JPH01315382A - 化学的に安定な廃棄物の分解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産−の 本発明は、化学的に安定な廃棄物、特に、放射性廃棄物
及び（又は）環境及び住民に対して著しい危険を現す廃
棄物の破壊のための方法及び装置に関するものである。

差速！１支藷− 少なくとも１個のプラズマト−チを使用する熱分解によ
り廃棄物を破壊するための装置が、例えば、米国特許第
３，８４１．２３９号明細書、ヨーロッパ特許第１０５
８６６号及び同第１１２３２５号から公知となっている
。これらの公知の装置においては、廃棄物は、一般的に
、頂部から底部に、重力の作用により、廃棄物により取
られる経路に間して横方向に配置された前記トーチによ
り加熱される区域に、持って来られる。

このような装置は、プラズマから廃棄物へのエネルギー
の最善の移送を許すことが無く、これにより、シアン化
有機廃棄物及び有機塩素化廃棄物のような、ある特に安
定な廃棄物が、公知のプラズマ装置を使用して処理され
ることが出来ないようにする。このようにして、特に危
険であるこの廃棄物は、地中、例えば、岩塩鉱の中に深
く貯蔵され、又は、それを消滅させるための方法を待つ
間、他の貯蔵庫の中に貯蔵されなければならない。

が　　゛　　　　う　　　る− 本発明の課題は、最も安定な廃棄物の熱分解による完全
破壊のための方法及び装置を得ることにあるものである
。。

１ヱ邂゛　るための　「 この課題を解決するために、本発明によると、化学的に
安定な廃物を少なくとも１個のプラズマトーチにより熱
分解により破壊するための方法において 前記プラズマトーチが、非移送アーク型式のものである
ことと 前記プラズマトーチのノズルが、オリフィスの方に、前
記ノズルの軸及び前記オリフィスの軸が、少なくとも近
似的に併合するように向けられることと 前記廃棄物の流れが、前記オリフィスを通過され、これ
に誹り、廃棄物が前記プラズマトーチの方に進むように
させることと から成り立っていることを特徴とする方法が、提案され
る。

ここで、「非移送アーク型プラズマトーチ」という用語
により、通常の意味である、アークの脚が、まとまり付
く２個の固定された電極から成り立つているプラズマを
意味するものである。

このようにして、本発明によると、プラズマの舌が、縦
に（そして、従来技術におけるように、横方向にでは無
く）前記オリフィスを通過する廃棄物の流れを衝撃する
。従って、熱エネルギーの移送は、最善であり、また、
シアン化有機廃棄物、又は、有機塩素化廃棄物のような
非常に安定な物質が、破壊されることができる。

経験により、熱移送に関する限りは、前記オリフィスの
直径に対して、前記１・−チのノズルの直径よりも、わ
ずかにより大きく、約２〜３倍であると有利であること
が、発見された。

実際、前記オリフィスを通過する廃棄物の流れの全横断
面積が、このようにして、プラズマの舌の作用に服され
る。前記トーチと、前記ノズルとの間の距埴及び（又は
）前記オリフィスを通る廃棄物の前記流れの前進速度、
前記オリフィスを通る前記廃棄物により受は取られる単
位時間当たりのエネルギー量が、調節されることができ
、すなわち、前記廃棄物の破壊の品質が、制御されるこ
とができる。

本発明の一つの有利な実施例においては、前記ノズル及
び前記オリフィスの少なくとも近似的に併合する軸が、
少なくとも近似的に垂直であり、また、廃棄物の流れが
、少なくとも、前記オリフィスの近傍において、底部か
ら頂部に動く、この場合に、プラズマトーチの舌は、そ
れ故、下方に向けられる。

その上、前記オリフィスが、管状の廃棄物噴射器の端部
である時は、前記噴射器の上部部分は、液状である廃棄
物の前記流れの端部部分に対するるつぼとして役立つこ
とができる。

好適には、前記ノズル及び前記オリフィスは、膨張室の
中に配置され、その中において、前記廃棄物の流れの液
状端部から来るガスが燃焼されることが、望ましい。前
記膨張室の内部に、前記ガスの燃焼を容易とさせるよう
に、酸素及び（又は）エネルギーを導入するための手段
が、設けられても良い。

本発明の一つの変形においては、前記ノズル及びオリフ
ィスの少なくとも近似的に併合された軸が、前記膨張室
の方向に、垂直に関して、わずかに傾斜され、これによ
り、廃棄物の前記流れの液体端部の部分が、前記膨張室
の中に流れることが出来るようにし、この液体部分が、
それから、処理され、恐らく、酸素及び（又は）エネル
ギーの追加の供給により、前記膨張室の中において燃焼
されるようにする。

廃棄物が、膨張室の中に導入される時における廃棄物の
状態が、液体であるか、又は、ガスであっても、前記膨
張室の下流部分に、単に、ガス相が残るだけである。若
しも、必要であるならば、液体廃棄物粒子が、プラズマ
の舌により、前記膨張室の内部に余りにも遠く噴射され
ることを防止するために、そらせ板が、前記膨張室の内
部に、前記ノズル及び前記オリフィスにちょうど向き合
うように、設けられることができるが、これは、液体廃
棄物が、余りにも遠く噴射されど、前記液体廃棄物の燃
焼の品質及びそれらのガスへの変換に悪影響を与えるか
らである。このような膨張室は、回転炉であっても良い
、　　。

大気へ排出される前及び（又は）熱源として使用される
前に、本発明により使用される熱分解処理の品質のため
に、膨張室の中における燃焼から生ずるガスは、単に、
簡単な処理を受けるだけで良い。

好適には、ガスは、熱的冷却を受けた後、洗浄塔の中に
おいて、簡単に洗浄される。

本発明の実施により破壊されるべき廃棄物は、最初、ガ
ス状、又は、液状であって良い、しかしながら、廃棄物
は、固体状であっても良い。

このために、前記オリフィスに廃棄物の流れを供給する
ために、前記固体廃棄物を、前記オリフィスを経て押し
出し可能なのりに変換するための処理が、設けられるこ
ともできる。このような処理は、裂くこと、砕くこと及
び（又は）湿らせることから成り立つことが出来る。の
りは、それがら、ポンプ手段により駆動されることが出
来る。

好適には、前記ポンプ手段と、前記オリフィ、スとの間
に、サイフオンの形状の案内ダクトが、破壊されるべき
廃棄物の流れのために設けられることが出来る。このよ
うにして、何らがのガスの、ポンプ手段の方向への上昇
が、阻止されることが出来る。

火−１１１Ｍ 以下、本発明をその装置の実施例を示す添付図面に基づ
いて、詳細に説明をする。

第１図に示される本発明による装置は、プラズマトーチ
１から成り立っており、そのノズル３がら、プラズマ舌
２を放射することができるようになっている。このトー
チ１は、公知の非移送アーク型式のものである。それ自
体公知であり且つ図示されていない様式で、プラズマト
ーチｌは、プラズマ発生ガス噴射室が接合されている、
２個の同軸の冷却された管状の電極と、２個の電極の電
気的絶縁を与える要素とから成り立つことが出来る。ア
ークの脚の回転は、上流の電極に対する磁場コイル及び
下流の電極の中のうすの作用により、生成されることが
出来る。プラズマトーチ１の定格作動特性は、５００電
気ｋｌｌであり、また、プラズマトーチ１の電力の調節
は、好適には、２５０ｋＷと、５００に舅との間で連続
的であることが望ましい。

プラズマトーチ１は、その軸４が、少なくとも実質的に
垂直であるように配置され、ノズル３は、下方へ向けら
れている。ノズル３に対向して、第１図の装置は、管状
の噴射器５を有しており、その軸６は、少なくとも実質
的に垂直であり、プラズマトーチ１の軸４と併合してい
る。管状の噴射器５は、破壊されるべき廃棄物を、その
下端部７を経て供給される。この廃棄物は、前記管状噴
射器５を、ノズル３に向き合って配置されたその上部オ
リフィス８を経て去る。好適には、管状噴射器５の直径
りは、ノズル３の直径の数倍（２〜３倍）に等しいこと
が、望ましい。

ノズル３の少なくとも下方部分及び管状噴射器５の上部
部分は、タップ穴系統９の中に配置され、ガス膨張室１
０への近付きを与えている。

第１図に示された本発明の装置の実施例は、特に、固体
廃棄物の破壊を意図されているものである。

破壊されるべき廃棄物は、例えば、バレル１９の中に含
まれ、丈な、前記廃棄物を処理する費用を減少するため
に、第１図の装置は、前記バレル１９の、それらが含ん
でいる廃棄物と同時の破壊を許すようになっている。

このために、装置は、前記廃棄物の事前の処理のために
、ホッパ１３から供給される砕き及び裂き機械１２から
成り立っている手段１１を有しているが、この手段１１
に、流体取り入れ口１４及びポンプ１６を有している混
合及び固め機械１４が、協同されることが出来る。

ポンプ１６の出力は、管状噴射器５の下方部分７に、サ
イフオンを形成している案内ダクト１フを経て連結され
ている。好適には、安全部材、例えば、ギロチン締め切
り弁１８が、ポンプ１６と、案内ダクト１７との間に設
けられることが望ましい。

破壊されるべき廃棄物のバレル１９は、ホッパ１３の中
に導入され、砕き及び裂き機械１２に持って来られるが
、そのナイフは、前記バレル１９及びそれらの内容物を
つかみ、せん断し、裂き、圧縮する。若しも、設けられ
ているならば、仕上げせん断機が、破壊された材料の最
終的の粒子寸法を、例えば、大きくとも、１０１０Ｘ２
０である寸法に減少させる。

処理の全部は、手動の介装無しに、生成物を点火させる
ことがあり得る何らかの火花の発生を防止するように、
比較的遅く、重力により直列の様式で行われる。更に、
全部の設備は、毒性ガスの何らかの逃げを避けるように
、負の空気圧力の下に行われることが出来る。

このようにして、寸法を減少された破壊された材料は、
重力により、混合及び固め機械１４に流れるが、その役
割は、材料を移送ポンプ１６の中に押圧することにより
、材料（異物を有するのり状部分）を固めることにある
。

ポンプ１６は、例えば、水力ジヤツキを有する公知の型
式のもの（ＰＵＳＴＭＡＳＴＥＲ）であり、異質の混合
物の高圧（８０〜１００バール）における規則正しい流
れを与え、このようにして、優れた固めを確実とする。

混合機１４に、砕かれた材料のくみ出し性及びその形状
を維持するためのその能力を改善するように、入口１５
を介して、水か、除去されるごとが望まれる油性製品か
を、追加することが出来る。

このようにして、ポンプ１Ｂの出口において、砕がれな
廃棄物（その容器と共に）は、のり状となる。ポンプ１
６は、こののり状材料を（安全部材１８を経て）案内ダ
クト１７の中に、管状噴射器５まで押圧する。

案内ダクト１７及び管状噴射器５の巾において、のり状
材料は、このようにして、ソーセージ状の物２０を形成
するが、このソーセージ状の物２０は、ノズル３の方向
に前進する。

案内ダクト１７のサイフオン形状は、液体、又は、ガス
のポンプ１６の方への何らかの上昇を阻止する。

噴射器５の中を、ソーセージ状の物２０は、底部から頂
部まで走行し、その上端部分は、プラズマ舌２の作用を
受けるが、この舌２は、直立して衝撃する（第２図参照
）、このようにして、常に更新されるソーセージ状の物
２０の上方部分は、プラズマ舌２（その温度は、４．０
００℃〜５，０００℃）により、少しずつかまれ、よう
融液相（参照数字２１を参照）になり、液相それ自体は
、タップ穴系統９の中において、ガス相２２になる。半
よう融の中間ののり相２３が、液相の上方区域２１と、
のり状のソーセージ状の物２０との間に確立される。

区域２１の液相が、管状噴射器５に対する熱的及び化学
的保護を形成している１種のるつぼを形成していること
に、注目されたい。

タップ穴系統９の中に現れるガス相２２は、膨張室１０
へ排出され、その中において、その中を支配している温
度（例えば、約１．８００℃）の影響の下に、ガス相２
２は、完全に破壊されることを終了する。自己燃焼が行
われるが、これは、空気、又は、酸素（２４）の導入に
より促進されることができる。膨張室１０は、塩素化さ
れた液体流出物の化学当量的な燃焼のために設計され、
また、ｒｃＨＲＯＭＯｃＯＲ，型式の内部裏張りを設け
られることも出来る。

ノズル３及び管状噴射器５の同軸配置により、ソーセー
ジ状の物２０の上部の自由端部は、前記噴射器８の上部
オリフィス８の近傍において、舌２と親密な、延伸され
た接触にあり、非常に高い温度上昇を受ける。のり状の
ソーセージ状の物２０の材料の分子は、その時に、多か
れ少なかれ、電離された元素状粒子に完全に分解される
。

膨張室１０の中において生成された燃焼ガスは、系統２
５により処理されるが、この系統２５は、本発明装置の
優れた性能のために、複雑化される必要は無い、このよ
うにして、系統２５は、ガスの温度を低下させるための
冷却装置２６を有しており、それに、洗浄塔２７が後続
している。

このようにして、例えば、塩素のような残留製品は、中
和され、ガスは、それから、大気へ排出するために、煙
突２８へ導かれることができる。これらのガスは、若し
も、必要であるならば、エネルギーの回収のために、ボ
イラに導入されることも出来る。

本発明の装置の構成の第３図に示される変形においては
、上述の種々の要素１〜１８及び２５〜２８が、再び、
見いだされる。しかしながら、この変形の場合には、ト
ーチ１及び噴射器５の併合軸４及び６は、垂直に関して
傾斜されており、これにより、ソーセージ状の物２０の
少なくとも液相２１の一部分２９（第２図参照）が、膨
張室１０の中に流れることが出来るようにする。その時
には、膨張室１０は、噴射器５から来る非ガス状要素を
、かき混ぜることが出来る傾斜された回転炉３０の形状
であることが有利であり、また、ガス要素は、前記回転
炉３０の下部の下流部分へのそれらの走行の間に、前記
回転炉３０の中を支配している高温度のために、破壊さ
れる。この破壊を容易とさせるために、加圧空気が、回
転炉３０の中に導入されることが出来る（３１において
）。バーナく図示されていない）も、また、回転炉３０
へ追加のエネルギー（符号的に矢印３２により示されて
いる）を供給するために、設けられることもできる。

その時には、回転炉３０の下流部分３３は、ガス状生産
物に対する後燃焼室を形成する。この後燃焼室３３の中
には、もはや何らのガス状生産物も無い。

第４図には、第３図の装置の工業的実施例が、部分的に
示されている。その中に回転炉３０が見られるが、その
長手軸Ｘ−Ｘは、タップ穴系統９から下方へ、後燃焼室
３３に向かって傾斜されており、よう敵された材料２９
の上流から、下流への流れ（その間に、材料２９は、完
全にガス化される）を容易とさせる。

この回転炉３３は、ローラ３４により支持され、モータ
３５により、回転ローラ３６を介して回転される。タッ
プ穴系統９と、回転炉３３との間の連結は、固定された
アダプタ４５により設けられている。

第４図は、また、例えば、チタンから作られた噴射器５
が、二重壁構造を有しており、その内側を冷却流体が、
流れることができる。このために、前記噴射器５は、冷
却流体流れ回路３７に連結されている。

それ自体公知であり、図示されていない様式で、冷却ユ
ニット、プラズマガス生成ユニット（例えば、空気）及
び電力供給が、プラズマトーチ１と協同される。

タップ穴系統９の底部３８は、よう融した材料２９の回
転炉３０の方への流れを促進させるように、傾斜される
ことが出来る。

前述のことから、ソーセージ状の物２０の中に含まれて
いる廃棄物の破壊の品質が、その前進速度、プラズマト
ーチ１の動力及び（又は）舌２を噴射器５のオリフィス
８から分離している距離を調節することにより、制御さ
れることの出来ることは、理解されるところである。

ソーセージ状の物２０の前進速度は、明らかに、ポンプ
１６を制御することにより制御可能である。同様に、プ
ラズマトーチ１の動力は、それ自体公知の様式で、電気
的に調節可能である。

舌２と、オリフィス８との間の距離の変動に関する限り
は、適当な装置が、第５図に示されている。プラズマト
−チ１は、その軸に沿って滑るように取り付けられてい
るにの滑りにおいて、プラズマトーチ１は、スライダ４
０が協同する柱３９により滑動される。スライダ４０は
、モータ４０及びねじ４２の系統により可動である。ベ
ロー４３が、プラズマトーチ１と、タップ穴系統９との
間のシールを与−える。

更に、第５図に示された装置においては、アダプタ４５
の中に配置されたそらせ板を形成している転向器４４が
設けられており、プラズマによりソーセージ状の物２０
から裂かれた粒子の、前記炉の内側において、余りにも
大きな距離まで投射されることを阻止している。このよ
うにして、転向器４４は、粒子に対して、プラズマジェ
ットに出来る限り近接して処理されることを可能とさせ
る。

光測ノと肱盟− 本発明は、上記のような構成及び作用を有しているので
、最も化学的に安定な廃棄物を、熱分解により完全に破
壊することが出来る新規な、改良された方法及び装置を
提供するという効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の１実施例を示すブロック図、第
２図は、第１図の装置の作動情況を示す図、第３図は、
第１図の装置の変形を示す略図、第４図は、第３図の装
置の一部の拡大断面図、第５図は、構造の他の変形を示
す部分断面図である。 １・・・プラズマトーチ、２・・・舌、３・・・ノズル
、５・・・噴射器、９・・・タップ穴系統、　１０・・
・膨張室、１４・・・混合固め機械、１６・・・ポンプ
、２０・・・ソーセージ状の物、３０・・・回転炉、４
４・・・転向器、４５・・・アダプタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、化学的に安定な廃物を少なくとも１個のプラズマト
   ーチにより熱分解により破壊するための方法において 前記プラズマトーチが、非移送アーク型式のものである
   ことと 前記プラズマトーチのノズルが、オリフィスの方に、前
   記ノズルの軸及び前記オリフィスの軸が、少なくとも近
   似的に併合するように向けられることと 前記廃棄物の流れが、前記オリフィスを通過され、これ
   により、廃棄物が前記プラズマトーチの方に進むように
   させることと から成り立っていることを特徴とする方法。 ２、前記オリフィスの直径が、前記プラズマトーチのノ
   ズルの直径の数倍に等しい請求項１記載の方法。 ３、前記プラズマトーチと、前記オリフィスとの間の距
   離が、調節自在である請求項１記載の方法。 ４、前記ノズル及び前記オリフィスの少なくとも近似的
   に併合された軸が、少なくとも近似的に垂直であり、廃
   棄物の流れが、少なくとも、前記オリフィスの近傍にお
   いて、底部から頂部に動くようになっている請求項１記
   載の方法。 ５、廃棄物の流れの上への前記プラズマトーチの作用か
   ら生ずるガス状及び（又は）液状生成物が、膨張及び燃
   焼を受けさせられるようにする請求項１記載の方法。 ６、前記膨張及び前記燃焼から生ずる前記ガス状生成物
   が、冷却され、それから、洗浄される請求項５記載の方
   法。 ７、固体廃棄物に適用され、前記固体廃棄物が、前記オ
   リフィスから押し出し可能なのりに変換される請求項１
   記載の方法。 ８、少なくとも１個のプラズマトーチを使用して化学的
   に安定な廃棄物を熱分解による破壊するための装置にお
   いて 前記プラズマトーチが、非移送アークプラズマ型式のも
   のであることと 装置が、前記廃棄物の流れに対する噴射器を有している
   ことと プラズマトーチのノズルの軸が、前記噴射器の出口オリ
   フィスの軸と、少なくとも、近似的に併合されているこ
   とと から成り立っていることを特徴とする装置。 ９、前記噴射器の出口オリフィスが、上方に向けられて
   いる請求項８記載の装置。 １０、前記ノズル及び前記オリフィスが、膨張及び燃焼
   室の中に配置されている請求項８記載の装置。 １１、前記膨張室の中に酸素及び（又は）エネルギーを
   導入するための手段が設けられている請求項１０記載の
   装置。 １２、前記ノズル及び前記オリフィスの少なくとも近似
   的に併合された軸が、前記膨張室の方向に、垂直に関し
   てわずかに傾斜されている請求項１１記載の装置。 １３、そらせ板が、前記膨張室の内部に、前記ノズル及
   び前記オリフィスにちようど向き合って設けられている
   請求項１１記載の装置。 １４、前記膨張室が、回転炉である請求項１１記載の装
   置。 １５、固体廃棄物を、前記オリフィスを経て押し出し可
   能なのりに変換するための手段を有している請求項８記
   載の装置。 １６、前記廃棄物を前進させるための手段を有しており
   、前記前進手段と、前記噴射器との間に、前記廃棄物を
   案内するために、サイフォンの形状のダクトが配置され
   ている請求項８記載の装置。