JP2005517886A - 廃棄物処理プラント用再循環システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】廃棄物転化装置のための再循環システムは、後処理手段から残留物を回収し、この残留物を装置に再び導入して残留物をその高温ゾーンに曝露する。

Description

本発明は、廃棄物の処理、処置或いは処分等、廃棄物の転化のためのプラント或いは装置に関する。特に、本発明は、このようなプラントから発生したフライアッシュ等の残留物を処理するための、及びプラントから最終的に排出される危険な排出物のレベルや残留物の量を低減するための改良された装置に関する。

都市廃棄物や医療廃棄物、毒性及び放射性の廃棄物等の廃棄物の処理を、プラズマトーチ型廃棄物処理プラントによって行うことはよく知られている。図１を参照すると、従来技術にかかる典型的なプラズマ型処理プラント（１）は、通常縦型シャフト形状を有する処理チャンバ（１０）を備えており、通常、固形廃棄物及び混合廃棄物（一般に、固形廃棄物と液状廃棄物及び／又は半液状廃棄物との混合物）（２０）は、エアロック装置（３０）を有する廃棄物取込手段によって、チャンバの上端部に導入される。チャンバ（１０）の下端部に設けられた一又は複数のプラズマトーチ（４０）によって、チャンバ（１０）内の廃棄物柱状体（３５）を加熱し、この廃棄物をガスと液体材料（３８）（通常、溶融金属及び／又はスラグ）とに転化する。ガスは排出口（５０）から系外へと導かれ、液体材料（３８）はチャンバ（１０）の下端部においてリザーバ（６０）から定期的に又は連続的に回収される。例えば、空気、酸素、水蒸気等の酸化性のガス或いは流体（７０）をチャンバ（１０）の下端部において提供して、有機廃棄物の処理の際生ずる炭残留物（炭素を含有する）をＣＯやＨ₂等の有用な生成ガスに転化する。固形廃棄物を処理するための同様の装置が米国特許第５，１４３，０００号（特許文献１）に記載されており、その内容を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
米国特許第５，１４３，０００号

このようなプラント（１）の稼動時、廃棄物のガス化によりガス、液滴、固体粒子等の生成物が発生し、これらはチャンバ（１０）の排出口（５０）から排出される生成ガスに伴われてチャンバ（１０）から取り除かれる。

生成ガスは、一般式Ｃ_nＨ_mで表される炭化水素等のガスやＣＯ、Ｈ₂、Ｎ₂、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、ＨＣｌ、Ｈ₂Ｓ、ＮＨ₃、ＨＦ等のガスを含む。

液滴は様々な化学化合物を含み、液体の物理的形状は、タール状のものから水溶性軽留分まで様々である。

固体生成物は、排出口（５０）からガスにより運び出される小さな廃棄物粒子から構成される、或いは反応器即ちチャンバ（１０）の（より熱い）下方部分において蒸気として生成されチャンバ（１０）の上端部で凝縮した小さな固体成分粒子から構成される。これらの生成物は、廃棄物中の原料から生成されたダイオキシンを含む場合がある。チャンバ（１０）から排出されたこれら固体粒子は、通常「フライアッシュ」として知られている。チャンバ（１０）から排出される生成ガスの速度が大きい程、チャンバ（１０）から移動するフライアッシュの量は多い。このフライアッシュは一般に有機化合物と無機化合物とを含む。有機化合物としては、例えば、紙や織物等の材料の成分が挙げられ、これらの材料は無機材料をその一部として含有する場合もある。例えば、印刷プロセスにおいてカラーインクを提供するために用いられるミネラル充填材やコーティング顔料は、炭酸カルシウム、チャイナクレー、金属酸化物等を含有するが、このようなミネラル充填材やコーティング顔料に由来する無機物質は、紙製品に使用される紙の２０％を超える量の紙を含むことがある。無機化合物は、各種塩や金属も（酸化物として以外に）含むであろうし、またこれが廃棄物原料の一部となったり及び／又はチャンバ（１０）の下方部分における反応により形成されたりする。

通常、液体生成物及び固体生成物を同伴する生成ガスは、図２（ａ）、２（ｂ）、３（ａ）及び３（ｂ）に示すように、前記プラント（１）に設けられ排出口（５０）を経由してチャンバ（１０）に作用的に接続された適切な後処理手段（２）に運ばれる。後処理手段（２）の実際の形式は一般に、前記プラント（１）の特定の用途やその大きさ／容量によって異なる。

例えば、図２（ａ）に示すように、幾つかの大規模プラント（１）においては、後処理手段（２）は、アフターバーナ（３）及びエネルギー発生システム（４）を含み、これらの後にガスクリーニングシステム（５）と煙突（６）とが続いている。エネルギー発生システム（４）はエネルギー（通常は電気的エネルギー）を生成するように構成され、エネルギーは、プラント（１）を運転するために利用される及び／又は外部に送られる。図２（ｂ）に示すように、医療廃棄物或いは他の有害廃棄物の処理プラント等の小規模プラント（１）では、エネルギー発生システムを機能させるに足る十分な生成ガスを提供できないため、これに代えて燃焼生成物冷却システム（９）が用いられる。

図２（ａ）や図２（ｂ）に示されるプラントにおいては、チャンバ（１０）内で発生しそこから運び出されるガス化生成物はアフターバーナ（３）内に送られ、該バーナにおいて全ての（気体、液体或いは固体状の）有機材料が燃焼してＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｎ₂、ＳＯ_X、ＨＣｌ、ＨＦ、Ｐ₄Ｏ₁₀、ＮＯ_X等の燃焼生成物を生成すると共に、無機材料は酸化物或いは塩を生成する。元の廃棄物の組成により異なるが、アフターバーナ（３）内の温度が十分に高くない場合及び／又は該バーナ内のガスの滞留時間が短い場合、ダイオキシンが形成されることがある。ダイオキシンをなくすためには、燃焼温度は８５０℃より高く（廃棄物中の塩素の量が約１質量％を超える場合は１２００℃より高く）なければならず且つアフターバーナ（３）における滞留時間もまた２秒より長くなければならない。このような最低必要条件下では、（アフターバーナ（３）に導入されるガス生成物内に存在し得る）ダイオキシンは酸化されて分解される。

処理前の廃棄物材料中にダイオキシンが存在している場合もあるが、従来技術の装置においては、塩素含有有機材料等の材料の燃焼中、特に、燃焼温度が低くアフターバーナ内の滞留時間も短い場合に、ダイオキシンの大部分が形成される。更に、フライアッシュは、幾つかの金属化合物、特にフライアッシュに吸着されるダイオキシン形成の触媒として作用する銅含有化合物を含む傾向もあり、従来技術に係る装置において生成されたフライアッシュの毒性は高レベルとなってしまう。いずれの場合においても、アフターバーナにおけるダイオキシンの生成を防止するのに十分燃焼温度が高く滞留時間が長い場合であっても、ボイラにおいて燃焼生成物が冷却される間にかなりのダイオキシンが形成される。特に、廃棄物中の有機材料の一部がアフターバーナ内で十分に燃焼されなかった場合にそのように言える。このようなダイオキシンの生成を防ぐには、燃焼温度を高くする共に燃焼生成物を急冷する必要がある。

これに代えて、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、後処理手段（２）は、チャンバ（１０）を出た生成ガスから、生成ガスに伴出される有毒成分や腐食性成分（ＨＣｌ、ＨＦ、Ｈ₂Ｓ等やＣｌ、Ｓ、Ｆ等）或いはオイル、タール、ダストを除去するためのガスクリーニングシステム（５'）を含む。ガスクリーニングシステム（５'）は、廃水処理システム（７）に接続されており、廃水処理システム（７）は再循環の前に水を冷却、浄化する。ガスクリーニングシステム（５'）から出たクリーンな燃料ガス（典型的には、ＣＯ、Ｈ₂、Ｎ₂、ＣＯ₂、ＣＨ₄を含む）は、図３（ａ）に示すように煙突（６）に作用的に接続された適切なエネルギー発生システム（４）に送られる。エネルギー発生システム（４）においては、燃料ガスは、発電機と且つ通常は空気圧縮機とに作用的に接続されているガスタービン装置において燃焼される。ガスタービンからの熱い燃焼生成物（約４５０℃〜５５０℃）はボイラへ送られ、蒸気タービン用の水蒸気が生成される。蒸気タービンが発電機と連結されている場合には更なる発電が行われる。このような発電手法は「コンバインドサイクル」として知られており高効率である。これに代えて、図３（ｂ）に示すように、クリーンな燃料ガスは（例えばセメントプラントやその他の用途のために）顧客（８）に販売できる。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す種類のシステムでは、通常、生成物が燃焼システムに送られる或いは外部に販売される前に、クリーニングシステムにおいて生成物から塩素を除去する。従って、このようなシステムでは一般に、ダイオキシンは生成されない。

プラント（１）で用いられる後処理手段（２）の種類により異なるが、種々の残留物が後処理手段（２）において沈降し、これら残留物は非気体であり、通常、固体及び／又は液体及び／又はこれらの混合物である。これらの残留物の正確な組成や物理的形状は、後処理手段（２）の種類やチャンバ（１０）により処理される廃棄物の組成により異なるが、これら残留物は、物理的状態（粉末、スラッジ、液体等）、化学的組成、粒径等の任意の適切なカテゴリに分類することができる。本明細書では便宜上、これら残留物を次に定義する残留物１（Ｒ１）と残留物２（Ｒ２）の２種の残留物に分類する。

残留物１（Ｒ１）は、チャンバ（１０）からガス排出口（５０）を通って排出される材料のみから生成される残留物として定義するが、（例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す装置に設けられた）後処理手段（２）における燃焼生成物を含む場合もあり、更に、（例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す装置に設けたスクラバ等の）（添加物は用いず）水だけが用いられているスクラバ等のガスクリーニング手段において生成される生成物を含む場合もある。

このように、残留物１（Ｒ１）は、その大部分が、処理した廃棄物の成分と蒸気凝固物とからなるが、蒸気凝固物は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すプラントの廃水処理システム（７）において、即ち廃水処理システム（７）の第１部分（７'）において添加物なしで水のみが用いられている場合に沈降したものである。このような残留物（１）は、固体粒子と、（処理チャンバから排出された生成物内に存在する）タールと、水と、処理チャンバから排出された材料と水との反応により形成された生成物とを含む。例えば、生成ガスは塩化水素ガスを含む場合があり、該ガスはスクラバ内で希釈されて塩酸となり、固体粒子と反応して塩を形成するが、この塩にはＮａＣｌ等、溶解性のものが含まれている。スクラバの水は、固体粒子の幾つかの成分と反応して水酸化物を形成する場合があり、これら塩及び水酸化物の一部は、タールや他の固体と共に再循環させることができる。このような場合、残留物１（Ｒ１）は、廃水処理システム（７）からの水と混合されてスラッジ状となっている。これに代えて、残留物１（Ｒ１）は、図２（ａ）及び図２（ｂ）で示されるプラントに用いるようなアフターバーナ（３）において、処理チャンバから運び出された原料や蒸気凝固物が酸化されて形成された物質を含む場合がある。このようなプラントにおいては、幾つかの酸化物や塩が、原料（即ち処理チャンバに搬入された後チャンバより運び出される廃棄物や添加物）に含まれている場合があり、このような材料にはアフターバーナにおいて化学的に変化しないものがある。一方、廃棄物の組成によって或いはチャンバやアフターバーナの状態によって異なるが、アフターバーナで化学的に変化する材料（金属から金属酸化物、塩化物等に変化する）もある。

このように、処理チャンバからガス排出口（５０）を通って排出された材料が、後処理手段（２）において、添加物による処理は受けずに空気（及び／又は酸素）及び／又は水のみにより処理される場合、残留物１（Ｒ１）が生成される。後処理手段（２）において添加物或いは特殊な反応剤が用いられる場合には、残留物１（Ｒ１）ではなく残留物（２）が生成され、次にこれについて説明する。

残留物２（Ｒ２）は、残留物１（Ｒ１）を含むこともあるが、後処理手段（２）、特にガスクリーニングシステムへ追加的に物質を投入することにより生じた材料を含むことを特徴とし、従って残留物２（Ｒ２）は、後処理手段（２）に用いられた実際の添加物及び／又は反応剤を含むと共に、これらが後処理手段（２）において処理チャンバ（１０）から運ばれた材料と反応して生成された生成物を含み、通常はスラッジ状である。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す装置の場合、このような残留物２（Ｒ２）に含まれる反応物質としてはＣａ（ＯＨ）₂、Ｎａ₂ＣＯ₃、ＮａＯＨ、活性炭等が挙げられ、これらは、酸性ガス（ＳＯ_X、ＨＣｌ、ＨＦ、Ｐ₄Ｏ₁₀等）との結合やダイオキシンや重金属化合物の捕捉或いは吸着のために用いられる。反応生成物としては、ＣａＣｌ₂、ＣａＳＯ₄、Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂、ＣａＦ、及び／又はＮａＣｌ、Ｎａ₂ＳＯ₄、Ｎａ₃ＰＯ₄等が挙げられる。従って、残留物２（Ｒ２）は、幾つかの酸化物や塩（これまでの過程で沈降しなかったもの）、反応剤（通常、必要量以上供給されるため）及び反応生成物を含む。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す装置においては、廃水の一部は、システム（７）の第１部分（７'）から取り出されてクリーニングシステム（７）の第２部分（７”）に送られ、反応剤の添加、溶液の濾過及び溶媒除去による特別な処理が施される。第２部分（７”）において、残留物（２）が生成され、重金属は固体の水酸化物（Ｃｕ（ＯＨ）₂、Ｍｎ（ＯＨ）₂等）や硫化物（ＰｂＳ、ＨｇＳ等）に転換される。塩素は乾燥ＮａＣｌに転換される。

従って、図２（ａ）のアフターバーナ（３）においては、ダスト（燃焼生成物）が残留物１（Ｒ１）として沈降する。燃焼生成物（ガス、ダストを含む）は、エネルギー発生システム（４）に設けられたボイラに向かう。通常、ボイラにおいて水蒸気が生成され（顧客のために蒸気ではなく熱水が提供される場合もある）、水蒸気は、販売されるか或いは（発電機を備えた）蒸気タービンで使用されて発電が行われる。ボイラにおいても、ダストが沈降する（即ち残留物１（Ｒ１）として）。同様に、図２（ｂ）の冷却システム（９）においても、燃焼生成物であるダストが（即ち残留物１（Ｒ１）として）沈降する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すプラントにおいては、残留物１（Ｒ１）は通常、粉末状である。

図２（ａ）を参照すると、燃焼生成物（ガス、ダストを含む）は、エネルギー発生システム（４）内のボイラを出るとガスクリーニングシステム（５）に向かう。ここで、Ｃａ（ＯＨ）₂、Ｎａ₂ＣＯ₃、ＮａＯＨ、活性炭及び／又はその他の反応剤等の反応剤が、酸性ガス（ＳＯ₂、ＨＣｌ、ＨＦ、Ｐ₄Ｏ₁₀等）を結合するために用いられる。反応剤と酸性ガスの反応生成物、例えばＣａＣｌ₂、ＣａＳＯ₄、Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂、ＣａＦ、及び／又は、ＮａＣｌ、Ｎａ₂ＳＯ₄、Ｎａ₃ＰＯ₄等が生成される。従って、残留物２（Ｒ２）は、幾つかの酸化物や塩（プラント（１）内のこれまでの過程で沈降しなかったもの）、或る量の反応剤（通常は、必要な公称（nominal）比率に対し多めに後処理手段（２）に供給されるため）及び反応生成物を含む。用いられるガスクリーニングシステム（５）の種類により異なるが、残留物２（Ｒ２）は粉末状或いはスラッジ状である。

例えば、図２（ａ）に示されるプラント（１）に好適な「乾式」ガスクリーニングシステム（５）としては半乾式スクラバが挙げられ、ここにＣａ（ＯＨ）₂−水分散物が供給されて酸性ガスを吸収する。次に、水を完全に蒸発させると、ガスと粉末状生成物Ｃａ（ＯＨ）₂、ＣａＣｌ₂、ＣａＳＯ₄、Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂と他のダスト（ボイラに沈降しなかったもの）とだけがスクラバから排出される。スクラバの後ろには反応器−吸収装置があり、ここでＣａ（ＯＨ）₂と粉状活性炭（ＰＡＣ）の混合粉末が供給される。これら粉状吸収剤の比表面積は非常に大きく（通常、炭素の場合 ＞７５０ｍ²／ｇ；Ｃａ（ＯＨ）₂の場合 ＞３０ｍ²／ｇ）、Ｃａ（ＯＨ）₂は残存酸性ガスを吸着でき、ＰＡＣはダイオキシン類や重金属含有成分を吸着する。反応器−吸収装置の後ろにはファブリックフィルタ装置があり、ここで、Ｃａ（ＯＨ）₂、活性炭素、ダイオキシン類、酸化物類及び塩類（これまでに沈降しなかったもの）、反応生成物（ＣａＣｌ₂、ＣａＳＯ₄、Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂等の物質）等を含む残留物２（Ｒ２）が沈降する。基本的には、ダイオキシン、重金属、それらの酸化物や塩等の毒性成分を含むダストを運ぶガスは、ダストの層、即ちバッグの布地に堆積し且つＣａ（ＯＨ）₂やＰＡＣ等の吸収剤を含有するダストの層を通過してろ過され、これら毒性成分は吸収されて、キャリアガスから沈降する。ろ過により得られた清浄なガスは、排風機に向かった後、煙突に向かい、大気へと放出される。このようなクリーニングシステム（特にバッグフィルタ装置）から得た残留物２（Ｒ２）は液体を含まないため、このようなシステムは「乾式」クリーニングシステムとして知られている。残留物２（Ｒ２）は非常に毒性が高く、ダイオキシン、重金属化合物、Ｃａ（ＯＨ）₂、活性炭素、（沈降しなかった）酸化物や塩、反応生成物（ＣａＣｌ₂、ＣａＳＯ₄、Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂等の物質等）を含む。しかしながら、この残留物２（Ｒ２）（特にそのＣａＣｌ₂部分）は吸湿性であるため、他の燃焼生成物と共に生成された水蒸気から水分を吸収し、スラッジのようなコンシステンシーを有する。このため、多くの場合、ガスクリーニングシステム（５）においてこの残留物２（Ｒ２）を輸送するために用いられる管を加熱し残留物２を乾燥させる。

一方、図２（ｂ）に示される後処理手段（２）を参照すると、噴霧水、Ｃａ（ＯＨ）₂−水分散物、Ｎａ₂ＣＯ₃或いはＮａＯＨの水溶液が冷却システム（９）において使用される。水を使用した場合、冷却システム（９）はクーラとしてのみ機能し、残留物１（Ｒ１）はその中に沈降する。反応剤を含む水を使用した場合（ＳＯ_X、ＨＣｌ、ＨＦ、Ｐ₄Ｏ₁₀等の酸性ガスを結合するため）、冷却システム（９）はクーラとして機能すると同時にクリーニングシステムの一部を形成する。後者の場合、残留物２（Ｒ２）が沈降し、記載の図２（ａ）の装置に関して述べたのと同様の反応器−吸着装置及びバッグフィルタ装置が必要に応じて変更を加えて設けられる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すプラントの後処理手段（２）を参照すると、ガスクリーニングシステム（５'）は、例えばスクラバや他の手段を含んでもよいが、この内部では、次の物質、即ちＨ₂Ｏ、ＨＣｌ、Ｈ₂Ｓ、ＮＨ₃、ＨＦ、オイル、タール、ダスト等が生成ガスから除去される。スクラバでの使用済みの廃水或いは廃水溶液は、廃水処理システム（７）に運ばれて冷却、浄化され、その後ガスクリーニングシステム（５'）へと再循環される。オイル、タール、フライアッシュ等のダストを含む残留物１（Ｒ１）と反応剤と反応生成物とは、廃水処理システム（７）の第１部分（７'）に沈降し、再循環した廃水は、ガスクリーニングシステム（５'）に再導入される。廃水の一部は廃水処理システム（７）の第１部分（７'）から取り出され、その第２部分（７”）へと送られる。この水には、重金属、塩素化合物等の成分が蓄積されており、廃水再循環システム（７”）の第２部分（７”）において、通常、重金属は固体の水酸化物（Ｃｕ（ＯＨ）₂、Ｍｎ（ＯＨ）₂等）や固体の硫化物（ＰｂＳ、ＨｇＳ等）に転換され、同時に塩素は乾燥ＮａＣｌ等に転換される。これらの固体の残留物が残留物２（Ｒ２）である。

従って、本技術分野に係るこのようなプラズマ型処理プラントは基本的に、後処理手段（２）の詳細部が具体的にどのようなものかに関わらず、残留物１（Ｒ１）と残留物（Ｒ２）とを生成するが、このような（例えば、上述した４種類の従来技術に係るプラント等の）プラズマ型処理プラントが稼動した場合に発生する共通の問題点は、従来技術の後処理手段を用いた場合、残留物１（Ｒ１）及び残留物２（Ｒ２）の安全且つ経済的な廃棄が可能かということである。

特に、低沸点であるためチャンバ（１０）内で蒸発する重金属やダイオキシン、その他の各種揮発性物質（幾つかの金属、金属酸化物、塩化物、フッ化物、例えば、Ｃｄ、Ｈｇ、Ａｓ、Ｚｎ、ＣｄＯ、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、ＣｕＯ、ＣｕＣｌ、ＣｄＣｌ₂、ＨｇＣｌ₂、ＰｂＣｌ₂、ＡｓＣｌ₃、ＮｉＣｌ₂、ＺｎＣｌ₂、ＭｎＣｌ₂等）の廃棄物に占める割合が大きい場合、これらの物質はスラグに残らずに生成ガスに同伴される。これら揮発性成分は、最終的に後処理手段（２）、特にガスクリーニングシステムに蓄積されるが、従来技術のプラントでは更なる処理を行うことができない。このため、許容できない高レベルの毒性成分が煙突（６）へと運ばれることになるため、従来技術においては、これらの残留物を取り除いて（通常は埋め立てにより）廃棄しなければならない。

従来技術に係る幾つかのプラントにおいては、残留物１（Ｒ１）の廃棄に関する問題を、残留物１（Ｒ１）を水と混合し、乾燥、粒状化することにより解決している。粒状物は、別体の特殊な専用プラズマ型処理プラントに供給される。しかしながら、これでは問題を殆ど解決できない。というのは、組成や構造上の理由により粒状物の多くが供給時に粉砕され再び生成ガスにより運び出されてしまうか、或いはプラントのホットゾーンに到達する前に蒸発してしまうからである。このため、これらを更に再循環させる、できれば際限なく再循環させる必要がある。

別のシステム（テトロニクス社（Tetronics Ltd.）のＤ．Ｍ．アイドルズ（D.M. Iddles）、Ｃ．Ｄ．チャップマン（C.D. Chapman）、Ａ．Ｊ．フォード（A.J. Forde）、Ｃ．Ｐ．ヒアンリー（C.P. Heanly）による「焼却炉灰のプラズマ処理」）においては、往復運動する火格子焼却炉及び流動床から排出されたフライアッシュが装置に上端から供給される。この装置は、ツインＤＣプラズマアーク加熱システムを有し、これにより供給物を溶融するものとして記載されている。この装置は、有用な溶化物であるスラグを生成するが、有機種は分解する必要があり、生成ガスを処理するガス処理が必要である。このような装置は他の従来技術のシステムを改良したものであるが、フライアッシュは分離して装置に輸送し供給しなければならないため、元の都市固体廃棄物（ＭＳＷ）或いは下水スラッジ廃棄物（ＳＳＷ）の転化には更に費用がかかる上、より複雑になってしまう。このような装置が通常の廃棄物処理プラントに組み込まれることについては何ら示唆されていない。しかしながら、たとえそのように組み合わせたとしても、この装置はプラズマトーチ等を用いているため、運転コストがかなりかかるであろう。更に、開示されている装置では、フライアッシュは生成ガスに同伴されて処理チャンバから除去されることに変わりはなく、フライアッシュは装置の温度のより低い部分に導入されるため、この装置でも同様に、フライアッシュ中の揮発成分がホットゾーンに到達する前に蒸発してしまう。いずれの場合においても、このような従来技術のシステムも残留物２（Ｒ２）を処理するのに適さない。装置が高温であるため、ＣａＳＯ₄やＮａ₂ＳＯ₄等の硫酸塩が分解されて再びＳＯ_Xが形成されてしまう。ＳＯ_Xは特別のガスクリーニングシステムにおいて再び化学結合させる必要があり、そこで更なる残留物が生成されてしまう。

従って、本発明の一目的は、廃棄物転化プラント、特にプラズマトーチ型プラントにおいて生成された非気体の残留物を取り扱うシステム及び方法であって、従来技術にかかるプラントの各種制限を克服したものを提供することである。

本発明の別の目的は、都市固体廃棄物処理装置に組み込むことができるこのようなシステム及び方法を提供することである。

本発明の更に別の目的は、機械的に比較的単純であり、よって処理プラントの設計に組み込むことが経済的であるこのようなシステムを提供することである。

本発明の更に別の目的は、プラズマトーチ型タイプ廃棄物コンバータの構成部分として組み込まれるこのようなシステムを提供することである。

本発明の更に別の目的は、少なくとも幾つかの既存のプラズマトーチ型廃棄物コンバータの改装更新に容易に用いることができるこのようなシステムを提供することである。

本発明は、非気体の残留物、特に残留物１及び／又は残留物２を、処理チャンバのより熱い部分に直接送り返すシステム及び方法を提供することにより、これら及びその他の目的を達成する。一実施形態においては、後処理手段により沈降した残留物を回収するためのリザーバを設け、このリザーバと処理チャンバのより熱い部分とを直接連結導管により連通させることによりこの目的を達成する。残留物をチャンバに輸送するための手段が設けられる。別の実施形態においては、残留物は、処理チャンバにより生成されたスラグや、セメント形成用接着剤等の適切な添加物と混合され、処理チャンバの温度のより低い上方部分において安定となるように設計された複合ペレット或いは粒状物が形成される。次にこれらペレットは、通常の廃棄物と一緒に或いは別に、処理チャンバの頂部から処理チャンバに供給される。しかしながら、粒状物内の残留物の大半は、粒状物が処理チャンバの高温領域に達するまで、ガスによりチャンバから排出されることなく、化学的に分解されることもない。高温領域に達すると、複合ペレット内の残留物は溶融される、及び／又はスラグと及び／又は粒状物内の添加物と相互作用することもある。従って、残留物の毒性成分の一部は分解され、一部は溶融スラグに含有されて適切なリザーバに回収される。他の実施形態においては、両タイプのシステムを組み込み、別々或いは一体的に操作することができる。

残留物を処理チャンバの高温ゾーンに導入することにより、毒性化合物の一部が比較的そのまま処理チャンバから単純に排出されることを阻止するという効果が得られる。それだけでなく、低沸点の金属酸化物の一部は、処理チャンバの下端においてスラグと及び／又は粒状物に含まれる添加物と相互作用でき、これら成分よりもかなり高い融点の固溶体を形成する。このように、重金属（例えばＣｄ、Ｚｎ、Ｐｂ）の少なくとも一部を溶化スラグに含ませることができ、重金属がガスの一部として煙突（６）から排出されることによる環境汚染や残留物を埋立地に埋めることによる環境汚染を防ぐことができる。同様に、残留物に含まれるダイオキシンは、チャンバ（１０）の高温ゾーンに導入されるとＨＣｌ、ＣＯ、炭化水素に分解され、これらは更にチャンバ（１０）のガス化ゾーンで熱分解、酸化されてＣＯを生成する。

注目すべきことは、本発明において用いる廃棄物処理チャンバは、廃棄物柱状体を収容するように且つ廃棄物がチャンバ内を下流方向に移動できるように構成されていることである。（プラズマトーチにより提供される）ホットゾーンとガス排出口の間の廃棄物柱状体は、ガス化プロセスにおいて形成されたガスに対し複雑なマトリクス構造を提供し、チャンバからのガスの漏れを実質的に阻害している。これにより、チャンバを下方に流れるスラグや他の物質は、上に述べたように、ガスによりガス排出口に運ばれる残留物と相互に作用する機会を得る。従って、本発明においては、メルトゾーンに対するガス排出口の位置も重要である。廃棄物柱状体がない場合や、ガス排出口の位置がホットゾーンの上流でない場合、残留物を運ぶガスはチャンバから実質的に自由に排気され、処理チャンバに投入されたスラグ等の材料と効果的に相互作用できない。更に、廃棄物柱状体は、処理プラント内の或る程度の定常状態に維持するのに役に立ち、処理プラント内に、上方のゾーン程相対的に温度が低く、下方のゾーン程温度が高い、安定した温度プロファイルが維持される。本明細書では、上方のゾーンは、有機材料がガス化されるガス化ゾーンであり、処理チャンバのプラズマトーチから発生するプルームに近い下方のゾーンは、実質的に全ての無機材料が溶融金属或いは非金属無機スラグに転化されるメルトゾーンである。柱状体の下流部分の無機廃棄物が溶融し上方部分の有機廃棄物がガス化するに従い、柱状体の廃棄物は次第に下流端部に向けて移動し、更なる廃棄物をチャンバ内に投入できる。しかしながら、このようにしても、上に述べたチャンバ内の或る程度の定常状態は実質的に影響を受けない。メルトゾーンでは、スラグがチャンバから取り出されて冷えたとき融解スラグの固形物が形成されるのに十分な温度や滞留時間等の状態が提供される。しかしながら、メルトゾーンは溶化ゾーンを兼ねるように構成することもできる。即ち、スラグの少なくとも一部が溶化され、チャンバから出て固化したときガラス状の非晶質構造を有するように、温度を高める及び／又は滞留時間を長くすることができる。

ＣＨ６９１５０７は、火格子燃焼ユニットにおいて固体材料或いは粘性材料を燃焼させるための方法及び装置に関する。この方法では、材料を火格子（２）に運搬しこれを燃焼させる。熱いガスは、別のユニット（９、１２、１５、２０）に送られ、ガス中の汚染物質は少なくとも部分的に分離される。未燃材料はスラグとしてスラグリムーバ（３）に送られる。汚染性残留物はガスから回収されるが、ガスは好ましくは、蒸気ボイラ（９）とミキサ（１２）とを通って汚染物質が除去され、汚染物質は火格子に戻される。この装置は恐らく、残留廃棄物と汚染物質のレベルを低減させた状態で高い燃焼効率を得られるという利点を有する。

第１に、この文献は火格子燃焼ユニットを用いた材料の燃焼に関するものである。これは、金属を溶融させるために作用温度がより高温であると共に滞留時間が長いという状態の高温（通常プラズマ型）廃棄物処理プラントとはかなり異なるものである。更に、この文献の汚染物質は格子の２個の部分の間に導入されるが、これが実際に、燃焼プロセスにより提供された高温ゾーンであるか否かは明確ではない。更に、火格子装置は、燃焼システムの代わりにプラズマトーチに使用した場合、溶融スラグが火格子に堆積し、閉塞や運転停止を惹き起こす、及び／又は火格子自体が溶融してしまうことになりかねない。特に、この文献に開示された装置は、廃棄物柱状体を収容するように構成されておらず、むしろ、廃棄物は火格子上に供給されてそこで燃焼する。また、ガスは火格子からかなり下流で取り除かれるため、どのようにしてもチャンバ内に投入された廃棄物等材料との相互作用は起こらない。従って、本発明の各利点は、この文献の装置及び方法では容易に達成できるものではない。最後に、焼却炉の廃棄物取込口からペレット状にした汚染物質が提供されることについては何ら開示されていない。

ＷＯ８９/０９２５３は、廃棄物の焼却のための方法及び装置に関するものである。このプラントにおける焼却により生成されたフライアッシュ（及び任意ではあるが他の材料）が、焼却対象の廃棄物に導入される。本発明と比較すると、フライアッシュは、熱いキルンに導入されるのではなく、シュートの低温の上方部分の温度が２０℃程度の位置に導入される。更に、フライアッシュは、本発明のようにペレット状ではなく、液体と混合した粉末或いはスラッジとして導入される。従って、この文献は、本発明を開示するものでも示唆するものでもない。更に、この文献の焼却炉は、キルンの上流に設けられたガス排出口を含まず、もし廃棄物処理チャンバにプラズマトーチとガス排出口とが備えられた場合、フライアッシュはガス排出口から連続的に排出されてしまうであろう。この文献では、ガスは、キルンの下流端部からバッフル及びボイラを通って静電フィルタに送られる。従って、この文献は、本発明を開示するものでもないし、本発明を示唆するものでもない。

ＥＰ３２４４５４は、大きな燃焼ユニットからのスモークガスをクリーニングする方法に関するものであり、スモークガス（煙道アッシュ）により運ばれる固体物質の大部分は乾式ダストフィルタ装置（９）により分離され、残りの固体物質はこれに続く酸性スモークガススクラバ（１０）において沈降し、乾式ダストフィルタ装置内の固体物質は廃棄物及び／又は混合剤と一緒に溶融されてガラスとなり、スモークガススクラバにおいて浄化された固体物質は取り出されてろ過される。この方法は、高温（プラズマトーチ）型処理プラントではなく燃焼ユニットに関するものである。更に、本発明と比較すると、廃棄物柱状体を収容するように構成された燃焼ユニットや、燃焼ユニットの高温ゾーンにフライアッシュを投入することや、フライアッシュをペレット状にして廃棄物と一緒に燃焼ユニットの頂部に供給することについては開示も示唆もしていない。況してや、スラグを燃焼ユニットに再循環させることについては全く開示も示唆もしていない。

ＵＳ２００２/００６３７２は、特に廃棄物処理装置及び方法に関するものであり、廃棄物は低温の水平型回転ドラム炉から高温燃焼溶融炉に送られ、水不溶性成分ｋは低温の炉に戻される一方、低温の炉から発生した（ガスにより運搬されなかった）固体残留物は高温溶融炉に供給される。従って、この文献には、本発明に用いる処理チャンバは開示されておらず（実際、回転炉は定義によると廃棄物柱状体を収容できない）、ガス由来の残留物は最終的には、より熱い溶融炉ではなく低温の炉に投入される。また、ダスト回収器により回収されたダストを溶融炉の高温領域に直接的に投入することについても開示も示唆もしていない。最後に、残留物をペレット状に形成することや、ペレット及び／又はスラグを本発明のように炉の温度の低い方の端部に供給することについて、示唆も開示もしていない。

ＷＯ９９/２３４１９は、爆発性材料を含む物体を廃棄するための防爆閉止型反応チャンバに関するものである。このチャンバは真空孔を有し、反応完了後、ガスと容易に移動可能な反応生成物とをこの孔を通して吸引除去できる。内面には、爆破の破片に対する保護のための耐熱性ライニングが付されている。供給装置は、移動可能なフロアアパチャを有する。フロアは液圧により駆動される。ガス火炎を含む点火装置により、所望の急速な反応が促進される。更に、該チャンバは電気光アークを含むことができる。衝撃・スラスト吸収材は大きな金属本体からなり、スラスト負荷に対する第２の吸収装置はチャンバの上面に組み込まれている。従って、チャンバ自体は廃棄物柱状体を収容するように構成されておらず、チャンバに投入される残留物もない。それどころか、ガスはチャンバから上方の開口部を通ってプラズマチャンバに移動し、最終的には、プラズマチャンバと反応チャンバから発生した残留物は、スルースに再度導入される。従って、本発明と比較すると、プラズマチャンバは、廃棄物を処理するためのものではなく、廃棄物柱状体を収容するように構成されておらず、むしろ、反応チャンバからのガス生成物のみを許容するものである。更に、残留物をプラズマチャンバのホットゾーンに提供することは示唆されておらず、残留物はスルースに提供される。本発明と比較すると、残留物を高温のペレットに成形することや、ペレットやスラグをプラズマチャンバにその温度低い方の上方端部から再導入することは全く暗示されていない。

ＦＲ２６９１５２４は、環境汚染を伴わない放射性グラファイトの廃棄に関し、廃棄は、粉砕、水との混合、燃焼、燃焼ガスの浄化、及び未燃固体の再循環により行われる。グラファイト片は、２段階を経て２００ミクロン未満の粒径に粉砕・粉末化された後、水と乳化剤及び湿潤剤と混合されて懸濁液が形成される。この懸濁液は、圧送されてヒータ（Ｅ）を通り２段階バーナに送られ、生成された燃焼ガスはサイクロン、ガス洗浄システム、アブソルートフィルタにより浄化された上で外部に放散される。固体は各段階で回収されてミキサに再循環される。ガスは、洗浄段階の前に熱交換器において冷却し、これにより燃焼熱を再生する。これに代えて、ガスの冷却を微細な水スプレーにより行う。いずれの場合も、ガスは８０℃に再度加熱されて最終的なろ過が行われる。従って、この文献は、単に、残留物を「廃棄物」と一緒にバーナに再導入することに関するものであり、言い換えると、この文献には、残留物をバーナのホットゾーンに直接導入することや、廃棄物を用いて高温のペレット状にして導入することは全く教示されていない。

ＤＥ４３３３５１０は、熱いガスからダストや毒性物質を除去するためのプロセスに関するものである。このプロセスは、ガスをガス冷却器に導入する段階と、熱いガスフィルタによりダストを除去する段階と、大気に放出する前にボイラ及びガス洗浄器に通過させる段階とを含む。液状ペースト及び固体残留物を回転炉及びアフターバーナチャンバで燃焼させるとダストを伴う熱い毒性ガスが発生し、このガスはアセンブリに排出されて処理される。１２００℃の熱いガスは、まずガス冷却器に導入されて８００℃に冷却された後、熱いガスフィルタによりダストが除去される。次に、ダストを含まない熱いガスはボイラに通され、そこで熱を提供して蒸気を発生させる。次に熱いガスは、大気に放出する前にガス洗浄器を通過する。このプロセスは、ガスが通過するシステムの構成要素に重大な悪影響を及ぼす物質をガスから除去するものである。従って、この文献は、ダスト残留物を、元々の廃棄物と共に回転炉に再導入することだけに関するものであり、言い換えると、炉の熱い部分に残留物を導入することについては何ら教示されていない。

本発明は、廃棄物処理プラントにおいて形成された残留物の少なくとも一部を再循環させるための残留物再循環システムであって、前記廃棄物処理プラントは、
廃棄物柱状体を収容すると共に前記廃棄物がチャンバ内を通って下流方向に移動できるように構成された少なくとも１個の廃棄物処理チャンバと、
前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバに作用的に接続された少なくとも１個の後処理手段とを有し、
前記チャンバは、少なくとも１個のガス排出手段を上流に有すると共に、前記チャンバの下流部分に設けられ高温メルトゾーンを提供する高温発生手段と、相対的により低い温度の上流ガス化ゾーンとを更に有し、前記メルトゾーンは、前記チャンバ内の実質的に全ての無機廃棄物を溶融させて溶融金属及びスラグの少なくとも一方に転換するのに少なくとも足りる状態であり、前記上流ガス化ゾーンは、前記廃棄物柱状体内の有機廃棄物を十分にガス化できる状態であり、
前記後処理手段は、前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバの稼動時、該手段から前記残留物を回収することができるように構成されており、
前記残留物再循環システムは、前記残留物の少なくとも一部を前記後処理手段から回収するように、且つ前記システムの稼動時、前記残留物の少なくとも一部の少なくとも一部分が前記高温発生手段により提供される前記高温メルトゾーンに曝されるように、前記残留物の少なくとも一部の前記一部分を前記処理チャンバに導入するように構成されていることを特徴とする残留物再循環システムに関する。

再循環システムは、好ましくは、前記後処理手段に作用的に接続され該手段から残留物の少なくとも一部を回収するように構成された少なくとも１個の回収リザーバを含む。

残留物は通常、少なくとも化学的性質が互いに異なる残留物１及び残留物２を含むと共に前記後処理手段から別々に回収できる少なくとも２種の残留物を含み、前記システムは、前記残留物１と残留物２を別々に回収するための少なくとも１個の前記回収リザーバを含む。

第１及び第３の実施形態においては、再循環システムは通常、前記少なくとも１個の回収リザーバと前記少なくとも１個の処理チャンバの前記下方部分との間に連通関係を提供する適切な導管手段を含み、前記導管手段は、前記少なくとも１個の回収リザーバから前記少なくとも１個の処理チャンバの前記下方部分に前記残留物を輸送し、前記システムの稼動時、前記残留物を前記ホットゾーンに直接曝露するように構成されている。このシステムは、前記少なくとも１個の回収リザーバに作用的に接続された適切な輸送手段を更に含み、前記導管手段内の前記残留物の輸送を補助することができる。輸送手段は、前記残留物を輸送するための適切な流体媒体を含むことができる。

このシステムは、前記導管手段内の前記残留物の輸送を補助するために前記少なくとも１個の回収リザーバに作用的に接続された適切な機械的輸送手段を更に含むことができ、この輸送手段は、前記残留物を輸送するための適切なポンプを含むことができる。導管手段は、前記処理チャンバの前記下方部分に作用的に接続された少なくとも１個の適切な排出口を含むことができる。導管手段は、前記導管手段内の前記残留物の少なくとも一部分の流れを選択的に阻止する或いは許容するように動作可能な少なくとも１個の適切なバルブを含むことができる。バルブは、適切な制御システムに作用的に接続できる。制御システムは、前記後処理手段に設けられた少なくとも１個の適切なセンサに更に作用的に接続されており、前記センサにより感知された所定の状態に応じて前記バルブの動作を制御するように構成できる。

第２及び第３の実施形態においては、残留物再循環システムは、適切な添加物の供給源と、前記残留物の少なくとも一部分を前記添加物と混合するための適切なミキサとを含み、前記添加物は、前記メルトゾーンの温度より実質的に低い温度において熱的及び物理的に安定なマトリクス内に前記残留物の一部分を少なくとも部分的に封じ込めるように適合され、前記再循環システムは更に、前記マトリクスを残留物粒状物に粒状化するための第１の粒状化手段と、前記少なくとも１個の処理チャンバの温度のより低い部分に設けられた適切な取込口に前記残留物粒状物を輸送するための手段とを含む。添加物は、セメント、ケイ酸ナトリウム、熱可塑性樹脂等の有機化合物、酸化物粉末、酸化物溶液、塩粉末、塩溶液等の無機化合物及び／又は錯体のいずれか一種或いはこれらを組み合わせたものから選択することができる。前記取込口は通常、前記少なくとも１個の処理チャンバに廃棄物を投入するための廃棄物取込口である。添加物は前記スラグの少なくとも一部を含むことができ、システムは更に、前記スラグの少なくとも一部を前記ミキサに導入するための手段を含む。システムは、前記少なくとも１個の処理チャンバにより生成されたスラグを前記ミキサに輸送するための適切な輸送手段を更に含むこともできる。システムは、前記残留物の輸送を補助するために前記少なくとも１個の回収リザーバに作用的に接続された適切な輸送手段を更に含むことができる。任意ではあるが、輸送手段は、前記残留物を少なくとも前記ミキサに輸送するための適切な流体媒体を含む。

再循環システムは、前記残留物の少なくとも前記ミキサへの輸送を補助するために前記少なくとも１個の回収リザーバに作用的に接続された適切な機械的輸送手段を更に含むことができる。任意ではあるが、輸送手段は、前記残留物を輸送するための適切なポンプを含む。

再循環システムは、前記ミキサへの前記残留物の少なくとも一部分の流れを選択的に阻止する或いは許容するように動作可能な少なくとも１個の適切なバルブを含むことができる。好ましくは、バルブは適切な制御システムに作用的に接続されている。制御システムは、前記後処理手段に設けられた少なくとも１個の適切なセンサに更に作用的に接続されており、前記センサにより感知された所定の状態に応じて前記バルブの動作を制御するように構成されているのが有利である。

前記残留物粒状物の少なくとも一部分の体積（Ｖｇ）及び外表面積（Ｆｇ）は、
Ｖｇ／Ｆｇ ≧ ０．００００２＊Ｈ
（式中、Ｈは所定の直線距離を示し、これは処理チャンバの上方部分から下方部分までの残留物粒状物の移動距離に相関する）となるように選択できる。

Ｈは、前記ガス排出口の中心から、前記下方部分に設けられ前記処理チャンバから溶融スラグを排出できるように構成されたスラグ排出口の中心までの前記処理チャンバの高さとすることができる。或いは、Ｈは、前記ガス排出口の中心から、前記チャンバの前記下方部分の溶融スラグ表面の公称高さまでの鉛直方向の距離である。或いは、Ｈは、前記ガス排出口から、前記処理チャンバの前記下方部分の前記高温ゾーンまでの鉛直方向の距離である。或いは、処理チャンバは少なくとも１個のプラズマトーチ手段を含み、Ｈは、前記ガス排出口の中心から前記少なくとも１個のプラズマトーチ手段の出力端の中心までの鉛直方向の距離である。

前記スラグの少なくとも一部分は、前記チャンバから取り除かれた後、冷却されて融解スラグ固化物を提供することができる。好ましくは、前記高温発生手段により提供された前記メルトゾーンの前記状態は、前記メルトゾーンが溶化ゾーンを兼ねるのに十分であると共に、前記スラグの少なくとも一部分は、前記チャンバから取り除かれた後、冷却されて融解スラグ固化物を提供することができる。

全ての実施形態に係る残留物再循環システムは、任意ではあるが、廃棄物処理プラントにおいて形成され該プラントから取り出された後に冷却固化したスラグの少なくとも一部のためのスラグ再循環システムを更に含み、前記スラグ再循環システムは、前記固化したスラグの少なくとも一部をスラグ粒子に転化するための適切な転化手段と、前記スラグ粒子の少なくとも一部を前記少なくとも１個の処理チャンバの温度のより低い部分に設けられた適切な取込口に輸送するための手段とを含む。好ましくは、前記取込口が、前記少なくとも１個の処理チャンバに廃棄物を投入するための廃棄物取込口である。このシステムは前記転化手段に適切な添加物を導入するための手段を更に含むのが好ましい。

前記スラグ粒子の少なくとも一部分の体積（Ｖｒ）及び表面積（Ｆｒ）は、
Ｖｒ／Ｆｒ ＜ Ｖｇ／Ｆｇ
（式中、（Ｖｇ）及び（Ｆｇ）はそれぞれ、前記再循環システムにより提供された残留物粒状物の体積及び外表面積を示す）となるように選択できる。

本発明の一適用例においては、高温発生手段は、出力端を有する少なくとも１個のプラズマトーチ手段を含み、前記出力端は、前記廃棄物処理チャンバの下方部分内に延びており、前記少なくとも１個のプラズマトーチ手段は、前記チャンバ内に収容された実質的に全ての無機廃棄物を溶融させるのに少なくとも足りる高温メルトゾーンを前記チャンバの下方部分に提供するように構成されている。

更に本発明は、廃棄物処理プラントであって、
廃棄物柱状体を収容すると共に前記廃棄物がチャンバ内を通って下流方向に移動できるように構成された少なくとも１個の廃棄物処理チャンバと、
前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバに作用的に接続された少なくとも１個の後処理手段とを有し、
前記チャンバは、少なくとも１個の上流ガス排出手段を有すると共に、前記チャンバの下流部分に設けられ高温メルトゾーンを提供する高温発生手段と、相対的により低い温度の上流ガス化ゾーンとを更に有し、前記メルトゾーンは、前記チャンバ内の実質的に全ての無機廃棄物を溶融させて溶融金属及びスラグの少なくとも一方に転換するのに少なくとも足りる状態であり、前記上流ガス化ゾーンは、前記廃棄物柱状体内の有機廃棄物を十分にガス化できる状態であり、
前記後処理手段は、前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバの稼動時、該手段から前記残留物を回収することができるように構成されており、
本プラントの特徴として、本明細書に記載の残留物再循環システムを更に含む廃棄物処理プラントに関する。

後処理手段は、適切なアフターバーナと、適切なエネルギー利用手段と、適切なガスクリーニングシステムと、適切な煙突とを含むことができ、これらは直列に前記処理チャンバに作用的に接続できる。

或いは、後処理手段は、適切なアフターバーナと、燃焼生成物冷却システムと、適切なガスクリーニングシステムと、適切な煙突とを含み、これらは直列に前記処理チャンバに作用的に接続されている。

或いは、後処理手段は、適切なガスクリーニングシステムと、適切なエネルギー利用手段と、適切な煙突とを含み、これらは直列に前記処理チャンバに作用的に接続され、前記ガスクリーニングシステムに作用的に接続された廃棄物水処理システムを更に含む。

或いは、後処理手段は、適切なガスクリーニングシステムと、前記ガスクリーニングシステムに作用的に接続された廃棄物水処理システムとを含み、前記ガスクリーニングシステムは、清浄な燃料ガスを該システムから外部のユーザに送るように構成されている。

本発明の一適用例においては、廃棄物処理プラントはプラズマトーチ型プラントであり、高温発生手段は、出力端を有する少なくとも１個のプラズマトーチ手段を含み、前記出力端は、前記廃棄物処理チャンバの下方部分内に延びており、前記少なくとも１個のプラズマトーチ手段は、前記チャンバ内に収容された実質的に全ての無機廃棄物を溶融金属及びスラグの少なくとも一方に転化させるのに少なくとも足りる高温メルトゾーンを前記チャンバの下流部分に提供するように構成されている。

更に本発明は、廃棄物処理プラントにおいて形成された残留物の少なくとも一部を再循環させるための方法であって、前記廃棄物処理プラントは、
廃棄物柱状体を収容すると共に前記廃棄物がチャンバ内を通って下流方向に移動できるように構成された少なくとも１個の廃棄物処理チャンバと、
前記廃棄物処理チャンバに作用的に接続された少なくとも１個の後処理手段とを有し、
前記チャンバは、少なくとも１個の上流ガス排出手段を有すると共に、前記チャンバの下流部分に設けられ高温メルトゾーンを提供するように構成された高温発生手段と、相対的により低い温度の上流ガス化ゾーンとを更に有し、前記メルトゾーンは、前記チャンバ内の実質的に全ての無機廃棄物を溶融させて溶融金属及びスラグの少なくとも一方に転換するのに少なくとも足りる状態であり、前記上流ガス化ゾーンは、前記廃棄物柱状体内の有機廃棄物を十分にガス化できる状態であり、
前記後処理手段は、前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバの稼動時、該手段から前記残留物を回収することができるように構成されており、
前記方法は、次の段階、
前記後処理手段から前記残留物の少なくとも一部を回収する段階と、
前記システムの稼動時、前記残留物が、前記高温発生手段により提供される前記高温メルトゾーンに曝されるように、前記残留物の少なくとも一部を前記処理チャンバに導入する段階とを含む方法に関する。

任意ではあるが、段階（ａ）において、前記残留物は、前記後処理手段に作用的に接続された少なくとも１個の適切な回収リザーバに回収される。

通常、残留物は、少なくとも化学的性質が互いに異なる残留物１及び残留物２を含むと共に前記後処理手段から別々に回収できる少なくとも２種の残留物を含み、段階（ａ）において、残留物１と残留物２とは異なる前記回収リザーバに別々に回収される。

任意ではあるが、段階（ｂ）において、前記残留物は、前記少なくとも１個の回収リザーバから前記少なくとも１個の処理チャンバの前記下方部分に輸送され、前記システムの稼動時、前記残留物は前記ホットメルトゾーンに直接曝露される。

任意ではあるが、段階（ｂ）において、適切な添加物は前記残留物の少なくとも一部分と混合され、前記添加物は、前記ホットゾーンの温度より実質的に低い温度において熱的及び物理的に安定なマトリクス内に前記残留物の一部分を少なくとも部分的に封じ込めるように適合され、前記マトリクスは適切な残留物粒状物に粒状化され、前記残留物粒状物は、前記少なくとも１個の処理チャンバの温度のより低い部分に設けられた適切な取込口に輸送されて前記少なくとも１個の処理チャンバに導入される。前記残留物粒状物の少なくとも一部分の体積（Ｖｇ）及び外表面積（Ｆｇ）は、
Ｖｇ／Ｆｇ ≧ ０．００００２＊Ｈ
（式中、Ｈは所定の直線距離を示し、これは処理チャンバの上方部分から下方部分までの残留物粒状物の移動距離に相関する）となるように選択されるのが有利である。

好ましくは、Ｈは、前記ガス排出口の中心から、前記下方部分に設けられ前記処理チャンバから溶融スラグを排出できるように構成されたスラグ排出口の中心までの前記処理チャンバの高さである。

或いは、Ｈは、前記ガス排出口の中心から、前記チャンバの前記下方部分の溶融スラグ表面の公称高さまでの鉛直方向の距離である。

或いは、Ｈは、前記ガス排出口から、前記処理チャンバの前記下方部分の前記高温ゾーンまでの鉛直方向の距離である。

或いは、処理チャンバは少なくとも１個のプラズマトーチ手段を含み、Ｈは、前記ガス排出口の中心から前記少なくとも１個のプラズマトーチ手段の出力端の中心までの鉛直方向の距離である。

任意ではあるが、この方法は、更に、（ｃ）スラグ粒状物を、前記少なくとも１個の処理チャンバの温度のより低い部分に設けられた適切な取込口に導入して前記少なくとも１個の処理チャンバに導入する段階を含み、前記スラグ粒状物は、前記処理チャンバの稼動時に該チャンバにより提供されたスラグの少なくとも一部分を粒状化することにより生成される。好ましくは、前記スラグ粒状物の少なくとも一部分の体積（Ｖｒ）及び表面積（Ｆｒ）は、
Ｖｒ／Ｆｒ ＜ Ｖｇ／Ｆｇ
（式中、（Ｖｇ）及び（Ｆｇ）はそれぞれ、段階（ｂ）において提供された残留物粒状物の体積及び外表面積を示す）となるように選択される。

前記方法においては、前記残留物の成分はスラグ、特に再循環したスラグに導入され、その後前記スラグは前記装置から取り除かれて冷却固化し、これにより前記成分が捕捉される。これら成分は、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｔｌ、Ｈｇ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｌ、Ｓ、Ｐ、Ｆのいずれか１個以上を元素又は化合物の状態で含むことができる。前記ホットメルトゾーンの状態は、好ましくは、前記スラグが溶化される状態である。

この方法においては、前記残留物の成分は前記スラグと一緒に固溶体を形成でき、その後固溶体は前記装置から取り除かれて冷却固化し、これにより溶化スラグを形成できる。これら成分は次のものの一以上、即ち、Ｈｇ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、金属酸化物としてＣｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｍｏ（３〜５％）；Ｔｉ、Ｃｕ、Ｆ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｄ、Ｔｈ、Ｂｉ、Ｚｒ（５〜１５％）；Ｌｉ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｕ；Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｐｂの金属酸化物の内の一以上を含むことができる。

本発明はクレームによって定義され、その内容は本明細書の開示に添って解釈されるべきである。以下本発明を、添付図面を参照しつつ実施形態によって説明する。

本発明は、廃棄物転化装置により生成される残留物の最終量を低減し且つ重金属の少なくとも一部を廃棄するため、溶融したスラグに（即ち、スラグは溶融した状態のまま）この化合物や金属錯体を封じ込めることにより、廃棄物処理装置が発生する非気体残留物を再循環させるためのシステムに関する。この再循環システムの特徴は、残留物が廃棄物転化装置の処理チャンバのより熱い部分に到達できるように残留物を該装置に送り返し、より低温のガス化ゾーンからの影響を実質的に受けずに、装置の高温ゾーン即ちメルトゾーンにおいて残留物を処理することである。また、本発明は、前記システムを有するこのような廃棄物転化装置並びにこのようなシステム及び装置を運転する方法に関するものである。

「下流」という用語は、処理チャンバにおける廃棄物取込口からメルトゾーンへ向かう廃棄物の流れの方向に沿った方向をいい、「上流」は、これと実質的に反対の方向をいう。装置の他の部分においては、「下流」という用語は、装置のその部分における材料の流れの方向に沿った方向をいい、「上流」はこれと実質的に反対の方向をいう。

本明細書では「廃棄物転化装置」という用語は、都市廃棄物（ＭＳＷ）、家庭廃棄物、産業廃棄物、医療廃棄物、下水スラッジ廃棄物（ＳＳＷ）、放射性廃棄物及び他の種類の廃棄物等の廃棄物材を特にプラズマ処理により処置、処理、処分するように構成したいかなる装置をも含む。

ここでは「スラグ」という用語は、主に、特にプラズマトーチの形態の熱発生手段により処理された後、実質的に溶融した状態で廃棄物処理装置の底部に集まる無機の非金属材料をいう。しかしながら、ここでは「スラグ」という用語は、このようなスラグと金属の混合物や、このようなスラグに金属粒子が懸濁しているものも含むことができる。「融解スラグ」という用語はここでは、このような装置で形成された後、冷却により固化したスラグに関するものである。

「溶化」という用語は、温度及び／又は滞留時間が、無機廃棄物が完全に溶けるのに十分な場合に、スラグがガラス状或いは非結晶形態で形成されることをいう。

「残留物」という用語は、ここでは、処理チャンバのガス排出口の下流（即ち、処理チャンバを出た気体の流れの方向に沿った方向）で、特に処理チャンバに作用的に接続された後処理手段において沈降する或いは抽出される非気体材料をいう。このような残留物は、ここでは残留物１（Ｒ１）と残留物２（Ｒ２）としてサブカテゴリーされる。残留物１（Ｒ１）はここでは、この装置の廃棄物処理チャンバにおいて発生しガスが同伴した残留物、及び／又はチャンバに続く後処理手段における燃焼プロセスにより発生した残留物をいう。言い換えると、残留物１（Ｒ１）は、処理チャンバからガス排出口を通って排出された材料が、後処理手段において、添加物ではなく空気（及び／又は酸素）及び／又は水による処理だけを受けた際に形成されたものである。残留物２（Ｒ２）は、付加的な物質（例えば付加的な反応剤やその反応生成物）を後処理手段、特にガスクリーニングシステムに投入することにより発生した材料を含むことを特徴とするが、これに混合された残留物１（Ｒ１）を含むこともある。言い換えると、添加物或いは特定の反応剤を後処理手段の一部に用いた場合、残留物２（Ｒ２）が、後処理手段のこの部分及び／又はその下流において形成される。

「後処理手段」という用語は、この装置の廃棄物処理チャンバ、特にそのガス排出口に作用的に接続され、廃棄物処理チャンバにおいて発生した生成ガスを更に処理するように構成された任意の装置或いはシステムをいう。

図面を参照すると、図４、図５及び図６は、本発明の第１、第２及び第３の実施形態を概略的に示す。後処理手段（２００）は、ガス排出ライン（１０１）により少なくとも１個の廃棄物転化装置（１０）のガス排出口（５０）と作用的に接続されており、実際には、単一の後処理手段と単一の処理チャンバを作用的に接続することに関して本明細書に記載した方法に必要な変更を加えれば、１個（以上）の後処理手段を一又は複数の前記装置（１０）に任意の所望の順列或いは組合せで作用的に接続できる。後処理手段（２００）は、装置に接続されて生成ガスを後処理でき且つその内部において残留物１（Ｒ１）及び／又は残留物２（Ｒ２）を発生する任意の種類の後処理手段とすることができ、例えば図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示した後処理手段（２）のいずれか１個を含むことができる。

図４を参照すると、本発明の第１の実施形態においては、本発明に係る残留物再循環システム（９００）は、ガス処理手段（２００）に沈降した残留物をチャンバ（１０）に直接的に送るように構成された直接供給システム（７００）の形態である。

図５を参照すると、本発明の第２の実施形態においては、残留物再循環システム（９００）は、残留物を熱的及び物理的に保護するスラグ或いは他の添加物のマトリクスに残留物を封じ込め、封じ込められた残留物をチャンバ（１０）に送るように構成された間接供給システム（８００）の形態である。

図６を参照すると、本発明の第３の実施形態においては、残留物再循環システム（９００）は、第１及び第２の実施形態とそれぞれ実質的に同様の直接供給システム（７００）及び間接供給システム（８００）の両方を必要に応じて変更を加えて含むものである。

以下、本発明の第１、第２及び第３の実施形態を、図２（ａ）に概略的に示した種類の後処理手段を用いてより詳細に説明する。しかしながら、これら実施形態の残留物再循環システム（９００）はいずれも、例えば図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｃ）に示す後処理手段等、排出口（５０）に作用的に接続され且つ非気体の残留物を生成する他の任意の種類の後処理手段（２００）にも必要に応じて変更を加えて適用できることは明らかである。

第１、第２及び第３の実施形態にそれぞれ対応する図７、図８及び図９を参照すると、符号（１００）で示されるプラズマ廃棄物処理転化装置或いはプラントは処理チャンバ（１０）を含み、その上流の上方部分（１４）は、通常は円柱状或いは円錐台状の縦型シャフト形状であるが、任意の所望の形状とすることができる。

本発明においては、廃棄物処理チャンバ（１０）は廃棄物柱状体を収容するように構成されていることが重要である。（プラズマトーチにより提供される）ホットゾーンと上流のガス排出口の間の廃棄物柱状体は、ガス化プロセスにおいて形成されたガスに対し複雑なマトリクス構造を提供し、チャンバからのガスの漏れを実質的に阻害している。これにより、本発明に用いられるチャンバを下方に流れるスラグ及び／又は他の物質は、上に述べたように、ガス排出口へ向かうガスにより運ばれる残留物と相互に作用する機会を得る。従って、本発明においては、メルトゾーンに対してガス排出口が上流の位置に設けられていることも重要である。廃棄物柱状体がない場合や、ガス排出口の位置がホットゾーンの上流でない場合、残留物を運ぶガスはチャンバから実質的に自由に排気され、処理チャンバに投入されたスラグ等の材料と効果的に相互作用できない。更に、廃棄物柱状体は、チャンバ内を或る程度の定常状態に維持するのに役に立ち、チャンバ内に、安定した温度プロファイル、即ち比較的温度の低い上方ゾーン（ガス化ゾーン）と、処理チャンバのプラズマトーチから発生するプルームに近い、下方のより高温のホットゾーン（メルトゾーン）とを含む温度プロファイルが維持される。上方のガス化ゾーンにおいては、有機材料がガス化される。下方のメルトゾーンにおいては、無機材料が溶融金属と溶融スラグに転化されるが、これらは別々に或いは一緒に除去することができる。無機材料がメルトゾーン内に滞留する時間が十分長ければ、（酸化物等の化学要素を含む）スラグの少なくとも一部が溶化される。一方、滞留時間がそれ程長くなく溶化できない場合、溶融スラグは冷えると融解スラグの固化物となる。本発明においては、メルトゾーンは、滞留時間が十分長ければ最終的に無機材料は全て溶融されるであろう状態を提供し、通常は、廃棄物に非金属無機材料が含まれている場合には、無機材料の少なくとも一部が融解スラグに転化される状態を提供する。無機材料の全てが溶化スラグに転化されるのが好ましく、このため、メルトゾーンは溶化ゾーンということもある。

柱状体の下流部分の無機廃棄物が溶融し上方部分の有機廃棄物がガス化するに従い、柱状体の廃棄物は次第に下流端部に向けて移動し、更なる廃棄物をチャンバ内に投入できる。しかしながら、このようにしても、上に述べたチャンバ内の或る程度の定常状態は実質的に影響を受けない。

本明細書により詳細に説明するように、高温ゾーンは少なくとも１個のプラズマトーチ手段により提供されるのが好ましいが、チャンバに収容された廃棄物に含まれる実質的に全ての無機材料を溶融できる状態がメルトゾーンに提供されるのであれば、他の手段を用いてこの高温ゾーンを提供することもできる。例えば、予熱された空気や酸素などの酸化性の気体にコークス等の適切な燃料を混合し、これを用いてメルトゾーンを提供することができる。燃料と共に酸化性流体を用いる或いは空気自体を１０００℃以上等の高温に予熱して用いる場合でも、本明細書に記載した後処理手段（２００）に組合せて再熱交換器を用いる場合でも、メルトゾーン内の温度を更に高温にすることができる。

通常、固形／混合廃棄物供給システム（２０）から、通常固形の廃棄物がエアロック装置（３０）を有する廃棄物取込手段を経由してチャンバ（１０）の上端部に導入される。混合廃棄物がチャンバ（１０）内に供給されることもある。但し、一般に気体状廃棄物及び液状廃棄物は実質的な処理を行うことなしに装置（１０）から除去される。固形／混合廃棄物供給システム（２０）は適切なコンベア手段等を有することができ、また更に、廃棄物を細かい破片へと粉砕するためのシュレッダを有することができる。エアロック装置（３０）は、上方バルブ（３２）及び下方バルブ（３４）を有することができ、それらの間に充填チャンバ（３６）が画定される。バルブ（３２）及び（３４）は、電気的に、空気圧により、又は水圧により作動するゲートバルブであって、それぞれが必要に応じて独立して開閉することが好ましい。上方バルブ（３２）が開き、下方バルブ（３４）が閉止位置にあるときに、閉鎖可能なホッパー装置（３９）により、通常、固形廃棄物及び／又は混合廃棄物を供給システム（２０）から充填チャンバ（３６）内に送る。通常、充填チャンバ（３６）への廃棄物の供給は、充填チャンバ（３６）内の廃棄物のレベルがチャンバの最大容量を下回る所定のポイントに達するまで続けられ、廃棄物によって上方バルブ（３２）の閉止が妨げられる可能性を最小限に抑える。次いで、上方バルブ（３２）を閉じる。バルブ（３２）及び（３４）が閉止位置にあると、気密状態（air seal）が提供される。次いで、必要に応じて、下方バルブ（３４）を開けることによって、処理チャンバ（１０）内に空気を比較的ほとんど入れずに或いは全く空気を入れずに、廃棄物をチャンバ（１０）内に供給することができる。バルブ（３２）及び（３４）の開閉及びフィーダ（２０）からの廃棄物の供給は、適切なコントローラ（１５０）によって制御することができ、このコントローラ（１５０）は、人的コントローラ及び／又は適切なコンピュータシステムを包含することができる。該コンピュータシステムは、コントローラ（５００）や装置（１００）の他の要素に作用的に接続される。好ましくは、廃棄物フロー感知システム（１３０）を設け、コントローラ（１５０）に作用的に接続する。通常、感知システム（１３０）は、チャンバ（１０）の上方部分或いはレベル（Ｆ）に一以上の適切なセンサ（３３）を備え、廃棄物のレベルがこのレベルに達したことを感知する。同様に、通常、感知システム（１３０）は、レベル（Ｅ）（即ち、チャンバ（１０）のレベル（Ｆ）に対して縦方向下方）に一以上の適切なセンサ（３３’）を備え、廃棄物のレベルがこのレベルに達したことを感知する。レベル（Ｆ）は、チャンバ（１０）内での廃棄物の最大安全限界を示すことが有利であり、一方、レベル（Ｅ）は、廃棄物を更にチャンバ（１０）に供給することが効率的であるチャンバ（１０）内の廃棄物のレベルを示す。従って、チャンバ（１０）のレベル（Ｅ）とレベル（Ｆ）の間の体積は、充填チャンバ（３６）に収容し得る廃棄物の体積とほぼ同等となり得る。別の方法として又は追加的に、レベル（Ｆ）及び（Ｅ）に設けられたセンサ（３３）及び（３３’）の位置は、例えば、廃棄物のレベルがレベル（Ｆ）である時からレベル（Ｅ）に達するまでの時間を測定することによりチャンバ（１０）内の廃棄物の実際の流量を決定するための適切なデータを提供するように選択することができる。また、コントローラ（１５０）をバルブ（３２）及び（３４）に作用的に接続し、供給システム（２０）から充填チャンバ（３６）への廃棄物の充填及び充填チャンバ（３６）から処理チャンバ（１０）への廃棄物の供給を調整することができる。

任意ではあるが、ホッパー装置（３９）に消毒剤噴霧システム（３１）を設けて、必要に応じて、特に医療廃棄物を装置（１００）によって処理する際に、定期的に又は連続的に同装置に消毒剤を噴霧するようにしてもよい。

処理チャンバ（１０）は下方部分（１７）（本明細書ではチャンバにおけるホットメルトゾーンを含むものとして規定される）を含み、下方部分（１７）において無機材料から溶融無機スラグ（好ましくは溶化無機スラグ）と溶融金属とへの熱分解と溶化が起こる。下方部分（１７）は、通常るつぼ形状を呈した液状物回収ゾーン（４１）を含み、該ゾーンは、一以上の回収リザーバ（６０）に接続された少なくとも１個の排出口（６５）を有する。更に、処理チャンバ（１０）の上端部には、主に、廃棄物の処理により発生した生成ガスを処理チャンバ（１０）から送り出すための少なくとも１個のガス排出口（５０）が設けられている。処理チャンバ（１０）の上端部には前記エアロック装置（３０）が設けられ、処理チャンバ（１０）は通常、ほぼ第一ガス排出口（５０）のレベルまでエアロック装置（３０）からの廃棄物材で満たされる。感知システム（１３０）は、（チャンバ（１０）内での廃棄物処理の結果）廃棄物のレベルが十分に低下したことを感知してコントローラ（１５０）に知らせ、これにより廃棄物の次のバッチを充填チャンバ（３６）から処理チャンバ（１０）に供給することが可能になる。次いで、コントローラ（１５０）は、供給システム（２０）から充填チャンバ（３６）に廃棄物の再充填を可能にするために下方バルブ（３４）を閉じ上方バルブ（３２）を開け、次いで次の供給サイクルの準備のため上方バルブ（３２）を閉じる。

処理チャンバ（１０）の下端部１７に設けられた一又は複数のプラズマトーチ（４０）は、適切な電源、ガス源及び水冷源（４５）に作用的に接続される。プラズマトーチ（４０）は、可動式でも非可動式でもよい。トーチ（４０）は適切にシールされたスリーブによってチャンバ（１０）に設置されるが、このスリーブはトーチ（４０）の交換や修理を容易にするものである。トーチ（４０）は、通常一定の角度で下方に廃棄物柱状体の底部に向けられる高温ガスを生成する。稼動時にトーチ（４０）から発生するプルームが廃棄物柱状体の底を可能な限り均一に一定の高温（通常約１６００℃以上）に加熱するように、トーチ（４０）をチャンバ（１０）の底部に分散配置する。トーチ（４０）は、その下流出力端に、平均温度約２０００℃〜約７０００℃の高温ガスジェット或いはプラズマプルームを生成する。トーチ（４０）から発生した熱は廃棄物柱状体を通じて上昇し、その結果、処理チャンバ（１０）内に温度勾配が形成される。プラズマトーチ（４０）により生成された高温ガスにより、チャンバ（１０）内の温度レベルが維持される。この温度レベルは、チャンバ（１０）の少なくとも下方部分において、廃棄物を生成ガスと溶融金属及び／又はスラグを含んでいるかもしれない液体材料（３８）とに連続的に転化するのに十分なレベルである。生成ガスは排出口（５０）から系外へと導かれ、液体材料（３８）はチャンバ（１０）の下端部おいて一以上のスラグ排出口（６１）から一以上のリザーバ（６０）に定期的に又は連続的に回収される。通常、溶融金属とスラグは専用のリザーバに別々に回収される。以下、特段の記載のない場合は、符号（６０）はスラグリザーバを示す。

酸化性流体を適切な供給源（７０）から提供し、有機廃棄物の熱分解の際に生じる炭を、例えば、ＣＯやＨ₂等の有用なガスに転化することができる。酸化性流体は、一以上の適切な取込口（７５）からチャンバ（１０）の下方部分に導入される。「酸化性流体」は、本明細書では、廃棄物処理装置の処理チャンバの下方のより熱い部分に存在する或いは該部分において生成された炭を少なくとも部的に酸化できる任意の気体或いは他の流体を含むものとし、例としては、酸素、蒸気、空気、ＣＯ₂これらの任意の適切な混合物が挙げられる。

処理チャンバ（１０）の内部表面、少なくともその下方部分の内部表面は、通常、一以上の適切な耐火材料、例えばアルミナ、アルミナ−シリカ、マグネサイト、クロム−マグネサイト、シャモット、耐火れんが等により形成される。通常、処理チャンバ（１０）及び一般にはプラント（１００）全体が金属製の層或いはケーシングにより覆われており、これらの機械的一体性を向上させると共に処理チャンバを外部環境に対して密閉することができる。

より詳細には以下に述べるが、プラント（１００）は更に、ガスライン（１０１）により前記ガス排出口（５０）に作用的に接続された後処理手段（２００）を含み、ここにおいてチャンバ（１０）で発生したガス生成物が処理及びクリーニングされるが、その過程において非気体の残留物が生成される。一般に、非気体の残留物は後処理手段（２００）により生成されるが、これら残留物は、前に述べたサブカテゴリーにおける残留物１（Ｒ１）と残留物２（Ｒ２）の一方又は両方を含む。

或いは、プラント（１００）、特に後処理手段（２００）は、ガスライン（１０１）により排出口（５０）に作用的に接続されたアフターバーナ手段（３００）を更に含み、スクラバ手段を用いずに生成ガス中の有機成分或いは可燃成分を燃焼させることができる。後処理手段（２００）は通常、アフターバーナ手段（３００）の下流に作用的に接続された適切なエネルギーブロック或いはアフターバーナエネルギー利用或いは生成システム（４００）を更に含む。本発明に用いられるこのようなエネルギー利用システム（４００）の例としては、例えば、ボイラ及び蒸気タービン設備等に発電機を組み合わせたものが挙げられる。アフターバーナエネルギー利用システム（４００）により生成されたエネルギーは、プラント（１００）に給電するのに用いることができる及び／又は例えば外部に送ることができる。前に述べたように、残留物１（Ｒ１）は通常、アフターバーナ手段（３００）から及びエネルギー利用手段（４００）から沈降する。

後処理手段（２００）は、エネルギー利用システム（４００）の下流に設けられた適切なガスクリーニングシステム（５００）を更に含むことができ、該システムは、廃棄物材料（残留物２（Ｒ２）等）を含有する固体廃棄物材料及び／又は溶液を生成するが、これらは更なる処理を必要とする。

例えば、ガスクリーニングシステム（５００）は「乾式」ガスクリーニングシステムを含むことができ、従って半乾式スクラバを含むことができ、ここにＣａ（ＯＨ）₂−水分散物が供給されて酸性ガスを吸収する。次に、水を完全に蒸発させ、ガスと粉末状生成物Ｃａ（ＯＨ）₂、ＣａＣｌ₂、ＣａＳＯ₄、Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂と他のダスト（ボイラに沈降しなかったもの）とだけがスクラバから排出される。スクラバの後ろには反応器−吸収装置があり、ここでＣａ（ＯＨ）₂と粉状活性炭（ＰＡＣ）の混合粉末が供給される。これら粉状吸収剤の比表面積は非常に大きく（通常、炭素の場合 ＞７５０ｍ²／ｇ；Ｃａ（ＯＨ）₂の場合 ＞３０ｍ²／ｇ）、Ｃａ（ＯＨ）₂は残存酸性ガスを吸着でき、ＰＡＣはダイオキシン類や重金属含有成分を吸着する。反応器−吸収装置の後ろにはファブリックフィルタ装置があり、ここで、Ｃａ（ＯＨ）₂、活性炭素、ダイオキシン類、酸化物類及び塩類（これまでに沈降しなかったもの）、反応生成物（ＣａＣｌ₂、ＣａＳＯ₄、Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂等の物質）等を含む残留物２（Ｒ２）が沈降する。基本的には、ダイオキシン、重金属、それらの酸化物や塩等の毒性成分を含むダストを運ぶガスは、ダストの層、即ちバッグに堆積し且つＣａ（ＯＨ）₂やＰＡＣ等の吸収剤を含有するダストの層を通過してろ過され、これら毒性成分は吸収されて、キャリアガスから沈降する。ろ過により得られた清浄なガスは、排風機に向かった後、煙突に向かい、大気へと放出される。このようなクリーニングシステム（特にバッグフィルタ装置）から得た残留物２（Ｒ２）は液体を含まないため、このようなシステムは「乾式」クリーニングシステムとして知られている。残留物２（Ｒ２）は非常に毒性が高く、ダイオキシン、重金属化合物、Ｃａ（ＯＨ）₂、活性炭素、（沈降しなかった）酸化物や塩、反応生成物（ＣａＣｌ₂、ＣａＳＯ₄、Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂等の物質等）を含む。しかしながら、この残留物２（Ｒ２）（特にそのＣａＣｌ₂部分）は吸湿性であるため、他の燃焼生成物と共に生成された水蒸気から水分を吸収し、スラッジのようなコンシステンシーを有する。このため、任意ではあるが、ガスクリーニングシステム（５００）においてこの残留物２（Ｒ２）を輸送するために用いられる管を加熱し残留物２を乾燥させることができる。

これらの図に例示した後処理手段（２００）は、ガスをガスクリーニングシステム（５００）から大気へ放出するための適切な煙突装置（６００）を更に有することができる。煙突装置（６００）は、煙突から大気に排出される汚染物質のレベルが法的に許容できる範囲内であることを監視するための適切な監視設備を含む。

このように、後処理手段（２００）は、前に述べたように残留物１（Ｒ１）と残留物２（Ｒ２）を生成する。

第１、第２及び第３の各実施形態においては、残留物再循環手段（９００）は、図４、図５及び図６と図７、図８及び図９とに概略的に示すように、通常、後処理手段（２００）で沈降した残留物１（Ｒ１）及び残留物２（Ｒ２）を一時的に貯蔵、蓄積するための一以上のリザーバ（９５０）を含む。

残留物（Ｒ１）及び（Ｒ２）は、通常、重力により、図７、図８及び図９に示す別々のリザーバ（９５０）、即ちリザーバ（２５０）及び（５５０）にそれぞれ沈降する。残留物は通常、それぞれ投下装置（２５１）及び（５５１）を通って、それぞれリザーバ（２５０）及び（５５０）に含まれるコンベアトラフ（図示せず）に連続的に排出される。各リザーバでは、残留物コンベアは、トラフの底部に沈降した残留物を引き出してアッシュホッパー、ストレージビン、ロールオフキャリア或いはダンプトラック（図示せず）に移送する。トラフは鉄鋼或いはコンクリートで構成されており、残留物排出システムは通常２個のコンベアトラフを有するため、常に利用できる予備機が備わっている。常に予備機が用意されているため、磨耗時やスケジュールに合わせたメンテナンスのためにシステム間の切り替えを行うことができる。しかしながら、適切なオーガシステム或いはポンプシステムを用いて残留物をリザーバから輸送するのが好ましく、この場合、例えば使用済みの油や燃料等の液体媒体が輸送に用いられる。これと別の方法としては、蒸気や圧縮空気を輸送媒体として使用し残留物をダストの形態で輸送することができる。

本発明は、処理チャンバ（１０）のより高温の部分における残留物の直接的な処理を確実に行うために非気体の残留物を再循環させるための残留物再循環システム（９００）を提供することに特徴を有する。図６を参照すると、本発明の第３の且つ好ましい実施形態においては、残留物再循環システム（９００）は、それぞれ第１及び第２の実施形態に関して記載したのと実質的に同じ直接供給システム（７００）と間接供給システム（８００）の両方を含み、必要に応じて変更が加えられている。

図７を参照すると、本発明の第１の実施形態においては、残留物再循環システム（９００）は直接供給システム（７００）の形態であり、ガス処理手段（２００）に沈降した残留物の少なくとも一部を直接的にチャンバ（１０）のより高温の下方部分（１７）に送るように構成されている。同様に、図９を参照すると、第３の実施形態の残留物再循環システム（９００）も直接供給システム（７００）を含む。通常、残留物１（Ｒ１）はまず、直接供給システム（７００）に含まれる適切な導管手段（７１０）によりチャンバ（１０）のより高温の下方部分（１７）と流体連通関係にあるリザーバ（２５０）に蓄積される。適切な流体輸送手段（７２０）を用いて、リザーバ（２５０）からチャンバ（１０）への残留物（Ｒ１）の輸送を補助することができ、適切な流体輸送手段（７２０）は適切な流体媒体を利用することができる。該媒体は、前に述べたように、蒸気、酸素、空気等の気体や、燃料、使用済み油、液体廃棄物等の液体とすることができる。リザーバ（２５０）と流体連通関係にある流体輸送手段（７２０）により適切な高い圧力で提供された流体媒体によって残留物は流体と混合され、この残留物混合物は下流のチャンバ（１０）に直接的に輸送される。

これに加え或いはこれとは別に、直接供給システム（７００）は、残留物をチャンバ（１０）に輸送するための機械的輸送手段（７３０）を含む。機械的輸送手段（７３０）は、例えばスクリュオーガ等の適切なポンプを含むことができ、これによりリザーバ（２５０）からチャンバ（１０）の下端に残留物を移動させる。更に、適切な流体を流体リザーバ（７４０）から（通常はリザーバ（２５０）内に含まれた状態の）残留物に提供でき、これにより、導管手段（７１０）に計画的に作用的に接続された機械的輸送手段（７３０）の運転を容易にすることができる。

導管手段（７１０）は、チャンバ（１０）の下方の熱い部分（１７）に配置された一以上の排出口（７６０）を含む。特に、排出口（７６０）は、プラズマトーチ（４０）が発生させるプラズマジェットから少しだけ上方に、或いはチャンバ（１０）内のできるだけ熱い部分に残留物が導入されるように該ジェットの十分近くに配置されるのが好ましい。例えば、図１０（ａ）はチャンバ（１０）の部分構成図であるが、プラズマトーチ（４０）は、耐火材料で形成されたチャンバの実質的に鉛直方向の壁（１５）に一定の角度で取り付けられている。導管手段（７１０）の排出口（７６０）は、この面において、プラズマトーチ（４０）の上方ではあるが近傍に位置している。チャンバ（１０）の下方部分が高温であるため、排出口（７６０）は冷却ジャケット装置（７７０）を含むことができる。或いは図１０（ｂ）に示すように、プラント（１００）の幾つかの構成においては、プラズマトーチ（４０）は、チャンバ（１０）に含まれるサイドチャンバ（１８）に鉛直方向に取り付けることができ、排出口（７６０）もプラズマトーチ（４０）のプルームの端部の近傍のサイドチャンバ（１８）に配置することができる。図１０（ａ）の実施形態と同様、排出口（７６０）は冷却ジャケット装置（７７０）を含むことができる。

残留物再循環システム（９００）は、ガスクリーニングシステム（５００）で通常生成される残留物２（Ｒ２）を再循環させるのに用いることもできるが、この場合はより制限された形態となるであろう。従って全ての実施形態において、残留物再循環システム（９００）は、好ましくは、ガスクリーニングシステム（５００）により沈降した或いはより一般には後処理手段（２００）から発生した残留物２（Ｒ２）の一時的な貯蔵と蓄積のために設けた適切なリザーバ（５５０）を含む。リザーバ（５５０）は通常、残留物１（Ｒ１）に関して前に述べたのと同様のリザーバ（２５０）に必要に応じて変更を加えたものである。

図７及び図９を参照すると、本発明の第１及び第３の実施形態においては、直接供給システム（７００）は更に、適切な導管手段（５２０）を含み、これによりリザーバ（５５０）と導管（７１０）の間に流体連通を提供する。また、好ましくは適切なポンプ手段を含む。このように、導管（７１０）を通って、残留物２（Ｒ２）は、リザーバ（２５０）から残留物１（Ｒ１）と一緒にチャンバ（１０）の下方のより熱い部分に導入される。これに代えて、導管手段（５２０）をリザーバ（２５０）に接続し、導管手段（７１０）に入る前に残留物１（Ｒ１）と混合させることもできる。これに代えて、直接供給システム（７００）は、残留物２（Ｒ２）を残留物１（Ｒ１）とは別にチャンバ（１０）に直接導入するように構成することができ、この目的のために、導管手段（７１０）について記載したのと同様な方法で、必要に応じて変更を加えて、導管（５２０）をチャンバ（１０）の下方部分に直接接続することができる。従って、直接供給システム（７００）は、残留物２（Ｒ２）をチャンバ（１０）に輸送するための適切な機械的輸送手段（図示せず）を含むことが好ましく、このような機械的輸送手段は、例えば、残留物をリザーバ（５５０）からチャンバ（１０）の下方部分（１７）に移動させるためのスクリュオーガ等の適切なポンプとすることができる。適切なバルブ手段（５６０）を導管手段（５２０）に設け、必要に応じてチャンバ（１０）への残留物２（Ｒ２）の流れを制御したり遮断したりする。残留物２（Ｒ２）は、使用済みエンジンオイル等の液体有機廃棄物や液体燃料と混合してから前記直接供給システム（７００）からチャンバ（１０）の下方部分に供給することができる。

図８を参照すると、本発明の第２の実施形態においては、残留物再循環システム（９００）は間接供給システム（８００）の形態であり、熱的・物理的保護のためのスラグマトリクス或いは他の添加物に残留物を封じ込めた後でこの残留物をチャンバ（１０）に送るように構成されている。図９を参照すると、第３の実施形態の残留物再循環システム（９００）も同様に間接供給システム（８００）を含む。通常、残留物１（Ｒ１）は、ガス処理手段（２００）から沈降した後、まずリザーバ（２５０）に蓄積される。間接供給システム（８００）は混合チャンバ（８２０）を含み、該チャンバは導管（８２５）を介してリザーバ（２５０）と流体連通関係にある。リザーバ（２５０）に蓄積した残留物の少なくとも一部は、重力或いは任意の適切なポンプ装置（図示せず）により混合チャンバ（８２０）に供給され、残留物１（Ｒ１）は混合チャンバ（８２０）において、封じ込め材料（通常はスラグであるが、他の反応剤の場合もある）と混合される。このようにして残留物は通常、反応剤或いはスラグと混合され、封じ込められるか或いは接着されてペレット或いは粒状物を形成し、ガスによりチャンバ（１０）の上方部分から運び出されるのを阻止するようになっている。このような粒状物は、残留物を熱的に安定にするだけでなく、物理的にも安定なものとし、このため、これらがチャンバ（１０）の下方部分（１７）のホットゾーンに到達する時間はより長くなる。更に、粒状物は、メルトゾーンに向かって下方に移動しながら、チャンバ（１０）内の各種化合物と相互作用し、この粒状物に含まれる様々な化合物と幾つかの揮発性材料が反応したり固溶体を形成するであろう。あるいは、何らかの成分が表面から粒状物内部（固体状であっても）に拡散することもあろう。「粒状物」及び「ペレット」という用語は、本明細書では相互に置換可能であり、前記残留物及び封じ込め材料（通常はスラグ及び／又は適切な反応剤であり、ここでは「添加物」ともいう）を含む材料である。この材料は、任意ではあるが一以上の接着性の材料、例えばセメントやグルー等を含むこともある。これら添加物は接着性を有することを特徴とし、即ち、添加物は残留物粒状物と結合してマトリクスを形成し、更に、このように形成されたマトリクスは処理チャンバの上方部分の条件では分解せずに、処理チャンバの下方のより熱い部分の高温で分解する。このような接着性添加物としては、例えばセメント、ケイ酸ナトリウム、有機化合物（熱可塑性樹脂等）、無機化合物及び／又は錯体（酸化物粉末、酸化物溶液、塩粉末、塩溶液等）のいずれか一種又はこれらを組み合わせたものが挙げられる。

封じ込め材料の機能は、残留物を少なくとも部分的に該材料に埋め込み或いは該材料により封じ込めることにより、チャンバ（１０）の上端からより熱い下方端部への移動時間に関連する十分な時間に亘って、残留物を熱的、物理的に安定化させることであり、これについては以下の説明によりより明らかになるであろう。このような封じ込め材料（以下、添加物という）としては、例えば、セメント（水と混合されていてもよい）、シリカガラス（液体ガラス或いはｍＮａ₂Ｏ・ｎＫ₂Ｏ・ｆＳｉＯ₂（式中ｍ、ｎ、ｆは整数、分数等の係数である）としても知られている）、液体有機廃棄物（機械油等）、スラグ、これら添加物の任意の混合物等が挙げられる。これら成分は、重力送り或いは適切なポンプ（図示せず）により適切なサイロ或いはリザーバ（８３０）から導管（８３５）を通って混合チャンバ（８２０）に提供される。これに加え或いはこれに代えて、スラグは、チャンバ（１０）からリザーバ（６０）を介して直接的に提供することができる。スラグは、冷却されて適切な大きさの粒子になった後、導管、コンベア装置、車両による輸送等の輸送手段（８４０）により提供される。

通常、スラグは、（例えばスラグをチャンバ（１０）から水に入れる等により）冷却して粒状物とすることができ、その後、反応剤及び残留物と混合することができる。スラグを取り出して水に入れたときに形成される粒状物の直径は、溶融ジェットの質量流量及びジェットの直径（これはチャンバの生産性によって異なる）に依存し、３ｃｍ未満とすることができる。このようなシステムは回転ドラムを含むこともできる。スラグを水に入れてドラムに入れると、スラグ粒状物は、その直径によって異なる位置に排出される。スラグの粒状物或いは粒子は、ミキサ（８２０）に導入する前に必要に応じ更に粉砕してもよい。これに代えて、スラグの粒状物或いは粒子は、最初に、溶融スラグを金属製の鋳型に注ぐことにより形成することができる。鋳型は、各鋳型が単一の粒状物を提供する適切な大きさのものとすることができる。これに代えて、鋳型の大きさを所望の粒径よりかなり大きなものとし、スラグを冷却固化した後、固化したスラグの塊を機械的に粉砕・分割してスラグ粒状物或いは粒子を提供することもできる。

残留物は通常、適切な添加物によりスラグに封じ込められるか接着される。スクリュオーガシステムは、例えば、残留物と添加物のスラッジ状の混合物をミキサ（８２０）から取り出してペレット作成マシン即ち粒状化手段（８５０）に入れ、そこでペレット即ち粒状物はエアジェット等により乾燥される。残留物粒子の一部は封じ込められるが、他の一部はペレットの表面に存在する。いずれの場合においても、これらはペレットに物理的に結合され、ペレット内の残留物粒子が生成ガスによりチャンバ（１０）から運び出されることを阻止している。このように形成されたペレット或いは粒状物は単純な混合物であり、マトリクス形成に用いた接着剤が機能しているため分解されない。これに代えて、ミキサ（８２０）内に存在する反応剤の一部を、混合及び粒状物形成過程においてスラグ及び残留物と反応させることができる。例えば、セメント（ＣａＯ・ｍＳｉＯ₂；ＫＣａＯ・ｎＡｌ₂Ｏ₃；ｆＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｆｅ₂ｆＯ₃等の成分を含む）を用い、セメントを水と反応させ、残留物成分との化合物及び／又は錯体（これらの酸化物も含む）を形成することができるが、これにより形成されたマトリクスでは、金属酸化物は結合しているため、マトリクス構造体が処理チャンバ下方部分の高温ゾーンと接触して破壊されるまで揮発できない。

粒状化手段（８５０）により提供される残留物粒状物の体積（Ｖｇ）及び外表面積（Ｆｇ）は、次の基準により制御され最適化されるのが有利である。好ましくは、残留物粒状物の体積（Ｖｇ）及び外表面積（Ｆｇ）は、次の関係
Ｖｇ／Ｆｇ ≧ ０．００００２＊Ｈ
（式中、Ｈは所定の直線距離を示し、これは必ずしもチャンバ（１０）の上方部分から下方のより熱い部分までの残留物粒状物の移動距離に相関する必要はないが、相関しているのが好ましい）を満たすように選択される。従って、これら実施形態においては図７に例示するように、Ｈは、ガス排出口（５０）の中心からスラグ排出口（６１）の中心までのチャンバ（１０）の高さとして定義されるのが有利であり好ましい。これに代えて、Ｈを、（例えば図７においてＨ’として記すように）ガス排出口（５０）の中心からチャンバ（１０）の下方部分（１７）のスラグの表面の公称高さ或いは最大高さまでの鉛直方向の距離と定義してもよいし、（例えば図７においてＨ’’’’として記すように）プラズマトーチ（４０）により提供される下方部分（１７）のホットゾーンまでの鉛直方向の距離と定義してもよいし、（図７においてＨ’’’として記すように）プラズマトーチの１個（好ましくは最上のプラズマトーチ）の出力端の中心までの鉛直方向の距離と定義してもよいし、（図７にＨ’’として示すように）チャンバ（１０）の下端までの距離と定義してもよい。残留物粒状物は、その多孔性のレベルに対応する内表面積も有する。

このように、残留物と添加物の混合物は混合チャンバ（８２０）から粒状化手段（８５０）に供給され、適切な大きさの粒状物即ちペレットを形成する。その後、粒状物は、適切な輸送システム（８５５）を通り、エアロック装置（３０）を含む廃棄物取込口手段から廃棄物供給システム（２０）により或いは直接的にチャンバ（１０）の上端部に運ばれる。（この時点で、これに加え或いはこれに代えて、粒状物を適切な位置にて将来の仕様に備え貯蔵できる、及び／又は再循環のため別のプラント（１００）に輸送できることはいうまでもない。）次に粒状物は、供給システム（２０）からの他の廃棄物と一緒に或いはこのような廃棄物なしでチャンバ（１０）に導入され、本明細書に記載のように、チャンバ（１０）の下方のより熱い部分（１７）に向かって下方に移動する。このように、残留物が添加物に封じ込められているため、残留物が高温に曝される前に、比較的そのままの状態でチャンバ（１０）から運び出されて排出口（５０）から排出されることが阻止される。封じ込められた残留物の一部は、下方への移動中に反応剤と相互作用し、残留物の他の一部は、チャンバ（１０）の下方のより熱い部分に到達できる。

この実施形態は、融剤でもあるスラグを廃棄物柱状体に連続的に転化するため、柱状体内で詰まりが発生する可能性を最小限にすることができるという別の利点がある。また、粒状物は、廃棄物柱状体に或る程度の「多孔性」を提供し、チャンバ（１０）内に良好な熱分布と温度勾配を維持するのに役に立つ。

再循環した残留物をチャンバ（１０）の熱い下方部分（１７）の高温に接触できるように構成することにより、残留物に含まれる酸化物のうち融点が低いものは他の溶融材料に「吸収される」。異なる酸化物同士で溶液や、それらの元の成分の或るものの融点よりも融点の高い新たな化合物とを形成する。例えば、キ石群鉱物等の材料が形成される。キ石群鉱物は、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、ＡＬ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉの酸化物を異なる組成比で含む。更に、（再循環される残留物及び／又はスラグに添加された（後記参照））反応剤は、スラグ及び／又は再循環される残留物と共にこのような組成物を形成することができ、これにより揮発性成分を捕捉できる。このような揮発性成分は、例えば、残留物の再循環により形成されるか或いは廃棄物から形成され、蒸気の形態で廃棄物柱状体を通って処理チャンバ内を上昇する。シロウンモ鉱石（ＫＡｌ₂（ＯＨ）₂［ＡｌＳｉ₃Ｏ₁₀］）の場合、各種元素は置換でき、例えば、ＫはＮａやＣｓ、Ｃａ、Ｂａと置換でき；ＡｌはＦｅやＬｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖと置換でき；ＯＨはＦと置換できる。このような組成物は各種毒性成分を捕捉できる。このようにして、元々は残留物中に含まれていたＣｄ、Ｚｎ、Ｐｂ等の重金属をスラグ中に含ませることができ、これらを安全に廃棄することができる。

図８及び図９を参照すると、本発明の第２及び第３の実施形態においては、導管手段（５７０）及び適切なポンプ手段（図示せず）により、残留物２（Ｒ２）をリザーバ（５５０）から混合チャンバ（８２０）に導入することができる。混合チャンバ（８２０）では、残留物２（Ｒ２）は、任意ではあるが、リザーバ（２５０）からの残留物１（Ｒ１）に加え添加物と混合することができ、この混合は、残留物１（Ｒ１）に関して記載したのと同様な方法に必要に応じて変更を加えて行うことができる。導管手段（５７０）及び導管（８２５）は、混合チャンバ（８２０）への残留物１（Ｒ１）及び残留物２（Ｒ２）の流れを制御するための適切なバルブ（８２８）及び（５２８）をそれぞれ含むことができ、これにより混合チャンバ（８２０）への残留物１（Ｒ１）と残留物２（Ｒ２）の相対的な導入量を制御できる。これに代えて、導管手段（５７０）をリザーバ（２５０）に接続することができ、これにより混合チャンバ（８２０）或いは粒状化手段（８５０）に進む前に残留物１（Ｒ１）と混合することができ、バルブ手段（５２８）は、リザーバ（２５０）に導入される残留物２（Ｒ２）の量或いは組成比を制御するのに用いることができる。これに代えて、間接供給システム（８００）は、残留物１（Ｒ１）とは別に、残留物２（Ｒ２）を添加物と直接混合してチャンバ（１０）に導入するように構成することができる。この目的のため、導管（５７０）は、添加物リザーバと連通関係にある別の混合チャンバ、粒状化手段、及び適切な輸送手段に直接接続することができる。これらは、残留物１（Ｒ１）に関して本明細書に記載したのと同様であり、必要に応じて変更を加えたものであるが、残留物１（Ｒ１）用のものとは別々に設けられる。

いずれの場合においても、間接供給システム（８００）により提供された粒状物は、廃棄物が導入されるのと同様な方法で、通常は廃棄物と一緒にチャンバ（１０）に上端から供給される。粒状物がチャンバ（１０）内を下降するに従いチャンバのゾーンの温度は上昇し、粒状物はそれに応じて加熱される。しかしながら、各粒状物の内部温度はその表面の温度とは異なる。粒状物が大きい程、粒状物の中心温度と表面温度の差は大きい。同様に、粒状物材料の熱伝導度が小さい程、粒状物の中心温度と表面温度の差は大きい。更に、或る材料については、多孔性である程、有効熱伝導度は小さい。

例えば、（湿分が既知の）木材の熱特性を有する材料に関して、この材料の球（半径ｒインチ）の中心温度が表面温度に達するのに必要な時間（ｔ時間）は、外部温度とペレットの物理特性が特定の場合に次の近似式で表されることが知られている［危険廃棄物及び固体廃棄物（Hazardous Waste and Solid Waste)、デビッド．Ｈ．Ｆ．リー（David H.F. Liu）、ベラＧ．リプタック（Bela G. Liptak）編、２０００ ルイス出版（Lewis Publishers）］：
ｔ〜０．５＊ｒ²

従って、この式から、木材様の材料では直径が３インチのペレットの場合、中心温度が表面温度に達するのに約１時間かかることが分かる。他の材料についても、（ｔ）と（ｒ）の同様の関係が理論的及び／又は経験的に得られるであろう。

従って、間接供給システム（８００）から提供される粒状物が十分に大きく且つその熱伝導度が低い（粒状物が多孔性であれば、伝導度は更に低くなる）場合、残留物中の毒性成分の一部は、チャンバ（１０）のより熱い部分に向かって下降する間、粒状物内で比較的そのままの状態で存在する。これと同時に、（廃棄物内に存在するか或いは残留物の再循環を補助する目的で廃棄物に添加された）比較的小さな無機材料粒子は、チャンバ（１０）において前記粒状物と同じ高さで溶融する。従って、大きな粒状物の内部から揮発性成分が放出されると、該成分は、粒状物の熱い表面或いは溶融状態の無機粒子と接触し、或いは該成分を放出したこの大きな粒状物自体の熱くなった或いは溶融した表面とも接触し、揮発性材料は接触した材料に吸収及び／又は吸着され、これと反応する。従って、実際の粒状物の大きさと組成は残留物の効率的な再循環を行うのに重要なパラメータであり、これらパラメータは、チャンバ（１０）の種類毎に、通常は粒状物のチャンバ（１０）内の滞留時間によって最適化される。従って、多孔質の粒状物を生成すること、及び揮発性毒性成分を捕捉する組成物が粒状物表面に提供されるように粒状物の組成と構造を制御することが有利である。

例示した３種の各々の実施形態においては、幾らかの量の残留物２（Ｒ２）がガスクリーニングシステムに蓄積されるが、ここでは処理できない或いは十分に再循環できない。これは煙突（６００）における毒性成分のレベルが法的許容レベルを超えることにつながり、これら残留物（Ｒ２）は、チャンバ（１０）に投入される廃棄物の組成が「よりクリーン」になるまで、即ち重金属、塩素、硫黄等の含有量が少なくなるまで、特別な保存場所に置かれる。

残留物２（Ｒ２）は通常、Ｃａ（ＯＨ）₂、ＣａＣｌ₂、ＣａＳＯ₄、ＣａＣＯ₃、ＮａＯＨ、ＮａＣｌ、Ｎａ₂ＳＯ₄、金属酸化物、重金属等の各種金属の水酸化物及び／又は硫黄化物、ダイオキシンの他、埋立地に廃棄することが通常適切でない材料を含む。本発明のシステムを用いて、上に述べたように残留物２をチャンバ（１０）のより熱い部分に戻して再循環させることにより、これら材料の残留物の体積をかなり低減することができる。普通は、これら材料は、チャンバ（１０）の上方部分の温度のように比較的低い温度で、例えば約２００℃で反応し、ＨＣｌ等の好ましくない生成物を発生させる。

しかしながら、本発明のようにチャンバ（１０）のより熱い部分に導入されるとこれら材料は各構成元素に分解し、金属の多くは通常は固溶体として溶化スラグに埋め込まれるようになり、安全な廃棄が可能となる。各種材料は、様々な組成比でガラス（溶化スラグ等）に含めることができる。例えば、このようなガラスは、Ｈｇ（＜０．１％）；Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ（＜１％、或いは特殊なガラスの場合はそれ以上）、更に酸化物としてＣｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｍｏ（３〜５％）；Ｔｉ、Ｃｕ、Ｆ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｄ、Ｔｈ、Ｂｉ、Ｚｒ（５〜１５％）；Ｌｉ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｕ（１５〜２５％）；Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｐｂ（＞２５％）等の金属酸化物を含むことができる。

残留物２に含まれるＣｄ、Ｚｎ、Ｃｌ、Ｓ、Ｈｇ、Ｐｂ等の揮発性成分は、少なくともある程度スラグに含められ、残留物２をより熱いチャンバ（１０）の下方部分（１７）に直接提供することにより、プラント（１００）により生成された最終的な残留物から取り除かれる。従って、スラグを介して残留物２から有効に取り除くことができるこれら金属の量は、スラグ組成物にこれら各化学元素がどの程度含有されているかにより、或いはプラント（１００）において生成されるスラグの相対量により異なる。このため、残留物２から取り除くことができるこれら金属の量には限界があり、従って、これら金属がプラント（１００）内で際限なく循環することを防止するために、時々、チャンバ（１０）への残留物２の導入を遅くするか或いは全体を停止しなければならない。

更に、残留物２（Ｒ２）は、残留物１（Ｒ１）とは異なり、通常の環境下では完全に再循環できるという訳ではない。主な理由は、ＣａＳＯ₄やＮａ₂ＳＯ₄等の化合物は再びチャンバ（１０）の高温ゾーンで硫黄酸化物を形成し、これら酸化物はガスクリーニングシステム（５００）において単純にＣａＳＯ₄、Ｎａ₂ＳＯ₄に変換される。このため、残留物２（Ｒ２）のこれら成分は再循環過程で有効には除去できず、別の手段、例えば輸送手段（５９０）を介して廃棄しなければならない。従って、これら材料がプラント（１００）内で際限なく循環することを防止するために、同様に、時々、チャンバ（１０）への残留物２（Ｒ２）の導入を遅くするか或いは全く停止しなければならない。

既に述べたように、特に、チャンバ（１０）により処理される元々の廃棄物がＰＶＣを含む場合、残留物２（Ｒ２）はダイオキシンを含む。ダイオキシンは、通常は特殊な方法で廃棄する必要がある危険な材料であり、特殊な廃棄を行うのにかかるコストは高い。

本発明においては、ダイオキシン等の残留物の処理における生成物の一種であるＨＣｌは、主にガスクリーニングシステムで捕捉されるが、その一部は通常煙突（６００）から大気に廃棄される。しかしながら、このような或いは他の排出物には法的安全限界があり、連続的に監視しなければならない。例えば、ＥＵやドイツにより規定されているような国際基準の多くでは、ＨＣｌ排出の限界（２４時間平均最大値、乾き基準、１１％Ｏ₂）は１０ｍｇ／ｍ³、ＳＯ₂の場合は５０ｍｇ／ｍ³である。ＨＣｌ（及び他の汚染物質）のレベルは適切なセンサ（６５０）により煙突（６００）で測定しなければならず、これらパラメータを、チャンバ（１０）への残留物２（Ｒ２）の適切な供給速度を決めるための制御パラメータとして用いることができる。例えば、センサ（６５０）が測定したＨＣｌレベルが所定の閾値を超えた場合、これはチャンバ（１０）で処理している残留物２（Ｒ２）の量が多すぎることを示しており、従って、ＨＣｌ及び／又はＳＯ₂（或いは他の毒性成分）のレベルが再び許容範囲に入るまで残留物２（Ｒ２）の再循環流量を低減するか全体を停止しなければならない。勿論、塩素及び／又は硫黄（或いは毒性化合物を形成する他の元素）のレベルがそれでも下がらない場合は、フィーダ（２０）から導入している廃棄物が高レベルのＨＣｌを含んでいるということを意味しているため、別の補正対策が必要である。

残留物２（Ｒ２）の流量を制御するため、（第１及び第３の実施形態では）バルブ手段（５６０）を、（第２及び第３の実施形態では）バルブ手段（５２８）を、前記コントローラ（１５０）等の適切なコントローラに作用的に接続するのが有利である。更に、前記コントローラ（１５０）は、既に述べたように、センサ（６５０）やチャンバ（１０）の他の構成要素に作用的に接続するのが好ましい。

本発明の主な一利点（実際には本発明の一目的）は、残留物再循環手段により溶化スラグに、重金属（Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｔｌ、Ｈｇ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｖ等）、（各種化合物となっている）非金属であるＣｌ、Ｓ、Ｐ、Ｆ等の成分が導入されることである。これら化学元素は、例えば図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すようなプラント（１）の特定の技術的配置によって残留物内の異なる成分に存在する。これら成分の一部は低沸点であるか、低温で化学的に分解される（例えば、Ｈｇ ３５６．７℃、ＨｇＣｌ₂ ３０１．８℃、ＡｓＣｌ₃ １３０℃；ＨｇＯ ４００℃（分解）、Ｃｄ（ＯＨ）₂ ３００℃（分解））。他の一部の成分は高沸点であるか、より高い温度で化学的に分解される（例えば、Ａｓ ６１５℃、Ａｓ₆Ｓ₄ ５３４℃、Ｐｂ １７４５℃、ＰｂＣｌ₂ ９５３℃、ＰｂＳ １１１４℃、ＰｂＯ １５１６℃、ＮｉＣｌ₂ ９７０℃、ＣｕＯ １０２６℃（分解温度）、ＺｎＣｌ₂ ７３２℃、Ｚｎ ９０６℃、Ｃｄ ７６６．５℃、ＣｄＣｌ₂ ９６４℃、ＣｄＯ ９００℃）。第２及び第３の実施形態においては、スラグは、粒状物或いはペレットとして提供され、チャンバ（１０）に導入される。

しかしながら、任意ではあるが、本発明の第１、第２及び第３のいずれか一実施形態に係るシステム（９００）は、スラグ再循環システム（９９０）を更に含むことができ、プラント（１００）により形成されたスラグ（及び場合によっては添加物）の少なくとも一部を直接再循環してチャンバ（１０）に入れる。スラグ再循環システムは、前記スラグの少なくとも一部をスラグ粒子に転化するための適切な粒状化手段或いは他の転化手段と、前記少なくとも１個の処理チャンバの温度の低い部分に設けられた適切な取込口に前記スラグ粒子の少なくとも一部を輸送するための手段とを含む。

スラグの再循環は、チャンバ（１０）内のよりよい熱分布や廃棄物自体及び／又は再循環した残留物に含まれる揮発性成分の捕捉を助ける。多量のスラグがチャンバ（１０）で生成される場合、スラグの一部を再循環し、残りのスラグを顧客（６３）に販売することができる。従って図４及び図７、図５及び図８、図６及び図９を参照すると、それぞれ第１、第２及び第３の実施形態のスラグ再循環システム（９９０）は適切な導管（９９５）を含み、該導管は、リザーバ（６０）に作用的に接続されていると共に、適切な大きさの粒子に粒状化された或いは転化されたスラグの少なくとも一部をリザーバ（６０）からチャンバ（１０）の頂部に輸送するように構成されており、上に述べた第２及び第３の実施形態の間接供給システム（８００）により粒状物を生成及び輸送するのと同様の方法で必要に応じて変更を加え輸送される。任意ではあるが、スラグ再循環システム（９９０）は、導管（９９５）とリザーバ（６０）とに作用的に接続された混合チャンバ（９９６）を更に含むことができ、該チャンバにおいて、外部の供給源（９９７）からの添加物を添加してスラグと混合し、この混合物を上に述べたように粒状化する。任意ではあるが、スラグ再循環システムはコントローラ（１５０）により制御することができる。

スラグ再循環システム（９９０）により再循環されたスラグ粒状物或いは粒子の体積（Ｖｒ）及び表面積（Ｆｒ）は次の基準により制御されるのが有利である。好ましくは、スラグ粒状物或いは粒子の体積（Ｖｒ）及び表面積（Ｆｒ）は次の関係、
Ｖｒ／Ｆｒ ＜ Ｖｇ／Ｆｇ
（式中、（Ｖｇ）及び（Ｆｇ）は間接再循環システム（８００）により生成された粒状物或いは粒子の体積及び表面積をそれぞれ示す）を満たすように選択される。スラグ粒状物或いは粒子は、任意ではあるが他の廃棄物処理プラントから提供することもできる。

本発明に係る残留物再循環システムは、プラズマ型廃棄物転化或いは処理装置の構成部分として最も良く組み込まれるが、個別の状況に応じて多数の既存のプラズマ型廃棄物処理装置に本発明の残留物再循環システムを改装更新することができる。

本発明に係る残留物再循環システムをプラズマトーチ型廃棄物処理プラントを用いて説明し、特にこれに合うように構成したが、残留物再循環システムは、少なくとも１個のガス排出手段と、収容された無機廃棄物を溶融スラグに転化させるのに少なくとも足るだけの高い温度のゾーンを前記チャンバの下方部分に提供するように構成された高温発生手段とを含む任意の他の種類の廃棄物処理プラントに用いることもできる。従って、本発明は、非プラズマトーチ型廃棄物処理プラントにも適用できる。このようなプラントの例としては、都市下水廃棄物等の廃棄物とコークス或いは石炭とを処理チャンバの上から供給し、酸素をチャンバの下端から提供し、これにより無機廃棄物を溶融スラグに転化するのに十分強力な熱を提供する処理プラントが挙げられる。別の例としては、ＭＳＷを処理チャンバの上端から供給し、熱い空気と予熱した酸素及び燃料ガスとをチャンバの下端から提供し、これにより無機廃棄物を溶融スラグに転化するのに十分強力な熱を提供する種類の処理プラントが挙げられる。これらのプラントにおいては、残留物を含む生成ガスと廃棄ガスは一以上のガス排出口を通って処理チャンバから排出される。

以上、本発明を具体的な実施形態の数例のみについて詳細に説明したが、本発明がこれら実施形態に限定されないこと、また、本明細書に開示した本発明の範囲と精神から逸脱することなく形状及び細部において他の変更が可能であることは当業者によって了解されるであろう。

従来技術にかかる典型的な廃棄物プラズマ処理装置の全体のレイアウトと主要な構成要素を概略的に示す。 図１の装置と後処理要素とを含む従来技術に係る或るタイプの典型的な廃棄物処理プラントの全体レイアウトと主要な構成要素を概略的に示す。 図１の装置と後処理要素とを含む従来技術に係る或るタイプの典型的な廃棄物処理プラントの全体レイアウトと主要な構成要素を概略的に示す。 図１の装置と後処理要素とを含む従来技術に係る別のタイプの典型的な廃棄物処理プラントの全体レイアウトと主要な構成要素を概略的に示す。 図１の装置と後処理要素とを含む従来技術に係る別のタイプの典型的な廃棄物処理プラントの全体レイアウトと主要な構成要素を概略的に示す。 本発明の第１の実施形態の全体における主要な要素間の関係を概略的に示す。 本発明の第２の実施形態の全体における主要な要素間の関係を概略的に示す。 本発明の第３の実施形態の全体における主要な要素間の関係を概略的に示す。 本発明の第１の実施形態の全体レイアウトと主要な構成要素を概略的に示す。 本発明の第２の実施形態の全体レイアウトと主要な構成要素を概略的に示す。 本発明の第３の実施形態の全体レイアウトと主要な構成要素を概略的に示す。 或る処理チャンバ構成に従い構成された、図３及び図５の実施形態の直接供給システムの排出口とプラズマトーチの相対的な位置を示す横断方向部分断面図である。 別の処理チャンバ構成に従い構成された、図３及び図５の実施形態の直接供給システムの排出口とプラズマトーチの相対的な位置を示す横断方向部分断面図である。

符号の説明

１０ 処理チャンバ
２０ 供給システム
３０ エアロック装置
３２ 上方バルブ
３３、３３’ センサ
３４ 下方バルブ
３５ 廃棄物柱状体
３６ 充填チャンバ
３９ ホッパー装置
４０ プラズマトーチ
５０ ガス排出口
６０ リザーバ
７０ 酸化性流体
１００ プラズマ廃棄物処理装置
２００ 後処理手段
３００ アフターバーナ手段
４００ エネルギー利用システム
５００ ガスクリーニングシステム
６００ 煙突

Claims (60)

1. 廃棄物処理プラントにおいて形成された残留物の少なくとも一部を再循環させるための残留物再循環システムであって、前記廃棄物処理プラントは、
   廃棄物柱状体を収容すると共に前記廃棄物がチャンバ内を通って下流方向に移動できるように構成された少なくとも１個の廃棄物処理チャンバと、
   前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバに作用的に接続された少なくとも１個の後処理手段とを有し、
   前記チャンバは、少なくとも１個の上流ガス排出手段を有すると共に、前記チャンバの下流部分に設けられ高温メルトゾーンを提供する高温発生手段と、相対的により低い温度の上流ガス化ゾーンとを更に有し、前記メルトゾーンは、前記チャンバ内の実質的に全ての無機廃棄物を溶融させて溶融金属及びスラグの少なくとも一方に転換するのに少なくとも足りる状態であり、前記上流ガス化ゾーンは、前記廃棄物柱状体内の有機廃棄物を十分にガス化できる状態であり、
   前記後処理手段は、前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバの稼動時、該手段から前記残留物を回収することができるように構成されており、
   前記残留物再循環システムは、前記残留物の少なくとも一部を前記後処理手段から回収するように、且つ前記システムの稼動時、前記残留物の少なくとも一部の少なくとも一部分が前記高温発生手段により提供される前記高温メルトゾーンに曝されるように、前記残留物の少なくとも一部の前記一部分を前記処理チャンバに導入するように構成されていることを特徴とする残留物再循環システム。
2. 前記再循環システムは、前記後処理手段に作用的に接続され該手段から残留物の少なくとも一部を回収するように構成された少なくとも１個の回収リザーバを含む、請求項１に記載の残留物再循環システム。
3. 前記残留物は、少なくとも化学的性質が互いに異なる残留物１及び残留物２を含むと共に前記後処理手段から別々に回収できる少なくとも２種の残留物を含み、前記システムは、前記残留物１と残留物２を別々に回収するための少なくとも１個の前記回収リザーバを含む、請求項２に記載の残留物再循環システム。
4. 前記再循環システムは、前記少なくとも１個の回収リザーバと前記少なくとも１個の処理チャンバの前記下方部分との間に連通関係を提供する適切な導管手段を含み、前記導管手段は、前記少なくとも１個の回収リザーバから前記少なくとも１個の処理チャンバの前記下方部分に前記残留物を輸送し、前記システムの稼動時、前記残留物を前記ホットゾーンに直接曝露するように構成されている、請求項２に記載の残留物再循環システム。
5. 前記システムは、前記少なくとも１個の回収リザーバに作用的に接続された適切な輸送手段を更に含み、前記導管手段内の前記残留物の輸送を補助する、請求項４に記載の残留物再循環システム。
6. 前記輸送手段は、前記残留物を輸送するための適切な流体媒体を含む、請求項５に記載の残留物再循環システム。
7. 前記システムは、前記導管手段内の前記残留物の輸送を補助するために前記少なくとも１個の回収リザーバに作用的に接続された適切な機械的輸送手段を更に含む、請求項３に記載の残留物再循環システム。
8. 前記輸送手段は、前記残留物を輸送するための適切なポンプを含む、請求項７に記載の残留物再循環システム。
9. 前記導管手段は、前記処理チャンバの前記下方部分に作用的に接続された少なくとも１個の適切な排出口を含む、請求項３に記載の残留物再循環システム。
10. 前記導管手段は、前記導管手段内の前記残留物の少なくとも一部分の流れを選択的に阻止する或いは許容するように動作可能な少なくとも１個の適切なバルブを含む、請求項３に記載の残留物再循環システム。
11. 前記バルブは、適切な制御システムに作用的に接続されている、請求項１０に記載の残留物再循環システム。
12. 前記制御システムは、前記後処理手段に設けられた少なくとも１個の適切なセンサに更に作用的に接続されており、前記センサにより感知された所定の状態に応じて前記バルブの動作を制御するように構成されている、請求項１１に記載の残留物再循環システム。
13. 前記再循環システムは、適切な添加物の供給源と、前記残留物の少なくとも一部分を前記添加物と混合するための適切なミキサとを含み、前記添加物は、前記処理チャンバのガス化ゾーンの温度と実質的に同じ温度において熱的及び物理的に安定なマトリクス内に前記残留物の一部分を少なくとも部分的に封じ込めるように適合され、前記再循環システムは更に、前記マトリクスを残留物粒状物に粒状化するための第１の粒状化手段と、前記少なくとも１個の処理チャンバのメルトゾーンより温度の低い部分に設けられた適切な取込口に前記残留物粒状物を輸送するための手段とを含む、請求項１に記載の残留物再循環システム。
14. 前記添加物は、セメント、ケイ酸ナトリウム、熱可塑性樹脂等の有機化合物、酸化物粉末、酸化物溶液、塩粉末、塩溶液等の無機化合物及び／又は錯体のいずれか一種或いはこれらを組み合わせたものから選択される、請求項１３に記載の残留物再循環システム。
15. 前記取込口が、前記少なくとも１個の処理チャンバに廃棄物を投入するための廃棄物取込口である、請求項１３に記載の残留物再循環システム。
16. 前記添加物は前記スラグの少なくとも一部を含み、前記再循環システムは更に、前記スラグの少なくとも一部を前記ミキサに導入するための手段を含む、請求項１３に記載の残留物再循環システム。
17. 前記少なくとも１個の処理チャンバにより生成されたスラグを前記ミキサに輸送するための適切な輸送手段を更に含む、請求項１６に記載の残留物再循環システム。
18. 前記システムは、前記残留物の輸送を補助するために前記少なくとも１個の回収リザーバに作用的に接続された適切な輸送手段を更に含む、請求項１３に記載の残留物再循環システム。
19. 前記輸送手段は、前記残留物を少なくとも前記ミキサに輸送するための適切な流体媒体を含む、請求項１８に記載の残留物再循環システム。
20. 前記システムは、前記残留物の少なくとも前記ミキサへの輸送を補助するために前記少なくとも１個の回収リザーバに作用的に接続された適切な機械的輸送手段を更に含む、請求項１３に記載の残留物再循環システム。
21. 前記輸送手段は、前記残留物を輸送するための適切なポンプを含む、請求項２０に記載の残留物再循環システム。
22. 前記ミキサへの前記残留物の少なくとも一部分の流れを選択的に阻止する或いは許容するように動作可能な少なくとも１個の適切なバルブを含む、請求項１３に記載の残留物再循環システム。
23. 前記バルブは適切な制御システムに作用的に接続されている、請求項２２に記載の残留物再循環システム。
24. 前記制御システムは、前記後処理手段に設けられた少なくとも１個の適切なセンサに更に作用的に接続されており、前記センサにより感知された所定の状態に応じて前記バルブの動作を制御するように構成されている、請求項２３に記載の残留物再循環システム。
25. 前記残留物粒状物の少なくとも一部分の体積（Ｖｇ）及び外表面積（Ｆｇ）は、
    Ｖｇ／Ｆｇ ≧ ０．００００２＊Ｈ
    （式中、Ｈは所定の直線距離を示し、これは処理チャンバの上方部分から下方部分までの残留物粒状物の移動距離に相関する）となるように選択される、請求項１３に記載の残留物再循環システム。
26. Ｈは、前記ガス排出口の中心から、前記下方部分に設けられ前記処理チャンバから溶融スラグを排出できるように構成されたスラグ排出口の中心までの前記処理チャンバの高さである、請求項２５に記載の残留物再循環システム。
27. Ｈは、前記ガス排出口の中心から、前記チャンバの前記下方部分の溶融スラグ表面の公称高さまでの鉛直方向の距離である、請求項２５に記載の残留物再循環システム。
28. Ｈは、前記ガス排出口から、前記処理チャンバの前記下方部分の前記高温ゾーンまでの鉛直方向の距離である、請求項２５に記載の残留物再循環システム。
29. 前記処理チャンバは少なくとも１個のプラズマトーチ手段を含み、Ｈは、前記ガス排出口の中心から前記少なくとも１個のプラズマトーチ手段の出力端の中心までの鉛直方向の距離である、請求項２５に記載の残留物再循環システム。
30. 前記高温発生手段は、出力端を有する少なくとも１個のプラズマトーチ手段を含み、前記出力端は、前記廃棄物処理チャンバの下流部分内に延びており、前記少なくとも１個のプラズマトーチ手段は、前記チャンバ内に収容された実質的に全ての無機廃棄物を溶融させるのに少なくとも足りる高温メルトゾーンを前記チャンバの下流部分に提供するように構成されている、請求項１に記載の残留物再循環システム。
31. 廃棄物処理プラントにおいて形成され該プラントから取り出された後に冷却固化したスラグの少なくとも一部のためのスラグ再循環システムを更に含み、前記スラグ再循環システムは、前記固化したスラグの少なくとも一部をスラグ粒子に転化するための適切な転化手段と、前記スラグ粒子の少なくとも一部を前記少なくとも１個の処理チャンバの温度のより低い部分に設けられた適切な取込口に輸送するための手段とを含む、請求項１に記載の残留物再循環システム。
32. 前記取込口が、前記少なくとも１個の処理チャンバに廃棄物を投入するための廃棄物取込口である、請求項３１に記載の残留物再循環システム。
33. 前記転化手段に適切な添加物を導入するための手段を更に含む、請求項３１に記載の残留物再循環システム。
34. 前記スラグ粒子の少なくとも一部分の体積（Ｖｒ）及び表面積（Ｆｒ）は、
    Ｖｒ／Ｆｒ ＜ Ｖｇ／Ｆｇ
    （式中、（Ｖｇ）及び（Ｆｇ）はそれぞれ、前記再循環システムにより提供された残留物粒状物の体積及び外表面積を示す）となるように選択される、請求項３１に記載の残留物再循環システム。
35. 前記スラグの少なくとも一部分は、前記チャンバから取り除かれた後、冷却されて融解スラグ固化物を提供することができる、請求項１に記載の残留物再循環システム。
36. 前記高温発生手段により提供された前記メルトゾーンの前記状態は、前記メルトゾーンが溶化ゾーンを兼ねるのに十分である、請求項１に記載の残留物再循環システム。
37. 前記スラグの少なくとも一部分は、前記チャンバから取り除かれた後、冷却されて溶化スラグ固化物を提供することができる、請求項３６に記載の残留物再循環システム。
38. 廃棄物処理プラントであって、
    廃棄物柱状体を収容すると共に前記廃棄物がチャンバ内を通って下流方向に移動できるように構成された少なくとも１個の廃棄物処理チャンバと、
    前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバに作用的に接続された少なくとも１個の後処理手段とを有し、
    前記チャンバは、少なくとも１個の上流ガス排出手段を有すると共に、前記チャンバの下流部分に設けられ高温メルトゾーンを提供する高温発生手段と、相対的により低い温度の上流ガス化ゾーンとを更に有し、前記メルトゾーンは、前記チャンバ内の実質的に全ての無機廃棄物を溶融させて溶融金属及びスラグの少なくとも一方に転換するのに少なくとも足りる状態であり、前記上流ガス化ゾーンは、前記廃棄物柱状体内の有機廃棄物を十分にガス化できる状態であり、
    前記後処理手段は、前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバの稼動時、該手段から前記残留物を回収することができるように構成されており、
    本プラントの特徴として、請求項１〜３７のいずれか一項に記載の残留物再循環システムを更に含む廃棄物処理プラント。
39. 前記後処理手段は、適切なアフターバーナと、適切なエネルギー利用手段と、適切なガスクリーニングシステムと、適切な煙突とを含み、これらは直列に前記処理チャンバに作用的に接続されている、請求項３８に記載の廃棄物処理プラント。
40. 前記後処理手段は、適切なアフターバーナと、燃焼生成物冷却システムと、適切なガスクリーニングシステムと、適切な煙突とを含み、これらは直列に前記処理チャンバに作用的に接続されている、請求項３８に記載の廃棄物処理プラント。
41. 前記後処理手段は、適切なガスクリーニングシステムと、適切なエネルギー利用手段と、適切な煙突とを含み、これらは直列に前記処理チャンバに作用的に接続され、前記ガスクリーニングシステムに作用的に接続された廃棄物水処理システムを更に含む、請求項３８に記載の廃棄物処理プラント。
42. 前記後処理手段は、適切なガスクリーニングシステムと、前記ガスクリーニングシステムに作用的に接続された廃棄物水処理システムとを含み、前記ガスクリーニングシステムは、清浄な燃料ガスを該システムから外部のユーザに送るように構成されている、請求項３８に記載の廃棄物処理プラント。
43. 前記高温発生手段は、出力端を有する少なくとも１個のプラズマトーチ手段を含み、前記出力端は、前記廃棄物処理チャンバの下方部分内に延びており、前記少なくとも１個のプラズマトーチ手段は、前記チャンバ内に収容された実質的に全ての無機廃棄物を溶融金属及びスラグの少なくとも一方に転化するのに少なくとも足りる高温メルトゾーンを前記チャンバの下流部分に提供するように構成されている、請求項３８に記載の廃棄物処理プラント。
44. 廃棄物処理プラントにおいて形成された残留物の少なくとも一部を再循環させるための方法であって、前記廃棄物処理プラントは、
    廃棄物柱状体を収容すると共に前記廃棄物がチャンバ内を通って下流方向に移動できるように構成された少なくとも１個の廃棄物処理チャンバと、
    前記廃棄物処理チャンバに作用的に接続された少なくとも１個の後処理手段とを有し、
    前記チャンバは、少なくとも１個の上流ガス排出手段を有すると共に、前記チャンバの下流部分に設けられ高温メルトゾーンを提供する高温発生手段と、相対的により低い温度の上流ガス化ゾーンとを更に有し、前記メルトゾーンは、前記チャンバ内の実質的に全ての無機廃棄物を溶融させて溶融金属及びスラグの少なくとも一方に転換するのに少なくとも足りる状態であり、前記上流ガス化ゾーンは、前記廃棄物柱状体内の有機廃棄物を十分にガス化できる状態であり、
    前記後処理手段は、前記少なくとも１個の廃棄物処理チャンバの稼動時、該手段から前記残留物を回収することができるように構成されており、
    前記方法は、次の段階、
    （ａ）前記後処理手段から前記残留物の少なくとも一部を回収する段階と、
    （ｂ）前記システムの稼動時、前記残留物が、前記高温発生手段により提供される前記高温メルトゾーンに曝されるように、前記残留物の少なくとも一部を前記処理チャンバに導入する段階とを含む方法。
45. 段階（ａ）において、前記残留物は、前記後処理手段に作用的に接続された少なくとも１個の適切な回収リザーバに回収される、請求項４４に記載の方法。
46. 前記残留物は、少なくとも化学的性質が互いに異なる残留物１及び残留物２を含むと共に前記後処理手段から別々に回収できる少なくとも２種の残留物を含み、段階（ａ）において、残留物１と残留物２とは異なる前記回収リザーバに別々に回収される、請求項４５に記載の方法。
47. 段階（ｂ）において、前記残留物は、前記少なくとも１個の回収リザーバから前記少なくとも１個の処理チャンバの下方部分に輸送され、前記システムの稼動時、前記残留物は前記ホットメルトゾーンに直接曝露される、請求項４５に記載の方法。
48. 段階（ｂ）において、適切な添加物は前記残留物の少なくとも一部分と混合され、前記添加物は、前記ホットメルトゾーンの温度より実質的に低い温度において熱的及び物理的に安定なマトリクス内に前記残留物の一部分を少なくとも部分的に封じ込めるように適合され、前記マトリクスは適切な残留物粒状物に粒状化され、前記残留物粒状物は、前記少なくとも１個の処理チャンバの温度のより低い部分に設けられた適切な取込口に輸送されて前記少なくとも１個の処理チャンバに導入される、請求項４５に記載の方法。
49. 前記残留物粒状物の少なくとも一部分の体積（Ｖｇ）及び外表面積（Ｆｇ）は、
    Ｖｇ／Ｆｇ ≧ ０．００００２＊Ｈ
    （式中、Ｈは所定の直線距離を示し、これは処理チャンバの上方部分から下方部分までの残留物粒状物の移動距離に相関する）となるように選択される、請求項４８に記載の方法。
50. Ｈは、前記ガス排出口の中心から、前記下方部分に設けられ前記処理チャンバから溶融スラグを排出できるように構成されたスラグ排出口の中心までの前記処理チャンバの高さである、請求項４９に記載の方法。
51. Ｈは、前記ガス排出口の中心から、前記チャンバの前記下方部分の溶融スラグ表面の公称高さまでの鉛直方向の距離である、請求項４９に記載の方法。
52. Ｈは、前記ガス排出口から、前記処理チャンバの前記下方部分の前記高温ゾーンまでの鉛直方向の距離である、請求項４９に記載の方法。
53. 前記処理チャンバは少なくとも１個のプラズマトーチ手段を含み、Ｈは、前記ガス排出口の中心から前記少なくとも１個のプラズマトーチ手段の出力端の中心までの鉛直方向の距離である、請求項４９に記載の方法。
54. 更に、（ｃ）スラグ粒状物を、前記少なくとも１個の処理チャンバの温度のより低い部分に設けられた適切な取込口に導入して前記少なくとも１個の処理チャンバに導入する段階を含み、前記スラグ粒状物は、前記処理チャンバの稼動時に該チャンバにより提供されたスラグの少なくとも一部分を粒状化することにより生成される、請求項４４〜５３のいずれか一項に記載の方法。
55. 前記スラグ粒状物の少なくとも一部分の体積（Ｖｒ）及び表面積（Ｆｒ）は、
    Ｖｒ／Ｆｒ ＜ Ｖｇ／Ｆｇ
    （式中、（Ｖｇ）及び（Ｆｇ）はそれぞれ、段階（ｂ）において提供された残留物粒状物の体積及び外表面積を示す）となるように選択される、請求項５４に記載の方法。
56. 前記残留物の成分がスラグに導入され、その後前記スラグは前記装置から取り除かれて冷却固化し、これにより前記成分がスラグに捕捉される、請求項５４に記載の方法。
57. 前記成分は、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｔｌ、Ｈｇ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｌ、Ｓ、Ｐ、Ｆのいずれか１個以上を元素又は化合物の状態で含む、請求項５６に記載の方法。
58. 前記ホットメルトゾーンの状態は、前記スラグが溶化される状態である、請求項５６に記載の方法。
59. 前記残留物の成分は前記スラグと一緒に固溶体を形成し、その後固溶体は前記装置から取り除かれて冷却固化し、これにより溶化スラグを形成する、請求項５４に記載の方法。
60. 前記成分は次のものの一以上、即ち、Ｈｇ、Ｓ、Ｃｌ、Ａｓ、Ｓｅ、金属酸化物としてＣｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｍｏ（３〜５％）；Ｔｉ、Ｃｕ、Ｆ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃｄ、Ｔｈ、Ｂｉ、Ｚｒ（５〜１５％）；Ｌｉ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｕ；Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｐｂの金属酸化物の内の一以上を含む、請求項５９に記載の方法。

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