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JP2787161B2 - 廃棄物の連続熱処理方法及び焼却装置 - Google Patents

廃棄物の連続熱処理方法及び焼却装置

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JP2787161B2
JP2787161B2 JP1203706A JP20370689A JP2787161B2 JP 2787161 B2 JP2787161 B2 JP 2787161B2 JP 1203706 A JP1203706 A JP 1203706A JP 20370689 A JP20370689 A JP 20370689A JP 2787161 B2 JP2787161 B2 JP 2787161B2
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waste
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マイケル・フレーザー・ジョセフ
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Westinghouse Electric Corp
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、廃棄物の焼却装置又は熱分解装置及びその
使用方法に関し、特に、ガス、燃料又はプラズマ燃焼式
の炉内に発生させた高い温度状態で動作する回転可能な
キルンを用いて廃棄物を熱処理する技術に関する。
現在における例えば生活廃棄物や産業廃棄物のような
種々の廃棄物の焼却の必要上、多くの問題が生じてい
る。一方、廃棄物の焼却を出来るだけ経済的に行うこと
が望ましい。他方、かかる焼却にあたり、大気中への有
害ガス及び固形微粒子の放出を含む他の問題が生じてい
る。大気を汚染させないで廃棄物を焼却するための種々
の方法が実施されている。危険で有毒な廃棄物を焼却す
る場合の問題は特に深刻である。かかる物質が大気中へ
ばらまかれないようにすべきことは明白である。
本発明は、廃棄物を連続的に熱処理する熱分解装置と
しての焼却装置であって、断熱性の炉が、その内部に位
置するガス入口及び炉の外部に通じるガス出口を有する
アフタバーナ室を画定し、アフタバーナ室を1800゜Fを越
える温度に加熱する手段を設け、管状キルンを炉内に回
転自在に取付け、炉は、キルンの下に位置していて廃棄
物出口を備えた底壁を有し、廃棄物をキルンの一端に送
り込む入口手段を設け、固形廃棄物をキルンの他端から
底壁上に放出する出口手段を設け、固形廃棄物を、底壁
を横切って廃棄物出口へ移動させる手段を設け、ガス状
反応生成物をキルンから逃がしてアフタバーナ室のガス
入口に流入させる手段を設けたことを特徴とする焼却装
置を提供する。
また、本発明は、廃棄物の連続熱処理方法であって、
炉内に設けられたアフタバーナ室を1800゜Fを越える温度
に加熱し、キルンを炉内で回転させ、廃棄物をキルンの
一端に導入すると共に焼却後の固形廃棄物をキルンの他
端から炉の床上に排出し、排出した固形廃棄物を炉の床
を横切って床に設けられた廃棄物出口へ移動させ、キル
ンからのガス状反応生成物をアフタバーナ室へ送ること
を特徴とする廃棄物の連続熱処理方法を提供する。
有利には、管状キルンは、炉内に回転自在に取付けら
れ、炉はキルンの下に位置していて廃棄物出口を備えた
底壁を有し、廃棄物をキルンの一端に送り込む入口手段
が設けられ、焼却後の固形廃棄物をキルンの他端から放
出して底壁上に落とす出口手段が設けられ、さらに、焼
却後の固形廃棄物を底壁を横切って焼却後廃棄物出口へ
移動させる手段が設けられる。
有利には、本発明の廃棄物連続熱処理方法は、炉を18
00゜Fを越える温度に加熱する段階と、キルンを炉内で回
転させる段階と、廃棄物をキルンの一端に導入すると共
に焼却後の廃棄物をキルンの他端から炉の床上に排出す
る段階と、排出した廃棄物を炉の床を横切って、炉床に
設けられた廃棄物出口へ移動させる段階とを含む。
本発明の目的は、もし廃棄物が焼却前に、熱分解され
てより小さな分子、例えば、メタン、エチレン、HCl、
ベンゼン、遊離基等になっても塩素化芳香族化合物の生
成する恐れが殆ど無いようにすることにある。最後に、
キルンは酸化雰囲気又は還元雰囲気中で使用できるの
で、ダイオキシン及びフラン（furanans）が生成しな
い。本発明のもう一つの目的は、空気漏出量を最小限に
抑えて熱損失を最小量にすることにあり、これは結果的
には制御性及びエネルギ効率が良好になることを意味す
る。
今、本発明を添付の図面を参照して例示的に説明す
る。
図面を参照すると、熱分解装置である焼却装置５（第
１図）が、断熱性の炉７と、ホッパ又は破砕装置９と、
スクリューコンベヤ11（第３図）と、熱源又はプラズマ
トーチ13と、ガス出口15と、キルン17とを有する。焼却
装置５は支持体18上に設置されている。
炉７は、適当な材料で構成された耐熱性ハウジングか
ら成り、その内部には、頂壁21、底壁23、対向関係にあ
る端壁25,27及び対向関係にある側壁29、30を有するア
フタバーナ室19が形成されている。底壁23は、支持体18
上に載置されていて残留物出口31を有する。キルン17
は、アフタバーナ室19内で水平軸線上に配設されてい
る。キルンの対向した端壁35,37はそれぞれ、軸受43,45
を貫通した回転可能なシャフト39,41に取付けられてい
る。シャフト39は、中空であり、空気や、例えば酸化カ
ルシウム又は塩酸のような化学物質を導入するための補
助入口として、或いは試料採取箇所として用いられる。
歯車47がシャフト39に固着されると共に駆動ベルト49及
びモータ51に連結されている。
スクリューコンベヤ11はホッパ９の下端から延び、シ
ール53がホッパの下端においてコンベヤとホッパとの間
に設けられている。シャフト41内のスクリューコンベヤ
11を回転させるため、歯車55を含む駆動手段が駆動シャ
フトに固着されている。キルン17はテーパしていて、端
37から端35まで傾斜面を有し、それにより、ホッパ９か
らシャフト41を通ってコンベヤに流入した廃棄物は、キ
ルンが矢印57の方向へ回転するにつれて左側に向かって
下方へ移動する。固形残留物及びガスを流出させるため
の出口スロット59がキルン左側端部の近傍に設けられて
いる。キルン17は管状の構造体である。このキルンは、
熱伝導率の高い材料、例えば、金属、好ましくはハステ
ロイ又はその等価物のような合金で作られる。また、キ
ルンの外面を断熱処理するのが良い。
第３図は、キルン17の円錐面の内部に取付けられると
共に、キルンと一緒に回転するよう該円錐面に固着され
た複数本のベーン61を示している。ベーン61は、第４図
に一層詳細に示されており、ベーン61間の所望の間隔を
維持するための連結支持片63により互いに剛結されてい
る。各ベーン61は、反対側に位置した端35,37の間に延
びる細長い部材であり、その両端はそれぞれ、内側に曲
げられたスポーク65によってスクリューコンベヤ11及び
回転可能なシャフト39に固着されている。
第３図は、キルンの外面に取付けられた螺旋状の羽根
67を示している。
したがって、廃棄物をスクリューコンベヤ11によりホ
ッパ９から回転可能なシャフト41内へ送り込むと、廃棄
物はキルンの内面上に落下し、ベーン61によりキルンの
円錐面の勾配に一致した形を取る。廃棄物は最終的には
キルンの左端へ移動し、ここで出口スロット59を通って
炉の床又は底壁23上に落下する。かかる焼却プロセス中
に反応体を回転可能なシャフト39を通してキルンに注入
することにより（なお、この手順を実施するかどうかは
任意である）、キルンを酸化雰囲気中又は還元雰囲気中
の何れかで動作させるのが良い。もし廃棄物中に塩素が
例えばポリ塩化ビフェニール又はHClの形態で存在して
いれば、例えばCaCO3のような化学物質を随意添加し、
それにより塩化物ラジカルを例えばCaCl2のような非有
害化合物にして除去するのが良い。螺旋状の羽根67は、
底壁23上に落下した廃棄物を、残留物出口31を通って炉
から落下排出するまで右側へ移動させる。
同様に、廃棄物の焼却及び反応中にキルン内で生成す
るガスは、出口スロット59を通ってアフタバーナ室19内
に漏出し、最終的にはここからガス出口15を通って抜け
出る。
アフタバーナ室19内の温度は1800゜F〜2200゜F、キルン
内の温度は約1000゜F〜1600゜Fに保たれる。これら温度は
エネルギ源、例えばプロパン、バーナーにより維持され
る。
焼却装置（又は熱分解装置）は、焼却プロセスに熱分
解技術を応用することにより、汚染状態の固形物、スラ
ッジ又は液体を有機的に分解する。この焼却装置の独特
な特徴は、キルン内にバーナーが設けられていないこと
にある。金属製キルンの形状が円錐形であり、しかも内
部ベーン又はリブを併用することにより、キルン内部に
おける廃棄物の混練の度合いが大きくなる。キルン外面
の螺旋状羽根は、キルンから出た後の焼却済み廃棄物を
炉の底壁を横切って残留物出口に向かって転動させる。
廃棄物は、破砕作用をもつスクリューフィーダを介して
中空のコンベヤ11を通って回転中の円錐形キルン内に導
入される。廃棄物に転動状態でキルン中を移動し、その
後、固形物は底壁上に落下するが、熱分解して揮発状態
になっている有機物質はガスとしてキルンの頂部から抜
け出る。キルン外部の螺旋状羽根は、固形物を出口に搬
送し、該出口から固形物はアッシュピット内に落下す
る。さらに、例えばシャフトが炉の端壁を貫通している
ような場所では、シールからの空気漏れはほんの僅かに
過ぎない。その理由は、シャフトの両端部の直径はキル
ンの直径よりも非常に小さいからである。熱分解モード
での動作時にキルン内に生じるガスは非常に少量なの
で、キルン室内におけるガスの滞留時間は従来型焼却装
置よりも非常に長い。
以上要するに、本発明の焼却装置は、コンパクトであ
り、熱効率が良く、無駄が最小限に抑えられ、軸受が常
温に保たれ、制御された空気状態（熱分解酸化雰囲気、
乾燥雰囲気、還元雰囲気）が得られ、保守に要する手間
が少なく、軽量であり、固形物の（キルン及びアフタバ
ーナ室内における）滞留時間が長く、キルン内における
ガスの滞留時間が長いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、焼却装置の平面図である。 第２図は、第１図のII-II線における縦断面図である。 第３図は、第１図のIII-III線における縦断面図であ
る。 第４図は、長さ方向に延びるベーン組立体をキルン内に
設けた状態で示す斜視図である。 〔主要な参照番号の説明〕 ５……焼却装置又は熱分解装置、７……炉、９……ホッ
パ又は破砕装置、11……スクリューコンベヤ、13……熱
源又はプラズマトーチ、15……ガス出口、17……キル
ン、19……アフタバーナ室、31……残留物出口、39,41
……回転可能なシャフト、59……出口スロット、61……
ベーン、67……螺旋状羽根。
フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・クリスチャン・ヴォーン ドラン アメリカ合衆国，ペンシルベニア州，グ リーンズバーグ，キングオブアームズ・ ドライブ 303 (72)発明者 マイケル・フレーザー・ジョセフ アメリカ合衆国，ペンシルベニア州，モ ンロービル，オックスフォード・ドライ ブ 421‐100 (56)参考文献 特開 昭49−84077（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−202314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−68577（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−29779（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−204136（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23G 5/20 F23G 5/16 F23G 5/027

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】廃棄物を連続的に熱処理する熱分解装置と
    しての焼却装置であって、断熱性の炉が、その内部に位
    置するガス入口及び炉の外部に通じるガス出口を有する
    アフタバーナ室を画定し、アフタバーナ室を1800゜F（98
    2.2℃）を越える温度に加熱する手段を設け、管状キル
    ンを炉内に回転自在に取付け、炉は、キルンの下に位置
    していて廃棄物出口を備えた底壁を有し、廃棄物をキル
    ンの一端に送り込む入口手段を設け、固形廃棄物をキル
    ンの他端から底壁上に放出する出口手段を設け、固形廃
    棄物を、底壁を横切って廃棄物出口へ移動させる手段を
    設け、ガス状反応生成物をキルンから逃がしてアフタバ
    ーナ室のガス入口に流入させる手段を設け、キルン内の
    雰囲気を制御するための反応体をキルン内へ導入する手
    段を設けたことを特徴とする焼却装置。
  2. 【請求項２】炉は実質的に気密の構造体であることを特
    徴とする請求項第１項記載の焼却装置。
  3. 【請求項３】キルンの内部には、廃棄物を入口手段から
    出口手段へ移動させるベーン手段が設けられていること
    を特徴とする請求項第２項記載の焼却装置。
  4. 【請求項４】管状キルンは、入口端に隣接した細い端部
    及びキルンの出口端に隣接した太い端部を有することを
    特徴とする請求項第３項記載の焼却装置。
  5. 【請求項５】ベーン手段は、キルンの内面に設けられた
    複数本の長さ方向軸方向ベーンから成ることを特徴とす
    る請求項第４項記載の焼却装置。
  6. 【請求項６】キルンは、金属製壁及び反応体をキルンに
    導入する手段を有し、炉は、実質的に気密の構造体であ
    って、アフタバーナ室を貫通したガス出口を有し、キル
    ンはその内部に、反応後の固形廃棄物を、底壁を横切っ
    て廃棄物出口へ移動させるベーン手段を有し、キルン
    は、入口端に隣接した細い端部及びキルンの出口端に隣
    接した太い端部を有し、ベーン手段は、キルンの内面に
    設けられた複数本の長さ方向軸方向ベーンから成り、廃
    棄物を底壁を横切って移動させる手段は、キルンの外面
    に取付けられたスクリュー式のベーンより成ることを特
    徴とする請求項第１項〜第５項のうちいずれか一つの項
    に記載の焼却装置。
  7. 【請求項７】廃棄物の連続熱処理方法であって、炉内に
    設けられたアフタバーナ室を1800゜F（982.2℃）を越え
    る温度に加熱し、キルンを炉内で回転させ、廃棄物をキ
    ルンの一端に導入すると共にキルン内の雰囲気を制御す
    るための反応体をキルン内へ導入し、焼却後の固形廃棄
    物をキルンの他端から炉の床上に排出し、排出した固形
    廃棄物を炉の床を横切って、床に設けられた廃棄物出口
    へ移動させ、キルンからのガス状反応生成物をアフタバ
    ーナ室へ送ることを特徴とする廃棄物の連続熱処理方
    法。
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