JPS6357682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は都市ごみなどの廃棄物の処理装置に関
し、特に廃棄物中の有機物は可燃性ガスとして回
収し、また不燃物はスラグとして回収する廃棄物
の処理装置に関する。 典型的な先行技術では、コークスを添加した都
市ごみなどの廃棄物をいわゆるシヤフト炉の炉頂
から装入するとともに、シヤフト炉の下部から酸
素ガスあるいは酸素富化ガスを炉内に送入して熱
分解により生成した可燃ガスの一部を燃焼し、そ
の燃焼熱によつて残余の廃棄物を熱分解して可燃
性ガスを発生させる。熱分解によつて生じた炭素
質およびコークスは、炉底において高温度で燃焼
し、その燃焼熱によつて不燃物が溶融滓化してス
ラグが生成される。 このような先行技術においてコークスは、炉底
における不燃物の溶融滓化のための前記炭素質に
よる燃焼熱の不足分を補うために用いられてい
る。ところが、コークスは炉頂から廃棄物ととも
に炉内に装入されるので、熱分解部における水性
ガス反応や燃焼反応により、コークスの一部が消
費されてしまう。そのため、コークスは不燃物の
溶融滓化のために消費される必要量以上の量を炉
頂から装入する必要がある。したがつて廃棄物装
入量に対してたとえば５％程度と大量のコークス
が消費されることになり、不経済である。 本発明の主な目的は、上述の技術的課題を解決
し、コークスの消費量を低減した廃棄物の処理装
置に関する。 本発明は、炉の上部に廃棄物を堆積する熱分解
部が形成され、その熱分解部の下方には不燃物を
滓化溶融するための滓化溶融部が形成され、熱分
解部の上部には、廃棄物の供給手段、および熱分
解ガスを導出する第１管路が、それぞれ連結さ
れ、第１管路には、熱分解ガスからタールを除去
するタール除去装置が設けられ、タール除去装置
からのタールを、炉の前記熱分解部に供給し、炉
には、前記熱分解部の下部に第２管路が連結さ
れ、この第２管路には、タール除去装置からの熱
分解ガスの一部と酸素含有ガスとが供給され、熱
分解部よりも下方でかつ滓化溶融部よりも上方に
はコークスの供給手段が連結され、しかも滓化溶
融部には酸素含有ガスを吹込むための羽口が形成
されることを特徴とする廃棄物の処理装置であ
る。 好ましい実施態様では、炉内でその底部に設け
られ、上方に向けて小径となる複数の傘が上下方
向に間隔をあけて同心に連結され、鉛直軸線まわ
りに回転自在でありかつ第２管路からのガスを各
傘間の吹出し口から排出する回転傘ロストルと、 この回転傘ロストルを、前記鉛直軸線まわりに
回転駆動する手段を備え、 炉の底部に、回転傘ロストルからずれた位置で
形成された開口部から、滓化溶融部に、不燃物を
導くシユートを介して連結したことを特徴とす
る。 以下、図面によつて本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明の一実施例の断面図である。
都市ごみなどの廃棄物は、粒度および含有水分を
予め調整されてホツパ１に投入されており、この
ホツパ１から炉２に装入される。この炉２は、熱
分解部３、熱分解部３の下方に配置された滓化溶
融部４、ならびに熱分解部３の底部および滓化溶
融部４の上部を連結するシユート５を含む。廃棄
物は熱分解部３に堆積し、滓化溶融部４からの燃
焼排ガスの顕熱および熱分解部３で発生した熱分
解ガスの一部の燃焼熱によつてたとえば500〜800
℃で熱分解する。熱分解部３で熱分解した後の灰
分を含む不燃物は、シユート５を介して滓化溶融
部４に落下する。この滓化溶融部４にはコークス
が投入され、そのコークスの燃焼熱によつて前記
不燃物はたとえば約1500℃で溶融し、スラグが形
成される。 ホツパ１は炉２の上方に配置される。ホツパ１
の下部にはスクリユウフイーダ６などの供給手段
の一端部が連結され、スクリユウフイーダ６の他
端部は熱分解部３の頂部に連結される。ホツパ１
内に貯留された廃棄物は、スクリユウフイーダ６
によつて連続的かつ定量的に熱分解部３内に装入
される。なお、廃棄物の装入口７は、第１図のご
とく熱分解部３の頂部でなくてもよく、熱分解部
３の上部側壁に形成されていてもよい。 熱分解部３の上部には熱分解ガスを導出するた
めの管路８の一端部が連結され、管路８の他端部
は循環送風機９の入口に連結される。管路８の途
中には、タール除去装置１０が備えられており、
このタール除去装置１０でたとえば水洗すること
により熱分解ガスに同伴してきたタールが除去さ
れる。熱分解部３の下部に対応する位置で熱分解
部３の外方にはタール貯留容器１１が設けられ
る。タール除去装置１０で除去されしかも水分と
分離されたタールは、タール貯留容器１１内に貯
留される。このタール貯留容器１１の下部には、
いわゆるスネークポンプなどの供給手段１２が設
けられ、この供給手段１２は熱分解部３の下部側
壁に接続される。したがつてタール除去装置１０
で分離除去されたタールは、熱分解部３の下部に
戻され、後述のごとく熱分解部３の下方から供給
される熱分解ガスの一部とともに燃焼する。 熱分解部３の底部中央には回転傘ロストル４０
が鉛直軸線まわりに回転自在に設けられる。この
回転傘ロストル４０は上方に向けて小径となる複
数の傘４１を上下方向に重ねて成り、各傘４１間
にはガスの吹出し口４２が形成されている。最下
方の傘４１には筒体４３が同心に固着され、筒体
４３は熱分解部３の底部を回転自在に貫通して下
方に突出される。筒体４３の途中には歯車４４が
固定されており、歯車４４はたとえばモータ４６
に連結された歯車４５に噛合される。したがつて
モータ４６を駆動することにより筒体４３および
回転傘ロストル４０は鉛直軸線まわりに回転駆動
される。 循環送風機９の出口には管路１３の一端部が接
続され、管路１３の他端部は筒体４３にその下方
から気密的にかつ筒体４３の回転を許容して嵌挿
される。管路１３の途中には分岐管１４が接続さ
れ、この分岐管１４は図示しないガス貯留容器に
連結される。循環送風機９から吐出された熱分解
ガスの一部は管路１３を介して熱分解部３内に送
入され、残余の熱分解ガスは分岐管１４を介して
前記ガス貯留容器に導かれる。ガス貯留容器に貯
留された熱分解ガスは燃料ガスとして利用され得
る。なお、管路１３を介して熱分解部３に導かれ
る熱分解ガスの量と、管路１４を介してガス貯留
容器に導かれる熱分解ガスの量との比は約２〜
４：８〜６に選ばれる。 管路１３において、分岐管１４の接続位置より
も下流側には、管路２１の一端部が接続される。
この管路２１の他端部は、図示しない酸素含有ガ
ス源に接続される。酸素含有ガス源からは、熱分
解部３に供給される熱分解ガス、およびタール貯
留容器１１から供給されるタールを完全燃焼する
に足るだけの酸素含有ガスが供給される。酸素含
有ガスとしては、空気であつてもよいし、酸素富
化ガスあるいは純酸素ガスであつてもよい。 滓化溶融部４の上部にはコークスの投入口１５
が形成される。この投入口１５に連通して斜め上
方に延びるシユート１６が設けられ、このシユー
ト１６の上端部は粒径60mm以下好ましくは40〜50
mmのコークスを貯留するためのホツパ１７の下部
に連結される。シユート１６の途中には、上下方
向に間隔をあけて一対のスライドゲート１８，１
９が設けられており、これらのスライドゲート１
８，１９を開閉操作することにより、滓化溶融部
４からの燃焼排ガスがホツパ１７に吹き出すこと
を防止して、コークスを滓化溶融部４内に供給す
ることができる。 滓化溶融部４の側壁を外囲して水冷ジヤケツト
２０が設けられる。この水冷ジヤケツト２０の下
部には冷却水を供給するための供給管２２が接続
され、水冷ジヤケツト２０の上部には冷却水を排
出するための排出管２３が接続される。このよう
にして高温度たとえば約1500℃となる滓化溶融部
４の側壁が過熱することが防止される。 滓化溶融部４において、下部側壁には羽口２４
ａが形成され、この羽口２４ａには水冷ジヤケツ
ト２０を貫通する管路２４の一端部が接続され
る。この管路２４の他端部は図示しない酸素含有
ガス源に接続されている。酸素含有ガス源からは
空気、酸素富化ガス、あるいは純酸素ガスが滓化
溶融部４内に吹き込まれる。この酸素含有ガスの
吹き込み量は、ホツパ１７から投入されるコーク
ス、および熱分解部３からシユート５を介して落
下してくる炭素質を完全燃焼して、滓化溶融部４
内をたとえば1500℃に維持するに足るだけの量に
選ばれる。滓化溶融部４の下部には、スラグ排出
管２５が接続されており、滓化溶融部４において
溶融してスラグ化された不燃物は、スラグ排出管
２５を介して外部に排出される。このようにして
得られたスラグは、骨材や炉床材として有効に利
用することができる。しかも前記スラグは、高温
度（約1500℃）で溶融されているので、前記骨材
や炉床材として使用されているときに重金属が溶
出することはない。 熱分解部３において堆積した廃棄物は、熱分解
部３の下部における熱分解ガスの一部およびター
ルの燃焼熱、ならびに滓化溶融部４からの燃焼排
ガス顕熱によつて熱分解されるが、その熱分解の
進行に応じて徐々に下方に向けて降下していく。
一方、前記燃焼排ガスは廃棄物の堆積層内を上方
に流過していく。したがつて廃棄物の流れと、燃
焼排ガスの流れとは相互に向流であり、熱分解部
３はいわゆる移動層を構成している。 このような熱分解部３において、廃棄物は上方
から下方に向うにつれて第２図に示すごとき反応
過程を経て熱分解される。先ず、熱分解部３の最
上部は乾燥領域２６であつて、約180℃で廃棄物
中の含有水分の一部が蒸発する。次のタール析出
領域２７の温度は、180〜500℃であつて、廃棄物
中のタール分が廃棄物の表面に析出される。ここ
で、タールのうち180℃以下の低沸点成分は、乾
燥領域２６でガス化され、熱分解ガスとともに熱
分解部３から導出されるが、タール除去装置１０
で分離除去される。タール析出領域２７を通過し
た廃棄物は、熱分解領域２８に至り、この熱分解
領域２８において500〜800℃の温度で前記析出タ
ールが熱分解ガス化する。熱分解ガス化が終了し
た廃棄物は、水性ガス化反応領域２９において、
800〜1000℃で水性ガス化反応を生じる。水性ガ
ス化反応が終了すると、灰分を含む不燃物および
炭素質は、燃焼領域３０に至る。この燃焼領域３
０には、前述のごとく循環された熱分解ガスの一
部およびタールが送入されている。そのため熱分
解ガスはこの燃焼領域３０において赤熱した不燃
物によつて着火して燃焼する。 燃焼領域３０においては回転傘ロストル４０が
回転駆動されており、したがつて不燃物が周方向
に回転される。そして不燃物はシユート５の開口
部５ａに至り、その開口部５ａからシユート５を
経て滓化溶融部４に落下する。開口部５ａは、回
転傘ロストル４０からずれた位置で炉２の底部に
形成されている。 上述のごとく熱分解部３における熱分解反応
は、500〜800℃程度の比較的低温度で行なわれ
る。そのため熱分解部３の側壁からの放散熱量が
小さく抑えられ、したがつて熱効率が向上する。 ここで、上述のごとく構成された処理装置にお
ける物質収支の一例を示す。水分42.25％、可燃
分48.75％、不燃分9.00％から成る都市ごみ脱水
ケーキ１Kg／hrを用いて処理を行なつた。この都
市ごみ脱水ケーキの低位発熱量は2291kcal／hrで
ある。熱分解部３の上部から導出されタール除去
装置１０で洗浄した後の熱分解ガスとしては、第
１表に示すごとき組成を有し、かつ低位発熱量
1267kcal／Ｎm³を有するガスが得られた。

【表】

【表】 このような熱分解ガスの内、29.6％を熱分解部
３に循環するとともに酸素含有ガスとして空気を
1.078Nm³／hr熱分解部３内に吹込んで前記循環
された熱分解ガスの一部を燃焼させた。 滓化溶融部４においては、0.09Kg／hrの不燃分
を滓化溶融するために0.01494Kg／hrのコークス
を投入し、それによつてスラグを0.09109Kg／hr
得ることができた。ここで、コークスの投入量の
都市ごみ脱水ケーキの処理量に対する比率は、約
1.5％であり、コークスの消費量が極く小量に抑
えられることがわかる。 第３図は本発明の他の実施例の断面図であり、
前述の実施例に対応する部分には同一の参照符を
付す。この実施例では、竪型炉５２の途中に平板
状のロストル５３が設けられ、そのロストル５３
の上方に熱分解部５４が構成され、ロストル５３
の下方に滓化溶融部５５が構成される。管路１３
の他端部は、ロストル５３の下方、およびロスト
ル５３の上方で熱分解部５４の下部にそれぞれ分
岐して接続される。このように構成しても第１図
および第２図の実施例と同様の効果を奏すること
ができる。しかも熱分解部５４と滓化溶融部５５
とが単一の竪型炉５２の上下にそれぞれ形成され
るので、構成が単純であり、処理装置全体を小形
化することができる。 本発明の他の実施例として、竪型炉５２の内径
が小さい場合には、前述の実施例のロストル５３
を省略し、第４図のごとく、熱分解ガスの一部お
よび酸素含有ガスを竪型炉５２内に吹込むための
吹込み管３２を竪型炉５２の周方向に複数個設
け、それらの吹込み管３２で廃棄物の層を支持す
るようにしてもよい。このようにすればロストル
５３の目詰りを防止することができる。この場
合、各吹込み管３２は、熱分解ガスの燃焼ガスが
廃棄物の堆積層内を均等に流過するように、竪型
炉５２の半径方向に対して傾斜した軸線を有して
いてもよい。 本発明のさらに他の実施例として、第３図の実
施例において管路１３はロストル５３の上方でか
つ熱分解部５４の下部のみに接続されていてもよ
く、また管路１３を竪型炉５２を外囲するヘツダ
に接続し、そのヘツダから複数の吹込み管を介し
て熱分解ガスの一部および酸素含有ガスを竪型炉
５２内に送入するようにしてもよい。 本発明は、前述の都市ごみだけでなく、工場廃
棄物、上下水処理汚泥、工場廃水処理汚泥、なら
びにそれらの混合物などに関連して実施すること
ができる。 上述のごとく本発明によれば、コークスは廃棄
物が熱分解した後の滓化溶融部にのみ供給され
る。そのためコークスは廃棄物中の不燃物を高温
度で滓化溶融するための燃焼熱を供給するに足る
だけの量を供給すればよく、したがつてコークス
の消費量が低く抑えられて経済的である。 また本発明によれば、熱分解部の下方には不燃
物を滓化溶融するための滓化溶融部が形成されて
おり、したがつてこの滓化溶融部からの高温度の
可燃分を含むガスを、熱分解部で利用することが
でき、高効率で廃棄物の熱分解を行うことができ
る。 また本発明によれば、熱分解部の下方に上述の
ように滓化溶融部が形成されて、不燃物が滓化溶
融されるので、熱分解部からの不燃物が冷却され
ることなく滓化溶融部に導かれることになり、熱
効率が良好であり、このことによつてもまたコー
クスの消費量を低減することができる。 さらにまた本発明によれば、熱分解部の上部に
設けられている第１管路からの熱分解ガスから、
タール除去装置によつてタールを除去し、このタ
ール除去装置によつて得られたタールを、炉の前
記熱分解部に供給して熱分解ガス化することがで
きるとともに、タール除去装置においてタールが
除去された熱分解ガスの一部と酸素含有ガスと
が、熱分解部の下部に、第２管路を介して供給さ
れるようにしたので、第２管路がタールによつて
詰まつてしまうことが防がれ、長期間にわたり連
続運転を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は
熱分解部３の反応過程を説明するための断面図、
第３図は本発明の他の実施例の断面図、第４図は
本発明の他の実施例の横断面図である。 ２……炉、３，５４……熱分解部、４，５５…
…滓化溶融部、６……スクリユウフイーダ、８，
１３……管路、２４ａ……羽口、５２……竪型
炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉の上部に廃棄物を堆積する熱分解部が形成
   され、その熱分解部の下方には不燃物を滓化溶融
   するための滓化溶融部が形成され、熱分解部の上
   部には、廃棄物の供給手段、および熱分解ガスを
   導出する第１管路が、それぞれ連結され、第１管
   路には、熱分解ガスからタールを除去するタール
   除去装置が設けられ、タール除去装置からのター
   ルを、炉の前記熱分解部に供給し、炉には、前記
   熱分解部の下部に第２管路が連結され、この第２
   管路には、タール除去装置からの熱分解ガスの一
   部と酸素含有ガスとが供給され、熱分解部よりも
   下方でかつ滓化溶融部よりも上方にはコークスの
   供給手段が連結され、しかも滓化溶融部には酸素
   含有ガスを吹込むための羽口が形成されることを
   特徴とする廃棄物の処理装置。 ２ 炉内でその底部に設けられ、上方に向けて小
   径となる複数の傘が上下方向に間隔をあけて同心
   に連結され、鉛直軸線まわりに回転自在でありか
   つ第２管路からのガスを各傘間の吹出し口から排
   出する回転傘ロストルと、 この回転傘ロストルを、前記鉛直軸線まわりに
   回転駆動する手段を備え、 炉の底部に、回転傘ロストルからずれた位置で
   形成された開口部から、滓化溶融部に、不燃物を
   導くシユートを介して連結したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の廃棄物の処理装置。