JP2003190926A

JP2003190926A - 炭素含有廃棄物の処理方法及び処理設備

Info

Publication number: JP2003190926A
Application number: JP2001393995A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyuki Nishihara; 充幸西原; Kazuhiro Higashimura; 一弘東村
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】排ガス処理工程で必要となる吸着剤等の経費
節減、溶融に伴う経費節減を図ることが可能となる炭素
含有廃棄物の処理方法を得る。【解決手段】焼却炉３において炭素含有廃棄物を乾留
処理し、焼却炉３から排出される排ガスを浄化処理する
吸着塔１４に、乾留処理によって生成される残さ中の残
留炭素を送り、ガス処理を行うとともに、使用済みの残
留炭素を溶融炉３に送り溶融処理に利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は炭素分を含有する廃
棄物の処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような炭素含有廃棄物の処理設備
としては、図２に示す様に焼却炉を備え、この炉から排
出される焼却残さを溶融・減量化する溶融炉を備えた設
備を挙げることができる。

【０００３】このような廃棄物焼却溶融処理設備にあっ
ては、従来、焼却炉に投入された炭素含有廃棄物は、そ
れに含まれる可燃成分のほとんどが酸化反応によって焼
却処理され、生成する焼却残さ（焼却灰、焼却飛灰等）
が溶融炉に送られて溶融処理されている。

【０００４】焼却炉等から発生する排ガスに関しては、
その浄化処理を焼却炉の排ガス路に備えられる排ガス処
理装置で行う。例えば、排ガスに含まれる硫黄酸化物、
水銀、ダイオキシン類などは、活性コークスや活性炭等
を使用して吸着除去される。一方、排ガスに含有される
窒素酸化物は、アンモニアと反応させて除去できるが、
この処理において、活性コークス、活性炭を反応促進触
媒として働かせることが可能である。

【０００５】溶融炉にあっては、焼却残さ（焼却灰、焼
却飛灰等）を高温で溶融処理することとなるが、この処
理を行うのに、溶融炉外から重油・電気等の外部エネル
ギーを供給して処理を進める。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような設備構成
にあっては、（１）排ガス処理に際して、硫黄酸化物等の酸性ガ
ス、水銀、ダイオキシン類などを吸着除去するために、
活性コークスや活性炭等の吸着剤が別途必要となり、こ
の費用がコスト増を招く。脱硝処理を行う場合も、上記
手法を採用する場合は、活性コークス、活性炭が、別
途、必要である。（２）溶融炉での溶融処理では、上記したように外部
エネルギーが必要であり、エネルギーコストを運転費に
見込まなければならない。

【０００７】本願発明の目的は、排ガス処理工程で必要
となる吸着剤等の費用の節減を図ることが可能となる処
理方法を得るとともに、処理上、必要となるエネルギー
コストを節減することができる炭素含有廃棄物の処理方
法を得るとともに、そのような運転方法を実施できる処
理設備を得ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による発明の特徴構成は、請求項１に記載され
ているように、炭素含有廃棄物を乾留処理して得られる
乾留残さから残留炭素を回収する第一工程と、回収され
た残留炭素を、火炉からの排ガスを浄化処理する処理剤
として使用する第二工程と、排ガスの浄化処理に使用さ
れた処理剤を溶融燃料として使用する第三工程とを含む
ことにある。

【０００９】この方法では、第一工程において、炭素含
有廃棄物を乾留処理して乾留残さを得、これに含まれる
残留炭素を第二工程で排ガスの浄化処理に使用すること
で、結果的に第二工程で必要とされてきた処理剤を処理
系内で得ることができる。さらに、上記の第二工程を経
て、活性を失った残留炭素は、溶融処理側へ送り、第三
工程においてその溶融処理に利用する。この様にする
と、乾留残さ内に残存しているエネルギー分を溶融に使
用することができる。結果、炭素含有廃棄物の処理に際
して、その運転コストを大幅に低減することができる。

【００１０】この処理方法を使用する処理設備を構成す
る場合は、請求項５に記載されているように、炭素含有
廃棄物を乾留処理する処理炉と、前記処理炉の乾留残さ
から回収された残留炭素を、同一又は異なる処理炉から
の排ガスを浄化処理する処理剤として使用する排ガス処
理装置と、前記排ガス処理装置で使用された処理剤を溶
融燃料として使用する溶融炉とを含む構成とすればよ
い。

【００１１】この処理設備にあっては、処理炉で第一工
程を実行することができ、この処理炉における処理によ
り得られる乾留残さに含まれる残留炭素を回収し、第二
工程で、これを処理剤として排ガス処理装置で使用でき
る。また、この装置で使用された処理剤を溶融炉に送
り、その溶融燃料として使用することで、第三工程を実
行できる。結果、設備として、本願の目的を果たすこと
ができる。

【００１２】さて、請求項１に記載の特徴手段におい
て、請求項２に記載されているように、前記第二工程の
前に、前記残留炭素にバインダーを加えて所定粒形に成
形する成形工程を有することが好ましい。この場合、設
備的には、請求項６に記載されているように、前記処理
炉で得られた残留炭素にバインダーを加えて所定粒形に
成形する成形装置を備えることとなる。

【００１３】この様にすると、回収された残留炭素を、
第二工程において処理剤として使用する場合に、そのハ
ンドリングを容易とすることが可能であるとともに、そ
の使用に際して、粉状体が発生する等の問題を回避する
ことができる。

【００１４】さて、請求項３に記載されているように、
前記第一工程における乾留処理は、炭素含有廃棄物を焼
却処理する焼却炉において、燃焼空気の供給量を調節す
ることにより実行されるものであることが好ましい。

【００１５】第一工程は、所謂乾留処理であるが、通常
運転状態にあっては、炭素含有処理物に対して十分な燃
焼空気を供給して焼却処理を実施する焼却炉において、
その燃焼空気量を調節して、乾留側で使用することで、
焼却炉を本願の目的に対応した乾留を行う炉として使用
することができる。よって、焼却処理に伴って発生する
排ガスの処理を、本願の方法で行うことも可能となる。
そして、生成される乾留残さに含まれる残留炭素を、先
に示したように処理剤として用いるとともに、溶融燃料
として使用することができることとなる。

【００１６】さて、請求項４に記載されているように、
前記浄化処理は、酸性ガス、水銀もしくはダイオキシン
類のいずれか一種以上を吸着する吸着処理、もしくは窒
素酸化物とアンモニアとの反応を促進させる脱硝処理で
あることが好ましい。回収された残留炭素を有効に利用
して、所定目的の浄化を行うことが可能となる。

【００１７】さて、焼却炉と溶融炉とを備えた処理設備
にあっては、請求項７に記載されているように、炭素含
有廃棄物を乾留処理する焼却炉と、前記焼却炉の乾留残
さから残留炭素を選別回収する選別回収装置と、前記選
別回収装置で回収された残留炭素にバインダーを加えて
所定粒形に成形する成形装置と、前記成形装置で成形さ
れた処理剤を、前記焼却炉の排ガス処理装置に処理剤と
して供給する第一処理剤供給装置と、前記排ガス処理装
置で使用された処理剤を溶融炉に供給する第二処理剤供
給装置とを備えてなる構成が採用できる。

【００１８】焼却炉を、所定の乾留状態での運転とする
とともに、その乾留残さからの残留炭素の選別回収を選
別回収装置で行う。そして、このようにして回収された
残留炭素に対してバインダーを加えて成形装置で粒状化
する。このようにして形成された粒状化物を第一処理剤
供給装置により排ガス処理装置に送り、この成形処理済
みの残留炭素を処理剤として排ガス処理装置で使用す
る。次に、使用済みの処理剤を、第二処理剤供給装置に
より溶融炉に供給することで、この処理剤を溶融処理の
燃料として使用できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】［設備構成］廃棄物焼却溶融処理
設備１に適応した例に関して、図１を参照しながら説明
する。設備１は、焼却炉２と溶融炉３とを主要設備とし
て備えて構成されている。設備１の特徴は、焼却炉２の
運転状態を、チャー（炭化物である残留炭素）が残さ内
に多分に含まれる状態で運転可能に構成されるととも
に、このようなチャーを多分に含む残さからチャーを取
り出し、ペレットに成形した後、ペレットを排ガス路４
に備えられる排ガス処理装置５で使用可能に構成されて
いることにある。さらに、排ガス処理装置５で使用済み
のペレットに関して、これを溶融炉３に送り、溶融の用
に供することができるように構成されていることにあ
る。

【００２０】以下、設備順に説明していく。１焼却炉２焼却炉２として、所謂、ストーカ式の焼却炉を採用して
おり、ホッパー６から投入される処理対象物（具体的に
は、炭素含有廃棄物の一例としての都市ゴミ）をストー
カ７により順次下手側に送りながら、ストーカ７の下部
域に設けられる風箱８から一次空気を供給して、燃焼処
理を進める。ストーカ７を備えた処理域Ａの最下段部に
は、残さ回収用のピット９が設けられており、この部位
で、残さが回収される。

【００２１】前記処理域Ａの上部空間には二次燃焼域が
備えられるとともに、屈曲経路１０を経て、燃焼ガスが
保有する熱を回収可能に構成されている。

【００２２】前記ホッパー６の出口部位には、処理対象
物を処理域へ送るプッシャー１１が備えられており、こ
のプッシャー１１の動作状況により前記処理域へ送り出
される処理対象物の量を調節可能に構成されている。

【００２３】さらに、前記風箱８からの一次空気量、さ
らに二次空気量を調節可能に構成されており、炉の運転
状態を制御可能に構成されている。

【００２４】前記処理域Ａへ送り出される処理対象物の
量、一次空気量および二次空気量は、焼却炉の運転制御
装置１２側からの運転指令により制御される。

【００２５】さて、本願の処理設備では、排ガス処理に
使用する処理剤（吸着剤あるいは脱硝触媒）として、積
極的に、焼却炉２でその処理対象物からこれを得るもの
とする。よって、上記運転制御装置１２にあっては、処
理対象物に含有される可燃成分の殆どを焼却処理して、
焼却灰、金属が焼却残さの大部分を示す運転状態である
通常の焼却処理状態を実現する第一運転制御と、処理対
象物に含有される可燃成分の内、炭素成分がチャーとし
て残留し、残さ内に、焼却灰、金属、チャーが混在して
残留する運転状態（実質的には、所謂、乾留状態の運
転）を実現する第二運転制御を、実行可能に構成されて
いる。

【００２６】この第二運転状態は、例えば、通常の焼却
処理状態に対して、処理域に存する処理対象物の量を増
やし、あるいは、一次空気の量を減らすこととされてい
る。処理域Ａにおける燃焼温度に関して説明すると、前
者状態では、８００〜９００℃程度であり、後者状態で
は４００〜５００℃程度とする。

【００２７】２焼却炉１から吸着塔１４に至る経路前記ピット９の下手側には、前記通常の焼却処理状態で
得られる残さを溶融処理に回す溶融処理経路Ｌ１と、焼
却炉１の燃焼状態を前記乾留状態で得られる残さから選
別回収される残留炭素を処理剤として利用する炭化物利
用経路Ｌ２とが設けられている。これらの経路Ｌ１、Ｌ
２の前段側部位は共通経路として成立している。ここ
で、前記炭化物利用経路Ｌ２には、本願にいう第一処理
剤供給装置Ｌ２ａを備えるとともに、第二処理剤供給装
置Ｌ２ｂを備えている。

【００２８】以下、経路に沿ってさらに詳細に説明す
る。焼却炉１の残さ回収用ピット９には乾式コンベア１
３が備えられるとともに、このコンベア１３により搬送
されてくる残さから金属分を分離する分離器１５が記載
順に備えられている。さらに下手側には、金属分を除去
後の残さを、その粒度に従って分粒するように分粒装置
１６が備えられており、この分粒装置１６により、焼却
灰は粒径２０ｍｍφ以下のものとして、本願が有効に利
用するチャーは、粒径２０〜３０ｍｍφ程度のものとし
て回収される。粒径が３０ｍｍ以上のものは、系外に排
出もしくは施設内で破砕し、溶融炉内へ送り込む。

【００２９】本願にいう選別・回収装置としての前記分
粒装置１６により回収される焼却灰は、図１に示すよう
に、溶融処理経路Ｌ１を経て、溶融炉３の処理物投入部
３ａに搬送される。

【００３０】一方、前記分粒装置１６により回収される
チャーは、成形装置１７に送られ、石灰および廃棄プラ
スチックと混合された後、ペレットとして成形される。
ペレットは、通用の形状である径１０〜２０ｍｍφ、３
０〜４０ｍｍの円柱形状のものとされる。混合される廃
棄プラスチックはバインダーとしての機能を果たす。ペ
レット状に成形されたチャーは、バアファータンク１８
に一旦溜められた後、適宜、払い出されて吸着塔１４で
の所定の用に供される。即ち、この経路が上記した炭化
物利用経路Ｌ２の前半部を成す。

【００３１】３排ガス処理系焼却炉２の排ガス路４には、上流側から集じん器１９、
加熱用熱交換装置２０、吸着塔１４が備えられており、
処理を終え浄化された排ガスを煙突２１から放出可能に
構成されている。

【００３２】集じん器１９にあっては、２０〜０．１μ
ｍφ程度の粒子を捕捉する。この集じん器１９は、１７
０℃程度の温度域で動作される。前記吸着塔１４は、前
記焼却炉２より選別・分粒を経て第一処理剤供給装置Ｌ
２ａにより所定の処理を経て送られてくる成形済みのチ
ャーを、吸着剤として使用する。

【００３３】吸着塔１４は、排ガスが前記加熱用熱交換
器２０により２００℃程度に加熱されて通過する排ガス
処理空間１４ａに、吸着剤を層状に配設可能に構成され
ているものであり、排ガス処理空間１４ａ、吸着剤分離
用フルイ１４ｂ、帰還路１４ｃを経て、再度、排ガス処
理空間１４ａに吸着剤を戻すように構成されている。こ
の循環系Ｂにあっては、フルイ１４ｂを備えることによ
り、吸着に適した大きさの吸着剤が、この循環系Ｂを循
環する。

【００３４】不足分の吸着剤は、前記バッファータンク
１８内に貯留されたペレットを払い出すことで、さらに
は、別途、準備されている活性コークスを、コークス槽
２２から払い出すことで、活性のある吸着剤を排ガス処
理空間１４ａに、適宜、供給可能に構成されている。

【００３５】吸着塔１４の下手側には、処理後の排ガス
の浄化度を検出するための検出器２３が備えられ、この
検出器２３の検出結果に基づいて、前記循環系Ｂからの
活性を失った吸着剤の取り出し、新たな吸着剤の供給
（前記バッファータンク１８からのもの、およびコーク
ス槽２２からのものを共に含む）制御を行う制御装置２
４が備えられている。さらに、前記排ガス処理空間１４
ａの上側位置には、吸着剤層の上表面位置を検出する検
出器２５が備えられており、この検出器２５の検出結果
も前記制御装置２４に送られる。上記新たな吸着剤の供
給制御にあたっては、この要素も加味される。このよう
にして、この吸着塔は排ガス処理装置として働く。

【００３６】図１に示すように、フルイ１４ｂにより分
離されるペレットの破砕片、活性を失って前記循環系か
ら取り出されるペレット等は、共に、前記炭化物利用経
路Ｌ２の後半部を成す第二処理剤供給装置Ｌ２ｂにより
溶融炉３に送られ、溶融炉３における溶融の用に燃料と
して利用される。

【００３７】４溶融炉３溶融炉３は、所謂表面溶融炉形式のものが採用されてお
り、炉内に設けられる溶融空間Ｃ（逆円錐形をなす）の
中央部位に溶融用のバーナ２６が備えられており、上側
開放の下部炉体３ｂと、前記バーナ２６を備えた上部炉
体３ｃとの間に形成される環状の処理物投入部３ａから
導入される溶融処理対象物に表面を形成させ、この表面
を、前記バーナ２６によって加熱して、溶融処理を良好
に実施することができる。溶融物は、溶融スラグとして
スラグピット２７に流下し、回収されて、後の用に供さ
れる。

【００３８】これまで説明してきたように、この溶融炉
３にあっては、溶融処理経路Ｌ１を経て送られてくる焼
却灰等、炭化物利用経路Ｌ２を経て送られてくる、活性
を失ったチャー、粉状化したチャー等が処理される。

【００３９】［処理方法］上記のような設備構成を採用
することで、本願設備においては、下記の処理方法を実
施することができる。１焼却炉２において、炭素含有廃棄物を処理するに、
炉の運転状態を乾留状態として、焼却炉２からの残さに
チャー（残留炭素）が多分に含まれたものとする（第一
工程）。この残さを回収するとともに、チャーを選別・
回収し、これをペレットに成形し（成形工程）、吸着塔
側へ送り、吸着塔内で、排ガスの浄化処理（硫黄酸化
物、水銀、ダイオキシン類の吸着処理、アンモニア添加
を行う場合は脱硝処理）に使用する（第二工程）。

【００４０】２吸着塔１４において使用され活性を失
った成形済みチャー等を溶融炉３に送り、溶融炉３での
溶融処理の燃料に使用する（第三工程）。

【００４１】〔別実施の形態〕本願の別実施の形態に関
して説明する。（１）上記の実施の形態にあっては、処理炉して焼却
炉を備え、通常の処理が焼却処理である例を示したが、
このような炉としては、炭化炉等であってもよい。

【００４２】（２）上記の実施の形態にあっては、溶
融炉として表面溶融炉を使用する例を示したが、排ガス
処理との関係にあっては、その形式が問題となるわけで
はなく、任意の形式の溶融炉を使用できる。但し、活性
を失ったチャーも燃料として使用するため、エネルギー
源が炭素分である炉を使用することとなる。

【００４３】（３）上記の実施の形態にあっては、チ
ャーをペレット化する例を示したが、チャーの粒度が適
切に調整されており、吸着処理に良好に使用できる場合
にあっては、とくに成形を必要とするものではない。

【００４４】（４）上記の実施の形態にあっては、チ
ャーをペレット化して、ペレットを集じん器の下手側に
配設された吸着塔に送り、この部位で排ガスの浄化を行
う例を示したが、粉末状のチャーを集じん器の前段部位
で噴霧するとともに、吸着能を発揮して活性を失った粉
末状のチャーを集じん器で捕集し、捕集物を溶融処理す
るようにしても良い。この場合は、粉体の噴霧装置、集
じん器が、本願にいう排ガス処理装置を構成することと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の処理設備の構成を示す図

【図２】従来の処理設備の構成を示す図

【符号の説明】

１廃棄物焼却溶融処理設備２焼却炉３溶融炉４排ガス路５排ガス処理装置１２運転制御装置１４吸着塔１７成形装置２２コークス槽２３検出器２４制御装置２５検出器２６バーナＡ処理域Ｂ循環系Ｃ溶融空間Ｌ１溶融処理経路Ｌ２炭化物利用経路Ｌ２ａ第一処理剤供給装置Ｌ２ｂ第二処理剤供給装置

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ０１Ｄ 53/64 Ｆ２７Ｄ 17/00 １０４Ｇ 53/70 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 53/81 ３０３ＬＢ０１Ｊ 20/20 Ｂ０１Ｄ 53/34 １２３ＢＦ２３Ｇ 5/00 １１５１２９Ｂ 5/027 １３４Ｅ 5/14 １３６ＡＦ２７Ｄ 17/00 １０４Ｆターム(参考） 3K061 AA02 AA18 AB02 AB03 BA05 CA01 DA11 DA17 FA21 4D002 AA02 AA12 AA21 AA29 AB01 AC04 BA04 CA08 DA05 DA07 DA12 DA41 DA66 HA09 4D004 AA46 AA47 AB03 AB06 AC05 BA03 CA14 CA24 CA29 CB34 DA03 DA06 4G066 AA04B AA16D AA75A AC39D BA20 CA07 CA23 CA28 CA33 CA47 DA02 FA28 4K056 AA05 CA20 DB04 DB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素含有廃棄物を乾留処理して得られる
乾留残さから残留炭素を回収する第一工程と、回収され
た残留炭素を、火炉からの排ガスを浄化処理する処理剤
として使用する第二工程と、排ガスの浄化処理に使用さ
れた処理剤を溶融燃料として使用する第三工程とを含む
炭素含有廃棄物の処理方法。
【請求項２】前記第二工程の前に前記残留炭素にバイ
ンダーを加えて所定粒形に成形する成形工程を有する請
求項１記載の炭素含有廃棄物の処理方法。
【請求項３】前記第一工程における乾留処理は、炭素
含有廃棄物を焼却処理する焼却炉において、燃焼空気の
供給量を調節することにより実行されるものである請求
項１又は２記載の炭素含有廃棄物の処理方法。
【請求項４】前記浄化処理は、酸性ガス、水銀もしく
はダイオキシン類のいずれか一種以上を吸着する吸着処
理、もしくは窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進さ
れる脱硝処理である請求項１から３いずれか１項記載の
炭素含有廃棄物の処理方法。
【請求項５】炭素含有廃棄物を乾留処理する処理炉
と、前記処理炉の乾留残さから回収された残留炭素を、
同一又は異なる処理炉からの排ガスを浄化処理する処理
剤として使用する排ガス処理装置と、前記排ガス処理装
置で使用された処理剤を溶融燃料として使用する溶融炉
とを含む炭素含有廃棄物の処理設備。
【請求項６】前記処理炉で得られた残留炭素にバイン
ダーを加えて所定粒形に成形する成形装置を備えてある
請求項５記載の炭素含有廃棄物の処理設備。
【請求項７】炭素含有廃棄物を乾留処理する焼却炉
と、前記焼却炉の乾留残さから残留炭素を選別回収する
選別回収装置と、前記選別回収装置で回収された残留炭
素にバインダーを加えて所定粒形に成形する成形装置
と、前記成形装置で成形された処理剤を、前記焼却炉の
排ガス処理装置に処理剤として供給する第一処理剤供給
装置と、前記排ガス処理装置で使用された処理剤を溶融
炉に供給する第二処理剤供給装置とを備えてなる炭素含
有廃棄物の処理設備。