JP2005273975A - Waste treatment apparatus and waste treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法に関するものであり、より詳細には、感染性廃棄物の完全滅菌に適した超高温場を廃棄物の発熱を利用して炉内に形成する廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法に関するものである。 The present invention relates to a waste treatment apparatus and a waste treatment method, and more specifically, an ultra-high temperature field suitable for complete sterilization of infectious waste is formed in a furnace using heat generated from waste. The present invention relates to a waste treatment apparatus and a waste treatment method.
医療施設、各種研究施設、食品工場、大型宿泊施設、大型飲食施設等(以下、「医療施設等」という)の廃棄物は、生物学的資料、生体排出物、合成樹脂、繊維質材料、無機質系材料、金属材料、或いは、動植物の器官等の様々な種別の廃棄物を含み、衛生上の理由等より、これを容易には分別し難い。殊に、医療施設又は医療関係機関の廃棄物は、通常の施設の廃棄物と異なり、感染源となり得る感染性廃棄物を含み、感染の虞がない非感染性廃棄物であっても、注射針、手術器具、瓶、臓器、生体組織等の如く、多種多様な廃材又は廃棄物質を含むことから、人手による分別処理作業は、事実上、不可能である。このため、経済的に効率良く、しかも、環境には悪影響を与えず、更には、従事する職員にとって安全且つ省力的に医療廃棄物等を廃棄処理することが求められており、理想的には、医療施設等から産出される全ての廃棄物を発生域内(院内)処理することが望ましい。 Waste from medical facilities, various research facilities, food factories, large lodging facilities, large dining facilities (hereinafter referred to as “medical facilities, etc.”) are biological materials, biological discharges, synthetic resins, fibrous materials, inorganic materials It contains various types of wastes such as system materials, metal materials, and animal and plant organs, which are difficult to separate for reasons of hygiene. In particular, the waste of medical facilities or medical-related organizations includes infectious waste that can be a source of infection, unlike normal facility waste, and even non-infectious waste that has no risk of infection is injected. Since it contains a wide variety of waste materials or waste materials such as needles, surgical instruments, bottles, organs, biological tissues, etc., it is virtually impossible to perform manual separation processing. For this reason, it is required to dispose of medical wastes economically and efficiently, without adversely affecting the environment, and for the staff engaged, safely and labor-saving, ideally It is desirable to treat all waste produced from medical facilities etc. within the generation area (in-hospital).
また、このように多種の廃材等が混在した分別不能な廃棄物を焼却処理する場合、廃棄物を完全に滅菌処理するばかりでなく、大気汚染防止の観点より望ましくない諸物質、例えば、ダイオキシン等の汚染物質の発生を極力防止し、周辺環境に悪影響を及ぼさない処理方法を採用することも重視される。 In addition, in the case of incinerating waste that cannot be separated such that various kinds of waste materials are mixed, not only the waste is completely sterilized, but also various substances that are undesirable from the viewpoint of preventing air pollution, such as dioxin, etc. It is also important to adopt a treatment method that prevents the generation of pollutants as much as possible and does not adversely affect the surrounding environment.
このような観点より、近年、プラズマの放射熱を利用して超高温場を形成するプラズマ溶融方式や、酸素バーナの燃焼熱により焼却設備の炉内に超高温場を形成し、超高温場で滅菌し且つ溶融し、減容・固化後のスラグを排出する廃棄物処理方法が開発されている(例えば、「ごみ焼却灰の溶融技術」(石川島播磨重工業株式会社、水野昌幸著))。また、このようなガス化溶融過程で発生したガス化ガス又は熱分解ガスを改質し、発電設備等の燃料に用いるシステムも又、開発されている(特開2001-158885 号公報)。 From this point of view, in recent years, an ultra-high temperature field has been formed in the furnace of an incineration facility by a plasma melting method that uses plasma radiant heat to form an ultra-high temperature field, or by the combustion heat of an oxygen burner. A waste treatment method that sterilizes and melts and discharges slag after volume reduction and solidification has been developed (for example, “melting technology of incineration ash” (by Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Ltd., Masayuki Mizuno)). In addition, a system for reforming gasified gas or pyrolysis gas generated in such a gasification and melting process and using it as a fuel for power generation equipment has also been developed (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-158885).
本発明者は、医療廃棄物等の分別困難な廃棄物の処理装置として、3段階の燃焼室、即ち、廃棄物を小片化する一次燃焼室と、小片化した廃棄物をガス化する二次燃焼室と、ガス化ガスを完全燃焼させる三次燃焼室とを備えた廃棄物処理装置を提案している(特願2003-36877号)。 The present inventor has a three-stage combustion chamber, that is, a primary combustion chamber for fragmenting waste, and a secondary for gasifying the fragmented waste as a treatment apparatus for waste that is difficult to separate such as medical waste. A waste treatment apparatus having a combustion chamber and a tertiary combustion chamber for completely burning gasified gas has been proposed (Japanese Patent Application No. 2003-36877).
このような構成の廃棄物処理装置によれば、感染性廃棄物等を収納した可搬容器は、一次燃焼室内の燃焼反応により解体され、容器内容物は、部分的に燃焼し、容器及び容器内容物の小片は、二次燃焼室に落下する。従って、分別工程、粉砕工程、滅菌・減容工程等の予備工程を省略するともに、可搬容器内に収納された感染性廃棄物を高温処理し、感染性廃棄物の完全滅菌及び焼却を行うことができる。しかも、この廃棄物処理装置によれば、三次燃焼室による排ガス高温化処理と、冷却装置による高温排ガスの急冷処理を含むプロセスを適用することができ、これにより、ダイオキシンの再合成を効果的に防止することができる。
しかしながら、上記構成の廃棄物処理装置の実用化試験において、次のような課題が新たに認識された。即ち、
(1)高発熱量の可燃物質(廃プラスチック等)を比較的多量に含む廃棄物を一次燃焼室に投入すると、一次燃焼室の上部で燃焼が過渡的又は一時的に活発化する現象が観られる。高温の燃焼反応が一次燃焼室の上部に生じると、一次燃焼室の最上部に配置された廃棄物投入用二重ダンパ装置が、ダンパ構成金属の耐熱温度を超え、或いは、ダンパ装置の作動温度限界を超える高温過熱雰囲気に曝される虞がある。
(2) 上記構成の廃棄物処理装置は、排ガス誘引圧力により一次燃焼室の負圧状態を維持した運転を意図したものである。他方、一次燃焼室は、廃棄物投入量の経時的変化を吸収する量的緩衝帯(バッファゾーン)としても機能するので、比較的多量の廃棄物が一次燃焼室に投入され、廃棄物が一次燃焼室内に高く積み上げられる。しかし、比較的多量の廃棄物が一次燃焼室に堆積すると、一次燃焼室内の縦方向のガス流路が閉塞し、二次燃焼室を介して一次燃焼室に作用すべき排ガス誘引圧力が、堆積した廃棄物によって遮断される。この状態で一次燃焼室の燃焼反応が進行すると、一次燃焼室上部の内圧が正圧(陽圧)に転換する結果、廃棄物投入口から炉内燃焼ガスが外界に漏出する事態が懸念される。
(3) 上記廃棄物処理装置の実用化試験においては、比較的多量の塊状可燃物が同時に一次燃焼室から二次燃焼室に重力落下し、これにより、急激な燃焼反応、燃焼量の急激な増大、或いは、爆発的な燃焼反応が瞬間的に二次燃焼室に生じる現象が観られた。このような現象が発生すると、二次燃焼室の供給空気量が過渡的に不足し、一酸化炭素等の未燃分が二次燃焼室に過分に発生し易い。
However, the following problems were newly recognized in the practical application test of the waste treatment apparatus having the above-described configuration. That is,
(1) When a waste containing a relatively large amount of combustible material (waste plastic, etc.) with a high calorific value is introduced into the primary combustion chamber, the phenomenon that the combustion is transiently or temporarily activated in the upper part of the primary combustion chamber is observed. It is done. When a high-temperature combustion reaction occurs in the upper part of the primary combustion chamber, the waste dumping double damper device disposed at the top of the primary combustion chamber exceeds the heat resistance temperature of the metal constituting the damper, or the operating temperature of the damper device. There is a risk of exposure to high-temperature superheated atmosphere exceeding the limit.
(2) The waste treatment apparatus having the above configuration is intended for operation in which the negative pressure state of the primary combustion chamber is maintained by the exhaust gas induced pressure. On the other hand, the primary combustion chamber also functions as a quantitative buffer zone (buffer zone) that absorbs changes over time in the amount of waste input, so that a relatively large amount of waste is input to the primary combustion chamber, Highly stacked in the combustion chamber. However, when a relatively large amount of waste accumulates in the primary combustion chamber, the vertical gas flow path in the primary combustion chamber is blocked, and the exhaust gas attraction pressure that should act on the primary combustion chamber via the secondary combustion chamber is accumulated. Is blocked by waste. If the combustion reaction in the primary combustion chamber proceeds in this state, the internal pressure in the upper part of the primary combustion chamber is changed to a positive pressure (positive pressure). As a result, there is a concern that the combustion gas in the furnace leaks from the waste inlet to the outside. .
(3) In the practical application test of the above-mentioned waste treatment device, a relatively large amount of massive combustible material simultaneously falls from the primary combustion chamber to the secondary combustion chamber, thereby causing a rapid combustion reaction and a rapid combustion amount. A phenomenon in which an increase or explosive combustion reaction occurs instantaneously in the secondary combustion chamber was observed. When such a phenomenon occurs, the amount of air supplied to the secondary combustion chamber becomes transiently insufficient, and unburned components such as carbon monoxide tend to be excessively generated in the secondary combustion chamber.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、感染性廃棄物又は医療廃棄物等の分別困難な廃棄物を投入可能な一次燃焼室と、一次燃焼室で一次燃焼し且つ一次燃焼室から重力落下した廃棄物をガス化する二次燃焼室とを備えた廃棄物処理装置において、(1)廃棄物投入用二重ダンパ装置の過熱を防止し、(2)一次燃焼室上部の正圧形成を確実に防止し、(3)比較的多量の塊状可燃物が一次燃焼室から二次燃焼室に重力落下することによって二次燃焼室の供給空気量が過渡的に不足する状態を回避することができる廃棄物処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide a primary combustion chamber into which waste that is difficult to separate, such as infectious waste or medical waste, can be input, and primary combustion. In a waste treatment apparatus equipped with a secondary combustion chamber that primarily burns in the chamber and gasifies the waste that has fallen from the primary combustion chamber, (1) prevents overheating of the double dumper device for charging waste, (2) The positive pressure formation at the upper part of the primary combustion chamber is reliably prevented, and (3) The amount of air supplied to the secondary combustion chamber is reduced by gravity falling from the primary combustion chamber to the secondary combustion chamber. It is an object of the present invention to provide a waste treatment apparatus capable of avoiding a state where there is a transient shortage.
本発明は、上記目的を達成すべく、分別困難な廃棄物を投入可能な一次燃焼室と、一次燃焼室で一次燃焼し且つ一次燃焼室から重力落下した廃棄物をガス化する二次燃焼室とを備えた廃棄物処理装置において、
前記一次燃焼室は、その上部から投入された前記廃棄物が堆積可能な縦型の炉内領域を形成し、前記二次燃焼室と連通する落下口が設けられた前記一次燃焼室の最下部には、バーナ装置及び空気噴射装置が配設され、前記バーナ装置及び空気噴射装置が前記炉内領域の最下部に噴射する燃料及び空気によって、炉内領域に堆積した廃棄物の最下部を熾燃焼させることを特徴とする廃棄物処理装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a primary combustion chamber in which waste that is difficult to separate can be charged, and a secondary combustion chamber that gasifies waste that has undergone primary combustion in the primary combustion chamber and has fallen due to gravity from the primary combustion chamber. In a waste treatment apparatus equipped with
The primary combustion chamber forms a vertical furnace region in which the waste charged from the upper portion can be accumulated, and a lowermost portion of the primary combustion chamber provided with a drop port communicating with the secondary combustion chamber Are provided with a burner device and an air injection device, and the burner device and the air injection device are configured to reduce the bottom part of the waste accumulated in the furnace area by the fuel and air injected to the lower part of the furnace area. Provided is a waste treatment apparatus characterized by burning.
本発明の上記構成によれば、縦型炉内領域に堆積した廃棄物は、一次燃焼室の最下部では、十分な燃焼用空気の供給により活発に熾燃焼する一方、堆積した廃棄物の上部では、燃焼用空気量の減少により、比較的緩慢に燃焼反応する。廃棄物は、一次燃焼室の上部から炉内に投入されるので、炉内の廃棄物は、最下部の燃料噴射及び空気噴流により炉内に層状に堆積し、炉壁面を横断する層状廃棄物のブリッジを炉内領域に形成する。廃棄物は、燃焼雰囲気の最上層ブリッジ上に上方から補給されるが、最上層ブリッジの上方域には、限られた空気のみが供給されるにすぎない。このため、急激に燃焼反応する高発熱量の可燃物質(廃プラスチック等)を比較的多量に含む廃棄物が一次燃焼室に投入された場合であっても、廃棄物は、比較的少量の空気の存在下に緩慢に燃焼するにすぎず、一次燃焼室の上部は、相対的に低温の状態を維持する。従って、上記構成の廃棄物処理装置によれば、廃棄物投入用二重ダンパ装置の金属耐熱温度を超え、或いは、二重ダンパ装置の作動温度限界を超える高温過熱雰囲気が一次燃焼室の上部に形成されるのを防止し、二重ダンパ装置の過熱を阻止することができる。 According to the above configuration of the present invention, the waste accumulated in the vertical furnace region is actively burnt by the supply of sufficient combustion air at the bottom of the primary combustion chamber, while the upper portion of the accumulated waste Then, the combustion reaction occurs relatively slowly due to the reduction in the amount of combustion air. Since the waste is introduced into the furnace from the upper part of the primary combustion chamber, the waste in the furnace is deposited in layers in the furnace by the fuel injection and air jet at the bottom and crosses the furnace wall. Are formed in the furnace region. Waste is replenished from above onto the uppermost bridge in the combustion atmosphere, but only limited air is supplied to the upper region of the uppermost bridge. For this reason, even if waste containing a relatively large amount of combustible substances (waste plastics, etc.) with a high calorific value that undergoes a rapid combustion reaction is thrown into the primary combustion chamber, It burns only slowly in the presence of and the upper part of the primary combustion chamber remains relatively cool. Therefore, according to the waste treatment apparatus configured as described above, a high-temperature superheated atmosphere exceeding the metal heat resistance temperature of the double dumper apparatus for waste input or exceeding the operating temperature limit of the double damper apparatus is present in the upper part of the primary combustion chamber. It can be prevented from forming and overheating of the double damper device can be prevented.
本発明は又、分別困難な廃棄物を投入可能な一次燃焼室と、一次燃焼室で一次燃焼し且つ一次燃焼室から重力落下した廃棄物をガス化する二次燃焼室とを備えた廃棄物処理装置において、
前記一次燃焼室は、その上部から投入された前記廃棄物が堆積可能な縦型の炉内領域を形成し、
炉内領域に堆積した廃棄物に向かって開口した複数の空気噴射口が炉内壁面に縦方向に配列され、前記炉内領域に堆積した廃棄物の上方域と、前記二次燃焼室とを相互連通させる縦方向の流路が前記空気噴射口の空気噴流により廃棄物に形成されることを特徴とする廃棄物処理装置を提供する。
The present invention also includes a primary combustion chamber capable of inputting waste that is difficult to separate, and a secondary combustion chamber that gasifies waste that has undergone primary combustion in the primary combustion chamber and gravity dropped from the primary combustion chamber. In the processing device,
The primary combustion chamber forms a vertical furnace area in which the waste charged from the upper part can be accumulated,
A plurality of air injection holes opened toward the waste accumulated in the furnace region are arranged in the vertical direction on the wall surface of the furnace, and the upper region of the waste deposited in the furnace region and the secondary combustion chamber Provided is a waste treatment apparatus in which a longitudinal flow path communicating with each other is formed in waste by an air jet flow of the air injection port.
このような本発明の構成によれば、炉内に堆積した廃棄物の燃焼反応が、空気噴射口の空気噴流により局所的に活性化し、空気噴射口の配列に相応して縦方向に延びる通路が、炉内に堆積した廃棄物に局所的に形成される。この縦方向通路は、堆積した廃棄物の上方域と、二次燃焼室とを相互連通させる流路として機能するので、二次燃焼室に作用する負圧(陰圧)は、この流路を介して一次燃焼室の上部に作用する。従って、排気ファンの排気誘引圧力が二次燃焼室に作用する限り、一次燃焼室上部も又、常に負圧状態を維持する。かくして、本発明によれば、一次燃焼室上部の正圧形成を回避し、二重ダンパ装置から滅菌未了雰囲気等が外界に漏出するような事態を未然に防止することができる。 According to such a configuration of the present invention, the combustion reaction of the waste accumulated in the furnace is locally activated by the air jets of the air injection ports, and the passage extends in the vertical direction corresponding to the arrangement of the air injection ports. Are locally formed in the waste deposited in the furnace. This vertical passage functions as a flow path that interconnects the upper region of the accumulated waste and the secondary combustion chamber, so that negative pressure (negative pressure) acting on the secondary combustion chamber is Acting on the upper part of the primary combustion chamber. Therefore, as long as the exhaust air induced pressure of the exhaust fan acts on the secondary combustion chamber, the upper portion of the primary combustion chamber always maintains a negative pressure state. Thus, according to the present invention, it is possible to avoid the formation of a positive pressure in the upper part of the primary combustion chamber, and to prevent a situation in which a sterilization-incomplete atmosphere or the like leaks from the double damper device to the outside.
また、炉内に堆積した廃棄物の大部分は、上記空気噴射装置及び/又は空気噴射口が炉内に供給する空気の存在下に乾留燃焼する。乾留燃焼により生成したガス体は、上記落下口から二次燃焼室に流入する。堆積した廃棄物から二次燃焼室に重力落下する未燃固形分は、乾留後のポーラスな炭素を主成分とするので、二次燃焼室に落下した未燃固形分の爆発的燃焼は発生し難い。従って、未燃固形分の爆発的燃焼により二次燃焼室の供給空気量が一時的に不足し、これに起因して再燃焼困難な未燃炭素やタールが比較的多量に生成する現象を防止するとともに、未燃炭素及びタール等の生成に伴ってダイオキシンが発生する現象を未然に回避することができる。 In addition, most of the waste accumulated in the furnace is subjected to dry distillation in the presence of air supplied to the furnace by the air injection device and / or the air injection port. The gas body generated by the dry distillation combustion flows into the secondary combustion chamber from the dropping port. Unburned solids that fall from the accumulated waste into the secondary combustion chamber are mainly composed of porous carbon after dry distillation, so explosive combustion of unburned solids that have fallen into the secondary combustion chamber occurs. hard. Therefore, the supply of air to the secondary combustion chamber is temporarily insufficient due to explosive combustion of unburned solids, which prevents the generation of relatively large amounts of unburned carbon and tar that are difficult to reburn. In addition, it is possible to avoid the phenomenon that dioxins are generated with the production of unburned carbon and tar.
他の観点より、本発明は、 分別困難な廃棄物を投入可能な縦型の一次燃焼室と、一次燃焼室で一次燃焼し且つ一次燃焼室から重力落下した廃棄物をガス化する二次燃焼室とを備えた廃棄物処理装置を用いた感染性廃棄物の廃棄処理方法において、
前記一次燃焼室の定常運転時の廃棄物処理量/時間に対し、前記一次燃焼室の廃棄物堆積量をその0.5倍〜2倍の範囲内に規制するように、前記一次燃焼室の上部から一次燃焼室内に廃棄物を投入し、
前記一次燃焼室の最下部に配置されたバーナ装置及び空気噴射装置の燃料供給及び空気噴流により廃棄物の最下部を熾燃焼させるとともに、一次燃焼室内に堆積した廃棄物の乾留燃焼を前記空気噴流の空気によって進行させることを特徴とする感染性廃棄物の廃棄処理方法を提供する。
From another point of view, the present invention provides a vertical primary combustion chamber in which waste that is difficult to separate can be input, and secondary combustion that gasifies waste that has undergone primary combustion in the primary combustion chamber and gravity dropped from the primary combustion chamber. In a method for disposing of infectious waste using a waste treatment apparatus equipped with a chamber,
The amount of waste accumulated in the primary combustion chamber is regulated within a range of 0.5 to 2 times the waste treatment amount / time during steady operation of the primary combustion chamber. Waste is thrown into the primary combustion chamber from above,
The lowermost part of the waste is burnt by the fuel supply and the air jet of the burner device and the air injection device arranged at the lowermost part of the primary combustion chamber, and the dry jet combustion of the waste accumulated in the primary combustion chamber is carried out by the air jet The present invention provides a method for disposing of infectious waste, which is characterized by being advanced by air.
更に他の観点より、本発明は、分別困難な廃棄物を投入可能な縦型の一次燃焼室と、一次燃焼室で一次燃焼し且つ一次燃焼室から重力落下した廃棄物をガス化する二次燃焼室とを備えた廃棄物処理装置を用いた感染性廃棄物の廃棄処理方法において、
前記一次燃焼室の定常運転時の廃棄物処理量/時間に対し、前記一次燃焼室の廃棄物堆積量をその0.5倍〜2倍の範囲内に規制するように、前記一次燃焼室の上部から一次燃焼室内に廃棄物を投入し、
炉内領域に堆積した廃棄物の側面に炉内壁面から空気流を噴射し、該空気流と廃棄物との燃焼反応を局所的に進行させて、該廃棄物の上方域と、前記二次燃焼室とを相互連通させる縦方向の流路を廃棄物に形成することを特徴とする感染性廃棄物の廃棄処理方法を提供する。
From still another aspect, the present invention provides a vertical primary combustion chamber capable of throwing in difficult-to-separate waste, and a secondary that gasifies waste that has undergone primary combustion in the primary combustion chamber and has fallen by gravity from the primary combustion chamber. In a method for disposing of infectious waste using a waste treatment apparatus equipped with a combustion chamber,
The amount of waste accumulated in the primary combustion chamber is regulated within a range of 0.5 to 2 times the waste treatment amount / time during steady operation of the primary combustion chamber. Waste is thrown into the primary combustion chamber from above,
An air flow is jetted from the wall surface of the furnace on the side surface of the waste accumulated in the furnace area, and a combustion reaction between the air flow and the waste is locally advanced, and the upper region of the waste and the secondary Provided is a method for disposing of infectious waste, characterized in that a vertical flow path for communicating with a combustion chamber is formed in the waste.
本発明の上記構成によれば、廃棄物の堆積量(重量)は、一次燃焼室の廃棄物処理量(重量)/時間に対し、その0.5倍〜2倍の範囲内に制限される。例えば、一次燃焼室の廃棄物堆積量は、一次燃焼室の1時間当たりの廃棄物処理量Qに対し、30分相当量(0.5Q)〜120分相当量(2Q)の範囲内に制限される。ここに、一次燃焼室に投入される廃棄物容器及びその内容物の重量及び物性は、施設の運営状況等に相応して日常的に変化するが、一次燃焼室における廃棄物ブリッジの形成は、このように量的及び質的に変化する廃棄物に対し、廃棄物処理装置を安定的に運転する上で有利であるばかりでなく、廃棄物の高温履歴を十分に確保する上で有効に機能する。そして、高温履歴を確保する機能は、殊に感染性廃棄物の廃棄物処理装置においては、重要である。即ち、本発明の廃棄物処理装置では、廃棄物投入量の調節によって一次燃焼室の廃棄物堆積量を上記の如く規制することにより、廃棄物容器の内容物の重量及び物性の変動にかかわらず、所望の廃棄物ブリッジを一次燃焼室内に常時形成し、これにより、廃棄物の高温履歴を十分に確保するとともに、廃棄物処理装置を安定的に運転することができる。 According to the above configuration of the present invention, the amount of accumulated waste (weight) is limited to a range of 0.5 to 2 times the amount of waste treated (weight) / time in the primary combustion chamber. . For example, the amount of waste accumulated in the primary combustion chamber is limited to a range corresponding to 30 minutes equivalent (0.5Q) to 120 minutes equivalent (2Q) with respect to the waste treatment amount Q per hour in the primary combustion chamber. Is done. Here, the weight and physical properties of the waste container and its contents put into the primary combustion chamber change on a daily basis according to the operation status of the facility, but the formation of the waste bridge in the primary combustion chamber is For waste that changes quantitatively and qualitatively, not only is it advantageous for stable operation of the waste treatment equipment, but it also functions effectively to ensure a high-temperature history of the waste. To do. The function of ensuring a high temperature history is particularly important in a waste treatment apparatus for infectious waste. That is, in the waste treatment apparatus of the present invention, the amount of waste accumulated in the primary combustion chamber is regulated as described above by adjusting the amount of waste input, so that the weight and physical properties of the contents of the waste container are not affected. A desired waste bridge is always formed in the primary combustion chamber, thereby ensuring a sufficient high temperature history of the waste and stably operating the waste treatment apparatus.
また、一次燃焼室の最下部のバーナ装置及び空気噴射装置によって、廃棄物ブリッジの最下面を熾燃焼させるとともに、一次燃焼室内に堆積した廃棄物の乾留燃焼を進行させることにより、塊状可燃物が一次燃焼室から二次燃焼室に重力落下するのを防止することができる。 In addition, by burning the bottom surface of the waste bridge with the burner device and the air injection device at the lowermost part of the primary combustion chamber, and promoting the dry distillation combustion of the waste accumulated in the primary combustion chamber, It is possible to prevent a gravity drop from the primary combustion chamber to the secondary combustion chamber.
更に、上記縦方向流路の形成により、排ガス誘引圧力が二次燃焼室及び縦方向流路を介して廃棄物の上方域に常に作用するので、一次燃焼室上部の正圧形成は、確実に防止することができる。 Furthermore, the formation of the vertical flow path ensures that the exhaust gas attraction pressure always acts on the upper area of the waste through the secondary combustion chamber and the vertical flow path, so that positive pressure formation at the upper part of the primary combustion chamber is ensured. Can be prevented.
好ましくは、一次燃焼室内に堆積した廃棄物の乾留燃焼が、炉内に供給される上記空気によって進行する。 Preferably, dry distillation combustion of the waste accumulated in the primary combustion chamber proceeds by the air supplied into the furnace.
一次燃焼室の最下部にバーナ装置及び空気噴射装置を配設した本発明の上記構成によれば、廃棄物投入用二重ダンパ装置の過熱を防止するとともに、比較的多量の塊状可燃物が一次燃焼室から二次燃焼室に重力落下することによって二次燃焼室の供給空気量が過渡的に不足する状態を回避することができる。 According to the above configuration of the present invention in which the burner device and the air injection device are arranged at the lowermost part of the primary combustion chamber, the double damper device for throwing in waste is prevented from being overheated and a relatively large amount of massive combustible material is primary. A state in which the amount of air supplied to the secondary combustion chamber is transiently insufficient can be avoided by gravity falling from the combustion chamber to the secondary combustion chamber.
また、複数の空気噴射口を炉内壁面に縦方向に配列した本発明の上記構成によれば、一次燃焼室上部の正圧形成を確実に防止するとともに、比較的多量の塊状可燃物が一次燃焼室から二次燃焼室に重力落下することによって二次燃焼室の供給空気量が過渡的に不足する状態を回避することができる。 In addition, according to the above-described configuration of the present invention in which a plurality of air injection ports are arranged in the vertical direction on the inner wall surface of the furnace, positive pressure formation at the upper part of the primary combustion chamber is surely prevented, and a relatively large amount of massive combustibles are primary. A state in which the amount of air supplied to the secondary combustion chamber is transiently insufficient can be avoided by gravity falling from the combustion chamber to the secondary combustion chamber.
好ましくは、上記廃棄物処理装置は、3段階の燃焼室、即ち、上記一次及び二次燃焼室と、二次燃焼室のガス化ガスを完全燃焼させる三次燃焼室とを備える。更に好ましくは、二次燃焼室に落下した未燃固形分は、高温酸化剤の高速噴流により二次燃焼室内に滞留し且つ撹拌され、ガス化する。ガス化ガスは、三次燃焼室で完全燃焼し、排気される。焼却不能又は熱分解不能な固形分のうち、溶融可能な固形分は、二次燃焼室の底部に溶融スラグとして残留し、溶融不能な固形分は、溶融スラグ中に埋入する。二次燃焼室底部の溶融スラグは、二次燃焼室に供給される高温酸化剤と反応して発熱し、二次燃焼室内の高温雰囲気の維持に寄与する。溶融スラグは、廃棄物処理装置の休止後に冷却・固化し、装置外に排出され、或いは、廃棄物処理装置の運転中に連続的又は断続的に排出される。 Preferably, the waste treatment apparatus includes three-stage combustion chambers, that is, the primary and secondary combustion chambers, and a tertiary combustion chamber that completely burns the gasified gas in the secondary combustion chamber. More preferably, the unburned solid that has fallen into the secondary combustion chamber is retained in the secondary combustion chamber by a high-speed jet of a high-temperature oxidant, and is stirred and gasified. The gasified gas is completely combusted in the tertiary combustion chamber and exhausted. Of the solids that cannot be incinerated or pyrolyzed, the solids that can be melted remain as molten slag at the bottom of the secondary combustion chamber, and the solids that cannot be melted are embedded in the molten slag. The molten slag at the bottom of the secondary combustion chamber reacts with the high temperature oxidant supplied to the secondary combustion chamber and generates heat, contributing to the maintenance of the high temperature atmosphere in the secondary combustion chamber. The molten slag is cooled and solidified after the waste treatment apparatus is stopped and discharged outside the apparatus, or continuously or intermittently during operation of the waste treatment apparatus.
好適には、上記三次燃焼室は、燃焼用空気を三次燃焼室内に噴射する燃焼用空気噴射装置を有し、三次燃焼室内に流入したガス化ガスの可燃分は、燃焼用空気噴射装置の燃焼用空気と反応して完全燃焼し、三次燃焼室の排ガス温度を1000℃以上の高温に昇温し、三次燃焼室の高温排ガスは、冷却装置に供給される。冷却装置は、排ガスを瞬時に200℃以下の温度に急冷する。三次燃焼室による排ガス高温化処理と、冷却装置による高温排ガスの急冷処理とを含むプロセスは、ダイオキシンの再合成を効果的に防止し、ダイオキシンの発生を抑制する。 Preferably, the tertiary combustion chamber has a combustion air injection device for injecting combustion air into the tertiary combustion chamber, and the combustible portion of the gasification gas flowing into the tertiary combustion chamber is the combustion of the combustion air injection device. It reacts with the working air and burns completely, raising the temperature of the exhaust gas in the tertiary combustion chamber to a high temperature of 1000 ° C. or higher, and the high temperature exhaust gas in the tertiary combustion chamber is supplied to the cooling device. The cooling device rapidly cools the exhaust gas to a temperature of 200 ° C. or less. The process including the high-temperature exhaust gas treatment by the tertiary combustion chamber and the high-temperature exhaust gas quenching treatment by the cooling device effectively prevents dioxin resynthesis and suppresses the generation of dioxins.
本発明の好適な実施形態において、一次燃焼室を形成する一次燃焼炉は、実質的に鉛直に配向され、一次燃焼室の断面は、下方に向かって段階的に縮小し、一次燃焼室の最下端は、二次燃焼室と連通する落下口を形成する。更に好適には、一次燃焼室の最下端部は、円錐形に縮径し、一次燃焼室に投入された廃棄物の自由落下を阻止する。上記空気噴射装置及びバーナ装置は、このような円錐形縮径部に配置され、空気噴流及び燃料を縮径部の中心に向かって噴射する。好ましくは、空気噴射装置は、周方向に所定の角度間隔(例えば、120°の角度間隔)を隔てて円錐径縮径部に配置された複数の空気噴射ノズルからなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the primary combustion furnace forming the primary combustion chamber is oriented substantially vertically, and the cross section of the primary combustion chamber shrinks stepwise downward, so that the The lower end forms a drop port that communicates with the secondary combustion chamber. More preferably, the lowermost end portion of the primary combustion chamber is reduced in diameter to a conical shape to prevent free fall of the waste charged into the primary combustion chamber. The air injection device and the burner device are arranged in such a conical reduced diameter portion, and inject the air jet and the fuel toward the center of the reduced diameter portion. Preferably, the air injection device includes a plurality of air injection nozzles arranged in the conical diameter reduced portion with a predetermined angular interval (for example, an angular interval of 120 °) in the circumferential direction.
本発明の更に好適な実施形態によれば、複数の空気噴射口が、炉軸方向に等間隔を隔てて炉壁面に整列配置される。好ましくは、空気噴射口の平面的位置は、上記バーナ装置と対向する位置に設定され、空気噴射口のレベル(高さ)は、上記円錐径縮径部の上方に設定される。 According to a further preferred embodiment of the present invention, the plurality of air injection ports are arranged on the furnace wall surface at equal intervals in the furnace axis direction. Preferably, the planar position of the air injection port is set at a position facing the burner device, and the level (height) of the air injection port is set above the conical diameter reduced portion.
所望により、予熱後の空気が、上記空気噴射装置及び/又は空気噴射口に供給される。所望ならば、酸素濃度を適当に調節した空気又はガスや、水蒸気等を適当に含む空気等を空気噴射装置及び/又は空気噴射口に供給しても良い。 If desired, the preheated air is supplied to the air injection device and / or the air injection port. If desired, air or gas with an appropriately adjusted oxygen concentration, air containing water vapor or the like may be supplied to the air injection device and / or the air injection port.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る感染性廃棄物処理装置の全体構成を示すシステムフロー図である。 FIG. 1 is a system flow diagram showing an overall configuration of an infectious waste disposal apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示す如く、廃棄物処理装置は、二重ダンパ装置、一次燃焼室、二次燃焼室、三次燃焼室、冷却装置、集塵装置及び高温空気発生装置を備える。一般に、感染性廃棄物は、搬送容器内に収納した状態で廃棄物処理装置に移送される。多種多様な感染性廃棄物を収容した搬送容器は、二重ダンパ装置を介して一次燃焼室に投入される。搬送容器は、一次燃焼室において燃焼し又は溶融し、解体する。容器内の廃棄物は、一次バーナ装置の燃焼作動により点火し、空気噴射装置及び空気噴射口の空気噴流によってガス化し、ガス化ガスは、二次燃焼室に流入する。なお、一次燃焼室は、炉体を構成する耐火物に付着したダイオキシンを焼却処理すべく、一次燃焼室の炉内温度を1000℃以上の温度に上昇させるメンテナンス用バーナ装置(破線で示す)を備える。メンテナンス用バーナ装置は、廃棄物の非装入時に作動される。 As shown in FIG. 1, the waste treatment apparatus includes a double damper device, a primary combustion chamber, a secondary combustion chamber, a tertiary combustion chamber, a cooling device, a dust collecting device, and a high-temperature air generating device. Generally, infectious waste is transferred to a waste disposal apparatus in a state of being stored in a transport container. A transport container containing a wide variety of infectious waste is put into the primary combustion chamber via a double damper device. The transfer container is burned or melted in the primary combustion chamber and disassembled. The waste in the container is ignited by the combustion operation of the primary burner device, gasified by the air jets of the air injection device and the air injection port, and the gasified gas flows into the secondary combustion chamber. The primary combustion chamber is a maintenance burner device (shown by a broken line) that raises the furnace temperature of the primary combustion chamber to a temperature of 1000 ° C. or higher in order to incinerate dioxins adhering to the refractory constituting the furnace body. Prepare. The maintenance burner device is activated when no waste is loaded.
感染性廃棄物の搬送容器が二重ダンパ装置を介して一次燃焼室の上部から一次燃焼室に順次投入され、搬送容器は、上記の如く、燃焼又は溶融して解体し、容器内の感染性廃棄物は、炉内に開放され、ばらばらに散開し又は分散し、一次燃焼室の縦型炉内領域に堆積する。堆積した廃棄物は、最下部に配置された一次バーナ装置及び空気噴射口の燃料噴射及び空気噴流により、一次燃焼室の最下部で活発に熾燃焼し、灼熱する。他方、堆積した廃棄物の上部では、比較的緩慢な燃焼反応が進行する。炉内の廃棄物は、炉内領域に層状に堆積し、炉壁面を架橋する廃棄物ブリッジを形成する。感染性廃棄物の搬送容器は、酸化発熱している最上層のブリッジ上に上から順次補給される。 The infectious waste transport container is sequentially introduced into the primary combustion chamber from the upper part of the primary combustion chamber via the double damper device, and the transport container is burned or melted as described above to disassemble and infect the container. Waste is released into the furnace, spread apart or dispersed, and accumulates in the vertical furnace area of the primary combustion chamber. The accumulated waste is actively burned and burnt at the lowermost part of the primary combustion chamber by the primary burner device arranged at the lowermost part and the fuel injection and air jet of the air injection port. On the other hand, a relatively slow combustion reaction proceeds on top of the accumulated waste. Waste in the furnace accumulates in layers in the furnace area, forming a waste bridge that bridges the furnace wall. The infectious waste transport container is sequentially replenished from the top onto the uppermost bridge where oxidation heat is generated.
高温空気発生装置は、常温(大気温相当温度)の空気を500℃以上、好ましくは、800℃の高温に加熱し、二次燃焼室の主室に配設した高温空気噴射装置に高温空気を供給する。二次燃焼室は、主室に後続する副室を含む。高温空気噴射装置が噴射する高温空気噴流は、一次燃焼室から主室に流入した燃焼ガス、熱分解ガス、固体又は液体の浮遊物質等が副室に吹き抜けるのを防止し、これらのガス及び浮遊物質を容器及び容器内容物の小片と一緒に主室内に再循環し、主室内で撹拌する。容器及び容器内容物の小片は、主室内で酸化して還元燃焼し、発熱する。 The high-temperature air generator heats air at normal temperature (temperature equivalent to atmospheric temperature) to a high temperature of 500 ° C. or higher, preferably 800 ° C., and supplies high-temperature air to the high-temperature air injection device disposed in the main chamber of the secondary combustion chamber. Supply. The secondary combustion chamber includes a sub chamber that follows the main chamber. The high-temperature air jet injected by the high-temperature air injection device prevents the combustion gas, pyrolysis gas, solid or liquid suspended solids, etc. flowing into the main chamber from the primary combustion chamber from being blown into the sub chamber. The material is recirculated into the main chamber along with the container and a small piece of the container contents and stirred in the main chamber. The container and the small pieces of the container contents are oxidized in the main chamber and reduced and burned to generate heat.
高温空気噴射流の流速は、好適には、30m/s以上に設定され、更に好適には、50〜150m/sに設定される。高速で噴出した高温空気流は、二次燃焼室の主室内に噴出すると同時に、主室内の燃焼ガス及び熱分解ガスと混合して酸素濃度を速やかに10%以下に低下させるとともに、1000〜1200℃、或いは、それ以上の温度に温度上昇し、主室内に浮遊した固体又は液体可燃分と接触混合し、還元燃焼する。このため、主室内には、極端な高温部の斑が生じず、温度1500℃程度に均一化した火炎が形成される。 The flow rate of the high-temperature air jet flow is preferably set to 30 m / s or more, and more preferably 50 to 150 m / s. The high-temperature air stream ejected at a high speed is ejected into the main chamber of the secondary combustion chamber, and at the same time, mixed with the combustion gas and the pyrolysis gas in the main chamber to quickly reduce the oxygen concentration to 10% or less and 1000 to 1200. The temperature rises to a temperature higher than or equal to 0 ° C., contacts and mixes with the solid or liquid combustible substance floating in the main chamber, and is reduced and burned. For this reason, an extremely high-temperature spot is not generated in the main chamber, and a uniform flame is formed at a temperature of about 1500 ° C.
高温空気噴流との混合接触により、熱分解可能な小片は、熱分解してガス化し、溶融可能な小片は、溶融スラグとして主室底部に滞留する。溶融スラグは、廃棄物処理装置の休止・冷却後に固化し、主室から排出されるか、或いは、装置運転中に主室の出滓口より連続的又は断続的に排出される。 Due to the mixing contact with the high-temperature air jet, the thermally decomposable pieces are thermally decomposed and gasified, and the meltable pieces remain at the bottom of the main chamber as molten slag. The molten slag solidifies after the waste treatment apparatus is stopped and cooled, and is discharged from the main room, or is discharged continuously or intermittently from the outlet of the main room during the operation of the apparatus.
主室に生成したガス化ガスは、副室を介して三次燃焼室に流入し、三次燃焼室に供給された燃焼用空気と混合する。ガス化ガスに含まれる一酸化炭素、メタン、水素等の可燃分は、燃焼用空気供給口から三次燃焼室に供給される燃焼用空気と反応して三次燃焼室内で完全燃焼する。三次燃焼室から冷却装置に流出する燃焼排ガスは、約1000〜1200℃の温度を有する。 The gasified gas generated in the main chamber flows into the tertiary combustion chamber via the sub chamber and mixes with the combustion air supplied to the tertiary combustion chamber. Combustible components such as carbon monoxide, methane, and hydrogen contained in the gasification gas react with the combustion air supplied from the combustion air supply port to the tertiary combustion chamber and are completely combusted in the tertiary combustion chamber. The flue gas flowing out from the tertiary combustion chamber to the cooling device has a temperature of about 1000 to 1200 ° C.
三次燃焼室の燃焼ガスは、冷却装置に導入され、数秒の時間で約200℃に急冷される。冷却装置として、冷却水噴霧設備を備えた冷却搭を好適に使用し得る。冷却後の燃焼ガスは、バグフィルター等の集塵装置により浄化され、排気ファン及びスタック(図示せず)を介して系外に排気される。排気ファンの排気誘引圧力は、二次燃焼室、三次燃焼室、浄化装置及び集塵装置に作用しており、二次燃焼室に生成したガス化ガスの流路全体に排気誘引圧力が作用するので、主室から排気ファンに向かうガス流が系内全体に形成されるとともに、ガス流路は、全体的に陰圧(負圧)を維持する。なお、高温空気発生装置として、本願出願人による特願平10−189号(特開平10−246428号公報)に開示された給気流加熱装置等を好適に使用し得る。また、廃棄物の発熱量の不足を補うための補助燃料を二次燃焼室に供給可能な補助バーナ装置を二次燃焼室に配設しても良い。 The combustion gas in the tertiary combustion chamber is introduced into a cooling device and rapidly cooled to about 200 ° C. in a time of several seconds. A cooling tower equipped with a cooling water spray facility can be suitably used as the cooling device. The cooled combustion gas is purified by a dust collector such as a bag filter and exhausted outside the system via an exhaust fan and a stack (not shown). The exhaust fan's exhaust attraction pressure acts on the secondary combustion chamber, the tertiary combustion chamber, the purification device, and the dust collector, and the exhaust attraction pressure acts on the entire flow path of the gasification gas generated in the secondary combustion chamber. Therefore, a gas flow from the main chamber toward the exhaust fan is formed throughout the system, and the gas flow path maintains a negative pressure (negative pressure) as a whole. In addition, as the high-temperature air generator, an air supply heating device disclosed in Japanese Patent Application No. 10-189 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-246428) by the applicant of the present application can be suitably used. Further, an auxiliary burner device that can supply auxiliary fuel for compensating for the shortage of heat generated by waste to the secondary combustion chamber may be disposed in the secondary combustion chamber.
廃棄物処理装置の制御系を構成する炉温検出手段Tが、各燃焼室に配置され、一次バーナ装置及び補助バーナ装置は、制御ユニットC/Uの制御下に、各燃焼室の炉温検出値等と関連して作動する。制御ユニットC/Uは、例えば、始動時や、廃棄物の発熱が不足する時期に各燃焼室の炉温を所定温度(例えば、1000℃)以上に維持するように各バーナ装置を作動する。制御ユニットC/Uは又、高温空気発生装置の駆動部Dを制御し、高温空気供給量及び空気温度等を可変制御する。 The furnace temperature detection means T constituting the control system of the waste treatment apparatus is disposed in each combustion chamber, and the primary burner device and the auxiliary burner device detect the furnace temperature of each combustion chamber under the control of the control unit C / U. Operates in relation to values etc. The control unit C / U operates each burner device so as to maintain the furnace temperature of each combustion chamber at a predetermined temperature (for example, 1000 ° C.) or more at the time of starting or when the waste heat generation is insufficient. The control unit C / U also controls the drive unit D of the high-temperature air generator to variably control the high-temperature air supply amount, the air temperature, and the like.
図2は、廃棄物処理装置の実施例を示す縦断面図であり、図3(A)及び図3(B)は、図2のA−A線及びB−B線における断面図である。 FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the waste treatment apparatus, and FIGS. 3A and 3B are sectional views taken along lines AA and BB in FIG.
図2に示す如く、廃棄物処理装置は、一次燃焼炉1、二次燃焼炉2及び三次燃焼炉3より構成され、一次燃焼室10、二次燃焼室20及び三次燃焼室30が各炉1、2、3の炉内に形成される。一次燃焼炉1の炉体11は、その炉軸が垂直に配向され、炉体11の炉軸は、二次燃焼炉2の炉軸と直交する。二次燃焼炉2の二次燃焼室20は、垂直な縦型主室21と、水平な横型副室22とからなり、炉体23全体は、水平な炉軸を有する。三次燃焼炉30の炉体31は、その炉軸が垂直に配向される。三次燃焼室30の底部が連通路33を介して副室22と連通し、三次燃焼室30の頂部が排ガスダクト39に接続される。
As shown in FIG. 2, the waste treatment apparatus includes a
一次燃焼炉1は、二重ダンパ装置12及び一次バーナ装置17(17a、17b)を備える。二重ダンパ装置12は、同時開放を禁止した一対の可動ダンパ13、14と、ダンパ13、14間の中間室15とを有する。二重ダンパ装置12は、流体圧作動型シリンダ装置等の駆動装置によって可動ダンパ13、14をスライド式に開閉作動する。感染性廃棄物を収容した廃棄物容器W0は、ダンパ13、14の開閉制御と関連して、リフター等の供給装置(図示せず)から中間室15内に導入され、中間室15を経て一次燃焼室10に投入される。バーナ装置17は、LPG等の燃料及び燃焼用空気の供給により燃焼作動し、一次燃焼室10内の廃棄物容器W0を加熱し、容器を焼却し又は解体・小片化するとともに、容器内容物の小片化を促す。小片落下口18が一次燃焼室10の下部に形成され、容器及び容器内容物の小片W1が、落下口18から二次燃焼室20の主室21内に落下する。落下口18の形状及び開口面積の適切な設計により、適当なサイズの小片W1が、一次燃焼室10から主室21に重力落下する。
The
一次燃焼室10の頂壁には、メンテナンス用バーナ装置70(破線で示す)が配設される。このバーナ装置70は、炉体を構成する耐火物に付着したダイオキシンを焼却処理すべく、メンテナンス時のみに作動される。一次燃焼炉1の炉温は、廃棄物の非装入時(メンテナンス時)にバーナ装置70を作動することにより、空焚き状態で1000℃以上の高温に上昇し、炉内の壁面に付着したダイオキシンは、焼却処理される。一次燃焼室10の燃焼排ガスは、二次燃焼室20及び三次燃焼室30を介して系外に排気される。
A maintenance burner device 70 (shown by a broken line) is disposed on the top wall of the
二次燃焼炉2の主室21は、図3(B)に示す如く、長軸を二次燃焼炉2の炉軸方向に向けた楕円形横断面を有する。副室22の開口部25は、主室21の上部且つ長軸端に配置され、主室21に面する。溶滓ポット24が、分離・連結可能な接続手段27によって炉体23に着脱可能に接続される。接続手段27は、例えば、ボルト・ナットにより締結・解体可能なフランジ構造を有する。ポット内領域は、炉体23内の主室上部と連続する主室下部を構成する。主室21には、補助燃料を主室21内に供給可能な補助バーナ装置7(仮想線で示す)が所定位置に配置される。制御ユニットC/U(図1)は、炉温検出手段T(図1)により検出された主室21の炉温等と関連して補助バーナ装置7を作動する。例えば、補助バーナ装置7は、廃棄物の発熱量が不足する場合には、主室21内に燃料を噴射し、主室21内の発熱量の不足を補う。
The
高温空気噴射装置4の噴射口40が、開口部25の近傍において主室21の頂壁に開口する。噴射装置4は、主室21から副室22に流出しようとする気流及び浮遊物を主室下部に差し向けるように高温空気の高速噴流を下向きに噴射する。好ましくは、噴射口40の先端部は、高温空気噴射流を50〜150m/sに高速化するように適切な開口面積及び寸法に設計され、所望により、オリィス又は縮径部を有する。
The
高温空気は、500℃以上の温度を有し、好ましくは、800℃以上、更に好ましくは、1000℃以上の温度を有する。落下口18から主室21内に落下した小片W1は、高温空気の高速噴流に接して酸化し、熱分解し且つ減容する。小片W1の残査が溶融スラグSとして主室21の底部に堆積する。落下口18を介して主室21内に流入した固体粒子、ミスト状物質、煤粒子、重金属及び熱分解ガスや、主室21内に生成した熱分解ガス及び燃焼ガスは、開口部25を横切り又は横断する高温空気高速噴流に誘引され、主室21内を強制循環するとともに、高速噴流の運動エネルギーで撹拌される。高速噴流は、主室底部の溶融スラグSに接し、スラグS中の未燃分の燃焼を促す。
The hot air has a temperature of 500 ° C. or higher, preferably 800 ° C. or higher, more preferably 1000 ° C. or higher. Piece W 1 dropped from the
小片W1、溶融スラグS、固体粒子、ミスト状物質及び熱分解ガスの発熱により、主室21内の温度は、約1500℃に達し、小片W1の減容及び溶融が促進される。溶融スラグSは、廃棄物処理装置の休止により冷却・固化する。ポット24は、接続手段27の解放により取外され、ポット24内の固化物は、ポット24から取り出され、廃棄される。なお、未溶融の金属片等は、スラグ固化物内に埋入した状態で廃棄される。
Due to the heat generation of the small piece W 1 , the molten slag S, the solid particles, the mist-like substance and the pyrolysis gas, the temperature in the
主室21内のガス化ガスは、排気ファン(図1)の排気誘引圧力下に開口部25から副室22に流入し、副室22から連通路33を介して三次燃焼室30に流入する。副室22には、補助燃料を副室22内に供給可能な補助バーナ装置6(仮想線で示す)が所定位置、例えば、副室22の末端部に配設される。制御ユニットC/U(図1)には、三次燃焼室30のガス温度を検出する温度検出手段(図1)が接続され、副室22の補助バーナ装置6は、制御ユニットC/Uの制御下に三次燃焼室30のガス温度と関連して作動する。補助バーナ装置6が三次燃焼室30のガス温度低下時に副室22内に燃料を噴射するので、三次燃焼室30に流入するガス化ガスの温度は安定する。
The gasified gas in the
三次燃焼炉3は、上下に所定間隔を隔てて配置された燃焼用空気噴射装置35、36を備える。副室22から三次燃焼室30に流入するガスは、比較的多量の一酸化炭素等を含有しており、ガス中の可燃分は、噴射装置35、36から噴射した燃焼用空気と反応し、完全燃焼する。三次燃焼室30の炉内温度は、部分的には1500℃以上の温度に達し、頂部流出口32の排ガスは、1000〜1200℃のガス温を維持する。
The tertiary combustion furnace 3 includes combustion
三次燃焼室30の排ガスは、排ガスダクト39を介して冷却装置(図1)に供給され、冷却装置において、数秒の時間内に約200℃に急冷された後、バグフィルター等の集塵装置(図1)により除塵され、排気ファン(図1)及びスタック(図示せず)を介して大気に放出される。三次燃焼室30により排ガスを高温化し、高温ガスを冷却装置により急冷するプロセスは、ダイオキシンの再合成を防止するので、廃棄物処理装置におけるダイオキシン発生は、抑制される。
The exhaust gas in the
図4は、一次燃焼炉1の構造を示す拡大縦断面図であり、図5(A)〜(C)は、図4のC−C線、D−D線及びE−E線における断面図である。また、図6は、一次燃焼室10内に形成される廃棄物ブリッジの概要を示す概略縦断面図である。
4 is an enlarged longitudinal sectional view showing the structure of the
一次燃焼炉1内の一次燃焼室10は、全高に亘って、炉体11の炉軸50を中心とした円形断面を有し、最上部の直径は、最大直径Dに設定される。炉体11の炉内壁面51は、炉内領域を段階的に縮小する円錐形縮径部52、53を含み、下側の縮径部53の下端開口は、小片落下口18を形成する。落下口18の上端と炉頂壁との間の距離Hは、廃棄物処理装置の処理量に相応して適宜設定される。
The
一次バーナ装置17は、第1及び第2バーナユニット17a、17bからなる。第1バーナユニット17aは、縮径部53の若干上方に配置され、炉軸50に対して所定角度をなして下方に傾斜し、第2バーナユニット17bは、縮径部53に配置され、炉軸50に対して直交する方向(水平方向)に配向される。各バーナユニット17a、17bは、上下に整列した位置に配置され、縮径部53の中心領域に向かって燃料及び燃焼用空気を噴射するように配置される。
The
一次燃焼炉1は又、第1空気噴射装置55を備える。第1空気噴射装置55は、図5(C)に示すように、縮径部53に設けられた複数の空気噴射ノズル55a、55b、55cからなり、各ノズルは、バーナユニット17bと実質的に同一のレベルにおいて所定の角度間隔(本例では、炉軸廻りの中心角120°)を隔てて配置される。空気噴射ノズル55bは、バーナユニット17bと対向する角度位置に配置され、空気噴射ノズル55a、55cは、バーナユニット17bの両側に対称に配置される。各空気噴射ノズル55a、55b、55cは、縮径部53の中心に向かって水平に空気噴流を噴射するように配向される。
The
一次燃焼炉1は更に、空気噴射口(図1)を形成する第2空気噴射装置56(空気噴射ノズル56a、56b、56c、56d)を備える。空気噴射ノズル56a〜56dは、縮径部52、53の間で上下方向に所定間隔(本例では等間隔)をなして炉体11に配置される。各空気噴射ノズル56a〜56dは、図5(B)に示す如く、バーナユニット17aと対向する角度位置に配置され、上下方向に整列する。
The
空気噴射ノズル55a〜55c、56a〜56dには、空気供給管57、58が接続され、空気供給管57、58には、制御弁59が夫々介装される。制御弁59及びバーナユニット17a、17bは、制御信号線を介して制御ユニットC/U(図1)に接続され、空気噴射ノズル55a〜55c、56a〜56dの空気噴射量およびバーナユニット17a、17bの作動は、炉温検出手段T(図1)により検出された炉温等と関連して、制御ユニットC/Uにより制御される。
二重ダンパ装置12を介して一次燃焼室10の最上部に投入された廃棄物容器W0は、第1及び第2バーナユニット17a、17bの燃焼作動により着火し、初期的に燃焼し又は溶融して解体する。容器内容物も又、バーナユニット17a、17bの燃焼熱で初期的に燃焼し又は溶融し、比較的大きなサイズの内容物は、分解する。一次燃焼室10の炉内領域の段階的縮小、落下口18の開口面積の制限や、バーナユニット17a、17b及び空気噴射ノズル55a〜55cの作用などにより、容器W0及びその内容物は、解体又は分解した廃棄物W10として一次燃焼室10内に堆積し、図6(A)に示す如く、上層W11、中間層W12、下層W13からなる概ね3層構造の廃棄物ブリッジを炉内に形成する。廃棄物ブリッジは、局部的に形成された縦方向の流路19(図6(B))を除き、炉壁面を架橋するように炉内を横断する。
The waste container W 0 introduced into the uppermost portion of the
ここに、一次燃焼室10に投入される廃棄物量と、落下口18から主室21内に落下する小片W1等の量とは、廃棄物処理装置の運転時に均衡し、定常化する。従って、廃棄物投入量及び落下量が均衡した定常運転時に投入可能な廃棄物量を一次燃焼炉1の定格処理量Q(一時間当たりの廃棄物処理量)として定義することができる。感染性廃棄物の完全滅菌のための高温履歴を確保するには、一次燃焼室10内の廃棄物堆積量を一次燃焼室10の定格処理量Qの0.2倍〜2.5倍の範囲(12分相当量(0.2Q)〜150分相当量(2.5Q)の範囲)、好ましくは、一次燃焼室10の定格処理量Qの0.5倍〜2.0倍の範囲(30分相当量(0.5Q)〜120分相当量(2Q)の範囲)に維持し又は制限することが望ましい。適量の廃棄物の投入により、二重ダンパ装置12の過熱防止を図る上で有効な廃棄物ブリッジが一次燃焼室10内に形成される。なお、廃棄物容器W0は、必ずしも均等な投入間隔又は規則的時間間隔で一次燃焼炉1に投入する必要はなく、断続的又は不規則に一次燃焼炉1に投入しても良く、或いは、廃棄物量2Qの堆積を一次燃焼室10に形成した後、一次燃焼炉1の稼働により廃棄物堆積量が0.5Qに減容するまで廃棄物容器W0を一次燃焼炉1に投入しないといった廃棄物投入方法を採用しても良い。
Here, the waste to be introduced into the
下層W13の廃棄物は、第1及び第2バーナユニット17a、17bの燃焼作動により点火され、熾燃焼状態に灼熱し、炉内に堆積した廃棄物W10は、空気噴射ノズル55a〜55c、56a〜56dから噴射される燃焼用空気により乾留燃焼する。乾留燃焼により発生したガス体が落下口18から主室21内に流入するとともに、熾き状の固形分が、小片W1としてブリッジ状下層W13のドーム状下面から剥落し、主室21内に落下する。
Waste lower W 13, the first and
バーナユニット17a、17bが一次燃焼室10の最下部に配置され、空気噴射ノズル55a〜55c、56a〜56dが一次燃焼室10の下側部分に相対的に多量の燃焼用空気を供給するように配置されるので、上層W11には、相対的に少量の燃焼用空気が供給されるにすぎない。このため、急激に燃焼反応する性質の廃プラスチック等を比較的多量に含み又は混入した廃棄物を一次燃焼室10に投入した場合であっても、廃棄物W10は、上層W11及び中間層W12では比較的緩慢に燃焼する。従って、上層W11及び中間層W12の温度は、下層W13の温度と比べて相対的に低下し、高発熱量の可燃物質(廃プラスチック等)を比較的多量に含む廃棄物を一次燃焼室に投入した場合であっても、上層W11の上方域の炉温上昇が抑制され、二重ダンパ装置12の過熱を防止することができる。
The
また、一次燃焼室10に縦1列に配列した空気噴射ノズル56a〜56dの空気噴流により、局部的に活発な燃焼反応が、空気噴射ノズル56a〜56dの空気噴射口近傍に生起する。この帯域では、廃棄物W10は、比較的早期に小片W1として剥落し、主室21内に落下するので、空気噴射ノズル56a〜56dに沿って縦方向の流路19が形成される。流路19は、上層W11の上方域と主室21とを相互連通させるので、排気ファン(図1)の排気誘引圧力は、流路19を介して上層W11の上方域に作用する。従って、主室21が、大気圧を基準として負圧(陰圧)の状態を維持する限り、上層W11の上方域は、負圧状態を維持する。即ち、二重ダンパ装置12の可動部分に形成されるクリアランス等から一次燃焼室10内の燃焼ガスを大気放出するような正圧(陽圧)は、一次燃焼室10の最上部(上層W11の上方域)に形成されない。
In addition, a locally active combustion reaction occurs in the vicinity of the air injection ports of the
更に、炉内に堆積した廃棄物W10の大部分は、空気噴射ノズル55a〜55c、56a〜56dが炉内に供給する空気によって乾留燃焼する。乾留燃焼により生成したガス体は、落下口18を介して主室21内に流入する。堆積した廃棄物W10から主室21に重力落下する未燃固形分は、乾留後のポーラスな炭素を主成分とするので、二次燃焼室に落下した未燃固形分の爆発的燃焼は発生し難い。従って、未燃固形分の爆発的燃焼により主室21の供給空気量が一時的に不足し、これに起因して再燃焼困難な未燃炭素やタールが比較的多量に主室21に生成するのを防止するとともに、未燃炭素及びタール等の生成に伴ってダイオキシンが発生する事態を未然に回避することができる。
Furthermore, most of the waste W 10 deposited in the furnace, the
図7は、空気噴射ノズル56a〜56d及びバーナユニット17a、17bの配置に関する変形例を示す概略横断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a modified example regarding the arrangement of the
空気噴射ノズル56a〜56dは、図7(A)に示す如く、交互に角度α(例えば、角度30°)を隔てて配置し、一次燃焼室10の中心部から見てジグザグ配列に炉内壁面51に位置決めしても良い。
As shown in FIG. 7A, the
また、図7(B)に示す如く、バーナユニット17a、17bを角度β(例えば、角度30°)を隔てて炉内壁面51に配置しても良い。
Further, as shown in FIG. 7B, the
更には、図7(C)に示す如く、角度γ(例えば、角度60°)の角度間隔を隔てた一対の空気噴射ノズル56a〜56dを炉内壁面51の各レベルに配置することも可能である。
Further, as shown in FIG. 7C, a pair of
以上、本発明の好適な実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であり、該変形例又は変更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。 The preferred embodiments and examples of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and is within the scope of the present invention described in the claims. Various modifications or changes are possible, and it goes without saying that these modifications or modifications are also included in the scope of the present invention.
例えば、上記実施例では、一次焼却炉1の炉軸は、鉛直に配向されているが、炉軸を若干傾斜させることも可能である。
For example, in the above embodiment, the furnace shaft of the
また、バーナユニット17a、17b及び空気噴射ノズル55a〜55c、56a〜56dの数及び配置は、炉の運転条件、サイズ及び容量等に応じて適宜設計変更することができる。
The number and arrangement of the
更には、上記一次燃焼炉1は、二重ダンパ装置12を備えた構成のものであるが、本発明は、他の構造の廃棄物投入手段を備えた一次燃焼炉においても、同様に適応し得るものである。
また、上記メンテナンス用バーナ装置70を一次燃焼炉1に常設せず、メンテナンス時に二重ダンパ装置12を一時的に取外してバーナ装置70を一次燃焼炉1に取付けるように構成しても良い。
Furthermore, although the
Alternatively, the
本発明は、感染性廃棄物等の分別困難な廃棄物を投入可能な一次燃焼室と、一次燃焼室で一次燃焼し且つ一次燃焼室から重力落下した廃棄物をガス化する二次燃焼室とを備えた廃棄物処理装置に適用される。 The present invention includes a primary combustion chamber in which waste that is difficult to separate, such as infectious waste, can be input, a secondary combustion chamber that performs primary combustion in the primary combustion chamber and gasifies waste that has fallen by gravity from the primary combustion chamber, It is applied to a waste treatment apparatus equipped with
本発明は、殊に、金属片等の破砕困難且つ溶融困難な物質を含む感染性廃棄物を超高温場で完全滅菌する廃棄物処理装置に好ましく適用される。 In particular, the present invention is preferably applied to a waste treatment apparatus that completely sterilizes infectious waste containing materials that are difficult to crush and melt, such as metal pieces, in an ultra-high temperature field.
1:一次燃焼炉
2:二次燃焼炉
3:三次燃焼炉
4:高温空気噴射装置
10:一次燃焼室
12:二重ダンパ装置
17:一次バーナ装置
19:縦方向流路
20:二次燃焼室
21:主室
22:副室
30:三次燃焼室
55:第1空気噴射装置(空気噴射装置)
55a〜55c:空気噴射ノズル
56:第2空気噴射装置(空気噴射口)
56a〜56d:空気噴射ノズル
W0:廃棄物容器
W1:小片
W10:層状廃棄物
W11:上層
W12:中間層
W13:下層
1: primary combustion furnace 2: secondary combustion furnace 3: tertiary combustion furnace 4: high-temperature air injection device 10: primary combustion chamber 12: double damper device 17: primary burner device 19: longitudinal flow path 20: secondary combustion chamber 21: Main chamber 22: Sub chamber 30: Tertiary combustion chamber 55: First air injection device (air injection device)
55a to 55c: Air injection nozzle 56: Second air injection device (air injection port)
56a to 56d: air injection nozzle W 0: waste container W 1: piece W 10: layered waste W 11: upper W 12: intermediate layer W 13: lower layer
Claims (13)
前記一次燃焼室は、その上部から投入された前記廃棄物が堆積可能な縦型の炉内領域を形成し、前記二次燃焼室と連通する落下口が設けられた前記一次燃焼室の最下部には、バーナ装置及び空気噴射装置が配設され、前記バーナ装置及び空気噴射装置が前記炉内領域の最下部に噴射する燃料及び空気によって、炉内領域に堆積した廃棄物の最下部を熾燃焼させることを特徴とする廃棄物処理装置。 In a waste treatment apparatus comprising a primary combustion chamber capable of charging waste that is difficult to separate, and a secondary combustion chamber that gasifies waste that has undergone primary combustion in the primary combustion chamber and dropped from the primary combustion chamber,
The primary combustion chamber forms a vertical furnace region in which the waste charged from the upper portion can be accumulated, and a lowermost portion of the primary combustion chamber provided with a drop port communicating with the secondary combustion chamber Are provided with a burner device and an air injection device, and the burner device and the air injection device are configured to reduce the bottom part of the waste accumulated in the furnace area by the fuel and air injected to the lower part of the furnace area. A waste treatment apparatus characterized by burning.
前記一次燃焼室は、その上部から投入された前記廃棄物が堆積可能な縦型の炉内領域を形成し、
炉内領域に堆積した廃棄物に向かって開口した複数の空気噴射口が炉内壁面に縦方向に配列され、前記炉内領域に堆積した廃棄物の上方域と、前記二次燃焼室とを相互連通させる縦方向の流路が前記空気噴射口の空気噴流により廃棄物に形成されることを特徴とする廃棄物処理装置。 In a waste treatment apparatus comprising a primary combustion chamber capable of charging waste that is difficult to separate, and a secondary combustion chamber that gasifies waste that has undergone primary combustion in the primary combustion chamber and dropped from the primary combustion chamber,
The primary combustion chamber forms a vertical furnace area in which the waste charged from the upper part can be accumulated,
A plurality of air injection holes opened toward the waste accumulated in the furnace region are arranged in the vertical direction on the wall surface of the furnace, and the upper region of the waste deposited in the furnace region and the secondary combustion chamber A waste treatment apparatus characterized in that a longitudinal flow path communicating with each other is formed in waste by an air jet flow of the air injection port.
前記一次燃焼室の定常運転時の廃棄物処理量/時間に対し、前記一次燃焼室の廃棄物堆積量をその0.5倍〜2倍の範囲内に規制するように、前記一次燃焼室の上部から一次燃焼室内に廃棄物を投入し、
前記一次燃焼室の最下部に配置されたバーナ装置及び空気噴射装置の燃料供給及び空気噴流により廃棄物の最下部を熾燃焼させるとともに、一次燃焼室内に堆積した廃棄物の乾留燃焼を前記空気噴流の空気によって進行させることを特徴とする感染性廃棄物の廃棄処理方法。 A waste treatment apparatus comprising a vertical primary combustion chamber capable of throwing in difficult-to-separate waste, and a secondary combustion chamber for primary combustion in the primary combustion chamber and gasification of the waste that falls from the primary combustion chamber. In the disposal method of infectious waste using
The amount of waste accumulated in the primary combustion chamber is regulated within a range of 0.5 to 2 times the waste treatment amount / time during steady operation of the primary combustion chamber. Waste is thrown into the primary combustion chamber from above,
The lowermost part of the waste is burnt by the fuel supply and the air jet of the burner device and the air injection device arranged at the lowermost part of the primary combustion chamber, and the dry jet combustion of the waste accumulated in the primary combustion chamber is carried out by the air jet A method for disposing of infectious waste, which is caused to proceed by air.
前記一次燃焼室の定常運転時の廃棄物処理量/時間に対し、前記一次燃焼室の廃棄物堆積量をその0.5倍〜2倍の範囲内に規制するように、前記一次燃焼室の上部から一次燃焼室内に廃棄物を投入し、
炉内領域に堆積した廃棄物の側面に炉内壁面から空気流を噴射し、該空気流と廃棄物との燃焼反応を局所的に進行させて、該廃棄物の上方域と、前記二次燃焼室とを相互連通させる縦方向の流路を廃棄物に形成することを特徴とする感染性廃棄物の廃棄処理方法。 A waste treatment apparatus comprising a vertical primary combustion chamber capable of throwing in difficult-to-separate waste, and a secondary combustion chamber for primary combustion in the primary combustion chamber and gasification of the waste that falls from the primary combustion chamber. In the disposal method of infectious waste using
The amount of waste accumulated in the primary combustion chamber is regulated within a range of 0.5 to 2 times the waste treatment amount / time during steady operation of the primary combustion chamber. Waste is thrown into the primary combustion chamber from above,
An air flow is jetted from the wall surface of the furnace on the side surface of the waste accumulated in the furnace area, and a combustion reaction between the air flow and the waste is locally advanced, and the upper region of the waste and the secondary A method for disposing of infectious waste, characterized in that a longitudinal flow path that communicates with the combustion chamber is formed in the waste.
The waste treatment method according to claim 12, wherein dry distillation combustion of the waste accumulated in the primary combustion chamber is advanced by air of the air flow.
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