JP3759200B2 - Thermal decomposition / melting method and apparatus for waste - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、都市ごみや廃自動車・廃家電のシュレッダーダスト、廃プラスチック、木屑、紙屑、汚泥、廃油、廃液などの産業廃棄物の熱分解・溶融を同時に行なう廃棄物の熱分解・溶融方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
廃棄物の発生量は年々増加の傾向にあり、最終処分地容量の逼迫や二次公害(地下水汚染)の問題が発生している。また従来、廃棄物はそのままあるいは焼却して埋立て処分していたが、法規制の強化により、溶融を行なって減容化、固定化を行なう方向に向かいつつある。
【0003】
廃棄物の溶融方法としては、シャフト炉による直接溶融方法と、ロータリキルンや流動床炉などによって廃棄物を焼却し、その焼却灰をプラズマ溶融炉や旋回流溶融炉などによって溶融する方法がある。溶融処理が本格化する上で、そのプロセスを簡略化し、設備費や運転費を低減するためには、直接溶融方法が最適と考えられる。廃棄物を直接溶融する技術としては、従来技術としてシャフト炉に廃棄物とコークスを交互に投入して溶融する方法がある。
【0004】
上記従来のコークスベッド溶融炉は図3に示すような構成となっている。すなわち、溶融炉1aは縦型円筒状に形成されて、その頂部に排ガス取り出し口11aが設けられ、本体下部付近には斜め下向きに開口する処理物供給口12aが接続され、さらに底部にはスラグ排出口13aが形成されている。そして汚泥などの廃棄物およびコークスが処理物供給口12aから自然落下により供給されて溶融炉1aの底部に溜められてコークスベッド3aが形成され、ここに溶融炉1aの側部から一次空気および二次空気が供給されることにより燃焼される。すなわち、コークスベッド3aの上部(溶融帯の上部)において有機物の可燃物がガス化し、コークスベッド3aの上側のフリーボード部2aにおいてこのガスに溶融炉1aの側部から二次空気が供給されて燃焼が促進され、排ガスは排ガス取り出し口11aから排出される。またこの燃焼により無機分は溶融化し、コークス粒間を流下してスラグ排出口13aから排出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成では、廃棄物層内のガスおよび空気の通気性を確保するためにコークスを用いており、このコークスは燃焼により多量に消費されるために燃料費が高くなる。さらにとくに産業廃棄物には様々な形状および性状のものがあるため、種々の産業廃棄物を処理する場合、コークスだけでは十分に通気性を確保できず、廃棄物層内でいわゆる棚吊りや棚落ちなどが起こりやすく、円滑な溶融運転ができないというトラブルが起きることがあった。
【0006】
また、例えば自動車シュレッダーダスト(廃車などをシュレッダーで粉砕し、有価物を回収する際に発生するプラスチックを主体とする混合廃棄物)のように0.1〜0.3g/cm3と小さく、浮遊性のある廃棄物を投入した場合、廃棄物は炉内の上昇ガス流に乗り、飛散する。この場合、飛散した廃棄物は炉内での滞留時間が短くなるため未燃のまま飛散し、不完全燃焼により多量のダイオキシンなどを発生することになり、このためこの排ガスを大気に放出する前に大がかりな集塵処理が必要となるという問題が生じていた。
【0007】
この発明は、このような従来の欠点を解消するためになされたものであり、高価なコークスを多量に使用することなく、廃棄物充填層の通気性を確保することによって円滑な溶融運転を行ない、比重の小さい浮遊性廃棄物であっても飛散させずに炉内で十分な滞留時間をもって完全にガス化・溶融し、ダイオキシン類もほとんど発生させないようにする廃棄物の熱分解・溶融方法および装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の方法は、竪型シャフト炉によって廃棄物を熱分解・溶融させる方法であって、炉底部に廃棄物の溶融スラグの排出部を形成し、その上側に廃棄物層、さらにその上側にコークス層を形成し、廃棄物層の下部に高温ガスおよび酸素含有ガス(酸素、空気およびその混合物)を供給することにより、この高温ガスが炉内を上昇する間に廃棄物を熱分解、溶融させて炉底部に落下させ、炉底部から廃棄物のスラグを排出させ、かつ上昇する高温ガス中の飛散ダストをコークス層で捕集した後、炉頂部から排ガスとして排出することようにしたものである。
【0009】
またこの発明の装置は、竪型シャフト炉であって、炉底部に廃棄物の溶融スラグの排出部が形成され、その上側に廃棄物がロストルに支持されて充填された熱分解・溶融ゾーン、さらにその上側にコークスがロストルに支持されて充填されたダスト捕集ゾーンが形成され、さらにその上側の炉頂部には排ガス排出部が形成され、上記熱分解・溶融ゾーンの下部には高温ガスを廃棄物層に供給する高温ガス供給手段が設けられているものである。
【0010】
上記熱分解・溶融ゾーンは廃棄物層の下側に耐火物層が形成されているものでもよい。また上記高温ガス供給手段は熱分解・溶融ゾーンの下側に形成された燃焼室により形成されているものでもよい。さらに、上記炉頂部の排ガス排出部にはダスト捕集手段が接続され、このダスト捕集手段には捕集したダストを上記廃棄物層に供給する回収手段が設けられている構成としてもよい。
【0011】
【作用】
上記構成では、各ゾーンともロストルに支持されて通気性が良好に保持され、熱分解・溶融ゾーンでは廃棄物の熱分解および溶融がなされ、上昇した高温ガスは捕集ゾーンでコークスにより飛散ダストが捕集された後、ダストを含まないほぼ完全にガス化した排ガスとして炉外に排出させることができる。また上部のダスト捕集層ではコークスは飛散ダストを捕集するだけで、燃焼はわずかであるために、コークスの消費は少ない。
【0012】
また熱分解・溶融ゾーンの廃棄物の下側に耐火物層を形成した場合には、耐火物は長期間使用可能であるために、コークス層を形成させるよりも経済的である。また熱分解・溶融ゾーンの下側に高温ガス供給手段として燃焼室を形成させると、均一温度の高温ガスを熱分解・溶融ゾーンの均一に送り込むことができる。
【0013】
さらに排ガス排出部にダスト捕集手段を接続すると、より完全に排ガスを清浄化することができるとともに、捕集したダストとを回収して炉内に回収することにより、廃棄物のスラグ化率を向上させることができる。
【0014】
【実施例】
図1において、溶融炉1は円筒状の竪型シャフト炉で形成されて、その上端部に排ガス取り出し口11が設けられ、溶融炉1の本体10の中間部にはコークス供給管12が斜め下向きに開口して接続されるとともに、その下側には廃棄物供給管13が斜め下向きに開口して接続され、さらに本体10の底部付近には環状供給部3が設けられている。この環状供給部3は、溶融炉1の外周を取り囲むように環状に形成された部分とそこから周方向数個所において斜め下向きに延びて本体本体10に接続される直管部とからなり、図示しない供給源から環状部に供給されるガスを直管部を通して本体底部に供給するようにしている。この環状供給部3の開口部の下側の本体10には周方向数個所に助燃手段(バーナ)70が配置され、その下側の本体底部にはスラグ排出口14および溶融金属取り出し口15が設けられている。またスラグ排出管14にはその入口部に向けて助燃手段(補助バーナ)71が設けられている。
【0015】
さらに溶融炉1の中間部付近には、廃棄物供給管13の開口部直上に水冷ロストル17が設けられてその上側の本体10内に第3ゾーン(ダスト捕集ゾーン)Cが形成され、また環状供給部3の開口部直下に水冷ロストル18が設けられてその上側の本体10内に水冷ロストル17との間に第2ゾーン(熱分解・溶融ゾーン)Bが形成され、さらに水冷ロストル18の下側の本体10内には燃焼室72を備えた第1ゾーン(高温ガス発生ゾーン)Aが形成されている。この第1ゾーンAは、燃焼室72中で高温ガスを発生させて均一温度の高温ガスを第2ゾーンBに均一に送り込む作用を果たす。
【0016】
上記構成の溶融炉において、まず廃棄物供給管からセラミックボールまたはその他の耐火物片からなる所定量の耐火物を供給して水冷ロストル18上に耐火物層5を形成させ、環状供給部3からは酸素含有ガスを吹き込むとともに、助燃手段70により第1ゾーンAで燃料を燃焼させて高温ガスを発生させる。この状態で、廃棄物供給管13から廃棄物を供給して耐火物層5上に第2ゾーンBに全体的に廃棄物層4を形成させるとともに、コークス供給管12からコークスを供給して水冷ロストル17上に所定の高さのコークス層8を形成させる。第1ゾーンAで発生した高温ガスは上昇して耐火物層5、廃棄物層4およびコークス層8を順次通過することにより廃棄物およびコークスを加熱、着火し、廃棄物の熱分解を促す。この加熱は、例えば第1ゾーンAは1500〜1600℃、廃棄物層4の上端部では800〜1200℃、コークス層8の上端部は900℃程度になるように調整する。
【0017】
上記操作により廃棄物層4中の廃棄物は上昇してきた高温ガスにより乾燥され熱分解しながら徐々に下降する。そして熱分解した後のチャーや灰分および不燃分は第2ゾーンBの下部に下降し、ここで環状供給部3から供給された酸素含有ガスとチャーの燃焼反応および燃焼室72から上昇してきた高温ガスにより1400〜1500℃程度の高温に加熱され、溶融スラグとなって耐火物層5を通過して第1ゾーンAに落下し、スラグ排出管14から排出される。この際、スラグ排出管14の入口部には助燃手段71により燃焼ガスが吹き付けられ、これによってスラグが入口部で閉塞するのが防止されている。また不燃分のうちの溶融金属分および無機分は炉底に溜り、溶融金属取り出し口15から順次排出される。
【0018】
一方、第2ゾーンB中を上昇する高温ガスは廃棄物層4の上部からコークス層8中を通って排ガス取り出し口11から排出されるが、このガス中には廃棄物ダストが含まれており、この高温ガスがコークス層8を通過する間に廃棄物ダストはコークスにより捕集される。捕集されたダストは、コークスがわずかに燃焼することにより徐々に集積され、灰分となって落下し、廃棄物層4中を下降していく。このようにコークスは排ガス中に含まれる廃棄物のダストを捕集するためのものであるから、コークスの消費量を最小限にするために、雰囲気を還元性に保ことによりコークスの燃焼を抑制する。そのために第2ゾーンBでの廃棄物の熱分解燃焼は、空気比0.4〜0.6程度の低空気比で行なうようにすることが好ましい。これによってコークスの消費量を処理される廃棄物の2〜3%程度にすることができる。さらに還元性雰囲気にすると、第2ゾーンBにおいて、廃棄物中の金属分が酸化されにくいために、金属のリサイクルの面でも好ましい。またコークス層8の存在により、第2ゾーンBを上昇する高温ガスの流通速度を適当な値に保ち、これによって廃棄物層4における棚吊りや棚落ちのなどの発生を抑制するという作用も果たされる。
【0019】
図3は、上記溶融炉1に対してその排ガスを処理する手段を付属させた装置を示し、排ガス取り出し口11にはサイクロン2を介して二次燃焼炉6が接続され、さらにサイクロン2で捕集したダストを溶融炉1の環状供給部3中に空気輸送により供給するダスト供給管21が設けられている。上記二次燃焼炉6には廃熱ボイラー61および空気予熱器62が付属して設けられ、この廃熱ボイラー61には発電機64が接続され、空気予熱器62には燃焼ファン63が接続されるとともに、空気予熱器62からの予熱空気は溶融炉の環状供給部3に供給するようにしている。また二次燃焼炉6には配管60を介してバグフィルタ9が接続され、このバグフィルタ9には誘引ファン90を介して大気放出用の煙突91が接続されている。
【0020】
上記図1および図2の装置を用いて、自動車シュレッダーダスト、すなわち廃車などをシュレッダーで粉砕し、有価物を回収する際に発生するプラスチックを主体とする混合廃棄物を熱分解・溶融する例を説明する。溶融炉1の廃棄物供給管13から供給する廃棄物としてシュレッダーダストを5000kg/h供給し、環状供給管3からは170℃に予熱された熱風12,000Nm3/hを供給し、空気比0.4でガス化燃焼した。第一ゾーンAでは助燃手段70で都市ガス300Nm3/hに酸素180Nm3/h+燃焼空気1430Nm3/hを供給し、空気比0.8で燃焼させた。この燃焼により燃焼室72内の温度は1500〜1600℃の高温になった。この高温ガスが上昇する際の通気性は、第2ゾーンの水冷ロストル18上の耐火物層5によって良好に保たれ、廃棄物層4中では流動状態を保ちながら熱分解・溶融が行なわれている。第2ゾーンB中の下部の温度は第1ゾーンAからの輻射熱や高温ガスによって1400℃以上になっており、シュレッダーダスト中のチャーは廃棄物層4中で高温ガスと反応して燃焼し、また廃棄物中の無機分および金属類は溶融スラグとなって自重で落下し、第1ゾーンAを経て炉底部に貯留され、溶融金属取り出し口15から順次炉外に排出された。
【0021】
また第2ゾーンBの上部ではシュレッダーダストは下部から上昇してきた排ガスにより熱分解され、この際未燃分を含む飛散ダストは熱分解ガスとともに炉内を上昇し、コークス層8で捕集され、ここで完全にガス化される。熱分解ガスは、排ガス取り出し口11からサイクロン2を通して二次燃焼炉6に送られ、ここで二次空気50,000Nm3/hが吹き込まれ、これによって空気比2.0で完全燃焼された。この完全燃焼排ガスは廃熱ボイラー61、空気予熱器62で熱回収を行なった後、HClやSO2を除去するために配管60中でCa(OH)2や活性炭を添加し、HClやSO2を吸収してバグフィルタ9で煤塵とともに捕集した。その後、排ガスは誘引ファン90によって吸引されて煙突91から大気中に放出した。
【0022】
溶融炉1中に供給された廃棄物は炉内で完全にガス化しており、このため不完全燃焼状態で炉外から飛び出ることは全くなかった。その結果、二次燃焼炉6の出口部でのダイオキシン類の濃度は約9ngTEQ/Nm3であり、さらにバグフィルタ9でその98%が除去されて、煙突11から排出されるダイオキシン類の濃度は0.18ngTEQ/Nm3となり、ガイドライン(厚生省で決められている基準:0.5ngTEQ/Nm3)より十分に低い値となった。また溶融炉1と二次燃焼炉6との間に設けられたサイクロン2によって捕集された飛散ダストはダスト供給管21によって溶融炉1の環状供給部3から第2ゾーンBの下部に供給して溶融してスラグとしているために、スラグ化率を90%まで高めることができた。
【0023】
なお、上記実施例では自動車シュレッダーダストの溶融例について示したが、投入する廃棄物は都市ごみをはじめ、廃プラスチック、木屑、紙屑、汚泥などの産業廃棄物であってもよい。また第1ゾーンAで使用する助燃燃料は廃油などの産業廃棄物であってもよく、廃液などの産業廃棄物も同時に第1ゾーンAに供給し、処理することもできる。さらに第2ゾーンBに石灰などを廃棄物とともに供給することにより、炉内で脱HCl、脱SOxを行なうことも可能である。
【0024】
また上記実施例では、熱分解・溶融ゾーンBの下側に燃焼室72からなる高温ガス発生ゾーンAを別に形成させた例を示したが、この燃焼室72は形成させずに、熱分解・溶融ゾーンBの下端部付近に酸素含有ガスを吹き込むとともに助燃バーナによる燃焼炎を吹き込むようにすることも可能である。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、各ゾーンともロストルに支持されて通気性が良好に保持され、熱分解・溶融ゾーンでは廃棄物の熱分解および溶融がなされ、上昇した高温ガスは捕集ゾーンでコークスにより飛散ダストが捕集された後、ダストを含まないほぼ完全にガス化した排ガスとして炉外に排出させることができる。また上部のダスト捕集層ではコークスは飛散ダストを捕集するだけで、燃焼はわずかであるために、コークスの消費は少ない。
【0026】
また熱分解・溶融ゾーンの廃棄物の下側に耐火物層を形成した場合には、耐火物は長期間使用可能であるために、コークス層を形成させるよりも経済的である。また熱分解・溶融ゾーンの下側に高温ガス供給手段として燃焼室を形成させると、均一温度の高温ガスを熱分解・溶融ゾーンの均一に送り込むことができる。
【0027】
さらに排ガス排出部にダスト捕集手段を接続すると、より完全に排ガスを清浄化することができるとともに、捕集したダストとを回収して炉内に回収することにより、廃棄物のスラグ化率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す溶融炉の縦断面説明図である。
【図2】 図1の溶融炉に排ガス処理手段を付設した装置の説明図である。
【図3】 従来の廃棄物溶融装置の概略縦断面説明図である。
【符号の説明】
1 溶融湯
2 サイクロン
3 環状供給部
4 廃棄物層
5 耐火物層
6 二次燃焼炉
8 コークス層
10 本体周壁
11 排ガス取り出し口
12 コークス供給管
13 廃棄物供給管
14 スラグ排出口
15 溶融金属取り出し口
17,18 水冷ロストル
21 ダスト供給管
70,71 助燃手段
72 燃焼室
A 高温ガス発生ゾーン
B 熱分解・溶融ゾーン
C ダスト捕集ゾーン
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for thermally decomposing and melting waste that simultaneously decomposes and melts industrial waste such as shredder dust, waste plastic, wood waste, paper waste, sludge, waste oil, and waste liquid from municipal waste, waste automobiles and waste home appliances, and It relates to the device.
[0002]
[Prior art]
The amount of waste generated has been increasing year by year, causing problems such as tight final disposal capacity and secondary pollution (groundwater contamination). Conventionally, wastes have been landfilled as they are or incinerated. However, due to the strengthening of laws and regulations, melting and volume reduction and fixation are proceeding.
[0003]
As a melting method of the waste, there are a direct melting method using a shaft furnace and a method in which the waste is incinerated by a rotary kiln or a fluidized bed furnace and the incinerated ash is melted by a plasma melting furnace or a swirl flow melting furnace. The direct melting method is considered optimal in order to simplify the process and reduce the equipment cost and operation cost when the melting process becomes full-scale. As a technique for directly melting waste, there is a conventional technique in which waste and coke are alternately charged into a shaft furnace and melted.
[0004]
The conventional coke bed melting furnace is configured as shown in FIG. That is, the melting furnace 1a is formed in a vertical cylindrical shape, and an exhaust gas extraction port 11a is provided at the top, a processed material supply port 12a that opens obliquely downward is connected near the lower part of the main body, and a slag is further formed at the bottom. A discharge port 13a is formed. Waste such as sludge and coke are supplied by natural fall from the treated product supply port 12a and are stored at the bottom of the melting furnace 1a to form a coke bed 3a, from which primary air and two are supplied from the side of the melting furnace 1a. Combustion is performed by supplying secondary air. That is, organic combustibles are gasified in the upper part of the coke bed 3a (upper part of the melting zone), and secondary air is supplied to the gas from the side part of the melting furnace 1a in the free board part 2a on the upper side of the coke bed 3a. Combustion is promoted, and the exhaust gas is discharged from the exhaust gas outlet 11a. In addition, the inorganic component is melted by this combustion, flows down between the coke grains, and is discharged from the slag discharge port 13a.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above configuration, coke is used in order to ensure the gas and air permeability in the waste layer, and this coke is consumed in large quantities by combustion, so the fuel cost becomes high. In particular, industrial waste has various shapes and properties, so when processing various industrial waste, coke alone cannot ensure sufficient air permeability, so-called shelves and shelves in the waste layer. There was a problem that a drop or the like was likely to occur and a smooth melting operation could not be performed.
[0006]
Also, for example, automobile shredder dust (mixed waste mainly composed of plastics generated when shredded cars are crushed with shredders and recovered valuables) is as small as 0.1 to 0.3 g / cm 3 and floats. When a waste with a characteristic is introduced, the waste rides on the rising gas flow in the furnace and scatters. In this case, the scattered waste has a shorter residence time in the furnace, so it will be scattered unburned and a large amount of dioxin will be generated due to incomplete combustion. However, there has been a problem that a large dust collection process is required.
[0007]
The present invention has been made in order to eliminate such conventional drawbacks, and performs smooth melting operation by ensuring the air permeability of the waste packed bed without using a large amount of expensive coke. , A method for thermal decomposition and melting of waste that has a small specific gravity and is completely gasified and melted in a furnace with sufficient residence time without being scattered, and hardly generates dioxins. The object is to provide an apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method of the present invention is a method in which waste is thermally decomposed and melted by a vertical shaft furnace, in which a waste molten slag discharge part is formed at the bottom of the furnace, a waste layer is formed above, and a waste layer is further formed above it. By forming a coke layer and supplying hot gas and oxygen-containing gas (oxygen, air and mixtures thereof) to the lower part of the waste layer, the waste is pyrolyzed and melted while the hot gas rises in the furnace. The waste slag is discharged from the bottom of the furnace, and the scattered dust in the rising high-temperature gas is collected by the coke layer and then discharged as exhaust gas from the top of the furnace. is there.
[0009]
Further, the apparatus of the present invention is a vertical shaft furnace, in which a waste melting slag discharge portion is formed at the bottom of the furnace, and on the upper side, a thermal decomposition / melting zone filled with waste supported by a rooster, Furthermore, a dust collection zone filled with coke supported by a rooster is formed on the upper side, an exhaust gas discharge part is formed on the top of the furnace on the upper side, and a high-temperature gas is placed below the pyrolysis / melting zone. High temperature gas supply means for supplying the waste layer is provided.
[0010]
The pyrolysis / melting zone may have a refractory layer formed below the waste layer. The high-temperature gas supply means may be formed by a combustion chamber formed below the pyrolysis / melting zone. Further, a dust collecting means may be connected to the exhaust gas discharge section at the top of the furnace, and the dust collecting means may be provided with a collecting means for supplying the collected dust to the waste layer.
[0011]
[Action]
In the above configuration, each zone is supported by the rooster and the air permeability is maintained well.In the pyrolysis / melting zone, the waste is pyrolyzed and melted, and the elevated high temperature gas is scattered by coke in the collection zone. After being collected, it can be discharged out of the furnace as an almost completely gasified exhaust gas that does not contain dust. In the upper dust collection layer, the coke only collects scattered dust, and since the combustion is slight, the consumption of coke is small.
[0012]
In addition, when a refractory layer is formed below the waste in the pyrolysis / melting zone, the refractory can be used for a long period of time, so it is more economical than forming a coke layer. If a combustion chamber is formed as a high-temperature gas supply means below the pyrolysis / melting zone, a high-temperature gas having a uniform temperature can be uniformly fed into the pyrolysis / melting zone.
[0013]
In addition, if dust collecting means is connected to the exhaust gas discharge section, exhaust gas can be more completely purified, and the collected dust can be recovered and recovered in the furnace to reduce the waste slag conversion rate. Can be improved.
[0014]
【Example】
In FIG. 1, the melting furnace 1 is formed of a cylindrical vertical shaft furnace, and an exhaust gas extraction port 11 is provided at an upper end portion thereof, and a coke supply pipe 12 is inclined obliquely downward in an intermediate portion of the main body 10 of the melting furnace 1. The waste supply pipe 13 is opened obliquely downward and connected to the lower side, and an annular supply unit 3 is provided near the bottom of the main body 10. The annular supply portion 3 includes a portion formed in an annular shape so as to surround the outer periphery of the melting furnace 1, and a straight pipe portion extending obliquely downward from the portion in the circumferential direction and connected to the main body 10 as illustrated. The gas supplied from the supply source not supplied to the annular part is supplied to the bottom of the main body through the straight pipe part. The body 10 below the opening of the annular supply unit 3 is provided with auxiliary combustion means (burners) 70 at several locations in the circumferential direction, and a slag discharge port 14 and a molten metal take-out port 15 are provided at the bottom of the lower body. Is provided. The slag discharge pipe 14 is provided with auxiliary combustion means (auxiliary burner) 71 toward the inlet.
[0015]
Further, in the vicinity of the middle portion of the melting furnace 1, a water-cooled rooster 17 is provided immediately above the opening of the waste supply pipe 13, and a third zone (dust collecting zone) C is formed in the main body 10 on the upper side, A water-cooled rooster 18 is provided immediately below the opening of the annular supply unit 3, and a second zone (pyrolysis / melting zone) B is formed between the water-cooled rooster 17 in the main body 10 on the upper side thereof. A first zone (hot gas generation zone) A having a combustion chamber 72 is formed in the lower body 10. The first zone A serves to generate a high-temperature gas in the combustion chamber 72 and uniformly feed the high-temperature gas having a uniform temperature into the second zone B.
[0016]
In the melting furnace having the above-described configuration, first, a predetermined amount of refractory consisting of ceramic balls or other refractory pieces is supplied from the waste supply pipe to form the refractory layer 5 on the water-cooled rooster 18, and from the annular supply portion 3. Injects oxygen-containing gas and burns fuel in the first zone A by the auxiliary combustion means 70 to generate high-temperature gas. In this state, waste is supplied from the waste supply pipe 13 to form the waste layer 4 entirely in the second zone B on the refractory layer 5, and coke is supplied from the coke supply pipe 12 to be water-cooled. A coke layer 8 having a predetermined height is formed on the rooster 17. The high temperature gas generated in the first zone A rises and sequentially passes through the refractory layer 5, the waste layer 4 and the coke layer 8, thereby heating and igniting the waste and coke, and promoting the thermal decomposition of the waste. This heating is adjusted so that, for example, the first zone A is 1500 to 1600 ° C., the upper end portion of the waste layer 4 is 800 to 1200 ° C., and the upper end portion of the coke layer 8 is about 900 ° C.
[0017]
By the above operation, the waste in the waste layer 4 is dried by the rising high temperature gas and gradually descends while pyrolyzing. The pyrolyzed char, ash, and incombustibles descend to the lower part of the second zone B, where the oxygen-containing gas and char supplied from the annular supply unit 3 are combusted and the high temperature rising from the combustion chamber 72 is reached. The gas is heated to a high temperature of about 1400 to 1500 ° C., becomes molten slag, passes through the refractory layer 5, falls into the first zone A, and is discharged from the slag discharge pipe 14. At this time, combustion gas is blown to the inlet portion of the slag discharge pipe 14 by the auxiliary combustion means 71, thereby preventing the slag from being blocked at the inlet portion. Further, the molten metal and inorganic components of the incombustible component are collected at the bottom of the furnace and are sequentially discharged from the molten metal outlet 15.
[0018]
On the other hand, the high-temperature gas rising in the second zone B is discharged from the exhaust gas outlet 11 through the coke layer 8 from the upper part of the waste layer 4, and this gas contains waste dust. Waste dust is collected by the coke while the hot gas passes through the coke layer 8. The collected dust gradually accumulates as the coke burns slightly, falls as ash, and descends in the waste layer 4. In this way, coke is used to collect waste dust contained in the exhaust gas, and in order to minimize the consumption of coke, the coke combustion is suppressed by keeping the atmosphere reducible. To do. Therefore, it is preferable that the pyrolysis combustion of the waste in the second zone B is performed at a low air ratio of about 0.4 to 0.6. This can reduce the consumption of coke to about 2 to 3% of the waste to be treated. Further, when a reducing atmosphere is used, the metal content in the waste is hardly oxidized in the second zone B, which is preferable in terms of metal recycling. Further, due to the presence of the coke layer 8, the flow rate of the high temperature gas rising in the second zone B is maintained at an appropriate value, thereby suppressing the occurrence of shelves and shelves falling in the waste layer 4. It is.
[0019]
FIG. 3 shows an apparatus in which a means for treating the exhaust gas is attached to the melting furnace 1. A secondary combustion furnace 6 is connected to the exhaust gas outlet 11 via a cyclone 2, and further captured by the cyclone 2. A dust supply pipe 21 for supplying the collected dust into the annular supply portion 3 of the melting furnace 1 by pneumatic transportation is provided. The secondary combustion furnace 6 is provided with a waste heat boiler 61 and an air preheater 62 attached thereto, a generator 64 is connected to the waste heat boiler 61, and a combustion fan 63 is connected to the air preheater 62. In addition, the preheated air from the air preheater 62 is supplied to the annular supply unit 3 of the melting furnace. Further, a bag filter 9 is connected to the secondary combustion furnace 6 through a pipe 60, and an air discharge chimney 91 is connected to the bag filter 9 through an induction fan 90.
[0020]
1 and 2, an example in which automobile shredder dust, that is, waste car is pulverized with a shredder, and mixed waste mainly composed of plastic generated when recovering valuable materials is pyrolyzed and melted. explain. Shredder dust is supplied at 5000 kg / h as waste supplied from the waste supply pipe 13 of the melting furnace 1, hot air 12,000 Nm 3 / h preheated to 170 ° C. is supplied from the annular supply pipe 3, and the air ratio is 0 .4 gasified combustion. Oxygen 180 Nm 3 / h + combustion air 1430 nm 3 / h was supplied to the city gas 300 Nm 3 / h with burner air means 70 in the first zone A, is burned at an air ratio 0.8. Due to this combustion, the temperature in the combustion chamber 72 became a high temperature of 1500 to 1600 ° C. The air permeability when the high temperature gas rises is well maintained by the refractory layer 5 on the water-cooled rooster 18 in the second zone, and the waste layer 4 is thermally decomposed and melted while maintaining a fluid state. Yes. The temperature of the lower part in the second zone B is 1400 ° C. or higher due to the radiant heat from the first zone A or the high temperature gas, and the char in the shredder dust reacts with the high temperature gas in the waste layer 4 and burns. Further, the inorganic content and the metals in the waste became molten slag, dropped by its own weight, stored in the bottom of the furnace through the first zone A, and sequentially discharged from the molten metal outlet 15 to the outside of the furnace.
[0021]
In the upper part of the second zone B, the shredder dust is thermally decomposed by the exhaust gas rising from the lower part. At this time, the scattered dust containing unburned components rises in the furnace together with the pyrolyzed gas, and is collected by the coke layer 8. It is completely gasified here. The pyrolysis gas was sent from the exhaust gas outlet 11 through the cyclone 2 to the secondary combustion furnace 6 where secondary air 50,000 Nm 3 / h was blown in and completely combusted at an air ratio of 2.0. The complete combustion exhaust gas waste heat boiler 61, after performing the heat recovery in the air preheater 62, the addition of Ca (OH) 2 and the activated carbon in the pipe 60 in order to remove HCl and SO 2, HCl and SO 2 Was collected together with dust by the bag filter 9. Thereafter, the exhaust gas was sucked by the attracting fan 90 and released from the chimney 91 to the atmosphere.
[0022]
The waste supplied into the melting furnace 1 was completely gasified in the furnace, and therefore it did not jump out of the furnace in an incomplete combustion state. As a result, the concentration of dioxins at the outlet of the secondary combustion furnace 6 is about 9 ngTEQ / Nm 3 , 98% of which is further removed by the bag filter 9, and the concentration of dioxins discharged from the chimney 11 is The value was 0.18 ng TEQ / Nm 3 , which was a value sufficiently lower than the guideline (standard determined by the Ministry of Health and Welfare: 0.5 ng TEQ / Nm 3 ). Further, the scattered dust collected by the cyclone 2 provided between the melting furnace 1 and the secondary combustion furnace 6 is supplied from the annular supply part 3 of the melting furnace 1 to the lower part of the second zone B by the dust supply pipe 21. Therefore, the slag conversion rate could be increased to 90%.
[0023]
In the above embodiment, an example of melting automobile shredder dust is shown. However, the waste to be input may be municipal waste, and industrial waste such as waste plastic, wood waste, paper waste, and sludge. The auxiliary combustion fuel used in the first zone A may be industrial waste such as waste oil, and industrial waste such as waste liquid may be supplied to the first zone A and processed at the same time. Further, by supplying lime or the like to the second zone B together with the waste, it is possible to perform de-HCl and de-SOx in the furnace.
[0024]
In the above-described embodiment, an example in which the high-temperature gas generation zone A composed of the combustion chamber 72 is separately formed below the pyrolysis / melting zone B has been shown. It is also possible to blow an oxygen-containing gas near the lower end of the melting zone B and blow a combustion flame by an auxiliary burner.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, each zone is supported by a rooster and has good air permeability, and waste is thermally decomposed and melted in the thermal decomposition and melting zone, and the elevated high temperature gas is trapped. After scattered dust is collected by coke in the collecting zone, it can be discharged out of the furnace as an almost completely gasified exhaust gas that does not contain dust. In the upper dust collection layer, the coke only collects scattered dust, and since the combustion is slight, the consumption of coke is small.
[0026]
Further, when a refractory layer is formed below the waste in the pyrolysis / melting zone, the refractory can be used for a long period of time, so it is more economical than forming a coke layer. If a combustion chamber is formed as a high-temperature gas supply means below the pyrolysis / melting zone, a high-temperature gas having a uniform temperature can be uniformly fed into the pyrolysis / melting zone.
[0027]
In addition, if dust collecting means is connected to the exhaust gas discharge section, exhaust gas can be more completely purified, and the collected dust can be recovered and recovered in the furnace to reduce the waste slag conversion rate. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a melting furnace showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of an apparatus in which an exhaust gas treatment means is attached to the melting furnace of FIG.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional waste melting apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molten hot water 2 Cyclone 3 Annular supply part 4 Waste layer 5 Refractory layer 6 Secondary combustion furnace 8 Coke layer 10 Main body surrounding wall 11 Exhaust gas outlet 12 Coke supply pipe 13 Waste supply pipe 14 Slag outlet 15 Molten metal outlet 17, 18 Water-cooled rooster 21 Dust supply pipes 70, 71 Auxiliary combustion means 72 Combustion chamber A Hot gas generation zone B Pyrolysis / melting zone C Dust collection zone

Claims (5)

竪型シャフト炉によって廃棄物を熱分解・溶融させる方法であって、炉底部に廃棄物の溶融スラグの排出部を形成し、その上側に廃棄物層、さらにその上側にコークス層を形成し、廃棄物層の下部に高温ガスおよび酸素含有ガスを供給することにより、この高温ガスが炉内を上昇する間に廃棄物を熱分解、溶融させて炉底部に落下させ、炉底部から廃棄物のスラグを排出させ、かつ上昇する高温ガス中の飛散ダストをコークス層で捕集した後、炉頂部から排ガスとして排出することを特徴とする廃棄物の熱分解・溶融方法。  It is a method of pyrolyzing and melting waste by a vertical shaft furnace, forming a waste slag discharge part at the bottom of the furnace, forming a waste layer above it, and further forming a coke layer above it, By supplying hot gas and oxygen-containing gas to the lower part of the waste layer, the waste gas is pyrolyzed and melted and dropped to the furnace bottom while the hot gas rises in the furnace, and the waste is discharged from the furnace bottom. A waste pyrolysis / melting method characterized in that slag is discharged and scattered dust in the rising high-temperature gas is collected in a coke layer and then discharged as exhaust gas from the top of the furnace. 竪型シャフト炉であって、炉底部に廃棄物の溶融スラグの排出部が形成され、その上側に廃棄物がロストルに支持されて充填された熱分解・溶融ゾーン、さらにその上側にコークスがロストルに支持されて充填されたダスト捕集ゾーンが形成され、さらにその上側の炉頂部には排ガス排出部が形成され、上記熱分解・溶融ゾーンの下部には高温ガスを廃棄物層に供給する高温ガス供給手段が設けられていることを特徴とする廃棄物の熱分解・溶融装置。This is a vertical shaft furnace, where a waste molten slag discharge part is formed at the bottom of the furnace, the pyrolysis / melting zone filled with waste supported by a rooster on the upper side, and coke on the upper side. A dust collection zone that is supported and filled is formed, an exhaust gas discharge part is formed at the top of the furnace, and a high temperature gas is supplied to the waste layer below the pyrolysis / melting zone. A waste pyrolysis / melting apparatus characterized in that a gas supply means is provided. 上記熱分解・溶融ゾーンは廃棄物層の下側に耐火物層が形成されていることを特徴とする請求項2記載の廃棄物の熱分解・溶融装置。  The waste pyrolysis / melting apparatus according to claim 2, wherein a refractory layer is formed below the waste layer in the pyrolysis / melting zone. 上記高温ガス供給手段は熱分解・溶融ゾーンの下側に形成された燃焼室により形成されていることを特徴とする請求項2または3記載の廃棄物の熱分解・溶融装置。  4. The waste pyrolysis / melting apparatus according to claim 2, wherein the high-temperature gas supply means is formed by a combustion chamber formed below the pyrolysis / melting zone. 上記炉頂部の排ガス排出部にはダスト捕集手段が接続され、このダスト捕集手段には捕集したダストを上記廃棄物層に供給する回収手段が設けられていることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の廃棄物の熱分解・溶融装置。  The dust collecting means is connected to the exhaust gas discharge section at the top of the furnace, and the dust collecting means is provided with a collecting means for supplying the collected dust to the waste layer. The waste thermal decomposition / melting apparatus according to any one of 2 to 4.
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