JP2798189B2

JP2798189B2 - 廃棄物の焼却方法

Info

Publication number: JP2798189B2
Application number: JP3032760A
Authority: JP
Inventors: 統雄畔上
Original assignee: 株式会社プランド研究所
Priority date: 1991-02-27
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH04273909A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば一般家庭或い
は事務所から排出される可燃物などの廃棄物を廃棄物受
入貯蔵槽に投入した後、各処理工程を経て焼却炉に投入
して廃棄物を焼却する廃棄物の焼却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から都市ごみ焼却施設において処理
処分されていたいわゆる可燃性の都市ごみ（廃棄物）に
ついては、近年多様な化学物質が混入していることか
ら、その排気ガスの処理、排水、焼却灰の処分過程で二
次的な環境汚染問題が発生し、その対策が極めて困難な
ものとなってきている。とくに、地球的規模の環境問題
を背景にして、都市ごみ焼却炉の排気ガスの発生を抑制
する技術の開発が緊急かつ重要な課題となってきてい
る。その解決策としては、これまで次の２つの方法が取
られてきている。

【０００３】第１は、都市ごみ焼却炉に排気ガス処理施
設などの公害防止設備を高度なものとし、かつ焼却炉か
らの余熱を発電や蒸気・温水として有効に活用する方法
である。

【０００４】第２は、都市ごみを燃料化して、これを化
石燃料資源に代替していくことを狙った各種の固形燃料
（ＲＤＦと称す）の製造方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術のうち、前者は、都市ごみの処理にかかる費用が
増大し、かつ都市ごみから発生するエネルギーを有効に
活用するには厳しい限界があることが分かってきてい
る。このため、大型化によってスケールメリットの追求
がなされているが、大型化の場合には周辺への環境への
影響も大きく、現状では第２の方法（後者）に向けての
研究開発に関心が払われるようになってきているが、本
格的な事業化がなかなか進んでいないのが現状である。

【０００６】しかも、化石燃料に比べて塩素（Ｃｌ）に
よるボイラーの腐食などがあって、高効率でクリーンな
エネルギーを得ることが困難とされている。

【０００７】また、近年都市ごみを焼却する場合、都市
ごみに直接Ｃａ（ＯＨ）₂を添加する方法や、都市ごみ
を固形燃料化する場合、原料都市ごみを乾燥した後、Ｃ
ａ（ＯＨ）₂を添加する方法が採られているが、この方
法による燃焼では都市ごみとＣａ（ＯＨ）₂成分との反
応によりＮＯｘ対策やクリーンなエネルギーを得るのに
抜本的な解決策となっていないのである。

【０００８】この発明の目的は、上記問題点を解決する
ため、塩素による腐食を効果的に防止できて、ＮＯｘや
有機化学物質の発生を効果的に抑制できると共に、特に
水分が４０％以上含まれている都市ごみなどの廃棄物を
廃棄物受入貯蔵槽に投入した後、各処理工程を経て焼却
炉に投入し焼却する際、廃棄物の特性に応じて廃棄物に
アルカリ土類金属酸化物を必要量だけ投入して物理化学
的な反応処理を行なわせしめてクリーンな燃料として焼
却炉にて焼却し高効率でクリーンなエネルギーを得るよ
うにした廃棄物の焼却方法を提供することにある。

【０００９】

【課題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、都市ごみなどの廃棄物を廃棄物受入貯蔵
槽に投入した後、解砕機，破砕機および混合加熱反応器
を経て焼却炉に投入して廃棄物を焼却する際、前記廃棄
物の特性に応じて、前記廃棄物受入貯蔵槽，解砕機，破
砕機または混合加熱反応器の全部または少なくともいず
れか１ケ所にアルカリ土類金属酸化物を添加して物理化
学的反応処理を行うことを特徴とする廃棄物の焼却方法
である。

【００１０】また、本発明は、前記混合加熱反応器を６
０℃〜１００℃に加熱する廃棄物の焼却方法であり、さ
らに前記都市ごみなどの廃棄物に含まれる水分が４０重
量％以上である廃棄物の焼却方法である。

【００１１】アルカリ土類金属酸化物を前記混合加熱反
応器に、廃棄物に対して１〜５重量％（以下％は重量基
準である。）添加する廃棄物の焼却方法も本発明であ
る。

【００１２】

【作用】この発明の廃棄物の焼却方法を採用することに
より、廃棄物を焼却炉で焼却する前の廃棄物受入貯蔵
槽、解砕機、破砕機または混合加熱反応器の全部または
少なくともいずれか１ケ所に廃棄物の特性に応じて必要
な量のアルカリ土類金属酸化物を添加して物理化学的反
応処理を行うことによってクリーンな燃料として焼却炉
で焼却されて、高効率でクリーンなエネルギーが得られ
ると共に、塩素による腐食を効果的に防止でき、ＮＯｘ
が除外される。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１４】図１を参照するに、例えば一般家庭あるい
は事務所から排出される都市ごみなどの廃棄物Ｇは、
紙、ダンボール、繊維類などの可燃物と、鉄、アルミ、
ガラス、土、石などの不燃物と、これらに含まれる水
分、特に４０％以上含有している水分などで構成されて
おり、例えばトラック、パッカー車などの運搬車などで
運ばれてきて、一旦、ピットなどからなる廃棄物受入貯
蔵槽１に投入される。この廃棄物受入貯蔵槽１から必要
な量だけ、必要な時期に廃棄物Ｇが解砕機３に投入され
る。

【００１５】この解砕機３は、例えば油圧低速駆動型の
引裂き粗破砕機で、具体的な構造は公知であるため、詳
細な説明は省略するが、回転数がそれぞれ異なる２また
は３軸を有し、各軸の外周にはそれぞれ複数の刃が備え
られている。

【００１６】而して、投入された廃棄物Ｇを、回転数が
それぞれ異なる２または３軸の回転引裂刃によりくわえ
込み、引裂き、強固なものまで突き破って、低速、高ト
ルクの油圧駆動によりゆっくり引裂かれ、本体下部の排
出口から排出される。この解砕機３の駆動は油圧駆動方
式となっており、可変吐出アキシャルピストンポンプを
使用することにより、通常負荷時は、高速、低トルクに
て、負荷増大時に低速、高トルク運転と負荷の必要に応
じて軸回転数を可変とすることができるため、破砕負荷
については、常時最適状態にて運転制御が可能となって
いる。

【００１７】この解砕機３で解砕された第１廃棄物Ｇ１
は、例えばベルトコンベアなどからなる第１選別機５に
送られる。この第１選別機５には磁選機が備えられてい
て、この磁選機により鉄、非鉄などの金属が除去される
と共に有害危険物などが除去される。また、この第１選
別機５では、ビン、ブロックなどの中粒形無機物が選別
されて除去される。

【００１８】第１選別機５で金属，無機物が除去される
と、第２廃棄物Ｇ２は破砕機７に送られる。この破砕機
７は例えばハンマミルなどからなっており、この破砕機
７で第２廃棄物Ｇ２はさらに細かく粉砕される。

【００１９】この破砕機７で細かく粉砕された第３廃棄
物Ｇ３は、例えば磁選機、篩分器、比重差分離機などか
らなる第２選別機９に送られる。この第２選別機９で
は、第１選別機５で除去しきれなかった細かな金属や無
機物が除去されて、第４廃棄物Ｇ４が混合加熱反応器１
１に投入される。

【００２０】この混合加熱反応器１１は例えば回転式６
角ミキサ、リボンミキサ、あるいは移動スクリュ式撹拌
機などからなっていて、貯留されながら一定時間加熱し
て混合される。この混合加熱反応器１１における加熱手
段としては、熱風や加熱チューブあるいは加熱ジャケッ
トで行なうことにより、反応速度を早くさせることがで
きる。密閉状態下、例えば６０℃以上１００℃以下で反
応時間は１５分程度でも可能であるが、１時間以上行な
うのが好ましい。

【００２１】次いで、混合加熱反応器１１で反応された
第５廃棄物Ｇ５は、すでに公知の例えば流動床式ボイラ
やストーカー型ボイラなどの焼却炉１３に送られて必要
な条件下で焼却されて必要な高効率でクリーンなエネル
ギーが得られるのである。しかも、塩素による腐食を防
止でき、ＮＯｘや有機化学物質を除外させることができ
る。

【００２２】上述した廃棄物Ｇを廃棄物受入貯蔵槽１へ
投入してから混合加熱反応器１１までの処理工程を経て
焼却炉１３に投入して焼却するに際して、廃棄物受入貯
蔵槽１および解砕機３の両方に、アルカリ土類金属酸化
物としての例えばＣａＯを添加して、脱臭および腐敗醗
酵の抑制等を行なうと共にＣａＯを均一に混合拡散せし
め、高水準の反応を達成させることを目的として都市ご
みなどの廃棄物Ｇに対して物理化学的反応処理が行われ
る。この場合、ＣａＯの添加量は全添加量の０〜３０％
程度が好ましい。

【００２３】すなわち、実際に、廃棄物受入貯蔵槽１お
よび解砕機３にＣａＯを投入することによって、ＣａＯ
は、都市ごみ中の腐敗成分などおよび水分と反応し、熱
を発生させ、都市ごみの水分を減少させる効果があり、
かつ臭気を除く効果がある。したがって、これまでのこ
の種の施設が共通して克服しなければならなかった都市
ごみの受入貯留施設からの悪臭の発生等を防ぐことがで
きる。そしてＣａＯの作用によって腐敗・醗酵、昆虫の
発生などを抑制する効果がある。

【００２４】また、都市ごみの解砕を行なう解砕機３に
おいても事前にＣａＯが投入されることによって、悪臭
の防止、更には嫌気性醗酵物の付着によるプラントの腐
食などを防止することができる。廃棄物受入貯蔵槽１へ
の投入量は全投入量の１０％〜２０％の範囲で行なうこ
とが望ましい。

【００２５】また、前記第１選別機５で選別された第２
廃棄物Ｇ２を破砕機７に投入する際に、ＣａＯも一緒に
投入して、混合および第１次のＣａＯによる化学反応を
行なわしめる。この場合におけるＣａＯの添加量は、全
添加量の０〜５０％を添加して物理化学的反応処理する
のが望ましい。

【００２６】破砕機７に投入する目的は、破砕機７内に
おいてＣａＯと都市ごみが均一に混合すると同時に固体
と固体の接触を機械的に行ない、ＣａＯによる反応を促
進させることができる。従来のこの種の破砕工程から発
生する都市ごみの粉じんは、生物的に活性なものであ
り、かつ病原菌による環境への影響が少なからず認めら
れている。この点で、破砕機７内にＣａＯを投入するこ
とによって反応を促すばかりではなく、工場内における
労働環境の改善に著しい効果をあげることができる。

【００２７】ＣａＯの添加量は全投入量の１０％〜２０
％、場合によっては５０％までを投入することが妥当で
ある。

【００２８】さらに、前記混合加熱反応器１１に第２選
別機９で選別された第４廃棄物Ｇ４を投入すると同時に
ＣａＯを投入してもよい。この場合におけるＣａＯの添
加量は全添加量の２０％〜１００％が望ましい。この工
程でＣａＯを投入する目的はＣａＯによる反応を完結す
るためのものである。

【００２９】前工程の廃棄物受入貯蔵槽１、解砕機３お
よび／または破砕機７でＣａＯを１００％添加する場合
でも、反応を完結するためにこの混合加熱反応器１１を
設ける必要がある。すなわち、この混合加熱反応器１１
において、都市ごみの水分とＣａＯが反応してＣａ（Ｏ
Ｈ）₂が生ずる初期の反応が達成され、都市ごみ全体が
ｐＨ９〜１２のアルカリ性となって、微生物が死滅又は
不活性化される。硫化水素などの酸性臭気成分がＣａＯ
又はＣａ（ＯＨ）₂の作用により無臭化される。

【００３０】更に、Ｃａ（ＯＨ）₂と都市ごみの蛋白
質，糖質などとの間に加水分解その他の複雑な反応が生
じ、これと熱変性によって有機質が改質される。これに
よって、微生物によって分解され易い不安定な有機質が
安定な物質に変化すると共に、組織に変性が起こり、軟
質化し、繊維化、多孔質化などを起す。また、反応熱と
加熱によって水蒸気が発生し、蛋白質の分解によってア
ルモニアガスが発生する。これは混合加熱反応器１１か
ら除去する。これらの作用によって、微生物により分解
されにくくなり、都市ごみは生物学的に安定化される。
また、組織変性に加えて水分の減少と分散によってべと
つきがなくなり、機械的ハンドリング性が向上する。

【００３１】場合によっては、廃棄物受入貯蔵槽１、解
砕機３、破砕機７および混合加熱反応器１１のすべてに
ＣａＯを適宜な添加量でもって添加するようにしてもよ
い。

【００３２】また、前記廃棄物受入貯蔵槽１、解砕機
３、破砕機７または混合加熱反応器１１の４ヶ所のう
ち、適宜組み合わせて２ヶ所または３ヶ所にＣａＯを廃
棄物Ｇの特性に応じて適宜な添加量でもって添加するよ
うにしてもよい。

【００３３】したがって、前工程はＣａＯを添加し、都
市ごみと反応させ、物理化学的に安定な物質に転換し、
かつアンモニアなどＮＯｘ成分を都市ごみの中から除外
するための工程である。

【００３４】水分が４０％以上も含まれている日本の都
市ごみの実施例では、ＲＤＦの発熱量は４０００kcal/k
g 近くになり、ヨーロッパの実施例では３５００kcal/k
g になり、いずれにしても石炭ボイラーによって混焼す
るのに最適な物理化学的性状と生物的に安定した貯留特
性を持つ燃料となる。

【００３５】次に、上述した廃棄物Ｇを廃棄物受入貯蔵
槽１に投入してから混合加熱反応器１１までの処理工程
を経て第５廃棄物Ｇ５としての燃料が得られるが、前記
廃棄物受入貯蔵槽１、解砕機３、破砕機７および混合加
熱反応器１１に添加するＣａＯの全添加量は、次の手段
で決定するのが好ましいものである。

【００３６】すなわち、都市ごみなどの廃棄物Ｇを１０
０％とし、この廃棄物Ｇ中には、分析すると、水分、プ
ラスチック、無機物、有機物および資源化物が含有され
ている。そして、水分を乾燥機などを使用してＷ％を、
プラスチック、無機物および資源化物をそれぞれ通常の
分析法である目視手選分析でＰ、Ｍ、Ｒ％を測定するこ
とによって、有機物Ｕ％は、Ｕ＝１００−（Ｗ＋Ｐ＋Ｍ
＋Ｒ）に基づいて算出される。

【００３７】ＣａＯの添加率Ａは、Ａ＝Ｋ×Ｕ（但し、
Ｋ：定数）となり、しかも、ＫはＰ、Ｗの関数であるＫ
＝ｆ（Ｐ，Ｗ）で表されると共に、ＣａＯの添加率を決
定する補正項であって、プラスチックの混入率（Ｐ）と
水分率（Ｗ）の比率によって決定されるものである。原
理的にはプラスチック中の塩素に対して燃焼時点で中和
するに必要なＣａＯの添加量を算定することによって補
正する項である。

【００３８】本実施例においては世界各国の都市ごみ質
に対して適応性を調査した結果、Ｋ＝０．０２〜０．１
５の範囲で最適な添加率を決定する方法を規定するもの
である。

【００３９】Ｗの項は水分が過剰である場合に、有機物
に対するＣａＯの有効添加率を補正するものである。

【００４０】このＣａＯの添加率Ａ％を基にすると、廃
棄物受入貯蔵槽１または解砕機３では１〜２％を、破砕
機７では２％程度、混合加熱反応器１１では１〜５％の
ＣａＯを添加して物理化学的反応処理をするのが望まし
いものである。したがって、廃棄物Ｇを処理する各処理
工程でのＣａＯで物理的および化学的に安定した第５廃
棄物Ｇ５としての燃料を得ることができる。

【００４１】また、廃棄物Ｇを第１選別機５へ流すこと
なく、また、第２選別機９へ流すことなく、焼却炉１３
に投入して焼却処理しても高効率なクリーンなエネルギ
ーを得ることができる。

【００４２】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜の変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。例えば、本実施例で
は、アルカリ土類金属酸化物としてＣａＯを例にとって
説明したが、このＣａＯにＭｇＯを混入したものでもよ
く、またＭｇＯだけであっても対応可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明から理解され
るように、この発明によれば、特許請求の範囲に記載さ
れたとおりの構成であるから、廃棄物受入貯蔵槽、解砕
機、破砕機または混合加熱反応器の全部または少なくと
もいずれか１ケ所にアルカリ土類金属酸化物を適宜な量
だけ添加して物理化学的反応処理を行なって焼却炉に投
入して焼却処理を行なうことにより、高効率でクリーン
なエネルギーを得ることができると共に、塩素による腐
食を防止でき、かつＮＯｘを除外することができる。ま
た石炭火力プラントにおいて都市ごみとの混焼を行なう
方法で効率的に適用可能である。

【００４４】さらに、例えば４０％以上の高水分を含ん
でいる都市ごみから固形物を得ることが可能となり、ま
たアルカリ土類金属酸化物との反応が均一かつ高い水準
で行われているため、ごみ質が繊維状に改質され、高負
荷燃焼が得られると共に、エミッションファクターをコ
ントロールできる。しかもマテリアルハンドリングが容
易となり、定量安定フィードが実現し、均一な燃焼温度
制御が可能となると共に過剰空気率が低く抑えられ、高
い熱効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施する一実施例であり、収集され
た廃棄物を各処理工程を経て焼却炉で焼却する概念的な
工程を示す図である。

【符号の説明】

１廃棄物受入貯蔵槽３解砕機５第１選別機７破砕機９第２選別機１１混合加熱反応器１３焼却炉Ｇ廃棄物Ｇ１〜５廃棄物

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】都市ごみなどの廃棄物を廃棄物受入貯蔵
槽に投入した後、解砕機、破砕機および混合加熱反応器
を経て焼却炉に投入して廃棄物を焼却する際、前記廃棄
物の特性に応じて、前記廃棄物受入貯蔵槽、解砕機、破
砕機または混合加熱反応器の全部または少なくともいず
れか１ケ所にアルカリ土類金属酸化物を添加して物理化
学的反応処理を行なうことを特徴とする廃棄物の焼却方
法。
【請求項２】前記混合加熱反応器を６０℃〜１００℃
に加熱することを特徴とする請求項１に記載の廃棄物の
焼却方法。
【請求項３】前記都市ごみなどの廃棄物に含まれる水
分が４０重量％以上であることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の廃棄物の焼却方法。
【請求項４】アルカリ土類金属酸化物を前記混合加熱
反応器に、廃棄物に対して１〜５重量％添加することを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の廃棄物の焼
却方法。