JPH0842832A - 回転炉を用いたゴミ焼却灰の溶解方法とゴミ溶解処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゴミ焼却灰の溶解に於いて、単なるゴミ焼却
灰の減容化という意味だけではなく、ＳＯｘ、ＮＯｘ、
ＣＯ並びにダイオキシンの発生を抑制でき、しかも、溶
解物質をリサイクル利用できるようにすること。 【構成】 ゴミの焼却後に発生した焼却灰を回転炉に投
入し、且つ、同様にガラス屑を主体とする形成助材を投
入し、燃料に理論混合比率を上回る過度の純酸素を混合
して燃焼させて前記焼却灰と形成助材とを溶解し、この
時発生するガスを残余酸素により再燃焼せしめ、その溶
解排気ガスの排気系内で酸素濃度を検知し、これに基づ
いて前記純酸素の供給量を、溶解炉中の酸素濃度が６％
を越えるように増減制御し、その溶解排気ガスは一次冷
却して後に集塵機を介して大気放出し、他方、溶解スラ
グを所定の形状に形成固化する二次処理工程に移す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転炉を用いたゴミ焼
却灰の溶解方法に関し、例えば、都市ゴミ等を焼却した
際に発生した焼却灰を爾後処理する手段として用いられ
る回転炉を用いたゴミ焼却灰の溶解方法とゴミ溶解処理
装置ゴミ焼却灰の溶解方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴミ焼却に際して発生する主たる有害物
質としては、ＳＯｘ（硫黄酸化物）、ＮＯｘ（窒素酸化
物）、ＣＯ（一酸化炭素）及びダイオキシンがある。都
市ゴミには種々の物質が含まれており、例えば、タイヤ
等のゴムには加硫に用いた硫黄が含まれており、また、
焼却に際して完全燃焼が期待できないので、ＣＯの発生
も阻止できないのが現状である。加えて、焼却に際して
発生した排気ガスの集塵において、低温処理により、特
に電気集塵機を使用する場合に発生し易いダイオキシン
も問題となっている（厚生省の「ダイオキシン類発生防
止等ガイドライン」がある）。 勿論、このダイオキシ
ンの発生には、燃焼温度、ＣＯ濃度、Ｏ_２濃度が、その
因子として挙げられていることは知られているところで
ある。

【０００３】このように、焼却灰は、ダイオキシンを含
めた各種の有害物質を含んでおり、これをの取り扱い運
搬に際して飛散する恐れや、その爾後処理において単に
土中に埋設すると雨、地下水によって流出することで公
害問題を引き起こすことになり、その廃棄処理は慎重に
行われなければならない。一般に、都市ゴミ等を焼却し
た残存焼却灰（バグフィルター等で収集されたものも含
む）は、これを埋め立て地に埋設したり、その他に土木
基礎工事においてコンクリート打設に際して地中に埋設
したりして爾後処理されていたが、平成８年度からは二
次を経ないと投棄処理できないことが決まっている。こ
うした問題を解決する方法として、最近に至ってゴミ焼
却灰を高温で溶解しようとする手段が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この溶解処理方法は、
溶解対象物が主に非鉄物質であるところから、電気炉を
用いるのは技術的に困難であり、従って、従来一般に用
いられている固体、気体又は液体燃料を用いてたバーナ
ーによる燃焼方式か、アーク電気炉を用いる方法が採ら
れることになる。 特に、近年発達して来たバーナー方
式の加熱手段は、高温度、熱効率、コスト、制御の容易
性の観点から、広く普及され始めている。

【０００５】このバーナー方式では、ＬＰＧ或いはＮＬ
Ｇ、その他の燃料を用いるが、これを燃焼させる空気
は、空気圧縮機、例えば、遠心式タービン等のポンプで
供給される。 この燃焼方式では、ゴミ焼却灰を溶解す
るに十分な高温度を得ることが出来るが、前述の空気圧
縮方式では、大気中の窒素が大量に混入されたままであ
るのでＮＯｘの発生を阻止できず、また、必要酸素の供
給に大量の空気量を溶解炉内に投入することになり、完
全燃焼を期待し難いのみならず、熱効率も悪くなる。
従って、ＣＯの発生を抑制することが難しく、このＣＯ
が存在するということが、このＣＯと密接な関係をもつ
と言われているダイオキシンの発生も抑制できていない
ことが分かっている。

【０００６】本発明は、こうした現状に鑑み、ゴミ焼却
灰の溶解に於いて、単なるゴミ焼却灰の減容化という意
味だけではなく、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ並びにダイオキ
シンの発生を抑制でき、しかも、溶解物質をリサイクル
利用できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるロータリ
ーふぁーネスを用いたゴミ焼却灰の溶解方法は、上記目
的を達成するべく、ゴミの焼却後に発生した焼却灰を回
転炉に投入し、且つ、同様にガラス屑を主体とする形成
助材を投入し、燃料に理論混合比率を上回る過度の純酸
素を混合して燃焼させて前記焼却灰と形成助材とを溶解
し、この時発生するガスを残余酸素により再燃焼せし
め、その溶解排気ガスの排気系内で酸素濃度を検知し、
これに基づいて前記純酸素の供給量を、溶解炉中の酸素
濃度が６％を越えるように増減制御し、その溶解排気ガ
スは一次冷却して後に集塵機を介して大気放出し、他
方、溶解スラグを所定の形状に形成固化する二次処理工
程に移す、という手段を講じたのである。尚、上記燃料
はＮＬＧ又はＬＰＧを用いるのが好ましい。

【０００８】本発明にかかるゴミ焼却灰の溶解処理装置
は、上記目的を達成するべく、ゴミの焼却後に発生した
焼却灰を溶解する回転炉と、該回転炉に備えられた純酸
素バーナーと、酸素混合比を理論混合比よりも過多の状
態に調整する制御バルブと、焼却灰及びガラス屑を主体
とする形成助材を投入する投入手段と、その溶解排気ガ
スの排気系内に設けた酸素濃度測定手段と、該酸素濃度
測定手段により得られた結果に基づいて前記制御バルブ
を、溶解炉中の酸素濃度が６％を越えるようにように制
御する制御手段と、前記溶解排気ガスを冷却する一次冷
却塔と、該一次冷却塔に繋がる集塵機とを備える、とい
う手段を講じた。

【０００９】尚、本発明の方法の実施に際して用いられ
る純酸素とは、液化酸素そのもの、或いはこれを気化さ
せたものを言う。 また、本発明の方法に用いられる回
転炉とは、金属溶解に用いられている、それ自体は公知
の溶解炉である。

【００１０】

【作用】本発明によれば、制御によって供給された過度
の純酸素によって燃料を燃焼させるので、高温で完全燃
焼を期待でき、加えて、焼却灰から発生した燃焼可能な
ガス、ＣＯについても、回転炉の回転による内部雰囲気
の撹拌により、過度の純酸素の残余分と充分な混合状態
が現出されて、その純酸素の残余分によって完全燃焼さ
せることができ、焼却灰の溶解に際してのＣＯの発生を
殆ど無くすることができる（５０ｐｐｍ以下）。 これ
によって、溶解炉の排気ガス中の酸素濃度を、６％を十
分に超えた値とすることができるのである。

【００１１】また、純酸素によって燃料を燃焼させるの
で、圧縮空気を用いたバーナーに比べて、窒素酸化物の
発生を格段に抑制できるのみならず、高温燃焼により、
その後のダイオキシンの発生も未然に防止できるのであ
る。更に、純酸素燃焼による高温発生により、ガラス屑
を主体とする形成助材の溶解も容易に行い得て、ローリ
タリーファーネスによる回転によって、溶解された形成
助材が焼却灰の溶解スラグと一体になり易く、焼却灰の
溶解スラグからの二次処理（リサイクル）、例えば、タ
イル形成、ブロック形成、或いはそれに必要なペレット
形成を行い得るのである。この溶解に伴う排気ガス（上
記のように殆ど有害物質を含んでいない）は、一次冷却
を経て再度集塵機に通され、これによって、大気への有
害物質の放出を一層確実に防止される。

【００１２】

【実施例】本発明の回転炉を用いたゴミ焼却灰の溶解方
法とゴミ焼却灰の溶解処理装置の好適実施例について以
下図面に基づいて詳述する。図１は、ゴミ焼却灰の溶解
処理装置の全体の正面を示し、１は、回転炉を示し、こ
の回転炉１の構造は、一般に金属溶解に用いるものと実
質的に同一である。溶解解対象となるのは、一般の都市
ゴミ焼却炉において焼却された残存灰及びその集塵装置
のバグフィルターで収集された飛灰であり、これが溶解
炉に投入される。 図２は、溶解処理装置の全体の平面
を示し、図３は、回転炉１の出湯状態を示す側面図、図
４は、焼却場から搬入されてきた焼却灰を、後述する投
入手段２に搬送するコンベア７へ投入する状態を示す。

【００１３】この回転炉１は、回転燃焼のために、円筒
状の炉本体を、その円筒軸芯を横に寝かせる状態で回転
自在に設置し、且つ、出湯のために、その炉本体軸芯方
向の略中間位置に、この軸芯方向に直交する水平軸芯回
りに炉本体を回動させるよう構成されている。更に、こ
の回転炉１の一側端面の開口に臨ませて、純酸素バーナ
ー１ａを移動自在に設置し、この純酸素バーナー１ａを
移動させて、その開口を出湯口として用いるよう構成さ
れている。

【００１４】この純酸素バーナー１ａは、純酸素を燃料
ガスＬＰＧと混合させる制御バルブを備えている。 純
酸素は、酸素ボンベに収容した液化酸素を用いている。
この純酸素とＬＰＧとの混合比は、排ガス中の酸素濃
度が６％を越えるように、十分に高くなる比率に設定さ
れており、且つ、後述する酸素濃度測定器による排気ガ
スの酸素濃度検知によって、その酸素濃度が高く維持さ
れるように制御されるように構成されている。 そし
て、この純酸素バーナー１ａによって、１６００°Ｃ以
上の溶解温度を得ることができるようにされている。

【００１５】３は、回転炉１から排気された排気ガスに
含まれるダストを除去するプレダスターであり、このプ
レダスター自体は、金網（メッシュ）を用いた公知の構
造のものである。４は、一次冷却塔であり、プレダスタ
ー３を経た排気ガスを、水冷によって一段温度を低下さ
せるところである。 ５は、二次冷却塔であり、これは
水冷による排気ガスの温度低下と合わせて、生石灰の粉
末を混合散布して、脱硫装置として機能する。６は、集
塵機であり、バグフィルターを内蔵した形式のもので、
微粉ダスト、飛灰を除去する。 バグフィルターで濾過
された微粉ダストは、定期的に作動される振動発生手段
を用いて下方に落下され、収集されて後、コンベア７を
用いて再び回転炉１の焼却灰、ガラス屑の投入手段（ホ
ッパー等から成る）へ運ばれる。

【００１６】上記集塵機６に至る排気ガスの通るダクト
の一部に、排気ガス中の酸素濃度を検出する濃度計測器
（図外）が設けられており、この検出結果をフィードバ
ックする制御手段を介し、上記純酸素バーナー１ａの制
御バルブが制御され、回転炉１の内部の酸素量が少なく
とも６％を越える値に維持されるように制御される。

【００１７】上述の溶解処理装置を用いて本発明の溶解
方法を次のように行われる。 ゴミの焼却後に発生した焼却灰を回転炉１に投入す
る。 同時に、ガラス屑を主体とする形成助材を投入す
る。 燃料のＬＰＧに理論混合比率を上回る過度の純酸素
を混合して燃焼させて前記焼却灰と形成助材とを溶解
し、この時発生するガスを残余酸素により再燃焼せしめ
る。 その溶解排気ガスの排気系内で酸素濃度を検知し、
これに基づいて前記純酸素の供給量を、溶解炉中の酸素
濃度が６％を越えるように増減制御する。 その溶解排気ガスは、少なくとも一次冷却して後に
集塵機を介して大気放出する。 他方、溶解スラグを所定の形状に形成固化する二次
処理工程に移す。 このような工程によって回転炉１を用いた焼却灰の溶解
処理が行われる。

【００１８】

【発明の効果】本発明にかかる回転炉を用いたゴミ焼却
灰の溶解方法とその処理装置によれば、都市ゴミのゴミ
焼却灰の溶解処理に於いて、制御によって供給された過
度の純酸素による燃焼方法によって、圧縮空気を用いた
バーナーに比べて、ＳＯｘ、ＮＯｘ、ＣＯ及びダイオキ
シンの発生の殆ど無い状態で溶解処理を行い得る。

【００１９】そして、溶解中の焼却灰から発生した燃焼
可能なガス、ＣＯについても、回転炉の回転による内部
雰囲気の撹拌により、過度の純酸素の残余分と充分な混
合状態が現出されて、その純酸素の残余分によって完全
燃焼させることができ、焼却灰の溶解に際してのＣＯの
発生を殆ど無くすることができる。

【００２０】また、純酸素燃焼による高温発生により、
ガラス屑を主体とする形成助材の溶解も容易に行い得
て、ローリタリーファーネスによる回転によって、溶解
された形成助材が焼却灰の溶解スラグと一体になり易い
ので、焼却灰の溶解スラグからの二次処理（リサイク
ル）、例えば、タイル形成、ブロック形成、或いはそれ
に必要なペレット形成を簡単に行うことができる利点が
ある。

【００２１】しかも、この溶解に伴う排気ガス（上記の
ように殆ど有害物質を含んでいない）は、一次冷却を経
て再度集塵機に通され、これによって、大気への有害物
質の放出を一層確実に防止されるので、溶解に際して発
生する排気ガス中の有害物質を含む粉塵も、一層確実に
除去出来る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる回転炉を用いた溶解処理装置の
全体の正面図である。

【図２】本発明にかかる回転炉を用いた溶解処理装置の
全体の平面図である。

【図３】本発明にかかる回転炉の出湯状態を示す側面図
である。

【図４】本発明にかかる溶解処理装置の焼却灰の投入状
態を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 回転炉 １ａ 純酸素バーナー ２ 投入手段 ３ プレダスター ４ 一次冷却塔 ５ 二次冷却塔 ６ 集塵機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴミの焼却後に発生した焼却灰を回転炉
   に投入し、且つ、同様にガラス屑を主体とする形成助材
   を投入し、燃料に理論混合比率を上回る過度の純酸素を
   混合して燃焼させて前記焼却灰と形成助材とを溶解し、
   この時発生するガスを残余酸素により再燃焼せしめ、そ
   の溶解排気ガスの排気系内で酸素濃度を検知し、これに
   基づいて前記純酸素の供給量を、溶解炉中の酸素濃度が
   ６％を越えるように増減制御し、その溶解排気ガスは一
   次冷却して後に集塵機を介して大気放出し、他方、溶解
   スラグを所定の形状に形成固化する二次処理工程に移す
   回転炉を用いたゴミ焼却灰の溶解方法。
2. 【請求項２】 上記燃料がＮＬＧ又はＬＰＧである請求
   項１の回転炉を用いたゴミ焼却灰の溶解方法。
3. 【請求項３】 ゴミの焼却後に発生した焼却灰を溶解す
   る回転炉と、該回転炉に備えられた純酸素バーナーと、
   酸素混合比を理論混合比よりも過多の状態に調整する制
   御バルブと、焼却灰及びガラス屑を主体とする形成助材
   を投入する投入手段と、その溶解排気ガスの排気系内に
   設けた酸素濃度測定手段と、該酸素濃度測定手段により
   得られた結果に基づいて前記制御バルブを、溶解炉中の
   酸素濃度が６％を越えるように制御する制御手段と、前
   記溶解排気ガスを冷却する一次冷却塔と、該一次冷却塔
   に繋がる集塵機とを備えたゴミ溶解処理装置。