JPH08338616A - 廃棄物焼却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】廃棄物一括して焼却しながら窒素酸化物、ダイ
オキシンなどの有害ガスの発生を極力防止する。また排
ガスの量と運転動力の低減、廃棄物中の有価物金属の回
収、および廃熱を高エネルギ密度で回収することを可能
とする。 【構成】廃棄物焼却装置の焼却炉１には、廃棄物を熱分
解する熱分解ゾーン２と未燃炭素など未燃物を燃焼させ
る燃焼ゾーン３と熱分解ゾーン２で発生する可燃ガスを
燃焼させるクリーン燃焼ゾーン４とが形成されるととも
に、熱分解ゾーン２で発生する不燃物を分別する不燃物
分別装置５が付設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築廃材、食品加工廃
棄物の有機性汚泥、製紙またはパルプ製造廃棄物のスラ
ッジおよび汚泥、医薬品製造廃棄物、工場の雑芥、一般
家庭から発生するいわゆる都市ごみなどの廃棄物の焼却
に好適な廃棄物焼却装置に関するものであって、特に、
窒素酸化物、ダイオキシン、一酸化炭素などの有害物の
発生を極力防止する流動炉を含む廃棄物焼却装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から廃棄物焼却装置は、廃棄物焼却
炉、廃熱回収用の熱交換器またはボイラおよびバグフィ
ルタなどの集塵機を主要な機器として構成されている。
このうち廃棄物焼却炉は、廃棄物を乾燥、解砕、焼却す
るための最も重要な部分を占めている。この廃棄物焼却
炉の例を特開平５−１０５１９号公報を引用して図３に
示す。この廃棄物焼却装置は異物混燃を可能とするもの
であり、焼却炉０１内には、上段流動床部０２と下段流
動床部０３の２段からなる流動床部を備えている。そし
て、上段流動床部０２では異物を含まないごみを燃焼さ
せるとともに、下段流動床部０３では異物を含むごみを
燃焼させるようにしている。このような構成により、下
段流動床部０３の燃焼でガス化した可燃分は、上段流動
床部０２への流動用ガスとして供給されるとともに、上
段流動床部０２の燃焼用熱源として寄与する。また、下
段流動床部０３の熱負荷変動は、上段流動床部０２の流
動砂に吸収蓄熱されるため緩和され、異物の性状が変化
しても焼却温度の変動が抑えられるとされている。

【０００３】また、下段流動床部０３での燃焼残渣と流
動砂は抜き出されて異物分離器０４で両者が分離され、
分離された流動砂は上段流動床部０１に移動させられ
る。一方、上段流動床部０２で過剰となった流動砂は流
動砂流下器０５により下段流動床部０３に移動させられ
るようにしている。このようにして、各段の流動床部０
２、０３の流動床には適正な流動砂が保持され、燃焼効
率が向上するとされている。

【０００４】上記の廃棄物焼却装置にあっては、異物を
含まないごみと異物を含むごみを分別することは現実に
は大変困難であること、仮に異物を含まないごみを分別
して上記の上段流動床部０２において焼却するとしても
大小不定型な形状のごみを均一に燃焼させることは困難
であるうえ、その燃焼形態が砂層内における過剰空気下
のガス化燃焼であるから、窒素酸化物、ダイオキシン、
あるいは一酸化炭素などの有害ガスの発生を防止する点
に問題があった。また上下段２段の焼却炉であることか
ら、炉高が高くなる不都合もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、廃棄物焼却装
置において、異物を含まないごみと異物を含むごみを区
別することなく一括して焼却することが可能でありなが
ら窒素酸化物、ダイオキシン、あるいは一酸化炭素など
の有害ガスの発生を極力防止することを主要な課題と
し、排ガスの量を低減する、廃棄物中の金属を有価物と
して回収する、流動砂の流動動力を低減する、熱回収し
ながら焼却温度を制御する、所要の処理能力に応じた大
型化を容易にするなどが可能な焼却炉を特徴とする廃棄
物焼却装置を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の問題は、（１）廃
棄物を還元雰囲気下で加熱分解して可燃ガスを分離する
熱分解ゾーン、（２）熱分解ゾーンから未燃固形物を抽
出して未燃可燃物と不燃物とを分別する手段、（３）分
別された未燃可燃物を燃焼させる燃焼ゾーン、および
（４）熱分解ゾーンで分離された可燃ガスと燃焼ゾーン
から発生する燃焼ガス中の残留可燃分を十分な空気の存
在下で燃焼させるクリーン燃焼ゾーンとを備えたことを
特徴とする焼却炉を含む廃棄物焼却装置により解決する
ことができる。

【０００７】また、前記熱分解ゾーンにおいて廃棄物を
還元雰囲気下で加熱分解する流動床部と前記燃焼ゾーン
において未燃可燃物を燃焼させる流動床部を個別に備え
た上記廃棄物焼却装置により具体化される。さらに、前
記燃焼ゾーンの流動床部と前記熱分解ゾーンの流動床部
とが隔壁を介して隣接して配設されるとともに、前記燃
焼ゾーンの流動砂のレベルが前記熱分解ゾーンの流動砂
のレベルより高く配置されて前記燃焼ゾーンの流動砂が
前記隔壁をオーバーフローして前記熱分解ゾーンの流動
床部方向に移動可能とした上記廃棄物焼却装置により好
適に具体化される。

【０００８】またさらに、前記燃焼ゾーンから前記熱分
解ゾーンへ移動する流動砂が形成する移動層部に熱回収
流体を流通させる熱交換パイプを配設した実施態様、お
よび前記燃焼ゾーンの流動床部の少なくとも１側に隔壁
を設けて、流動砂がその流動床部からオーバーフローし
て下方に移動して元の流動床部へと還流する移動層部を
形成するとともに、その移動層部に熱回収流体を流通さ
せる熱交換パイプを配設した実施態様、あるいは、前記
焼却炉の水平断面を四角形に形成した実施態様としてよ
り好ましく実施することができる。

【０００９】

【作用】上記の通り、本発明における焼却炉は、（１）
廃棄物を還元雰囲気下で加熱分解して可燃ガスを分離す
る熱分解ゾーン、（２）熱分解ゾーンから未燃固形物を
抽出して未燃可燃物と不燃物とを分別する手段、（３）
分別された未燃可燃物を燃焼させる燃焼ゾーン、および
（４）熱分解ゾーンで分離された可燃ガスと燃焼ゾーン
から発生する燃焼ガス中の残留可燃分を十分な空気の存
在下で燃焼させるクリーン燃焼ゾーンとを備えている。
そこで、まず廃棄物は熱分解ゾーンで還元雰囲気下のも
とで加熱分解され、分離した可燃ガスは最終的にはフリ
ー燃焼ゾーンにおいて十分な空気の存在下で燃焼させら
れるから、高温度で緩慢かつ均一な燃焼が可能となり、
窒素酸化物、ダイオキシン、あるいは一酸化炭素などの
有害ガスの発生を極力防止することができる。

【００１０】一方、熱分解ゾーンに残留する未燃固形物
は、主として金属物を含む無機質の不燃物と未燃炭素な
どの未燃可燃物からなるが、還元雰囲気下で加熱分解さ
れているので鉄あるいはアルミニウムなどの金属物は酸
化されにくく、これらの金属物を未燃可燃物と不燃物と
を分別する手段により有価物として回収することができ
る。

【００１１】また、分別された未燃可燃物は、単独に燃
焼ゾーンにおいて燃焼させられるから、均一な燃焼が可
能となり、その燃焼ガスはさらに最終的にはクリーン燃
焼ゾーンにおいて十分な空気の存在下で完全に燃焼させ
られるので窒素酸化物、ダイオキシンなどの有害ガスの
発生は極めて少ないこととなる。このようにして、異物
を含まないごみと異物を含むごみを区別することなく焼
却することが可能でありながら窒素酸化物、ダイオキシ
ン、あるいは一酸化炭素などの有害ガスの発生を極力防
止することができるほか、廃棄物の焼却を熱分解ゾーン
と燃焼ゾーンに分けることにより均一燃焼が可能とな
り、燃焼形態が熱分解燃焼であるため必要空気量が少な
く燃焼用空気量を低減できて、最終的に排ガスの量を低
減することも可能となる。

【００１２】また、請求項２の発明においては、焼却炉
が前記熱分解ゾーンにおいて廃棄物を還元雰囲気下で加
熱分解する流動床部と前記燃焼ゾーンにおいて未燃可燃
物を燃焼させる流動床部を個別に備えたものであるか
ら、その加熱分解あるいは未燃可燃物の燃焼が独立して
より効率よくおこなわれるとともに、熱分解ゾーンで得
られる未燃可燃物は細かく解砕されて前記燃焼ゾーンに
供給されるので、燃焼ゾーンでの未燃可燃物の燃焼は極
めて均一に行われて有害ガスの発生防止に対して顕著な
利点がある。また、前記熱分解ゾーンにおいて２５０〜
６５０℃の温度で廃棄物を加熱分解するときには、含ま
れる塩素など腐食性成分含有物は分解されて腐食性成分
が分離するので、前記燃焼ゾーンに供給される未燃可燃
物にはそれら腐食性成分を含まない顕著な利点がある。

【００１３】また、請求項３の発明においては、前記燃
焼ゾーンの流動床部と前記熱分解ゾーンの流動床部とが
隔壁を介して隣接して配設されるとともに、前記燃焼ゾ
ーンの流動砂のレベルが前記熱分解ゾーンの流動砂のレ
ベルより高く配置して、前記燃焼ゾーンの流動砂が前記
隔壁をオーバーフローして前記熱分解ゾーンの流動床部
方向にに移動可能としたので、通常の流動用気流だけで
流動砂を移動させることができるから特に動力が不要で
あり、装置全体としての流動砂の流動動力を低減するこ
とができる。

【００１４】また、請求項４の発明においては、前記燃
焼ゾーンから前記熱分解ゾーンへ移動する流動砂が形成
する移動層部に熱回収流体を流通させる熱交換パイプを
配設したので、熱回収を図るとともに流動砂の温度を低
下させて前記熱分解ゾーンの過熱を抑えるなど温度制御
が可能となる。また、前記移動層部は、塩素などの腐食
性成分が存在しない上記のような燃焼ゾーンから移動し
てくる流動砂に満たされているので、熱交換パイプが腐
食する恐れもないのである。

【００１５】また、請求項５の発明においては、前記燃
焼ゾーンの流動床部の少なくとも１側に隔壁を設けて、
流動砂がその流動床部からオーバーフローして下方に移
動してその流動床部へと還流する移動層部を形成すると
ともに、その移動層部に熱回収流体を流通させる熱交換
パイプを配設したので、上記と同じく塩素などの腐食性
成分による障害を受けることなく、高温高圧下で運転さ
れるボイラのスーパーヒータ用の熱源として利用できる
など、長期に安定した熱回収が可能となるのである。

【００１６】また、焼却炉の水平断面が円形または多角
形の場合には、大型化しようとするときに容積に変化に
対して燃焼現象の挙動に相似性がないので、事前の綿密
な検証を必要とするのに対して、請求項６の発明におい
ては、前記焼却炉の水平断面を四角形に形成したので、
例えば燃焼ガスの流れと直角の方向の容積に変化に対し
ては、燃焼現象の挙動に相似性が生じるから、大型化の
需要に容易に対応することができる。

【００１７】

【実施例】次に、図１、図２に示す実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。先ず図１において、本発明にお
ける焼却炉１は、耐火レンガまたは不定型耐火物で内張
りされた金属製躯体１１から構築されていて、その内部
には、熱分解ゾーン２と燃焼ゾーン３とクリーン燃焼ゾ
ーン４とが形成されるとともに、不燃物分別装置５が付
設されている。

【００１８】まず、熱分解ゾーン２は、焼却炉１の下方
において後記の燃焼ゾーン３と隣接して区画されたゾー
ンであり、その底面は傾斜分散板２２から構成され、一
次空気を供給するウインドボックス２３が直結してい
る。そして傾斜分散板２２上には流動砂が充填されてウ
インドボックス２３からの供給空気により時計針と逆方
向に循環する（図１において）移動流を含む流動床部２
１を形成するようにされている。また底面の最下部には
未燃固形物の取出口２４が設けられていて後述の不燃物
分別装置５の連絡している。またこの熱分解ゾーン２の
上部空間は隣接する燃焼ゾーン３の上部空間に連通して
いて、熱分解ゾーン２側には、焼却対象物である廃棄物
の投入口２５およびバーナ２６が配設されている。

【００１９】このように形成された熱分解ゾーン２の運
転について説明すると、まず流動床部２１において流動
砂は、平均流速０．３から２ｍ／ｓ、好ましくは０．３
から０．６ｍ／ｓ、温度３５０〜６５０℃、好ましくは
５５０〜６００℃の比較的低温で緩慢な流速を持つ流動
床２１を形成している。投入口２５から供給された廃棄
物はこの流動床２１において、混合、乾燥、解砕、加熱
分解され可燃ガスを分離するのであるが、この場合、供
給空気量を制御して廃棄物を還元雰囲気下で加熱分解す
ることが重要である。発生した可燃ガスは上部空間から
隣接する燃焼ゾーン３の上部空間に流れ込むこととな
り、また可燃ガスを分離した未燃固形物は、流動砂を伴
って取出口２４から排出され外部に付設した不燃物分別
装置５に送られることになる。この場合において、廃棄
物中の塩素成分のような腐食成分を含む物質は上記の処
理を受ける際に分解され腐食成分はガス化して分離する
ので、前記未燃固形物はそのような腐食成分を含まない
ものとされるのである。

【００２０】つぎに不燃物分別装置５は、取出口２４か
ら排出される未燃固形物を粒度選別および磁力選別など
により、主として金属物を含む無機質の不燃物グループ
と未燃炭素などの未燃可燃物と流動砂のグループに分別
する。この場合、金属などは還元雰囲気下で低温に加熱
されているので鉄類は酸化されず、またアルミニウム類
は溶融せず原形のまま排出されるから容易に分別して回
収することができる。また、未燃炭素などの未燃可燃物
は、流動床２１において加熱分解と解砕を受けているの
で、原形を失い粒状に変化しているので容易に分別する
ことができる。かくして分別された未燃炭素などの未燃
可燃物と流動砂のグループは、不燃物分別装置５から後
述の燃焼ゾーン３に移送される。

【００２１】つぎに未燃可燃物を燃焼させる燃焼ゾーン
３は、焼却炉１の下方において上記の熱分解ゾーン２と
隣接して区画されたゾーンであり、中央下方には流動床
３１が、その両側には移動層部３２が、その上方には上
部空間３３がそれぞれ設けられている。側壁３４で区画
された流動床部３１では、不燃物分別装置５から未燃炭
素などの未燃可燃物と流動砂の供給を受けるとともに、
分散パイプ３５から噴出する一次空気により前記未燃可
燃物を燃焼する流動床部３１が形成されている。また上
部空間３３においては上述の通り熱分解ゾーン２から分
解ガスを受け入れて均一なガス燃焼がおこなわれること
になる。この燃焼ゾーン３の流動床部３１では、流動砂
は、平均流速０．３から２．０ｍ／ｓ、好ましくは１．
０から１．５ｍ／ｓ、温度７００〜９００℃、好ましく
は８００〜８５０℃の比較的高温で急速な流動床とな
り、粒状の未燃可燃物を高温度でかつ均一に燃焼させる
ことがが可能となる．

【００２２】また、前記燃焼ゾーン３の流動床部３１の
両側に隔壁３４、３４を設けて、流動砂がその流動床部
３１からオーバーフローして下方に移動して元の流動床
部３１へと還流する移動層部３２が形成されるととも
に、その移動層部３２に熱回収流体を流通させる熱交換
パイプ３６が配設されている。このような構成により熱
回収が可能となり、流動床部３１の温度を調節すること
もできるのである。この場合、この燃焼ゾーン３の燃焼
からは塩素ガスなどの腐食性ガスが生じないので長期に
安定した熱交換が可能となる。

【００２３】また、前記燃焼ゾーン３の流動床部３１と
前記熱分解ゾーン２の流動床部２１とが隔壁３４、３７
を介して隣接して配設されるとともに、前記燃焼ゾーン
３の流動砂のレベルが前記熱分解ゾーン２の流動砂のレ
ベルより高く配置してある。この場合、前記燃焼ゾーン
３の流動砂は急速にバブリングしているので、前記隔壁
３４、３７をオーバーフローして前記熱分解ゾーン２の
流動床部２１の方向に移動することになるが、燃焼ゾー
ン３から熱分解ゾーン２へ熱が伝えられるとともにそれ
ぞれのゾーン２、３の流動砂の量はそれぞれ自ずからバ
ランスされて運転が継続されることとなる。さらに、流
動砂の上記の移動のための動力が不要であるから、装置
全体としての流動砂の移送動力を低減することができ
る。

【００２４】さらに、前記隔壁３７をオーバーフローし
て前記熱分解ゾーン２の流動床部２１の方向に移動する
流動砂は隔壁３７と隔壁３８との間で下方向きの移動層
部３９を形成するが、この移動層部３９に熱回収流体を
流通させる熱交換パイプ４０が配設されている。このよ
うな構成により熱回収が可能となり、流動床部２１の温
度を調節することもできるのである。、また、この場合
においても、この移動層部３９では塩素ガスなどの腐食
性ガスが存在しないので長期に安定した熱交換が可能と
なる。

【００２５】さらに、クリーン燃焼ゾーン４は、焼却炉
１の上方において後記の燃焼ゾーン３の上部空間３３に
連続して区画されたゾーンであり、上方に排ガスの排出
口４１を設けた空間とされている。このクリーン燃焼ゾ
ーン４において、熱分解ゾーン２で発生した可燃ガスお
よび燃焼ゾーン３から流れ込んでくる可燃分が最終的に
十分な空気の存在下で温度８００〜９００℃の高温で燃
焼させられる。そのために二次または三次空気供給装置
あるいは冷却水吹き込み装置（いずれも図示せず）が適
宜な位置に配設されている。このようにして、このクリ
ーン燃焼ゾーン４においては高温度でかつ均一なガス燃
焼が可能となり、焼却炉１から排ガスを窒素酸化物、ダ
イオキシン、あるいは一酸化炭素などの有害ガスを含ま
ないものとして排出することができるのである。

【００２６】なお、この実施例において、廃棄物の焼却
を廃棄物を分解する熱分解ゾーン２と未燃炭素を燃焼さ
せる燃焼ゾーン３とガス燃焼をおこなわせるフリー燃焼
ゾーン４に分けることにより均一燃焼が可能となり、そ
の結果燃焼用空気量を従来の空気比２．０〜２．５から
１．５程度に低減できるから、最終的に排ガスの量を大
幅に低減することも可能となる。

【００２７】（好ましい実施態様）また、焼却炉の水平
断面が円形または多角形の場合には大型化しようとする
ときに燃焼の挙動に相似性がないので、事前の綿密な検
証を必要とするのに対して、本発明の焼却炉においてそ
の水平断面を四角形に形成した場合には、例えば図２に
おいて上下の方向に焼却炉の幅を拡大，縮小するときに
は、ガスの流動または燃焼の挙動に相似性があるから、
大型化の要求に容易に対応することができる利点があ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明の廃棄物焼却装置の焼却炉は、上
記説明のように構成されているので、異物を含まないご
みと異物を含むごみを区別することなく一括して焼却す
ることが可能であり、かつ窒素酸化物、ダイオキシン、
あるいは一酸化炭素などの有害ガスの発生を極力防止す
るとともに排ガスの総量を低減する顕著な効果を奏す
る。さらに、実施例によれば廃棄物中の金属を有価物と
して回収する、流動砂の移送動力を低減する、燃焼ゾー
ンの移動層部および燃焼ゾーンから熱分解ゾーンにいた
る移動層部で熱交換を可能とする、排ガスの総量を低減
できる、あるいは所要の処理能力に応じて装置の大型化
を容易にするなどの優れた効果がある。よって本発明は
従来の問題点を解消した廃棄物焼却装置として、その工
業的価値極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面概念図である。

【図２】本発明の実施例のＸＸ’切断水平断面概念図で
ある。

【図３】従来の２段流動床焼却炉の概念図である。

【符号の説明】

１ 焼却炉、２ 熱分解ゾーン、２１ 流動床部、３
燃焼ゾーン、３１ 流動床部、４ クリーン燃焼ゾー
ン、５ 不燃物分別装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 智明 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 戸▲高▼ 寛郎 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 毛利 直克 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）廃棄物を還元雰囲気下で加熱分解
   して可燃ガスを分離する熱分解ゾーン、（２）熱分解ゾ
   ーンから未燃固形物を抽出して未燃可燃物と不燃物とを
   分別する手段、（３）分別された未燃可燃物を燃焼させ
   る燃焼ゾーン、および（４）熱分解ゾーンで分離された
   可燃ガスと燃焼ゾーンから発生する燃焼ガス中の残留可
   燃分を十分な空気の存在下で燃焼させるクリーン燃焼ゾ
   ーンとを備えたことを特徴とする焼却炉を含む廃棄物焼
   却装置。
2. 【請求項２】 前記熱分解ゾーンにおいて廃棄物を加熱
   分解する流動床部と前記燃焼ゾーンにおいて未燃可燃物
   を燃焼させる流動床部を個別に備えた請求項１記載の廃
   棄物焼却装置。
3. 【請求項３】 前記燃焼ゾーンの流動床部と前記熱分解
   ゾーンの流動床部とが隔壁を介して隣接して配設される
   とともに、前記燃焼ゾーンの流動砂のレベルが前記熱分
   解ゾーンの流動砂のレベルより高く配置されて前記燃焼
   ゾーンの流動砂が前記隔壁をオーバーフローして前記熱
   分解ゾーンの流動床部方向に移動可能とした請求項２記
   載の廃棄物焼却装置。
4. 【請求項４】 前記燃焼ゾーンから前記熱分解ゾーンへ
   移動する流動砂が形成する移動層部に熱回収流体を流通
   させる熱交換パイプを配設した請求項３記載の廃棄物焼
   却装置。
5. 【請求項５】 前記燃焼ゾーンの流動床部の少なくとも
   １側に隔壁を設けて、流動砂が流動床部からその隔壁を
   オーバーフローして下方に移動し、元の流動床部へと還
   流する移動層部を形成するとともに、その移動層部に熱
   回収流体を流通させる熱交換パイプを配設した請求項２
   から請求項４のいずれかに記載の廃棄物焼却装置。
6. 【請求項６】 前記焼却炉の水平断面を四角形に形成し
   た請求項２から請求項５のいずれかに記載の廃棄物焼却
   装置。