JPH09155320A - 金属を含む有機系廃棄物の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーシュレッダダスト、都市ごみ、産業廃棄
物など金属を含む有機系廃棄物からガス化されたクリー
ンガスと鉛、すず、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄などの
有価金属の回収とを無公害で行える処理装置を提供す
る。 【解決手段】 この処理装置は移動式ストーカ炉１を有
し、その移動式ストーカ炉１は、金属を含む有機系廃棄
物が投入され２５０°〜３５０℃の雰囲気で塩素を除去
するＡ室と、Ａ室を通過した有機系廃棄物を酸素と水蒸
気を含むガス化剤で７００°〜１０００℃で部分燃焼し
てガス化すると共に鉛、亜鉛、アルミニウムなどの低融
点金属を溶融して回収するＢ室と、Ｂ室を通過した高融
点金属、ガラス、灰分などを含む無機物を１０００°〜
１２００℃の雰囲気とし、主に銅を溶融して回収するＣ
室とに仕切られている。また、２個以上の燃焼炉を用い
たバッチ式の処理装置も提供している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カーシュレッダダ
スト（車からエンジン、足回り、外鈑などを取り除いた
後、１０cm以下に細断したもので、プラスチックス、ス
ポンジ、ゴムなどの有機物に加えて鉄片、銅線、ガラス
などの無機物が半分程度含まれる。以下ＣＳＤと略称す
る。）、都市ごみ、産業廃棄物など金属を含む有機系廃
棄物から熱エネルギと有価な金属を回収するための処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＳＤなどの金属を含む有機系廃棄物は
従来そのまま埋立処分されることが多かったが、埋立地
における有害物質の漏出が起ったり、埋立処理場の確保
が問題となり、最近ではＣＳＤなどの焼却技術の開発が
進められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＣＳＤなどの有機系廃
棄物をそのまま焼却すると大量の黒煙（未燃カーボン）
を発生するほか、次のような問題がある。

【０００４】（１）ウレタンなどのプラスチックスから
ＮＯ_x ，ＣＯが、また塩化ビニルからＨＣｌが５００〜
１０００ppm 以上と多量に発生し、その除去のために大
きなコストがかかる。

【０００５】（２）ＨＣｌは装置、特に高温の伝熱管を
腐食するため高温の蒸気を発生させることが難しく、発
電プラントでは発電効率が低い。ＨＣｌ除去のために石
灰石などを投入しても８００℃以上の高温ではほとんど
反応せず、また、処理すべき灰量が増加する。

【０００６】（３）発生したＨＣｌは多量の排ガスによ
って希釈されているので、発生ＨＣｌを処理するには濃
度が低い大量の燃焼ガスに対応したＨＣｌ除去装置を必
要としイニシャルコストが大きい。

【０００７】（４）焼却残渣には各種金属、ガラス、灰
など雑多な物質が含まれ、この中から有価物を分離、回
収することは難しく、燃焼灰と共にそのまま埋立処分せ
ざるをえない。

【０００８】本発明は、カーシュレッダダスト、都市ご
み、産業廃棄物など金属を含む有機系廃棄物からガス化
されたクリーンガスと鉛、すず、亜鉛、アルミニウム、
銅、鉄などの有価金属の回収とを無公害で行える処理装
置を提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、移動式ストーカを２室以上に分け、塩素除
去、部分燃焼によるガス化、有価金属の回収等をそれぞ
れに適した条件で別々に行う処理装置を採用する。その
詳細は次のとおりである。

【００１０】（１）Ａ室での塩素除去と鉛、すずの回
収。 ＨＣｌは主に塩化ビニールから発生するが、塩化ビニー
ルからの脱塩反応の適正値は図４に示すように２５０°
〜３５０℃である。２５０℃以下では脱塩反応が十分進
行せず、３５０℃以上ではプラスチックスの熱分解反応
が激しくなり、炭化水素ガスが発生し、コーキングによ
り炭素を主成分とする残渣が発生する。従って、金属を
含む有機系廃棄物をまずＡ室で２５０°〜３５０℃の雰
囲気で塩素の除去と、その過程で溶融する鉛、すず等の
回収を行う。

【００１１】（２）Ｂ室での部分燃焼によるガス化と
鉛、亜鉛、アルミニウムなどの回収。 Ａ室で脱塩されたプラスチックスを酸素と水蒸気を含む
ガス化剤により部分燃焼によりガス化させクリーンガス
を生成させる。この場合、部分燃焼によりクリーンガス
を生成させるには図５からわかるように、プラスチック
スに対する酸素の当量比は０．４〜１．０、水蒸気の当
量比は０．５〜５が適正範囲であり、ガス化温度は７０
０°〜１０００℃が適正である。

【００１２】すなわち、酸素の当量比が小さいと部分燃
焼・ガス化温度が７００℃以上とならないため自燃でき
ない。一方、酸素当量比が大きく、水蒸気当量比が小さ
いと部分燃焼によるガス化温度が１０００℃以上となる
ためコーキングが起こり、黒煙と炭素を含む残渣が発生
する。また、金属の融点を表１に示すが、７００°〜１
０００℃の温度とすることにより、鉛、亜鉛、アルミニ
ウムなどを溶融して回収することができる。

【００１３】

【表１】

【００１４】以上の処理に加え、残渣に含まれている銅
や鉄を回収することが望まれるときは、前記したＡ室、
Ｂ室に加え次のように更にＣ室等を設けた移動式ストー
カ炉を用いる。

【００１５】（３）Ｃ室での銅の回収。 有機物を全て部分燃焼によりガス化した後には、鉄、
銅、ガラス、灰分などが残るが、温度を１０５０°〜１
２００℃としたＣ室を移動式ストーカ炉に設けることに
より銅を溶融、回収することができる。

【００１６】（４）出口ホッパでの鉄の回収。 鉄、ガラス、灰分を含む残分を冷却後、鉄を磁選などに
より他の金属をほとんど含まない状態で分離、回収する
ことができる。

【００１７】なお、以上説明した本発明による移動式ス
トーカ炉を用いた処理装置において、前記Ａ室とＣ室で
は加熱用ガスを下部から供給して上部から排出し、前記
Ｂ室では前記ガス化剤を上部から供給して下部から排出
するように構成すると、各室での焼却残渣物の下部温度
が上部温度よりも高くなって金属の溶融、落下を容易に
することができて好ましい。

【００１８】以上説明した移動式ストーカ炉を用いた処
理装置の他、本発明は前記した課題を解決するため、複
数個の燃焼炉を用い、各燃焼炉で塩素除去、部分燃焼に
よるガス化を行なわせ、エネルギと有価物（金属）の回
収を各々に適した条件で別々に行うようにした処理装置
をも採用する。その詳細は次のとおりである。

【００１９】（５）燃焼炉Ａでの塩素除去と鉛、すずの
回収。 燃焼炉Ａでは、先に図４を用いて説明した理由によって
２５０°〜３５０℃で塩素の除去を行い、その過程で溶
融する鉛、すず等の回収を行う。発生したＨＣｌを燃焼
炉系外に搬送するキャリヤガス（上記の加熱反応に寄与
する加熱ガス）は極力少量とし、キャリヤガス中のＨＣ
ｌ濃度を高くした運用にして系外後方の塩素吸収装置
（例えばＮａＯＨ散布）にて脱塩させる。なお、溶融し
た鉛やすず等は燃焼炉下部へ落下させ回収容器へ貯蔵
後、有価物として回収、再利用を行う。

【００２０】（６）燃焼炉Ｂでのガス化と鉛、亜鉛、ア
ルミニウムの回収。 燃焼炉Ａで前記したように脱塩されたプラスチックスを
含む焼却物を燃焼炉Ｂへ移動させる。燃焼炉Ｂでは、脱
塩されたプラスチックスを酸素と水蒸気を含むガス化剤
を投入して部分燃焼させ、クリーンガスを発生させる。

【００２１】このときのプラスチックスに対する酸素及
び水蒸気の当量比は先に図５を用いて説明した理由で、
それぞれ、０．４〜１．０及び０．５〜５が適正範囲で
あり、ガス化温度は７００°〜１０００℃が適正であ
る。発生したクリーンガスは系外のクリーンガス貯蔵容
器へ貯蔵する。初期のガス化温度を得るための入熱は上
記クリーンガス又は他燃料を利用する。

【００２２】燃焼炉Ｂにおける部分燃焼によるガス化の
過程で鉛、亜鉛、アルミニウムなどの溶融する金属は燃
焼炉下部へ落下し回収容器へ貯蔵後、有価物として回収
して再利用する。

【００２３】以上の処理に加え、残渣に含まれている銅
や鉄を更に回収することが望まれるときは、前記した燃
焼炉Ａ，Ｂに加え、次のように更に燃焼炉Ｃ等を設けた
構成とする。

【００２４】（７）燃焼炉ＣでのＣｕの回収。 燃焼炉Ｂで有機物を全て部分燃焼により、ガス化した後
の鉄、銅、ガラス、灰分などを含む焼却残渣物を移動、
燃焼炉Ｃへ投入し温度を１０５０°〜１２００℃の燃焼
ガスで加熱する。

【００２５】これによって、焼却残渣物に含有されてい
た銅が溶融し、燃焼炉下部へ落下、回収容器に貯蔵後、
有価物として回収し再利用する。加熱ガスには燃焼炉Ｂ
で発生したクリーンガスあるいは他燃料による高温ガス
を通気する。

【００２６】（８）残渣物からの鉄の回収。 燃焼炉Ｃでの残渣物には鉄、ガラス、灰分を含まれてお
り系外で冷却後、鉄を磁選などにより回収する。残り残
渣物は再資源利用できない上、有害物を含まないので埋
立処理する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による金属を含む有
機系廃棄物の処理装置を図１〜図３に示した実施の形態
に基づいて具体的に説明する。

【００２８】（実施の第１形態）まず、図１及び図２に
示された実施の第１形態による装置について説明する。
１は移動式ストーカで、この密閉された移動式ストーカ
１の上にホッパ２よりＣＳＤ３を供給する。移動式スト
ーカ１は隔壁４でＡ室，Ｂ室，Ｃ室に仕切られている。

【００２９】供給されたＣＳＤ３は、まずＡ室におい
て、Ｂ室で発生したガス化ガス５の一部のガス化ガス
（１）６を下方より供給することにより、２５０°〜３
５０℃に加熱され、主に塩化ビニールに含まれるＣｌを
含ＨＣｌガス７として取出す。含ＨＣｌガス７はスクラ
バー８において石灰水９によりＨＣｌを除去させた後、
ボイラ１０へ供給される。

【００３０】Ａ室で脱塩されたＣＳＤ１１はＢ室に移動
されるとＢ室で酸素、水蒸気を含むガス化剤１２が上方
より供給されることにより有機物が７００°〜１０００
℃で部分燃焼してガス化され、Ｈ₂ ，ＣＯなど可燃ガス
を含むガス化ガス５となる。ガス化ガス５のうち一部の
ガス化ガス（１）６はＡ室に送られ、残るガス化ガス
（２）１３はボイラ１０に送られ、同時に供給される空
気１４により燃焼し、その熱は伝熱器１５により蒸気１
６として回収される。更に、Ｂ室では低融点金属１７が
ＣＳＤ１１から溶融して分離される。

【００３１】Ａ室，Ｂ室で有機物、低融点金属を除去さ
れた無機物１８が、ボイラ１０で発生した高温の燃焼ガ
ス１９を下方より供給することにより１０００°〜１２
００℃に加熱され、主に銅２０が回収される。ガラス、
鉄片、その他灰分を含む残渣２１はホッパ２２を介して
排出される。

【００３２】（実施の第２形態）次に、図３に示された
実施の第２形態による装置について説明する。図３に示
すこの装置は３個の燃焼炉３１，３１ｂ，３１ｃを有し
ている。まず燃焼炉３１には金属を含む有機系廃棄物か
らなる焼却物３２ａが投入される。燃焼炉３１の下部に
は金属回収容器３３ａ、及び系外には塩素吸着装置３４
が排気管４１ｂで接続されている。

【００３３】一方、燃料供給装置５１から供給された燃
料は、高温ガス発生装置５２で燃焼されて排ガスとなり
加熱器５３に送気され（このとき加熱器５４はバイパス
してもしなくてもよい）、燃焼炉３１内温度が２５０°
〜３５０℃となるようにキャリヤガス３５を加熱する。
キャリヤガス３５は供給管３５ａを経て燃焼炉３１へ送
気され焼却物３２ａを加熱する。

【００３４】加熱された焼却物３２ａからはＨＣｌ３４
ａが発生し、キャリヤガス３５と共に系外の塩素吸着装
置３４に送られて脱塩され、図示されていない熱交換器
などで熱回収後大気放出される。一方、溶融金属（すず
等）は排出管４１ａを経て金属回収容器３３ａに回収さ
れる。

【００３５】燃焼炉３１で脱塩された焼却物３２ａの残
渣物は３２ｂとなって燃焼炉３１ｂ内へ図示されていな
い運搬装置などの手段によって移動投入される。燃焼炉
３１ｂ下部には金属回収容器３３ｂ及び上部には燃焼炉
３１ｂで発生したクリーンガスの顕熱回収装置３６及び
クリーンガス貯蔵容器３７が接続されている。酸素（空
気）・水蒸気供給装置３８から供給される酸素、水蒸気
は加熱器５４で加熱され燃焼炉３１ｂへ送気される。

【００３６】燃焼炉３１ｂで発生したクリーンガス３７
ａは排気管４２ａ，４２ｂを経てクリーンガス貯蔵容器
３７へ送気される。なお、酸素・水蒸気供給装置３８か
ら供給される酸素と水蒸気は供給管３８ａを経て燃焼炉
３１ｂの上部から供給され、発生したクリーンガス３７
ａは下部から取り出されている。これは焼却残渣物３２
ｂの下部温度が上部よりも高くなることを狙ったもので
各々方向が逆であってもさしつかえない。

【００３７】クリーンガス貯蔵容器３７のクリーンガス
３７ａは高温ガス発生装置５２へ送気管４２ｃによって
送気されるが、送気管４２ｄを経て燃焼炉３１ｂから直
接高温ガス発生装置５２へ送気されてもさしつかえな
い。ガス化の過程で溶融した金属（鉛、亜鉛、アルミニ
ウム等）は金属回収容器３３ｂに回収される。

【００３８】燃焼炉３１ｂで可燃分をクリーンガスと
し、また金属を回収した焼却残渣物３２ｂの残渣は燃焼
物３２ｃとなって燃焼炉３１ｃ内へ図示されていない運
搬装置などの手段によって移動投入される。

【００３９】高温ガス発生装置５２で発生したガスを供
給管５２ａを経て燃焼炉３１ｃへ送気し焼却残渣物３２
ｃを加熱する。燃焼炉３１ｃの下部には金属回収容器３
３ｃが接続されている。溶融した金属（銅）がこの金属
回収容器３３ｃへ回収される。燃焼炉３１ｃへの送気位
置は上，下いずれでもさしつかえない。

【００４０】なお、加熱後のガスは送気管４３ａ、熱交
換器３９を経て熱回収後大気放出あるいは一部は送気管
４３ｂを経て再び高温ガス発生装置５２へ送気される。
加熱器５４，５３を経たガスは熱交換器５５、煙突５６
を経て大気へ放出される。

【００４１】燃焼炉３１ｃで金属を回収された後の焼却
残渣物３２ｃは焼却残渣物３２ｄになって系内、又は系
外で冷却される。残渣物３２ｄからは磁選などによって
含有鉄が回収される。そのあとの残渣の灰等は埋立処分
となる。

【００４２】なお、図中では焼却物３２ａ、残渣物３２
ｂ，３２ｃ，３２ｄは容器に格納されているようになっ
ているが、周辺に十分な開口部を有した容器が一例とし
て移動可能と考え図示化したもので、裸の状態であって
もさしつかえない。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、金属を含む有機系廃棄物が投入され２５０°〜３
５０℃の雰囲気で塩素を除去するＡ室と、このＡ室を通
過した有機系廃棄物を酸素と水蒸気を含むガス化剤で７
００°〜１０００℃で部分燃焼してガス化すると共に
鉛、亜鉛、アルミニウムなどの低融点金属を溶融して回
収するＢ室とに分けた移動式ストーカ炉を有する処理装
置が提供される。

【００４４】この装置によってＣＳＤなどの金属を含む
有機系廃棄物から無公害で連続的に熱エネルギの回収と
有価な金属の回収が可能となる。更に、１０００°〜１
２００℃の雰囲気としたＣ室を付設することにより銅を
も溶融回収できる装置となる。

【００４５】また、本発明により、被処理物が１つの燃
焼炉から次の燃焼炉へ順次バッチ式に移動投入される２
個以上の燃焼炉を有し、各燃焼炉の下部には焼却過程で
溶融する含有金属の回収装置を備え、各燃焼炉は２００
°〜１２００℃の範囲で互に異る温度に調整されると共
にその１つは空気（酸素）と水蒸気の供給装置と発生し
た未燃ガスの貯蔵設備を備え、他の１つは不活性ガス供
給装置を備えた構成のバッチ式の処理装置としたもので
は、各燃焼炉を処理物に応じた最適運転状態で作動させ
てＣＳＤなどの金属を含む有機系廃棄物から無公害で熱
エネルギの回収と有価な金属の回収が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る処理装置の構成
を示す系統図。

【図２】図１に示した処理装置における移動式ストーカ
炉の機能を示した説明図。

【図３】本発明の実施の第２形態に係る処理装置の構成
を示す系統図。

【図４】塩化ビニールを加熱したときの温度と脱塩率の
関係を示すグラフ。

【図５】プラスチックスを酸素と水蒸気を含むガス化剤
によってガス化したとき、酸素と水蒸気の当量比とガス
化状態を示す図面。

【符号の説明】

１ 移動式ストーカ炉 ２ ホッパ ３ カーシュレッダダスト（Ｃ
ＳＤ） ４ 隔壁 ５ ガス化ガス ６ ガス化ガス（１） ７ 含ＨＣｌガス ８ スクラバー ９ 石灰水 １０ ボイラ １１ 脱塩されたＣＳＤ １２ ガス化剤 １３ ガス化ガス（２） １４ 空気 １５ 伝熱器 １６ 蒸気 １７ 低融点金属 １８ 無機物 １９ 燃焼ガス ２０ 銅 ２１ 残渣 ２２ ホッパ ３１，３１ｂ，３１ｃ 燃焼炉 ３２ａ 焼却物 ３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 焼却残渣物 ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 金属回収容器 ３４ 塩素吸着装置 ３４ａ ＨＣｌ ３５ キャリヤガス ３５ａ 供給管 ３６ 顕熱回収装置 ３７ クリーンガス貯蔵容器 ３７ａ クリーンガス ３８ 酸素・水蒸気供給装置 ３８ａ 供給管 ３９ 熱交換器 ４１ａ 排出管 ４１ｂ 排気管 ４２ａ，４２ｂ 排気管 ４２ｃ，４２ｄ 送気管 ４３ａ，４３ｂ 送気管 ５１ 燃料供給装置 ５２ 高温ガス発生装置 ５２ａ 供給管 ５３，５４ 加熱器 ５５ 熱交換器 ５６ 煙突

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日野 裕一 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 坂井 正康 長崎市深堀町５丁目717番地１ 長菱エン ジニアリング株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属を含む有機系廃棄物が投入され２５
   ０°〜３５０℃の雰囲気で塩素を除去するＡ室と、Ａ室
   を通過した前記有機系廃棄物を酸素と水蒸気を含むガス
   化剤で７００°〜１０００℃で部分燃焼してガス化する
   と共に鉛、亜鉛、アルミニウムなどの低融点金属を溶融
   して回収するＢ室との２室に分けた移動式ストーカ炉を
   有することを特徴とする金属を含む有機系廃棄物の処理
   装置。
2. 【請求項２】 前記Ｂ室を通過した高融点金属、ガラ
   ス、灰分などを含む無機物を１０００°〜１２００℃の
   雰囲気とし、主に銅を溶融して回収するＣ室を前記移動
   式ストーカ炉に設けた請求項１記載の金属を含む有機系
   廃棄物の処理装置。
3. 【請求項３】 前記Ａ室とＣ室では加熱用ガスを下部か
   ら供給して上部から排出し、前記Ｂ室では前記ガス化剤
   を上部から供給して下部から排出するように構成した請
   求項２記載の金属を含む有機系廃棄物の処理装置。
4. 【請求項４】 被処理物が１つの燃焼炉から次の燃焼炉
   へ順次バッチ式に移動投入される２個以上の燃焼炉を有
   し、各燃焼炉の下部には焼却過程で溶融する含有金属の
   回収装置を備え、各燃焼炉は２００°〜１２００℃の範
   囲で互に異る温度に調整されると共にその１つは空気
   （酸素）と水蒸気の供給装置と発生した未燃ガスの貯蔵
   設備を備え、他の１つは不活性ガス供給装置を備えてい
   ることを特徴とする金属を含む有機系廃棄物の処理装
   置。