| 【発明の名称】 |
廃棄物溶融炉 |
| 【発明者】 |
【氏名】西原 信義
【氏名】小佐野 秀実
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| 【要約】 |
【課題】廃棄物を焼却することなく直接溶融し、しかもコークス等の燃料の消費量を低減する廃棄物溶融炉の提供。
【解決手段】炉頂に廃棄物とコークスおよび石灰石等の副資材の装入装置２を備え、シャフト炉１に単段または複数段の羽口３，４を配置した廃棄物溶融炉であって、炉床部７に堆積したコークスを誘導加熱するために交番電流を通電する加熱コイル１０をシャフト炉下部の外周に設置し、加熱コイル１０に交番電流を通電して、炉床部７に堆積したコークス１２を誘導加熱し、高温状熊のコークス１２に廃棄物中の不燃物を接触させて溶融する廃棄物溶融炉。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 炉頂に廃棄物とコークスおよび石灰石等の副資材の装入装置を備え、シャフト炉に単段または複数段の羽口を配置した廃棄物溶融炉であって、炉床部に堆積したコークスを誘導加熱するために交番電流を通電する加熱コイルをシャフト炉下部の外周に設置した廃棄物溶融炉。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ、産業廃棄物、汚泥、都市ごみの焼却灰、最終処分場に埋め立てた廃棄物を掘り起こした廃棄物等の廃棄物を直接溶融してスラグを製造する廃棄物溶融炉に関するものである。本発明の廃棄物溶融炉によって製造したスラグは土木資材、道路舗装材、コンクリート骨材等に利用することが可能である。
【０００２】
【従来の技術】現状は、大半の廃棄物は焼却方式で処理されているが、焼却方式では焼却灰の処分場を必要とする等の欠点がある。特に大都市圏では焼却灰の処分場の確保が困難であり、廃棄物を直接溶融する方法または、廃棄物の焼却灰を溶融して減容化、さらには再資源化が可能な方式で処理する必要性が高まっている。
【０００３】廃棄物の焼却灰を溶融する方法として、アーク炉で溶融する方法が特公平４−８１０８４号公報に開示されている。また、廃棄物を焼却することなくシャフト炉（竪型炉）で直接溶融する方法が特公昭６０−１１７６６号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者のアーク炉方式は、廃棄物を一旦焼却した後に溶融するため二段階の処理が必要なこと、高価な黒鉛電極棒の損耗が多いこと、アーク放電音の発生の騒音等の問題がある。また後者のシャフト炉で直接溶融する方法は、コークス等の燃料が必要なこと等の問題がある。本発明は上記の問題点を解決するために、廃棄物を焼却することなく直接溶融し、しかもコークス等の燃料の消費量を低減する廃棄物溶融炉を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を解決するため、炉頂に廃棄物とコークスおよび石灰石等の副資材の装入装置を備え、シャフト炉に単段または複数段の羽口を配置した廃棄物溶融炉であって、炉床部に堆積したコークスを誘導加熱するために交番電流を通電する加熱コイルをシャフト炉下部の外周に設置したことを特徴とし、羽口から供給された空気によって廃棄物の可燃分を燃焼させ、誘導加熱によって高温状態となったコークスに廃棄物中の不燃物を接触させて溶融するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、都市ごみ等の廃棄物をシャフト炉で直接溶融する場合、羽口から吹き込まれた空気で、シャフト部、朝顔部および炉床部の上部で乾燥、燃焼させ、炉床部下部に設置した加熱コイルで誘導加熱された高温のコークスと焼却灰を接触させて溶融する。従来の技術では炉床部でコークスを下段羽口から吹き込まれた酸素富加空気で燃焼させ、燃焼熱で焼却灰を溶融させていたが、本発明では、誘導加熱で加熱することによりコークスの燃焼による消費は低減できる。さらに、下段羽口から吹き込む空気に富加する酸素を低減または不要とすることができる。また、電気を使った加熱方法として、通電加熱等の方法があるが、溶融炉の炉壁を貫通して電極を設置する必要があり、構造が複雑となり、さらに消粍した電極の交換が煩雑であるが、誘導加熱の場合はそのような問題もない。
【０００７】さらに、アーク炉で焼却灰を溶融する場合と比較して、コークスを使用したシャフト炉方式の溶融炉では、炉内を還元雰囲気にすることができ、溶融後のスラグ中の鉛等の重金属を揮発させて低減することが知られているため、スラグを有効利用する場合に、環境に対する悪影響の心配がない。したがって本発明は、スラグ中の重金属低減というシャフト炉の長所を生かしつつ電気を使用した場合の長所を兼ね備えた廃棄物溶融炉である。
【０００８】
【実施例】廃棄物を溶融処理する実施例として、コークスを用いて廃棄物を直接溶融処理する場合を図１に示す。図１において、シャフト炉１の炉上部から、廃棄物および副原料としてコークスおよび石灰石が装入装置２から装入される。廃棄物としては都市ごみを処理した。表１に溶融処理した都市ごみの性状を示す。
【０００９】シャフト炉１はシャフト部５、朝顔部６および炉床部７から構成され、朝顔部の周辺に設けられた上段羽口３および炉床部の周辺に設けられた下段羽口４から空気が供給される。廃棄物の処理量は５６０ｋｇ／ｈ、コークスおよび石灰石は廃棄物の各々約１％および６％であり、空気は上段羽口から２００Ｎｍ3／ｈ、下段羽口から４００Ｎｍ3／ｈを供給した。
【００１０】溶融炉に装入された廃棄物およびコークス等は炉内で充填層を形成し、上段羽口３および下段羽口４から吹き込まれた空気により、廃棄物の可燃分が燃焼する。該燃焼ガスは溶融炉内を炉底部から上昇し、燃焼ガスの顕熱により廃棄物を予熱、乾燥、熱分解する。廃棄物の乾燥、熱分解の過程で発生した水蒸気、熱分解ガスおよび微細なダストはガス排出管８から排出される。一方、廃棄物の灰分および非燃焼物とコークス、石灰石は高温に加熱され炉床部７へと下りていく。
【００１１】床部の外周に設置した加熱コイル１０に高周波電源１１から交番電流を通電して、炉床部に堆積したコークス１２を誘導加熱し、高温状態のコークス１２に廃棄物中の灰分および不燃物を接触させて溶融する。灰分および非燃焼物は１３００℃から１５５０℃に加熱され溶融状態となって、スラグ排出孔９から炉外へ排出される。石灰石はスラグの塩基度すなわちスラグ中の石灰分ＣａＯと珪酸分ＳｉＯ2の比率を０．７以上とし、溶融状態のスラグの流動性の調整のために添加する。また、誘導加熱の電力としては、ガス排出管から排出されたガスを燃焼させ、その熱でボイラーで蒸気を発生させて発電したものを利用した。
【００１２】スラグ排出口９から排出された溶融状熊のスラグは水冷されて、砂状の細かい粒子となる。また、溶融状態のスラグ中には溶融メタルが含まれているが、メタルもスラグと同様に細かい粒子状となる。スラグはインターロッキングブロック等のコンクリート２次製品の骨材や土木資材などとして利用する。
【００１３】なお、本実施例ではコークスを使用したが、黒鉛質ブロックを使用することも可能である。また、下段羽口に少量の酸素を富加して下段羽口近傍でコークスを燃焼させ、不燃物を溶融させ、コークスの誘導加熱による熱で溶融した不燃物の昇温、保温を行うことも可能である。利用できる電力量によってコークスの燃焼と誘導加熱の最適な割合を選択することができる。
【００１４】図２は従来の技術のシャフト炉方式の直接溶融炉であり、図１に示す本発明の溶融炉と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。図２の従来の溶融炉で同一の廃棄物を処理した場合は、コークスが廃棄物に対して６％必要であり、また酸素を下段羽口から４５Ｎｍ3富加して送風することが必要であった。この従来の方式と比較して、図１に示した本発明の廃棄物溶融炉では、コークス消費量および酸素を低減できる。
【００１５】
【表１】 廃棄物の性状
【００１６】
【発明の効果】本発明によって、以下の効果を実現することができる。
１）廃棄物を焼却した後にアーク炉で溶融する方法と比較して、本発明の廃棄物溶融炉では廃棄物を直接溶融でき、設備構成が簡素で経済的である。さらに、アーク炉方式の焼却灰のハンドリングが不要であるばかりでなく、焼却灰を一旦冷却してアーク炉で溶融する方法に比較して熱効率がよい。
【００１７】２）廃棄物を焼却することなく廃棄物溶融炉で直接溶融する場合、コークスを誘導加熱して灰分を溶融することによって、コークスの消費量を低減し、羽口から送風する空気に富加する酸素を低減または不要とすることが可能である。また、誘導加熱の電力投入量を調節することにより、溶融スラグの温度を容易に調節することができる。
【００１８】３）シャフト炉式の溶融炉において電気を使った加熱方法として、通電加熱等の方法があるが、溶融炉の炉壁を貫通して電極を設置する必要があり、構造が複雑となり、さらに消耗した電極の交換が煩雑である。これに対して、誘導加熱の場合はそのような問題もない。
【００１９】４）アーク炉で焼却灰を溶融する場合と比較して、コークスを使用したシャフト炉方式の溶融炉では、炉内を還元雰囲気にすることができ、溶融後のスラグ中の鉛等の重金属を揮発させて低減することできるため、スラグを有効利用する場合に、環境に対する悪影響の心配がない。したがって本発明は、スラグ中の重金属低減というシャフト炉の長所を生かしつつ電気を使用した場合の長所を兼ね備えた廃棄物溶融炉である。
【００２０】５）コークスを誘導加熱する電力としては、廃棄物の保有する発熱量を利用して発電して有効利用することによって、外部から買電する必要がない。
【００２１】６）溶融処理後のスラグを再資源化することにより、スラグの処分場が不要となるだけでなく、天然砂の採掘による自然破壊を防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６６５５
【氏名又は名称】新日本製鐵株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月８日（１９９８．１２．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２１６４
【弁理士】
【氏名又は名称】小堀 益 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１７１０１６（Ｐ２０００−１７１０１６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３４９１３３ |
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