JP2006010190A

JP2006010190A - 廃棄物の焼却装置

Info

Publication number: JP2006010190A
Application number: JP2004187031A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Mitani; 陽一三谷
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】廃棄物の焼却処理を分割構成し、全体としての処理効率の向上を図るとともに、廃棄物の形態や分量に関する変動による燃焼状態への影響を縮小し、かつきめ細かい対応の可能性を図り、より完全な焼却処理が的確かつ安定的に得られるように改良する。
【解決手段】水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを分離した状態で取出可能なガス発生手段と、それらの水素ガスと酸素ガスとを別々に制御して供給するガス供給手段と、エマルジョン油を製造するエマルジョン油製造手段とを備え、供給部５から供給される廃棄物を第１処理室２内に配設したスクリューコンベヤ４により移送しながら加熱処理を施して第２処理室１１へ送出し、第２処理室１１において、前記ガス供給手段を介して供給される水素ガスと、前記エマルジョン油製造手段から供給されるエマルジョン油の燃焼により発生する高熱によって、燃焼及び／又は溶融する。
【選択図】図１

Description

本発明は廃棄物の焼却装置に関する。より詳しくは、エマルジョン油及び水を電気分解して得られる水素ガスと酸素ガスを使用して廃棄物のより完全な焼却を図った廃棄物の焼却装置に関する。

廃棄物の焼却装置に関して、廃棄物の焼却空間にエマルジョン油及び水を電気分解して得られる水素ガスと酸素ガスとの混合ガスからなるブラウンガスを導入して廃棄物の完全燃焼を図ったものが知られている（特許文献１参照）。この従来技術の場合には、エマルジョン油とブラウンガスとの燃焼による高熱によって廃棄物がより完全に燃焼されるとともに、ダイオキシンも分解されることから、有害ガスの外部への放出を削減できるといった技術的効果があった。しかしながら、前記従来技術の場合には、エマルジョン油及びブラウンガスは廃棄物の主燃焼空間に導入され、その主燃焼空間においてエマルジョン油とブラウンガスとの混合燃焼を加えながら廃棄物を一遍に焼却するという処理構造を採用していたため、廃棄物の形態や分量に関する変動に対してきめ細かく対応することは技術的に困難であった。すなわち、廃棄物を主燃焼空間において一遍に焼却する構造を採用した結果、廃棄物の形態や分量に関する変動により前記主燃焼空間の燃焼状態が直接的に影響を受けるとともに、水素ガスと酸素ガスとの混合ガスからなるブラウンガスを使用していたため、燃焼に必要な酸素量の変動に応じて空気等の他の酸素源を導入する必要があった。
特開２０００−３９１２３号公報

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑み、廃棄物の焼却処理を分割構成し、全体としての処理効率の向上を図るとともに、廃棄物の形態や分量に関する変動による燃焼状態への影響を縮小し、かつきめ細かい対応の可能性を図り、より完全な焼却処理が的確かつ安定的に得られるように改良し、さらにＮＯｘの発生原因の排除にも有効な廃棄物の焼却装置を提供することを目的とする。

本発明では、課題を解決するため、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを分離した状態で取出可能なガス発生手段と、該ガス発生手段から排出される水素ガスと酸素ガスとを別々に制御して供給するガス供給手段と、水と燃料油を混合してエマルジョン油を製造するエマルジョン油製造手段とを備え、供給部から供給される廃棄物を第１処理室内に配設したスクリューコンベヤにより移送しながら加熱処理を施して第２処理室へ送出し、第２処理室において、前記ガス供給手段を介して供給される水素ガスと、前記エマルジョン油製造手段から供給されるエマルジョン油の燃焼により発生する高熱によって、燃焼及び／又は溶融するという技術手段を採用した。前記第１処理室は、廃棄物がそれ自体の一次燃焼を伴いながら加熱処理されるように構成したものでもよいし、廃棄物の一次燃焼は伴わない状態で加熱処理されるように構成したものでもよい。また、廃棄物の燃焼によって生じる排ガスを更に燃焼する二次燃焼室を設けてもよいし、その二次燃焼室を経由した排ガスを前記第１処理室の周囲に供給して、その廃熱によって第１処理室を加熱するように構成してもよい。

本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）廃棄物の焼却処理を、第１処理室における廃棄物の加熱処理と、その加熱処理された廃棄物に水を電気分解して得られた水素ガスとエマルジョン油の燃焼により発生する高熱を加えて行う第２処理室における燃焼及び／又は溶融処理とに分割構成したので、第２処理室では、第１処理室における加熱処理によって容量が減少した、より少量の廃棄物に対して、前記燃焼によって助勢しながら最適状態において前記燃焼及び／又は溶融処理を集中的かつ効率的に行うことが可能である。したがって、延いては装置全体としての処理効率の向上に有効である。
（２）また、廃棄物の形態や分量に関する変動は、第１処理室における加熱処理によって緩和されることから、第２処理室におけるより微妙な条件下での燃焼及び／又は溶融処理に対する影響を縮小することができ、より完全な焼却処理を的確かつ安定的に実施することが可能となる。
（３）特に、第１処理室内にスクリューコンベヤを配設し、そのスクリューコンベヤにより廃棄物を移送しながら加熱処理を施して第２処理室へ送出すように構成したので、スクリューコンベヤによる移送に伴う攪拌作用も相俟って、廃棄物に対する加熱処理を満遍なく、かつより効果的に行うことができる。したがって、第２処理室における処理量を効果的かつ的確に低減できるとともに、より効率的な処理が可能となり、延いては上記（１）及び（２）の効果を大幅に促進することができる。
（４）水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを分離した状態で取出可能なガス発生手段を備え、そのガス発生手段から排出される水素ガスと酸素ガスとを別々に制御して供給するように構成したので、必要に応じてエマルジョン油に含まれる水分割合に関する制御等も加えながら、第２処理室における廃棄物の形態や分量などに起因する処理条件の変動に対してきめ細かい対応が可能となることから、より完全な焼却処理を的確かつ安定的に得ることができる。
（５）水を電気分解して得られる水素ガスと酸素ガスとを別々に制御して供給するように構成したので、第２処理室において必要とされる酸素量の変動に対して容易に対応することができる。しかも、水素ガスと酸素ガスとが分離供給されることから逆火防止にも有効である。
（６）第２処理室における廃棄物の燃焼及び／又は溶融処理を促進するために使用する熱源として、水を電気分解して得られる水素ガスと、水と燃料油を混合して得られるエマルジョン油との混合燃焼を採用すれば、重油や廃油などの低質油を使用したコスト安の燃焼形態も可能である。

本発明は、例えば金属やプラスチック、ゴム、紙、木などを含む産業廃棄物、あるいは都市ゴミや医療廃棄物などの種々の廃棄物の燃焼や溶融処理に広く適用することができる。本発明に係る廃棄物の焼却装置は、第１処理室における廃棄物の加熱処理と、その加熱処理された廃棄物に対する第２処理室における燃焼及び／又は溶融処理との組合わせからなり、それらの両処理によって廃棄物に対する所期の焼却処理が完結するように構成される。第１処理室における廃棄物の加熱処理においては、廃棄物自体の燃焼を伴う形態のものでもよいし、廃棄物自体の燃焼は伴わない間接加熱による形態のものでもよい。また、第１処理室を構成する筒状部に関しては固定形でも回転形でもよい。第２処理室における廃棄物に対する燃焼及び／又は溶融処理においては、その最適な処理温度を保持するように、水素ガスとエマルジョン油の燃焼熱を制御しながら当該処理が実行される。この場合、ガス供給手段を介して供給される水素ガスの供給量を制御する形態が簡便であるが、エマルジョン油の供給量の制御や水分割合に関する制御を組合わせることも可能である。そして、第２処理室において、廃棄物中の可燃部は焼却処理されることになる。なお、廃棄物中の不燃部は、溶融状態あるいは未溶融状態で外部へ排出されることになる。

図１〜図３は本発明に係る廃棄物の焼却装置の一実施例を示したものであり、図１は正面縦断面図、図２はＡ−Ａ拡大断面図、図３は平面図である。図示のように、本実施例に係る焼却装置１は、内部に水平方向に延びる直線状の第１処理室２を形成した筒状部３を中央部に備え、その第１処理室２において、内部に配設したスクリューコンベヤ４により廃棄物を移送しながら所定の加熱処理を施すように構成されている。図中５は廃棄物の供給部であり、廃棄物はこの供給部５を介してスクリューコンベヤ４の上流側に供給される。なお、本実施例では、供給部５にシャッタ６を設けている。したがって、このシャッタ６により必要に応じて廃棄物の供給を停止したり、スクリューコンベヤ４に対して廃棄物を間欠的に供給するようにしたりすることも可能である。しかして、供給部５を介して廃棄物がスクリューコンベヤ４の上流側へ供給されると、その廃棄物は、回転速度制御可能なモータ等の回転駆動機構７によって回転駆動されるスクリューコンベヤ４により、当該廃棄物の種類に適した速度で第１処理室２内を移送しながら加熱処理が施される。本実施例では、スクリューコンベヤ４によって第１処理室２内を移送される廃棄物は、その外周部に形成された耐熱壁８との間の加熱用通路９内を流通する後述の二次燃焼ガスによって間接的に加熱され、燃焼を伴いながら炭化されることになる。その際には、前述のようにスクリューコンベヤ４の移送に伴う攪拌作用も相俟って、廃棄物に対する加熱処理を満遍なく、かつより効果的に行うことができる。なお、図１ではスクリューコンベヤ４を模式的に示したが、具体的には任意の形態のスクリューコンベヤが採用可能である。

第１処理室２の下流側には、空間部１０を介して下方に第２処理室１１、上方に二次燃焼室１２が形成されている。第２処理室１１は、図１及び図２に示したように、周囲が耐熱壁１３により囲まれた燃焼空間から構成され、その耐熱壁１３には１個又は複数個のバーナ１４が設置される。前述のように、この第２処理室１１には、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを分離状態で取出可能なガス発生手段から酸素と水素とが別々に供給されるとともに、エマルジョン油製造手段からエマルジョン油が供給される。それらの燃料としての水素ガスとエマルジョン油は、１個のバーナ１４を用いて噴射させて混合燃焼させたり、別個のバーナを用いて別々に燃焼させることが可能である。特に、前者の混合燃焼の場合には、水素ガスの燃焼熱によってエマルジョン油の燃焼がより効果的に促進されることから、水と油との割合が任意のエマルジョン油の適用に有効である。しかして、以上の場合に、廃棄物の燃焼も含めて燃焼に必要な酸素は、バーナに関する具体的な構成や第２処理室１１の形状等に応じて決る燃焼に適した部位に前記ガス発生手段で発生した酸素ガスを導いて供給することになる。以上のように、本発明では、水を電気分解して得られる水素ガスとエマルジョン油とを同時に燃焼させるように構成したので、水素ガスの燃焼熱によりエマルジョン油中の水分が気化し、その体積の急激な増大による油分の微細化作用も相俟って容易に完全燃焼状態が得られることから、重油や廃油などの低質油を使用したコスト安の燃焼形態も可能である。なお、図２に示したように、バーナ１４の反対側の底部には溶融物を外部へ流出するための流出路１５を形成し、その流出路１５の開閉手段１６を開いて外部の容器１７に溶融物を収容し得るように構成している。

しかして、第１処理室２において、スクリューコンベヤ４により当該廃棄物の種類に適した速度で移送されながら加熱処理されて炭化した廃棄物は、順次空間部１０を経て第２処理室１１へ落下し、その第２処理室１１において燃焼及び／又は溶融処理を受けることになる。すなわち、第２処理室１１内は、前述のように１個又は複数個のバーナ１４により燃焼される水素ガスとエマルジョン油の燃焼熱によって炭化廃棄物の処理に適した温度に加熱保持されることから、炭化廃棄物に対する所期の燃焼及び／又は溶融処理が安定的かつ効率的に進行される。廃棄物の種類によって完全に焼却される場合もあるし、溶融物が残る場合もある。溶融物が残留する場合には、前記開閉手段１６を開放して外部の容器１７に収容し、更に固化などの必要な処理を施して適宜処分を行うことになる。

前記第２処理室１１内の温度制御は、廃棄物の形態や量の変動によっても微妙に影響される。本発明では、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを分離した状態で取出可能なガス発生手段を使用し、そのガス発生手段から排出される水素ガスと酸素ガスとを別々に制御して供給するように構成したので、きわめて簡便にきめ細かい対応が可能である。さらに必要に応じてエマルジョン油に含まれる水分割合に関する制御などを加えることも可能である。以上の第２処理室１１内の温度制御において例えば１５００℃以上の高温に設定すれば、廃棄物の燃焼処理過程で発生するダイオキシンなどの有害ガスも分解して無害化される。また、酸素ガスの供給量に関する制御においては、水素ガスやエマルジョン油の供給量や、廃棄物の第１処理室２や第２処理室１１における燃焼状態などを勘案しながら、最適の処理状態が得られるように制御することになる。このように、酸素ガスの供給量制御を介して全ての燃焼に必要な酸素量をまかなうようにすれば、ＮＯｘの発生を的確に防ぐことも可能である。

第１処理室２及び第２処理室１１における燃焼ガスは、空間部１０を通過して上方の二次燃焼室１２に流入し、その中に含まれる未燃分が二次燃焼することになる。この二次燃焼室１２は、燃料噴出し部１８を介して、前記ガス発生手段から排出される水素ガス及び酸素ガスや、前記エマルジョン油製造手段にて製造されたエマルジョン油などの適宜の燃料を供給して、例えば８５０℃以上の高温にて二次燃焼するように構成される。そして、二次燃焼室１２から排出される高熱ガスは、前記耐熱壁８や仕切り壁１９に形成した流通孔２０などを介して前記加熱用通路９内に流入し、第１処理室２内の廃棄物を間接的に加熱して炭化を促進することになる。しかして、加熱用通路９を通過した排ガスは、図１の排出路２１を経て焼却装置１の外部へ排出され、図３に示した熱交換器２２で所定の排出温度に冷却した上、サイクロン２３にて排ガス中に含まれる異物を除去し、さらに乾式スクラバ２４で排ガス中に含まれる有害物質を化学的に除去するなどの必要な処理手段を経て大気中へ放出されることになる。

図４は前記焼却装置１で使用される水素ガス及び酸素ガスの供給システムに関する要部を例示した概略説明図である。図中、２５は電解槽であり、水タンク２６から一次気液分離器２７，２８の一方と冷却器２９を経て供給される水を電気分解し、ガス分離隔膜により水素ガスと酸素ガスとに分離してそれぞれ水素ガス排出管３０及び酸素ガス排出管３１を介して別々に排出するように構成されている。なお、図中、３２は電解槽２５に直流を供給するための直流電源である。前記水素ガス排出管３０及び酸素ガス排出管３１を介して別々に排出された水素ガスと酸素ガスは、それぞれ一次気液分離器２７，２８へ送られ、そこで気液分離した上、水素ガス供給管３３あるいは酸素ガス供給管３４を経て、途中に配設された冷却器３５により所定温度に冷却した状態で二次気液分離器３６，３７へ送られる。それらの二次気液分離器３６，３７に送られた水素ガスと酸素ガスは、水素ガス供給管３８あるいは酸素ガス供給管３９を経て、途中に配設された等圧器４０及び差圧調整器４１等の圧力調整手段により圧力調整をした上、除湿器４２，４３へ送られる。除湿器４２，４３へ送られた水素ガスと酸素ガスは、それぞれ水素ガス供給管４４あるいは酸素ガス供給管４５を経て水素ガス制御装置４６及び酸素ガス制御装置４７へ送られる。それらの水素ガス制御装置４６及び酸素ガス制御装置４７においては、第２処理室１１に設置した温度センサからの検出信号などに基づいて、良好な燃焼状態が得られるように水素ガスや酸素ガスの供給量を制御し、それぞれ水素ガス供給管４８あるいは酸素ガス供給管４９を介して第２処理室１１に設置した前記バーナ１４へ供給するように構成されている。なお、酸素ガスは廃棄物の燃焼などにも使用されるため、その分、酸素ガスの供給量が水素ガスの供給量より大きくなることから水素ガスが余ることになる。この水素ガスの余剰分は、余剰排出管５０を介して他の用途に使用されることになる。

図５は前記焼却装置１で使用されるエマルジョン油の供給システムに関する要部を例示した概略説明図である。図中、５１はエマルジョン油製造手段であり、燃料油供給源５２から燃料油供給管５３，５４を介してポンプ５５により圧送される適宜の燃料油と、水タンク５６から水供給管５７を介してポンプ５８により圧送される水とを混合してエマルジョン油を製造する乳化装置から構成される。本実施例におけるエマルジョン油製造手段５１は、図６に示したように、モータ５９の回転軸６０に棒状の撹拌羽根６１を備えた回転部材６２と網状スクリーン６３を備えた回転部材６４を取付けて例えば４５００ｒｐｍ以上で回転させ、ケース６５の周面に形成した流入管６６を介して流入する水と回転軸６０の軸方向に形成した流入管６７を介して流入する燃料油とを高速で撹拌混合することにより、乳化剤（界面活性剤）を使用せずにエマルジョン油を製造し得るように構成されている。そして、前記エマルジョン油製造手段５１は、焼却装置１の近傍に設置し、図５に示した供給管６８，６９を経て、製造されたエマルジョン油を直ちに第２処理室１１の前記バーナ１４へ供給することにより、エマルジョン油の状態変化が生じないうちに、前記水素ガスと酸素ガスと共に混合燃焼して廃棄物の処理促進に使用されるように構成している。

また、図５に示したように、前記エマルジョン油の供給システムには制御装置７０が備えられており、この制御装置７０に送信される燃料油供給管５４に配設した流量センサ７１からの油流量信号と、水供給管５７に配設した流量センサ７２からの水流量信号に基づいて制御弁７３を制御することにより水の供給量を調整することによって、エマルジョン油を構成する油と水との混合割合を任意に調整できるように構成している。そのエマルジョン油の前記バーナ１４への供給量は、第２処理室１１に設置した温度センサからの検出信号や前記水素ガスの供給量などに基づいて制御弁７４を制御することにより調整し得るように構成されている。また、本実施例では、水タンク５６に配設した液面センサ７５からの検出信号に基づいて制御弁７６を制御することにより、水供給源７７から水タンク５６への水の補給を制御し得るように構成している。なお、必要に応じて燃料油の供給管５３とエマルジョン油の供給管６９とを接続するバイパス路７８を設けてもよい。この場合には、開閉弁７９を配設して通常運転時は閉鎖しておく。図５中、８０は圧力センサであり、図４及び図５に示したように、必要に応じて弁８１〜８５を設けることも可能である。

本発明に係る実施例を示した正面縦断面図である。同実施例を示したＡ−Ａ拡大断面図である。同実施例を示した平面図である。水素ガス及び酸素ガスの供給システムに関する要部を例示した概略説明図である。エマルジョン油の供給システムに関する要部を例示した概略説明図である。エマルジョン油製造手段を例示した分解組立図である。

符号の説明

１…焼却装置、２…第１処理室、３…筒状部、４…スクリューコンベヤ、５…供給部、６…シャッタ、７…回転駆動機構、８…耐熱壁、９…加熱用通路、１０…空間部、１１…第２処理室、１２…二次燃焼室、１３…耐熱壁、１４…バーナ、１５…流出路、１６…開閉手段、１７…容器、１８…燃料噴出し部、１９…仕切り壁、２０…流通孔、２１…排出路、２２…熱交換器、２３…サイクロン、２４…乾式スクラバ、２５…電解槽、２６…水タンク、２７，２８…一次気液分離器、２９…冷却器、３０…水素ガス排出管、３１…酸素ガス排出管、３２…直流電源、３３…水素ガス供給管、３４…酸素ガス供給管、３５…冷却器、３６，３７…二次気液分離器、３８…水素ガス供給管、３９…酸素ガス供給管、４０…等圧器、４１…差圧調整器、４２，４３…除湿器、４４…水素ガス供給管、４５…酸素ガス供給管、４６…水素ガス制御装置、４７…酸素ガス制御装置、４８…水素ガス供給管、４９…酸素ガス供給管、５０…余剰排出管、５１…エマルジョン油製造手段、５２…燃料油供給源、５３，５４…燃料油供給管、５５…ポンプ、５６…水タンク、５７…水供給管、５８…ポンプ、５９…モータ、６０…回転軸、６１…撹拌羽根、６２…回転部材、６３…網状スクリーン、６４…回転部材、６５…ケース、６６，６７…流入管、６８，６９…供給管、７０…制御装置、７１，７２…流量センサ、７３，７４…制御弁、７５…液面センサ、７６…制御弁、７７…水供給源、７８…バイパス路、７９…開閉弁、８０…圧力センサ、８１〜８５…弁

Claims

水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを分離した状態で取出可能なガス発生手段と、該ガス発生手段から排出される水素ガスと酸素ガスとを別々に制御して供給するガス供給手段と、水と燃料油を混合してエマルジョン油を製造するエマルジョン油製造手段とを備え、供給部から供給される廃棄物を第１処理室内に配設したスクリューコンベヤにより移送しながら加熱処理を施して第２処理室へ送出し、第２処理室において、前記ガス供給手段を介して供給される水素ガスと、前記エマルジョン油製造手段から供給されるエマルジョン油の燃焼により発生する高熱によって、燃焼及び／又は溶融するように構成したことを特徴とする廃棄物の焼却装置。
前記第１処理室において廃棄物がそれ自体の一次燃焼を伴いながら加熱処理されるように構成した請求項１に記載の廃棄物の焼却装置。
前記廃棄物の燃焼によって生じる排ガスを更に燃焼する二次燃焼室を設けた請求項１又は２に記載の廃棄物の焼却装置。
前記二次燃焼室を経由した排ガスを前記第１処理室の周囲に供給し、その廃熱によって第１処理室を加熱するように構成した請求項３に記載の廃棄物の焼却装置。