ガン性、環境ホルモン、
急性及び慢性毒性、催奇形性が極めて強く、その発生を
防止する技術の開発が急がれている。

【０００３】従来の焼却炉、特に重油を燃料とする焼却
炉では、焼却過程で２００〜４００℃の温度領域を通過
せざるを得ず、この温度領域での燃焼が数秒以上続いた
り、不完全燃焼があると、ダイオキシン類の生成が一層
増加するだけでなく、この種の焼却炉は低温であるた
め、発生したダイオキシンは分解されることなく焼却灰
（焼却残渣）や排ガス（粒子状物質・ガス状物質）に含
まれた状態で外部に排出されるのが現状である。特に、
生成したダイオキシン類の９０〜９５％は、上記焼却灰
と粒子状物質（ダスト）に含まれている。

【０００４】また従来、廃棄物の焼却に伴って発生する
焼却灰を電気溶融炉（アーク炉）により処理するものも
あるが、これを廃棄物の焼却にまで利用したものはない
だけでなく、焼却灰の溶融に際しても、その炉床側の電
極（炉底電極）が長時間の連続運転に耐えることができ
ない等の問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、その目的とす
るところは、廃棄物の焼却並びに焼却灰を同時に処理す
ることができると共に、ダイオキシン類の発生および排
出を効果的に防止することができ、さらに、長時間の連
続運転にも耐えることができる廃棄物焼却方法および装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物焼却方法
は、燃焼室の下部に炉底電極を設けて、該燃焼室内の上
方に設けられた上方電極との間でアークを発生させ、該
アークによる高温加熱により上記炉底電極上に金属溶融
帯とスラグ溶融帯を常に共存させ、その溶融帯の高温熱
およびその輻射熱により投入された廃棄物を高温で可及
的急速に燃焼することを特徴とする。また、上記炉底電
極上の溶融帯の底部分を冷却固化せしめてセルフコーテ
ィング処理を行うことを特徴とする。さらに、上記炉底
電極を底抜け状態に形成して、上記冷却固化した溶融金
属を下降せしめることを特徴とするものである。

【０００７】本発明の廃棄物焼却装置は、内部に燃焼室
を形成した焼却炉本体と、該燃焼室の下部に設けられた
炉底電極と、該電極に対向して設けられた上部電極と、
両電極間に電圧を印加してアークを発生せしめる電源
と、上記燃焼室に廃棄物を供給する手段と、燃焼室内の
溶融物を排出する手段と、燃焼室内に発生する排ガスを
排出する手段からなることを特徴とする。また、上記炉
底電極の下部または下方に溶融帯を冷却する手段を設け
たことを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１において、１は
焼却炉本体であって、内部に燃焼室２が形成されてい
る。該燃焼室２内には、上方から、例えばカーボン製の
上部電極３が垂設されていると共に、下部には、例えば
炭素系（アスファルト系）の炉底電極４が配設されてい
る。両電極３および４には、電源５から高電圧が印加さ
れて、それらの間にアークが発生するようになってい
る。上記上部電極３は上下に調節移動可能に垂設されて
いて、アークによる加熱温度の調節ができるようになっ
ている。また、両電極３および４間の電圧や電流を変化
させることによっても、温度調節を行うことができる。
上記炉底電極４の材質としては、上記炭素系の他に、タ
ングステン系（高融点金属系）あるいはＡｌ_２Ｏ_３系の
材料を使用するのが好ましい。

【０００９】上記焼却炉本体１には、ゴミ供給口６が開
設されている。該ゴミ供給口６の外側には開閉扉７が設
けられていて、これを上下矢印方向にスライドさせるこ
とにより、上記ゴミ供給口６を開いたり閉じたりするよ
うになっている。該開閉扉７の外側にはゴミピット８が
形成されていて、この中のゴミを押込み機９により上記
燃焼室２内に確実に供給できるようにしている。

【００１０】１０は溶融処理されたスラグや溶融物を排
出するための排出口であり、上記焼却炉本体１の下端に
設けられた回動支点１ａを中心に、該炉本体１を右側
（時計方向）に傾けて、上記スラグ等を排出するように
なっている。１１は排ガス出口であって、上記燃焼室２
の上部に開設されている。通常は、排ガス中の有害物質
（煤煙、硫黄酸化物、塩化水素、窒素酸化物）をバグフ
ィルター、電気集塵機、サイクロン、沈降室、ベンチュ
リースクラバーなその集塵装置や、アルカリ薬剤（粉体
・溶液状）や触媒による反応除去などの公知の有害物質
除去手段（図示せず）により浄化した上で大気中に排出
する。なお、排ガス中の飛散ダストにダイオキシンが含
まれる恐れがある場合には、これを回収して、什器燃焼
室２内に戻す。

【００１１】上記実施例の焼却装置は以上のように構成
されているので、まず、上記炉底電極４上に鉄スクラッ
プなどの導電性金属を置いて、両電極３および４間に高
電圧を印加すると、それらの間にアークが発生して高温
になり、上記金属が溶融して、溶融帯Ｙが形成される。
上記燃焼室２内もその輻射熱により高温になる。

【００１２】上記溶融帯Ｙが１０００℃以上の高温を保
持した状態で、上記ゴミ供給口６から燃焼室２内に廃棄
物（ゴミ）を供給すると可及的急速に焼却・分解する。
該ゴミのうち、生ゴミなどの水分を多く含むゴミは、吸
熱反応を起こすが、燃焼室２内の高温熱容量が大きいた
め、燃焼温度は殆ど低下することはない。一方、木質系
ゴミなどは発熱反応する。

【００１３】ゴミ焼却により、上記炉底電極４上に焼却
灰（焼却残渣）が溜まる。この焼却灰は、上記アークお
よび溶融帯Ｙにより更に高温で焼却されスラグとなり、
金属溶融帯とスラグ溶融帯の共存状態となる。焼却灰に
金属が含まれる場合には、この金属が溶融して、上記溶
融帯Ｙの一部となり、金属溶融帯とスラグ溶融帯の共存
状態となる。このような高温（約１０００℃以上）の焼
却処理により、ダイオキシンの発生は防止される。

【００１４】廃棄物中に溶融金属を多量に含む場合に
は、その溶融金属により炉底電極４が侵食されて長時間
の連続運転に耐えられない恐れがある。そのような場合
には、図２に示すように、上記炉底電極４の底部を適当
な冷却手段（図示せず）により冷却して、上記溶融帯Ｙ
の溶融金属のうち、底部に近い溶融金属が半溶融帯Ｙ′
となり、さらに、底部が固帯Ｙ″（固化部）となるよう
にする。これにより、上記炉底電極４の底部が上記固帯
Ｙ″によりセルフコーティング状態となって溶融金属の
侵食から保護され、長時間の連続運転にも耐えられる。

【００１５】図３は、上記炉底電極４を底抜炉底電極１
２として構成すると共に、その下方に水冷ジャケット１
３にような冷却手段を設けた、さらに別の実施例を示す
ものである。本実施例では、上記底抜炉底電極１２の溶
融金属が液状の溶融帯Ｙから徐々に冷やされて、半溶融
帯Ｙ′から固帯Ｙ″（金属の塊り）となって連続的に下
降するようにする。上記固帯Ｙ″の金属は、水冷ジャケ
ット１３により冷やされて、体積収縮するので、それら
の間に隙間Ｇができて上記水冷ジャケット１３との下降
摩擦抵抗が殆どない。固帯Ｙ″となった金属は適当に切
断して除去する。

【００１６】

【実施例１】電気炉電力出力＝１００Ｋｗ＝２２０Ｖｏｌ → （３０〜６０Ｖｏｌ）炉容積＝直径１５００ｍｍ電極（ステンレスカバー炉）（カーボン）径３００ｍｍ炉底＝カーボンスタンプ炉Ｆｅスクラップ＝５０Ｋｇ＝（ダライコ）＝製鉄系スラグ３０Ｋｇ本炉で５０Ｖｏｌ＝１４００ＡＷの電力＝７０〜８０ＫｗＨで炉の加熱を行った通電後５分アーク発生１５分＝鉄スクラップは部分溶融（アーク安定）２０分＝炉底には鉄の溶融浴帯が発生３０分＝炉内温度は急速に上昇浴帯拡大４０分＝炉内中心部の温度は７００℃に上昇６０分＝炉内中心部の温度は９００℃に上昇８０分＝完全な浴帯し電力安定１０００℃ ９０分＝完全な浴帯し電力安定１３００℃ ここで、生ゴミ１０分に各５Ｋｇ割合で２カ所から投入１時間６０Ｋｇ投入空気＝１０分当たり３３ｍ^３

【００１７】

【実施例２】同じ条件で高温部に溶融の高いＷ−Ｆｅ
（Ｆｅ）を電極下部に適当な高さ（５ｃｍから５０Ｋ
ｇ）を積み、これに通電することで非溶融高温帯（１２
００〜２０００℃）を作り、上記実施例１と同じ様に焼
却時に発生する焼却灰を溶融させると同時に流動性が不
足の時は外部より溶融と流動性を補うための溶融補助材
を少量投入することで溶融帯の温度を調整する方法を取
った一部珪酸性水ガラス、低融点、アルカリ性スラグを
投入した。高温非溶融帯は電圧や電流を変えることで通
電を継続すると同時にスラグ溶融帯の温度を十分保持し
又スラグの流動性を十分維持することができる。操作を
連続的に行うことができた。本方法の連続操作を行うた
めには、一定以上のスラグが発生した時は炉の運転を中
止し、高温のまま炉自体を傾けることで炉底の一定の個
所に穴を明け、これにより排出し、再び操業を繰り返
し、継続可能であることも確認した。

【００１８】

【発明の効果】１）燃焼室をアークおよび溶融帯により
高温（約１０００℃以上）を維持して、廃棄物の焼却に
よるダイオキシンの発生を安定かつ確実に防止すること
ができる。２）装置を小型・中型に構成することが可能で、公共事
業体における廃棄物処理の地域化を促進したり、大規模
あるいは中規模の病院等における廃棄物処理を効率的に
行うことができる。３）燃焼室内の各層すなわち、下方部の燃焼処理部分
（プラズマ部分）と中間及び上方部の雰囲気部分（輻射
熱部分）の温度を急速に上昇させたり、自由に変化させ
ることができ、その結果、多様な燃焼態様に適用せしめ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼却装置の一実施例を示す説明断面図
である。

【図２】炉底電極部分の別の実施例の説明断面図であ
る。

【図３】炉底電極部分のさらに別の実施例の説明断面図
である。

【符号の説明】

１焼却炉本体１ａ回動支点２燃焼室３上部電極４炉底電極５電源６ゴミ供給口７開閉扉８ゴミピット９押込み機１０排出口１１排ガス出口１２底抜炉底電極１３水冷ジャケットＧ隙間Ｙ溶融帯Ｙ′半溶融帯Ｙ″固帯

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） // Ｃ２２Ｂ 9/20 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３ＪＦターム(参考） 3K061 AA18 AA23 AB03 AC01 AC03 BA04 CA14 DA18 DB11 DB12 DB19 DB20 NB02 NB10 NB14 NB17 NB27 NB28 3K065 AA18 AB03 AC01 AC03 BA04 FA11 FA15 FB08 FB12 HA01 HA02 HA03 HA05 4D004 AA46 CA28 CA29 CA32 CB31 CB43 4K001 AA10 BA22 BA24 FA10 FA11 GA16 GB09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室の下部に炉底電極を設けて、該燃
焼室内の上方に設けられた上方電極との間でアークを発
生させ、該アークによる高温加熱により上記炉底電極上
に金属溶融帯とスラグ溶融帯を常に共存させ、その溶融
帯の高温熱およびその輻射熱により投入された廃棄物を
高温で可及的急速に燃焼することを特徴とする廃棄物焼
却方法。
【請求項２】上記炉底電極上の溶融帯の底部分を冷却
固化せしめてセルフコーティング処理を行うことを特徴
とする請求項１に記載の廃棄物焼却方法。
【請求項３】上記炉底電極を底抜け状態に形成して、
上記冷却固化した溶融金属を下降せしめることを特徴と
する請求項２に記載の廃棄物焼却方法。
【請求項４】内部に燃焼室を形成した焼却炉本体と、
該燃焼室の下部に設けられた炉底電極と、該電極に対向
して設けられた上部電極と、両電極間に電圧を印加して
アークを発生せしめる電源と、上記燃焼室に廃棄物を供
給する手段と、燃焼室内の溶融物を排出する手段と、燃
焼室内に発生する排ガスを排出する手段からなることを
特徴とする廃棄物焼却装置。
【請求項５】上記炉底電極の下部または下方に溶融帯
を冷却する手段を設けたことを特徴とする請求項４に記
載の廃棄物焼却装置。