JP4612457B2 - プラズマ溶融分解炉及びプラズマ溶融分解方法 - Google Patents

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Description

本発明は、揮発性可燃物を含む処理対象物をプラズマ溶融分解処理するプラズマ溶融分解炉及びプラズマ溶融分解方法に関する。
プラズマを熱源としたプラズマ溶融分解炉に、一般廃棄物、医療系廃棄物等の産業廃棄物、ＰＣＢ油およびＰＣＢ汚染物等の処理対象物を投入すると、プラズマアークおよび溶融スラグ浴の相乗効果により効率よくプラズマ溶融分解処理できる。なお、廃棄物のプラズマ溶融処理法は、例えば、特許文献１、２に開示されている。
プラズマ溶融分解処理として、処理対象物をドラム缶などの容器に密封して、容器ごとプラズマ溶融分解炉に投入する方法がある。投入した処理対象物の上部は、直接プラズマを照射して溶融分解する。処理対象物の下部は、溶融スラグに浸かり、１４００℃以上の高温により、溶融分解する。プラズマ溶融分解炉内では、処理対象物中の可燃分はＣＯ２、Ｈ２Ｏまで完全に分解され、不燃物はスラグとなる。排気は、減温塔で水噴霧により２００℃まで温度を下げ、バグフィルタで消石灰を吹き込み、ＨＣｌ、ＳＯＸを除去する。その後、触媒反応塔でアンモニアを吹き込み、ＮＯＸを除去する。再合成したダイオキシン類は、バグフィルタで粉末活性炭を吹き込み吸着除去するとともに、触媒反応等の触媒により分解除去する。溶融スラグは、プラズマ溶融分解炉から払い出し、リサイクルもしくは最終処分する。
特開２０００−２８８５１０号公報 特開２００４−１２１８０１号公報
プラズマ溶融分解炉に揮発性の高い可燃物を含む処理対象物を投入すると、炉内で急激な揮発と熱分解が起こり、一時的にガス量が増大する。これにより、充分な分解時間が得られずに処理対象物が完全に分解されないまま後段へ漏洩してしまう。また、ガス量の負荷変動が非常に大きくなることから、排気処理設備の容量も大きくなり、制御の追従性も高くする必要があるという問題がある。
そこで、本発明は、プラズマ溶融分解炉において処理対象物の投入による急激な揮発と熱分解を抑制するプラズマ溶融分解炉及びプラズマ溶融分解方法を提供するものである。
本発明の廃棄物のプラズマ溶融分解炉は、処理対象物を装入する装入室、装入室から送られてきた処理対象物を１００℃以下に予熱する第１予熱室及び、第１予熱室で予熱された処理対象物を６００℃以下に予熱し且つプラズマ溶融分解炉内に通じる第２予熱室が連続して順次配置され、装入室、第１予熱室、第２予熱室、プラズマ溶融分解炉のそれぞれの境界に開閉可能なゲートが配設され、第１予熱室と第２予熱室の境界のゲートは発生したガスが流出するガス流出用隙間が形成され、第２予熱室とプラズマ溶融分解炉の境界のゲートは発生したガスが流出するガス流出用隙間を形成するとともに、開度が調節可能であることを特徴とする。
また、本発明の廃棄物のプラズマ溶融分解方法は、前記プラズマ溶融分解炉で処理対象物をプラズマ溶融分解処理する方法において、第１予熱室で処理対象物を１００℃以下に予熱し、第１予熱室で予熱された処理対象物を第２予熱室とプラズマ溶融分解炉の境界のゲートの開度を調節しながら６００℃以下に予熱し、第２予熱室で予熱された処理対象物をプラズマ溶融分解炉内に投入してプラズマ溶融分解することを特徴とする。
本発明は、処理対象物を投入するプラズマ溶融分解炉の前に輻射熱を熱源とした予熱室を設けることで、揮発性の高い可燃物のガス化速度を抑制し、プラズマ溶融分解炉での処理対象物の急激な揮発と熱分解が抑制され、未分解ガスの後段への漏洩がなくなる。
また、処理対象物投入直後の急激な揮発と熱分解が抑制され、排ガス処理設備に対する負荷が減少し、設備容量を縮小でき、さらに、排ガス量の負荷変動幅が小さくなり、設備全体の制御性が向上する。
また、本発明では、予熱室を２つに分けることで雰囲気温度を変えて、揮発対象物を限定することができ、また、第２予熱室は予熱ゲートの開度、開速度により室内の温度制御ができる。
また、予熱室ゲートを完全に仕切らずガス流出用隙間を形成しているので、発生したガスは滞留することなくプラズマ溶融分解炉へ流れて無害化される。
図１は本発明のプラズマ溶融分解炉における挿入物の投入過程を示す図である。
図１（ａ）において、プラズマ溶融分解炉１はプラズマトーチ１ａを備え、炉内で発生した排ガスを排出するための排気ダクト１ｂに接続されている。
プラズマ溶融分解炉１と処理対象物２を装入する装入室３との間に第１予熱室４、第２予熱室５からなる予熱室が配置され、処理対象物が予熱される。第１予熱室４にはプラズマ溶融分解炉１の排ガスを導入する排ガス導入ダクト４ａが接続されている。排ガス導入ダクト４ａの排ガスは、放射温度計で処理対象物の温度を検出して温度指示調節計ＴＩＣにより適宜加熱あるいは冷却されて所定温度に調節される。
装入室３、第１予熱室４、第２予熱室５、プラズマ溶融分解炉１のそれぞれの境界には上下動により開閉する投入ゲート６、第１予熱室ゲート７、第２室予熱ゲート８が配置されている。第１予熱室４と第２予熱室５の間の第１予熱室ゲート７、第２予熱室５とプラズマ溶融分解炉１の間の第２予熱室ゲート８は、予備室の壁及び床との間を完全に仕切らずにガスが流出するガス流出用隙間７ａ，８ａが形成されている。ガス流出用隙間７ａ，８ａを形成することにより、発生したガスは滞留することなくプラズマ溶融分解炉１へ流れて無害化される。
装入室３には処理対象物を装入室３からプラズマ溶融分解炉１へ移動させるプッシャー９が設けられている。なお、装入室３、予熱室４，５の床を斜めにすることで自重により移動させることもできる。
次に、本発明のプラズマ溶融分解炉の操業方法について説明する。
図１（ａ）に示すように、ドラム缶などの容器に密封したＰＣＢ等の処理対象物２を装入室３にセットする。
次いで、図１（ｂ）に示すように装入室３と第１予熱室４の間の投入ゲート６を開けてプッシャー９により処理対象物２を第１予熱室４へ押し出し、投入ゲート６を閉じる。
第１予熱室４に置かれた処理対象物２は、プラズマアークやスラグ浴の輻射熱、冷却空気や循環排ガスの導入やバーナによって第１予熱室４内の処理対象物を１００℃以下にして、揮発速度や熱分解速度を抑制しながら水、ヘキサン、灯油等の高揮発成分をガス化させる。発生したガスは第１予熱室ゲート７のガス流出用隙間７ａを通って第２予熱室５へ流れ、第２予熱室５から第２予熱室ゲート８のガス流出用隙間８ａを通ってプラズマ溶融分解炉１へ流れていくので、滞留することはない。
次いで、図１（ｃ）に示すように第１予熱室４と第２予熱室５の間の第１予熱室ゲート７を開けてプッシャー９により処理対象物２を第２予熱室５へ押し出し、第１予熱室ゲート７を閉じる。第２予熱室は６００℃以下に制御して、重油成分、プラスチック等の可燃物を揮発させる。
第２予熱室５とプラズマ溶融分解炉１の間の第２予熱室ゲート８は、プラズマ溶融分解炉１と第２予熱室５を完全に仕切っておらず、発生したガスは、滞留することなく第２予熱室ゲート８のガス流出用隙間８ａを通ってプラズマ溶融分解炉１へ流れて完全に分解されて無害化される。
図１（ｄ）に示すように、第２予熱室ゲート８の開度を調節することにより第２予熱室５の温度を制御することができる。
図２は第２予熱室ゲートの開度と昇温速度の関係を示すグラフで、スラグ浴温度１４００℃、第２予熱室ゲート８の寸法幅１０００ｍｍ、高さ１０００ｍｍ、投入ドラム缶１５０ｋｇの一例である。
第２予熱室ゲート８の開度とスラグ浴からの輻射量は図２のＡに示すように正比例すると考えられるが、実際は対流による温度上昇により図２のＢに示すようになる。したがって、第２予熱室ゲート８の開度を調整して処理対象物２の昇温温度を容易に制御することができる。
次いで、図１（ｅ）に示すように、第２予熱室ゲート８を開いて第２ゲート予熱室５に残った処理対象物２をプラズマ溶融分解炉３のスラグ浴１ｃに落とし、溶融処理する。
本発明のプラズマ溶融分解炉における挿入物の投入過程を示す図である。 第２予熱室ゲートの開度と昇温速度の関係を示すグラフである。
符号の説明
１：プラズマ溶融分解炉
１ａ：プラズマトーチ
１ｂ：排気ダクト
１ｃ：スラグ浴
２：処理対象物
３：装入室
４：第１予熱室
４ａ：排ガス導入ダクト
５：第２予熱室
６：投入ゲート
７：第１予熱室ゲート
７ａ：ガス流出用隙間
８：第２室予熱
８ａ：ガス流出用隙間
９：プッシャー

Claims (5)

  1. 処理対象物を装入する装入室、装入室から送られてきた処理対象物を１００℃以下に予熱する第１予熱室及び、第１予熱室で予熱された処理対象物を６００℃以下に予熱し且つプラズマ溶融分解炉内に通じる第２予熱室が連続して順次配置され、装入室、第１予熱室、第２予熱室、プラズマ溶融分解炉のそれぞれの境界に開閉可能なゲートが配設され、第１予熱室と第２予熱室の境界のゲートは発生したガスが流出するガス流出用隙間が形成され、第２予熱室とプラズマ溶融分解炉の境界のゲートは発生したガスが流出するガス流出用隙間が形成されるとともに、開度が調節可能であることを特徴とする廃棄物のプラズマ溶融分解炉。
  2. 第１予熱室にはプラズマ溶融分解炉の排ガスが導入される排ガス導入ダクトが接続されていることを特徴とする求項１記載の廃棄物のプラズマ溶融分解炉。
  3. 第１予熱室の排ガス導入ダクトに排ガスを加熱する加熱バーナが設けられていることを特徴とする請求項２記載の廃棄物のプラズマ溶融分解炉。
  4. 請求項１、２又は３に記載されたプラズマ溶融分解炉で処理対象物をプラズマ溶融分解処理する方法において、第１予熱室で処理対象物を１００℃以下に予熱し、第１予熱室で予熱された処理対象物を第２予熱室とプラズマ溶融分解炉の境界のゲートの開度を調節しながら６００℃以下に予熱し、第２予熱室で予熱された処理対象物をプラズマ溶融分解炉内に投入してプラズマ溶融分解することを特徴とする廃棄物のプラズマ溶融分解方法。
  5. 第１予熱室に排ガス導入ダクトから導入される排ガスの温度を第２予熱室の処理対象物の温度を検出して調節することを特徴とする請求項４記載の廃棄物のプラズマ溶融分解方法。
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