JPH01273908A

JPH01273908A - 都市ごみ焼却灰の処理方法および装置

Info

Publication number: JPH01273908A
Application number: JP63101360A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Kinoshita; 勝雄木下; Kozo Akahide; 赤秀　公造; Takehisa Hasegawa; 長谷川　武久; Taketoshi Yamazaki; 山崎　健利
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1988-04-26
Filing date: 1988-04-26
Publication date: 1989-11-01
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: JPH0721329B2

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】し産業上の利用分野］本発明は、都市ごみ焼却灰の処理方法および装置に関し
、さらに詳しくは、都市ごみの焼却灰を溶融処理してス
ラグ化し、減容（容積な減縮）して排出処理する方法お
よびその装置に関する。

〔従来の技術〕

都市ごみは従来、埋立によって処分されていたが、埋立
の用地確保が難しくなり、−旦焼却してから焼却灰を埋
立処分するようになってきている。最近では、都市ごみ
の７０％近くが焼却処分されている。

しかし、ごみの焼却によっても約１０〜１５％の焼却灰
が発生し、灰の埋立処分用の用地すら逼迫するような状
況になってきた。また、灰は埋立処分において、微粉状
圧の飛散、重金属類の浸出、未燃焼物による悪臭など環
境上の問題も生ずるのでその対策も必要である。

一方、都市ごみを加熱するためにプラズマトーチを用い
ることが知られており、塵芥乾留方法が特開昭５１−１
３２６６９の公報に開示されている。また、実公昭５３
−３３４２４にはプラズマアーク柱から直接輻射される
熱および対流される熱を、金属などを含む、区分されな
い塵芥に与える装置が記載されている。これらの技術は
、プラズマを塵芥処理そのものの熱源としており、プラ
ズマエネルギー原単位が高い。

〔発明が解決しようとする課題］都市ごみの焼却処理について焼却灰を排出しないこと、
エネルギー消費量が少なく安定した操業が可能で、自動
運転が可能であることが極めて望ましい。本発明はこの
ような要求を満足させるために研究を重ね、焼却された
都市ごみの焼却灰をプラズマを用いて溶融処理すること
が目的達成のため好ましいことを見出した。また、この
焼却灰の溶融処理に当って、溶融スラグの排出口の閉塞
トラブルによって、連続操業をすることが困難であると
いう問題があったが、この点を解決する装置を開発した
。本発明はこのような装置の開発に伴って可能となった
都市ごみ焼却灰の処理方法およびその装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、都市ごみの焼却炉から排出される焼却灰を溶
融処理してスラグ化し、減容するとともに環境上の問題
を一挙に解決することを狙ったものであり、都市ごみの
焼却処理に当り、焼却炉から排出される焼却灰を、プラ
ズマにより溶融し、溶融したスラグを連続的に排滓しつ
つ、水砕処理を施し、水砕スラグとして排出することを
特徴とする。

このような焼却灰処理方法を連続的に実施するための装
置としては、都市ごみの焼却処理によって発生する焼却
灰をプラズマ発生装置により溶融する装置であって、炉
底れんが内に下向きノズルから成る排滓口を配設し、該
スラブ溜めと排滓口との間に溢流堰を設けると共に該溢
流堰には灰供給口から隔離する方位に切込みを設け、か
つ、前記下向きのノズル下端には末拡がり孔を形成した
ことを特徴とする都市ごみ焼却灰の処理装置である。

〔作用］本発明においては、都市ごみの焼却とプラズマによる焼
却灰の溶融、水砕スラグ化の一連の工程を、エネルギー
自給の下に、安定した操業の自動運転によって達成する
ことが可能である。

また本発明の装置によれば溶融スラグの排出口を閉塞す
ることな（溶融スラグを連続的に排滓し水砕処理を円滑
に行うことができ、上記方法を連続的に実施することが
可能となった。

〔実施例〕

第１図は通常の都市ごみ焼却工場の焼却灰処理に本発明
を適用した焼却工場の全体フローシートである。第１図
中符号１〜１４については公知の通常実施されている都
市ごみ焼却のための清掃工場のレイアウトである。

先ずこれについて説明する。ごみ収集運搬車１により収
集されたごみはごみビット２中へ投棄される。ビット２
内のごみは天井クレーン３により焼却炉５の投入ホッパ
４へ供給される。ごみは焼却炉５内に逐次移送され、ス
トーカ（火格子）下部より供給される予熱空気によって
燃焼する６ごみは燃焼の進行とともにストーカ上を次第
に下方へ移動し、最後に焼却灰となって水槽１３内に落
ち冷却される。水槽内の焼却灰は灰コンベアにより灰ピ
ッｌ−１４内に排出される。通常の清掃工場では、灰ビ
ットＩ４内の焼却灰は天井クレーンによって天運搬車に
移されて埋立地に運ばれ、埋立処分されている。

一方、焼却炉でごみの焼却により発生した燃焼ガスは煙
道を通って廃熱ボイラ６で熱交換され。

電気集塵３１０で除塵され、さらに有害ガス除去装置１
１で清浄化された後、煙突１２から大気中に放出される
。

また、廃熱ボイラ６によって発生した蒸気は蒸気へラダ
７に入り、冷暖房用に用いられたり蒸気タービンにより
発電機８を回し、工場内の必要設備用動力源としての電
力を発生する。使用済蒸気は復水器９を経由して再び廃
熱ボイラ６に送られる。

以上述べたシステムは、旧来の通常実施されている都市
ごみ処理方法であり、ここではごみ処理量の約【０〜１
５％の焼却灰が発生し、灰は埋立処分されなければなら
ない。

本発明は灰ビット１４内の灰をさらに灰コンベアにより
搬出すると同時に、灰溶融炉１５の灰ホッパ２１ヘフィ
ードする。灰ホッパ２１内に設置された灰自動切出し装
置２２により灰ホッパ２１内の灰は逐次連続して灰溶融
炉１５内に装入される。灰溶融炉１５の上方にはプラズ
マトーチ１６が設置されており、このプラズマトーチ１
６は炉内に装入された灰を溶融する。溶融した灰はスラ
グ化して灰溶融炉１５の炉底にたまる６灰溶融炉１５の
下部にはスラグ排出口２３が設けられており、灰溶融炉
１５の炉底に溜った溶融スラグは排出口２３により連続
して炉外に排出される。排出されたスラグは水砕設備１
７により逐次水砕スラグ１８として取出される。

第２図に灰溶融炉１５を示した。

第２図（ａ）は水平断面図を示し、第２図（ｂ）はその
Ｂ−Ｂ矢視、第２図（ｃ）はそのＣ−Ｃ矢視である。

灰溶融炉１５の炉底にはスラグ排出口２３およびプラズ
マトーチの外部電極２８が設けらねでいる。排出口２３
は周縁部が耐火物製の堰２４により構成されていて炉底
に溜ったスラグが直ちに排出口２３から流出するのを抑
止する。炉底から所定の水準の高さの位置で、堰２４の
特定の方位に切込み２５を設け、炉底のスラグはこの切
込みを溢流して排出口２３から炉外へ流出する。

排出口２３のノズル２６は炉底耐火物の厚さの途中で切
れるように配設し、ノズル２６の下端より下方は、排出
口２３の径を拡大して末拡がり孔２７を形成し、流出す
るスラグがノズル先端から周辺に接触することなく滴下
するようにしている。

連続ＦＪ１滓を実現するためには、少量の流出スラグを
ノズル２６を閉塞することなく排出することが重要であ
って、本発明になる灰溶融炉１５はこの目的を十分に達
成することができる。すなわち本発明においてはスラグ
排出口を炉内において、最も温度の高い炉底に位置せし
めたこと、さらに溢流したスラグが流下していき、ノズ
ル先端から離脱する位置を炉底耐火物の内部に設けたこ
と、の２点によりノズル出口が炉内溶融スラグ溜りから
極めて近い距離にあって、ノズル出口温度を必然的に高
温に保持することが容易である。従って、炉の操業中は
常にノズル出口温度がスラグの凝固温度より高温に保持
され、ノズル内部のスラブによる閉塞が防止される。

また本発明において、スラグを溢流させるための堰の切
込み設置と切込みの設置方位の決定が重要である。もし
、切込みを設けなければ溶融スラグは排出口の周囲のい
ずれの方位からも溢流が可能となる。第２図において、
焼却灰は灰供給口３０から炉内に供給されるが、灰が溶
融するためには有限の時間を要するから灰は一定時間炉
内に滞留しなければならない。従って、切込みがなけれ
ば未溶融の灰が堰を溢流して炉外に排出されたり、ある
いは未溶融なるが故に低温であって、ノズル出口を閉塞
させる可能性も生ずる。堰に切込みを設け、かつ切込み
の設置方位を灰供給口から隔離する方位に調整すること
により炉内に供給された焼却灰の炉内の滞留時間を必要
な長さだけ確保することができる。

以上の処理工程において、灰ビット１４から搬出された
焼却灰の含水率はかなり高く、溶融炉での溶融電力原単
位が大きくなるので、灰ホッパ２１へ供給するに先立ち
、予め乾燥する等の手段を適宜溝する。

一方、焼却灰は２〜５％程度の未燃焼有機物が含まれる
が、プラズマによる溶融時に熱分解してガス化する。プ
ラズマの特徴として極めて少量のガスによる加熱が可能
であり、かつプラズマガスの種類を選択して雰囲気調整
することが可能であるから、熱分解を還元性雰囲気下で
行い、可燃性のガスとして排ガス孔２９より回収するこ
とができる。そこで灰溶融炉からの排ガスを回収して、
焼却炉の２次燃焼室に戻して燃焼させればエネルギー効
率を改善することも可能である。

プラズマ加熱に必要とする電力は、焼却灰の溶融に対し
ては、約６００〜７００ＫＷＨ／ｌである。

１５０ＫＷのプラズマトーチを用いた溶融炉に第１表の
組成を持ったごみ焼却成約１００ｋｇを装入して溶融し
、熱分解ガスを除塵、冷却後に採取して組成分析し、さ
らに灰溶融後にスラグを出滓して冷却し、組成分析を行
った。

熱分解ガスならびにスラグの組成をそれぞれ第２表なら
びに第３表に示した。

第２表から明らかなように１分解ガスはＨ２＋ＣＯを約
６０％含有するのでＨ２とｃｏの燃焼熱を考慮すると、
分解ガスの発熱量は約２００゜Ｋｃａｆｆ／ｍ’で、燃
料ガスとして使用することが十分に可能である。

第　１　表　　焼却灰組成（重量％）［発明の効果］本発明方法によれば、都市ごみの焼却によって生ずる焼
却灰を減容、無害化し、さらにこれを積極的に再利用す
ることができるので、埋立地の逼迫などの解決を図るこ
とができる。

また本発明装置は焼却灰を溶融処理し、溶融スラグの排
出口の閉塞を生ずることがなく、安定的な連続操業を可
能とするものである。

本発明は都市ごみ以外の産業廃棄物の処分に対しても適
用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すフローシート、第２図は
実施例の灰溶融炉の（ａ）水平断面図、（ｂ）そのＢ−
Ｂ矢視図、（ｃ）そのＣ−Ｃ矢視図である。ｌ−・ごみ収集運搬車　２−・・都市ごみビット３・・
・天井クレーン　　４・・・ごみ投入ホッパ５・・・ご
み焼却炉　　　６・・・廃熱ボイラ７・・・蒸気へラグ
　　　８・−・タービン発電機９・・・復水器　　　　
　１０・・・電気集塵器１１・・・有害ガス除去装置１２・・・煙突　　　　　１３・・−焼却灰冷却ビット
１４−・−焼却灰ビット　１５・・・灰溶融炉１６・・
・プラズマトーチ１７・・・スラグ水砕設備１８・・・水砕スラグ　　２１−・・灰ホッパ２３・・
−スラグ排出口　２４・・・堰２５・・・切込み　　　
　２６・・−ノズル２７・・・末拡がり孔

Claims

【特許請求の範囲】１　都市ごみの焼却処理に当り、焼却炉から排出される
焼却灰を、プラズマにより溶融し、溶融したスラグを連
続排滓しつつ水砕処理を施し、水砕スラグとして排出す
ることを特徴とする都市ごみ焼却灰の処理方法。２　都市ごみの焼却処理によって発生する焼却灰をプラ
ズマ発生装置により溶融する装置において、炉底に溶融
スラグ溜めを設け、炉底れんが内に下向きノズルから成
る排滓口を配設し、該スラグ溜めと排滓口との間に溢流
堰を設けると共に該溢流堰には灰供給口から隔離する方
位に切込みを設け、かつ、前記下向きのノズル下端には
末拡がり孔を形成したことを特徴とする都市ごみ焼却灰
の処理装置。