JPH11138128A - 蒸発物回収システムおよび金属回収装置 - Google Patents

蒸発物回収システムおよび金属回収装置

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JPH11138128A
JPH11138128A JP30731697A JP30731697A JPH11138128A JP H11138128 A JPH11138128 A JP H11138128A JP 30731697 A JP30731697 A JP 30731697A JP 30731697 A JP30731697 A JP 30731697A JP H11138128 A JPH11138128 A JP H11138128A
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JP
Japan
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metal
evaporant
waste
recovery system
temperature
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Application number
JP30731697A
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English (en)
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Mina Sakano
美菜 坂野
Motofumi Tanaka
元史 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】集塵装置で捕獲すべき焼却灰等からその前段で
予めシリカやアルミナ等の成分を効率よく除去し、集塵
装置で捕獲される灰等の大幅な減量、減容化が図れる一
方、その捕獲される灰等への金属成分の含有比を高めて
その選別を容易に行えるようにし、有益金属の回収率の
向上、再利用の容易化および有害金属の処分の容易化等
を図る。 【解決手段】廃棄物Ａを投入するガス化炉と、高温燃焼
溶融炉２と、廃熱ボイラ７と、集塵装置９とを備えた廃
棄物処理装置を適用対象とし、高温燃焼溶融炉の後段か
つ廃熱ボイラの前段に、高融点物質を充填してなる充填
層型回収装置３を配設し、充填層型回収装置によって高
温燃焼溶融炉から排出された燃焼ガスに混入しているシ
リカ、アルミナ等の蒸発物質Ｉを回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として廃棄物処
理装置に適用される蒸発物回収システムおよび同システ
ムを用いた金属回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、都市ごみや下水汚泥等その他の生
活廃棄物あるいは産業廃棄物の発生量が膨大となり、収
容スペースおよび環境衛生等の面から直接投棄が社会的
に問題となっている。この問題に対処するため、焼却溶
融炉等の設備を用いて廃棄物を焼却、溶融、固化処理す
ることが行われている。また、これらの処理によって発
生した熱を有効利用するための熱回収技術や、各種の廃
棄物に含まれる有害物質（鉛、カドミウム等）の除去、
あるいは利用価値の高い有価金属（例えばアルミニウ
ム、バナジウム、ニッケル、クロム等）等の回収も検討
されている。
【０００３】そして、これまで種々の廃棄物処理装置が
開発されており、その一例として、廃棄物を投入して熱
分解ガスと熱分解残渣とに熱分解させるガス化炉と、こ
のガス化炉で発生した熱分解ガスを導入して高温で燃焼
させ、溶融成分をスラグ化する高温燃焼溶融炉と、この
高温燃焼溶融炉から排出された燃焼ガスを導入して熱回
収を行う廃熱ボイラと、この廃熱ボイラからの排ガスを
導入し、その排ガス中に含まれる灰その他の微粒子を除
去する集塵装置とを備えた廃棄物処理装置が知られてい
る。
【０００４】また、他の例として、焼却灰あるいは廃棄
物を投入して燃焼させ、溶融成分をスラグ化する高温燃
焼溶融炉と、この高温燃焼溶融炉から排出された燃焼ガ
スを導入してその燃焼ガス中に含まれる灰その他の微粒
子を除去する集塵装置とを備えた廃棄物処理装置が知ら
れている。
【０００５】さらに、別の例として、廃棄物を直接に、
あるいは脱水後に投入して焼却する焼却炉と、この焼却
炉から排出された燃焼ガスを導入して熱回収を行う廃熱
ボイラと、この廃熱ボイラからの排ガスを導入し、その
排ガス中に含まれる灰その他の微粒子を除去する集塵装
置とを備えた廃棄物処理装置が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】（１）上述した従来の
廃棄物処理装置では、いずれの場合も集塵装置として電
気集塵器あるいはバグフィルタ等を適用し、蒸発物であ
る燃焼ガス等に含まれている灰その他の微粒子を捕獲し
ている。しかしながら、この集塵装置で捕獲される灰等
は、シリカ、アルミナ等の成分の含有によって多量化
し、廃棄すべき処分量を増加させる原因となっており、
同時に有価金属や有害金属を混入しており、これらの金
属類を廃棄することは逆に資源の無駄を招く結果となっ
ている。
【０００７】そこで、本発明の第１の目的は、集塵装置
で捕獲すべき焼却灰等からその前段で予めシリカやアル
ミナ等の成分を効率よく除去し、集塵装置で捕獲される
灰等の大幅な減量、減容化が図れる一方、その捕獲され
る灰等への金属成分の含有比を高めてその選別を容易に
行えるようにし、有益金属の回収率の向上、再利用の容
易化および有害金属の処分の容易化等も同時に図れる蒸
発物回収システムを提供することにある。
【０００８】（２）また、前記の集塵装置で灰等を回収
した後、その灰等をさらに高温加熱により蒸発物とし、
この蒸発物を温度制御により金属の融点近傍もしくは融
点を少し上回る温度の温度まで冷却して凝固して回収す
ることが考えられている。その場合、これまでは高融点
物質で構成されたペブルを充填した充填層を利用し、温
度制御とともに蒸発物の慣性衝突を利用して金属成分等
を他の成分から分離回収するようにしている。しかしな
がら、このような従来の装置では、温度制御が困難で、
効率よく金属成分等を回収することができない問題があ
った。
【０００９】そこで、本発明の第２の目的は、温度制御
が容易に行えるとともに慣性衝突の作用を十分に行うこ
とができる条件を満たし、かつ高温場で得られる蒸発成
分から金属成分等を高能率で捕獲することができ、しか
も構成が比較的コンパクトでメンテナンス性もよく、実
機としての利用も簡便に行える蒸発物回収システムを提
供することにある。
【００１０】（３）さらに、蒸発物として処理すべき廃
棄物としては、都市ごみ、下水汚泥、医療廃棄物、放射
性廃棄物等、各種の廃棄物が存在する。これらは、それ
ぞれ必要に応じて処理すべき場所、規模、形態等が種々
異なるが、これらの廃棄物には有害金属や、有益金属が
存在する場合が多い点で共通性がある。
【００１１】そこで、本発明の第３の目的は、これらの
各種廃棄物からの金属成分を効率よく回収することがで
きる金属回収装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の第１の目的を達成
するため、請求項１の発明では、廃棄物を投入して熱分
解ガスと熱分解残渣とに熱分解させるガス化炉と、この
ガス化炉で発生した熱分解ガスを導入して高温で燃焼さ
せ、溶融成分をスラグ化する高温燃焼溶融炉と、この高
温燃焼溶融炉から排出された燃焼ガスを導入して熱回収
を行う廃熱ボイラと、この廃熱ボイラからの排ガスを導
入し、その排ガス中に含まれる灰その他の微粒子を除去
する集塵装置とを備えた廃棄物処理装置を適用対象と
し、前記高温燃焼溶融炉の後段かつ前記廃熱ボイラの前
段に、高融点物質を充填してなる充填層型回収装置を配
設し、この充填層型回収装置によって前記高温燃焼溶融
炉から排出された燃焼ガスに混入しているシリカ、アル
ミナ等の蒸発物を回収することを特徴とする蒸発物回収
システムを提供する。
【００１３】請求項２の発明では、請求項２の発明で
は、請求項１記載の蒸発物回収システムにおいて、集塵
装置で捕獲した灰その他の微粒子を還元ガスとともに導
入して熱プラズマにより還元反応を行わせる反応炉と、
この反応炉で発生した高温ガスを温度制御により融点近
傍もしくは融点を少し上回る温度に制御して金属成分を
捕獲する金属トラップ部とを備えたことを特徴とする蒸
発物回収システムを提供する。
【００１４】請求項３の発明では、焼却灰あるいは廃棄
物を投入して燃焼させ、溶融成分をスラグ化する溶融炉
と、この溶融炉から排出された排ガスを導入してその排
ガス中に含まれる灰その他の微粒子を除去する集塵装置
とを備えた廃棄物処理装置を適用対象とし、前記溶融炉
の後段かつ前記集塵装置の前段に、高融点物質を充填し
てなる充填層型回収装置を配設し、この充填層型回収装
置によって前記溶融炉から排出された排ガスに混入して
いるシリカ、アルミナ等の蒸発物を回収することを特徴
とする蒸発物回収システムを提供する。
【００１５】請求項４の発明では、請求項３記載の蒸発
物回収システムにおいて、集塵装置で捕獲した灰その他
の微粒子を還元ガスとともに導入して熱プラズマにより
還元反応を行わせる反応炉と、この反応炉で発生した高
温ガスを温度制御により融点近傍もしくは融点を少し上
回る温度に制御して金属成分を捕獲する金属トラップ部
とを備えたことを特徴とする蒸発物回収システムを提供
する。
【００１６】請求項５の発明では、廃棄物を直接に、あ
るいは脱水後に投入して焼却する焼却炉と、この焼却炉
から排出された燃焼ガスを導入して熱回収を行う廃熱ボ
イラと、この廃熱ボイラからの排ガスを導入し、その排
ガス中に含まれる灰その他の微粒子を除去する集塵装置
とを備えた廃棄物処理装置を適用対象とし、前記焼却炉
の後段かつ前記廃熱ボイラの前段に、高融点物質を充填
してなる充填層型回収装置を配設し、この充填層型回収
装置によって前記焼却炉から排出された燃焼ガスに混入
しているシリカ、アルミナ等の蒸発物を回収することを
特徴とする蒸発物回収システムを提供する。
【００１７】請求項６の発明では、請求項５記載の蒸発
物回収システムにおいて、集塵装置で捕獲した灰その他
の微粒子を還元ガスとともに導入して熱プラズマにより
還元反応を行わせる反応炉と、この反応炉で発生した高
温ガスを温度制御により融点近傍もしくは融点を少し上
回る温度に制御して金属成分を捕獲する金属トラップ部
とを備えたことを特徴とする蒸発物回収システムを提供
する。
【００１８】請求項７の発明では、請求項１から６まで
のいずれかに記載の蒸発物回収システムにおいて、充填
層型回収装置は高融点物質からなる多数のペブルを充填
したペブル充填層を用いた構成であることを特徴とする
蒸発物回収システムを提供する。
【００１９】請求項８の発明では、請求項２、４または
６記載の蒸発物回収システムにおいて、金属トラップ部
を複数直列に配設し、その各金属トラップ部の設定温度
を異ならせることにより融点の異なる複数の金属を選択
的に回収することを特徴とする蒸発物回収システムを提
供する。
【００２０】また、前記の第２の目的を達成するため、
請求項９の発明では、高温場において発生した蒸発物質
を充填層に導入し、その蒸発物質に含まれる粒子を慣性
衝突によって分離させるとともに融点近傍もしくは融点
を少し上回る温度に冷却して凝縮させることにより、粒
子を回収する蒸発物回収システムであって、前記充填層
は、前記蒸発物質の流通方向と交差する方向に沿って延
在する多数の緻密に配列された線材を前記蒸発物質の流
通方向に層状に集合させた構成とし、かつ前記線材は前
記粒子を冷却する熱交換機能を有するものとしたことを
特徴とする蒸発物回収システムを提供する。
【００２１】請求項１０の発明では、請求項９記載の蒸
発物回収システムにおいて、充填層は線材を織物組織、
編物組織、不織布等の形で集合させた構成のものであ
り、その線材の少なくとも一方向に沿うものを中空線材
とし、その内部に気体または液体の冷却媒体を流通させ
ることにより粒子との熱交換機能を有するものとしたこ
とを特徴とする蒸発物回収システムを提供する。
【００２２】請求項１１の発明では、請求項１０記載の
蒸発物回収システムにおいて、中空線材をセラミック
ス、ガラスまたは金属によって構成し、その内部に流通
させる冷却媒体を水としたことを特徴とする蒸発物回収
システムを提供する。
【００２３】請求項１２の発明では、請求項９から１１
までのいずれかに記載の充填層を、請求項２、４、６ま
たは８記載の金属トラップ部に適用したことを特徴とす
る蒸発物回収システムを提供する。
【００２４】さらに前記の第３の目的を達成するため、
請求項１３の発明では、請求項１２記載の蒸発物回収シ
ステムを、都市ごみの高温場による蒸発気体からの金属
回収に適用したことを特徴とする金属回収装置を提供す
る。
【００２５】請求項１４の発明では、請求項１２記載の
蒸発物回収システムを、下水汚泥の高温場による蒸発気
体からの金属回収に適用したことを特徴とする金属回収
装置を提供する。
【００２６】請求項１５の発明では、請求項１２記載の
蒸発物回収システムを、医療廃棄物の高温場による蒸発
気体からの金属回収に適用したことを特徴とする金属回
収装置を提供する。
【００２７】請求項１６の発明では、請求項１２記載の
蒸発物回収システムを、放射性廃棄物の高温場による蒸
発気体からの金属回収に適用したことを特徴とする金属
回収装置を提供する。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【００２９】第１実施形態（図１〜図３） この第１実施形態は、本発明に係る蒸発物回収システム
を、都市ごみ等の廃棄物処理装置に適用したものであ
る。図１は廃棄物処理装置の全体構成を示す系統図であ
り、図２は同装置の充填層型回収装置を拡大して示す断
面図であり、図３は図２に示した充填層型回収装置の作
用説明図である。
【００３０】図１に示すように、本実施形態の廃棄物処
理装置は、都市ごみ等の廃棄物Ａを投入して熱分解ガス
と熱分解残渣とに熱分解させるガス化炉１を備える。こ
のガス化炉１の前段には図示しないが破砕機等が配置さ
れ、予め投入される廃棄物が破砕処理される。ガス化炉
１では、均一加熱手段により廃棄物が間接加熱され、例
えば４５０℃程度で熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解
される。熱分解ガスＢは次段の高温溶融炉２に送られ、
熱分解残渣は炉底側から排出され、例えば比重差等に応
じて峻別され回収される。残渣中の可燃成分は図示しな
いルートで、同様に次段の高温溶融炉２に送られる。
【００３１】高温溶融炉２では、導入される熱分解ガス
Ｂ等が例えば燃焼用空気によって旋回燃焼され、溶融成
分がスラグ化されて回収される。この高温燃焼溶融炉２
で発生した燃焼ガスＣは、高融点物質を充填してなる充
填層型回収装置３に送られる。
【００３２】充填層型回収装置３は、図２に拡大して示
すように、例えばセラミックス等の高融点物質からなる
多数の球状のペブル４を耐熱壁５内に充填した構成のも
ので、遠心力では除去できない１０μｍ以下のスラグ液
滴が慣性衝突によって捕獲され、この捕獲されたスラグ
液滴が回収口６から流下して回収される。回収スラグＤ
には、シリカ、アルミナ等の成分が含まれる。
【００３３】図３によって、スラグ液滴の捕獲作用を説
明する。高温溶融炉２から送られた燃焼ガスＣは、ペブ
ル充填層である充填層型回収装置３内に流入すると、ペ
ブル４によって流動状態に変化が与えられ、図３に矢印
ａで示すようにペブル４を迂回するようにカーブする。
この場合、燃焼ガスＣに含まれているスラグ液滴は、ガ
ス状の蒸発成分よりも質量が大きいため、カーブできず
に矢印ｂで示すように慣性力により直進状態となってペ
ブル４に衝突する。この衝突によって進行を阻害された
スラグ液滴は、集合状態となって図２に矢印ｄで示すよ
うに滴下する。この液滴ｄを下方で前記の回収スラグＤ
として受けることにより、スラグ成分であるシリカ、ア
ルミナ等を回収することができる。
【００３４】一方、図１に示すように、充填層型回収装
置３でシリカ、アルミナ等が除去された燃焼ガスＥは、
蒸発成分のみとなって廃熱ボイラ７に導入され、ここで
熱回収が行われる。回収される熱は蒸気の形で例えばタ
ービン発電機８に供給され、このタービン発電機８で発
生する電力は本システムの運用およびその他の産業用と
して有効に利用される。
【００３５】廃熱ボイラ７からの排ガスＦは集塵装置９
に送られ、その排ガスＦ中に含まれる灰その他の微粒子
が除去された後、図示しない排ガス洗浄装置、脱硫装置
等を経て、清浄気体Ｇとなって煙突１０から排出され
る。
【００３６】集塵装置９によって捕獲される集塵灰Ｈ
は、既に前段の充填層型回収装置３でシリカ、アルミナ
等の成分を除去されているので、大きく減量、減容され
ており、一方、蒸発物質としての微粒子状の金属類は比
率を高めた状態で回収される。
【００３７】よって、本実施形態によれば、集塵装置９
で捕獲すべき焼却灰等からその前段で予めシリカやアル
ミナ等の成分を効率よく除去し、集塵装置９で捕獲され
る灰等の大幅な減量、減容化が図れる一方、その捕獲さ
れる灰等への金属成分の含有比を高めてその選別を容易
に行え、有益金属の回収率の向上、再利用の容易化およ
び有害金属の処分の容易化等が図れるようになる。
【００３８】第２実施形態（図４〜図７） この第２実施形態は、図１に示した廃棄物処理装置の集
塵装置９で回収した集塵灰Ｈから、金属成分を回収する
金属回収部を備えたものである。図４は廃棄物処理装置
の全体構成を示す系統図であり、図５は金属回収部の金
属トラップ部を拡大して示す断面図であり、図６は図５
に示した金属トラップ部の充填層材料を示す構成図であ
り、図７は金属トラップ部の作用説明図である。
【００３９】なお、図４に示した本実施形態の廃棄物処
理装置の系統構成については、金属回収部を除いて、図
１に示した第１実施形態のものとほぼ同一であるから、
同一構成部分に図１と同一符号を付してその説明を省略
する。
【００４０】図４に示すように、本実施形態では、集塵
装置９で捕獲した集塵灰Ｈから金属成分を回収する金属
回収部として、集塵灰Ｈを導入して還元反応を行わせる
反応炉１１と、この反応炉１１で発生した高温ガスから
金属成分を捕獲する金属トラップ部１２とを備えてい
る。
【００４１】反応炉１１は、プラズマ熱流を形成するプ
ラズマトーチ１３と、このプラズマトーチ１３に還元ガ
スを供給する還元ガス供給手段１４とを備えている。プ
ラズマトーチ１３は、高周波誘導によってプラズマ熱流
を発生する方式のもので、高周波電源と、この高周波電
源に接続されてプラズマトーチ１３の外周側を取り巻く
誘導コイルとによって構成されている。そして、プラズ
マトーチ１３内では高周波電界の誘導起電力によって放
電が行われるとともに、導入されるプラズマガスによっ
てプラズマ１５が発生する。このプラズマ１５は、高周
波電界によるアルゴンガス等の電離作用で点弧後のプラ
ズマ状態が継続的に維持されるとともに、そのプラズマ
１５に導入される集塵灰Ｈは、還元ガスである水素ガス
等によって還元作用を受ける。これにより、集塵灰Ｈ中
に含まれる各種の有価金属は、酸化物の状態から純金属
の蒸発物質となり、矢印Ｉで示すように、反応炉１１の
下流側に流動する。そして、各金属要素は金属トラップ
部１２の複数の熱交換器１２ａ，１２ｂで異なる温度に
冷却され、凝固温度に応じて、それぞれ回収される。金
属要素回収後の蒸発成分Ｋは、図示しないガス洗浄装置
等を経て、清浄気体となって煙突から排出される。
【００４２】各熱交換器１２ａ，１２ｂは、高温場にお
いて発生した蒸発物質Ｉを充填層に導入し、その蒸発物
質に含まれる粒子を慣性衝突によって分離させるととも
に融点近傍もしくは融点を少し上回る温度に冷却して凝
縮させることにより、粒子を回収する蒸発物回収システ
ムを適用したものである。この粒子回収用の蒸発物回収
システムの構成を図５〜図７によって詳しく説明する。
【００４３】図５に示すように、同システムはガス導入
口１６およびガス排出口１７を有する耐熱壁で構成され
た管体１８の内部に、蒸発物質である金属粒子を回収す
るための充填層１９を有する。この充填層１９は、蒸発
物質Ｉの流通方向ｅと交差する方向、例えば直交する方
向ｆに沿って延在する多数の緻密に配列された線材２０
を、蒸発物質Ｉの流通方向ｅに沿って層状に集合させた
構成とされ、その線材２０は蒸発物質Ｉ中の金属粒子を
冷却する熱交換機能を有するものとされている。
【００４４】すなわち、充填層１９は線材２０を織物組
織（クロス）、編物組織（ニット）、または不織布等の
形で集合させた構成のものであり、本実施形態では例え
ば図６に示すように、鉛直方向線材２０ａと水平方向線
材２０ｂとが平織組織で交錯し、これが複数枚重合した
構成とされている。その線材２０の少なくとも一方向に
沿うもの、例えば鉛直方向線材２０ａが中空線材とさ
れ、その内部に気体または液体の冷却媒体を流通させる
ことにより、金属粒子との熱交換機能を発揮するように
なっている。本実施形態では、中空線材２０が例えばセ
ラミックス、ガラスまたは金属によって構成され、その
内部に流通する冷却媒体は例えば水（冷却水）とされて
いる。
【００４５】図５で示した構成では、層状に配列された
複数列の鉛直方向線材２０ａが、閉ループ状の冷却水循
環系統２１内に組込まれ、鉛直方向線材２０ａ内で冷却
水が循環するようになっている。この冷却水循環系統２
１は、冷却器２２および循環ポンプ２３を有する閉ルー
プ配管２４に分岐管部２５を設け、その分岐管部２５に
それぞれ流量制御装置２６、鉛直方向線材２０ａおよび
流量計２７を接続した構成となっている。これにより、
循環ポンプ２３によって送り出される冷却水が冷却器２
２で冷却された後、各流量制御装置２６によって流量制
御されて鉛直方向配管２０ａにそれぞれ流入し、流量計
２７を経て循環ポンプ２３に還流する。そして、ガス導
入口１６から管体１８内に導入された蒸発物質Ｉ中の金
属粒子が、鉛直方向線材２０ａに接触して熱交換により
冷却凝縮され、液滴となって滴下する。
【００４６】鉛直方向線材２０ａの下部には金属液滴収
容部２８が設けられ、その下端位置には金属液滴排出口
２９が設けられている。そこで、液滴となって滴下する
金属成分Ｊが金属液滴収容部２８に一旦収容されるとと
もに、下端位置に設けた排出口２９から必要に応じて回
収できるようになっている。
【００４７】ここで、図７により、集塵灰Ｈ中の金属粒
子が線材２０によって捕獲される作用について説明す
る。前述したように、クロスの状態で重合する複数の線
材２０（２０ａ，２０ｂ）が、蒸発物質Ｉの流動方向に
直交する状態で配列されている。この線材２０に向かっ
て流入する蒸発物質Ｉは、線材２０によって流動状態に
変化が与えられ、図７に矢印ｇで示すように線材を迂回
するようにカーブする。この場合、蒸発物質Ｉに含まれ
ている金属粒子は質量が大きいため、カーブできずに矢
印ｋで示すように慣性力により直進状態となって線材２
０に衝突すると同時に熱交換によって冷却される。この
衝突によって進行を阻害されて冷却された金属粒子が集
合して液滴となり、前記の如く滴下して金属液滴収容部
２８に収容されるものである。例えば都市ごみの場合、
鉛 （Ｐｂ：融点３２８℃）、亜鉛（Ｚｒ：融点４２０
℃）等が多く含まれており、これらが溶融金属として回
収できる。また、下水汚泥、医療廃棄物、放射性廃棄物
等では鉄、アルミニウム、銅等の一般的なものが少量含
まれており、これらが溶融金属として回収できる。
【００４８】以上の本実施形態によれば、金属成分を熱
交換によって回収する手段として、クロス状等に形成し
た中空線材２０を使用したことにより、例えば前述した
ペブル充填層の場合に比較して冷却媒体の流通が可能と
なる。したがって、冷却温度の制御が容易かつ正確に行
えるようになり、金属の成分ごとの回収効率を向上する
ことができる。また、クロス状に形成した線材２０等は
ユニット化することが容易であり、交換その他のメンテ
ナンスも容易に行える等の利点も得られる。
【００４９】なお、本実施形態では充填層を構成する線
材２０を中空としたが、中実構造の線材であってもよ
く、その場合には冷却媒体の流通ができないが、ペブル
充填層の場合に使用する球状のペブルと比較して、熱伝
達が大幅に向上でき、温度制御が容易に行えるものであ
る。
【００５０】また、このような線材２０を用いた充填層
１９の構成は、前述したスラグ回収用のペブル充填層か
らなる充填層型回収装置３に適用することも可能である
（下記の同装置３についても同様である）。その場合、
必ずしも線材２０を中空とすることを要しないが、必要
に応じて適宜温度制御機能を与えることができる。
【００５１】第３実施形態（図８） この第３実施形態は、焼却灰を処理するための廃棄物処
理装置に、充填層型回収装置を配設した蒸発物回収シス
テムについてのものである。すなわち、本実施形態は、
前記の第１実施形態および第２実施形態と異なり、処理
対象とする廃棄物が予め焼却により得られる焼却灰とし
た点にある。それとともに、焼却時に既に熱回収を行っ
ていることから、排熱ボイラを設置しない点でも異な
る。
【００５２】図８に示すように、本実施形態では、焼却
灰Ａ１を投入してアークプラズマ等の高温にさらし、溶
融成分をスラグ化する焼却灰溶融炉１ａと、この焼却灰
溶融炉１ａから排出された排ガスＢ１を導入して、その
排ガスＢ１に混入しているシリカ、アルミナ等の蒸発物
を回収する充填層型回収装置３とを備える。この充填層
型回収装置３は、第１実施形態で示したものと同様に、
セラミックス等の高融点物質からなる多数の球状のペブ
ル４を耐熱壁５内に充填した構成のもので、遠心力では
除去できない１０μｍ以下のスラグ液滴が慣性衝突によ
って捕獲さできる。この場合、ペブル４に代えて前記線
材２０を用いることが可能なことは、前述したとおりで
ある。捕獲されたスラグ液滴は、回収口６から流下して
回収される。回収スラグＤには、シリカ、アルミナ等の
成分が含まれる。
【００５３】この充填層型回収装置３の後段に、灰その
他の微粒子を除去する集塵装置９を備えている。さら
に、その後段には集塵装置９で捕獲した灰その他の微粒
子を還元ガスとともに導入して熱プラズマにより還元反
応を行わせる反応炉１１と、この反応炉１１で発生した
高温ガスを温度制御により融点近傍もしくは融点を少し
上回る温度に制御して金属成分を捕獲する金属トラップ
部１２とを備えている。反応炉１１および金属トラップ
部１２の構成および作用は、前記第２実施形態で示した
ものと同様である。
【００５４】本実施形態によれば、処理対象とする焼却
灰Ａ１に多量に含まれているスラグ成分を前記第１実施
形態と同様に大幅に減量、減容化できるとともに、金属
成分を前記第２実施形態と同様に峻別して、効率よく回
収することができる。
【００５５】第４実施形態（図９） この第４実施形態は、都市ごみ等の通常の廃棄物を、例
えば流動床炉、ストーカ炉等で焼却処理する廃棄物処理
装置に、充填層型回収装置を配設した蒸発物回収システ
ムについてのものである。図９に示すように、本実施形
態では、廃棄物Ａを直接に、あるいは脱水後に投入して
焼却する焼却炉１ｂと、この焼却炉１ｂから排出された
燃焼ガスＢ２を導入して熱回収を行う廃熱ボイラ７と、
この廃熱ボイラ７からの排ガスＦを導入し、その排ガス
Ｆ中に含まれる灰その他の微粒子を除去する集塵装置９
とを備えた廃棄物処理装置を適用対象としている。そし
て、焼却炉１ｂの後段かつ廃熱ボイラ７の前段に、高融
点物質を充填してなる充填層型回収装置３を配設し、こ
の充填層型回収装置３によって焼却炉１ｂから排出され
た燃焼ガスＢ２に混入しているシリカ、アルミナ等の蒸
発物を回収するものである。
【００５６】また、本実施形態では、集塵装置９で捕獲
した灰その他の微粒子を含む集塵灰Ｈを、還元ガスとと
もに導入して熱プラズマにより還元反応を行わせる反応
炉１１と、この反応炉１１で発生した高温ガスを温度制
御により融点近傍もしくは融点を少し上回る温度に制御
して金属成分を捕獲する金属トラップ部１２とを備えて
いる。
【００５７】これらの充填層型回収装置３、反応炉１１
および金属トラップ部１２等の構成および作用について
は、前記第１実施形態および第２実施形態と同様であ
る。
【００５８】本実施形態によっても、流動床炉、ストー
カ炉等の焼却炉１ｂで焼却処理した後の焼却灰に多量に
含まれているスラグ成分を前記第１実施形態と同様に大
幅に減量、減容化できるとともに、金属成分を前記第２
実施形態と同様に峻別して、効率よく回収することがで
きる。
【００５９】なお、以上の第１〜第４実施形態において
は、都市ごみ、下水汚泥、医療廃棄物、放射性廃棄物
等、各種の廃棄物について適用することができ、それぞ
れ処理すべき場所、規模、形態等に応じて実施すること
ができる。
【００６０】
【発明の効果】以上の実施形態で詳述したように、本発
明によれば、（１）集塵装置で捕獲すべき焼却灰等から
その前段で予めシリカやアルミナ等の成分を効率よく除
去し、集塵装置で捕獲される灰等の大幅な減量、減容化
が図れる一方、その捕獲される灰等への金属成分の含有
比を高めてその選別を容易に行え、有益金属の回収率の
向上、再利用の容易化および有害金属の処分の容易化等
も同時に図れる蒸発物回収システムを提供することがで
き、（２）また、温度制御が容易に行えるとともに慣性
衝突の作用を十分に行うことができる条件を満たし、か
つ高温場で得られる蒸発成分から金属成分等を高能率で
捕獲することができ、しかも構成が比較的コンパクトで
メンテナンス性もよく、実機としての利用も簡便に行え
る蒸発物回収システムを提供することができ、（３）さ
らに、都市ごみ、下水汚泥、医療廃棄物、放射性廃棄物
等、各種の廃棄物からの金属成分を効率よく回収するこ
とができる金属回収装置を提供することができる等の優
れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による廃棄物処理装置の
全体構成を示す系統図。
【図２】同実施形態の充填層型回収装置を拡大して示す
断面図。
【図３】図２に示した充填層型回収装置の作用説明図。
【図４】本発明の第２実施形態による廃棄物処理装置の
全体構成を示す系統図。
【図５】同実施形態の金属回収部の金属トラップ部を拡
大して示す断面図。
【図６】図５に示した金属トラップ部の充填層材料を示
す構成図。
【図７】図６に示した金属トラップ部の作用説明図。
【図８】本発明の第４実施形態による廃棄物処理装置の
全体構成を示す系統図。
【図９】本発明の第５実施形態による廃棄物処理装置の
全体構成を示す系統図。
【符号の説明】
１ ガス化炉 １ａ 焼却灰溶融炉 １ｂ 焼却炉 ２ 高温溶融炉 ３ 充填層型回収装置 ４ ペブル ５ 耐熱壁 ６ 回収口 ７ 廃熱ボイラ ８ タービン発電機 ９ 集塵装置 １０ 煙突 １１ 反応炉 １２ 金属トラップ部 １２ａ，１２ｂ 熱交換器 １３ プラズマトーチ １４ 還元ガス供給手段 １５ プラズマ １６ ガス導入口 １７ ガス排出口 １８ 管体 １９ 充填層 ２０ 線材 ２０ａ 鉛直方向線材 ２０ｂ 水平方向線材 ２１ 冷却水循環系統 ２２ 冷却器 ２３ 循環ポンプ ２４ 閉ループ配管 ２５ 分岐管部 ２６ 流量制御装置 ２７ 流量計 ２８ 金属液滴収容部 ２９ 金属液滴排出口 Ａ 廃棄物 Ａ１ 焼却灰 Ｂ 熱分解ガス Ｂ１ 排ガス Ｂ２ 燃焼ガス Ｃ 燃焼ガス Ｄ 回収スラグ Ｅ 燃焼ガス Ｆ 排ガス Ｇ 清浄気体 Ｈ 集塵灰 Ｉ 蒸発物質 Ｊ 金属成分 Ｋ 蒸発成分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/027 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/027 ＺＡＢＺ 7/00 ＺＡＢ 7/00 ＺＡＢＪ １０４ １０４Ａ Ｆ２３Ｊ 1/00 ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 1/00 ＺＡＢＢ ＺＡＢＡ 15/00 Ｇ２１Ｆ 9/32 Ｊ Ｇ２１Ｆ 9/32 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２Ｇ Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｚ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 廃棄物を投入して熱分解ガスと熱分解残
    渣とに熱分解させるガス化炉と、このガス化炉で発生し
    た熱分解ガスを導入して高温で燃焼させ、溶融成分をス
    ラグ化する高温燃焼溶融炉と、この高温燃焼溶融炉から
    排出された燃焼ガスを導入して熱回収を行う廃熱ボイラ
    と、この廃熱ボイラからの排ガスを導入し、その排ガス
    中に含まれる灰その他の微粒子を除去する集塵装置とを
    備えた廃棄物処理装置を適用対象とし、前記高温燃焼溶
    融炉の後段かつ前記廃熱ボイラの前段に、高融点物質を
    充填してなる充填層型回収装置を配設し、この充填層型
    回収装置によって前記高温燃焼溶融炉から排出された燃
    焼ガスに混入しているシリカ、アルミナ等の蒸発物を回
    収することを特徴とする蒸発物回収システム。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の蒸発物回収システムにお
    いて、集塵装置で捕獲した灰その他の微粒子を還元ガス
    とともに導入して熱プラズマにより還元反応を行わせる
    反応炉と、この反応炉で発生した高温ガスを温度制御に
    より融点近傍もしくは融点を少し上回る温度に制御して
    金属成分を捕獲する金属トラップ部とを備えたことを特
    徴とする蒸発物回収システム。
  3. 【請求項３】 焼却灰あるいは廃棄物を投入して燃焼さ
    せ、溶融成分をスラグ化する溶融炉と、この溶融炉から
    排出された排ガスを導入してその排ガス中に含まれる灰
    その他の微粒子を除去する集塵装置とを備えた廃棄物処
    理装置を適用対象とし、前記溶融炉の後段かつ前記集塵
    装置の前段に、高融点物質を充填してなる充填層型回収
    装置を配設し、この充填層型回収装置によって前記溶融
    炉から排出された排ガスに混入しているシリカ、アルミ
    ナ等の蒸発物を回収することを特徴とする蒸発物回収シ
    ステム。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の蒸発物回収システムにお
    いて、集塵装置で捕獲した灰その他の微粒子を還元ガス
    とともに導入して熱プラズマにより還元反応を行わせる
    反応炉と、この反応炉で発生した高温ガスを温度制御に
    より融点近傍もしくは融点を少し上回る温度に制御して
    金属成分を捕獲する金属トラップ部とを備えたことを特
    徴とする蒸発物回収システム。
  5. 【請求項５】 廃棄物を直接に、あるいは脱水後に投入
    して焼却する焼却炉と、この焼却炉から排出された燃焼
    ガスを導入して熱回収を行う廃熱ボイラと、この廃熱ボ
    イラからの排ガスを導入し、その排ガス中に含まれる灰
    その他の微粒子を除去する集塵装置とを備えた廃棄物処
    理装置を適用対象とし、前記焼却炉の後段かつ前記廃熱
    ボイラの前段に、高融点物質を充填してなる充填層型回
    収装置を配設し、この充填層型回収装置によって前記焼
    却炉から排出された燃焼ガスに混入しているシリカ、ア
    ルミナ等の蒸発物を回収することを特徴とする蒸発物回
    収システム。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の蒸発物回収システムにお
    いて、集塵装置で捕獲した灰その他の微粒子を還元ガス
    とともに導入して熱プラズマにより還元反応を行わせる
    反応炉と、この反応炉で発生した高温ガスを温度制御に
    より融点近傍もしくは融点を少し上回る温度に制御して
    金属成分を捕獲する金属トラップ部とを備えたことを特
    徴とする蒸発物回収システム。
  7. 【請求項７】 請求項１から６までのいずれかに記載の
    蒸発物回収システムにおいて、充填層型回収装置は高融
    点物質からなる多数のペブルを充填したペブル充填層を
    用いた構成であることを特徴とする蒸発物回収システ
    ム。
  8. 【請求項８】 請求項２、４または６記載の蒸発物回収
    システムにおいて、金属トラップ部を複数直列に配設
    し、その各金属トラップ部の設定温度を異ならせること
    により融点の異なる複数の金属を選択的に回収すること
    を特徴とする蒸発物回収システム。
  9. 【請求項９】 高温場において発生した蒸発物質を充填
    層に導入し、その蒸発物質に含まれる粒子を慣性衝突に
    よって分離させるとともに融点近傍もしくは融点を少し
    上回る温度に冷却して凝縮させることにより、粒子を回
    収する蒸発物回収システムであって、前記充填層は、前
    記蒸発物質の流通方向と交差する方向に沿って延在する
    多数の緻密に配列された線材を前記蒸発物質の流通方向
    に層状に集合させた構成とし、かつ前記線材は前記粒子
    を冷却する熱交換機能を有するものとしたことを特徴と
    する蒸発物回収システム。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の蒸発物回収システムに
    おいて、充填層は線材を織物組織、編物組織、不織布等
    の形で集合させた構成のものであり、その線材の少なく
    とも一方向に沿うものを中空線材とし、その内部に気体
    または液体の冷却媒体を流通させることにより粒子との
    熱交換機能を有するものとしたことを特徴とする蒸発物
    回収システム。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の蒸発物回収システム
    において、中空線材をセラミックス、ガラスまたは金属
    によって構成し、その内部に流通させる冷却媒体を水と
    したことを特徴とする蒸発物回収システム。
  12. 【請求項１２】 請求項９から１１までのいずれかに記
    載の充填層を、請求項２、４、６または８記載の金属ト
    ラップ部に適用したことを特徴とする蒸発物回収システ
    ム。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の蒸発物回収システム
    を、都市ごみの高温場による蒸発気体からの金属回収に
    適用したことを特徴とする金属回収装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１２記載の蒸発物回収システム
    を、下水汚泥の高温場による蒸発気体からの金属回収に
    適用したことを特徴とする金属回収装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１２記載の蒸発物回収システム
    を、医療廃棄物の高温場による蒸発気体からの金属回収
    に適用したことを特徴とする金属回収装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１２記載の蒸発物回収システム
    を、放射性廃棄物の高温場による蒸発気体からの金属回
    収に適用したことを特徴とする金属回収装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001033587A (ja) * 1999-07-23 2001-02-09 Ngk Insulators Ltd 放射性黒鉛の処理方法及び装置
JP2009287052A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Sumitomo Heavy Ind Ltd バナジウム回収装置
JP2013088323A (ja) * 2011-10-19 2013-05-13 Nippon Steel & Sumikin Engineering Co Ltd 低レベル放射性廃棄物の減容処理方法
CN109059019A (zh) * 2018-08-16 2018-12-21 中国恩菲工程技术有限公司 振打装置智能控制***

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