JP2521292B2 - マイクロ波焼却溶融装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロ波エネルギーを利用してイオン交
換樹脂等の難燃性物質を焼却・溶融処理するマイクロ波
焼却溶融装置に関する。

〔従来の技術〕

マイクロ波を利用して、廃タイヤ，プラスチック等を
処理する方法は以前より行なわれているが、最近、原子
力施設から発生する放射性廃棄物の処理にマイクロ波を
利用するようになって来た。原子力施設からは放射性廃
棄物のみならず、イオン交換樹脂等も廃棄されるが、イ
オン交換樹脂等の難燃性物質は、熱分解で処理してい
る。また、洗濯廃液のような有機性廃液の場合は、これ
を特開昭60−187301号公報に示す乾燥装置にて乾燥した
後、焼却・溶融するとともに、発生ガスを別に特開昭61
−153310号公報に示す装置で燃焼処理することが考えら
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、イオン交換樹脂を焼却すると、カーボン及
び重金属が残り、このカーボン及び重金属を後工程で溶
融して再処理する必要があり、また、燃焼用に燃料を使
うため発生するガスも後工程で再処理の必要がある。上
記のカーボン及び重金属を溶融する場合、特開昭54−15
9309号公報に示すようなマイクロ波で溶融することが考
えられるが、この場合、被溶融物の加熱効果が不充分の
虞がある。また、マイクロ波を照射した時に、短時間に
多量の発生ガスが発生し、このガスにより放電現象を引
き起こすこともある。そして、乾燥・焼却・溶融処理を
行なうため、各種の装置を組み合わせなければならず、
装置スペースの問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の問題を解決するためになされたもの
で、その目的は、マイクロ波エネルギーを利用して１つ
の装置でイオン交換樹脂等の難燃性物質の乾燥・焼却・
溶融処理を、放電現象を発生させず、また発生ガスを処
理しながら行なうマイクロ波焼却溶融装置を提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、焼却用炉体
と、焼却用炉体に設けられてマイクロ波を照射する導波
管と、焼却用炉体に設けられて被処理物を供給する被処
理物供給装置と、焼却用炉体に設けられて燃焼用空気を
マイクロ波の進行方向と同方向に供給する燃焼用空気供
給装置と、多数の孔を有して焼却用炉体の底部に配置し
たマイクロ波反射板と、マイクロ波反射板の上部に配置
した多数なマイクロ波吸収体とを有し、このマイクロ波
吸収体の熱により被処理物を乾燥・焼却させて焼却灰を
発生させる焼却部とから成る焼却炉、 及び、マイクロ波反射板を介して焼却用炉体に連設さ
れた溶融用炉体と、溶融用炉体に設けられてマイクロ波
を導入する導波管と、マイクロ波反射板の孔から通過し
て焼却灰を溜めて溶融させ、溶融用炉体の底部に位置し
て溶融用炉体から脱着可能なレトルトと、焼却炉の発生
ガスの排気を行なうガス排気管とから成り焼却炉の下部
に配置された溶融炉 とで構成されるものである。

〔発明の作用〕 本発明によれば、先ず、焼却炉の導波管からマイクロ
波を照射するとともに、燃焼用空気供給装置から燃焼用
空気を焼却炉体のマイクロ波の進行方向と同方向に供給
することにより焼却部のマイクロ波吸収体を予め高温に
する。

この状態にある焼却部に被処理物供給装置から被処理
物を供給すると、被処理物は、高温のマイクロ波吸収体
からの熱より瞬時に乾燥・焼却し、焼却灰が発生する。
一方、焼却によって発生した燃焼ガスはガス排気管の吸
引力により、マイクロ波吸収体の間を通過し、その通過
の際、完全燃焼する。

そして、燃焼ガスは、溶融炉のガス排気管に吸引され
るので、燃焼用空気の流れとあいまって焼却炉から溶融
炉に向かって流れる下向流が形成される。従って、焼却
灰は、この下向流によりマイクロ波反射の孔を通って溶
融炉内のレトルトに落下し、レトルト内に溜まる。レト
ルトに焼却灰がある程度溜まると、溶融炉の導波管から
マイクロ波が焼却灰に照射されるが、同時に、焼却灰
は、マイクロ波吸収体からの輻射熱を受けているので溶
融し、溶融固化体が形成される。

上記のプロセスにおいて、レトルト内の溶融固化体か
ら反射したマイクロ波は、マイクロ波反射板により反射
されるので、焼却炉内に進行することなく、従って、焼
却炉の焼却部におけるアークの発生を防いでいる。

〔発明の実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係るマイクロ波焼却溶融装
置を示す。

図示のように、本実施例に係るマイクロ波焼却溶融装
置１は、焼却炉２と溶融炉３とから構成され、溶融炉３
は焼却炉２の下部に配置されている。焼却炉２は、焼却
用炉体４と、導波管５と、被処理物供給装置６と、燃焼
用空気供給装置７と、焼却部８と、マイクロ波反射板９
と、冷却器10と、のぞき窓11とから構成される。

導波管５は、金属製の焼却用炉体４の上部に設けら
れ、マイクロ波発生装置（図示せず）により発生したマ
イクロ波を導き、マイクロ波を焼却用炉体４の内部に照
射するものである。マイクロ波を照射した時、焼却用炉
体４がTE01モードあるいはTM11モードになるよう炉径，
マイクロ波の波長等が調整されている。これにより、高
エネルギーの供給が可能になり、被処理物が瞬時に乾燥
・焼却にまで達する。

被処理物供給装置６は、焼却部８に例えばイオン交換
樹脂の如き被処理物Ａを供給するもので、焼却用炉体４
に設けられ、その位置は、導波管５の下側になってい
る。

燃焼用空気供給装置７は、焼却部８に燃焼用空気を送
るもので、焼却用炉体４に設けられ、その位置は、導波
管５の下側になっている。上記の燃焼用空気供給装置７
から供給される空気は、導波管５から照射されるマイク
ロ波が焼却用炉体４を進行する方向と同方向になってい
る。これによりマイクロ波の照射に悪影響を与えること
がなく、充分に空気を供給できる。

焼却部８は、被処理物Ａを焼却させて例えばカーボン
及び重金属を含有する焼却灰Ｂを発生させるものであ
り、マイクロ波を吸収する多数の球状のマイクロ波吸収
体12を有している。マイクロ波吸収体12は炭化珪素を主
成分とするセラミック体で、焼却用炉体４に詰まった状
態で層状に置かれている。従って、マイクロ波吸収体12
は、移動せず、焼却用炉体４の壁の摩耗を防いでいる。
また、焼却用炉体４のマイクロ波吸収体12と接触する炉
壁4Aはセラミック耐熱板で構成されている。

マイクロ波反射板９は、孔9Aを有して焼却用炉体４の
底部に配置され、セラミック耐熱板と、その下面に設け
られて溶融炉３からのマイクロ波を反射するステンレス
製の板体とで構成されている。マイクロ波反射板９の孔
9Aの孔径は、全部マイクロ波波長λの1/4以下であり、
溶融炉３からのマイクロ波を焼却部８に逃がさないよう
にしている。このマイクロ波反射板９に上記のマイクロ
波吸収体12が層状に置かれている。

冷却器10は、焼却部８で発生する燃焼ガスを冷却する
ものである。なお、マイクロ波吸収体12に付着した粒子
を除去するには、焼却部８へのマイクロ波の照射を一旦
停止し、適当な撹拌装置により撹拌し、後述のレトルト
15に落下させて溶融処理する。

溶融炉３は、溶融用炉体13と、導波管14と、レトルト
15と、ガス排気管16と、のぞき窓17とから構成される。

溶融用炉体13は、マイクロ波反射板９を介して焼却用
炉体４に連設されている。導波管14は、溶融用炉体13に
設けられてマイクロ波を導入するものである。マイクロ
波を照射した時、溶融用炉体13がTE01モードあるいはTM
11モードになるよう炉径，マイクロ波の波長等が調整さ
れている。これにより、高エネルギーの供給が可能にな
り、焼却灰Ｂが溶融にまで達する。

レトルト15は、マイクロ波反射板９の孔9Aから通過し
た焼却灰Ｂを溜めて溶融するもので、溶融用炉体13の底
部に位置し、溶融用炉体13に脱着可能になっている。ガ
ス排気管16は、焼却炉２の燃焼ガスの排気を行なうもの
で、その内部にフィルタ16Aが設置されて、溶融用炉体1
3に臨んでいる。このフィルタ16Aは、燃焼ガスと共に排
出される小粒子を捕捉し、レトルト15内に落下させる構
造となっている。

次に、本実施例の作用を説明する。

先ず、焼却炉２の導波管５からマイクロ波をマイクロ
波吸収体12に照射するとともに、燃焼用空気供給装置７
から燃焼用空気を供給する。マイクロ波は、最上部から
数センチ下の距離までの間に位置するマイクロ波吸収体
12に吸収され、表面温度は千数百度に達する。その下に
位置するマイクロ波吸収体12には、排気管16に吸引され
る燃焼用空気の下向流により熱が伝播し、全部のマイク
ロ波吸収体12が予め高温となる。

次に、この状態にある焼却部８に被処理物供給装置６
から被処理物Ａを供給すると、被処理物Ａは、高温のマ
イクロ波吸収体12からの熱により瞬時に乾燥・焼却し、
焼却灰Ｂが発生する。一方、焼却によって発生した燃焼
ガスは、燃焼用空気の流れとあいまって、ガス排気管16
の吸引力により、焼却炉２から溶融炉３に向かい、下向
流が形成されている。従って、焼却ガスは、マイクロ波
吸収体12の間を通過し、溶融炉３に流れ、マイクロ波吸
収体12を通過する際、完全燃焼する。

そして、焼却灰Ｂは、下向流によりマイクロ波反射板
９の孔9Aを通って溶融炉３内のレトルト15に落下し、レ
トルト15内に溜まる。また、レトルト15には、フィルタ
16Aにより捕捉された小粒子が落下する。

レトルト15に焼却灰Ｂがある程度溜まると、溶融炉３
の導波管14からマイクロ波が焼却灰Ｂに照射されるが、
同時に、レトルト15にある焼却灰Ｂは、マイクロ波反射
板９からの輻射熱を受けているので溶融が容易に開始、
溶融固化体Ｃが形成される。この場合、マイクロ波は、
溶融固化体Ｃの溶融面から上方に反射し、さらに、マイ
クロ波反射板９の反射面により反射して焼却灰Ｂにエネ
ルギーを与える。同時に、マイクロ波は、焼却炉２内に
進行することがないので、従って、焼却炉２の焼却部８
におけるアークの発生を防いでいる。そして、焼却灰Ｂ
から変化した溶融固化体Ｃが所定の量になると、マイク
ロ波の照射が停止する。

以上述べたように、本発明に係るマイクロ波焼却溶融
装置によれば、マイクロ波エネルギーを吸収して高温に
なってマイクロ波吸収体12からの熱により、焼却部８に
供給されたイオン交換樹脂等の被処理物を乾燥・焼却
し、さらに、焼却部８で焼却されることにより生じた焼
却灰を、溶融炉３のレトルト15に落下させて、マイクロ
波エネルギーにより安定な溶融固化体にすることができ
る。要するに、マイクロ波エネルギーを利用して１つの
装置でイオン交換樹脂等の難燃性物質の乾燥・焼却・溶
融処理を行なうことができる。

また、マイクロ波からのエネルギーのみならず高温の
状態のマイクロ波吸収体12からの輻射熱により焼却倍Ｂ
を溶融させて、溶融固化体にすることができるので、溶
融が完全になる。

さらには、溶融炉３にガス排気管16を設けてあるの
で、燃焼ガス及び燃焼用空気が、ガス排気管16に向か
い、下向流が生じる。従って、焼却部８で焼却する際の
炎は、下向流に摩き、焼却用炉体４の内部を上昇せず、
溶融部３のレトルト15の方向に向かうことになる。この
結果、焼却部８で燃焼する際の炎は、焼却部８内を進行
するマイクロ波に向かうことがなくなり、焼却部８にア
ークを発生させず、マイクロ波に悪影響を与えない。

そして、発生する燃焼ガスは、マイクロ波吸収体12の
間を通過するので、高温で行われ、熱分解されず、完全
燃焼する。従って、後工程で再処理の必要がなくなる。

なお、本実施例においては、マイクロ波反射板９の孔
9Aの孔径は、全部マイクロ波波長λの1/4以下である
が、孔9Aの一部の孔径をマイクロ波波長λの1/4以上に
し、さらに、このマイクロ波波長λの1/4以上の孔の上
部にマイクロ波吸収体12を配置しない構造（焼却部８で
アークを発生させない構造）とすることもできる。

また、本実施例においては、マイクロ波反射板９に上
記のマイクロ波吸収体12が置かれているが、マイクロ波
吸収体12をマイクロ波反射板９以外の適当な支持体で支
持させて、マイクロ波反射板９に接触させず、その上部
に配置させることもできる。

さらに、本実施例においては、マイクロ波吸収体12
は、炭化珪素を主成分とするものであるが、これに限定
されず、酸化チタン、酸化アルミニウム等マイクロ波を
吸収するとともに適当な耐熱性を有するものであれば何
れを用いることもできる。

そして、本実施例においては、マイクロ波吸収体12は
球状になっているが、塊状，板状にすることもできる。

加えて、本実施例においては、フィルタ16Aは、レト
ルト15に落下させる構造になっているが、フィルタ16A
とは別に設けたフィルタにより小粒子を捕捉し、スクリ
ュウコンベア等でレトルト15に戻す方法を用いることも
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に係るマイクロ波焼却溶融
装置によれば、マイクロ波エネルギーを利用して１つの
装置でイオン交換樹脂等の難燃性物質の乾燥・焼却・溶
融処理を、放電現象を発生させず、また、発生ガスを処
理しながら行なうことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るマイクロ波焼却溶融装置
の構成図である。 １……本実施例に係るマイクロ波焼却溶融装置、２……
焼却炉、３……溶融炉、４……焼却用炉体、５……導波
管、６……被処理物供給装置、７……燃焼用空気供給装
置、８……焼却部、９……マイクロ波反射板、9A……
孔、12……マイクロ波吸収体、13……溶融用炉体、14…
…導波管、15……レトルト、16……ガス排気管。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼却用炉体と、焼却用炉体に設けられてマ
   イクロ波を照射する導波管と、焼却用炉体に設けられて
   被処理物を供給する被処理物供給装置と、焼却用炉体に
   設けられて燃焼用空気をマイクロ波の進行方向と同方向
   に供給する燃焼用空気供給装置と、多数の孔を有して焼
   却用炉体の底部に配置したマイクロ波反射板と、マイク
   ロ波反射板の上部に配置した多数のマイクロ波吸収体と
   を有し、このマイクロ波吸収体の熱により被処理物を乾
   燥・焼却させて焼却灰を発生させる焼却部とから成る焼
   却炉、 及び、マイクロ波反射板を介して焼却用炉体に連設さ
   れた溶融用炉体と、溶融用炉体に設けられてマイクロ波
   を導入する導波管と、マイクロ波反射板の孔から通過し
   た焼却灰を溜めて溶融させ、溶融用炉体の底部に位置し
   て溶融用炉体から脱着可能なレトルトと、焼却炉の発生
   ガスの排気を行なうガス排気管とから成り焼却炉の下部
   に配置された溶融炉 とで構成されることを特徴とするマイクロ波焼却溶融装
   置。
2. 【請求項２】マイクロ波反射板の孔径は、マイクロ波波
   長λの1/4以下であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のマイクロ波焼却溶融装置。