JP2004044907A

JP2004044907A - Melting treatment equipment

Info

Publication number: JP2004044907A
Application number: JP2002202941A
Authority: JP
Inventors: Shiro Kamibayashi; 上林　史朗; Hirohito Yoshioka; 吉岡　洋仁; Kenji Goto; 後藤　謙治; Takayuki Tatemichi; 立道　隆幸
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a melting treatment equipment 10 including a treatment furnace 10b in which a burning device 59 is installed to melt object(s) to be treated, whereby volatilization of low-boiling point heavy metals from the object is promoted sufficiently and the amount of such heavy metals remaining in fusion slag is lessened as much as practicable. <P>SOLUTION: The melting treatment equipment 10 is equipped with a control mechanism 51 to control the burning device 59 so that inside the treatment furnace 10b is maintained in a reductive atmosphere. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理炉内において被処理物を加熱して溶融処理する燃焼装置を設けてある溶融処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる溶融処理設備は、廃棄物を焼却処理して排出された焼却灰や、廃棄物を乾留処理して排出された乾留残渣や、埋立処分場を再び掘り起こした再処理物等の被処理物を、処理炉内の燃焼装置により加熱溶融処理して減容化し、溶融スラグを排出する。
【０００３】
また、溶融処理設備から排出された溶融スラグは、アスファルトやセメント骨材の代替品として再利用することが検討及び実施されており、このように溶融スラグを再利用する場合には、溶融スラグから亜鉛、鉛、カドミウムなどの低沸点重金属の溶出を抑制するために、溶融処理において低沸点重金属の揮発性を向上し、溶融スラグに低沸点重金属を閉じ込めないことが重要である。
そこで、溶融処理設備において低沸点重金属の揮発を向上するために、処理炉内の温度を重金属の沸点よりも充分に高温化することに加えて、処理炉内の酸素分圧を低下させて還元雰囲気に維持することが重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、溶融処理設備において、処理炉の耐熱性等の問題から、処理炉内を高温化するには限度がある。また、耐熱性の問題を改善したとしても、処理炉内に燃焼用空気を供給することで、空気中に多く存在する窒素などの熱容量により、高温化することが阻害されることがある。
また、上記のように処理炉内を還元雰囲気とする方法としては、処理炉内において燃料を燃焼させて被処理物を加熱溶融処理するバーナにおける空気比を１以下の所定の低空気比範囲に設定する方法があるが、このような方法においては、被処理物中の可燃物の割合等の質の変化等により、処理炉内の酸素分圧が一定せず、例えば、処理炉内の酸素分圧が一時的に高くなって、低沸点重金属の揮発率が低下し、溶融スラグ中の低沸点重金属の残存量が増加することがあり、被処理物中の低沸点重金属の含有量によっては、溶融スラグの再利用性が低下してしまう。
【０００５】
従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、被処理物を溶融処理する溶融処理設備において、被処理物からの低沸点重金属の揮発を充分に促進させると共に、安定的に、溶融スラグ中に残存する低沸点重金属を極めて少ないものとすることができる溶融技術を確立することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る溶融処理設備の第一特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した如く、前記処理炉内を還元性雰囲気に維持するように前記燃焼装置を制御する制御機構を設けてある点にある。
【０００７】
即ち、上記溶融処理設備の第一特徴構成によれば、上記制御機構により、処理炉内において燃料を燃焼させて被処理物を加熱溶融する上記燃焼装置を制御して、処理炉内を常時還元性雰囲気に維持することで、被処理物中の低沸点重金属の揮発を促進すると共に、安定的に、溶融処理後に排出される溶融スラグ中に残存する低沸点重金属を極めて少ないものとして、溶融スラグの再利用性をより向上することができる。
【０００８】
本発明に係る溶融処理設備の第二特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項２に記載した如く、上記第一特徴構成に加えて、前記制御機構を、前記処理炉内から排出された燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度検出機構と、前記一酸化炭素濃度検出機構により検出された一酸化炭素濃度が所定濃度になるように前記燃焼装置への酸素含有ガスの供給量を調整する調整機構とで構成してある点にある。
【０００９】
即ち、上記溶融処理設備の第二特徴構成によれば、上記一酸化炭素濃度検出機構により、処理炉から排出された燃焼排ガス中に所定濃度の一酸化炭素が存在するかを検出し、上記調整機構により、その燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が所定濃度に維持されるように、処理炉への空気等の酸素含有ガス供給量を調整することで、上記処理炉内を、所定濃度の一酸化炭素が存在する適度な還元性雰囲気に維持することができる。
【００１０】
本発明に係る溶融処理設備の第三特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項３に記載した如く、上記第二特徴構成に加えて、前記燃焼装置として、処理炉内に、前記酸素含有ガスとしての酸素富化ガス又は純酸素ガスにより燃料を燃焼させ、前記被処理物を加熱する酸素バーナを採用すると共に、前記処理炉にある前記被処理物に前記酸素富化ガス又は純酸素ガスを供給する酸素供給機構を設けてある点にある。
【００１１】
即ち、上記溶融処理設備の第三特徴構成によれば、空気よりも酸素の含有割合を増加させた酸素富化ガス又は酸素のみからなる純酸素ガスを用いて燃料を燃焼させ被処理物を加熱する上記酸素バーナを燃焼装置として設けることで、空気を用いて燃料を燃焼させるバーナを燃焼装置として設けた場合と比較して、処理炉への酸素以外の窒素等の不活性ガスの供給量を低減し、その不活性ガスの加熱のために熱が消費されることを抑制することができ、結果、処理炉を高温化することができる。
さらに、上記酸素供給機構を設けることにより、上記処理炉内にある被処理物に酸素富化ガス又は純酸素ガスを供給して、被処理物中の可燃物の自己燃焼を促進して、酸素バーナにおける燃料消費量を節約しつつ処理炉を高温化することができる。
そして、このように処理炉内を高温化することにより、低沸点重金属の揮発性を一層促進することができる。さらに、上記酸素バーナへの酸素富化ガス供給量又は純酸素ガス供給量を調整することにより処理炉内を還元性雰囲気に維持して、溶融スラグ中に閉じ込められる低沸点重金属を極めて少ないものとすることができる。
【００１２】
本発明に係る溶融処理設備の第四特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項４に記載した如く、上記第二又は第三特徴構成に加えて、前記燃焼排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出機構を設け、前記酸素濃度検出機構の検出結果を用いて前記制御機構の異常状態の判定を行う異常判定機構を設けてある点にある。
【００１３】
即ち、上記溶融処理設備の第四特徴構成によれば、上記異常判定機構により、処理炉から排出された燃焼排ガス中に処理炉が還元性雰囲気に維持されていれば殆ど検出されないはずである酸素が上記酸素濃度検出機構により検出されたときに、上記処理炉を還元性雰囲気に維持するための制御機構の例えば一酸化炭素濃度検出機構や調整機構等が異常状態であると判定することができ、早期に制御機構の修繕等の対応を実施し、上記制御機構の異常状態により多くの低沸点重金属が閉じ込められた溶融スラグが生成されることを抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記本発明の溶融処理設備の実施の形態について、以下に、図面を参照しながら説明する。
図１に示す溶融処理設備は、廃棄物を焼却処理して排出された焼却灰や、廃棄物を乾留処理して排出された乾留残渣や、埋立処分場を再び掘り起こした再処理物等の廃棄物（被処理物の一例）を溶融処理して溶融スラグとして回収する溶融処理炉１０と、溶融処理炉１０から排出された排ガスを冷却するガス冷却装置１３と、ガス冷却装置１３から排出された排ガス中の飛灰を捕集するダスト捕集装置１４と、ダスト捕集装置１４から排出された排ガスに同伴する粉塵を回収する排ガス濾過装置１６とを、溶融処理炉１０からの排ガスを煙突１９に導く煙道１１に順に設けてある。
【００１５】
溶融処理炉１０は、表面溶融炉１０Ａで構成してあり、処理炉内１０ｂで生成した燃焼排ガスを、スラグポート下空間１０ｃ及び誘導路１０ｄを介して後燃焼室１０ｅに導き、この後燃焼室１０ｅで二次空気を供給して完全燃焼させるように構成してある。
そして、後燃焼室１０ｅからの排ガスをガス冷却装置１３に導く煙道１１に、後述する溶融処理炉１０へ供給する純酸素ガスや後燃焼室１０ｅへ供給する二次空気を予熱する空気予熱器１２を配置して排ガスが保有する顕熱の回収を図っている。
【００１６】
詳しくは、図２に示すように、溶融処理炉１０は、周囲に内筒３７を立設した天井部３８と、底板４１にスラグポート４１ａを形成してある有底の外筒４０とを備え、外筒４０を内筒３７の外側に配して、外筒４０を内筒３７に対してスラグポート４１ａの回りに相対回転させるように駆動機構（図示せず）を設けておく。
【００１７】
内筒３７と外筒４０との間に形成される環状の空間を、供給機構３６からの廃棄物を天井部３８と底板４１との間の空間に形成される処理炉内１０ｂに供給する環状供給路４２に構成し、その環状供給路４２の上方を覆う環状板体からなる天井部４３を、内筒３７及び外筒４０とは別体に設け、内筒３７との間及び外筒４０との間に夫々シール機構４４を設けて前記環状供給路４２を気密に形成する。尚、供給機構３６へは、固形可燃物が含まれる廃棄物が送り込まれる。この構成により、内筒３７が前記外筒４０に対して相対的に上下移動可能になり、処理炉内１０ｂでの廃棄物の単位時間当たりの処理量を変化させることが可能となる。つまり、廃棄物の逆円錐面状に形成される処理炉内表面の面積を変化させ、表面の燃焼量並びにスラグ化の量を調節できるようになる。スラグポート４１ａの下方には下空間１０ｃを形成し、その下空間１０ｃからの燃焼ガスを誘導案内する誘導路１０ｄを後燃焼室１０ｅ接続すると共に、前記下空間１０ｃの下方にスラグ回収槽を配置して、前記処理炉内１０ｂで生成した溶融スラグを前記スラグポート４１ａから滴下させ、回収するように構成する。
【００１８】
前記天井部４３には、開口を設けて被処理物供給口３９を形成し、この供給口３９は外部の廃棄物供給機構に対して気密に連結されている。
【００１９】
また、天井部３８には、処理炉内１０ｂで供給された燃料を純酸素ガスにより燃焼させて火炎を形成する燃焼装置としての純酸素バーナ５９（酸素バーナの一例）が設けられ、バーナ５９には、燃料を燃焼させるための純酸素ガスが調整弁６０の流量調整を伴って供給される。
さらに、天井部３８には、前記処理炉内１０ｂの廃棄物に表面に純酸素ガスを直接吹き付けて廃棄物の自己燃焼を促進するための酸素ノズル６１（酸素供給機構の一例）が設けられている。
また、この酸素ノズル６１には、後述の制御装置５０により制御される調整弁５４により供給量が調整された純酸素ガスの内、上記酸素バーナ５９に供給されない純酸素ガスが供給される。
【００２０】
このように、処理炉内１０ｂに空気ではなく、純酸素ガスを供給することで、処理炉１０ｂへの酸素以外の窒素等の不活性ガスの供給を防止し、その不活性ガスの加熱のために熱が消費されることを抑制することができる。結果、処理炉内１０ｂは高温化され、廃棄物中の低沸点重金属の揮発性が促進される。
尚、本実施形態においては、処理炉内１０ｂに供給する酸素含有ガスとして純酸素ガスを供給したが、別に、酸素含有ガスとして、空気よりも酸素を富化させた酸素富化ガスを供給することでも、処理炉１０ｂへの不活性ガス供給量を低減させて、処理炉内１０ｂを高温化することができる。
【００２１】
また、上記処理炉内１０ｂの高温化により、上記天井部３８及び上記底板４１等が熱損傷することを防止するために、天井部３８及び上記底板４１内に冷却水ジャケット（図示せず）を形成し、その冷却水ジャケットに冷却水を流通させることで、上記天井部３８及び上記底板４１を強制冷却することができる。
【００２２】
次に、溶融処理設備の特徴構成について説明する。
溶融処理設備には、処理炉内１０ｂを還元性雰囲気に維持する制御機構５１と、制御機構５１の異常状態の判定を行う異常判定機構５２とが設けられている。また、これら制御機構５１及び異常判定機構５２における演算処理及び制御等はコンピュータからなる制御装置５０により行われる。
【００２３】
誘導路１０ｄに、処理炉内１０ｂから排出された燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を検出するための一酸化炭素濃度検出機構としての一酸化炭素センサ５６と、排ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃度検出機構としての酸素センサ５７とが設けられており、これらセンサ５６，５７で検出された一酸化炭素濃度及び酸素濃度は、制御装置５０側に出力される。
【００２４】
また、前述の酸素バーナ５９及び酸素ノズル６１への純酸素ガス供給量を調整する調整機構としての調整弁５４が設けられている。
なお、このような調整機構は、純酸素ガスを供給するためのファンの動力を調整して、酸素バーナ５９及び酸素ノズル６１への純酸素ガス供給量を調整するように構成しても構わない。
【００２５】
そして、制御機構５１は、一酸化炭素センサ５６により検出された燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が比較的高い所定の設定一酸化炭素濃度となり、燃焼排ガスの還元度が適度なものとなるように、制御装置５０により調整弁５４を働かせて、処理炉内１０ｂへの純酸素ガス供給量を調整し、処理炉内１０ｂを適度な還元性雰囲気に維持して、処理炉内１０ｂにおいて廃棄物中の低沸点重金属の揮発を促進するように構成されている。
【００２６】
即ち、制御機構５１は、一酸化炭素センサ５６で検出された一酸化炭素濃度が上記設定一酸化炭素濃度よりも低下した場合には、調整弁５４により、処理炉内１０ｂへの純酸素ガス供給量を低下させて、処理炉内１０ｂの還元度を高めて重金属の揮発を促進させ、逆に、一酸化炭素センサ５６で検出された一酸化炭素濃度が上記設定一酸化炭素濃度よりも上昇した場合には、調整弁５４により、処理炉内１０ｂへの純酸素ガス供給量を上昇させて、処理炉内１０ｂの廃棄物の溶融を促進させて、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を所定の設定一酸化炭素濃度とする。
【００２７】
このように、制御機構５１により処理炉内１０ｂを還元性雰囲気に維持することで、誘導路１０ｄを流通する燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度は上記設定一酸化炭素濃度となり、その燃焼排ガス中の酸素濃度は殆ど０に等しくなっているはずである。しかし、もし、燃焼排ガス中に酸素が確認された場合には、上記制御機構５１自身又は制御機構５１で利用する一酸化炭素センサ５６又は調整弁５４の故障により、処理炉内１０ｂが還元性雰囲気に維持されていない可能性がある。
【００２８】
そこで、上記異常判定機構５２は、酸素センサ５７により検出された酸素濃度が０又は極めて０に近い値になっているかを制御装置５０により確認し、もし、酸素センサ５７で燃焼排ガス中の酸素濃度が所定の設定酸素濃度以上であることを検出した場合には、制御機構５１が異常状態であると判定するように構成されており、制御装置５０は、異常判定機構５２により制御機構５１が異常状態であると判定した場合には、警報の発呼等の異常通報等を行なうように構成されている。
【００２９】
よって、本溶融処理設備の管理者は、上記のように警報の発呼したことを認識することで、早期に制御機構５１等の修繕等の対応を実施し、制御機構５１の異常状態により低沸点重金属が多く閉じ込められた溶融スラグが生成されることを抑制することができる。
【００３０】
尚、上記一酸化炭素センサ５６は、上記一酸化炭素濃度を検出するものではなく、上記所定の設定一酸化炭素濃度以上の一酸化炭素が燃焼排ガス中に存在するかを検出するものであってもよく、この場合、制御機構５１は、上記一酸化炭素センサ５６により、燃焼排ガス中に設定一酸化炭素濃度以上の一酸化炭素が存在しないことを検出したときに、調整弁５４により、処理炉内１０ｂへの純酸素ガス供給量を低下させるように構成される。
【００３１】
次に、溶融処理設備における他の構成について、図１に基づいて説明する。
ガス冷却装置１３は、塔内を流通する排ガスに水を噴霧し、粉塵を沈降させると共に、苛性液等の酸性ガス中和剤を排ガスに噴霧供給して塩素分を除去するように構成されている。また、沈降した粉塵はロータリーバルブ等により外部に対して気密に維持した状態で、ダスト処理装置２２に排出される。
【００３２】
ダスト捕集装置１４は、導入された排ガス中の飛灰を沈降させて、排ガスから飛灰を捕集するように構成されており、捕集した飛灰はロータリーバルブ等により外部に対して気密に維持した状態で、ダスト処理装置２２に排出される。
【００３３】
また、前述の後燃焼室１０ｅ及び空気予熱器１２においても、沈降した飛灰が、ロータリーバルブ等により外部に対して気密に維持した状態で、ダスト処理装置２２に排出される。
そして、このようにダスト処理装置２２に排出された飛灰は、固体成分のダイオキシン類を含まない状態であり、飛灰中に含まれる重金属は、非鉄精練用原料として分離回収され、山元還元処理される。
また、上記のように排出された飛灰は、キレート処理により無害化し、廃棄処分しても構わない。
【００３４】
前記後燃焼室１０ｅからの燃焼排ガスは約９５０℃程度で煙道１１に排出され、空気予熱器１２では、導入された排ガスは、前記処理炉内１０ｂへの純酸素ガス及び前記後燃焼室１０ｅへの二次空気を加熱して６００℃程度に温度低下し、前記ガス冷却装置１３で前記水噴霧機構１３ｂからの水の蒸発潜熱を奪われて約２００℃まで冷却され、下流側の煙道１１に排出されて、前記ダスト捕集装置１４に至る。そして、ダスト捕集装置１４から排出された排ガス温度は約１５０℃にまで低下する。
【００３５】
そして、このように温度が低下した排ガスは排ガス濾過装置１６に供給され、排ガス中の粉塵が回収される。
また、排ガス濾過装置１６と溶融処理炉１０の被処理物投入部１０ａとの間には、前記排ガス濾過装置１６で回収した粉塵を、処理炉内１０ｂに循環供給する回収粉塵循環路２１を設けてある。前記排ガス濾過装置１６でダイオキシン類を捕集し、前記溶融処理炉１０に循環供給することで、前記捕集したダイオキシン類を再分解するのである。
【００３６】
また、ダスト捕集装置１４と排ガス濾過装置１６との間の煙道１１には、活性炭素粒を供給する活性炭供給機構１５を設ける。活性炭供給機構１５は、活性炭素粒として廃棄物を熱分解処理する熱分解炉２０から排出された炭素質熱分解固形物を煙道１１に供給する炭素質熱分解固形物供給路１５ａを設けて構成する。つまり、この溶融処理設備は、焼却灰等の焼却残渣を溶融処理すると同時に、可燃性廃棄物を熱分解炉２０で熱分解処理した後、その熱分解残渣を溶融処理炉１０で焼却すると共に、その焼却残渣を溶融処理するように構成するのである。
【００３７】
焼却残渣である炭素質熱分解固形物を、活性炭素粒として活用して、前記排ガス濾過装置１６の上流側の煙道１１に供給することで、前記煙道１１内の排ガス中に含有されるダイオキシン類を吸着させ、固体粒子に固定するのである。活性炭供給機構１５は、下流側の排ガス濾過装置１６で排ガスを濾過する濾布から捕集粉塵が剥離しやすくするための濾布コーティング剤（Ｃａ（ＯＨ）_２、珪藻土等）を同時に供給するようにコーティング剤供給路１５ｂも備えており、濾布で捕集した粉塵を容易に回収できるようにしてある。
【００３８】
以上のように構成してあるから、溶融処理設備においては、仮に系内においてダイオキシン類が生成したとしても、排出ガスにはダイオキシン類の排出を防止でき、しかも、ダイオキシン類の含有量が極めて少ない飛灰を取り出して有害不純物質を殆ど含まない有価金属を回収できる。
【００３９】
尚、上記実施の形態に於いては、溶融処理炉１０を表面溶融炉で構成した例について説明したが、前記溶融処理炉１０は異なる形式の溶融処理設備であってもよく、例えば旋回溶融炉であってもよく、また、ロータリキルン炉形式の溶融処理設備であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融処理設備の全体構成図
【図２】溶融処理設備の部分構成図
【符号の説明】
１０ｅ：後燃焼室
１０：溶融処理炉
１０Ａ：表面溶融炉
１０ｂ：処理炉内
１０ｄ：誘導路
１９：煙突
５０：制御装置
５１：制御機構
５２：異常判定機構
５４：調整弁（調整機構）
５６：一酸化炭素センサ（一酸化炭素濃度検出機構）
５７：酸素センサ（酸素濃度検出機構）
５９：酸素バーナ（燃焼装置）
６１：酸素ノズル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a melting processing facility provided with a combustion device for heating and melting a workpiece in a processing furnace.
[0002]
[Prior art]
Such melting treatment equipment is capable of treating incinerated ash discharged from incineration of waste, carbonized residue discharged from carbonization of waste, and reprocessed material reclaimed from a landfill site. The volume is reduced by heating and melting by a combustion device in the processing furnace, and the molten slag is discharged.
[0003]
The reuse of molten slag discharged from the melt processing equipment as a substitute for asphalt and cement aggregate has been studied and implemented. In order to suppress the elution of low boiling heavy metals such as zinc, lead and cadmium, it is important to improve the volatility of the low boiling heavy metals in the melting treatment and not to confine the low boiling heavy metals in the molten slag.
Therefore, in order to improve the volatilization of heavy metals with low boiling points in the melting processing equipment, in addition to raising the temperature inside the processing furnace sufficiently above the boiling point of the heavy metals, reduction by reducing the oxygen partial pressure inside the processing furnace It is important to maintain the atmosphere.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the melting processing equipment, there is a limit to raising the temperature inside the processing furnace due to problems such as heat resistance of the processing furnace. Further, even if the problem of heat resistance is improved, the supply of combustion air into the processing furnace may hinder a high temperature due to the heat capacity of nitrogen or the like which is often present in the air.
In addition, as a method of setting the inside of the processing furnace to a reducing atmosphere as described above, the air ratio in the burner that heats and melts the object by burning fuel in the processing furnace is set to a predetermined low air ratio range of 1 or less. Although there is a method of setting, in such a method, the oxygen partial pressure in the processing furnace is not constant due to a change in quality such as the ratio of combustibles in the object to be processed. The partial pressure temporarily increases, the volatility of the low-boiling heavy metals decreases, the residual amount of the low-boiling heavy metals in the molten slag may increase, and depending on the content of the low-boiling heavy metals in the material to be treated. As a result, the reusability of the molten slag decreases.
[0005]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and in a melting treatment facility for melting and treating an object to be treated, while sufficiently promoting the volatilization of low boiling heavy metals from the object to be treated, and stably, in the molten slag. An object of the present invention is to establish a melting technique capable of minimizing the amount of remaining low boiling heavy metals.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, a first characteristic configuration of the melt processing equipment according to the present invention is such that the processing furnace is maintained in a reducing atmosphere as described in claim 1 of the claims. The point is that a control mechanism for controlling the combustion device is provided.
[0007]
That is, according to the first characteristic configuration of the melting processing equipment, the control mechanism controls the combustion device that burns fuel in the processing furnace and heats and melts the object to be processed, thereby constantly reducing the processing furnace. By maintaining a neutral atmosphere, the evaporation of low-boiling heavy metals in the material to be treated is promoted, and the amount of low-boiling heavy metals remaining in the molten slag discharged after the melting process is extremely small. Reusability can be further improved.
[0008]
As described in claim 2 of the claims, the second feature configuration of the melting processing equipment according to the present invention, in addition to the first feature configuration, controls the control mechanism to be discharged from the processing furnace. A carbon monoxide concentration detection mechanism for detecting the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas, and an oxygen-containing gas to the combustion device such that the carbon monoxide concentration detected by the carbon monoxide concentration detection mechanism becomes a predetermined concentration. And an adjusting mechanism for adjusting the supply amount of the liquid.
[0009]
That is, according to the second characteristic configuration of the melting treatment facility, the carbon monoxide concentration detection mechanism detects whether a predetermined concentration of carbon monoxide is present in the combustion exhaust gas discharged from the processing furnace, and performs the adjustment. The mechanism adjusts the supply amount of oxygen-containing gas such as air to the processing furnace so that the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas is maintained at the predetermined concentration. An appropriate reducing atmosphere in which carbon oxide is present can be maintained.
[0010]
The third characteristic configuration of the melt processing equipment according to the present invention is, as described in claim 3 in the claims section, in addition to the second characteristic configuration, as the combustion device, the oxygen in the processing furnace. A fuel is burned by an oxygen-enriched gas or a pure oxygen gas as a contained gas, and an oxygen burner for heating the object is adopted, and the oxygen-enriched gas or pure oxygen is supplied to the object in the processing furnace. The point is that an oxygen supply mechanism for supplying gas is provided.
[0011]
That is, according to the third characteristic configuration of the above-mentioned melting processing equipment, the fuel is burned by using the oxygen-enriched gas having an increased oxygen content ratio than air or pure oxygen gas consisting of oxygen alone to heat the object to be processed. By providing the above-described oxygen burner as a combustion device, compared to the case where a burner that burns fuel using air is provided as a combustion device, the supply amount of inert gas such as nitrogen other than oxygen to the processing furnace is reduced. Therefore, it is possible to suppress the consumption of heat due to the heating of the inert gas. As a result, the temperature of the processing furnace can be increased.
Further, by providing the oxygen supply mechanism, an oxygen-enriched gas or a pure oxygen gas is supplied to the object in the processing furnace to promote self-combustion of the combustibles in the object, thereby reducing The temperature of the processing furnace can be increased while saving fuel consumption in the burner.
By raising the temperature inside the processing furnace, the volatility of the low-boiling heavy metal can be further promoted. Further, by adjusting the supply amount of oxygen-enriched gas or the supply amount of pure oxygen gas to the oxygen burner, the inside of the processing furnace is maintained in a reducing atmosphere, and the amount of low-boiling heavy metals trapped in the molten slag is extremely small. can do.
[0012]
The fourth feature configuration of the melt processing facility according to the present invention detects the oxygen concentration in the combustion exhaust gas in addition to the second or third feature configuration, as described in claim 4 of the claims. The present invention is characterized in that an oxygen concentration detecting mechanism is provided, and an abnormality judging mechanism for judging an abnormal state of the control mechanism using a detection result of the oxygen concentration detecting mechanism is provided.
[0013]
That is, according to the fourth characteristic configuration of the melting processing equipment, the abnormality determination mechanism makes it difficult to detect oxygen in the combustion exhaust gas discharged from the processing furnace if the processing furnace is maintained in a reducing atmosphere. Is detected by the oxygen concentration detection mechanism, it can be determined that the control mechanism for maintaining the processing furnace in a reducing atmosphere, such as a carbon monoxide concentration detection mechanism or an adjustment mechanism, is in an abnormal state. In addition, it is possible to implement measures such as repair of the control mechanism at an early stage, and to suppress generation of molten slag in which many low-boiling heavy metals are confined due to an abnormal state of the control mechanism.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the above-described melt processing equipment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The melting treatment facility shown in FIG. 1 is used to dispose of incinerated ash discharged from incineration of waste, carbonized residue discharged from carbonization of waste, and reprocessed material that has been dug up at a landfill site. Furnace 10 that melts an object (an example of an object to be processed) and collects it as molten slag, a gas cooling device 13 that cools exhaust gas discharged from the melting furnace 10, and a gas cooling device 13 that is discharged from the gas cooling device 13. A dust collecting device 14 for collecting fly ash in the exhaust gas and an exhaust gas filtering device 16 for collecting dust accompanying the exhaust gas discharged from the dust collecting device 14 are provided with a chimney 19 for converting the exhaust gas from the melting processing furnace 10 into a chimney 19. Are provided in order in the flue 11 which leads to.
[0015]
The melting treatment furnace 10 is constituted by a surface melting furnace 10A, and guides a combustion exhaust gas generated in the treatment furnace 10b to a post-combustion chamber 10e via a slag port lower space 10c and a guide path 10d. At 10e, secondary air is supplied to complete combustion.
An air preheater that preheats pure oxygen gas supplied to a melting furnace 10 described later and secondary air supplied to the post-combustion chamber 10e to a flue 11 that guides exhaust gas from the post-combustion chamber 10e to a gas cooling device 13. 12 is disposed to recover the sensible heat held by the exhaust gas.
[0016]
More specifically, as shown in FIG. 2, the melting furnace 10 includes a ceiling portion 38 having an inner cylinder 37 erected around the periphery thereof, and a bottomed outer cylinder 40 having a slag port 41 a formed in a bottom plate 41. The outer cylinder 40 is disposed outside the inner cylinder 37, and a drive mechanism (not shown) is provided so as to rotate the outer cylinder 40 relative to the inner cylinder 37 around the slag port 41a.
[0017]
The annular space formed between the inner cylinder 37 and the outer cylinder 40 is changed to an annular space for supplying waste from the supply mechanism 36 to the processing furnace 10 b formed in the space between the ceiling 38 and the bottom plate 41. A ceiling 43 formed of an annular plate that is formed in the supply path 42 and covers the upper side of the annular supply path 42 is provided separately from the inner cylinder 37 and the outer cylinder 40, and is provided between the inner cylinder 37 and the outer cylinder 40. The annular supply passage 42 is formed air-tight by providing a seal mechanism 44 between them. In addition, waste containing solid combustibles is sent to the supply mechanism 36. With this configuration, the inner cylinder 37 can be moved up and down relatively with respect to the outer cylinder 40, and the amount of waste processed per unit time in the processing furnace 10b can be changed. That is, the area of the inner surface of the processing furnace formed into an inverted conical surface of the waste is changed, and the amount of combustion on the surface and the amount of slag formed can be adjusted. A lower space 10c is formed below the slag port 41a, a guide path 10d for guiding and guiding the combustion gas from the lower space 10c is connected to the rear combustion chamber 10e, and a slag collection tank is disposed below the lower space 10c. Then, the molten slag generated in the processing furnace 10b is dropped from the slag port 41a and collected.
[0018]
An opening is provided in the ceiling portion 43 to form a processing object supply port 39, and the supply port 39 is airtightly connected to an external waste supply mechanism.
[0019]
Further, a pure oxygen burner 59 (an example of an oxygen burner) as a combustion device for burning a fuel supplied in the processing furnace 10b with pure oxygen gas to form a flame is provided on the ceiling portion 38. The pure oxygen gas for burning the fuel is supplied with the flow rate adjustment of the adjustment valve 60.
Further, the ceiling portion 38 is provided with an oxygen nozzle 61 (an example of an oxygen supply mechanism) for directly blowing pure oxygen gas to the surface of the waste in the processing furnace 10b to promote self-combustion of the waste. I have.
The oxygen nozzle 61 is supplied with a pure oxygen gas, which is not supplied to the oxygen burner 59, out of the pure oxygen gas whose supply amount is adjusted by an adjustment valve 54 controlled by a control device 50 described later.
[0020]
In this way, by supplying pure oxygen gas instead of air to the processing furnace 10b, supply of an inert gas such as nitrogen other than oxygen to the processing furnace 10b is prevented, and heating of the inert gas is performed. Consumption of heat can be suppressed. As a result, the inside of the processing furnace 10b is heated to a high temperature, and the volatility of the low-boiling heavy metals in the waste is promoted.
In the present embodiment, pure oxygen gas is supplied as the oxygen-containing gas to be supplied to the inside of the processing furnace 10b. Separately, as the oxygen-containing gas, an oxygen-enriched gas in which oxygen is enriched more than air is supplied. This also makes it possible to reduce the supply amount of the inert gas to the processing furnace 10b and raise the temperature inside the processing furnace 10b.
[0021]
In order to prevent the ceiling part 38 and the bottom plate 41 from being thermally damaged by the high temperature of the processing furnace 10b, a cooling water jacket (not shown) is provided in the ceiling part 38 and the bottom plate 41. The ceiling part 38 and the bottom plate 41 can be forcibly cooled by forming the cooling water and circulating the cooling water through the cooling water jacket.
[0022]
Next, the characteristic configuration of the melting processing equipment will be described.
The melting processing facility is provided with a control mechanism 51 for maintaining the inside of the processing furnace 10b in a reducing atmosphere and an abnormality determination mechanism 52 for determining an abnormal state of the control mechanism 51. The arithmetic processing, control, and the like in the control mechanism 51 and the abnormality determination mechanism 52 are performed by a control device 50 including a computer.
[0023]
In the guide path 10d, a carbon monoxide sensor 56 as a carbon monoxide concentration detecting mechanism for detecting the carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas discharged from the processing furnace 10b, and for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas. An oxygen sensor 57 is provided as an oxygen concentration detecting mechanism. The carbon monoxide concentration and the oxygen concentration detected by these sensors 56 and 57 are output to the control device 50 side.
[0024]
Further, an adjustment valve 54 is provided as an adjustment mechanism for adjusting the supply amount of the pure oxygen gas to the oxygen burner 59 and the oxygen nozzle 61 described above.
Note that such an adjustment mechanism may be configured to adjust the power of a fan for supplying pure oxygen gas to adjust the supply amount of pure oxygen gas to the oxygen burner 59 and the oxygen nozzle 61. .
[0025]
Then, the control mechanism 51 adjusts the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas detected by the carbon monoxide sensor 56 to a predetermined relatively high carbon monoxide concentration, so that the degree of reduction of the combustion exhaust gas becomes appropriate. The control device 50 operates the regulating valve 54 to adjust the amount of pure oxygen gas supplied to the inside of the processing furnace 10b, maintain the inside of the processing furnace 10b in an appropriate reducing atmosphere, It is configured to promote the volatilization of low boiling heavy metals.
[0026]
That is, when the carbon monoxide concentration detected by the carbon monoxide sensor 56 falls below the set carbon monoxide concentration, the control mechanism 51 supplies the pure oxygen gas to the inside of the processing furnace 10 b by the regulating valve 54. By reducing the amount, the degree of reduction of the inside of the processing furnace 10b was increased to promote the volatilization of heavy metals, and conversely, the concentration of carbon monoxide detected by the carbon monoxide sensor 56 rose above the above set concentration of carbon monoxide. In this case, the supply amount of pure oxygen gas into the processing furnace 10b is increased by the regulating valve 54 to promote the melting of the waste in the processing furnace 10b, and the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas is reduced to a predetermined value. Set the concentration of carbon monoxide.
[0027]
As described above, by maintaining the inside of the processing furnace 10b in a reducing atmosphere by the control mechanism 51, the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas flowing through the guide path 10d becomes the above-mentioned set carbon monoxide concentration, and the The oxygen concentration should be almost equal to zero. However, if oxygen is found in the flue gas, the control mechanism 51 itself or the carbon monoxide sensor 56 or the regulating valve 54 used by the control mechanism 51 fails, causing the processing furnace 10b to have a reducing atmosphere. May not be maintained.
[0028]
Therefore, the abnormality determination mechanism 52 checks with the control device 50 whether the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 57 is 0 or a value extremely close to 0, and if the oxygen concentration in the combustion exhaust gas is Is configured to determine that the control mechanism 51 is in an abnormal state when the control mechanism 51 detects that the oxygen concentration is equal to or higher than a predetermined set oxygen concentration. When it is determined that the state is the state, an abnormality notification such as calling of an alarm is performed.
[0029]
Therefore, by recognizing that the alarm has been issued as described above, the manager of the present melting processing equipment implements repairs and the like of the control mechanism 51 and the like at an early stage, and reduces the level of the control mechanism 51 due to an abnormal state. It is possible to suppress generation of a molten slag in which many boiling heavy metals are confined.
[0030]
Note that the carbon monoxide sensor 56 does not detect the carbon monoxide concentration, but detects whether or not carbon monoxide is equal to or higher than the predetermined set carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas. In this case, when the control mechanism 51 detects that the carbon monoxide sensor 56 does not contain carbon monoxide at a concentration higher than the set carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas, the control mechanism 51 controls the processing furnace by using the regulating valve 54. It is configured to reduce the supply amount of pure oxygen gas to the inside 10b.
[0031]
Next, another configuration of the melt processing facility will be described with reference to FIG.
The gas cooling device 13 is configured to spray water on exhaust gas flowing in the tower to settle dust, and to spray and supply an acidic gas neutralizing agent such as a caustic liquid to the exhaust gas to remove chlorine. I have. The settled dust is discharged to the dust treatment device 22 while being kept airtight with a rotary valve or the like.
[0032]
The dust collecting device 14 is configured to settle fly ash in the introduced exhaust gas and collect fly ash from the exhaust gas, and the collected fly ash is airtightly sealed to the outside by a rotary valve or the like. Is discharged to the dust processing device 22 while maintaining the state.
[0033]
Also, in the post-combustion chamber 10e and the air preheater 12, the settled fly ash is discharged to the dust treatment device 22 while being kept airtight with a rotary valve or the like.
The fly ash thus discharged to the dust treatment device 22 does not contain dioxins as a solid component, and heavy metals contained in the fly ash are separated and recovered as a raw material for non-ferrous scouring, and the yamamoto reduction treatment is performed. Is done.
Further, the fly ash discharged as described above may be rendered harmless by chelation treatment and disposed of.
[0034]
The flue gas from the post-combustion chamber 10e is discharged to the flue 11 at about 950 ° C., and in the air preheater 12, the exhaust gas introduced is purified oxygen gas into the processing furnace 10b and the post-combustion chamber 10e. The secondary air is heated to lower the temperature to about 600 ° C., and the latent heat of vaporization of water from the water spray mechanism 13 b is taken away by the gas cooling device 13 and cooled to about 200 ° C. 11 and reaches the dust collecting device 14. Then, the temperature of the exhaust gas discharged from the dust collecting device 14 decreases to about 150 ° C.
[0035]
Then, the exhaust gas whose temperature has been reduced in this way is supplied to the exhaust gas filtering device 16, and the dust in the exhaust gas is collected.
Further, a collected dust circulation path 21 for circulating the dust collected by the exhaust gas filtering device 16 to the inside of the processing furnace 10b is provided between the exhaust gas filtering device 16 and the processing object charging section 10a of the melting processing furnace 10. It is. The dioxins are collected by the exhaust gas filtration device 16 and circulated and supplied to the melting processing furnace 10 to re-decompose the collected dioxins.
[0036]
In addition, an activated carbon supply mechanism 15 for supplying activated carbon particles is provided in the flue 11 between the dust collecting device 14 and the exhaust gas filtering device 16. The activated carbon supply mechanism 15 is provided with a carbonaceous pyrolysis solid supply path 15a that supplies the flue 11 with carbonaceous pyrolysis solids discharged from a pyrolysis furnace 20 that pyrolyzes waste as activated carbon particles. Constitute. In other words, this melting processing equipment melts incineration residues such as incineration ash, and at the same time, pyrolyzes combustible waste in the pyrolysis furnace 20, then incinerates the pyrolysis residue in the melting furnace 10, The incineration residue is configured to be melted.
[0037]
The carbonaceous pyrolysis solids, which are incineration residues, are used as activated carbon particles and supplied to the flue 11 on the upstream side of the flue gas filtering device 16 so that they are contained in the flue gas in the flue 11. Dioxins are adsorbed and fixed to solid particles. The activated carbon supply mechanism 15 simultaneously supplies a filter cloth coating agent (Ca (OH) ₂ , diatomaceous earth, etc.) for facilitating separation of the collected dust from the filter cloth for filtering the exhaust gas in the exhaust gas filtering device 16 on the downstream side. Further, a coating agent supply path 15b is also provided so that dust collected by the filter cloth can be easily collected.
[0038]
Since it is configured as described above, in the melt processing equipment, even if dioxins are generated in the system, the emission gas can prevent the emission of dioxins, and the content of dioxins is extremely small Fly ash can be taken out to recover valuable metals containing almost no harmful impurities.
[0039]
In the above-described embodiment, an example has been described in which the melting furnace 10 is constituted by a surface melting furnace. However, the melting furnace 10 may be a different type of melting equipment, for example, a rotary melting furnace. Or a rotary kiln type melting processing facility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a melting processing facility. FIG. 2 is a partial configuration diagram of a melting processing facility.
10e: Post-combustion chamber 10: Melting furnace 10A: Surface melting furnace 10b: Inside the processing furnace 10d: Induction path 19: Chimney 50: Controller 51: Control mechanism 52: Abnormality determination mechanism 54: Adjustment valve (Adjustment mechanism)
56: Carbon monoxide sensor (carbon monoxide concentration detection mechanism)
57: oxygen sensor (oxygen concentration detection mechanism)
59: oxygen burner (combustion device)
61: Oxygen nozzle

Claims

処理炉内において被処理物を加熱して溶融処理する燃焼装置を設けてある溶融処理設備であって、
前記処理炉内を還元性雰囲気に維持するように前記燃焼装置を制御する制御機構を設けてある溶融処理設備。Melt processing equipment provided with a combustion device for heating and melting the object to be processed in the processing furnace,
A melting processing facility provided with a control mechanism for controlling the combustion device so as to maintain the inside of the processing furnace in a reducing atmosphere.

前記制御機構を、前記処理炉内から排出された燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度検出機構と、前記一酸化炭素濃度検出機構により検出された一酸化炭素濃度が所定濃度になるように前記燃焼装置への酸素含有ガスの供給量を調整する調整機構とで構成してある請求項１に記載の溶融処理設備。The control mechanism includes: a carbon monoxide concentration detection mechanism that detects a carbon monoxide concentration in the combustion exhaust gas discharged from the processing furnace; The melt processing facility according to claim 1, further comprising an adjusting mechanism that adjusts a supply amount of the oxygen-containing gas to the combustion device so that

前記燃焼装置として、前記酸素含有ガスとしての酸素富化ガス又は純酸素ガスにより燃料を燃焼させ、前記被処理物を加熱する酸素バーナを採用すると共に、
前記処理炉にある前記被処理物に前記酸素富化ガス又は純酸素ガスを供給する酸素供給機構を設けてある請求項２に記載の溶融処理設備。As the combustion device, a fuel is burned with an oxygen-enriched gas or a pure oxygen gas as the oxygen-containing gas, and an oxygen burner that heats the object to be processed is employed.
The melt processing facility according to claim 2, further comprising an oxygen supply mechanism configured to supply the oxygen-enriched gas or the pure oxygen gas to the object to be processed in the processing furnace.

前記燃焼排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出機構を設け、
前記酸素濃度検出機構の検出結果を用いて前記制御機構の異常状態の判定を行う異常判定機構を設けてある請求項１から３の何れか１項に記載の溶融処理設備。Providing an oxygen concentration detection mechanism for detecting the oxygen concentration in the combustion exhaust gas,
4. The melt processing facility according to claim 1, further comprising an abnormality determination mechanism that determines an abnormal state of the control mechanism using a detection result of the oxygen concentration detection mechanism. 5.