JP3060934B2

JP3060934B2 - 廃棄物焼却処理システム

Info

Publication number: JP3060934B2
Application number: JP8031095A
Authority: JP
Inventors: 佳行柏木; 雄二石坂
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 2000-07-10
Anticipated expiration: 2016-02-20
Also published as: JPH09229327A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物焼却処理シス
テムに関し、特に、焼却時のエネルギーを電気エネルギ
ーに代え、この電気エネルギーを焼却時の加熱処理手段
に有効に利用する処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ゴミは年々その量が増加し、その処
理が問題となっている。都市ゴミは一般に一般の家庭と
か、オフィス等から廃棄物として排出され、可燃性のも
のが主となっている。そして、この廃棄物の中には近年
多種多様な化学物質が多く含まれているようになってき
た。

【０００３】このような化学物質を焼却すると、有害な
ガスが発生し、環境汚染、焼却施設の劣化等の問題が発
生するので、それらに対応した技術の開発が不可欠とな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように廃棄物の
処理については、種々の問題があり、その解決方法（手
段）についても広い技術分野から多くの提案があり、解
決が図られようとしている。

【０００５】上記のように廃棄物の中には、塩化ビニル
樹脂を多く含んだプラスチックや、オフィスで使用する
紙のように、塩素系漂白剤で漂白し、比較的多量の塩素
を含んだものが混入している。

【０００６】従って、これらの廃棄物を加熱処理する際
に問題となるのは、廃棄物中に含まれる塩素及び塩素化
合物の処理であり、加熱過程でガス化した塩素は、フィ
ルタ等で吸着処理して大気中に塩素成分が排出されない
ようにしている。

【０００７】一方、加熱過程でガス化しなかった塩素成
分は処理灰として結合してしまい、高濃度の塩素を含有
した処理灰となる。

【０００８】このように処理灰が塩素を含有している
と、処理灰を資源として再利用することは困難でありも
っぱら地中に埋設することで処理されている。

【０００９】その為に、処理灰を再利用する場合には、
事前に廃棄物を分別して塩素発生の少ない廃棄物のみ選
別して加熱処理し、その処理灰を燃料、ブロック等の固
形化して再利用することが行われている。

【００１０】しかして、廃棄物の分別を行うことは効率
が悪く、しかも資源回収率も低いことから、塩素を効果
的に除去する技術の確立が望まれている。

【００１１】そこで、本発明は、処理灰から効果的に塩
素成分を除去し且つ、これから炭素成分を抽出して固形
化し、塩素成分を含まない固形化燃料を得て、この固形
化燃料を燃焼することによって電気エネルギーを得、更
に、この電気エネルギーを加熱処理時に有効に利用し、
効率の良い廃棄物焼却処理システムを提供することを目
的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明において上記の課
題を解決するための手段は、塩素を含有する廃棄物を、
塩素及び塩素化合物と反応しやすい成分の添加物とを混
合して、誘導加熱による加熱処理手段で乾留処理し、生
成された残渣を水洗浄して脱塩素処理するとともに、脱
塩素処理した残渣から炭素成分を分離抽出し、この炭素
成分を乾燥固形化して塩素を除去した固形燃料を得、該
固形燃料と前記乾留処理時に発生するガスとを燃焼炉で
燃焼して高温高圧ガスを発生させ、これを熱機関に導入
し該熱機関で発電機を駆動して電気エネルギーを得、こ
の電気エネルギーを前記加熱処理手段の誘導加熱に利用
するものである。

【００１３】発明者らは、数々の実験調査の結果、廃棄
物に含まれる塩素及び塩素化合物と反応しやすいアルカ
リ系の物質を、廃棄物に適量混合して加熱処理すること
で、処理灰に塩素成分を効果的に固定化できることを見
い出した。しかも、この処理灰を水洗浄することで処理
灰から効果的に塩素を除去できることも見い出し、これ
から炭素成分を抽出し、固形化することで、塩素成分を
含まない燃料として再利用可能な固形燃料が得られるこ
とを見い出した。

【００１４】本発明は、この乾留時発生ガスと共に固形
燃料を燃焼炉で燃焼させることで高温高圧ガスを得、こ
のガスで熱機関を介して発電機を回転させて電気エネル
ギーを得、この電気エネルギーを加熱処理手段の誘導加
熱に有効利用して廃棄物の燃焼処理を効率良く行うよう
にしたものである。

【００１５】以下、図１に示す概念図によって説明する
と、処理しようとする塩素を含有する廃棄物（ゴミ）
と、塩素及び塩素化合物と反応しやすい成分の添加物を
混合して加熱処理手段に投入し、該加熱処理手段で所定
温度で所定時間乾留処理し、塩素成分を固定化する。

【００１６】次に、この加熱処理手段で生成された灰等
の残渣を水槽で所定時間（約３０分）撹拌して塩素分を
水に溶解し、これを脱水分離することで、残渣から塩素
を除去し、これを乾燥・固形化する。

【００１７】一方、残渣の物性により、該残渣を分離手
段により各物質に分離し、分離後の物質を乾燥し固形化
する。

【００１８】この固形化した物質から更に炭素成分を抽
出して固形化（粉末状態又は所定の形状化）し、固形燃
料として燃焼炉に供給する。

【００１９】上記の塩素及び塩素化合物と反応しやすい
成分の添加物は、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属
化合物、アルカリ金属、及びアルカリ金属化合物の何れ
か単体又はこれらの混合物からなり、添加量は処理され
る廃棄物の５〜３０重量％、又は廃棄物の含有塩素量の
２〜１０倍添加する。

【００２０】また、乾留処理工程の温度は、２００〜５
５０℃とすることで、処理灰に塩素成分を固定化できる
ことから、ガス化する塩素成分の軽減ができ、しかも処
理灰から塩素成分が効果的（殆ど皆無）に除去される。

【００２１】この塩素を含まない固形燃料を乾留時に発
生するガスとともに燃焼炉に供給して燃焼させ、高温高
圧ガスを発生させてガスタービン等の熱機関に導き、軸
出力を得て発電機を駆動して電気エネルギーを得、その
一部を加熱処理手段の誘導加熱コイルに供給する。

【００２２】誘導加熱には、２００〜６００ＨＺの高周
波が適するので、発電機にはこの周波数を出力する高周
波発電機を使用するか、又は普通の周波数を出力し、こ
れを電力変換手段で、高周波に変換する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２４】図２は本発明の実施の形態におけるシステ
ム構成図を示し、同図において１は加熱処理手段である
加熱処理部で、該加熱処理部１は、金属の円筒部材２
と、この円筒部材２の内部に設けられ廃棄物を移送する
スクリュー３と、円筒部材２の外周に設けられた誘導加
熱コイル４および５とから成る。誘導加熱コイル４およ
び５は半円状に形成され、円筒部材２の上，下に設けら
れているが、上部の誘導加熱コイル５は、必ずしも設け
る必要がなく、必要に応じて設けられる。

【００２５】６は廃棄物供給部で、円筒部材２の一端側
に設けられ、ここから廃棄物と添加物が投入される。

【００２６】７は円筒部材２の他端側に設けられた排出
部で、加熱処理部１で焼却処理された灰等を排出する。

【００２７】８は燃焼ガス取出部で、加熱処理部１内で
発生したガスを取り出し燃焼炉９に導入する。

【００２８】１０は水槽で、撹拌機１１を有し、排出部
７の下端に設置されて排出部７から排出された灰を含む
残渣を水に入れて撹拌する。１２は脱水・分離部で、水
槽１０内で撹拌され灰を含んだ液体を取り込み、炭素成
分を脱水分離して取り出す。

【００２９】１３は乾燥固形化部で、脱水・分離部１２
で脱水された炭素成分を乾燥固形化する。固形化は、粉
末状や所定形状となす。固形化された物質はコンベア等
の取り出し部１４に送出される。この固形化された炭素
成分は、固形燃料として燃焼炉９に供給して高温高圧ガ
スを得、ガスタービン又はガスエンジン等の熱機関１５
に導入して機械的軸出力として取り出し、発電機１６を
駆動して電気エネルギーを得る。

【００３０】１７は周波数変換装置で、発電機１６の出
力周波数が普通の５０又は６０ＨＺで、その一部の電力
を取り出す場合には、これを２００〜６００ＨＺに変換
し、加熱処理手段の誘導加熱コイル４，５に供給する。
発電機１６が高周波発電機である場合は必要でない。

【００３１】なお、１８はモータで、加熱処理部１のス
クリュー３を回転させる。１９は軸受、２０は円筒部材
２に廃棄物の流れ方向に複数個設けた添加物供給部で、
必要に応じて追加の添加物を供給する。

【００３２】次に塩素成分を含まない固形燃料を得る手
順を説明する。まず、塩素を含有する廃棄物を廃棄物供
給部６から投入する。このとき塩素及び塩素化合物と反
応しやすい成分の添加物を混入する。投入された廃棄物
と添加物は、スクリュー３で円筒部材２内で移送され、
誘導加熱コイル４（５）で２００〜５５０℃の温度で加
熱処理（蒸し焼き）されながら排出口７側に回転しなが
ら移送され、乾留処理（固体有機物が加熱分解）され
る。このとき、添加物を任意の時点で必要に応じて添加
物供給部２０から供給する。

【００３３】添加する塩素成分と反応しやすい添加物と
しては、粉末状の、（１）アルカリ土類金属Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ（２）アルカリ土類金属化合物石灰（ＣａＯ）消石灰｛Ｃａ（ＯＨ）₂｝、炭素カルシウム（ＣａＣ
Ｏ₃）ドロマイト（ＣａＣＯ₃・ＭｇＣＯ₃）（３）アルカリ金属及びその化合物Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒの中から適宜選び、廃棄物の５〜３０重量％を添加す
る。上記の加熱処理部１で乾留処理されて生成された灰
等の残渣は、水槽１０に投入されて水洗浄され、脱塩処
理される。

【００３４】脱塩処理された灰は脱水・分離部１２で遠
心脱水して、炭素成分を取り出し、乾燥固形化部１３で
乾燥・固形化され固形化燃料として、取り出し部１４か
ら取り出される。脱水した水分は別途図示を省略した排
水処理部で処理される。

【００３５】取り出し部１４で取り出した固形燃料は、
乾留時に発生したガスと共に燃焼炉９で燃焼させ、生じ
た高温高圧ガスをガスタービン等の熱機関１５にて機械
的軸出力を得、発電機１６を駆動し電気エネルギーを得
る。そして、この電気エネルギーの一部又は全部を、直
接又は周波数変換装置１７を介して加熱処理部１の誘導
加熱コイル４，５に供給し、加熱処理に有効に利用す
る。

【００３６】なお、熱処理した残渣に、ガラス、セメン
ト材等の無機物、アルミ等の非磁性物、鉄等の磁性物が
混入している場合は、水槽１０で残渣を水洗浄した後、
図１に示すように、物性に基づき、脱水・分離部１２で
遠心分離し、分離後の物質を乾燥し、固形化できるもの
は固形化して取り出す。

【００３７】

【実施例】以下、塩素を含まない固形燃料を得る具体的
な一実施例について説明する。まず、標準的な都市ゴミ
を模擬した次のような模擬ゴミを作成した。

【００３８】模擬ゴミ２０重量％・プラスチック（ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＶＤＣ）５０重量％・紙（ティッシュ、新聞、包装紙、箱、飲料パック）２０重量％・布（ウエスなど）１０重量％・厨芥この模擬ゴミを破砕し、破砕した模擬ゴミ１０ｋｇに、
粉末状の添加物を４種選んで夫々添加して熱処理し、夫
々について水洗浄を実施した場合と、実施しなかった場
合について処理灰の塩素濃度（ｐｐｍ）を測定した。表
１にその実験結果を示す。なお、加熱処理中の乾留時に
発生する塩素濃度は１０ｐｐｍであった。

【００３９】

【表１】

【００４０】この表１の資料Ｎｏ．１について説明する
と、（１）上記の破砕した模擬ゴミ１０ｋｇに、粉末状の添
加物（Ｃａ（ＯＨ）₂）１ｋｇを混合して加熱処理部内
に投入する。

【００４１】（２）加熱処理部内においてゴミと添加物
を約５００℃で約１時間ほど蒸し焼き状態の加熱処理
（乾留）をする。

【００４２】（３）処理灰（残渣）約３．５ｋｇが生成
され、これを約３０分間撹拌しながら水洗浄して処理灰
中の塩素成分を水に溶解させる。

【００４３】（４）−１洗浄後の処理灰を遠心脱水機に
て脱水し、残った処理灰を乾燥し、粉末状態又は固形化
して利用する。

【００４４】（４）−２洗浄後の処理灰を遠心分離器に
て炭素成分を分離抽出する。例えば、抽出した炭素成分
は、乾燥し、粉末又は固形化して燃料に適用する。残っ
た処理灰は、乾燥し、粉末状態又は固形化して、ガラス
素材、セメント素材として利用する。

【００４５】（５）処理灰を原料とした新素材（４）−
１，（４）−２に於ける残留塩化水素は、イオンクロマ
トグラフィーで測定した結果、５ｐｐｍ以下でほとんど
検出されなかった。

【００４６】なお、水洗浄しない処理灰の塩素濃度は資
料Ｎｏ．２のように１．０００ｐｐｍであった。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明は、廃棄物に、塩素
及び塩素含有物と反応しやすい成分の添加物を混入させ
て熱処理することにより、処理灰に塩素成分が固定さ
れ、ガス化する塩素成分が減少し、しかも処理灰から塩
素成分を効果的に除去（殆ど皆無）されるため、抽出し
た炭素成分には塩素成分を含有していないので、固形燃
料として電気エネルギーを得るために有効に再利用でき
る。そして、乾留処理しているので、この炭素を有効に
生成することができる。

【００４８】更に、加熱処理手段は誘導加熱によるとと
もに、その電力は、固形燃料を燃焼して得た電気エネル
ギーを利用しているので、商用電源は必要なく、廃棄物
焼却処理設備の設置場所は制限されない。

【００４９】また、誘導加熱は、誘導加熱コイルに供給
する電力や周波数を制御することによって、加熱温度を
制御することができるので、低温乾留又は高温乾留のい
ずれも簡単に適用可能となる。

【００５０】また、燃焼炉からの燃焼ガスは、ガス中の
塩素成分は激減しているので簡易な設備を介することで
ガスエンジン及びタービンガスに供給して発電すること
ができる等種々の優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念説明図。

【図２】本発明の実施の形態におけるシステム構成図。

【符号の説明】

１…加熱処理部２…円筒部材３…スクリュー４，５…誘導加熱コイル６…廃棄物供給部７…排出部８…燃焼ガス取出部９…燃焼炉１０…水槽１１…撹拌機１２…脱水・分離部１３…乾燥固形化部１４…取り出し部１５…熱機関１６…発電機１７…周波数変換装置１８…モータ１９…軸受２０…添加物供給部

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−273909（ＪＰ，Ａ) 特開平９−137927（ＪＰ，Ａ) 特開平６−109219（ＪＰ，Ａ) 特公平４−68532（ＪＰ，Ｂ２) 特公平５−54005（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/10 ZAB F23G 5/44 ZAB

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】塩素を含有する廃棄物を、塩素及び塩素
化合物と反応しやすい成分の添加物とを混合して、誘導
加熱による加熱処理手段で乾留処理し、生成された残渣
を水洗浄して脱塩素処理するとともに、脱塩素処理した
残渣から炭素成分を分離抽出し、この炭素成分を乾燥固
形化して塩素を除去した固形燃料を得、該固形燃料と前
記乾留処理時に発生するガスとを燃焼炉で燃焼して高温
高圧ガスを発生させ、これを熱機関に導入し該熱機関で
発電機を駆動して電気エネルギーを得、この電気エネル
ギーを前記加熱手段の誘導加熱に利用するようにしたこ
とを特徴とする廃棄物焼却処理システム。
【請求項２】塩素及び塩素化合物と反応しやすい成分
の添加物は、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合
物、アルカリ金属、及びアルカリ金属化合物の何れか単
体又はこれらの混合物からなり、添加量は処理される廃
棄物の５〜３０重量％添加することを特徴とする請求項
１記載の廃棄物焼却処理システム。
【請求項３】塩素及び塩素化合物と反応しやすい成分
の添加物は、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合
物、アルカリ金属、及びアルカリ金属化合物の何れか単
体又はこれらの混合物からなり、添加量は処理される廃
棄物の含有塩素量の２〜１０倍添加することを特徴とす
る請求項１記載の廃棄物焼却処理システム。
【請求項４】乾留処理工程の温度は、２００〜５５０
℃としたことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の
廃棄物焼却処理システム。