JP2002061815A

JP2002061815A - 廃棄物焼却方法および装置

Info

Publication number: JP2002061815A
Application number: JP2000262435A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Kobayashi; 義信小林; Teruaki Isobe; 昭明磯部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイオキシン類の発生および排出を長期に亘っ
て安定かつ確実に防止することができ、装置を容易にか
つ安価にしかも中小型化す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】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床３と、廃棄物を
供給するゴミ供給口４と、燃焼用ガスを発生せしめる燃
焼用ガス発生装置１５と、該燃焼用ガス発生装置１５に
より発生する燃焼用ガスを上記燃焼室２に供給する燃焼
ガス導入パイプ１５ａと、上記廃棄物の焼却により発生
する排ガスを外部に排出する排出パイプ１７から構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般廃棄物や産業
廃棄物などの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】

【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、ダイオキシン類の発生および排出を長期に
亘って安定かつ確実に防止することができ、装置を容易
にかつ安価にしかも中小型化す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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物焼却方法
は、燃焼用ガスを発生せしめ、該燃焼用ガスを燃焼室内
に供給して、該燃焼室内を十分な温度にまで加熱した
後、燃焼室内に供給された廃棄物を高温で燃焼せしめる
ことを特徴とする。また、上記燃焼用ガスが水素ガスと
酸素ガスの等量ガス又は、石油系ガスであることを特徴
とするものである。ここで言う水素ガスと、酸素ガスの
等量とは、水を電気分解した時に発生するＨ_２＝２，Ｏ
_２＝１の割合のガスの事であるが、Ｈ_２とＯ_２の混合ガ
スの引火爆発防止のために発生したＨ_２ガスとＯ_２ガス
を低温でかつ電解機内で同時混合し、着火時に、逆流引
火防止のために逆流防止装置として、混合後、水の塔と
ヘキサン（パラフィン系炭化水素）塔を順次通した通称
ブラウンガスの事を示す。このヘキサンを通過させる事
によりヘキサンが蒸発し、重量ガス中には相当量のヘキ
サンが混入したものの総称で、このブラウンガス（ＢＳ
−２０００）を使用したこのヘキサンは、塔の温度によ
って混合する量は一定でないが、多い時はガス溶量とし
て５０％以上の時もある。

【０００６】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
炉床と、廃棄物を供給する手段と、燃焼用ガスを発生せ
しめる手段と、該燃焼用ガス発生手段により発生する燃
焼用ガスを上記燃焼室に供給する手段と、上記廃棄物の
焼却により発生する排ガスを外部に排出する手段から構
成されることを特徴とする。また、上記燃焼用ガス発生
手段が、水素ガスと酸素ガスの等量ガスを発生せしめる
水の電気分解装置、又は、石油系燃焼ガス発生装置であ
ることを特徴とする。さらに、上記燃焼用ガスの供給手
段が、燃焼用ガスを上記炉床に向けて噴出せしめる燃焼
用ガス供給パイプであることを特徴とするものである。

【０００７】

【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の下部には炉床３が設けられている。

【０００８】上記焼却炉本体１には、ゴミ供給口４が開
設されている。該ゴミ供給口４の外側には開閉扉５が設
けられていて、該開閉扉５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４を開いたり閉じたり
するようになっている。

【０００９】上記開閉扉５の外側にはゴミピット６が形
成されていて、上方のゴミ投入口７からゴミを投入する
ようになっている。８は開閉蓋であって、上記開閉扉５
が上昇して焼却炉本体１のゴミ供給口４が開いた時に、
上記燃焼室２と外部とを遮断する役割を果たすと共に、
上記ゴミ投入口７から投入されるゴミを上記ゴミピット
６内に確実に投入せしめるための機能を有する。９は押
込み機であって、上記ゴミピット６内に投入されたゴミ
（被焼却用廃棄物）を燃焼室２内に押し込んで、確実に
供給するようになっている。上記開閉蓋８や押込み機９
は、油圧シリンダー等の適宜駆動手段（図示せず）によ
り矢印方向に往復移動する。

【００１０】上記炉床３は、油圧シリンダー等の駆動手
段１０により矢印上下方向に往復移動するようになって
いる。該炉床３は回転させてもよい。該炉床３の上面中
央部には中央凹部３ａが形成されていて、廃棄物の焼却
により発生する焼却灰（焼却残渣）が溜まるようになっ
ている。該中央凹部３ａの溶融体接触面は、連続使用が
目的の場合は、メタル系やスラグ系の溶融体自身による
コーティング、すなわち、セルフコーティングを行うこ
とが好ましい。

【００１１】上記炉床３の材質としては、タングステン
系（高融点金属系）炉床、炭素系（アスファルト系）炉
床、Ａｌ_２Ｏ_３系炉床がある。タングステン系炉床およ
び炭素系炉床は、表面にスラグ層を形成させることで酸
化反応を防止することで、長期間の連続処理が可能とな
る。この焼却灰は高温で溶融処理された後、炉床３を下
げて手動等により取り除かれる。

【００１２】上記炉床３と上記焼却炉本体１の間には、
燃焼用空気導入路１１が形成されている。この燃焼用空
気導入路１１は、上記炉床３の上下動に伴ってその開口
断面積が変化し、燃焼用空気の供給量を調節するように
なっている。１２は燃焼用空気導入パイプ、１３は燃焼
用空気の流入量を計測する流量計である。

【００１３】１４は耐熱パイプであって、その噴出口１
４ａは燃焼室２に延出すると共に、上記炉床３の中央凹
部３ａに向けて配向されている。上記耐熱パイプ１４内
には燃焼用ガス発生装置１５内から発生する燃焼用ガス
を燃焼室２内に導入するための燃焼ガス導入パイプ１５
ａが挿設されている。なお、これらの耐熱パイプ１４や
燃焼ガス導入パイプ１５ａは、上記炉床３が大きくなる
と、２本あるいは３本と増加する。

【００１４】上記燃焼用ガス発生装置１５は、水を電気
分解して水素と酸素の等量ガスを発生する装置であり、
完全密閉されている。１５ｂは水の供給口である。上記
燃焼用ガス発生装置１５は水素と酸素の等量ガスを発生
する装置であれば、従来公知のいずれの装置であっても
よい。

【００１５】１６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。排ガスは、上記排ガス出口１
６に接続された排出パイプ１７から大気中に排出され
る。通常は、排ガス中の有害物質（煤塵、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ど
の集塵装置や、アルカリ薬剤（粉体・溶液）や触媒によ
る反応除去などの公知の有害物質除去手段１８により浄
化処理した上で大気中に排出する。なお、排ガス中の飛
散ダストに含まれているダイオキシンの場合は、これを
回収して、上記燃焼室２内に戻す。

【００１６】上記実施例の焼却炉は、以上のように構成
されているので、まず、上記燃焼用ガス発生装置１５に
より水（Ｈ_２０）を電気分解して、水素と酸素の等量ガ
ス、すなわち、水素（Ｈ_２）１に対して酸素（Ｏ_２）１
／２の割合のＨ_２０組成の等量ガスを得る。この等量ガ
スを、燃焼用ガス供給パイプ１４から燃焼室２内に噴出
せしめる。

【００１７】この水素と酸素の等量ガスを燃焼させる
と、その噴出量を調整することにより、１，０００〜
５，０００℃の高温の炎が得られるだけでなく、爆発を
起こす恐れがない。燃焼した等量ガスは再び水（Ｈ
_２０）となって蒸発し、大気中に排出されるので、公害
の心配がない。

【００１８】燃焼室２内が高温（１０００℃程度）にな
るまで、上記炉床３に炉床保護のためと生成アッシュの
溶解促進のためにスラグ等を入れて加熱する。燃焼室２
内が十分に高温になったところで、上記開閉扉５を開い
てゴミピット６内に投入されているゴミを押込み機９に
より燃焼室２内に供給する。供給されたゴミは、上記水
素と酸素の等量ガスの燃焼による高温の炎により焼却さ
れる。上記ゴミのうち、生ゴミなどの水分を多く含むゴ
ミは、吸熱反応するが、上記水素と酸素の等量ガスの燃
焼による発熱量や全体の高温熱容量が大きいため、燃焼
温度は殆ど低下しない。また、木質系ゴミなどは発熱反
応する。

【００１９】ゴミの焼却により、上記炉床３上に焼却灰
（焼却残渣）が溜まる。この焼却灰は、上記水素と酸素
の等量ガスの燃焼により溶融されるため、あるいは溶融
までしなくても８００℃以上で長時間加熱されるため、
ダイオキシンが発生する恐れがない。また、排ガス中の
粒子状物質（ダスト）も、上記水素と酸素の等量ガスの
燃焼による高温領域（９００℃〜１３５０℃以上）を通
過させることにより、ダイオキシンが発生する恐れがな
い。

【００２０】

【実施例１】燃焼用ガス発生装置として、ＢＳ−２０
００（Ｈ_２＋１／２Ｏ_２）を使用した。この装置により
水素と酸素の等量ガスが２０００リットル／時間、発生
した。焼却炉は、燃焼室内径が３００ｍｍφで高さが３
５０ｍｍであり、炉床はカーボン（アスファルトスタン
プ炉）製である。炉床の中央凹部にＦｅ精錬時に発生す
る１２００℃の融点スラグを２Ｋｇ投入した後、水素ガ
ス（Ｈ_２）と酸素の等量ガスに点火する。最初は、焼却
炉本体を加熱するために、等量ガスの流量は最大とし、
その流速を調整し、初期投入スラグを加熱する程度に操
作したところ、４０分で燃焼室２の温度は８００℃に上
昇した。６０分後、１０００℃に上昇したところで、木
材切粉（水分５０％）を５００ｇ投入、投入物は瞬時に
熱分解を始めた。Ｈ_２Ｏの蒸発と共に３．０ｍ^３／時間
で空気を送ると、酸化燃焼を行い、炉温は急激に上昇し
た。８０分でほぼ１３５０℃に上昇した時点で、等量ガ
スの供給量を調整し、炉床の温度を上げ、スラグ焙融灰
分溶融の操作を行った。１００分後に木材切粉１Ｋｇを再投入１２０分後に等量ガスの流量８０％で灰分溶融１４０分後に等量ガスの流量５０％２０分間隔で１０Ｋｇの木材切粉を投入、この後、連続
的に操作を行い、スラグ灰分は、溶融し、灰分は大変少
なかった。炉床の浸食も全く見られなかった。

【００２１】

【実施例２】ＷＦｅ（Ｍ．Ｐ．３０００℃）Ｆｅ１０
％、Ｗ９０％これで炉床を構成し、上記実施例１と同じ
操作を行った。燃焼室内の温度１４００℃、炉床は全く
変化せず、灰分も全て溶融スラグとなった。目的とした
高温状態でのゴミ焼却を達成できることを確認した。投
入時に飛散するダストは、水シャワーで回収し、燃焼溶
融処理ができた。

【００２２】

【実施例３】Ｇｓ２０００の酸素水素ガスで４０〜６
０分、炉を加熱８００℃に上昇後、４Ｃ＋３０_２→２
Ｃｏ_２＋２Ｃｏに相当する空気とゴミを一定間隔で投入
し、Ｈ_２と組み合わせて燃焼室内温度を１２００から１
４００℃に常に管理することができる。すなわち、高温
加熱帯が大容量で常に高温を保ちながら燃焼させる事
で、ダイオキシン等の発生は最小限にすると同時に発生
する灰分をスラグとして溶融固化することができ、飛散
ダストは完全に回収し、再び、処理することで、全て満
足することが出来た。

【００２３】

【実施例４】焼却燃焼ガスとして、石油系ガスの１種
であるプロパンガスと空気の混合ガスを供給し、炉床の
加熱を行った。炉床をＡｌ_２Ｏ_３とし、この上に耐熱材
の凹の皿を設置し、この皿の温度を９００℃以上の温度
に保ち、酸素供給を十分行った。この結果は、上述の実
施例１、２、３の様に炉床のスラグは溶融していないが
長時間９００℃以上の温度に保持されるためダイオキシ
ンは全く含有されず酸素供給が十分であるため、カーボ
ン系の炭素はほとんどなく灰分はいわゆる灰白色で、し
かも灰分量は極小となった。これは現実に実施例されて
いる燃焼炉の１／１０程度であった。

【００２４】

【発明の効果】１）燃焼室内の高温に維持して、廃棄物
の焼却によるダイオキシンの発生を安全かつ確実に防止
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃棄物焼却炉の一実施例を示す説明断
面図である。

【符号の説明】

１焼却炉本体２燃焼室３炉床３ａ中央凹部４ゴミ供給口５開閉扉６ゴミピット７ゴミ投入口８開閉蓋９押込み機１０駆動手段１１燃焼用空気導入路１２燃焼用空気導入パイプ１３流量計１４燃焼用ガス供給パイプ１４ａガス噴出口１５燃焼用ガス発生装置１５ａ燃焼ガス導入パイプ１５ｂ水供給口１６排ガス出口１７排出パイプ１８有害物質除去手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K065 AA18 AB01 AC01 BA04 DA03 HA02 HA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼用ガスを発生せしめ、該燃焼用ガス
を燃焼室内に供給して、該燃焼室内を十分な温度にまで
加熱した後、燃焼室内に供給された廃棄物を高温で燃焼
せしめることを特徴とする廃棄物焼却方法。
【請求項２】上記燃焼用ガスが水素ガスと酸素ガスの
等量ガス又は石油系ガスである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】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床と、廃棄物を供給する
手段と、燃焼用ガスを発生せしめる手段と、該燃焼用ガ
ス発生手段により発生する燃焼用ガスを上記燃焼室に供
給する手段と、上記廃棄物の焼却により発生する排ガス
を外部に排出する手段から構成されることを特徴とする
廃棄物焼却装置。
【請求項４】上記燃焼用ガス発生手段が、水素ガスと
酸素ガスの等量ガスを発生せしめる水の電気分解装置、
又は、石油系燃焼ガス発生装置であることを特徴とする
請求項３に記載の廃棄物焼却装置。
【請求項５】上記燃焼用ガスの供給手段が、燃焼用ガ
スを上記炉床に向けて噴出せしめる燃焼用ガス供給パイ
プであることを特徴とする請求項３または４に記載の廃
棄物焼却装置。