JP2002054806A

JP2002054806A - 廃棄物の焼却溶融リサイクルシステム

Info

Publication number: JP2002054806A
Application number: JP2000274138A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Matsuura; 康夫松浦; Tsutomu Kanai; 努金井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2002-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】小規模の焼却処理施設に使用されてきた火格
子方式の焼却炉においても燃焼炉において完全燃焼させ
ることを可能とし、ダイオキシン等の有害物質の発生を
防止することである。【解決手段】焼却炉においてはエジェクターによって
外部から外気を強制的に注入し、さらに焼却炉内の廃ガ
スを強制的に排出することにより燃焼炉内の圧力を最適
化し、完全燃焼を図る。冷却部においては、完全燃焼し
た焼却炉の廃ガスを急速に冷却するために、当該廃ガス
を冷却部に送り込む煙道に外気の取り込み口を設け、冷
却済みの空気をエジェクターによって強制的に送り込む
とともに減圧装置による断熱変化により、急速冷却を図
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、産業廃棄物、一般
廃棄物等を高温によって焼却処理した後急速に冷却して
ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制する高温焼却技
術である。塩素成分を中和しＮＯＸ等の有害ガスを取り
除く技術であり、かつ焼却によって発生する焼却残渣を
溶融することによってガラス材料を製造するリサイクル
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の火格子式の焼却炉は構造が簡単で
あり、安価な費用で設置できることから多く用いられて
きた。しかしながら、投入される廃棄物の種類や状態に
よって温度変化が生じ安く、結果として不完全燃焼によ
り有害物質が生成されやすいと言う問題があった。この
温度変化が生じる原因は、燃焼ガスの発生と温度上昇に
より炉圧が上昇し、外部から新しい空気を取り入れるこ
とが困難となることによる酸素不足によって引き起こさ
れると考えられる。

【０００３】また高温の廃ガスを外部に排出するとき、
冷却速度が遅いと再びダイオキシン等の有害物質が発生
してしまうという問題もあった。この問題を解決するた
めの従来の高温炉は規模が大きく、高価であり、財政力
の弱い自治体や民間の中間処理業者は導入を躊躇ってい
るのが実状であり、この状態が放置されれば廃棄物の不
法投棄や野積みが増加するのは必然である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は火格子方式の
焼却炉においても燃焼炉において完全燃焼させることを
可能とし、ダイオキシン等の有害物質の発生を防止する
ことである。また廃ガスの冷却部においても、灰ガスを
急速に冷却し、ダイオキシン等が再発生しやすい２００
℃から３００℃の温度帯を瞬時に通過することにより、
ダイオキシン等の有害物質を発生させないシステムを提
供することである。

【０００５】また装置を腐蝕する塩素ガスを中和し、Ｎ
ＯＸ等の有害ガスを除去する手段を比較的安価に提供す
ることである。さらに溶融炉と一体で構成したリサイク
ルシステムとすることにより、最終処分の必要な廃棄物
の発生を防ぐとともに、溶融炉の発生する高温の廃熱を
有効利用することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、焼却炉においてはエジェクターによって外部から外
気を強制的に注入するとともに、燃焼炉内の廃ガスを他
のエジェクターによって強制的に排出して、燃焼炉内の
圧力を最適化し完全燃焼を図っている。また必要に応じ
て燃焼炉を１次、２次の構成とし、それぞれの燃焼炉に
外気を強制的に注入し、また廃ガスを強制的に排出する
構造として完全燃焼を確保する構成も可能である。

【０００７】エジェクターによって燃焼炉内に注入され
る外気の量と外部へ排出される廃ガスの量は、炉内温度
や圧力を測定する手段を設け、その結果を用いて自動も
しくは手動によって炉内圧力、温度を一定に保つように
制御される。エジェクターによって１次燃焼炉に供給さ
れる外気として、溶融炉の廃熱を利用することにより、
燃焼炉をより高温に保つことが可能である。

【０００８】冷却部においては、完全燃焼した焼却炉の
廃ガスを急速に冷却するために、当該廃ガスを冷却部に
送り込む煙道に外気の取り込み口を設け、当該冷却部の
最終処理プロセスから取り出された、冷却済みの空気を
エジェクターによって強制的に送り込むとともに２次燃
焼炉の廃ガスを強制的に取り込み急速冷却を図る。

【０００９】煙道において冷却された廃ガスは、冷却部
内の減圧装置に送り込まれ、さらに断熱冷却されて次段
の廃ガス処理装置に送り込まれる。

【００１０】廃ガス処理装置においては冷却水を噴霧し
て、さらに廃ガスを冷却するとともに、塩素ガス等を水
もしくは水蒸気によって吸収させ希塩酸として固定させ
て次段の廃ガス中和冷却装置に送る。

【００１１】廃ガス中和冷却装置においては、廃ガス中
に弱アルカリ水を噴霧して塩素成分を中和するととも
に、さらに冷却して後段のラジエーターに送り、常温付
近まで冷却して

【０００８】のプロセスにおける冷却済み空気として一
部が再利用され、残りの廃ガスはケミカルフィルターに
よって有害ガスを除去され外部へ排気される。

【００１２】前記

【００１０】

【００１１】の各プロセスで結露した水分は、回収され
減圧蒸留装置で、蒸留され再使用可能となり、再び冷却
水として使用される。減圧蒸留装置では、さらに残留す
る飛灰成分を濾過板によって集塵する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明においては、小規模で安価
な費用で建設できる火格子式燃焼炉を用いてシステムを
構成している。図１は本焼却溶融リサイクルシステムの
簡略化した構成図であり、廃棄物１を焼却する焼却炉２
と、焼却炉から排出される廃ガス３を冷却する冷却部４
と、焼却炉２から排出される焼却灰６を溶融しガラス材
料８にリサイクルする溶融炉７から構成される。

【００１４】図２は焼却炉２の詳細な構成図であり、あ
らかじめ分別され破砕された廃棄物１は、廃棄物投入設
備１０から１次燃焼炉１１に投入される。１次燃焼炉の
火格子から落下した焼却灰は、焼却灰排出部１４を経由
して溶融炉７に送られる。溶融炉７から排出される高温
の廃熱ガスは、エジェクター１２によって外気１７と混
合され、１次燃焼炉１１に強制的に送られる。

【００１５】飛灰を含んだ高温ガスは１次燃焼炉１１か
ら２次燃焼炉１６へ煙道を通じて送られるが、煙道には
第２のエジェクター１５が取り付けられており、外気取
り込み口１８から外部の空気を強制的に送り込むととも
に、１次燃焼炉１１の廃ガスを吸引し、１次燃焼炉内の
圧力を一定に保ち完全燃焼を確保する。

【００１６】完全燃焼を確保するためのエジェクター１
２と１５の流量制御は制御部１３が行うが、１次燃焼炉
１１と２次燃焼炉１６に設置されたセンサーにより温度
と圧力を検出し、その結果が制御部１３に送られ、最適
な流量を決定しエジェクター１２と１５を制御する。な
お制御部としては、コンピュータやアナログサーボによ
って自動的に行うことが望ましいが、温度と圧力の数値
を人間が認識し、手動によって制御することも可能であ
る。

【００１７】図３は本システムの冷却部の詳細な構成図
である。図２の２次燃焼炉１６から排出される廃ガス３
は８００℃付近の高温であり、その中の飛灰はそのほと
んどが重金属の微粒子もしくはガス状でありガスは塩素
分を含んでいる。本発明においては、高温の廃ガスを導
く煙道に第３のエジェクター２１が設けられ、焼却炉か
らの廃ガスを吸引するとともに、本プロセスの末端の冷
却処理済み排ガス（２０℃付近）を送り込み、エジェク
ター２１により圧入して急速に廃ガスを冷却する。

【００１８】さらに廃ガスは減圧装置２２に送り込ま
れ、断熱変化による急速冷却で一気に９０℃付近まで冷
却される。これによりダイオキシン等の再発生が抑制さ
れる。減圧装置２２の温度と圧力を検出した結果は制御
部１３に送られ、当該制御部におて最適な流量が決定さ
れ、その結果によりエジェクター２１を制御する。なお
制御部としては、コンピュータやアナログサーボによっ
て行うことが望ましいが、温度と圧力の数値を人間が認
識し、手動によって制御することも可能である。なお制
御部１３は本システムを最適制御するため、各プロセス
で使用される制御部を制御部１３として統合化してい
る。

【００１９】次は集塵冷却工程であり廃ガス処理装置２
３において、冷却装置２６から供給される冷却水を２７
のノズルによって噴霧することにより、５０℃付近まで
冷却する。これによって煤塵は集塵され、塩素ガスは水
分に吸収されて希塩酸水となり安定化される。

【００２０】次の排ガス中和冷却装置２４では、さらに
ノズル２８から冷却された噴霧水を直接噴霧し４０℃ま
で冷却する。噴霧水は弱アルカリ水となっており、希塩
酸水を中和する働きも行う。これによって、これまで問
題となっていた廃ガス中の塩素による処理機器の腐蝕の
問題が解決される。なお、請求項６にあるように、この
工程は前行程

【００１９】の集塵冷却工程で同時に実行させることも
可能である。

【００２１】４０℃付近まで冷却された廃ガスは水冷ラ
ジエーター２５により２０℃まで冷却され、排気筒２９
に排出される。水冷ラジエーター２５の冷却水は冷却装
置２６から供給される。当該排気筒２９の場所では、温
度低下により廃ガスの容積は高温時の３０％程度に縮減
する。この段階で高価なケミカルフィルター（特殊活性
炭フィルター）３０を用いてＮＯＸ等の有害ガスを処理
することにより、大幅なコストダウンを図ることができ
る。無害化された廃ガスは外部に放出される。廃ガスの
一部は、当該排気筒２９からエジェクター２１に送り込
まれ、冷却用ガスとして再利用される。

【００２２】排気筒２９においては、温度低下により水
蒸気の飽和点が低下し、前行程でガス中に噴霧された水
蒸気は結露して水として回収される。なお、結露はこれ
より前の工程（

【００１９】

【００２０】）でも発生し、３１の水分回収装置で回収
され、さらに３２の減圧蒸留装置によって純粋水分を回
収し、残留する飛灰成分は濾過板３３によって集塵さ
れ、使用済みの濾過版とともに溶融工程へ送られる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、以上説明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有する。

【００２４】従来の火格子式焼却炉によって構成される
ので、建設コストを大幅に抑えることができるととも
に、多数存在する既存の火格子式焼却炉を安価に改造し
て用いることができる。

【００２５】溶融炉と一体化して構成されるので、最終
処分の必要な焼却残渣が発生せず、ガラス材料としてリ
サイクルされる。さらに、溶融炉の高温廃熱は焼却炉に
供給されて、高温燃焼させる働きを行う。

【００２６】エジェクターによって外気を注入し、また
高圧となった炉内のガスを強制的に排気することにより
炉圧を一定に保っているので、安価なコストで炉を完全
燃焼させることが出来る。

【００２７】廃ガスの冷却工程において、冷却処理済み
排ガスをエジェクターにより圧入してする手段と、減圧
装置により断熱冷却する手段を併用することにより廃ガ
スを急速に冷却し、ダイオキシン等の発生を防止するこ
とができる。

【００２８】弱アルカリの噴霧水を噴霧することによ
り、廃ガス中の塩素ガスを中和し、塩素ガスによる処理
機器の腐蝕の問題が解決される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本焼却溶融リサイクルシステムの簡略化した構
成図

【図２】焼却炉の詳細な構成図

【図３】冷却部の詳細な構成図

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/50 ＺＡＢＦ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢＨ４Ｄ００４Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４ＡＢ０９Ｂ 3/00 ３０３ＪＦ２３Ｊ 15/04 ＺＡＢ３０３Ｋ 15/06 ＺＡＢＦ２３Ｊ 15/00 ＺＡＢＥＺＡＢＫＦターム(参考） 3K061 AA01 AA23 AB01 AC01 AC19 BA10 DA18 DA19 DB15 3K062 AA01 AA23 AB01 AC01 AC19 BA02 CB03 DA01 DA11 DB05 3K070 DA02 DA05 DA16 DA22 DA27 DA32 DA37 DA38 DA44 DA46 3K078 AA10 BA03 BA26 CA02 CA11 CA24 CA27 4D002 AA12 AA18 AC04 AC10 BA03 CA01 DA01 EA05 HA10 4D004 AA46 BA06 CA28 CA29 CA32 CA34 CB31 CB44 DA01 DA02 DA06 DA07 DA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を高温で燃焼させる火格子式焼却炉
と、当該焼却炉から排出される高温のガスを急速冷却し
てダイオキシン等の発生を防止する冷却部と、当該焼却
炉から排出される焼却残渣を溶融しガラス材料等にリサ
イクルする焼却溶融炉から構成されるシステムであって
下記のように構成されることを特徴とする廃棄物の焼却
溶融リサイクルシステムである。焼却炉は１次燃焼炉と
２次燃焼炉から成り、１次燃焼炉には空気導入部が設け
られ、当該空気導入部に対して、第１のエジェクターに
より溶融炉から排出される高温の廃熱を１次燃焼炉内に
強制的に送り込むとともに、１次燃焼炉から２次燃焼炉
に廃ガスを送り込む煙道にも空気導入部を設け、当該空
気導入部を通じて、第２のエジェクターによって外部の
空気を２次燃焼炉に強制的に送り込むと共に、１次燃焼
炉内の廃ガスを当該第２のエジェクターの吸引効果によ
り強制的に煙道を通じて２次燃焼炉に排出する事によ
り、１次燃焼炉内圧力値を一定に保ち、炉を完全燃焼さ
せることにより炉内温度を高温に保つ事を特徴とする。
前記第１、第２のエジェクターの導入空気量の制御は、
焼却炉内の温度と圧力を検出して自動もしくは手動によ
って制御を行う。冷却部は、焼却炉から排出された廃ガ
スが送られる煙道に、本冷却プロセスの末端の処理済み
排ガスを強制的に送り込む第３のエジェクターと、当該
廃ガスを断熱的に減圧し冷却する減圧装置を有し、両者
の相乗作用により廃ガスを急速冷却する高速冷却プロセ
スと、当該高速冷却プロセスの冷却温度を一定に保つよ
うに当該第３のエジェクターの送風量を自動もしくは手
動によって調整する手段と、前記高速冷却プロセスから
送られてくる廃ガスに冷却された噴霧水を混入してさら
に冷却するとともに、塩素ガスを水分（水蒸気）に吸収
させて固定化する廃ガス処理装置と、前記廃ガス処理装
置から送られてくる廃ガスに対して、冷却されたアルカ
リ性の噴霧水を噴霧して廃ガスをさらに冷却するととも
に、含有塩素分を中和する廃ガス中和冷却装置と、前記
廃ガスをさらに常温付近まで冷却する水冷ラジエーター
と、当該水冷ラジエーターから送られてくる廃ガスの一
部を前記した本冷却部先端の煙道に送り込む手段と、残
りの当該廃ガスからケミカルフィルターによって有害ガ
スを除去して廃ガスを外部に排出する手段と、本冷却プ
ロセスで使用された水分を回収して減圧蒸留し、純粋水
分を回収して再利用するとともに残留する飛灰成分を濾
過版によって取り除く手段から成る。溶融部は、焼却灰
や固定化された飛灰等を溶融して溶融スラグを生成しガ
ラス原料を生成するプロセスであり、多くの方法が存在
し本システムで採用可能である。本プロセスの廃熱は燃
焼炉に供給され、炉の高温を保つ働きをする。
【請求項２】本システムは請求項１から溶融炉を取り去
り、単なる安価な焼却システムとして構成することも可
能である。この場合１次燃焼炉には空気導入部を取り付
け、第１のエジェクターによって１次燃焼炉に強制的に
空気を送り込み、炉の圧力低下により燃焼温度が低下す
るのを防ぐ。これ以外の構成は、請求項１と同等とす
る。
【請求項３】本システムは請求項１の焼却炉部分を１次
燃焼炉のみとした安価な焼却システムとして構成するこ
とも可能である。この場合１次燃焼炉には空気導入部を
設け、第１のエジェクターによって強制的に空気が送り
込むとともに、冷却部に設けられた第３のエジェクター
により、１次燃焼炉の廃ガスを強制的に排出し、炉の圧
力変動により燃焼温度が低下するのを防ぐ。
【請求項４】請求項１における冷却部に関して、２次焼
却炉から排出された高温の廃ガスが送られる煙道に、本
プロセスの末端の処理済み廃ガスをエジェクターにより
強制的に送り込み混合して冷却する手段と、当該混合さ
れた廃ガスを減圧装置に送り込み断熱冷却する手段との
相乗作用により、廃ガスを急速に冷却する高速冷却プロ
セス。
【請求項５】請求項４の高速冷却プロセスから送られて
くる廃ガスに冷却された噴霧水を混入してさらに冷却す
るとともに、塩素ガスを水分（水蒸気）に吸収させて固
定化する廃ガス処理装置と、前記廃ガス処理装置から送
られてくる廃ガスに対して、冷却されたアルカリ性の噴
霧水を噴霧して廃ガスをさらに冷却するとともに、含有
塩素分を中和する廃ガス中和冷却装置
【請求項６】請求項５において、廃ガス処理装置で使用
する噴霧水として、冷却されたアルカリ性の噴霧水を使
用し、塩素ガスの固定と中和を同時に実施し、廃ガス処
理装置と廃ガス中和冷却装置を一体で構成する手段。