JPH09229323A

JPH09229323A - 固形廃棄物の処理システム

Info

Publication number: JPH09229323A
Application number: JP5533696A
Authority: JP
Inventors: Shosaku Fujinami; 晶作藤並; Kazuo Takano; 和夫高野; Masaaki Irie; 正昭入江; Tetsuhisa Hirose; 哲久廣勢; Takahiro Oshita; 孝裕大下
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】設備全体としての排ガス処理やエネルギー利
用を効率的に行える固形廃棄物の処理システムを提供す
る。【解決手段】固形廃棄物を、大部分は焼却炉１４で焼
却し、残りをガス化燃焼１９して処理すると共に、前記
焼却炉１４より得られる焼却灰並びに飛灰ｈ、ｋを、前
記ガス化燃焼１９に供給することによる固形廃棄物の処
理システムとしたものであり、前記ガス化燃焼１９から
の排ガスｎは、前記焼却炉の排ガスを処理する処理部１
５、１６、１７に供給することとし、また、前記ガス化
燃焼は、流動層ガス化炉と旋回式溶融炉から成り、固形
廃棄物を該ガス化炉の流動層部にて４５０〜７００℃で
一次燃焼した後に、フリーボード部にて７００〜１０５
０℃で二次燃焼し、しかる後に溶融炉にて１２００〜１
４００℃で三次燃焼して、灰分を溶融スラグ化する。そ
して、前記の固形廃棄物の大部分は７０〜８０％で、残
りは２０〜３０％とするのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固形廃棄物の処理
システムに係り、都市ごみ、固形化燃料、スラリー化燃
料、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、廃
車シュレッダーダストといった固形廃棄物あるいは固形
廃棄物由来の燃料の燃焼処理システムに関する。ここ
で、固形化燃料は都市ごみを破砕選別後、生石灰を添加
して圧縮成形したもの、スラリー化燃料は都市ごみを破
砕後水スラリー化し、高圧下で加水分解により油化した
ものである。ＦＲＰは繊維強化プラスチックの意味であ
り、バイオマス廃棄物には上下水廃棄物（夾雑物、下水
汚泥）、農産廃棄物（もみがら、稲わら）、林産廃棄物
（のこくず、バーク、間伐材）、産業廃棄物（パルプチ
ップダスト）、建築廃材等がある。

【０００２】

【従来の技術】現在、都市ごみ全体の７５％が流動焼却
炉やストーカ炉を用いて焼却処理され、発生する焼却灰
は何らかの安定処理を施された後に埋立処分される。こ
うした灰の安定化処理には、溶融固化、セメント固化、
薬剤処理等の方法があるが、最近は溶融固化が脚光を浴
びている。溶融固化とは、燃料から得られる熱エネルギ
ーにより、焼却灰を融点以上（１３００〜１５００℃）
の高温で加熱処理し、スラグとして回収する方法であ
る。溶融固化が注目を集める理由は次の３点にある。新たな添加物が不要であることと、溶融による減容
化により、マスを効率的に減らすことが出来（焼却灰の
１／３〜１／５）、従って埋立地の延命化が図れるこ
と。有害な重金属類はＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯを
主成分とするガラス質に封じ込められて安定化するた
め、溶出等の二次公害が防止出来ること。路盤材や建築用コンクリート骨材に利用可能なこ
と。

【０００３】こうした状況から、大都市圏のみならず、
地方の自治体でも都市ごみ焼却炉の建設に際し、灰溶融
設備の付帯を望むケースが多くなっている。ところで、
従来の灰溶融炉は、エネルギー源として燃焼式と電気式
に大別される。前者に、表面溶融方式、旋回流溶融方
式、コークスベッド方式、後者に、アーク方式、誘導加
熱方式、プラズマ方式、電気抵抗方式、マイクロ波方式
がある。前者は、安価な化石燃料が使用出来るため、後
者より経済的であるが、排ガス量が多くなる欠点があ
る。後者は、高価な電力を使用するため、運転コストは
高くなるが、排ガス量が少なくなる長所がある。いずれ
の方式にしても、エネルギーを大量に消費することは避
けられない。また、焼却装置本体と一体化されていない
ために、設備全体としての排ガス処理やエネルギー利用
が、非効率であるという問題もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解消し、新たなエネルギーを消費せずに、
設備全体としての排ガス処理やエネルギー利用を効率的
に行える固形廃棄物の処理システムを提供することを課
題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、固形廃棄物を、大部分は焼却炉で焼却
し、残りをガス化燃焼して処理すると共に、前記焼却炉
より得られる焼却灰並びに飛灰を、前記ガス化燃焼に供
給する固形廃棄物の処理システムとしたものである。前
記処理システムにおいて、ガス化燃焼からの排ガスは、
前記焼却炉の排ガスを処理する処理部（熱回収を含む）
に供給して処理する。

【０００６】また、前記ガス化燃焼は、流動層ガス化炉
と旋回式溶融炉から成り、固形廃棄物を該ガス化炉の流
動層部にて４５０〜７００℃で一次燃焼した後に、フリ
ーボード部にて７００〜１０５０℃で二次燃焼し、しか
る後に溶融炉にて１２００〜１４００℃で三次燃焼し
て、灰分を溶融スラグ化する。そして、前記焼却炉から
の焼却灰並びに飛灰は、前記ガス化炉の流動層直上か、
ガス化炉と前記溶融炉を連結するガスラインか、又は溶
融炉入口に供給する。さらに、前記処理システムにおい
て、焼却炉からの飛灰は、一部をキレート剤等により薬
剤処理して系外に排出する。前記において、固形廃棄物
の大部分は７０〜８０％であり、残りは２０〜３０％と
するのがよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】現在、新たな環境保全型の廃棄物
処理技術として、ガス化と高温燃焼を組合せたガス化燃
焼システムの開発が行われており、本発明もこのシステ
ムを利用している。本システムは次のような特長を有し
ている。従来の固体燃焼に代わるガス燃焼のため、１．３倍
程度の低空気比燃焼が実現し、その結果排ガス量は大幅
に低減される。高温燃焼により、排ガス中のダイオキシン類はほと
んど分解される。廃棄物中の灰分は無害なスラグとして回収される。
このため、埋立地の延命化が図れ、路盤材等への利用も
可能となる。システム中にダイオキシン分解や灰溶融の機能が組
み込まれるため、設備全体がコンパクト化され、建設コ
ストもそれぞれの機能を在来型の焼却設備に付加したよ
り安価となる。排ガス量が大幅に低減されることも、ガ
ス処理機器のコストを引き下げる要因となる。

【０００８】ガス化により生成するガス、タールが
保有するエネルギーを灰溶融に有効活用できるため、灰
溶融専用の設備を設けたときに必要な燃料や電力が不要
となり、運転コストを低く保てる。発電効率が２０％を上回るような高効率発電型とす
ることが容易である。鉄、銅、アルミニウム等の金属は、リサイクル可能
な未酸化の状態で回収出来る。本発明は、エネルギーの有効利用と環境保全の観点から
検討した結果、このガス化燃焼システムを用いた灰溶融
炉を焼却炉に併設し、両者間の灰処理、エネルギー回
収、排ガス処理を連携させることにより、トータルシス
テムとしてのメリットを享受する方法である。

【０００９】すなわち、固形廃棄物の７０〜８０％程度
を焼却炉、２０〜３０％程度を灰溶融炉に供給して処理
する。この時、焼却炉で回収される焼却灰並びに飛灰
は、固形廃棄物と別ラインで灰溶融炉に供給する。な
お、焼却灰は必要に応じて鉄分回収や粉砕を行う。これ
は金属鉄の融点が１５００℃と、他の成分の融点に比べ
て高いからである。バグ灰の一部は、鉛やカドミウム等
の低融点重金属や塩類の系内蓄積を防止するために、灰
溶融炉には供給せず系外へ取出し、薬剤処理等により安
定化処理する。灰溶融炉の排ガスは、焼却炉の排ガス処
理工程に供給され、熱回収、脱塵、脱塩化水素、脱硝等
を適宜行う。こうして、排ガスの全量を排ガス処理工程
を経た後に大気放出する。灰溶融炉には固形廃棄物が供
給されるため、灰溶融に必要なエネルギーの大部分ある
いは全量を、固形廃棄物の保有するエネルギーにより賄
うことができる。従って、他方式の灰溶融装置を併設し
た場合に比べ、エネルギーの消費量を大幅に減らすこと
が出来、これにより運転コストの低減化が図れる。ま
た、設備全体のエネルギー利用度、並びに環境保全度を
高めることが出来る。

【００１０】もちろん、固形廃棄物の全量をガス化燃焼
システムで処理することは可能であるが、運転のスター
トアップやシャットダウンに時間を要するため、小回り
のきく運転が難しく、このため運転方式としては連続運
転となる。本発明によれば、固形廃棄物の大部分を流動
床炉を用いて焼却してやれば、こちらの方は準連運転の
ような小回りのきく運転が可能である。固形廃棄物の７
０〜８０％を焼却炉、２０〜３０％を灰溶融炉に振り分
けたのは、こうしたことを考慮したためである。本発明
は、既設の焼却炉の性能を向上するためにも適用可能で
ある。すなわち、既設の焼却炉に、その数分の１規模の
ガス化燃焼システムを灰溶融炉として付加することによ
り、灰の溶融スラグ化が運転コストの上昇を伴わずに実
現できる。また、灰溶融炉からの高温排ガスは、既設の
ガス処理ラインを利用することにより、エネルギー回収
並びに排ガスの無害化が実現出来る。

【００１１】以下、図面を用いて、本発明を廃車シュレ
ッダーダストの燃焼処理に適用した例につき具体的に説
明する。図１に、本発明のガス化燃焼システムを用いた
灰溶融炉の全体構成図を示す。図１において、１は定量
供給装置、２はガス化炉、３は分散板、４は流動層、５
はフリーボード、６はバーナ、７はトロンメル、８はバ
ケットコンベア、９は旋回式溶融炉、１０は一次燃焼
室、１１は二次燃焼室、１２はスラグ分離部、１３はバ
ーナである。また、ａは廃車シュレッダーダスト、ｂは
ガス化剤（一次燃焼用）、ｂ′はガス化剤（二次燃焼
用）、ｂ″はガス化剤（三次燃焼用）、ｃは粗大不燃
物、ｄは硅砂、ｅは生成ガス（二次燃焼後）、ｆはスラ
グ、ｇは燃焼排ガスである。

【００１２】廃車シュレッダーダストａは、前処理を経
た後に、スクリュー式の定量供給装置１によりガス化炉
２に供給される。ガス化炉２の下方から一次空気ｂが送
入されることにより、分散板３上に硅砂の流動層が形成
される。廃車シュレッダーダストａは流動層の上方より
投入され、４５０〜７００℃に保持された流動層内で一
次空気ｂと接触して一次燃焼する。これが第１段階のガ
ス化である。従って、廃棄物のガス化に必要な熱量は、
ガス化原料を部分燃焼することにより迅速かつ効率良く
供給される。ガス化炉２の炉底からは硅砂ｄが粗大不燃
物ｃとともに排出され、トロンメル７により粗大不燃物
ｃが分離される。硅砂ｄはバケットコンベア８により上
方へ搬送され、再びガス化炉２に戻される。分離された
粗大不燃物ｃ中には金属が含まれるが、実用的には流動
層温度を５００〜６００℃とすることにより、鉄、銅、
アルミ等が未酸化でクリーンな状態で回収される。

【００１３】ガス化により流動層内にはガス、タール、
炭化物が生成される。ガスとタールは、気化して炉内を
上昇する。炭化物は、流動層の攪乱運動により粉砕され
てチャーとなる。チャーは多孔質で軽いため、生成ガス
ｅの流れに同伴される。流動媒体に固い硅砂を用いるこ
とで、炭化物の粉砕は促進される。ガス化炉２のフリー
ボードには予熱された二次空気ｂ′が吹き込まれ、二次
燃焼が行われる。ここで、一次燃焼より高い７００〜１
０５０℃で第２段階のガス化が行われ、水素、一酸化炭
素、メタン主体の燃焼性に優れたガス組成となる。次い
で、生成ガスｅは旋回式溶融炉９の一次燃焼室１０に供
給され、予熱された三次空気ｂ″と旋回流中で混合しな
がら、１２００〜１４００℃で高速燃焼する。燃焼は二
次燃焼室１１で完結し、燃焼排ガスｇはスラグ分離部１
２より排出される。チャーに含まれる灰分は高温のため
にスラグミストとなり、旋回流の遠心力の作用で一次燃
焼室１０の炉壁上の溶融スラグ相に捕捉される。燃焼室
の炉壁を流れ下ったスラグｆは、スラグ分離部１２の底
部より排出される。

【００１４】図中の、、は、別置きの焼却炉から
の焼却灰並びに飛灰の供給位置を示しており、いずれの
地点を用いるかは、ケースバイケースで決められる。図
２は、本発明の固形廃棄物の処理システムを用いた廃車
シュレッダーダスト処理システムのフロー工程図であ
る。図２において、１４は焼却炉、１５は廃熱ボイラ、
１６はバグフィルター、１７は脱硝装置、１８はキレー
ト固化装置、１９は灰溶融炉である。また、ｈは焼却
灰、ｉはスチーム、ｊは消石灰、ｋは飛灰、ｌはキレー
ト剤、ｍは排ガス、ｎは高温排ガスである。

【００１５】予め金属等の有用物を分離回収した廃車シ
ュレッダーダストａを原料として用いる。廃車シュレッ
ダーダストａの重量の７５％が焼却炉１４に、残りの２
５％が灰溶融炉１９に供給される。焼却炉１４の排ガス
は廃熱ボイラ１５に供給され、スチームｉが回収され
る。廃熱ボイラ１５出口の排ガスに消石灰ｊが添加さ
れ、バグフィルター１６にて脱塵と脱塩化水素を行う。
廃熱ボイラ１５とバグフィルター１６で捕集された飛灰
ｋは、焼却炉１４からの焼却灰ｈとともに灰溶融炉１９
に送られる。なお、バグフィルター１６からの飛灰ｋの
一部には、固化処理のためにキレート剤ｌが添加され
る。バグフィルター１６を出た排ガスは、脱硝装置１７
により脱ＮＯｘを行った後に大気放出される。灰溶融炉
１９からの高温排ガスｎは、焼却炉１４の後段の廃熱ボ
イラ１５に供給され、熱回収並びにガス処理が行われ
る。

【００１６】

【発明の効果】本発明では、ガス化燃焼システムを用い
た灰溶融炉を焼却炉に併設することで、両者間の灰処
理、エネルギー回収、排ガス処理を連携出来、その結
果、資源の有効利用と環境保全の両面を満足するトータ
ルシステムとすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス化燃焼システムを用いた灰溶融炉
の全体構成図。

【図２】本発明の固形廃棄物の処理システムのフロー工
程図。

【符号の説明】

１：定量供給装置、２：ガス化炉、３：分散板、４：流
動層、５：フリーボード、６：バーナ、７：トロンメ
ル、８：バケットコンベア、９：旋回式溶融炉、１０：
一次燃焼室、１１：二次燃焼室、１２：スラグ分離部、
１３：バーナ、１４：焼却炉、１５：廃熱ボイラ、１
６：バグフィルター、１７：脱硝装置、１８：キレート
固化装置、１９：灰溶融炉ａ：廃車シュレッダーダスト、ｂ、ｂ′、ｂ″：ガス化
剤、ｃ：粗大不燃物、ｄ：硅砂、ｅ：生成ガス、ｆ：ス
ラグ、ｇ：燃焼排ガス、ｈ：焼却灰、ｉ：スチーム、
ｊ：消石灰、ｋ：飛灰、ｌ：キレート剤、ｍ：排ガス、
ｎ：高温排ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者廣勢哲久東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者大下孝裕東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固形廃棄物を、大部分は焼却炉で焼却
し、残りをガス化燃焼して処理すると共に、前記焼却炉
より得られる焼却灰並びに飛灰を、前記ガス化燃焼に供
給することを特徴とする固形廃棄物の処理システム。
【請求項２】前記ガス化燃焼からの排ガスは、前記焼
却炉の排ガスを処理する処理部に供給することを特徴と
する請求項１記載の固形廃棄物の処理システム。
【請求項３】前記ガス化燃焼は、流動層ガス化炉と旋
回式溶融炉から成り、固形廃棄物を該ガス化炉の流動層
部にて４５０〜７００℃で一次燃焼した後に、フリーボ
ード部にて７００〜１０５０℃で二次燃焼し、しかる後
に溶融炉にて１２００〜１４００℃で三次燃焼して、灰
分を溶融スラグ化することを特徴とする請求項１記載の
固形廃棄物の処理システム。
【請求項４】前記焼却炉からの焼却灰並びに飛灰が、
前記ガス化炉の流動層直上か、ガス化炉と前記溶融炉を
連結するガスラインか、又は溶融炉入口に供給されるこ
とを特徴とする請求項３記載の固形廃棄物の処理システ
ム。
【請求項５】前記焼却炉からの飛灰は、一部をキレー
ト剤等により薬剤処理して系外に排出することを特徴と
する請求項１記載の固形廃棄物の処理システム。
【請求項６】前記固形廃棄物は、大部分が７０〜８０
％であり、残りが２０〜３０％であることを特徴とする
請求項１記載の固形廃棄物の処理システム。