JP2004168589A - ゴミの焼却、焼却後の廃ガスの集塵・中和・触媒の反応装置及び触媒後の肥料化プラント並びにその構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ゴミを多段式打壊装置1により粉砕し、含水分離搬送装置2で脱水後、直結型溶融炉3で焼却、溶融し、該直結型溶融炉3からの廃ガスはサイクロン型分離装置7を経て、廃熱ボイラ9通過後、急速冷却装置10で冷却され、含有される有害物質の中和、吸着とイオン化による触媒処理と集塵を行い、反応後の石灰溶液をゼオライト粒子、石灰溶液及びドレイン廃液とに分離し、石灰溶液を循環型石灰溶液精製反応処理装置12で処理、再利用し、回収したゼオライト粒子を回転式オートクレーブ装置17で肥料化するゴミの焼却、廃ガスの集塵・中和・触媒の反応処理装置及び肥料化プラント。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミを効率よく燃焼し、高温度領域を維持させるため被焼却物を均一状態で微小化し、且つ被焼却物の含水比を下げることを第一の目的とするための処理装置である。また、焼却と溶融を同時に行う流動床溶融炉においては、高温度領域内で加熱分解される塩素系有機化合物は塩素分子がフェノール基やベンゼン核より融離分解をしてダイオキシン類はなくなるが、反面、塩素分子は高熱水蒸気と結合して塩素酸ガスとなり、その高温廃ガスにより廃ガス管路の腐食が起こることになるので、該廃ガス管路を冷却する手段及び耐熱、耐腐食性材料で形成し、且つ該廃ガス処理として廃熱ボイラを採用し減温している。更に、廃熱ボイラからの蒸気で発電もしている。
【0002】
また、該廃ガスの熱量を利用するオートクレーブ装置を創案している。更に、廃ガス温度を低温度領域にまで冷却させる急速冷却装置、石灰岩で精製した石灰溶液と石炭灰で生成した人工ゼオライトを併用することで、摂氏50〜80度まで低下させた廃ガスに含まれる有害ガスの中和と触媒反応を行う。また、廃ガスに含まれる有害なガス状の重金属酸化物を集塵させる装置、反応後の溶液から石灰溶液と触媒後のゼオライトを分離回収するためのオートセパレーターを採用し、回収した触媒後のゼオライトを前記のオートクレーブ装置で各種のゼオライト系肥料を製造する。更に、回収した塩素酸カルシウムを含む石灰溶液は石灰溶液精製反応槽で再成され再利用させるものである。
【0003】
【従来の技術】
近年、大型焼却溶融炉(4t/H処理以上)のプラントの技術は、かなりの進展が見られるところである。しかも焼却溶融時に大気に排出させる環境汚染物質は国の基準値を大きくクリアしている。これらの技術は、大企業が優先的に主として欧州諸国の環境事業企業との業務提携によって技術供与を受けて開発されたもので、実施プラントとして認承されたものが新設される各焼却施設メーカーの技術の大半をしめているといっても過言ではない。また、それ以外の焼却施設メーカーは今までの技術に改良を重ねて認承を受けて実績を上げているのも見逃すことは出来ない。
【0004】
しかし、我が国情に合わせて考慮すべきことは、我が国は狭い国土で人口が多く且つ産業化による生産立国であるため、欧州事情とはゴミ対策は異なるものである。即ち、狭い地域社会で排出するゴミの排出量は多く、ゴミの回収効率は高くなり、生活区域内で排出される生活ゴミと産業廃棄物のゴミの処理とを、当該生活区域内で処理することが望ましく、所定地域の自治体内等で民営化させることを進展させるには通常の中型処理炉(2〜4t/H処理)ないし、小型処理炉(2t/H以下)及び既設プラントの有効な改良と火炎式ガス化溶融炉の普及が待たれるところである。
【0005】
しかし乍ら、現在我が国に存在する焼却炉を有する施設数は、2001年末現在で約5,300ヶ所あり、それらが稼働しているが、それらの内、2002年11月末以降には、約900ヶ所の施設において、既設の設備を継続使用する場合には、現在設置しているバグフィルタを増設することにより環境汚染基準を厳守するか、既設設備の運転を中止するか、或いは新しく焼却溶融プラントの導入を計るか等のいずれかの選択をしなければならない状態となる。
【0006】
上記の通り、大幅な増設工事を行うか、既設施設の運転を中止するか、又は、国が定める基準値を守る新しい焼却溶融炉プラントの導入を計る事になるが、新設時の各焼却施設メーカーの提案するものは実態以上の大型炉ばかりを勧めるだけで、いまだに中、小型処理炉において安全性の高い技術を備え、且つ経済的に負担のないランニングコストの低い維持管理可能なゴミ焼却溶融炉プラントは見知されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本件特許出願人は、既に国が定めたゴミの焼却時の廃ガス基準値をクリアする「ゴミの焼却と溶融スラグ化プラントとその構造」を出願し特許を取得している。その発明は、図1の符号3で示す直結型溶融炉と符号4で示す火炎式ガス化溶融炉と符号5で示す高温の酸性ガスが送気する耐熱耐腐食の水冷式ジャケットのNiMo合板で構成する廃ガス管路と符合7で示すNiMo合板で構成する水冷式サイクロン型分離装置と、符号8で示す飛灰回収槽と符号10で示す急速冷却装置とバグフィルタで構成するものである。
【0008】
上記プラントでは、塩素系有機化合物を焼却する時に発生するダイオキシン類は分解される訳であるが、塩酸ガスが発生し、その他、ゴミを焼却した時に発生する亜硫酸ガスも加わって生ずる焼却装置の金属部分への腐食を防止している。上記腐食防止の技術により通常生じている焼却プラントの各部の耐久性の低下を防止しているが、バグフィルタを使用することで発生するバグフィルタバッグの耐熱性繊維トラブルによる稼働率の低下やバグフィルタの使用後に排出する石灰粒子や活性炭等の後処理費用及びそれらの購入費用がプラント維持管理コストを引き上げていた。
【0009】
通常バグフィルタで使用する石灰粉体の使用量は被焼却物の重量当り20分の1を必要とされているので、大、中、小型炉に関係なく使用コストは膨大な金額となる。また、使用後において不法投棄は出来ないので、再度、焼却溶融炉で処理してスラグ化されており、本来のゴミの焼却稼働率を引き下げ、ランニングコストの引き上げとなっていた。
【0010】
また、廃ガス処理の過程で採用する水冷式サイクロン型分離装置から排出する廃ガス温度は摂氏1,300度以上にもなっており、次の工程の急速冷却装置における冷却に負担がかかっていた。
本発明は上記問題点を解決したもので、更に、廃ガスの集塵・中和・触媒等を行う反応処理装置及び触媒後のゼオライトを肥料化する工程を創案したゴミの焼却前の処理装置、焼却後の廃熱利用、廃ガスの集塵・中和・触媒の反応処理装置及び触媒後のゼオライトによる肥料化のプラント並びにそれらの構造を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のプラント及び装置は、以下のように構成されている。
図1に基づいて説明すると、ゴミを焼却溶融する直結型溶融炉3に投入する前処理として、多段式打壊装置1でゴミを微小化させて燃焼させ易くする。そしてゴミに含む水分を脱水するため、含水分離搬送装置2でゴミを処理する。また、該直結型溶融炉3から排出される廃ガス、又は他の焼却炉22から排出される残渣、アルミ缶を微細化させる装置23で処理したアルミ粒子及び水冷式サイクロン型分離装置7により分離回収した飛灰回収槽8内の飛灰等を貯留するための溶融物貯留槽6の被溶融物を溶融させるためのガス化溶融炉4を配備する。該ガス化溶融炉4から排出される廃ガスを処理するために設けた廃ガス管路5及び該サイクロン型分離装置7から出た廃ガス熱を利用する廃熱ボイラ9を構成する。
【0012】
上記廃熱ボイラ9で減温した廃ガスを更に減温する急速冷却装置10、従来より使用されていたバグフィルタに替えて、石灰岩で精製する石灰溶液と石炭灰で製造する人工ゼオライト等のゼオライト粒子で構成した廃ガスの集塵・中和・触媒反応処理装置11、該石灰溶液精製反応槽12と槽内溶液を浄化させるための清浄化分離装置14を配備する。また、廃ガスの集塵・中和・触媒反応処理装置内の使用後の溶液から触媒後のゼオライトと石灰溶液とドレインとに分離回収するための分離装置15並びに溶液回収槽12、ドレイン回収槽13及びゼオライト回収槽16を構成する。
【0013】
上記ゼオライトをオートクレーブ処理して各種のゼオライト肥料を製造するため、前記廃熱ボイラ9から発生した蒸気と該廃熱ボイラ9の廃ガス熱を利用して構成するオートクレーブ装置17、該廃熱ボイラ9の蒸気を使用して発電するための発電装置18、各プラントから排出する温水や蒸気ドレインを回収する温水槽19と冷却水槽20及び温水を冷却するチラー装置21からなることを特徴として構成する。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明のゴミの焼却前の処理装置は、図1の直結型溶融炉3にゴミを投入して焼却溶融させようとする場合、該ゴミを燃焼させ易くするために創案したものである。ゴミの種類も多く、例えば粗大ゴミは一般的には破砕機で処理するのが普通であり、硬質のゴミだけでなく軟質のものも同時に燃焼させる事になり、ある程度まで破砕された状態であっても均一にはならず、燃焼状態に大きな差異が生じる。そこで硬質及び軟質のゴミを出来る限り均一に微小化するため、図1及び図2に示す多段式打壊装置1を構成する。
【0015】
多段式打壊装置1は、円筒体25で、その中心に垂直状に回転主軸27を設け、該回転主軸27には図2(ハ)で示すプーリー型回転板28を多段式に形成し、上段では間隔を広く、下段に行くに従い間隔を狭くしながら複数段に形成している。その外周部には外部円筒部との間にゴミが挟まらないようにするため、軽質で硬強度の金属板、たとえばチタン鋼板のようなものを巻き付けて取り付け、該回転筒29を支える円筒板36をその内側上部に固定させてなる上蓋31を設けている。底部には図2(ニ)で示す主軸を支えるためと外部円筒を安定化させる穴空き底板30を固定させ、図2(イ)で示す投入口26より投入されたゴミは、上部に施設されたモータ32及びプーリー33を介して回転主軸27を回転させることで下部に設けた架台34とその下に形成した台車35で回収される。
【0016】
上記微小化されたゴミの中には生ゴミのように水分含有率の高い燃焼し難いゴミも多く、それらのゴミの含水比を下げて比重を軽くするために創案した含水分離搬送装置2を図1及び図3に基づいて説明する。
ゴミを直結型溶融炉3で最も効率よく燃焼させようとする場合、前処理としてゴミを微小化し、出来る限りゴミに含む水分を無くした状態で小量ずつ間歇的に定量供給することである。直結型溶融炉3には小量間歇投入装置が構成されている。そこで前記多段式打壊装置1で微小化したゴミから脱液するためにゴミの含水分離搬送装置2が必要不可欠な前処理装置となる。
【0017】
多段式打壊装置1で微小化したゴミを図3(ハ)、(ニ)のゴミの含水分離搬送装置2の投入装置47に集荷してコンベア型スクリュー40へ投下させ、図3(イ)で示すコンベア型スクリュー40を高速回転させることにより、その外部に設置した脱液用穴空き円筒41の孔口より排水され、該排水液は穴空き円筒41の排液を回収するための回収ドームからその下部の排水装置42を通過し、焼却場に設けられた排水処理施設で処理されて排水される。なお、本装置は架台48の両端部に軸受ベアリング43を設け、回転主軸と本体との間にはプラマーブロック44を設け、本体から回転主軸側にゴミと排水がもれることのないようにしてモータ46とプーリー45により駆動装置を構成している。
【0018】
上記のように、直結型溶融炉3で焼却溶融された時に排出する廃ガスと、既設の焼却炉22から排出した残渣と、焼却後の廃ガスを回収した飛灰回収槽8からの飛灰と、アルミの廃缶を粉末化する廃アルミ缶粉末化装置23により集めたアルミ粉末とを溶融するための溶融物貯留槽6へ集荷する。ガス化溶融炉4で発生する時の廃ガス処理に関する諸問題、廃ガス管路5の耐熱耐腐食構造及び飛灰回収のために構成した水冷式サイクロン型分離装置7については、特許登録第2997780号として本件特許出願人が特許を取得しているが、その概略は図13に示すように以下の通りである。
【0019】
炉内の廃ガスは廃ガス管路5を介して水冷式サイクロン型分離装置7へ送り込まれるが、廃ガス管路5内を流動する廃ガスには塩素系有機化合物を燃焼させた時の化学変化によって発生する塩酸等の有害物質が含まれている。また、廃ガス管路5を流動する廃ガスの温度は非常に高温(1,300度C以上)となっている。そこで、該塩酸等の有害物質による廃ガス管路5の腐食を防止すると同時に廃ガス管路5の耐熱劣化を防止するため、廃ガス管路5を冷却水ジャケット52で構成している。該冷却水ジャケット52の内側は高温の廃ガスに曝されると同時に塩酸等の有害物質に曝されるので、耐熱、耐腐食性金属板で構成されている。耐熱、耐腐食性金属としては、ニッケルモリブテン系の金属、一例としてハステロイ(商品名)が上げられる。
【0020】
廃ガス管路5からの廃ガスは、水冷式サイクロン型分離装置7の内部へ導入されることになるが、該内部は上記同様に高温に曝されるため、壁部を冷却水ジャケット53で構成し、該冷却水ジャケット53に水を流通させて冷却している。廃ガス導入口54は冷却水ジャケット53の円筒形部分に対して偏心して取り付けられており、水冷式サイクロン型分離装置7の中心位置の頂面には廃ガス管路5’が設けられている。また、冷却水ジャケット53の下部には分離された飛灰の排出口55が設けられている。
【0021】
水冷式サイクロン型分離装置7に導入された廃ガスは、内部空間で渦巻状に旋回し、廃ガス中の飛灰等は周辺から下方へ落下しバルブ57を通じて排出口55から排出される。飛灰等の除去された廃ガスは中心位置から廃ガス管路5’へ排出されて次の工程(図1)へ送り込まれる。上記廃ガス管路5’も前記廃ガス管路5と同様に、冷却水ジャケット56から構成されており、該冷却水ジャケット56の内側を耐熱、耐腐食性金属板、例えばハステロイ(商品名)の板材で構成している。上記排出口55から排出した廃ガス中の飛灰等は排出口55に連続する飛灰回収槽8に回収されることになる。
【0022】
前記直結型溶融炉3とガス化溶融炉4から排出される廃ガス温度は、摂氏1,300度を超え、燃焼物によっては1,500度にもなる。そして冷却式サイクロン型分離装置7から排出される廃ガス温度も1,300度を維持する。この廃熱を有効に利用して該廃熱温度を摂氏350〜400度まで減温させるために廃熱ボイラ9を構成する。
【0023】
該廃熱ボイラ9の特徴を図5に基づいて説明する。上部と下部に円形の管寄せパイプ63を形成し、該管寄せパイプ63に対して内側水管64を管寄せパイプ63の上下中心部と外側部とによって接続し、中心部の内側水管64間に該管寄せパイプ63上部より所定の長さのガス通路となるジャマ板66を内側水管64間の中心部に接合し、廃熱利用を高めるための廃熱供給用板として配備する。廃ガスは該廃熱ボイラ9の上部の廃ガス供給口61より進入し、管寄せパイプ63の中心を通り円筒形状とした内側水管64で構成した内部室を通気し、ジャマ板66の下部から外側水管65で構成した外部室で廃ガス熱の吸収をして上部に設けた排出口へと送気させることで、該廃熱ボイラ9の熱効率を高めることを特徴としている。
【0024】
底部と上部の管寄せパイプ63にはキャスタブル74を打ち込んでガスの通過を一層良好とし、筒下部には媒塵回収室73を設けている。廃熱ボイラ9の本体最上部には前記水冷式サイクロン型分離装置7から出る高温廃ガスを送気させるためにNiMo合板で構成する廃ガス管路5’と接続させるために該管路5’と同様の水冷式ジャケット付送気管71を設けている。蒸気排出管70は一つは安全取付用弁であり一つは圧力ゲージ取付用であり、一つは主蒸気管となる。給水管69、排水ブロー管72及びゲージ付フロートスイッチ68を取り付け、円筒形全体は保温材75で構成している。
【0025】
廃熱ボイラ9より排出される廃ガス温度は摂氏350〜400度程度まで減温される。更に、該廃ガスを急速冷却装置10によって摂氏50〜80度程度まで減温させることが可能となる。急速冷却装置10の特徴を図6ないし図8に基づいて説明する。
図7はプール方式冷却塔、図8はシャワー方式冷却塔で、両塔内のラジエーターパネル79及び冷却塔本体76の構造は図6(イ)、(ロ)に示すものと同一である。廃熱ボイラ9の廃ガス排出口62より送気される廃ガスは吸引口77より挿入され、上部に設けたラジエーターパネル集合室78、下部に設けたラジエーターパネル集合室78との間に図6(ロ)で示すようにラジエーターパネル79を取り付け、下部のラジエーターパネル集合室78には廃ガス通気口80を構成してなることを特徴としている。
【0026】
プール方式冷却塔の吸引口77より導入した廃ガスは、上部ラジエーターパネル79に分散して下部ラジエーターパネル集合室78を通過し、次ぎの冷却塔に送気される。この場合、冷却塔本体76内には、給水口81又はラジエーターパネル79間の下部からの給水口82より冷却水を給水し、上部の排水口83より排水させることを特徴としている。
【0027】
シャワー方式冷却塔の場合には、下部に設けた廃ガス通気口80より通気させた廃ガスは、下部に設けたラジエーターパネル集合室78に施したラジエーターパネル79を通過し、上部に設けたラジエーターパネル集合室78を通過し、冷却されて廃ガス排出口89より排出される。この場合、冷却塔本体76では各ラジエーターパネル79間の上部に本体外部に設けたポンプ84により噴射ノズル付パイプ86から冷却水を噴射させてラジエーターパネル79を冷却し、また、本体外部に設けた送風ファン85より各ラジエーターパネル79間の下部に排風口を下向きにした排風口付送風管87を設け、本体上部より水切りミストとファンを施えた排風筒88を設け、下部には排水口83を設けてなることを特徴としている。
【0028】
急速冷却装置10は、プール方式冷却塔とシャワー方式冷却塔との組み合せにより構成することを特徴とするもので、HClを含む腐食性の酸性ガスに耐える鋼材や、また、冷却効果を高めるために熱伝導率の高い鋼材を使用する場合には、該廃ガスが接触するパネル部分はテフロン加工を施したものとする。
急速冷却装置10の廃ガス排出口89から摂氏50〜80度程度まで減温されて排出される廃ガスは、次の集塵・中和・触媒反応処理装置11へ送気される。
【0029】
反応処理装置11を図9(イ)、(ロ)に基づいて説明する。石灰岩で精製する石灰溶液と石炭灰から製造される人口ゼオライト粒子や合成ゼオライト粒子等を使用し、ゴミの焼却溶融後に発生する廃ガスを中和し、吸着とイオン化による触媒反応を経て、集塵処理を完了させるための最終工程として反応処理を構成するものである。前記急速冷却装置10から排出する廃ガスは、本装置の前処理室90へ導入され、挿入口91から室内の上蓋に配した噴霧ノズル付パイプ95からの石灰溶液の噴霧により中和させ、同時に同室内が負の静圧になるように該前処理室90の後部にジェットスクラバ99を配備している。
【0030】
該ジェットスクラバ99の吸引力により前記急速冷却装置10のラジエーター内で冷却されて送気される廃ガスも良好に吸引させることを可能なさしめるものである。また、該ジェットスクラバ99は、送風ファン102より送風管に配風する時、送風管上部よりゼオライト槽98に貯溜しているゼオライトを適当量排出し、中和・触媒反応塔92へ送風する。該中和・触媒反応塔92の内外壁部には、石灰溶液を配給するための輪状のパイプ96を設けている。該輪状のパイプ96を多段に配し、各パイプ96には多数のノズルを塔芯に対して所定角度傾斜させ、噴射方向を斜めにすることによりジェットスクラバ99より送風されるゼオライト粒子と石灰溶液と廃ガスとの中和及び触媒反応とが良好に行えるようにしている。
【0031】
また、該反応塔内で噴射させた石灰溶液は、下部の貯留槽94に回収される。該反応塔92の後部には後処理室93を設けている。該後処理室93内には水滴として付着してくる媒塵を回収するためのフィルタ板100を傾斜角度60度程度にして複数段設け、一定時間後、フィルタ板100の媒塵を複数の噴射ノズルを配した石灰溶液を配給するためのパイプ97からの噴射にて洗浄脱着させる。また、同室上部には水切りミスト101を設け、清浄化した廃ガスを排出する排出管路104の後部に設けた吸引ファン103により排気筒106より大気へと排風させるものである。該後処理室93は複数室で構成し、前記前処理室90と反応塔内が負の静圧状態で良好に操業可能となるように該吸引ファン103の風量計算をして設定することを特徴とする集塵・中和・触媒反応処理装置を提供するものである。
【0032】
石灰溶液精製反応処理装置12を図10、図11に基づいて説明する。該石灰溶液精製反応処理装置12は、廃ガスの集塵・中和・触媒反応処理装置11の一環として位置するもので、該廃ガスの集塵・中和・触媒反応処理装置11を設置する側面にコンクリートで構築する地下槽110として4槽より構成している。該反応処理装置11の底部の反応溶液貯留槽94に貯留する反応済溶液から、分離装置15において触媒後のゼオライトと石灰溶液とドレインとに分離回収するが、該分離装置15は該石灰溶液を貯留するボールトラップ付吸水装置118を備えた第一槽と、ステンレスメッシュ鋼により中仕切り構造をもつ石灰岩投入函111を設置した2槽よりなる第二槽、第三槽と、ステンレスメッシュ鋼で複数段のフェライト磁石を施した棚112を形成した磁場層を持つ室と該各槽を通過処理されてくる石灰溶液を貯める槽113よりなる第四槽とからなるもので、各槽底部には、穴空きパネル板114を敷設し、最後部の石灰溶液はフィルタ115で処理された後、給水ポンプ116により前記反応処理装置11へ送出され使用されることになる。
【0033】
また、各槽底部に敷いた穴空きパネル板114の上部の石灰岩投入函111より発生するスラリはポンプ117によって石灰溶液精製用の清浄化分離装置14へ送られて処理され、スラリを取り除いた溶液は第一槽へ戻し、分離されたスラリはドレイン回収槽13へ集荷される。
【0034】
また、前記分離装置15を2台設け、同分離装置15で捕獲された触媒後のゼオライトを回収させる時は分離機能は停止し、分離装置15内で捕獲したゼオライト粒子を分離装置底部に設置する回収台車により回収し、ゼオライト回収槽16へ集荷させる。どちらか1台の分離装置15は常時稼働し、分離されてくる溶液は該石灰溶液精製反応処理装置12にて回収し、循環して再利用させることを特徴とする。
【0035】
前記廃ガスの集塵・中和・触媒反応処理装置11の底部の反応溶液貯留槽94に貯留した反応済み溶液は、そのほとんどが中性であるが石灰岩槽を通過させることにより石灰溶液のアルカリ性はペーハー9以上となり、酸性ガスの酸性はペーハー3以下であってもゼオライトによるアルカリ化によって中和液は中性となっている。
【0036】
廃ガスに含まれて送気される重金属酸化物のガスもゼオライトの高い陽イオン交換容量(CEC)によってゼオライトに吸引・吸着され触媒反応処理される。また、廃ガス中のClガスはHClとなり石灰溶液と反応して塩化カルシウム(CaCl2)となりゼオライトに吸着され触媒反応でCa型ゼオライトとなる。
【0037】
生ゴミ等を焼却する時に発生する廃ガス中のアンモニアガスは、ゼオライトに吸着されて触媒反応により窒素型ゼオライトとなり、また、CO2を吸着反応させて低廉な尿素をつくることもできるが、特にCa型ゼオライトは、土壌改良剤として多様な働きをする。例えば、養分保持機能、酸性化した土壌の改善、砂漠の緑化、干拓土壌の塩害の軽減、水耕栽培用安定培地、家庭園芸用の人工土壌の培地、水質の浄化、汚水処理、畜舎洗浄廃液の浄化並びにダム湖や水処理施設又は排水処理等においてアンモニウムイオン、リン、有機重金属イオン等の除去等々である。
【0038】
採用する分離装置15としてのオートセパレーター120の構成について、図11に基づいて下記に詳細に述べる。
機構的には微粒子の除去とその排出を自動化することにある。微粒子を含む溶液をポンプで強制的に汚液入口124に供給するとノズル125より吹き上がり、その汚液はノズルカバー126の回転力により遠心機の回転体121内部に送られ、微粒子を強制的に回転体121の内壁に沈殿させる。清浄化された液は回転体121のオーバーフロー穴129から外側ケースに入り清浄液出口130より流出する。回転体121側壁に沈殿した微粒子はスラッジとなり回転体121内部に溜まる。なお図中、番号127はスラッジ排出ギヤモータ、同128は遠心機モータである。
【0039】
一定時間運転すると、遠心機とセパレーターポンプは自動的に停止し、スラッジ排出工程に入る。遠心機が停止すると回転体121内部に残った液は下部のケースに落ち、ドレインとなりドレイン排出口133より流出する。遠心機が停止すると、スライドプレート123が開き、ストッパーシャフト132が下がり回転体121をロックする。更に、スライドカップリング131が回りながら下り羽軸に嵌合し、掻き出し羽122を回し、回転体121に溜まったスラッジを掻き落とす。掻き落としが終了すると、スライドプレート123、スライドカップリング131、ストッパーシャフト132は元の位置に戻り、遠心機は自動的に回転を再開する。遠心機の清掃停止時間は約6〜7分である。反応塔下部に設けた貯留槽94の触媒後の石灰溶液を該分離装置15でゼオライトと溶液に分離回収する場合は、基本的に2台の併用とし、また、石灰溶液精製反応処理装置12の底部に設けた穴空きパネルで清浄化するために使用する清浄化分離装置14の場合は単機で使用することを特徴としている。
【0040】
分離装置15で処理後回収された触媒後のゼオライトを肥料化させるためのオートクレーブ装置17について図12(イ)、(ロ)に基づいて説明する。
吸着触媒反応をしているゼオライトを肥料の原料としてオートクレーブ装置17の投入口159に入れる。下部に設けたシリンダ式開閉装置158により開き、同時に取出口160に設けたシリンダ式開閉装置158も同様の作動により開となる。回転軸145はパイプで構成し、複数箇所の蒸気排出孔147があり、その外部にスクリューコンベア141を設けるための回転筒があり、同様に蒸気排出孔148を設け、該回転軸145とスクリューコンベア装着の回転筒とは両端部で結合し一体化させ、それらの空間を蒸気溜筒管146としている。
【0041】
該スクリューコンベア141の羽根の最端部にもガス加熱室150を構成させるための外壁を有し、その外胴143と一体とし上記廃ガスによる加熱室150を構成し、その端側下部に廃ガス供給パイプ149を設け、別の端側上部に排出パイプを設えて排気用ファン151を取り付け、廃熱ボイラ9の廃ガス管路に送気させている。架台157に軸受けベアリング156を配して回転軸145を両端で支え、一方側には回転プーリー154を取り付けたモータ155を設け、また、他方側にはプラマーブロック153を装着させ、回転軸145と蒸気供給パイプとの一体化を計り、その蒸気配管上には蒸気投入電磁バルブ144を設け自動化装置としている。
【0042】
また、該スクリューコンベア141の羽根の最端部に接する部分は非回転とし、排出ガス出口で肥料化したゼオライトの取出口160の上部にはオートクレーブ室142にて使用した蒸気排出口152を備え、該オートクレーブ室142で肥料化したゼオライトは回収台車161で回収することを特徴としている。
【0043】
投入口159より触媒後のゼオライトを供給すると、両端に配した軸受けベアリング156に設けた回転軸145の回転と同時にスクリューコンベア141も回転する。上記投入されたゼオライトが取出口160まで送出されるまで他のゼオライトが供給されるのを防止するため該投入口159を閉鎖する。該取出口160も同時に閉めている。該ゼオライトが取出口160まで送出されると同時に該取出口160が開く。オートクレーブ室142内で内側から蒸気を噴き出し、外壁側からは摂氏350度ないし摂氏400度に加熱されている状態で加圧されながら少しずつ取出口160より出てくる。投入口159を開口したままでは押し出し加圧がかかるので、一定の処理量を定めて所定時間操作することでゼオライトの肥料化を可能としている。
【0044】
【発明の効果】
以上説明した本発明によると、次のような効果を奏する。
多段式打壊装置でゴミを微小化させ、また、ゴミに含まれる水分を脱水する含水分離搬送装置による焼却の前処理により、焼却溶融炉内での燃焼状態が良好となる。
【0045】
また、焼却後の廃ガス処理として、廃熱ボイラを組み込ませた事により水冷式サイクロン型分離装置から排出する摂氏1,300度以上の高温ガスを摂氏350度ないし摂氏400度近似値まで減温させ、更に、プール方式とシャワー方式の組み合せによる急速冷却装置を通過した廃ガスは、摂氏50度ないし摂氏80度近似値まで急速な温度降下をし、該廃ガスをダイオキシン類の再合成が抑制される温度まで低下することが可能となった。
【0046】
また、高温の酸性ガスに曝される部分を水冷すると同時に、耐腐食金属で構成しているので、構成部材の溶解がなく、また、歪みや破損、ひび割れもなく、耐久性が向上して長期に恒って安定的に稼働することができるものとなった。
【0047】
廃ガスの処理対策として、今日迄普及して来た乾式ガス処理のバグフィルタに見られる二次公害物となる石灰粉末や活性炭粉末を使用することがなく、従ってそれらの排出を防止することが可能となった。石灰岩から精製する石灰溶液とゼオライト粒子の使用で、廃ガス中の有毒な物質の中和と触媒を同時に反応処理をし、更に、毒性のある重金属イオンや媒塵とを集塵し、それらを処理することが可能となった。
本発明によりイニシャルコストとランニングコストの大幅な低廉化を計ることが可能となった。
【0048】
また、使用後のゼオライトは、オートクレーブ処理により有効な土壌改良剤として肥料化することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の各装置を組み込んだゴミの焼却前の処理装置と焼却後の廃熱利用と廃ガスの集塵・中和・触媒反応装置及び触媒後のゼオライト肥料化のプラントの概略を示すフロー図。
【図2】(イ)は、多段式打壊装置の断面図。
(ロ)は、多段式打壊装置の上蓋の平面図。
(ハ)は、多段式打壊装置のプーリー型回転板の平面図。
(ニ)は、多段式打壊装置の底盤部の平面図。
【図3】(イ)は、含水分離搬送装置の断面図。
(ロ)は、含水分離搬送装置の平面図。
(ハ)は、含水分離搬送装置の投入装置部分の投影側面図。
(ニ)は、含水分離搬送装置の投入装置部の断面図。
【図4】水冷式サイクロン型分離装置の断面図。
【図5】(イ)は、廃熱ボイラの断面図。
(ロ)は、廃熱ボイラの管寄せパイプと水管パイプの投影平面図。
(ハ)は、廃熱ボイラの上部管寄せパイプ部の側面図。
【図6】(イ)は、廃ガス冷却装置の投影平面図。
(ロ)は、廃ガス冷却装置の投影側面図。
【図7】(イ)は、プール方式冷却装置の投影平面図。
(ロ)は、プール方式冷却装置の投影側面図。
【図8】(イ)は、シャワー方式冷却装置の投影平面図。
(ロ)は、シャワー方式冷却装置の投影側面図。
【図9】(イ)は、廃ガスの集塵・中和・触媒反応処理装置の投影側面図。
(ロ)は、後処理室の側面断面図。
【図10】(イ)は、石灰溶液精製反応槽の断面図。
(ロ)は、石灰溶液精製反応槽の平面図。
【図11】分離装置の構造図。
【図12】(イ)は、オートクレーブ装置の側面断面図。
(ロ)は、オートクレーブ装置の投影平面図。
【図13】溶融炉と水冷式サイクロン型分離装置及び廃ガス管路との関係を示す側面断面図。
【符号の説明】
1、多段式打壊装置
2、含水分離搬送装置
3、直結型溶融炉
4、ガス化溶融炉
5、廃ガス管路
6、溶融物貯留槽
7、水冷式サイクロン型分離装置
8、飛灰回収槽
9、廃熱ボイラ
10、急速冷却装置
11、集塵・中和・触媒反応処理装置
12、循環型石灰溶液精製反応処理装置
13、ドレイン回収槽
14、石灰溶液の清浄化分離装置
15、溶液とゼオライトとドレインの分離装置
16、ゼオライト回収槽
17、オートクレーブ装置
18、発電装置
19、温水槽
20、冷却水槽
21、チラー装置
22、焼却炉
23、廃アルミ缶の粉末化装置
25、円筒体
26、投入口
27、回転主軸
28、プーリー型回転板
29、回転筒
30、穴空き底板
31、上蓋
32、モータ
33、プーリー
34、架台
35、台車
36、円筒板
40、コンベア型スクリュー
41、穴空き円筒
42、排水装置回収ドーム
43、軸受けベアリング
44、プラマーブロック
45、プーリー
46、モータ
47、投入装置
48、架台
49、台車
50、水冷式サイクロン上蓋部分
51、廃ガス供給口
52、冷却水ジャケット
53、冷却水ジャケット
54、廃ガス導入口
55、排出口
56、冷却水ジャケット
57、バルブ
61、廃ガス供給口
62、廃ガス排出口
63、管寄せパイプ
64、内側水管
65、外側水管
66、ジャマ板
68、ゲージ付フロートスイッチ
69、給水管
70、蒸気排出管
71、水冷式ジャケット付送気管
72、排水ブロー管
73、媒塵回収室
74、キャスタブル
75、保温材
76、冷却塔本体
77、吸引口
78、ラジエーターパネル集合室
79、ラジエーターパネル
80、廃ガス通気口
81、給水口
82、給水口
83、排水口
84、ポンプ
85、送風ファン
86、噴射ノズル付パイプ
87、排風口付送風管
88、排風筒
89、廃ガス排出口
90、前処理室
91、挿入口
92、中和・触媒反応塔
93、後処理室
94、貯留槽
95、噴霧ノズル付パイプ
96、輪状のパイプ
97、石灰溶液を配給するためのパイプ
98、ゼオライト槽
99、ジェットスクラバ
100、フィルタ板
101、水切りミスト
102、送風ファン
103、吸引ファン
104、排出管路
106、排気筒
110、地下槽
111、石灰岩投入函
112、フェライト磁石を施した棚
113、石灰溶液を貯める槽
114、穴空きパネル板
115、フィルタ
116、給水ポンプ
117、ポンプ
118、ボールトラップ付吸水装置
120、オートセパレーター
121、回転体
122、掻き出し羽
123、スライドプレート
124、汚液入口
125、ノズル
126、ノズルカバー
127、スラッジ排出ギヤモータ
128、遠心機モータ
129、オーバーフロー穴
130、清浄液出口
131、スライドカップリング
132、ストッパーシャフト
133、ドレイン排出口
141、スクリューコンベア
142、オートクレーブ室
143、外胴
144、蒸気投入電磁バルブ
145、回転軸
146、蒸気溜め筒管
147、蒸気排出孔
148、蒸気排出孔
149、供給パイプ
150、廃ガスによる加熱室
151、排気用ファン
152、蒸気排出口
153、プラマーブロック
154、回転プーリー
155、モータ
156、軸受けベアリング
157、架台
158、シリンダ式開閉装置
159、投入口
160、取出口
161、回収台車
Claims (9)
- ゴミを直結型溶融炉に投入する前処理装置として該ゴミを粉砕し、微小化させるための多段式打壊装置、該多段式打壊装置で微小化したゴミから水分を脱水して燃焼させ易くするためのゴミの含水分離搬送装置、ゴミを焼却すると同時にゴミを焼却した焼却灰と二次廃棄物を溶融化する直結型溶融炉、該直結型溶融炉から排出した廃ガスを流通させる第一の廃ガス通路、該第一の廃ガス通路の廃ガスを導入するサイクロン型分離装置、該サイクロン型分離装置から排出した廃ガスを流通させる第二の廃ガス通路、該サイクロン型分離装置から排出した廃ガス熱を利用する廃熱ボイラ、該廃熱ボイラからの廃ガス温度を冷却するために設けた急速冷却装置、該急速冷却装置から排出される塩酸ガス、亜硫酸ガス、アンモニア、窒素酸化物、一酸化炭素、ダイオキシン類、ガス状の重金属酸化物等の有害物質を含有する廃ガスを高効率に中和し吸着とイオン化により触媒処理と集塵を行う前処理室、反応塔本体貯留槽及び後処理室とを設けた反応処理装置、該貯留槽内のゼオライト粒子を含む反応後の石灰溶液を触媒後のゼオライト粒子、使用後の石灰溶液及びドレイン廃液とに分離する分離装置、回収した石灰溶液を再利用するための循環型石灰溶液精製反応処理装置、回収した触媒後のゼオライト粒子を集荷する回収タンク、並びに該触媒後のゼオライト粒子を多種類のゼオライト系肥料とする回転式オートクレーブ装置とを備えたことを特徴とするゴミの焼却、焼却後の廃ガスの集塵・中和・触媒の反応処理装置及び触媒後の肥料化プラント。
- 円筒体の内部に回転軸を設け、該回転軸に多段にわたり複数の円形プーリー状回転板を設け、上段より下段方向へ硬質、軟質のゴミが打壊されながら粉砕されて底部に設けた回収台車に落下するように構成したことを特徴とする請求項1に記載の多段式打壊装置。
- 横型主軸に設けたスクリューコンベアの外側を孔開き円筒鋼管により囲繞し、該円筒鋼管入り口より投入したゴミをスクリューコンベアにより出口方向に向かって脱液しながら円筒鋼管内を移送して排出することを特徴とする請求項1に記載のゴミの含水分離搬送装置。
- サイクロン型分離装置より排出される高温の廃ガスを利用して蒸気を発生させ、且つ廃ガス温度を摂氏350度ないし摂氏400度程度まで降下させてなることを特徴とする請求項1に記載の廃熱ボイラ。
- 冷却塔下部とラジエーターパネルの隙間下部より冷却水を供給して冷却効果を高めるプール方式及びラジエーターパネル間の隙間上部より冷却水を噴射すると同時に同パネル間の下部に外部に設けたファンより外気を下方向に吹き込んで冷却塔上部に水切りミストと排気ファンとを設けて冷却効果を高めてなるシャワー方式との二つの冷却手段を組み合わせてなることを特徴とする請求項1に記載の急速冷却装置。
- 負の静圧領域を形成する室内の上部に設けたノズルより石灰溶液を噴霧し酸性ガスを中和させる前処理室、該前処理室を負の静圧領域とさせるために該前処理室の後部に設けたジェットスクラバ、該ジェットスクラバの送気管路へゼオライト粒子を挿入するゼオライト槽、並びに反応塔本体へ廃ガスを通過させ該反応塔本体も負の静圧領域を維持し、該反応塔本体内壁に多段に設けた塔芯に対して所定角度傾斜させて石灰溶液の供給手段となる多数のノズル、廃ガスの中和とゼオライトによる吸着及びイオン化による触媒作用を促した石灰溶液を回収する下部の貯留槽、浄化された廃ガスを水液で吸着して媒塵を回収するフィルタ板、その上部に設けた水切りミスト及び廃ガスを排出する管路後部に設けた吸引ファンとを装着した反応塔本体後部の後処理室とよりなることを特徴とする請求項1に記載の焼却後の廃ガスの集塵・中和・触媒処理をする反応処理装置。
- 貯留槽内で回収した反応溶液中に含有する反応後のゼオライト粒子、有機性の生成物及び石灰溶液を該反応溶液から分離回収する遠心分離型のオートセパレ−タ、該オートセパレ−タにより回収する物質が石灰溶液、触媒反応済のゼオライト粒子及びドレインとに大別され、該石灰溶液が再度移送されてなる石灰溶液反応槽、該触媒反応済みゼオライト粒子を集荷するゼオライト回収槽及び該ドレインが移送されてなるドレイン回収槽とより構成してなることを特徴とする請求項1に記載の分離装置。
- 分離装置で回収した廃ガスの中和反応により塩化カルシウムを含んだ中性溶液となっている石灰溶液を再利用するための石灰溶液精製反応槽において、石灰溶液を貯留する第一槽、石灰岩を投入するためのステンレスのメッシュ材よりなる函を形成した2槽よりなる第二槽、第三槽、並びにフェライト磁石で構成した磁場層及び上記各槽を通過処理されてくる石灰溶液を貯める第四槽とよりなり、上記反応槽底部には沈澱する石灰スラリを除去するための穴空きパネルを備えたことを特徴とする請求項1に記載の石灰溶液精製反応処理装置。
- 廃熱ボイラで発生した蒸気と廃熱ボイラから排出する高温廃ガスとを利用して構成する回転型オートクレーブ装置において、触媒済のゼオライト粒子を挿入する投入口、回転軸内に蒸気を送りスクリュー羽根を支える部分より蒸気を噴出させる蒸気排出口、スクリューコンベアの回転筒外側に形成した廃熱ボイラから排出する高温廃ガスを利用する加熱室よりなることを特徴とする請求項1に記載のオートクレーブ装置。
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