JP2003343820A - 廃棄物溶融処理設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、多くの可燃物や水分を含有してい
る被処理物１５がそのまま投入されても、溶融効率及び
熱効率の低下を抑制しつつ、それを良好に溶融処理する
ことができる廃棄物溶融処理設備を実現することを目的
とする。 【解決手段】 内筒２と外筒７とを同一軸心回りに相対
的に回転自在に構成し、内筒２と外筒７との間の環状空
間に被処理物を蓄積する堆積部Ｓと、内筒２に備える炉
天井部３と外筒７に備える炉底８との間に堆積部Ｓから
供給される被処理物１５を燃焼バーナ４により加熱溶融
処理する主室９と、内筒２と外筒７との相対回転により
主室９に被処理物１５を切出し供給する切出部１３とを
設けてある廃棄物溶融処理設備であって、主室２の燃焼
排ガスＢの一部Ｂ２を堆積部Ｓに通気させる通気機構２
０を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内筒と外筒とを同
一軸心回りに相対的に回転自在に構成し、前記内筒と前
記外筒との間の環状空間に被処理物を蓄積する堆積部
と、前記内筒に備える炉天井部と前記外筒に備える炉底
との間に前記堆積部から供給される被処理物を燃焼バー
ナにより加熱して溶融処理する主室と、前記内筒と前記
外筒との相対回転により前記主室に前記被処理物を切出
し供給する切出部とを設けてある廃棄物溶融処理設備に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、都市ゴミや下水汚泥等の廃棄物、
廃棄物を焼却処理して排出された焼却灰、廃棄物を乾留
処理して排出された乾留残渣、又は、埋立処分場を再び
掘り起こした再処理物等を被処理物として主室に供給
し、その主室の被処理物を燃焼バーナにより加熱熔融処
理して溶融スラグ化することにより減容化する熔融処理
設備が知られている。

【０００３】また、このような熔融処理設備として回転
式表面溶融炉がある。かかる回転式表面溶融炉は、内筒
と外筒とを同一軸心回りに相対的に回転自在に構成し、
これら内筒と外筒との間の環状空間に被処理物を蓄積す
る堆積部を設け、内筒に備える炉天井部と外筒に備える
炉底との間に被処理物を燃焼バーナにより加熱して溶融
処理する主室を設け、内筒と外筒との相対回転により主
室に被処理物を切出し供給する切出部を設け、更に、炉
底に被処理物が溶融して生成した溶融スラグが排出され
るスラグ排出部を設け、また、その主室からスラグ排出
部を介して排出された燃焼排ガスを後燃焼処理する後燃
焼室を設けて構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の廃
棄物溶融処理設備において、可燃物を多く含有した被処
理物を主室に供給して溶融処理する場合には、その可燃
物の含有量が多くなるほど溶融処理効率（排出される溶
融スラグ排出量に対する主室への被処理物供給量の比に
相当する。）が低下してしまう。特に、都市ゴミや下水
汚泥、又は埋立処分場を再び掘り起こした再処理物等の
被処理物には多くの可燃物が含まれているので、このよ
うな被処理物をそのまま溶融処理すると上記溶融効率が
大幅に低下することがある。また、このような溶融効率
の低下を抑制するためには、例えば、上記都市ゴミや上
記再処理物等の被処理物については、その被処理物を焼
却炉等で焼却処理し、焼却処理後の焼却灰を適宜乾燥処
理等した後に廃棄物溶融処理設備に投入したり、更に、
焼却灰等の被処理物については、その被処理物をロータ
リーキルン等の乾留装置で乾留処理し、その乾留処理利
後の乾留残渣を廃棄物溶融処理設備に投入する場合があ
る。

【０００５】一方、従来の廃棄物溶融処理設備におい
て、湿灰等の水分を多く含有した被処理物を主室に供給
して溶融処理する場合には、その水分の含有量が多くな
るほど、主室において水を加熱及び蒸発させるために消
費される熱量が多くなるので、主室の温度を被処理物が
良好に溶融する温度に維持するために、燃焼バーナにお
ける燃料量を上昇させるなどのように主室に多くの熱を
供給する必要があり、熱効率が低下してしまう。また、
このような熱効率の低下を抑制するために、被処理物を
乾燥装置等により充分に乾燥した後に、乾燥後の被処理
物を廃棄物溶融処理設備に投入することも考えられるが
処理コストが嵩むため好ましくない。

【０００６】従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、
多くの可燃物や水分を含有している被処理物がそのまま
投入されても、上記溶融効率及び熱効率の低下を抑制し
つつ、それを良好に溶融処理することができる廃棄物溶
融処理設備を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る廃棄物溶融処理設備の第一特徴構成は、
特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した如く、内筒と
外筒とを同一軸心回りに相対的に回転自在に構成し、前
記内筒と前記外筒との間の環状空間に被処理物を蓄積す
る堆積部と、前記内筒に備える炉天井部と前記外筒に備
える炉底との間に前記堆積部から供給される被処理物を
燃焼バーナにより加熱して溶融処理する主室と、前記内
筒と前記外筒との相対回転により前記主室に前記被処理
物を切出し供給する切出部とを設けてある廃棄物溶融処
理設備であって、前記主室の燃焼排ガスの一部を前記堆
積部に通気させる通気機構を設けてある点にある。

【０００８】即ち、本発明に係る廃棄物溶融処理設備の
上記第一の特徴構成によれば、上記通気機構を設けるこ
とにより、上記切出部により切出された直後で溶融があ
まり進行していない被処理物が存在することで比較的高
い通気性を有する堆積部の主室に面する部位を介して、
前記主室に存在する低酸素且つ高温の燃焼排ガスの一部
を当該堆積部内に流入させ、その流入した燃焼排ガスを
前記堆積部の内部に通気させることで、堆積部に堆積し
ている被処理物を乾燥させる乾燥処理を行い、更には、
堆積部に堆積している被処理物中の可燃物をガス化させ
る乾留処理を行うことができる。

【０００９】従って、乾燥処理や乾留処理等を行ってい
ない都市ゴミ等の有機性廃棄物や水分が多い湿灰等の被
処理物が堆積部に投入された場合でも、堆積部におい
て、適度に乾燥させ、更には、含有されている可燃物を
適度にガス化させた後に、その被処理物を主室に供給す
ることができる。よって、主室において、その乾燥処理
及び乾留処理後の被処理物を良好に溶融処理することが
でき、溶融処理効率及び熱効率の低下を抑制することが
できる。また、本溶融処理設備により、被処理物の前処
理工程において、被処理物を乾燥する乾燥装置及びその
被処理物を乾留処理する乾留装置等を簡略化又は省略す
ることができる。

【００１０】本発明に係る廃棄物溶融処理設備の第二特
徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項２に記載した如
く、上記第一特徴構成に加えて、前記主室から前記炉底
に形成されたスラグ排出部を介して排出された燃焼排ガ
スを後燃焼処理する後燃焼室を設けてあり、前記通気機
構を、前記堆積部を通気した後の通気後排ガスを前記後
燃焼室に供給して前記燃焼排ガスと共に前記後燃焼処理
するように構成してある点にある。

【００１１】即ち、本発明に係る廃棄物溶融処理設備の
上記第二の特徴構成によれば、上記通気機構により、堆
積部を通気した後の被処理物中の可燃物がガス化された
熱分解ガスが含まれている通気後排ガスを、上記後燃焼
室に供給して、主室からスラグ排出部を介して排出され
た燃焼排ガスと共に後燃焼処理することができる。した
がって、通気後排ガス中の熱分解ガスを燃焼処理する燃
焼室を別途設ける必要がなく、通気後排ガス中の熱分解
ガスを後燃焼室において完全燃焼させた後に排出するこ
とができる。更に、後燃焼室から排出された排ガスの熱
を回収して燃焼用空気予熱等に利用することで、通気後
排ガス中の熱分解ガスを燃焼させることにより発生する
熱をも有効利用することができる。

【００１２】本発明に係る廃棄物溶融処理設備の第三特
徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項３に記載した如
く、上記第一又は第二特徴構成に加えて、前記主室が還
元性雰囲気に維持されている点にある。

【００１３】即ち、本発明に係る廃棄物溶融処理設備の
上記第三の特徴構成によれば、主室の燃焼バーナに供給
する空気量を調整するなどして、主室を還元性雰囲気に
維持することで、主室での低沸点重金属の揮発を促進し
ながら、上記通気機構により、還元雰囲気であり酸素を
殆ど含まない燃焼排ガスを堆積部に通気させることがで
きるので、堆積部に堆積する被処理物中の可燃物が上記
主室から流入した高温の燃焼排ガスにより燃焼すること
を良好に抑制することができる。

【００１４】本発明に係る廃棄物溶融処理設備の第四特
徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項４に記載した如
く、上記第一乃至第三特徴構成に加えて、前記堆積部の
温度を検出する堆積部温度検出機構を設け、前記堆積部
温度検出機構で検出される前記堆積部の温度が所定温度
となるように、前記通気機構により前記堆積部を通気さ
れる前記燃焼排ガス通気量を制御する通気量制御機構を
設けてある点にある。

【００１５】即ち、本発明に係る廃棄物溶融処理設備の
上記第四の特徴構成によれば、上記通気量制御機構によ
り、上記堆積部温度検出機構で検出される上記堆積部の
温度が所定温度に維持されるように、上記通気機構によ
り堆積部を通気される燃焼排ガス通気量を制御すること
で、上記堆積部の温度を安定させて、安定して乾燥及び
乾留処理された被処理物を堆積部から主室に供給するこ
とができ、主室における溶融処理状態を安定したものと
することができる。また、上記堆積部温度検出機構によ
り温度検出される堆積部の部位を、被処理物が乾留処理
される部位とする場合には、その堆積部の温度を例えば
４００℃〜４５０℃の範囲内の所定温度に維持すること
で、良好に乾留処理された被処理物を主室に供給して、
主室における溶融効率及び熱効率を一層向上することが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る廃棄物溶融処理設備
の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１７】本発明に係る廃棄物溶融処理設備として構
成された廃棄物溶融処理炉１は、図１に示すように、固
定された内筒２と、前記内筒２と同一軸心回りに回転自
在な外筒７とを設け、前記内筒２に、前記内筒２と前記
外筒７との間の環状空間を覆う環状天井部６を設け、前
記環状空間に被処理物１５を蓄積する堆積部Ｓを設け、
前記内筒２に備える炉天井部３と前記外筒７に備える炉
底８との間に、前記堆積部Ｓから供給される被処理物１
５を燃焼バーナ４により加熱溶融処理する主室９を設け
てある。更に、前記炉底８に前記被処理物１５が溶融し
て生成した溶融スラグＲを排出するスラグ排出部８ａを
設けてある。また、スラグ排出部８ａから滴下した溶融
スラグＲは、二次室１０を経てスラグ回収機構１２によ
り回収される。

【００１８】前記廃棄物溶融処理炉１に被処理物１５を
供給する被処理物供給装置４０から被処理物１５を前記
環状空間に投入して前記堆積部Ｓに被処理物１５を蓄積
させる。そして、前記内筒２と前記外筒７との相対回転
により前記主室９に前記被処理物１５を切出し供給する
切出部である切出羽根１３によって前記被処理物１５を
前記主室９に供給する。供給された被処理物１５の炉内
表面Ｆを燃焼バーナ４により加熱溶融することにより、
前記堆積部Ｓの炉内表面Ｆが前記主室９の熱により溶融
した溶融表面を形成し、そこに生成した溶融スラグＲが
炉内表面Ｆに沿って流下することで、擂り鉢状の溶融表
面が形成される。

【００１９】尚、本実施の形態では、前記内筒２を固定
し、前記外筒７を回転自在としたが、その逆の前記外筒
７を固定し、前記内筒２を回転自在としてもよく、前記
内筒２と前記外筒７とが逆向きに回転する形態であって
もよい。つまり、前記内筒２と前記外筒７とが、同一軸
心回りに相対的に回転自在に構成されてあればよい。

【００２０】前記炉天井部３には、燃料を供給して燃焼
させる燃焼バーナ４が設けてあり、燃料供給路１８を前
記燃焼バーナ４に接続し、更に空気供給路１９を前記燃
焼バーナ４にそれぞれ接続し、供給された燃料の燃焼熱
により前記主室９を約１３００〜１４００℃程度に加熱
し、その熱により前記被処理物１５の炉内表面Ｆを加熱
溶融するように構成されている。また、燃焼バーナ４へ
の空気供給量は、燃焼バーナ４への燃料供給量に対して
所定のバーナ空気比（通常、バーナ空気比としては０．
８〜１．０が設定される）となるように調整されてお
り、このことから、主室９を還元性雰囲気に維持して、
被処理物１５からの低沸点重金属の揮発を促進し、生成
された溶融スラグＲ中に閉じ込められる低沸点重金属を
極めて少なくすることができる。

【００２１】更に、主室９で生成された燃焼排ガスＢ
は、主に、スラグ排出部８ａの下方に形成された二次室
１０に排出され、この二次室１０に排出された燃焼排ガ
スＢ１は、誘導路１１を介して後燃焼室３０に供給され
て、空気供給路１９から供給された空気により、後燃焼
処理される。また、後燃焼室３０で後燃焼処理され煙道
３２に排出された排ガスは、適宜冷却処理、無害化処
理、及び集塵処理等を行なった後に排出される。

【００２２】この二次室１０の下方には、二次室１０に
滴下した溶融スラグＲを受け入れ回収するためのスラグ
回収装置１２を設けてあり、スラグ回収装置１２は水を
溜めた水槽１２ａに溶融スラグＲを滴下させて溶融スラ
グＲを冷却すると共に、この水槽１２ａにより炉内を気
密に保つように構成されている。また、このスラグ回収
装置１２で回収された溶融スラグＲの量を検出すること
によって、前記主室９での溶融処理量を検出して、その
溶融処理量に応じて、被処理物供給装置４０による被処
理物１５の投入量が調節される。

【００２３】被処理物供給装置４０は、被処理物１５を
堆積部Ｓに供給するために、スクリューコンベア等で被
処理物１５を搬送して、堆積部Ｓがある環状空間が外部
に対して気密を維持するように構成されている。また、
被処理物供給装置４０において、上記被処理物１５の搬
送経路の前後に両方が同時に開状態となることがない２
重シャッタを設けることでも、被処理物１５を堆積部Ｓ
に投入しながら、堆積部Ｓを外部に対して気密に維持す
ることができる。

【００２４】更に、環状天井部６の外周と前記外筒７の
上部外周との間には、堆積部Ｓを外部に対して気密に維
持するための環状水封機構２５を設け、更に、主室９か
ら二次室１０への経路の周壁部の外周部には、主室９及
び二次室１０を外部に対して気密に維持するための環状
水封機構２６を設けてある。

【００２５】そして、上記スラグ回収装置１２及び被処
理物供給装置４０及び上記環状水封機構２５，２６によ
り、堆積部Ｓ及び主室９及び二次室１０等が外部に対し
て気密に維持されることになる。

【００２６】更に、本廃棄物溶融処理炉１には、主室９
で生成された高温且つ還元性雰囲気の燃焼排ガスの一部
を、被処理物１５が堆積する堆積部Ｓに通気させる通気
機構２０を設けてある。詳しくは、この通気機構２０
は、環状天井部６と誘導路１１との間を接続する流路２
１と、その流路２１に設けられ環状天井部６側からガス
を吸引し、吸引したガスを誘導路１１側に送る吸引ファ
ン２２とを設けて構成されている。さらに、炉内表面Ｆ
の上端部位Ｆ１は、切出羽根１３により切出された直後
で溶融があまり進行していない被処理物１５が存在する
ので、比較的高い通気性を有する部位となっている。そ
して、この吸引ファン２２により堆積部Ｓ上方からガス
を吸引することにより、主室９の燃焼排ガスの一部が、
炉内表面Ｆの上端部位Ｆ１から堆積部Ｓに流入して、そ
の堆積部Ｓ流入した燃焼排ガスを堆積部Ｓの内部に通気
させることができる。

【００２７】尚、本実施形態においては、主室９におけ
る低沸点重金属の揮発を促進すると共に、堆積部Ｓにあ
る被処理物の燃焼を抑制するために、主室９を還元性雰
囲気に維持して、還元性雰囲気の燃焼排ガスを堆積部Ｓ
に通気しているが、別に、主室９を還元性雰囲気ではな
く低酸素雰囲気に維持していても、上記堆積部Ｓの被処
理物の燃焼を抑制することができる。

【００２８】このように、堆積部Ｓに主室９の高温かつ
還元性雰囲気の燃焼ガスの一部を通気させることで、堆
積部Ｓの被処理物１５を乾燥させる乾燥処理、更には、
堆積部の被処理物１５中の可燃物をガス化させる乾留処
理を行うことができる。従って、本廃棄物溶融処理炉１
は、被処理物供給装置４０により、可燃物を比較的多く
含有する都市ゴミや下水汚泥等、又は、水分を比較的多
く含有する湿灰等を被処理物１５として投入しても、上
記溶融効率及び熱効率の低下を抑制しつつ、その被処理
物１５を適宜乾燥及び乾留処理した後に主室９に供給し
て溶融処理することができる。

【００２９】また、主室９から堆積部Ｓを通気して流路
２１に排出された燃焼排ガスである通気後排ガスＢ２
は、被処理物１５中の可燃物がガス化された熱分解ガス
が含まれているので、誘導路１１を流通する燃焼排ガス
Ｂ１と共に、誘導路１１から後燃焼室３０に供給されて
後燃焼処理される。

【００３０】前記堆積部Ｓの前記内筒２下端近傍の被処
理物Ｗが乾留処理される部位には、堆積部Ｓの温度を検
出するための熱電対等からなる温度センサ２４（堆積部
温度検出機構の一例）を設け、更に、温度センサ２４で
検出される堆積部Ｓの温度に基づいて吸引ファン２２の
動力を調整して、その堆積部Ｓの温度が、被処理物１５
が充分に乾留処理された後に主室９に供給されるような
所定温度（例えば、４００℃〜４５０℃の範囲内）とな
るように、堆積部Ｓを通気される燃焼排ガス通気量を制
御する通気量制御機構２３を設けてある。そして、この
通気量制御機構２３により、堆積部Ｓの温度は被処理物
１５を充分に乾留処理することができる温度に安定させ
ることができ、主室９に充分に乾留処理された被処理物
１５を供給して、主室９における溶融効率の向上するこ
とができる。また、この温度センサ２４の取付位置は、
内筒２下端の被処理物１５が乾留処理される部位でなく
てもよく、その堆積部Ｓにおける被処理物１５の乾留状
態を認識又は予測できる堆積部Ｓの温度を検出できる位
置であればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃棄物溶融炉の断面概略図

【符号の説明】

１：廃棄物溶融処理炉（廃棄物溶融処理設備） ２：内筒 ３：炉天井部 ４：燃焼バーナ ６：環状天井部 ７：外筒 ８：炉底 ８ａ：スラグ排出部 １０：二次室 １１：誘導路 １２：スラグ回収機構 １３：切出羽根（切出部） １５：被処理物 ２０：通気機構 ２１：流路 ２２：吸引ファン ２３：通気量制御機構 ２４：温度センサ（堆積部温度検出機構） ３０：後燃焼室 ４０：被処理物供給装置 ２５，２６：環状水封機構 Ｂ１: 燃焼排ガス Ｂ２: 通気後排ガス Ｆ：炉内表面 Ｆ１：上端部位 Ｒ: 溶融スラグ Ｓ：堆積部

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ２７Ｄ 17/00 １０１Ｇ ４Ｄ０５９ Ｆ２７Ｄ 17/00 １０１ １０４Ｇ ４Ｋ０５６ １０４ 19/00 Ａ 19/00 21/00 Ｇ 21/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｋ (72)発明者 後藤 謙治 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 立道 隆幸 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 Ｆターム(参考） 3K061 AA05 AB03 AC01 BA06 CA01 DA17 3K062 AA05 AB03 AC01 BA02 CA01 CB03 DA01 DB16 3K065 AA05 AB03 AC01 BA06 CA12 3K078 AA06 BA03 CA02 CA11 4D004 AA02 AA36 AA46 AB01 AB03 AC08 CA29 CA32 CB09 CB34 CB42 CB43 DA01 DA02 DA06 DA11 4D059 AA03 BB04 BB14 EA06 EB02 4K056 AA05 BA06 BB01 CA20 DA02 DA33 DB03 DC08 FA02 FA08 FA12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内筒と外筒とを同一軸心回りに相対的に
   回転自在に構成し、前記内筒と前記外筒との間の環状空
   間に被処理物を蓄積する堆積部と、前記内筒に備える炉
   天井部と前記外筒に備える炉底との間に前記堆積部から
   供給される被処理物を燃焼バーナにより加熱して溶融処
   理する主室と、前記内筒と前記外筒との相対回転により
   前記主室に前記被処理物を切出し供給する切出部とを設
   けてある廃棄物溶融処理設備であって、 前記主室の燃焼排ガスの一部を前記堆積部に通気させる
   通気機構を設けてある廃棄物溶融処理設備。
2. 【請求項２】 前記主室から前記炉底に形成されたスラ
   グ排出部を介して排出された燃焼排ガスを後燃焼処理す
   る後燃焼室を設けてあり、 前記通気機構を、前記堆積部を通気した後の通気後排ガ
   スを前記後燃焼室に供給して前記燃焼排ガスと共に前記
   後燃焼処理するように構成してある請求項１に記載の廃
   棄物溶融処理設備。
3. 【請求項３】 前記主室が還元性雰囲気に維持されてい
   る請求項１又は２に記載の廃棄物溶融処理設備。
4. 【請求項４】 前記堆積部の温度を検出する堆積部温度
   検出機構を設け、 前記堆積部温度検出機構で検出される前記堆積部の温度
   が所定温度となるように、前記通気機構により前記堆積
   部を通気される前記燃焼排ガス通気量を制御する通気量
   制御機構を設けてある請求項１から３の何れか１項に記
   載の廃棄物溶融処理設備。