JP2023525198A - ごみ焼却および岩綿生産のための一体型プラント、ならびにこのプラントを稼働させるための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、蒸気を発生させるため（Ｂ、Ｄ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）の焼却装置（１）と、電流を発生させるため（Ｃ）の発電機（２）を有する少なくとも１つの下流の蒸気タービンとを有し、ごみ生成物を発生させるためのごみ焼却プラントに関する。電気（Ｃ４～Ｃ９）、蒸気（Ｋ３）、ごみ焼却プラントからの加工済みごみ生成物（Ｆ）、加工済みの可溶性の岩または岩混合物（Ｇ）、ならびに加工済みごみの繊維および粉塵（Ｉ）が、岩綿生産プラント（３）を稼働させるために使用され、そのごみ熱（Ｍ、Ｌ３）および排気（Ｊ１～Ｊ５）が、ごみ焼却プラントの燃焼装置（１）に送られる。したがって本発明は、ごみ焼却および岩綿（３６）の生産のための一体型プラント、ならびにこのプラントを稼働させるための方法に関する。

Description

本発明は、蒸気を発生させるための燃焼装置と、電力を発生させるための発電機を有する少なくとも１つの下流蒸気タービンとを有し、ごみ生成物を発生させるためのごみ焼却プラントに関する。電気、蒸気、ごみ焼却プラントからの加工済みごみ生成物、加工済みの可溶性の岩または岩混合物、ならびに加工済みごみの繊維および粉塵が、岩綿生産プラントを稼働させるために使用され、その岩綿生産プラントのごみ熱および排気が、ごみ焼却プラントの燃焼装置に供給される。したがって、本発明は、ごみ焼却および岩綿生産の一体型プラント、ならびにこのプラントを稼働させる方法に関する。

複合材料から作られた工業製品の廃棄物、例えば自動車および家庭用電気機器、さらには油、バッテリ、ワニス、塗料、有毒汚泥、薬剤、および病院ごみも、法律により厳しく規定された分別処分方策の対象である。他方で、家庭ごみは、管理されていない異種混合物であり、これは、ほぼあらゆる種類の危険なごみの断片および有機成分を含んでいる場合があり、その処分は、その環境への影響と釣り合いが取れていない。

埋め立てにおいて、家庭ごみは不適切に蓄積され、消化槽のガスおよび二酸化炭素が、制御不可能に大気中に流出し、埋め立てごみから出る汚染物を含有した液体および溶出物が、地下水を汚染する。

処理すべきごみの量を減らすために、家庭ごみおよび下水汚泥から出る有機成分を堆肥にすることが、すでに提案されている。これらには多数の異種有機物および多数の非分解性有毒成分、例えば化学物質、医薬品、および重金属残留物が含まれており、これらが堆肥内に残留し、植物および動物を介して生物学的循環に戻されるという事実を、このことは無視している。

いわゆる再生利用可能な材料を再生利用することにより、ごみの量を減らすための試みも行われている。これらの廃棄物を分別収集および加工する高いコストは、注目されないままである。再生利用を繰り返すにつれて、コストおよび環境汚染は増大し、得られた生成物の有用性は低減する。

ごみ処分方法は、いわゆる火格子炉における従来の野外ごみ焼却に基づいており、それにより、焼却残留物、すなわち不燃性の固形残留物および重金属を、環境適合性のある形態に変換するための試みが場合により行われる（「Ｍｕｌｌ ｕｎｄ Ａｂｆａｌｌ」 ２／８９号、６４～７０項を参照）。

既知のごみ焼却プラントにおいて、処分材料は、幅広い温度場を通過し、導入された材料の大部分は焼却される。既知の先行技術における高度な技術的取組みにも関わらず、処分すべきごみの約４０％は、焼却後に灰およびスラグの形態で残留し、これを高いコストで処分しなくてはならない。埋め立てるべき体積を低減するために、残留物の金属成分を分離して、それらを別々に再生利用することが知られている。

ごみを利用するための工程が、ＥＰ０５２００８６Ａ２から知られており、この工程では、ごみが熱処理され、完全な材料変換に至るように送られる。この工程によれば、多数の有毒成分を含んでいる可能性のあるあらゆる種類の非分類ごみが、高温処理によって液体状に変換され、排出され、さらに適宜処理される。

ＵＳ４９５７０４９Ａは、蒸気タービンに関連したごみ焼却プラントを開示しており、このプラントは、ごみ焼却中に生じた蒸気を使用して電気を発生させる。

本発明の目的は、それぞれの先行技術による単一のごみ焼却プラントおよび単一の岩綿生産プラントよりもさらに効率的な、ごみ焼却および岩綿生産のための一体型プラントを提供することである。本発明によれば、この目的は、請求項１によって開示される通りに解決される。

本発明の利点は、熱エネルギーおよび電気エネルギーが、同様に利用されることである。

岩綿生産と結合した工程により、岩綿を熱的に生産する工程からの排気の熱を、ごみ焼却プラントにおいて同時に使用し処理することが可能になる。排気の熱含量が利用されている間に、汚染物が熱的に無害にされる。

ごみは、例えばＥＰ０６６１３６８Ａ１から知られている焼却炉に送り込まれるが、本発明は、家庭ごみの処分を対象とすることが好ましい。分別収集および技術的に複雑な加工、破砕、分別、乾燥およびブリケット製造など、コストのかかる前処理工程の必要なしに、小型のプラント設計でも高い処分能力が達成される。結果的に得られるごみ生成物は、圧砕および混合の工程にかけられる。次いでそれらは溶融炉に送られる。

焼却炉における燃焼工程は、蒸気タービンを稼働させるのに十分な蒸気を作り出し、この蒸気タービンが電力を発生させ、次いでこの電力が再び、特に電気溶融炉、必要であれば硬化炉の電気加熱器、および岩綿生産プラントのすべての電気駆動部を稼働させるために使用される。

同様に、溶融炉、収集チャンバ、硬化炉、冷却ゾーン、および鋸引き装置からの排気をそれぞれごみ焼却装置に送るように、排気が使用されるならば、それも有利である。

本発明によれば、いわゆる岩綿断熱材を生産するための溶融可能な岩または岩混合物が、炉に送られ、この炉は通常、電気溶融炉として設計されている。

有利には、溶融可能な岩または岩混合物は、まず、乾燥および／または予熱のための原材料準備プラントに送られ、そこから溶融炉に送られる。好ましくは、燃焼装置からのごみ熱は、原材料準備プラントに送られる。しかし同様に、燃焼装置からのごみ熱は、繊維ごみおよび粉塵を乾燥させるために、それらを加工するためのプラントに送られることも可能である。

ＤＩＮ４１０２、パート１７によれば、可溶性の岩または岩混合物は、１０００℃より高い融点を有していなくてはならない。岩綿から作られた断熱材は、輝緑岩またはバサルトなどの岩からのみ生産され、それに石灰石および／またはドロマイトが補正集合体として添加される。これらの集合体は、高炉スラグおよび／または製鉄業から出る他のスラグに完全にまたは部分的に置き換えられることが可能である。

可溶性の岩または岩混合物に加えて、ごみ焼却プラントからのごみ生成物も、少なくとも部分的に電気溶融炉に送られ、一緒に溶解されて、均質な溶解生成物を形成することが可能であり、この溶解生成物が紡績機に送られる。紡績工程により岩綿が生産される。

同様に、紡績機および収集チャンバからの繊維ごみ、ならびに硬化オーブン、冷却ゾーン、および鋸引き装置からの粉塵が、処理施設に送られ、その処理施設から溶融炉に戻されることが有利である。好ましくは、ごみ焼却炉からの蒸気は、繊維ごみおよび粉塵を乾燥させるための処理装置に供給される。

好ましくは、硬化オーブンは、ごみ焼却施設から生じた蒸気で少なくとも大部分が稼働される。

本発明の別の利点は、ごみ焼却プラントが、ボイラ、例えばスティープ管（ｓｔｅｅｐ－ｔｕｂｅ）ボイラを備え、このボイラが熱交換器を備えており、電気溶融炉の被覆冷却デバイスから予熱されたボイラ給水を受け取ることである。冷却水は、電気溶融炉の被覆冷却デバイスを通って流れ、この冷却工程によって加熱され、次いでごみ焼却プラントにボイラ給水として供給される。

本発明のさらなる利点は、既知のコークスキュポラ炉とは対照的に、電気溶融炉による岩綿生産工程によって付加的な二酸化炭素が生成されないことである。

本発明のさらなる有利な実施形態は、従属請求項、および特に図面と併せた以下の説明から明らかになろう。

本発明は、図面を参照しながら以下でより詳細に説明される。
［図］岩綿生産プラントに結合された焼却装置を備えるごみ焼却プラントを示す概略図である。

ごみ焼却プラントは、焼却装置１（図）を備えており、この焼却装置１では、例えば家庭ごみが焼却され、この家庭ごみは、矢印Ａの方向に装置１に送られる。装置１は、家庭ごみを焼却するように設計されている。しかし、これは、任意の他の形態のごみ、特に特定の産業からのごみが、焼却装置１の特定の実施形態において付加的または代替的に使用されることを除外しない。

ごみの焼却中に発生する蒸気が、矢印Ｂの方向に、電気を発生させるためのプラント２に送られる。プラント２は、例えば蒸気によって駆動されるタービンを備えている。プラント２で発生した電気は、矢印Ｃの方向に、主に岩綿生産のためのプラント３に送られる。プラント２における蒸気の冷却により生じた凝縮液は、ラインＬ４を介して、装置１の熱交換器に戻される。プラント２は、ごみ焼却プラント全体内の複数の集合体および機器に電気を供給する。

プラント３は、電気溶融炉３０と、紡績機３１と、収集チャンバ３２と、硬化炉３３と、冷却ゾーン３４と、鋸引きライン３５とを備えており、それぞれが他方の下流にある。ユニット３０～３５のそれぞれは、図において矢印Ｃ４～Ｃ９によって示してあるように、プラント２から電気を受け取ることが好ましい。

他方で、装置１は、灰またはスラグの形態の燃焼生成物としてごみ生成物を生産し、これらは、矢印Ｄの方向に、これらのごみ生成物を加工するためのプラント４に送られる。プラント４において、ごみ生成物は、圧砕および混合され、予熱および乾燥される。プラント４も、ラインＣ１を介してプラント２から電気を受け取ることが好ましい。プラント４において生産されたごみ生成物は、矢印Ｆの方向に溶融炉３０に送られる。

岩、例えばバサルトおよびドロマイト、またはバサルトおよび高炉スラグは、原材料準備のためのプラント５に、それぞれコンベヤベルトＮ１およびＮ２を介して送られ、次いで乾燥および予熱された形態で、矢印Ｇの方向に電気溶融炉３０に送られ、そこから液化した岩が紡績機３１に送られる。この紡績機において、岩繊維が紡績されて、収集チャンバ３２内に送られる。ここから、それらは硬化炉３３に入れられ、その後、冷却ゾーン３４において再び冷却され、岩繊維から生産されたブロックが、鋸引きライン３５において適切な寸法に鋸引きされる。プラント５は、ラインＣ２を介してプラント２から電力を受け取る。予熱されたボイラ給水を装置１のボイラに送るために、電気溶融炉３０は、ラインＭを介して機器１に接続されている。

紡績機３１および収集チャンバ３２において生産された繊維ごみ、ならびに硬化オーブン３３、冷却ゾーン３４、および鋸引きライン３５において生産された粉塵は、繊維ごみの加工および粉塵の加工のためのプラント６に、ラインＨ１～Ｈ５を介して矢印Ｈの方向に送られる。このプラントから、繊維と粉塵との乾燥混合物が、矢印Ｉの方向に電気溶融炉３０に送られる。プラント６は、プラント２からラインＣ３を介して電気を受け取る。

電気溶融炉３０、収集チャンバ３２、硬化炉３３、冷却ゾーン３４、および鋸引きライン３５からの排気は、それぞれ矢印Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、およびＪ５の方向に、装置１に戻される。

他方で、蒸気の形態のごみ熱は、原材料準備のためのプラント５に矢印Ｋ１の方向に、ならびに繊維ごみ準備および粉塵準備のためのプラント６に矢印Ｋ２の方向に、装置１から送られる。同様に、蒸気は、装置１からラインＫ３を介して硬化オーブン３３にも供給され、それにより硬化オーブン３３は蒸気で稼働する。蒸気は冷却されると、プラント５、６、および硬化オーブン３３からの凝縮液として、ラインＬ１、Ｌ２、およびＬ３を介して装置１に戻される。

したがって、図に示された本発明による全体的なプラントは、ごみの電気への変換、およびそれと同時に行われる岩綿生産プラントの最終生成物としての岩綿３６の生産において、ごみ熱とごみ生成物との一体利用のために様々なユニットの組み合わせを形成する。空間的に近接していることにより、熱損失が低減される。岩綿の生産中に発生した排気は、ごみ焼却装置１に戻される。他方で、蒸気、ごみ熱、およびごみ生成物の形態の装置１の抽出物は、可能な限り完全に再利用される。このように、ごみ焼却と岩綿の生産とを、空間的に密に近接してリンクさせ、それによりエネルギーの観点から最適化された岩綿の産出を達成することが可能である。

しかし、例えば追加の溶融時間の形で後処理時間を必要とする原材料を使用するために追加エネルギーが必要な場合には、必要な限り追加エネルギーがプラント３に供給される。

装置１の電力プラントの燃焼は、岩綿製造工程の排気中に生じる汚染物の後燃焼に使用される。

本発明による装置の利点は、ごみに含まれたエネルギー含量に加えて、エネルギー生成のためのいかなる化石エネルギー源も必要としないことである。

本発明は、図面を参照しながら以下でより詳細に説明される。
岩綿生産プラントに結合された焼却装置を備えるごみ焼却プラントを示す概略図である。

Claims (17)

1. 少なくとも１つの蒸気タービンに送られる蒸気を発生させるため、およびごみ生成物を発生させるための焼却装置を有するごみ焼却プラントであって、
   前記ごみ生成物が、溶融可能な岩または岩混合物と少なくとも部分的に一緒に溶融炉に送られ、前記溶融炉で溶融した岩材料が紡績機に送られ、紡績工程によって岩綿が生産される、ごみ焼却プラント。
2. 前記岩または前記岩混合物が、乾燥および／または予熱のための原材料加工プラントに送られ、前記原材料加工プラントから前記溶融炉に送られる、請求項１に記載のごみ焼却プラント。
3. 前記焼却装置からのごみ熱が、前記原材料加工プラントに送られる、請求項２に記載のごみ焼却プラント。
4. 前記焼却装置において蒸気が発生し、前記蒸気が、電気を発生させるための少なくとも１つの設備、特に蒸気タービンに送られる、請求項１から３のいずれか１項に記載のごみ焼却プラント。
5. 前記少なくとも１つの蒸気タービンによって発生させられた電気が、前記溶融炉に送られ、前記溶融炉が、電気溶融炉として設計されている、請求項４に記載のごみ焼却プラント。
6. 蒸気凝縮液が、電気を発生させるための前記少なくとも１つの設備、特に前記蒸気タービンから、前記焼却装置のボイラに送り返される、請求項４または５に記載のごみ焼却プラント。
7. 岩綿生成物を生産するための前記紡績機の下流に、収集チャンバ、硬化オーブン、冷却ゾーン、および鋸引き装置が配置されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のごみ焼却プラント。
8. 前記溶融炉、前記収集チャンバ、前記硬化オーブン、前記冷却ゾーン、および前記鋸引き装置それぞれからの排気が、前記焼却装置に送られる、請求項７に記載のごみ焼却プラント。
9. 前記紡績機および前記収集チャンバからの繊維ごみ、ならびに前記硬化オーブン、前記冷却ゾーン、および前記鋸引き装置それぞれからの粉塵が、繊維ごみおよび粉塵を加工するための原材料加工プラントに送られ、前記原材料加工プラントから前記溶融炉に送られる、請求項８に記載のごみ焼却プラント。
10. 前記焼却装置からのごみ熱が、原材料を加工するための前記原材料加工プラントおよび／または繊維ごみを乾燥させ粉塵を加工するための乾燥プラントに送られる、請求項９に記載のごみ焼却プラント。
11. 特にドロマイトまたはスラグと組み合わされたバサルト岩が、前記原材料加工プラントに送られる、請求項２、３、９、および１０のいずれか１項に記載のごみ焼却プラント。
12. 前記原材料加工プラント、前記乾燥プラント、および前記硬化オーブンからの蒸気凝縮液が、前記焼却装置のボイラに戻される、請求項１０に記載のごみ焼却プラント。
13. ボイラ給水が、前記溶融炉の冷却デバイスから前記焼却装置のボイラに送られる、請求項１から１２のいずれか１項に記載のごみ焼却プラント。
14. ごみ生成物、および少なくとも１つの蒸気タービンに送られる蒸気を発生させるための燃焼装置を有するごみ焼却プラントにおいて、ごみを燃やすための方法であって、
    前記ごみ生成物が、溶融可能な岩または岩混合物と一緒に少なくとも部分的に溶融炉に送られ、岩材料が、前記溶融炉で溶融され、岩綿を紡績するための紡績機に送られる、方法。
15. 電気溶融炉として設計された前記溶融炉を加熱する電気が、前記少なくとも１つの蒸気タービンによって発生させられる、請求項１４に記載の方法。
16. 前記燃焼装置からのごみ熱が、岩もしくは岩混合物を加工するための加工プラントおよび／または繊維ごみを乾燥させ粉塵を加工するための乾燥プラントに供給される、請求項１４または１５に記載の方法。
17. 前記溶融炉、前記紡績機の下流に配置された収集チャンバ、硬化炉、冷却ゾーン、および／または鋸引き装置から、排気が供給される、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の方法。

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