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技術 焼却装置及び焼却方法

出願人 ゼネラル技研株式会社株式会社東洋製作所
発明者 吉中悟
出願日 2001年5月2日 (19年6ヶ月経過) 出願番号 2001-135512
公開日 2002年11月22日 (18年0ヶ月経過) 公開番号 2002-333114
状態 拒絶査定
技術分野 廃棄物の焼却、燃料生成物の除去 廃棄物の焼却(5) 廃棄物のガス化・溶融
主要キーワード 下降傾斜角 次減量 磁製管 アンカー状 下向き角度 鋳鋼管 逆円錐型 点火口
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (3)

課題

廃棄物の焼却及び不燃残渣の処理を、有害物の環境への飛散及び流出を短期的にも長期的にも有効に防ぎつつ低コストで実行することができる。

解決手段

ガス化熔融炉10の炉底部の一端部に流下排出口12を設け、上方開口の溝形状をなす傾斜樋状部14の底部を他端側からその流下排出口12に向かって約10度の一定角度で下降傾斜させる。炉底部のうち傾斜樋状部14を除く部分は、その傾斜樋状部14に向かってその両側から約45度の一定角度で下降傾斜する傾斜面1とする。両傾斜面16に多数のガス化空ノズル36を設ける。傾斜樋状部14の両側壁に、その全長にわたり万遍なく多数の残渣熔融供空ノズル38を設ける。

概要

背景

概要

廃棄物の焼却及び不燃残渣の処理を、有害物の環境への飛散及び流出を短期的にも長期的にも有効に防ぎつつ低コストで実行することができる。

ガス化熔融炉10の炉底部の一端部に流下排出口12を設け、上方開口の溝形状をなす傾斜樋状部14の底部を他端側からその流下排出口12に向かって約10度の一定角度で下降傾斜させる。炉底部のうち傾斜樋状部14を除く部分は、その傾斜樋状部14に向かってその両側から約45度の一定角度で下降傾斜する傾斜面1とする。両傾斜面16に多数のガス化空ノズル36を設ける。傾斜樋状部14の両側壁に、その全長にわたり万遍なく多数の残渣熔融供空ノズル38を設ける。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

下部に酸素含有ガス供給部を有すると共に上部に生成ガス排出部を有してなる廃棄物のガス化及び熔融を行うガス化熔融炉を備えた焼却装置であって、前記ガス化熔融炉が、その炉底部に、流下排出口と、その流下排出口に向かって下降傾斜する傾斜樋状部を有し、前記炉底部のうち前記傾斜樋状部を除く部分が、その傾斜樋状部に向かって下降傾斜する傾斜面であり、前記酸素含有ガス供給部の少なくとも一部が、前記傾斜樋状部に酸素含有ガスを送給し得るものであることを特徴とする焼却装置。

請求項2

酸素含有ガス供給部の一部を傾斜樋状部内に有する請求項1記載の焼却装置。

請求項3

傾斜樋状部の両側部に、その全長にわたり万遍なく酸素含有ガス供給部を有する請求項2記載の焼却装置。

請求項4

酸素含有ガス供給部として、炉底部の傾斜面上の物質下降させるように酸素含有ガスを送出するものを有する請求項1、2又は3記載の焼却装置。

請求項5

傾斜樋状部の下降傾斜の傾斜角が炉底部の傾斜面の傾斜角よりも小さい請求項1乃至4の何れかに記載の焼却装置。

請求項6

傾斜樋状部に送給する酸素流量を増大させるための酸素流量増大手段を備える請求項1乃至5の何れかに記載の焼却装置。

請求項7

ガス化熔融炉の生成ガス排出部から排出された排ガスを次工程に送給するための排ガス管路を有し、その排ガス管路に、有害物燃焼分解又は熱分解させるための有害物分解バーナーを備える請求項1乃至6の何れかに記載の焼却装置。

請求項8

上記有害物分解バーナーが、管路の内断面全域に及ぶ広角火炎を発生させ、排ガス管路を流れる全ての排ガスに火炎を及ぼすものである請求項7記載の焼却装置。

請求項9

流下排出口を上方に開口する熔融物流下管路を有し、その熔融物流下管路の下部に、溶融状態不燃物受容して固化させるための熔融物受容容器の受容部が連通され、その熔融物受容容器の受容部は、固化物を取り出すための開閉蓋により閉塞される請求項1乃至8の何れかに記載の焼却装置。

請求項10

熔融物受容容器の受容部内のガスを追い出すための不燃性ガス導入部を備えた請求項9記載の焼却装置。

請求項11

請求項1乃至10の何れかに記載された焼却装置におけるガス化熔融炉の炉底部における少なくとも傾斜樋状部内に、炭素を主成分とする強熱塊状体又はその強熱用塊状体及び廃棄物を装入すると共に、そのガス化熔融炉内の傾斜樋状部よりも上方に廃棄物又は廃棄物を主とする処理対象物を装入し、前記ガス化熔融炉内における炉底部に位置する廃棄物および/または強熱用固体燃料点火すると共に、ガス化熔融炉の下部に有する酸素含有ガス供給部から酸素含有ガスを供給し続けて前記装入物燃焼を継続させ、前記装入物の燃焼及び熱分解が終末期に至った状態において、酸素含有ガス供給部により傾斜樋状部に酸素含有ガスを送給することによって、傾斜樋状部において強熱用塊状体又は強熱用塊状体及びおき火を高温燃焼させて不燃物の熔融及び熔融状態となった不燃物の流動性を向上させ、熔融状態となった不燃物又は固体状物を含有した溶融状態の不燃物を傾斜樋状部内で流下排出口に向かって流下させ、流下排出口を通じて流下排出させることを特徴とする焼却方法

請求項12

請求項9又は10記載の焼却装置におけるガス化熔融炉の炉底部における少なくとも傾斜樋状部内に、炭素を主成分とする強熱用塊状体又はその強熱用塊状体及び廃棄物を装入すると共に、そのガス化熔融炉内の傾斜樋状部よりも上方に廃棄物又は廃棄物を主とする処理対象物を装入し、前記ガス化熔融炉内における炉底部に位置する廃棄物および/または強熱用固体燃料に点火すると共に、ガス化熔融炉の下部に有する酸素含有ガス供給部から酸素含有ガスを供給し続けて前記装入物の燃焼を継続させ、前記装入物の燃焼及び熱分解が終末期に至った状態において、酸素含有ガス供給部により傾斜樋状部に酸素含有ガスを送給することによって、傾斜樋状部において強熱用塊状体又は強熱用塊状体及びおき火を高温燃焼させて不燃物の熔融及び熔融状態となった不燃物の流動性を向上させ、熔融状態となった不燃物又は固体状物を含有した溶融状態の不燃物を傾斜樋状部内で流下排出口に向かって流下させ、流下排出口を通じて流下排出させ、熔融物流下管路を通じて熔融物受容容器の受容部に受容させて固化させることを特徴とする焼却方法。

請求項13

請求項7又は8記載の焼却装置におけるガス化熔融炉の炉底部における少なくとも傾斜樋状部内に、炭素を主成分とする強熱用塊状体又はその強熱用塊状体及び廃棄物を装入すると共に、そのガス化熔融炉内の傾斜樋状部よりも上方に廃棄物又は廃棄物を主とする処理対象物を装入し、前記ガス化熔融炉内における炉底部に位置する廃棄物および/または強熱用固体燃料に点火すると共に、ガス化熔融炉の下部に有する酸素含有ガス供給部から酸素含有ガスを供給し続けて前記装入物の燃焼を継続させ、前記装入物の燃焼及び熱分解が終末期に至った状態において、有害物分解バーナーにより有害物を燃焼分解又は熱分解させると共に、酸素含有ガス供給部により傾斜樋状部に酸素含有ガスを送給することによって、傾斜樋状部において強熱用塊状体又は強熱用塊状体及びおき火を高温燃焼させて不燃物の熔融及び熔融状態となった不燃物の流動性を向上させ、熔融状態となった不燃物又は固体状物を含有した溶融状態の不燃物を傾斜樋状部内で流下排出口に向かって流下させ、流下排出口を通じて流下排出させることを特徴とする焼却方法。

技術分野

0001

本発明は、廃棄物のガス化及び熔融を行うガス化熔融炉を備えた焼却装置及び焼却方法に関する。

0002

特許第1395411号及び特許第3033015号に示される可燃性ガス発生装置ガス化燃焼装置等は、金属及びその他の無機不燃物を、燃え殻又は残渣として炉外に排出するものであった。そのため、そのような排出物については、最終処分場に搬送して地上埋め立て処理するか、又は、キレート処理コンクリート固化処理、残渣の熔融固化処理等の処理の後、最終処分場において地上埋め立て処分を行っていた。

0003

ところがこのような処理手段には、次のような課題が存在した。
炉内から燃え殻など残渣を排出する装置及び作業が必要であった。而も、その作業に伴って、重金属やDXNs等の有害物を含有し得る粉塵周辺又は更に広い環境に飛散させたり、そのような粉塵を含有する液体を流出させることを防止することが困難であり、有効に防止するには多額の費用を要した。
燃え殻等の残渣の地上埋め立て処分(最終処分)を行うために、多くの場合、
1)キレート処理、2)コンクリート固化処理、又は3)熔融固化処理等が必要であった。

0004

そのためそれらの処理に、a)キレート材、b)固化材、c)燃料(熔融のための熱エネルギー)等の資源を要すると共に、環境への飛散・流出・拡散を厳重に防止した高コスト処理工場と作業を要した。
燃え殻等の残渣は、一旦冷却された後で熔融されるため、熔融のために商業燃料を多用すると共に、熔融に伴う排ガス処理設備が必須であり、焼却炉の排ガス処理設備と併せて言わば二重投資となった。そのため、多くの場合、排出事業者による自家処理は困難であった。

0005

また、燃え殻等の残渣の溶解技術及びその凝固技術は、金属及びその他の無機物の溶解・凝固(造塊)技術と類似の技術であって専門的な技術・技能を要するため、この点においても、多くの場合、排出事業者による自家処理が困難であった。
キレート処理やコンクリート固化処理を施したものであっても、地上埋め立て処分後の自然環境の中で経時的に処理の効果が劣化して有害物が環境へ浸出することが懸念される。埋め立て処分場からの浸出水有害金属等の有害物が溶出して環境に流出したという報告も少なくない。

0006

本発明は、従来技術に存した上記のような課題に鑑み行われたものであって、その目的とするところは、廃棄物の焼却及び不燃残渣の処理を、有害物の環境への飛散及び流出を短期的にも長期的にも有効に防ぎつつ低コストで実行することができる焼却装置及び焼却方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成する本発明の焼却装置は、下部に酸素含有ガス供給部を有すると共に上部に生成ガス排出部を有してなる廃棄物のガス化及び熔融を行うガス化熔融炉を備えた焼却装置であって、前記ガス化熔融炉が、その炉底部に、流下排出口と、その流下排出口に向かって下降傾斜する傾斜樋状部を有し、前記炉底部のうち前記傾斜樋状部を除く部分が、その傾斜樋状部に向かって下降傾斜する傾斜面であり、前記酸素含有ガス供給部の少なくとも一部が、前記傾斜樋状部に酸素含有ガスを送給し得るものであることを特徴とする。

0008

また本発明の焼却方法は、本発明の焼却装置におけるガス化熔融炉の炉底部における少なくとも傾斜樋状部内に、炭素を主成分とする強熱塊状体又はその強熱用塊状体及び廃棄物を装入すると共に、そのガス化熔融炉内の傾斜樋状部よりも上方に廃棄物又は廃棄物を主とする処理対象物を装入し、前記ガス化熔融炉内における炉底部に位置する廃棄物および/または強熱用固体燃料点火すると共に、ガス化熔融炉の下部に有する酸素含有ガス供給部から酸素含有ガスを供給し続けて前記装入物燃焼を継続させ、前記装入物の燃焼及び熱分解終末期に至った状態において、酸素含有ガス供給部により傾斜樋状部に酸素含有ガスを送給することによって、傾斜樋状部において強熱用塊状体又は強熱用塊状体及びおき火を高温燃焼させて不燃物の熔融及び熔融状態となった不燃物の流動性を向上させ、熔融状態となった不燃物又は固体状物を含有した溶融状態の不燃物を傾斜樋状部内で流下排出口に向かって流下させ、流下排出口を通じて流下排出させることを特徴とする。

0009

本発明においては、炭素を主成分とする強熱用塊状体又はその強熱用塊状体及び廃棄物をガス化熔融炉の炉底部における少なくとも傾斜樋状部内に装入し、ガス化熔融炉内の傾斜樋状部よりも上方に廃棄物又は廃棄物を主とする処理対象物を装入する。

0010

次いで、ガス化熔融炉内における炉底部に位置する廃棄物および/または強熱用固体燃料に点火する。ガス化熔融炉の下部に有する酸素含有ガス供給部から酸素含有ガスを供給し続けると、装入物の燃焼を継続させることができる。酸素含有ガスの供給流量は、そのガス化熔融炉に装入された装入物が無炎燃焼する流量のものとし、装入物の燃焼を、主としてその下部における無炎燃焼とすることが望ましい。

0011

ガス化熔融炉の下部に有する酸素含有ガス供給部から酸素含有ガスを供給し、上部に生成ガス排出部を有するので、燃焼(原則として無炎燃焼。以下同様。)により生成するガスは、全体として上向きに流れ、その燃焼の熱により、比較的近い上方の装入物が熱分解する。その熱分解により生成するガスも全体として上向きに流れ、更にその上方の装入物が予熱及び乾燥されて熱分解し易くなる。熱分解及び燃焼により生成するガスは、生成ガス排出部から排出され、別に生成ガス燃焼部を設けてそこへ送給する等して適宜に燃焼処理清浄化処理等がなされ、或いはその熱が利用される。熱分解及び燃焼の進行に伴い、装入物は順次減量される。

0012

ガス化熔融炉において装入物の熱分解及び燃焼が進むと、熔融状態となった不燃物、固体状の不燃物、及びおき火等は、炉底部の傾斜面に案内されつつ又は案内されずに下降して傾斜樋状部に集まり、それらがその傾斜樋状部において前記強熱用塊状体と混在することとなる。

0013

熱分解及び燃焼により装入物が十分に減量され、装入物の熱分解及び燃焼が終末期に至った状態において、酸素含有ガス供給部により傾斜樋状部に酸素含有ガスが送給されることにより、傾斜樋状部において前記のように熔融状態となった不燃物及び固体状の不燃物と混在して燃焼する強熱用塊状体又は強熱用塊状体及びおき火が高温燃焼する。これにより、固体状の不燃物の熔融が進み、熔融状態となった不燃物の流動性が向上するので、熔融状態となった不燃物又は固体状不燃物等の固体状物を含有した溶融状態の不燃物が、傾斜樋状部内を流下排出口に向かって流下し、流下排出口を通じて流下排出される。

0014

このように、ガス化熔融炉内から燃え殻等の残渣を排出することなく、炭素を主成分とする強熱用塊状体(例えば木炭塊、コークス塊黒鉛塊、或いは、熱分解及び燃焼により炭素を主成分とする強熱用塊状体となり得る木屑塊等)やガス化熔融炉内において装入物から生成したおき火等の熱源を用いて不燃物をガス化熔融炉内で熔融させ、熔融状態となった不燃物又は固体状不燃物等の固体状物を含有した溶融状態の不燃物を流下排出口を通じて流下排出させ、この流下排出物は、自然冷却等により冷却固化させることができる。不燃物の熔融をガス化熔融炉内での装入物の熱分解及び燃焼と一連に行わせることができるため、熱エネルギーのロスを低減させてコストを大幅に低下させることができる。

0015

また、通常の廃棄物を焼却した場合、前記の流下排出物は、自然冷却等により冷却固化させることにより、固形ガラス状物となり、有害金属等は固溶状態となり又は溶包され、半永久的に環境に溶出及び浸出することがないものとなるので、最終処分としての地上埋め立て処分を必ずしも要しない。ガス化熔融炉から排出される不燃物が粉塵の飛散や流出を生じない熔融固化塊となるので、環境を損なうことがない。これを例えば任意のサイズに破砕し、路盤材や、コンクリート骨材の一部としてリサイクル利用することもできる。

0016

ガス化熔融炉は、その全内側面を耐火物で構成することが望ましい。

0017

酸素含有ガス供給部は、空気等の酸素含有ガスを、例えば送風機により、ノズル等を通じてガス化熔融炉内に供給するものとすることができる。酸素含有ガス供給部は、ガス化熔融炉の下部以外に上部にも有していてもよい。

0018

傾斜樋状部は、全長にわたり上方に開口する溝状をなし、その底部が全長にわたり下降傾斜するが、その傾斜角は一定であることを要しない。傾斜樋状部の断面形状は、例えば方形状、上方拡開台形状、上方拡開の半円形状、弓形状若しくは半楕円形状等とすることができ、全長にわたり一定形状であることを要しない。炉底部の一端部に流下排出口を有し、傾斜樋状部が他端側からその流下排出口に向かって下降傾斜するものとすることができるほか、例えば炉底部の中央部に流下排出口を有し、その両側に、流下排出口に向かって下降傾斜する傾斜樋状部を有するものとすることもできる。

0019

炉底部のうち傾斜樋状部を除く部分は、その傾斜樋状部に向かって下降傾斜する傾斜面である。炉底部は、例えば、傾斜樋状部の両側に、その傾斜樋状部に向かって下降傾斜する傾斜面を有するものとすることができる。傾斜面は、平坦面とすることができるほか、例えば湾曲面とすることもできる。

0020

酸素含有ガス供給部の少なくとも一部は、傾斜樋状部に酸素含有ガスを送給し得るものである。傾斜樋状部に酸素含有ガスを送給するというのは、酸素含有ガス供給部の一部を傾斜樋状部内に有するものとして傾斜樋状部内に酸素含有ガスを直接供給することのほか、傾斜樋状部に対し酸素含有ガスを外部から吹き付けることを含む。後者の場合、装入物が存在する場合に傾斜樋状部に対しその外部の酸素含有ガス供給部から酸素含有ガスを吹き付けることが装入物により妨げられるものであっても、装入物の熱分解及び燃焼が終末期に至ることにより、熱分解及び燃焼により装入物が十分に減量されて外部からの吹き付けが可能となるものとすることができる。

0021

酸素含有ガス供給部は、傾斜樋状部の両側部に、その全長にわたり万遍なく有するものとすることが好ましい。傾斜樋状部において前記のように熔融状態となった不燃物及び固体状の不燃物と混在する強熱用塊状体又は強熱用塊状体及びおき火を傾斜樋状部の全長にわたり効率的に高温燃焼させ、固体状の不燃物の熔融及び熔融状態となった不燃物の流動性向上を効果的に進ませるためである。

0022

また、酸素含有ガス供給部として、炉底部の傾斜面上の物質を下降させるように酸素含有ガスを送出するものを有することが望ましい。ガス化熔融炉において装入物の熱分解及び燃焼が進んだ状態において、熔融状態となった不燃物、固体状の不燃物、及びおき火等が炉底部の傾斜面に案内されつつ下降して傾斜樋状部に達するのを助長するためである。

0023

傾斜樋状部の下降傾斜の傾斜角は、炉底部の傾斜面の傾斜角よりも小さいものとすることができる。

0024

この場合、傾斜樋状部の下降傾斜の傾斜角よりも炉底部の傾斜面の傾斜角が大きいので、熔融状態となった不燃物、固体状の不燃物、及びおき火等は、炉底部の傾斜面によってより確実性高く傾斜樋状部に案内することができる。

0025

また、傾斜樋状部の下降傾斜の傾斜角が炉底部の傾斜面の傾斜角よりも小さいので、傾斜樋状部に装入された強熱用塊状体、傾斜樋状部に集まった熔融状態の不燃物、固体状不燃物及びおき火等が傾斜樋状部における下方部に滞留してしまうことが避けられる。すなわち、強熱用塊状体及びおき火の高温燃焼により固体状の不燃物の熔融が進み、熔融状態となった不燃物の流動性が向上する前にそれらが傾斜樋状部内を下降してしまうことが防がれ、固体状の不燃物の熔融が進み、熔融状態となった不燃物の流動性が向上することによって、熔融状態となった不燃物又は固体状不燃物等を含有した溶融状態の不燃物が、傾斜樋状部内を流下排出口に向かって流下し、流下排出口に達するので、そられが流下排出口を通じて確実に流下排出される。

0026

傾斜樋状部の下降傾斜の傾斜角は、例えば5乃至30度とすることができる。好ましくは10乃至20度である。炉底部の傾斜面の傾斜角は例えば30乃至70度とすることができる。好ましくは40乃至60度である。

0027

本発明の焼却装置は、傾斜樋状部に送給する酸素流量を増大させるための酸素流量増大手段を備えるものとすることができる。装入物の熱分解及び燃焼が終末期に至った状態において、傾斜樋状部において前記のように熔融状態となった不燃物及び固体状の不燃物と混在して燃焼する強熱用塊状体又は強熱用塊状体及びおき火を効率的に高温燃焼させ、固体状の不燃物の熔融及び熔融状態となった不燃物の流動性向上を効果的に進ませるためである。

0028

傾斜樋状部に送給する酸素流量を増大させるための酸素流量増大手段としては、例えば、傾斜樋状部に送給する空気等の酸素含有ガスの流量を増大させることや、傾斜樋状部に送給する空気等の酸素含有ガスに酸素を混合させる等してその酸素濃度を高めること等を挙げることができる。酸素濃度を高めたガス、すなわち酸素富化ガスを強熱用塊状体又は強熱用塊状体及びおき火に吹きかけた場合、容易に1700℃前後の高温が得られ、固体状の不燃物の熔融及び熔融状態となった不燃物の流動性向上を容易に進ませることができる。

0029

本発明の焼却装置は、ガス化熔融炉の生成ガス排出部から排出された排ガスを次工程に送給するための排ガス管路を有し、その排ガス管路に、有害物を燃焼分解又は熱分解させるための有害物分解バーナーを備えるものとすることが好ましい。装入物の燃焼及び熱分解が終末期に至った状態において、強熱用塊状体及びおき火等の燃焼に伴う排ガス中のCO及びDXNs等の有害物を、有害物分解バーナーの火炎と熱により燃焼分解又は熱分解させるためである。より具体的には、例えば、排ガス管路の所定位置に有害物分解室を設け、全ての排ガスが有害物分解室を通過するものとし、有害物分解室を通過する排ガス流に有害物分解バーナーによる火炎を打ち込み、COの助燃による二酸化炭素化やDXNsの酸化・熱分解等により排ガス中の有害物が燃焼分解又は熱分解されるものとすることができる。また、有害物分解バーナーとしては、例えば、都市ガスLPG灯油A重油等(以下「商業燃料」と言う)用のバーナーを利用することができ、燃料自体の完全燃焼性が高くCOの生成が少ない燃料と、完全燃焼性の高い高性能バーナーが好ましい。

0030

COやDXNs等の有害物が、有害物分解バーナーによる燃焼分解又は熱分解により無害化された後の排ガスは、例えば、別に設けた排ガス冷却装置を経て200℃以下に冷却された後、集塵装置に送給され、フューム飛灰等が捕捉除去され、清浄化された後大気に放出されるものとすることができる。

0031

前記有害物分解バーナーは、管路(例えば前記有害物分解室)の内断面全域に及ぶ広角火炎を発生させ、排ガス管路を流れる全ての排ガスに火炎を及ぼすものとすることが望ましい。排ガス中の有害物の燃焼分解又は熱分解を、漏れを防いで効率良く行わせるためである。

0032

本発明の焼却装置は、流下排出口を上方に開口する熔融物流下管路を有し、その熔融物流下管路の下部に、溶融状態の不燃物を受容して固化させるための熔融物受容容器の受容部が連通され、その熔融物受容容器の受容部は、固化物を取り出すための開閉蓋により閉塞されるものとすることができる。

0033

この場合、熔融物受容容器は、熔融物流下管路を介してガス化熔融炉に連通する以外は外部から閉塞されているので、ガス化熔融炉内のガスが熔融物流下管路を介して熔融物受容容器から外部に噴出することが防がれる。

0034

従来の燃え殻(灰)の熔融方法においては、熔融物が炉外に取り出される際、一時外気にさらされ、作業者の目に触れるため、小規模熔岩流、又は製鉄所などにおける溶銑溶鋼取り扱い等のイメージとなって、一般的に馴染み難いという問題もあったが、これを密閉系で行うことができるので、一般の排出事業者自家処理施設としての焼却炉と殆ど変わらず馴染み易いものとなる。

0035

熔融物受容容器としては、例えば、外殻鋼材製缶構造とし、受容部の内壁面耐火物ライニングしたもの、又は、特殊鋳鉄により形成し、受容部の内壁面に離型材を塗布したもの等を挙げることができる。

0036

熔融物受容容器の受容部は、開閉蓋を開いた開口部に向かって漸次拡開する形状、例えば逆円錐型、上方に向かって拡開するテーパ形状等とすることにより、受容部内において固化した凝固塊を取り出し易くすることが好ましい。受容部の容積は、生成する溶融物等を、ゆとりをもって受容できる大きさのものが選択されることは言うまでもない。

0037

熔融物流下管路の下部は、開閉蓋に連結されて熔融物受容容器の受容部が連通されるものとすることもできる。

0038

なお、受容部の好ましくは中央部に、熔融物を受容する前に予めアンカー状金物投入しておくことにより、熔融物が凝固した際に金物が鋳包まれ、アンカーの上部を引き上げることによって容易に受容部から凝固塊を取り出すことができるものとすることができる。

0039

熔融物受容容器は、受容部内のガスを追い出すための不燃性ガス導入部を備えたものとすることができる。また、この場合、熔融物受容容器は、不燃性ガス導入部、及び熔融物流下管路を介してガス化熔融炉に連通する以外、外部から閉塞されているので、ガス化熔融炉内のガスが熔融物流下管路を介して熔融物受容容器から外部に噴出することが防がれる。受容部内に存在し得る空気および/またはガス化熔融炉から流入したガスは、必要に応じ不燃性ガス源から不燃性ガス導入部を経て導入された不燃性ガスにより置換することによって、溶融状態の不燃物等が熔融物流下管路を通じて受容部に流下した際に爆発が生じることを防ぐことができる。

0040

不燃性ガス導入部は、開閉蓋に設けることができる。また不燃性ガスとしては、アルゴン二酸化炭素ガス窒素ガス等を用いることができる。

発明を実施するための最良の形態

0041

本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

0042

図面は何れも本発明の実施の形態の一例としての焼却装置についてのものであって、図1は焼却装置の概要断面図、図2は、図1におけるII−II線概要端面図である。

0043

ガス化熔融炉10は、外殻が鋼材製缶構造で、内壁全面を耐火物でライニングした築炉構造であり、内部の水平断面形状は方形状である。ガス化熔融炉10の炉底部の一端部に流下排出口12を有し、上方開口の溝形状をなす傾斜樋状部14の底部が他端側からその流下排出口12に向かって約10度の一定角度で下降傾斜する。炉底部のうち傾斜樋状部14を除く部分は、その傾斜樋状部14に向かってその両側から約45度の一定角度で下降傾斜する傾斜面16である。

0044

ガス化熔融炉10の上端部には、装入口開閉蓋18を備えた装入口20を有し、ガス化熔融炉10における流下排出口12が位置する側の下側部に、点検扉22を備えた炉内点検口24を有する。点検扉22には、開閉可能な点火口扉26を備えた点火口28が設けられ、点火口扉26には、点火装置30としてLPGの小形ガスバーナー装備されている。この点火装置30は、ガス化熔融炉10内の廃棄物32に点火されたことが確認された後、自動的に作動停止する。炉内点検口及び点火口28は、稼働中(運転中)においては点検扉22及び点火口扉26で閉塞される。なお、点火装置30としては、ガスバーナーのほかに、電熱プラズマトーチ等を適宜選択することができる。また、ガス化熔融炉10内における傾斜面16の上側に、温度センサー34が設けられている。

0045

両傾斜面16には、多数のガス化供空ノズル36(酸素含有ガス供給部)を、傾斜面16の角度の半分程度の下向き角度で万遍なく多数開口する。また傾斜樋状部14の両側壁に、その全長にわたり万遍なく多数の残渣熔融供空ノズル38(酸素含有ガス供給部)をやや下向きに開口する。これらのガス化供空ノズル36及び残渣熔融供空ノズル38には、例えば内径3乃至50mmの耐熱鋼管、不鋳鋼管磁製管アルミナ窒化ケイ素等)等を用いることができる。

0046

ガス化供空送風機40は、ガス化供空ノズル36を通じてガス化熔融炉10内に空気を供給する。また残渣熔融供空送風機42は、酸素供給源44からの酸素を供給路の途中で混合した酸素富化空気を、残渣熔融供空ノズル38を通じて傾斜樋状部14内に供給する。

0047

流下排出口12の下方に流下排出用の貫通孔46及びその貫通孔46に接続された流下排出管48からなる熔融物流下管路が設けられている。熔融物流下管路の断面形状は、木炭等の強熱材やおき火等の固形物が熔融物の流下を栓状に妨げることを防ぐために、楕円形三角形長方形等の非円形とした。

0048

溶融状態の不燃物を受容して自然冷却等により冷却固化させるための熔融物受容容器50は、逆円錐形状に上方に開口する受容部52を有し、その受容部52の上方開口部は、固化物を取り出すための開閉蓋54により閉塞されている。熔融物受容容器50は、特殊鋳鉄製で、受容部52の内壁面に離型材を塗布してなる。開閉蓋54には、流下排出管48の下部が連結され、熔融物流下管路を介して流下排出口12と受容部52が連通されている。

0049

受容部52の中央部に配置されているアンカー56は、受容部52内で固化した凝固塊を抜き取るための玉掛け用の吊り具である。受容部52に受容した熔融物が固化して、アンカー56が鋳包まれた状態において、そのアンカー56の上端部を引き上げることによって容易に受容部52から凝固塊を取り出すことができる。

0050

熔融物受容容器50の開閉蓋54には、受容部52内のガスを追い出すための不燃性ガス導入部58(不燃性ガスは二酸化炭素)を備える。受容部52内に存在し得る空気および/またはガス化熔融炉10から流入したガスは、必要に応じ不燃性ガス源60から不燃性ガス導入部58を経て導入された不燃性ガスにより置換することによって、溶融状態の不燃物等が熔融物流下管路を通じて受容部52に流下した際に爆発が生じることを防ぐことができる。

0051

ガス化熔融炉10の上側部に、生成ガス排出口62(生成ガス排出部)を有し、その生成ガス排出口62には、ガス化熔融炉10内で生成したガス及び室外から供給した酸素含有ガスを含む全てを次工程に送給するための排ガス管路64が接続されている。排ガス管路64は、有害物分解室66を経て、生成ガス燃焼室68への導入部である生成ガス着火室70に接続されている。有害物分解室66に設けた有害物分解バーナー72は、商業燃料バーナーであり、有害物分解室66の内断面いっぱいに拡がる広角火炎を生ずるように燃焼させる。

0052

生成ガス着火室70には、着火助燃バーナー74を有し、生成ガス燃焼室68の上側部には、熱利用設備又は排ガス処理設備等に排ガスを送出するための排ガス送出口76が設けられている。また生成ガス燃焼室68の上端部には、熱利用設備又は排ガス処理設備側において、燃焼ガス受け入れができない緊急事態が発生した場合に、ガス化熔融炉10及び全施設を緊急停止させると共に、緊急的に瞬時に開閉装置78を作動させて排気を行い安全を確保するための緊急排気筒80が、緊急避難対策として設けられている。

0053

廃棄物32(例えば、金属、ガラス天然繊維合成繊維無機繊維プラスチック等の混合物)を焼却する場合、傾斜樋状部14内の全長にわたり木炭塊Cを装入した上で、装入口20からガス化熔融炉10内に廃棄物32を装入する。溶融固化物をガラス状とする上で、必要に応じ、ガラス屑(主成分:SiO2)、川砂(主成分:SiO2)、ソーダ灰(Na2CO3)等の二酸化珪素を主成分とする材料を適量加えることもできる。

0054

次いで、点火装置30により、ガス化熔融炉10内における炉底部に位置する廃棄物32および/または木炭塊Cに点火すると共に、ガス化供空送風機40を作動させてガス化供空ノズル36を通じてガス化熔融炉10内に空気を供給する。ガス化供空ノズル36から空気を供給し続けると、装入物の燃焼を継続させることができる。空気供給流量は、装入物が無炎燃焼する流量のものとし、装入物の燃焼を、主としてその下部における無炎燃焼とする。

0055

ガス化熔融炉10の下部に位置するガス化供空ノズル36から空気を供給し、上部に生成ガス排出口62を有するので、無炎燃焼により生成するガスは、全体として上向きに流れ、その燃焼の熱により、比較的近い上方の装入物が熱分解する。その熱分解により生成するガスも全体として上向きに流れ、更にその上方の装入物が予熱及び乾燥されて熱分解し易くなる。熱分解及び燃焼により生成するガスは、生成ガス排出口62から排出され、排ガス管路64を通じて、有害物分解室66を経、生成ガス着火室70において着火・助燃バーナー74により着火され又は助燃されて生成ガス燃焼室68において燃焼する。着火・助燃バーナー74は、ガス化熔融炉10において熱分解ガスが生成している間、熱分解ガスの着火及び助燃を行うためのものである。

0056

熱分解及び燃焼の進行に伴い、ガス化熔融炉10内装入物は順次減量される。ガス化熔融炉10において装入物の熱分解及び燃焼が進むと、熔融状態となった不燃物、固体状の不燃物、及びおき火等は、炉底部の傾斜面16に案内されつつ又は案内されずに下降して傾斜樋状部14に集まり、それらがその傾斜樋状部14において木炭塊Cと混在することとなる。その際、傾斜面16の傾斜角が大きく、而もガス化供空ノズル36が斜め下向きに空気を送出するので、熔融状態となった不燃物、固体状の不燃物、及びおき火等が傾斜面16に案内されつつ下降して傾斜樋状部14に確実性高く達する。

0057

熱分解及び燃焼により装入物が十分に減量され、装入物の熱分解(ガス化)及び燃焼が終末期に至った状態(この状態は、例えば温度センサー34が所定温度以上の高温となることにより、或いは図示しない装入物レベルセンサ等により検知することができる)において、残渣熔融供空送風機42を作動させると共に酸素供給源44からの酸素供給を開始すると、残渣熔融供空ノズル38から傾斜樋状部14内に酸素富化空気が送給される。それと共に、装入物が十分に減量されたためガス化供空ノズル36からの空気が傾斜樋状部14に吹きかけられることとなる。これにより、傾斜樋状部14において、熔融状態となった不燃物及び固体状の不燃物と混在して燃焼する木炭塊C又は木炭塊C及びおき火が高温燃焼する。そのため、固体状の不燃物の熔融が進み、熔融状態となった不燃物の流動性が向上するので、熔融状態となった不燃物又は固体状不燃物等の固体状物を含有した溶融状態の不燃物が、傾斜樋状部14内を流下排出口12に向かって流下し、流下排出口12、貫通孔46及び流下排出管48を通じて熔融物受容容器50の受容部52内に流下排出される。傾斜樋状部14の下降傾斜角が小さいので、傾斜樋状部14に装入された木炭塊C、傾斜樋状部に集まった熔融状態の不燃物、固体状不燃物及びおき火等が傾斜樋状部14における下方部に滞留してしまうことが避けられる。すなわち、木炭塊C及びおき火の高温燃焼により固体状の不燃物の熔融が進み、熔融状態となった不燃物の流動性が向上する前にそれらが傾斜樋状部14内を下降してしまうことが防がれ、固体状の不燃物の熔融が進み、熔融状態となった不燃物の流動性が向上することによって、熔融状態となった不燃物又は固体状不燃物等を含有した溶融状態の不燃物が、傾斜樋状部14内を流下排出口12に向かって流下し、流下排出口12に達するので、そられが流下排出口12を通じて確実に流下排出される。

0058

受容部52に受容した熔融物が冷却固化したならば、アンカー56の上端部を引き上げることによって容易に受容部52から凝固塊を取り出すことができる。

0059

また、装入物の燃焼及び熱分解が終末期に至った状態においては、木炭塊C及びおき火等の燃焼に伴い排ガス中にCO及びDXNs等の有害物を含み得る。この状態において有害物分解バーナー72を作動させて有害物分解室66の内断面いっぱいに拡がる広角火炎を発生させることにより、有害物分解室66を通過する排ガス流にもらさず有害物分解バーナー72による火炎を打ち込み、COの助燃による二酸化炭素化やDXNsの酸化・熱分解等により、排ガス中の有害物を燃焼分解又は熱分解する。なお、有害物分解バーナー72は、ガス化熔融炉10が可燃性ガス(熱分解ガス)を生成している間は作動させない。ガス化熔融炉10が可燃性ガス(熱分解ガス)を生成している間も装入物の燃焼及び熱分解が終末期に至った状態においても、ガス化熔融炉10内で発生した二酸化炭素の大半は、ガス化熔融炉10内に存在する高温炭素と反応して一酸化炭素となるが、有害物分解室66および/または生成ガス燃焼室68内で燃焼し、再び二酸化炭素となる。

0060

このように、燃え殻など残渣をガス化熔融炉10外に排出することが不要となり、従って排出手段(装置機器)、排出作業が不要となることから、ガス化熔融炉10の設置コストが合理化され、粉塵飛散、流出が皆無となり、作業環境が清浄に維持され、粉塵に混じる重金属、DXN sなど有害物の環境への拡散が防止される。

0061

燃え殻など残渣を、ガス化熔融炉10内で熔融固化するため、一旦炉の外に取り出して冷却した後、再加熱して熔融固化する方法に比較して、別の施設(溶解炉排ガス処理施設等)と、多量の燃料を不要とするため経済的となった。

0062

この焼却装置により得られた熔融固化塊は、金属等を含む燃え殻(焼却炉灰)に係る判定基準による有害物質溶出試験適に準ずる溶出濃度が、すべて「基準値以下」及び「検出されない」であった。

0063

なお、DXNs(Co−PBCを含む)は検出されなかった。

0064

木炭塊C及びおき火等の燃焼に際して生成する排ガス中の、主としてCO及びDXNsは、有害物分解バーナー72で燃焼分解又は熱分解され、CO濃度は100ppm以下となり、DXNs(Co−PBC含む)濃度は0.01ng−TEQ以下となった。

0065

なお、以上の実施の形態についての記述における構成部品の寸法、個数材質、形状、その相対配置などは、特にそれらに限定される旨の記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。

発明の効果

0066

本発明によれば、廃棄物の焼却及び不燃残渣の処理を、有害物の環境への飛散及び流出を短期的にも長期的にも有効に防ぎつつ低コストで実行することができる。

図面の簡単な説明

0067

図1焼却装置の概要断面図である。
図2図1におけるII−II線概要端面図である。

--

0068

C木炭塊
10ガス化熔融炉
12流下排出口
14傾斜樋状部
16 傾斜面
16 両傾斜面
18装入口開閉蓋
20 装入口
22点検扉
24 炉内点検口
26点火口扉
28 点火口
30点火装置
32廃棄物
34温度センサー
36ガス化供空ノズル
38 残渣熔融供空ノズル
40 ガス化供空送風機
42 残渣熔融供空送風機
44酸素供給源
46貫通孔
48 流下排出管
50熔融物受容容器
52受容部
54 開閉蓋
56アンカー
58不燃性ガス導入部
60 不燃性ガス源
62生成ガス排出口
64排ガス管路
66有害物分解室
68生成ガス燃焼室
70 生成ガス着火室
72 有害物分解バーナー
74着火・助燃バーナー
76排ガス送出口
78開閉装置
80 緊急排気筒

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