廃棄物処理方法及び装置
【課題】 排ガス中のＣＯ２を削減し、低コストで運転できる廃棄物処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ストーカ型熱処理炉１内で廃棄物を処理する方法において、火格子８上の廃棄物を、該廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下で乾燥させた後に上記上限温度以下で熱分解させ、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させる。
【解決手段】 ストーカ型熱処理炉１内で廃棄物を処理する方法において、火格子８上の廃棄物を、該廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下で乾燥させた後に上記上限温度以下で熱分解させ、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物、特に都市ごみ等の廃棄物を処理するストーカ型熱処理炉を用いた処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置としては、特許文献１に開示された廃棄物焼却炉が知られている。
【０００３】
この特許文献１の装置は、ホッパから落下供給される廃棄物を燃焼させる燃焼室下部に火格子を有し、この火格子はホッパに近い方から、乾燥火格子、燃焼火格子、後燃焼火格子と区分されている。乾燥火格子上では、廃棄物は主として乾燥そして着火される。次に、燃焼火格子上で熱分解、部分酸化が行われ、生成された可燃性ガスは燃焼室内空間で燃焼する。この燃焼火格子上で、廃棄物はその燃焼が実質的に完了する。しかる後、後燃焼火格子上で、廃棄物中に僅かに残った未燃分まで完全に燃焼する。このように、火格子上で廃棄物は完全に燃焼し、燃焼灰は主灰シュートから排出される。
【特許文献１】特開２００４−２３９５０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の焼却炉により廃棄物を処理する場合、廃棄物はほとんどが燃焼するので、その排ガス中にＣＯ２が大量に含まれてしまい、ＣＯ２は地球温暖化の原因となり、大気へ放出されると問題を生ずる。したがって、この問題を回避するには、ＣＯ２排出を抑制するために排ガス中のＣＯ２を回収する装置が追加的に必要となり、設備の大型化・費用の高額化につながる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、廃棄物を熱処理する際に排ガス中のＣＯ２量を削減して廃棄物中の炭素含有物質を回収可能とする運転ができる廃棄物処理方法及び装置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】
【０００６】
本発明に係る廃棄物処理方法では、ストーカ型熱処理炉内で廃棄物を処理する。
【０００７】
かかる方法において、本発明は、火格子上の廃棄物を、該廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下で乾燥させた後に熱分解させ、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させることを特徴としている。
【０００８】
ここで、空気比は廃棄物の燃焼に必要な理論空気量に対する、実際に熱処理炉内に供給する空気量の比をいう。従来のストーカ型焼却炉では空気比が１．３〜１．７で燃焼処理されている。
【０００９】
このような本発明の処理方法によると、廃棄物は上記上限温度以下で、乾燥され、そして燃焼可能な限界酸素濃度以下の雰囲気下で熱分解される。すなわち廃棄物は熱分解され可燃ガスを含む熱分解ガスを生成して、廃棄物中の炭素分は燃焼そして水蒸気との反応（酸化）がなされないので、ＣＯ２の発生を大幅に抑制できる。そして、炭素を含有する炭化物あるいは金属酸化物と不燃物が熱分解残渣として排出される。これらは、溶融処理により比重分離して排出することが可能であり、後にそれぞれ有効利用される。また、廃棄物の最低着火温度以下にされるので、乾燥域そして熱分解域での廃棄物の発火が大幅に抑制されＣＯ２排出が抑制される。また、生成された熱分解ガスは０．２〜０．８という低い空気比で一次燃焼されるために、熱分解ガスのＣＯや炭化水素の炭素分から燃焼によって生成するＣＯ２が削減される。この一次燃焼で生成する煤が多くなり、煤は下流側で除塵機により回収され、廃棄物中の炭素分は煤として回収される。その結果ＣＯ２の生成を抑制できる。また熱分解された残渣及び飛灰を還元雰囲気で溶融処理した後に金属類とスラグとして分離回収することができる。熱分解残渣中の炭素分はスラグに含有され、回収される。
【００１０】
上記処理方法を実施するための装置は、本発明によると、ストーカ型熱処理炉内で廃棄物を処理する装置において、火格子上の廃棄物が該火格子上で移動する方向に向け、該火格子上の領域が乾燥域そして熱分解域を順に形成していると共に、該熱分解域の直上の燃焼室内空間に熱分解ガスの一次燃焼域を形成し、上記乾燥域は廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下に廃棄物の温度を維持し、一次燃焼域では、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させるように設定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、乾燥域と熱分解域の少なくともいずれか一方の直上位置に向け脈動流を送る脈動流発生装置が設けられていることが好ましい。脈動流は流速が周期的に変動するガス流れである。脈動流は定常流の２〜４倍の高い熱伝導率であるので脈動流により一次燃焼域からの高熱伝達が良好になされ、乾燥域または熱分解域の廃棄物の昇温が促進される。その結果、熱分解域での廃棄物の熱分解と炭化が促進、すなわちＣＯ２ガスの排出が削減される。
【００１２】
本発明においては、脈動流発生装置がパルス燃焼器及び１／４波長管の少なくとも一方で形成されているようにできる。
【００１３】
本発明においては、乾燥域の火格子上の廃棄物層内に脈動流を送る脈動流発生装置が設けられていることが好ましい。廃棄物層内に脈動流を送ることにより、廃棄物層の加熱をすすめ、乾燥と熱分解が促進され、ＣＯ２の排出が削減される。
【００１４】
本発明において、一次燃焼火炎の上下方向位置を定位置に保つ火炎位置安定化装置が設けられていることが好ましい。
【００１５】
熱分解域直上で一次燃焼火炎が定位置を保つと、熱分解ガスの一次燃焼が安定して行われるようになり、廃棄物への熱伝達、熱伝導、熱輻射が安定して行われるため廃棄物の熱分解と炭化が促進され、ＣＯ２の排出が抑制される。そして熱分解時のタール発生が抑制されタールによるトラブルが抑制される。
【００１６】
上記火炎位置安定化装置は、熱分解ガスの上昇流に対向するように高温ガスを吹込み、淀み領域を形成する装置とすることがよい。淀み領域はガス流れが停滞している領域をいう。淀み領域が形成されるということは、その淀み領域で熱分解ガスは滞留して高温に加熱され、安定して一次燃焼するので一次燃焼火炎位置が安定するということになる。
【００１７】
ストーカ型熱処理炉は熱分解ガスを一次燃焼する一次燃焼室と二次燃焼する二次燃焼室を備え、火炎位置安定化装置は、高温ガスの一部または全部として、一次燃焼室の一次燃焼域と二次燃焼室入口との間の領域から未燃の熱分解ガスを受けるように接続されている
ようにすることができる。高温ガスとして本発明装置の未燃の熱分解ガスを用いることにより、未燃の熱分解ガスが低酸素含有量であるので低空気比燃焼に好適であり、また、所望の高温となっているので好ましい。
【００１８】
また、火炎位置安定化装置がパルス燃焼器及び１／４波長管の少なくとも一方で形成されているようにすることができる。
【００１９】
さらに、火炎位置安定化装置は高温ガスノズルであり、燃焼室内の一次燃焼域と二次燃焼室入口との間の領域から未燃の熱分解ガスを導くエゼクタをも兼ねているようにすることができる。
【００２０】
火炎位置安定化装置は脈動流発生装置を兼ねているようにすることもできる。火炎位置安定化装置から吹き込むガス流れを脈動流とすることにより、熱伝達が促進される。
【００２１】
本発明において、上記脈動流発生装置による脈動流の周波数は５０〜５００Ｈｚの範囲であることが好ましい。５０Ｈｚ以下だと、脈動による熱伝達促進効果が小さく一次燃焼火炎の安定性確保が保証できないし、また低周波騒音の原因となるからであり、５００Ｈｚ以上だと、この周波数を得るのに装置を小さくする必要がり、脈動効果を得るための装置の数が多くなってしまうからである。
【００２２】
さらに、本発明では、廃棄物処理装置は、制御装置を有し、排ガス中のＣＯ２またはＯ２の検出濃度にもとづいて、火格子下供給空気量及び脈動流発生装置による脈動流の振幅の少なくともいずれかを調整するようになっていることが好ましい。
【００２３】
排ガス中のＣＯ２またはＯ２の検出濃度が所定値より高い場合には、火格子下供給空気量を小さくすることと、脈動流の振幅を小さくすることの少なくともいずれかを行うように調整する。ＣＯ２またはＯ２の検出濃度が所定値より低い場合は、逆の操作をするように調整する。
【００２４】
上記火格子下供給空気量を必要最小量に調整することで、乾燥域そして熱分解域での廃棄物中の炭素の酸化が抑制され、ＣＯ２排出が削減される。また、脈動流の振幅を必要最小値とすることで、脈動流による熱分解と炭化の促進を行いつつ、かつ脈動流発生装置のパルス燃焼器での燃料を適正最小値として省エネルギを図れる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上のように、廃棄物をストーカ型熱処理炉内で燃焼そして廃棄物中の炭素の水との反応をさせずに乾燥そして熱分解させることとしたので、ＣＯ２ガスの発生を大幅に削減できる。また、熱分解域の直上に熱分解ガスの一次燃焼火炎を定在させることとしたので、廃棄物の熱分解と炭化が促進されＣＯ２の排出を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面の図１にもとづき、本発明の一実施形態を説明する。
【００２７】
図１（Ａ）は本実施形態装置の概要構成を示す縦断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００２８】
図１（Ａ）において、熱処理炉１は、炉本体２と、該炉本体２の一次燃焼室３へ廃棄物Ｐを供給するホッパ５と、上記炉本体２の二次燃焼室４に接続された廃熱ボイラ６を有している。
【００２９】
一次燃焼室３は、左壁下部に開口せる廃棄物Ｐの受入口７にて上記ホッパ５と連通し、底部に火格子８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）を有し、右側底部に開口した排出口９が設けられている。上記一次燃焼室３は右壁中間部に連通口２６が形成されていて上記二次燃焼室４と連通されている。
【００３０】
各火格子８（８Ａ〜８Ｄ）には、独立して流量調整される弁１０（１０Ａ〜１０Ｄ）を介して空気を供給する送気部１１（１１Ａ〜１１Ｄ）が設けられている。
【００３１】
火格子上では、供給された廃棄物Ｐが積層をなし、上記火格子８Ａの部分で乾燥域を、そしてそれ以降の火格子８Ｂ〜８Ｄの部分で熱分解域を形成している。また、該熱分解域における廃棄物の積層の直上方空間では廃棄物が熱分解して発生した熱分解ガスの一次燃焼域を形成している。これらの乾燥域、熱分解域そして一次燃焼域については、後に再度、説明する。
【００３２】
上記一次燃焼室３内には、上記二次燃焼室４との連通口２６と間隔をおいて中間天井１２が配設されており、一次燃焼室３から二次燃焼室４へ向けての流路を上下で迂回するように形成している。好ましい形態としては、一次燃焼室３とホッパ５とを連通する受入口７寄りの位置で、乾燥域の廃棄物の積層の上方位置に、上記中間天井１２に類似する遮熱板１３が設けられている。遮蔽板１３は熱分解ガスの一次燃焼火炎により、乾燥域の廃棄物の積層が過剰に加熱されて、発火温度以上に昇温されないように遮熱するものであり、耐火物で構成される。
【００３３】
上記熱分解域を形成する火格子８Ｂ〜８Ｄ上の廃棄物の積層の直上方位置に向け脈動流を送り込む脈動流発生装置１４が炉壁に取り付けられている（図１（Ｂ）参照）。ここで脈動流発生装置１４は熱分解ガスの一次燃焼火炎の火炎位置安定化装置を兼ねている。図１（Ｂ）に見られるごとく、脈動流発生装置１４は、パルス燃焼器であり、燃料供給装置１５と空気ブロワ１６とからそれぞれ燃料と空気を受け、後述する一次燃焼室から導入した未燃の熱分解ガスとともに燃焼させ、発生した高温ガスを脈動流としてその吹込管１４Ａから上記一次燃焼室３へ、上記廃棄物の積層の直上方位置に向け吹き込んでいる。この吹込管１４Ａは、対向する炉壁にも設けられていて、両吹込管１４Ａからの脈動流１４Ｂが廃棄物層からの熱分解ガスの上昇流に対向するようになっていて、淀み領域１４Ｃを形成し、火炎が上下方向で安定して定在する。したがって、上記脈動流発生装置１４は火炎位置安定化装置としても機能する。上記一次燃焼室３には、二次燃焼室４に向かう一次燃焼域の下流域と二次燃焼室４の連通口２６との間の領域１７から未燃の熱分解ガスの一部を取り出し脈動流発生装置１４のパルス燃焼器で燃焼させ、脈動高温ガスとして一次燃焼室３へ流入せしめる循環路１８が対向する両側の炉壁に設けられている。この循環路１８の出口部に上記吹込管１４Ａが配されているので、エゼクタとして未燃の熱分解ガスを誘引する効果がある。かくして、上記未燃の熱分解ガスを引き込んで吹込管１４Ａから脈動流１４Ｂが流入される。上記脈動流発生装置１４では、脈動流の周波数が５０〜５００Ｈｚが好ましい。
【００３４】
また、パルス燃焼器とした場合に、燃焼ガスの吹込管１４Ａの先端位置は必ずしも一次燃焼室３内に突出させる必要はなく、例えば循環路１８の下流端から全長の１／４の距離の位置に、設けることにより、１／４波長管を形成させるようにして脈動流を発生させることとしてもよい。
【００３５】
一次燃焼室３の左壁下部に別の脈動流発生装置３０が設けられ、乾燥域の火格子８Ａ上の廃棄物層内に脈動流を吹き込んでいる。
【００３６】
上記一次燃焼室３の上壁部には、火格子８、特に乾燥域の火格子８Ａ上の廃棄物の積層に火炎が発生しているかどうかを監視するための火炎検出器１９が設けられている。該火炎検出器１９は例えば光電子増倍管等の光を検出するセンサであって、その出力信号は、空気流量制御装置２０にもたらされる。該空気流量制御装置２０は、空気ブロワ２１から送気部１１Ａ，１１Ｂを経て送る空気量を調整する弁１０Ａ，１０Ｂの開度をそれぞれ制御する。火炎検出器１９が火炎を検知したときには、上記送気部１１Ａ，１１Ｂへの空気量を減ずるように弁１０Ａ，１０Ｂを制御する。上記弁１０Ａ，１０Ｂを経て送気部１１Ａ，１１Ｂに送られる空気に高温の排ガスを混合して、ロータリバルブ２３Ａ，２３Ｂで間欠的に流通させることによって脈動流として供給することにより、廃棄物層内を脈動加熱することもできる。なお、上記空気ブロワ２１からの空気は、必要に応じ、予熱器２２で予熱することとしてもよい。
【００３７】
一方、送気部１１Ｃ，１１Ｄに対しては、弁１０Ｃ，１０Ｄを介して他の空気ブロワ２４から空気が送られる。
【００３８】
このような火格子８（８Ａ〜８Ｄ）上に積層された廃棄物の温度は、該廃棄物の最低着火温度と、該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度（例えば４５０℃）以下となるように、そして、一次燃焼室３に供給される空気の空気比が０．２〜０．８となるように、上記弁１０Ａ〜１０Ｄの開度が制御装置によって設定されている。勿論、この温度は、乾燥域での乾燥そして熱分解域での熱分解が効果的に行われるように、上記上限温度に近い温度であることが好ましい。
【００３９】
乾燥域と熱分解域の廃棄物積層の温度は一次燃焼室３の上壁部に設けた図示しない放射温度計により計測される。光電子増倍管を用いた光強度検出器により光強度を検出するようにしてもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、上記炉本体２の二次燃焼室４の入口近くに、冷空気そして低温ＥＧＲ（排ガス再循環）を吹き込む送気口２５が設けられていて、二次燃焼室４内の未燃の熱分解ガスの燃焼状態を調整している。
【００４１】
炉本体２の二次燃焼室４には、上記廃熱ボイラ６が接続されている。該廃熱ボイラ６自体は、本発明の特徴たるところはなく、公知のものでよい。
【００４２】
かかる熱処理炉１の下方には溶融炉２７が設けられており、火格子８から落下する熱分解残渣、排出口９から落下する熱分解残渣、廃熱ボイラ６で集塵された飛灰そして図示しない集塵機で排ガスから除塵された飛灰が上記溶融炉２７で溶融されて炭素を含有するスラグそして金属類として分離取出しされる。
【００４３】
本実施形態装置において、廃棄物は次のようにして処理される。
【００４４】
（１）廃棄物Ｐはホッパ５へ投入され、該ホッパ５内を降下して下部の受入口７から炉本体２の火格子８上に至る。
【００４５】
（２）火格子８上では、火格子８Ａから火格子８Ｄに向け廃棄物は徐々に移動し、火格子８Ａ〜８Ｄ上に分布して積層を形成する。火格子８Ａ，８Ｂには下方から脈動空気が供給され、火格子８Ｃ，８Ｄには下方から定常流空気が供給される。一方、火格子８Ａ上の廃棄物層内には脈動流発生装置３０から脈動流が吹き込まれる。上記廃棄物の積層の直上方には、脈動流発生装置１４からの高温ガスの脈動流１４Ｂが対向両炉壁から吹き込まれて、該脈動流１４Ｂが廃棄物の熱分解ガスの上昇流と対向して上記積層表面近くに安定した高温ガスの淀み領域を形成する。この淀み領域での高温ガスは、廃棄物を熱伝導、熱伝達及び熱輻射により加熱して、熱分解と炭化を促進させる。また、熱分解ガスの一次燃焼火炎を安定して定在させる。
【００４６】
（３）廃棄物は廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下でこの上限温度に近い雰囲気温度に保たれているので、廃棄物の燃焼が抑制されて、先ず火格子８Ａ上で乾燥され、しかる後、火格子８Ｂそして火格子８Ｃ，８Ｄへ移動しながら順次熱分解そして炭化され、排出口９から熱分解残渣が落下排出される。
【００４７】
（４）排出口から排出された熱分解後残渣は、溶融炉２７にて溶融され、炭素含有スラグと金属類に分離されて取り出される。
【００４８】
（５）一方、火格子８Ｂ〜８Ｄ上で廃棄物の熱分解により生じたガスは一次燃焼室３で燃焼し、その燃焼ガスは中間天井１２の上下側から二次燃焼室４へ流入し、未燃の熱分解ガスが二次燃焼し、次に廃熱ボイラ６へ至る。
【００４９】
廃棄物は上述のごとく、燃焼されることなく熱分解により炭化されるようにするために、一次燃焼室３に供給される空気の空気比が０．２〜０．８と低空気比で上記上限温度以下で熱処理されるが、熱分解と炭化が円滑に行われるように、一次燃焼室３内の各部位では、次のように配慮されている。
【００５０】
（ａ）火格子８Ａ上の廃棄物層内に脈動流発生装置３０から脈動流が吹き込まれ、廃棄物を脈動加熱し、乾燥と熱分解を促進する。
【００５１】
（ｂ）火格子上の廃棄物の積層の直上方で、熱分解ガスの一次燃焼火炎を定在させるために、脈動流発生装置１４によって、上記積層の直上方位置に高温ガスの脈動流を流入させている。この脈動流は炉の両側壁から対向して流入されて廃棄物からの熱分解ガスの上昇流と対向して淀み領域を形成し、熱分解ガスの一次燃焼火炎は、上下方向で常に安定した位置にあり、積層表面に対面する。廃棄物は定在している一次燃焼火炎からの熱伝導、熱伝達、そして熱輻射により、熱分解、炭化が促進される。
【００５２】
（ｃ）火格子８Ａ，８Ｂには、ロータリバルブ２３Ａ，２３Ｂを経て、脈動空気が供給され、火格子８Ａ，８Ｂ上の廃棄物の均一乾燥、熱分解を図っている。
【００５３】
（ｄ）排ガス中のＣＯ２の濃度を検出し、この検出値にもとづき、上記火格子８Ａ，８Ｂへの空気供給量そして上記脈動流発生装置における脈動流の振幅（強さ）の少なくともいずれか一方を調整する。
【００５４】
排ガス中のＣＯ２またはＯ２の検出濃度が所定値より高い場合には、火格子下供給空気量を小さくすることと、脈動流の振幅を小さくすることの少なくともいずれかを行うように調整する。ＣＯ２またはＯ２の検出濃度が所定値より低い場合は、逆の操作をするように調整する。
【００５５】
（ｅ）乾燥域、すなわち火格子８Ａ上の廃棄物の積層は乾燥されるのみで燃焼されないように操業するが、万が一、発火した場合の措置として、火炎検出器１９で上記積層が発火していることを検出したときには、空気流量制御装置２０により弁１０Ａ，１０Ｂの開度を小さくして火格子８Ａ、さらには火格子８Ｂへの供給空気量を少なくすることにより、鎮火を図る。
【実施例】
【００５６】
表１に本発明の廃棄物の熱処理方法による排ガス中のＣＯ２濃度と従来のストーカ型焼却炉（比較例）によるものとを比較して示す。
【００５７】
本発明では従来に比べてＣＯ２排出量を５０％削減できることを確認できた。
【００５８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成を示し、（Ａ）は装置全体を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 熱処理炉
３ 一次燃焼室
８ 火格子
１４ 脈動流発生装置（火炎位置安定化装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物、特に都市ごみ等の廃棄物を処理するストーカ型熱処理炉を用いた処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置としては、特許文献１に開示された廃棄物焼却炉が知られている。
【０００３】
この特許文献１の装置は、ホッパから落下供給される廃棄物を燃焼させる燃焼室下部に火格子を有し、この火格子はホッパに近い方から、乾燥火格子、燃焼火格子、後燃焼火格子と区分されている。乾燥火格子上では、廃棄物は主として乾燥そして着火される。次に、燃焼火格子上で熱分解、部分酸化が行われ、生成された可燃性ガスは燃焼室内空間で燃焼する。この燃焼火格子上で、廃棄物はその燃焼が実質的に完了する。しかる後、後燃焼火格子上で、廃棄物中に僅かに残った未燃分まで完全に燃焼する。このように、火格子上で廃棄物は完全に燃焼し、燃焼灰は主灰シュートから排出される。
【特許文献１】特開２００４−２３９５０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の焼却炉により廃棄物を処理する場合、廃棄物はほとんどが燃焼するので、その排ガス中にＣＯ２が大量に含まれてしまい、ＣＯ２は地球温暖化の原因となり、大気へ放出されると問題を生ずる。したがって、この問題を回避するには、ＣＯ２排出を抑制するために排ガス中のＣＯ２を回収する装置が追加的に必要となり、設備の大型化・費用の高額化につながる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、廃棄物を熱処理する際に排ガス中のＣＯ２量を削減して廃棄物中の炭素含有物質を回収可能とする運転ができる廃棄物処理方法及び装置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】
【０００６】
本発明に係る廃棄物処理方法では、ストーカ型熱処理炉内で廃棄物を処理する。
【０００７】
かかる方法において、本発明は、火格子上の廃棄物を、該廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下で乾燥させた後に熱分解させ、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させることを特徴としている。
【０００８】
ここで、空気比は廃棄物の燃焼に必要な理論空気量に対する、実際に熱処理炉内に供給する空気量の比をいう。従来のストーカ型焼却炉では空気比が１．３〜１．７で燃焼処理されている。
【０００９】
このような本発明の処理方法によると、廃棄物は上記上限温度以下で、乾燥され、そして燃焼可能な限界酸素濃度以下の雰囲気下で熱分解される。すなわち廃棄物は熱分解され可燃ガスを含む熱分解ガスを生成して、廃棄物中の炭素分は燃焼そして水蒸気との反応（酸化）がなされないので、ＣＯ２の発生を大幅に抑制できる。そして、炭素を含有する炭化物あるいは金属酸化物と不燃物が熱分解残渣として排出される。これらは、溶融処理により比重分離して排出することが可能であり、後にそれぞれ有効利用される。また、廃棄物の最低着火温度以下にされるので、乾燥域そして熱分解域での廃棄物の発火が大幅に抑制されＣＯ２排出が抑制される。また、生成された熱分解ガスは０．２〜０．８という低い空気比で一次燃焼されるために、熱分解ガスのＣＯや炭化水素の炭素分から燃焼によって生成するＣＯ２が削減される。この一次燃焼で生成する煤が多くなり、煤は下流側で除塵機により回収され、廃棄物中の炭素分は煤として回収される。その結果ＣＯ２の生成を抑制できる。また熱分解された残渣及び飛灰を還元雰囲気で溶融処理した後に金属類とスラグとして分離回収することができる。熱分解残渣中の炭素分はスラグに含有され、回収される。
【００１０】
上記処理方法を実施するための装置は、本発明によると、ストーカ型熱処理炉内で廃棄物を処理する装置において、火格子上の廃棄物が該火格子上で移動する方向に向け、該火格子上の領域が乾燥域そして熱分解域を順に形成していると共に、該熱分解域の直上の燃焼室内空間に熱分解ガスの一次燃焼域を形成し、上記乾燥域は廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下に廃棄物の温度を維持し、一次燃焼域では、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させるように設定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、乾燥域と熱分解域の少なくともいずれか一方の直上位置に向け脈動流を送る脈動流発生装置が設けられていることが好ましい。脈動流は流速が周期的に変動するガス流れである。脈動流は定常流の２〜４倍の高い熱伝導率であるので脈動流により一次燃焼域からの高熱伝達が良好になされ、乾燥域または熱分解域の廃棄物の昇温が促進される。その結果、熱分解域での廃棄物の熱分解と炭化が促進、すなわちＣＯ２ガスの排出が削減される。
【００１２】
本発明においては、脈動流発生装置がパルス燃焼器及び１／４波長管の少なくとも一方で形成されているようにできる。
【００１３】
本発明においては、乾燥域の火格子上の廃棄物層内に脈動流を送る脈動流発生装置が設けられていることが好ましい。廃棄物層内に脈動流を送ることにより、廃棄物層の加熱をすすめ、乾燥と熱分解が促進され、ＣＯ２の排出が削減される。
【００１４】
本発明において、一次燃焼火炎の上下方向位置を定位置に保つ火炎位置安定化装置が設けられていることが好ましい。
【００１５】
熱分解域直上で一次燃焼火炎が定位置を保つと、熱分解ガスの一次燃焼が安定して行われるようになり、廃棄物への熱伝達、熱伝導、熱輻射が安定して行われるため廃棄物の熱分解と炭化が促進され、ＣＯ２の排出が抑制される。そして熱分解時のタール発生が抑制されタールによるトラブルが抑制される。
【００１６】
上記火炎位置安定化装置は、熱分解ガスの上昇流に対向するように高温ガスを吹込み、淀み領域を形成する装置とすることがよい。淀み領域はガス流れが停滞している領域をいう。淀み領域が形成されるということは、その淀み領域で熱分解ガスは滞留して高温に加熱され、安定して一次燃焼するので一次燃焼火炎位置が安定するということになる。
【００１７】
ストーカ型熱処理炉は熱分解ガスを一次燃焼する一次燃焼室と二次燃焼する二次燃焼室を備え、火炎位置安定化装置は、高温ガスの一部または全部として、一次燃焼室の一次燃焼域と二次燃焼室入口との間の領域から未燃の熱分解ガスを受けるように接続されている
ようにすることができる。高温ガスとして本発明装置の未燃の熱分解ガスを用いることにより、未燃の熱分解ガスが低酸素含有量であるので低空気比燃焼に好適であり、また、所望の高温となっているので好ましい。
【００１８】
また、火炎位置安定化装置がパルス燃焼器及び１／４波長管の少なくとも一方で形成されているようにすることができる。
【００１９】
さらに、火炎位置安定化装置は高温ガスノズルであり、燃焼室内の一次燃焼域と二次燃焼室入口との間の領域から未燃の熱分解ガスを導くエゼクタをも兼ねているようにすることができる。
【００２０】
火炎位置安定化装置は脈動流発生装置を兼ねているようにすることもできる。火炎位置安定化装置から吹き込むガス流れを脈動流とすることにより、熱伝達が促進される。
【００２１】
本発明において、上記脈動流発生装置による脈動流の周波数は５０〜５００Ｈｚの範囲であることが好ましい。５０Ｈｚ以下だと、脈動による熱伝達促進効果が小さく一次燃焼火炎の安定性確保が保証できないし、また低周波騒音の原因となるからであり、５００Ｈｚ以上だと、この周波数を得るのに装置を小さくする必要がり、脈動効果を得るための装置の数が多くなってしまうからである。
【００２２】
さらに、本発明では、廃棄物処理装置は、制御装置を有し、排ガス中のＣＯ２またはＯ２の検出濃度にもとづいて、火格子下供給空気量及び脈動流発生装置による脈動流の振幅の少なくともいずれかを調整するようになっていることが好ましい。
【００２３】
排ガス中のＣＯ２またはＯ２の検出濃度が所定値より高い場合には、火格子下供給空気量を小さくすることと、脈動流の振幅を小さくすることの少なくともいずれかを行うように調整する。ＣＯ２またはＯ２の検出濃度が所定値より低い場合は、逆の操作をするように調整する。
【００２４】
上記火格子下供給空気量を必要最小量に調整することで、乾燥域そして熱分解域での廃棄物中の炭素の酸化が抑制され、ＣＯ２排出が削減される。また、脈動流の振幅を必要最小値とすることで、脈動流による熱分解と炭化の促進を行いつつ、かつ脈動流発生装置のパルス燃焼器での燃料を適正最小値として省エネルギを図れる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上のように、廃棄物をストーカ型熱処理炉内で燃焼そして廃棄物中の炭素の水との反応をさせずに乾燥そして熱分解させることとしたので、ＣＯ２ガスの発生を大幅に削減できる。また、熱分解域の直上に熱分解ガスの一次燃焼火炎を定在させることとしたので、廃棄物の熱分解と炭化が促進されＣＯ２の排出を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面の図１にもとづき、本発明の一実施形態を説明する。
【００２７】
図１（Ａ）は本実施形態装置の概要構成を示す縦断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００２８】
図１（Ａ）において、熱処理炉１は、炉本体２と、該炉本体２の一次燃焼室３へ廃棄物Ｐを供給するホッパ５と、上記炉本体２の二次燃焼室４に接続された廃熱ボイラ６を有している。
【００２９】
一次燃焼室３は、左壁下部に開口せる廃棄物Ｐの受入口７にて上記ホッパ５と連通し、底部に火格子８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ）を有し、右側底部に開口した排出口９が設けられている。上記一次燃焼室３は右壁中間部に連通口２６が形成されていて上記二次燃焼室４と連通されている。
【００３０】
各火格子８（８Ａ〜８Ｄ）には、独立して流量調整される弁１０（１０Ａ〜１０Ｄ）を介して空気を供給する送気部１１（１１Ａ〜１１Ｄ）が設けられている。
【００３１】
火格子上では、供給された廃棄物Ｐが積層をなし、上記火格子８Ａの部分で乾燥域を、そしてそれ以降の火格子８Ｂ〜８Ｄの部分で熱分解域を形成している。また、該熱分解域における廃棄物の積層の直上方空間では廃棄物が熱分解して発生した熱分解ガスの一次燃焼域を形成している。これらの乾燥域、熱分解域そして一次燃焼域については、後に再度、説明する。
【００３２】
上記一次燃焼室３内には、上記二次燃焼室４との連通口２６と間隔をおいて中間天井１２が配設されており、一次燃焼室３から二次燃焼室４へ向けての流路を上下で迂回するように形成している。好ましい形態としては、一次燃焼室３とホッパ５とを連通する受入口７寄りの位置で、乾燥域の廃棄物の積層の上方位置に、上記中間天井１２に類似する遮熱板１３が設けられている。遮蔽板１３は熱分解ガスの一次燃焼火炎により、乾燥域の廃棄物の積層が過剰に加熱されて、発火温度以上に昇温されないように遮熱するものであり、耐火物で構成される。
【００３３】
上記熱分解域を形成する火格子８Ｂ〜８Ｄ上の廃棄物の積層の直上方位置に向け脈動流を送り込む脈動流発生装置１４が炉壁に取り付けられている（図１（Ｂ）参照）。ここで脈動流発生装置１４は熱分解ガスの一次燃焼火炎の火炎位置安定化装置を兼ねている。図１（Ｂ）に見られるごとく、脈動流発生装置１４は、パルス燃焼器であり、燃料供給装置１５と空気ブロワ１６とからそれぞれ燃料と空気を受け、後述する一次燃焼室から導入した未燃の熱分解ガスとともに燃焼させ、発生した高温ガスを脈動流としてその吹込管１４Ａから上記一次燃焼室３へ、上記廃棄物の積層の直上方位置に向け吹き込んでいる。この吹込管１４Ａは、対向する炉壁にも設けられていて、両吹込管１４Ａからの脈動流１４Ｂが廃棄物層からの熱分解ガスの上昇流に対向するようになっていて、淀み領域１４Ｃを形成し、火炎が上下方向で安定して定在する。したがって、上記脈動流発生装置１４は火炎位置安定化装置としても機能する。上記一次燃焼室３には、二次燃焼室４に向かう一次燃焼域の下流域と二次燃焼室４の連通口２６との間の領域１７から未燃の熱分解ガスの一部を取り出し脈動流発生装置１４のパルス燃焼器で燃焼させ、脈動高温ガスとして一次燃焼室３へ流入せしめる循環路１８が対向する両側の炉壁に設けられている。この循環路１８の出口部に上記吹込管１４Ａが配されているので、エゼクタとして未燃の熱分解ガスを誘引する効果がある。かくして、上記未燃の熱分解ガスを引き込んで吹込管１４Ａから脈動流１４Ｂが流入される。上記脈動流発生装置１４では、脈動流の周波数が５０〜５００Ｈｚが好ましい。
【００３４】
また、パルス燃焼器とした場合に、燃焼ガスの吹込管１４Ａの先端位置は必ずしも一次燃焼室３内に突出させる必要はなく、例えば循環路１８の下流端から全長の１／４の距離の位置に、設けることにより、１／４波長管を形成させるようにして脈動流を発生させることとしてもよい。
【００３５】
一次燃焼室３の左壁下部に別の脈動流発生装置３０が設けられ、乾燥域の火格子８Ａ上の廃棄物層内に脈動流を吹き込んでいる。
【００３６】
上記一次燃焼室３の上壁部には、火格子８、特に乾燥域の火格子８Ａ上の廃棄物の積層に火炎が発生しているかどうかを監視するための火炎検出器１９が設けられている。該火炎検出器１９は例えば光電子増倍管等の光を検出するセンサであって、その出力信号は、空気流量制御装置２０にもたらされる。該空気流量制御装置２０は、空気ブロワ２１から送気部１１Ａ，１１Ｂを経て送る空気量を調整する弁１０Ａ，１０Ｂの開度をそれぞれ制御する。火炎検出器１９が火炎を検知したときには、上記送気部１１Ａ，１１Ｂへの空気量を減ずるように弁１０Ａ，１０Ｂを制御する。上記弁１０Ａ，１０Ｂを経て送気部１１Ａ，１１Ｂに送られる空気に高温の排ガスを混合して、ロータリバルブ２３Ａ，２３Ｂで間欠的に流通させることによって脈動流として供給することにより、廃棄物層内を脈動加熱することもできる。なお、上記空気ブロワ２１からの空気は、必要に応じ、予熱器２２で予熱することとしてもよい。
【００３７】
一方、送気部１１Ｃ，１１Ｄに対しては、弁１０Ｃ，１０Ｄを介して他の空気ブロワ２４から空気が送られる。
【００３８】
このような火格子８（８Ａ〜８Ｄ）上に積層された廃棄物の温度は、該廃棄物の最低着火温度と、該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度（例えば４５０℃）以下となるように、そして、一次燃焼室３に供給される空気の空気比が０．２〜０．８となるように、上記弁１０Ａ〜１０Ｄの開度が制御装置によって設定されている。勿論、この温度は、乾燥域での乾燥そして熱分解域での熱分解が効果的に行われるように、上記上限温度に近い温度であることが好ましい。
【００３９】
乾燥域と熱分解域の廃棄物積層の温度は一次燃焼室３の上壁部に設けた図示しない放射温度計により計測される。光電子増倍管を用いた光強度検出器により光強度を検出するようにしてもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、上記炉本体２の二次燃焼室４の入口近くに、冷空気そして低温ＥＧＲ（排ガス再循環）を吹き込む送気口２５が設けられていて、二次燃焼室４内の未燃の熱分解ガスの燃焼状態を調整している。
【００４１】
炉本体２の二次燃焼室４には、上記廃熱ボイラ６が接続されている。該廃熱ボイラ６自体は、本発明の特徴たるところはなく、公知のものでよい。
【００４２】
かかる熱処理炉１の下方には溶融炉２７が設けられており、火格子８から落下する熱分解残渣、排出口９から落下する熱分解残渣、廃熱ボイラ６で集塵された飛灰そして図示しない集塵機で排ガスから除塵された飛灰が上記溶融炉２７で溶融されて炭素を含有するスラグそして金属類として分離取出しされる。
【００４３】
本実施形態装置において、廃棄物は次のようにして処理される。
【００４４】
（１）廃棄物Ｐはホッパ５へ投入され、該ホッパ５内を降下して下部の受入口７から炉本体２の火格子８上に至る。
【００４５】
（２）火格子８上では、火格子８Ａから火格子８Ｄに向け廃棄物は徐々に移動し、火格子８Ａ〜８Ｄ上に分布して積層を形成する。火格子８Ａ，８Ｂには下方から脈動空気が供給され、火格子８Ｃ，８Ｄには下方から定常流空気が供給される。一方、火格子８Ａ上の廃棄物層内には脈動流発生装置３０から脈動流が吹き込まれる。上記廃棄物の積層の直上方には、脈動流発生装置１４からの高温ガスの脈動流１４Ｂが対向両炉壁から吹き込まれて、該脈動流１４Ｂが廃棄物の熱分解ガスの上昇流と対向して上記積層表面近くに安定した高温ガスの淀み領域を形成する。この淀み領域での高温ガスは、廃棄物を熱伝導、熱伝達及び熱輻射により加熱して、熱分解と炭化を促進させる。また、熱分解ガスの一次燃焼火炎を安定して定在させる。
【００４６】
（３）廃棄物は廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下でこの上限温度に近い雰囲気温度に保たれているので、廃棄物の燃焼が抑制されて、先ず火格子８Ａ上で乾燥され、しかる後、火格子８Ｂそして火格子８Ｃ，８Ｄへ移動しながら順次熱分解そして炭化され、排出口９から熱分解残渣が落下排出される。
【００４７】
（４）排出口から排出された熱分解後残渣は、溶融炉２７にて溶融され、炭素含有スラグと金属類に分離されて取り出される。
【００４８】
（５）一方、火格子８Ｂ〜８Ｄ上で廃棄物の熱分解により生じたガスは一次燃焼室３で燃焼し、その燃焼ガスは中間天井１２の上下側から二次燃焼室４へ流入し、未燃の熱分解ガスが二次燃焼し、次に廃熱ボイラ６へ至る。
【００４９】
廃棄物は上述のごとく、燃焼されることなく熱分解により炭化されるようにするために、一次燃焼室３に供給される空気の空気比が０．２〜０．８と低空気比で上記上限温度以下で熱処理されるが、熱分解と炭化が円滑に行われるように、一次燃焼室３内の各部位では、次のように配慮されている。
【００５０】
（ａ）火格子８Ａ上の廃棄物層内に脈動流発生装置３０から脈動流が吹き込まれ、廃棄物を脈動加熱し、乾燥と熱分解を促進する。
【００５１】
（ｂ）火格子上の廃棄物の積層の直上方で、熱分解ガスの一次燃焼火炎を定在させるために、脈動流発生装置１４によって、上記積層の直上方位置に高温ガスの脈動流を流入させている。この脈動流は炉の両側壁から対向して流入されて廃棄物からの熱分解ガスの上昇流と対向して淀み領域を形成し、熱分解ガスの一次燃焼火炎は、上下方向で常に安定した位置にあり、積層表面に対面する。廃棄物は定在している一次燃焼火炎からの熱伝導、熱伝達、そして熱輻射により、熱分解、炭化が促進される。
【００５２】
（ｃ）火格子８Ａ，８Ｂには、ロータリバルブ２３Ａ，２３Ｂを経て、脈動空気が供給され、火格子８Ａ，８Ｂ上の廃棄物の均一乾燥、熱分解を図っている。
【００５３】
（ｄ）排ガス中のＣＯ２の濃度を検出し、この検出値にもとづき、上記火格子８Ａ，８Ｂへの空気供給量そして上記脈動流発生装置における脈動流の振幅（強さ）の少なくともいずれか一方を調整する。
【００５４】
排ガス中のＣＯ２またはＯ２の検出濃度が所定値より高い場合には、火格子下供給空気量を小さくすることと、脈動流の振幅を小さくすることの少なくともいずれかを行うように調整する。ＣＯ２またはＯ２の検出濃度が所定値より低い場合は、逆の操作をするように調整する。
【００５５】
（ｅ）乾燥域、すなわち火格子８Ａ上の廃棄物の積層は乾燥されるのみで燃焼されないように操業するが、万が一、発火した場合の措置として、火炎検出器１９で上記積層が発火していることを検出したときには、空気流量制御装置２０により弁１０Ａ，１０Ｂの開度を小さくして火格子８Ａ、さらには火格子８Ｂへの供給空気量を少なくすることにより、鎮火を図る。
【実施例】
【００５６】
表１に本発明の廃棄物の熱処理方法による排ガス中のＣＯ２濃度と従来のストーカ型焼却炉（比較例）によるものとを比較して示す。
【００５７】
本発明では従来に比べてＣＯ２排出量を５０％削減できることを確認できた。
【００５８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成を示し、（Ａ）は装置全体を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 熱処理炉
３ 一次燃焼室
８ 火格子
１４ 脈動流発生装置（火炎位置安定化装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストーカ型熱処理炉内で廃棄物を処理する方法において、火格子上の廃棄物を、該廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下で乾燥させた後に熱分解させ、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】
熱分解された残渣及び飛灰を還元雰囲気で溶融処理した後に金属類とスラグとを分離回収することとする請求項１に記載の廃棄物処理方法。
【請求項３】
ストーカ型熱処理炉内で廃棄物を処理する装置において、火格子上の廃棄物が該火格子上で移動する方向に向け、該火格子上の領域が乾燥域そして熱分解域を順に形成していると共に、該熱分解域の直上の燃焼室内空間に熱分解ガスの一次燃焼域を形成し、上記乾燥域は廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下に廃棄物の温度を維持し、一次燃焼域では、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させるように設定されていることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項４】
乾燥域と熱分解域の少なくともいずれか一方の直上位置に向け脈動流を送る脈動流発生装置が設けられていることとする請求項３に記載の廃棄物処理装置。
【請求項５】
脈動流発生装置がパルス燃焼器及び１／４波長管の少なくとも一方で形成されていることとする請求項４に記載の廃棄物処理装置。
【請求項６】
乾燥域の火格子上の廃棄物層内に脈動流を送る脈動流発生装置が設けられていることとする請求項３または請求項４に記載の廃棄物処理装置。
【請求項７】
一次燃焼火炎の上下方向位置を定位置に保つ火炎位置安定化装置が設けられていることとする請求項３に記載の廃棄物処理装置。
【請求項８】
火炎位置安定化装置は熱分解ガスの上昇流に対向するように高温ガスを吹込み、淀み領域を形成することとする請求項７に記載の廃棄物処理装置。
【請求項９】
ストーカ型熱処理炉は熱分解ガスを一次燃焼する一次燃焼室と二次燃焼する二次燃焼室を備え、火炎位置安定化装置は、高温ガスの一部または全部として、一次燃焼室の一次燃焼域と二次燃焼室入口との間の領域から未燃の熱分解ガスを受けるように接続されていることとする請求項８に記載の廃棄物処理装置。
【請求項１０】
火炎位置安定化装置がパルス燃焼器及び１／４波長管の少なくとも一方で形成されていることとする請求項７ないし請求項９のうちの一つに記載の廃棄物処理装置。
【請求項１１】
火炎位置安定化装置は高温ガスノズルであり、燃焼室内の一次燃焼域と二次燃焼室入口との間の領域から未燃の熱分解ガスを導くエゼクタをも兼ねていることとする請求項９に記載の廃棄物処理装置。
【請求項１２】
火炎位置安定化装置は脈動流発生装置を兼ねていることとする請求項４そして請求項７ないし請求項１１のうちの一つに記載の廃棄物処理装置。
【請求項１３】
脈動流発生装置による脈動流の周波数が５０〜５００Ｈｚの範囲であることとする請求項４ないし請求項６そして請求項１２のうちの一つに記載の廃棄物処理装置。
【請求項１４】
廃棄物処理装置は、制御装置を有し、排ガス中のＣＯ２またはＯ２の検出濃度にもとづいて、火格子下供給空気量及び脈動流発生装置による脈動流の振幅の少なくともいずれかを調整するようになっていることとする請求項３ないし請求項６そして請求項１２のうちの一つに記載の廃棄物処理装置。
【請求項１】
ストーカ型熱処理炉内で廃棄物を処理する方法において、火格子上の廃棄物を、該廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下で乾燥させた後に熱分解させ、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】
熱分解された残渣及び飛灰を還元雰囲気で溶融処理した後に金属類とスラグとを分離回収することとする請求項１に記載の廃棄物処理方法。
【請求項３】
ストーカ型熱処理炉内で廃棄物を処理する装置において、火格子上の廃棄物が該火格子上で移動する方向に向け、該火格子上の領域が乾燥域そして熱分解域を順に形成していると共に、該熱分解域の直上の燃焼室内空間に熱分解ガスの一次燃焼域を形成し、上記乾燥域は廃棄物の最低着火温度と該廃棄物中の炭素が水分と反応を開始する温度のいずれよりも低い上限温度以下に廃棄物の温度を維持し、一次燃焼域では、生成された熱分解ガスを０．２〜０．８の空気比のもとで一次燃焼させるように設定されていることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項４】
乾燥域と熱分解域の少なくともいずれか一方の直上位置に向け脈動流を送る脈動流発生装置が設けられていることとする請求項３に記載の廃棄物処理装置。
【請求項５】
脈動流発生装置がパルス燃焼器及び１／４波長管の少なくとも一方で形成されていることとする請求項４に記載の廃棄物処理装置。
【請求項６】
乾燥域の火格子上の廃棄物層内に脈動流を送る脈動流発生装置が設けられていることとする請求項３または請求項４に記載の廃棄物処理装置。
【請求項７】
一次燃焼火炎の上下方向位置を定位置に保つ火炎位置安定化装置が設けられていることとする請求項３に記載の廃棄物処理装置。
【請求項８】
火炎位置安定化装置は熱分解ガスの上昇流に対向するように高温ガスを吹込み、淀み領域を形成することとする請求項７に記載の廃棄物処理装置。
【請求項９】
ストーカ型熱処理炉は熱分解ガスを一次燃焼する一次燃焼室と二次燃焼する二次燃焼室を備え、火炎位置安定化装置は、高温ガスの一部または全部として、一次燃焼室の一次燃焼域と二次燃焼室入口との間の領域から未燃の熱分解ガスを受けるように接続されていることとする請求項８に記載の廃棄物処理装置。
【請求項１０】
火炎位置安定化装置がパルス燃焼器及び１／４波長管の少なくとも一方で形成されていることとする請求項７ないし請求項９のうちの一つに記載の廃棄物処理装置。
【請求項１１】
火炎位置安定化装置は高温ガスノズルであり、燃焼室内の一次燃焼域と二次燃焼室入口との間の領域から未燃の熱分解ガスを導くエゼクタをも兼ねていることとする請求項９に記載の廃棄物処理装置。
【請求項１２】
火炎位置安定化装置は脈動流発生装置を兼ねていることとする請求項４そして請求項７ないし請求項１１のうちの一つに記載の廃棄物処理装置。
【請求項１３】
脈動流発生装置による脈動流の周波数が５０〜５００Ｈｚの範囲であることとする請求項４ないし請求項６そして請求項１２のうちの一つに記載の廃棄物処理装置。
【請求項１４】
廃棄物処理装置は、制御装置を有し、排ガス中のＣＯ２またはＯ２の検出濃度にもとづいて、火格子下供給空気量及び脈動流発生装置による脈動流の振幅の少なくともいずれかを調整するようになっていることとする請求項３ないし請求項６そして請求項１２のうちの一つに記載の廃棄物処理装置。
【図１】
【公開番号】特開２００７−１６３０７８（Ｐ２００７−１６３０７８Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６２０７９（Ｐ２００５−３６２０７９）
【出願日】平成１７年１２月１５日（２００５．１２．１５）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１５日（２００５．１２．１５）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
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