JPH1026321A

JPH1026321A - 廃棄物処理装置

Info

Publication number: JPH1026321A
Application number: JP18070996A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hatta; 直樹八田; Norio Tezuka; 則雄手塚; Yoshito Nagata; 義人永田
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】設計的に制約が少なく、小型で設置が容易
な、しかも加熱熱量が少なく経済的な加熱乾燥器を備え
る。【解決手段】廃棄物ａを熱媒体によって加熱し乾燥さ
せてガスＧ₁と乾燥残渣ｂとを生成させる加熱乾燥器２
と、この加熱乾燥器２から生成される乾燥残渣ｂを燃焼
性成分ｃと不燃焼性成分ｄとに分離する分離装置７と、
この分離装置７で分離された燃焼性成分ｃを燃焼させる
燃焼溶融炉１２とを備え、加熱乾燥器２は、ボイラ１６
の蒸気の熱媒体によって廃棄物ａを熱分解のほとんど起
こらない１１０℃以上３００℃未満で間接的に加熱し乾
燥させる。更に、加熱乾燥器２で生成したガスＧ₁を燃
焼溶融炉１２の下流側の高温域である放射冷却塔１４に
投入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を処理する
廃棄物処理装置、特に廃棄物（家庭やオフィスなどから
出される都市ごみ等の一般廃棄物、廃プラスチック、カ
ーシュレッダー・ダスト、廃オフィス機器、電子機器、
化成品などの産業廃棄物等、可燃物を含むもの）を熱媒
体によって加熱し乾燥させる加熱乾燥器を備えた廃棄物
処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみなどの一般廃棄物や廃プラスチ
ックなど可燃物を含む産業廃棄物等の廃棄物処理装置と
しては、例えば特公平６−５６２５３号公報に開示され
ているように、廃棄物を熱分解反応器に入れて低酸素状
態において加熱し熱分解して、乾留ガスと主として不揮
発性成分からなる熱分解残渣とを生成し、更にこの熱分
解残渣を冷却した後分離装置に導き、比較的細かい燃焼
性成分及び灰分と、例えば、金属やガラス、陶器、砂
利、コンクリート片等の瓦礫よりなる粗粒不燃性成分と
に分離し、前記の比較的細かい燃焼性成分及び灰分を粉
砕し、この粉砕した燃焼性成分及び灰分と前記乾留ガス
とを燃焼室に導き燃焼させ、更に前記灰分を溶融しスラ
グ化処理するものが知られている。

【０００３】ここで、熱分解反応器における熱分解工程
は、一つには、直接燃焼するだけでは灰分を溶融スラグ
化できる高い燃焼温度（少なくとも１０００℃以上、一
般に１２００℃以上）が得られないような発熱量が低い
廃棄物に対して、外部からの熱又は廃棄物自体の燃焼排
ガス廃熱等を供給することによって、発熱量の「かさ上
げ」を行なうことを目的としている。即ち、熱分解工程
では、先ず廃棄物中の水分を蒸発させてその蒸発潜熱分
の発熱量の「かさ上げ」を行なう。次に、一般に３００
〜６００℃、通常は４５０℃程度まで更に廃棄物を加熱
することによって、廃棄物の顕熱を増加し、又化学的な
改質を行なって熱分解ガス及び熱分解残渣に変化させ
る。これによって、更に発熱量の「かさ上げ」を行なっ
ているのである。

【０００４】又、前記熱分解工程におけるもう一つの効
果は、これに続く熱分解残渣の分別工程をより簡便にす
るというものである。即ち、乾燥及び熱分解された廃棄
物の残渣においては、瓦礫、鉄、アルミニウム等の粗粒
分（これらは燃焼溶融炉に導入されると一般に灰分の溶
融温度を上昇させ、溶融スラグ化を困難にさせる上、
鉄、アルミニウム等は有価物であるため本来回収すべき
ものである）と、灰分を含む細かい燃焼性成分とは、ふ
るい、磁選機、うず電流式金属選別機及び風力選別機等
によって、比較的容易に分離することが出来る。

【０００５】一方、元の廃棄物はかさ高い上に形状、大
きさがまちまちで、しかも一般に湿り気を含むこと等の
ため、同様の分離が極めて困難であることは言うまでも
ない。尚、前記熱分解及び分別工程の後、熱分解残渣
の燃焼性成分は更に容易に粉砕されるので、熱分解ガス
と共に燃焼溶融炉内で極めて安定且つ均一に燃焼出来る
ようになることも利点の一つである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記廃
棄物処理装置の熱分解反応器は、廃棄物を熱分解するた
めに多量の熱媒体を供給するので熱分解反応器自体が大
型となり、強度的、構造的に特別の配慮をせねばなら
ず、且つ大型であるので設置するのに制約される恐れが
あった。

【０００７】更に、この熱分解反応器は、廃棄物を熱分
解するために高温の熱媒体を供給する必要があり、一般
には３００〜６００℃に、通常は４５０℃程度の温度で
加熱するものである。この温度によって廃棄物ａは熱分
解されるので、熱分解反応器の材質的、熱応力的配慮が
必要で設計的に制約が大きかった。

【０００８】その上、廃棄物中には、一般に金属やガラ
ス、陶器、砂利、コンクリート片等の不燃性成分が多く
含まれている。例えば、最近、各都市での都市ごみ等の
一般廃棄物集荷においては、かかる不燃性成分の廃棄物
は、燃焼性成分よりなる廃棄物とは選別集荷するシステ
ムが採られているが、未だ十分改善されておらず、その
ため依然として燃焼処理しようとする廃棄物中に不燃性
成分が含まれており、現状において廃棄物中の水分を除
く不燃性成分の量は５〜２０％にも達する状態にある。
このような廃棄物を熱分解反応器に投入して熱分解可能
な温度まで加熱するので、上記不燃性成分の廃棄物まで
も加熱し、余分な熱量が必要で、熱供給の面からも不経
済であった。

【０００９】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、熱分解反応器に代えて、設計的に制約が少なく、
且つ小型で設置が容易な、しかも加熱熱量が少ない経済
的な加熱乾燥器を備えた廃棄物を燃焼溶融スラグ化出来
る処理装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、廃棄物を熱媒体によって加熱し乾燥させ
てガスと乾燥残渣とを生成させる加熱乾燥器と、該加熱
乾燥器から生成される乾燥残渣を燃焼性成分と不燃焼性
成分とに分離する分離装置と、該分離装置で分離された
燃焼性成分を燃焼させる燃焼炉とを備えた廃棄物処理装
置において、前記加熱乾燥器は、１１０℃以上３００℃
未満、即ち前記廃棄物の熱分解がほとんど起こらない温
度で加熱し乾燥させるものである。

【００１１】前述のように、従来の熱分解反応器におけ
る熱分解工程の主たる効果は、廃棄物の発熱量の「かさ
上げ」、熱分解残渣の分別工程での分離効率の向上、及
び同残渣中燃焼性成分の粉砕効率の向上である。即ち、
以上の効果がより低レベルの加熱によって得られるな
ら、３００〜６００℃、通常４５０℃程度とされる熱分
解温度まで廃棄物を加熱する必要は必ずしもない。

【００１２】一般に、草木やちゅう芥等を主体とする廃
棄物は、熱分解がほとんど起こらない３００℃未満の温
度で加熱、乾燥するだけで非常にもろくなり、容易に砕
かれる。このため、後段の乾燥後の残渣の分別及び燃焼
性成分の粉砕は、従来の装置における分別設備及び粉砕
装置によっても、十分容易に行なえる。

【００１３】又、プラスチック、紙等、その他の大部分
の可燃性廃棄物は乾燥によってもろくなることはない
が、乾燥後の残渣の分別を常温付近で行なう限り、乾燥
前に比べ、はるかに不燃焼性成分（瓦礫、鉄、アルミニ
ウム等）と燃焼性成分との分離がしやすくなる（湿潤状
態と乾燥状態とで、、例えば風力選別により分離する際
の効率を比較すると容易に判る）。分離後の燃焼性成分
は、その性状の応じ、市販の適切な粉砕機によって十分
粉砕できるものでもある。このように、熱分解がほとん
ど起こらない３００℃未満の加熱により廃棄物を乾燥す
るだけでも、乾燥残渣の分別及び燃焼性成分の粉砕が可
能な場合が多い。

【００１４】一方、廃棄物の発熱量においては、乾燥に
よる水分の蒸発潜熱分、及び３００℃未満の加熱による
顕熱上昇分だけが、この乾燥工程で「かさ上げ」される
ことになる。一般に、都市ごみ等の一般廃棄物中の水分
は廃棄物全体の３０〜５０％程度にもなる。この廃棄物
を約４５０℃程度まで加熱して熱分解まで行なわしめる
のに要する熱量のうち、水分の蒸発だけに要する熱量は
約半分程度にもなる。従って、３００℃未満の加熱によ
る乾燥だけを行なっても、４５０℃程度までの加熱によ
る熱分解を行なう場合の約半分の熱量は「かさ上げ」出
来るのである。

【００１５】特に、本発明の廃棄物処理装置の規模が大
きい場合、例えば、都市ごみ等の一般廃棄物を対象とし
て１００ｔ／日程度以上処理する場合には、後段の燃焼
炉におけるヒートロスは規模が小さい場合に比べて減少
する。この時、前述の３００℃未満の加熱による乾燥分
の発熱量の「かさ上げ」を廃棄物に対して行なえば、乾
燥によって発生した水蒸気を例え燃焼炉に導入しても、
乾燥残渣中燃焼性成分（含灰分）の燃焼のみで燃焼炉内
で灰分の溶融スラグ化を行なうことが可能である。更
に、もっと水分が少なく、又プラスチック等可燃性成分
を多く含む高発熱量の廃棄物の場合は、より容易に燃焼
炉内で灰分の溶融スラグ化処理まで行なえる。

【００１６】このように、廃棄物の熱分解がほとんど起
こらない温度で加熱し乾燥させるので、加熱、乾燥させ
る熱量が少なく、このため加熱、乾燥させるための熱媒
体が少なくて良く、加熱乾燥器が小型になり、設置スペ
ースも小さい。その上、設計的に制約が少なく、且つ経
済的である。

【００１７】更に、上記廃棄物処理装置において、前記
熱媒体は、前記燃焼炉の排ガスによって蒸気を発生させ
るボイラの発生蒸気であり、該熱媒体によって間接的に
前記廃棄物を加熱し乾燥させるものである。熱媒体がボ
イラの発生蒸気であり、この熱媒体によって間接的に廃
棄物を加熱し乾燥させるものは、上記廃棄物処理装置の
作用に加え、蒸気の潜熱を利用することが出来、熱媒体
の供給量を少なく出来ると共に、未利用の熱は復水器に
戻し再度廃熱ボイラで加熱することによって再度利用し
熱の有効利用が出来る。更に、この熱媒体によって間接
的に廃棄物を加熱し乾燥させるので、廃棄物の加熱、乾
燥に悪影響を与えない。

【００１８】又、前記燃焼炉の炉壁を加圧ボイラ機能を
有する水管埋め込み構造とし、これに加圧水を供給し蒸
気を発生させると同時に、燃焼炉内壁を冷却し、内壁の
高温溶損を防止し、併せて発生蒸気を前記廃棄物の加熱
乾燥用熱媒として用いることも出来る。燃焼炉と独立し
た廃熱ボイラを設けないこの場合も、燃焼ガスの廃熱を
利用している点で、本発明に含まれる。

【００１９】更に、上記先の廃棄物処理装置において、
前記熱媒体は、前記燃焼炉から排出され、約１５０〜４
００℃まで冷却された排ガスであり、該排ガスを前記廃
棄物に直接接触させて加熱し乾燥させるものである。熱
媒体が燃焼炉の排ガスであり、この排ガスによって廃棄
物を加熱し乾燥させるものは、上記先の廃棄物処理装置
の作用に加え、排ガスの保有熱を利用し熱の有効利用が
出来ると共に、加熱乾燥器の構造が単純化出来る。

【００２０】更に、上記いずれかの廃棄物処理装置にお
いて、前記加熱乾燥器で生成した水蒸気を含むガスを前
記燃焼炉の下流側の投入・混合後の排ガス温度が約５０
０℃以上となる高温域に投入するものである。加熱乾燥
器で生成したガスを燃焼炉の下流側の高温域に投入する
ものは、上記いずれかの廃棄物処理装置の作用に加え、
加熱乾燥器で生成した多量の水蒸気を燃焼炉に導入しな
いため、燃焼炉内の燃焼温度を低下させずに灰分の溶融
スラグ化が十分出来る温度（例えば１２００℃以上）に
維持出来ると共に、ガス中の悪臭成分を高温酸化させて
脱臭処理することが出来る。この場合には、本発明の装
置規模が小さくても、十分燃焼炉内温度をスラグ化可能
な高温に維持出来る。

【００２１】尚、この発生ガスの煙道への投入部に発生
ガスと煙道排ガスの混合を十分行なうようバッファ容器
を設けてもよい。このバッファ容器としては、放射冷却
塔や廃熱ボイラ等、本発明に付属する機器の空間部を利
用することも出来る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る廃棄物処理装
置の実施の形態を図面に基づき説明する。尚、図１、２
において同じ構造、作用部分には同じ参照番号を付けて
示している。

【００２３】図１は、本発明に係る廃棄物処理装置の一
実施の形態を示す系統図である。本実施の形態の廃棄物
処理装置１は、都市ごみ等の廃棄物ａを熱媒体である蒸
気ｉによって加熱し乾燥させてガスＧ₁と乾燥残渣ｂと
を生成させる加熱乾燥器２と、この加熱乾燥器２から生
成される乾燥残渣ｂを燃焼性成分ｃと不燃焼性成分ｄと
に分離する分離装置７と、この分離装置７で分離された
燃焼性成分ｃを燃焼させる燃焼炉である燃焼溶融炉１２
とを備えている。

【００２４】加熱乾燥器２は、例えば１５０ｍｍ角以下
に２軸剪断式等の破砕機で破砕された都市ごみ等の廃棄
物ａが、投入口３から投入され、スクリューフィーダ４
を経て供給される。加熱乾燥器２は、例えば横型回転式
ドラムが用いられ、図示しないシール機構によりその内
部は大気圧以下の雰囲気に保持され、廃棄物ａを熱分解
のほとんど起こらない温度である１１０℃以上３００℃
未満になるように加熱し乾燥する。

【００２５】ここで、蒸気ｉは、燃焼溶融炉１２の排ガ
スによって蒸気を発生させるボイラ１６の発生蒸気ｈの
一部であり、この蒸気ｉによって廃棄物ａは、間接的に
加熱、乾燥される。ボイラ１６で発生した発生蒸気ｈの
一部は、蒸気発電機２１に供給され、残りの一部は蒸気
ｉとして蒸気ラインＬ₁を介して加熱乾燥器２に供給さ
れる。加熱乾燥器２に供給された蒸気ｉは、ジャケット
２ａを介して廃棄物ａに熱を与えた後、蒸気又は蒸気と
凝縮水の二相流体ｊとなって復水ラインＬ₂を介して蒸
気発電機２１に供給された蒸気と共に復水器２２に戻さ
れ、再びボイラ１６にボイラ水ｌとして供給される。

【００２６】加熱乾燥器２で生成したガスＧ₁と乾燥残
渣ｂは、排出装置５によって分離される。ガスＧ₁は、
燃焼溶融炉１２の下流側の脱臭可能な高温域、例えば燃
焼溶融炉１２の下部に接続された放射冷却塔１４にガス
ラインＬ₃を介して投入される。乾燥残渣ｂは、粉砕機
６で粉砕され、分離装置７で灰分を含む細粒の燃焼性成
分ｃと粗粒の不燃焼性成分ｄとに分離される。必要に応
じて排出装置５の下流側に金属成分を除去する、例えば
磁選式、遠心式又は風力選別式等公知の分別機を設けて
金属成分を除去した後、粉砕機６で処理しても良い。こ
うすることにより、粉砕機６の寿命が長くなる。又、廃
棄物中の金属成分は、廃棄物ａが乾燥した後であれば上
記分別機で容易に分別される。ここで除かれた金属成分
は有価な鉄、アルミニウム等に分けられ、再利用出来
る。

【００２７】上記のように分離された燃焼性成分ｃは、
燃焼性成分ラインＬ₄を介して燃焼溶融炉１２に供給さ
れる。更に、燃焼性成分ｃは、押込送風機１０により供
給された燃焼用空気ｅと共に燃焼溶融炉１２内で通常１
３００℃程度の高温域で燃焼され、この燃焼により燃焼
性成分ｃ中に含まれていた灰分は溶融し溶融スラグｆを
生成する。この場合、必要に応じて分離装置７で分離さ
れた不燃焼性成分ｄを、この燃焼溶融炉１２に投入し前
記灰分と一緒に溶融させるか、溶融させることなく溶融
スラグｆ中に混入させてもよい。この燃焼溶融炉１２に
おいては、必要に応じて助燃料容器９から助燃料ライン
Ｌ₇を介して助燃料ｋを供給するが、通常は助燃料ｋを
供給せずに溶融させることが出来る。

【００２８】溶融スラグｆは燃焼溶融炉１２の下部から
排出され、図示しない水槽中に落下し固化してスラグと
なる。スラグは生じたままの形態、若しくは図示しない
装置により所定の形状にブロック化されるか又は粒状に
形成され、建材又は舗装材等として再利用することが出
来る。

【００２９】一方、燃焼溶融炉１２で発生した排ガスＧ
₂は、燃焼溶融炉１２の下部で接続された放射冷却塔１
４で冷却され、煙道ガスラインＬ₅を介してボイラ１６
で熱回収された後、集塵機１７により集塵され、排ガス
浄化装置１８により低温のクリーンな排ガスＧ₄となっ
て誘引送風機１９を経て煙突２０から大気へ放出され
る。又、ボイラ１６及び集塵機１７で捕らえられた循環
飛灰ｇは、循環飛灰ラインＬ₆を介して燃焼溶融炉１２
に投入され、燃焼性成分ｃ中の灰分と共にスラグ化され
る。

【００３０】以上の構成を有する本実施の形態の廃棄物
処理装置１は、次のように作用する。即ち、加熱乾燥器
２において、廃棄物ａを熱分解させない温度で加熱し乾
燥させるので、加熱、乾燥させる熱量が少なくて良く、
熱媒体の量も少なくなり、加熱乾燥器２が小型になり、
設置スペースも少なく設置が容易になる。その上、加
熱、乾燥させる温度が低いので、加熱乾燥器の設計の制
約が少なく、且つ経済的である。

【００３１】廃棄物ａを熱分解のほとんど起こらない１
１０℃以上３００℃未満の温度で加熱、乾燥させること
により、廃棄物ａ自体の体積は相当減容化されると共
に、加熱乾燥器２の大きさは、熱分解させる場合に比べ
凡そ半分の大きさになり、加熱、乾燥に要する熱量は、
熱分解する場合の５０％強の熱量で可能である。更に、
廃棄物ａは、加熱、乾燥されことにより、廃棄物中の金
属成分の分離が容易となり、加熱乾燥器の次に磁選機等
を設けることにより、後流の粉砕機や燃焼溶融炉の負荷
が少なくなり、回収金属成分は再利用出来る。

【００３２】更に、熱媒体として燃焼溶融炉１２の排ガ
スによって発生させるボイラ１６の発生蒸気ｉを使用す
るので、その潜熱を利用して蒸気ｉの供給量を少なく出
来ると共に加熱乾燥器の伝熱面積を小さく出来る。更
に、蒸気の流量を制御することが容易である。蒸気の未
利用の熱は復水器２２に戻し再熱することによって再度
利用することが出来、熱の利用効率が良い。更に、この
蒸気ｉによって間接的に廃棄物ａを加熱し乾燥させるの
で、廃棄物ａの加熱、乾燥に悪影響を与えない。しか
し、高圧の蒸気が導入されるジャケット２ａは、高圧に
耐えられる高圧容器構造とする必要がある。

【００３３】更に、加熱乾燥器２で生成した主として廃
棄物水蒸気からなるガスＧ₁を燃焼溶融炉１２の下流側
の脱臭可能な高温域である放射冷却塔１４に投入するこ
とにより、加熱乾燥器２で生成したガス中の悪臭成分を
燃焼させて除去することが出来る。しかも、このガスを
燃焼炉に投入しないため、炉内温度をスラグ生成可能な
温度に維持出来る。

【００３４】図２は、図１と同様の他の実施の形態を示
す系統図である。図２に示した廃棄物処理装置１は、燃
焼溶融炉１２で発生した排ガスＧ₂を燃焼溶融炉１２の
後流側に配置された集塵器１７で集塵し、その一部であ
る約１５０〜４００℃に冷却された排ガスＧ₃を熱媒体
として排ガスラインＬ₈を介して加熱乾燥器２に供給し
廃棄物ａを直接的に加熱し乾燥させるものである。この
実施の形態においては、熱媒体は排ガスＧ₃であるので
直接廃棄物ａに触れる所に供給する。加熱乾燥器２から
はガスＧ₁として循環煙道ガスと廃棄物水蒸気の混合流
体が排出され、燃焼溶融炉１２の下部に接続された放射
冷却塔１４に投入される。燃焼溶融炉１２の排ガスを熱
媒体として使用し、廃棄物ａを加熱、乾燥させるもの
は、排ガスの保有熱を利用して熱の有効利用が出来ると
共に、加熱乾燥器２の構造が単純化される。その上、加
熱乾燥器から排出された水蒸気を含む循環排ガス中に混
入した悪臭成分は十分脱臭される。しかも、燃焼炉にこ
の循環排ガスを投入しないためスラグ生成に必要な炉内
温度は維持される。図２におけるその他の部分は、図１
と同じ構造、作用を有するので、その説明を省略する。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による廃棄物処理装置は、設計的に制約が少なく、小型
でスペースをとらず設置が容易な、しかも加熱熱量が少
ない経済的な加熱乾燥器を備えたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃棄物処理装置の一実施の形態を
示す系統図である。

【図２】図１と同様の他の実施の形態を示す系統図であ
る。

【符号の説明】

１廃棄物処理装置２加熱乾燥器７分離装置１２燃焼溶融炉（燃焼炉）１６ボイラＧ₁ ガスＧ₃ 排ガス（熱媒体）ａ廃棄物ｂ乾燥残渣ｃ燃焼性成分ｄ不燃焼性成分ｉ蒸気（熱媒体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を熱媒体によって加熱し乾燥させ
てガスと乾燥残渣とを生成させる加熱乾燥器と、該加熱
乾燥器から生成される乾燥残渣を燃焼性成分と不燃焼性
成分とに分離する分離装置と、該分離装置で分離された
燃焼性成分を燃焼させる燃焼炉とを備えた廃棄物処理装
置において、前記加熱乾燥器は、前記廃棄物を１１０℃
以上３００℃未満の温度で加熱し乾燥させるものである
ことを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】請求項１において、前記熱媒体は、前記
燃焼炉の燃焼ガスによって蒸気を発生させるボイラの発
生蒸気であり、該熱媒体によって間接的に前記廃棄物を
加熱し乾燥させるものであることを特徴とする廃棄物処
理装置。
【請求項３】請求項１において、前記熱媒体は、前記
燃焼炉から排出され、約１５０〜４００℃まで冷却され
た排ガスであり、該排ガスを前記廃棄物に直接接触させ
て加熱し乾燥させるものであることを特徴とする廃棄物
処理装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、前
記加熱乾燥器で生成した水蒸気を含むガスを前記燃焼炉
の投入・混合後の排ガス温度が約５００℃以上となる高
温域に投入するものであることを特徴とする廃棄物処理
装置。