JPH0615249A - 焼却灰処理方法および処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝熱効率が高く、有機塩素化合物を効率よく
分解することができ、しかも処理時間が短い焼却灰処理
方法および処理装置を提供する。 【構成】 燃焼バーナ４を有する加熱炉２を水平方向に
貫通する、自転および公転する複数の加熱管１に焼却灰
Ａを導入し、この加熱管１内に設けられた攪拌・混合手
段１２によって焼却灰Ａを攪拌するとともに燃焼バーナ
４によって３５０℃以上に加熱し、焼却灰に含まれる有
機塩素化合物を分解し、分解ガスを焼却灰の出口方向に
焼却灰と分離して抜き出す。 【効果】 焼却灰中の有機塩素化合物を効率よく分解で
きるとともに、処理時間を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼却灰処理方法および
処理装置に係り、さらに詳しくは、都市ごみや産業廃棄
物を焼却したごみ焼却灰（以下、単に焼却灰という）に
含まれる、特に有害な有機塩素化合物を低減するための
焼却灰処理方法および処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体にとって有害な有機塩素化合物、特
に芳香族系化合物、例えば、ＰＣＤＤ（ポリ塩素化ジベ
ンゾダイオキシン）、ＰＣＤＦ（ポリ塩素化ジベンゾフ
ラン）等のような高毒性の芳香族系塩素化合物は、農薬
の副生物またはごみ焼却の際の二次生成物として生成さ
れ、環境を汚染することが知られている（Ｋ．Ｏｌｉｅ
ｅｔ ａｌ，Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，６，４５５（１
９７７）、およびＴ．Ｗａｋｉｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ，
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ＨｅａｌｔｈＰｅｒｓｐ
ｅｃｔｉｖｅｓ，５９，１５９（１９８５））。

【０００３】本発明者らはごみ焼却施設から排出される
有機塩素化合物を低減するため、種々の研究を重ねた結
果、ごみ焼却処理施設に付設されている電気集塵器（Ｅ
Ｐ）およびその他の媒塵除去装置から排出される焼却灰
中に、前記ＰＣＤＤやＰＣＤＦ等の有機塩素化合物が混
入するおそれがあることがわかった。焼却灰にＰＣＤＤ
やＰＣＤＦ等が含有されていると、その焼却灰を、例え
ば埋め立てに用いた場合、浸出水等を経て人体や動・植
物に還流し、悪影響を及ぼす危険がある。

【０００４】このような焼却灰中の有機塩素化合物を低
減する装置としては、例えば薄層移動外部加熱方式の加
熱処理装置、バドル攪拌外部加熱方式の加熱処理装置、
外部及び直接加熱式の単筒型ロータリーキルン等が知ら
れている。図１４は、薄層移動外部加熱方式の灰処理装
置の説明図である。この装置は、焼却灰Ｂの投入口５２
および処理灰の排出口５３を有する灰処理装置本体５１
と、該装置本体５１の長手方向の中心軸上に配置され
た、導入部スクリュー５４および排出部スクリュー５５
を有する回転軸５６と、該回転軸５６に付設された攪拌
羽根５７と、前記装置本体５１を外部から加熱するバン
ドヒータ５８とから主として構成されており、焼却灰投
入口５２から導入された焼却灰Ｂは回転軸５６の回転に
よりスクリュー５４、攪拌羽根５７の作用を受けて処理
灰の出口５３方向に向かって移動し、移動の間にバンド
ヒータ５８で、例えば４００℃に加熱され、該焼却灰Ｂ
に含まれるダンイオキシン等の有機塩素化合物が分解す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術は、焼却灰に含有している有害な有機塩素化合物
を低減することは可能であるが、機械装置性能の信頼性
や処理効率の点においてなお十分とはいい難く、以下の
ような欠点がある。 １．水平に設置された処理装置本体内部に、回転軸を支
持し、その回転軸にスクリューまたはパドル（攪拌送り
羽根）を取付け、攪拌、混合、移送を行わせるものであ
るが、処理装置本体ケースと回転羽根（スクリューまた
はパドル）の刃先との間に充満している被処理物が加熱
されて付着性を生じるため、また攪拌空間がないために
混合性が非常に悪く、回転軸を回転させてもあたかも断
熱層を形成するようになり、外部からの加熱および伝熱
を著しく阻害してしまう。そのため被処理灰を所要温度
までに昇温する場合、長時間を要するとともに非常に高
温を必要とする結果となっている。したがってこの装置
本体ケーシングと回転羽根との間に充満している被処理
灰は、均一な加熱が困難となり、加熱むらを起こし、か
つ熱分解が極めて不安定なものとなる。 ２．被処理灰が、処理装置内で、加熱処理される過程
で、加熱分解ガスとの分離が不十分か、または全く考慮
されていないため、分解ガスの一部と加熱処理された処
理灰との間で、再結合する可能性が生じ、効率の低下や
効果の不安定を招く。 ３．伝熱の効果を上げるために、本体ケーシングへ直接
バンドヒーターを取り付ける形式をとるために、ワット
密度等、ヒーター特性から生じるヒーター取付け面積等
の制約があり、処理量に見合った経済的な大きさの機器
設計がとりにくい。 ４．また従来技術のほとんどの装置構造が１筒型の形式
でありこの形式の場合、処理能力の増加に伴う装置のス
ケールアップに際して、著しく不経済な設計とならざる
を得ない。例えば、内部の移動速度および被処理灰の滞
留時間を一定とし、処理量を２倍に増加したい場合、通
常２倍の断面積が必要となるはずであるが、しかしその
場合、本体表面積は２倍とならないため（√２倍とな
る）、加熱に必要な伝熱面積が不足する結果となってし
まう。そのため、装置の径を２倍にし、その結果断面積
を４倍としなければならない。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、広い伝熱面積を確保することができ、熱効率が
高く、ダイオキシン等の有機塩素化合物を効率よく分解
することができる焼却灰処理方法および処理装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、筒型の加熱炉と、該加熱炉内の軸
方向に貫通して設けられた複数の加熱管と、該加熱管の
内部に設けられた被処理物の攪拌、混合および付着物除
去手段と、前記加熱管を公転および自転させる駆動装置
と、該加熱管に焼却灰を導入する原料導入機と、加熱処
理した焼却灰を分解ガスと分離して排出する焼却灰排出
口と、前記分解ガスを焼却灰の出口方向に抜き出す分解
ガス抜き出し手段とを有することを特徴とする焼却灰処
理装置に関する。

【０００８】本願の第２発明は、筒型の加熱炉内の軸方
向に貫通して設けられた複数の加熱管に焼却灰を導入
し、該加熱管をそれぞれ自転および公転させ、必要に応
じ加熱管内壁への付着物を除去しながら、３５０℃以上
に加熱して焼却灰に含まれる有機塩素化合物を分解し、
分解ガスを焼却灰の出口方向に抜き出すことを特徴とす
る焼却灰処理方法に関する。

【０００９】

【作用】複数の加熱管内に焼却灰の攪拌、混合および付
着物除去手段を設けたことにより、被処理灰が効率よく
攪拌、混合され、加熱、伝熱を阻害する被処理灰による
断熱層の形成が抑制され、高い熱効率で加熱されるの
で、処理時間が短縮され、焼却灰中に含まれる有機塩素
化合物の分解が効率よく促進される。また、加熱管内に
機械的可動部分がないシンプルな構造のため、加熱手段
として電熱器、燃焼バーナ等による１０００℃以上の高
温加熱が可能となり、加熱装置本体ケースに直接バンド
ヒーターを取り付ける形式やパドルスクリューのように
機械的な特性からくる加熱上限温度の制約がなく、焼却
灰をより高い温度に加熱できるので、処理時間はさらに
短縮する。

【００１０】また加熱管を公転および自転する複数の管
体とすることによって、処理量に対する広い伝熱面積を
確保することができ、装置がコンパクト化されるととも
に、伝熱効率が向上し、処理コストを大幅に低減でき
る。さらに、分解ガスを、加熱処理された高温の処理灰
の出口方向に、該処理灰とは分離して抜き出す分解ガス
抜き出し手段を設けたことにより、分解ガスの温度低下
および処理灰との再結合が防止されるので、有機塩素化
合物の再生が防止される。

【００１１】本発明において、加熱管とは、加熱炉内を
水平方向に貫通するように設けられた、自転および公転
する管体であり、通常２〜８本の円筒または多角筒から
なる。加熱管の内部には、被処理灰の攪拌を促進する攪
拌、混合および移送手段が設けられており、これら手段
としては、例えば、加熱管の内壁面に設けられた、連続
または不連続のリフター、リボンスクリュー、ショート
リンクチェーン等があげられる。また、これらは、加熱
管に密着して設けられているので、加熱管外表面からの
熱を効率よく内部の焼却灰に伝達する役割も果たすこと
ができる。移送手段としては、加熱管自体を入口から出
口側に傾斜させて重力により移送するようにしたり、ま
たはリボンスクリューなどのように攪拌、混合手段に推
進力を持たせてもよい。

【００１２】本発明において付着物除去手段としては、
回転する加熱管に対して、例えば装置外の軸上に設けら
れた公知の外部槌打手段、または攪拌・混合・伝熱手段
として加熱管内部に設けられた、例えばショートリンク
チェーン等によって、連続的に内部槌打する内部槌打手
段であり、焼却灰の内部付着によって引き起こされる加
熱むらや、その不規則な剥離によって生じる分解効果の
不安定さを解消することができる。このような攪拌・混
合・移送手段および付着物除去手段を設けることによっ
て、加熱管内部に特別な機械的動力を用いないで、被処
理灰を攪拌、混合および搬送することができる。

【００１３】本発明において、焼却灰の加熱温度は３５
０℃以上、好ましくは４００〜５５０℃である。３５０
℃よりも低いと有機塩素化合物の分解が不十分となる。
本発明において、加熱炉に設けられる加熱手段として
は、例えば燃焼バーナ、電気ヒーター等があげられる。
加熱源として燃焼バーナを使用する場合には、加熱炉内
の加熱管表面に、バーナの燃焼によって発生し、加熱管
を加熱しながら排気筒に向かって加熱炉内を流れる熱風
の流路をジグザグに区画する整流板を設けることが好ま
しい。これによって加熱管表面の伝熱面積を増加させる
だけでなく、熱風と加熱管との接触時間が長くなり、加
熱管内の被処理灰が効率よく加熱される。一方、伝熱ヒ
ーターは、例えば加熱炉の炉壁内に埋め込むように配置
される。

【００１４】加熱処理された後の焼却灰は、分解ガスの
一部との再結合を防ぐために、加熱分解ガスと処理灰と
を分離して排出すること、および２５０℃以下に急冷す
ることが好ましく、本発明においては、分解ガス抜き出
し手段として、例えば分解ガスを処理灰の出口方向に、
前記処理灰と分離して強制的に抜き出す吸引装置を用い
ることができる。一方、冷却手段としては、例えば加熱
管の後段に設けられた、例えば水、空気等を用いた冷却
装置、被処理物の排出口以降に設けられた公知の冷却装
置等をあげることができる。

【００１５】

【実施例】次に本発明を実施例によってさらに詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施例を示す焼却灰処理装
置の説明図、図２は、図１のII−II線矢視方向断面図、
また図３は、図１の要部を示す一部切欠図、図４は、図
３のVI−VI線矢視方向断面図である。

【００１６】図１においてこの装置は、焼却灰Ａを投入
する原料投入機６と、投入された焼却灰Ａが流通・移動
する複数の加熱管１と、該加熱管１を一体に加熱する加
熱炉２と、該加熱炉２の底部に設けられた燃焼室３と、
該燃焼室３内に設けられた燃焼バーナ４と、前記加熱管
１の入口側のフード８と、前記加熱管１の出口側フード
９と、分解ガスが排出される排ガス出口１０と、前記燃
焼バーナ４の燃焼で発生し、加熱炉２内を流通して排気
筒５から流出する熱風の流路をジグザグに区画する整流
板７とから主として構成されている。複数の加熱管１
は、図２に示すように装置の長手方向の中心軸の周りに
同心円上に配置されており、図示省略した駆動装置によ
って自転しながら前記中心軸の周りを公転するように構
成されている。図３および図４において、前記加熱管１
内には、被処理灰の混合・攪拌手段として、加熱管１の
長さ方向に沿ってリフター１２が設けられている。また
この加熱管１は出口側の水平レベルが入口側よりも低く
なるように、例えば６゜の勾配をもって配置されてい
る。

【００１７】このような構成において、原料投入機６、
例えばスクリューフィーダから入口フード８を経て投入
された焼却灰Ａは、公転する加熱管１の入口部に設けら
れた、図示省略したスプーン状の受け皿を経て該加熱管
１に流入し、該加熱管１の傾斜勾配に沿って出口フード
９方向に移動する。このとき焼却灰Ａは加熱管１の自転
に伴って回転するリフター１２の作用を受けて攪拌・混
合され、また装置外の軸上に配置された図示省略した外
部槌打手段による殴打によって管内壁への付着が回避さ
れるとともに、燃焼バーナ４の燃焼によって発生し、整
流板７で区画されたジグザグ流路を流通する熱風によっ
て、例えば約６００℃に加熱され、該焼却灰Ａに含まれ
る有機塩素化合物が分解する。発生した分解ガスは焼却
灰Ａと分離して排ガス出口１０から流出し、例えばごみ
焼却炉出口排ガス処理設備の集塵装置の前流に投入して
処理される。一方、ダイオキシン等の有機塩素化合物が
除去された焼却灰は、前記排ガスと分離して出口フード
９から流出し、必要に応じて後段の冷却装置１１で、例
えば２００℃以下に冷却された後、系外に廃棄される。

【００１８】本実施例によれば、加熱管１内に焼却灰の
攪拌・混合を促進する手段としてリフター１２を設けた
ことにより、焼却灰を均一に加熱することができる。ま
た加熱管１を複数本で構成したことにより広い伝熱面積
を確保することができ、熱伝達効率が向上するので、処
理時間を短縮することができる。さらに、加熱源として
燃焼バーナ４を用いたことにより、機械的特性から生じ
る制約はなく、焼却灰を、例えば８００℃程度まで加熱
することができるので、有機塩素化合物を完全に分解す
ることができる。また分解生成ガスは、出口シュート９
において、高温のまま処理灰と分離されるので再反応に
よるダイオキシン等の再生を防止することができる。さ
らに加熱管１は外気と完全に分離されているので、該加
熱管内の酸素濃度を、例えば１％以下に調整することが
でき、有害塩素化合物の分解が促進される。

【００１９】本実施例において、燃焼バーナ４として
は、例えば液体またはガス燃料を燃焼するバーナが使用
されるが、この代わりに電気ヒータまたは他の装置で生
成した高温ガスを導入してもよい。また、有機塩素化合
物が除去された加熱処理後の焼却灰を冷却する冷却装置
としては、例えばバドル／ジャケット水冷式冷却器が使
用されるが、他の公知の冷却装置を使用することもでき
る。

【００２０】本実施例において、加熱管１内に設けられ
るリフター１２は連続的なものであっても、不連続なも
のであってもよい。また加熱管内に設けられる攪拌・混
合手段はリフターに限定されるものでなく、別の構成で
あってもよい。図５〜図１３は、本実施例で使用される
攪拌・混合手段の一例を示す説明図である。

【００２１】図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ攪拌・混
合手段として加熱管内にリボンスクリュー１３を取りつ
けた状態を示す一部切欠図およびその断面図である。こ
の攪拌・混合手段によれば、加熱管内を移動する焼却灰
の攪拌、混合を促進するとともに、その送りをスムーズ
なものとすることができる。またリボンスクリュー１３
を介しても焼却灰に伝熱が行われ、伝熱効率が向上す
る。リボンスクリュー１３は連続または不連続に設ける
ことができ、不連続なパドルスクリューとすることによ
り、攪拌効果をより向上させることができる。

【００２２】図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ攪拌・混
合手段として加熱管内にショートリンクチェーン１４を
設けた状態を示す説明図およびその断面図である。ショ
ートリンクチェーン１４は加熱管の入口側の上部と出口
側の下部、および入口側の下部と出口側の上部をそれぞ
れ結ぶように、たすき掛けに配置されており、攪拌混合
の促進および加熱管１の内壁面への灰の付着を防止する
ことができる。

【００２３】図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ加熱管内
に不連続なチェーン取付け板兼リフター１５を、ピッチ
を順次ずらして設けるとともに、該チェーン取付け板兼
リフター１５に、長さが加熱管１の内径よりもわずかに
短いチェーン１６を取付けた状態を示す説明図およびそ
の断面図である。チェーン取付け板兼リフター１５およ
びチェーン１６は加熱管の円周上にそれぞれ２〜６個設
けられている。この攪拌・混合手段によっても焼却灰の
攪拌および混合が促進するとともに、伝熱効率が向上す
る。

【００２４】図８（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それ
ぞれ加熱管内に伝熱スタッド１７を多数設けた説明図、
断面図および部分拡大図である。伝熱スタッド１７は加
熱管の内径の１／２よりもわずかに短い、例えば４〜１
０φの丸棒で構成されている。この攪拌・混合手段によ
れば、灰の攪拌、混合が促進できるとともに、内面の伝
熱面積が外側に比べ１．５〜２倍程度多くとれるので、
伝熱効率が向上する。伝熱スタッドは丸棒の他、例えば
四角棒、六角棒でもよい。

【００２５】図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図８の伝
熱スタッドをより長くして対向する壁面まで到達させ、
該伝熱スタッドを通し伝熱スタッド１８とし、これに移
動リング１９を挿入した状態を示す説明図およびその断
面図である。この手段によれば、灰の混合促進と壁面へ
の付着防止を図ることができる。図１０（ａ）、（ｂ）
は、それぞれ加熱管１の内壁にリフター２０を設けると
ともに、複数本の丸棒２１を装填した状態を示す説明図
およびその断面図である。この攪拌・混合手段によれ
ば、灰の混合促進および伝熱効果の向上を図るととも
に、加熱管１の内壁への灰の付着を防止することができ
る。本実施例において前記丸棒２１の代わりにボールを
装填してもよい。

【００２６】図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ加熱管
１内に、たわし状に金網２２を充填した状態を示す説明
図およびその断面図である。金網２２は、加熱管１と同
期して回転する。この混合手段によれば、灰の混合が促
進するとともに、金網２２を介して伝熱が生じるので伝
熱効率が向上する。図１２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ
加熱管の中心軸２４に１８０゜に広がったプロペラ状の
バトル２３を取付けた状態を示す説明図およびその断面
図である。この攪拌・混合手段によれば、加熱管の回転
によって灰の攪拌が促進されるとともに、内壁への灰の
付着を防止することができる。この実施例において、プ
ロペラ状のバトル２３は固定式または回動自在なもので
あってもよい。

【００２７】図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ加熱管
１内にバッフルリング２５を挿入して内部を複数に分割
した状態を示す説明図およびその断面図である。この攪
拌・混合手段によれば、焼却灰のショートパスを防止し
て攪拌、混合を促進することができる。バッフルリング
２５内に桟２６をわたすことによってさらに混合を促進
させることができる。また、例えば５〜１０ｍｍφの鋼
球を装填することもできる。前記バッフルリング２５、
桟２６および鋼球２７はそれぞれ単独に用いてもよく、
また任意に組合わせることもできる。

【００２８】次に、本発明の具体的実施例を説明する。
加熱管１の内径を１５０φ、長さを２０００ｍｍとし、
加熱管数を４本とした図１の構成の装置を用い、原料投
入量１００ｋｇ／ｈ、加熱炉内温度６００℃、加熱処理
温度４５０℃、加熱処理時間５ｍｉｎの条件で、都市ご
み焼却処理設備のＥＰ捕集灰を処理したところ、灰中の
ＰＣＤＤは３４０ｎｇ／ｇから２ｎｇ／ｇとなり、除去
率ηは９９．４％であった。

【００２９】

【発明の効果】本願の第１の発明によれば、加熱炉を貫
通するように加熱管を配置し、該加熱管を複数本とする
とともにその内部に焼却灰の攪拌手段を設けたことによ
り、伝熱面積が広くなって伝熱効率が向上するので、焼
却灰中の有機塩素化合物を効率よく分解でき、処理時間
を大幅に短縮することができる。

【００３０】本願の第２の発明によれば、焼却灰を、複
数の加熱管に導入し、攪拌、混合および必要に応じて内
壁に付着する付着物を除去しながら３５０℃以上に加熱
し、生成する分解ガスを処理灰の出口方向に抜き出すよ
うにしたことにより、焼却灰中の有機塩素化合物を効率
よく分解するとともに、その再生を防止することがでの
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す焼却灰処理装置の説明
図。

【図２】図１のII−II線矢視方向断面図。

【図３】図１の要部を示す一部切欠図。

【図４】図３のIV−IV線矢視方向断面図。

【図５】、

【図６】、

【図７】、

【図８】、

【図９】、

【図１０】、

【図１１】、

【図１２】、

【図１３】それぞれ、本発明の実施例の要部を示す説明
図。

【図１４】従来技術の説明図。

【符号の説明】

１…加熱管、２…加熱炉、３…燃焼室、４…燃焼バー
ナ、５…排気筒、６…原料投入機、７…整流板、８…入
口フード、９…出口フード、１０…排ガス出口、１１…
冷却装置、１２…リフター、１３…リボンスクリュー、
１４…ショートリンクチェーン、１５…チェ−ン取付け
板兼リフター、１６…チェ−ン、１７…伝熱スタッド、
１８…通し伝熱スタッド、１９…移動リング、２０…リ
フター、２１…丸棒、２２…金網、２３…プロペラ状の
バトル、２５…バッフルリング、２６…桟、２７…鋼
球。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 法喜 淳二 千葉県鎌ヶ谷市丸山３−４−７ 上山荘 102

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒型の加熱炉と、該加熱炉内の軸方向に
   貫通して設けられた複数の加熱管と、該加熱管の内部に
   設けられた被処理物の攪拌、混合、移送および付着物除
   去手段と、前記加熱管を公転および自転させる駆動装置
   と、該加熱管に焼却灰を導入する原料導入機と、加熱処
   理した焼却灰を分解ガスと分離して排出する焼却灰排出
   口と、前記分解ガスを焼却灰の出口方向に抜き出す分解
   ガス抜き出し手段とを有することを特徴とする焼却灰処
   理装置。
2. 【請求項２】 筒型の加熱炉内の軸方向に貫通して設け
   られた複数の加熱管に焼却灰を導入し、出口側に移送し
   ながら該加熱管をそれぞれ自転および公転させ、必要に
   応じ加熱管内壁への付着物を除去しながら、３５０℃以
   上に加熱して焼却灰に含まれる有機塩素化合物を分解
   し、分解ガスを焼却灰の出口方向に抜き出すことを特徴
   とする焼却灰処理方法。