JP2001193920A - ロータリーキルン式焼却炉に連結した焼却灰の溶融処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロータリーキルン式焼却炉にあって、該焼却炉
から排出される焼却灰の溶融処理を行うに際し、コーク
スの使用量を可及的に最少のものとし、廃棄プラスチッ
クを熱源として最大１００％にまで利用可能な装置を開
発する。 【解決手段】 本発明溶融処理装置は、ロータリーキル
ン式焼却炉１０から生成される焼却灰の排出口に連結さ
せて溶融炉２０を形成し、該溶融炉２０を、（ａ）下部
に搬送空気を導入すると共に溶融後のスラグを一時的に
滞留させて廃棄プラスチックを熱分解する為の一定空間
を形成したガス分解室２２を配設し、（ｂ）該ガス分解
室の一部に廃棄プラスチックの細片を搬入する搬送空気
の導入口２３を臨ませ、（ｃ）該ガス分解室の上部に分
解ガスの上昇と溶融スラグの滴下を促すロストル２６を
配すると共に分解ガスとの燃焼を促す空気導入口２８を
臨ませた燃焼溶融室２７を形成し、該燃焼溶融室に焼却
灰を導いて溶融処理するようにして構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーキルン
式焼却炉に連結した焼却灰を溶融処理する為の装置に関
し、更に詳細には、該溶融に廃棄プラスチックを熱源に
活用した処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油泥、タール、ピッチ、塗料等の粘稠
物、染料かす等の粉・粒状物等のゴミを処分する有効な
手段として、ロータリーキルン式焼却炉が従来用いられ
ている。そのロータリーキルン式焼却炉の概要は、例え
ば後燃焼ストーカ付のものでは、円筒形のキルン本体
と、該キルンを回転させる駆動部と、キルン内の燃焼室
に廃棄物を供給する供給部と、該燃焼室に燃焼空気を供
給する空気供給部とから成っている。 これに後燃焼ス
トーカを連設し、その上に二次燃焼室を設け、下方に生
成された焼却灰を排出する排出コンベアを配設して成
る。そして、その焼却灰の成分は、大略ＣａＯ １５〜
１６％、ＳｉＯ_２３５〜３６％、Ａｌ_２Ｏ_３１７〜１８
％、その他３％程度から成るもので、１３００〜１８０
０℃の温度下で溶融し、従来、該焼却灰は、コークス充
填式のシャフト炉内で、コークスと焼却灰の塊とを交互
に層状に重ね合わせ、該コークスの燃焼熱で１３００〜
１８００℃に導いて溶融スラグとし、冷却後、破砕処理
されているのが一般的である。

【０００３】しかし、該コークス充填式シャフト炉によ
る処理は、炉の構造が簡潔であると共に炉内の高温が得
やすいことから、焼却灰の処理に適した方法との評価を
得ているものの、焼却灰の３〜４割のコークスを必要と
し、該コークスが高価であることから、エネルギーコス
トが高いという欠点を残している。

【０００４】そこで、従来、これを改良せんとして、低
コストのガス又は油及び固体燃料を導入口より吹き込ん
で、コークスによる燃焼の補助的手段としようとする方
法が一部で試みられており、そして、この固体燃料に、
廃棄プラスチックを用いる手段も検討されている。しか
し、該廃棄プラスチックをそのまま炉内に投入すると、
それが溶融する段階で塊状となり、細孔を備えたコーク
スの目詰まりを起こすこととなるので、その燃焼量には
限界があり、コークス燃焼量の１０％以下に過ぎないも
のであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情を解
消しようとしてなされたもので、油泥、タール、ピッ
チ、塗料等の粘稠物、染料かす等の粉・粒状物等のゴミ
を処分するロータリーキルン式焼却炉にあって、焼却炉
と溶融処理装置とを連結させ、且つ、焼却炉から排出さ
れる焼却灰の溶融処理を行うに際し、コークスの使用量
を可及的に最少のものとし、廃棄プラスチックを熱源と
して最大１００％にまで利用可能な装置を開発しようと
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明溶融処理装置は、
円筒形のキルンを軸心回りに回転させ、その内部に燃焼
空気を送り込んで燃焼室を形成して成るロータリーキル
ン式焼却炉から生成される焼却灰の排出口に連結させて
溶融炉を形成し、該溶融炉を、（ａ）下部に搬送空気を
導入すると共に溶融後のスラグを一時的に滞留させて廃
棄プラスチックを熱分解する為の一定空間を形成したガ
ス分解室を配設し、（ｂ）該ガス分解室の一部に廃棄プ
ラスチックの細片を搬入する搬送空気の導入口を臨ま
せ、（ｃ）該ガス分解室の上部に分解ガスの上昇と溶融
スラグの滴下を促すロストルを配すると共に分解ガスと
の燃焼を促す空気導入口を臨ませた燃焼溶融室を形成
し、該燃焼溶融室に焼却灰を導いて溶融処理するように
して構成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明溶融処理装置は、ロータリ
ーキルン式焼却炉部１０と、そこから生成される焼却灰
Ｓを溶融させる溶融炉部２０と、これに廃棄プラスチッ
クを供給する廃棄プラスチック導入部４０とから成る。

【０００８】該ロータリーキルン式焼却炉は、円筒形の
キルンを軸心回りに回転させ、その内部に燃焼空気を送
り込んで燃焼室を形成して燃焼処理を行う焼却炉全体を
指す。炉外には、ゴミの貯留槽１１と、そこから一定量
を炉内に供給する定量供給装置１２を備える。円筒形の
キルン本体１３を形成し、その一部にこれを軸心回りに
回転させる駆動部１４を連結し、側面に燃焼空気の導入
口１５を配設し、その下に始動用バーナ１６を配設す
る。そして、該炉の終端部に焼却後の灰を排出する為の
排出口１７を形成する。

【０００９】次いで、該ロータリーキルン式焼却炉部１
０の排出口１７に連結させて、溶融炉部２０を形成す
る。該排出口１７と溶融炉部２０との連結の形態は、図
１の如く、排出口１７の直下に溶融炉部２０を配置させ
るもの、又は、図示しないが、一旦排出口から落下した
焼却灰をコンベア等で投入口３１から投下するもの等と
することができ、いずれも焼却灰を粘結剤等で塊状化す
る等の処理を施すことなく、粉状の焼却灰のまま溶融炉
部２０に投入する形態のものとする。

【００１０】該溶融炉部２０の溶融炉２１には、図２に
示す如く、シャフト型溶融炉を用いることができ、該溶
融炉の下部に後述の搬送空気を迎え入れると共に溶融後
のスラグＧを一時的に滞留させる為の一定空間を形成し
たガス分解室２２を配設する。該ガス分解室２２の一部
には、該搬送空気の導入口２３を配設し、他方には後述
する初期の予備加熱を司るバーナー２４を配設し、下部
に排出口２５を配設する。尚、導入口２３には、後述の
二次空気の導入と同様、熱交換機を経由した比較的高温
の空気の導入管を併用させても良く、又、必要に応じて
該空気に酸素富化器２９を付設させても良い。

【００１１】該ガス分解室２２の上には、分解ガスの上
昇と溶融スラグの滴下を促すロストル２６を配し、その
上には予備加熱の為の耐火物片ベッドを配し、更にその
上に焼却灰Ｓを充填すべき燃焼溶融室２７を形成する。
該燃焼溶融室２７には、一部に高温燃焼を促す為の二次
空気導入口２８を臨ませ、該二次空気導入口２８には、
燃焼ガスとの熱交換機を経由した比較的高温の空気を導
入管から送気する。

【００１２】更に、溶融炉２１の燃焼溶融室２７の上に
は、溶融前の焼却灰を予熱させる為の予備加熱室３０を
形成し、その上の炉頭部にキルン式焼却炉の排出口１７
を連結させる。

【００１３】そして、上記ガス分解室２２の一部に臨む
搬送空気の導入口２３には、搬送空気パイプ４１を連結
し、且つ、その管路の一部に適当形状の細片に切断した
廃棄プラスチックを蓄えて搬送空気中に送り出すホッパ
ー４２及び定量供給機４３を配設する。該搬送空気パイ
プ４１の先には、ブロワー４４を配設し、該ブロワーは
炉内の圧力が高い場合には、高圧の加わる形態とする。
又、上記プラスチック細片には、粒状のものも含まれ
る。

【００１４】尚、本発明の熱源としての廃棄プラスチッ
クの対象物には、燃焼によってダイオキシン等の有毒ガ
スを発生する塩素系プラスチック等は除外するが、それ
以外の適当大きさに裁断又は成形可能なもの、例えばタ
イヤ等全てのプラスチックを含む。又、該廃棄プラスチ
ックの中には、溶融温度を大幅に落とさない範囲で、も
み殻、木くず、古紙等を混焼させても良い。

【００１５】次に、本発明装置の作用を説明する。先
ず、ロータリーキルン式燃焼炉部１０では、貯留させた
ゴミを定量供給装置１２を経て、キルン本体１３内に導
くと、始動バーナ１６の火炎と燃焼空気導入口１５から
の空気でゴミが燃焼する。このとき円筒形のキルン本体
１３が駆動部１４によって軸心回りに回転するので、燃
焼の輻射熱及び高速壁面伝達加熱によりゴミ全体がまん
べんなく燃焼する。斯くして、キルンによる燃焼を経て
焼却灰が生成され、それが排出口１７を経て排出され
る。

【００１６】すると、該排出口１７の下に配された溶融
炉部２０の投入口３１から、粉状の焼却灰Ｓがそのまま
炉内に投入される。又は、図示しないが、コンベア等を
用いた場合には、そのコンベアから粉状の焼却灰が投下
される。

【００１７】次に、予備加熱に移り、バーナー２４に点
火して、炉内の温度を上昇させ、耐火物片ベッド等に蓄
熱させて、炉内を１５００〜１８００℃程度の高温に導
く。すると、上述の如く、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ
_３等を主成分とする焼却灰は溶融点に達し、その溶融ス
ラグの一部がロストル２６を経て、ガス分解室２２の底
部に滴下される。

【００１８】その時点で、バーナー２４の燃焼を停止さ
せる。そして一方、空気を送る為のブロワー４４の運転
を開始し、その途中でホッパー４２から適当形状の細片
に裁断した廃棄プラスチックを搬送空気中に定量供給機
４３を経て送り出し、この廃棄プラスチックを搬送空気
と共に導入口２３を経てガス分解室２２内に送り込む。

【００１９】すると、該ガス分解室２２内は、上記溶融
スラグがその底部に滞留しているので、室内が１５００
〜１８００℃の高温に保たれた状態となり、そしてそこ
に搬送空気によって廃棄プラスチックの細片が運び込ま
れると、該プラッスチック細片は、一部が燃焼するもの
のその殆どは熱分解して可燃ガスに変成する。即ち、ガ
ス分解室内は滞留する溶融スラグからの熱放射、対流等
の熱エネルギーの供給を受けて、室内が常に溶融温度と
ほぼ等しい温度に保たれることとなり、かかる高温下で
は、ポリエチレン、ポリスチレン等の廃棄プラスチック
は、分子間結合が解かれて一気に熱分解し、可燃ガスに
変化する。尚、前述した通り、斯かる高温下では、導入
された搬送空気と可燃物としてのプラスチックが存在す
れば当然に燃焼するが、それは一部であり、且つ、その
燃焼は後述するスラグの溶融を妨げない。

【００２０】ここで、搬入される廃棄プラスチックの大
きさ及び形状は、瞬時に熱分解可能なもので、且つ、空
気による搬送が可能なものでなけらばならず、この為に
は、可級的に小さな細片が望ましいが、本発明者の実験
では、直径２０ｍｍ以下の細片であれば問題がないこと
が確認された。

【００２１】次いで該可燃ガスは、ロストル２６の孔を
通して、燃焼溶融室２７内に上昇し、そこで二次空気導
入口２８から導かれた空気と反応して燃焼を起こす。こ
のとき、該廃棄プラスチックの分解した可燃ガスの熱カ
ロリーの値は、コークスが７０００〜８０００ｋｃａｌ
／ｋｇであるのに対し、約８０００〜９０００ｋｃａｌ
／ｋｇの値を示し、極めてカロリー値が高く、且つ、そ
の熱交換機を通した二次空気は、比較的高温に保たれて
いる。従って、そこから発生する燃焼熱は、従来のコー
クスと同等又はそれ以上であって、その結果、焼却灰は
円滑に溶融点に至り、溶融スラグＧとなる。

【００２２】このとき、廃棄プラスチックは、瞬時にガ
ス化して焼却灰等と接触するので、焼却灰をくまなく囲
繞し、且つ、目詰まり等を起こす恐れがなく、溶融に適
した燃焼形態となる。

【００２３】斯かる手段による廃棄プラスチックの燃焼
は、コークスの存在を殆ど必要とせず、コークスを１０
０％置き換えた場合でも、本発明者らの実験は成功して
いる。但し、熱源としてコークスを併用することも否定
するものではない。

【００２４】そして、該溶融スラグＧは、ロストル２６
の孔を通して滴下し、ガス分解室２２の底部に蓄えら
れ、前述のガス分解室を高温に保つ溶融スラグとしての
働きを成した後、排出口２５から流下して、本来の粉砕
処理等に移される。この工程が順次繰り返される。

【００２５】尚、本発明装置の処理対象物としては、ロ
ータリーキルン式焼却炉から排出される焼却灰であれ
ば、製鉄スラッジ、ガラス屑、金属スラッジ、金属屑等
その種類を問わず広く応用が可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上の構成及び作用に基づいて本発明
は、以下の如き効果を奏する。 （１）油泥、タール、ピッチ、塗料等の粘稠物、染料か
す等の粉・粒状物等幅広い種類のゴミを焼却処理できる
ロータリーキルン式焼却炉にあって、そこから生成され
る焼却灰を溶融処理するに際し、熱源として殆どコーク
スを使用することなく全てを廃棄プラスチックに置き換
えることができるので、エネルギーコストを大幅に削減
することができ、且つ、廃棄物として処理に困窮してい
るプラスチックを利用するので、資源活用の上からも望
ましい。

【００２７】（２）廃棄プラスチックをそのまま燃焼さ
せるのでなく、一旦、高温下で熱分解させて可燃ガスと
し、且つ、それを処理対象物を囲繞しつつ二次空気との
混合で燃焼させるので、接触効率が良好で且つ目詰り等
の問題を惹起することがない等、溶融に最適な加熱形態
となる。

【００２８】（３）更に、その廃棄プラスチックの熱分
解にあって、当初だけバーナーの燃焼を必要とするが、
それ以降は副成物としての溶融スラグの熱エネルギーを
利用するので、前記エネルギーコストの削減を更に進め
る。

【００２９】（４）ローラリーキルン式焼却炉から生成
される粉状の焼却灰を、粘結剤等で塊状に処理すること
なく、そのまま溶融炉に連結させることができるので、
工程面での省力化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の断面図。

【図２】本発明装置の要部拡大断面図。

【符号の説明】

１０ ロータリーキルン式焼却炉部 １１ ゴミ貯留槽 １２ 定量供給装置 １３ キルン本体 １４ 駆動部 １５ 空気導入口 １６ 始動用バーナ １７ 排出口 ２０ 溶融炉部 ２１ 溶融炉 ２２ ガス分解室 ２３ 搬送空気導入口 ２４ バーナー ２５ 排出口 ２６ ロストル ２７ 燃焼溶融室 ２８ 二次空気導入口 ２９ 酸素富化器 ３０ 予備加熱室 ３１ 炉頭部 ４０ 廃棄プラスチック導入部 ４１ 搬送管 ４２ ホッパー ４３ 定量供給機 ４４ ブロワー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 典幸 栃木県小山市城東６−６−４ 株式会社千 代田エンジ内 Ｆターム(参考） 3K061 AA08 AA16 AB02 AB03 AC03 AC13 CA01 CA08 DA15 DB16 DB20 FA02 FA10 FA26 KA02 KA15 KA27 NB03 NB08 NB27 4D004 AA07 AA11 AA12 AA36 CA29 CB01 CB09 CB34 CB47 CC17 DA02 DA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形のキルンを軸心回りに回転させ、
   その内部に燃焼空気を送り込んで燃焼室を形成して成る
   ロータリーキルン式焼却炉から生成される焼却灰の排出
   口に連結させて溶融炉を形成し、 該溶融炉を、 （ａ）下部に搬送空気を導入すると共に溶融後のスラグ
   を一時的に滞留させて廃棄プラスチックを熱分解する為
   の一定空間を形成したガス分解室を配設し、 （ｂ）該ガス分解室の一部に廃棄プラスチックの細片を
   搬入する搬送空気の導入口を臨ませ、 （ｃ）該ガス分解室の上部に分解ガスの上昇と溶融スラ
   グの滴下を促すロストルを配すると共に分解ガスとの燃
   焼を促す空気導入口を臨ませた燃焼溶融室を形成し、該
   燃焼溶融室に焼却灰を導いて溶融処理するようにしたこ
   とを特徴とする溶融処理装置。
2. 【請求項２】 ガス分解室の一部に予備加熱の為のバー
   ナーを配設した請求項１記載の溶融処理装置。
3. 【請求項３】 燃焼溶融室の一部に、予備加熱の為の耐
   火物片ベッドを配設した請求項１，２いずれか１項記載
   の溶融処理装置。