JPH0949617A - 廃棄物の焼却，溶融処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼却，溶融処理に要する電力原単位を大きく
低減でき、かつ処理装置の小型化の要請にも十分応える
ことのできる廃棄物の焼却，溶融処理方法を提供する。 【解決手段】 焼却炉４から排出される焼却灰Ｄ及び排
ガスＣを焼却炉４の出口で一旦分離し、焼却灰Ｄのみ
を、プラズマ溶融炉６へ直接供給し、高温状態の焼却灰
のもつ熱エネルギーを溶融処理時に有効利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、廃棄物の焼却，
溶融処理方法、特に都市ゴミ，下水処理，自動車シュレ
ッダーダスト，産業廃棄物等の焼却，溶融に適した処理
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境問題および資源リサイク
ル問題が注目されている。特に都市ゴミや産業廃棄物等
は年々増加しており、そのまま埋立処分するための処分
地の確保が大都市圏を中心に難しくなっている。そこで
都市ゴミや産業廃棄物等を一旦焼却し、減容して埋立処
分するのが一般的となっている。

【０００３】しかしながら、これらの都市ゴミや産業廃
棄物等の中にはさまざまな有害物質や金属が含まれてい
る場合が多く、焼却後の灰や不燃物等の焼却残渣（以下
単に「焼却灰」と称す）の中には、これらの有害物質や
金属が残存する。このため、焼却灰をそのまま埋立処分
したのでは、地下水汚染という問題を引き起こすおそれ
がある。また焼却灰は比重が小さいため、埋立処分地と
して広大な容積が必要となり、埋立処分後の地盤も弱
く、跡地利用に困難を伴うことが多い。

【０００４】そこで、これらの焼却灰を溶融し、その後
冷却，固化していわばスラグとすることが試みられてい
る。これは、一旦スラグ化されると、焼却灰中のクロム
等の重金属はスラグ内に封じ込められ、水に溶け出さな
いため、たとえ埋立処分しても地下水汚染の問題を回避
できる利点が着目されたからであり、またスラグはその
特性から建設用骨材，路盤材等に利用することができ、
この場合は資源の有効利用につながり、同時に埋立処分
地の容積を縮小できる利点が着目されたからである。

【０００５】ところで、廃棄物を焼却，溶融処理する方
法としてこれまでに提案され、実施されているものに
は、大別して二つある。一つは、廃棄物の焼却から溶融
までの処理を同一の炉で行う方法であり、他は、焼却炉
とは別に溶融炉を設け、焼却炉から排出された焼却灰を
一旦冷却した後、溶融炉に供給してスラグ化する方法で
ある。

【０００６】前者の構成は、図３に示す通りである。即
ち、図３はいわゆるシャフト炉の一例であり、廃棄物
は、炉３１の上部の供給口３２からコークス，石灰石等
と一緒に炉内に投入され、一方、炉３１下部の燃焼用空
気供給口３９からは高温空気が吹き込まれる。この結
果、炉３１の運転時には、炉３１内は、下方から上方に
かけて廃棄物の溶融帯３３、燃焼帯３４，熱分解帯３
５，乾燥予熱帯３６が積層状態に形成され、底部からは
溶融スラグが排出され、また運転時に生じる焼却拝ガス
（以下単に「拝ガス」と称す）は、排出口３７を経て別
に設置された拝ガス処理のための２次燃焼炉３８で燃焼
される構成となっている。

【０００７】後者の構成は、図４に示す通りである。即
ち、焼却炉４１から排出された焼却灰４２は、一旦灰溜
め４３で冷却された後、コンベヤ４４で灰ホッパー４５
まで運ばれ、ホッパー４５から溶融炉４６に定量供給さ
れ、溶融処理された後、溶融炉４６の底部から溶融スラ
グが排出される構成となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示すよ
うなシャフト炉による処理方法では、廃棄物を燃焼する
ための高温空気を多量に必要とする。そのため、それが
原因で生じる炉内温度の低下を防止する手段が必要とな
り、例えば、補助燃料としてコークスを追加したり、供
給用の高温空気として富酸素のものを使用する必要があ
り、ランニングコストの上昇を招いていた。また、拝ガ
スの量が多いため、炉本体や拝ガス処理のための２次燃
焼炉及び後処理装置が大型化し、設備コストの上昇を招
いていた。

【０００９】一方、図４に示す処理方法は、上述のシャ
フト炉のように燃焼用の高温空気を多量に必要とするこ
とはなく、コークス等の補助燃料を全く必要としない
上、燃焼時に生じた拝ガス自体が保有する熱エネルギー
を回収して有効に利用できる可能性がある点が着目さ
れ、汎用されている。しかし、別途設置された溶融炉４
６を運転する際の熱源は、独立して供給されているた
め、たとえ拝ガスのもつ熱エネルギーをその熱源に利用
したとしても、廃棄物の焼却，溶融処理全体としての電
力原単位の大幅な節約の実現には至っていない。また、
灰溜め４３、灰送りコンベヤ４４、灰ホッパー４５等の
機器を設置しなけれはならないため、焼却，溶融処理装
置の設置面積も広くなるだけでなく、装置の小型化とい
う要請にも対応できるにいたっていない。

【００１０】この場合、高温状態で排出される焼却灰を
わざわざ一旦冷却することは熱エネルギー的に非常に無
駄であり、この熱エネルギーを溶融炉４６にそのまま持
ち込めば、溶融炉４６の熱源は少なくて済むはずであ
り、さらにその熱源として拝ガスの熱エネルギーを充て
れば、焼却，溶融処理全体としての消費電力を大きく節
約できると考えられる。

【００１１】そこで本発明のうち請求項１記載の発明
は、焼却，溶融処理に要する電力原単位を大きく低減で
き、かつ処理装置の小型化の要請にも十分応えることの
できる廃棄物の焼却，溶融処理方法を提供することを目
的としたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、焼却炉
から排出される焼却灰及び排ガスを一旦分離し、焼却灰
のみを、プラズマ溶融炉へ直接供給することを特徴とし
たものである。

【００１３】ここで、「焼却炉」には、立形，横形，静
置式，回転式等あらゆる型式のものが含まれ、また「焼
却灰」とは、前述したように焼却後の灰だけでなく、不
燃物等を含めた焼却残渣を意味する。さらに、「直接供
給する」とは、焼却炉の焼却灰の排出口と溶融炉内部と
が連通された状態にあり、高温状態の焼却灰を、その高
温状態をほぼ維持したままで溶融炉へ供給することをい
う。

【００１４】なお、焼却炉で発生した拝ガスまでが溶融
炉に入ると炉内温度が低下し、焼却灰のもつ熱エネルギ
ーを利用しようとする意味がなくなるので、焼却灰のみ
を溶融炉へ供給することとした。

【００１５】さらに溶融炉としては、バーナ等化石燃料
を熱源として使用することも可能であるが、この場合に
は化石燃料を燃焼させるための空気が多量に溶融炉内へ
供給されることになり、せっかくの高温状態で投入され
た焼却灰が冷却されてしまい、また溶融炉内で多量の拝
ガスが新たに生じ、溶融炉自体が大型化する欠点があ
る。この点、プラズマによる溶融炉にすれば、拝ガス量
は燃焼法に比べ１／３０で済み、また高温焼却灰のもつ
熱エネルギーを有効に利用するので、僅かな電力で炉内
を容易に高温状態とすることができる利点がある。この
点を考慮して、溶融炉としてはプラズマ溶融炉を採用し
たものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例をもとに説明する。図１に示す廃棄物の焼却，溶融
処理装置は、いわゆるキルンと称される横型回転式燃焼
炉４の出口部を、焼却灰を排出するための通路となるシ
ュート７と拝ガスの通路となる１次ダクト１６に分岐す
ると共に、シュート７を溶融炉６に連結し、さらに溶融
炉６内のスラグを出滓するための出口１１を分岐して、
下方はスラグ抜出装置に連結する一方、上方は溶融炉で
生じる拝ガスを導出するための２次ダクトとし、この２
次ダクトを１次ダクトに連結して構成されている。

【００１７】このような装置で運転を開始すると、入口
１からキルン４内に投入された廃棄物Ｗは、噴射口２か
ら噴射された燃焼用１次空気Ａ₁ によって燃焼を始め
る。なお、キルン４の運転開始時または助燃が必要なと
きには、バーナ３を使用してキルン４内を昇温する。キ
ルン４は傾斜しており、かつモータ５により回転されて
いるので、キルン４内で燃焼を始めた廃棄物Ｗは、燃焼
が進むにつれてキルン４内を流下し、可燃物は完全に燃
焼した後、焼却灰Ｄとしてキルン出口からシュート７に
落下する。シュート７内に落下した高温の焼却灰Ｄはそ
のままシュート７内をすべり落ち、高温状態を維持して
溶融炉６のスラグ浴８内に落下し、溶融する。

【００１８】溶融炉６は、その熱源としてプラズマトー
チ９を使用し、溶融炉６内に落下した焼却灰Ｄは、高温
のプラズマ炎１０を受けて完全に溶融し、溶融炉６の底
部にスラグ浴８を形成する。キルン４による焼却運転が
さらに進めば、スラグ浴８の浴面が上昇し、ついには出
口１１からオーバーフローしてスラグ流１２となってス
ラグ抜出装置１５内に落下し、装置１５内のコンベヤに
より外部に取り出される。

【００１９】一方、溶融炉６で発生した拝ガスＥは、２
次ダクト１３を通って１次ダクト１６内に導かれ、キル
ン４の拝ガスＣと混合した状態でさらに２次燃焼室１４
内に導かれ、２次空気Ａ₂ の供給を受けて完全燃焼す
る。燃焼後の拝ガスは高温であるため、この熱エネルギ
ーを利用して廃熱ボイラ１７で発電し、一部を溶融炉６
のプラズマ発生用電力として使用する。

【００２０】従って、図１に示す処理方法によれば、一
般に７００〜１２００°Ｃの高温状態にある焼却灰のみ
を拝ガスＣと分離して直ちに溶融炉６へ供給するので、
焼却灰Ｄのもつ熱エネルギーすべてを有効に利用でき、
プラズマ溶融炉６の運転に要する電力は僅かで済み、そ
の電力は廃熱ボイラ１７からの電力供給でまかなえる。
また、プラズマ溶融炉６で生じる拝ガスＥは僅かであ
る。

【００２１】従って、溶融炉６自体の運転に要する電力
原単位を２０〜４５％低減することができ、溶融炉６本
体及び２次ダクト１３等を含めた溶融設備の小型化も図
ることができる。ひいては、焼却，溶融処理に要する電
力原単位全体を大きく低減でき、かつ処理装置全体の小
型化の要請にも十分応えることができる。

【００２２】図２に示す廃棄物の焼却，溶融処理装置
は、焼却炉としていわゆるストーカ型の定置式焼却炉２
１を採用した場合の実施形態であり、焼却炉２１内の底
部に連設された各灰シュート２３，２４，２５，２６か
ら流下した、灰の混在した不燃物２８は、出口２７から
落下する完全燃焼の可燃物灰と混ざり、高温状態の焼却
灰Ｄとしてシュート７内に落下する。以降の溶融処理は
図１に示す形態と同じである。従って、この方法の場合
でも図１例と同様の効果を実現することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１項記載の発明は、廃棄物の焼却，溶融処理に要する
電力原単位の大幅な低減化及び処理装置の小型化の実現
を可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態の全体構成を示す概略説
明図である。

【図２】本発明に係る他の実施形態の全体構成を示す概
略構成図であ。

【図３】従来の処理方法を示す概略説明図である。

【図４】他の従来の処理方法を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１，２２ 廃棄物投入口 ４ キルン ６ プラズマ溶融炉 ７ シュート ８ スラグ浴 ９ プラズマトーチ １０ プラズマ炎 １１ スラグ出口 １２ スラグ流 １３ ２次ダクト １４ ２次燃焼室 １５ スラグ抜出装置 １６ １次ダクト １７ 廃熱ボイラ ２３，２４，２５，２６ 灰シュート Ｃ 焼却炉拝ガス Ｄ 焼却灰

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久野 貴洋 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 都市ゴミ，下水汚泥，産業廃棄物等の廃
   棄物を焼却，溶融するに当たり、焼却炉から排出される
   焼却灰及び排ガスを一旦分離し、焼却灰のみを、プラズ
   マ溶融炉へ直接供給することを特徴とする廃棄物の焼
   却，溶融処理方法。