JPH1034109A - ごみ焼却炉の飛灰加熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省エネかつコンパクトで保守が容易なごみ焼
却飛灰の加熱処理法の提供。 【解決手段】 図１に示すように、ごみ焼却炉１から排
出される飛灰６を加熱して、前記焼却飛灰６中に含まれ
るダイオキシン等の有害な有機塩素化合物を無害化する
ごみ焼却炉の飛灰処理方法において、前記飛灰６を流動
層８内に投入し、熱風１２を流動化ガスとし飛灰のみを
流動床化した流動層８内で熱処理を行うことを特徴とす
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、一般家庭ごみある
いは産業廃棄物等のごみ焼却炉から排出される飛灰中に
含まれるダイオキシン等の有害な有機塩素化合物を無害
化するごみ焼却炉の飛灰加熱処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来のごみ焼却システムの概略構
成を示す。一般家庭ごみあるいは産業廃棄物等のごみ焼
却炉１から排出される焼却炉排ガス５は、ボイラ２と熱
交換した後、焼却炉１の排ガス煙道１４を通ってバグフ
ィルタ等の集塵機３に導かれ、該集塵機３にて捕集され
た飛灰６は後記する処理を行い、一方、集塵機３で飛灰
が除去された集塵機排ガス７は排気ファン２２を介して
煙突２３に送られ、大気に放出される。そして集塵機で
捕集された飛灰は、回収されて廃棄処分されるが、この
飛灰中には毒性の強いダイオキシン等の有機塩素化合物
が微量ながら含まれており、廃棄の前処理として飛灰の
無害化処理が必要となる。

【０００３】従来、無害化処理法の１つとして、セメン
ト固化による埋め立て処理がなされているが、ダイオキ
シンの難分解性を考えると、長期的にはセメントの風化
等によりダイオキシンが雨水に流出する懸念もあり、完
全な処理法ではない。そこで、捕集した飛灰をダイオキ
シンの分解温度（還元雰囲気では約４００℃、焼却炉排
ガス等のＯ₂ 存在下では約５００〜６００℃）以上に加
熱して、完全に無害化する方法が種々提案されている。
例えば、灰の輸送機の外周に電気ヒータを付設し、外部
から間接的に灰を加熱して、灰中のダイオキシンを分解
する手法が実施されている。しかしながら、この手法で
は、外部から間接的に加熱を行うため熱損失が大きく、
電力費が大きくなる問題がある。

【０００４】これに対し、焼却炉にて発生する熱を灰の
加熱源として利用し、電力費の削減を図る手法が提案さ
れている（例えば、特開平４−９８００８、特開平４−
１７７０１５、特開平５−２９６４３２等の各公報）。
これらの手法の１例を図５（ａ）に示す。流動床式焼却
炉１６下部から排出される高温の流動媒体（砂）２５に
飛灰６を直接供給・加熱してダイオキシンを分解するも
のである。その構成を簡単に説明するに、不図示の捕集
機により捕集され、ホッパに投入された飛灰６は、スク
リューフィーダ等の飛灰供給機１７を介して流動砂およ
び不燃物排出管１８に送給され、ここで加熱されて流動
砂および不燃物排出機１９を介してふるい機２０に送ら
れ、該ふるい機２０で処理済飛灰と流動媒体に分離排出
する。かかる従来技術によれば、外部ヒータ等の新たな
熱源を用いることなく、焼却炉の余熱によって飛灰を処
理できる。

【０００５】また、他の例を図５（ｂ）に示す。本例で
は、流動床式焼却炉１６下部から排出される高温の流動
媒体（砂）２５の排出管１８の外周または内部に飛灰の
飛灰加熱部２１（流通経路）を設け、飛灰供給機１７を
介して加熱部２１に供給された飛灰６を間接的に加熱し
てダイオキシンを分解するものであり、前記例と同様、
焼却炉の余熱によって飛灰を処理できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した各従来の技術
には、下記の問題があった。先ず、外部から電気ヒータ
等により間接的に加熱を行う手法では、前述したよう
に、熱損失が大きく、電力費が大きくなる問題があっ
た。一方、焼却炉にて発生する熱を灰の加熱源として利
用する方法では、電力費の削減効果はあるものの以下の
欠点がある。即ち、図５（ａ）に示す流動媒体（砂）に
飛灰を直接供給・加熱してダイオキシンを分解する手法
では、流動媒体と灰を分離する行程が必要となるため装
置が複雑になるとともに粒子径の小さい流動媒体と灰を
分離するためにはふるいの目開きを相対的に細かくする
必要があり、ふるいの目詰まり等のトラブルの生じる問
題がある。

【０００７】また、図５（ｂ）に示す流動媒体（砂）の
排出管の外周または内部に飛灰の流通経路を設け、飛灰
を間接的に加熱してダイオキシンを分解する手法では、
外部から電気ヒータ等による間接的に加熱を行う手法と
同様灰の加熱効率が悪く、さらに、灰の混合が不十分な
ため灰の温度に分布ができ、全ての灰が分解温度まで昇
温するのに長い滞留時間を要する。したがって、昇温領
域が実質的に熱分解を生じる領域に対し相対的に長くな
るため設備が過大となる欠点がある。本発明は、上記の
問題点を解決し、省エネかつコンパクトで保守が容易な
ごみ焼却飛灰の加熱処理法を提供することを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明においては、ごみ焼却炉から排
出される飛灰を加熱して、前記焼却飛灰中に含まれるダ
イオキシン等の有害な有機塩素化合物を無害化するごみ
焼却炉の飛灰処理方法において、前記飛灰を流動層内に
投入し、熱風を流動化ガスとし飛灰のみを流動床化した
流動層内で熱処理を行うことを特徴とする。請求項２記
載の発明は前記請求項１記載の構成に加えて、加熱処理
を行う前記流動層を直列に多段化することを特徴とす
る。請求項３記載の発明は、前記請求項１記載の構成に
加えて、前記ごみ焼却炉の高温排ガスを抽気し、前記流
動層における流動化ガスおよび飛灰加熱用熱源とするこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明によれば、熱風を流動化ガ
スとし飛灰と熱風を流動攪拌混合させるものであるため
に、流動層における粒子−流体間の伝熱係数は極めて大
きく、飛灰の流動床部に整流板下方より加熱ガスを供給
した場合、ガスは整流板上で急激に粒子と熱交換するた
め、流動床内部の加熱温度は実質的に全域にわたり均一
となる。したがって、流動層によれば、飛灰を瞬時に効
率良くかつ均一に加熱することができ、コンパクトな装
置でほとんど熱損失なく飛灰を所望の温度に昇温でき
る。また、流動層は基本的にガスと灰の熱交換部のみか
らなり、機械的稼動部が少ないため、機械的トラブルが
ほとんどなく、保守が容易である。

【００１０】次に請求項２記載の作用について説明す
る。前記した流動層内は実質的に完全混合層であり、層
内の飛灰粒子は滞留時間に分布を持つ。これに対し、流
動層を多段化することにより、飛灰粒子の流れは押し出
し流れ化され、粒子の滞留時間、即ち加熱・分解に要す
る反応時間をより均一に近づけることができ、１段の場
合より短い平均滞留時間で同じ分解率を得ることができ
る。而も滞留時間は反応器容積に比例するから、同じ処
理量の場合、流動層を多段化することにより反応器容積
の低減が図れ、さらなる装置のコンパクト化が図れる。

【００１１】次に請求項３記載の作用について説明す
る。焼却炉から排出される燃焼ガスは６００℃以上の高
温ガスであり、これを流動層の流動化ガスおよび飛灰の
加熱用熱源として利用できる。これにより、熱風炉等の
新たな熱源を設けることなく、焼却炉の余熱によって飛
灰を処理でき、省エネ化が図れる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。図１は本発明の第一の実施形態に係るごみ
焼却システムの装置系統図を示す。一般家庭ごみあるい
は産業廃棄物等のごみ焼却炉１から排出される焼却炉排
ガス５は、ボイラ２と熱交換した後、焼却炉の排ガス煙
道１４を通って集塵機３に導かれ、該集塵機３にて捕集
された飛灰６は流動層８に供給され、ここでブロワ１１
ａ、熱風炉１０を経て整流板８１下方より流動層８に導
入された燃焼ガス１２と接触・混合されて瞬時に所定の
温度、例えば５００℃以上に加熱される。一方、流動層
８には灰の排出量を制御するために、ロータリーバルブ
等の定量排出機９が付設されており、これにより灰の滞
留時間をコントロールして層中の灰を所定時間加熱して
ダイオキシンを熱分解・無害化する。一方流動層８から
排出される排ガス１３は焼却炉１の排ガス煙道１４に導
かれ、流動層８で再飛散し、排ガス中に同伴される微量
の飛灰は再び集塵機３で捕集される。集塵機３で飛灰が
除去された集塵機排ガス７は排気ファン２２を介して煙
突２３に送られ、大気に放出される。

【００１３】なお、飛灰６は一般に粒径が１００μｍ以
下の微粒子であり、その流動化開始速度は１ｍ／ｓ以下
と極めて小さい。したがって、流動化に要するガス量も
極めて少なくてすみ、都市ガス等の燃焼ガスを用いて灰
を５００℃まで加熱する場合でも、流動化に要するガス
量、即ち燃焼排ガス量の１％以下に留まるため、流動層
８から排出される排ガス１３を焼却炉１の排ガス煙道１
４に導いても焼却炉１への影響は無視できる。また、流
動層８の圧力損失を考慮してもブロワ１１ａの消費電力
は従来の外部電気ヒータによる間接加熱手法の電力に比
し無視できるほど小さく、さらに、灰を熱ガスで直接加
熱するため、熱損失がほとんどなく、大幅な省エネ化が
図られる。

【００１４】図２は本発明の第二の実施形態に係るごみ
焼却システムの装置系統図を示し、図１と異なる部分に
ついて説明する。本実施形態では、流動層８を流動層８
ａ、流動層８ｂと２段直列に連結し、流動層８における
熱分解プロセスを押し出し流れ化した例であり、他の構
成は第一実施例と同じである。本実施例によれば、灰中
のダイオキシン濃度、目標分解率等にもよるが、分解に
必要な灰の滞留時間を単段の数分の１に短縮でき、流動
層容積を数分の１にコンパクト化できる。

【００１５】なお、本実施例では、流動層８の多段化を
独立した単段の流動層を連結する方式として示したが、
流動層８を上下に一体化し、連結管で連結する、いわゆ
る多段流動層（図示せず）でも、機能的に同一のもので
あれば良く、形式を特に限定するものではない。また段
数も分解条件により設定すべきものであり、特に限定さ
れるものでない。

【００１６】図３は本発明の第三の実施形態に係るごみ
焼却システムの装置系統図を示す。本実施形態では、熱
ガスを熱風炉１０で生成する事なく、焼却炉排ガス５の
一部を焼却炉排ガスの抽気ライン２４を介して抽気して
流動層８の整流板８１下方に供給した構成を取る。又、
流動層排ガス１３はブロワ１１ｃを介して焼却炉の排ガ
ス煙道１４に戻入されるが、焼却炉排ガス５は温度が高
いため、そのままの温度では、ブロワ１１ｃが傷んでし
まう。そこで流動層排ガス１３の戻入ライン１３Ａのブ
ロワ１１ｃ入口側に冷却用空気の取り入れライン１５を
設けている。他の構成は図１に示す第一実施例と同じで
ある。

【００１７】ブロワ１１ｃは、流動層８の排ガスを焼却
炉の焼却炉の排ガス煙道へ送り込むためのものである。
焼却炉排ガス５は一般に６００℃以上の高温であり、Ｏ
₂ 存在下でも充分ダイオキシンを分解できる温度レベル
を有している。これにより、熱風炉１０等の新たな熱源
を設けることなく、焼却炉１の余熱によって飛灰６を処
理でき、省エネ化が図れる。なお、前述のように、ダイ
オキシン分解および流動化に必要なガス量は焼却炉１の
排ガス量の１％以下に留まるため、後段のボイラ２等へ
の影響は無視できる。

【００１８】

【発明の効果】以上の記載のごとく本発明によれば、省
エネかつコンパクトで保守が容易なごみ焼却飛灰の加熱
処理法を提供する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態に係るごみ焼却システ
ムの装置系統図を示す。

【図２】本発明の第二の実施形態に係るごみ焼却システ
ムの装置系統図を示す。

【図３】本発明の第三の実施形態に係るごみ焼却システ
ムの装置系統図を示す。

【図４】従来のごみ焼却炉の装置系統図である。

【図５】従来のごみ焼却炉の飛灰処理方法の説明図。

【符号の説明】

１ 焼却炉 ３ 集塵機 ４ ごみ（廃棄物） ６ 飛灰 ８ 流動層 ９ 定量排出機 １０ 熱風炉 １１ａ、１１ｃ ブロワ １４ 焼却炉の排ガス煙道 １５ 冷却空気 １６ 流動床焼却炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 勝彦 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ごみ焼却炉から排出される飛灰を加熱し
   て、前記焼却飛灰中に含まれるダイオキシン等の有害な
   有機塩素化合物を無害化するごみ焼却炉の飛灰処理方法
   において、 前記飛灰を流動層内に投入し、熱風を流動化ガスとし飛
   灰のみを流動床化した流動層内で熱処理を行うことを特
   徴とする飛灰処理方法。
2. 【請求項２】 前記加熱処理を行う流動層を直列に多段
   化することを特徴とする請求項１記載の飛灰処理方法。
3. 【請求項３】 前記ごみ焼却炉の高温排ガスを抽気し、
   前記流動層における流動化ガスおよび飛灰加熱用熱源と
   することを特徴とする請求項１若しくは２記載の飛灰処
   理方法。