JP3302820B2

JP3302820B2 - 煤塵溶融固化処理装置

Info

Publication number: JP3302820B2
Application number: JP08629094A
Authority: JP
Inventors: 政信志垣
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH07294144A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】伝統的に、都市ごみ等を焼却させ
た場合に焼却炉で発生する燃焼ガスから集塵機等で捕集
される煤塵は、そのまま埋め立て処理されていたが、現
在においては、「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」
の改正により、有害重金属類やダイオキシン類の含有量
が多い煤塵については、厚生大臣が指定する所定の中間
処理を施した上でなければ、埋め立て等の最終処分を行
い得ないとされている。すなわち、溶融固化、セメント
固化、薬剤処理、酸等の溶媒による処理である。本発明
は、このような中間処理のうち溶融固化処理を行うため
の装置であって、特に、煤塵投入口及びスラグ排出口を
備えた溶融炉と、煤塵投入口に連設された煤塵供給装置
と、スラグ排出口を水封する冷却水槽を備えたスラグ冷
却固化装置と、を具備する煤塵溶融固化処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【発明の背景】上記した溶融固化処理は、煤塵を溶融炉
により１３００〜１４００℃で溶解して、ガラス化した
スラグとして取り出し、これを冷却（徐冷又は急冷）す
ることにより重金属類をスラグ化した組織の中に封じ込
めるのである。なお、この溶融スラグは無害化埋立又は
有効利用（例えば、セメント骨材，タイル等の原料とし
て利用）される。一方、煤塵に含まれるＣｄ，Ｐｂ，Ｈ
ｇ等の低融点物質は、溶融炉内で揮散して排ガスと共に
排出，冷却され、バグフィルタ等により捕集される。な
お、この捕集揮散物は、爾後、上記したセメント固化，
薬剤処理，酸抽出法の何れかにより固定化，安定化処理
（以下「後処理」という）する必要があるが、その量は
極く僅かである。

【０００３】かかる溶融固化処理には、一般に、表面溶
融炉，内部溶融炉，コークスベッド溶融炉、旋回流溶融
炉等の燃料焚溶融炉や電気アーク炉，電気抵抗炉，プラ
ズマ溶融炉，電気加熱炉，マイクロ波溶融炉等の電気溶
融炉が使用される。

【０００４】しかし、電気集塵機やバグフィルタ等によ
って捕集された煤塵は、その大部分を粒径が１μｍ以下
の微粉物であることから、スクリューフィーダ等の煤塵
供給装置により溶融炉内に投入させた場合、その大部分
が飛散して空中に浮遊し易く、多くの煤塵が溶融されな
いまま排ガスと共に炉外に排出されてしまう虞れがあ
る。このため、溶融処理効率が頗る悪くなり、後処理量
が増大する。

【０００５】特に、ガス，灯油，コークス等を助燃して
溶融処理する表面溶融炉等の燃料焚溶融炉にあっては、
灯油等の燃焼ガス量が多いため、微粉状の煤塵をそのま
ま投入すると、バーナ火焔により煤塵が吹き上げられ
て、排ガスに同伴される煤塵量が多くなり、上記した未
溶融煤塵の発生率が極めて高くなる。なお、燃料焚溶融
炉でもサイクロンファーネスと呼ばれる旋回流溶融炉に
あっては、元来、粉粒状の被溶融物を炉内に吹き込むよ
うにするため、上記した問題は生じないが、被溶融物の
粒径が大きいもの程、遠心力により炉壁へと密着して溶
融するので、実際上は、粒径の極めて小さな煤塵につい
ては溶融処理効率があまり良くない。

【０００６】また、溶融炉への煤塵供給装置としては、
上記した旋回流溶融炉を除き、一般に、スクリューフィ
ーダ等が使用され、フィーダ内に充満する煤塵によるマ
テリアルシールによって溶融炉の煤塵投入口からの空気
侵入が防止されるようになっている。このため、溶融炉
のスラグ排出口が冷却水槽により水封されることと相俟
って、炉内は気密状態に維持されることになる。

【０００７】しかし、煤塵供給装置への煤塵供給量が不
足する場合には、上記したマテリアルシール効果が発揮
されず、煤塵投入口から炉内に空気が侵入することにな
る。このような空気侵入があり、炉内の気密性が維持さ
れない事態が発生すると、カーボン電極を使用する電気
アーク炉，電気抵抗炉，プラズマ溶融炉等の電気溶融炉
を使用している場合には、電極の消耗に伴いＣＯが大量
に発生するため、爆発事故が発生する虞れがある。した
がって、かかる電気溶融炉を使用する場合には、Ｎ₂ガ
スを封入する等の防爆対策を講じておく必要があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
点に鑑みて、燃料焚溶融炉及び電気溶融炉の何れを使用
する場合においても、上記した如き問題を生じることな
く、煤塵の溶融固化処理を良好に行いうる煤塵溶融固化
処理装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の煤塵溶融固化処
理装置にあっては、上記した目的を達成すべく、特に、
煤塵供給装置を、煤塵投入口に接続された煤塵供給ケー
スと、このケース内を煤塵投入口に連通する煤塵投入室
と煤塵供給ホッパが接続された煤塵押送室とに区画す
る、複数の小径孔を穿設した隔壁体と、煤塵押送室に配
設されており、ホッパから供給された煤塵を押送して隔
壁体の小径孔から煤塵投入室へと押し出す押送体と、を
具備するものに構成しておくことを提案する。かかる煤
塵供給装置にあっては、煤塵投入室に、隔壁体の小径孔
から押し出された煤塵の圧縮棒状材を所定寸法に切断す
る切断体を配設しておくことが好ましい。

【００１０】

【作用】煤塵供給ホッパから煤塵押送室に供給された微
粉状の煤塵は、押送体により隔壁体方向に押送されて、
隔壁体の小径孔から煤塵投入室へと押し出される。すな
わち、煤塵は棒状に圧縮された上で、煤塵投入室へと押
し出される。この棒状圧縮成形物は、脆性物であるか
ら、隔壁体から所定量押し出された時点で、その自重に
より折損して、煤塵投入口へと落下する。また、煤塵投
入室に切断体を配設した場合には、この切断体の作用に
より、棒状圧縮成形物は積極的に折損，切断されて、煤
塵投入口へと落下する。何れにしても、溶融炉内には、
煤塵がペレット状に圧縮成形された形態で落下供給され
ることになる。

【００１１】したがって、微粉状の煤塵をそのまま溶融
炉内に供給する場合と異なって、炉内において煤塵が飛
散することがなく、炉から排出される排ガスの多少に拘
わらず、煤塵が溶融されないまま排ガスと共に炉外に排
出されることがなく、炉に投入された煤塵がすべて溶融
されることになる。したがって、セメント固化等の後処
理が排ガスと共に排出される揮散物についてのみ行われ
ることになり、その量は極く僅かである。なお、旋回流
溶融炉を使用する場合にも、上記した如く、煤塵を圧縮
成形した上で供給するようにすると、被溶融物の粒径が
大きくなり、遠心力により炉壁へと密着して溶融するの
で、微粉状の煤塵をそのまま供給した場合に比して、溶
融効率が著しく向上する。

【００１２】また、隔壁体の小径孔には、常に、煤塵が
詰まっていることから、煤塵供給ホッパが空となるよう
な極端な場合も含めて、このホッパからの煤塵供給量が
不足して、煤塵押送室内における煤塵によるマテリアル
シール効果が発揮されない場合にも、煤塵押送室と煤塵
投入室とが完全に遮断されことになる。すなわち、煤塵
供給装置への煤塵供給量の変動に拘わらず、煤塵投入室
に連なる煤塵投入口から空気が侵入するようなことがな
い。したがって、スラグ排出口が冷却水槽により水封さ
れていることと相俟って、常に、溶融炉内が空気出入り
のない気密状態に保持されるため、カーボン電極を使用
する電気アーク炉，電気抵抗炉，プラズマ溶融炉等の電
気溶融炉を使用した場合にも、Ｎ₂ガスを封入する等の
防爆対策を講じておかずとも、爆発事故が発生せず、安
全な処理を行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の構成を図１〜図５に示す実施
例に基づいて具体的に説明する。

【００１４】この実施例の煤塵溶融固化処理装置は、図
１に示す如く、溶融炉１とスラグ冷却固化装置２と煤塵
投入装置３とからなる。

【００１５】溶融炉１は、図１に示す如く、上壁に煤塵
投入口４及び排気口５並びにカーボン電極６…を設ける
と共に側壁下部に湯口たるスラグ排出口７を設けてなる
公知の電気アーク炉であって、電極６…と炉底のベース
メタル８との間でアーク放電を生じさせ、これによって
生じる熱により投入口４から炉１内に投入された煤塵９
ｂ…を溶融させ、その溶融スラグ９ｃを排出口７から溢
流排出させるようになっている。

【００１６】スラグ冷却固化装置２は、図１に示す如
く、スラグ排出口７を水封する冷却水槽１０と、冷却水
槽１０内からスラグピット１１上へと延びる水封フライ
トコンベア１２とを具備してなる。而して、スラグ排出
口７から排出された溶融スラグ９ｃは、冷却水槽１０内
に落下し、水冷（急冷）されて黒色の砂粒状物となり、
コンベア１２により、水切りされた上でスラグピット１
１に排出される。

【００１７】煤塵供給装置３は、図１〜図５に示す如
く、煤塵投入口４に接続された煤塵供給ケース１３と、
このケース１３内を煤塵押送室１３ａと煤塵投入室１３
ｂとに区画する隔壁体１４と、煤塵押送室１３ａに配設
された押送体１５と、煤塵投入室１３ｂに配設された切
断体１６と、からなる。

【００１８】煤塵供給ケース１３は、図２〜図４に示す
如く、水平筒部分１３´ａとその一端部に連なる鉛直筒
部分１３´ｂとからなるＬ状の矩形筒である。水平筒部
分１３´ａの他端部には、その上面開口部に連通する煤
塵供給ホッパ１７が接続されていて、煤塵９ａをホッパ
１７から水平筒部分１３´ａ内である煤塵押送室１３ａ
に供給しうるようになっている。また、鉛直筒部分１３
´ｂの下端部は、煤塵投入口４に接続されている。

【００１９】隔壁体１４は、図２〜図４に示す如く、両
筒部分１３´ａ，１３´ｂ間に介設された厚い矩形板で
あり、水平筒部分１３´ａの一端部及びこれに連なる鉛
直筒部分１３´ｂの上端部を完全に遮蔽している。この
隔壁体１４には、その厚み方向に貫通する複数の円形の
小径孔１４ａ…が穿設されている。なお、隔壁体１４の
厚さ及び小径孔１４ａの径，形状は、後述するような棒
状圧縮成形物９ｂ，９´ｂが得られること及び小径孔１
４ａが常に煤塵９´ａで密閉シールされることを条件と
して任意に設定される。勿論、小径孔１４ａの数，配置
も、煤塵押送室１３ａの断面形状等に応じて任意に設定
される。

【００２０】押送体１５は、図１〜図３に示す如く、煤
塵押送室１３ａ内に平行に配設された一対のスクリュー
１５ａ，１５ａで構成されており、両スクリュー１５
ａ，１５ａを駆動モータ１８により同一方向に同一速度
で回転駆動させることによって、ホッパ１７から煤塵押
送室１３ａに供給された煤塵９ａを隔壁体１４へと押送
させるようになっている。つまり、煤塵押送室１３ａは
２軸式のスクリューフィーダに構成されている。

【００２１】切断体１６は、図２〜図３に示す如く、鉛
直筒部分１３´ｂの周壁であって隔壁体１４に直対向す
る周壁部分に回転自在に支持された回転軸１６ａと、そ
の先端部に隔壁体１４と平行して放射状に取り付けられ
た複数枚の羽根１６ｂ…とからなり、駆動モータ１９に
より比較的遅速で回転駆動されるようになっている。な
お、切断体１６の配設位置つまり羽根１６ｂ…と隔壁体
１４との距離によって、後述する煤塵ペレット９ｂの長
さが決定される。

【００２２】以上のように構成された煤塵溶融固化処理
装置１にあっては、煤塵９ａ…が煤塵供給装置３により
ペレット９ｂに圧縮成形された上で、煤塵投入口４から
炉１内に供給される。

【００２３】すなわち、ホッパ１７から煤塵供給室１３
ａに供給された煤塵９ａ…は、スクリュー１５ａ，１５
ａにより隔壁体１４へと押送され、隔壁体１４の小径孔
１４ａ…へと圧縮されつつ押し込まれることになり、更
にコンベア１５ａ，１５ａによる煤塵９ａ…の押送が継
続されるに従って、各小径孔１４ａ内の圧縮煤塵９´ａ
…は、漸次、隔壁体１４を通過して煤塵投入室１３ｂへ
と押し出されていく（図５（Ａ）参照）。つまり、隔壁
体１４は押出成形におけるダイスと同様の機能を果たす
ことになるのである。そして、小径孔１４ａ…から押し
出された煤塵つまり棒状圧縮成形物９´ｂ…は、それら
の先端が切断体１６の羽根１６ａ…に達すると（同図
（Ｂ）参照）、回転する羽根１６ａ…によって切断（折
損）されて、煤塵投入室１３ｂから煤塵投入口４へと落
下される（同図（Ｃ）参照）。すなわち、一定長さの煤
塵ペレット９ｂ…が炉１内に定量的に供給されることに
なる。

【００２４】炉１内に供給された煤塵ペレット９ｂ…
は、上記した如く、炉１内で溶融され、その溶融スラグ
９ｃはスラグ排出口７から冷却水槽１０に落下して、冷
却，水切りされた上で、スラグピット１１に排出され
る。一方、煤塵ペレット９ｂに含まれるＣｄ，Ｐｂ，Ｈ
ｇ等の低融点物質は炉１内で揮散して、排ガス９ｄと共
に排気口５から排出され、集塵機等により捕集されてセ
メント固化等の後処理を施される。

【００２５】このとき、煤塵投入口４から炉１内に供給
される煤塵９ｂは、微粉状の煤塵９ａ…を圧縮固化され
たペレット形態をなしているから、炉１内において飛散
するようなことがない。したがって、冒頭で述べた如
く、投入煤塵の一部が飛散して排ガス９ｄと共に排気口
７から排出されることがなく、投入煤塵のすべてを確実
に溶融処理することができる。

【００２６】しかも、煤塵投入室１を遮蔽する隔壁体１
４の各小径孔１４ａには、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す如
く、常時、煤塵９´ａ…が圧縮状態で充填されているた
め、煤塵投入口４からの空気侵入は完全に阻止されるこ
とになる。勿論、ホッパ１７からの煤塵供給量が不足す
る場合やホッパ１７が空になった場合にも、つまり煤塵
押送室１３ａ内に煤塵９ａ…が充満せず、押送煤塵９ａ
…によるマテリアルシールが発揮されない場合にも、図
５（Ｄ）に示す如く、隔壁体１４の小径孔１４ａ…はそ
れらが全て煤塵９´ａ…で閉塞されているから、上記空
気侵入阻止効果は何ら喪失しない。

【００２７】したがって、スラグ排出口７が水封されて
いることと相俟って、炉１内は完全な気密空間に保持さ
れることになり、冒頭で述べた如き格別の防爆対策はこ
れを何ら講じておく必要がない。

【００２８】なお、本発明に係る煤塵溶融固化処理装置
の構成は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良・変更
することができる。

【００２９】例えば、溶融炉１の形式は任意であり、上
記した電気アーク炉以外の電気溶融炉でも、表面溶融炉
等の燃料焚溶融炉であってもよい。図６は、本発明を表
面溶融炉を使用した煤塵溶融固化装置に適用した例を示
している。すなわち、表面溶融炉１は、煤塵投入口４か
ら投入された煤塵９ｂ…をプッシャ２１により炉１内に
供給し、天井のバーナ２０により炉１内の煤塵９ｂ…を
その表面層部分から溶融させるように構成されたもので
ある。この表面溶融炉１の煤塵投入口４には、前記した
と同一構造の煤塵供給装置３が接続されていて、投入口
４からの空気侵入を阻止した状態で、棒状に圧縮された
煤塵ペレット９ｂ…を投入口４から供給するようになっ
ている。また、表面溶融炉１のスラグ排出口７には、前
記したと同一構造のスラグ冷却固化装置２が連設されて
おり、排出口７及び炉１内から排出口７を経て排気口５
に至る排気経路５ａを冷却水槽１０により水封してい
る。このように電気溶融炉に比して燃料燃焼ガス量が多
い表面溶融炉１を使用した場合にも、微粉状の煤塵９ａ
…が、そのまま炉１内に供給されるのではなく、ペレッ
ト状の圧縮成形物９ｂとして供給されることから、バー
ナ火焔により吹き上げられたりせず、煤塵が溶融されな
いまま排ガス９ｃと共に排出されることがない。

【００３０】また、煤塵供給装置３の構成も、上記実施
例に限定されない。例えば、押送体１５は、上記した如
きスクリュー１５ａでなくとも、プッシャのようなもの
でもよく、要は、ホッパ１７から供給された煤塵９ａ…
を隔壁体１４の小径孔１４ａ…から押し出しうるような
ものであればよい。ところで、隔壁体１４の各小径孔１
４ａから押し出された棒状圧縮成形物９´ｂは脆性物で
あるから、隔壁体１４からの突出量が一定以上となる
と、その自重により折損するものである。したがって、
切断体１６は必ずしも設けておく必要がない。しかし、
切断体１６を設けておくと、投入口４に供給されるペレ
ット９ｂの長さを揃えることができ、定量供給を行う上
で好適である。勿論、切断体１６の構成も任意であり、
例えば、隔壁体１４に煤塵投入室１３ｂ側の表面に沿っ
て移動するような構造のものとして、隔壁体１４から突
出する棒状圧縮成形物９´ｂを根元から切断するように
してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の煤塵溶融固化処理装置にあっては、微粉状の煤塵をそ
のまま溶融炉に供給させるのではなく、これをペレット
状に圧縮成形した上で供給させるようにしているから、
溶融炉内における排ガス発生量の多少に拘わらず、煤塵
が飛散して溶融されないまま排ガスと共に炉外に排出さ
れることがなく、後処理量が極く僅かとなる。しかも、
溶融炉の煤塵投入口からの空気侵入を、煤塵供給装置へ
の煤塵供給量の多少に拘わらず、隔壁体の小径孔に詰ま
った煤塵によるマテリアルシール効果により確実に防止
することができるから、スラグ排出口が水封されている
こととも相俟って、溶融炉内を常に気密状態に保持して
おくことができ、電気アーク炉等のように空気存在下で
爆発の危険があるような電気溶融炉を使用する場合に
も、窒素ガスの封入等の格別の防爆対策を講じておかず
とも、爆発の危険はない。したがって、本発明の煤塵溶
融固化処理装置によれば、使用する溶融炉の形式に拘わ
らず、煤塵の溶融固化処理を極めて効率良く且つ安全に
行うことができる。また、溶融炉への煤塵の連続的な定
量供給を可能とできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る煤塵溶融固化処理装置の一実施例
を示した縦断側面図である。

【図２】その要部（煤塵供給装置）の平面図である。

【図３】同要部の縦断側面図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】図３の要部を拡大した縦断側面図であって、煤
塵供給作用を説明したものである。

【図６】他の実施例を示す図１対応の縦断側面図であ
る。

【符号の説明】

１…溶融炉、２…スラグ冷却固化装置、３…煤塵供給装
置、４…煤塵投入口、５…排気口、７…スラグ排出口、
９ａ，９´ａ，９ｂ，９´ｂ…煤塵、９ｃ…スラグ、１
０…冷却水槽、１３…煤塵供給ケース、１３ａ…煤塵押
送室、１３ｂ…煤塵投入室、１４…隔壁体、１４ａ…小
径孔、１５…押送体、１５ａ…スクリューコンベア、１
６…切断体、１７…煤塵供給ホッパ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ２７Ｄ 7/06 Ｆ２７Ｄ 15/00 Ａ 15/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ３０３Ｌ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F27B 3/18 F27B 3/19 F27D 7/06 F27D 15/00 B09B 3/00 F23G 5/00 115

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】煤塵投入口及びスラグ排出口を備えた溶
融炉と、煤塵投入口に連設された煤塵供給装置と、スラ
グ排出口を水封する冷却水槽を備えたスラグ冷却固化装
置と、を具備する煤塵溶融固化処理装置において、煤塵
供給装置が、煤塵投入口に接続された煤塵供給ケース
と、このケース内を煤塵投入口に連通する煤塵投入室と
煤塵供給ホッパが接続された煤塵押送室とに区画する、
複数の小径孔を穿設した隔壁体と、煤塵押送室に配設さ
れており、ホッパから供給された煤塵を押送して隔壁体
の小径孔から煤塵投入室へと押し出す押送体と、を具備
していることを特徴とする煤塵溶融固化処理装置。
【請求項２】煤塵投入室に、隔壁体の小径孔から押し
出された煤塵の棒状成形物を所定寸法に切断する切断体
を配設してあることを特徴とする、請求項１に記載する
煤塵溶融固化処理装置。