JPH10232007A - 廃棄物処理方法及び装置 - Google Patents

廃棄物処理方法及び装置

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JPH10232007A
JPH10232007A JP9051079A JP5107997A JPH10232007A JP H10232007 A JPH10232007 A JP H10232007A JP 9051079 A JP9051079 A JP 9051079A JP 5107997 A JP5107997 A JP 5107997A JP H10232007 A JPH10232007 A JP H10232007A
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JP
Japan
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ash
collected
waste
melting furnace
furnace
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Application number
JP9051079A
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English (en)
Inventor
Shosaku Fujinami
Tetsuhisa Hirose
Takashi Imaizumi
Masaaki Irie
Takahiro Oshita
Kazuo Takano
隆司 今泉
正昭 入江
孝裕 大下
哲久 廣勢
晶作 藤並
和夫 高野
Original Assignee
Ebara Corp
株式会社荏原製作所
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/30Technologies for a more efficient combustion or heat usage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融スラグとして回収できる割合を極力増大
させて、安定化処理した後に埋立処分する灰の量をより
低減できるようにした廃棄物処理方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 廃棄物aを流動層ガス化炉5で低温で熱
分解ガス化した後に、溶融炉8で高温で溶融燃焼させる
廃棄物処理方法であって、溶融炉8から排出される排ガ
スの冷却工程、熱回収工程および濾過集塵工程の少なく
とも1つの工程にて得られた捕集灰の大部分を流動層ガ
ス化炉5または溶融炉8に戻すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば都市ごみ、
固形化燃料、スラリー化燃料、廃プラスチック、廃ER
P、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、低品位炭、廃油
等の廃棄物を処理するのに最適な廃棄物処理方法及び装
置に係り、特に廃棄物をガス化溶融することにより、ダ
イオキシン類を発生することなく完全燃焼させ、廃棄物
中に含有される灰分を溶融スラグ化するようにした環境
保全型の廃棄物処理方法及び装置に関する。
【0002】上記廃棄物中、固形化燃料(RDF)は、
都市ごみを破砕選別後に生石灰等を添加して圧縮成形し
たものであり、スラリー化燃料は、都市ごみ等を破砕後
に水スラリー化し、高圧下で水熱分解により油化したも
のである。
【0003】
【従来の技術】従来の焼却に代わる新たな廃棄物処理技
術として、ガス化と溶融燃焼とを組み合わせた、いわゆ
るガス化溶融システムの開発が進められ、現在、実用化
の域に達しつつある。このガス化溶融システムの中で
は、流動層ガス化炉(好ましくは内部旋回型流動層ガス
化炉)と溶融炉(好ましくは旋回溶融炉)を組み合わせ
た方式が、下記の特長を有する点で、最も有力視されて
いる。
【0004】 低空気比燃焼のため、排ガス量が大幅
に低減される。 高温燃焼により、ダイオキシン類やフラン類がほと
んど発生しない。 廃棄物中の灰分は、重金属が溶出しない無害で嵩張
らない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。 ガス化で生成されるガス、タール、炭化物の保有エ
ネルギーを、灰溶融のための高温熱源に有効活用でき
る。 システム中にダイオキシン処理や灰溶融の機能が組
み込まれているため、装置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与す
るより安価となる。
【0005】次に、従来のガス化溶融システムの全体構
成を図3に示す。図3において、1はごみピット、2は
ごみクレーン、3はごみホッパー、4は給塵装置、5は
流動層ガス化炉、6は不燃物排出装置、7は振動篩、8
は旋回溶融炉である。また9はスラグコンベア、10は
廃熱ボイラ、11は空気予熱器、12は節炭器、13は
バグフィルター、14は誘引送風機、15は煙突、16
は蒸気タービン、17は灰処理装置である。そして、a
は廃棄物、bは空気、cは硅砂、dは不燃物、eはスラ
グ、fは水、gはスチーム、hは捕集灰、iは消石灰、
jは排ガス、kは処理灰、lは生成ガスである。
【0006】図3において、トラックで搬入された廃棄
物aは、ごみピット1に貯留される。次いで、ごみクレ
ーン2によりごみホッパー3に投入される。ごみホッパ
ー下部に設けられた給塵装置4により定量的に切り出さ
れた廃棄物aは、スクリューフィーダ4bにより流動層
ガス化炉5に供給される。流動層ガス化炉5内では、炉
底に送入された空気bにより、空気分散板5a上に硅砂
cの流動層が形成される。廃棄物aはこの450〜65
0℃に保持された硅砂の流動層に落下することにより、
熱せられた硅砂cと空気bに接触して速やかに熱分解ガ
ス化され、ガス、タール、固形カーボンとなる。固形カ
ーボンは流動層の活発な撹乱運動により微粉砕される。
流動層ガス化炉5のフリーボード5bにも空気bが吹き
込まれ、650〜850℃にてタールと固形カーボンの
ガス化が行われる。炉底では不燃物排出装置6により硅
砂cと不燃物dが排出され、次いで分級される。不燃物
dには、鉄、銅、アルミニウムといった金属類が含まれ
るが、炉内が還元雰囲気であるため、未酸化でクリーン
な状態で回収できる。
【0007】微細化した固形カーボンを同伴しつつ流動
層ガス化炉5を出た生成ガスlは、旋回溶融炉8に供給
され、一次燃焼室8aにて予熱された空気bと旋回流中
で混合しながら、1200〜1500℃の高温で高速燃
焼する。燃焼は傾斜した二次燃焼室8bで完結する。固
形カーボン中の灰分の全量は、高温のためにスラグミス
トとなる。スラグミストの大部分は、旋回流の遠心力の
作用により、一次燃焼室8aの炉壁上の溶融スラグ相に
捕捉される。炉壁を流れ下った溶融スラグは、二次燃焼
室8bに入った後に、スラグ分離部底部8cより排出さ
れる。旋回溶融炉8を出た排ガスjは廃熱ボイラ10に
導かれ、ここで発生する高温、高圧のスチームgは蒸気
タービン16に供給され発電を行う。廃熱ボイラ10を
出た排ガスjは、空気予熱器11で空気bを、節炭器1
2で蒸気タービン16からの復水fを予熱し、自らは降
温する。次いで、バグフィルター13にて除塵された後
に、誘引送風機14を経て、煙突15より大気放出され
る。
【0008】こうして、灰分の80〜85%がスラグe
として回収され、残りの15〜20%が主にバグフィル
ター13で捕集され、一部が廃熱ボイラ10、空気予熱
器11、節炭器12で捕集される。そして、これらの捕
集灰hは灰処理装置17に送られ安定化された処理灰k
となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した図3に示す流
動層ガス化炉(好ましくは内部旋回型流動層炉)と旋回
溶融炉を組み合わせた方式では、廃棄物a中の灰分の8
0〜85%が溶融スラグとして回収される。残りの15
〜20%は飛灰として後段の冷却、熱回収、脱塵を行う
機器で捕集される。排ガス温度が下るに従って、それま
で気化していた低沸点の重金属や塩が飛灰上に析出する
ため、これらを多量に含む捕集灰の処理が新たな問題と
なる。流動層ガス化炉の炉底からは各種の不燃物が排出
されるが、鉄、銅、アルミ等の金属類は酸化されない状
態で回収されるため、金属の種類毎に地金としてのリサ
イクルが可能であり、ガレキ、石等は埋め戻し材として
利用できる。また、溶融炉から排出されるスラグには、
土木建築材、園芸資料、あるいはエコセメントといった
用途がある。このため、捕集灰のみが埋立処分を必要と
する廃棄物となる。
【0010】この捕集灰は絶対量こそ少ないが、管理型
の埋立処分地へ処分することが義務づけられており、セ
メント固化法、薬剤(キレート樹脂)添加混練法あるい
は酸抽出法といった方法を用いて安定化する必要があ
る。従って、溶融スラグ化する割合を80〜85%から
引き上げることにより、安定化処理する捕集灰の量を少
なくすることが必要となる。
【0011】本発明は上記に鑑み、溶融スラグとして回
収できる割合を極力増大させて、安定化処理した後に埋
立処分する捕集灰の量をより低減できるようにした廃棄
物処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物処理方法
は、廃棄物を流動層ガス化炉で低温で熱分解ガス化した
後に、溶融炉で高温で溶融燃焼させる廃棄物処理方法で
あって、前記溶融炉から排出される排ガスの冷却工程、
熱回収工程および濾過集塵工程の少なくとも1つの工程
にて得られた捕集灰の大部分を前記流動層ガス化炉また
は溶融炉に戻すことを特徴とする。
【0013】このように構成した本発明によれば、溶融
炉の排ガスに同伴する灰分を捕集することによって得ら
れる捕集灰の大部分を再度溶融炉又はガス化に戻して処
理する。これによって溶融スラグとして回収する割合を
増やし、残りの少量の捕集灰のみを埋立処分とすること
ができる。
【0014】ここに、前記排ガス中の灰分を捕集するこ
とによって得られる捕集灰を一旦貯留して前記流動層ガ
ス化炉または溶融炉に間欠的に戻し、この戻している間
に捕集される捕集灰を外部へ排出することが好ましい。
即ち、連続的に捕集される捕集灰の間欠的な戻しを繰り
返すことによって、捕集灰の大部分を流動層ガス化炉ま
たは溶融炉に戻すことができる。
【0015】また、溶融炉と濾過集塵工程の間に設けた
遠心力集塵工程にて比較的粒度の粗い灰を捕集し、この
捕集灰を前記流動層ガス化炉もしくは溶融炉に戻すこと
が好ましく、これにより、粒径の大きな灰を再度溶融炉
又は流動層ガス化炉に戻して処理し、溶融スラグとして
回収する割合を増やし、濾過集塵工程にて捕集される比
較的粒度の細かい灰を安定化処理する方法も考えられ
る。
【0016】ここに、前記捕集灰の流動層ガス化炉また
は溶融炉への戻しを空気を用いた気流搬送により行うこ
とが、設備の簡便化を図る上で好ましい。
【0017】本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物を低温
で熱分解ガス化する流動層ガス化炉と、該流動層ガス化
炉から排出されるガスを高温で溶融燃焼させる溶融炉と
を備えた廃棄物処理装置であって、前記溶融炉から排出
される排ガスから捕集された捕集灰を、切替弁を介して
選択的に一旦貯留する灰ホッパと、この灰ホッパ内に貯
留された捕集灰を前記流動層ガス化炉または溶融炉に間
欠的に戻す灰帰還手段とを備えたことを特徴とする。
【0018】このように構成した本発明によれば、捕集
灰を灰ホッパ内に一旦貯留し、この貯留した捕集灰を再
度溶融炉で処理して溶融スラグの割合を増やし、灰ホッ
パに貯留されなかった少量の捕集灰のみを安定化処理
後、埋立処分することができる。
【0019】本発明の他の廃棄物処理装置は、廃棄物を
低温で熱分解ガス化する流動層ガス化炉と、該流動層ガ
ス化から排出されるガスを高温で溶融燃焼させる溶融炉
とを備えた廃棄物処理装置において、前記溶融炉から排
出される排ガス中の灰分を分級して粒径の大きな灰のみ
を捕集する集塵装置と、この集塵装置によって捕集され
た捕集灰を貯留する灰ホッパと、この灰ホッパ内の捕集
灰を前記流動層ガス化炉または溶融炉に戻す灰帰還手段
とを備えたことを特徴とする。
【0020】このように構成した本発明によれば、粒径
の大きな灰を捕集しこれを再度溶融炉で処理して溶融ス
ラグの割合を増やし、粒径の小さな少量の灰のみを埋立
処分することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
及び図2を参照して説明する。なお、前記図3に示す従
来例と同一部材には同一符号を付してその説明を省略す
る。
【0022】図1は、本発明の第1の実施の形態を示す
もので、流動層ガス化炉5、旋回溶融炉8およびその付
属機器等の基本的構成は、図3に示す従来例と同様であ
る。この実施の形態においては、旋回溶融炉8の後段に
配置された廃熱ボイラ10、空気予熱器11、節炭器1
2及びバグフィルタ13で捕集される灰hを、切替弁1
9を介して選択的に一時貯留する灰ホッパ18が備えら
れている。即ち、廃熱ボイラ10、空気予熱器11、節
炭器12及びバグフィルタ13から延びる配管は、切替
弁19の入口ポートに接続され、この切替弁19の二股
に分かれた一方の出口ポートに前記灰ホッパ18が接続
され、他方の出口ポートは灰処理装置17に接続されて
いる。
【0023】ここに、前記切替弁19は、バグフィルタ
13、廃熱ボイラ10、空気予熱器11及び節炭器12
で捕集された灰を通常は灰ホッパ18側に供給し、この
灰ホッパ18が灰で満杯となったのを検知した時に、灰
処理装置17側に自動的に切り替えられ、同時に灰ホッ
パ18内の灰は溶融炉8に定量供給されるようになって
いる。
【0024】これにより、旋回溶融炉8の排ガスjに同
伴して捕集される灰hの一部分が、灰処理装置17に導
かれ、例えば、添加されたキレート樹脂と混練されて、
重金属が溶出しない安定化処理が施された処理灰kとな
る。
【0025】そして、前記灰ホッパ18の下端には、ロ
ータリーバルブ20が取付けられているとともに、この
ロータリーバルブ20から延びる配管21は、旋回溶融
炉8に接続され、この配管21に空気予熱器11によっ
て予熱された空気が空気管22を介して導入されるよう
になっている。これによって、灰ホッパ18内の灰を旋
回溶融炉8に戻す灰帰還手段23が構成されている。即
ち、ロータリーバルブ20を運転すると、灰ホッパ18
内に貯留された灰が、配管21内を流れる予熱された空
気bの流れに乗って、旋回溶融炉8に定量供給されるよ
うに構成されている。
【0026】このように、旋回溶融炉8に供給する空気
bを灰の気流搬送に用いることにより、設備の簡便化を
図ることができる。
【0027】前記ロータリーバルブ20は、灰ホッパ1
8が満杯となって切替弁19が灰処理装置17側に切り
替えられた時に開き、この灰ホッパ18が空となったこ
とを検知した時に閉じて灰hの搬送を停止するよう設定
されている。そして、この搬送の停止と同時に切替弁1
9は灰ホッパ18側に自動的に切り替られる。
【0028】ここに、前記灰処理装置17に供給される
灰hの量が、例えば灰分の総量の1〜10%となるよ
う、即ち、灰分の総量の90〜99%が灰ホッパ18内
に一時的に貯留され、灰帰還手段23によって旋回溶融
炉8に戻されるように、灰ホッパ18の容量、並びにレ
ベルスイッチの位置が決められている。
【0029】これにより、旋回溶融炉8の排ガスjに同
伴して捕集される灰hの、例えば90〜99%を旋回溶
融炉8に戻してここで再処理することにより、溶融スラ
グとして回収する割合を増して、安定化処理を施して埋
立処理を施す灰の量を減少させることができる。
【0030】図2は、本発明の第2の実施の形態を示す
もので、流動層ガス化炉5、旋回溶融炉8およびその付
属機器等の基本的構成は、図1に示す第1の実施の形態
と同様である。この実施の形態においては、廃熱ボイラ
10と空気予熱器11との間に、サイクロン25が設置
されている。このサイクロン25に廃熱ボイラ10から
の排ガスjを供給することにより、限界粒径以上の飛灰
を捕集する。
【0031】即ち、旋回溶融炉8の排ガスjは、廃熱ボ
イラ10を通過した後、サイクロン25に入って遠心力
集塵工程を経、しかる後、空気予熱器11、節炭器1
2、バグフィルタ13を通過して、誘引送風機14を経
て煙突15から大気に放出されるようになっている。
【0032】そして、前記廃熱ボイラ10、サイクロン
25、空気予熱器11及び節炭器12で捕集された灰を
貯留する灰ホッパ18が備えられているとともに、この
灰ホッパ18の下端には、ロータリーバルブ20が取付
けられ、このロータリーバルブ20から延びる配管21
は、旋回溶融炉8に接続され、この配管21に空気予熱
器11によって予熱された空気が空気管22を介して導
入されるようになっている。これによって、灰ホッパ1
8内の灰を旋回溶融炉8に戻す灰帰還手段23が構成さ
れている。
【0033】一方、バグフィルタ13で捕集された灰h
は、灰処理装置17に送られ、ここで安定化処理が行わ
れるように、即ちバグフィルタ13での捕集灰のみが安
定化処理の対象となるようになっている。
【0034】ここに、前記サイクロン25は、飛灰全量
の1/2以上が捕捉されるようその限界粒径が設定され
ている。これによって、飛灰の径が小さい程重量当たり
の表面積は指数関数的に大きくなるので、サイクロン2
5の後段の特にバグフィルタ13では、重金属や塩の濃
度が圧倒的に高い小径の飛灰のみが捕集され、しかもこ
の捕集量は飛灰全量の1/2以下となる。
【0035】そして、灰ホッパ18内が灰で満杯となっ
た時に、前記ロータリーバルブ20を運転することによ
り、灰ホッパ18内の灰を配管22内を流れる予熱され
た空気bの流れに乗せて、旋回溶融炉8に戻す。これに
よって、旋回溶融炉8の排ガスjに灰hとして同伴し
て、特にサイクロン25で捕集される灰分を旋回溶融炉
8に戻してここで再処理することにより、溶融スラグと
して回収する割合を増して、安定化処理を施して埋立処
理を施す灰の量を減少させることができる。
【0036】これにより、ガス化溶融システムで問題と
なる捕集灰の量をこれまでより1/2以下とすることが
でき、しかも、サイクロン25下流の空気予熱器11、
節炭器12、バグフィルタ13のダスト負荷を下げるこ
ともできる。
【0037】なお、上記各実施の形態においては、各機
器で捕集された灰hを旋回溶融炉8に戻すようにした例
を示しているが、旋回溶解炉8の前段に位置する流動層
ガス化炉5に戻すようにしても良く、また、灰を戻す手
段として、他の種々の手段を用いることができることは
勿論である。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶融炉の排ガスに同伴する灰分の大部分を溶融炉又は流
動層ガス化炉に戻して再度処理することができ、これに
よって、溶融スラグとして溶融炉で回収する割合を増大
させて、安定化処置した後に埋立処分する灰の量をより
低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る廃棄物処理方法及び装置の第1の
実施の形態を示す全体図である。
【図2】本発明に係る廃棄物処理方法及び装置の第2の
実施の形態を示す全体図である。
【図3】従来のガス化溶融システムを示す全体図であ
る。
【符号の説明】
5 流動層ガス化炉 8 旋回溶融炉 10 廃熱ボイラ 11 空気予熱器 12 節炭器 13 バグフィルタ 16 蒸気タービン 17 灰処理装置 18 灰ホッパ 19 切替弁 20 ロータリーバルブ 25 サイクロン a 廃棄物 b 空気 c 硅砂 d 不燃物 e スラグ f 水 g スチーム h 灰 i 消石灰 j 排ガス k 処理灰 l 生成ガス
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F23J 1/00 F23J 1/00 B A 3/06 3/06 15/06 15/00 K 15/00 Z (72)発明者 入江 正昭 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 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 (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物を流動層ガス化炉で低温で熱分解
    ガス化した後に、溶融炉で高温で溶融燃焼させる廃棄物
    処理方法であって、 前記溶融炉から排出される排ガスの冷却工程、熱回収工
    程および濾過集塵工程の少なくとも1つの工程にて得ら
    れた捕集灰の大部分を前記流動層ガス化炉または溶融炉
    に戻すことを特徴とする廃棄物処理方法。
  2. 【請求項2】 前記排ガスから捕集された捕集灰を一旦
    貯留して前記流動層ガス化炉または溶融炉に間欠的に戻
    し、この戻している間に捕集される捕集灰を外部へ排出
    することを特徴とする請求項1記載の廃棄物処理方法。
  3. 【請求項3】 前記溶融炉における前記溶融燃焼工程と
    前記濾過集塵工程の間に遠心力集塵工程を設け、該遠心
    力集塵工程、排ガスの冷却工程および熱回収工程にて捕
    集された捕集灰を前記流動層ガス化炉または溶融炉に戻
    し、前記濾過集塵工程にて捕集される灰を外部に排出す
    ることを特徴とする請求項1記載の廃棄物処理方法。
  4. 【請求項4】 前記捕集灰の流動層ガス化炉または溶融
    炉への戻しを空気を用いた気流搬送により行うことを特
    徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の廃棄物処理
    方法。
  5. 【請求項5】 廃棄物を低温で熱分解ガス化する流動層
    ガス化炉と、該流動層ガス化炉から排出されるガスを高
    温で溶融燃焼させる溶融炉とを備えた廃棄物処理装置で
    あって、 前記溶融炉から排出される排ガスから捕集された捕集灰
    を、切替弁を介して選択的に一旦貯留する灰ホッパと、
    この灰ホッパ内に貯留された捕集灰を前記流動層ガス化
    炉または溶融炉に間欠的に戻す灰帰還手段とを備えたこ
    とを特徴とする廃棄物処理装置。
  6. 【請求項6】 廃棄物を低温で熱分解ガス化する流動層
    ガス化炉と、該流動層ガス化炉から排出されるガスを高
    温で溶融燃焼させる溶融炉とを備えた廃棄物処理装置に
    おいて、 前記溶融炉から排出される排ガス中の灰分を分粒して粒
    径の大きな灰のみを捕集する集塵装置と、この集塵装置
    によって捕集された捕集灰を貯留する灰ホッパと、この
    灰ホッパ内の捕集灰を前記流動層ガス化炉または溶融炉
    に戻す灰帰還手段とを備えたことを特徴とする廃棄物処
    理装置。
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Cited By (3)

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