JP4875289B2 - 処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は、焼却灰や肉骨粉などの高温加熱によって溶融されその後の冷却固化によりスラグ化する処理対象物を、連続的に、かつ、多量に、適切にスラグ化できるようにする処理装置に関する。
現在、一般廃棄物や産業廃棄物の多くは焼却処理されている。この焼却処理により多量の焼却灰が生じることとなるが、この焼却灰には有害物質が少なからず含まれているため、その最終処分は多くの場合、特定の処分場での埋設によらざるを得ないところである。
こうした焼却灰は、1200℃以上の超高温下で溶融され、溶融後の冷却硬化によってスラグとなることが知られている。このようにした場合、焼却灰を減量されたスラグとでき処分場の延命に資すると共に、スラグ化によって有害物質の溶出が防げることから、焼却灰からコンクリート用の骨材などとして利用可能な資源を生成できることとなり、これは資源循環型社会の構築に大きく資するものである。
しかるに、こうした焼却灰を直接溶融炉に投入した場合、その全てが適切に溶融されないことが多く、このため従来は一つの溶融炉を使っては一時間当たり500kgを越える焼却灰をスラグ化させることは実際上できなかった。
この発明が解決しようとする主たる問題点は、高温加熱によって溶融されその後の冷却固化によりスラグ化する焼却灰などの処理対象物を、連続的に、かつ、多量に、適切にスラグ化できるようにする点にある。
前記問題点を解決するために、この発明にあっては、処理装置が、以下の(1)〜(5)の構成を備えたものとした。
(1)高温加熱によって溶融されその後の冷却固化によりスラグ化する処理対象物の処理装置であって、
(2)処理対象物の投入口と排出口とを備えると共に、内部をこの処理対象物を溶融可能な高温雰囲気とする加熱手段を持った溶融炉と、
(3)処理対象物の受け入れ口と送り出し口とを備え、送り出し口を溶融炉の投入口に連通させると共に、内部をこの処理対象物の溶融温度よりやや低い高温雰囲気とする予備加熱手段を持った搬送筒体とを有しており、
(4)この搬送筒体は、筒内面を耐熱材料によって覆われていると共に、筒内部に耐熱材料によって構成された螺旋状隆起部を有しており、この螺旋状隆起部の作用によって搬送筒体の回転駆動により、受け入れられた処理対象物を次第に加熱させながら溶融炉に送り込むようにしてあり、
(5)しかも、この螺旋状隆起部を、搬送筒体の筒内面の一部を耐熱材料によって覆わないことで螺旋状の溝を形成させると共に、この螺旋状の溝にキャスターを打ち込むことにより形成させている。
かかる構成によれば、処理対象物をそれを溶融させる高温に保たれた溶融炉に送り込む前に、この処理対象物をこの溶融温度よりやや低い温度までこの処理対象物を搬送させながら万遍なく加熱させることができ、この加熱によって溶融炉において処理対象物を万遍なく適切に溶融させるようにすることができる。この結果、溶融炉に直接処理対象物を送り込む場合に比べ、単位時間当たりの処理対象物のスラグ化処理量を適切に増大させることが可能とされる。また、螺旋状隆起部が摩耗などしてきた場合には、この螺旋状隆起部を形成する高耐久性キャスターを打ち込み直すなどするだけで所期の状態に戻すことができ、保守コスト・保守手間を軽減させることができる。
前記搬送筒体がフード内に納められており、このフード内に吹き込ませる冷却エアによって搬送筒体の筒内面を覆う耐熱材料の劣化を防止するようにしておくこともある。
このようにした場合、搬送筒体の耐久性を適切に向上させることができる。
この発明にかかる処理装置によれば、高温加熱によって溶融されその後の冷却固化によりスラグ化する焼却灰などの処理対象物を、連続的に、かつ、多量に、適切にスラグ化することができる。
以下、図1ないし図4に基づいて、この発明を実施するための最良の形態について説明する。
なお、ここで図1は、実施の形態にかかる処理装置を含んで構成される処理ラインの概要を示した構成図であり、また、図2は、この処理装置を構成する溶融炉1の構成を、また、図3および図4は、この処理装置を構成する搬送筒体2の構成を、それぞれ示している。
この実施の形態にかかる処理装置は、焼却灰や肉骨粉などの高温加熱によって溶融されその後の冷却固化によりスラグ化する処理対象物Mを、連続的に、かつ、多量に、適切にスラグ化して減量させると共に、さらには再資源化もできるようにするものである。
すなわち、かかる処理対象物Mをスラグ化(溶融固化物化)して、減量化すると共に、路盤材、コンクリート用骨材、アスファルト混合物用骨材、埋め戻し材、コンクリート二次製品用材料などとして、再資源化できるようにもするものである。かかるスラグ化にあたっては、処理対象物Mに含まれる有機物は燃焼ガス化し、一方、処理対象物Mに含まれる無機物は溶融されその後の冷却によりガラス質の固化物、つまり、スラグSとなる。このスラグ化は1200℃以上の高温雰囲気に処理対象物Mを置くことによりなされることから、ダイオキシン類の分解削減に有効とされ、また、処理対象物Mを減量しながらこの処理対象物Mを重金属の溶出を生じさせないスラグSとすることができるものである。処理対象物Mの体積は、このスラグ化によって、3分の1程度となる。
かかる処理装置は、溶融炉1と、この溶融炉1に処理対象物Mを予備加熱しながら連続的に送り込む搬送筒体2とを有している。
典型的には、処理対象物Mは、受け入れホッパー3、パケットエレベーター4などの搬送ラインを介して選別装置5に送られ、一定以上の大きさのものは粉砕機6を介して再度受け入れホッパー3に回帰される。選別装置5から送り出される処理対象物Mは磁選機7にかけられて鉄分8を除去され、ベルトコンベヤ9、パケットエレベーター10などの搬送ラインを介して搬送筒体2に送り込まれる。溶融炉1において溶融された処理対象物Mは溶融炉1からの排出後スラグコンベヤ11によって冷却固化されてスラグSとなり、ベルトコンベヤ12、スラグホッパー13などの搬送ラインを介して二次製品工場などに移送される。二次製品工場などではスラグSがさらに砂利状、砂状に加工され、前記骨材などとして利用し得る性状のものにされる。
搬送筒体2には、排気ラインAが接続され、搬送筒体2から生じるガスはガス冷却塔14、集塵装置15、排風機16、煙突17などからなるこの排気ラインAを通じて処理される。また、溶融炉1にも、排気ラインBが接続され、溶融炉1から生じるガスは、二次燃焼室18、ガス冷却塔19、集塵装置20、排風機21、煙突22などからなるこの排気ラインBを通じて処理される。
溶融炉1は、処理対象物Mの投入口1aと排出口1bとを備えると共に、内部をこの処理対象物Mを溶融可能な高温雰囲気とする加熱手段1cを有している。
図示の例にあっては、かかる溶融炉1は、上端を投入口1a、下端を排出口1bとした筒状をなし、また、内面を高耐久性キャスターなどの耐熱材料1eで覆われた筒状をなすように構成されている。図示の例では、この溶融炉1の投入口1aと排出口1bとの間にある上壁に加熱手段1cとしての重油バーナー1dが設けられており、この重油バーナー1dによって溶融炉1内は1500℃〜1600℃の超高温雰囲気に保たれるようになっている。溶融炉1の外側にはジャケット1fが被装されており、このジャケット1f内に冷却水1gを通すことにより、溶融炉1の内面を覆う耐熱材料1eの劣化を防止するようにしてある。溶融炉1の排出口1bにはスラグコンベヤ11に続く案内路23が接続されており、この案内路23を通ってスラグコンベヤ11に送り込まれた溶融された処理対象物Mがこのスラグコンベヤ11において冷却固化されてスラグ化される。また、排気ラインBはこの案内路23に接続されており、溶融炉1に送り込まれた処理対象物Mが溶融される前に排気ラインBに入り込んでしまうといったことがないようにしてある。
搬送筒体2は、処理対象物Mの受け入れ口2aと送り出し口2bとを備え、送り出し口2bを溶融炉1の投入口1aに連通させると共に、内部をこの処理対象物Mの溶融温度よりやや低い高温雰囲気とする予備加熱手段2cを有している。
かかる搬送筒体2は、筒内面を耐熱材料2fによって覆われていると共に、筒内部に耐熱材料2fによって構成された螺旋状隆起部2jを有しており、この螺旋状隆起部2jの作用によって搬送筒体2の回転駆動により、受け入れられた処理対象物Mを次第に加熱させながら溶融炉1に送り込むようになっている。
図示の例にあっては、かかる搬送筒体2は、基台2k上に図示しない駆動手段によってその筒軸を中心に回転駆動されるように支持されたロータリーキルンを構成するような筒両端を解放させた金属筒2mを主体として構成されている。金属筒2mは、筒一端をやや上方に位置させるように傾斜状に支持されており、この筒一端側に受け入れ口2aが設けられている。また、筒他端側の下側部に送り出し口2bが設けられていると共に、この筒他端に予備加熱手段2cを構成する重油バーナー2dが取り付けられている。図示の例では、かかる重油バーナー2dは、金属筒2mの筒他端の側方に形成されたテーブル2n上に、金属筒2mの筒軸線にほぼ沿った向きに進退調整可能に支持されており、この筒他端からの金属筒2m内へのバーナーノズル2eの入り込み寸法を可変調整できるようにしてある。
この金属筒2mの内面は耐熱材料2fによって覆われている。図示の例にあっては、耐火レンガ2gをこの金属筒2mの内面に貼り付けるようにして、この金属筒2mの内面を耐熱材料2fによって覆うようにしている。また、図示の例にあっては、金属筒2mの筒軸線を巡る螺旋状をなすように、金属筒2mの内部に耐火レンガ2gによって覆われていない螺旋状の溝2hを形成させると共に、この螺旋状の溝2hに耐火レンガ2gの上面より高いレベルまで高耐久性キャスター2iを打ち込むことにより、金属筒2mの内部、つまり、搬送筒体2の筒内部に、前記螺旋状隆起部2jを形成させるようにしている。このようにした場合、螺旋状隆起部2jが摩耗などしてきた場合には、この螺旋状隆起部2jを形成する高耐久性キャスター2iを打ち込み直すなどするだけで所期の状態に戻すことができ、保守コスト・保守手間を軽減させることができる。螺旋状隆起部2jは、金属筒2mの正転によって受け入れ口2aから受け入れられた処理対象物Mを漸次送り出し口2bに向けて攪拌しながら搬送させるように形成されている。このように漸次搬送される処理対象物Mは前記予備加熱手段2cによって搬送筒体2の送り出し側に向かうに連れて次第に万遍なく加熱される。螺旋状隆起部2jのピッチ、金属筒2mの回転数は、単位時間あたりに搬送すべき処理対象物Mの搬送量に応じて決せられる。
かかる搬送筒体2は、その内部を、前記予備加熱手段2cによって、前記処理対象物Mの溶融温度よりやや低い高温雰囲気に保たれる。図示の例では、前記のように設置される重油バーナー2dによって、搬送筒体2の内部温度が、搬送筒体2の受け入れ口2a側においておよそ900℃、搬送筒体2の送り出し口2b側においておよそ1200℃となるようにしている。
これにより、この実施の形態にかかる処理装置によれば、処理対象物Mをそれを溶融させる高温に保たれた溶融炉1に送り込む前に、この処理対象物Mをこの溶融温度よりやや低い温度までこの処理対象物Mを搬送させながら万遍なく加熱させることができ、この加熱によって溶融炉1において処理対象物Mを万遍なく適切に溶融させるようにすることができる。この結果、溶融炉1に直接処理対象物Mを送り込む場合に比べ、単位時間当たりの処理対象物Mのスラグ化処理量を適切に増大させることが可能とされる。溶融炉1に直接処理対象物Mを送り込むようにした場合には、一時間当たり500kgの処理が限界であったが、この実施の形態のようにした場合、一時間当たり4t以上の処理ができることが認められた。
また、この実施の形態にあっては、前記搬送筒体2がフード20内に納められており、このフード20内に吹き込ませる冷却エアによって搬送筒体2の筒内面を覆う耐熱材料2fの劣化を防止するようにしてある。
図示の例にあっては、搬送筒体2を構成する金属筒2mを、この金属筒2mの外周面との間に通気路20aを形成させた状態で、基台2kに取り付けたフード20によって覆うようにしている。
これにより、この実施の形態にあっては、搬送筒体2の耐久性を適切に向上させることができる。
なお、かかるフード20の内面には、フード20内に吹き込まれる冷却エアが金属筒2mの全周を巡るように、かかる冷却エアを案内するヒレ状の案内板を設けておくことが好ましい。
また、図示の例にあっては、搬送筒体2は処理対象物Mの受け入れ口2a側において排気ラインAに接続されており、大気圧よりやや低い負圧がこの受け入れ口2a側に生じるようにして、搬送筒体2内で生じるガスをこの排気ラインAによって引き出すようにしている。
実施の形態にかかる処理装置を含む処理ラインの概要を示した構成図 溶融炉1の断面構成図 搬送筒体2の断面構成図 搬送筒体2の断面構成図(筒軸線に直交する向きでの断面)
符号の説明
M 処理対象物
S スラグ
1 溶融炉
1a 投入口
1b 排出口
1c 加熱手段
2 搬送筒体
2a 受け入れ口
2b 送り出し口
2c 予備加熱手段
2f 耐熱材料
2j 螺旋状隆起部

Claims (2)

  1. 高温加熱によって溶融されその後の冷却固化によりスラグ化する処理対象物の処理装置であって、
    処理対象物の投入口と排出口とを備えると共に、内部をこの処理対象物を溶融可能な高温雰囲気とする加熱手段を持った溶融炉と、
    処理対象物の受け入れ口と送り出し口とを備え、送り出し口を溶融炉の投入口に連通させると共に、内部をこの処理対象物の溶融温度よりやや低い高温雰囲気とする予備加熱手段を持った搬送筒体とを有しており、
    この搬送筒体は、筒内面を耐熱材料によって覆われていると共に、筒内部に耐熱材料によって構成された螺旋状隆起部を有しており、この螺旋状隆起部の作用によって搬送筒体の回転駆動により、受け入れられた処理対象物を次第に加熱させながら溶融炉に送り込むようにしてあり、
    しかも、この螺旋状隆起部を、搬送筒体の筒内面の一部を耐熱材料によって覆わないことで螺旋状の溝を形成させると共に、この螺旋状の溝にキャスターを打ち込むことにより形成させていることを特徴とする処理装置。
  2. 搬送筒体がフード内に納められており、このフード内に吹き込ませる冷却エアによって搬送筒体の筒内面を覆う耐熱材料の劣化を防止するようにしてあることを特徴とする請求項1記載の焼却灰などの処理装置。
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