JPH0857440A - 飛灰の溶融処理設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 飛灰の溶融処理設備に係るもので、煤塵等の
二次飛灰量を低減し、飛灰の溶融物を分離して再利用可
能な形態で取り出すとともに、排ガス中の有害ガス濃度
を低減する。 【構成】 飛灰を溶融処理することにより減容化及び無
害化を図る設備として、飛灰供給手段と、飛灰を加熱し
て溶融状態に導く溶融炉と、溶融処理により生成された
排ガスに含まれる残留固形分及び酸性ガスを捕集する固
形分捕集手段及びガス処理器とを具備する構成を採用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、飛灰の溶融処理設備に
係り、特に、都市ごみ、産業廃棄物等を焼却する廃棄物
焼却炉から排出される飛灰を溶融処理して、減容化及び
無害化を図る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等の被焼却物を焼却するための
焼却炉の例として、実開平３−５６０２７号「流動床式
焼却炉」が提案されている。また、飛灰（ダスト）を溶
融炉で溶融処理する関連技術例として、以下の提案がな
されている。 特開昭５８−０３０３８２号「ダストの処理方法」 特開昭５８−０４０７９１号「出滓方法」 特開昭６０−０５３７８０号「直接通電式溶融処理炉
の電極挿入制御装置」 特開昭６０−０５４７８０号「ダストの溶融処理炉」 特公昭６３−０５１７５５号「ダストの処理方法」 特開昭６３−３１５１８７号「焼却炉排ガスの処理
法」 特開平０２−０９９１８４号「重金属含有ダストの無
害化処理方法」 これらの技術では、都市ごみ等の焼却炉から排出される
飛灰（ダスト）を溶融炉で溶融処理してダストの溶融固
化を行なう際に、溶融時に生じる諸問題を解決するよう
にしている。

【０００３】例えば従来技術例にあっては、炉内に対
向状態の一対の電極を配しておいて、電極間に介在して
いる溶融物に通電して温度を上昇させ、炉内に投入した
ダストの溶融を促進させるとともに、比重差に基づい
て、水に可溶性成分の上層の溶滓と、水に難溶性成分の
下層の溶滓とに分離させて出滓し、ダストの減容化及び
無害化を図るようにようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらのダストの溶融
処理技術であると、以下のような解決すべき課題が残さ
れる。 ａ）飛灰（ダスト）を直接溶融炉の内部に供給するよう
にしているので、溶融炉の内部で飛灰が飛散して排ガス
への混入量が大きくなるとともに、飛灰と一緒に大量の
空気が溶融炉の内部に送り込まれて溶融炉の排ガスが大
量に発生し、これらにより複雑でかつ高性能の排ガス処
理施設が要求される。 ｂ）従来技術例に記載されているように、ダスト溶融
時の温度が１２００〜１３５０℃に達し、ダストに含ま
れる水銀等の低融点金属、ＨＣｌ等がガス状となって排
出されるため、溶融炉から排出される排ガス中に含まれ
る金属及びその金属塩、酸性ガス等を除去する必要が生
じる。 ｃ）排ガスの移送途中で、金属及びその金属塩が管路の
内壁に付着して管路を閉塞したり、管路の構成材に対し
て影響を及ぼさないようにする対策が必要である。 ｄ）バグフィルタを使用して固形分を除去すると、排ガ
スの温度が高すぎる場合には金属ガスが通り抜けて捕集
することができず、温度が低すぎる場合には、固形分に
ＨＣｌ等のミスト分が混入して、捕集物の処理が困難に
なるとともに、目づまりが発生し易くなる。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、以下の目的を有している。 煤塵等の二次飛灰量を低減すること。 飛灰の溶融物を分離して再利用可能な形態で取り出す
こと。 排ガス中の有害ガス濃度を低減すること。 溶融炉の運転に伴って発生するＣＯガスを捕集して、
ＣＯガスの濃度を低下させること。

【０００６】

【課題を解決するための手段】ごみや産業廃棄物等を焼
却することにより生成される飛灰を、溶融処理すること
によって減容化及び無害化を図る場合に、飛灰の供給を
行なう飛灰供給手段と、該飛灰供給手段に接続され飛灰
を加熱して溶融状態に導く溶融炉と、該溶融炉に接続さ
れ溶融処理により生成された排ガスに含まれる残留固形
分及び酸性ガスを捕集する固形分捕集手段及びガス処理
器とを具備する構成の飛灰の溶融処理設備を採用する。
飛灰の溶融処理設備として、飛灰供給手段と溶融炉との
間に、飛灰に水分を加えて混練し粒状に加工する混練造
粒手段が配される構成や、溶融炉と固形分捕集手段及び
ガス処理器との間に、排ガスに含まれる未燃焼ガスを焼
却させる燃焼器と、該燃焼器の下流と溶融炉の内部とを
接続し燃焼ガスの一部を供給して溶融炉の内部を低酸素
濃度雰囲気とするフィードバック手段とが配される構成
が付加される。また、溶融炉に、上下方向の通電によっ
て投入物を加熱する電極が配される構成や、固形分捕集
手段及びガス処理器の上流に、溶融炉の排ガスの温度を
低下させる冷却手段が配される構成が付加される。

【０００７】

【作用】焼却により生成された飛灰は、飛灰供給手段に
より溶融炉の内部に供給されて溶融状態に導かれる。溶
融炉の排ガスは、固形分捕集手段及びガス処理器に送り
込まれて残留固形分及び酸性ガスが捕集され、排ガスの
無害化が図られる。混練造粒手段により、飛灰に水分を
加えて混練し粒状に加工して溶融炉に供給すると、飛灰
の飛散現象が防止されて溶融炉からの排ガスへの送り込
みが抑制される。そして、燃焼器により排ガスに含まれ
る未燃焼ガスを焼却し、フィードバック手段により、燃
焼ガスの一部を溶融炉の内部に供給すると、溶融炉の内
部が低酸素濃度雰囲気に保持され、ＣＯガス等の有害ガ
ス分の下流への送り込み量が低減する。冷却手段の作動
により、排ガスの温度を低下させて固形分捕集手段及び
ガス処理器に送り込むと、排ガス中の揮発分が凝縮また
は固形化して捕集され易い状態となる。また、溶融炉の
内部では、上下方向に電流を流すことによって投入物の
加熱が行なわれ、溶融物の下方の温度が高く上方の温度
が低くなる温度勾配が発生して、溶融物から投入物への
熱供給が円滑に行なわれる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係る飛灰の溶融処理設備の一
実施例を図１に基づいて説明する。図において、符号１
は飛灰供給手段、２は混練造粒手段、３は乾燥手段、４
は溶融炉、５は燃焼器、６はフィードバック手段、７は
冷却手段、８は固形分捕集手段、９はガス処理器、１０
は飛灰処理手段である。

【０００９】前記飛灰供給手段１は、従来技術例として
挙げた実開平３−５６０２７号「流動床式焼却炉」等に
より、ごみや産業廃棄物等を焼却した際に生成された飛
灰を、飛灰ホッパに一時貯留しておいて適量ずつ供給す
るもの等が適用される。

【００１０】前記混練造粒手段２は、飛灰供給手段１と
溶融炉４との間にこれらに接続状態に配され、飛灰供給
手段１から供給される飛灰に給水手段２１から水分を供
給するとともに、混練して粒状に加工する機能を有する
ものが適用される。

【００１１】前記乾燥手段３は、混練造粒手段２と溶融
炉４との間に介在状態に配され、粒状に加工した飛灰を
加熱して発生した水蒸気を凝縮する等の処理を行なう水
蒸気処理手段３１を有するとともに、乾燥かつ高温化し
た粒状飛灰を溶融炉４に送り込むものが適用される。

【００１２】前記溶融炉４は、乾燥手段３の下流に接続
され、炉内に供給された飛灰を加熱して溶融状態に導く
ために、上方から炉内に挿入された炭素棒等の電極（電
極棒）４１と、炉底に配され溶融金属（ベースメタル）
を貯留する電極（炉底電極）４２とを有し、適宜電源か
らの給電により両電極４１，４２間の直接通電またはア
ーク放電に基づいて炉内への飛灰等の投入物を加熱し
て、溶融物４３とするものが適用され、スラグ化した溶
融物４３の流下時にこれを貯留するスラグホッパー４４
が接続状態に配される。

【００１３】前記燃焼器５は、溶融炉４の下流に接続さ
れ、溶融炉４から排出される排ガス中に含まれる可燃性
ガス（電極棒４１の酸化によって発生するＣＯガス等）
を燃焼させて、ＣＯ₂ ガスにするもので、着火手段等を
有している。

【００１４】前記フィードバック手段６は、燃焼器５の
下流と溶融炉４の内部との間に接続状態に配され、燃焼
器５の燃焼ガス、つまり、ＣＯ₂ ガスとしたものを溶融
炉４の内部に送り込むブロア等を有するものが適用され
る。

【００１５】前記冷却手段７は、燃焼器５と固形分捕集
手段８との間に介在状態に配され、排ガスよりも低温の
冷媒の供給を行なう冷媒供給系７１と、該冷媒供給系７
１に接続され排ガスの温度を低下させるための熱交換部
７２とを有している。

【００１６】前記固形分捕集手段８は、熱交換部７２の
下流に接続され、排ガスに混入状態で含まれる固形分や
水銀等の重金属を分離して捕集するサイクロン８１と、
該サイクロン８１の下流に接続され排ガスに残留してい
る固形分を捕集するバグフィルタ８２と、これらサイク
ロン８１及びバグフィルタ８２で捕集した固形分等を貯
留するための固形分貯留ホッパー８３，８４と、固形分
貯留ホッパー８３，８４に貯留された固形分等を溶融炉
４に再度送り込むための移送装置８５，８６とを有して
いる。

【００１７】前記ガス処理器９は、バグフィルタ８２の
下流に接続され、排ガス中に残されているガス状のＮＯ
ｘ，ＳＯｘ，ＨＣｌ等の酸性ガスを捕集する機能を有し
ており、酸性ガスを除去した排ガスを大気放出等の処理
するための放出口９１を有している。

【００１８】前記飛灰処理手段１０は、固形分貯留ホッ
パー８４に接続され、固形分を受入れて貯留するととも
に、固化等の所望の処理を行なうものが適用される。

【００１９】以下、飛灰の供給、混練、造粒及び乾燥、
溶融、固形分等の分離回収処理について説明する。

【００２０】〔飛灰の供給、混練、造粒及び乾燥処理工
程〕飛灰供給手段１、混練造粒手段２及び給水手段２１
の作動により、飛灰に水分を加えて混練するとともに、
適宜大きさの粒状に加工して乾燥状態にして、溶融炉４
に供給すると、溶融炉４の内部での飛灰の飛散現象が少
なくなり、したがって、溶融炉４から排出される排ガス
中に飛灰供給手段１から供給したままの微粒子状態の飛
灰が混入すること（二次飛灰の発生）が著しく抑制され
るとともに、微粒子状態の飛灰が直接溶融炉４の下流に
送り込まれることが抑制される。

【００２１】〔飛灰の溶融処理工程〕溶融炉４の作動に
より、電極棒４１と炉底電極４２との間の通電を行なっ
て、当初から炉内に収容しておいたベースメタルや新た
に投入された粒状の飛灰等の炉内収容物を加熱すると、
溶融物の温度上昇及び熱伝達により飛灰等が溶融状態に
導かれる。

【００２２】電極棒４１と炉底電極４２とを上下に配し
て通電すると、炉底電極４２の近傍に発熱部が生じて、
溶融物４３の温度が、炉底電極４２の近傍で最も高くな
り（例えば１４００℃程度）、電極棒４１の回りでは温
度が相対的に低くなる（例えば１２００℃程度）温度勾
配が発生する。溶融物４３は、比重差に基づいて、スラ
グ層が下方そして塩層が上方に分離するとともに、上記
温度勾配の発生により、スラグ層が比較的に高温、塩層
が比較的に低温となるため、塩層の揮発現象による配ガ
スへの混入が抑制される。また、炉内への投入物は、粒
状化により溶融物４３に一部沈み込むように投下され、
相対的に高温状態のスラグ層から沈み込んだ部分への熱
供給により円滑に溶融状態に導かれる。なお、溶融物４
３の分離により生じたスラグ層は、スラグホッパー４４
に流下させることにより外部に取り出され、塩層にあっ
ても同様の処理がなされる。

【００２３】〔未燃ガスの燃焼及び溶融炉環境の設定工
程〕溶融炉４の運転によって発生する排ガス中には、飛
灰供給手段１から飛灰とともに供給された空気の他、水
蒸気、塩等の揮発性ガス、電極棒４１の酸化によって生
じたＣＯガス等が混入している。燃焼器５の作動により
排ガスに含まれる未燃焼ガスを焼却するとともに、フィ
ードバック手段６の作動により燃焼ガスの一部を溶融炉
４の内部に戻すようにすると、酸化ガスが送り込まれる
ことにより溶融炉４の内部環境が低酸素濃度雰囲気とな
り、電極棒４１や飛灰中の金属等の酸化防止がなされ、
また、ＣＯガス等の有害ガスの下流への送り込み量が低
減する。

【００２４】〔固形分等の固化工程〕冷却手段７の作動
により、燃焼器５から下流に送られる排ガスを、熱交換
により例えば水銀の凝縮温度以下まで冷却する。排ガス
が１５０〜２００℃の温度程度まで冷却されると、水銀
及び水銀塩や他の低融点金属が液化または固化状態に導
かれる。

【００２５】〔固形分等の分離回収処理工程〕冷却手段
７から下流に送られた排ガスは、冷却されることにより
温度が低下し、排ガス中に凝縮分及び固形分が混入した
状態となる。

【００２６】凝縮分及び固形分が混入した排ガスが、固
形分捕集手段８におけるサイクロン８１に送り込まれる
と、密度の大きい水銀等の凝縮分及び固形分が遠心力に
より分離して捕集され、これら凝縮分及び固形分が固形
分貯留ホッパー８３に貯留される。

【００２７】そして、サイクロン８１を経由した排ガス
が、バグフィルタ８２に送り込まれるとともに、その温
度が１５０〜２００℃程度以下であると、サイクロン８
１において捕集できなかった微粒子状の固形分が捕集さ
れる。この場合、固形分である煤塵に加えて、金属塩や
固化状態の低融点金属が捕集されて排ガスから分離し、
固形分である煤塵とともに固形分貯留ホッパー８４に貯
留される。サイクロン８１で捕集された固形分等は、移
送装置８５の作動により固形分貯留ホッパー８３から溶
融炉４の内部に再度投入される処理がなされ、バグフィ
ルタ８２で捕集された固形分等は、水銀等を含まず無害
化されていることを確認した後、飛灰処理手段１０に移
送して固化投棄処分等の処理がなされるか、あるいは移
送装置８６の作動により固形分貯留ホッパー８４から溶
融炉４の内部に再度投入される処理がなされるかが選択
される。また、排ガスに混入したＨＣｌ，ＳＯｘ，ＮＯ
ｘ等の酸性ガスは、１５０〜２００℃の温度範囲ではガ
ス状態を保持しているため、バグフィルタ８２で捕集さ
れることがなく、排ガスとともに下流のガス処理器９に
送られる。

【００２８】ガス処理器９にあっては、排ガス中に残さ
れているガス状のＮＯｘ，ＳＯｘ，ＨＣｌ等の酸性ガ
ス、あるいは温度低下により液化状態となった酸性液を
捕集して、これら酸性物質の除去により無害化が図られ
た排ガスを、放出口９１に移送して大気放出等の処理す
る。

【００２９】〔他の実施態様〕本発明に係る飛灰の溶融
処理設備にあっては、前述した都市ごみ等の飛灰だけで
なく、炉底灰、産業廃棄物の焼却灰、石炭灰、下水汚泥
焼却灰等の溶融処理に対しても適用可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る飛灰の溶融処理設備によれ
ば、以下のような効果を奏する。 （１） 飛灰供給手段と、飛灰を加熱して溶融状態に導
く溶融炉と、溶融処理により生成された排ガスに含まれ
る残留固形分及び酸性ガスを捕集する固形分捕集手段及
びガス処理器とを具備することにより、ごみや産業廃棄
物等を焼却することにより生成される飛灰の減容化を図
り、溶融炉から排出される排ガスの無害化を図ることが
できる。 （２） 飛灰供給手段と溶融炉との間に、飛灰に水分を
加えて混練し粒状に加工する混練造粒手段が配されるこ
とにより、溶融炉における飛灰の飛散を抑制して、煤塵
等の二次飛灰量を低減することができる。 （３） 排ガスに含まれる未燃焼ガスを焼却させる燃焼
器と、該燃焼器の燃焼ガスの一部を供給して溶融炉の内
部を低酸素濃度雰囲気とするフィードバック手段とが配
されることにより、溶融炉の運転に伴って発生するＣＯ
ガスを捕集して、ＣＯガスの濃度を低下させ、無害化処
理を容易にすることができる。 （４）炉内雰囲気ガスの低酸素化により、電極、耐火材
の消耗を低減し、鉄等の還元され易い金属がスラグ中に
混入していた場合にあっても、酸化によるベースメタル
の劣化を抑制することができる。 （５） 溶融炉に、上下方向の通電を行なう電極が配さ
れることにより、炉内に温度勾配を形成して投入物を効
率よく加熱し、投入物を速やかに溶融状態に導くことが
できる。 （６） 固形分捕集手段及びガス処理器の上流に、冷却
手段が配されることにより、金属等の有用物質を分離し
て再利用可能な形態で取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る飛灰の溶融処理設備の一実施例を
示す正断面図である。

【符号の説明】

１ 飛灰供給手段 ２ 混練造粒手段 ３ 乾燥手段 ４ 溶融炉 ５ 燃焼器 ６ フィードバック手段 ７ 冷却手段 ８ 固形分捕集手段 ９ ガス処理器 １０ 飛灰処理手段 ２１ 給水手段 ３１ 水蒸気処理手段 ４１ 電極（電極棒） ４２ 電極（炉底電極） ４３ 溶融物 ４４ スラグホッパー ７１ 冷媒供給系 ７２ 熱交換部 ８１ サイクロン ８２ バグフィルタ ８３，８４ 固形分貯留ホッパー ８５，８６ 移送装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ０１Ｄ 46/02 ＺＡＢ Ｚ 9441−4Ｄ 53/50 53/81 53/56 53/68 Ｆ２３Ｇ 5/00 Ｆ２３Ｊ 15/06 Ｆ２７Ｄ 3/00 Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９ Ａ １３４ Ａ Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｋ (72)発明者 梅田 十次郎 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 櫻井 健士 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ごみや産業廃棄物等を焼却することによ
   り生成される飛灰を、溶融処理することにより減容化及
   び無害化を図るものであって、飛灰の供給を行なう飛灰
   供給手段（１）と、該飛灰供給手段に接続され飛灰を加
   熱して溶融状態に導く溶融炉（４）と、該溶融炉に接続
   され溶融処理により生成された排ガスに含まれる残留固
   形分及び酸性ガスを捕集する固形分捕集手段（８）及び
   ガス処理器（９）とを具備することを特徴とする飛灰の
   溶融処理設備。
2. 【請求項２】 飛灰供給手段（１）と溶融炉（４）との
   間に、飛灰に水分を加えて混練し粒状に加工する混練造
   粒手段（２）が配されることを特徴とする請求項１記載
   の飛灰の溶融処理設備。
3. 【請求項３】 溶融炉（４）と固形分捕集手段（８）及
   びガス処理器（９）との間に、排ガスに含まれる未燃焼
   ガスを焼却させる燃焼器（５）と、該燃焼器の下流と溶
   融炉の内部とを接続し燃焼ガスの一部を供給して溶融炉
   の内部を低酸素濃度雰囲気とするフィードバック手段
   （６）とが配されることを特徴とする請求項１または２
   記載の飛灰の溶融処理設備。
4. 【請求項４】 溶融炉（４）に、上下方向の通電によっ
   て投入物を加熱する電極（４１，４２）が配されること
   を特徴とする請求項１、２または３記載の飛灰の溶融処
   理設備。
5. 【請求項５】 固形分捕集手段（８）及びガス処理器
   （９）の上流に、溶融炉（４）の排ガスの温度を低下さ
   せる冷却手段（７）が配されることを特徴とする請求項
   １、２、３または４記載の飛灰の溶融処理設備。