JPH10185135A - 塩化水素とダイオキシン類を発生する難燃性プラスチック廃棄物の焼却処理法並びに焼却炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、焼却すると塩化水素とダイオキシ
ン類を発生する難燃性のプラスチック廃棄物の、安全確
実にして且つ製造及び運転コストを低減化した焼却方法
並びに焼却炉の提供を目的とする。 【解決手段】 廃棄物の投入時に炉内のガスが漏出しな
いように炉内圧を大気圧より若干負圧にし、且つ予め８
００℃以上に予熱した一次燃焼室（２）に廃棄物を投入
し、同時に該燃焼室を一次燃焼バーナ（８）の燃焼停止
と燃焼用空気の遮断によって酸欠状態にしてガスを放出
するガス化と、ガス化後の残余物への該一次バーナの強
制燃焼と新鮮な燃焼空気の再流入により燃焼を継続して
灰化し、再び新たな廃棄物を投入することを順次くり返
して焼却処理することを特徴とする。この方法によれば
焼却速度が早くなり、炉内容積を小さく出来ると共に燃
費を節減できる。なお、二次燃焼室（３）に流入した排
ガスを８５０℃以上に完全燃焼して生成したダイオキシ
ン類を熱分解し、後続する排ガス処理装置によって該ガ
ス中のばいじん、塩化水素を除去し無害化して大気に放
出する設備を一体的に付属する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】塩化ビニールのような廃棄物
を焼却すると塩素ガスを多量に発生し空気中の水素と反
応し塩化水素となり、またガス中の塩基が酸素と組合っ
て毒性の強いダイオキシン類を生成し、これが大気中に
放散されると大きな環境汚染を引起こす。また塩化ビニ
ールは自己消火性または極めて難燃性の物質であり、バ
ーナ等で強制的に連続して燃焼しなければ焼却すること
が出来ずその燃料消費量は大きく且つ塩化水素が水に溶
けて強酸性の塩酸になり機器、炉材等を腐食させること
から従来より焼却処理が困難とされ、通常は土中に埋め
たり他の焼却物に少量ずつ混ぜて焼却する方法で処理さ
れており、専一的に多量に焼却する方法はまだ確立され
ていない。

【０００２】

【発明が解決しょうとする課題】この発明は塩化ビニー
ルの如き難燃性または自己消火性で且つ燃焼すると多量
の塩化水素と猛毒のダイオキシン類を発生するプラスチ
ック廃棄物を専一的且つ多量に焼却可能とする焼却処理
方法並びに焼却炉を提供せんとするものである。

【０００３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明が採った手段は、塩化水素とダイオキシン類
を発生する難燃性プラスチック廃棄物を、投入時に炉内
のガスが漏出しないように炉内圧を大気圧より若干負圧
にした一次燃焼室に投入し、投入口シャッタの閉鎖確認
信号を出すセンサとタイマの作動により一次燃焼バーナ
の燃焼を停止させ且つ一次燃焼室への燃焼空気を遮断さ
せて酸欠状態にし焼却物のガス化を促進し、該ガスがほ
ぼ発生し終った段階で再び一次燃焼バーナを着火燃焼さ
せ、且つ一次燃焼室への燃焼空気の送気を再開して焼却
物の燃焼焼却を継続し、該焼却物がおき燃焼状態になっ
た時点で順次新たな廃棄物を再投入し、交互にガス化燃
焼と焼却燃焼をくり返えして焼却することを特徴とす
る。

【０００４】また、一次燃焼室へ送る燃焼空気を二次燃
焼室の高温排ガスと熱交換して熱風とし、難燃性の廃棄
物の燃焼を補助し且つガス化燃焼時に遮断した該熱風を
二次燃焼室へ自動的に切り替えて送りこみ、一次燃焼室
で発生した排ガスと効率的に攪拌混合させ、且つ燃焼温
度と燃料を自動的に制御調整する機能を有する二次燃焼
バーナで８５０℃以上で再燃焼させて排ガス中のダイオ
キシン類を熱分解して炉外へ排出することを特徴とす
る。

【０００５】更に該排ガスを順次熱交換器、冷却装置、
バッグフィルタ式集塵機、塩化水素吸収装置、後燃焼炉
と通過させて無煙、無臭、無公害の排ガスとして誘引排
風機にて煙突より大気に放出するための排ガス処理設備
とが一体的に構成されている。

【０００６】

【構成及び機能】以下にこの発明の構成及び機能を添付
図面の図１乃至図４に従って詳細に説明する。図１にお
いて（１）はこの発明にかかる焼却炉であって、一次燃
焼室（２）と二次燃焼室（３）投入ホッパ（４）とから
大別構成されている。焼却炉の内面は強酸性の燃焼ガス
と高温に特に優れたキャスタブル耐火材で一体構造にて
構築されており、各接合部及び可動部は炉内のガスが外
部に漏出しないように保持されている。また廃棄物の投
入に先立って、予め炉内の圧力を大気圧より若干負圧状
態にし且つ一次燃焼バーナ（８）と二次燃焼バーナ（２
２）の稼働により炉内温度を８５０℃前後に立上げてお
く。こうすることにより、投入された廃棄物が不安定な
温度領域下で燃焼されずダイオキシン類の生成を抑制す
ることが出きる。

【０００７】図１に示す通り先ず廃棄物を投入ホッパ
（４）に入れて上蓋を閉め、ウィンチ（６）にて投入シ
ャッタ（５）を開けて一次燃焼室（２）内にすべり落と
し投入シャッタを閉める。廃棄物はロストル（７）上に
落下するがこの時投入シャッタの閉鎖信号が図２及び３
に示す通りセンサ（３６）より発信されタイマ（３
７）、バーナコントローラ（３８）を作動させて一次燃
焼バーナ（８）を停止させる。同時にコントロールモー
タ（１２）が作動して燃焼空気弁（１３）を閉じ、同じ
く（１４）を開けて燃焼空気の切替えを行う。すなわち
一次燃焼室への空気を遮断し、二次燃焼室へ新鮮な熱風
を供給する。このようにして廃棄物は酸欠状態になって
激しくガスを放出し二次燃焼室へ流入する。該排ガスに
は空気が多量に含まれていないため通常の燃焼方式と比
べて発生体積が少なく、炉内容積を小さく取れるので炉
体製作コストが低減出来るとともに、二次燃焼室へ流入
した排ガスを確実に捕捉して完全燃焼させ易く、一次燃
焼バーナのＯＮ−ＯＦＦ制御と二次燃焼バーナの比例制
御の機能とあいまって燃費を節減出来るメリットが生じ
る。

【０００８】一方、一次燃焼室に投入された廃棄物は前
述した通りガスを放出しながら燃焼を続け、予め設定し
たパラメータに基ずき時間が来ると、タイマ（３７）が
作動して一次燃焼バーナ（８）を再着火させ、同時に燃
焼空気弁（１３）が開いて燃焼用送風機（１０）より新
鮮な熱風が供給され残余の固形物を強制的に焼却処理す
る。ガス化の時間と焼却時間とは実験上ほぼ同一であ
る。このようにして炉内監視窓より燃焼状態を確認し、
おき燃焼状態になった時点で次の廃棄物を新たに前記の
要領で投入し、順次このサイクルをくり返えして行う。

【０００９】図２に示す、投入口シャッタの閉鎖信号用
センサについて詳述すると、投入ホッパ（４）のスロー
プ部に設置したセンサ作動ピン（３２）の頭部（３３）
がシャッタ（５）に嵌着した押しピン（３１）によって
押し下げられると、作動ピンの端部（３５）がセンサ
（３６）に接近し該センサを作動させる。図３の通りシ
ャッタが上昇するとスプリング（３４）の働きにより作
動ピンは元の位置に復帰する。（３９）（４０）はシャ
ッタの上昇端用のセンサ作動ピンとセンサである。

【００１０】さて、二次燃焼室へ流入した排ガスは二次
燃焼バーナ（２２）の火炎の中をくぐり更に炉内に多数
配列された送風口（９）（９ａ）より高速で吹きつける
新鮮な二次空気に攪拌混合され８５０℃以上の高温で完
全燃焼され煙道より熱交換器（３０）へと排出される。
なお、前記二次燃焼バーナは自動温調装置により常時８
５０℃で燃焼出来るように設定されている。図中（１
８）はコントロールモータで、高圧送風機（１７）で送
風された二次燃焼バーナ用空気の弁（２０）と、燃料タ
ンク（２３）よりギアポンプ（２４）で圧送された燃料
油の弁（１９）を自動的に開度調整しそれらの流量を制
御するためのものである。（２５）は二次燃焼バーナを
着火するためのパイロットバーナでプロパンボンベ（２
６）のガスにより自動点火する。（２７）は焼却炉内の
圧力を調整する調圧ダンパである。該ダンパはコントロ
ールモータ（２８）で駆動され燃焼状況に応じて煙道の
開度を自動調整するようになっている。このように本発
明の焼却炉は先進の制御テクノロジーに支援され、より
安全確実な設備を提供せんとするものである。

【００１１】前述した通り、二次燃焼室で完全燃焼され
た高温の排ガスは、図１に示す煙道（２９）を経て熱交
換器（３０）に流入し複数の伝熱管を通して、送風機
（１０）からの燃焼用空気と接触しガスはその温度を減
少させ、空気は高温の熱風となり熱交換される。

【００１２】図４において、該排ガスは更にガス冷却装
置（４１）に流入し、複数個配列されたスプレーノズル
（４２）でアルカリ液を含んだ水の噴霧を受け所定の温
度に冷却される。冷却水はコンプレッサ（４３）の圧縮
空気によって微細な粒子になってスプレーノズルから拡
散噴霧されるのでほぼ全量蒸発し、一部はデミスター
（４４）に捕捉されガス中に飽和蒸気として一緒に装置
外に排出される。

【００１３】次いで、該排ガスはダクト（４５）を通っ
てバッグフィルタ式集塵機（４６）に流入しバッグ状の
濾布によって、ガス中のばいじんとガス状になったダイ
オキシン類が濾過されてダクト（４７）より装置外に排
出される。濾布はダストによる目詰まりを防止するため
コンプレッサ（４３）からの圧縮空気を定期的に濾布内
に噴出して除去するようになっている。また吹き落とさ
れたダストは下部のダストボックス（６６）に集められ
作業終了後に焼却灰と共に埋立て処分される。

【００１４】更に該排ガスは塩化水素吸収装置（４８）
の下部より流入する。該装置内には空間のある充填材
（４９）が充填されており、上部よりアルカリ液で中和
された洗浄水を噴霧している。該排ガスはこの充填材の
空間を万遍なく洗浄水と接触しながらガス中の塩化水素
を水に吸収させ、デミスターを経て外部に排出して行
く。

【００１５】該排ガスは誘引排風機（５２）によって最
後の行程である後燃焼炉（５３）に導かれ、アフターバ
ーナによって再加熱される。該排ガスには前記吸収装置
内で十分に洗浄水を加湿しているのでガス温度が降下
し、このまま煙突より大気に放出すれば飽和水蒸気によ
る白煙が出て好ましくない。よってダイオキシン類の再
生成され難い温度領域まで加温して無煙、無臭、無公害
のガスとして煙突（５５）より大気間に放出するもので
ある。

【００１６】一方、排ガス洗浄用の循環水は、塩化水素
吸収装置（４８）より流下して蒸発缶（５１）内に溜
り、溢流口よりオーバフローして水槽（５６）の整流筒
（５７）内に流入する。またペーハーセンサ（６４）の
指令によって、中和剤槽（６０）内のアルカリ液も薬注
ポンプ（６１）により整流筒内に供給されて循環水とと
もに攪拌機（６３）で攪拌され中和される。水槽の水は
槽内の複数の堰をへて循環ポンプ（５８）によって、ガ
ス冷却装置と塩化水素吸収装置に再循環使用される。こ
のようにして排水を外部に出さないクローズドシステム
を採用しているので、二次公害の発生する恐れはない。
また、循環水の一部は排ガスと共に蒸発し、新しい水が
ボールタップ（６５）から供給される。この量は一日８
時間稼働するとして水槽一杯分に相当するので水の張替
えをする必要はない。更に配管中に二組の濾過器（５
９）（５９ａ）が設置されており、運転中交互に循環水
中のゴミを除去することが出きるようになっている。

【００１７】

【実施例】図示の装置において、あらかじめ炉内圧を−
３ｍｍＡｑ、一次燃焼室を８００℃、二次燃焼室を８５
０℃に立上げておき、塩化ビニールの廃棄物を１時間に
２５ｋｇの割合で焼却することとして、前述したように
一回に約８ｋｇずつ３回投入した。この時熱交換された
熱風の温度は３５０℃、煙突中間の排ガス温度は２００
℃であった。そして煙突からの排気ガスはまさに無煙、
無臭で排出しており、また循環水はペーハー７の中性値
でありほぼ透明であった。このようにして一日８時間の
操業で２００ｋｇが焼却でき、このうち約１０ｋｇの焼
却灰が残り、その残灰率は５％であった。またこれらの
排出物質を採取した分析結果は、排ガス中のばいじんの
濃度は０．０５ｇ／ｍ^３Ｎ、塩化水素は２７ｐｐｍであ
り、排出規制値を大幅にクリアーしていた。更に循環水
の水質はＣＯＤ、ＢＯＤとも１０ｍｇ／ｌ以下であり、
ＳＳは１００ｍｇ／ｌであったが外部に排水しないので
全く問題なしである。そしてダイオキシン類の分析結果
は排ガス、灰中ともに１ｎｇ／ｍ^３Ｎ以下であった。

【００１８】

【発明の効果】この発明によれば従来焼却処理が困難と
されていた塩化ビニール等の焼却処理が可能となり、し
かも請求項１のごとく炉の容積を、通常のプラスチック
焼却炉より小さくでき、製造コストと燃料費の節減によ
る運転コストの低減化というメリットが期待できると共
に、環境汚染や土壌破壊の防止に貢献することが出来
る。なお、廃熱を利用して温水を採ることも十分に出
来、更に焼却灰と集塵ダストを凝固剤等で固化して敷石
等の副産物の製造を行うことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼却炉及び熱交換器の断面図並びに回路図

【図２】投入口シャッタ及びセンサ作動装置の断面図並
びに一次燃焼バーナの起動、停止を行う電気回路の形態
図

【図３】センサがＯＦＦ状態になった作動装置の断面図

【図４】排ガス及び排水処理装置の回路図

【符号の説明】

（１）焼却炉 （２）一次燃焼室 （３）二次燃焼室 （４）投入ホッパ （５）投入口シャッタ （６）ウィンチ （７）ロストル （８）一次燃焼バーナ （９）（９ａ）送風口 （１０）燃焼用送風機 （１１）冷風送風ダクト （１２）コントロールモータ （１３）燃焼空気弁 （１４）燃焼空気弁 （１５）熱風送風ダクト （１６）熱風送風ダクト （１７）高圧送風機 （１８）コントロールモータ （１９）燃料用流量調整弁 （２０）燃焼空気弁 （２１）高圧空気ダクト （２２）二次燃焼バーナ （２３）燃料タンク （２４）ギアポンプ （２５）パイロットバーナ （２６）プロパンガスボンベ （２７）調圧ダンパ （２８）コントロールモータ （２９）煙道 （３０）熱交換器 （３１）押しピン （３２）センサ作動ピン （３３）作動ピンの頭部 （３４）スプリング （３５）作動ピンの端部 （３６）センサ （３７）タイマ （３８）バーナコントローラ （３９）シャッタ上昇端用センサ作動ピン （４０）シャッタ上昇端用センサ （４１）ガス冷却装置 （４２）スプレーノズル （４３）コンプレッサ （４４）（４４ａ）デミスター （４５）排ガスダクト （４６）バッグフィルタ式集塵機 （４７）排ガスダクト （４８）塩化水素吸収装置 （４９）充填材 （５０）スプレー管 （５１）蒸発缶 （５２）誘引排風機 （５３）後燃焼炉 （５４）アフタバーナ （５５）煙突 （５６）水槽 （５７）整流筒 （５８）循環ポンプ （５９）（５９ａ）濾過器 （６０）中和剤槽 （６１）薬注ポンプ （６２）循環水パイプ （６３）攪拌機 （６４）ペーハーセンサ （６５）ボールタップ （６６）ダストボックス （６７）灰出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/00 １１９ Ｆ２３Ｇ 5/16 ＺＡＢＥ 5/44 ＺＡＢＣ 5/16 ＺＡＢ ＺＡＢＤ 5/46 ＺＡＢＡ 5/44 ＺＡＢ 5/50 ＺＡＢＧ ＺＡＢＬ 5/46 ＺＡＢ ＺＡＢＪ 5/50 ＺＡＢ ＺＡＢＨ 7/12 ＺＡＢＺ Ｆ２３Ｍ 5/00 Ｆ Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ｂ 7/12 ＺＡＢ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２Ａ Ｆ２３Ｊ 15/04 ３０３Ｅ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｅ 15/06 Ｊ Ｆ２３Ｍ 5/00 Ｋ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼却すると塩化水素とダイオキシン類を発
   生する難燃性プラスチック廃棄物を、投入時に炉内のガ
   スが漏出しないように炉内圧を大気圧より若干負圧にし
   た一次燃焼室に投入し、投入口シャッタの閉鎖確認信号
   を出すセンサとタイマの作動により一次燃焼バーナの燃
   焼を停止させ且つ一次燃焼室への燃焼空気を遮断させて
   酸欠状態にし焼却物のガス化を促進し、該ガスがほぼ発
   生し終った段階で再び一次燃焼バーナを着火燃焼させ、
   且つ一次燃焼室への燃焼空気の送気を再開して焼却物の
   燃焼焼却を継続し、該焼却物がおき燃焼状態になった時
   点で順次新たな廃棄物を再投入し、交互にガス化燃焼と
   焼却燃焼をくり返えして焼却することを特徴とする、塩
   化水素とダイオキシン類を発生する難燃性プラスチック
   廃棄物の焼却処理方法並びに焼却炉。
2. 【請求項２】一次燃焼室へ送る燃焼空気を二次燃焼室の
   高温排ガスと熱交換して熱風とし、難燃性の廃棄物の燃
   焼を補助し、且つガス化燃焼時に遮断した該熱風を二次
   燃焼室へ自動的に切り替えて送りこみ、一次燃焼室で発
   生した排ガスと効率的に攪拌混合させ、且つ燃焼温度と
   燃料を自動的に制御調整する機能を有する二次燃焼バー
   ナで８５０℃以上で再燃焼させて排ガス中のダイオキシ
   ン類を熱分解し炉外へ排出する。更に該排ガスを順次熱
   交換器、冷却装置、バッグフィルタ式集塵機、塩化水素
   吸収装置、後燃焼炉と通過させて無煙、無臭、無公害の
   排ガスとして誘引排風機にて煙突より大気に放出するた
   めの排ガス処理設備とが一体的に構成されたことを特徴
   とする請求項１記載の焼却処理方法並びに焼却炉。