JPS6245447B2 - - Google Patents

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、下水スラツジ、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
な事項となつてきている。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 Pollution Control
Administration Air Criteria（U.S.Public
Health）及び環境保護機関（Enviro−nmental
Protection Agency）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高い大気放
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つた。
本発明者は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
になつ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（charring）
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
り少ない量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
通つ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ヤフト、該中心シヤフトに取
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、該複数個の炉床のう
ちの１つ置きの炉床が該中心シヤフト近傍に配置
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 state）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。上記第二の処理装置は、
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
ら重金属を化学的に回収又は除去する手段を具備
する。しかる後、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、次いで
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。

本発明の基礎となつ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。従つて、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。

本発明の特定の態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3905757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によつて裏張
りされた管状外側鋼シエル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
つて、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、炉外側シエル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
にも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を通つて軸線方向に延びる
回転可能な鉛直中心シヤフト２８が、上部ベアリ
ング手段３０及び下部ベリング手段３２によつて
装着されている。この中心シヤフトは、電動モー
タ及び駆動歯車列３４によつて回転駆動される。
中心シヤフト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３６には、炉床フロアの
近傍まで下方に延びているかきまぜ歯４０が形成
されている。中心シヤフト２８の回転によつてか
きまぜアーム３６が回動されると、かきまぜ歯４
０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つて略へび
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。最初の数炉体から構成される第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は灰冷却領域である。

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、即ち領域４８の下部又は領域５０の上部でる
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。従つて、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量よりも）100％
が過剰の空気を加えて稼動せしめられることがし
ばしばであつた。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各称“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、従つ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５０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口５４が設けられ
ている。弁５６，５８及び６０の操作によつてこ
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、そし該洗浄装置は
たとえばバツグ集塵器、熱サイクロン、電気集塵
器、又は機械的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”粒子及び／又は蒸気に比
較的富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量は常用の
設計における炉の頂部から出る排気ガスの全量に
比較して比較的少なく、従つ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、従つて、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の適当な操作によつて、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、固定炭素燃焼領域５０
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口７２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
空気入口７４によつて、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
物入口７８、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
つて加えられ、空気は非常に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。従つて、
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
とによつ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。

従つて、第二の処理装置８６中に残存する廃棄
物は９０で排出され、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の操作によつ
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、２
８……中心シヤフト、３６……かきまぜアーム、
５６，５８，６０……弁、７０……熱交換器、７
６……第一の炉、８６……第二の処理装置、９２
……第二の炉、１００，１０２，１０４……弁。

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つて
   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
   つ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
   せしめこれによつ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。