廃棄物溶融処理方法
【課題】 塩基度調整材として高炉滓や転炉滓を用いて、しかも、溶融スラグを安定して連続排出でき、そのスラグが土木資材としても有効利用できるようにした、廃棄物溶融処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 溶融炉内で廃棄物を熱分解し熱分解残渣を溶融すると共に塩基度調整材により溶融スラグの粘度を調整しながらこの溶融スラグを連続的に排出する廃棄物溶融炉の廃棄物溶融処理方法において、塩基度調整材として高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一方を上記溶融炉内へ供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、または溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、または上記溶融スラグの排出量が所定の範囲になりかつ溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整する。
【解決手段】 溶融炉内で廃棄物を熱分解し熱分解残渣を溶融すると共に塩基度調整材により溶融スラグの粘度を調整しながらこの溶融スラグを連続的に排出する廃棄物溶融炉の廃棄物溶融処理方法において、塩基度調整材として高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一方を上記溶融炉内へ供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、または溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、または上記溶融スラグの排出量が所定の範囲になりかつ溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃棄物溶融処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を溶融処理するための溶融炉としては、添付図面の図２に示されるような溶融炉が一般的に用いられる。この溶融炉は、竪型の炉本体５０の上部に廃棄物の炉内への投入のための装入口５１と排ガスの排出のための排気口５２、下部に酸素含有ガスの供給のための羽口５３とスラグ排出のためのスラグ排出口５４とを備えている。
【０００３】
図２に示されるこの溶融炉においては、装入口５１から廃棄物あるいは廃棄物とコークスが炉内へ装入され、さらに、炉内で生成されるスラグの成分を調整するために、石灰石が装入される。これらの装入物は堆積され、炉下部で堆積層５５を形成する。この堆積層５５は、下述のように、その上部が乾留ゾーン、下部が燃焼・溶融ゾーンを形成する。
【０００４】
装入物が炉内で堆積層５５を形成している状態で、羽口５３から酸素含有ガスが吹き込まれると、堆積層５５下部の燃焼・溶融ゾーンに存在するコークスなどの炭素分が燃焼する。そして、この燃焼熱によって、堆積層５５下部の燃焼・溶融ゾーンにおいては、廃棄物中の灰分や不燃物が溶融され、また、堆積層５５上部の乾留ゾーンにおいては、廃棄物が乾留されてガス化する。廃棄物の乾留残渣は堆積層５５下部の燃焼・溶融ゾーンへ降下しコークスと共に燃焼し、さらに灰分や不燃物が溶融される。溶融物５６は堆積層５５中を滴下しつつ流下して炉底に溜まり、スラグ排出口５４から炉外へ抜き出される。
【０００５】
廃棄物を溶融させた際に生成する溶融物は、多量のシリカ分（ＳｉＯ2）を含んでおり、溶融状態で粘性が高くその流動性が非常に乏しいので、スラグ排出口が詰まって溶融スラグが流出しなくなったり、溶融スラグの排出流量が減少してその排出が不十分になったりし、その結果、操業異常の状態が引き起こされることがある。これに対処するため、廃棄物の溶融処理においては、従来から廃棄物を装入する際に、同時に石灰石を装入して、生成される溶融スラグのＣａＯ／ＳｉＯ2 の比（塩基度）を調整して溶融スラグの粘度が上昇しないようにしている。
【０００６】
しかし、石灰石（炭酸カルシウムＣａＣＯ3）は分解してＣａＯになり、溶融スラグの塩基度調整に作用するが、その際に多量の分解ＣＯ2ガスが発生するという新たな問題が生ずる。
【０００７】
そこで、このようなＣＯ2の発生という問題を回避するために、特許文献１には、廃棄物処理溶融炉に廃棄物と共に石炭またはコークスなどの燃料を投入し廃棄物を燃焼・溶融させるにあたり、燃焼排ガス対策および溶融スラグの安定化を図るために投入する石灰石に代えて、銑鋼プロセスで発生する塩基度３．５以上のスラグを投入することにより、石灰石を投入する場合は多量のＣＯ2ガスが発生するという問題を解決し、廃棄物処理溶融炉の排ガス中のＮＯｘ、ＳＯxの低減を図ると共に、溶融スラグを安定した組成のスラグにして資源化できることが開示されており、投入するスラグとして溶銑処理スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグが例示されている。
【特許文献１】特開平６−１４５７３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
廃棄物溶融炉から排出される溶融スラグはスラグ排出口から抜き出される（以下、「出
滓」という）が、間欠的にこの出滓を行うと、排出口の開口と閉口の作業が煩雑であり、また、閉口中にスラグ排出口の閉塞も発生しやすいため、連続的に出滓することが望ましい。連続して出滓を行うためには、溶融スラグ発生量を所定量以上に保つ必要があるが、廃棄物処理量が少ない溶融炉の場合にはこれらが不足する場合がある。しかし、特許文献１には、廃棄物溶融炉において溶融スラグの連続出滓を安定して行うことができる方法が開示されていない。
【０００９】
また、溶融スラグを水砕した後、コンクリート用細骨材などの土木資材として有効利用する場合には、溶融スラグの性状が天然砂や砕石並みの物理性状や化学的安定性を有していることが必要であるが、特許文献１には、そのような溶融スラグを生成するために必要な廃棄物溶融炉の運転方法も開示されていない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑み、ＣＯ2の発生という問題を回避するために、塩基度調整材として高炉滓や転炉滓を用いて、しかも、溶融スラグを安定して連続排出でき、そのスラグが土木資材としても有効利用できるようにした、廃棄物溶融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】
【００１１】
本発明に係る廃棄物溶融処理方法では、溶融炉内で廃棄物を熱分解し熱分解残渣を溶融すると共に塩基度調整材により溶融スラグの粘度を調整しながらこの溶融スラグを連続的に排出する。
【００１２】
かかる廃棄物溶融処理方法において、本発明は、塩基度調整材として高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一方を上記溶融炉内へ供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、または溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、または上記溶融スラグの排出量が所定の範囲になりかつ溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することを特徴としている。
【００１３】
このように、本発明では、塩基度調整材として、従来の廃棄物溶融炉で用いられているスラグ成分調整材の石灰石に代えて、高炉滓、転炉滓など製銑、製鋼プロセスにおける副生成物を用いる。製銑、製鋼プロセスでは石灰石を多量に用いるため、高炉滓、転炉滓には酸化カルシウムが多量に含まれている。しかも、高炉滓、転炉滓中の酸化カルシウムは製銑、製鋼プロセスにおいて溶融された履歴があり熱的に安定している。さらに高炉滓、転炉滓中には熱分解によりＣＯ2が発生する成分が含まれていない。
【００１４】
高炉滓、転炉滓を塩基度調整材として供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することにより、溶融スラグは連続して排出される。ここで溶融スラグの排出量の所定の範囲とは、廃棄物溶融炉の規模に適合した、安定して連続出滓できる排出量の範囲である。
【００１５】
また、溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することにより、溶融スラグの粘性を調整でき流動性を低くし、溶融スラグは安定して連続排出される。このスラグは、土木資材として有効利用する場合に要求されるスラグの性状に適合している。
【００１６】
溶融スラグの塩基度を０．６〜１．２の範囲としたのは、下限値より小さいと溶融スラグの粘性が高く流動性が低くなり、またスラグがガラス化して有効利用できる用途がなく、上限値より大きいとスラグが粉化して利用が困難となるからである。
【００１７】
本発明において、溶融スラグの塩基度は０．８〜１．０の範囲とすることが好ましい。
この範囲にすることにより溶融スラグの粘性が最適な範囲となり確実に安定した連続出滓が実現でき、またスラグの性状が土木資材として最適な物理性状や化学的安定性を有するものとなる。
【００１８】
また、本発明において、スラグ成分調整材として高炉滓と転炉滓の両方をその配合を調整して廃棄物溶融炉に供給することにより、スラグの性状を調整することができる。高炉滓には鉄分がほとんど含まれておらず、転炉滓には鉄分が含まれている。高炉滓と転炉滓の鉄分含有率の差を利用して、スラグの色、比重を調整することができる。すなわち、スラグ成分調整材に鉄分をほとんど含まないような、高炉滓が多い配合にすればスラグは白色となり、鉄分を多く含む転炉滓の量の多い配合にすればスラグは黒色となる。白色から灰色、黒色の色のスラグを調製することができるので、スラグをコンクリート細骨材として用いてコンクリート材の色を調整することができる。
【００１９】
また、スラグ成分調整材に鉄分を多く含む配合にすればスラグの比重が大きくなり、用途に適した比重のスラグを生成できる。このように用途によって色、密度など調整したスラグを生成することが可能である。
【００２０】
さらに、本発明において、塩基度調整材としての高炉滓と転炉滓は、高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一つの塩基度が０．６〜３．４であることが好ましい。
【００２１】
塩基度が０．６〜３．４の比較的低い塩基度のスラグ成分調整材を用いることにより、スラグ成分調整材の供給を十分に行うことができ、溶融スラグの発生量を十分に多くすることができるので、連続出滓が可能となる。上記塩基度が上限値より高いと、スラグ成分調整材の供給量が少なくなるので、溶融スラグの発生量が少なく連続出滓が困難となる。下限値より低いスラグ成分調整材を用いると、溶融スラグの塩基度を所定の範囲に調整するために供給するスラグ成分調整材の供給量が多大となり、溶融炉の規模が大きくなり好ましくない。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明では、溶融炉内で廃棄物を熱分解し熱分解残渣を溶融すると共に塩基度調整材により溶融スラグの粘度を調整しながらこの溶融スラグを連続して排出する廃棄物溶融処理する際に、高炉滓、転炉滓を塩基度調整材として供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することとしたので、溶融スラグを安定して連続排出することができる。その結果、排出口の開口そして閉口といった煩雑な作業を行う必要がなくなるのみならず、排出口の閉塞といった弊害もなくなる。さらに、得られるスラグは土木資材としても好適な性状となり資材の有効利用が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態に係る廃棄物溶融処理設備の一例の説明図である。
【００２５】
図１に示される廃棄物溶融炉１０は、竪型の筒状をなす炉本体１１を有し、該炉本体１１の炉底部に高温燃焼帯が形成され、この高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成されるように構成されている。上記炉本体１１の頂部には、廃棄物計量装置１２から所定量の廃棄物を受けこれを炉本体１１へ装入する廃棄物装入装置１３と、燃料としてのコークスを計量しながら所定量だけ炉本体１１へ供給するコークス計量装置１４と、高炉滓あるいは転炉滓などのスラグ成分調整材（塩基度調整材）を計量しながらこのスラグ成分調整材を炉本体１１へ供給するスラグ成分調整材計量装置１５が接続されている。このスラグ成分調整材
計量装置１５には、制御装置１６からの指令を受け開度が調整されるロータリバルブ等のスラグ成分調整材供給量調整装置１７が接続されている。
【００２６】
炉本体１１は、その下部で廃棄物のガス化と残渣の溶融処理が行われるようになっており、該炉本体１１は縦方向中間部で下方に向け縮径されたテーパ部１８を有し、径の小さい下部が溶融処理部１９を、そして大径となっている上部がフリーボード部２０を形成している。溶融処理部１９では、炉底部に堆積されたコークスを燃焼させることにより、高温状態に維持され廃棄物の熱分解残渣を溶融する高温燃焼帯Ａを形成し、該高温燃焼帯Ａの上に流動化状態の廃棄物層Ｂが形成される。
【００２７】
上記溶融処理部１９には、外部から上記高温燃焼帯Ａでの燃焼のための空気または酸素富化空気を吹き込む主羽口２１が、そしてその上方位置には上記廃棄物層Ｂでの廃棄物の流動のための空気を吹き込むための副羽口２２が設けられている。さらに、溶融処理部１９の上方に位置するフリーボード部２０には、生成された可燃性の熱分解ガスを部分燃焼させる空気を吹き込むための三段羽口２３が設けられている。
【００２８】
また、炉本体１１の上部にはガス排気口２４が設けられている。
【００２９】
上記炉本体１１の下部には、溶融スラグ排出口２５が設けられている。この溶融スラグ排出口２５の下方位置には、排出される溶融スラグを受けるスラグ水砕装置２６が配設されている。該スラグ水砕装置２６は水を貯留する槽を有し、水中から外部に向け走行するコンベア２７が設けられていて、溶融スラグが槽内の水中へ滴下して冷却固化された後、コンベア２７により外へ搬出される。水砕装置２６では、溶融スラグが急水冷されるので、細かく砕かれた状態となる。コンベア２７の搬送端部には、固化したスラグを受けてその量を計測するスラグ排出量計測装置２８が設けられている。スラグ排出量計測装置２８は、例えばコンベア秤であり、搬送されるコンベア２７上のスラグを所定時間経過毎にその重量を計測して、排出量を測定し、その排出量計測値の信号を上記制御装置１６に送るようになっている。上記スラグ排出量計測装置２８の下方には、計測後の固化スラグが落下して貯留されるスラグバンカ２９が配置されている。該スラグバンカ２９にはスラグの塩基度を分析する塩基度分析器(図示せず)が設けられている。
【００３０】
上記構成の本実施形態における廃棄物溶融炉による廃棄物の溶融処理は次の要領で行なわれる。
【００３１】
都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物、コークスそしてスラグ成分調整材としての高炉滓あるいは転炉滓が、廃棄物計量装置１２、コークス計量装置１４そしてスラグ成分調整材計量装置１５でそれぞれ計量され、廃棄物投入装置１３他から廃棄物溶融炉１０内へ投入される。投入されたもののうち、コークスとスラグ成分調整材は炉底部に堆積し、ここに主羽口２１から空気又は酸素富化空気の熱風が吹き込まれ、コークスが燃焼して高温燃焼帯Ａが形成される。
【００３２】
又、炉頂部の廃棄物装入装置１３から炉内へ投入された廃棄物は高温燃焼帯Ａの上方で流動しながら滞留して廃棄物層Ｂを形成する。廃棄物は副羽口２２から吹き込まれる空気によって流動化されている間に熱分解され、ここで発生した熱分解ガスはフリーボード部２０で一部が燃焼された後、ガス排出口２４から排出される。
【００３３】
一方、熱分解により生じた残渣は高温燃焼帯Ａ上で溶融され、溶融スラグ排出口２５から排出される。排出された溶融スラグはスラグ水砕装置２６に滴下されて固化後に水砕され、水砕されたスラグはスラグコンベア２７により搬出され、スラグ排出量計測装置２８によりスラグ排出量が計測され、スラグバンカ２９に貯留される。
【００３４】
溶融スラグ排出口２５から排出されたスラグの排出量が排出量計測装置２８により計測され、その計測値の信号が制御装置１６に送られる。またスラグバンカ２９に搬送されるスラグの塩基度がスラグ塩基度分析器で分析され、その塩基度の信号が制御装置１６に送られる。
【００３５】
次いで、制御装置１６から、スラグの排出量および／またはスラグの塩基度が０．６〜１．２の設定範囲、好ましくは０．８〜１．０の設定範囲になるようにするための指示信号がスラグ成分調整材の供給量調整装置１７に送られ、スラグ成分調整材としての高炉滓あるいは転炉滓の供給量が調整される。本実施形態でスラグ成分調整材としての高炉滓あるいは転炉滓の塩基度は０．６〜３．４の範囲のものが用いられる。
【００３６】
この調整は、例えば、スラグ排出量が設定値より少ない場合には、溶融スラグの塩基度が低く粘性が高いため流動性が低く排出量が少なくなっているので、スラグ成分調整材の供給量を増加させるように行われる。
【実施例】
【００３７】
都市ごみ処理量が２０００ kg/h規模の廃棄物ガス化溶融炉に各種スラグ成分調整材を供給してスラグ発生量、スラグ塩基度を測定した。
【００３８】
＜実施例１＞
スラグ成分調整材として高炉滓を用いたときの実施例１を以下に示す。高炉滓の組成を表１に示す。スラグの塩基度を０．９に調整する場合は、高炉滓を約１４０kg/h供給した。高炉滓を加熱してもＣＯ2の発生はなく、またスラグ発生量は２９０kg/hであり、連続出滓は十分可能であった。またスラグ中のＦｅＯ含有量は０．０５％となり、スラグの色は薄い灰色であった。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
＜実施例２＞
スラグ成分調整材として転炉滓を用いたときの実施例２を以下に示す。転炉滓の組成を表３に示す。スラグの塩基度を０．９に調整する場合は、転炉滓を約６０kg/h供給した。高炉滓と同様、転炉滓を加熱してもＣＯ2の発生はなく、スラグ発生量は２２５kg/hであり、連続出滓は十分可能であった。またスラグ中のＦｅＯは２．８％となり、スラグの色は黒色を呈した。また、絶乾密度は３．００となり、重いスラグを調製することができた。
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
＜比較例＞
塩基度調整剤として石灰石を用いたときの比較例を以下に示す。石灰石灰分の主成分は、表５に示すようにＣａＯである。スラグの塩基度を０．９に調整する場合、石灰石の使用量は３５kg/hとなり、このときの発生スラグ量は２００kg/hであった。この発生スラグ量では、出滓が途切れ連続出滓ができない場合もあった。またＣＯ2の排出量が相当量ある。
【００４５】
【表５】
【００４６】
【表６】
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る廃棄物溶融処理設備の一例の説明図である。
【図２】従来装置の概要構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 廃棄物溶融炉
１１ 炉本体
１２ 廃棄物計量装置
１３ 廃棄物装入装置
１４ コークス計量装置
１５ スラグ成分調整材計量装置
１６ 制御装置
１７ スラグ成分調整材供給量調整装置
２１ 主羽口
２２ 副羽口
２３ 三段羽口
２４ ガス排出口
２５ 溶融スラグ排出口
２６ スラグ水砕装置
２７ スラグコンベア
２８ スラグ排出量計測装置
２９ スラグバンカ
Ａ 高温燃焼層
Ｂ 廃棄物層
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃棄物溶融処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を溶融処理するための溶融炉としては、添付図面の図２に示されるような溶融炉が一般的に用いられる。この溶融炉は、竪型の炉本体５０の上部に廃棄物の炉内への投入のための装入口５１と排ガスの排出のための排気口５２、下部に酸素含有ガスの供給のための羽口５３とスラグ排出のためのスラグ排出口５４とを備えている。
【０００３】
図２に示されるこの溶融炉においては、装入口５１から廃棄物あるいは廃棄物とコークスが炉内へ装入され、さらに、炉内で生成されるスラグの成分を調整するために、石灰石が装入される。これらの装入物は堆積され、炉下部で堆積層５５を形成する。この堆積層５５は、下述のように、その上部が乾留ゾーン、下部が燃焼・溶融ゾーンを形成する。
【０００４】
装入物が炉内で堆積層５５を形成している状態で、羽口５３から酸素含有ガスが吹き込まれると、堆積層５５下部の燃焼・溶融ゾーンに存在するコークスなどの炭素分が燃焼する。そして、この燃焼熱によって、堆積層５５下部の燃焼・溶融ゾーンにおいては、廃棄物中の灰分や不燃物が溶融され、また、堆積層５５上部の乾留ゾーンにおいては、廃棄物が乾留されてガス化する。廃棄物の乾留残渣は堆積層５５下部の燃焼・溶融ゾーンへ降下しコークスと共に燃焼し、さらに灰分や不燃物が溶融される。溶融物５６は堆積層５５中を滴下しつつ流下して炉底に溜まり、スラグ排出口５４から炉外へ抜き出される。
【０００５】
廃棄物を溶融させた際に生成する溶融物は、多量のシリカ分（ＳｉＯ2）を含んでおり、溶融状態で粘性が高くその流動性が非常に乏しいので、スラグ排出口が詰まって溶融スラグが流出しなくなったり、溶融スラグの排出流量が減少してその排出が不十分になったりし、その結果、操業異常の状態が引き起こされることがある。これに対処するため、廃棄物の溶融処理においては、従来から廃棄物を装入する際に、同時に石灰石を装入して、生成される溶融スラグのＣａＯ／ＳｉＯ2 の比（塩基度）を調整して溶融スラグの粘度が上昇しないようにしている。
【０００６】
しかし、石灰石（炭酸カルシウムＣａＣＯ3）は分解してＣａＯになり、溶融スラグの塩基度調整に作用するが、その際に多量の分解ＣＯ2ガスが発生するという新たな問題が生ずる。
【０００７】
そこで、このようなＣＯ2の発生という問題を回避するために、特許文献１には、廃棄物処理溶融炉に廃棄物と共に石炭またはコークスなどの燃料を投入し廃棄物を燃焼・溶融させるにあたり、燃焼排ガス対策および溶融スラグの安定化を図るために投入する石灰石に代えて、銑鋼プロセスで発生する塩基度３．５以上のスラグを投入することにより、石灰石を投入する場合は多量のＣＯ2ガスが発生するという問題を解決し、廃棄物処理溶融炉の排ガス中のＮＯｘ、ＳＯxの低減を図ると共に、溶融スラグを安定した組成のスラグにして資源化できることが開示されており、投入するスラグとして溶銑処理スラグ、転炉スラグ、電気炉スラグが例示されている。
【特許文献１】特開平６−１４５７３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
廃棄物溶融炉から排出される溶融スラグはスラグ排出口から抜き出される（以下、「出
滓」という）が、間欠的にこの出滓を行うと、排出口の開口と閉口の作業が煩雑であり、また、閉口中にスラグ排出口の閉塞も発生しやすいため、連続的に出滓することが望ましい。連続して出滓を行うためには、溶融スラグ発生量を所定量以上に保つ必要があるが、廃棄物処理量が少ない溶融炉の場合にはこれらが不足する場合がある。しかし、特許文献１には、廃棄物溶融炉において溶融スラグの連続出滓を安定して行うことができる方法が開示されていない。
【０００９】
また、溶融スラグを水砕した後、コンクリート用細骨材などの土木資材として有効利用する場合には、溶融スラグの性状が天然砂や砕石並みの物理性状や化学的安定性を有していることが必要であるが、特許文献１には、そのような溶融スラグを生成するために必要な廃棄物溶融炉の運転方法も開示されていない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑み、ＣＯ2の発生という問題を回避するために、塩基度調整材として高炉滓や転炉滓を用いて、しかも、溶融スラグを安定して連続排出でき、そのスラグが土木資材としても有効利用できるようにした、廃棄物溶融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】
【００１１】
本発明に係る廃棄物溶融処理方法では、溶融炉内で廃棄物を熱分解し熱分解残渣を溶融すると共に塩基度調整材により溶融スラグの粘度を調整しながらこの溶融スラグを連続的に排出する。
【００１２】
かかる廃棄物溶融処理方法において、本発明は、塩基度調整材として高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一方を上記溶融炉内へ供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、または溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、または上記溶融スラグの排出量が所定の範囲になりかつ溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することを特徴としている。
【００１３】
このように、本発明では、塩基度調整材として、従来の廃棄物溶融炉で用いられているスラグ成分調整材の石灰石に代えて、高炉滓、転炉滓など製銑、製鋼プロセスにおける副生成物を用いる。製銑、製鋼プロセスでは石灰石を多量に用いるため、高炉滓、転炉滓には酸化カルシウムが多量に含まれている。しかも、高炉滓、転炉滓中の酸化カルシウムは製銑、製鋼プロセスにおいて溶融された履歴があり熱的に安定している。さらに高炉滓、転炉滓中には熱分解によりＣＯ2が発生する成分が含まれていない。
【００１４】
高炉滓、転炉滓を塩基度調整材として供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することにより、溶融スラグは連続して排出される。ここで溶融スラグの排出量の所定の範囲とは、廃棄物溶融炉の規模に適合した、安定して連続出滓できる排出量の範囲である。
【００１５】
また、溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することにより、溶融スラグの粘性を調整でき流動性を低くし、溶融スラグは安定して連続排出される。このスラグは、土木資材として有効利用する場合に要求されるスラグの性状に適合している。
【００１６】
溶融スラグの塩基度を０．６〜１．２の範囲としたのは、下限値より小さいと溶融スラグの粘性が高く流動性が低くなり、またスラグがガラス化して有効利用できる用途がなく、上限値より大きいとスラグが粉化して利用が困難となるからである。
【００１７】
本発明において、溶融スラグの塩基度は０．８〜１．０の範囲とすることが好ましい。
この範囲にすることにより溶融スラグの粘性が最適な範囲となり確実に安定した連続出滓が実現でき、またスラグの性状が土木資材として最適な物理性状や化学的安定性を有するものとなる。
【００１８】
また、本発明において、スラグ成分調整材として高炉滓と転炉滓の両方をその配合を調整して廃棄物溶融炉に供給することにより、スラグの性状を調整することができる。高炉滓には鉄分がほとんど含まれておらず、転炉滓には鉄分が含まれている。高炉滓と転炉滓の鉄分含有率の差を利用して、スラグの色、比重を調整することができる。すなわち、スラグ成分調整材に鉄分をほとんど含まないような、高炉滓が多い配合にすればスラグは白色となり、鉄分を多く含む転炉滓の量の多い配合にすればスラグは黒色となる。白色から灰色、黒色の色のスラグを調製することができるので、スラグをコンクリート細骨材として用いてコンクリート材の色を調整することができる。
【００１９】
また、スラグ成分調整材に鉄分を多く含む配合にすればスラグの比重が大きくなり、用途に適した比重のスラグを生成できる。このように用途によって色、密度など調整したスラグを生成することが可能である。
【００２０】
さらに、本発明において、塩基度調整材としての高炉滓と転炉滓は、高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一つの塩基度が０．６〜３．４であることが好ましい。
【００２１】
塩基度が０．６〜３．４の比較的低い塩基度のスラグ成分調整材を用いることにより、スラグ成分調整材の供給を十分に行うことができ、溶融スラグの発生量を十分に多くすることができるので、連続出滓が可能となる。上記塩基度が上限値より高いと、スラグ成分調整材の供給量が少なくなるので、溶融スラグの発生量が少なく連続出滓が困難となる。下限値より低いスラグ成分調整材を用いると、溶融スラグの塩基度を所定の範囲に調整するために供給するスラグ成分調整材の供給量が多大となり、溶融炉の規模が大きくなり好ましくない。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明では、溶融炉内で廃棄物を熱分解し熱分解残渣を溶融すると共に塩基度調整材により溶融スラグの粘度を調整しながらこの溶融スラグを連続して排出する廃棄物溶融処理する際に、高炉滓、転炉滓を塩基度調整材として供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することとしたので、溶融スラグを安定して連続排出することができる。その結果、排出口の開口そして閉口といった煩雑な作業を行う必要がなくなるのみならず、排出口の閉塞といった弊害もなくなる。さらに、得られるスラグは土木資材としても好適な性状となり資材の有効利用が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態に係る廃棄物溶融処理設備の一例の説明図である。
【００２５】
図１に示される廃棄物溶融炉１０は、竪型の筒状をなす炉本体１１を有し、該炉本体１１の炉底部に高温燃焼帯が形成され、この高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成されるように構成されている。上記炉本体１１の頂部には、廃棄物計量装置１２から所定量の廃棄物を受けこれを炉本体１１へ装入する廃棄物装入装置１３と、燃料としてのコークスを計量しながら所定量だけ炉本体１１へ供給するコークス計量装置１４と、高炉滓あるいは転炉滓などのスラグ成分調整材（塩基度調整材）を計量しながらこのスラグ成分調整材を炉本体１１へ供給するスラグ成分調整材計量装置１５が接続されている。このスラグ成分調整材
計量装置１５には、制御装置１６からの指令を受け開度が調整されるロータリバルブ等のスラグ成分調整材供給量調整装置１７が接続されている。
【００２６】
炉本体１１は、その下部で廃棄物のガス化と残渣の溶融処理が行われるようになっており、該炉本体１１は縦方向中間部で下方に向け縮径されたテーパ部１８を有し、径の小さい下部が溶融処理部１９を、そして大径となっている上部がフリーボード部２０を形成している。溶融処理部１９では、炉底部に堆積されたコークスを燃焼させることにより、高温状態に維持され廃棄物の熱分解残渣を溶融する高温燃焼帯Ａを形成し、該高温燃焼帯Ａの上に流動化状態の廃棄物層Ｂが形成される。
【００２７】
上記溶融処理部１９には、外部から上記高温燃焼帯Ａでの燃焼のための空気または酸素富化空気を吹き込む主羽口２１が、そしてその上方位置には上記廃棄物層Ｂでの廃棄物の流動のための空気を吹き込むための副羽口２２が設けられている。さらに、溶融処理部１９の上方に位置するフリーボード部２０には、生成された可燃性の熱分解ガスを部分燃焼させる空気を吹き込むための三段羽口２３が設けられている。
【００２８】
また、炉本体１１の上部にはガス排気口２４が設けられている。
【００２９】
上記炉本体１１の下部には、溶融スラグ排出口２５が設けられている。この溶融スラグ排出口２５の下方位置には、排出される溶融スラグを受けるスラグ水砕装置２６が配設されている。該スラグ水砕装置２６は水を貯留する槽を有し、水中から外部に向け走行するコンベア２７が設けられていて、溶融スラグが槽内の水中へ滴下して冷却固化された後、コンベア２７により外へ搬出される。水砕装置２６では、溶融スラグが急水冷されるので、細かく砕かれた状態となる。コンベア２７の搬送端部には、固化したスラグを受けてその量を計測するスラグ排出量計測装置２８が設けられている。スラグ排出量計測装置２８は、例えばコンベア秤であり、搬送されるコンベア２７上のスラグを所定時間経過毎にその重量を計測して、排出量を測定し、その排出量計測値の信号を上記制御装置１６に送るようになっている。上記スラグ排出量計測装置２８の下方には、計測後の固化スラグが落下して貯留されるスラグバンカ２９が配置されている。該スラグバンカ２９にはスラグの塩基度を分析する塩基度分析器(図示せず)が設けられている。
【００３０】
上記構成の本実施形態における廃棄物溶融炉による廃棄物の溶融処理は次の要領で行なわれる。
【００３１】
都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物、コークスそしてスラグ成分調整材としての高炉滓あるいは転炉滓が、廃棄物計量装置１２、コークス計量装置１４そしてスラグ成分調整材計量装置１５でそれぞれ計量され、廃棄物投入装置１３他から廃棄物溶融炉１０内へ投入される。投入されたもののうち、コークスとスラグ成分調整材は炉底部に堆積し、ここに主羽口２１から空気又は酸素富化空気の熱風が吹き込まれ、コークスが燃焼して高温燃焼帯Ａが形成される。
【００３２】
又、炉頂部の廃棄物装入装置１３から炉内へ投入された廃棄物は高温燃焼帯Ａの上方で流動しながら滞留して廃棄物層Ｂを形成する。廃棄物は副羽口２２から吹き込まれる空気によって流動化されている間に熱分解され、ここで発生した熱分解ガスはフリーボード部２０で一部が燃焼された後、ガス排出口２４から排出される。
【００３３】
一方、熱分解により生じた残渣は高温燃焼帯Ａ上で溶融され、溶融スラグ排出口２５から排出される。排出された溶融スラグはスラグ水砕装置２６に滴下されて固化後に水砕され、水砕されたスラグはスラグコンベア２７により搬出され、スラグ排出量計測装置２８によりスラグ排出量が計測され、スラグバンカ２９に貯留される。
【００３４】
溶融スラグ排出口２５から排出されたスラグの排出量が排出量計測装置２８により計測され、その計測値の信号が制御装置１６に送られる。またスラグバンカ２９に搬送されるスラグの塩基度がスラグ塩基度分析器で分析され、その塩基度の信号が制御装置１６に送られる。
【００３５】
次いで、制御装置１６から、スラグの排出量および／またはスラグの塩基度が０．６〜１．２の設定範囲、好ましくは０．８〜１．０の設定範囲になるようにするための指示信号がスラグ成分調整材の供給量調整装置１７に送られ、スラグ成分調整材としての高炉滓あるいは転炉滓の供給量が調整される。本実施形態でスラグ成分調整材としての高炉滓あるいは転炉滓の塩基度は０．６〜３．４の範囲のものが用いられる。
【００３６】
この調整は、例えば、スラグ排出量が設定値より少ない場合には、溶融スラグの塩基度が低く粘性が高いため流動性が低く排出量が少なくなっているので、スラグ成分調整材の供給量を増加させるように行われる。
【実施例】
【００３７】
都市ごみ処理量が２０００ kg/h規模の廃棄物ガス化溶融炉に各種スラグ成分調整材を供給してスラグ発生量、スラグ塩基度を測定した。
【００３８】
＜実施例１＞
スラグ成分調整材として高炉滓を用いたときの実施例１を以下に示す。高炉滓の組成を表１に示す。スラグの塩基度を０．９に調整する場合は、高炉滓を約１４０kg/h供給した。高炉滓を加熱してもＣＯ2の発生はなく、またスラグ発生量は２９０kg/hであり、連続出滓は十分可能であった。またスラグ中のＦｅＯ含有量は０．０５％となり、スラグの色は薄い灰色であった。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
＜実施例２＞
スラグ成分調整材として転炉滓を用いたときの実施例２を以下に示す。転炉滓の組成を表３に示す。スラグの塩基度を０．９に調整する場合は、転炉滓を約６０kg/h供給した。高炉滓と同様、転炉滓を加熱してもＣＯ2の発生はなく、スラグ発生量は２２５kg/hであり、連続出滓は十分可能であった。またスラグ中のＦｅＯは２．８％となり、スラグの色は黒色を呈した。また、絶乾密度は３．００となり、重いスラグを調製することができた。
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
＜比較例＞
塩基度調整剤として石灰石を用いたときの比較例を以下に示す。石灰石灰分の主成分は、表５に示すようにＣａＯである。スラグの塩基度を０．９に調整する場合、石灰石の使用量は３５kg/hとなり、このときの発生スラグ量は２００kg/hであった。この発生スラグ量では、出滓が途切れ連続出滓ができない場合もあった。またＣＯ2の排出量が相当量ある。
【００４５】
【表５】
【００４６】
【表６】
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る廃棄物溶融処理設備の一例の説明図である。
【図２】従来装置の概要構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 廃棄物溶融炉
１１ 炉本体
１２ 廃棄物計量装置
１３ 廃棄物装入装置
１４ コークス計量装置
１５ スラグ成分調整材計量装置
１６ 制御装置
１７ スラグ成分調整材供給量調整装置
２１ 主羽口
２２ 副羽口
２３ 三段羽口
２４ ガス排出口
２５ 溶融スラグ排出口
２６ スラグ水砕装置
２７ スラグコンベア
２８ スラグ排出量計測装置
２９ スラグバンカ
Ａ 高温燃焼層
Ｂ 廃棄物層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融炉内で廃棄物を熱分解し熱分解残渣を溶融すると共に塩基度調整材により溶融スラグの粘度を調整しながらこの溶融スラグを連続的に排出する廃棄物溶融炉の廃棄物溶融処理方法において、塩基度調整材として高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一方を上記溶融炉内へ供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、または溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、または上記溶融スラグの排出量が所定の範囲になりかつ溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することを特徴とする廃棄物溶融処理方法。
【請求項２】
溶融スラグの塩基度が０．８〜１．０の範囲であることとする請求項１に記載の廃棄物溶融処理方法。
【請求項３】
溶融スラグの塩基度調整材として、高炉滓と転炉滓の両方をそれぞれの供給量を調整しながら供給することとする請求項１に記載の廃棄物溶融処理方法。
【請求項４】
高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一方の塩基度が０．６〜３．４であることとする請求項１または請求項２に記載の廃棄物溶融処理方法。
【請求項１】
溶融炉内で廃棄物を熱分解し熱分解残渣を溶融すると共に塩基度調整材により溶融スラグの粘度を調整しながらこの溶融スラグを連続的に排出する廃棄物溶融炉の廃棄物溶融処理方法において、塩基度調整材として高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一方を上記溶融炉内へ供給し、溶融スラグの排出量を計測して排出量が所定の範囲になるように、または溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、または上記溶融スラグの排出量が所定の範囲になりかつ溶融スラグの塩基度が０．６〜１．２の範囲になるように、塩基度調整材の供給量を調整することを特徴とする廃棄物溶融処理方法。
【請求項２】
溶融スラグの塩基度が０．８〜１．０の範囲であることとする請求項１に記載の廃棄物溶融処理方法。
【請求項３】
溶融スラグの塩基度調整材として、高炉滓と転炉滓の両方をそれぞれの供給量を調整しながら供給することとする請求項１に記載の廃棄物溶融処理方法。
【請求項４】
高炉滓と転炉滓のうち少なくとも一方の塩基度が０．６〜３．４であることとする請求項１または請求項２に記載の廃棄物溶融処理方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−３４３０７３（Ｐ２００６−３４３０７３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７１４４２（Ｐ２００５−１７１４４２）
【出願日】平成１７年６月１０日（２００５．６．１０）
【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１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１０日（２００５．６．１０）
【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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