JPS6217511A - 廃棄物を処理する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は廃棄物を処理する方法に関するものであり、更
に詳しくは廃棄物焼却からの排気ガスの処理に関する。

本発明は、種々の用途に適用可能であるが、中でもたと
えば、下水スラッジ、都市廃物、産業廃物、共同体廃物
、ごみ又は塵芥を焼却するのに特に適する。

現在の環境中の空気汚染を防止する問題は重要な事項と
なってきている。本発明は炉からの排ガス中に見出され
る微粒子物質及び他°の不純物を実質的に減少せしめる
ことを特に目的とする。この問題の重要さは国家大気汚
染規制官庁空気基準（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｉｒ　　Ｐ
ｏ１ｌｕｔｉｏｎ　　ＣｏｎｔｒｏｌＡｄｌｎｉｓｔｒ
ａｔｉｏｎ　Ａｉｒ　　Ｃｒ１ｔｅｒｉａ　　（Ｕ、　
Ｓ。

Ｐｕｂｌｉｃ　Ｈｅａ１℃ｈ）及び環境保護機関（Ｅ　
ｎｖｉｒｏ−ｒｖｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　
Ａｏｅｎｃｙ　）が最低必要基準を常に決めてきた程で
ある。新らしいしかもより＾い大気放出基準のため炉の
排出ガスから固体粒子を除去するのは更に困難且つ費用
がかかるようになった。本発明の詳細な説明から明らか
となるように新規且つ改良された方法でこの問題を実質
的に減少せしめた。

所望の結果を達成するために、本発明はその一つの形態
においては、処理されるべき廃棄物が炉の一端で導入さ
れ、処理された廃棄物が他端から排出され、この間同時
的に空気が炉に導入されそして燃焼ガスが処理されるべ
き廃棄物に対して向流方向に流されて炉の前記一端で排
出されるようになっている向流炉にて廃棄物を処理する
新規且つ改良された方法を提供する。この炉はその一端
から他端まで一連の乾燥領域、炭化（ｃｈａｒｒ　ｉ　
ｎｇ　）及び揮発燃焼領域、固定炭素燃焼領域及び灰分
冷却領域を包含する処理領域を形成する自然の傾向を有
する。該方法は、実質的に固定炭素燃焼領域と炭化及び
揮発燃焼領域との間の炉の中間部から第二次排気ガスを
排出せしめる工程と炭化及び揮発燃焼領域にて該炉に空
気を加える工程を含むことを特徴とする。更に本発明の
一つの観点に従えば、第二次排気ガスは、炭化及び揮発
燃焼領域に加えられる空気に対して熱交換関係にて送ら
れる。

本発明の他の観点に従えば、空気が、処理されるべき廃
棄物の完全な燃焼に理論的に必要な量より少ない農にお
いて上記最後に挙げた二つの領域のうちの一つにて炉に
加えられる。

本発明は、他の形態においては、鉛直方向に間隔を置い
て配置された複数個の炉床、炉の中心を通って延びて該
複数個の炉床の各々を貫通している回転可能な中心シャ
フト、該中心シャフトに取付けられ該複数個の炉床の各
々の上方を半径方向外方に延びている、間隔を置いて配
置された複数個のかきまぜアームを備え、ＩＥ？！数個
の炉床のうちの１つ置きの炉床が該中心シャフト近傍に
配置された落下孔を有し、残りの炉床がその外周近傍に
配置された落下孔を有するところの多炉床炉を具備する
新規且つ改良された廃棄物燃焼装置を提供する。上記の
炉は、上部廃棄物入口、下部廃棄物排出口及び上部排気
ガス出口を備えている。この炉はその頂部から底部まで
一連の乾燥領域、炭化及び揮発燃焼領域、固定炭素燃焼
領域及び灰分冷却領域を包含する処理領域を形成する自
然の傾向を有する。更に、実質的に固定炭素燃焼領域と
該炭化及び揮発燃焼領域との間の炉の中間部から第二次
排気ガスを排出せしめる手段と、炭化及び揮発燃焼領域
にて炉に空気を加える手段とが設けられている。

本発明は、更に別の形態においては、処理されるべき廃
棄物を廃棄物入口を経由して第一の炉に連続的に導入し
、この間同時的に該炉に空気を加える工程と、該廃棄物
をそれが炭化された状態（ｃｈａｒｒｅｄ　５ｔａｔｅ
　）になるまで該炉中にて加熱し、次いで該廃棄物を炉
から排出しそして該廃棄物を第二の処理装置に送ると同
時に該炉から排気ガスを排出する工程を含む、新規且つ
改良された廃棄物処理方法を提供する。上記第二の処理
＠置は、一つの形態においては、処理されるべき廃棄物
中に存在する重金属が回収又は除去されるように、炉へ
の酸素の限定された供給を維持しながら実質的量の熱を
加える手段を具備する。本発明の他の形態においては、
上記第二の処理装置は廃棄物から重金真を化学的に回収
又は除去する手段を具備する。しかる模、第二の処理装
置中の廃棄物の残余は第二の炉に送られてその中に残存
する炭素質（ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ　）材料を燃焼
せしめられ、次イテ灰分と比較的きれいな排気ガスがこ
の第二の炉から別々に排出される。

下記する詳細な説明がより良く理解され得るよう且つ当
業界に対する本発明の寄与がより良く認識され得るよう
に本発明の更に重要な特徴を更に広範に概述した。以下
に説明し且つ本発明の主題をなす本発明の付加的特徴は
勿論記載されている。

本発瞬の基礎となっている概念は本発明の種々の目的を
遂行するための他の方法及び装置を案出するための基礎
として容易に使用され得ることは当業者には明らかであ
ろう。従って、前記特許請求の範囲が本発明の精神及び
範囲から逸脱することなくかかる均等な方法及び装置を
包含するものとみなすことが肝要である。

本発明の特定のＳ様を例示及び説明のために選んで本明
細書の一部をなす添付図面に示す。

第１図は本発明に従う廃棄物を焼却するためのシステム
の部分的軸線方向略断面図であり、第２図は本発明の他
の態様の略図である。

図面の第１図に示した本発明の態様において、略円筒形
状の多炉床炉１０が図示されている。かかる炉は、たと
えば、１９７５年９月１６日に発行された本発明者の米
国特許第３．９０５．７５７号明細書及び図面に開示さ
れた型のものでよい。

該炉は、耐火れんが又はその他の同様な耐熱材料１４に
よって裏張りされた管状外側鋼シェル１２から構成され
ている。炉には、初期始動操作及び特定の所望の処理を
遂行するための炉の種々の領域内の温度制御の必要性に
応じて、１又は２以上の炉床上に１又は２以上設けられ
た複数個のバーナノズル１６が備えられている。該バー
ナには、任意の適当な型の燃料を与えることができる。

炉１０の内部は、炉床フロア２０及び２２によって、鉛
直方向に整列されている複数個の炉床に分割されている
。炉床の数は、遂行すべき処理に応じて予め選定される
。炉床フロアの各々は、耐火材料から形成され、そして
炉内に自己支持されるように若干のアーチ形状であるの
が好ましい。

１つ置きの炉床フロア２２の、炉外側シェル１２近傍に
は外周落下孔２４が設けられ、炉の中心近傍には中央落
下孔２６が設けられている。第１図は最上部の即ち最初
の炉床が流入炉床であるが、本発明の概念は、最初の炉
床が流出炉床である炉ニモ同様に適用し得るものである
ことは明らかであろう。

図示の通り、炉１０を通って軸線方向に延びる回転可能
な鉛直中心シャフト２８が、上部ベアリング手段３０及
び下部ベアリング手段３２によって装着されている。こ
の中心シャフトは、電動モータ及び駆動歯車列３４によ
って回転駆動される。

中心シャフト２８には、３８で示すように、間隔を置い
て配置された複数個のかきまぜアーム３６が設置されて
いる。これらのかきまぜアーム３６は、各炉床内にて炉
床フロアの上方を外方へ延びている。かきまぜアーム３
６には、炉床フロアの近傍まで下方に延びているかきま
ぜｍ４ｏが形成されている。中心シャフト２８の回転に
よってかきまぜアーム３６が回動されると、かきまぜ歯
４０が炉床フロア上の処理すべき材料を連続的にかきま
ぜて炉床フロアの落下孔２４及び２６の方へ漸次強制す
るように、かきまぜ歯４０は夫々のかきまぜアームの長
手方向軸線に対して傾斜している。

処理すべき材料は、入口４２から炉の頂部に入り、炉床
を交互に内側及び外側へ横切って略へび状に移動して炉
内を下方に移動し、そして４４で示す通りに炉の底部か
ら排出される。

実際上、炉は４つの領域に分割される。しかしながら、
領域は精細に分離されるものではなく、また処理すべき
材料の特性に応じて変化するものである。最初の数炉床
から構成される第１の領域即ち上部領域４６が乾燥領域
であり、次の数炉床から構成される第２の領域４８が炭
化又は揮発燃焼領域である。第３の領域５０は固定炭素
燃焼領域であり、第４の領域５２は灰冷却１ａ域である
。

従来、燃焼を維持するために、炉の底部に空気を加えて
いた。炉の最も高温の部分は、炉の中央部、即ち領１１
４８の下部又は領域５０の上部であることは明らかであ
ろう。これらの中間の炉床が炉の構造設計限界を越えて
過熱される傾向があると言う事実に起因して、問題が生
じていた。この問題を克服するためには、炉の底部によ
り多くの空気又は酸素を加えることが必要であると考え
られていた。従って、上記の通りのシステムは、炉の中
央部を作動可能限界に冷却するために炉の底部に（燃焼
を維持するのに必要な農よりも）１００％が過剰の空気
を加えて稼動せしめられることがしばしばであった。し
かしながら、かかる過剰空気はすべて炉の頂部から出す
排気ガス中に微粒子物質を該空気と共に随伴又は搬入せ
しめる傾向がある。

更に、本出願と同日出願の名称°“廃棄物焼却方法及び
装置″なる出願に開示された如き装置においては、空気
供給は大部分の炉床上で完全燃焼させるのに理論的に必
要な量に比較して酸素が欠乏するように制御される。し
かしながら、該出願に記載の炉において、排気ガスはす
べて炉の頂部から出、従っていくらかの装置においては
いくらかの微粒子物質が排気ガスと共に随伴又は搬入さ
れ、それにより下流スクラバー又は他の洗浄装置に対し
て問題を起こす可能性がまだある。

本発明に従えば、炉の中間部、即ち固定炭素燃焼領域５
０のほぼ頂部又は炭化もしくは揮発燃焼領域４８の底部
に第二次排気出ロ５４が設けられている。弁５６．５８
及び６０の操作によってこの排気ガスはライン６２及び
６４を経て、ガス洗浄装置に直接導くことができ、そし
て該洗浄装置はたとえばバッグ集虐器、熱サイクロン、
電気集１Ｌ又は機械的ｒ過器の如き任意の適当な常用の
種類のものであることができる。この第二次排気ガスは
、２〜３の例を挙げると鉛、ヒ素及びアンチモンの如き
“重金属パ粒子及び／又は蒸気に比較内宮んでいること
は特に注目されるべきである。更に、これらの第二次排
気ガスの盪は常用の設計における炉の頂部から出る排気
ガスの全農に比較して比較的少なく、従って該第二次排
気ガスを別々に且つその特性に特に適した方法で処理す
るのが経済的である。この重金属蒸気及び／又は微粒子
物質の大部分は炉の下部、即ち固定炭素燃焼領域５０に
おいて形成され、従って、本発明に従えば・炉の上部は
比較的この物質を含んでおらず、その結果上部第一次排
気ガス出口６６にて炉から出る排気ガスはその特性に特
に適した種々の方法で洗浄又は処理され得る。

第二次排気ガスは第１図の５４にて示されている通り、
炉の中間部において炉から排出せしめられ、追加的空気
又は酸素が、炉の上部領域にて起こる処理を促進するよ
うに６８にて炉に加えられる。いくつかの装置において
は、弁５６．５８及び６０の適当な操作によって、第二
次排気ガスが入口６８を経由して炉に入る空気を加熱す
るのに役立つように、熱交換器７０を備えるのが望まし
い。このことは該システムを更に有効なものとする。

更に、本発明に従えば、固定炭素燃焼領ｈｉ５０におい
て空気が最小量となるように最小量の空気又は酸素を炉
の下部の入ロア２で炉に加え、次いで比較的大量の空気
をたとえば入口６８又は上部空気入ロア４によって、必
要に応じて炭化又は揮発燃焼領域４８にて加えることが
望ましいことが見出された。

第２図に示した本発明の態様においては、廃棄物入ロア
８、空気又は酸素入口８０、排気ガス出口８２及び処理
された廃棄物出口８４を有する任意の適当な常用の型の
第一の炉７６が設けられる。

この炉中の廃棄物は、それが炭化された状態で８４にて
炉から排出されるように加熱されそして第二の処理装置
８６に送られる。出口８２を去る排気ガスは、この炉中
では固定炭素燃焼が実質的に殆んど起こらないので比較
的きれいであることが注目される。一つの形態において
は、第二の処理装置において熱はたとえば電気的アーク
によって加えられ、空気は非常に限定された程度に加え
ることができ、そのことにより処理すべき廃棄物中に混
合又は配合された重金属を８８に示す通りに回収又は除
去することができる。従って、たとえば、鉛及びクロム
の如き揮発性金属はアークにより揮発させ、次いで凝縮
させることができる。

他の形態においては、第二の処理は、たとえば重金属を
酸に溶解させ、次いでそれを分離することによって重金
属を化学的に回収又は除去する化学的装置中で行なわれ
る。たとえば、クロムは通常いくらかの空気の存在下に
カセイソーダで浸出することにより化学的に部分抽出す
ることもできる。

従って、第二の処理装置８６中に残存する廃棄物は９０
で排出され、そして、第二の炉９２に送られる。該第二
の炉はその目的に適した任意の常用の種類のものである
ことができる。この残留廃棄物は主として炭素質性であ
り、その実質的すべてが第二の炉中で消費され、その結
果、少量の灰分のみが９４に示されたごとく排出され、
排気ガスは比較的きれいな状態で９６にて示された如く
排出される。いくらかの装置においては、第二の処理装
置８６は弁１００．１０２及び１０４の操作によってラ
イン９８を経てバイパスさせ得ることが注目される。

本発明を特定の好ましい形態に関して説明してきたが、
本発明を理解すれば特許請求の範囲に記載された本発明
の精神及び範囲を逸脱することなく種々の変更及び修正
がなされ得ることは当業者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

添付図面の第１図は本発明に従う廃棄物焼却システムの
、一部を軸線方向断面で示す簡略図であり、第２図は本
発明に従う車窒廃棄物焼却システムの略゛図である。 １０・・・多炉床炉、　　　１６・・・バーナノズル、
２８・・・中心シャフト、　３６・・・かきまぜアーム
、５６．５８．６０・・・弁、７０・・・熱交換器、７
６・・・第一の炉、　　　８６・・・第二の処１１！装
置、９２・・・第二の炉、　　　　１００．　１０２．
　１０４・・・弁特許出願人　ニコルス・エンジニャリ
ング・アンド・リサーチ・コーポレー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理されるべき廃棄物を廃棄物入口を通って第一次
   炉に連続的に導入して、同時に、該炉に空気を加える工
   程と、炭化状態まで該炉内で該廃棄物を加熱し、該炉か
   ら該廃棄物を排出し、これを第二次処理装置に通し、こ
   れと同時に、該炉から排気ガスを排出する工程と、重金
   属を化学的に処理し又は揮発せしめて、該第二次処理装
   置内にて廃棄物内に存在する重金属を回収し乃至除去す
   る工程と、しかる後に、第二次炉への該二次処理装置内
   の廃棄物の残りを通過せしめて、該廃棄物内に残ってい
   る炭素質物質を焼却し該第二次炉から灰と排気ガスとを
   別個に排出する工程とを含むことを特徴とする重金属及
   び炭素質物質を含む廃棄物を処理する方法。 ２、該重金属を化学的に回収又は除去する工程が酸中に
   該重金属を溶かす工程を含む特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ３、該重金属を揮発せしめる工程が、該第二次処理装置
   に相当な量の熱を加え、これと同時に、酸素の制限され
   た供給を維持して、該重金属を揮発せしめこれによって
   処理されるべき廃棄物内に存在する該重金属を回収し又
   は除去する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、該重金属が、鉛、ヒ素、クロム及びアンチモンより
   なる組から選択されたものである特許請求の範囲第１項
   乃至第３項のいずれかに記載の方法。