JPH0861642A - 感染性廃棄物の焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】従来炉を小型化し、病院内の架設を容易とす
る。 【構成】焼却炉を３個の分室とし、燃焼室５Ａに感染性
廃棄物を投入して、バーナーＬ′及びＬ″で加熱焼却
し、燃焼したガスを次の混合ガス室１０Ａに送り、空気
酸素ガスを導入して燃焼ガスと混合して加熱し、第３の
燃焼室１１Ａに送り、更にバーナーＬ′′′で加熱して
混合ガスを再燃させる。排ガスは蓄熱管１４Ａを経由し
て煙突１３Ａに導入し、別の冷却缶で８００〜１１００
℃から５００℃までに温度を下げ水洗器中で水洗し、ア
ルカリで中和して排気する。炉は、窒化物、炭化物、セ
ラミックスの薄タイルを金属鍵枠によって外装のハイア
ルミナキャスターブル中に埋込むと共に、一定空間を置
いて耐熱ガラス繊維マットを積層して、金属性外装炉体
を断熱し、外装温度を３５℃以下に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は感染性廃棄物処理を主体とする為、高温焼却
を必要とするので極めて高温に耐える耐火材として窒化
硼素、同アルミナや炭化物を常法によって焼結して、タ
イル板を作りこれを固定する為に耐熱金属鍵軸をタイル
の穿孔に嵌着して、ハイアルミナキャスターブルを外側
面の状に加工して鍵軸を埋込み固定して、耐熱性のハイ
アルミナ、ジルコニウム、ハイアルミナ硅素等のガラス
化繊維を断熱材として一定空間を作り、鉄鋼板で外装筐
を作り、この耐火炉を第一次繊維室とし、側面に扉口を
作り被感染性焼却物を炉の扉口に投入して断熱性扉口に
を左右に開閉して、バーナーで加熱焼却する。この一次
燃焼炉中には、末だ感染性廃棄物の燃焼による感染性ガ
スは存在するから酸化性のこの二次炉中内で空気 酸素
を圧入したものに感染性廃棄物燃焼ガスを導入混合せし
めて、フリーカーボンを燃焼したガスを３次炉中に導入
してトップバーナーで加熱再燃せしめてキャスターブル
やセラミックスの畜熱管中に燃焼ガスを送り、ガス分解
を完全化し、煤煙センサーでコントロールしながら排煙
道を通り、冷却された排煙ガスを５００℃まで熱交換器
で冷却した後、中和槽中に送りガス洗滌アルカリ中和し
て脱塩、脱硫を行い、無害ガスとして排気する。この温
度調節は電子回路により自動制御される。この３室構成
よりなる焼却炉の炉内温度は１２００〜２０００℃まで
上昇するので、感染性菌は完全消滅殺菌されたガスとし
て処理されると共に、ガス中の塩素や亜硫酸ガスや炭化
水素ガスは完全分解して無害の排気ガスとして排気され
る内容の耐熱性焼却炉にかかるものである。一般焼却炉
は大型のトンネル炉が多く、一般に耐火材としてシャー
モット煉瓦や硅石煉瓦餓死用されていたが、プラスチッ
クスの様な高温燃焼性の廃棄物はシャーモットの耐熱制
限温度を遥かに越えて炉材破棄して炉の耐久性を低下せ
しめるばかりでなく、重油を燃料とするから重油に存在
するバナジウム、酸化物ケーキの煉瓦への付着によって
耐火物の融点を低下と腐蝕とを同時に行うから、耐久性
が無く１〜２年に一度は炉の修理を行う必要があった。
又、感染性以外の生ゴミ中の水分量が非常に高いので温
度が上昇せず、長いトンネル炉中の隙間面より内部圧力
によって低温ガスが炉外に噴出して充分な殺菌が行われ
れずに拡散する危険性が多かった。特に伝染性患者を扱
う病院に於いては、これらを遠距離の大型焼却炉に運搬
する感染性の危険が多く、悪質なものはその危険性廃棄
物を山中に投棄したり、山中に埋没せしめたり、その
儘、塵芥埋立地に廃棄したりして、二次感染する事が応
々にして起こった。そこで、この感染性を予防する為に
は、各病院内に焼却炉をコンパクトに架設する必要があ
った。この為、小型のタンク炉が開発されたが透析ボン
ベや廃血や注射針や解剖肉片、含水薬剤等のバラィテー
に富んだ被感染性廃棄物を焼却処理するには、小型炉に
なる程炉内温度が上昇するには時間がかかり、その間発
生する重油燃焼ガス中には不完全燃焼が多く、特に、感
染菌の発散が危惧されていた。しかも、低温焼却の時に
はカーボンも多く発生し、窒素酸化物や亜硫酸ガスを多
く発生するばかりでなく、血液中の塩分から塩素ガスや
塩化ビニール樹脂廃剤からの塩素ガスの発生は多くの公
害の要因となっていた。特に、小型炉では、バーナーで
重油を燃焼せしめる時は、水分の多い程、還元性ふん域
となり易く黒煙の排気が多く、これを防ぐ灯油を重油の
変わりに使用しても、窒素酸化物の排気はさして変わら
ないが亜硫酸は減少するに過ぎない。そこで、本発明
は、小型タンク炉をその欠点を改善せしめるに、燃焼室
を三等分して、一次燃焼室に於いて、バーナーで灯油を
１３００℃において燃焼せしめる時に、感染性廃棄物の
燃焼ガス中の感染性菌の入った燃焼ガスを過剰の酸素空
気ガスを予熱して、次の炉内に送り、酸化ふん域でで混
合し燃焼し、一部炭化水素やフリーカーボンを燃焼せし
める。そして、酸化ガスを三次炉内に導入して、トップ
バーナーで加熱焼却する時、三次炉内では１３００〜２
０００℃の温度に達するから不完全感染性ガスを完全に
焼却する為、更に、蓄熱管に接触せしめて、拡散ガスの
温度を均等１３００℃に保つ事によって完全殺菌性とす
るが、１３００℃温度での脱塩、脱硝硫を完全に行うに
は、５００℃の温度まで冷却せしめる必要がある。そこ
で、冷却管やボイラー缶に導入して６００℃まで低下せ
しめるが、この冷却したものをスカラバーを通過して除
塵して瀘別した排気ガスを水液を落下せしめて、その水
液にアルカリ水で洗滌せしめると脱塩、脱硫が行われる
が、充分に冷却された排煙を磁石水中で洗滌して脱塩、
脱硫したものを石灰石に接触させて、更に、脱塩、脱硫
を行った浄化排気ガスを排気する。耐熱タイルとして使
用する窒化硼素や窒アルミナは、常法に従って作られる
炭化炭化アルミナや炭化硼素も使用される。炭化ジルコ
ニウム、炭化チタンを接着剤としてブレンドして使用す
る事も出来る。安価のキャスタブルーとしては、鉄クロ
ームが使用され、酸化ヂルコニウムも成型したものを８
００℃で仮焼して、１８００℃で焼成して作る。鉄クロ
ーム鉱石を粉砕して、硅酸ソーダーやアルシン酸カルシ
ウムを接合剤として水に分散溶解したものを注型して硬
化したものを離型した後、脱水乾燥して仮焼して固化せ
しめて作るが、収縮があるので予めこれを計算する必要
がある。ハイアルミナのみの炉材でキャスターブル加工
では、燃料油中のバナジウム酸化物で侵蝕を受け易いの
で炭化物や窒化物タイルを内面に張り合わせる事によっ
て予防する事が出来る。又、この炭化物タイル７窒化物
タイルは、表面熱傳性が高いので温度上昇が速やかに行
われ、ハイアルミナより優れ、耐塵性も３倍も強いので
耐久性が改善される。この窒化硼素や窒化アルミニウム
に於いても、その作り方の相違によって耐塵性は相当の
差がある。例えば、窒化硼素に於いては、硼化水素を原
料として窒素ガスを吹き込む場合と硼素金属を窒素ガス
中で焼成するのとは、その性質は前者がより優秀であ
る。炭化硼素や炭化アルミや他の炭化チタン、ヂルコニ
ウム、同タングステン、同モリブデン、同ハフニウムに
於いて、９９．９％の黒鉛粉とこれら金属を加えてよく
混合して電器炉中で焼結せしめた炭化物と、例えば、硼
化水素とＣＯガスとの反応による炭化物を電器炉２００
０℃中で焼成するのとは、品質的には前者がより優秀で
あるが、生産性コストの上では必ずしも優秀であるとは
言えないので適当併用出来る。又、炭化硅素の場合も四
塩化硅素原料として水素で還元して脱塩して炭化硅素を
作るのと、硅素を硅石と炭素で還元して作ったものを炭
素分と共に電気炉で焼成するのとでは品質は異なり、ガ
ス反応のものがより微結晶を作るので粘り強い。しか
し、半導体原料の硅素金属の様な９９．９９９％以上の
品質の要求は必要ない。耐久材として問題になるのは、
耐熱性を低下するアルカリ金属やアルカリ土類、鉄、ニ
ッケル、銅、錫、亜鉛、バナジウム等の金属がより少な
い程、耐熱性は上昇する。安価な耐火原料として、クロ
ーム煉瓦が作られているが、一般のクローム煉瓦ではビ
ニール樹脂の熱解によって発生する塩素や塩酸ガスはこ
のクロームを六価のイオンに一部を変化し、これが発癌
性のクローム酸ガスイオンとして空気中に拡散するの
で、鉄、クローム鉱石をそのまま使用し、そのバインダ
ーとして硅酸ソーダーやアルシン酸ソーダーやアルシン
酸カルシウムが使用されるが、硅酸ソーダーは、クロー
ム、鉄、鉱石粉をよく接合し、成型を容易にするがアル
カリ性や酸性ガス、バナジウムケーキに対して強靭であ
るが、３０％の収縮が行われ、クロームの六価イオンの
揮散は硅酸膜形成によって保護され、この鉄クローム鉱
石の鉄分の影響収縮に関与するが、融点の低下は少な
い。アルシン酸ソーダーやアルシン酸カルシウムを接合
剤として使用する時は、アルシン酸カルシウムがより鉄
クローム鉱石成型物の収縮率が小さい。次に、この感染
性廃棄物の焼却に際し、金属性外装筐を赤熱から防ぐ為
に使用されるが、一般のソーダーガラス繊維やカルシウ
ムの多く入ったガラス繊維では、３００℃〜４００℃の
温度で溶解してガラス風化融解する。又、石綿では、風
化して硅肺病の要因を作るので使用出来ないが、ハイア
ルミナガラス繊維、ハイアルミナ、ヂルコニウム、ハイ
アルミナ硅素ガラスを使用すると耐火材が窒化物や炭化
物を使用する外装断材として使用する時は、、融解して
風化を生じない。この為に、炭素化物タイルや窒化物タ
イルの外装筐としてハイアルミナのキャスターブルを使
用し、強化した筐体と中間空間を作り断熱材をブロック
化して接合せしめる時は、２０００℃にタイル筐内を加
熱しても断熱性を発揮するので金属製外装炉面は、２５
℃〜３０℃の温度に保持され、塗料の変化も無いしタイ
ル筐内温度は黒色によって遠赤外線輻射が多く、被焼却
打つの温度吸収も速やかに行われるので３〜４分間で炉
内温度は８００℃以上に高温化され、被焼却物の燃焼に
伴う多量の水分も又繊維ブロックに吸着される為繊維の
融解を抑制する作用がある。この様に加工すると、一般
使用されるシャモット煉瓦や硅石煉瓦を使用する事がな
くタイルの厚みも１０〜１２粍のもので充分に耐火性に
耐えるので、小型炉として又、軽量用として、又、移動
用に便利であり、重量が２〜３．５トンくらいで一回７
５ｋｇの被焼却物の投入焼却が１時間内で行われるので
耐久性であり、現実性があり、感染性病原菌の局地的焼
却が容易となるので産業上有用な発明である。この発明
の実施要領を図面で説明すると次の如くである。

【図１】にハイアルミナ粉に接合水を混合したキャスタ
ーブル材を筐金型（Ａ）の蝶番（２）（２’）（２”）
を開閉して、又、中枠（Ｂ）を中央に嵌着して、中間空
間にハイアルミナキャスターブル（Ｅ）を水に分散して
注入して、静置して固定化せしめた後、金型端（Ａ’）
と（Ａ”）を開いてキャスターブルを剥離して中枠型
（Ｂ）を剥離せしめる。この剥離剤として石鹸又は、石
鹸油グリスをワセリンの剥離剤を予め金型枠表面に塗布
して、その表面に紙片を張り、そして前記剥離剤を塗布
したものにキャスターブルを注入し固形化せしめる時
は、ハイアルミナ筐が出来るがこの固化物の内に予め窒
化物や炭化物のタイル（ｊ）幅７〜１０ｃｍ長さ１２〜
１６ｃｍ厚み１ｃｍの寸法のものを予め煎孔機でダイア
モンドグリルで穿孔して、その穿孔（Ｋ）に鍵状（Ｆ）
耐熱金属、タングステン、モリブデン、コバルトニッケ
ル、タンタル、炭化チタンの合金やステンレス綱を差し
込み、予めキャスターブルセメントでタイルを接合して
筐状として各タイルに鍵状（Ｆ）を固定した中空間
（Ｃ）にキャスターブルを注入して固定化する。硬化し
たら金型枠（Ａ）を中型枠（Ｂ）を取外して、次にの金
型（ａ）中タイル（ｊ）とキャスターブルペーストを注
入して各タイルには鍵状（ｂ’）を多数個穿孔（ｋ’）
に差し込み固定してキャスターブルを硬化せしめた後、
金型端（Ａ２）（Ａ’２）を開いて硬化キャスターブル
固化物を取り出す。

【図２】は、金型タイル鍵付キャスターブルの上面図を
示し、この硬化板を上下蓋板（Ｇ）（Ｇ’）として筐体
（Ｅ２）に接合せしめる。

【図３】は、この燃焼筐の正面図を示し、耐熱ガラス繊
維ブロック（Ｈ）を示し、その中央に穿孔（Ｈ’）を作
り、灯油二次バーナー（Ｌ）を嵌挿して焔道（ｍ）より
筐（ｎ）内に焔を送りこむ。タイル張キャスターブル筐
の拡大側面図では、被焼却物（Ｓ）を扉（Ｔ）蝶番
（Ｑ）で左右に開閉して炉内に静止し、扉（Ｔ）を密閉
してバーナー（Ｌ）を着火して炉を加熱する。

【図４】は、

【図３】の一次燃焼炉の側面図を示しすもので、被焼却
物（Ｓ）を炉内にいれて扉を閉めて三次バーナー
（Ｌ’）で炉内上面（４Ａ）を加熱した後二次バーナー
（Ｌ）を着火して燃焼せしめて被焼却物（Ｓ）を加熱す
る時は、煙道（４Ｂ）から被焼却物（Ｓ）の燃焼煙と水
蒸気カーボン塩化物のガスが上昇して上面室（４Ａ）で
更に、再燃せられて、次の酸化窒（４Ｃ）にガスは導入
され、次に酸素空気ガスを炉内にファンで圧入してよく
混合した混合燃焼ガスは二次焼却室（５Ｃ）に送られ
て、一次バーナー（Ｌ”’）で加熱燃焼させ、蓄熱体で
再度余熱せしめられて煙突に導入され、この煙突内の温
度を８００〜１２００℃とする。この様な温度帯では、
感染性菌は完全滅菌される。

【図５】は実用テスト用炉の側面図を示すもので、重量
３トン長さ２メートル高さ１．３メートル幅１メートル
である。この実用の炉をメディカルスナイバーＩＬＥ２
１と呼んでいるが，燃焼室（５Ａ）の扉（６Ａ）を蝶番
（７Ａ）（７’Ａ）で螺合して開閉する扉（６Ａ）の側
面中央に取り付けたハンドル（８Ａ）の回転によって鍵
（９Ａ）を開閉し、ハンドル（８Ａ）を持って扉（６
Ａ）を開閉せしめ、又、隣接する混合室（１０Ａ）が焔
道によって連結され、更に、完全燃焼室（１１Ａ）が焔
道（８Ａ）によって連結され隣接されている煙突（１３
Ａ）に接続する蓄熱管（１４Ａ）に側面から接合するガ
ス管（１５Ａ）によって、二次空気を完全燃焼室（１１
Ａ）の炉内に送りこみ一次バーナー（Ｌ”’）で着火燃
焼して、混合室（１０Ａ）から煙道を経て入って来た燃
焼混合ガスを燃焼せしめ、煤煙センサー（１６Ａ）でコ
ントロールしながらガス管（１５Ａ）量をコントロール
する。二次バーナー（Ｌ）と三次バーナー（Ｌ”）に送
りこむ空気は、ファン（１７Ａ）から連結する空気管
（１８Ａ）を通じて燃焼室に送り込まれる。混合室に入
る空気や酸素ガスは、熱交換器によって予熱された後に
導入され燃焼ガスと混合されて煙道（１９Ａ）から煙道
（２０Ａ）を経て蓄熱管（１４Ａ）に入る。この各バー
ナーは、各燃焼室の炉内温度計（２２Ａ）に表示され、
このセンサーによって温度調整が電子制御器によって行
われる。又、煤塵計（２４Ａ）が取り付けられ還元酸化
燃焼をコントロールする。この燃焼炉は、一回に感染性
廃棄物を７〜７．５ｋｇを焼却するが焼却する時間は１
時間でおわるが、１０分間で燃焼室内温度は６００〜８
００℃に達し、２０分間でほぼ焼却し、ガラスは融解ブ
ロック化し、注射針は酸化して粉化又は、ガラス内に封
入して残るから、１時間後又は、連続焼却後に取り出し
て廃棄するが１ケ月で２００ｌのドラム管に３０ｌくら
いの容量ですむ。

【図６】

【図７】

【図８】は、燃焼データーを示す特性図である。

【図９】

【図１０】は、島津製作所に試験依頼して出来た特性デ
ーターである。

【図６】に於いて、２１２ｋｃａｌで焼却する為透析ボ
ンベは８４１℃にならないと灰にならない。この設定時
間３０分、設定温度は１１００℃、設定場所京都上鳥
羽、日時１９９３年６月１０日である。

【図７】は、設定時間４０分、設定温度１１００℃、設
定場所 京都上鳥羽，日時１９９３年６月１０日であ
る。

【図８】は、設定時間５０分、設定温度１１００℃、設
定場所 京都上鳥羽，日時１９９３年６月１０日であ
る。

【図９】は、被焼却物注射器、注射針３０ｋｇ、透析器
３０人分、時間４０分、温度１１００℃、場所島津テク
ノリサーチ、日時１９９３年６月２０日である。

【図１０】は、計量証明書である。

【図１１】は、排煙浄化の工程図を示し、（６ａ）は蓄
熱管、（６ｂ）は煙突、これから導入される冷却缶（６
ｃ）を通り水洗器（６ｄ）は水洗した排気ガスを中和器
（６ｅ）で更に中和して排気口（６ｆ）で排出する。以
上の様にこの発明の特徴は、タンク焼却炉を小型化する
為に一般のタンク焼却ろでは水分の多い感染性医療廃棄
物を燃焼せしめるには、炉内温度が６００℃以下で燃焼
する為還元性ガスを発生しやすく、６００℃の温度では
感染性菌は完全に滅菌出来ない。これは、水蒸気が極め
て高い事、フリーカーボンの増大による菌体の吸着性に
より滅菌マクロ温度の低下や水蒸気増大による耐火煉瓦
の侵蝕作用やクラック現象を生じ易い欠点があったもの
を窒化金属セラミックスタイルや炭化金属セラミックス
タイルによつてこれを防ぎ、急冷、急熱によって生ずる
従来の煉瓦のクラック現象を防ぐ特徴があり、又、これ
らセラミックスタイルの薄板の強度を強化する外装筐の
ハイアルミナキャスターブルの注型による時に於ける、
セラミックスタイルとハイアルミナキャスターブルの熱
膨張係数の相違による剥離性をセラミックスタイルの表
面を予め穿孔面に鍵枝を差込み固定するには、ハイアル
ミナに埋込み固化せしめる事によって固定し、燃焼を継
続使用しても剥離性がない利点があり、又、炉構造に於
いても従来の単一トンネル型燃焼炉を３ツの燃焼室に区
分する事により分配の定律に従って不完全燃焼ガスを再
燃せしめ、水分の多い燃焼ガスに於けるフリーカーボン
の増大を配化炉に空気酸素を吹込み、混合する事によっ
てフリーカーボンを燃焼せしめ、更に、一次バーナーに
よって加熱燃焼する事によって完全燃焼と滅菌を行うも
のであり、更に、滅菌を効果的に行う為に煙突下部に蓄
熱管を架設して、これを通過せしめる時は８００〜１１
００℃の温度で煙突から排気されるが、透析ボンベや血
液袋等の塩化ビニールや血液中の塩分から燃焼によって
生ずる塩素ガスや塩酸ガスや窒素酸化物、硫化物を浄化
する装置を付属せしめるには、冷却管に煙突からの排煙
を導入して冷却し、小型水冷缶を通じて冷却し、８００
〜１１００℃から４００〜５００℃に温度を低下したも
のを水洗いし、アルカリで中和した浄化排気ガスを無公
害化して排気する時は、市内では焼却炉装置に於いても
従来の公害性や衛生上の問題は起こらない。即ち、塩素
含有量は１ｍ^３名医に０．０８ｇ〜０．８ｇであった。
以上の結果として、この焼却炉の病院内の設置が小型の
為に簡単に出来、感染性灰は物の移動が少ないので安全
性が高く産業上有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ハイアルミナキャスターブル金型の正面図

【図２】 ハイアルミナキャスターブル上下蓋板の金
型の上面図

【図３】 第一焼却炉の拡大正面図

【図４】 第一焼却炉の拡大側面図

【図５】 排煙脱塩浄化の工程図

【図６】 燃焼データーの特性

【図７】 燃焼データーの特性

【図８】 燃焼データーの特性

【図９】 島津製作所テクノリサーチの燃焼データー

【図１０】 計量試験証明書

【図１１】 排煙浄化の工程図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 後文記載の如く、一次焼却室を窒化硼素、窒化アルミニ
   ウム、焼成タイルを内張りとして外側を塩化アルミニウ
   ムや水酸化アルミニウム粉のキャスターブルで成型し、
   その外側に酸化アルミナ、ジルコニウム、硅酸塩の砿鉱
   物繊維の成型したブロックを接合したこの炉体を作り、
   その表面に耐熱性金属鍵軸を予めタイル面の一部に穿孔
   して、その穿孔に差込み、キャスター粘土で密閉してそ
   の鍵軸の他方をキャスターブル中に埋込固体化してセラ
   ミックスとタイルの剥離を予防せしめた炉筐の側面に被
   焼却廃棄物を入れる投入口を架設して、この投入口を断
   熱材を成型せしめて張り合わせた断熱炉の扉を左右に蝶
   番で螺着開閉せしめる様に加工し、この一次燃焼室の一
   方に、一次バーナーを取付け、このバーナーが一次燃焼
   室に入った被焼却廃棄物を加熱燃焼した時に、バーナー
   の焔と被焼却廃棄物の加熱燃焼による燃焼ガスとを共に
   混合して、混合空気室内に入る様に炉内構造炉体を作
   り、この混合空気室内に上部より酸素空気ガスをファン
   で圧入して混合して酸化焔ふん域として、この混合燃焼
   ガスを第３の燃焼室に差し込み、ここで一次バーナーで
   この混合燃焼ガスを７００〜１０００℃の温度で加熱燃
   焼せしめたものを蓄熱煙突管中で畜熱した後、煤煙セン
   サーで調整しながら煙突に吸引せしめて、冷却管で５０
   ０℃に冷却下後に脱塩器中で中和して排気する事を特徴
   とする、感染性廃棄物の焼却炉。