JP2024063580A - 振動ふるい装置、ストーカ式焼却炉及びストーカ式焼却炉の灰からの有価金属類の回収方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】大掛かりな追加の装置を必要とせずに既存のストーカ式焼却施設の改良だけで実現可能で、且つ使用するエネルギーの増加量を抑制して、有価金属類を回収可能な振動ふるい装置、ストーカ式焼却炉及び有価金属類回収方法を提供する。【解決手段】振動ふるい装置1と、振動ふるい装置1に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュート105と、振動ふるい装置1の第2の排出口40からの中粒径成分を落下させる第2の主灰シュート121と、振動ふるい装置1の第1の排出口30からの小粒径成分を回収する落塵灰搬送コンベヤ120と、を具備するストーカ式焼却炉。【選択図】図1
Description
本発明は、ストーカ式焼却炉の主灰から有価金属類を回収することができる振動ふるい装置に関し、特に大掛かりな追加の処理装置を必要とせず、且つ省エネルギーにて効率よく有価金属類を回収することができる振動ふるい装置、当該振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却炉及び当該ストーカ式焼却炉の灰からの有価金属類の回収方法に関する。
廃棄物焼却施設では、雑多なごみを焼却しているが、かかる焼却により生じる燃え殻の処理が問題であり、燃え殻の減量化や資源化が求められている。そのため、燃え殻から資源(例えば、有価金属類)を回収し、リサイクルする技術が種々提案されている。
例えば、特許文献1においては、火格子式廃棄物焼却炉から排出される焼却灰から金属製錬原料を回収する金属製錬原料回収装置が開示されている。特許文献1の図2に明示されているように、火格子の隙間および火格子の燃焼用空気の噴出口から落下する落塵灰は落塵灰捕集装置にて捕集された後、廃棄物ガス化溶融装置へ送られる落塵灰供給運転と、火格子末端部から排出される主灰は主灰捕集装置にて捕集された後、廃棄物ガス化溶融装置へ送られる主灰供給運転と、を切り換えることにより、落塵灰から有価金属類を回収する技術が提案されている。特許文献1には、主灰中の有価金属類が少量であり、その回収は困難であるから、主灰と落塵灰とを分離回収して、それぞれを廃棄物ガス化溶融装置にて別々に溶融処理して有価金属類を回収することが記載されている。
特許文献2においては、廃棄物中に混入していた貴金属が付着した貴金属付着粒子を含む焼却灰を破砕し、焼却灰中の貴金属付着粒子の表面から削り取られた貴金属部分を含む貴金属濃縮粒子と、その他の粒子とを生成する破砕工程と、破砕工程で得られた貴金属濃縮粒子とその他の粒子とを一定の粒径に分級する分級工程と、分級工程で分級された粒子を比重選別して貴金属濃縮粒子をその他の粒子から選別する比重選別工程と、貴金属濃縮粒子を含む重量灰に含まれている磁着性の金属を磁場により選別する高磁力選別工程と、を有する焼却灰からの貴金属回収方法が提案されている。分級工程は篩分けにより行われ、比重選別工程は吹上空気流と吸引空気流によってエアテーブル上の焼却灰を浮かしつつ振動によって比重の大きい粒状灰が下層、比重の小さい軽量灰が上層となる流動層を形成させることにより行われる乾式工程である。
特許文献3においては、焼却灰を乾燥させ、磁力選別により磁性金属を取り除き、次いで篩分級して、再び磁力選別及び渦電流選別により所定粒径以下の磁性金属に付着した磁性金属ではない粒子を回収し、竪型ミルにより粉砕、乾燥及び微粉(ミル精粉)と粗粉(ミル排石)への分級を行い、ミル排石に有価金属を濃縮させて回収する、有価金属回収システムが提案されている。
特許文献4には、燃焼用空気噴出口の面積の火格子炉床全面積に対する割合が2%
以上5%以下の火格子を用いて、火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰と火格子の末端部から排出される主灰とを分離し捕集し、分離捕集された落塵灰について有価金属類の回収を行う廃棄物焼却灰中の金属回収方法及び装置が開示されている。特許文献4には、有価金属類は主灰よりも落塵灰に多く含まれていること、火格子気孔率が2%より小さいと有価金属類のほとんどが主灰に含まれることが記載されている。
以上5%以下の火格子を用いて、火格子の隙間および燃焼用空気噴出口から落下する落塵灰と火格子の末端部から排出される主灰とを分離し捕集し、分離捕集された落塵灰について有価金属類の回収を行う廃棄物焼却灰中の金属回収方法及び装置が開示されている。特許文献4には、有価金属類は主灰よりも落塵灰に多く含まれていること、火格子気孔率が2%より小さいと有価金属類のほとんどが主灰に含まれることが記載されている。
特許文献1に記載の技術においては、落塵灰から分離された主灰はそのまま後段の廃棄物ガス化溶融装置に送られて、廃棄物と一緒に処理される。有価金属類は落塵灰中に多く含まれるが、ストーカ式焼却炉における落塵灰の総量は主灰の総量に比して少量であり、廃棄物全体から回収できる有価金属類は少量である。また、含水率の高い主灰をそのまま廃棄物と一緒に廃棄物ガス化溶融装置にて溶融処理するため、乾燥装置や排水処理装置等が必要になり、エネルギー消費が多い割には有価金属類の回収率が低いという問題がある。
特許文献2及び3に記載の技術は、いずれも磁力選別を併用するため、装置構成が大掛かりで煩雑になる。
特許文献4に記載の技術は、特定範囲の火格子気孔率を有する火格子を用いて、火格子の隙間から落下する落塵灰から有価金属類を回収するが、主灰からの有価金属類の回収は行われない。火格子気孔率が特定範囲を逸脱する場合には、有価金属類が主灰に含まれることになり、焼却灰からの有価金属類の回収ができないことになる。
したがって、本発明の目的は、大掛かりな追加の装置を必要とせずに既存のストーカ式焼却施設の改良だけで実現可能で、且つ使用するエネルギーの増加量を抑制して、有価金属類を回収可能なストーカ式焼却施設を構成できる振動ふるい装置、当該振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却装置、及びストーカ式焼却装置からの有価金属類回収方法を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意検討し、主灰シュートへと移送される灰の中に有価金属類が含まれており、この灰を分別して有価金属類を含有する灰を回収することで上記目的を達成して、有価金属類を低コストで回収できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は以下の各態様を提供するものである。
[1]焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第1の排出口と、
当該第1の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第2の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置。
[2]前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさ
らに設けられていることを特徴とする上記[1]に記載の振動ふるい装置。
[3]焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第1の排出口と、
当該第1の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第2の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第2の排出口からの中粒径成分を落下させる第2の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第1の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉。
[4]前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられていることを特徴とする上記[3]に記載のストーカ式焼却炉。
[5]前記第2の主灰シュートからの中粒径成分を受け入れる灰押出装置をさらに具備することを特徴とする上記[3]又は[4]に記載のストーカ式焼却炉。
[6]焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第1の排出口と、
当該第1の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第2の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第2の排出口からの中粒径成分を落下させる第2の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第1の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉の灰から有価金属類を回収する方法であって、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口から空気を導入しながら、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の主灰のうち、軽量成分を浮遊させて焼却炉内に再吸引させ、重量かつ中粒径乃至小粒径の成分を上記多孔性振動板から上記振動ふるい槽にふるい落とし、重量かつ大粒径の成分を上記多孔性振動板上に残留させる第1工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の重量かつ大粒径の成分を上記第1の主灰シュートまで移動させて落下させ、上記振動ふるい槽内に落下した重量成分を小粒径成分と中粒径成分とに偏析させて分級する第2工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第2の排出口を開放して、重量且つ中粒径の成分を上記第2の主灰シュートに落下させる第3工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第2の排出口を閉じ、上記第1の排出口を微開放して、重量且つ小粒径の成分を上記搬送装置に落下させ、中粒径の成分を上記振動ふるい槽内に残留させる第4工程と、
上記第1の排出口及び上記第2の排出口を閉じ、第1工程に戻る第5工程と、
を備えることを特徴とする回収方法。
[7]前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられており、前記第1工程~第4工程において、前記押込空気導入口からの空気の導入時に、上記排ガス導入口からも排ガスを導入することを特徴とする上記[6]に記載の回収方法。
[1]焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第1の排出口と、
当該第1の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第2の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置。
[2]前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさ
らに設けられていることを特徴とする上記[1]に記載の振動ふるい装置。
[3]焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第1の排出口と、
当該第1の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第2の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第2の排出口からの中粒径成分を落下させる第2の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第1の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉。
[4]前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられていることを特徴とする上記[3]に記載のストーカ式焼却炉。
[5]前記第2の主灰シュートからの中粒径成分を受け入れる灰押出装置をさらに具備することを特徴とする上記[3]又は[4]に記載のストーカ式焼却炉。
[6]焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第1の排出口と、
当該第1の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第2の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第2の排出口からの中粒径成分を落下させる第2の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第1の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉の灰から有価金属類を回収する方法であって、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口から空気を導入しながら、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の主灰のうち、軽量成分を浮遊させて焼却炉内に再吸引させ、重量かつ中粒径乃至小粒径の成分を上記多孔性振動板から上記振動ふるい槽にふるい落とし、重量かつ大粒径の成分を上記多孔性振動板上に残留させる第1工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の重量かつ大粒径の成分を上記第1の主灰シュートまで移動させて落下させ、上記振動ふるい槽内に落下した重量成分を小粒径成分と中粒径成分とに偏析させて分級する第2工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第2の排出口を開放して、重量且つ中粒径の成分を上記第2の主灰シュートに落下させる第3工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第2の排出口を閉じ、上記第1の排出口を微開放して、重量且つ小粒径の成分を上記搬送装置に落下させ、中粒径の成分を上記振動ふるい槽内に残留させる第4工程と、
上記第1の排出口及び上記第2の排出口を閉じ、第1工程に戻る第5工程と、
を備えることを特徴とする回収方法。
[7]前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられており、前記第1工程~第4工程において、前記押込空気導入口からの空気の導入時に、上記排ガス導入口からも排ガスを導入することを特徴とする上記[6]に記載の回収方法。
本発明の振動ふるい装置は、大掛かりな追加の装置を必要とせずに既存のストーカ式焼却施設の改良だけで実現可能で、且つ使用するエネルギーの増加量を抑制して、有価金属類を回収可能なストーカ式焼却施設を構成できる。
また、従来は主灰シュートへと移送されて分別回収できなかった主灰中の有価金属類を含む重量且つ小粒径成分及び重量且つ中粒径成分を大粒径成分と分別して回収することができ、有価金属類の回収効率を向上させることができる。
さらに、従来は主灰シュートへと移送されていた主灰中の軽量成分を焼却炉内に戻して再度燃焼させることにより、未燃焼又は不完全燃焼に起因して発生していたダイオキシン類の発生量を削減することができる。
さらに、小粒径成分及び中粒径成分と分別された主灰中の大粒径成分のみを主灰シュートに落下させることにより、大粒径成分の二次処理が容易になり、大粒径成分を減容でき、埋め立て処理などの費用も削減できる。
したがって、本発明の振動ふるい装置及びストーカ式焼却装置は、既存の灰溶融装置やエコセメント装置などの有価金属類の回収及びダイオキシン類発生抑制において有用である。
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。
ストーカ式焼却炉においては飛灰よりも主灰が多量に発生する。主灰は、飛灰中の含有量よりも微量ではあるが、金、銀、銅、白金等の貴金属、及び亜鉛、鉛などの有価金属類を含む。本明細書において、主灰中に含まれる貴金属及び有価金属をまとめて「有価金属類」という。
本発明において「有価金属類高濃縮灰」とは有価金属類が濃縮されて相対的に高濃度で含まれる主灰であり、「有価金属類低濃縮灰」とは有価金属類が濃縮されておらず相対的に低濃度で含まれる主灰である。「有価金属類高濃縮灰」は、主灰中の有価金属類の平均濃度の約1.5倍以上、好ましくは約1.7倍以上の有価金属類の濃度を有し、「有価金属類低濃縮灰」は、主灰中の有価金属類の平均濃度の約0.7倍以下、好ましくは約0.6倍以下の有価金属類の濃度を有する。「有価金属類高濃縮灰」は、「有価金属類低濃縮灰」の有価金属類の濃度の約2倍以上、好ましくは約2.5倍以上の有価金属類の濃度を有することが望ましい。たとえば、有価金属が銅の場合、有価金属類高濃縮灰は、10g/kg以上の銅を含有することが好ましい。
本発明において、「大粒径成分」とは鉄くずや陶器等の不適物、場合によってはクリンカや耐火物など、30mm以上の粒径を有する大きな塊をいう。「中粒径成分」とは10mm以上30mm未満の粒径を有する主灰成分をいう。「小粒径成分」とは10mm未満の粒径を有する主灰成分をいう。「重量且つ中粒径成分」は「中粒径成分」であって、有価金属類を含む主灰成分であり、有価金属類低濃縮灰であることが多い。「重量且つ小粒径成分」は「小粒径成分」であって、有価金属類を含む主灰成分であり、有価金属類高濃縮灰であることが多い。
図12に示すように、従来公知のストーカ式焼却炉201には、焼却炉本体210の底部に乾燥帯ストーカ211、燃焼帯ストーカ213、後燃焼帯ストーカ215、及び主灰シュート205がこの順番で連設されている。それぞれのストーカの下方には乾燥帯シュート212、燃焼帯シュート214、後燃焼帯シュート216が設けられており、これら各シュートの下方には落塵灰搬送コンベア220が設置されていて、各シュートからの落塵灰を受け取り、灰ピット(図示せず)に搬送するように構成されている。主灰シュート205の下方には、灰押出装置225が設けられ、主灰を受け取り、主灰塊を形成する。灰押出装置225の下方には主灰搬送コンベヤ223が設置されており、灰押出装置225からの主灰塊を受け取り、灰ピット(図示せず)に搬送するように構成されている。
本発明の振動ふるい装置は従来公知のストーカ式焼却炉に設置することができる。したがって、本発明は、本発明の振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却炉も提供する。図1に、図12の従来のストーカ式焼却炉の基本構成を利用して本発明の振動ふるい装置を設けたストーカ式焼却炉の実施形態を示す。
本実施形態の振動ふるい装置1を具備するストーカ式焼却炉101には、焼却炉本体110の底部に乾燥帯ストーカ111、燃焼帯ストーカ113、後燃焼帯ストーカ115、振動ふるい装置1、及び第1の主灰シュート105がこの順番で連設されている。それぞれのストーカの下方には乾燥帯シュート112、燃焼帯シュート114、後燃焼帯シュート116が設けられており、これら各シュートの下方には落塵灰搬送コンベア120が設置されていて、各シュートからの落塵灰を受け取り、第1の灰ピット(図示せず)に搬送するように構成されている。振動ふるい装置1には、図2に示すように、第1の排出口30と第2の排出口40が設けられている。振動ふるい装置1の下方には第2の主灰シュート121が設けられ、振動ふるい装置1は、第2の排出口40からの主灰を第2の主灰シュート121に落下させ、第1の排出口30からの主灰を落塵灰搬送コンベヤ(搬送装置)120に落下させるように位置づけられている。第2の主灰シュート121の下方には、灰押出装置125が設けられ、主灰を受け取り、主灰塊を形成する。灰押出装置125の下方には主灰搬送コンベヤ123が設置されており、灰押出装置125からの主灰塊を受け取り、第2の灰ピット(図示せず)に搬送するように構成されている。なお、図示した実施形態では第2の排出口40からの重量かつ中粒径の成分を受け入れる灰押出装置125を設けているが、本発明の振動ふるい装置は、飛散しやすい軽量成分を押込空気導入口27からの空気の上昇流に随伴させて焼却炉内に再吸引させるため、従来は必要であった湿潤処理を行う必要がなく、灰押出装置125を設けなくてもよく、第2の排出口40からの重量かつ中粒径の成分を第2の主灰シュート121から直接主灰搬送コンベヤ(搬送装置)123に落下させてもよい。
本実施形態の振動ふるい装置1は、図1に示すように、稼働時に焼却炉内が負圧になるストーカ式燃焼炉本体110に設けられ、振動ふるい装置の振動による灰の微細化及びふるい分けと、押込空気による上昇流及び焼却炉内の負圧による吸引とにより、従来の装置であれば主灰シュートに落下していた主灰をさらに細かく分別することができる。
本発明の振動ふるい装置の実施形態を図2に示す。振動ふるい装置1は、焼却炉110内に面する上面に設けられている多孔性振動板10と、底部に設けられている主灰の小粒径成分を排出する第1の排出口30と、底部に近い側面22に設けられている主灰の中粒径成分を排出する第2の排出口40と、第2の排出口40が設けられていない側面24に設けられている押込空気導入口27と、を有する振動ふるい槽20、及び振動ふるい槽20に振動を与える振動付与手段23を有する。
振動ふるい装置1は、多孔性振動板10を通過できない大粒径成分及び軽量成分を押込空気導入口27から導入される上昇流により浮上させて、焼却炉110内の負圧により焼却炉内に再吸引させる。多孔性振動板10を通過できず且つ浮上できない重量成分又は大粒径成分は、多孔性振動板10の振動により第1の主灰シュート105に送られ、落下させられる。多孔性振動板10を通過した主灰は、振動ふるい槽20の振動により、中粒径成分は上方に偏析し、小粒径成分は下方に偏析して、分級される。下方に偏析した小粒径成分を第1の排出口30から落塵灰排出コンベヤ120に落下させ、上方に偏析した中粒径成分を第2の排出口40から第2の主灰シュート121に落下させて、分別する。
以下、本発明の振動ふるい装置の各部材について詳述する。
〔多孔性振動板〕
多孔性振動板10は、焼却炉101の内部に面する振動ふるい槽20の上部開口に設置されて、振動ふるい槽20の上面を構成する。多孔性振動板10は、後燃焼帯115側の端部から第1の主灰シュート105側の端部に向かって、1/100以上5/100以下の傾斜角度を有することが好ましい。1/100以上の傾斜角度を設けることで、処理量が増えた時や立下げの燃焼完了時に後燃焼帯から主灰が送り込まれない状態でも多孔性振
動板10上の主灰を第1のシュート105に向けて搬送することができる。5/100よりも傾斜角度が大きいと、多孔性振動板10上に主灰が留まる時間が短すぎて振動ふるいによる分級効率が低下する。多孔性振動板10は、例えば、多孔板又はスリット板とすることができ、具体的には、本実施形態においては、図3~図6に示す多孔板又はスリット板を用いることができる。
多孔性振動板10は、焼却炉101の内部に面する振動ふるい槽20の上部開口に設置されて、振動ふるい槽20の上面を構成する。多孔性振動板10は、後燃焼帯115側の端部から第1の主灰シュート105側の端部に向かって、1/100以上5/100以下の傾斜角度を有することが好ましい。1/100以上の傾斜角度を設けることで、処理量が増えた時や立下げの燃焼完了時に後燃焼帯から主灰が送り込まれない状態でも多孔性振
動板10上の主灰を第1のシュート105に向けて搬送することができる。5/100よりも傾斜角度が大きいと、多孔性振動板10上に主灰が留まる時間が短すぎて振動ふるいによる分級効率が低下する。多孔性振動板10は、例えば、多孔板又はスリット板とすることができ、具体的には、本実施形態においては、図3~図6に示す多孔板又はスリット板を用いることができる。
図3(a)及び(b)に示す多孔板10aは、多孔板であり、複数の開孔Pが整列されて配されている。開孔Pは図3(b)にA-A断面を示すように、同じ幅で板を貫通する。開孔径は、10mm以上30mm以下、さらには10mm以上15mm以下とすることが好ましく、開孔率は、3%以上25%以下とすることが好ましく、さらには3.5%以上10%とすることが好ましい。
図4(a)及び(b)に示す多孔板10bは、スリット板であり、図4(b)にA-A断面を示すように断面が等辺山形のバーbを複数平行に配列し、図4(a)に示すように複数のスリットsが板の幅方向に向けて各々平行に整列されて配されている。等辺山形のバーbの頂部を上方に向けて設置することにより、スリットsの幅よりも大きな大粒径成分はふるい上に残り、スリットsの幅よりも小さな小粒径成分がスリットsを通過して落下しやすくなる。スリット幅は、10mm以上30mm以下、さらには10mm以上15mmとすることが好ましく、スリット率は、3%以上25%以下とするのが好ましく、さらには3.5%以上10%以下とすることが好ましい。
図5(a)及び(b)に示す多孔板10cは、スリット板であり、図5(b)にA-A断面を示すように断面がフラットなバーbを複数平行に配列し、図5(a)に示すように複数のスリットsが板の幅方向に向けて各々平行に整列されて配されている。また、図4に示す多孔板におけるスリットよりも各スリット間の間隔が狭められている。スリット幅は、10mm以上30mm以下とすることが好ましく、さらには10mm以上15mm以下とすることが好ましく、スリット率は、3%以上25%以下とするのが好ましく、さらには3.5%以上10%以下とすることが好ましい。
図6(a)及び(b)に示す多孔板10dは、図5に示す多孔板を2枚以上互い違いに積層させて形成されている。積層される2枚のスリットを有する板b1及びb2の間にはスペースが設けられている。それぞれの板b1,b2におけるスリットのスリット幅は、図4及び5に示す多孔板よりも大きい。板b1と板b2の間の斜めの隙間の寸法が10mm以上15mm以下となるように板b1と板b2とでスリットsの位置がずれるように積層され、板b1と板b2の斜めの隙間を通過する主灰成分がふるい落とされる。開孔率は3%以上25%以下が好ましく、さらには3.5%以上10%以下とすることが好ましい。
〔振動ふるい槽〕
振動ふるい槽20は、中空の錐型の形状を有する槽である。特に図示しないが、上面に矩形状の開口を有し、槽本体は円錐又は四角錐形状とすることができる。本実施形態においては四角錐形状となっており、第1の主灰シュート105側に位置する側面22が後燃焼帯ストーカ115側の側面24よりもゆるい傾斜の面となっているが、同じ傾斜でもよい。側面22と側面24の傾斜角度の差を設けると、後述する第2の排出口40からの灰粒子の排出が良好に行われるので好ましい。そして、振動ふるい槽20には、底部に位置し、小粒径成分を排出するための開閉自在な第1の排出口30と、第1の排出口30よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための、開閉自在な第2の排出口40と、が設けられている。
振動ふるい槽20は、中空の錐型の形状を有する槽である。特に図示しないが、上面に矩形状の開口を有し、槽本体は円錐又は四角錐形状とすることができる。本実施形態においては四角錐形状となっており、第1の主灰シュート105側に位置する側面22が後燃焼帯ストーカ115側の側面24よりもゆるい傾斜の面となっているが、同じ傾斜でもよい。側面22と側面24の傾斜角度の差を設けると、後述する第2の排出口40からの灰粒子の排出が良好に行われるので好ましい。そして、振動ふるい槽20には、底部に位置し、小粒径成分を排出するための開閉自在な第1の排出口30と、第1の排出口30よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための、開閉自在な第2の排出口40と、が設けられている。
また、振動ふるい槽20には、振動を付与するためのモーター23が設けられている。
振動ふるい槽20の側面24には、押込空気を振動ふるい槽20内に導入するための押込空気導入口27が設けられている。押込空気導入口27は、従来装置において乾燥帯シュート112、燃焼帯シュート114及び後燃焼帯シュート116に新鮮な空気を導入する押込送風機に連結されている。押込空気導入口27は、公知の風量調節機構(図示せず)を備え、風量調節及び開閉が自在である。
振動ふるい槽20の側面24には、押込空気を振動ふるい槽20内に導入するための押込空気導入口27が設けられている。押込空気導入口27は、従来装置において乾燥帯シュート112、燃焼帯シュート114及び後燃焼帯シュート116に新鮮な空気を導入する押込送風機に連結されている。押込空気導入口27は、公知の風量調節機構(図示せず)を備え、風量調節及び開閉が自在である。
図2に示す実施形態においては、振動ふるい槽20の側面22に、排ガスを振動ふるい槽20内に導入する排ガス導入口25が設けられているが、排ガス導入口25が設けられていなくてもよい。押込空気導入口27と排ガス導入口25を設ける場合には、互いに対向した位置に設けられていることが好ましい。排ガス導入口25は、焼却設備内で排ガスを再循環させる排ガス導入管(図示せず)に連結されている。排ガス導入口25は、公知の風量調節機構(図示せず)を備え、風量調節及び開閉が自在である。排ガス導入口25と押込空気導入口27を錐体である振動ふるい槽20の側面に対向して設けることにより乱流が発生し、振動ふるい槽20内の主灰の凝集を防止し、ふるい分けを助長することができるので好ましい。また、排ガス導入口25を設けて排ガスを導入することにより、押込空気として利用する新鮮な空気の使用量を削減し、焼却設備内の排ガスを有効利用することができる。また、焼却設備内の排ガスは、新鮮な空気よりも高温であるため焼却炉内の温度低下幅を小さくすることができ、新鮮な空気よりも酸素濃度が低いため燃焼による窒素酸化物の生成を削減することができる。
〔第1の排出口〕
第1の排出口30は、錐型の振動ふるい槽20の底部に設けられており、開閉自在の板状の蓋体31が設けられている。第1の排出口30の大きさは振動ふるい槽20の大きさに応じて任意である。蓋体31には、開閉を制御しつつ行うための開閉用のモーター又はシリンダーなど(図示せず)が設けられている。モーターやシリンダーは配線を介して制御用のコンピュータに連結されており、タイマー制御等各種の制御が可能である。
第1の排出口30は、錐型の振動ふるい槽20の底部に設けられており、開閉自在の板状の蓋体31が設けられている。第1の排出口30の大きさは振動ふるい槽20の大きさに応じて任意である。蓋体31には、開閉を制御しつつ行うための開閉用のモーター又はシリンダーなど(図示せず)が設けられている。モーターやシリンダーは配線を介して制御用のコンピュータに連結されており、タイマー制御等各種の制御が可能である。
〔第2の排出口〕
第2の排出口40は、第1の排出口30よりも上方で且つ側面22に設けられている。第2の排出口40は、振動ふるい槽20の高さの1/4以上1/3以下程度の位置に設けられていることが好ましい。第2の排出口40にも開閉自在の板状の蓋体41が設けられている。第2の排出口40の大きさは振動ふるい槽20の大きさに応じて任意である。蓋体41には、開閉を制御しつつ行うための開閉用のモーター又はシリンダー(図示せず)が設けられている。モーターやシリンダーは配線を介して制御用のコンピュータに連結されており、タイマー制御等各種の制御が可能である。
第2の排出口40は、第1の排出口30よりも上方で且つ側面22に設けられている。第2の排出口40は、振動ふるい槽20の高さの1/4以上1/3以下程度の位置に設けられていることが好ましい。第2の排出口40にも開閉自在の板状の蓋体41が設けられている。第2の排出口40の大きさは振動ふるい槽20の大きさに応じて任意である。蓋体41には、開閉を制御しつつ行うための開閉用のモーター又はシリンダー(図示せず)が設けられている。モーターやシリンダーは配線を介して制御用のコンピュータに連結されており、タイマー制御等各種の制御が可能である。
〔有価金属類の回収方法〕
本発明の振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却装置の焼却灰から有価金属類を回収する方法について、図7~11を参照して説明する。本発明の有価金属類の回収方法は、ふるい振動装置の作動を図7~11に示す第1工程~第5工程を経て図7に示す初期状態(第1工程を行う状態)へと戻るサイクルを繰り返すことで実施できる。図示する実施形態では、排ガス導入口25から排ガスを導入するが、排ガス導入口25からの排ガスの導入は行わなくてもよい。
本発明の振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却装置の焼却灰から有価金属類を回収する方法について、図7~11を参照して説明する。本発明の有価金属類の回収方法は、ふるい振動装置の作動を図7~11に示す第1工程~第5工程を経て図7に示す初期状態(第1工程を行う状態)へと戻るサイクルを繰り返すことで実施できる。図示する実施形態では、排ガス導入口25から排ガスを導入するが、排ガス導入口25からの排ガスの導入は行わなくてもよい。
図7に示す第1工程は、押込空気導入口27からの空気と、排ガス導入口25からの排ガスとを導入しながら、振動ふるい槽20を振動させ、多孔性振動板10上の主灰のうち、軽量成分を浮遊させ、重量且つ中粒径乃至小粒径の成分を、多孔性振動板10を通過させて振動ふるい槽20へと落下させ、重量且つ大粒径の成分を多孔性振動板10上に残留させる工程である。これにより、振動ふるい槽20の多孔性振動板10上の主灰のうち軽量成分は浮遊し、炉内の負圧により炉内に吸引されて、再燃焼され、集塵器(図示せず)
により捕集される。小粒径乃至中粒径の重量成分は多孔性振動板10を通過して、振動ふるい槽20に落下する。
により捕集される。小粒径乃至中粒径の重量成分は多孔性振動板10を通過して、振動ふるい槽20に落下する。
図8に示す第2工程は、振動ふるい槽20を振動させて、多孔性振動板10上の重量且つ大粒径の成分を主灰シュート105まで移動させて落下させると共に、振動ふるい槽20内部に落下した重量成分を振動により、小粒径成分を下方に、中粒径成分を上方に偏析させて分級する工程である。押込空気導入口27からの空気の導入と、排ガス導入口25からの排ガスの導入は、共に停止するか、又は小粒径成分が舞い上がらない程度に微量とする。具体的には、炉内の燃焼状況と炉下圧力を監視し、演算制御にて風量を決定する。
図9に示す第3工程は、振動ふるい槽20を振動させて、第2の排出口40を開放して、上方に偏析する重量且つ中粒径成分を第2の主灰シュート121へと落下させる工程である。第2の排出口40の開放は、灰の落下が生じなくなるまで行う。押込空気導入口27からの空気の導入と、排ガス導入口25からの排ガスの導入は、共に停止するか、又は小粒径成分が舞い上がらない程度に微量とする。具体的には、炉内の燃焼状況と炉下圧力を監視し、演算制御にて風量を決定する。この工程においても、振動を継続することにより、偏析現象による分級は継続的に起こることとなる。
図10に示す第4工程は、第2の排出口40を閉じて、第1の排出口30を微開放し、重量且つ小粒径成分を落塵灰搬送コンベヤ(搬送装置)120へと落下させ、中粒径成分を残留させて、分級する工程である。第1の排出口30の開放時間は、タイマー制御とすることが好ましい。押込空気導入口27からの空気の導入と、排ガス導入口25からの排ガスの導入は、共に停止するか、又は小粒径成分が舞い上がらない程度に微量とする。具体的には、炉内の燃焼状況と炉下圧力を監視し、演算制御にて風量を決定する。
図11に示す第5工程は、第1の排出口30を閉じて、第1の工程を行うことが可能な状態に戻る工程である。
本発明の振動ふるい装置を具備するストーカ式焼却炉によれば、振動ふるい槽内で偏析現象を利用して、従来は分別されずに二次処理されていた主灰を軽量成分、重量且つ大粒径成分、重量且つ中粒径成分及び重量且つ小粒径成分に分級して、有価金属類を含有する小粒径の重量成分を回収することができる。従来のストーカ式焼却炉に振動ふるい装置を設けるのみで、他に大掛かりな装置は不要であり、多大なエネルギーの付加が不要である。したがって、本発明によれば、イニシャルコストやランニングコストを掛けず、廃棄物焼却施設に現に備わっている装置や機器をそのまま利用して、有価金属類の回収を効率的に行うことができるので、一部の企業や自治体のみならず、日本全体において有益な資源回収システムの前処理工程を提供できる。
〔その他の部材〕
本発明の振動ふるい装置1は、上述の各構成部材に加えて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意の部材を具備することができる。
本発明は上述の実施形態に何ら制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
本発明の振動ふるい装置1は、上述の各構成部材に加えて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意の部材を具備することができる。
本発明は上述の実施形態に何ら制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
本発明の装置は、偏析現象(粒径差、比重差)を利用して、既存のストーカ式焼却施設からの主灰、特に従来は処理されずに廃棄されていた有価金属類を含有する灰を回収して中間処理施設や資源化施設へ提供することができる。そのため、主灰の減容や資源回収をシステムフローとして有益に機能させることができる。これにより主灰に微量に含まれている有価金属類を効率的に回収し資源化することができる。これにより2050年カー
ボンニュートラルゼロを目指す廃棄物循環型社会の構築に寄与することができる。
ボンニュートラルゼロを目指す廃棄物循環型社会の構築に寄与することができる。
1 振動ふるい装置
10 多孔性振動板
20 振動ふるい槽
23 振動付与手段(モーター)
25 排ガス導入口
27 押込空気導入口
30 第1の排出口
40 第2の排出口
101 ストーカ式焼却炉
105 第1の主灰シュート
110 ストーカ式焼却炉本体
111 乾燥帯ストーカ
112 乾燥帯シュート
113 燃焼帯ストーカ
114 燃焼帯シュート
115 後燃焼帯ストーカ
116 後燃焼帯シュート
120 搬送装置(落塵灰搬送コンベヤ)
121 第2の主灰シュート
123 搬送装置(主灰搬送コンベヤ)
125 灰押出装置
10 多孔性振動板
20 振動ふるい槽
23 振動付与手段(モーター)
25 排ガス導入口
27 押込空気導入口
30 第1の排出口
40 第2の排出口
101 ストーカ式焼却炉
105 第1の主灰シュート
110 ストーカ式焼却炉本体
111 乾燥帯ストーカ
112 乾燥帯シュート
113 燃焼帯ストーカ
114 燃焼帯シュート
115 後燃焼帯ストーカ
116 後燃焼帯シュート
120 搬送装置(落塵灰搬送コンベヤ)
121 第2の主灰シュート
123 搬送装置(主灰搬送コンベヤ)
125 灰押出装置
Claims (7)
- 焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第1の排出口と、
当該第1の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第2の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置。 - 前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の振動ふるい装置。
- 焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第1の排出口と、
当該第1の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第2の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第2の排出口からの中粒径成分を落下させる第2の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第1の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉。 - 前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられていることを特徴とする請求項3に記載のストーカ式焼却炉。
- 前記第2の主灰シュートからの中粒径成分を受け入れる灰押出装置をさらに具備することを特徴とする請求項3又は4に記載のストーカ式焼却炉。
- 焼却炉内が負圧に調整可能なストーカ式燃焼炉に設けられ、灰の軽量分を焼却炉内に再吸引させると共に灰の重量分を分級する振動ふるい装置であって、
焼却炉内に面して設けられている多孔性振動板と、
当該多孔性振動板の下方に位置し、多孔性振動板を通過して落下する重量分を分級して排出する振動ふるい槽と、を有し、
上記振動ふるい槽には、
底部に位置し、小粒径の重量成分を排出するための開閉自在な第1の排出口と、
当該第1の排出口よりも上方に位置し、中粒径成分を排出するための開閉自在な第2の排出口と、
上記振動ふるい槽内に押込空気を導入する押込空気導入口と、
上記振動ふるい槽を振動させる振動機構と、
が設けられていることを特徴とする振動ふるい装置と、
上記振動ふるい装置に隣接して設けられており大粒径成分を落下させる第1の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第2の排出口からの中粒径成分を落下させる第2の主灰シュートと、
上記振動ふるい装置の第1の排出口からの小粒径成分を受け取り搬送する搬送装置と、を具備することを特徴とするストーカ式焼却炉の灰から有価金属類を回収する方法であって、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口から空気を導入しながら、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の主灰のうち、軽量成分を浮遊させて焼却炉内に再吸引させ、重量かつ中粒径乃至小粒径の成分を上記多孔性振動板から上記振動ふるい槽にふるい落とし、重量かつ大粒径の成分を上記多孔性振動板上に残留させる第1工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記多孔性振動板上の重量かつ大粒径の成分を上記第1の主灰シュートまで移動させて落下させ、上記振動ふるい槽内に落下した重量成分を小粒径成分と中粒径成分とに偏析させて分級する第2工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第2の排出口を開放して、重量且つ中粒径の成分を上記第2の主灰シュートに落下させる第3工程と、
上記振動ふるい槽の上記押込空気導入口からの空気の導入を微量乃至停止して、上記振動ふるい槽を振動させ、上記第2の排出口を閉じ、上記第1の排出口を微開放して、重量且つ小粒径の成分を上記搬送装置に落下させ、中粒径の成分を上記振動ふるい槽内に残留させる第4工程と、
上記第1の排出口及び上記第2の排出口を閉じ、第1工程に戻る第5工程と、
を備えることを特徴とする回収方法。 - 前記振動ふるい槽には、前記振動ふるい槽内に排ガスを導入する排ガス導入口がさらに設けられており、前記第1工程~第4工程において、前記押込空気導入口からの空気の導入時に、上記排ガス導入口からも排ガスを導入することを特徴とする請求項6に記載の回収方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022171649A JP2024063580A (ja) | 2022-10-26 | 2022-10-26 | 振動ふるい装置、ストーカ式焼却炉及びストーカ式焼却炉の灰からの有価金属類の回収方法 |
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2022
- 2022-10-26 JP JP2022171649A patent/JP2024063580A/ja active Pending
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