JPH10169937A

JPH10169937A - 廃棄物燃焼装置と灰溶融炉

Info

Publication number: JPH10169937A
Application number: JP33187696A
Authority: JP
Inventors: Meiji Ito; 明治伊東; Hiroyuki Kako; 宏行加来; Hiromichi Fujiwara; 弘通藤原
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱量の低い都市ごみの乾留を容易にするこ
と。【解決手段】灰溶融炉４と乾留室３２と乾留ガスの２
次燃焼室３１を有するごみ焼却炉とを備え、乾留室３２
でごみから生成した乾留炭を抜出管１１から抜き出し、
灰溶融炉４で燃焼させてガス化し、発生したガスと燃焼
空気をごみの乾留室３２内に吹き込んで部分燃焼させて
ごみを乾留し、生成した乾留ガスは２次燃焼室３１で焼
却する。乾留室３２で発生する乾留ガスからの水と油の
分離回収装置を設け、回収した油とごみから生成した乾
留炭を旋回溶融炉４で燃焼させても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物燃焼装置に係
わり、特にごみ焼却で発生する灰を自燃で溶融させて回
収するのに好適なごみの乾留溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみの焼却炉から発生する灰は火炉
下部から回収される焼却残さと排ガスと共に流出して集
塵機で回収される飛灰がある。通常、これら灰を廃棄す
る場合、灰をセメントで固化する方法で廃棄時飛散、成
分溶出を防止して山間部の谷間、海岸の埋め立て地に廃
棄することが多い。

【０００３】最近になって灰の廃棄場所の確保が難しい
ケースが発生し、灰を固化して廃棄することが期待され
るようになった。灰を溶融固化すれば溶融固化された部
分は安定で無害な物質になる。さらには容積を減じて廃
棄し易くし、将来にはタイル等の有用な窯業製品として
回収することも期待されている。

【０００４】都市ごみ焼却炉で回収した灰の溶融は現実
には多くの技術課題を有しており一般に普及するに至っ
てない。例えば、灰溶融に必要な高温を得るのが容易で
はないことがその技術課題の一つである。しかも都市ご
み焼却炉では焼却物は灰の組成、量が不安定で運転を維
持するのが容易ではない。また、鉄鋼業における溶融炉
と異なり都市ごみ焼却炉は装置の規模が小さいので熱放
散が大きく多大の熱源を要することも問題点の一つであ
る。

【０００５】都市ごみ焼却炉内においてごみ焼却と灰溶
融を同時に行えば、焼却熱が溶融により有効に利用され
るので装置が小さくなり、放散熱も少なくなるので所要
熱量を低減できる可能性がある。かっては昭和４０年代
から５０年代にかけて国内、国外において廃棄物から有
価物を回収する装置の一環として各種装置が試行、開発
された。その中で現在まで使用され続けているのはコー
クス炉床を使用する装置であるがコークスと石灰石を必
要とするので熱量低減、灰減容の効果はさほど期待でき
ず、その使用は特殊なケースに限定される。

【０００６】昨今は新しく旋回溶融炉を用いる各種装置
が提案され、試行され始めている。旋回溶融炉では溶融
物の分離取り出しが容易であり、しかも炉内壁に保護層
が形成されるので炉の傷みが少なく、炉が小さくて熱容
量が小さいので起動が比較的容易という長所がある。し
かし、旋回炉に供給する燃焼物は旋回させてしかも灰は
壁近傍に集中させる必要があり、燃焼物はガス、液の流
体あるいはミクロン単位の所定範囲の大きさ、所定範囲
の嵩比重の粉体に限定される。都市ごみは乾留炉で炭
化、ガス化されることによって旋回溶融炉で未燃物の燃
焼と灰溶融が同時に進行する。具体的には、Ａ）高温空気による間接加熱でごみを乾留し、生成した
乾留炭から瓦礫を除去した後に乾留ガスと共に旋回溶融
炉で燃焼させて灰溶融物を回収する装置、Ｂ）流動層による部分燃焼でごみを乾留し、乾留ガスと
乾留ガス中に飛散した乾留炭を旋回溶融炉で燃焼させて
灰溶融物を回収する装置が公知である。

【０００７】下水汚泥処理の場合には性状が比較的安定
し、粉化し易いので乾留せずに乾燥し、粉化するだけで
昇温した旋回溶融炉に供給して焼却することもあるが、
都市ごみの場合には乾留による前処理で旋回溶融炉に適
した性状に加工することが必須である。しかし、都市ご
みの性状および発熱量は不安定であり、また野菜屑が多
い場合など、ごみの発熱量が低い場合には熱量が不足し
て従来の乾留炉の部分燃焼では乾留出来ない場合があっ
た。特に、一時的に野菜屑が集中した場合のようにはご
みの発熱量が低く、従来の乾留炉の部分燃焼では乾留出
来ない場合があり、このような場合には間接加熱で外部
熱源を用いて乾留するにしても多大の熱量を追加する必
要があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記旋回溶融炉を用い
る従来技術は都市ごみを前処理で乾留しなければ運転で
きないが、ごみの水分が多い場合には乾留に必要な熱量
が不足するところに問題があった。しかし、都市ごみは
もともと水分が多くて発熱量が低く、乾留しにくい物質
である。そこで、本発明の課題は発熱量の低い都市ごみ
の乾留を容易にし、乾留炭を自燃させて灰溶融物を得る
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は次の
構成によって解決される。すなわち、廃棄物を乾留処理
する乾留炉と灰溶融炉を備えた廃棄物燃焼装置におい
て、該乾留炉で生成した乾留生成物の一部を分離して灰
溶融炉で燃焼させて高温ガスを発生させ、該発生ガスを
乾留炉に供給する廃棄物燃焼装置である。

【００１０】本発明の上記廃棄物燃焼装置において、灰
溶融炉で使用する乾留炉からの生成物として乾留炭を用
いるか、あるいは乾留炭と乾留ガスから分離回収した油
を用いることができる。また、乾留炉で生成したガスは
乾留炉上部に設けられた焼却炉で完全燃焼させることが
できる。

【００１１】また、本発明には廃棄物を乾留処理する乾
留炉で生成した乾留生成物の一部を分離して灰溶融炉を
用いて灰溶融させるとともに、乾留炭を燃焼させて得ら
れるガスを前記乾留炉に導く灰溶融炉が含まれる。

【００１２】一般に灰の溶融炉は必然的に灰の溶融温度
以上の温度で運転され、燃焼溶融物の発熱量が仮に低い
場合でも重油等の助燃料を追加して高温が維持される。
つまり、灰溶融炉からは都市ごみの乾留に必要な温度５
００℃よりもはるかに高温の温度である１０００℃以上
の高温ガスが発生する。従って、灰溶融炉から発生する
高温ガスの温度は都市ごみの乾留に十分な温度を有して
いる。

【００１３】炎のなかで都市ごみの乾留と燃焼が連鎖し
て進行できるだけの発熱量を有する都市ごみは、乾留と
燃焼箇所を分けて燃焼で発生した熱量を乾留に利用する
工夫を実施すれば、乾留に必要な熱量は外部から供給す
る必要がなく、自燃で補うことができる。

【００１４】ただし、従来は燃焼で発生した熱量は主に
温水あるいは水蒸気、加熱空気として回収されるだけ
で、乾留に使用されることは少なかった。しかも排ガス
による塩素腐食を防がなければならないという制約があ
るので、燃焼で回収される熱量は少なかった。少なくと
も灰溶融炉の燃焼で発生した高温ガスを直接に乾留に使
用することはなかった。

【００１５】溶融炉で発生させた燃焼高温ガスは、乾留
炉で都市ごみと接触させて都市ごみの全てを乾留可能に
するだけの熱量を持っている。もっとも、装置の熱損出
を加味する必要があり、コークス製造工業における熱量
の実績から推定すると、水分を重量の過半以上含み発熱
量１０００ｋｃａｌ／ｋｇ以下になると熱量が不足して
乾留できない。しかし、その場合でも補助燃料を用いて
高温を維持した溶融炉からの高温ガスの熱を乾留に利用
できる。

【００１６】乾留炉において、還流炭をリサイクルして
も都市ごみより燃焼しにくいので、可燃性ガスに比べて
補助燃料にはなりにくく、乾留の熱量として有効に利用
できるとは限らない。

【００１７】また、灰溶融炉では乾留炭中の重金属およ
びアルカリ金属化合物が揮散してガス中に移行し、ガス
と共に乾留炉に入るが、操作条件さえ誤らなければ揮散
している重金属およびアルカリ金属化合物は、器壁やご
みに凝縮することなく煙状の微粒子になって乾留ガスと
共に乾留炉に抜ける。

【００１８】本発明になるシステムを成立させるには、
都市ごみの乾留炉と乾留生成物の燃焼溶融炉の間で循環
する物質の系において、ごみとして供給した物質量だけ
系から燃焼生成物を抜き出すことが肝要である。

【００１９】ごみの乾留を伝熱壁を経た間接加熱で実施
する場合には、乾留生成物と燃焼生成物が混ざらないの
で、乾留炉加熱に使用した後の溶融炉発生ガスをそのま
ま煙突に導けば本発明になるシステムが成立する。

【００２０】しかし、現実には乾留ガスと燃焼ガスは共
に塩化水素を含んで腐食性が強く、しかも高温になるの
で伝熱管の耐久性の問題があり間接加熱は困難であり、
また、直接加熱の場合には乾留生成物と燃焼生成物とが
混合するので、分離する工夫がなければシステムが成立
しない。

【００２１】乾留生成物と燃焼生成物とを分離する具体
的な工夫としては、高発熱量の乾留炭だけを分離して取
り出して溶融炉で使用し、残りは焼却処分すれば系に入
ったごみは乾留炭になったものだけが循環し、残りは排
出されるのでシステムが成立する。

【００２２】また、高発熱量の乾留炭と共に高発熱量の
油分も回収して溶融炉の昇温に使用すればより高温のガ
スが発生するので、より発熱量の低いごみでも補助燃料
なしに乾留し、溶融するシステムが成立する。

【００２３】ここで、油を回収した後の乾留ガスは焼却
処分する必要があるが、水を凝縮分離すれば発熱量が高
まるので自燃可能になる。自燃できない場合でも乾留ガ
スからは高分子が油分として除去されており、低分子量
の炭化水素と一酸化炭素が残っているだけなので、燃焼
触媒を用いれば容易に燃焼し、大気中に放出できる。ま
た、乾留ガス燃焼触媒の被毒物質である塩化水素は水の
凝縮分離時に水に溶解して除去される。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明
する。実施例１図１に本発明になる都市ごみ乾留炉と旋回溶融炉を組み
合わせた都市ごみ焼却システムの一実施例のフローを示
す。図１において都市ごみ焼却システムは従来のごみ焼
却システムと同じく、流動層によるごみ焼却炉１、廃熱
回収ボイラ７、排ガス処理装置８などから構成される。

【００２５】ごみ投入管１０からごみ焼却炉１にごみが
投入され、ごみ焼却炉１に投入されたごみが焼却されて
発生した排ガスは、燃焼排ガス煙道１５から排熱回収ボ
イラ７に入り、ここで蒸気を発生させて得られる水蒸気
は図示しない発電機などで使用される。排熱回収ボイラ
７からの排ガスは排ガス処理装置８で、例えばフィルタ
により排ガス中の燃焼灰、ダイオキシンおよび重金属な
どがろ過され、排ガス中の塩化水素ガスは消石灰粉末に
より吸収されて除去される。処理された排ガスは煙突９
より大気に放出される。

【００２６】ごみ焼却炉１は２次燃焼室３１と乾留室３
２から構成され、２次燃焼室３１の下段が従来の焼却炉
よりも空気量を少なくした乾留室３２になっており、乾
留室３２において、部分燃焼用空気供給管２２から空気
を供給し、ごみを乾留して乾留炭と乾留ガスを生成させ
ている。また、２次燃焼室３１には燃焼用空気供給管２
１があるので、乾留ガスの２次燃焼が可能となる。

【００２７】乾留室３２で生成した乾留ガスは２次燃焼
室３１に移動して完全燃焼し、廃熱回収ボイラ７及び排
ガス処理装置８を経て大気に放出される。乾留炭は塊で
あるが軽いので乾留室３２からオーバーフローして抜出
管１１を経由して回収され、乾留炭分別粉砕器２で破砕
されて粉炭が分離され、粉炭供給器３で一時、保管され
る。

【００２８】本実施例の特徴はごみ焼却炉１の乾留室３
２に旋回溶融炉４の発生ガスが吹き込まれることであ
る。本実施例では乾留室３２で生成し、粉炭供給器３で
一時的に保管されていた乾留炭は粉炭供給管１２から旋
回溶融炉４のバーナ６に供給され、ガス化空気２３によ
り、ガス化され、旋回溶融炉４の熱回収部５と高温煙道
１４を経由してごみ焼却炉１の乾留室３２に吹き込まれ
る。

【００２９】昭和５０年代に本出願人が参加して開発し
た都市ごみの油化プロセスでは、ごみの中の可燃物の所
有熱量の半分近くを石炭と同様の熱量をもつ乾留炭とし
て回収できる。

【００３０】図１に示すごみ焼却炉１の乾留室３２で前
記都市ごみの油化プロセスと同じ操作を行って得た乾留
炭を旋回溶融炉４で部分燃焼させてガス化して灰は溶融
物として回収し、高温ガスは乾留室３２に戻して熱量を
ごみ乾留に利用する。

【００３１】なお、溶融炉４には灰抜出管１３が乾留室
３２には瓦礫抜出管１６が設けられている。こうして単
なる乾留炉３２での部分燃焼では乾留できない発熱量の
低いごみも乾留できる。

【００３２】本実施例特有の効果として、都市ごみ乾留
生成物の一部、ここでは乾留炭だけを取り出して旋回溶
融炉４で燃焼させるので加圧状態の高温ガスが得られ、
直接、乾留室３２の中に吹き込むことができる。

【００３３】実施例２図２に本発明になる都市ごみ乾留炉と旋回溶融炉を組み
合わせた都市ごみ焼却システムの他の実施例のフローを
示す。図２において都市ごみ焼却システムは実施例１の
ごみ焼却システムと同じく、乾留室３２において、ごみ
を乾留して乾留炭と乾留ガスを生成させている。

【００３４】実施例２の特徴として、乾留室３２で生成
した乾留ガスは冷却洗浄器５１に移動して冷却された
後、循環凝縮水冷却器５２を経て水油分離器５３で分離
された油が油供給器５４を経て旋回溶融炉４のバーナ６
に供給される。また、水油分離器５３で分離された水は
排水処理装置５５で浄化処理された後放流される。

【００３５】また、冷却洗浄器５１で得られるガス成分
は触媒燃焼器６０に送られ、燃焼用空気供給管２１から
の空気により完全燃焼されて煙突９から排出される。

【００３６】この場合は実施例１に比較して、乾留炭と
油を用いて灰の溶融を行うので、より高温の燃焼ガスが
得られ、乾留炉での廃棄物の乾留がより効果的に行え
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、廃棄物の乾留炉−溶融
炉のシステムのなかで溶融炉で発生した熱をごみの乾留
に優先して利用できるので発熱量の小さいごみでも乾留
できるという長所があり、また、この乾留炭から得られ
る灰を溶融固化処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を都市ごみ焼却システムに適用した、
一実施例を示すフロー図である。

【図２】本発明を都市ごみ焼却システムに適用した、
一実施例を示すフロー図である。

【符号の説明】

１ごみ焼却炉２乾留炭分別
粉砕器３粉炭供給器４旋回溶融炉５熱回収部６バーナ７廃熱回収ボイラ８排ガス処理
装置９煙突１０ごみ投入
管１１乾留炭抜出管１２粉炭供給
管１３溶融炉灰抜出管１４高温煙道１５燃焼排ガス煙道１６瓦礫抜出
管２１燃焼用空気供給管２２部分燃焼
用空気供給管２３ガス化空気３１２次燃焼
室３２乾留室５１冷却洗浄
器５２循環凝縮水冷却器５３水油分離
器５４油供給器５５排水処理
装置６０触媒燃焼器

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１２月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ２３Ｇ 5/46 ＺＡＢＦ２３Ｇ 5/46 ＺＡＢＺＦ２３Ｊ 1/00 Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を乾留処理する乾留炉と灰溶融炉
を備えた廃棄物燃焼装置において、該乾留炉で生成した乾留生成物の一部を分離して灰溶融
炉で燃焼させて高温ガスを発生させ、該発生ガスを乾留
炉に供給することを特徴とする廃棄物燃焼装置。
【請求項２】灰溶融炉で使用する乾留炉からの生成物
として乾留炭を用いることを特徴とする請求項１記載の
廃棄物燃焼装置。
【請求項３】灰溶融炉で使用する乾留炉からの生成物
として乾留炭と乾留ガスから分離回収した油を用いるこ
とを特徴とする請求項１記載の廃棄物燃焼装置。
【請求項４】乾留炉で生成したガスは乾留炉上部に設
けられた焼却炉で燃焼させることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかに記載の廃棄物燃焼装置。
【請求項５】廃棄物を乾留処理する乾留炉で生成した
乾留生成物の一部を分離して灰溶融炉を用いて灰溶融さ
せるとともに、乾留炭を燃焼させて得られるガスを前記
乾留炉に導くことを特徴とする灰溶融炉。
【請求項６】生成した乾留生成物は乾留炭または乾留
炭と乾留ガスから分離回収した油であることを特徴とす
る灰溶融炉。