JP3806253B2 - 廃棄物溶融炉への廃プラスチック吹き込み方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物を溶融処理する廃棄物溶融炉への廃プラスチック吹き込み方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物の処理方法の一つとして、シャフト炉型の廃棄物溶融炉で廃棄物を乾燥、熱分解、燃焼、溶融して、スラグとメタルにする廃棄物溶融処理がある。この廃棄物溶融処理は、廃棄物をガス化・高温溶融して一括処理することが可能である。
【０００３】
図３及び図４は、従来のシャフト炉型の廃棄物溶融炉の説明図で、図３において、廃棄物溶融炉１には、副資材であるコークス２、石灰石３および廃棄物を炉上部から２重シール弁機構の装入装置４を介して装入され、乾燥、熱分解、燃焼、溶融の過程を経て、可燃分は熱分解ガスとして廃棄物溶融炉上部のダクト５から排出され、燃焼室で完全燃焼後、ボイラー・タービン発電機などの付帯設備により熱および電気エネルギーとして利用される。炉下部には、スラグを排出するための出滓口６、空気と酸素を混合した酸素富化空気を吹き込む送風羽口７が設けられ、灰分はスラグおよびメタルとして出滓口６から取り出す。
【０００４】
また、図４に示すように、従未のシャフト炉型の廃棄物溶融炉には、炉下部に廃棄物の熱分解残渣を燃焼するための空気を吹き込む上部送風羽口８が設けられている場合もある。
【０００５】
ところで、廃棄物には大量のプラスチック類が含まれているが、廃棄物溶融炉では廃棄物中にプラスチック類が含まれている場合も、ダイオキシン等の有害物質を発生させることなく安全に処理することが可能である。しかし、炉内で廃棄物は下方に降下するに従って次第に温度が上昇していくことから、プラスチック類は炉下部に到達する前に熱分解・ガス化してしまい、プラスチック類の持つ高い発熱量や、還元材としての能力が高温溶融の際に有効に活用されていない。
【０００６】
そこで、本出願人は、廃棄物を溶融処理する廃棄物溶融炉において、プラスチック類の持つ還元剤としての能力及びその高い発熱量を有効利用することにより、分別プラスチックを含めた廃棄物全体を効率よく処理するため、廃棄物を直接溶融処理するシャフト炉型の廃棄物溶融炉に分離した廃プラスチックを廃棄物溶融炉の下部に設けた図４に示す羽口７を介して廃棄物溶融炉内に供給する廃棄物溶融処理技術を特願平９−３２０１３１号として出願した。
【０００７】
また、特開平１０−１４８３２１号公報には、前述の一般廃棄物等の溶融処理とは異なるが、焼却灰の溶融処理において、焼却灰の無害化及び減容化を図るため、焼却灰の溶融装置で廃プラスチックを羽口から供給する技術が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
廃棄物溶融炉では、還元剤及び熱源としてコークスを使用するが、コークスの使用量はコストの面などから極力少い方が望しく、廃プラスチックを吹込むことによって、コークスの使用量が増大することは避けねばならない。しかしながら、前記特願平９−３２０１３１号の発明にしたがって、既存の廃棄物溶融炉の羽口から廃プラスチックを廃棄物溶融炉内に供給しても、コークス使用量を大幅に低減させることができないという問題が生じた。
【０００９】
また、特開平１０−１４８３２１号公報の焼却灰の溶融装置では、コークス使用量を低減するための手段については何も開示されていない。
【００１０】
本発明は、廃棄物溶融炉へ廃プラスチックを吹き込む廃棄物溶融処理において、廃プラスチックの吹込みによりコークスの代替を図ってコークスの使用量を低減させ、また、コークスの無駄な消費量を減らし、より多くの廃プラスチックを処理する、廃棄物溶融炉への廃プラスチックの吹き込み方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃プラスチックの吹き込み方法は、廃棄物溶融炉に廃棄物をコークス、石灰石とともに装入し、乾燥、熱分解、燃焼、溶融して廃棄物を溶融処理する際に、廃棄物溶融炉の送風羽口からコークスベッド内へ常温の酸素富化空気または高温空気を吹き込むとともに、廃プラスチックをコークスベッド内へ吹き込む方法において、送風羽口を介して吹き込まれた酸素が廃プラスチックの燃焼も加味して消失するレベルにコークスベッド上端を設定し、酸素の存在しない領域にはコークスも存在しないようにして廃プラスチックを送風羽口レベルとコークスベッド上端の間に吹き込むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記酸素が消失するレベルより高い位置にコークスベッド上端を設定し、廃プラスチックを送風羽口レベルとコークスベッド上端に吹き込むとともに、酸素の存在しないコークスベッド上部領域にもコークスに代替してソリューション反応を起こさせるための廃プラスチックを吹き込むことこともできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
コークス使用量の低減について考察した結果、次のことから廃プラスチックの吹き込み位置が廃プラスチックの果たす役割に大きく影響することが判明した。
【００１４】
コークス中のＣまたは廃プラスチック中のＣの消費には下記の２形態が存在する。
【００１５】
Ｃ＋Ｏ₂→ＣＯ₂・・・・・ （１）
Ｃ＋ＣＯ₂→２ＣＯ・・・・（２）
ＣＯ₂濃度は送風羽口からコークスベッド上方にいくにしたがって、（１）式の反応により上昇し、一方Ｏ₂は消費され減少していく。そしてＯ₂の消失した位置より上方では、（２）式の反応によりＣＯ₂濃度が減少し、ＣＯ濃度が上昇しはじめる。
【００１６】
（１）式の反応は、発熱反応でコークス中のＣが有効に利用されるが、（２）式の反応は吸熱反応でＣが有効に利用されないことになる。したがって、コークスには極力（１）式の反応をさせる必要があるが、Ｏ₂のない状態で、高温のＣＯ₂に接すると、（２）式によりコークスのソリューション反応が起こり、コークスが無駄に消費されることになる。
【００１７】
廃プラスチックはコークスに比べ燃焼速度が速いため、コークスベッド内に廃プラスチックを吹き込むと、吹き込まない場合に比べＯ₂の消失位置が下ることになる。したがって、廃プラスチックを吹き込まない条件のまま、無闇にコークスベッドヘ廃プラスチックを吹き込んでも、Ｏ₂の消失位置より上方にコークスが存在することになり、（１）式のコークス消費量を減少できても、（２）式でコークス消費量が増大し、結果的に廃プラスチック吹き込みがコークスに消費量の低減に寄与することができなくなる。
【００１８】
こうした状況を回避し、廃プラスチック吹き込みによりコークス代替を行わせるには、以下の二つの方法が有効である。即ち（２）式の反応をコークスベッド内で行わせないようにするか、（２）式で反応するコークス中のＣを廃プラスチック中のＣに置き換えることにより、コークスのソリューション反応を起こさせないようにすることである。
【００１９】
第一の方法は、図１に示すように、送風羽口を介し吹き込まれたＯ₂が廃プラスチックの燃焼も加味して消失するレベルにコークスベッド上端を設定し、Ｏ₂の存在しない領域にはコークスも存在しないようにして、廃プラスチックを送風羽口レベルとコークスベッド上端の間に吹き込む方法である。この場合、廃プラスチックの吹き込み位置は、送風羽口レべルとコークスベッド上端の間であれば送風羽口も含め任意の位置でよく、一段でも複数段でもよい。
【００２０】
なお、通常コークスは廃棄物の性状、処理量等を勘案して廃棄物溶融炉から投入され、炉下部へ降下し、コークスベッドを形成する。しかし、前述のとおり、コークスベッド上端を酸素消失レベルより高く設定するとソリューション反応により無駄にコークスを消費することになるため、コークス供給速度の適正化を図ること等によりコークスベッド上端レベルを調整することが必要である。
【００２１】
第二の方法は、図２に示すように、送風羽口を介し吹き込まれたＯ₂が廃プラスチックの燃焼も加味して消失するレベルによりコークスベッド上端を上方に設定する場合で、この時は廃プラスチックを送風羽口レベルとコークスベッド上端の間に吹き込むとともに、Ｏ₂の存在しないコークスベッド上部領域にもコークスに代替してソルーション反応を起こさせるための廃プラスチックを吹き込む方法である。この場合、下部の廃プラスチック吹き込み位置は、送風羽口レベルとＯ₂消失点レベルの間であれば送風羽口も含め任意の位置でよく、一段でも複数段でもよい。また上部の廃プラスチック吹き込み位置もＯ₂消失点レベルとコークスベッド上端の間であれば任意の位置でよく、一段でも複数段でもよい。この方法は、前記第一の方法に比べて、上部に吹き込む分だけ廃プラスチックの吹き込み量を増やすことが可能となる。
【００２２】
【実施例】
実施例１
図１は本発明を実施するための廃棄物溶融炉の実施例を示す説明図で、廃棄物溶融炉１は、図３に示す従来の廃棄物溶融炉と実質的に同じ構造である。炉下部においては、送風羽口７前でコークスベッド９が形成され、常温の酸素富化空気により高温で燃焼している。送風羽口に７には、廃プラスチックが気流搬送され、送風羽口を介してコークスベッド９に吹き込まれる。
【００２３】
本実施例では、送風羽口を介し吹き込まれた送風酸素が廃プラスチックの燃焼も加味して消失するコークスベッド上端レベルは、送風羽口レベルから上方３００ｍｍの位置であった。この条件で送風羽口７を利用して廃プラスチック吹き込むことにより、コークス使用量を低減することができた。
【００２４】
表１はコークスの低減率を示す表である。
【００２５】
【表１】

なお、吹き込み条件は、廃プラスチック吹き込み量：４５ｋｇ／ｔごみ、吹き込みキャリアガス（酸素富化空気）流速：５５ｍ／ｓ、廃プラスチック粒径：５ｍｍである。
【００２６】
表１から、送風羽口レベルから上方３００ｍｍの位置にコークスベッド上端を設定し、送風羽口から廃プラスチック吹き込むことにより、コークスのソルーション反応を起こすことなく、コークス使用量を大幅に低減することができた。しかしながら、送風羽ロレベルから上方５００ｍｍの位置にコークスベッド上端を設定し、送風羽口から廃プラスチックを吹き込んだ比較例の場合は、コークスのソルーション反応が起こり、コークスの使用量はほとんど低減することができなかった。
【００２７】
実施例２
図２は本発明の別実施例の説明図で、コークスベッド９に廃プラスチックを吹き込む位置を２段としたものである。この実施例では、コークスベッド上端が下部の送風羽口レベル７から上方５００ｍｍの位置に設定されており、送風羽口７を介し吹き込まれた送風酸素の消失するレベルより高い。下部の廃プラスチックを吹き込む位置は、送風羽口レベルとし、上部羽口１０の廃プラスチックを吹き込む位置は、送風羽口を介し吹き込まれた送風酸素を消失させるレベルとしている。そのため下部の廃プラスチック吹き込みにより、前述の（１）式の反応を行って廃プラスチックでコークスの代替を行いコークスの使用量を減少させ、上部羽口からの廃プラスチック吹き込みにより、前述の（２）式の反応を行ってコークスのソルーション反応を防ぎ、コークスの無駄な消費を防ぐとともに、廃プラスチックの吹き込み量を増やすことができる。
【００２８】
表２は、廃プラスチックを吹き込む位置を２段として、廃プラスチックをコークスベッドに吹き込んだ結果を示すものである。
【００２９】
【表２】

なお、吹き込み条件は、廃プラスチック吹き込み量：（下部）５０ｋｇ／ｔごみ、（上部）３０ｋｇ／ｔごみ、吹き込みキャリアガス流速：（下部 酸素富化空気）５５ｍ／ｓ、（上部 空気）３０ｍ／ｓ、廃プラスチック粒径：５ｍｍである。
【００３０】
表２から、コークスベッド上端が送風羽口レベルから上方５００ｍｍの位置に設定された場合、下部吹き込みだけではコークスのソルーション反応が起こり、コークスの使用量が低減できなかったものが、上部吹き込みを付加することにより、コークスの使用量を低減しながら、廃プラスチックの吹き込み量を増やすことができた。
【００３１】
【発明の効果】
廃棄物溶融炉のコークスベッドの適正な位置に廃プラスチックを吹き込むことにより、コークスのソリューション反応を起こすことなく、廃プラスチックが還元剤又は燃料としてのコークスに代替することができる。
【００３２】
また、複数段の羽口でコークスベッドの適正な位置に廃プラスチックを吹き込むことにより、コークスの無駄な消費を防ぐとともに、廃プラスチックの処理量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施するための廃棄物溶融炉の実施例を示す説明図である。
【図２】 本発明の別実施例の説明図である。
【図３】 従来のシャフト炉型の廃棄物溶融炉の説明図である。
【図４】 従来の別のシャフト炉型の廃棄物溶融炉の説明図である。
【符号の説明】
１ 廃棄物溶融炉
２ コークス
３ 石灰石
４ 装入装置
５ ダクト
６ 出滓口
７ 送風羽口
８ 上段羽口
９ コークスベッド
１０ 上部羽口

Claims (2)

1. 廃棄物溶融炉に廃棄物をコークス、石灰石とともに装入し、乾燥、熱分解、燃焼、溶融して廃棄物を溶融処理する際に、廃棄物溶融炉の送風羽口からコークスベッド内へ常温の酸素富化空気または高温空気を吹き込むとともに、廃プラスチックをコークスベッド内へ吹き込む方法において、送風羽口を介して吹き込まれた酸素が廃プラスチックの燃焼も加味して消失するレベルにコークスベッド上端を設定し、酸素の存在しない領域にはコークスも存在しないようにして廃プラスチックを送風羽口レベルとコークスベッド上端の間に吹き込むことを特徴とする廃棄物溶融炉への廃プラスチック吹き込み方法。
2. 請求項１記載の酸素が消失するレベルより高い位置にコークスベッド上端を設定し、廃プラスチックを送風羽口レベルとコークスベッド上端に吹き込むとともに、酸素の存在しないコークスベッド上部領域にもコークスに代替してソリューション反応を起こさせるための廃プラスチックを吹き込むことを特徴とする廃棄物溶融炉への廃プラスチック吹き込み方法。

Images