JP2004169931A - 廃棄物処理設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料費を増大させることなく、廃棄物処理設備内での燃焼を安定化させることにより、廃棄物処理設備から排出される排ガス中のＣＯ、ダイオキシン類、ＮＯｘ等の有害物質の低減を図ることが可能な廃棄物処理設備を提供する。
【解決手段】溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段２２を備えた廃棄物処理設備であって、前記プラスチック噴射手段２２が、廃棄物焼却炉燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域に設置されていることを特徴とする。
また、前記前記プラスチック噴射手段２２は、廃棄物焼却炉の二次燃焼領域に設置してもよい。
さらに、前記前記プラスチック噴射手段２２は、焼却灰の処理を行う灰処理炉に設置してもよい。
【選択図】 図１
【解決手段】溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段２２を備えた廃棄物処理設備であって、前記プラスチック噴射手段２２が、廃棄物焼却炉燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域に設置されていることを特徴とする。
また、前記前記プラスチック噴射手段２２は、廃棄物焼却炉の二次燃焼領域に設置してもよい。
さらに、前記前記プラスチック噴射手段２２は、焼却灰の処理を行う灰処理炉に設置してもよい。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を処理する廃棄物処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する焼却炉として、火格子式又は流動床式の廃棄物焼却炉が広く用いられている。しかし、このような廃棄物焼却炉に投入される廃棄物は性状の異なる数多くの物質からなるため、炉内での燃焼状態を一定に維持することが難しく、燃焼室内の温度や燃焼ガスの濃度分布が時間的、空間的に不均一となることは避けられず、ＣＯ、ダイオキシン類、ＮＯｘ等の有害物質の排出を抑制するのが困難になることがある。
【０００３】
このような問題に対して、特開平１１−２１１０４４号公報（特許文献１）には、高温気体発生装置である蓄熱式バーナを設置して、この蓄熱式バーナで発生させた高温気体を焼却炉の主燃焼室又は二次燃焼室に吹き込み、燃焼を促進、安定化させてＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質の発生を防止する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１１０４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１の発明は、蓄熱式バーナ内の蓄熱体を加熱するために灯油等のいわゆる純燃料を燃焼させる必要があり、燃料費が嵩むといった問題がある。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、燃料費を増大させることなく、廃棄物処理設備内での燃焼を安定化させることにより、廃棄物処理設備から排出される排ガス中のＣＯ、ダイオキシン類、ＮＯｘ等の有害物質の低減を図ることが可能な廃棄物処理設備を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段を備えた廃棄物処理設備であって、前記プラスチック噴射手段が、廃棄物焼却炉燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域に設置されていることを特徴とする廃棄物処理設備である。
【０００８】
請求項２の発明は、溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段を備えた廃棄物処理設備であって、前記プラスチック噴射手段が、廃棄物焼却炉の二次燃焼領域に設置されていることを特徴とする廃棄物処理設備である。
【０００９】
請求項３の発明は、溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段を備えた廃棄物処理設備であって、前記プラスチック噴射手段が、焼却灰の処理を行う灰処理炉に設置されていることを特徴とする廃棄物処理設備である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃棄物処理設備の一実施形態を説明する。
【００１１】
本発明に係る廃棄物処理設備は、溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するためのプラスチック噴射手段を備えたものである。前記設備内の燃焼領域とは、例えば、廃棄物焼却炉燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域、廃棄物焼却炉に備えた廃熱ボイラ内の二次燃焼領域、廃棄物焼却炉から排出された焼却灰の処理を行う灰処理炉内のそれぞれの領域を指す。廃棄物処理設備は、廃棄物焼却炉燃焼室、廃熱ボイラ、灰処理炉等がその目的に応じて適宜組み合わされて構成されるが、前記プラスチック噴射手段は、前記燃焼領域の１つ以上に備えられるものであり、廃棄物処理設備の構成にかかわらず適用できる。
【００１２】
図１は、本発明に係る廃棄物処理設備の一実施形態を示す概略側断面図である。図１に示す廃棄物処理設備は、廃熱ボイラ１２を備えた廃棄物焼却炉６０（火格子式の二回流炉）に、廃棄物焼却炉６０の燃焼室３から排出される焼却灰の処理を行う灰処理炉８を連設して一体構成としたものである。ここで、前記灰処理炉８としては、特にその形式が限定されるものではないが、例えば回転キルン式、固定床式等の溶融炉或いは加熱炉を用いることができる。
【００１３】
図１において、ホッパ１に投入された廃棄物２は、燃焼室３内で火格子下から供給される燃焼用空気と炉内の輻射熱により着火し燃焼する。前記火格子（ストーカ）は、ホッパ１から遠ざかるに従って下がるように傾斜して設けられている。この火格子には２つの段差が形成されており、３つの部分に分かれる。この３つの火格子を、ホッパ１に近い方から、乾燥ストーカ２５、燃焼ストーカ２６、後燃焼ストーカ２７と呼んでいる。乾燥ストーカ２５では主として廃棄物２の乾燥と着火が行われる。燃焼ストーカ２６では主として廃棄物２の燃焼が行われるが、廃棄物２は燃焼すると共に熱分解し、可燃性ガスを放出する。燃焼ストーカ２６において廃棄物２の燃焼は実質的に完了する。後燃焼ストーカ２７上では、僅かに残った廃棄物２中の未燃分を完全に燃焼させる。
【００１４】
ホッパ１と反対側の燃焼室３の下方及び上方には、主煙道２０と副煙道２１が設けられ、これらには、廃熱ボイラ１２の二次燃焼領域１７が接続して設けられている。そして、燃焼室３内には、燃焼室３の出口近傍に、燃焼ガスを分流するための障壁（中間天井）１１が設けられ、燃焼ガスの流れを主煙道２０と副煙道２１に分流している。前記主煙道２０と副煙道２１に分流され燃焼室３から排出される可燃性ガスと燃焼ガスは、廃熱ボイラ１２に導かれそこで混合・攪拌される。この混合・攪拌された可燃性ガスは、廃熱ボイラ１２の一部である二次燃焼領域１７内で二次燃焼した後、この廃熱ボイラ１２で熱交換を行い、図示しない排ガス処理設備で清浄化処理され、煙突から大気中に放散される。
【００１５】
そして、燃焼後に残った焼却灰４は、連通路５を通過し、熱処理不適物検出・除去部６に入る。熱処理不適物検出・除去部６には、熱処理不適物の検出器と、検出された熱処理不適物を炉外に排出する装置が設けられている。熱処理不適物検出・除去部の代わりに格子や篩など機械的選別手段により熱処理不適物を選別除去してもよい。熱処理不適物を除去された焼却灰４は、格子７を通って灰処理炉８に供給され、灰処理炉８内では加熱用バーナ又は灰中の未燃物の燃焼熱、及び炉内の輻射熱により焼却灰が加熱され無害化処理される。焼却灰中の重金属類は加熱されて揮散されるか、溶融スラグ内に封じ込まれて、重金属類が溶出せず、さらにダイオキシン類は揮散、分解され、ダイオキシン類をほとんど含まない無害な処理灰あるいはスラグとなって、処理灰排出用シュート１５から炉外に排出される。
【００１６】
ここで、焼却炉の燃焼室３と灰処理炉８とが連設された構成となっているため、燃焼室３から排出された高温の焼却灰が冷却されずに灰処理炉８内に導かれるので、熱効率が高くなる。なお、前記格子７の部分には、焼却灰４を灰処理炉８内に供給するための押出し機、或いはスクリューフィーダー等を設けてもよい。
【００１７】
前記熱処理不適物検出・除去部６と灰処理炉８との間には、廃棄物焼却炉の燃焼室３側から灰処理炉８側に燃焼排ガスが流れ込むのを防止するために調整ダンパ９を設けることが好ましい。なお、前記調整ダンパ９を設ける代わりに、灰処理炉８の上流側の連通路５に常時焼却灰４を満たすように運転し、マテリアルシールとして燃焼室３側から燃焼排ガスが灰処理炉８側に流れ込むのを防止するようにしてもよい。
【００１８】
このような設備構成において、本発明は、前記燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７、灰処理炉８内のいずれか１以上の領域に、溶融又は破砕した廃プラスチックを噴射するためのプラスチック噴射手段２２を備えたものである。
【００１９】
燃焼室３内に廃プラスチックを噴射する領域を燃焼開始領域から主燃焼領域としているが、これは、廃プラスチックは可燃性ガスが多く存在する領域に吹き込むことが燃焼を安定させる上で好ましいためである。なお、火格子式或いは流動床式の廃棄物焼却炉において、可燃性ガスが多く存在する領域は、燃焼開始領域から主燃焼領域までである。
【００２０】
廃棄物が焼却される場合、まず水分の蒸発が起こり、次いで熱分解・部分酸化反応により、可燃性ガスが生成し始める。ここで燃焼開始領域とは、廃棄物の燃焼が始まり、廃棄物の熱分解、部分酸化により可燃性ガスが生成し始める領域である。また、主燃焼領域とは、廃棄物の熱分解と燃焼が行われ、可燃性ガスが発生し酸化剤により火炎を伴って燃焼している領域であり、火炎を伴う燃焼が完了する点（燃え切り点）までの領域である。燃え切り点より後の領域では、廃棄物中の固形未燃分（チャー）が燃焼するチャー燃焼領域（熾燃焼領域）となる。火格子式焼却炉では燃焼開始領域は乾燥ストーカの後部であり、主燃焼領域は燃焼ストーカに相当する。ここで、酸化剤は火格子下から吹込まれる燃焼用空気、炉側壁などから炉内に吹込まれる燃焼用空気がそれに当たる。
【００２１】
廃プラスチックを燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域に噴射することにより、廃プラスチックを燃焼させ高温の火炎を形成して、廃棄物層直上によどみ領域または旋回領域を形成して、廃棄物から発生した可燃性ガスと酸化剤との混合、攪拌が促進されるので安定した燃焼が行われる結果、ＣＯ，ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質の発生を抑制することができる。また、廃プラスチックを燃焼させた高温火炎の輻射熱により廃棄物の熱分解が促進され、可燃性ガスの発生が円滑に行われる。
【００２２】
なお、以下の説明においては、噴射ノズル３３は溶融した廃プラスチックを噴射する場合に用いられ、吹き込みノズル４１は破砕した廃プラスチックを吹き込む場合に用いられるものであり、そのどちらかを備えるものである。
【００２３】
図１において、燃焼室３内に廃プラスチックを噴射する場合、上述のプラスチック噴射手段の噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は、燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域に相当する乾燥ストーカ２５後部の上部及び燃焼ストーカ２６の左側上部に設置されている。廃プラスチックを可燃性ガスが生成している領域に吹込み、高温火炎を形成することにより、可燃性ガスと酸化剤との混合、攪拌が促進され安定した燃焼が行われる。ここで、廃棄物の熱分解反応は温度が２００℃程度で起こり、温度が４００℃程度となった段階でほぼ完了する。図１に示す例では、可燃性ガスが生成している領域は、乾燥ストーカ２５の後部及び燃焼ストーカ２６の前部に相当するので、これらの位置に噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１を設けて廃プラスチックを吹き込んでいる。廃棄物２の組成、性状によっては、もっと高い温度で熱分解反応が完了するものがあり、この場合は、図１に示す位置より後側（図の右側）にも、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１を設けることが好ましい。
【００２４】
また、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は、図１に示すように、燃焼開始領域から主燃焼領域の各領域における燃焼室高さの１／２を超えない高さ位置に、より好ましくは燃焼室高さの１／３を超えない高さ位置に設けることが好ましい。これにより、燃焼室内の廃棄物層直上において、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１から吹き込まれた廃プラスチックによって保炎効果が現われるため、炉内の廃棄物層直上に高温領域（火炎）を定在させることができる。よって、廃棄物の熱分解が効率的に行われると共に、高温領域が天井から遠くなるので、内壁近傍での消炎が軽減されると共に、天井の焼損程度を軽減することができる。なお、「燃焼室高さ」とは、火格子又は流動床の各部において、主燃焼が行われる空間の高さであって、火格子又は流動床分散板から燃焼室天井又は二次燃焼用空気が吹込まれる位置までの高さをいう。
【００２５】
また、前記廃プラスチックを吹き込む燃焼室内の領域としては、雰囲気温度が４００℃以上でかつ可燃性ガスが存在する領域とすることが好ましい。これにより、可燃性ガスの燃焼を促進させることができる。
【００２６】
燃焼室内において、雰囲気温度が４００℃以上でかつ可燃性ガスが存在する領域は、廃棄物の熱分解が促進される領域、又は廃棄物の熱分解が完了する領域であり、廃棄物の熱分解により可燃性ガスが発生し、かつ、火炎が存在する領域である。たとえば紙ごみにおいては約２５０℃で熱分解が始まり約４００℃で熱分解が完了する。プラスチックゴミにおいては約４００℃で熱分解が始まり、約５００℃で熱分解が完了する。
【００２７】
廃プラスチックは、廃棄物の熱分解が始まらず、乾燥のみが行われている領域に吹き込んでも、可燃性ガスの燃焼に寄与しないので、排ガスの低ＮＯｘ、低ＣＯ化を促進する効果が小さい。すなわち、可燃性ガスが多く存在する領域に吹き込むことが好ましい。廃プラスチックをこの領域に吹き込むことにより、可燃性ガスの燃焼が安定して行われる。
【００２８】
従って、例えば、可燃性ガスを多く含む副煙道ガスと主煙道ガスとが混合する領域、すなわち、中間天井１１の上方、二次燃焼領域１７の入り口部に、廃プラスチックを吹き込むように、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１を側壁、天井、中間天井１１、二次燃焼領域１７入り口に設けてもよい。
【００２９】
また、燃焼室３内に廃プラスチックを噴射する場合、前記噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は、燃焼室３の両側面に対向して少なくとも一対設けることが好ましい。ここで、前記噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は廃プラスチックの吹き込み方向が水平、又は下向きとなるように設けることが好ましい。
【００３０】
廃棄物から発生する可燃性ガスは、通常上向きに流れる。よって、廃プラスチックの吹き込み方向が上向きであると、廃プラスチックが燃焼することにより発生する火炎と高温排ガスの流れが同じ方向の速度成分を持つことになり、攪拌の効果が小さくなって、廃プラスチック吹き込みの効果が低減する。これに対し、廃プラスチックの吹き込み方向が水平あるいは下向きであると、上昇する可燃性ガスと廃プラスチックが燃焼することにより発生する火炎が良く攪拌されるようになり、可燃性ガスの燃焼を促すことができる。このような攪拌作用を促す意味では、ガス吹き出し口は下向けに設けることが好ましいが、あまり角度を付けすぎると、炉幅方向全体に廃プラスチックが燃焼することにより発生する火炎が届かなくなる。よって角度は下向き１０〜２０°の範囲とすることが特に好ましい。なお、廃プラスチックが燃焼することにより発生する火炎は、火炎を伴わない高温気体と比較して粘性が高いため、従来技術に係る高温気体を吹き込む場合と比較して可燃性ガスの攪拌効果を向上させることができ、燃焼の安定化をより図ることが可能となる。
【００３１】
前記噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１を燃焼室３の両側面に、対向して少なくとも一対設ける場合の配置を示すために、図１におけるＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図を図２に示す。ただし、図２においては、本発明に関係のない構造物は図示を省略している。図２において５０はよどみ領域、５１は燃焼室の炉壁、５２は燃焼室の炉天井、５３は廃プラスチックの燃焼により発生する火炎（以下「火炎」と記す。）、５４は旋回流部、５５は可燃性ガスである。
【００３２】
炉壁５１の左右に対向して設けられた１対の噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１からは、火炎５３が噴出され、平断面図であるＡ−Ａ’断面図（ａ）で見ると、互いに炉中央で衝突している。よって、炉中央部には、炉内ガスの動きが遅く、滞留しているよどみ領域（燃焼安定領域）５０が形成されている。
【００３３】
図２（ｂ）は、別の実施の形態を示すもので、平断面図である。噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１の向きは、その中心軸が互いに平行でかつ所定間隔離れるようにされており、火炎５３は炉中央部において、所定距離だけ離れてすれ違うようになっている。よって、炉の中央部には旋回流部（旋回領域）５４が形成される。
【００３４】
すなわち、この実施の形態においては、炉の中央部に、平面的に見るとよどみ領域５０又は旋回流部５４が形成されていることになる。よって、前述のように、火炎が安定すると共に、ガス同士の混合が促進される。
【００３５】
図２（ａ）において、両方の噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１から噴射する廃プラスチックの流速を同じように変えてやることにより、よどみ領域５０の大きさを制御することができる。また、両方の噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１から噴出する廃プラスチックの流速に差を設けることにより、よどみ領域５０の炉の左右方向位置を変えることができる。さらに、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１の向きを、炉の前後方向に、同じ向きに変化させることにより、よどみ領域５０の炉の前後方向位置を変えることができる。
【００３６】
また、図２（ｂ）において、２つの火炎５３の間隔を変化させることにより、旋回流部５４の大きさを変えることができる。また、２つの火炎５３に速度差を設けることにより、旋回流部５４が形成される炉の左右方向位置を変化させることができる。さらに、２つの火炎５３の速度を同じように変えてやることにより、旋回流の速度を変えることができる。
【００３７】
図２（ｃ）は、図１のＢ−Ｂ’断面図を示すもので、両側の炉壁５１に下向きに設けられた噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１からの火炎５３が、上昇する可燃性ガス５５と衝突してよどみ領域５０を形成している様子を示すものである。よどみ領域５０においては、燃焼が安定して行われる結果、安定な拡散火炎が形成される。その結果、低空気比率燃焼条件下でも燃焼開始領域での燃焼の不安定性が増幅されず、煤等の発生が抑制され、均一で安定した燃焼が期待できる。
【００３８】
また、攪拌作用を及ぼすためには、廃プラスチックを旋回流として噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１より燃焼室３内に吹き込むことも有効である。
【００３９】
また、廃プラスチックを噴射して高温火炎を形成することにより周囲のガスを巻き込む作用もあるので、炉側壁近傍のガスの攪拌を十分に行うことにより、燃焼を安定させる効果もある。
【００４０】
以上により、廃棄物層直上によどみ領域または旋回領域が形成され、可燃性ガスの混合、攪拌が促進されるので安定した燃焼が行われる。その結果、ＣＯ，ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質の発生を抑制することができ、また、廃プラスチックの高温火炎の輻射熱により廃棄物の熱分解が促進され、可燃性ガスの発生が円滑に行われる。
【００４１】
また、図１においては、中間天井１１を有する炉を図示しているが、本発明はこのような中間天井を有しない炉においても適用できることは言うまでもない。また、廃プラスチックの噴射は炉の片側側面から行うようにしてもよい。さらに、炉の側面からではなく、中間天井、又は天井から噴射するようにしてもよい。また、二次燃焼領域１７に廃プラスチックを噴射し高温火炎を形成することにより、従来行われている二次燃焼用空気の吹込みのように新たに空気を導入して空気過剰率を増加させることなく、二次燃焼領域内を攪拌することができる。また、従来行われている二次燃焼用空気の吹込みでは、二次燃焼領域の温度が十分に高くならず、二次燃焼が完全に行われないことも生じていたが、廃プラスチックを二次燃焼領域に噴射し高温火炎を形成することにより、温度を高温にすることができ、改善できる。このように二次燃焼領域内での可燃性ガスの攪拌、混合を行い、雰囲気温度を高温にするので、二次燃焼領域内の可燃性ガスの完全燃焼を行うことができ、ダイオキシン類の排出を抑制する二次燃焼領域の温度条件に保持できる。これにより排ガスのＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質の排出を抑制させることができる。また、廃プラスチックを噴射し形成した高温火炎の輻射熱を排熱ボイラ１２で回収することができる。
【００４２】
また、二次燃焼領域１７に廃プラスチックを噴射する場合、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は、二次燃焼領域１７内の上流側に、この二次燃焼領域１７内に旋回流が生じる方向に廃プラスチックを吹き込めるように１又は複数配することが好ましい。廃プラスチックを二次燃焼領域１７に旋回噴射することにより、廃プラスチックの燃焼により発生する火炎が二次燃焼領域１７内を充分に攪拌でき、また、高温火炎の輻射熱によって二次燃焼領域１７内での可燃性ガスの完全燃焼を促進させることができる。これにより、二次燃焼領域で可燃性ガスの燃焼が十分に行われるので未燃ガスが排出されたりすることがなく、ＣＯ、ダイオキシン類、ＮＯｘ等の有害物質の排出を抑制する効果を有する。
【００４３】
また、灰処理炉８内に廃プラスチックを噴射する場合、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１から噴射される廃プラスチックの噴射方向は、灰処理炉８の内壁の接線方向とすることが好ましい。吹き込み方向を灰処理炉８の内壁の接線方向とすることで、吹き込まれた廃プラスチックの燃焼により発生する火炎により、灰処理炉８内に旋回火炎又は管状火炎が生成される。
【００４４】
廃処理炉８内の焼却灰は廃プラスチックの燃焼により発生した火炎からの輻射熱又は炉内壁からの加熱により溶融または熱処理されて無害な処理灰あるいはスラグとなる。焼却灰中の重金属類は、溶融処理の場合、揮散されわずかに残った重金属類は溶融スラブ中に閉じ込められ、溶出を抑制される。また、熱処理の場合、重金属類は揮散され、焼却灰中に含まれないように処理される。ダイオキシン類は揮散、分解され、ほとんど含まない無害な処理灰あるいはスラグとなる。
【００４５】
また、これらの火炎からの輻射又は直接伝熱により炉の内壁がほぼ均一に加熱される。従って、ダストやスラグの部分固化、あるいは内壁の過熱による焼損トラブルが抑制される。さらに、灰処理炉内の旋回流の遠心効果により、気流中の焼却灰やダストが内壁表層部で捕集されるため、灰処理炉から下流へのダストの飛散が抑制される。
【００４６】
図３は、溶融した廃プラスチックを燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７又は灰処理炉８内に噴射するための廃プラスチック噴射手段の構成の一例を示す図である。図３に示す廃プラスチック噴射手段は、回収された廃プラスチックが投入されるホッパ３０と、このホッパ３０から切り出された廃プラスチックを溶融する溶融槽３１と、燃焼室３等の壁部に設置された溶融プラスチックの噴射ノズル３３と、この溶融槽３１内で溶融された廃プラスチックを抜き出し、前記噴射ノズル３３に溶融した廃プラスチックを供給するための供給装置３２とを有する。
【００４７】
図３において、回収され或いは分別された廃プラスチックはホッパ３０に投入される。なお、前記ホッパ３０に廃プラスチックを投入する前に、廃プラスチックから金属、磁器、ガラス等のプラスチック以外の物を除去するための例えば磁力選別、アルミニウム選別、比重選別、浮力選別などの前処理装置３７を備えることが好ましい。
【００４８】
前記ホッパ３０に投入された廃プラスチックは溶融槽３１内に投入されそこで溶融される。前記溶融槽３１には電気ヒーター等の加熱装置が備えられており、廃プラスチックを２００〜３００℃に加熱して溶融する。
【００４９】
前記溶融槽３１内の溶融された廃プラスチックは、溶融槽３１に設けられたプラスチック抜出口３４から抜き出され配管３５を経由してプランジャーポンプ等の供給装置３２に導入される。前記供給装置３２に導入されたプラスチックは溶融されたまま所定量が配管３６を経由して噴射ノズル３３に送られ、そこから焼却炉内に噴射される。なお、前記配管３５、供給装置３２、配管３６は溶融したプラスチックが固まらないように、断熱材等で保温或いは電気ヒーター等で加熱しておくことが好ましい。
【００５０】
図４は、破砕した廃プラスチックを燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７又は灰処理炉８内に噴射するための廃プラスチック噴射手段の構成の一例を示す図である。図４に示す廃プラスチック噴射手段は、回収された廃プラスチックが投入されるホッパ３０と、このホッパ３０から切り出された廃プラスチックを破砕する破砕装置３８と、燃焼室３等の壁部に設置された破砕された廃プラスチックの吹き込みノズル４１と、前記吹き込みノズル４１に破砕した廃プラスチックを気体によって気流搬送するための廃プラスチック搬送手段４０とを有する。
【００５１】
図４において、回収され或いは分別された廃プラスチックはホッパ３０に投入される。なお、前記ホッパ３０に廃プラスチックを投入する前に、廃プラスチックから金属、磁器、ガラス等のプラスチック以外の物を除去するための例えば磁力選別、アルミニウム選別、比重選別、浮力選別などの前処理装置３７を備えることが好ましい。
【００５２】
前記ホッパ３０に投入された廃プラスチックは破砕装置３８内に投入され、そこで破砕される。この破砕装置３８では、廃プラスチック搬送手段４０での輸送効率及び炉内に噴射したときの燃焼効率等を考慮すると廃プラスチックを細かく破砕することが好ましく、例えば、２００メッシュアンダー（７４μｍ以下）の大きさとなるように破砕することが好ましい。
【００５３】
前記破砕装置３８で破砕された廃プラスチックは、廃プラスチック搬送手段４０に供給される。この廃プラスチック搬送手段４０に供給された廃プラスチックは、搬送用として導入される気体により気流搬送され燃焼室３等の壁部に設置された吹き込みノズル４１から炉内に吹き込まれる。ここで、前記搬送用の気体としては、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスが用いられる。
【００５４】
以上、本発明においては、燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７、灰処理炉８内の燃焼を安定化させるために、灯油等の純燃料の代わりに、回収された廃棄物の一部である廃プラスチックを用いることが可能となるため、燃料費の大幅な削減が可能となる。
【００５５】
また、熱量が１０００ｋｃａｌ／ｋｇを下回るような低熱量の廃棄物を燃焼する場合、灯油や重油を燃料とする助燃バーナーを用いて燃焼を助成する必要があったが、廃プラスチックを溶融または破砕して燃焼室内に噴射することにより、燃焼を促進できるので助燃バーナーを省くことができ、燃料費の削減が可能となる。
【００５６】
さらに、焼却炉の立上げの際には炉内温度が低いため、助燃バーナーを用いて純燃料を燃焼させその燃焼熱で炉体の加熱を行っていたが、廃プラスチックを溶融または破砕して燃焼室内に噴射することにより、炉内を加熱できるので助燃バーナーを省くことができ、燃料費の削減が可能となる。さらに、焼却炉の立ち下げ時においても、従来は投入される廃棄物が少なくなるにつれ、炉体の温度を維持するため、助燃バーナーを用いて純燃料を燃焼させその燃焼熱で炉体の加熱を行っていたが、廃プラスチックを溶融または破砕して燃焼室内に噴射することにより、炉内を加熱できるので助燃バーナーを省くことができ、燃料費の削減が可能となる。
【００５７】
助燃バーナーの代わりに廃プラスチックを溶融または破砕して燃焼室内に噴射する場合には、噴射ノズル及び吹き込みノズルを主燃焼領域上方に設けると、炉内の加熱が円滑に行えるので好ましい。
【００５８】
また、廃プラスチックを中間分別処理場など廃棄物焼却設備と異なる場所で破砕し、輸送して、廃棄物焼却設備の各装置に噴射するようにしてもよい。廃棄物焼却設備に廃プラスチックの貯蔵や破砕のための設備を設ける必要がなくなることや、複数の廃棄物焼却設備へ供給する廃プラスチックの破砕処理が集約して行えることなどの効果がある。
【００５９】
また、廃プラスチックを溶融した後、造粒して燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７又は灰処理炉８内に噴射するようにすると、粒子形状が一定した廃プラスチックを噴射することができるので、廃棄物焼却設備の操業制御が容易になる効果や、造粒した廃プラスチックを貯蔵、輸送することができる効果がある。
【００６０】
また、廃プラスチックを溶融または破砕し、これにあらかじめ破砕した木屑などの有機性廃棄物を混合して、燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７又は灰処理炉８内に噴射するようにすると、有機性廃棄物の有効利用ができる。その際有機性廃棄物は加熱により揮発される成分が主成分であって、灰分をほとんど含まないことが望ましく、これは焼却灰を増加させないからである。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃料費を増大させることなく、廃棄物処理設備内での燃焼を安定化させることにより、廃棄物処理設備から排出される排ガス中のＣＯ、ＮＯｘ及びダイオキシン類等の有害物質の低減を図ることが可能な廃棄物処理設備が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物処理設備の一実施形態を示す概略側断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面、及び、Ｂ−Ｂ’断面を示す図である。
【図３】本発明に係る溶融した廃プラスチックを燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域又は灰処理炉内に噴射するための廃プラスチック噴射手段の構成の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る破砕した廃プラスチックを燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域又は灰処理炉内に噴射するための廃プラスチック噴射手段の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ ホッパ
２ 廃棄物
３ 燃焼室
４ 焼却灰
５ 連通路
６ 熱処理不適物検出・除去部
７ 格子
８ 灰処理炉
９ 調整ダンパ
１１ 障壁（中間天井）
１２ 廃熱ボイラ
１５ 処理灰排出用シュート
１７ 二次燃焼領域
２０ 主煙道
２１ 副煙道
２２ プラスチック噴射手段
２５ 乾燥ストーカ
２６ 燃焼ストーカ
２７ 後燃焼ストーカ
３０ ホッパ
３１ 溶融槽
３２ 供給装置
３３ 噴射ノズル
３４ プラスチック抜出口
３５、３６ 配管
３７ 前処理装置
３８ 破砕装置
３９ 供給手段
４０ 廃プラスチック輸送手段
４１ 吹き込みノズル
５０ よどみ領域（燃焼安定領域）
５１ 炉壁
５２ 炉天井
５３ 廃プラスチックの燃焼により発生する火炎
５４ 旋回流部（旋回領域）
５５ 可燃性ガス
６０ 廃棄物焼却炉
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を処理する廃棄物処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する焼却炉として、火格子式又は流動床式の廃棄物焼却炉が広く用いられている。しかし、このような廃棄物焼却炉に投入される廃棄物は性状の異なる数多くの物質からなるため、炉内での燃焼状態を一定に維持することが難しく、燃焼室内の温度や燃焼ガスの濃度分布が時間的、空間的に不均一となることは避けられず、ＣＯ、ダイオキシン類、ＮＯｘ等の有害物質の排出を抑制するのが困難になることがある。
【０００３】
このような問題に対して、特開平１１−２１１０４４号公報（特許文献１）には、高温気体発生装置である蓄熱式バーナを設置して、この蓄熱式バーナで発生させた高温気体を焼却炉の主燃焼室又は二次燃焼室に吹き込み、燃焼を促進、安定化させてＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質の発生を防止する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１１０４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１の発明は、蓄熱式バーナ内の蓄熱体を加熱するために灯油等のいわゆる純燃料を燃焼させる必要があり、燃料費が嵩むといった問題がある。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、燃料費を増大させることなく、廃棄物処理設備内での燃焼を安定化させることにより、廃棄物処理設備から排出される排ガス中のＣＯ、ダイオキシン類、ＮＯｘ等の有害物質の低減を図ることが可能な廃棄物処理設備を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段を備えた廃棄物処理設備であって、前記プラスチック噴射手段が、廃棄物焼却炉燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域に設置されていることを特徴とする廃棄物処理設備である。
【０００８】
請求項２の発明は、溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段を備えた廃棄物処理設備であって、前記プラスチック噴射手段が、廃棄物焼却炉の二次燃焼領域に設置されていることを特徴とする廃棄物処理設備である。
【０００９】
請求項３の発明は、溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段を備えた廃棄物処理設備であって、前記プラスチック噴射手段が、焼却灰の処理を行う灰処理炉に設置されていることを特徴とする廃棄物処理設備である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃棄物処理設備の一実施形態を説明する。
【００１１】
本発明に係る廃棄物処理設備は、溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するためのプラスチック噴射手段を備えたものである。前記設備内の燃焼領域とは、例えば、廃棄物焼却炉燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域、廃棄物焼却炉に備えた廃熱ボイラ内の二次燃焼領域、廃棄物焼却炉から排出された焼却灰の処理を行う灰処理炉内のそれぞれの領域を指す。廃棄物処理設備は、廃棄物焼却炉燃焼室、廃熱ボイラ、灰処理炉等がその目的に応じて適宜組み合わされて構成されるが、前記プラスチック噴射手段は、前記燃焼領域の１つ以上に備えられるものであり、廃棄物処理設備の構成にかかわらず適用できる。
【００１２】
図１は、本発明に係る廃棄物処理設備の一実施形態を示す概略側断面図である。図１に示す廃棄物処理設備は、廃熱ボイラ１２を備えた廃棄物焼却炉６０（火格子式の二回流炉）に、廃棄物焼却炉６０の燃焼室３から排出される焼却灰の処理を行う灰処理炉８を連設して一体構成としたものである。ここで、前記灰処理炉８としては、特にその形式が限定されるものではないが、例えば回転キルン式、固定床式等の溶融炉或いは加熱炉を用いることができる。
【００１３】
図１において、ホッパ１に投入された廃棄物２は、燃焼室３内で火格子下から供給される燃焼用空気と炉内の輻射熱により着火し燃焼する。前記火格子（ストーカ）は、ホッパ１から遠ざかるに従って下がるように傾斜して設けられている。この火格子には２つの段差が形成されており、３つの部分に分かれる。この３つの火格子を、ホッパ１に近い方から、乾燥ストーカ２５、燃焼ストーカ２６、後燃焼ストーカ２７と呼んでいる。乾燥ストーカ２５では主として廃棄物２の乾燥と着火が行われる。燃焼ストーカ２６では主として廃棄物２の燃焼が行われるが、廃棄物２は燃焼すると共に熱分解し、可燃性ガスを放出する。燃焼ストーカ２６において廃棄物２の燃焼は実質的に完了する。後燃焼ストーカ２７上では、僅かに残った廃棄物２中の未燃分を完全に燃焼させる。
【００１４】
ホッパ１と反対側の燃焼室３の下方及び上方には、主煙道２０と副煙道２１が設けられ、これらには、廃熱ボイラ１２の二次燃焼領域１７が接続して設けられている。そして、燃焼室３内には、燃焼室３の出口近傍に、燃焼ガスを分流するための障壁（中間天井）１１が設けられ、燃焼ガスの流れを主煙道２０と副煙道２１に分流している。前記主煙道２０と副煙道２１に分流され燃焼室３から排出される可燃性ガスと燃焼ガスは、廃熱ボイラ１２に導かれそこで混合・攪拌される。この混合・攪拌された可燃性ガスは、廃熱ボイラ１２の一部である二次燃焼領域１７内で二次燃焼した後、この廃熱ボイラ１２で熱交換を行い、図示しない排ガス処理設備で清浄化処理され、煙突から大気中に放散される。
【００１５】
そして、燃焼後に残った焼却灰４は、連通路５を通過し、熱処理不適物検出・除去部６に入る。熱処理不適物検出・除去部６には、熱処理不適物の検出器と、検出された熱処理不適物を炉外に排出する装置が設けられている。熱処理不適物検出・除去部の代わりに格子や篩など機械的選別手段により熱処理不適物を選別除去してもよい。熱処理不適物を除去された焼却灰４は、格子７を通って灰処理炉８に供給され、灰処理炉８内では加熱用バーナ又は灰中の未燃物の燃焼熱、及び炉内の輻射熱により焼却灰が加熱され無害化処理される。焼却灰中の重金属類は加熱されて揮散されるか、溶融スラグ内に封じ込まれて、重金属類が溶出せず、さらにダイオキシン類は揮散、分解され、ダイオキシン類をほとんど含まない無害な処理灰あるいはスラグとなって、処理灰排出用シュート１５から炉外に排出される。
【００１６】
ここで、焼却炉の燃焼室３と灰処理炉８とが連設された構成となっているため、燃焼室３から排出された高温の焼却灰が冷却されずに灰処理炉８内に導かれるので、熱効率が高くなる。なお、前記格子７の部分には、焼却灰４を灰処理炉８内に供給するための押出し機、或いはスクリューフィーダー等を設けてもよい。
【００１７】
前記熱処理不適物検出・除去部６と灰処理炉８との間には、廃棄物焼却炉の燃焼室３側から灰処理炉８側に燃焼排ガスが流れ込むのを防止するために調整ダンパ９を設けることが好ましい。なお、前記調整ダンパ９を設ける代わりに、灰処理炉８の上流側の連通路５に常時焼却灰４を満たすように運転し、マテリアルシールとして燃焼室３側から燃焼排ガスが灰処理炉８側に流れ込むのを防止するようにしてもよい。
【００１８】
このような設備構成において、本発明は、前記燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７、灰処理炉８内のいずれか１以上の領域に、溶融又は破砕した廃プラスチックを噴射するためのプラスチック噴射手段２２を備えたものである。
【００１９】
燃焼室３内に廃プラスチックを噴射する領域を燃焼開始領域から主燃焼領域としているが、これは、廃プラスチックは可燃性ガスが多く存在する領域に吹き込むことが燃焼を安定させる上で好ましいためである。なお、火格子式或いは流動床式の廃棄物焼却炉において、可燃性ガスが多く存在する領域は、燃焼開始領域から主燃焼領域までである。
【００２０】
廃棄物が焼却される場合、まず水分の蒸発が起こり、次いで熱分解・部分酸化反応により、可燃性ガスが生成し始める。ここで燃焼開始領域とは、廃棄物の燃焼が始まり、廃棄物の熱分解、部分酸化により可燃性ガスが生成し始める領域である。また、主燃焼領域とは、廃棄物の熱分解と燃焼が行われ、可燃性ガスが発生し酸化剤により火炎を伴って燃焼している領域であり、火炎を伴う燃焼が完了する点（燃え切り点）までの領域である。燃え切り点より後の領域では、廃棄物中の固形未燃分（チャー）が燃焼するチャー燃焼領域（熾燃焼領域）となる。火格子式焼却炉では燃焼開始領域は乾燥ストーカの後部であり、主燃焼領域は燃焼ストーカに相当する。ここで、酸化剤は火格子下から吹込まれる燃焼用空気、炉側壁などから炉内に吹込まれる燃焼用空気がそれに当たる。
【００２１】
廃プラスチックを燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域に噴射することにより、廃プラスチックを燃焼させ高温の火炎を形成して、廃棄物層直上によどみ領域または旋回領域を形成して、廃棄物から発生した可燃性ガスと酸化剤との混合、攪拌が促進されるので安定した燃焼が行われる結果、ＣＯ，ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質の発生を抑制することができる。また、廃プラスチックを燃焼させた高温火炎の輻射熱により廃棄物の熱分解が促進され、可燃性ガスの発生が円滑に行われる。
【００２２】
なお、以下の説明においては、噴射ノズル３３は溶融した廃プラスチックを噴射する場合に用いられ、吹き込みノズル４１は破砕した廃プラスチックを吹き込む場合に用いられるものであり、そのどちらかを備えるものである。
【００２３】
図１において、燃焼室３内に廃プラスチックを噴射する場合、上述のプラスチック噴射手段の噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は、燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域に相当する乾燥ストーカ２５後部の上部及び燃焼ストーカ２６の左側上部に設置されている。廃プラスチックを可燃性ガスが生成している領域に吹込み、高温火炎を形成することにより、可燃性ガスと酸化剤との混合、攪拌が促進され安定した燃焼が行われる。ここで、廃棄物の熱分解反応は温度が２００℃程度で起こり、温度が４００℃程度となった段階でほぼ完了する。図１に示す例では、可燃性ガスが生成している領域は、乾燥ストーカ２５の後部及び燃焼ストーカ２６の前部に相当するので、これらの位置に噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１を設けて廃プラスチックを吹き込んでいる。廃棄物２の組成、性状によっては、もっと高い温度で熱分解反応が完了するものがあり、この場合は、図１に示す位置より後側（図の右側）にも、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１を設けることが好ましい。
【００２４】
また、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は、図１に示すように、燃焼開始領域から主燃焼領域の各領域における燃焼室高さの１／２を超えない高さ位置に、より好ましくは燃焼室高さの１／３を超えない高さ位置に設けることが好ましい。これにより、燃焼室内の廃棄物層直上において、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１から吹き込まれた廃プラスチックによって保炎効果が現われるため、炉内の廃棄物層直上に高温領域（火炎）を定在させることができる。よって、廃棄物の熱分解が効率的に行われると共に、高温領域が天井から遠くなるので、内壁近傍での消炎が軽減されると共に、天井の焼損程度を軽減することができる。なお、「燃焼室高さ」とは、火格子又は流動床の各部において、主燃焼が行われる空間の高さであって、火格子又は流動床分散板から燃焼室天井又は二次燃焼用空気が吹込まれる位置までの高さをいう。
【００２５】
また、前記廃プラスチックを吹き込む燃焼室内の領域としては、雰囲気温度が４００℃以上でかつ可燃性ガスが存在する領域とすることが好ましい。これにより、可燃性ガスの燃焼を促進させることができる。
【００２６】
燃焼室内において、雰囲気温度が４００℃以上でかつ可燃性ガスが存在する領域は、廃棄物の熱分解が促進される領域、又は廃棄物の熱分解が完了する領域であり、廃棄物の熱分解により可燃性ガスが発生し、かつ、火炎が存在する領域である。たとえば紙ごみにおいては約２５０℃で熱分解が始まり約４００℃で熱分解が完了する。プラスチックゴミにおいては約４００℃で熱分解が始まり、約５００℃で熱分解が完了する。
【００２７】
廃プラスチックは、廃棄物の熱分解が始まらず、乾燥のみが行われている領域に吹き込んでも、可燃性ガスの燃焼に寄与しないので、排ガスの低ＮＯｘ、低ＣＯ化を促進する効果が小さい。すなわち、可燃性ガスが多く存在する領域に吹き込むことが好ましい。廃プラスチックをこの領域に吹き込むことにより、可燃性ガスの燃焼が安定して行われる。
【００２８】
従って、例えば、可燃性ガスを多く含む副煙道ガスと主煙道ガスとが混合する領域、すなわち、中間天井１１の上方、二次燃焼領域１７の入り口部に、廃プラスチックを吹き込むように、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１を側壁、天井、中間天井１１、二次燃焼領域１７入り口に設けてもよい。
【００２９】
また、燃焼室３内に廃プラスチックを噴射する場合、前記噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は、燃焼室３の両側面に対向して少なくとも一対設けることが好ましい。ここで、前記噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は廃プラスチックの吹き込み方向が水平、又は下向きとなるように設けることが好ましい。
【００３０】
廃棄物から発生する可燃性ガスは、通常上向きに流れる。よって、廃プラスチックの吹き込み方向が上向きであると、廃プラスチックが燃焼することにより発生する火炎と高温排ガスの流れが同じ方向の速度成分を持つことになり、攪拌の効果が小さくなって、廃プラスチック吹き込みの効果が低減する。これに対し、廃プラスチックの吹き込み方向が水平あるいは下向きであると、上昇する可燃性ガスと廃プラスチックが燃焼することにより発生する火炎が良く攪拌されるようになり、可燃性ガスの燃焼を促すことができる。このような攪拌作用を促す意味では、ガス吹き出し口は下向けに設けることが好ましいが、あまり角度を付けすぎると、炉幅方向全体に廃プラスチックが燃焼することにより発生する火炎が届かなくなる。よって角度は下向き１０〜２０°の範囲とすることが特に好ましい。なお、廃プラスチックが燃焼することにより発生する火炎は、火炎を伴わない高温気体と比較して粘性が高いため、従来技術に係る高温気体を吹き込む場合と比較して可燃性ガスの攪拌効果を向上させることができ、燃焼の安定化をより図ることが可能となる。
【００３１】
前記噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１を燃焼室３の両側面に、対向して少なくとも一対設ける場合の配置を示すために、図１におけるＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図を図２に示す。ただし、図２においては、本発明に関係のない構造物は図示を省略している。図２において５０はよどみ領域、５１は燃焼室の炉壁、５２は燃焼室の炉天井、５３は廃プラスチックの燃焼により発生する火炎（以下「火炎」と記す。）、５４は旋回流部、５５は可燃性ガスである。
【００３２】
炉壁５１の左右に対向して設けられた１対の噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１からは、火炎５３が噴出され、平断面図であるＡ−Ａ’断面図（ａ）で見ると、互いに炉中央で衝突している。よって、炉中央部には、炉内ガスの動きが遅く、滞留しているよどみ領域（燃焼安定領域）５０が形成されている。
【００３３】
図２（ｂ）は、別の実施の形態を示すもので、平断面図である。噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１の向きは、その中心軸が互いに平行でかつ所定間隔離れるようにされており、火炎５３は炉中央部において、所定距離だけ離れてすれ違うようになっている。よって、炉の中央部には旋回流部（旋回領域）５４が形成される。
【００３４】
すなわち、この実施の形態においては、炉の中央部に、平面的に見るとよどみ領域５０又は旋回流部５４が形成されていることになる。よって、前述のように、火炎が安定すると共に、ガス同士の混合が促進される。
【００３５】
図２（ａ）において、両方の噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１から噴射する廃プラスチックの流速を同じように変えてやることにより、よどみ領域５０の大きさを制御することができる。また、両方の噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１から噴出する廃プラスチックの流速に差を設けることにより、よどみ領域５０の炉の左右方向位置を変えることができる。さらに、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１の向きを、炉の前後方向に、同じ向きに変化させることにより、よどみ領域５０の炉の前後方向位置を変えることができる。
【００３６】
また、図２（ｂ）において、２つの火炎５３の間隔を変化させることにより、旋回流部５４の大きさを変えることができる。また、２つの火炎５３に速度差を設けることにより、旋回流部５４が形成される炉の左右方向位置を変化させることができる。さらに、２つの火炎５３の速度を同じように変えてやることにより、旋回流の速度を変えることができる。
【００３７】
図２（ｃ）は、図１のＢ−Ｂ’断面図を示すもので、両側の炉壁５１に下向きに設けられた噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１からの火炎５３が、上昇する可燃性ガス５５と衝突してよどみ領域５０を形成している様子を示すものである。よどみ領域５０においては、燃焼が安定して行われる結果、安定な拡散火炎が形成される。その結果、低空気比率燃焼条件下でも燃焼開始領域での燃焼の不安定性が増幅されず、煤等の発生が抑制され、均一で安定した燃焼が期待できる。
【００３８】
また、攪拌作用を及ぼすためには、廃プラスチックを旋回流として噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１より燃焼室３内に吹き込むことも有効である。
【００３９】
また、廃プラスチックを噴射して高温火炎を形成することにより周囲のガスを巻き込む作用もあるので、炉側壁近傍のガスの攪拌を十分に行うことにより、燃焼を安定させる効果もある。
【００４０】
以上により、廃棄物層直上によどみ領域または旋回領域が形成され、可燃性ガスの混合、攪拌が促進されるので安定した燃焼が行われる。その結果、ＣＯ，ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質の発生を抑制することができ、また、廃プラスチックの高温火炎の輻射熱により廃棄物の熱分解が促進され、可燃性ガスの発生が円滑に行われる。
【００４１】
また、図１においては、中間天井１１を有する炉を図示しているが、本発明はこのような中間天井を有しない炉においても適用できることは言うまでもない。また、廃プラスチックの噴射は炉の片側側面から行うようにしてもよい。さらに、炉の側面からではなく、中間天井、又は天井から噴射するようにしてもよい。また、二次燃焼領域１７に廃プラスチックを噴射し高温火炎を形成することにより、従来行われている二次燃焼用空気の吹込みのように新たに空気を導入して空気過剰率を増加させることなく、二次燃焼領域内を攪拌することができる。また、従来行われている二次燃焼用空気の吹込みでは、二次燃焼領域の温度が十分に高くならず、二次燃焼が完全に行われないことも生じていたが、廃プラスチックを二次燃焼領域に噴射し高温火炎を形成することにより、温度を高温にすることができ、改善できる。このように二次燃焼領域内での可燃性ガスの攪拌、混合を行い、雰囲気温度を高温にするので、二次燃焼領域内の可燃性ガスの完全燃焼を行うことができ、ダイオキシン類の排出を抑制する二次燃焼領域の温度条件に保持できる。これにより排ガスのＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質の排出を抑制させることができる。また、廃プラスチックを噴射し形成した高温火炎の輻射熱を排熱ボイラ１２で回収することができる。
【００４２】
また、二次燃焼領域１７に廃プラスチックを噴射する場合、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１は、二次燃焼領域１７内の上流側に、この二次燃焼領域１７内に旋回流が生じる方向に廃プラスチックを吹き込めるように１又は複数配することが好ましい。廃プラスチックを二次燃焼領域１７に旋回噴射することにより、廃プラスチックの燃焼により発生する火炎が二次燃焼領域１７内を充分に攪拌でき、また、高温火炎の輻射熱によって二次燃焼領域１７内での可燃性ガスの完全燃焼を促進させることができる。これにより、二次燃焼領域で可燃性ガスの燃焼が十分に行われるので未燃ガスが排出されたりすることがなく、ＣＯ、ダイオキシン類、ＮＯｘ等の有害物質の排出を抑制する効果を有する。
【００４３】
また、灰処理炉８内に廃プラスチックを噴射する場合、噴射ノズル３３及び吹き込みノズル４１から噴射される廃プラスチックの噴射方向は、灰処理炉８の内壁の接線方向とすることが好ましい。吹き込み方向を灰処理炉８の内壁の接線方向とすることで、吹き込まれた廃プラスチックの燃焼により発生する火炎により、灰処理炉８内に旋回火炎又は管状火炎が生成される。
【００４４】
廃処理炉８内の焼却灰は廃プラスチックの燃焼により発生した火炎からの輻射熱又は炉内壁からの加熱により溶融または熱処理されて無害な処理灰あるいはスラグとなる。焼却灰中の重金属類は、溶融処理の場合、揮散されわずかに残った重金属類は溶融スラブ中に閉じ込められ、溶出を抑制される。また、熱処理の場合、重金属類は揮散され、焼却灰中に含まれないように処理される。ダイオキシン類は揮散、分解され、ほとんど含まない無害な処理灰あるいはスラグとなる。
【００４５】
また、これらの火炎からの輻射又は直接伝熱により炉の内壁がほぼ均一に加熱される。従って、ダストやスラグの部分固化、あるいは内壁の過熱による焼損トラブルが抑制される。さらに、灰処理炉内の旋回流の遠心効果により、気流中の焼却灰やダストが内壁表層部で捕集されるため、灰処理炉から下流へのダストの飛散が抑制される。
【００４６】
図３は、溶融した廃プラスチックを燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７又は灰処理炉８内に噴射するための廃プラスチック噴射手段の構成の一例を示す図である。図３に示す廃プラスチック噴射手段は、回収された廃プラスチックが投入されるホッパ３０と、このホッパ３０から切り出された廃プラスチックを溶融する溶融槽３１と、燃焼室３等の壁部に設置された溶融プラスチックの噴射ノズル３３と、この溶融槽３１内で溶融された廃プラスチックを抜き出し、前記噴射ノズル３３に溶融した廃プラスチックを供給するための供給装置３２とを有する。
【００４７】
図３において、回収され或いは分別された廃プラスチックはホッパ３０に投入される。なお、前記ホッパ３０に廃プラスチックを投入する前に、廃プラスチックから金属、磁器、ガラス等のプラスチック以外の物を除去するための例えば磁力選別、アルミニウム選別、比重選別、浮力選別などの前処理装置３７を備えることが好ましい。
【００４８】
前記ホッパ３０に投入された廃プラスチックは溶融槽３１内に投入されそこで溶融される。前記溶融槽３１には電気ヒーター等の加熱装置が備えられており、廃プラスチックを２００〜３００℃に加熱して溶融する。
【００４９】
前記溶融槽３１内の溶融された廃プラスチックは、溶融槽３１に設けられたプラスチック抜出口３４から抜き出され配管３５を経由してプランジャーポンプ等の供給装置３２に導入される。前記供給装置３２に導入されたプラスチックは溶融されたまま所定量が配管３６を経由して噴射ノズル３３に送られ、そこから焼却炉内に噴射される。なお、前記配管３５、供給装置３２、配管３６は溶融したプラスチックが固まらないように、断熱材等で保温或いは電気ヒーター等で加熱しておくことが好ましい。
【００５０】
図４は、破砕した廃プラスチックを燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７又は灰処理炉８内に噴射するための廃プラスチック噴射手段の構成の一例を示す図である。図４に示す廃プラスチック噴射手段は、回収された廃プラスチックが投入されるホッパ３０と、このホッパ３０から切り出された廃プラスチックを破砕する破砕装置３８と、燃焼室３等の壁部に設置された破砕された廃プラスチックの吹き込みノズル４１と、前記吹き込みノズル４１に破砕した廃プラスチックを気体によって気流搬送するための廃プラスチック搬送手段４０とを有する。
【００５１】
図４において、回収され或いは分別された廃プラスチックはホッパ３０に投入される。なお、前記ホッパ３０に廃プラスチックを投入する前に、廃プラスチックから金属、磁器、ガラス等のプラスチック以外の物を除去するための例えば磁力選別、アルミニウム選別、比重選別、浮力選別などの前処理装置３７を備えることが好ましい。
【００５２】
前記ホッパ３０に投入された廃プラスチックは破砕装置３８内に投入され、そこで破砕される。この破砕装置３８では、廃プラスチック搬送手段４０での輸送効率及び炉内に噴射したときの燃焼効率等を考慮すると廃プラスチックを細かく破砕することが好ましく、例えば、２００メッシュアンダー（７４μｍ以下）の大きさとなるように破砕することが好ましい。
【００５３】
前記破砕装置３８で破砕された廃プラスチックは、廃プラスチック搬送手段４０に供給される。この廃プラスチック搬送手段４０に供給された廃プラスチックは、搬送用として導入される気体により気流搬送され燃焼室３等の壁部に設置された吹き込みノズル４１から炉内に吹き込まれる。ここで、前記搬送用の気体としては、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスが用いられる。
【００５４】
以上、本発明においては、燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７、灰処理炉８内の燃焼を安定化させるために、灯油等の純燃料の代わりに、回収された廃棄物の一部である廃プラスチックを用いることが可能となるため、燃料費の大幅な削減が可能となる。
【００５５】
また、熱量が１０００ｋｃａｌ／ｋｇを下回るような低熱量の廃棄物を燃焼する場合、灯油や重油を燃料とする助燃バーナーを用いて燃焼を助成する必要があったが、廃プラスチックを溶融または破砕して燃焼室内に噴射することにより、燃焼を促進できるので助燃バーナーを省くことができ、燃料費の削減が可能となる。
【００５６】
さらに、焼却炉の立上げの際には炉内温度が低いため、助燃バーナーを用いて純燃料を燃焼させその燃焼熱で炉体の加熱を行っていたが、廃プラスチックを溶融または破砕して燃焼室内に噴射することにより、炉内を加熱できるので助燃バーナーを省くことができ、燃料費の削減が可能となる。さらに、焼却炉の立ち下げ時においても、従来は投入される廃棄物が少なくなるにつれ、炉体の温度を維持するため、助燃バーナーを用いて純燃料を燃焼させその燃焼熱で炉体の加熱を行っていたが、廃プラスチックを溶融または破砕して燃焼室内に噴射することにより、炉内を加熱できるので助燃バーナーを省くことができ、燃料費の削減が可能となる。
【００５７】
助燃バーナーの代わりに廃プラスチックを溶融または破砕して燃焼室内に噴射する場合には、噴射ノズル及び吹き込みノズルを主燃焼領域上方に設けると、炉内の加熱が円滑に行えるので好ましい。
【００５８】
また、廃プラスチックを中間分別処理場など廃棄物焼却設備と異なる場所で破砕し、輸送して、廃棄物焼却設備の各装置に噴射するようにしてもよい。廃棄物焼却設備に廃プラスチックの貯蔵や破砕のための設備を設ける必要がなくなることや、複数の廃棄物焼却設備へ供給する廃プラスチックの破砕処理が集約して行えることなどの効果がある。
【００５９】
また、廃プラスチックを溶融した後、造粒して燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７又は灰処理炉８内に噴射するようにすると、粒子形状が一定した廃プラスチックを噴射することができるので、廃棄物焼却設備の操業制御が容易になる効果や、造粒した廃プラスチックを貯蔵、輸送することができる効果がある。
【００６０】
また、廃プラスチックを溶融または破砕し、これにあらかじめ破砕した木屑などの有機性廃棄物を混合して、燃焼室３内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域１７又は灰処理炉８内に噴射するようにすると、有機性廃棄物の有効利用ができる。その際有機性廃棄物は加熱により揮発される成分が主成分であって、灰分をほとんど含まないことが望ましく、これは焼却灰を増加させないからである。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃料費を増大させることなく、廃棄物処理設備内での燃焼を安定化させることにより、廃棄物処理設備から排出される排ガス中のＣＯ、ＮＯｘ及びダイオキシン類等の有害物質の低減を図ることが可能な廃棄物処理設備が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物処理設備の一実施形態を示す概略側断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面、及び、Ｂ−Ｂ’断面を示す図である。
【図３】本発明に係る溶融した廃プラスチックを燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域又は灰処理炉内に噴射するための廃プラスチック噴射手段の構成の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る破砕した廃プラスチックを燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域、二次燃焼領域又は灰処理炉内に噴射するための廃プラスチック噴射手段の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ ホッパ
２ 廃棄物
３ 燃焼室
４ 焼却灰
５ 連通路
６ 熱処理不適物検出・除去部
７ 格子
８ 灰処理炉
９ 調整ダンパ
１１ 障壁（中間天井）
１２ 廃熱ボイラ
１５ 処理灰排出用シュート
１７ 二次燃焼領域
２０ 主煙道
２１ 副煙道
２２ プラスチック噴射手段
２５ 乾燥ストーカ
２６ 燃焼ストーカ
２７ 後燃焼ストーカ
３０ ホッパ
３１ 溶融槽
３２ 供給装置
３３ 噴射ノズル
３４ プラスチック抜出口
３５、３６ 配管
３７ 前処理装置
３８ 破砕装置
３９ 供給手段
４０ 廃プラスチック輸送手段
４１ 吹き込みノズル
５０ よどみ領域（燃焼安定領域）
５１ 炉壁
５２ 炉天井
５３ 廃プラスチックの燃焼により発生する火炎
５４ 旋回流部（旋回領域）
５５ 可燃性ガス
６０ 廃棄物焼却炉
Claims (3)
- 溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段を備えた廃棄物処理設備であって、
前記プラスチック噴射手段が、廃棄物焼却炉燃焼室内の燃焼開始領域から主燃焼領域に設置されていることを特徴とする廃棄物処理設備。 - 溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段を備えた廃棄物処理設備であって、
前記プラスチック噴射手段が、廃棄物焼却炉の二次燃焼領域に設置されていることを特徴とする廃棄物処理設備。 - 溶融又は破砕した廃プラスチックを設備内の燃焼領域に噴射するプラスチック噴射手段を備えた廃棄物処理設備であって、
前記プラスチック噴射手段が、焼却灰の処理を行う灰処理炉に設置されていることを特徴とする廃棄物処理設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002332632A JP2004169931A (ja) | 2002-11-15 | 2002-11-15 | 廃棄物処理設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002332632A JP2004169931A (ja) | 2002-11-15 | 2002-11-15 | 廃棄物処理設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004169931A true JP2004169931A (ja) | 2004-06-17 |
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ID=32697606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002332632A Pending JP2004169931A (ja) | 2002-11-15 | 2002-11-15 | 廃棄物処理設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2004169931A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106196077A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-12-07 | 南通天蓝环保能源成套设备有限公司 | 一种大型生活垃圾焚烧炉排炉 |
| CN106705062A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-24 | 广西博世科环保科技股份有限公司 | 应用于生活垃圾热解炉的二燃室的处理工艺及处理装置 |
| CN107178423A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-19 | 树业环保科技股份有限公司 | 低聚物能量回收利用的方法 |
| CN113324251A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-08-31 | 河源市金杰环保建材有限公司 | 一种危废窑协同处理工艺 |
-
2002
- 2002-11-15 JP JP2002332632A patent/JP2004169931A/ja active Pending
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