JP2020148437A - 焼却灰排出装置、焼却灰排出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排出される焼却灰の含水率を低減できる焼却灰排出装置を提供する。【解決手段】焼却灰排出装置は、粉粒体が充填された充填容器であって、火格子式焼却炉の出口に設けられ、火格子式焼却炉内の焼却灰が投入される充填容器と、充填容器の底部に設置され、粉粒体と焼却灰との混合物を充填容器から搬出する搬出装置と、搬出装置により搬出された混合物を粉粒体と焼却灰とに分別する分別装置と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、焼却灰排出装置および焼却灰排出方法に関する。

従来、火格子式焼却炉（ストーカ式焼却炉ともいう）で燃やされたごみが焼却炉から排出される際、焼却灰（主灰ともいう）の冷却および発じん抑制のため、水封コンベヤや灰押出装置などの湿潤化手段に投入されて湿潤化され、水分を含んだ焼却灰が排出される（たとえば、特許文献１参照）。そして、含水率２０〜３０％程度の焼却灰が最終処分場で埋立処分される。

特開平１０−０１９２３３号公報

最終処分場で埋立処分される焼却灰は、焼却灰単体の重量に対して２０〜３０％の水分を加算した重量となり、焼却灰単体よりも多い重量を処分しなくてはならず、処理コストや輸送コストが問題となっていた。また水封コンベヤや灰押出装置などの湿潤化手段において付着水による腐食や漏えいの問題もあった。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたものでる。本発明の目的は、排出される焼却灰の含水率を低減できる焼却灰排出装置および焼却灰排出方法を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る焼却灰排出装置は、
粉粒体が充填された充填容器であって、火格子式焼却炉の出口に設けられ、火格子式焼却炉内の焼却灰が投入される充填容器と、
前記充填容器の底部に設置され、粉粒体と焼却灰との混合物を前記充填容器から搬出する搬出装置と、
前記搬出装置により搬出された混合物を粉粒体と焼却灰とに分別する分別装置と、
を備える。

このような態様によれば、火格子式焼却炉から排出される焼却灰は、水で濡らすのではなく、粉粒体との熱交換により乾燥した状態のまま冷却される。そのため、焼却灰の最終的な排出時には発じん抑制のため、湿潤化する必要があるが、それまでは水で濡らされることがないため、排出される焼却灰の含水率を従来よりも低い含水率に抑制することができる。また、粉粒体の研磨・磨砕効果により焼却灰と不燃物との分離効果や大塊物の磨砕効果も期待できる。これにより、最終処分場で処分する焼却灰の重量を大幅に低減することができ、輸送コストを低減できる。また、水封コンベヤや灰押出装置などの湿潤化手段で必要であった水の循環ラインが不要となり、付着水による腐食や漏えいの問題も解消できる。さらに、分別装置において乾いた状態の焼却灰が得られるため、下流側において磁選機による有価金属の回収が可能となり、環境負荷の大幅な低減が可能である。

本発明の第２の態様に係る焼却灰排出装置は、第１の態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記分別装置により分別された粉粒体を前記充填容器に戻す循環装置
をさらに備える。

このような態様によれば、粉粒体をある粒径までは循環利用でき、低コストである。

本発明の第３の態様に係る焼却灰排出装置は、第１または２の態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記搬出装置を冷却することにより熱回収を行う熱回収装置
をさらに備える。

このような態様によれば、粉粒体と焼却灰との混合物を搬送する搬出装置は、混合物との熱交換により熱エネルギーを受け取るが、受け取った熱エネルギーは熱回収装置により回収されるため、熱エネルギーの有効利用が可能となる。

本発明の第４の態様に係る焼却灰排出装置は、第１〜３のいずれかの態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記分別装置により分別された焼却灰を磁性物と非磁性物に分別する磁選機
をさらに備える。

このような態様によれば、分別装置により分別された乾いた状態の焼却灰に対して、磁選機により磁性物と非磁性物との分別を行うことで、有価金属の回収率が格段に向上し、環境負荷を大幅に低減できる。

本発明の第５の態様に係る焼却灰排出装置は、第１〜４のいずれかの態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記粉粒体は、砂、セラミック球等の鉱物粒、鉄球等の金属粒のいずれかである。

本発明の第６の態様に係る焼却灰排出装置は、第１〜５のいずれかの態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記粉粒体の粒径は、０．６〜２．４ｍｍである。

本発明の第７の態様に係る焼却灰排出装置は、第６の態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記粉粒体の粒径は、１．２〜２．４ｍｍである。

本発明の第８の態様に係る焼却灰排出装置は、第１〜７のいずれかの態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記搬出装置は、スクリューコンベアである。

本発明の第９の態様に係る焼却灰排出装置は、第１〜８のいずれかの態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記熱回収装置は、前記搬出装置により搬出される混合物の温度が３５０℃以下まで下がるように、前記搬出装置を冷却する。

本発明の第１０の態様に係る焼却灰排出装置は、第１〜９のいずれかの態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記熱回収装置は、前記搬出装置により搬出される混合物を濡らすことなく、前記搬出装置を水冷する。

本発明の第１１の態様に係る焼却灰排出装置は、第１〜１０のいずれかの態様に係る焼却灰排出装置であって、
前記分別装置は、振動ふるいまたはトロンメルである。

本発明の第１２の態様に係るごみ焼却施設は、第１〜１１のいずれかの態様に係る焼却灰排出装置を備える。

本発明の第１３の態様に係る焼却灰排出方法は、
火格子式焼却炉内の焼却灰を粉粒体が充填された充填容器に投入し、粉粒体との熱交換により焼却灰を冷却するステップと、
前記充填容器から粉粒体と焼却灰との混合物を搬出するステップと、
搬出された混合物を粉粒体と焼却灰とに分別するステップと、
を備える。

本発明によれば、排出される焼却灰の含水率を低減できる。

図１は、一実施の形態に係るごみ焼却施設の構成を示す概略図である。 図２は、図１に示すごみ焼却施設において符号Ａを付して示す一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明および以下の説明で用いる図面では、同一に構成され得る部分について、同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

図１は、一実施の形態に係るごみ焼却施設１００の構成を示す概略図である。

図１に示すように、ごみ焼却施設１００は、廃棄物を積載する搬送車両（ごみ収集車）２２が停車するプラットホーム２１と、プラットホーム２１から投入される廃棄物が貯留されるごみピット３と、ごみピット３内に貯留される廃棄物を攪拌および搬送するクレーン５と、クレーン５により搬送される廃棄物が投入されるホッパ４と、ホッパ４から投入された廃棄物を焼却する火格子式焼却炉１と、焼却炉１内で生じる排ガスから排熱を回収する排熱ボイラ２と、焼却炉１内で生じる焼却灰（主灰）を排出する焼却灰排出装置１０とを備えている。なお、ごみピット３の構造は、図１に示すような１段ピットに限られるものではなく、２段ピットも含まれる。

搬送車両２２に積載された状態で搬入される廃棄物は、プラットホーム２１からごみピット３内へと投入され、ごみピット３内にて貯留される。ごみピット３内に貯留される廃棄物は、クレーン５によって攪拌されるとともに、クレーン５によってホッパ４へと搬送され、ホッパ４を介して焼却炉１内部へと投入され、焼却炉１内部にて焼却されて処理される。

次に、焼却灰排出装置１０の構成について、図２を参照して説明する。図２は、図１に示すごみ焼却施設１００において符号Ａを付して示す一点鎖線で囲まれた領域を拡大して示す図である。

図２に示すように、焼却灰排出装置１０は、充填容器１１と、搬出装置１２と、分別装置１３と、循環装置１４と、熱回収装置１５と、磁選機１６とを有している。

充填容器１１は、火格子式焼却炉１の出口に設けられている。図示された例では、充填容器１１は、火格子式焼却炉１の出口の灰シュートに気密に接続されて設置されている。充填容器１１の内部には、粉粒体が充填されており、充填容器１１において、焼却炉１の内部の環境と外部の環境とが充填された粉粒体によりシールされている。

粉粒体としては、たとえば砂、セラミック球等の鉱物粒、鉄球等の金属粒のいずれかが用いられる。粉粒体の粒径は、大きくなるほど、分別装置１３における焼却灰との分級効率が低下し、小さくなるほど、循環装置１４を用いて再利用できる回数が減少するため、好ましくは０．６〜２．４ｍｍであり、より好ましくは１．２〜２．４ｍｍである。なお、粉粒体の粒径が０．６〜２．４ｍｍであるとは、ＪＩＳ Ｇ５９０１に規定された粒度区分が３号〜４号であることを意味する。また、粉粒体の粒径が１．２〜２．４ｍｍであるとは、ＪＩＳ Ｇ５９０１に規定された粒度区分が４号であることを意味する。

充填容器１１は、火格子式焼却炉１の出口に設けられており、焼却炉１内で生成された焼却灰（主灰）は、充填容器１１の上方から充填容器１１内に投入される。充填容器１１内の粉粒体は、後述する搬出装置１２により底部から徐々に抜き出されるとともに、循環装置１４により上方から徐々に継ぎ足されるため、充填容器１１内に投入された焼却灰は粉粒体と混合されながら徐々に底部へと移動される。このとき焼却灰は粉粒体との熱交換により、水で濡らされることなく冷却される。

搬出装置１２は、充填容器１１の底部に設置されており、充填容器１１の底部から粉粒体と焼却灰との混合物を搬出する。搬出装置１２としては、たとえばスクリューコンベアが用いられる。搬出装置１２による搬出中に、焼却灰は粉粒体との熱交換により冷却されるとともに、焼却灰と粉粒体との混合物は、搬出装置１２との熱交換により冷却される。

分別装置１３は、搬出装置１２の出口に設けられており、搬出装置１２により搬出された混合物を、その大きさにより粉粒体と焼却灰とに分別（分級）する。分別装置１３としては、たとえば振動ふるいまたはトロンメルが用いられる。

循環装置１４は、たとえば分別装置１３と充填容器１１とを接続するコンベアであり、分別装置１３により分別された粉粒体を、充填容器１１の上方から充填容器１１内に投入して戻す（循環させる）。

熱回収装置１５は、たとえば搬出装置１２のスクリューまたはケーシングに冷却水を供給して水冷するとともに熱交換により温められた温水を回収する水冷装置である。搬出装置１２は、粉粒体と焼却灰との混合物を搬送する間に、混合物との熱交換により熱エネルギーを受け取るが、熱回収装置１５は、搬出装置１２を冷却することにより、搬出装置１２が受け取った熱エネルギーの回収を行う。

熱回収装置１５は、搬出装置１２により搬出される混合物の温度が３５０℃以下まで下がるように、搬出装置１２を冷却するのが好ましい。３５０℃以下まで温度が下がった混合物が分別装置１３にて分別され、分別された３５０℃以下の粉粒体が循環装置１４により充填容器１１へと戻されることで、充填容器１１内にて焼却灰を粉粒体との熱交換により効率よく冷却することが可能となる。

磁選機１６は、分別装置１３により分別された焼却灰（乾いた状態の焼却灰）を、磁性物と非磁性物とに分別する。磁選機１６により分別された非磁性物（灰）は、灰排出コンベアを介して灰ピットへと移送される。

次に、このような構成からなる焼却灰排出装置１０による焼却灰排出方法について説明する。

まず、火格子式焼却炉１内で生成された焼却灰（主灰）が、粉粒体が充填された充填容器１１の上方から投入される。充填容器１１内の粉粒体は、搬出装置１２により底部から徐々に抜き出されるとともに、循環装置１４により上方から徐々に継ぎ足されるため、充填容器１１内に投入された焼却灰は粉粒体と混合されながら徐々に底部へと移動される。このとき焼却灰は粉粒体との熱交換により冷却される。

次いで、充填容器１１の底部に移動した焼却灰は、粉粒体とともに搬出装置１２により搬出される。搬出装置１２による搬出中に、焼却灰は粉粒体との熱交換により冷却されるとともに、焼却灰と粉粒体との混合物は、搬出装置１２との熱交換により冷却される。このとき、熱回収装置１５は、搬出装置１２を冷却することにより、搬出装置１２が混合物から受け取った熱エネルギーの回収を行う。搬出装置１２の出口に至るまでの間に、焼却灰と粉粒体との混合物の温度は３５０℃以下まで下げられるのが好ましい。

搬出装置１２により搬出された粉粒体と焼却灰との混合物は、分別装置１３により粉粒体と焼却灰とに分別される。

分別装置１３により分別された粉粒体は、循環装置１４により充填容器１１の上方から充填容器１１内に投入されて戻される（循環利用される）。

他方、分別装置１３により分別された焼却灰は、磁選機１６により磁性物と非磁性物とに分別される。分別装置１３により分別された焼却灰は、乾いた状態であるため、磁選機１６による分別が可能となっている。磁選機１６により分別された非磁性物（灰）は、灰排出コンベアを介して灰ピットへと移送される。また、磁選機１６により分別された磁性物は、有価金属として回収される。

ところで、発明が解決しようとする課題の欄で言及したように、従来、火格子式焼却炉で燃やされたごみが焼却炉から排出される際、水封コンベヤや灰押出装置などの湿潤化手段に投入されて湿潤化され、水分を含んだ焼却灰が排出されるため、最終処分場で埋立処分される焼却灰は、焼却灰単体の重量に対して２０〜３０％の水分を加算した重量となり、焼却灰単体よりも多い重量を処分しなくてはならず、輸送コストが問題となっていた。また水封コンベヤや灰押出装置などの湿潤化手段において付着水による腐食や漏えいの問題もあった。

これに対し、本実施の形態によれば、火格子式焼却炉１から排出される焼却灰は、水で濡らすのではなく、粉粒体との熱交換により乾燥した状態のまま冷却される。そのため、焼却灰の最終的な排出時には発じん抑制のため、湿潤化する必要があるが、それまでは水で濡らされることがないため、最終的に排出される焼却灰の含水率を従来よりも低い含水率に抑制することができる。また、粉粒体の研磨・磨砕効果により焼却灰と不燃物との分離効果や大塊物の磨砕効果も期待できる。これにより、最終処分場で処分する焼却灰の重量を大幅に低減することができ、輸送コストを低減できる。また、水封コンベヤや灰押出装置などの湿潤化手段で必要であった水の循環ラインが不要となり、付着水による腐食や漏えいの問題も解消できる。さらに、分別装置１３において乾いた状態の焼却灰が得られるため、下流側において磁選機１６による有価金属の回収が可能となり、環境負荷の大幅な低減が可能である。

また、本実施の形態によれば、分別装置１３により分別された粉粒体が循環装置１４により充填容器１１へと戻されるため、粉粒体をある粒径までは循環利用することが可能であり、低コストである。

また、本実施の形態によれば、粉粒体と焼却灰との混合物を搬送する搬出装置１２が、混合物との熱交換により熱エネルギーを受け取るが、受け取った熱エネルギーは熱回収装置１５により回収されるため、熱エネルギーの有効利用が可能となる。

また、本実施の形態によれば、分別装置１３により分別された乾いた状態の焼却灰に対して、磁選機１６により磁性物と非磁性物との分別が行われることで、有価金属の回収率が格段に向上し、環境負荷を大幅に低減できる。

以上、本発明の実施の形態および変形例を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。また、各実施の形態および変形例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

１ 火格子式焼却炉
２ ボイラ
３ ごみピット
４ ホッパ
５ クレーン
６ 撮像装置
１０ 焼却灰排出装置
１１ 充填容器
１２ 搬出装置
１３ 分別装置
１４ 循環装置
１５ 熱回収装置
１６ 磁選機
２１ プラットホーム
２２ 搬送車両
１００ ごみ焼却施設

Claims (13)

1. 粉粒体が充填された充填容器であって、火格子式焼却炉の出口に設けられ、火格子式焼却炉内の焼却灰が投入される充填容器と、
   前記充填容器の底部に設置され、粉粒体と焼却灰との混合物を前記充填容器から搬出する搬出装置と、
   前記搬出装置により搬出された混合物を粉粒体と焼却灰とに分別する分別装置と、
   を備えたことを特徴とする焼却灰排出装置。
2. 前記分別装置により分別された粉粒体を前記充填容器に戻す循環装置
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の焼却灰排出装置。
3. 前記搬出装置を冷却することにより熱回収を行う熱回収装置
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の焼却灰排出装置。
4. 前記分別装置により分別された焼却灰を磁性物と非磁性物に分別する磁選機
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼却灰排出装置。
5. 前記粉粒体は、砂、鉱物粒、金属粒のいずれかである
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の焼却灰排出装置。
6. 前記粉粒体の粒径は、０．６〜２．４ｍｍである
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の焼却灰排出装置。
7. 前記粉粒体の粒径は、１．２〜２．４ｍｍである
   ことを特徴とする請求項６に記載の焼却灰排出装置。
8. 前記搬出装置は、スクリューコンベアである
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の焼却灰排出装置。
9. 前記熱回収装置は、前記搬出装置により搬出される混合物の温度が３５０℃以下まで下がるように、前記搬出装置を冷却する
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の焼却灰排出装置。
10. 前記熱回収装置は、前記搬出装置により搬出される混合物を濡らすことなく、前記搬出装置を水冷する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の焼却灰排出装置。
11. 前記分別装置は、振動ふるいまたはトロンメルである
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の焼却灰排出装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の焼却灰排出装置を備えたごみ焼却施設。
13. 火格子式焼却炉内の焼却灰を粉粒体が充填された充填容器に投入し、粉粒体との熱交換により焼却灰を冷却するステップと、
    前記充填容器から粉粒体と焼却灰との混合物を搬出するステップと、
    搬出された混合物を粉粒体と焼却灰とに分別するステップと、
    を備えたことを特徴とする焼却灰排出方法。