JPH11173523A - 廃棄物の燃焼処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融炉において、半溶融状態のスラグが付着
することを防止できる廃棄物の燃焼処理方法及び装置を
提供する。 【解決手段】 廃棄物ａを流動層炉３０に供給して４５
０〜６５０℃で熱分解ガス化し、生成するガスｄとチャ
ーを後段の溶融炉４０に供給して１２００〜１６００℃
で高温燃焼することにより灰分を溶融スラグ化する廃棄
物の燃焼処理方法及び装置において、流動層炉と溶融炉
とを連結するガスダクト５０に空気ｃを供給して、生成
ガスを溶融炉の入り口手前にて部分燃焼することによ
り、該溶融炉４０の入口のガス温度を８００〜１０００
℃に昇温する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミ、固形化
燃料、スラリー化燃料、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バ
イオマス廃棄物、自動車廃棄物、製紙スラッジ、医療廃
棄物、選炭廃棄物、廃油といった廃棄物をガス化溶融す
ることにより、ダイオキシン等を発生することなく完全
燃焼するとともに、廃棄物中に含まれる灰分を効率良く
溶融スラグ化する環境保全型の廃棄物処理方法に関す
る。上記廃棄物中の、固形化燃料（ＲＤＦ=Refuse Deri
ved Fuel）は、都市ゴミ等を破砕選別後、生石灰等を加
えて圧縮成形したものであり、スラリー化燃料（ＳＷＭ
=Solid Water Mixture）は、都市ゴミ等を破砕して水ス
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。

【０００２】

【従来の技術】近年、廃棄物処理のための従来の焼却炉
に代わるものとして、廃棄物を熱分解ガス化する流動層
炉（好ましくは内部旋回型流動層炉）と、流動層炉で生
成されるチャーを含む生成ガスを高温燃焼させて灰分を
スラグ化する溶融炉（好ましくは旋回溶融炉）を組み合
わせた廃棄物の燃焼処理装置が開発されている。このよ
うな廃棄物の燃焼処理装置においては、廃棄物は空気流
により形成された４５０〜６５０℃の珪砂の流動層中に
投入され、ガスとチャーに熱分解ガス化される。この生
成ガスとチャーはガスダクトを通して溶融炉に供給され
て旋回流を形成し、溶融炉側壁から旋回流と同一方向に
供給された空気と混合され、１２００〜１６００℃の高
温で燃焼される。この高温燃焼により、チャーに含まれ
る無機分（灰分）は溶融スラグ化され、排ガスから分離
されて排出される。

【０００３】この廃棄物の燃焼処理装置によれば、１．
３程度の低空気比の燃焼を行うことができるため、排ガ
ス量を大幅に低減することが可能になり、また溶融炉に
おける高温燃焼によりダイオキシン類やその前駆体を完
全分解することが可能になる。また、廃棄物中の灰分を
重金属が溶出しない粒状スラグとして回収することが可
能になるため、埋立地の延命化を図れる他、このスラグ
を路盤材等へ利用することも可能となる。

【０００４】さらに、流動層における熱分解ガス化で生
成されるガス、チャーの有するエネルギーを、溶融炉に
おける高温溶融のための熱源に有効利用できるため、装
置のランニングコストを低減することが可能になると共
に、装置にダイオキシン分解や灰分のスラグ化という機
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、装置全体の建設コストを低減することも可能にな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
廃棄物の燃焼処理装置においては、溶融炉における生成
ガスの燃焼温度が灰分の溶融温度である１２００℃付近
に達する場所が、溶融炉最上部の生成ガス導入口よりか
なり下方となってしまう。このため、溶融炉上部の壁面
上に半溶融状態のスラグが付着するという問題が発生す
る。これは、溶融炉に供給されたガスとチャーが、溶融
炉側面から供給される空気と接触して燃焼し灰分の溶融
温度に到達するまでに時間を要するために、旋回流の遠
心力で壁面に集められた半溶融状態のスラグミストが壁
面に付着することによるものである。

【０００６】本発明は上述した課題を解決するためにな
されたものであり、半溶融状態のスラグが溶融炉の内壁
に付着することを防止できる廃棄物の燃焼処理方法及び
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の廃棄物の燃焼処理方法は、廃棄物を流動層炉に
供給して４５０〜６５０℃で熱分解ガス化し、生成する
ガスとチャーを後段の溶融炉に供給して１２００〜１６
００℃で高温燃焼することにより灰分を溶融スラグ化す
る廃棄物の燃焼処理方法において、前記流動層炉と溶融
炉とを連結するガスダクトに空気を供給して、前記ガス
とチャーを前記溶融炉の入口手前にて部分燃焼すること
により、該溶融炉入口のガス温度を８００〜１０００℃
に昇温することを特徴とする。

【０００８】また、前記ガスダクトに供給する空気量
が、前記廃棄物の理論燃焼空気量の１０〜５０％に相当
することを特徴とする。

【０００９】また、本発明の廃棄物の燃焼処理装置は、
廃棄物を流動層炉に供給して熱分解ガス化し、生成する
ガスとチャーを後段の溶融炉に供給して高温燃焼するこ
とにより灰分を溶融スラグ化する廃棄物の燃焼処理装置
において、前記流動層炉と前記溶融炉とを連結するガス
ダクトに、空気の供給部を設けたことを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、流動層炉で生成されたチ
ャーを含むガスは、流動層炉と溶融炉とを連結するガス
ダクト内に空気が供給されることにより、溶融炉最上部
の入口手前にて生成ガスを部分燃焼させることができ
る。これにより溶融炉入口のガス温度を８００〜１００
０℃に上げることができ、溶融炉内部では速やかに灰分
の溶融温度以上の高温状態に到達させることができる。
このため、溶融炉内で半溶融状態のスラグの形成される
ことが防止される。このため、溶融炉燃焼室の上部に半
溶融スラグが付着しないばかりか、燃焼室全体を高温燃
焼のために有効に用いることが出来、スラグ化率も８０
〜９０％と高く保つことが出来る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る廃棄物の燃焼処理装
置１０を示す。廃棄物の燃焼処理装置１０は、処理すべ
き廃棄物ａを定量供給するための定量供給装置２０と、
定量供給された廃棄物ａを熱分解ガス化する流動層炉３
０と、流動層炉２０からのチャーを同伴した生成ガスｄ
を高温燃焼溶融スラグ化する旋回溶融炉４０と、流動層
炉３０で生成された生成ガスｄを旋回溶融炉４０に導く
ダクト５０とを備えている。

【００１３】廃棄物の燃焼処理装置１０で処理される廃
棄物ａには、都市ごみ、都市ごみ等を破砕選別後、生石
灰等を加えて圧縮成形した固形化燃料、都市ごみ等を破
砕して水スラリー化し、高圧下で水熱分解により油化し
たスラリー化燃料、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオ
マス廃棄物、自動車廃棄物、製紙スラッジ、医療廃棄
物、選炭廃棄物、廃油等が含まれる。定量供給装置２０
は、粉砕等の前処理が施された廃棄物ａを収容するホッ
パー２２と、ホッパー２２に収容された廃棄物ａを一定
量づつ流動層炉３０に供給するためのスクリュー式の搬
送機構２４とを備えている。

【００１４】流動層炉３０は、本体部３２と空気分散板
３４とを備えており、本体部３２内には空気分散板３４
を隔てて上部の流動層室３６と下部の空気室３８とを備
えている。空気分散板３４には多数の空気孔３４ａが配
されており、空気室２８からの空気（又は酸素富活空
気）ｂを流動層室３６に吹き出すように構成されてい
る。そして、流動層室３６には珪砂３６ａが充填されて
おり、空気室３６に供給された空気ｂを空気分散板３４
の空気孔３４ａから上方に吹き出させることにより、流
動層室３６内の珪砂３６ａが持上げられて珪砂３６ａの
流動層が形成される。通常、珪砂３６ａとしては粒径
０．５ｍｍ程度の川砂が用いられる。また、流動層室３
６の頂部には生成ガスを通過させるフリーボード３６ｂ
が設けられている。流動層炉３０においては、廃棄物ａ
は珪砂３６ａの流動層中で４５０〜６５０℃、好ましく
は５００〜６００℃で熱分解ガス化される。

【００１５】ダクト５０は、本実施の形態においては、
内面キャスター張りで、煙道の縦方向の寸法が横方向の
寸法より大きい角形である。このダクト５０の寸法は、
旋回溶融炉４０に流入する生成ガスｄの流速が１５〜２
０ｍ／ｓｅｃ程度となるように設計されている。ダクト
５０の略中央部にはダクト５０内の生成ガスｄに空気
（又は酸素富活空気）ｃを添加するための空気供給部５
２が設けられている。この空気供給部５２においては、
図２及び図３の断面図に示すように、空気ｃをダクト５
０内に供給するための空気ジャケット５４がダクト５０
の左右両側に設けられている。そして、ダクト５０の空
気ジャケット５４には空気ｃをダクト５０内に導くため
の傾斜管５６が左右両側に複数個形成されている。この
傾斜管５６は、ダクト５０内の生成ガスｄの流れ方向と
空気ｃの供給方向の交差角度θが６０°程度となるよう
に形成され、これによって、空気ｃを生成ガスｄの流れ
方向に沿うように緩やかに流入させることが可能にな
る。また、生成ガスｄの流速を空気ｃの供給速度と同程
度に設定することにより、生成ガスｄと空気ｃとを更に
緩やかに接触させることが可能になる。生成ガスｄはダ
クト５０内で空気ｃと接触して部分燃焼されることによ
り、生成ガスｄは溶融炉最上部の入口部にて、８００〜
１０００℃に昇温される。

【００１６】旋回溶融炉４０はダクト５０で部分燃焼さ
れた生成ガスｄを一次燃焼させる一次燃焼室４２と、一
次燃焼室４２内で生成された溶融スラグｆを分離するス
ラグ分離部４４と、スラグｆが除去された生成ガスｄを
二次燃焼させる二次燃焼室４６とを備えている。一次燃
焼室４２は図２に示されるように、円筒状に形成されて
いて、ダクト５０は、一次燃焼室４２に供給される生成
ガスｄが一次燃焼室４２の内壁に沿って、旋回流を形成
するように、一次燃焼室４２に接続されている。また、
一次燃焼室４２には生成ガスの旋回流に沿って予熱され
た空気ｃが供給されるように空気流入部が設けられてい
る。これによって、一次燃焼室４２に導入された生成ガ
スｄは空気ｃと旋回流中で混合されながら１２００〜１
６００℃で燃焼する。スラグ分離部４４は二次燃焼室４
３の中間に設けられており、一次燃焼室４２と二次燃焼
室４３で生成された溶融スラグは、それぞれの燃焼室４
２，４３の内壁を伝わって下方へ流れ、二次燃焼室４３
の間にあるスラグ分離部４４から排出されるように構成
されている。また、三次燃焼室４６にも空気ｃを供給す
るように構成されており、スラグｆが除かれた生成ガス
ｄは三次燃焼室４６で空気ｃと混合されて残留する未燃
分を完全燃焼する。

【００１７】また、本発明に係る廃棄物の燃焼処理装置
１０には、必要に応じ、三次燃焼室４６から排出される
排ガスｇを熱源として利用する熱回収装置や、排ガス中
から塵を除去する脱塵装置や、ガス中に冷えて残存する
飛灰を除去するためのバグフイルター等が配設されてい
る。

【００１８】以下、上述の装置を用いた廃棄物の燃焼処
理方法について説明する。廃棄物ａは破砕等の前処理が
施された後に、定量供給装置２０により流動層炉３０に
供給される。流動層炉３０内では、空気分散板３４の空
気孔３４ａから吹き上げられる空気ｂにより珪砂３６ａ
の流動層が形成されている。廃棄物ａは４５０〜６５０
℃、好ましくは５００〜６００℃に保持された流動層中
に投入されることにより、速やかにガス、タール、チャ
ーに熱分解され、この生成物は、引き続き、空気ｂ中の
酸素と接触してガス化される。流動化空気の量は、都市
ごみａの理論燃焼量の３０％程度である。ガスとタール
は気体状態なので、流動層を抜けて炉内を上昇し、フリ
ーボード３６ｂを通過した後に炉頂より排出される。こ
の時、細かなチャーはガスに同伴される。大きなチャー
は流動層室３６中に留まるが、流動層の撹乱運動と酸素
との接触により徐々に微粉化され、ガスに同伴されて流
動層炉３０から排出される。

【００１９】熱分解ガス化により生じたサイズの大きな
不燃物ｅは珪砂３６ａと共に流動層室３６の底部から排
出される。流動層室３６内は還元雰囲気であるため不燃
物ｅに含まれる鉄、銅、アルミニウム等の金属はリサイ
クルに適した未酸化状態で回収できる。排出された不燃
物ｅと珪砂３６ａは、分級装置（図示せず）に供給さ
れ、不燃物ｅを分離した後、珪砂３６ａは再び流動層炉
３０に戻される。

【００２０】微細化したチャーを同伴して流動層炉を出
た生成ガスｄはダクト５０に導かれ、ダクト５０内で空
気供給部５２から供給される空気ｃと混合される。この
空気ｃは傾斜管５４を介して生成ガスｄの流速と同程度
の速度で緩やかに生成ガスｄと接触するように供給され
る。

【００２１】空気ｃと混合された生成ガスｄはダクト５
０内で部分燃焼し、旋回溶融炉４０の手前のダクト５０
内で８００〜１０００℃の温度となる。ダクト５０に供
給される空気ｃの量は、廃棄物ａの理論燃焼量の１０〜
５０％、好ましくは２０％程度とする。この空気量は、
旋回溶融炉４０入口のガス温度を所定の８００〜１００
０℃にするために適宜調整される。なお、旋回溶融炉４
０の一次燃焼室４２へ流入する生成ガスの流速は１５〜
２０ｍ／ｓｅｃとなるように調整される。

【００２２】ダクト５０内で部分燃焼された生成ガスｄ
は、旋回溶融炉４０に供給され、一次燃焼室４２内で別
途供給された空気ｃと旋回流中で混合されながら燃焼さ
れる。本発明に係る方法においては、流動層炉３０から
排出された生成ガスはダクト５０においてすでに空気ｃ
と混合され、部分燃焼された後に一次燃焼室４２に導か
れるので、一次燃焼室４２ではきわめて短時間で１２０
０〜１６００℃に達する。これにより、一次燃焼室４２
で半溶融状態のスラグが形成される領域がなくなり、一
次燃焼室４２の上部に半溶融スラグが付着することが防
止される。また、一次燃焼室４２全体を高温燃焼のため
に有効に用いることができ、その結果、チャーに含まれ
る無機成分は高温燃焼と旋回流による遠心力のため、８
０〜９０％という高い効率で溶融スラグとして回収され
る。一次燃焼室４２の炉壁上に形成された溶融スラグ層
は炉壁を伝わって流下し、さらに二次燃焼室４３の底部
を流れ下ってスラグ分離部４４から落下し、水砕等の方
法で急冷粒状化された後に外部に排出される。流動層炉
３０と旋回溶融炉４０の一次燃焼室４２に供給される空
気量は、理論燃焼量の５０％程度であるため、流動層炉
３０と旋回溶融炉４０の一次燃焼室４２にて加えられる
空気量は理論燃焼量の１００％程度となる。

【００２３】スラグ分離部４４にてスラグｆが排出され
た後の生成ガスｄは三次燃焼室４６に送られ、更に別途
供給された空気ｃと旋回流中で混合されながら、約９０
０〜１２００℃にて完全燃焼される。三次燃焼室４６に
供給される空気量は理論燃焼量の３０％程度である。よ
って、廃棄物ａの処理の全工程では廃棄物の理論燃焼量
の１３０％程度の空気量が使用されることになる。三次
燃焼室４６で完全燃焼された後の排ガスｇは三次燃焼室
４６の頂部により排出され、熱回収装置、脱塵装置、バ
グフィルタ等を経た後に、大気中に放出される。

【００２４】

【発明の効果】以上のように構成した本発明によれば、
流動層炉と溶融炉とを連結するダクト内で生成ガスを部
分燃焼させることで、溶融炉手前で生成ガスが８００〜
１０００℃に昇温される。このため、溶融炉内で半溶融
状態のスラグが形成されることが防止され、溶融炉に半
溶融スラグが付着しない。また、燃焼室全体を高温燃焼
のために有効に用いることが出来、スラグ化率も８０〜
９０％に向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃棄物の燃焼処理装置の全体構成
を示す図である。

【図２】ダクトの空気供給部及び旋回溶融炉の一次燃焼
室を示す上方向から見た断面図である。

【図３】ダクトの空気供給部の断面図である。

【符号の説明】

１０ 廃棄物の燃焼処理装置 ３０ 流動層炉 ４０ 旋回溶融炉 ５０ ダクト ５２ 空気供給部 ａ 廃棄物 ｂ 空気 ｃ 空気 ｄ 生成ガス ｆ スラグ ｇ 排ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を流動層炉に供給して４５０〜６
   ５０℃で熱分解ガス化し、生成するガスとチャーを後段
   の溶融炉に供給して１２００〜１６００℃で高温燃焼す
   ることにより灰分を溶融スラグ化する廃棄物の燃焼処理
   方法において、前記流動層炉と溶融炉とを連結するガス
   ダクトに空気を供給して、前記生成ガスを前記溶融炉の
   入口手前にて部分燃焼することにより、該溶融炉入口の
   ガス温度を８００〜１０００℃に昇温することを特徴と
   する廃棄物の燃焼処理方法。
2. 【請求項２】 前記ガスダクトに供給する空気量が、前
   記廃棄物の理論燃焼空気量の１０〜５０％に相当するこ
   とを特徴とする請求項１記載の廃棄物の燃焼処理方法。
3. 【請求項３】 廃棄物を流動層炉に供給して熱分解ガス
   化し、生成するガスとチャーを後段の溶融炉に供給して
   高温燃焼することにより灰分を溶融スラグ化する廃棄物
   の燃焼処理装置において、前記流動層炉と前記溶融炉と
   を連結するガスダクトに、空気の供給部を設けたことを
   特徴とする廃棄物の燃焼処理装置。