JP2002340318A

JP2002340318A - 熱エネルギー供給システム

Info

Publication number: JP2002340318A
Application number: JP2001187335A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hara; 幸一原; Michiko Imai; 美智子今井
Original assignee: NIPPON GIKEN HOKUETSU KK
Current assignee: NIPPON GIKEN HOKUETSU KK
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】排出ガスの規制値を大幅に下回り、洗浄・冷
却水を排出せず、廃水，廃油、ごみを燃料とする熱エネ
ルギー供給システムを提供する。【解決手段】燃焼ガスを処理した被処理水をろ過し汚
泥と処理水に分離するろ過分離装置１３０と、このろ過
分離装置１３０で浄化された処理水と廃水の一部と灯油
と廃油をエマルジョン化する燃料製造ユニット３０とを
設ける。この燃料製造ユニット３０で製造されたエマル
ジョン燃料をエマルジョンバーナー２１により焼却炉２
０で燃焼し、ごみを補助燃料として焼却する。熱交換器
６４に水又は空気を供給しシステム外に温水，蒸気，温
風等の熱エネルギーを供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水と油をエマルジ
ョン化したエマルジョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガス
の熱を熱交換器により熱交換し外部に熱エネルギーを供
給するとともに、燃焼ガスを浄化する排ガス処理装置を
設けた熱エネルギー供給システムに関するものである。
詳しくは、エマルジョン燃料の原料としての水を排ガス
処理装置で使用された処理水とその一部又は全部をシス
テム外の廃水を用い、原料としての油の一部又は全部を
廃油を使用するとともに補助燃料として廃棄物を燃焼
し、焼却過程で廃棄物並びに燃焼ガスを完全燃焼させ、
大気中に放出される排ガス中に含まれるばい塵，窒素酸
化物，ダイオキシン類等を極力排出しないとともに、ダ
イオキシン類を含む焼却灰，ばい塵，汚泥並びに排水を
排出しない熱エネルギー供給システムに関するものであ
る。

【０００２】また、本発明は、回収した焼却灰，ばい
塵，汚泥を再燃し骨材化する熱エネルギー供給システム
に関するものである。

【０００３】また、本発明は、エマルジョン燃料並びに
廃棄物を燃焼し、大気中に排出される排ガスの分析結果
を表示する表示を設けた熱エネルギー供給システムに関
するものである。

【０００４】

【従来の技術】一般に熱エネルギー供給システムとして
は、灯油，軽油，重油，薪等を燃料としたボイラーが知
られている。また、各地に熱供給装置を備えた大型の廃
棄物処理システムが設置されている。これらの廃棄物処
理システムは、平成９年に施行された改正廃棄物処理法
により、排ガス中のダイオキシン類濃度の規制が強化さ
れ、規制値をクリアするように設計されている。

【０００５】これら廃棄物処理システムは、広域からご
みを収集して連続燃焼し、燃焼過程で燃焼ガス中の未燃
炭素，炭化水素（特に前躯体物質としてダイオキシン類
に変化しやすいクロルベンゼンやクロロフェノール，ポ
リクロロビフェニル等）を減少するために、Ａ：高い燃
焼ガス温度として８５０℃以上（９００℃以上の維持）
Ｂ：十分なガス滞留時間（２秒以上）Ｃ：炉内での十分
なガス撹拌・２次空気との混合Ｄ：適量の空気を供給
して安定燃焼を行う等して燃焼制御を行い完全燃焼をさ
せるとともに、排ガス処理過程では、排ガス中にダイオ
キシン類が存在しなくても未燃炭素粒子あるいは多環芳
香族化合物があれば、一定条件下でダイオキシン類が合
成される「デノボ合成」と称される生成機構が提唱さ
れ、この反応は３００℃付近で最も顕著であり、ばい塵
中の金属塩が触媒作用を果たしているといわれているこ
とから、排ガスを急冷するとともに、ガス中に消石灰や
反応助剤を吹き込みばい塵等の微粒子とこの微粒子に付
着するダイオキシン類をバグフィルター等で捕集し、排
出ガスの規制値をクリアしている。

【０００６】一方、本願発明者は平成１１年特許願第３
７６２２７号にて複数のチャンバー並びに複数のベンチ
ュリ管で高温の排ガスと水の微粒子を接触混合させて排
ガスを急冷し、排ガス中のダイオキシン類及び飛灰を吸
着・除去するダイオキシン類含有排ガス並びに飛灰の処
理方法及びその装置を提案している。この装置を処理能
力１時間１００ｋｇの焼却炉に接続して燃焼試験を行
い、ダイオキシン類測定値：１次燃焼室出口２２ｎｇが
排気塔０．２２ｎｇ、排気温度：５１℃、並びにダイオ
キシン類汚染土壌焼却試験を行いダイオキシン類濃度３
１００ｐｇの土壌を焼却し０．６１ｐｇを達成してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、一般に知ら
れているボイラーは、ダイオキシン類対策特別措置法の
対象外となっており、同法では小規模の廃棄物処理装置
の規制値は大型のものに比べ規制が緩くなっているた
め、排出濃度の関係から普及しておらず熱供給装置も付
属しているものも少ない。また、上述の廃棄物処理シス
テムはダイオキシン類を再合成させないために排ガスを
急冷する必要がある。そこで、排ガスを高効率で冷却す
る手段として、取り入れられた高温の排ガスに水を噴霧
あるいは水中に排ガスを通過させて冷却し集塵処理して
いるが、排ガスと接触した処理水については、事業所の
敷地内に設けられる排水処理施設において水質基準値以
下に処理され河川に放流されるものがほとんどである。
しかしながら、ダイオキシン類その他の濃度は排出基準
値以下に処理されているもののその排水中には微量に含
まれており、自然環境で対流・食物連鎖が繰り返される
ことにより濃縮・蓄積され、最終的に人間に摂取され健
康に害を及ぼすこととなるので排ガス処理水を排出しな
いことが望ましい。また、廃油，廃水も処分場で焼却等
の処理が行われるが、その過程でエネルギーが消費さ
れ、公害物質が自然界に放出されている。

【０００８】一方、焼却灰やばい塵，汚泥等の廃棄物は
大半が産業廃棄物処分場にて処分されているが、処分場
に搬入される廃棄物に残留するダイオキシン類の濃度に
ついて規制値が設けられ、規制値以内に処理されていな
ければ処分場に搬入が拒否される。また、処分場の許容
量の問題や浸出水の汚染から新規の処分場の建設ができ
ない問題があり、焼却灰やばい塵，汚泥等を溶融化して
骨材として再利用する研究並びに一部実用化が行われて
いる。

【０００９】また、数多く開発されている廃棄物処理シ
ステムは、燃焼過程では燃焼温度の管理並びに排ガス処
理過程の集塵部ではバグフィルター，電気集塵装置，活
性炭吸着塔，触媒装置に流入する排ガスの温度をシビア
にコントロールしなければ排ガス規制値をクリアするこ
とができないばかりか引火・発火・爆発の危険もあるた
めに、システムのコントロールも複雑となり価格も上昇
する。

【００１０】さらに、ごみ焼却処分場周辺のみならず処
分場での作業員のダイオキシン類汚染の懸念も払拭され
ていない。

【００１１】また、ダイオキシンの危険性に関する情報
が住民の中に浸透し、そのダイオキシンの主な発生源と
して焼却炉が上げられているために、家の周辺にごみ焼
却施設ができてダイオキシンを含んだ煙を出されると健
康が侵されるという不安があるために、住民の理解が得
られず周辺に人家のない場所に大型の焼却施設を建設
し、その維持のために広域よりごみ収集車によりごみを
収集しなければならず、排気ガスによる空気の汚染とご
み処理に要する費用の上昇につながっている。廃棄物処
理法の改正により、焼却施設の構造基準に排ガス中のＣ
Ｏ濃度を連続的に測定・記録する装置を設けることとさ
れたが、本来は人間の生活行動より排出されるごみを町
内や団地等の地域単位あるいは集合住宅や病院，事業
所，農業団地，工業団地ごとに小型のごみ焼却施設を設
けて処理することがコスト的にも望ましいものである。
また、この小型のごみ焼却施設において排ガス性状の分
析結果を表示部に連続的に表示すれば住民も安心するこ
とができる。さらに、焼却施設から生ずる熱エネルギー
を周辺に供給すれば歓迎されるものである。

【００１２】また、食用廃油，機械廃油，切削廃油等の
廃油は、処理費を負担して焼却あるいは埋め立て処分さ
れており、また、下水，屎尿，不凍液等の廃水も事業所
内あるいは公共の廃水処理場で処理されている。

【００１３】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものでその第一の目的とするところは、排出ガ
スの規制値を大幅に下回り、熱エネルギー供給システム
に付帯する排ガス処理装置で用いられた洗浄・冷却水を
排出せず、廃棄物として処分されていた廃水，廃油に併
せてごみを燃料あるいは補助燃料として使用できる熱エ
ネルギー供給システムを提供しようとするものである。

【００１４】また、本発明の第二の目的は、ダイオキシ
ン類を含む焼却灰，ばい塵，汚泥を骨材化する熱エネル
ギー供給システムを提供しようとするものである。

【００１５】また、本発明の第三の目的は、排出ガスの
濃度を連続的に表示する表示部を設けた熱エネルギー供
給システムを提供しようとするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第一の発明は、水と油をエマルジョン化したエマルジ
ョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器によ
り熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃
焼ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー
供給システムにおいて、排ガスを処理した被処理水をろ
過し汚泥と処理水に分離する処理水ろ過分離部と、この
処理水ろ過分離部で浄化された処理水の一部を燃料とエ
マルジョン化するエマルジョン燃料製造装置とを備え、
このエマルジョン燃料製造装置で製造されたエマルジョ
ン燃料をエマルジョンバーナーで燃焼するものである。

【００１７】このように、処理水はエマルジョン燃料製
造装置でエマルジョン化されエマルジョンバーナーで燃
焼並びに蒸発分として大気中に放出されて減少し、減少
分を水道水で補給することにより、排水を一切排出する
ことはなくなり、ダイオキシン類を含む排水を排出する
ことによる汚染の虞はなくなる。

【００１８】また、第二の発明は、第一の発明に加え、
前記処理水ろ過分離部で浄化された処理水の一部を廃水
としたものである。

【００１９】このように、処理水の一部を廃水としエマ
ルジョン燃料製造装置でエマルジョン化しエマルジョン
燃料として燃焼できるので廃水のエネルギーを有効利用
できる。

【００２０】また、第三の発明は、第一の発明及び第二
の発明に加え、エマルジョン燃料の原料となる油の一部
又は全部を廃油としたものである。

【００２１】このように、油の一部又は全部を廃油とし
てエマルジョン燃料製造装置でエマルジョン化し，エマ
ルジョン燃料として燃焼できるので廃油のエネルギーを
有効利用できる。

【００２２】また、第四の発明は、第一乃至第三の発明
に加え、補助燃料として廃棄物を焼却し、この廃棄物を
焼却する焼却炉を備えたものである。

【００２３】このように、廃棄物を焼却炉でエマルジョ
ン燃料により燃焼できるのでゴミ処理費とランニングコ
ストの低減ができる。

【００２４】また、第五の発明は、焼却炉から排出され
る高温の排ガスに含まれる窒素酸化物、ダイオキシン類
等の有害物を除去する熱エネルギー供給システムにおい
て、２次燃焼室，蓄熱燃焼部内部を遠赤外線を発生する
蓄熱炉壁材で構成したものである。

【００２５】このような蓄熱炉壁材で構成したことによ
りエマルジョン燃料の燃焼による高温の還元雰囲気中で
蓄熱炉壁材より放射される遠赤外線により燃焼ガス中に
含まれるダイオキシン類やダイオキシン類の前躯体物質
の分解が促進される。

【００２６】また、第六の発明は、焼却炉から排出され
る高温の排ガスに含まれる窒素酸化物、ダイオキシン類
等の有害物を除去する熱エネルギー供給システムにおい
て、２次燃焼室の後段に蓄熱材が装填された蓄熱燃焼部
を設けたものである。

【００２７】このように蓄熱材が装填されているので、
蓄熱燃焼部に導入された排ガスは該蓄熱材を通過する際
に蓄熱材から放射される遠赤外線により、また、蓄熱材
により排ガスが乱流・混合を受け、ガス中のダイオキシ
ン類の分解が促進される。

【００２８】また、第七の発明は、焼却炉から排出され
る高温の排ガスに含まれる窒素酸化物、ダイオキシン類
等の有害物を除去する熱エネルギー供給システムにおい
て、１次燃焼室、２次燃焼室、蓄熱燃焼部、除塵サイク
ロンに蓄積する焼却灰・ばい塵の吸引回収装置を設けた
ものである。

【００２９】このように、焼却灰・ばい塵の回収装置を
設けたことにより、作業者の手に触れることなく、１次
燃焼室、２次燃焼室、蓄熱燃焼部、除塵サイクロンに蓄
積した焼却灰・ばい塵を回収できるので、作業者の汚染
を防止できる。

【００３０】また、第八の発明は、焼却炉から排出され
る高温の排ガスに含まれる窒素酸化物、ダイオキシン類
等の有害物を除去する熱エネルギー供給システムにおい
て、焼却灰，ばい塵，汚泥を再燃して骨材化する灰焼却
部を設けたものである。

【００３１】このように、灰焼却部に焼却灰，ばい塵，
汚泥を投入して再燃することにより焼却灰，ばい塵，汚
泥に含まれるダイオキシン類は熱分解され、安定な骨材
として再利用される。

【００３２】また、第九の発明は、焼却炉から排出され
る高温の排ガスに含まれる窒素酸化物、ダイオキシン類
等の有害物を除去する熱エネルギー供給システムにおい
て、除塵冷却された排ガスに還元中和剤を噴霧混合する
ものである。

【００３３】このように、還元中和剤と排ガスを混合す
ることにより排ガス中に微量に残存するダイオキシン
類，窒素酸化物を分解し、クリーンな排ガスを大気中に
排出できる。

【００３４】また、第十の発明は、水と油をエマルジョ
ン化したエマルジョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの
熱を熱交換器により熱交換し外部に熱エネルギーを供給
するとともに、燃焼ガスを浄化する排ガス処理装置を設
けた熱エネルギー供給システムにおいて、除塵冷却され
た排ガスに人工酵素触媒を混合するものである。

【００３５】このように、人工酵素触媒と排ガスを混合
することにより排ガス中に微量に残存するダイオキシン
類，窒素酸化物を分解し、クリーンな排ガスを大気中に
排出できる。

【００３６】また、第十一の発明は、水と油をエマルジ
ョン化したエマルジョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガス
の熱を熱交換器により熱交換し外部に熱エネルギーを供
給するとともに、燃焼ガスを浄化する排ガス処理装置を
設けた熱エネルギー供給システムにおいて、熱エネルギ
ー供給システムの排気塔に設けた排ガス分析計の測定部
の分析結果を表示する表示部を設けたものである。

【００３７】このように、熱エネルギー供給システムに
排出ガスの分析結果を表示することにより、熱エネルギ
ー供給システムが設置される付近の住民の不安が解消さ
れる。

【００３８】

【発明の実施形態】以下、図面に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は本発明の熱エネルギー供給システ
ムのパターンを示すシステム構成図で、図中１０はごみ
自動投入装置、２０は焼却炉をなす燃焼室である１次燃
焼室、３０はエマルジョン燃料製造装置としての燃料製
造ユニット、４０は燃焼室である２次燃焼室、５０は蓄
熱ガス分解固定室をなす蓄熱燃焼部、６０は熱交換・除
塵部、７０は急冷・洗浄室、８０はスクラバー洗浄室、
９０はミキシング室、１００はフィルター部としての除
塵フィルター室、１１０は吸引ファンからなる送風機、
１２０は排気塔、１３０は処理水ろ過分離部としてのろ
過分離装置、１４０は吸引回収装置としての焼却灰・ば
い塵回収機、１５０は混練機である。

【００３９】前記ごみ自動投入装置１０は、補助燃料と
して投入された廃棄物であるごみを前記１次燃焼室２０
に自動的に投入するもので、ごみの性状，形状により乾
燥機，破砕機，金属分別機を設けたり、医療廃棄物のよ
うに箱形状に梱包されたものは搬送するコンベアーを設
けてもよい。図１の矢印２００はごみの流れを示してい
る。

【００４０】前記１次燃焼室２０は、ロータリーキルン
などからなり、補助燃料であるごみを燃焼するものであ
る。

【００４１】前記燃料製造ユニット３０は、燃料タンク
３１に貯蔵された燃料としての灯油及び廃油タンク３２
に貯蔵された食用廃油，機械廃油，切削廃油等の廃油と
水及び廃水タンク３３に貯蔵された雨水，中水，下水，
屎尿，不凍液等の固形分を分離除去した廃水を５：５の
比率でエマルジョン化し、エマルジョン燃料を製造する
ものである。このエマルジョン燃料は、前記１次燃焼室
２０に設けられたエマルジョンバーナーとしての１次バ
ーナー２１及び前記２次燃焼室４０に設けられたエマル
ジョンバーナーとしての２次バーナー４１にそれぞれ供
給され、燃焼する。図１の矢印２０１はエマルジョン燃
料の流れを示している。尚、本実施形態では灯油を用い
たものを示したが、灯油以外に軽油，重油を使用してエ
マルジョン燃料とすることができる。

【００４２】前記２次燃焼室４０は、通路２０２を通っ
て１次燃焼室２０から流入した排ガス中の未燃ガスを還
元雰囲気下で燃焼・分解するものである。そして、２次
燃焼室４０の内部は、高温で遠赤外線並びにマイナスイ
オンを大量に発生する素材からなる特殊な炉材（蓄熱炉
壁材）で構成されている。また、２次燃焼室４０には灰
焼却部としての再燃室４２が設けられている。この再燃
室４２は２次燃焼室４０の熱により加熱されるものであ
るが、再燃室４２の内部は、２次燃焼室４０内における
排ガスの通路からは気密に隔離されている。

【００４３】前記蓄熱燃焼部５０は、前記２次燃焼室４
０からの排ガス中の未燃ガスを還元雰囲気下でさらに熱
分解するものである。そして、蓄熱燃焼部５０も、高温
で遠赤外線並びにマイナスイオンを大量に発生する素材
からなる特殊な炉材（蓄熱炉壁材）で構成されている
が、さらに、蓄熱燃焼部５０内には同素材からなる蓄熱
材が装填され、通過する未燃ガスを撹拌し、熱分解を促
進する。

【００４４】前記熱交換・除塵部６０の上部には、熱交
換器６４が設けられている。この熱交換器６４は、温水
ないし発電用蒸気の発生装置やボイラーが設けられ、シ
ステム外部に温水，蒸気を供給するものである。熱交換
・除塵部６０に通路２０３を通って蓄熱燃焼部５０から
流入した排ガス中に含まれる焼却灰，飛灰等のばい塵を
高効率で分離するとともに、分解された塩素を塩素固定
剤で吸着するものである。ばい塵の分離のために、熱交
換・除塵部６０の下部には高性能マルチサイクロンから
なる除塵サイクロン６１が設けられている。また、図２
に示すように、熱交換・除塵部６０内の排ガスの通路６
２，６３は２系統ある。一方の通路６２は前記蓄熱燃焼
部５０に連通している。また、両通路６２，６３は、互
いに隣接しているが、互いに気密に隔離されている。熱
交換・除塵部６０の上部の熱交換器６４には通路２０４
を介して前記燃焼室２０，４０に熱風を供給及び通路２
１０を介して送られる排気ガスを熱交換して排気ガスが
大気中に排出されて際に白煙を生じないようにする機能
も設けてある。

【００４５】前記急冷・洗浄室７０は、前記熱交換・除
塵部６０の除塵サイクロン６１の排気部に通路２０５を
介して連通している。そして、急冷・洗浄室７０は、そ
の下方に冷却循環水貯蔵タンク７１（図２に示す）が設
けられており、さらに、詳しくは図示していないが、前
段の急冷洗浄部と後段の充填洗浄部とに分かれている。
急冷洗浄部は、マルチチャンバーから処理水の微細水滴
を大量に噴霧することにより高温の排ガス（燃焼ガス）
を急速冷却するとともにガス成分を洗浄・吸着するもの
である。また、充填洗浄部は、噴霧ノズルから処理水を
噴霧することにより排ガスを冷却するとともに、耐食性
の金属片などからなる充填剤間に排ガスを通すことによ
りガス成分を洗浄・吸着するものである。

【００４６】前記スクラバー洗浄室８０は、前記急冷・
洗浄室７０に通路２０６を介して連通しており、下方に
冷却循環水貯蔵タンク８１（図２に示す）が設けられて
いる。この冷却循環水貯蔵タンク８１は、前記急冷・洗
浄室７０の下方の冷却循環水貯蔵タンク７１と連通して
おり、これにより両冷却循環水貯蔵タンク７１，８１は
同一水位に保たれるようになっている。そして、スクラ
バー洗浄室８０は、マルチスクラバーからの処理水の微
細噴霧により排ガスをさらに冷却するとともに洗浄・吸
着するものである。また、スクラバー洗浄室８０の後段
部にはミストセパレーター８２が設けられている。

【００４７】前記ミキシング室９０は、通路２０７を通
ってスクラバー洗浄室８０から流入した排ガスと噴霧さ
れた還元中和剤とをミキシング室において撹拌混合し、
排ガス中に有害ガス成分が残存している場合にはこれを
分解するものである。また、還元中和剤に代えて人工酵
素触媒をスクラバー洗浄室８０から流入した排ガスと撹
拌混合しても排ガス中に残存する有害ガス成分を分解す
ることが可能である。なお、ミキシング室９０は、前記
除塵フィルター室１００の後段に配置したり、ミキシン
グ室９０を設けずに送風機１１０のインペラー部に還元
中和剤あるいは人工酵素触媒を滴下するようにし、送風
される排ガスと混合されるようにしてもよい。

【００４８】前記除塵フィルター室１００は、２室から
構成され切替ダンパーにより交互運転でき、紙製のフィ
ルターを装填したもので、通路２０８を通ってミキシン
グ室９０から流入した排ガス中に万一すす等が発生して
いる場合これを捕捉するものである。フィルター室の切
替は、差圧を検知して差圧が高くなると自動的に切り替
えられる。また、差圧の高くなったフィルター室ではフ
ィルターの逆洗が行われ、フィルターが再使用される。
使用限度を超えたフィルターは交換され焼却処理され
る。

【００４９】前記送風機１１０は、通路２０９により前
記除塵フィルター室１００に連通しており、燃焼の安定
化及びガス成分の分解のために、燃焼室２０，４０側か
ら排気を等速吸引するものである。さらに、送風機１１
０は、通路２１０により前記熱交換・除塵部６０の通路
６３に連通している。

【００５０】前記排気塔１２０は、前記熱交換・除塵部
６０に接続して設けられており、その通路６３に連通
し、約５０℃排ガスを熱交換により排ガス温度を上昇さ
せ大気中に排出された際の白煙を防止する。白煙の問題
がない地域では送風機１１０から直接排気塔１２０に接
続すればよく、この場合排気ガス温度が低くなっている
ので地球温暖化防止には好ましい。また、排気塔１２０
には、排ガス分析計１２１の測定部１２２が設けられて
いる。そして、その分析結果を表示する大型の表示部１
２２が付近住民から見える場所に設置される。排ガス分
析計１２１は排ガス温度，ＣＯ，ＣＯ_２，ＮＯ_ｘ，ＳＯ
_ｘ等の有害物の測定を行うものである。

【００５１】なお、前記ミキシング室９０、除塵フィル
ター室１００及び送風機１１０で生じた水は、通路２１
１を通して前記冷却循環水貯蔵タンク８１へ送られるよ
うになっている。

【００５２】前記ろ過分離装置１３０は、通路２１２を
通って前記急冷・洗浄室７０およびスクラバー洗浄室８
０の冷却循環水貯蔵タンク７１，８１から送られてきた
使用済みの被処理水をろ過して汚泥スラッジ１３１と処
理水とに分離し、浄化された処理水を通路２１３により
冷却循環水貯蔵タンク７１，８１に返送するとともに、
処理水の一部を通路２１４により燃料製造ユニット３０
に送るものである。

【００５３】前記焼却灰・ばい塵回収機１４０は、前記
１次燃焼室２０、２次燃焼室４０、蓄熱燃焼部５０、熱
交換・除塵部６０に堆積する焼却灰・ばい塵を吸引して
通路２１５を通し回収するものである。

【００５４】前記混練機１５０は、通路２１６を通って
前記ろ過分離装置１３０から送られてきた汚泥スラッジ
と、通路２１７を通って前記焼却灰・ばい塵回収機１４
０から送られてきた焼却灰・ばい塵とを特殊液剤（高濃
度珪酸液）と混練するものである。この混練物は、通路
２１８を通って前記再燃室４２へ送られ、ここで再燃さ
れて骨材１５１にされるようになっている。さらに、ブ
ロック，瓦等の建材の製造装置を取り付けてもよい。

【００５５】次にガス、水、燃料、灰の流れを説明す
る。

【００５６】排ガス：ごみ自動投入装置１０により投入
された補助燃料であるごみは１次燃焼室２０で燃焼さ
れ、このとき排ガスが生じる。この排ガスは、図２に破
線の矢印で示すように、通路２０２、２次燃焼室４０、
蓄熱燃焼部５０、通路２０３、熱交換・除塵部６０内の
通路６２及び除塵サイクロン６１、通路２０５、急冷・
洗浄室７０、通路２０６、スクラバー洗浄室８０及びそ
のミストセパレーター８２、通路２０７、ミキシング室
９０、通路２０８、除塵フィルター室１００、通路２０
９、送風機１１０、通路２１０、熱交換・高温除塵部６
０内の通路６３を順次通って適宜処理され、排気塔１２
０から大気中に放出される。

【００５７】水：急冷・洗浄室７０及びスクラバー洗浄
室８０で使用された処理水は、それぞれ急冷・洗浄室７
０及びスクラバー洗浄室８０の下方にある冷却循環水貯
蔵タンク７１，８１に蓄積され、通路２１２を通してろ
過分離装置１３０へ送られる。ここで、汚泥スラッジ１
３１と水とが分離され、浄化された水の一部が通路２１
４を通って燃料製造ユニット３０へ供給され、その他は
通路２１３を通して冷却循環水貯蔵タンク７１，８１へ
戻され、処理水として急冷・洗浄室７０及びスクラバー
洗浄室８０における排ガス冷却・洗浄用に再利用され
る。なお、ミキシング室９０、除塵フィルター室１００
及び送風機１１０で生じた水は、通路２１１を通って冷
却循環水貯蔵タンク８１へ送られる。以上のように水は
循環的に再使用され、本熱エネルギー供給システムから
外部への排水はない。また、処理水はバーナー２１，４
１での燃焼及び蒸発により大気中に放出されて減少する
が、減少分の水は水道水で補給する。

【００５８】燃料：燃料タンク３１内の燃料である灯油
及び廃油タンク３２内の食用廃油，機械廃油，切削廃油
等の廃油と前記ろ過分離装置１３０で浄化された水と廃
水タンク内の雨水，中水，下水，不凍液，屎尿等の固形
分を分離除去した廃水は燃料製造ユニット３０で廃油の
一部又は全部と廃水の一部がエマルジョン化されてエマ
ルジョン燃料となり、図１に矢印２０１で示すように、
１次バーナー２１，２次バーナー４１に送られて燃焼さ
れる。

【００５９】灰：１次燃焼室２０に蓄積する焼却灰、２
次燃焼室４０，蓄熱燃焼部５０並びに除塵サイクロン６
１に蓄積するばい塵は、通路２１５を介して焼却灰・ば
い塵回収機１４０で回収され、さらに通路２１７を通っ
て混練機１５０へ送られる。また、ろ過分離装置１３０
で分離された汚泥スラッジ１３１も通路２１６を通って
混練機１５０へ送られる。そして、これらばい塵及び汚
泥スラッジ１３１は、混練機１５０で混練され、２次燃
焼室４０の再燃室４２に送られて再燃される。

【００６０】次に各部分の作用についてより詳しく説明
する。

【００６１】１次燃焼室２０，２次燃焼室４０では、エ
マルジョン燃料をバーナー２１，４１で燃焼することに
より燃焼室２０，４０内が還元雰囲気となり、エマルジ
ョン燃料の燃焼時水分子が分解して、補助燃料として投
入される有機物（ごみ）の炭素と酸素が結合し完全燃焼
する。これを１次燃焼室２０における１次燃焼、２次燃
焼室４０における２次燃焼、蓄熱燃焼部５０における蓄
熱燃焼と繰り返すことにより、ベンゼン環が崩壊する。
また、エマルジョン燃料のため、窒素は通常のバーナー
より少ない。そして、１次燃焼室２０ではごみ自動投入
装置１０より投入された補助燃料であるごみを６００〜
８００℃で燃焼し、２次燃焼室４０並びに蓄熱燃焼部５
０では未燃ガスを８００〜１０００℃好ましくは９００
〜１０００℃で還元雰囲気下で燃焼・分解する。また、
２次燃焼室４０及び蓄熱燃焼部５０は、高温で遠赤外
線，マイナスイオンを大量に放出する素材を炉壁材に採
用し、さらに蓄熱燃焼部５０内には同素材からなる蓄熱
材を装填してあることにより、１次燃焼室２０からの未
燃ガスを２次燃焼室４０並びに蓄熱燃焼部５０で２秒以
上滞留させる間に、エマルジョン燃焼による高温還元雰
囲気下と遠赤外線，マイナスイオン雰囲気下でダイオキ
シン類，窒素酸化物等の有害物質を含む未燃ガスをより
効率よく燃焼・分解できる。しかも、蓄熱材により排ガ
スが乱流・混合を受けるので、未燃ガスをさらに確実に
分解できる。さらに、前述のようにエマルジョン燃料燃
焼のため還元雰囲気となるので、装置本体の損傷が少な
くなる。

【００６２】熱交換・除塵部６０では、排ガス（燃焼ガ
ス）中に含まれる灰を除塵サイクロン６１により高効率
で分離するとともに、分解された塩素を塩素固定剤で吸
着して９９％以上捕捉し、熱交換器６４を保護する。塩
素を吸着した塩素固定剤は自然崩壊し、灰とともに排ガ
ス中より分離される。除塵サイクロン６１により急冷・
洗浄室７０へのばい塵の混入を抑制でき、かつ、ばい塵
を人の手に触れることなく処理できる。また、熱交換・
高温除塵部６０に設けられた熱交換器６４からは、高温
の燃焼ガスとの熱交換によって発電、ボイラー、温水又
は温風を供給することができ、熱エネルギーが供給され
る。また、熱風が通路２０４を通して１次燃焼室２０、
２次燃焼部４０に供給され、これにより燃焼効率が上昇
し、ランニングコストが低減される。さらに、急冷・洗
浄室７０、スクラバー洗浄室８０、ミキシング室９０及
び除塵フィルター室１００をさらに経て冷却、浄化され
た排ガスは、排気塔１２０から排出される前に熱交換・
除塵部６０内の通路６３を通るが、このとき同じ熱交換
・除塵部６０内の通路６２内を通る高温の排ガスとの熱
交換によって加熱され、白煙が除去される。

【００６３】焼却灰・ばい塵回収機１４０は、１次燃焼
室２０、２次燃焼室４０、蓄熱燃焼部５０、熱交換・除
塵部６０に蓄積する飛灰、焼却灰等のばい塵を人手に触
れることなく自動回収する。

【００６４】急冷・洗浄室７０は前述のように急冷洗浄
部と充填洗浄部とに分かれているが、急冷洗浄部では、
マルチチャンバーから処理水の微細水滴を大量に噴霧す
ることにより高温の排ガスを急速冷却し、ダイオキシン
類の再合成を阻止するとともに、排ガス中の残存飛灰及
び有害ガス成分を微細水滴が吸着する。また、噴霧衝撃
によって発生するマイナスイオンにより有害ガス成分を
分解する。充填洗浄部では、噴霧ノズルから処理水を噴
霧することにより排ガスを冷却するとともに充填剤の表
面を処理水で被覆し、充填剤間を通過する排ガスの残存
飛灰及び有害ガス成分が表面水に吸着・洗浄される。充
填剤はガス中の塩素を吸着固定し、排ガス中の塩素を除
去する。急冷・洗浄室７０では、排ガス温度を８０〜１
００℃まで冷却する。

【００６５】スクラバー洗浄室８０では、マルチスクラ
バーによる処理水の微細噴霧によりさらに排ガスの冷却
及び微細水滴により残存するばい塵及び有害ガス成分の
吸着除去が行われ、急冷・洗浄室７０と併せて残存する
ばい塵の９９％以上を捕捉する。また、噴霧衝撃によっ
て発生するマイナスイオンにより有害ガス成分を分解す
る。排ガス温度は５０〜８０℃に冷却される。これはダ
イオキシンが大気中で再合成する温度をはるかに下回っ
ている。さらに、スクラバー洗浄室８０にあるミストセ
パレーター８２では、飽和状態の水蒸気並びに処理水の
微細水滴を互いに衝突させてその粒径を大きくし、吸着
した飛灰、ダイオキシン類とともに除去する。

【００６６】ミキシング室９０では、還元中和剤又は人
工酵素触媒と排ガスが撹拌混合され、有害ガス成分が残
存する場合は分解する。これにより、ダイオキシン類の
分解を完全なものとすることができる。

【００６７】除塵フィルター室１００は、通常発生しな
い突発的な不安定燃焼状態で発生するすす等を捕捉する
ために設けられている。除塵フィルター室１００内のフ
ィルターは逆洗により繰り返し使用され、最終的には焼
却処分ができる材質からなっている。

【００６８】送風機１１０は、排ガス（燃焼ガス）を等
速吸引し、排ガス（燃焼ガス）を完全燃焼，分解，吸着
を促進させる。

【００６９】ろ過分離装置１３０は、急冷・洗浄室７
０，スクラバー洗浄室８０で使用された処理水中の灰，
吸着したガス成分を無機高分子凝集剤で凝集分離・浄化
し、処理水を急冷・洗浄室７０及びスクラバー洗浄室８
０に返送するとともに、処理水の一部を燃料製造ユニッ
ト３０に送る。ろ過分離装置１３０で分離されたスラッ
ジと焼却灰・ばい塵回収機１４０で回収されたばい塵は
混練機１５０へ送って高濃度珪酸液と混練し、さらに再
燃室４２に送って再燃する。これにより灰中のダイオキ
シン処理も可能である。また、前記再燃室４２での再燃
しなくとも重金属等が溶出しない無害な骨材，ブロッ
ク，瓦等の製品化が可能となる。そして、処理水が燃焼
されることにより、ランニングコストが低減する。

【００７０】さらに、システム全体の特徴として、装置
内の圧損がなく、圧力変化が少ないため燃焼効率が上昇
し燃焼が安定する。また、不安定燃焼時も除塵フィルタ
ー室１００で除塵を行うこともあって、バグフィルター
や電気集塵装置が不要である。

【００７１】以上のように、本熱エネルギー供給システ
ムによれば、既存のボイラーや熱供給設備を備えたバグ
フィルターを使用する既存の大型の排ガス処理システム
のような複雑な温度管理・圧力管理を必要とせず、素人
でも操作が可能である。また、既存の上記設備と比べ大
気の点でも水質の点でも確実な公害対策を図ることがで
きる。即ちエマルジョン燃料の専用バーナー２１，４１
による燃焼により生ずる還元雰囲気下で自動投入による
ごみが燃焼及び燃焼に伴い生ずる未燃焼ガスが燃焼分解
され、特殊炉材による還元雰囲気下で排ガス成分の分解
を行い、水による高温排ガスの急冷洗浄，有害ガス成分
の吸着・分解を行うことにより、ダイオキシン類，ＳＯ
_ｘ，ＮＯ_ｘ，ＨＣＬ，ばい塵が排出基準（大気）をはる
かに下回る。さらに処理水も浄化再利用し一部をエマル
ジョン燃料製造に再利用することで、汚水も一切排出す
ることがない。また、廃油，廃水をエマルジョン燃料と
しその上廃棄物（ごみ）を補助燃料とするのでランニン
グコストを大幅に低減することができる。

【００７２】また、表示部１２３で排出ガスの分析結果
を表示するので、この表示を熱エネルギー供給システム
が設置される付近の住民が分析結果を見ることにより、
住民の不安が解消される。

【００７３】さらに、本熱エネルギー供給システムは小
型のものであるが、この小型の熱エネルギー供給システ
ムを町内や団地等の地域単位あるいは集合住宅，病院，
事業所，農業団地，工業団地ごとの多数個所に設置すれ
ば、少数個所に大型の焼却施設を建設する場合に比べ、
建設コストを低減でき、ごみ収集車などによるごみ収集
のための人件費を節約できるとともに、ごみ収集車の排
気ガスによる空気の汚染も防止でき、周辺に熱エネルギ
ーとして温水・温風や電力を供給できる。

【００７４】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、種々の変形実施が可能である。

【００７５】

【発明の効果】第一の発明によれば、水と油をエマルジ
ョン化したエマルジョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガス
の熱を熱交換器により熱交換し外部に熱エネルギーを供
給するとともに、燃焼ガスを浄化する排ガス処理装置を
設けた熱エネルギー供給システムにおいて、排ガスを処
理した被処理水をろ過し汚泥と処理水に分離する処理水
ろ過分離部と、この処理水ろ過分離部で浄化された処理
水の一部を燃料とエマルジョン化するエマルジョン燃料
製造装置とを備え、このエマルジョン燃料製造装置で製
造されたエマルジョン燃料をエマルジョンバーナーで燃
焼するので、排ガス中のダイオキシン類等の有害物を効
率よく除去できるとともに、排水を一切排出することが
なくなり、ダイオキシン類を含む排水を排出することに
よる汚染の虞がなくなる。

【００７６】さらに、第二の発明によれば、第一の発明
に加え、前記熱エネルギー供給システムにおいて、前記
処理水ろ過分離部で浄化された処理水の一部を廃水とし
たものであるので、廃棄物として処理されていた廃水を
燃料として使用でき、廃水のエネルギーの有効利用が図
れ、ランニングコストが低減する。

【００７７】さらに、第三の発明によれば、第一及び第
二の発明に加え熱エネルギー供給システムにおいて、エ
マルジョン燃料の原料となる油の一部又は全部を廃油と
したものであるので、廃棄物として処理されていた廃油
も燃料として使用でき、廃油のエネルギーの有効利用が
図れ、ランニングコストの低減が図れる。

【００７８】さらに、第四の発明によれば、第一乃至第
三の発明に加え、水と油をエマルジョン化したエマルジ
ョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器によ
り熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃
焼ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー
供給システムにおいて、補助燃料として廃棄物を焼却
し、この廃棄物を焼却する焼却炉を備えたものであるの
で、廃棄物として処理されていたごみを補助燃料として
使用でき、ゴミ処理費の削減とランニングコストの低減
が図れる。

【００７９】さらに、第五の発明によれば、燃焼室内部
を遠赤外線並びにマイナスイオンを発生する炉材で構成
したので、燃焼ガス中に含まれる有害物であるダイオキ
シン類やダイオキシン類の前躯体物質の分解を促進でき
る。

【００８０】また、第六の発明によれば、遠赤外線並び
にマイナスイオンを発生する蓄熱材が装填された蓄熱燃
焼部を設けたので、燃焼ガス中に含まれる有害物である
ダイオキシン類やダイオキシン類の前躯体物質の分解を
促進できる。

【００８１】第七の発明によれば、水と油をエマルジョ
ン化したエマルジョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの
熱を熱交換器により熱交換し外部に熱エネルギーを供給
するとともに、燃焼ガスを浄化する排ガス処理装置を設
けた熱エネルギー供給システムにおいて、１次燃焼室、
２次燃焼室、蓄熱燃焼部、高温除塵部に堆積する焼却灰
・ばい塵の吸引回収装置を設けたので、人の手に触れる
ことなく焼却灰・ばい塵を回収でき、作業者の汚染を防
止できる。

【００８２】第八の発明によれば、水と油をエマルジョ
ン化したエマルジョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの
熱を熱交換器により熱交換し外部に熱エネルギーを供給
するとともに、燃焼ガスを浄化する排ガス処理装置を設
けた熱エネルギー供給システムにおいて、焼却灰，ばい
塵，汚泥を再燃して骨材化する灰焼却部を設けたので、
焼却灰，ばい塵，汚泥に含まれるダイオキシン類を分解
でき、焼却灰，ばい塵，汚泥を安定な骨材として再利用
できる。

【００８３】第九の発明によれば、水と油をエマルジョ
ン化したエマルジョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの
熱を熱交換器により熱交換し外部に熱エネルギーを供給
するとともに、燃焼ガスを浄化する排ガス処理装置を設
けた熱エネルギー供給システムにおいて、除塵冷却され
た排ガスに還元中和剤を噴霧混合するミキシング室を設
けたので、排ガス中に残存するダイオキシン類，窒素酸
化物を分解でき、クリーンな排ガスを大気中に排出でき
る。

【００８４】第十の発明によれば、水と油をエマルジョ
ン化したエマルジョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの
熱を熱交換器により熱交換し外部に熱エネルギーを供給
するとともに、燃焼ガスを浄化する排ガス処理装置を設
けた熱エネルギー供給システムにおいて、除塵冷却され
た排ガスに人工酵素触媒を噴霧混合するので、排ガス中
に残存するダイオキシン類，窒素酸化物を分解でき、ク
リーンな排ガスを大気中に排出できる。

【００８５】第十一の発明によれば、水と油をエマルジ
ョン化したエマルジョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガス
の熱を熱交換器により熱交換し外部に熱エネルギーを供
給するとともに、燃焼ガスを浄化する排ガス処理装置を
設けた熱エネルギー供給システムにおいて、排気塔に設
けた排ガス分析計の測定部の分析結果を表示する表示部
を設けたので、熱エネルギー供給システムが設置される
付近の住民の不安を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すシステム構成図であ
る。

【図２】同上、排ガスの流れを示す説明図である。

【符号の説明】

２０１次燃焼室（燃焼室，焼却炉）２１１次バーナー（エマルジョンバーナー）３０燃料製造ユニット（エマルジョン燃料製造装置）３２廃油タンク３３廃水タンク４０２次燃焼室（燃焼室）４１２次バーナー（エマルジョンバーナー）４２再燃室（灰焼却部）５０蓄熱燃焼部６０熱交換・除塵部６４熱交換器９０ミキシング室１２１排ガス分析計１２２測定部１２３表示部１３０ろ過分離装置（処理水ろ過分離部）１４０焼却灰・ばい塵回収機（吸引回収装置）

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ２３Ｍ 5/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 ＥＦターム(参考） 3K062 AA07 AA24 AB01 AC03 AC06 BA02 BA05 CB10 DA01 DA23 DA24 DA25 DA26 3K070 DA02 DA03 DA04 DA05 DA06 DA07 DA08 DA09 DA13 DA22 DA23 DA24 DA25 DA29 DA38 DA42 DA54 DA58 DA60 3K078 BA03 BA21 CA02 CA21 CA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水と油をエマルジョン化したエマルジョ
ン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器により
熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃焼
ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー供
給システムにおいて、排ガスを処理した被処理水をろ過
し汚泥と処理水に分離する処理水ろ過分離部と、この処
理水ろ過分離部で浄化された処理水の一部を燃料とエマ
ルジョン化するエマルジョン燃料製造装置とを備え、こ
のエマルジョン燃料製造装置で製造されたエマルジョン
燃料をエマルジョンバーナーで燃焼することを特徴とす
る熱エネルギー供給システム。
【請求項２】請求項１記載の熱エネルギー供給システ
ムにおいて、前記処理水ろ過分離部で浄化された処理水
の一部を廃水としたことを特徴とする熱エネルギー供給
システム。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の熱エネルギ
ー供給システムにおいて、エマルジョン燃料の原料とな
る油の一部又は全部を廃油としたことを特徴とする熱エ
ネルギー供給システム。
【請求項４】水と油をエマルジョン化したエマルジョ
ン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器により
熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃焼
ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー供
給システムにおいて、補助燃料として廃棄物を焼却し、
この廃棄物を焼却する焼却炉を備えたことを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の熱エネルギー供給シス
テム。
【請求項５】水と油をエマルジョン化したエマルジョ
ン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器により
熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃焼
ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー供
給システムにおいて、燃焼室内部を遠赤外線並びにマイ
ナスイオンを発生する炉材で構成したことを特徴とする
請求項１〜４いずれかに記載の熱エネルギー供給システ
ム。
【請求項６】水と油をエマルジョン化したエマルジョ
ン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器により
熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃焼
ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー供
給システムにおいて、遠赤外線並びにマイナスイオンを
発生する蓄熱材が装填された蓄熱燃焼部を設けたことを
特徴とする請求項５記載の熱エネルギー供給システム。
【請求項７】水と油をエマルジョン化したエマルジョ
ン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器により
熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃焼
ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー供
給システムにおいて、１次燃焼室、２次燃焼室、蓄熱燃
焼部、熱交換・除塵部に堆積する焼却灰・ばい塵の吸引
回収装置を設けたことを特徴とする請求項４〜６いずれ
かに記載の熱エネルギー供給システム。
【請求項８】水と油をエマルジョン化したエマルジョ
ン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器により
熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃焼
ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー供
給システムにおいて、焼却灰，ばい塵，汚泥を再燃して
骨材化する灰焼却部を設けたことを特徴とする熱エネル
ギー供給システム。
【請求項９】水と油をエマルジョン化したエマルジョ
ン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器により
熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃焼
ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー供
給システムにおいて、除塵冷却された排ガスに還元中和
剤を噴霧混合することを特徴とする熱エネルギー供給シ
ステム。
【請求項１０】水と油をエマルジョン化したエマルジ
ョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器によ
り熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃
焼ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー
供給システムにおいて、除塵冷却された排ガスに人工酵
素触媒を混合することを特徴とする熱エネルギー供給シ
ステム。
【請求項１１】水と油をエマルジョン化したエマルジ
ョン燃料を燃焼して生ずる燃焼ガスの熱を熱交換器によ
り熱交換し外部に熱エネルギーを供給するとともに、燃
焼ガスを浄化する排ガス処理装置を設けた熱エネルギー
供給システムにおいて、排気塔に設けた排ガス分析計の
測定部の分析結果を表示する表示部を設けたことを特徴
とする熱エネルギー供給システム。