廃棄物処理プラント，廃棄物処理プラントの運転方法
【課題】本発明は安定的に溶融炉の運転を行うことを目的とする。
【解決手段】本発明は、第一の手段として、熱分解残渣を排出する熱分解炉と熱分解残渣が供給される溶融炉との間に、熱分解残渣を粉砕する粉砕力を熱分解残渣の状態に基づいて変更することが可能な粉砕機を備えたことを特徴とする。また、第二の手段として、一方の設備系統における熱分解残渣を排出する熱分解炉と熱分解残渣が供給される溶融炉との間に、複数の設備系統における熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統を流れる熱分解残渣と混合する混合装置を備えたことを特徴とする。
【効果】本発明によれば、安定的に溶融炉の運転を行うことが可能となる。
【解決手段】本発明は、第一の手段として、熱分解残渣を排出する熱分解炉と熱分解残渣が供給される溶融炉との間に、熱分解残渣を粉砕する粉砕力を熱分解残渣の状態に基づいて変更することが可能な粉砕機を備えたことを特徴とする。また、第二の手段として、一方の設備系統における熱分解残渣を排出する熱分解炉と熱分解残渣が供給される溶融炉との間に、複数の設備系統における熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統を流れる熱分解残渣と混合する混合装置を備えたことを特徴とする。
【効果】本発明によれば、安定的に溶融炉の運転を行うことが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃棄物処理プラント，廃棄物処理プラントの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を熱分解炉で熱分解した後、熱分解ガスと熱分解残渣に分離し、熱分解残渣は残渣中の金属分を除去した後に溶融炉で燃焼溶融処理するガス化溶融システムがある。熱分解炉に供給する廃棄物は水分，可燃分，灰分から構成され、一般にこれらの構成割合が一定であり続けることは少ない。また、廃棄物の形状も様々である。例えば、廃棄物処理量はあまり変化しない状態において廃棄物の水分率が急増した場合、熱分解炉で水分を蒸発するために熱が必要となり、熱分解炉の温度が一時的に急低下する可能性がある。この時、熱分解炉で生成した熱分解残渣は通常の状態とは異なるため、熱分解炉の下流側に設置した溶融炉の燃焼状態に影響する可能性もある。以上のように、熱分解炉に供給する廃棄物の質や供給量の変化は、熱分解炉や溶融炉が安定に運転できない事象につながる場合がある。
【０００３】
そこで特許文献１では、熱分解炉に供給する廃棄物の質や供給量の変動が発生した場合、熱分解炉に供給する廃棄物の供給量を増減して、予め設定され熱分解炉が熱分解に必要な最小必要温度以上になるように廃棄物量を供給及び制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４４２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術は、熱分解炉から排出される熱分解残渣の可燃分や熱分解の程度が所定の状態に保たれるように熱分解炉に供給する廃棄物の量を制御する技術であり、熱分解残渣を排出する熱分解炉出口から上流側の位置で熱分解中の残渣の温度を計測する。そのため、熱分解残渣の状態の変動を感知するまでに既に熱分解炉に供給した廃棄物については考慮していない。即ち、廃棄物の質や供給量の変動を熱分解炉の内部で感知した後、プラントの運転条件を変更して安定な運転状態に戻す間、一時的に可燃分や熱分解の程度が所定の状態にない熱分解残渣が発生する。特許文献１には、一時的に可燃分や熱分解の程度が所定の状態にない熱分解残渣の処理方法について開示していない。
【０００６】
前述の処理方法として、一時的にプラントが不安定な状態で発生した熱分解残渣はそのまま溶融炉で処理することが考えられる。例えば、前述のように水分の多い廃棄物を熱分解して熱分解炉の温度が下がった場合、熱分解温度が下がることによって熱分解されない可燃分が増加する。このため、熱分解残渣中の可燃分量が増加する。熱分解残渣を燃料として燃焼する溶融炉では急に可燃分が増加するため、可燃分量と空気の割合が変化する燃焼状態の急変により燃焼温度が上昇したり、ＣＯが多量発生したりする可能性があり、溶融炉に影響を与える。また、熱分解温度の低下は、熱分解炉において十分に廃棄物を熱分解できないことを意味し、燃焼に適さないいわゆる生焼けの熱分解残渣の量が一時的に増加する可能性もある。この時、燃焼不適物の増加を引き起こし、溶融炉で本来処理されるべきものが処理されないことを意味し、溶融炉に影響を与える。
【０００７】
よって、本発明は安定的に溶融炉の運転を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第一の手段として、熱分解残渣を排出する熱分解炉と熱分解残渣が供給される溶融炉との間に、熱分解残渣を粉砕する粉砕力を熱分解残渣の状態に基づいて変更することが可能な粉砕機を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第二の手段として、一方の設備系統における熱分解残渣を排出する熱分解炉と熱分解残渣が供給される溶融炉との間に、複数の設備系統における熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統を流れる熱分解残渣と混合する混合装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安定的に溶融炉の運転を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の熱分解残渣の粉砕制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図（実施例１）。
【図２】廃棄物の供給量及び質が変動した時のプラント挙動を示した図。
【図３】廃棄物の水分率，熱分解残渣の温度、及び粉砕機の粉砕力の制御結果を示す図。
【図４】本発明の熱分解残渣の混合制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図（実施例２）。
【図５】本発明の熱分解残渣の混合及び貯留制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は一般ごみのガス化溶融炉や汚泥処理施設などの廃棄物処理プラントにおいて、熱分解炉に供給する廃棄物の質や供給量の変化が生じて所定の状態にない熱分解残渣が発生しても、この熱分解残渣が下流側の溶融炉に与える影響を抑制し、安定にプラントの運転を継続する発明に関するものである。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１における熱分解残渣の粉砕制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図を示す。破砕された廃棄物１をロータリーキルンや流動層を用いた熱分解炉２に供給し、還元雰囲気で加熱して熱分解した後、熱分解ガス３と熱分解残渣４を生成する。本実施例では熱分解炉としてロータリーキルンを用いた例を示す。熱分解炉２の排出部５０から排出された熱分解残渣４は４５０℃程度であり発火の可能性があるので、熱分解残渣冷却装置５で８０℃以下程度に冷却する。ここで、排出部５０とは熱分解炉２で熱分解された熱分解残渣を下流側の熱分解残渣冷却装置５に供給する経路の起点となる位置である。従って、熱分解残渣が熱分解炉２から排出され、熱溶融炉１９に供給されるまでの経路の起点ともなる。冷却装置５で冷却された熱分解残渣は粉砕機６で粉砕して小径化し、分級器７で粗大なものを分離する。なお、粉砕機６としてボールミルやロッドミルなどがある。分級器７で分離された粗大な熱分解残渣８はさらに磁選器などの金属類分離装置１０で金属類を分離回収し、回収した金属類１１は金属貯留バンカ１２に送る。金属貯留バンカ１２の金属類は有価物として定期的に系外に搬送する。また、金属類分離装置１０で分離した金属類以外の燃焼不適物１３は、燃焼不適物貯留バンカ１４に送る。燃焼不適物貯留バンカ１４の燃焼不適物は、処理不能物として最終処分場に埋める。
【００１４】
一方、粗大な金属類や燃焼不適物を取り除いた熱分解残渣９は、熱分解残渣供給ホッパ１５で一時的に貯留する。熱分解残渣供給ホッパ１５の熱分解残渣は熱分解残渣搬送装置１６に送り、時間当たり一定量を熱分解残渣搬送空気ファン１７から供給する空気で溶融炉１９に搬送する。熱分解残渣は溶融炉１９の供給部５１から溶融炉内に供給される。ここで、供給部５１とは熱分解残渣搬送装置１６から搬送された熱分解残渣を下流側の溶融炉１９に供給する経路の終点となる位置である。従って、熱分解残渣が熱分解炉２から排出され、熱溶融炉１９に供給されるまでの経路の終点ともなる。溶融炉１９に空気とともに供給した熱分解残渣１８は、熱分解残渣１８とは別系統から供給した燃焼空気２０とともに完全燃焼する。溶融炉１９における燃焼温度は１３００℃以上となるため、熱分解残渣中の灰分がスラグ化する。また、燃焼によって生じた排ガス２１は、熱回収した後、系外に排出する。本実施例では、熱分解残渣を排出する熱分解炉２の排出部５０を起点とし、熱分解残渣を供給する溶融炉１９の供給部５１を終点とする経路に熱分解残渣が流れることになる。そして、前記経路の両端を構成する熱分解炉２と溶融炉１９の間に熱分解残渣冷却装置５，粉砕機６，分級器７，熱分解残渣供給ホッパ１５，熱分解残渣搬送装置１６を備える。
【００１５】
ここで、熱分解炉２で熱分解中の熱分解残渣の状態は以下に示すような検知装置２２で測定したデータから予測できる。例えば、（１）熱分解炉内に設置した熱分解残渣の温度あるいは周辺の壁面温度を測定する温度計、（２）熱分解ガスの流量を測定する流量計、（３）熱分解ガスの組成比を測定するガス組成分析計、又は（４）熱分解残渣の硬度を測定する硬度計である。なお、（１）の温度計では直接熱分解残渣の温度や壁面温度が測れない場合、その他のデータより前記温度を推定する温度検知手段を用いても良い。（２）乃至（４）でも同様であり、直接、熱分解ガスの流量・ガス組成比・熱分解残渣の硬度が測れない場合、別のデータより推定する検知手段を用いることも可能である。
【００１６】
熱分解炉２は熱分解残渣４の温度が所定の温度になるように運転するため、温度計（１）を利用すると直接的に熱分解残渣の状態を把握可能である。また、熱分解温度の高低や熱分解残渣中における可燃分量の増減に応じて熱分解ガスの量が増減するため、流量計（２）を利用すると熱分解状態や廃棄物性状が予測できる。さらにガス組成分析計（３）を利用して熱分解ガスの組成を調べると、熱分解残渣中に含まれている水分や可燃分量が予測可能である。また、熱分解残渣の硬度を硬度計（４）を利用して測定すると、硬度によって熱分解の程度が予測可能である。熱分解の程度が進むにつれて、熱分解残渣の硬度が上昇するからである。このように、各種の計測器を用いることで熱分解残渣の状態を容易に把握可能である。
【００１７】
以上の構成を備える廃棄物処理プラントにおいて、熱分解炉２に供給する廃棄物１の供給量や質に急な変動が発生した場合、熱分解炉２において熱分解の状態が変化する。廃棄物１の供給量や質の変動に対するプラント機器の挙動を図２に示す。本実施例は廃棄物１の供給量や質の一時的な変動を対象としているため、廃棄物の質が変動しても処理量はほぼ一定として考える。そのため、廃棄物中の水分率や可燃分率の増加は廃棄物中の灰分率の低下を意味する。
【００１８】
まず、廃棄物の供給量，廃棄物中の水分率及び廃棄物中の可燃分比率が急増した場合、熱分解炉２において熱分解に必要な熱量が一時的に増加するため、廃棄物が十分に熱分解できなくなる可能性がある。一般に、熱分解が十分でない熱分解残渣の状態は、粒径が大きくなり数センチの大きさになることもある。この熱分解残渣は揮発分が通常時よりも多く、やわらかいことが多い。この時、一時的に増加した廃棄物１の熱吸収にともなって熱分解炉２の壁面温度が低下することや、熱分解残渣中に揮発分が残存するために熱分解ガスの流量が低下することが発生する。また、熱分解ガスの組成は可燃分の比率が減少したり、水分の比率が増加したりする。これらの現象は熱分解炉２に設置した検知装置２２で検知可能である。検知した情報は電気信号２３として、制御装置２４で受信する。また、検知した信号２３から得た量や温度、また粉砕機６の粉砕力の状態はモニタなどの出力装置１００で監視する。
【００１９】
ここで、熱分解炉２の排出部５０から粉砕機６までに熱分解残渣が移動する時間は、予め時間遅れを試運転などで計測しておくと予測可能である。また、熱分解炉２から粉砕機６までの容積を廃棄物の体積流量で割ると、概ねの滞留時間が分かるので、この時間を時間遅れとしても良い。この予測した時間に合うように、制御装置２４から粉砕機６の粉砕力を増加する信号２５を送信する。また、予め熱分解残渣の温度などといった検知装置２２の検知信号と粉砕力の関係を調査しておくと、この関係を制御装置に関数化して組み込める。これにより、粉砕力の増加幅を決めることができる。この粉砕力の調整により、熱分解の十分でない粗大な熱分解残渣も粉砕後の粒径が大きくなることを抑制できる。なお、粉砕力を大きくするには粉砕機の加振力を大きくすればよい。粒径の大型化を抑制できるため、分級器７に達した熱分解残渣が燃焼不適物として系外に排出する量を低減できる。系外排出量の低減は最終処分場への搬送量の低減となり、環境への負荷も減少する。また、熱分解残渣の粒径が大きいままでは、溶融炉１９において着火できずに燃え残るような熱分解残渣が発生し、溶融炉内の温度の維持に影響をきたすことになる。しかし、熱分解残渣の粒径を数十〜千μｍ程度の低粒径に調整すると、溶融炉１９において着火時間などの特性はあまり変化しないので、燃焼状態を安定に保ちやすくなる。
【００２０】
一方、熱分解炉２に供給する廃棄物１の供給量や廃棄物中の水分率及び廃棄物中の可燃分比率が急減した場合、上述と反対の現象が起こる。熱分解炉２において、熱分解に必要な熱量が一時的に減少するため、廃棄物１の単位重量当りの受熱量が増加して廃棄物の熱分解が進む。一般に、熱分解が十分な廃棄物は粒径の小さな熱分解残渣となる。この熱分解残渣は揮発分が通常時よりも少なく、硬い場合が多い。この時、熱分解炉２の壁面温度上昇や、熱分解ガスの流量増加及び熱分解ガスの組成が可燃分の比率が増加したり、水分の比率が減少したりする。そのため、検知装置２２で検知可能である。従って、粉砕機６の粉砕力を低下すれば、熱分解状態の十分な熱分解残渣が過度の粉砕によって小さくなりすぎることを回避できる。熱分解残渣の粒径が小さすぎると、溶融炉１９において熱分解残渣が空気に追随して移動しやすくなるため、燃焼する位置が変化する可能性が生じる。
熱分解残渣が所定の燃焼位置で燃えないことにより、ＣＯなどのガスが発生する可能性が高くなるため、粉砕機６の粉砕力を低下させ熱分解残渣が過度の粉砕によって小さくなり過ぎることを防ぐ必要があるためである。
【００２１】
本実施例では、熱分解残渣を排出する熱分解炉２と熱分解残渣が供給される溶融炉１９との間に、熱分解残渣４を粉砕する粉砕力を熱分解残渣４の状態に基づいて変更することが可能な粉砕機６を備える。なお、熱分解残渣の状態とは、熱分解残渣の粒径によって規定される。また、熱分解残渣が所定の状態にある場合とは、熱分解炉２が設計時に想定された通常の熱分解能力を発揮した場合に規定される熱分解残渣の粒径の範囲である。
【００２２】
ここで、熱分解残渣の状態に基づいて粉砕機６の粉砕力を変更する方法について説明する。熱分解残渣の状態を検知する検知装置２２では、前述の通り熱分解ガスの流量や組成などを検知することが可能であるが、以下では熱分解残渣の温度を用いて説明する。
【００２３】
図３は、横軸に時間をとり、縦軸に熱分解炉２に供給する廃棄物の水分率，熱分解残渣の温度，粉砕機の粉砕力をそれぞれ示している。そして、時刻ｔ１において熱分解炉２に供給する廃棄物の水分率が急上昇し、Δｔ２だけ経過した後に廃棄物の水分率が戻った場合を考える。時刻ｔ１で廃棄物の水分率が急上昇しても、熱分解炉２に配置された検知装置２２が熱分解残渣の所定状態からの変化（即ち、熱分解炉２に供給された廃棄物の質や量の変化）を検知するには時間遅れが生じる。図３では、時刻ｔ１からある時間遅れが生じ、時刻ｔ２で初めて検知装置２２が熱分解残渣の状態の変化を熱分解残渣の温度低下として検知している。そのため、時刻ｔ１から時刻ｔ２までに既に熱分解炉２に供給された水分率が高い廃棄物の処理方法が問題となる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までに既に熱分解炉２に供給された水分率が高い廃棄物は、前述の通り、熱分解炉２から排出されても熱分解残渣の粒径が大きく、そのまま溶融炉１９に供給することは困難である。そこで、本実施例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までに既に熱分解炉２に供給された水分率が高い廃棄物により生成する熱分解残渣を粉砕機６で粉砕する際の粉砕力をｆ０からｆ１まで増加することで、熱分解残渣の粒径を溶融炉１９に適した大きさに調整する。ここで、粉砕機６の粉砕力ｆ０は、熱分解炉２から排出される熱分解残渣が所定の状態にある場合に、熱溶融炉１９への供給に適した熱分解残渣の粒径を得られるように定めている。そして、熱分解残渣が所定の状態にある場合とは、廃棄物処理プラントを通常運転する際に熱分解炉２に供給する廃棄物の供給量，水分率及び可燃分率と熱分解炉２の運転条件で得られる熱分解残渣の粒径で規定できると言い換えることもできる。
【００２４】
また、本実施例では、時刻ｔ２で熱分解炉２に配置された検知装置２２が熱分解残渣の状態の変化（熱分解残渣の温度低下）を検知してから、更に所定の時間遅れΔｔ１だけ遅れた時刻ｔ３で粉砕機６の粉砕力を増加させている。時刻ｔ２で検知装置２２に到達した熱分解中の熱分解残渣が冷却装置５を経て粉砕機６に至るまでには、更に所定の時間がかかるためである。この時間遅れΔｔ１は、試運転などで計測しておくと予測可能である。なお、粉砕機６の粉砕力を増加させる時間Δｔ２″は、熱分解炉２に廃棄物の水分率が一時的に高くなったΔｔ２′の間だけ発生した熱分解残渣の量を粉砕機の処理速度で除した時間である。このΔｔ２′は、熱分解炉２に設けられた検知装置２２が検知する熱分解残渣の状態によって定めることが可能である。また、一般に単位時間の熱分解残渣発生量Ｍは事前に分っているので、Δｔ２′とＭを乗すると状態変化が発生した熱分解残渣発生量を求められる。図３では、廃棄物の水分率が急上昇した場合について説明したが、廃棄物の供給量や可燃分の急変に対しても、同様に粉砕機の粉砕力を制御することで対応可能である。
【００２５】
このように、本実施例の廃棄物プラントにおいて、熱分解残渣を排出する熱分解炉２と熱分解残渣が供給される溶融炉１９との間に、熱分解残渣４を粉砕する粉砕力を熱分解残渣４の状態に基づいて変更することが可能な粉砕機６を備えることで、所定の状態にない熱分解残渣によって溶融炉における熱分解残渣の直下時間や燃焼率が変動するといった影響を抑制することが可能となり、燃焼状態を安定に維持し、安定的に溶融炉の運転を行うことが可能となる。これにより、ＣＯなどの増加を抑制することや、急激に燃焼状態が変化することによる溶融炉内壁の損傷を抑制することが可能である。また、粗大な熱分解残渣が発生するときは、粒径を小径化することで燃焼不適物として系外に排出する量を低下できる。系外排出量の低下は最終処分場への運込み量の低下となり、環境への負荷を減少させることも可能である。
【実施例２】
【００２６】
図４は、実施例２における熱分解残渣の混合制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図である。一般に廃棄物処理プラントは複数の設備系統をもつ。ここで、設備系統とは廃棄物を熱分解する熱分解炉と前記熱分解炉が生成する熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉で構成され、熱分解残渣が熱分解炉から排出され熱溶融炉に供給されるまでの経路を実施例１と同様に備える。これらの各々の設備系統で生成する熱分解残渣は、常時完全に同じ組成や温度であることは少ない。また、設備系統毎に運転条件を変更することが可能である。本実施例は、これらの特性を利用して廃棄物処理プラントを安定に運転するものである。図４では２つの設備系統Ａ，Ｂについて説明するが、それ以上の設備系統数を有するプラントにも適用可能である。
【００２７】
一方の設備系統Ａには、図１と同様に廃棄物を加熱して熱分解する熱分解炉２ａと熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉１９ａを備え、熱分解炉２ａから排出した熱分解残渣を冷却装置５ａ，粉砕機６ａ，分級器７ａを経て溶融炉１９ａに供給する点は同じである。但し、分級器７ａにおいて粗大なものを除いた熱分解残渣が、熱分解残渣供給ホッパ１５ａ又は熱分解残渣の混合装置２８のいずれかに送ることができる点が異なっている。また、他方の設備系統Ｂにも、図１と同様に廃棄物を加熱して熱分解する熱分解炉２ｂと熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉１９ｂを備え、熱分解炉２ｂから排出した熱分解残渣を冷却装置５ｂ，粉砕機６ｂ，分級器７ｂを経て溶融炉１９ｂに供給する点は同じである。そして、分級器７ｂからも熱分解残渣を熱分解残渣の混合装置２８に送ることができる。熱分解残渣の混合装置２８への熱分解残渣の搬送流量は、分級器７ａは流量調節装置２６ａで、分級器７ｂは流量調節装置２６ｂで調節可能である。混合装置２８で混合した複数の設備系統の熱分解残渣は、流量調節装置２９ａ及び２９ｂで各設備系統に戻す量を調整できる。
【００２８】
以上の特徴を備える廃棄物プラントにおいて、片方の設備系統で廃棄物の供給量や廃棄物中の水分率，廃棄物中の可燃分比率が急変した場合を考える。図の左側の系である設備系統Ａで廃棄物の変動が生じ、設備系統Ｂと熱分解状態の違う熱分解残渣が発生したとする。ここで、熱分解炉２ａから分級器７ａまでにこの熱分解残渣が移動する時間は、予め時間遅れを試運転などで計測しておくと予測可能である。熱分解残渣が分級器７ａに到達した時間に合わせ、混合装置２８に熱分解残渣を移動する信号を制御装置２４から流量調節装置２６ａと２７ａに送信する。信号を受信した流量調節装置２６ａは廃棄物の変動時間分だけ混合装置２８へ熱分解残渣を送り、流量調節装置２７ａは熱分解残渣供給ホッパ１５ａへ熱分解残渣を搬送するのを中止する。同時に、図の右側の系統である設備系統Ｂからも熱分解残渣を混合装置２８に搬送するため、制御装置２４から信号を流量調節装置２６ｂと２７ｂに信号を送信する。信号を受信した流量調節装置２６ｂは混合装置２８へ熱分解残渣を送り、流量調節装置２７ｂは熱分解残渣供給ホッパ１５ｂへの熱分解残渣の搬送速度を減速するか、停止する。混合装置２８における熱分解残渣の混合の比率はプラント毎、運転状況ごとに異なるので、予め調査して決める。混合装置２８において熱分解残渣は出来る限り均等に混ざり合うことが望ましい。そのため混合装置２８は内部に羽のついたリボンブレンダのような機器で機械的な混合をすることが望ましい。混合された熱分解残渣は混合装置２８から流量調節装置２９ａを経て、熱分解残渣供給ホッパ１５ａに戻し入れる。これにより、熱分解状態の違う熱分解残渣の影響で、溶融炉１９ａの燃焼状態が急変するような事象を抑制することが可能になる。また、混合装置２８から熱分解残渣を戻す時は、図のように流量調節装置２９ｂを稼動して供給量の過不足が起きないように制御することが望ましい。
【００２９】
本実施例では、一方の設備系統である設備系統Ａにおける熱分解残渣を排出する熱分解炉２ａと熱分解残渣が供給される溶融炉１９ａとの間に、前記複数の設備系統Ａ，Ｂにおける熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統である設備系統Ｂの経路を流れる熱分解残渣と混合する混合装置２８を備えている。例えば、設備系統Ａの熱分解炉２ａに供給する廃棄物の水分率が増加すると、熱分解残渣の粒径は大きくなるため、この熱分解残渣をそのまま溶融炉１９ａに供給することは困難である。そこで、本実施例では設備系統Ｂの熱分解炉２ｂから排出された熱分解残渣を混合装置２８に供給し、設備系統Ａからの熱分解残渣と混合することで、粒径が大きい熱分解残渣の時間当たりの供給量を減少させることが出来る。従って、熱分解炉２ａの下流側に配置された溶融炉１９ａに与える影響を抑制することが可能となり、溶融炉１９ａを安定的に運転させることができる。即ち、一部の設備系統で熱分解炉２に供給する廃棄物の供給量や廃棄物中の水分率，廃棄物中の可燃分比率が急変した場合に、混合装置２８で複数の設備系統の熱分解残渣を混合することにより、所定の状態にない熱分解残渣を溶融炉に供給する時間当たりの量を減少させることが出来る。そのため、混合装置２８を設置しない場合に比べ、熱分解炉２ａに供給する廃棄物の質や量の変動に伴う熱分解残渣の状態の変動を抑制することで、下流側の溶融炉１９ａに与える影響を抑えることが可能である。
【実施例３】
【００３０】
図５は、実施例２のシステムに、さらに熱分解残渣貯留ホッパ３３を設置した実施例である。実施例２に追加した機器について説明する。分級器７ａにおいて粗大なものを除いた熱分解残渣は、熱分解残渣供給ホッパ１５ａあるいは熱分解残渣の混合装置２８あるいは熱分解残渣貯留ホッパ３３のいずれかに送ることができる。また、分級器７ｂからも熱分解残渣を熱分解残渣の混合装置２８あるいは熱分解残渣貯留ホッパ３３に送ることができる。分級器７ａは流量調節装置３０ａで、分級器７ｂは流量調節装置３０ｂで熱分解残渣貯留ホッパ３３への熱分解残渣の搬送流量を調節可能である。混合装置２８で混合した複数設備系統の熱分解残渣は、流量調節装置２９ａ及び２９ｂで各設備系統に戻すことと、流量調節装置３２で混合装置２８の下流側に設けられた熱分解残渣貯留ホッパ３３に搬送することが可能である。熱分解残渣貯留ホッパ３３に貯留した熱分解残渣は、流量調節装置３１ａ及び３１ｂで各系統に戻す量を調整し、熱分解残渣供給ホッパ１５ａに搬送することができる。以上の特徴を備える廃棄物プラントにおいて、廃棄物１の供給量や質に急な変動が起きた場合の運転方法について説明する。
【００３１】
実施例２と同様、片方の設備系統Ａで熱分解炉２ａに供給する廃棄物の供給量や廃棄物中の水分率や廃棄物中の可燃分比率が急変した場合を考える。この時、以下のように熱分解残渣貯留ホッパ３３を利用して、プラントの運転が不安定になる現象を抑制可能である。所定の状態にない熱分解残渣が分級器７ａに到達した時間に合わせ、熱分解残渣貯留ホッパ３３に移動する信号を制御装置２４から流量調節装置３０ａに送信する。なお、熱分解炉２ａから分級器７ａまでに熱分解残渣が移動する時間は、予め時間遅れを試運転などで計測しておくと予測可能である。信号を受信した流量調節装置３０ａは、廃棄物の変動時間分だけ熱分解残渣貯留ホッパ３３へ所定の状態にない熱分解残渣を送る。熱分解残渣貯留ホッパ３３中の熱分解残渣は、流量調節装置３１ａを調整し、少量ずつ系統に戻入れれば下流の溶融炉１９ａに影響を与えずに処理が可能となる。また、設備系統Ａへの戻入れ量は熱分解残渣貯留ホッパ３３に送った量とつりあうように、流量調節装置３１ａの稼働時間を設定すると良い。また、実施例２と同様、廃棄物の質などの変動を検知し、混合装置２８で熱分解残渣を混合した後、熱分解残渣貯留ホッパ３３に搬送する。熱分解残渣の性状が極端に通常と違う場合、実施例２のように全量を設備系統Ａに戻入れると溶融炉１９ａの運転に影響が生じる可能性がある。このため、一旦、熱分解残渣貯留ホッパ３３で熱分解残渣を貯留して、少量ずつ系統に戻入れることが可能である本実施例は、プラントの安定運転（即ち、熱分解炉の運転）に対し効果が大きい。
【００３２】
熱分解残渣貯留ホッパ３３から熱分解残渣を戻す時は、図のように流量調節装置３１ａ及び３１ｂを稼動して、複数の設備系統に戻せるようにしておくと良い。例えば廃棄物の性状が変動することが多くなるような事象が生じ、一時的に熱分解残渣の貯留量が増加した場合、複数の設備系統に戻せるようにしておくと、熱分解残渣貯留ホッパ３３の容量が不足するような事態を回避できる。
【００３３】
これにより、熱分解状態の違う熱分解残渣の影響で、溶融炉の燃焼状態が急変するような事象を防止することが可能になる。
【符号の説明】
【００３４】
２，２ａ，２ｂ…熱分解炉、６，６ａ，６ｂ…粉砕機、７，７ａ，７ｂ…分級器、１９，１９ａ，１９ｂ…溶融炉、２２…検知装置、２４…制御装置、２８…混合装置、３３…熱分解残渣貯留ホッパ、１００…出力装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃棄物処理プラント，廃棄物処理プラントの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を熱分解炉で熱分解した後、熱分解ガスと熱分解残渣に分離し、熱分解残渣は残渣中の金属分を除去した後に溶融炉で燃焼溶融処理するガス化溶融システムがある。熱分解炉に供給する廃棄物は水分，可燃分，灰分から構成され、一般にこれらの構成割合が一定であり続けることは少ない。また、廃棄物の形状も様々である。例えば、廃棄物処理量はあまり変化しない状態において廃棄物の水分率が急増した場合、熱分解炉で水分を蒸発するために熱が必要となり、熱分解炉の温度が一時的に急低下する可能性がある。この時、熱分解炉で生成した熱分解残渣は通常の状態とは異なるため、熱分解炉の下流側に設置した溶融炉の燃焼状態に影響する可能性もある。以上のように、熱分解炉に供給する廃棄物の質や供給量の変化は、熱分解炉や溶融炉が安定に運転できない事象につながる場合がある。
【０００３】
そこで特許文献１では、熱分解炉に供給する廃棄物の質や供給量の変動が発生した場合、熱分解炉に供給する廃棄物の供給量を増減して、予め設定され熱分解炉が熱分解に必要な最小必要温度以上になるように廃棄物量を供給及び制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４４２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術は、熱分解炉から排出される熱分解残渣の可燃分や熱分解の程度が所定の状態に保たれるように熱分解炉に供給する廃棄物の量を制御する技術であり、熱分解残渣を排出する熱分解炉出口から上流側の位置で熱分解中の残渣の温度を計測する。そのため、熱分解残渣の状態の変動を感知するまでに既に熱分解炉に供給した廃棄物については考慮していない。即ち、廃棄物の質や供給量の変動を熱分解炉の内部で感知した後、プラントの運転条件を変更して安定な運転状態に戻す間、一時的に可燃分や熱分解の程度が所定の状態にない熱分解残渣が発生する。特許文献１には、一時的に可燃分や熱分解の程度が所定の状態にない熱分解残渣の処理方法について開示していない。
【０００６】
前述の処理方法として、一時的にプラントが不安定な状態で発生した熱分解残渣はそのまま溶融炉で処理することが考えられる。例えば、前述のように水分の多い廃棄物を熱分解して熱分解炉の温度が下がった場合、熱分解温度が下がることによって熱分解されない可燃分が増加する。このため、熱分解残渣中の可燃分量が増加する。熱分解残渣を燃料として燃焼する溶融炉では急に可燃分が増加するため、可燃分量と空気の割合が変化する燃焼状態の急変により燃焼温度が上昇したり、ＣＯが多量発生したりする可能性があり、溶融炉に影響を与える。また、熱分解温度の低下は、熱分解炉において十分に廃棄物を熱分解できないことを意味し、燃焼に適さないいわゆる生焼けの熱分解残渣の量が一時的に増加する可能性もある。この時、燃焼不適物の増加を引き起こし、溶融炉で本来処理されるべきものが処理されないことを意味し、溶融炉に影響を与える。
【０００７】
よって、本発明は安定的に溶融炉の運転を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第一の手段として、熱分解残渣を排出する熱分解炉と熱分解残渣が供給される溶融炉との間に、熱分解残渣を粉砕する粉砕力を熱分解残渣の状態に基づいて変更することが可能な粉砕機を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第二の手段として、一方の設備系統における熱分解残渣を排出する熱分解炉と熱分解残渣が供給される溶融炉との間に、複数の設備系統における熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統を流れる熱分解残渣と混合する混合装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安定的に溶融炉の運転を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の熱分解残渣の粉砕制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図（実施例１）。
【図２】廃棄物の供給量及び質が変動した時のプラント挙動を示した図。
【図３】廃棄物の水分率，熱分解残渣の温度、及び粉砕機の粉砕力の制御結果を示す図。
【図４】本発明の熱分解残渣の混合制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図（実施例２）。
【図５】本発明の熱分解残渣の混合及び貯留制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は一般ごみのガス化溶融炉や汚泥処理施設などの廃棄物処理プラントにおいて、熱分解炉に供給する廃棄物の質や供給量の変化が生じて所定の状態にない熱分解残渣が発生しても、この熱分解残渣が下流側の溶融炉に与える影響を抑制し、安定にプラントの運転を継続する発明に関するものである。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１における熱分解残渣の粉砕制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図を示す。破砕された廃棄物１をロータリーキルンや流動層を用いた熱分解炉２に供給し、還元雰囲気で加熱して熱分解した後、熱分解ガス３と熱分解残渣４を生成する。本実施例では熱分解炉としてロータリーキルンを用いた例を示す。熱分解炉２の排出部５０から排出された熱分解残渣４は４５０℃程度であり発火の可能性があるので、熱分解残渣冷却装置５で８０℃以下程度に冷却する。ここで、排出部５０とは熱分解炉２で熱分解された熱分解残渣を下流側の熱分解残渣冷却装置５に供給する経路の起点となる位置である。従って、熱分解残渣が熱分解炉２から排出され、熱溶融炉１９に供給されるまでの経路の起点ともなる。冷却装置５で冷却された熱分解残渣は粉砕機６で粉砕して小径化し、分級器７で粗大なものを分離する。なお、粉砕機６としてボールミルやロッドミルなどがある。分級器７で分離された粗大な熱分解残渣８はさらに磁選器などの金属類分離装置１０で金属類を分離回収し、回収した金属類１１は金属貯留バンカ１２に送る。金属貯留バンカ１２の金属類は有価物として定期的に系外に搬送する。また、金属類分離装置１０で分離した金属類以外の燃焼不適物１３は、燃焼不適物貯留バンカ１４に送る。燃焼不適物貯留バンカ１４の燃焼不適物は、処理不能物として最終処分場に埋める。
【００１４】
一方、粗大な金属類や燃焼不適物を取り除いた熱分解残渣９は、熱分解残渣供給ホッパ１５で一時的に貯留する。熱分解残渣供給ホッパ１５の熱分解残渣は熱分解残渣搬送装置１６に送り、時間当たり一定量を熱分解残渣搬送空気ファン１７から供給する空気で溶融炉１９に搬送する。熱分解残渣は溶融炉１９の供給部５１から溶融炉内に供給される。ここで、供給部５１とは熱分解残渣搬送装置１６から搬送された熱分解残渣を下流側の溶融炉１９に供給する経路の終点となる位置である。従って、熱分解残渣が熱分解炉２から排出され、熱溶融炉１９に供給されるまでの経路の終点ともなる。溶融炉１９に空気とともに供給した熱分解残渣１８は、熱分解残渣１８とは別系統から供給した燃焼空気２０とともに完全燃焼する。溶融炉１９における燃焼温度は１３００℃以上となるため、熱分解残渣中の灰分がスラグ化する。また、燃焼によって生じた排ガス２１は、熱回収した後、系外に排出する。本実施例では、熱分解残渣を排出する熱分解炉２の排出部５０を起点とし、熱分解残渣を供給する溶融炉１９の供給部５１を終点とする経路に熱分解残渣が流れることになる。そして、前記経路の両端を構成する熱分解炉２と溶融炉１９の間に熱分解残渣冷却装置５，粉砕機６，分級器７，熱分解残渣供給ホッパ１５，熱分解残渣搬送装置１６を備える。
【００１５】
ここで、熱分解炉２で熱分解中の熱分解残渣の状態は以下に示すような検知装置２２で測定したデータから予測できる。例えば、（１）熱分解炉内に設置した熱分解残渣の温度あるいは周辺の壁面温度を測定する温度計、（２）熱分解ガスの流量を測定する流量計、（３）熱分解ガスの組成比を測定するガス組成分析計、又は（４）熱分解残渣の硬度を測定する硬度計である。なお、（１）の温度計では直接熱分解残渣の温度や壁面温度が測れない場合、その他のデータより前記温度を推定する温度検知手段を用いても良い。（２）乃至（４）でも同様であり、直接、熱分解ガスの流量・ガス組成比・熱分解残渣の硬度が測れない場合、別のデータより推定する検知手段を用いることも可能である。
【００１６】
熱分解炉２は熱分解残渣４の温度が所定の温度になるように運転するため、温度計（１）を利用すると直接的に熱分解残渣の状態を把握可能である。また、熱分解温度の高低や熱分解残渣中における可燃分量の増減に応じて熱分解ガスの量が増減するため、流量計（２）を利用すると熱分解状態や廃棄物性状が予測できる。さらにガス組成分析計（３）を利用して熱分解ガスの組成を調べると、熱分解残渣中に含まれている水分や可燃分量が予測可能である。また、熱分解残渣の硬度を硬度計（４）を利用して測定すると、硬度によって熱分解の程度が予測可能である。熱分解の程度が進むにつれて、熱分解残渣の硬度が上昇するからである。このように、各種の計測器を用いることで熱分解残渣の状態を容易に把握可能である。
【００１７】
以上の構成を備える廃棄物処理プラントにおいて、熱分解炉２に供給する廃棄物１の供給量や質に急な変動が発生した場合、熱分解炉２において熱分解の状態が変化する。廃棄物１の供給量や質の変動に対するプラント機器の挙動を図２に示す。本実施例は廃棄物１の供給量や質の一時的な変動を対象としているため、廃棄物の質が変動しても処理量はほぼ一定として考える。そのため、廃棄物中の水分率や可燃分率の増加は廃棄物中の灰分率の低下を意味する。
【００１８】
まず、廃棄物の供給量，廃棄物中の水分率及び廃棄物中の可燃分比率が急増した場合、熱分解炉２において熱分解に必要な熱量が一時的に増加するため、廃棄物が十分に熱分解できなくなる可能性がある。一般に、熱分解が十分でない熱分解残渣の状態は、粒径が大きくなり数センチの大きさになることもある。この熱分解残渣は揮発分が通常時よりも多く、やわらかいことが多い。この時、一時的に増加した廃棄物１の熱吸収にともなって熱分解炉２の壁面温度が低下することや、熱分解残渣中に揮発分が残存するために熱分解ガスの流量が低下することが発生する。また、熱分解ガスの組成は可燃分の比率が減少したり、水分の比率が増加したりする。これらの現象は熱分解炉２に設置した検知装置２２で検知可能である。検知した情報は電気信号２３として、制御装置２４で受信する。また、検知した信号２３から得た量や温度、また粉砕機６の粉砕力の状態はモニタなどの出力装置１００で監視する。
【００１９】
ここで、熱分解炉２の排出部５０から粉砕機６までに熱分解残渣が移動する時間は、予め時間遅れを試運転などで計測しておくと予測可能である。また、熱分解炉２から粉砕機６までの容積を廃棄物の体積流量で割ると、概ねの滞留時間が分かるので、この時間を時間遅れとしても良い。この予測した時間に合うように、制御装置２４から粉砕機６の粉砕力を増加する信号２５を送信する。また、予め熱分解残渣の温度などといった検知装置２２の検知信号と粉砕力の関係を調査しておくと、この関係を制御装置に関数化して組み込める。これにより、粉砕力の増加幅を決めることができる。この粉砕力の調整により、熱分解の十分でない粗大な熱分解残渣も粉砕後の粒径が大きくなることを抑制できる。なお、粉砕力を大きくするには粉砕機の加振力を大きくすればよい。粒径の大型化を抑制できるため、分級器７に達した熱分解残渣が燃焼不適物として系外に排出する量を低減できる。系外排出量の低減は最終処分場への搬送量の低減となり、環境への負荷も減少する。また、熱分解残渣の粒径が大きいままでは、溶融炉１９において着火できずに燃え残るような熱分解残渣が発生し、溶融炉内の温度の維持に影響をきたすことになる。しかし、熱分解残渣の粒径を数十〜千μｍ程度の低粒径に調整すると、溶融炉１９において着火時間などの特性はあまり変化しないので、燃焼状態を安定に保ちやすくなる。
【００２０】
一方、熱分解炉２に供給する廃棄物１の供給量や廃棄物中の水分率及び廃棄物中の可燃分比率が急減した場合、上述と反対の現象が起こる。熱分解炉２において、熱分解に必要な熱量が一時的に減少するため、廃棄物１の単位重量当りの受熱量が増加して廃棄物の熱分解が進む。一般に、熱分解が十分な廃棄物は粒径の小さな熱分解残渣となる。この熱分解残渣は揮発分が通常時よりも少なく、硬い場合が多い。この時、熱分解炉２の壁面温度上昇や、熱分解ガスの流量増加及び熱分解ガスの組成が可燃分の比率が増加したり、水分の比率が減少したりする。そのため、検知装置２２で検知可能である。従って、粉砕機６の粉砕力を低下すれば、熱分解状態の十分な熱分解残渣が過度の粉砕によって小さくなりすぎることを回避できる。熱分解残渣の粒径が小さすぎると、溶融炉１９において熱分解残渣が空気に追随して移動しやすくなるため、燃焼する位置が変化する可能性が生じる。
熱分解残渣が所定の燃焼位置で燃えないことにより、ＣＯなどのガスが発生する可能性が高くなるため、粉砕機６の粉砕力を低下させ熱分解残渣が過度の粉砕によって小さくなり過ぎることを防ぐ必要があるためである。
【００２１】
本実施例では、熱分解残渣を排出する熱分解炉２と熱分解残渣が供給される溶融炉１９との間に、熱分解残渣４を粉砕する粉砕力を熱分解残渣４の状態に基づいて変更することが可能な粉砕機６を備える。なお、熱分解残渣の状態とは、熱分解残渣の粒径によって規定される。また、熱分解残渣が所定の状態にある場合とは、熱分解炉２が設計時に想定された通常の熱分解能力を発揮した場合に規定される熱分解残渣の粒径の範囲である。
【００２２】
ここで、熱分解残渣の状態に基づいて粉砕機６の粉砕力を変更する方法について説明する。熱分解残渣の状態を検知する検知装置２２では、前述の通り熱分解ガスの流量や組成などを検知することが可能であるが、以下では熱分解残渣の温度を用いて説明する。
【００２３】
図３は、横軸に時間をとり、縦軸に熱分解炉２に供給する廃棄物の水分率，熱分解残渣の温度，粉砕機の粉砕力をそれぞれ示している。そして、時刻ｔ１において熱分解炉２に供給する廃棄物の水分率が急上昇し、Δｔ２だけ経過した後に廃棄物の水分率が戻った場合を考える。時刻ｔ１で廃棄物の水分率が急上昇しても、熱分解炉２に配置された検知装置２２が熱分解残渣の所定状態からの変化（即ち、熱分解炉２に供給された廃棄物の質や量の変化）を検知するには時間遅れが生じる。図３では、時刻ｔ１からある時間遅れが生じ、時刻ｔ２で初めて検知装置２２が熱分解残渣の状態の変化を熱分解残渣の温度低下として検知している。そのため、時刻ｔ１から時刻ｔ２までに既に熱分解炉２に供給された水分率が高い廃棄物の処理方法が問題となる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までに既に熱分解炉２に供給された水分率が高い廃棄物は、前述の通り、熱分解炉２から排出されても熱分解残渣の粒径が大きく、そのまま溶融炉１９に供給することは困難である。そこで、本実施例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までに既に熱分解炉２に供給された水分率が高い廃棄物により生成する熱分解残渣を粉砕機６で粉砕する際の粉砕力をｆ０からｆ１まで増加することで、熱分解残渣の粒径を溶融炉１９に適した大きさに調整する。ここで、粉砕機６の粉砕力ｆ０は、熱分解炉２から排出される熱分解残渣が所定の状態にある場合に、熱溶融炉１９への供給に適した熱分解残渣の粒径を得られるように定めている。そして、熱分解残渣が所定の状態にある場合とは、廃棄物処理プラントを通常運転する際に熱分解炉２に供給する廃棄物の供給量，水分率及び可燃分率と熱分解炉２の運転条件で得られる熱分解残渣の粒径で規定できると言い換えることもできる。
【００２４】
また、本実施例では、時刻ｔ２で熱分解炉２に配置された検知装置２２が熱分解残渣の状態の変化（熱分解残渣の温度低下）を検知してから、更に所定の時間遅れΔｔ１だけ遅れた時刻ｔ３で粉砕機６の粉砕力を増加させている。時刻ｔ２で検知装置２２に到達した熱分解中の熱分解残渣が冷却装置５を経て粉砕機６に至るまでには、更に所定の時間がかかるためである。この時間遅れΔｔ１は、試運転などで計測しておくと予測可能である。なお、粉砕機６の粉砕力を増加させる時間Δｔ２″は、熱分解炉２に廃棄物の水分率が一時的に高くなったΔｔ２′の間だけ発生した熱分解残渣の量を粉砕機の処理速度で除した時間である。このΔｔ２′は、熱分解炉２に設けられた検知装置２２が検知する熱分解残渣の状態によって定めることが可能である。また、一般に単位時間の熱分解残渣発生量Ｍは事前に分っているので、Δｔ２′とＭを乗すると状態変化が発生した熱分解残渣発生量を求められる。図３では、廃棄物の水分率が急上昇した場合について説明したが、廃棄物の供給量や可燃分の急変に対しても、同様に粉砕機の粉砕力を制御することで対応可能である。
【００２５】
このように、本実施例の廃棄物プラントにおいて、熱分解残渣を排出する熱分解炉２と熱分解残渣が供給される溶融炉１９との間に、熱分解残渣４を粉砕する粉砕力を熱分解残渣４の状態に基づいて変更することが可能な粉砕機６を備えることで、所定の状態にない熱分解残渣によって溶融炉における熱分解残渣の直下時間や燃焼率が変動するといった影響を抑制することが可能となり、燃焼状態を安定に維持し、安定的に溶融炉の運転を行うことが可能となる。これにより、ＣＯなどの増加を抑制することや、急激に燃焼状態が変化することによる溶融炉内壁の損傷を抑制することが可能である。また、粗大な熱分解残渣が発生するときは、粒径を小径化することで燃焼不適物として系外に排出する量を低下できる。系外排出量の低下は最終処分場への運込み量の低下となり、環境への負荷を減少させることも可能である。
【実施例２】
【００２６】
図４は、実施例２における熱分解残渣の混合制御システムを組み込んだ廃棄物処理プラントの構成図である。一般に廃棄物処理プラントは複数の設備系統をもつ。ここで、設備系統とは廃棄物を熱分解する熱分解炉と前記熱分解炉が生成する熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉で構成され、熱分解残渣が熱分解炉から排出され熱溶融炉に供給されるまでの経路を実施例１と同様に備える。これらの各々の設備系統で生成する熱分解残渣は、常時完全に同じ組成や温度であることは少ない。また、設備系統毎に運転条件を変更することが可能である。本実施例は、これらの特性を利用して廃棄物処理プラントを安定に運転するものである。図４では２つの設備系統Ａ，Ｂについて説明するが、それ以上の設備系統数を有するプラントにも適用可能である。
【００２７】
一方の設備系統Ａには、図１と同様に廃棄物を加熱して熱分解する熱分解炉２ａと熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉１９ａを備え、熱分解炉２ａから排出した熱分解残渣を冷却装置５ａ，粉砕機６ａ，分級器７ａを経て溶融炉１９ａに供給する点は同じである。但し、分級器７ａにおいて粗大なものを除いた熱分解残渣が、熱分解残渣供給ホッパ１５ａ又は熱分解残渣の混合装置２８のいずれかに送ることができる点が異なっている。また、他方の設備系統Ｂにも、図１と同様に廃棄物を加熱して熱分解する熱分解炉２ｂと熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉１９ｂを備え、熱分解炉２ｂから排出した熱分解残渣を冷却装置５ｂ，粉砕機６ｂ，分級器７ｂを経て溶融炉１９ｂに供給する点は同じである。そして、分級器７ｂからも熱分解残渣を熱分解残渣の混合装置２８に送ることができる。熱分解残渣の混合装置２８への熱分解残渣の搬送流量は、分級器７ａは流量調節装置２６ａで、分級器７ｂは流量調節装置２６ｂで調節可能である。混合装置２８で混合した複数の設備系統の熱分解残渣は、流量調節装置２９ａ及び２９ｂで各設備系統に戻す量を調整できる。
【００２８】
以上の特徴を備える廃棄物プラントにおいて、片方の設備系統で廃棄物の供給量や廃棄物中の水分率，廃棄物中の可燃分比率が急変した場合を考える。図の左側の系である設備系統Ａで廃棄物の変動が生じ、設備系統Ｂと熱分解状態の違う熱分解残渣が発生したとする。ここで、熱分解炉２ａから分級器７ａまでにこの熱分解残渣が移動する時間は、予め時間遅れを試運転などで計測しておくと予測可能である。熱分解残渣が分級器７ａに到達した時間に合わせ、混合装置２８に熱分解残渣を移動する信号を制御装置２４から流量調節装置２６ａと２７ａに送信する。信号を受信した流量調節装置２６ａは廃棄物の変動時間分だけ混合装置２８へ熱分解残渣を送り、流量調節装置２７ａは熱分解残渣供給ホッパ１５ａへ熱分解残渣を搬送するのを中止する。同時に、図の右側の系統である設備系統Ｂからも熱分解残渣を混合装置２８に搬送するため、制御装置２４から信号を流量調節装置２６ｂと２７ｂに信号を送信する。信号を受信した流量調節装置２６ｂは混合装置２８へ熱分解残渣を送り、流量調節装置２７ｂは熱分解残渣供給ホッパ１５ｂへの熱分解残渣の搬送速度を減速するか、停止する。混合装置２８における熱分解残渣の混合の比率はプラント毎、運転状況ごとに異なるので、予め調査して決める。混合装置２８において熱分解残渣は出来る限り均等に混ざり合うことが望ましい。そのため混合装置２８は内部に羽のついたリボンブレンダのような機器で機械的な混合をすることが望ましい。混合された熱分解残渣は混合装置２８から流量調節装置２９ａを経て、熱分解残渣供給ホッパ１５ａに戻し入れる。これにより、熱分解状態の違う熱分解残渣の影響で、溶融炉１９ａの燃焼状態が急変するような事象を抑制することが可能になる。また、混合装置２８から熱分解残渣を戻す時は、図のように流量調節装置２９ｂを稼動して供給量の過不足が起きないように制御することが望ましい。
【００２９】
本実施例では、一方の設備系統である設備系統Ａにおける熱分解残渣を排出する熱分解炉２ａと熱分解残渣が供給される溶融炉１９ａとの間に、前記複数の設備系統Ａ，Ｂにおける熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統である設備系統Ｂの経路を流れる熱分解残渣と混合する混合装置２８を備えている。例えば、設備系統Ａの熱分解炉２ａに供給する廃棄物の水分率が増加すると、熱分解残渣の粒径は大きくなるため、この熱分解残渣をそのまま溶融炉１９ａに供給することは困難である。そこで、本実施例では設備系統Ｂの熱分解炉２ｂから排出された熱分解残渣を混合装置２８に供給し、設備系統Ａからの熱分解残渣と混合することで、粒径が大きい熱分解残渣の時間当たりの供給量を減少させることが出来る。従って、熱分解炉２ａの下流側に配置された溶融炉１９ａに与える影響を抑制することが可能となり、溶融炉１９ａを安定的に運転させることができる。即ち、一部の設備系統で熱分解炉２に供給する廃棄物の供給量や廃棄物中の水分率，廃棄物中の可燃分比率が急変した場合に、混合装置２８で複数の設備系統の熱分解残渣を混合することにより、所定の状態にない熱分解残渣を溶融炉に供給する時間当たりの量を減少させることが出来る。そのため、混合装置２８を設置しない場合に比べ、熱分解炉２ａに供給する廃棄物の質や量の変動に伴う熱分解残渣の状態の変動を抑制することで、下流側の溶融炉１９ａに与える影響を抑えることが可能である。
【実施例３】
【００３０】
図５は、実施例２のシステムに、さらに熱分解残渣貯留ホッパ３３を設置した実施例である。実施例２に追加した機器について説明する。分級器７ａにおいて粗大なものを除いた熱分解残渣は、熱分解残渣供給ホッパ１５ａあるいは熱分解残渣の混合装置２８あるいは熱分解残渣貯留ホッパ３３のいずれかに送ることができる。また、分級器７ｂからも熱分解残渣を熱分解残渣の混合装置２８あるいは熱分解残渣貯留ホッパ３３に送ることができる。分級器７ａは流量調節装置３０ａで、分級器７ｂは流量調節装置３０ｂで熱分解残渣貯留ホッパ３３への熱分解残渣の搬送流量を調節可能である。混合装置２８で混合した複数設備系統の熱分解残渣は、流量調節装置２９ａ及び２９ｂで各設備系統に戻すことと、流量調節装置３２で混合装置２８の下流側に設けられた熱分解残渣貯留ホッパ３３に搬送することが可能である。熱分解残渣貯留ホッパ３３に貯留した熱分解残渣は、流量調節装置３１ａ及び３１ｂで各系統に戻す量を調整し、熱分解残渣供給ホッパ１５ａに搬送することができる。以上の特徴を備える廃棄物プラントにおいて、廃棄物１の供給量や質に急な変動が起きた場合の運転方法について説明する。
【００３１】
実施例２と同様、片方の設備系統Ａで熱分解炉２ａに供給する廃棄物の供給量や廃棄物中の水分率や廃棄物中の可燃分比率が急変した場合を考える。この時、以下のように熱分解残渣貯留ホッパ３３を利用して、プラントの運転が不安定になる現象を抑制可能である。所定の状態にない熱分解残渣が分級器７ａに到達した時間に合わせ、熱分解残渣貯留ホッパ３３に移動する信号を制御装置２４から流量調節装置３０ａに送信する。なお、熱分解炉２ａから分級器７ａまでに熱分解残渣が移動する時間は、予め時間遅れを試運転などで計測しておくと予測可能である。信号を受信した流量調節装置３０ａは、廃棄物の変動時間分だけ熱分解残渣貯留ホッパ３３へ所定の状態にない熱分解残渣を送る。熱分解残渣貯留ホッパ３３中の熱分解残渣は、流量調節装置３１ａを調整し、少量ずつ系統に戻入れれば下流の溶融炉１９ａに影響を与えずに処理が可能となる。また、設備系統Ａへの戻入れ量は熱分解残渣貯留ホッパ３３に送った量とつりあうように、流量調節装置３１ａの稼働時間を設定すると良い。また、実施例２と同様、廃棄物の質などの変動を検知し、混合装置２８で熱分解残渣を混合した後、熱分解残渣貯留ホッパ３３に搬送する。熱分解残渣の性状が極端に通常と違う場合、実施例２のように全量を設備系統Ａに戻入れると溶融炉１９ａの運転に影響が生じる可能性がある。このため、一旦、熱分解残渣貯留ホッパ３３で熱分解残渣を貯留して、少量ずつ系統に戻入れることが可能である本実施例は、プラントの安定運転（即ち、熱分解炉の運転）に対し効果が大きい。
【００３２】
熱分解残渣貯留ホッパ３３から熱分解残渣を戻す時は、図のように流量調節装置３１ａ及び３１ｂを稼動して、複数の設備系統に戻せるようにしておくと良い。例えば廃棄物の性状が変動することが多くなるような事象が生じ、一時的に熱分解残渣の貯留量が増加した場合、複数の設備系統に戻せるようにしておくと、熱分解残渣貯留ホッパ３３の容量が不足するような事態を回避できる。
【００３３】
これにより、熱分解状態の違う熱分解残渣の影響で、溶融炉の燃焼状態が急変するような事象を防止することが可能になる。
【符号の説明】
【００３４】
２，２ａ，２ｂ…熱分解炉、６，６ａ，６ｂ…粉砕機、７，７ａ，７ｂ…分級器、１９，１９ａ，１９ｂ…溶融炉、２２…検知装置、２４…制御装置、２８…混合装置、３３…熱分解残渣貯留ホッパ、１００…出力装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を加熱して熱分解し熱分解ガスと熱分解残渣を生成する熱分解炉と該熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉とを備えた設備系統を複数備える廃棄物処理プラントであって、 一方の設備系統における熱分解残渣を排出する前記熱分解炉と該熱分解残渣が供給される前記溶融炉との間に、
前記複数の設備系統における前記熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統を流れる熱分解残渣と混合する混合装置を備えたことを特徴とする廃棄物処理プラント。
【請求項２】
廃棄物を加熱して熱分解し熱分解ガスと熱分解残渣を生成する熱分解炉と該熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉とを備えた設備系統を複数備える廃棄物処理プラントであって、 一方の設備系統における熱分解残渣を排出する前記熱分解炉と該熱分解残渣が供給される前記溶融炉との間に、
前記複数の設備系統における前記熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統を流れる熱分解残渣と混合する混合装置と、
該混合装置の下流側に設けられ、前記複数の設備系統における熱分解残渣を貯留する貯留装置を備えたことを特徴とする廃棄物処理プラント。
【請求項３】
請求項１乃至２記載の廃棄物処理プラントであって、
前記熱分解残渣の状態を検知する手段として、熱分解残渣又は前記熱分解炉の壁面温度を検知する温度検知手段、若しくは前記熱分解炉が排出する熱分解ガスの流量を検知する流量検知手段又は該熱分解ガスの組成比を検知するガス組成分析検知手段を使用することを特徴とする廃棄物処理プラント。
【請求項４】
熱分解炉で廃棄物を熱分解して熱分解残渣を生成する第１の工程と、
該熱分解残渣を溶融炉で溶融燃焼させる第２の工程とを含む設備系統を複数備えた廃棄物処理プラントの運転方法であって、
前記第１の工程と前記第２の工程との間で他方の設備系統における前記熱分解残渣と混合する第３の工程を含み、該第３の工程では前記熱分解残渣と混合する際の混合比率を前記複数の設備系統における前記熱分解残渣の状態に基づいて変更することを特徴とする廃棄物処理プラントの運転方法。
【請求項１】
廃棄物を加熱して熱分解し熱分解ガスと熱分解残渣を生成する熱分解炉と該熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉とを備えた設備系統を複数備える廃棄物処理プラントであって、 一方の設備系統における熱分解残渣を排出する前記熱分解炉と該熱分解残渣が供給される前記溶融炉との間に、
前記複数の設備系統における前記熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統を流れる熱分解残渣と混合する混合装置を備えたことを特徴とする廃棄物処理プラント。
【請求項２】
廃棄物を加熱して熱分解し熱分解ガスと熱分解残渣を生成する熱分解炉と該熱分解残渣を溶融燃焼させる溶融炉とを備えた設備系統を複数備える廃棄物処理プラントであって、 一方の設備系統における熱分解残渣を排出する前記熱分解炉と該熱分解残渣が供給される前記溶融炉との間に、
前記複数の設備系統における前記熱分解残渣の状態に基づいて他方の設備系統を流れる熱分解残渣と混合する混合装置と、
該混合装置の下流側に設けられ、前記複数の設備系統における熱分解残渣を貯留する貯留装置を備えたことを特徴とする廃棄物処理プラント。
【請求項３】
請求項１乃至２記載の廃棄物処理プラントであって、
前記熱分解残渣の状態を検知する手段として、熱分解残渣又は前記熱分解炉の壁面温度を検知する温度検知手段、若しくは前記熱分解炉が排出する熱分解ガスの流量を検知する流量検知手段又は該熱分解ガスの組成比を検知するガス組成分析検知手段を使用することを特徴とする廃棄物処理プラント。
【請求項４】
熱分解炉で廃棄物を熱分解して熱分解残渣を生成する第１の工程と、
該熱分解残渣を溶融炉で溶融燃焼させる第２の工程とを含む設備系統を複数備えた廃棄物処理プラントの運転方法であって、
前記第１の工程と前記第２の工程との間で他方の設備系統における前記熱分解残渣と混合する第３の工程を含み、該第３の工程では前記熱分解残渣と混合する際の混合比率を前記複数の設備系統における前記熱分解残渣の状態に基づいて変更することを特徴とする廃棄物処理プラントの運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５２７０１（Ｐ２０１１−２５２７０１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７３９１（Ｐ２０１１−１７７３９１）
【出願日】平成２３年８月１５日（２０１１．８．１５）
【分割の表示】特願２００５−３５５５３６（Ｐ２００５−３５５５３６）の分割
【原出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１５日（２０１１．８．１５）
【分割の表示】特願２００５−３５５５３６（Ｐ２００５−３５５５３６）の分割
【原出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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