JP2008304131A

JP2008304131A - 廃棄物処理発電炉

Info

Publication number: JP2008304131A
Application number: JP2007152467A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Sakashita; 和義坂下
Original assignee: ALT KK
Current assignee: ALT KK
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-06-08
Also published as: JP4953373B2

Abstract

【課題】燃えない固形物が混入している殊に産業廃棄物の焼却処理とともに発電を効率的になすのに適し、合理的に燃費を低減できるとともに、環境に優しく排気でき、また、固形物を含む焼却灰類の有効利用にも適する方式の廃棄物処理発電炉を提供する。
【解決手段】ロータリーキルンの排ガス口の外側に排ガス受けを設け、排ガス受けには、排気される不完全燃焼ガスを完全燃焼させる二次燃焼室を介して発電装置と、排気をクリーン化させる集塵装置とを順次接続してあり、一方、焼却灰類の灰出口の外側には、排出される焼却灰類の冷却装置と、冷却に伴って焼却灰類から受ける熱で水を加熱する熱交換機とを設けてあり、前記発電装置は、二次燃焼室からの排気を熱媒体に伝達する熱交換機と、熱媒体で湯を沸騰させる蒸気発生機と、その蒸気によりタービンを駆動させる発電機とからなり、蒸気発生機に蒸気化させる温水を得るよう前記加熱水装置からの配管を接続した。
【選択図】図１

Description

この発明は、主として産業廃棄物の処理について、また、一般廃棄物の処理についても適用できる廃棄物処理発電炉であって、合理的に焼却処理するとともに、その燃焼熱を発電に利用することのほかに、焼却灰類を商品化することに適した廃棄物処理発電炉に関する。

廃棄物を処理する焼却炉については種々の形態があるが、その一例として、炉上端の投入口から火格子が段々となる傾斜乾燥室を設け、その下において乾燥室から下りる廃棄物の燃焼室を設けたものが挙げられる。これによると、燃焼室の端の壁に重油バーナーが乾燥室に向かって炎を噴出し得るように設けられているので、上端の投入口から炉内に入れられた廃棄物は、傾斜乾燥室を下りながら燃焼熱とバーナー熱を受けることによって、水分が蒸発し乾燥するので、下端の燃焼室において燃焼が効率的に促進される。

また、別の例としては、炉を一次燃焼室と二次燃焼室とに分けたものが挙げられる。これによれば、一次燃焼室で廃棄物を燃焼させるが、その際に発生した不完全燃焼ガスを二次燃焼室に送るとともに、バーナーの炎と空気をそこに吹き込むことによりガスが完全燃焼される。

上記のような従来の焼却炉は、生ゴミや廃プラスチック類、紙くず、木屑、繊維くず、ゴムくず等の燃えるゴミの焼却には、燃焼に高熱をかける必要がなく、固形の残さも発生が少ないこと等から適し、燃焼熱を発電に利用することも容易である。しかし、殊に産業廃棄物であると、燃えるゴミの他に、金属くず、ガラスくず、コンクリートくず、陶磁器くず、がれき類、燃え殻等の燃えない固形物が含まれており、発電の燃焼熱を十分に得るには適しない。また、汚泥、廃油、動植物性残さのように処理に困るものや、高温処理を施す必要のある感染性廃棄物、アスベスト等の危険物も含まれていることがある。

いずれにしても雑多な廃棄物では、ダイオキシンの発生を防止し、菌類やウイルス類を死滅させる等のために、少なくとも８００°Ｃ以上の高熱処理を要するが、従来、これらの解決には適しなく、解決するには重油バーナーの燃費が多大にかかり、しかも、地球温暖化の原因となる化石燃料の消費となる。さらに、廃棄ガスは高熱であるにもかかわらず、熱エネルギーを未利用のまま空中に排気される無駄が多く不経済であった。また、産業廃棄物の焼却の後には、灰の中に燃えない固形物が混入しており、これは埋立によって処分されていたが、埋立処分場が候補地を見つからないまま不足しているのが現状である。

この発明は、上記のような実情に鑑みて、燃えない固形物が混入している殊に産業廃棄物の焼却処理とともに発電を効率的になすのに適し、合理的に燃費を低減できるとともに、環境に優しく排気でき、また、固形物を含む焼却灰類の有効利用にも適する方式の廃棄物処理発電炉を提供することを課題とした。

上記の課題を解決するために、この発明は、ロータリーキルンの排ガス口の外側に排ガス受けを設け、排ガス受けには、排気される不完全燃焼ガスを完全燃焼させる二次燃焼室を介して発電装置と、排気をクリーン化させる集塵装置とを順次接続してあり、一方、焼却灰類の灰出口の外側には、排出される焼却灰類の冷却装置と、冷却に伴って焼却灰類から受ける熱で水を加熱する熱交換機とを設けてあり、前記発電装置は、二次燃焼室からの排気を熱媒体に伝達する熱交換機と、熱媒体で湯を沸騰させる蒸気発生機と、その蒸気によりタービンを駆動させる発電機とからなり、蒸気発生機に蒸気化させる温水を得るよう前記加熱水装置からの配管を接続したことを特徴とする廃棄物処理発電炉を提供する。

廃棄物処理発電炉を上記のように構成したから、ホッパーに投入された廃棄物は、回転筒の中をその回転で攪拌されながら下りるので、燃えるゴミばかりか燃えないゴミ等を含む雑多なゴミであっても、バーナーの炎が波及することにより最終的には完全燃焼して灰出口から焼却灰類として排出され、しかも、そこにおいて焼却灰類のうちでも特に固形物に有する多量の熱が温水を得るために加熱水装置により採取され、その熱が発電のために利用される。また、焼却灰類は、回転の攪拌により金属類などのリサイクル可能なものの選別が容易になっており、残りの灰であってもそれを再加工しやすく選別しやすいものとなっている。

発電装置は、熱交換機、蒸気発生機、発電機とからなるものであるが、そのうち、熱交換機は、ロータリーキルンの中から排出される燃焼ガスに含まれる熱の他に、二次燃焼室においてバーナー等で加熱される熱がこれ付加されることになる。また、焼却灰類に含まれる熱は、加熱水装置からの配管を通して蒸気発生機において蒸気の発生熱として利用される。

この発明は、以上説明したように、燃えない固形物が混入している殊に産業廃棄物の焼却処理とともに発電を効率的になすのに適し、合理的に燃費を低減できるとともに、環境に優しく排気できるため、二酸化酸素の削減と、ダイオキシンの発生防止と、省エネの促進等に貢献でき、また、固形物を含む焼却灰類の有効利用にも適するので、リサイクルよっても環境の保全に貢献できるという優れた効果がある。

図１は、この発明の実施要領を示すフローチャート図であり、図２はその実施に使用する廃棄物処理発電炉Ｋを示す。実施要領については、廃棄物収集運搬１、中間処理場の分別作業２、焼却燃料の抽出３、廃棄物処理発電炉Ｋによるリサイクル発電の運転４、焼却後の焼却灰類の採取５、焼却灰類の製品化６、製品の市場搬出７の順序となる。

廃棄物収集運搬１については、契約している各事業所や工場等をトラックで回って主に産業廃棄物を、時には燃えやすい生活廃棄物を収集し、これを中間処理場の分別作業２に回す。収集物の例としては、生ゴミや廃プラスチック類、紙くず、木屑、繊維くず、ゴムくず等の燃えるゴミのほか、金属くず、ガラスくず、コンクリートくず、陶磁器くず、がれき類、燃え殻の固形物、さらには、汚泥、廃油、動植物性残さ、感染性廃棄物、アスベスト等である。

焼却燃料の抽出３については、分別作業２において、これら品目のうち、天ぷら油等の廃油をバーナーの燃料として分別し、精製してリサイクル発電の運転４に供される。図２は、リサイクル発電のための廃棄物処理発電炉Ｋの模式図であり、次に、これについて説明する。

廃棄物処理発電炉Ｋは、炉本体としての特殊なロータリーキルン１１を主体として、その排気側に排気ガスの二次燃焼室１３、発電装置１５、集塵装置１７、排気塔１９が順次装備される。また、発電装置１５にはその余熱利用の湯沸し器２１が付属し、そこから風呂２３等に給湯される。また、ロータリーキルン１１の焼却灰類の排出側には、焼却灰類の冷却装置２４および選別装置２５が設けられる。

ロータリーキルン１１は、やゝ傾斜する上部回転筒２７と、下部回転筒２８とからなり、上部回転筒２７が小径に形成されることにより下部回転筒２８の端部に突っ込んでおり、両方の径の違いによりその間に排ガス口２９が設けられている。そして、該部において上部回転筒２７と下部回転筒２８との両方に跨がって排ガス受け３０が被着され、その上端が前記排気ガスの完全燃焼室１３に連続している。なお、上部回転筒２７と下部回転筒２８は、それぞれに一対ずつ環状レール３１，３１が嵌着され、それをローラ３３，３３で受けることにより回転可能となっており、また、両方に環状ギア３５が取り付けられ、モータによる駆動ギア３７がそれに噛み合って回転するようになっている。

廃棄物の投入については、上部回転筒２７の上端に真ん中が抜けているキャップ３９が被さっており、ホッパー４１の灰出口がそのキャップ３９の中心部から上部回転筒２７に突っ込まれている。また、下部回転筒２８の下端には、その端口を封じる封止壁４３を設け、封止壁４３の下端に灰出口４５が形成される。また、封止壁４３の中央部には、バーナー４８の吹込口４９が設けられる。そこで、吹込口４９からバーナー４８の炎を吹き込むと、空気が同時に吸入されることによって、廃棄物が下部回転筒２８では燃焼し、上部回転筒２７では乾燥して燃焼しやすいように下部回転筒２８に送られる。

運転については、上部回転筒２７と下部回転筒２８とを回転させながら燃焼が行われるので、廃棄物が生ゴミやプラスチック等の燃えるゴミの中に金属くず、ガラスくず、コンクリートくず、陶磁器くず、がれき類が含まれていても、回転に伴う攪拌により燃えるゴミは確実に燃焼し、それが完全燃焼した灰と燃焼しない固形物が混在し、その焼却灰類が灰出口４５から放出される。なお、ロータリーキルン１１内の温度は、ダイオキシンが発生しないように、また、病原菌やウイルスを死滅させるために、常時８００°Ｃ〜１０００°Ｃの温度に保持される。

発電装置１５は、排気ガスの完全燃焼室１３から送られる高温の排気熱を水等の熱媒体に移す熱交換機１５ａと、その熱媒体で水を沸騰させる蒸気発生機１５ｂと、その蒸気でタービンを回転させる発電機１５ｃとからなるものである。そのうち、蒸気発生機１５ｂには、その蒸気の元となる熱水を供給する配管４７が接続される。また、前記した沸し器２１は、発電機１５ｃに従属し、熱交換機２１ａと貯湯タンク２１ｂとからなり、水道水が熱交換機２１ａに供給され、その水が発電機１５ｃで仕事を終わって生じた温水から熱を奪って生活温水として貯湯タンク２１ｂに蓄えられ、配管５１によって風呂２３等に供給される。

蒸気発生機１５ｂに配管４７により熱水を送る装置については、灰出口４５に空気による冷却装置２４が設けられているので、それで加熱された空気を水に熱交換する加熱水装置５５が設けられる。したがって、ロータリーキルン１１の内部に発生した熱エネルギーの大半が発電に利用されることになる。

焼却灰類の採取５（図１）は、冷却装置２４と選別装置２５等を用いるもので、選別装置２５は、冷却装置２４を通過した焼却灰類を多段のフルイに掛けるようにしてあって、下には種類別に函車５７，５７が配置されており、これらの函車５７，５７の内容物は選別場へ搬送され、そこにおいて金属類の回収が行われる。また、焼却灰や細かな固形物は粉砕されてから水で練り、例えば緑色の煉瓦として製品化され、市場へ出荷７（図１）が行われる。なお、雑多な廃棄物を処理する関係で、稀にその中に未焼却のものが混在していることも考えられる。この場合は、燃焼しやすく細かくして別の小型二次焼却炉に回す。

この発明の一実施形態としてその実施要領を説明するフローチャート図である。この発明の一実施形態として廃棄物処理発電炉を示す模式図である。

符号の説明

Ｋ廃棄物処理発電炉
１１ロータリーキルン
１３二次燃焼室
１５発電装置
１５ａ熱交換機
１５ｂ蒸気発生機
１５ｃ発電機
１７集塵装置
２４冷却装置
２７上部回転筒
２８下部回転筒
２９排ガス口
３０排ガス受け
４１ホッパー
４５灰出口
４７配管
４８バーナー
５５加熱水装置

Claims

傾斜する回転筒の上端に廃棄物の投入ホッパーを設け、下端にはバーナーの炎の吹込口と、廃棄物の焼却灰類の灰出口を設けたロータリーキルンを主体とし、ロータリーキルンの中の燃焼ガスが排気される排ガス口の外側に排ガス受けを設け、排ガス受けには、排気される不完全燃焼ガスを完全燃焼させる二次燃焼室を介して、発電装置と、排気をクリーン化させる集塵装置とを順次接続してあり、一方、焼却灰類の灰出口の外側には、排出される焼却灰類の冷却装置と、冷却に伴って焼却灰類から受ける熱で水を加熱する加熱水装置とを設けてあり、前記発電装置は、二次燃焼室からの排気を熱媒体に伝達する熱交換機と、熱媒体で湯を沸騰させる蒸気発生機と、その蒸気によりタービンを駆動させる発電機とからなり、蒸気発生機に蒸気化させる温水を得るよう前記加熱装置からの配管を接続したことを特徴とする廃棄物処理発電炉。
ロータリーキルンの回転筒を、小径の上部回転筒とその端が突入する大径の下部回転筒とからなることにより、上部回転筒と下部回転筒との間の隙間を排ガス口として構成し、排ガス口にその周囲に被さるように前記排ガス受けが形成され、排ガス受けに連続して二次燃焼室が形成されていることを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理発電炉。