JPH11201433A - 廃棄物の焼却・溶融処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイオキシンの発生がなく、また灰分は減容
・無公害化されるにも拘らず、消費エネルギは小さく、
しかも低コストで建設できる、廃棄物の焼却・溶融処理
装置を提供する。 【解決手段】 廃棄物（Ｈ）を焼却するための焼却炉
（３０）と、焼却灰（Ｋ）を溶融するための溶融炉
（１）とから構成し、焼却炉（３０）は、溶融炉（１）
の上に設置する。そして焼却炉（３０）で得られる焼却
灰（Ｋ）は溶融炉（１）に直接供給し、溶融炉（１）で
得られる熱風は、熱風プレナム室（３６）を介して焼却
炉（３０）に直接的に供給する。熱風プレナム室（３
６）には、焼却炉（３０）の排熱で予熱（６１）された
加熱空気（６３）と、予熱されていない空気（６７）と
を供給できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を焼却する
ための焼却炉と、焼却灰を溶融するための溶融炉とから
なる廃棄物の焼却・溶融処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業廃棄物、一般家庭から排出される生
活廃棄物等の中には、可燃物の有機物、プラスチック、
非可燃物の金属、土石等の雑多の物が含まれている。こ
のような廃棄物が、種類毎に分別されて排出されると、
種類毎に処理ができ、また種類毎に再利用も容易にでき
る。しかしながら、現実には不十分な分別状態で排出さ
れているのが実状である。このような雑多の物質を含ん
だ未分別の廃棄物も処理工場等で、簡単に分離できる
と、問題は少ないが、これらの廃棄物は物理的にも化学
的にも性質は異なっていて、分離は容易のようにみえる
が、物理的に低コストで分離することは困難で、これら
の雑多の物質を含んだ廃棄物は、周知のように分別する
ことなく一括して埋立あるいは焼却により処理されてい
る。埋立処理方法は、単に投棄するだけで処理できるの
で、コストの点からみれば有効な処理方法といえる。し
かしながら、都市近郊で投棄場所を確保することは困難
な状況にあり、また埋め立てた後地は建設用地としては
不適であり、後地の利用に制限を受ける欠点もある。さ
らに有害物質の漏出の問題もある。そこで、可燃物を含
んだ廃棄物は、焼却処理の方が優れていると言える。

【０００３】焼却処理方法によれば、多量の排熱を利用
できる利点はあるが、焼却炉の設備費用の問題、運転す
るエネルギの問題、さらに焼却時に発生する猛毒のダイ
オキシンの問題もある。また、焼却の残害である灰の公
害の問題もある。そこで、これらの問題を解消すること
を目的とした焼却炉あるいは焼却方法が、従来から色々
提案されている。特に、高温が得られる廃棄物処理炉
が、例えば特開平８ー６１６２５号により提案されてい
る。この廃棄物処理炉は、蓄熱炉と溶融炉とを備えてい
る。したがって、蓄熱炉において発生した熱を一旦蓄熱
炉に蓄熱し、そして蓄熱した熱を廃棄物処理炉に供給
し、廃棄物を燃焼あるいは溶融することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平８ー６１６２５
号により提案されている廃棄物処理炉は、上記のよう
に、蓄熱炉を備えているので、蓄熱炉の熱を利用して廃
棄物を高温で焼却あるいは溶融することができる。した
がって、猛毒のダイオキシンの問題は、一応解決されて
いる。また、燃焼残骸あるいは灰分は、溶融・固化され
ているので、焼却灰から発生する公害の問題も解決され
ている。しかしながら、熱の有効利用という点からみる
と、改良の余地がある。すなわち、溶融炉内は、１７０
０°Ｃ程度の高温に加熱されているが、この熱が必ずし
も有効に利用されているとはいえない。したがって、燃
料費等によりランニングコストが高くなることが予想さ
れる。また、蓄熱炉を備えているので、広い設置スペー
スも必要とし、建設コストも高くなると思われる。本発
明は、上記したような焼却処理に伴う従来の問題点ある
いは欠点を解消した、焼却・溶融処理装置を提供するこ
とを目的とし、具体的にはダイオキシンの発生がなく、
また灰分は減容・無公害化されるにも拘らず、消費エネ
ルギは小さく、しかも低コストで建設できる、廃棄物の
焼却・溶融処理装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、燃焼炉と溶融炉とを備え、溶融炉で生じ
る熱風を焼却に利用するように構成される。また、焼却
炉で燃焼した廃棄物の残骸である灰が冷却される前に溶
融炉に供給するように構成される。すなわち、本発明
は、上記目的を達成するために、廃棄物を焼却するため
の焼却炉と、焼却灰を溶融するための溶融炉とからなる
廃棄物の焼却・溶融処理装置であって、前記焼却炉は、
前記溶融炉の上方に位置していると共に、前記焼却炉で
得られる焼却灰は前記溶融炉に直接的に供給され、前記
溶融炉で得られる熱風は、熱風プレナム室を介して前記
焼却炉に供給されるように構成される。請求項２に記載
の発明は、請求項１に記載の熱風プレナム室は、複数個
の透孔が設けられている溶融炉の上壁と、焼却炉に設け
られている火格子とから構成され、前記火格子の熱風噴
出孔は、廃棄物あるいは焼却灰の移送方向を向いている
ように、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に
記載の熱風プレナム室には、焼却炉の排熱で予熱された
加熱空気も供給されるように、そして請求項４に記載の
発明は、請求項１または２に記載の熱風プレナム室に
は、焼却炉の排熱で予熱された加熱空気と共に、予熱さ
れていない空気も供給されるように構成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図１、２により本発明の実
施の形態を説明する。本実施の形態に係わる焼却・溶融
処理装置は、図１に示されているように、概略的には溶
融炉１と焼却炉３０とから構成されている。そして、溶
融炉１と焼却炉３０の配置関係は、焼却炉３０が溶融炉
１の上に載置されるようになっている。この配置によ
り、溶融炉１の排熱あるいは熱風は、廃棄物の焼却に有
効に利用され、そして焼却灰は高温状態で溶融炉１に直
接的に供給されることになる。

【０００７】溶融炉１は、焼却灰を溶融する溶融室２か
ら構成されている。そして、この溶融室２に付随して、
溶融室２の温度を１４００°Ｃ程度に加熱するための溶
融バーナ１０、溶融室２に焼却灰を供給するための灰供
給装置１４、溶融物すなわちスラグを冷却固化し排出す
るための冷却排出装置２０等が設けられている。溶融室
２は、耐火・耐食レンガのような耐火物から上壁３、後
壁５、側壁６（６）および斜壁７とにより密閉状に形成
されている。この溶融室２を構成している斜壁７は、灰
供給装置１４の方から冷却排出装置２０に向かって下り
勾配に設けられ、その傾斜角度は、半溶融状態のスラグ
Ｓ’および溶融したスラグＳが自重で滑り落ちる程度に
選定されている。また、上壁３には、複数個の透孔４、
４、…が明けられ、これらの透孔４、４、…が明けられ
ている部分を覆うようにして、後述する焼却炉３０が配
置されている。

【０００８】溶融バーナ１０は、従来周知のように、重
油のような液体燃料あるいは天然ガスのような気体燃料
と空気とを混合する混合機１１を備えている。そして、
この混合機１１に空気供給管１２から空気を供給する
と、空気と混合された燃料は、後壁５に設けられている
噴射口１３から溶融室２内へ直接的に噴射されるように
なっている。灰供給装置１４は、斜壁７の上端部が水平
になっている部分に設けられている。灰供給装置１４
は、本実施の形態では、断面形状が例えば方形の供給シ
リンダ１５と、この供給シリンダ１５内で図１において
左右方向に往復駆動されるピストン状の押部材１６と、
この押部材１６を駆動するピスト・ンシリンダユニット
とから構成されている。供給シリンダ１５の上方部分
は、一部明けられ、この明けられた部分が焼却灰の供給
口１９と補助供給口１９’とに連通している。

【０００９】押部材１６は、前述したようにピスト・ン
シリンダユニットのロッド１８により、図１において左
右方向に駆動されるが、図１に示されている第１位置に
駆動されると、押部材１６の先端面１７は、溶融室２内
を密封し、後退した第２位置へ駆動すると、その先端面
１７は焼却灰の供給口１９よりも、あるいは必要なとき
には補助供給口１９’よりも、図１において左方へ退避
するようになっている。このように、押部材１６が第１
位置と第２位置とをとるので、後述する焼却炉３０から
の、高温状態の焼却灰Ｋも、他の焼却炉で得られた冷め
た焼却灰Ｋ’も溶融炉１へ供給することができる。

【００１０】冷却排出装置２０は、溶融室２の最下方の
位置に設けられている。すなわち、冷却排出装置２０
は、後壁５、側壁６（６）および斜壁７の下方端に気密
的に連続して設けられている水槽２１と、この水槽２１
内に設けられているコンベア２２とから構成されてい
る。水槽２１は、本実施の形態では、図２の（イ）に示
されているように、後壁（６）の後方に設けられている
補助水槽２１’を有する。水槽２１と補助水槽２１’
は、後壁（６）で仕切られた形になっているが、後壁
（６）の下端部は潜り堰のようになって、底壁８との間
に所定の間隔がある。したがって、水槽２１内の水Ｗ
は、補助水槽２１’内にも達し、同じ水位を保つことに
なる。また、コンベア２２も水槽２１と補助水槽２１’
との間を移動できることになる。なお、水槽２１内の水
位は所定高さに調節されるが、そのための装置は図には
示されていない。コンベア２２は、キャタビラ（登録商
標名）のような屈曲可能な例えばパンコンベアから構成
され、水槽２１と補助水槽２１’との間で、水没状態で
設けられ、補助水槽２１’から後壁６’の上端部を通っ
て大気中へ出ている。このように、本実施の形態による
と、溶融室２は気密が保たれた状態で、コンベア２２は
水槽２１から外部へ出ている。

【００１１】焼却炉３０は、図１に示されているよう
に、焼却室３１を備えている。そして,この焼却室３１
に関連して廃棄物供給装置５０、補助バーナ５５、排熱
回収装置６０等が設けられている。焼却室３１は、比較
的大径の燃焼部３２、この燃焼部３２の上方の小径の排
熱回収部３３、この排熱回収部３３に連なっている排気
部３４等からなり、これらは従来周知のように耐火物か
ら構成されている。燃焼部３２内には、その中央よりも
下方よりに、火格子３５が廃棄物供給口から焼却灰排出
口に向かって一方向に傾斜して設けられている。そし
て、燃焼部３２の下端周円部が前述した溶融炉１の上壁
３に気密状態で乗っている。このように、燃焼部３２の
下端周円部が溶融炉１の上壁３に乗っているので、火格
子３５と溶融炉１の上壁３とにより熱風プレナム室３６
が形成されている。

【００１２】火格子３５は、本実施の形態では、図２の
（ロ）、（ハ）に拡大して示されているように、複数個
のブロック３７、３７、…から構成されている。ブロッ
ク３７は、上端部に前方へ庇状に突出した突出部３８を
有するが、全体としては、前面３９、側面４０、４０、
後面４１、上面４２および下面４３を有する略直方体を
呈している。そして、図２の（ロ）、（ハ）に示されて
いるように、前面３９には、下面４３から突出部３８に
達する所定幅の凹溝４４が形成されている。したがっ
て、１個のブロック３７の突出部３８の下面と、隣合う
他のブロック３７の上面４２との間に所定の間隔ｈをお
いて、前面３９に後面４１が接するように配置すると、
凹溝４４は立て方向の所定幅の溝４５となる。この溝４
５は、突出部３８の下方の隙間に開口する。これによ
り、火格子３５の熱風噴出孔４６、４６、…が形成され
る。これらの熱風噴出孔４６、４６、…は、水平方向を
向き、全体としてはブロック３７、３７、…が階段状に
なっているので、廃棄物Ｈあるいは焼却灰Ｋは、火格子
３５上を熱風により押し送りされることになる。また、
熱風噴出孔４６、４６、…が水平方向を向いているの
で、あるいは突出部３８が設けられているので、廃棄物
Ｈ、焼却灰Ｋ等が熱風噴出孔４６、４６、…に落下する
ようなこともない。

【００１３】廃棄物供給装置５０は、図１に示されてい
るように、廃棄物が一時的に貯えられるホッパ５１、供
給シリンダ５２、この供給シリンダ５２内に往復駆動さ
れるように設けられているピストン状の押部材５３、こ
の押部材５３を駆動するピストン・シリンダユニット５
４等から構成されている。したがって、押部材５３を退
避させ、そしてホッパ５１から供給シリンダ５２へ廃棄
物を落とし、押部材５３をピストン・シリンダユニット
５４により前方へ駆動すると、廃棄物は焼却室３１内へ
供給される。補助バーナ５５は、従来周知のように、液
体あるいは気体燃料と空気とを混合する混合機５６を備
え、空気供給管５７から空気を供給すると、空気と混合
された燃料が、噴射口５８から焼却室３１内へ噴射され
るようになっている。

【００１４】排熱回収装置６０は、焼却室３１の排熱回
収部３３の内周壁に螺旋状に配置されている予熱管６１
から構成されている。予熱管６１の一方には、空気供給
管６２が接続され、予熱管６１に酸素を含んだ空気が所
定の圧力で供給されるようになっている。予熱管６１の
他方には、加熱空気供給管６３が接続され、この加熱空
気供給管６３は、分流制御弁６４を介して、熱風プレナ
ム室３６に設けられている空気噴出管６６に接続されて
いる。空気噴出管６６の周囲には複数個の小透孔が明け
られているので、予熱された空気は、この空気噴出管６
６から均一に熱風プレナム室３６に噴射され、溶融炉１
から供給される高温の熱風と混合される。また、分流制
御弁６４には、予熱されない空気を供給するための空気
管６７が接続されている。したがって、予熱された高温
の空気と予熱されない低温の空気との供給割合を分流制
御弁６４により制御することにより、焼却室３１内の温
度を調節することができる。

【００１５】次に、上記実施の形態の作用について説明
する。冷却排出装置２０の水槽２１に所定量の水を満た
す。空気コンプレッサ等を起動し、補助バーナ５５によ
り焼却室３１を加熱する。また、溶融バーナ１０により
溶融室２を１３５０〜１４００°Ｃ程度に加熱する。溶
融室２内は、密封状態になっているので、溶融バーナ１
０から供給される空気、燃焼排ガス等により正圧になっ
ている。したがって、溶融室２内の１０００°Ｃ程度の
熱風が上壁３の透孔４、４、…を通って熱風プレナム室
３６に達する。この熱風プレナム室３６には、排熱回収
装置６０で予熱された酸素を含んだ空気が空気噴出管６
６から噴射、混合され、そして火格子３５の熱風噴出孔
４６、４６、…から焼却室３１内へ噴射される。

【００１６】このような状態の時、廃棄物供給装置５０
から廃棄物Ｈを適宜供給する。可燃性の廃棄物Ｈは、燃
焼して灰Ｋになる。そうして、熱風噴出孔４６、４６、
…から噴出する熱風により、非可燃物と共に徐々に供給
口１９の方へ移送される。燃焼した排気ガスは、排熱回
収装置６０の予熱管６１中の空気を予熱して、排気部３
４から集塵装置等を経て大気中に放出される。供給口１
９に達した燃焼灰Ｋは、供給装置１４の押部材１６を第
２位置へ退避させると、押部材１６の前方の供給シリン
ダ１５内に落下する。押部材１６を第１位置へ駆動す
る。これにより、燃焼灰Ｋは溶融室２に供給される。供
給された燃焼灰Ｋは、半溶融状態のスラグＳ’から完全
に溶融されたスラグＳとなり、斜壁７上を重力により滑
り下り、そして水槽２１へ落下する。水槽２１中へ落下
したスラグＳは、冷却されガラス状のスラグＧＳとな
る。そして、コンベア２２上に落ちる。コンベア２２を
駆動することにより、水槽２１外へ搬出される。

【００１７】上記のようにして、廃棄物Ｈを焼却し、そ
して燃焼灰Ｋを溶融しているときは、溶融室２から熱風
プレナム室３６に供給される熱風の温度は、１０００°
Ｃにもなる。したがって、起動時以外は補助バーナ５５
は停止することができる。また、焼却室３１の温度が高
くなりすぎるときは、空気管６７から低温の空気を適宜
供給する。本実施の形態によると、溶融室２に供給され
る焼却灰Ｋは５００〜８００°Ｃ程度に保たれているの
で、他の焼却炉で焼却された灰Ｋ’も補助供給口１９’
から溶融室２に供給し、混合して溶融することもでき
る。

【００１８】本発明が上記実施の形態に限定されること
なく、色々な形で実施できることは明らかである。例え
ば、灰供給装置１４、廃棄物給装置５０等は、スクリュ
あるいはロータリーのような回転式供給装置で実施でき
る。また、冷却排出装置２０の連続的に駆動されるコン
ベア２２に代えて、スクレーパのような掻き取り装置で
間欠的に取り出すことができることも、さらには溶融バ
ーナ１０、補助バーナ５５の構造および取り付け位置が
図示の実施の形態に限定されないことも明らかである。

【００１９】実施例：図１に示されているような実験炉
を作成して、テストした。この時使用した産業廃棄物の
組成（重量％）は、表１の通りであった。 表１ 廃プラ 紙屑 木屑 繊維屑 ゴム屑 金属屑 １.１ ダストに含む ４.５ 鉱滓に含む 鉱滓に含む １０.０ ガラス，陶磁器 建築廃材 無極性汚泥 動物性残査 廃油，廃酸 ２.１ ２１.２ ２０.８ ０.２ １.１ ダスト類 鉱滓 その他 合計 ３.５ ３１.５ ４.０ １００ 溶融炉の温度は１３９０°Ｃ、焼却炉の温度は６１０°
Ｃ、熱風プレナム室の温度は８５０°Ｃであった。得ら
れたスラグの抽出試験結果は表２の通りであった。この
ときの灯油の消費量は焼却灰１トン当たり約７３.５リ
ットル／ｈであった。 表２ 計量対象 計量結果 単位 許容値 総水銀 Ｎ.Ｄ ｍｇ／リットル ０.００５以下 カドミウム及びその化合物 Ｎ.Ｄ ｍｇ／リットル ０.３ 以下 鉛及びその化合物 Ｎ.Ｄ ｍｇ／リットル ０.３ 以下 六価クロム化合物 Ｎ.Ｄ ｍｇ／リットル １.５ 以下 ヒ素及びその化合物 Ｎ.Ｄ ｍｇ／リットル ０.３ 以下 シアン Ｎ.Ｄ ｍｇ／リットル １.０ 以下 アルキル水銀 Ｎ.Ｄ ｍｇ／リットル 不検出 有機燐 Ｎ.Ｄ ｍｇ／リットル １.０ 以下 ＰＣＢ Ｎ.Ｄ ｍｇ／リットル ０.００３以下 溶出液ＰＨ ７.０（２０°Ｃ） 上記表２より、ガラス状に固化したスラグＧＳは、無害
化されていることが判る。なお、焼却炉３０で焼却され
た焼却灰は、溶融炉１に直接供給し、溶融炉１で生じる
熱風も直接的に焼却炉３０に供給するので、灯油よりも
カロリーの低い廃油、重油、ＬＰＧ、廃プラスチック液
化燃料も使用できた。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、廃棄物
を焼却するための焼却炉と、焼却灰を溶融するための溶
融炉とからなる廃棄物の焼却・溶融処理装置の、焼却炉
は溶融炉の上方に位置しているので、焼却・溶融処理装
置をコンパクトに安価に建設することができる。また、
焼却炉で得られる焼却灰は、溶融炉に直接的に供給さ
れ、溶融炉で得られる熱風は、熱風プレナム室を介して
焼却炉に供給されるようになっているので、熱効率がよ
く、カロリーの低い安価な燃料で低コストで廃棄物を処
理できる。しかも、溶融炉で得られる高温の熱風が、熱
風プレナム室を介して焼却炉に供給されるようになって
いるので、廃棄物の燃焼温度が高く、ダイオキシンの発
生もない。さらには、焼却灰は溶融され無害化されるの
で、環境を汚染するようなこともない。請求項２に記載
の発明によると、熱風プレナム室は、複数個の透孔が設
けられている溶融炉の上壁と、焼却炉に設けられている
火格子とから構成され、火格子の熱風噴出孔は、廃棄物
あるいは焼却灰の移送方向を向いているので、上記効果
に加えて、火格子の傾斜角度がたとえ小さくても、格別
の移送手段を使用することなく、廃棄物あるいは焼却灰
を移送することができる。また、火格子の傾斜角度を小
さくすることにより、焼却炉の容積を大きくすることも
できる。請求項３に記載の発明によると、熱風プレナム
室には、焼却炉の排熱で予熱された加熱空気も供給され
るようになっているので、さらに熱効率が向上し、請求
項４に記載の発明によると、熱風プレナム室には、焼却
炉の排熱で予熱された加熱空気と共に、予熱されていな
い空気も供給されるようになっているので、焼却炉の温
度を燃料を使用することなく簡単に制御できる効果が付
加される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を模式的に示す断面図で
ある。

【図２】 本発明の実施の形態の詳細を示す図で、その
（イ）は冷却排出装置の拡大断面図、その（ロ）は火格
子の拡大正面図、その（ハ）は（ロ）において矢印ハー
ハでみた断面図である。

【符号の説明】

１ 溶融炉 ３ 上壁
（溶融炉の上壁） ４ 透孔 ３０ 焼却
炉 ３５ 火格子 ３６ 熱
風プレナム室 ４６ 熱風噴出孔 ６１ 予
熱管（空気予熱管） ６３ 加熱空気供給管 ６７ 空
気管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物（Ｈ）を焼却するための焼却炉
   （３０）と、焼却灰（Ｋ）を溶融するための溶融炉
   （１）とからなる廃棄物の焼却・溶融処理装置であっ
   て、 前記焼却炉（３０）は、前記溶融炉（１）の上方に位置
   していると共に、前記焼却炉（３０）で得られる焼却灰
   （Ｋ）は前記溶融炉（１）に直接的に供給され、前記溶
   融炉（１）で得られる熱風は、熱風プレナム室（３６）
   を介して前記焼却炉（３０）に供給されるようになって
   いる、ことを特徴とする廃棄物の焼却・溶融処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱風プレナム室（３
   ６）は、複数個の透孔（４、４、…）が設けられている
   溶融炉（１）の上壁（３）と、焼却炉（３０）に設けら
   れている火格子（３５）とから構成され、前記火格子
   （３５）の熱風噴出孔（４６、４６、…）は、廃棄物
   （Ｈ）あるいは焼却灰（Ｋ）の移送方向を向いている、
   廃棄物の焼却・溶融処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の熱風プレナム
   室（３６）には、焼却炉（３０）の排熱で予熱された加
   熱空気も供給されるようになっている、廃棄物の焼却・
   溶融処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の熱風プレナム
   室（３６）には、焼却炉（３０）の排熱で予熱された加
   熱空気と共に、予熱されていない空気も供給されるよう
   になっている、廃棄物の焼却・溶融処理装置。