JPH09196353A

JPH09196353A - ゴミ焼却灰の定置型溶融炉

Info

Publication number: JPH09196353A
Application number: JP8032587A
Authority: JP
Inventors: Shinroku Nishiyama; 信六西山
Original assignee: KAWASAKI GIKEN KK; Kawasaki Giken KK
Current assignee: KAWASAKI GIKEN KK; Kawasaki Giken KK
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】純酸素バーナーを用いることによる種々の利
点を最大限に利用しながら、低コストで、且つ、熱効率
良くゴミ焼却灰を溶融出来る定置型の溶融炉を提供する
こと。【解決手段】酸素濃度５０％以上の酸素ガスと燃料と
を燃焼させる純酸素バーナーを用い、且つ、ガラス状化
溶融のためにソーダ灰（水酸化ナトリウム）を用いるゴ
ミ焼却灰の定置型溶融炉。ゴミ焼却灰の溶融室１と溶
融保持室２とを連通路３を介して区画して連設し、前記
溶融室１の上部にゴミ焼却灰の投入口４と排気ガス排出
路５とを設け、前記溶融保持室２の上部に排気ガス排出
路６と、その下部に出湯口７とを設け、前記溶融室１と
溶融保持室２に臨ませて、酸素濃度５０％以上の酸素ガ
スと燃料とを燃焼させる少なくとも１基の純酸素バーナ
ー８ａ，９ａを夫々設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、都市ゴミ等の焼却灰を
溶解処理するのに用いる定置型溶融炉に関し、産業廃棄
物を含む都市ゴミ、例えば、合成樹脂製品の廃棄物、或
いは紙、木材、ゴム等の可燃性物等（金属性の物品も含
む）を焼却した残存灰（金属等はそのまま残る）を高温
で溶解処理するところのゴミ焼却灰の定置型溶融炉に関
する。

【０００２】

【従来の技術】都市ゴミの処理量は、人口の都市集中、
生活様式の変化の為に膨大の一途を辿り、従って、こう
したゴミの処理に際して最も重要な課題は、一つにはそ
の減容化にあるが、他方において、最近特に問題となっ
ているのは、減容化された焼却灰の爾後処理が問題とな
っている。即ち、都市ゴミには、有害物質が含まれてい
る為、その焼却灰をそのまま廃棄処理（埋め立て等）す
れば二次汚染の恐れがあり、単純に処理できないという
点である。

【０００３】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
ける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。しかし、焼却灰は、ダイオキシン
を吸着した微粉であり、また、燃えない重金属を含んで
いて、その取り扱い運搬に際して飛散する恐れが高く、
その運搬処理に手間のかかる問題がある。また、この
焼却灰を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があり、その廃棄
処理は慎重に行われなければならない。

【０００４】しかし、ゴミの焼却処理によっても、なお
その焼却灰は膨大であり、また、その焼却灰を単に埋設
処理すれば、雨水等により残存する有害物質が流出して
しまうという問題が解決されないのである。こうした重
大事に鑑み、最近、ゴミの爾後処理に関する立法化がな
され、ゴミの焼却灰は、所謂二次処理を経て処理するこ
とが義務付けされた。そこで、最近においては、ゴミの
焼却灰を更に減容化し、有害物質を分解し、且つ埋設時
に流出しないようにする方法として、これを溶解処理す
る方法が研究されており、その手段として、プラズマ電
気溶解、高周波電気溶解、その他、バーナーによる加熱
溶解が試みられている。

【０００５】上述したように焼却灰を溶解処理する方法
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、また、プラズマ電
気溶解等は装置が大掛かりで非常に設備費が高くつくと
いう問題もあり、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バーナーによる加熱方式
で行われている。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、普及し始めているので、この方法が一般
的である。

【０００６】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、燃料と混合させている。この燃焼方式で
は、ゴミ焼却灰を溶解する程度の高温度を得ることが出
来るが、空気圧縮方式であるため、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
の発生を抑制できないことを意味する。何れにしても、
都市ゴミ等の焼却と、その焼却灰の溶解処理とは全く別
の工程として行われる考え方と採っており、二つの焼却
処理場が必要であるばかりでなく、その処理のための運
搬、燃費コストが非常に高くつくという問題がある。そ
して、単に溶解処理された焼却灰等は、そのスラグ冷却
後において脆く、これは単に埋め立地等に投棄して埋設
処理する他はないのである。

【０００７】本発明は、こうした問題解決の一手段とし
て、既に、ゴミの焼却及び溶解処理方法及び装置を提案
している。即ち、両端部に開口部を備えた回転式焼却炉
の一方の開口部からゴミ投入手段によりゴミを投入し、
この開口部から燃料と酸素濃度５０％以上の酸素を用い
た酸素バーナーによりゴミを８００゜Ｃ乃至１２００゜
Ｃで焼却し、焼却により減容化した時点で再度ゴミを投
入し、酸素バーナーによる焼却を行い、このゴミの投入
と焼却を複数回繰り返した後、前記酸素バーナーにより
回転式焼却炉内に残った焼却灰（残存物）を１６００゜
Ｃ以上の高温で溶解してガラス状化せしめ、前記回転式
焼却炉の他方の開口部から溶出させて処理すると共に、
前記焼却及び溶解に際して発生した排気ガスを回転式焼
却炉の他方の開口部から集塵機に導き除塵するという手
段である。

【０００８】そして、こうした方法及び装置に於いて、
より好ましいガラス状化溶融のために、溶解時に少なく
ともソーダ灰（水酸化ナトリウム）を混合して投入する
のが好ましく、又、ゴミ焼却時又はゴミ焼却灰の溶解に
先行して、粉状又は塊状の、コークス、石炭或いは木炭
の少なくとも一つの固体燃料を投入し、加熱溶解を補助
することが好ましいことも分かっている。この方法及び
装置によれば、一つの回転式焼却炉において、酸素濃度
５０％以上の酸素バーナーによりゴミの投入と焼却とを
繰り返し行い、大幅な減容化を図りながら、所定量が滞
留したときに溶解に移行できのである。

【０００９】このゴミの焼却に際して、酸素濃度５０％
以上の酸素バーナーを用いることで、炉内の酸素濃度を
高くして、より完全な燃焼を期待できてＣＯ濃度の低い
排気ガスとし、且つ８００゜Ｃ乃至１２００゜Ｃの高温
でダイオキシンの分解を行い得るのである。従って、
その排気ガスが集塵機を経て排気されてもダイオキシン
の飛散排出が殆ど無いのである。

【００１０】そして、このゴミの投入と焼却を繰り返す
ことにより、大量のゴミの減容化を図るのみならず、そ
の可燃性のゴミ（特に高熱量の各種の合成樹脂廃棄物）
の燃焼によって回転式焼却炉の溶解工程に至る予熱がで
き、回転式焼却炉の温度を上昇させるに必要な燃費を大
幅に節約できるのである。そして、所定量に達した焼却
灰を、高温発生可能な酸素バーナーにより、１６００゜
Ｃ以上に加熱し、ゴミと共に投入したソーダ灰とによっ
て、スムースにガラス状化させて溶解できるのである。
この溶解時においても、酸素濃度５０％以上の酸素バ
ーナーを用いることで、炉内の酸素濃度を高くでき、そ
の排気ガスに含まれるＣＯは僅少となって、集塵機を経
て排気することで大気への公害物質の飛散を防止できる
のである。尚、焼却灰以外の不燃物質、例えば、金属
等も高温となって溶解される、ガラス状化された中に混
在した状態で溶出されるのである。

【００１１】従って、この方法及び装置によれば、一つ
の回転式焼却炉でもって、ゴミの投入と焼却とを複数回
繰り返し、ゴミの焼却による減容化を図りながら、ゴミ
の焼却熱量を利用して回転式焼却炉を加熱し、次の溶解
工程に必要な回転式焼却炉の高温加熱（約１６００゜
Ｃ）に必要な燃費を大幅に節約できるという利点があ
る。また、酸素濃度５０％以上の酸素バーナーによっ
て、ゴミの焼却と溶解を行うので、燃料（ＬＰＧ等）の
完全燃焼は勿論のこと、炉内の酸素濃度を高めてＣＯの
発生を無くすると共にダイオキシンの発生を防止すると
共に高温焼却と溶解によって、ダイオキシンの分解を行
い、有害物質の飛散を防止できるのである。そして、高
温（約１６００゜Ｃ）の溶解処理により焼却灰等をガラ
ス状化せしめ、爾後処理において埋設等で有害物質の雨
水による流出を防止できる利点もある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、かかる方
法及び装置には、次の如き問題があった。回転式焼却炉を用いるために、溶融するべきゴミ焼
却灰を定量投入し、溶融後に回転式焼却炉を回倒（回転
軸芯に直交する軸芯回り）して出湯しなければならず、
ゴミ焼却灰の投入と溶融出湯とを連続的に行うことが出
来ず、所謂連続溶融が出来ないという問題。回転式焼却炉が回倒自在の構造（電動或いは油圧）
とするため、大型化するには限界があり、大量、連続溶
融に向いていない。回転式であることによる溶融の熱効率（溶融物の撹
拌、回転追随と回転炉内面の輻射熱利用）が大して向上
しない割に、耐火材の消耗を激しく、ゴミ焼却灰をガラ
ス状に溶解する高温溶融炉（鋳物よりも高温）として用
いるには高価につく。

【００１３】その他に、種々の問題が存するが、装置
（回転炉）が高価となる点、及び連続運転不能は、溶融
コストに直接影響を及ぼす大きな問題であり、この種
（ゴミ焼却灰の溶融）の溶解処理装置としては、その採
用の可否に関わる問題である。そこで、こうした問題解
決の一手段として、従来の溶鉱炉等で採用されていた一
室の定置型のゴミ焼却灰の溶融炉を考えた。これによ
って、先に提案した回転式の溶融炉（バッチ式）と異な
り、連続溶融の問題は解消できるのであるが、この種の
純酸素バーナーを用いたガラス状化を目指す溶融炉は、
非常に高温（１６００゜Ｃ乃至１７００゜Ｃ以上）であ
り、出湯に際して溶融炉内の温度低下を来す結果、非常
に燃費（熱効率）が悪くなるという問題が出てきた。本
発明は、かかる従来技術に鑑み、上述した純酸素バーナ
ーを用いることによる種々の利点を最大限に利用しなが
ら、低コストで、且つ、熱効率良くゴミ焼却灰を溶融出
来る定置型の溶融炉を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるゴミ焼却
灰の定置型溶融炉は、上記目的を達成するために、酸素
濃度５０％以上の酸素ガスと燃料とを燃焼させる純酸素
バーナーを用い、且つ、ガラス状化溶融のためにソーダ
灰（水酸化ナトリウム）を用いるるゴミ焼却灰の定置型
溶融炉であって、ゴミ焼却灰の溶融室１と溶融保持室２
とを連通路３を介して区画して連設し、前記溶融室１の
上部にゴミ焼却灰の投入口４と排気ガス排出路５とを設
け、前記溶融保持室２の上部に排気ガス排出路６と、そ
の下部に出湯口７とを設け、前記溶融室１と溶融保持室
２に臨ませて、酸素濃度５０％以上の酸素ガスと燃料と
を燃焼させる少なくとも１基の純酸素バーナー８ａ，
９ａを夫々設けてある、という手段を講じたのである。

【００１５】本発明に於いて、前記溶融室１と溶融保持
室２との間の連通路３は、区画壁１０の底部に形成され
ており、且つ、前記溶融保持室２には、前記連通路３と
出湯口７との間に堰１１が設けられている、のが好まし
い。また、前記溶融保持室２には、前記連通路３と堰１
１との間に臨ませて少なくとも１基の純酸素バーナー９
ｂを、前記堰１１と出湯口７との間に臨ませて少なくと
も１基の純酸素バーナー９ａを設けてある、のが好まし
い。

【００１６】更に、本発明に於いて、前記溶融室１の排
気ガス排出路５と溶融保持室２の排気ガス排出路６と
が、冷却塔１２を介してバグフィルター及び化学反応手
段を備えた集塵装置１３に接続されている、のが好まし
い。尚、本発明に言うゴミ焼却灰とは、不燃物質を含む
都市ゴミの焼却灰、産業廃棄物の焼却灰、汚泥等をも含
む。純酸素バーナー８ａ，９ａの燃料としては、ＬＰＧ
等を用いるのが好ましいが、その他の高発熱量を期待で
きる燃料を適宜用いることが出来ると共にゴミ焼却灰と
共に固体燃料等を併用しても良い。また、集塵装置１３
の化学反応手段とは、硫酸ガスに対処するための生石灰
の噴霧等、既に公知となった各種の手段が含まれる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明によれば、純酸素バーナー
８ａ，９ａを用いたことによる種々の利点（高温ガラス
状化溶融と有害物質の発生の抑制及び分解）をそのまま
継承しながら、先に提案した回転式溶融炉と異なり、ゴ
ミ焼却灰を連続的に投入し、連続的に出湯できるのであ
る。そして、溶融室１に溶融保持室２を連設すること
で、溶融室１を実質的に区画し、出湯を溶融保持室２か
ら行うことによって、出湯に伴う溶融室１の温度低下を
未然に抑制出来て、溶融の熱効率を高めることが出来
る。

【００１８】本発明の溶融炉は、先に提案した回転式溶
融炉と異なり、可動機構等を必要としない定置型である
ので、炉全体のコスト及び運転コストも低減できるので
あり、前述の連続溶融、熱効率と合わせて溶融コスト低
減を達成できる。また、本発明に於いて、前記溶融室１
と溶融保持室２との間の連通路３が、区画壁１０の底部
に形成され、且つ、前記溶融保持室２には、前記連通路
３と出湯口７との間に堰１１が設けられている場合に
は、出湯に際して直ちに溶融室１の湯面が低下すること
がなく、一層熱効率を高めることができる。

【００１９】また、前記溶融保持室２に、前記連通路３
と堰１１との間に臨ませて少なくとも１基の純酸素バー
ナー９ｂを、前記堰１１と出湯口７との間に臨ませて少
なくとも１基の純酸素バーナー９ａを設けてある場合に
は、一方の純酸素バーナー９ｂの存在によって、溶融保
持室２の堰１１をオバーフローする際のガラス状の湯の
粘度が低下することがないように出来て、スムースに出
湯口７の方に流れ込むことが出来ると共に堰１１と出湯
口７との間にプールされた溶融物も、他方の純酸素バー
ナー９ａの存在によって、その溶融温度を維持し、スム
ースに出湯できることになる。

【００２０】更に、本発明に於いて、前記溶融室１の排
気ガス排出路５と溶融保持室２の排気ガス排出路６と
が、冷却塔１２を介してバグフィルター及び化学反応手
段を備えた集塵装置１３に接続されている場合には、純
酸素バーナー８ａ，９ａと燃料により燃焼した排気ガス
及びゴミ焼却灰を溶融する際に排出される燃焼ガス及び
飛灰（有害物質を含む）を除去できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明にかかるゴミ焼却灰の定置型溶
融炉の好適実施例について、図面を参照して詳述する。
図１に示すように、ゴミ焼却灰の定置型溶融炉は、ゴミ
焼却灰の溶融室１と溶融保持室２とを連通路３を介して
区画して連設され、以て、ゴミ焼却灰の投入及び溶融
と、溶融されたガラス状体の出湯とを別室とし、連続溶
融が出来るように構成されている。

【００２２】そして、前記溶融室１と溶融保持室２との
間の連通路３は、区画壁１０の底部に形成されており、
且つ、前記溶融保持室２には、前記連通路３と出湯口７
との間に堰１１が設けられている。これらの溶融室１
と溶融保持室２の内壁は、１８００゜Ｃに耐える耐熱材
が貼られている。

【００２３】前記溶融室１には、図２にも示すように、
酸素濃度５０％以上の所謂純酸素ガスと燃料のＬＰＧと
を燃焼させる３基の純酸素バーナー８ａ，８ｂ，８ｃが
設けられており、これによって、ゴミ焼却灰を、少なく
ともソーダ灰（水酸化ナトリウム）を１０〜２０％重量
比（当該比率は、この範囲に限定されるものではない）
で混合し、１６００゜Ｃ〜１８００゜Ｃの高温でガラス
状に溶融するのである。

【００２４】そして、前記溶融室１の上部にゴミ焼却灰
の投入口４と排気ガス排出路５とを設けてある。この
ゴミ焼却灰の投入口４には、開閉ダンパー１５が設けら
れ、その上部のホッパーに臨ませてゴミ焼却灰供給装置
１４が設けられている。このゴミ焼却灰供給装置１４
は、トラック等で搬送されてきたゴミ焼却灰（及び添加
剤、少なくともソーダ灰）を溶融室１に投入するフイー
ダーである。また、排気ガス排出路５にはダクトが連
結され、冷却塔１２を介してバグフィルター及び化学反
応手段を備えた集塵装置１３に連結されている。

【００２５】更に、前記溶融保持室２の上部に排気ガス
排出路６と、その下部に出湯口７とを設けてある。こ
の排気ガス排出路６にもダクトが連結され、前述の冷却
塔１２を介して高温の排気ガスを冷却し、瀘布（バグフ
ィルター）で飛灰等を除去できる集塵装置１３に導かれ
るようにされている。

【００２６】この溶融保持室２には、図２及び図３に示
すように、上記純酸素バーナー８ａ，８ｂ，８ｃと同様
の純酸素バーナー９ａ，９ｂが設けられている。この
１基９ａは、上記堰１１と出湯口７との間に臨ませ、こ
の溶融保持室２内で高温度を維持させるべく設けてあ
り、もう１基９ｂは、前記連通路３と堰１１との間に臨
ませて設け、堰１１を越えるガラス状体の温度低下を防
ぎ、流動性が低下しないようにしてある。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、既に提案した純酸素バ
ーナーを用いてゴミ焼却灰をガラス状化に溶融すること
による種々の利点を最大限に利用しながら、二室構成の
定置型溶融炉として、ゴミ焼却灰の連続投入による溶融
と連続出湯とを、低コスト（燃費）で行うことが出来る
という顕著な効果を奏すると共に先の提案の回転型溶融
炉に比して炉自体のコストも大幅に削減できる、しか
も、出湯に際して回転型を倒伏させる必要もないので大
型化を可能にし、更に、溶融効率を上げてランニングコ
ストをダウンさせることが出来るに至ったものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴミ焼却灰の定置型溶融炉の縦断側面
図である。

【図２】本発明のゴミ焼却灰の定置型溶融炉の平面図で
ある。

【図３】本発明のゴミ焼却灰の定置型溶融炉の側面図で
ある。

【符合の説明】

１溶融室２溶融保持室３連通路４ゴミ焼却灰の投入口５排気ガス排出路６排気ガス排出路７出湯口８ａ純酸素バーナー９ａ純酸素バーナー１０区画壁１１堰１２冷却塔１３集塵装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素濃度５０％以上の酸素ガスと燃料とを
燃焼させる純酸素バーナーを用い、且つ、ガラス状化溶
融のためにソーダ灰（水酸化ナトリウム）を用いるゴミ
焼却灰の定置型溶融炉であって、ゴミ焼却灰の溶融室１と溶融保持室２とを連通路３を介
して区画して連設し、前記溶融室１の上部にゴミ焼却灰
の投入口４と排気ガス排出路５とを設け、前記溶融保持
室２の上部に排気ガス排出路６と、その下部に出湯口７
とを設け、前記溶融室１と溶融保持室２に臨ませて、酸
素濃度５０％以上の酸素ガスと燃料とを燃焼させる少な
くとも１基の純酸素バーナー８ａ，９ａを夫々設けてあ
る、ゴミ焼却灰の定置型溶融炉。
【請求項２】前記溶融室１と溶融保持室２との間の連通
路３は、区画壁１０の底部に形成されており、且つ、前
記溶融保持室２には、前記連通路３と出湯口７との間に
堰１１が設けられている、請求項１のゴミ焼却灰の定置
型溶融炉。
【請求項３】前記溶融保持室２には、前記連通路３と堰
１１との間に臨ませて少なくとも１基の純酸素バーナー
９ｂを、前記堰１１と出湯口７との間に臨ませて少なく
とも１基の純酸素バーナー９ａを設けてある、請求項１
又は２のゴミ焼却灰の定置型溶融炉。
【請求項４】前記溶融室１の排気ガス排出路５と溶融保
持室２の排気ガス排出路６とが、冷却塔１２を介してバ
グフィルター及び化学反応手段を備えた集塵装置１３に
接続されている、請求項１乃至請求項３のゴミ焼却灰の
定置型溶融炉。