ごみ処理施設及びごみ処理方法
【課題】 従来は埋立処分されていた焼却灰中の磁性物（酸化鉄）を再利用することを可能にする、ごみ処理施設及びごみ処理方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るごみ処理施設は、ごみ焼却炉２と、ごみ焼却炉２から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別機４と、磁力選別機４により選別された磁性物を還元金属化処理する還元炉１５と、を備えている。また、本発明に係るごみ処理方法は、ごみ焼却炉において可燃ごみを焼却処理する工程と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別工程と、磁力選別工程により選別された磁性物を還元炉において還元金属化処理する工程と、を含むことを特徴とする。本発明によれば、従来埋立処分されていた酸化鉄（磁性物）を、還元処理することにより、再利用可能にする。
【解決手段】 本発明に係るごみ処理施設は、ごみ焼却炉２と、ごみ焼却炉２から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別機４と、磁力選別機４により選別された磁性物を還元金属化処理する還元炉１５と、を備えている。また、本発明に係るごみ処理方法は、ごみ焼却炉において可燃ごみを焼却処理する工程と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別工程と、磁力選別工程により選別された磁性物を還元炉において還元金属化処理する工程と、を含むことを特徴とする。本発明によれば、従来埋立処分されていた酸化鉄（磁性物）を、還元処理することにより、再利用可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰から磁力選別された磁性物（酸化鉄）を再利用するための、ごみ処理施設及びごみ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なごみ処理施設の処理フローを図１３に示す。
【０００３】
粗大ごみは、リサイクル施設３０で分別処理され、鉄類・アルミ類はスクラップ原料として再利用のめに売却され、可燃残渣はごみ焼却炉２で焼却処理される。
【０００４】
廃プラスチックは、分別処理施設２０で分別されて圧縮処理され、リサイクル施設においてリサイクルされる。
【０００５】
可燃ごみは、ごみ焼却炉２において高温（例えば８００℃〜１０００℃）で焼却され、ごみ焼却炉２から排出された焼却灰３は、磁力選別機4によって磁性物（酸化鉄）５と非磁性物（焼却灰）６とに分別される。非磁性物（焼却灰）６は、溶融炉７において更に高温（例えば１３００〜１４００℃）で加熱・減溶され、有機物は、熱分解、ガス化、燃焼し、無機物は溶融してスラグ８として取り出され、非磁性物（焼却灰）に残留する金属は溶融炉内でスラグと比重分離して溶融メタルとして取り出される。また、非磁性物（焼却灰）に含まれている低沸点の重金属類や塩化物等は溶融により揮散し、冷却固化により溶融炉７の下流の集塵機で溶融飛灰として捕集される。スラグは、主に土木資材、建設資材としてリサイクルされ、有効利用される。溶融メタルは、主成分が鉄であり、建設機械などのカウンターウェイととして有効利用される。溶融飛灰は、鉛や亜鉛などの重金属類を高濃度で含むため、山元還元により資源化される。また、ストーカ式焼却炉から排出される焼却灰を焼成する場合は、ストーカ式焼却炉とは別にキルン炉により焼成が行われる（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６４０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、焼却灰から磁力選別機によって分別された磁性物（酸化鉄）は、焼却炉の高温燃焼によって酸化されており、資源化原料に適さない性状であるため、殆どが埋立処分されているのが実情である。
【０００８】
そこで、本発明は、従来は埋立処分されていた焼却灰中の磁性物（酸化鉄）を再利用することを可能にする、ごみ処理施設及びごみ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るごみ処理施設は、ごみ焼却炉と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別機と、磁力選別機により選別された磁性物を還元金属化処理する還元炉と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るごみ処理施設は、前記磁性物を還元炉に投入する前に、前記磁性物に廃プラスチックを混合して成形する混合・成形機を更に備えることが好ましい。この場合において、前記磁性物を廃プラスチックと混合する前に該磁性物を破砕する破砕機と、該破砕機により破砕した磁性物を所定粒径以下に篩い分ける篩と、を備えることが好ましい。
【００１１】
前記還元炉の排ガスを前記ごみ焼却炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理設備を備えることが好ましい。あるいは、ごみ処理施設が溶融炉を備える場合は、前記還元炉の排ガスを前記溶融炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理設備を備えても良い。
【００１２】
前記還元炉は、フレーム一体型水冷火格子を備えるとともに火格子下部から高温還元ガスが供給される水冷ストーカを備え、前記フレーム一体型水冷火格子は、炉壁を貫通して両サイドに延びる左右一対の支持部と該一対の支持部間を連結する連結部とが一体形成され、前記連結部の表面に耐火性保護層が設けられ、前記両サイドの支持部及び連結部を連通する冷却水流路が内部に形成され、前記支持部の炉壁外側部位に冷却水の出入口を備えることが好ましい。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、空冷火格子を有する燃焼ストーカの後段に、フレーム一体型水冷火格子を有する焼成ストーカを備え、焼却炉と一体で焼却灰の焼成処理を行うハイブリッド型ストーカ炉を、本発明に係るごみ処理施設が備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記目的を達成するため、本発明に係るごみ処理方法は、ごみ焼却炉において可燃ごみを焼却処理する工程と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別工程と、磁力選別工程により選別された磁性物を還元炉において還元金属化処理する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
上記本発明に係るごみ処理方法において、還元金属化処理工程において、廃プラスチックを還元剤として用いることが好ましい。この場合において、廃プラスチックは、前記磁性物と混合、成形してペレット化することが好ましい。前記磁性物を廃プラスチックと混合する前に該磁性物を破砕機によって破砕する破砕工程と、破砕した磁性物を所定粒径以下に篩い分ける篩工程と、を備えることが好ましい。
【００１６】
前記還元炉の排ガスは、ごみ焼却炉の排ガス及び溶融炉の排ガスの少なくとも一方と併せて、共通の排ガス処理設備で排ガス処理することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来埋立処分されていた酸化鉄（磁性物）を、還元処理することにより、埋立処分量の低減、金属売却益の増加、リサイクル率の向上が可能となる。
【００１８】
また、ごみ処理施設内の廃プラスチックを還元剤として用いることで、廃プラスチックを有効利用できる。特に、ごみ処理施設には、一般に廃プラスチックの処理施設が併設されているので利用し易い。
【００１９】
さらに、還元炉から排出される排ガスは、ごみ処理施設内の焼却炉や溶融炉の排ガス処理設備と共通化して処理することにより、設備費の増加を抑えることができる。
【００２０】
また、還元炉を、フレーム一体型水冷火格子の下部から高温還元ガスを供給するストーカ式とすることにより、キルン式のような大きな落下撹拌が行われないため、飛灰発生量を抑えることができる。
【００２１】
また、乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段からなる一般的なストーカ式焼却炉の前記後燃焼段に、フレーム一体型水冷火格子を組み込み、該フレーム一体型水冷火格子の下部から高温還元ガスを供給することにより、燃焼段で焼却処理された焼却灰の顕熱を有効利用でき、熱効率の良い還元処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るごみ処理施設の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るごみ処理施設の構成要素である還元炉の一実施形態を示す縦断側面図である。
【図３】図２の還元炉の構成要素である火格子の一実施形態を示す平面図である。
【図４】図３の火格子の作動状態を示す平面図である。
【図５】図３の火格子の構成要素である可動火格子を一部断面で示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う縦断面図である。
【図７】図３の火格子の構成要素である固定火格子を一部断面で示す平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図９】図３のＩＸ−ＩＸ線に沿う縦断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う縦断面図である。
【図１１】火格子の他の実施形態を示す平面図である。
【図１２】本発明に係るごみ処理施設の構成要素であるストーカ式複合炉の一実施形態を示す縦断側面図である。
【図１３】従来のごみ処理施設を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、全図を通し、同様の構成部分には同符号を付した。
【００２４】
本発明に係るごみ処理施設の一実施形態を図１にブロック図で示す。ごみ処理施設１には、可燃ごみと、粗大ごみと、廃プラスチックとが搬送されてくる。
【００２５】
可燃ごみは、ごみ焼却炉２において焼却される。ごみ焼却炉２から排出した焼却灰３は、磁力選別機4によって、磁性物５（酸化鉄）と非磁性物６（焼却灰）とに磁力選別される。磁力選別機4によって選別された非磁性物６は、従来と同様、溶融炉７において溶融処理され、溶融炉７から排出されたスラグ８や溶融メタルはリサイクルされ、溶融飛灰９は山元還元される。
【００２６】
磁力選別機4により選別された磁性物５は、破砕機１０において破砕された後、篩１１において所望粒径（例えば５９ｍｍ以下）に篩選別され、篩上のものは破砕機１０の上流側の破砕機１０に戻して再破砕し、篩下の細かな磁性物５（酸化鉄）が回収される。
【００２７】
ごみ処理施設１には、廃プラスチックの分別処理施設２０が併設されている。分別処理施設２０において金属屑等の不適物を取り除かれた廃プラスチックは、圧縮梱包されてリサイクルされる一方、一部の廃プラスチックは、篩分けされた前述の磁選、分級された磁性物（酸化鉄）５と混合（１２）され、適宜成分調整した上でペレットに成形（１３）され、還元鉄原料とされる。なお、廃プラスチックを酸化鉄と混合、成形するための混合・成形機は、混合機と成形機とが一体であっても別体でもよい。
【００２８】
本発明のごみ処理施設１には、還元炉１５が配設されている。還元炉１５において前記還元鉄原料を高温（１１００℃〜１３００℃）で加熱すると、プラスチック成分が還元炉１５内で瞬時に還元ガス（ＣＯ，Ｈ２）となって酸化鉄を還元することにより、鉄が得られる。
【００２９】
還元炉１５の排ガスは、ごみ焼却炉２及び溶融炉７の少なくとも一方の排ガス処理設備（図示せず。）を利用して排ガス処理することができる。それにより、排ガス処理設備を増設せずに済むので、設備費の増加を抑えることができる。
【００３０】
ごみ処理施設１には、従来と同様に、粗大ごみを分別してリサイクルするためのリサイクル施設３０も併設されており、リサイクル施設３０で分別された鉄類はスクラップ原料として売却される。還元炉１５によって得られた鉄は、粗大ごみから分別された鉄類と同様に、スクラップ原料として再利用するためい売却される。
【００３１】
一般に、ごみ処理施設には、粗大ごみ・不燃ごみのリサイクル設備を併設しており、スクラップ類の売却ルートが確立しているため、還元炉１５で還元された鉄の売却にも活用可能である。また、溶融炉７が連続可動しないごみ処理施設の場合、溶融炉７の休止期間に還元炉１５を運転することで、運転員の増員無しに、還元炉１５を導入することができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、廃プラスチックを酸化鉄の還元剤として用いたが、還元剤として従来用いられている石炭、コークス等を、廃プラスチックに代えて焼却灰に加えることもできるし、あるいは、廃プラスチックと併用して用いることもできる。
【００３３】
還元炉１５の一実施形態を図２に示す。図２は、フレーム一体型水冷火格子４３を備えるストーカ式還元炉１５Ａの内部構造を示す側面図である。このストーカ式還元炉１５Ａは、従来のストーカ炉のような金属製のフレームの上に耐火物製火格子を載せて連結支持して火格子の下方から空気を供給する構成と異なり、後述するように、火格子がフレームと一体的に形成されるとともに内部に冷却水流路が形成されており、火格子下部から高温還元ガスを供給することができるように構成されている。
【００３４】
ストーカ式還元炉１５Ａは、図示に示す如く、還元鉄原料Ａを投入する為の投入口４１、投入された還元鉄原料Ａを押し出す為のプッシャ４２、これに依って押し出された還元鉄原料Ａを搬送する火格子４３等を備えている。
【００３５】
火格子４３は、固定火格子４３Ａと可動火格子４３Ｂとが前後方向（図２において、左側が前側）に傾斜状に且つ交互に配置されている（図２では、一対の固定火格子と可動火格子のみを図示している。）。可動火格子４３Ｂが前後傾斜方向に往復移動する事に依り還元鉄原料Ａは順次下流側（図２の左側）へ搬送される。
【００３６】
ストーカ式還元炉１５Ａは、還元鉄原料Ａの高温還元処理に適した構造であり、火格子４３の下部スペースを形成する風箱４４内に火炎を放射するバーナ４５が設置されている。
【００３７】
風箱４５は、高温燃焼排ガスＢを火格子４３の下部全体に供給可能な様に上方が開口した箱型を呈して居り、図示省略しているが、耐火物に依って内面がライニングされている。
【００３８】
バーナ４５は、化石燃料、ＣＯＧガス、バイオガス等の燃料を燃焼させる事に依り低酸素濃度の高温燃焼排ガスＢを発生させてこれを火格子４３の下部に供給する。火格子４３の下部に供給された低酸素濃度の高温燃焼排ガスＢは、可動火格子４３Ｂと固定火格子４３Ａとの間隙を通って火格子４３上の還元鉄原料Ａを高温還元雰囲気中で還元処理することができる。
【００３９】
高温燃焼排ガスＢは、好適には、酸素濃度１％以下に制御されて供給される。例えば、火格子４３の下部に供給される前に高温燃焼排ガスＢの酸素濃度を酸素濃度計（図示せず）に依って検出し、検出された酸素濃度が１％を超える場合には、バーナ４５に供給される燃焼用空気の空気比や燃料ガス及び燃焼用空気の空燃比を調整する事に依り酸素濃度を１％以下に制御する事ができる。
【００４０】
図３，４，７，８を参照すれば、ストーカ式還元炉１５Ａの固定火格子４３Ａは、平面視において矩形状を成しており、左右一対の支持部５１、５２と、これら支持部５１、５２間を連結する連結部５３とを備えている。左右一対の支持部５１、５２は、左右の炉壁即ち炉本体の左右の側壁５４、５５の貫通孔５４ａ、５５ａを貫通し、側壁５４、５５に支持されて固定されている。炉本体の側壁５４，５５は、耐火壁であり、図示例では、高温ガスに耐えるため、内部を冷却水Ｃが循環する冷却水流路５４ｃ、５５ｃが形成されている。
【００４１】
ストーカ式還元炉１５Ａの可動火格子４３Ｂは、図３〜６を参照すれば、Ｌ字状をした左右一対の支持部５６、５７と、これら支持部５６、５７を連結する連結部５８を備えている。Ｌ字状の支持部５６、５７は、前後方向に延びる縦片５６ａ、５７ａと外側方に延びる横片５６ｂ、５７ｂとを備えている。
【００４２】
可動火格子４３Ｂは、固定火格子４３Ａ上にずれ重なるようにして配置されている。可動火格子４３Ｂの支持部５６、５７は、炉本体の側壁５４，５５の貫通孔５４ａ，５５ａを貫通し、炉外に設置された案内機構６０，６１に接続され、前後方向（図３のＸ方向）に案内自在に支持されている。
【００４３】
火格子４３は、それらの下方から供給される１１００℃〜１３００℃の高温ガスに晒される。そのため、固定火格子４３Ａ及び可動火格子４３Ｂは、それぞれ、図５〜図８に一部断面で示すように、前記支持部及び連結部を連通する冷却水流路６３、６４が内部に形成されている。冷却水流路の入口６３ａ、６４ａ及び出口６３ｂ、６４ｂは支持部５１、５２、５６、５７の炉外部位に設けられ、これらの冷却水出入口６３ａ、６４ａ、６３ｂ、６４ｂに接続されている冷却水用配管６８ａ、６８ｂ、６９ａ〜６９ｅが炉内の高温ガスに晒されないようになっている。火格子４３は、支持部５１，５２、５６，５７及び連結部５３、５８を一体的に鋳造した水管鋳込み式の鋳鋼製が望ましい。あるいは、図示例の固定火格子４３Ａのように内部の冷却水流路が直線状貫通孔によって形成されている場合は、無垢材（鋼材）に深孔加工を施し、両端開口部をＵ字管等で管接続することによって冷却水の流路を形成しても良い。冷却水流路６３、６４は、図外の冷却水供給装置と冷却水用配管を介して接続され、冷却水Ｃが循環する。
【００４４】
また、耐火性能を向上させるため、固定火格子４３Ａの連結部５３は、支持部５１，５２より薄く形成され、薄くした分をセラミック等の耐火性保護層５３ａによって被覆されている。可動火格子４３Ｂの連結部５８も同様に、支持部５６、５７に比べて薄く形成され、薄くした分を耐火性保護層５８ａで被覆されている。なお、耐火性保護層５３ａ、５８ａは、セラミック板等により構成して、取り外し可能に固定しても良い。
【００４５】
可動火格子４３Ｂは、固定火格子４３Ａ上で摺動する。固定火格子４３Ａの上部には可動火格子４３Ｂの摺動による摩耗に対応するため、取替え式のシュー６５が取り付けられている。シュー６５は、固定火格子４３Ａと可動火格子４３Ｂとの間に、高温ガスが火格子の下から上へ通り抜けるための隙間を形成するスペーサとしても作用する。
【００４６】
可動火格子４３Ｂは、両端の支持部５６、５７が炉側壁の貫通孔５４ａ、５５ａを貫通した状態で前後動する。可動火格子４３Ｂが前後動した場合に、炉側壁の貫通口５４ａ、５５ａから処理物や高温排ガスが漏出することを防ぐための構造が採用されている。
【００４７】
可動火格子４３Ｂが前進した際（図４の状態）に可動火格子４３Ｂ後方の貫通口５４ａ、５５ａを塞ぐため、可動火格子４３Ｂの支持部５６，５７の後部に水冷壁６７が取り付けられている。水冷壁６７は、内部に冷却水路６７ａ（図５参照）を備えている。したがって、可動火格子４３Ｂが前進した際には、図４に示すように、後部の水冷壁６７が可動火格子４３Ｂの後部の貫通孔５４ａ、５５ａを塞いた状態を維持する。
【００４８】
また、可動火格子４３Ｂが後退した際に横片５６ｂ、５７ｂの前方（図３、４の下方）の貫通孔５４ａ、５５ａを塞ぐために、支持部５６、５７の縦片５６ａ，５７ａの外側面に対して、固定火格子４３Ａ上に取り付けられた水冷壁７０、７１が近接配置される。水冷壁７０，７１は、内側面に耐火物ブロック７０ａ，７１ａが固定されており、内部に冷却水が循環する水路８０（図１０参照）が形成されている。水冷壁７０，７１は、支持部５６，５７の縦片５６ａ、５７ａとの間の隙間Ｇ（図１０参照）を調節可能に取り付けられている。具体的には、水冷壁７０，７１を固定火格子４３Ａ上に固定するためのアングル７０ｂ、７１ｂに炉の幅方向に延びる長孔７０ｃ、７１ｃ（図３参照）が形成され、長孔７０ｃ、７１ｃを介してボルト７０ｄ、７１ｄ及び図外のナットによって、水冷壁７０，７１を固定火格子４３Ａに固定している。したがって、水冷壁７０，７１は、ボルト７０ｄ、７１ｄを緩めれば、水冷壁７０，７１を炉の幅方向（図３の左右方向）へ微小移動させて、支持部５６，５７の縦片５６ａ，５７ａとの間の隙間Ｇを調節できる。また、ボルト７０ｄ、７１ｄを外せば水冷壁７０，７１を取り外すこともでき、水冷壁７０，７１を取り外した空間を通じて、取替式シュー６５の交換を炉側壁から行うこともできる。
【００４９】
可動火格子４３Ｂの支持部５６，５７及び固定火格子４３Ａの支持部５１，５２は、それらの炉外に出ている部分が、炉の側壁５４，５５に取り付けられたボックス７２，７３内に収容され得る（図３，４）。ボックス７２，７３内は、不活性ガスや自己の排ガスなどでパージされ、炉内ガスの侵入が防がれ得る。
【００５０】
可動火格子４３Ｂは、図３，４，９，１０を参照すれば、ボックス７２，７３内に固定されたガイドレール６０ａ、６１ａに案内される摺動体６０ｂ、６１ｂに連結されている。摺動体６０ｂ、６１ｂに連結された押出しロッド６０ｃ、６１ｃは、ボックス７２，７３を貫通し、駆動装置８１（図２参照）に接続され、可動火格子４３Ｂの支持部５６ｂ、５７ｂをボックス７２，７３内で前後させる。可動火格子４３Ｂの冷却水流路６３に接続される冷却水用配管６８ａ、６８ｂは、左右のボックス７２、７３を摺動可能に貫通して延びている。
【００５１】
上記構成を有する還元炉１５Ａによれば、投入口４１から投入された還元鉄原料Ａは、プッシャ４２によって火格子４３上に押し出され、駆動装置８１の駆動により可動火格子４３Ｂが前後動することで、火格子４３上を還元鉄原料Ａが下流側に搬送されつつ、火格子４３下部から供給される高温ガスＢとプラスチック成分による還元ガスにより還元金属化される。なお、図２に示すようなストーカ炉の場合、キルン炉の様な大きな落下撹拌が行われないため、飛灰発生量を抑制することができる。
【００５２】
還元炉に使用される水冷式の可動火格子は、上記形態に代えて、例えば、図１１に示すように、可動火格子４３Ｂ’の左右の支持部５６’、５７’を平面視凸状に鋳造し、凸片５６ｍ、５７ｍを除く側面５６ｎ、５７ｎに対し、炉幅方向位置調節可能且つ取外し可能な水冷壁７０’、７１’をそれぞれ近接配置する構成とすることも可能である。
【００５３】
さらに、上記実施形態のストーカ式還元炉に代えて、一般的なストーカ焼却炉の最終段（後燃焼段）の後燃焼ストーカを、上記ストーカ式還元炉と同様の構造に置換したストーカ式複合炉を採用することもできる。すなわち、図１２に示すように、ストーカ式複合炉１００は、空冷火格子１０１を有する乾燥ストーカ１０２及び燃焼ストーカ１０３の後段に、フレーム一体型水冷火格子４３を有する水冷ストーカ１０４を備え、空冷式の乾燥ストーカ１０２及び燃焼ストーカ１０３にはそれらの下部から燃焼用空気Ｅを供給し、フレーム一体型水冷火格子４３の下部からは高温（１１００〜１３００℃程度）で低酸素濃度の還元ガスＢを供給するように構成している。フレーム一体型水冷火格子は、図３〜図１１で示したものと同様の構成を採用できる。ストーカ式複合炉１００は、水冷ストーカ１０４の上部炉内を加熱するための加熱バーナ１０６を備えることができ、また、水冷ストーカ１０４の上流部に還元剤を供給するための還元剤供給装置１０７を備えることができる。
【００５４】
斯かる構成のストーカ式複合炉１００によれば、投入口１０５から投入された可燃ごみは、乾燥ストーカ１０２で乾燥され、燃焼ストーカ１０３で燃焼して焼却灰となった後、水冷ストーカ１０４において高温の還元ガスによって焼却灰中の酸化鉄が還元処理される。
【００５５】
このように、ストーカ式複合炉１００は、乾燥ストーカ１０２及び燃焼ストーカ１０３で焼却処理された焼却灰の顕熱を利用し、さらに水冷ストーカ１０４においてフレーム一体型水冷火格子４３の下から高温の還元ガスを供給することで、効率的に焼却灰中の磁性物（酸化鉄）の還元処理を行うことができる。
【００５６】
なお、ストーカ式複合炉１００は、焼成を目的とする場合は、フレーム一体型水冷火格子４３の下部から供給される高温ガスは還元ガスでなくても良いが、その場合には、酸化鉄を還元処理するための還元炉が別途併設される。従来の一般的な水冷ストーカ式焼却炉による焼却灰の焼成は、火格子上面から一方向の加熱となり、焼却灰が断熱層となって熱伝導効率が悪いが、図１２に示すようなストーカ式複合炉の場合、緩やかな撹拌とストーカ下部からの高温ガス供給が加わるため、焼却灰の焼成速度が増し、外部燃料の削減に大きく貢献する。
【００５７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、形態の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ ごみ処理施設
２ ごみ焼却炉
３ 焼却灰
４ 磁力選別機
５ 磁性物（酸化鉄）
６ 非磁性物（焼却灰）
７ 溶融炉
８ スラグ
９ 溶融飛灰
１０ 破砕機
１１ 篩
１５、１５Ａ 還元炉
２０ 分別処理施設
３０ リサイクル施設
４３ フレーム一体型水冷火格子
４３Ａ 固定火格子
４３Ｂ 可動火格子
５６、５７、５１、５２ 支持部
５３、５８ 連結部
５３ａ、５８ａ 耐火性保護層
６３，６４ 冷却水流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰から磁力選別された磁性物（酸化鉄）を再利用するための、ごみ処理施設及びごみ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なごみ処理施設の処理フローを図１３に示す。
【０００３】
粗大ごみは、リサイクル施設３０で分別処理され、鉄類・アルミ類はスクラップ原料として再利用のめに売却され、可燃残渣はごみ焼却炉２で焼却処理される。
【０００４】
廃プラスチックは、分別処理施設２０で分別されて圧縮処理され、リサイクル施設においてリサイクルされる。
【０００５】
可燃ごみは、ごみ焼却炉２において高温（例えば８００℃〜１０００℃）で焼却され、ごみ焼却炉２から排出された焼却灰３は、磁力選別機4によって磁性物（酸化鉄）５と非磁性物（焼却灰）６とに分別される。非磁性物（焼却灰）６は、溶融炉７において更に高温（例えば１３００〜１４００℃）で加熱・減溶され、有機物は、熱分解、ガス化、燃焼し、無機物は溶融してスラグ８として取り出され、非磁性物（焼却灰）に残留する金属は溶融炉内でスラグと比重分離して溶融メタルとして取り出される。また、非磁性物（焼却灰）に含まれている低沸点の重金属類や塩化物等は溶融により揮散し、冷却固化により溶融炉７の下流の集塵機で溶融飛灰として捕集される。スラグは、主に土木資材、建設資材としてリサイクルされ、有効利用される。溶融メタルは、主成分が鉄であり、建設機械などのカウンターウェイととして有効利用される。溶融飛灰は、鉛や亜鉛などの重金属類を高濃度で含むため、山元還元により資源化される。また、ストーカ式焼却炉から排出される焼却灰を焼成する場合は、ストーカ式焼却炉とは別にキルン炉により焼成が行われる（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６４０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、焼却灰から磁力選別機によって分別された磁性物（酸化鉄）は、焼却炉の高温燃焼によって酸化されており、資源化原料に適さない性状であるため、殆どが埋立処分されているのが実情である。
【０００８】
そこで、本発明は、従来は埋立処分されていた焼却灰中の磁性物（酸化鉄）を再利用することを可能にする、ごみ処理施設及びごみ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るごみ処理施設は、ごみ焼却炉と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別機と、磁力選別機により選別された磁性物を還元金属化処理する還元炉と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るごみ処理施設は、前記磁性物を還元炉に投入する前に、前記磁性物に廃プラスチックを混合して成形する混合・成形機を更に備えることが好ましい。この場合において、前記磁性物を廃プラスチックと混合する前に該磁性物を破砕する破砕機と、該破砕機により破砕した磁性物を所定粒径以下に篩い分ける篩と、を備えることが好ましい。
【００１１】
前記還元炉の排ガスを前記ごみ焼却炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理設備を備えることが好ましい。あるいは、ごみ処理施設が溶融炉を備える場合は、前記還元炉の排ガスを前記溶融炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理設備を備えても良い。
【００１２】
前記還元炉は、フレーム一体型水冷火格子を備えるとともに火格子下部から高温還元ガスが供給される水冷ストーカを備え、前記フレーム一体型水冷火格子は、炉壁を貫通して両サイドに延びる左右一対の支持部と該一対の支持部間を連結する連結部とが一体形成され、前記連結部の表面に耐火性保護層が設けられ、前記両サイドの支持部及び連結部を連通する冷却水流路が内部に形成され、前記支持部の炉壁外側部位に冷却水の出入口を備えることが好ましい。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、空冷火格子を有する燃焼ストーカの後段に、フレーム一体型水冷火格子を有する焼成ストーカを備え、焼却炉と一体で焼却灰の焼成処理を行うハイブリッド型ストーカ炉を、本発明に係るごみ処理施設が備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記目的を達成するため、本発明に係るごみ処理方法は、ごみ焼却炉において可燃ごみを焼却処理する工程と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別工程と、磁力選別工程により選別された磁性物を還元炉において還元金属化処理する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
上記本発明に係るごみ処理方法において、還元金属化処理工程において、廃プラスチックを還元剤として用いることが好ましい。この場合において、廃プラスチックは、前記磁性物と混合、成形してペレット化することが好ましい。前記磁性物を廃プラスチックと混合する前に該磁性物を破砕機によって破砕する破砕工程と、破砕した磁性物を所定粒径以下に篩い分ける篩工程と、を備えることが好ましい。
【００１６】
前記還元炉の排ガスは、ごみ焼却炉の排ガス及び溶融炉の排ガスの少なくとも一方と併せて、共通の排ガス処理設備で排ガス処理することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来埋立処分されていた酸化鉄（磁性物）を、還元処理することにより、埋立処分量の低減、金属売却益の増加、リサイクル率の向上が可能となる。
【００１８】
また、ごみ処理施設内の廃プラスチックを還元剤として用いることで、廃プラスチックを有効利用できる。特に、ごみ処理施設には、一般に廃プラスチックの処理施設が併設されているので利用し易い。
【００１９】
さらに、還元炉から排出される排ガスは、ごみ処理施設内の焼却炉や溶融炉の排ガス処理設備と共通化して処理することにより、設備費の増加を抑えることができる。
【００２０】
また、還元炉を、フレーム一体型水冷火格子の下部から高温還元ガスを供給するストーカ式とすることにより、キルン式のような大きな落下撹拌が行われないため、飛灰発生量を抑えることができる。
【００２１】
また、乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段からなる一般的なストーカ式焼却炉の前記後燃焼段に、フレーム一体型水冷火格子を組み込み、該フレーム一体型水冷火格子の下部から高温還元ガスを供給することにより、燃焼段で焼却処理された焼却灰の顕熱を有効利用でき、熱効率の良い還元処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るごみ処理施設の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るごみ処理施設の構成要素である還元炉の一実施形態を示す縦断側面図である。
【図３】図２の還元炉の構成要素である火格子の一実施形態を示す平面図である。
【図４】図３の火格子の作動状態を示す平面図である。
【図５】図３の火格子の構成要素である可動火格子を一部断面で示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う縦断面図である。
【図７】図３の火格子の構成要素である固定火格子を一部断面で示す平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図９】図３のＩＸ−ＩＸ線に沿う縦断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う縦断面図である。
【図１１】火格子の他の実施形態を示す平面図である。
【図１２】本発明に係るごみ処理施設の構成要素であるストーカ式複合炉の一実施形態を示す縦断側面図である。
【図１３】従来のごみ処理施設を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、全図を通し、同様の構成部分には同符号を付した。
【００２４】
本発明に係るごみ処理施設の一実施形態を図１にブロック図で示す。ごみ処理施設１には、可燃ごみと、粗大ごみと、廃プラスチックとが搬送されてくる。
【００２５】
可燃ごみは、ごみ焼却炉２において焼却される。ごみ焼却炉２から排出した焼却灰３は、磁力選別機4によって、磁性物５（酸化鉄）と非磁性物６（焼却灰）とに磁力選別される。磁力選別機4によって選別された非磁性物６は、従来と同様、溶融炉７において溶融処理され、溶融炉７から排出されたスラグ８や溶融メタルはリサイクルされ、溶融飛灰９は山元還元される。
【００２６】
磁力選別機4により選別された磁性物５は、破砕機１０において破砕された後、篩１１において所望粒径（例えば５９ｍｍ以下）に篩選別され、篩上のものは破砕機１０の上流側の破砕機１０に戻して再破砕し、篩下の細かな磁性物５（酸化鉄）が回収される。
【００２７】
ごみ処理施設１には、廃プラスチックの分別処理施設２０が併設されている。分別処理施設２０において金属屑等の不適物を取り除かれた廃プラスチックは、圧縮梱包されてリサイクルされる一方、一部の廃プラスチックは、篩分けされた前述の磁選、分級された磁性物（酸化鉄）５と混合（１２）され、適宜成分調整した上でペレットに成形（１３）され、還元鉄原料とされる。なお、廃プラスチックを酸化鉄と混合、成形するための混合・成形機は、混合機と成形機とが一体であっても別体でもよい。
【００２８】
本発明のごみ処理施設１には、還元炉１５が配設されている。還元炉１５において前記還元鉄原料を高温（１１００℃〜１３００℃）で加熱すると、プラスチック成分が還元炉１５内で瞬時に還元ガス（ＣＯ，Ｈ２）となって酸化鉄を還元することにより、鉄が得られる。
【００２９】
還元炉１５の排ガスは、ごみ焼却炉２及び溶融炉７の少なくとも一方の排ガス処理設備（図示せず。）を利用して排ガス処理することができる。それにより、排ガス処理設備を増設せずに済むので、設備費の増加を抑えることができる。
【００３０】
ごみ処理施設１には、従来と同様に、粗大ごみを分別してリサイクルするためのリサイクル施設３０も併設されており、リサイクル施設３０で分別された鉄類はスクラップ原料として売却される。還元炉１５によって得られた鉄は、粗大ごみから分別された鉄類と同様に、スクラップ原料として再利用するためい売却される。
【００３１】
一般に、ごみ処理施設には、粗大ごみ・不燃ごみのリサイクル設備を併設しており、スクラップ類の売却ルートが確立しているため、還元炉１５で還元された鉄の売却にも活用可能である。また、溶融炉７が連続可動しないごみ処理施設の場合、溶融炉７の休止期間に還元炉１５を運転することで、運転員の増員無しに、還元炉１５を導入することができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、廃プラスチックを酸化鉄の還元剤として用いたが、還元剤として従来用いられている石炭、コークス等を、廃プラスチックに代えて焼却灰に加えることもできるし、あるいは、廃プラスチックと併用して用いることもできる。
【００３３】
還元炉１５の一実施形態を図２に示す。図２は、フレーム一体型水冷火格子４３を備えるストーカ式還元炉１５Ａの内部構造を示す側面図である。このストーカ式還元炉１５Ａは、従来のストーカ炉のような金属製のフレームの上に耐火物製火格子を載せて連結支持して火格子の下方から空気を供給する構成と異なり、後述するように、火格子がフレームと一体的に形成されるとともに内部に冷却水流路が形成されており、火格子下部から高温還元ガスを供給することができるように構成されている。
【００３４】
ストーカ式還元炉１５Ａは、図示に示す如く、還元鉄原料Ａを投入する為の投入口４１、投入された還元鉄原料Ａを押し出す為のプッシャ４２、これに依って押し出された還元鉄原料Ａを搬送する火格子４３等を備えている。
【００３５】
火格子４３は、固定火格子４３Ａと可動火格子４３Ｂとが前後方向（図２において、左側が前側）に傾斜状に且つ交互に配置されている（図２では、一対の固定火格子と可動火格子のみを図示している。）。可動火格子４３Ｂが前後傾斜方向に往復移動する事に依り還元鉄原料Ａは順次下流側（図２の左側）へ搬送される。
【００３６】
ストーカ式還元炉１５Ａは、還元鉄原料Ａの高温還元処理に適した構造であり、火格子４３の下部スペースを形成する風箱４４内に火炎を放射するバーナ４５が設置されている。
【００３７】
風箱４５は、高温燃焼排ガスＢを火格子４３の下部全体に供給可能な様に上方が開口した箱型を呈して居り、図示省略しているが、耐火物に依って内面がライニングされている。
【００３８】
バーナ４５は、化石燃料、ＣＯＧガス、バイオガス等の燃料を燃焼させる事に依り低酸素濃度の高温燃焼排ガスＢを発生させてこれを火格子４３の下部に供給する。火格子４３の下部に供給された低酸素濃度の高温燃焼排ガスＢは、可動火格子４３Ｂと固定火格子４３Ａとの間隙を通って火格子４３上の還元鉄原料Ａを高温還元雰囲気中で還元処理することができる。
【００３９】
高温燃焼排ガスＢは、好適には、酸素濃度１％以下に制御されて供給される。例えば、火格子４３の下部に供給される前に高温燃焼排ガスＢの酸素濃度を酸素濃度計（図示せず）に依って検出し、検出された酸素濃度が１％を超える場合には、バーナ４５に供給される燃焼用空気の空気比や燃料ガス及び燃焼用空気の空燃比を調整する事に依り酸素濃度を１％以下に制御する事ができる。
【００４０】
図３，４，７，８を参照すれば、ストーカ式還元炉１５Ａの固定火格子４３Ａは、平面視において矩形状を成しており、左右一対の支持部５１、５２と、これら支持部５１、５２間を連結する連結部５３とを備えている。左右一対の支持部５１、５２は、左右の炉壁即ち炉本体の左右の側壁５４、５５の貫通孔５４ａ、５５ａを貫通し、側壁５４、５５に支持されて固定されている。炉本体の側壁５４，５５は、耐火壁であり、図示例では、高温ガスに耐えるため、内部を冷却水Ｃが循環する冷却水流路５４ｃ、５５ｃが形成されている。
【００４１】
ストーカ式還元炉１５Ａの可動火格子４３Ｂは、図３〜６を参照すれば、Ｌ字状をした左右一対の支持部５６、５７と、これら支持部５６、５７を連結する連結部５８を備えている。Ｌ字状の支持部５６、５７は、前後方向に延びる縦片５６ａ、５７ａと外側方に延びる横片５６ｂ、５７ｂとを備えている。
【００４２】
可動火格子４３Ｂは、固定火格子４３Ａ上にずれ重なるようにして配置されている。可動火格子４３Ｂの支持部５６、５７は、炉本体の側壁５４，５５の貫通孔５４ａ，５５ａを貫通し、炉外に設置された案内機構６０，６１に接続され、前後方向（図３のＸ方向）に案内自在に支持されている。
【００４３】
火格子４３は、それらの下方から供給される１１００℃〜１３００℃の高温ガスに晒される。そのため、固定火格子４３Ａ及び可動火格子４３Ｂは、それぞれ、図５〜図８に一部断面で示すように、前記支持部及び連結部を連通する冷却水流路６３、６４が内部に形成されている。冷却水流路の入口６３ａ、６４ａ及び出口６３ｂ、６４ｂは支持部５１、５２、５６、５７の炉外部位に設けられ、これらの冷却水出入口６３ａ、６４ａ、６３ｂ、６４ｂに接続されている冷却水用配管６８ａ、６８ｂ、６９ａ〜６９ｅが炉内の高温ガスに晒されないようになっている。火格子４３は、支持部５１，５２、５６，５７及び連結部５３、５８を一体的に鋳造した水管鋳込み式の鋳鋼製が望ましい。あるいは、図示例の固定火格子４３Ａのように内部の冷却水流路が直線状貫通孔によって形成されている場合は、無垢材（鋼材）に深孔加工を施し、両端開口部をＵ字管等で管接続することによって冷却水の流路を形成しても良い。冷却水流路６３、６４は、図外の冷却水供給装置と冷却水用配管を介して接続され、冷却水Ｃが循環する。
【００４４】
また、耐火性能を向上させるため、固定火格子４３Ａの連結部５３は、支持部５１，５２より薄く形成され、薄くした分をセラミック等の耐火性保護層５３ａによって被覆されている。可動火格子４３Ｂの連結部５８も同様に、支持部５６、５７に比べて薄く形成され、薄くした分を耐火性保護層５８ａで被覆されている。なお、耐火性保護層５３ａ、５８ａは、セラミック板等により構成して、取り外し可能に固定しても良い。
【００４５】
可動火格子４３Ｂは、固定火格子４３Ａ上で摺動する。固定火格子４３Ａの上部には可動火格子４３Ｂの摺動による摩耗に対応するため、取替え式のシュー６５が取り付けられている。シュー６５は、固定火格子４３Ａと可動火格子４３Ｂとの間に、高温ガスが火格子の下から上へ通り抜けるための隙間を形成するスペーサとしても作用する。
【００４６】
可動火格子４３Ｂは、両端の支持部５６、５７が炉側壁の貫通孔５４ａ、５５ａを貫通した状態で前後動する。可動火格子４３Ｂが前後動した場合に、炉側壁の貫通口５４ａ、５５ａから処理物や高温排ガスが漏出することを防ぐための構造が採用されている。
【００４７】
可動火格子４３Ｂが前進した際（図４の状態）に可動火格子４３Ｂ後方の貫通口５４ａ、５５ａを塞ぐため、可動火格子４３Ｂの支持部５６，５７の後部に水冷壁６７が取り付けられている。水冷壁６７は、内部に冷却水路６７ａ（図５参照）を備えている。したがって、可動火格子４３Ｂが前進した際には、図４に示すように、後部の水冷壁６７が可動火格子４３Ｂの後部の貫通孔５４ａ、５５ａを塞いた状態を維持する。
【００４８】
また、可動火格子４３Ｂが後退した際に横片５６ｂ、５７ｂの前方（図３、４の下方）の貫通孔５４ａ、５５ａを塞ぐために、支持部５６、５７の縦片５６ａ，５７ａの外側面に対して、固定火格子４３Ａ上に取り付けられた水冷壁７０、７１が近接配置される。水冷壁７０，７１は、内側面に耐火物ブロック７０ａ，７１ａが固定されており、内部に冷却水が循環する水路８０（図１０参照）が形成されている。水冷壁７０，７１は、支持部５６，５７の縦片５６ａ、５７ａとの間の隙間Ｇ（図１０参照）を調節可能に取り付けられている。具体的には、水冷壁７０，７１を固定火格子４３Ａ上に固定するためのアングル７０ｂ、７１ｂに炉の幅方向に延びる長孔７０ｃ、７１ｃ（図３参照）が形成され、長孔７０ｃ、７１ｃを介してボルト７０ｄ、７１ｄ及び図外のナットによって、水冷壁７０，７１を固定火格子４３Ａに固定している。したがって、水冷壁７０，７１は、ボルト７０ｄ、７１ｄを緩めれば、水冷壁７０，７１を炉の幅方向（図３の左右方向）へ微小移動させて、支持部５６，５７の縦片５６ａ，５７ａとの間の隙間Ｇを調節できる。また、ボルト７０ｄ、７１ｄを外せば水冷壁７０，７１を取り外すこともでき、水冷壁７０，７１を取り外した空間を通じて、取替式シュー６５の交換を炉側壁から行うこともできる。
【００４９】
可動火格子４３Ｂの支持部５６，５７及び固定火格子４３Ａの支持部５１，５２は、それらの炉外に出ている部分が、炉の側壁５４，５５に取り付けられたボックス７２，７３内に収容され得る（図３，４）。ボックス７２，７３内は、不活性ガスや自己の排ガスなどでパージされ、炉内ガスの侵入が防がれ得る。
【００５０】
可動火格子４３Ｂは、図３，４，９，１０を参照すれば、ボックス７２，７３内に固定されたガイドレール６０ａ、６１ａに案内される摺動体６０ｂ、６１ｂに連結されている。摺動体６０ｂ、６１ｂに連結された押出しロッド６０ｃ、６１ｃは、ボックス７２，７３を貫通し、駆動装置８１（図２参照）に接続され、可動火格子４３Ｂの支持部５６ｂ、５７ｂをボックス７２，７３内で前後させる。可動火格子４３Ｂの冷却水流路６３に接続される冷却水用配管６８ａ、６８ｂは、左右のボックス７２、７３を摺動可能に貫通して延びている。
【００５１】
上記構成を有する還元炉１５Ａによれば、投入口４１から投入された還元鉄原料Ａは、プッシャ４２によって火格子４３上に押し出され、駆動装置８１の駆動により可動火格子４３Ｂが前後動することで、火格子４３上を還元鉄原料Ａが下流側に搬送されつつ、火格子４３下部から供給される高温ガスＢとプラスチック成分による還元ガスにより還元金属化される。なお、図２に示すようなストーカ炉の場合、キルン炉の様な大きな落下撹拌が行われないため、飛灰発生量を抑制することができる。
【００５２】
還元炉に使用される水冷式の可動火格子は、上記形態に代えて、例えば、図１１に示すように、可動火格子４３Ｂ’の左右の支持部５６’、５７’を平面視凸状に鋳造し、凸片５６ｍ、５７ｍを除く側面５６ｎ、５７ｎに対し、炉幅方向位置調節可能且つ取外し可能な水冷壁７０’、７１’をそれぞれ近接配置する構成とすることも可能である。
【００５３】
さらに、上記実施形態のストーカ式還元炉に代えて、一般的なストーカ焼却炉の最終段（後燃焼段）の後燃焼ストーカを、上記ストーカ式還元炉と同様の構造に置換したストーカ式複合炉を採用することもできる。すなわち、図１２に示すように、ストーカ式複合炉１００は、空冷火格子１０１を有する乾燥ストーカ１０２及び燃焼ストーカ１０３の後段に、フレーム一体型水冷火格子４３を有する水冷ストーカ１０４を備え、空冷式の乾燥ストーカ１０２及び燃焼ストーカ１０３にはそれらの下部から燃焼用空気Ｅを供給し、フレーム一体型水冷火格子４３の下部からは高温（１１００〜１３００℃程度）で低酸素濃度の還元ガスＢを供給するように構成している。フレーム一体型水冷火格子は、図３〜図１１で示したものと同様の構成を採用できる。ストーカ式複合炉１００は、水冷ストーカ１０４の上部炉内を加熱するための加熱バーナ１０６を備えることができ、また、水冷ストーカ１０４の上流部に還元剤を供給するための還元剤供給装置１０７を備えることができる。
【００５４】
斯かる構成のストーカ式複合炉１００によれば、投入口１０５から投入された可燃ごみは、乾燥ストーカ１０２で乾燥され、燃焼ストーカ１０３で燃焼して焼却灰となった後、水冷ストーカ１０４において高温の還元ガスによって焼却灰中の酸化鉄が還元処理される。
【００５５】
このように、ストーカ式複合炉１００は、乾燥ストーカ１０２及び燃焼ストーカ１０３で焼却処理された焼却灰の顕熱を利用し、さらに水冷ストーカ１０４においてフレーム一体型水冷火格子４３の下から高温の還元ガスを供給することで、効率的に焼却灰中の磁性物（酸化鉄）の還元処理を行うことができる。
【００５６】
なお、ストーカ式複合炉１００は、焼成を目的とする場合は、フレーム一体型水冷火格子４３の下部から供給される高温ガスは還元ガスでなくても良いが、その場合には、酸化鉄を還元処理するための還元炉が別途併設される。従来の一般的な水冷ストーカ式焼却炉による焼却灰の焼成は、火格子上面から一方向の加熱となり、焼却灰が断熱層となって熱伝導効率が悪いが、図１２に示すようなストーカ式複合炉の場合、緩やかな撹拌とストーカ下部からの高温ガス供給が加わるため、焼却灰の焼成速度が増し、外部燃料の削減に大きく貢献する。
【００５７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、形態の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ ごみ処理施設
２ ごみ焼却炉
３ 焼却灰
４ 磁力選別機
５ 磁性物（酸化鉄）
６ 非磁性物（焼却灰）
７ 溶融炉
８ スラグ
９ 溶融飛灰
１０ 破砕機
１１ 篩
１５、１５Ａ 還元炉
２０ 分別処理施設
３０ リサイクル施設
４３ フレーム一体型水冷火格子
４３Ａ 固定火格子
４３Ｂ 可動火格子
５６、５７、５１、５２ 支持部
５３、５８ 連結部
５３ａ、５８ａ 耐火性保護層
６３，６４ 冷却水流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却炉と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別機と、磁力選別機により選別された磁性物を還元金属化処理する還元炉と、を備えていることを特徴とするごみ処理施設。
【請求項２】
前記磁性物を還元炉に投入する前に前記磁性物に廃プラスチックを混合して成形する混合・成形機を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のごみ処理施設。
【請求項３】
前記磁性物を廃プラスチックと混合する前に該磁性物を破砕する破砕機と、該破砕機により破砕した磁性物を所定粒径以下に篩い分ける篩と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のごみ処理施設。
【請求項４】
前記還元炉の排ガスを、前記ごみ焼却炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理設備を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のごみ処理施設。
【請求項５】
ごみ処理施設が前記磁力選別機で選別された非磁性物を溶融処理する溶融炉を更に備え、前記還元炉の排ガスを、前記溶融炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理施設を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のごみ処理施設。
【請求項６】
前記還元炉は、フレーム一体型水冷火格子を備えるとともに該フレーム一体型水冷火格子下部から高温還元ガスが供給される水冷ストーカを備え、
前記フレーム一体型水冷火格子は、左右の炉壁をそれぞれ貫通して延びる左右一対の支持部と該一対の支持部間を連結する連結部とが一体形成され、前記連結部の表面に耐火性保護層が設けられ、前記支持部及び連結部を連通する冷却水流路が内部に形成され、前記支持部の炉壁外側部位に冷却水の出入口を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のごみ処理施設。
【請求項７】
火格子下部から空気が供給される乾燥ストーカと、前記乾燥ストーカの後段に配置され火格子下部から空気が供給される燃焼ストーカと、前記燃焼ストーカの後段に配置されフレーム一体型水冷火格子を備えるとともに下部から高温ガスが供給される水冷ストーカと、を備えるストーカ式複合炉であって、
前記フレーム一体型水冷火格子は、左右の炉壁をそれぞれ貫通して延びる左右一対の支持部と該一対の支持部間を連結する連結部とが一体形成され、前記連結部の表面に耐火性保護層が設けられ、前記支持部及び連結部を連通する冷却水流路が内部に形成され、前記支持部の炉壁外側部位に冷却水の出入口を備える前記ストーカ式複合炉を有することを特徴とする、ごみ処理施設。
【請求項８】
ごみ焼却炉において可燃ごみを焼却処理する工程と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別工程と、磁力選別工程により選別された磁性物を還元炉において還元金属化処理する工程と、を含むことを特徴とするごみ処理方法。
【請求項９】
前記還元金属化処理する工程において、廃プラスチックを還元剤として用いることを特徴とする請求項８に記載のごみ処理方法。
【請求項１０】
廃プラスチックを前記磁性物と混合、成形してペレット化することを特徴とする請求項９に記載のごみ処理方法。
【請求項１１】
前記磁性物を廃プラスチックと混合する前に該磁性物を破砕機によって破砕する破砕工程と、破砕した磁性物を所定粒径以下に篩い分ける篩工程と、を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載のごみ処理方法。
【請求項１２】
前記還元炉の排ガスを、前記ごみ焼却炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理工程を更に含むことを特徴とする請求項８〜１１の何れかに記載のごみ処理方法。
【請求項１３】
前記磁力選別工程で磁力選別された非磁性物を溶融炉で処理する溶融処理工程と、前記還元炉の排ガスを、前記溶融炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理工程とを、更に含むことを特徴とする請求項８〜１２の何れかに記載のごみ処理方法。
【請求項１】
ごみ焼却炉と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別機と、磁力選別機により選別された磁性物を還元金属化処理する還元炉と、を備えていることを特徴とするごみ処理施設。
【請求項２】
前記磁性物を還元炉に投入する前に前記磁性物に廃プラスチックを混合して成形する混合・成形機を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のごみ処理施設。
【請求項３】
前記磁性物を廃プラスチックと混合する前に該磁性物を破砕する破砕機と、該破砕機により破砕した磁性物を所定粒径以下に篩い分ける篩と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のごみ処理施設。
【請求項４】
前記還元炉の排ガスを、前記ごみ焼却炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理設備を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のごみ処理施設。
【請求項５】
ごみ処理施設が前記磁力選別機で選別された非磁性物を溶融処理する溶融炉を更に備え、前記還元炉の排ガスを、前記溶融炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理施設を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のごみ処理施設。
【請求項６】
前記還元炉は、フレーム一体型水冷火格子を備えるとともに該フレーム一体型水冷火格子下部から高温還元ガスが供給される水冷ストーカを備え、
前記フレーム一体型水冷火格子は、左右の炉壁をそれぞれ貫通して延びる左右一対の支持部と該一対の支持部間を連結する連結部とが一体形成され、前記連結部の表面に耐火性保護層が設けられ、前記支持部及び連結部を連通する冷却水流路が内部に形成され、前記支持部の炉壁外側部位に冷却水の出入口を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のごみ処理施設。
【請求項７】
火格子下部から空気が供給される乾燥ストーカと、前記乾燥ストーカの後段に配置され火格子下部から空気が供給される燃焼ストーカと、前記燃焼ストーカの後段に配置されフレーム一体型水冷火格子を備えるとともに下部から高温ガスが供給される水冷ストーカと、を備えるストーカ式複合炉であって、
前記フレーム一体型水冷火格子は、左右の炉壁をそれぞれ貫通して延びる左右一対の支持部と該一対の支持部間を連結する連結部とが一体形成され、前記連結部の表面に耐火性保護層が設けられ、前記支持部及び連結部を連通する冷却水流路が内部に形成され、前記支持部の炉壁外側部位に冷却水の出入口を備える前記ストーカ式複合炉を有することを特徴とする、ごみ処理施設。
【請求項８】
ごみ焼却炉において可燃ごみを焼却処理する工程と、ごみ焼却炉から排出した焼却灰から磁性物を磁力選別する磁力選別工程と、磁力選別工程により選別された磁性物を還元炉において還元金属化処理する工程と、を含むことを特徴とするごみ処理方法。
【請求項９】
前記還元金属化処理する工程において、廃プラスチックを還元剤として用いることを特徴とする請求項８に記載のごみ処理方法。
【請求項１０】
廃プラスチックを前記磁性物と混合、成形してペレット化することを特徴とする請求項９に記載のごみ処理方法。
【請求項１１】
前記磁性物を廃プラスチックと混合する前に該磁性物を破砕機によって破砕する破砕工程と、破砕した磁性物を所定粒径以下に篩い分ける篩工程と、を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載のごみ処理方法。
【請求項１２】
前記還元炉の排ガスを、前記ごみ焼却炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理工程を更に含むことを特徴とする請求項８〜１１の何れかに記載のごみ処理方法。
【請求項１３】
前記磁力選別工程で磁力選別された非磁性物を溶融炉で処理する溶融処理工程と、前記還元炉の排ガスを、前記溶融炉の排ガスと併せて処理する排ガス処理工程とを、更に含むことを特徴とする請求項８〜１２の何れかに記載のごみ処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−５６３９２（Ｐ２０１１−５６３９２Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０８５５３（Ｐ２００９−２０８５５３）
【出願日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
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