この発明は、廃棄物の焼却又は廃棄物中の可燃物の焼却と不燃物の焼成に用いる廃棄物処理装置に関するもので、回転キルンを備えた上記装置、特に回転キルンと前燃焼室とを備えた装置に特に好適な上記装置に関するものである。

回転キルンと前燃焼室とを備えた廃棄物用の焼却装置は、特許文献１及び２に示されている。 特許文献１の前燃焼室は、火格子を備えておらず、火格子炉の問題点を指摘しているが、特許文献２の前燃焼室は一段の火格子を備えたものである。 また、高温ガスの流入側に、回転キルン内の可燃物を燃焼するのに必要な燃焼用空気を供給する空気供給筒を備えた廃棄物処理装置は、特許文献３及び４に記載されている。 図２は、特許文献３で本願出願人が提案した廃棄物処理装置を示した図で、回転キルン１４と、回転キルン１４の処理物の排出口側に設けられた燃焼ガス吹込装置１６及び攪拌空気吹込装置２２と、回転キルン１４の処理物投入側に連接して設けられた前燃焼室７と、前燃焼室７に処理物を連続的ないし間欠的に供給する投入装置５と、処理物を前燃焼室７から回転キルン１４内に移送する移送装置１３とを備えた建設残さの再生処理装置である。 特許文献３記載の廃棄物処理装置における前燃焼室は、多段の火格子８、１０、１２を備えたストーカーである。

燃焼ガス吹込装置１６による回転キルン１４内への高温ガスの吹込は、直接バーナー火炎をキルン１４内へ放出する方法、熱風発生炉で発生させた熱風をキルン内へ放出する方法等により行われる。 また、回転キルン内に空気を吹き込む攪拌空気吹込装置２２は、回転キルン内に挿入されたノズルの先端を若干下向きにして、回転キルン１４の円筒下部のキルンの回転方向下流側に偏在する処理物に向けて直接空気が噴射されるように設けられている。

図２を参照して特許文献３で提案した廃棄物処理装置を更に説明すると、燃焼ガス吹込装置１６及び攪拌空気吹込装置２２から回転キルン内に吹き込まれた高温ガス及び攪拌空気は、回転キルン１４内を向流で、すなわち回転キルン内を移動する処理物の移動方向と逆の方向に流れ、回転キルン１４内で燃焼した処理物の燃焼ガス及びガス中に浮遊してきた灰分（飛灰）と共に、前燃焼室７を通って排出され、図示していない減温器や集塵機を経て煙突から排出される。

前燃焼室７には、火格子８、１０及びオキ火格子１２が設置されている。 前燃焼室７では、投入装置５からこれらの火格子上に投入された処理物が加熱されて発生した熱分解ガスの燃焼を行い、焼却に時間がかかるオキ（熾き）は水冷構造のオキ火格子１２上で、前燃焼室７に設けたオキ専用の燃焼空気を送る押込ファン１９ｂの空気及び回転キルン１４から流入する高温ガスに含まれる燃焼用空気により、燃焼される。

前燃焼室７内で可燃分がガス化燃焼され、揮発分を揮発し熱分解ガスを発生し且つ予備燃焼された処理物は、移送装置１３で回転キルン１４に送られる。 回転キルン１４内では、回転キルン１４の回転により攪拌されつつ排出口側に移動する処理物中の不燃物が回転キルン内を向流で流れる高温ガスにより焼成され、可燃物は高温ガス中の空気に触れて燃焼し、灰分は飛灰として燃焼ガスと共に前燃焼室７へと搬送される。 回転キルン１４内で焼成された焼成物は、回転キルン１４の排出口から排出され、図示してない磁気選鉱機やふるい機で分別される。

なお、図２中、符号９及び１１は、火格子８及び１０上の処理物を下段の火格子１０及び１２に移送するプッシャー、１９（１９ａ、１９ｂ）は攪拌空気の押込ファン、２０は攪拌空気押込ファン、２２は攪拌空気吹込ノズル、２１は前燃焼室７に設けられた燃焼補助バーナーである。

一方、特許文献４には、並流方式の回転キルン、すなわち高温ガスを回転キルン内の廃棄物の移動方向と同方向に流す廃棄物の焼却炉において、投入シュートから回転キルン内に投入された廃棄物に燃焼空気を吹き付ける空気ノズル筒を設け、投入直後の廃棄物に燃焼空気を吹き付けることにより、廃棄物を効率良く焼却する技術が提案されている。 この廃棄物焼却装置には、前燃焼室は設けられておらず、廃棄物は回転キルン内に直接投入される。

特許文献３で提案した装置は、建設残さの焼成のみならず、不燃物の割合が少ない廃棄物の焼却処理にも用いられている。 そのような状況で、含水率の高い廃棄物や有機分や可燃分を多く含んだ廃棄物を処理する場合、完全燃焼を行おうとすると攪拌空気吹込装置から吹き込む空気量を多くする必要があり、空気量が廃棄物の燃焼に必要な空気量より多くなって、回転キルンや前燃焼室のガス温度を低下させて焼却効率を低下させるという問題が見出された。 この場合、攪拌空気吹込装置からの空気量を少なくすると、廃棄物を完全燃焼させることが困難になって、回転キルンから未燃分が排出されてくるという問題が生じる。 この問題は、特に廃棄物として未燃分の多い産業廃棄物の焼却灰を焼成するときやＦＲＰを含む廃棄物の処理において顕著に生ずる。

この問題は、特許文献１、２に記載された装置では勿論、特許文献４に記載のように、シュートでキルンに投入された直後の廃棄物に向けて燃焼空気を供給するという手段では解決することができない。

この発明は、上記の問題を解決するために為されたもので、特許文献３に記載の装置を改良して、多量の余剰空気を必要とするために炉内の温度が低くなって燃焼効率を低下させる問題や、回転キルン内の高温を保って不燃物の焼成を完全にしようとすると可燃分の燃焼空気が不足して未燃物が排出されてくるという問題を解決して、より多種類の廃棄物の焼却ないし焼成処理をより完全に行うことができる廃棄物の処理装置を得ることを課題としている。

この発明の廃棄物処理装置は、回転キルン１４内を一方から他方へと流れる高温ガスの熱により、回転キルン１４内の廃棄物を焼却ないし焼成する廃棄物処理装置である。 この発明の廃棄物処理装置は、回転キルン１４からの高温ガスの出口側に、先端２６を回転キルン１４内に挿入されて当該キルン内の廃棄物に向けて燃焼用の空気を吹き込む補助空気ノズル２５を備えている。 すなわち、回転キルン１４への高温ガスの流入側に設けられた燃焼ガス吹込装置１６の反対側に、補助空気ノズル２５が設けられている。

土砂やコンクリート屑などの廃棄物中の不燃物の焼成を行うには、高温ガスを回転キルン１４内の廃棄物の移送方向と反対の方向に流すのが良く、また廃棄物中の可燃物の完全燃焼のためには、回転キルン１４に送り込まれる廃棄物の乾燥、熱分解ないし燃焼を行う前燃焼室７を、特に好ましくは多段の火格子を備えた前燃焼室（ストーカー）を、回転キルン１４への廃棄物投入側に連接して設けるのが好ましい。 前燃焼室７には、この前燃焼室７に廃棄物を投入する投入装置５と、前燃焼室７から廃棄物を回転キルン１４に送り込む移送装置１３とが設けられる。

補助空気ノズル２５は、回転キルン１４の前燃焼室７に連接する側から、先端２６を回転キルン１４内に挿入して、前燃焼室７から回転キルン１４内に移送されてきた廃棄物に空気を直接吹き付けるように設けられ、補助空気ノズル２５から吹き込まれた補助空気は、回転キルン１４内を向流で流れてきた高温ガスと共に前燃焼室７を経て排出される。 より好ましくは、この排気ガスを再燃焼する再燃焼室３を設ける。

廃棄物の完全な焼成ないし焼却を行うために、回転キルン１４への高温ガスの流入側に燃焼ガス吹込装置１６と共に当該側で廃棄物を攪拌する攪拌空気吹込装置２２を設けるのが良く、この場合、補助空気ノズル２５から回転キルン１４内に供給される空気量を攪拌空気吹込装置２２から供給される空気量の１／２以下、特に好ましくは１／８〜１／３の範囲で調整する空気量調整手段２８を設ける。

この発明により、特許文献３で提案した装置で含水率及び可燃分の多い廃棄物やＦＲＰを含む廃棄物などを焼却したときに未燃物が残る問題が解消され、特許文献３記載の装置は未燃分を多量に含む廃棄物の焼成処理に特に適していることから、この発明により、多種多様な種類の廃棄物をより完全に焼却及び焼成することができる廃棄物処理装置が得られるという効果がある。

実施例を示すブロック図

従来装置を示す図１と同様の図

以下、図１を参照して、この発明の実施形態を説明する。 図１は、この発明の廃棄物処理装置の一実施例を示した図で、図２に示した従来装置と異なる部分についてのみ以下に説明する。

回転キルン１４と前燃焼室７との連接部、すなわち回転キルン１４からの高温ガスの出口側には、補助空気ノズル２５がその先端２６を回転キルン１４内に差し込んだ状態で設けられ、この補助空気ノズル２５に空気を送る押込ファン２７及び空気量調整用のダンパ２８が設置されている。 図２の従来装置で前燃焼室７の壁面に設けた開口からオキ火格子１２上に燃焼用空気を送っていた押込ファン１９ａ（図２参照）は、設けられていない。 前燃焼室７には、その壁面にクリンカが生ずるのを防止するために、壁面に沿う薄い空気膜を形成するための空気導入口が設けられているのみである。

補助空気ノズル２５は、その先端２６を移送装置１３によって前燃焼室７から回転キルン１４内へと移送されてくる処理物の当該移送直後の位置において、当該処理物に補助空気ノズル２５からの補助空気を吹きつける位置に設置する。 廃棄物の焼却ないし焼成処理時に補助空気ノズル２５から供給される空気の量は、回転キルン１４の反対側（処理物の排出口側）に設けた攪拌空気ノズル２２から回転キルン１４内に供給される空気量の１／２以下であり、処理される廃棄物の種類（含水率や可燃分の割合など）によっても異なるが、１／４ないし１／５としたときに、回転キルン１４及び前燃焼室７内での良好な燃焼状態、すなわち過剰な空気によって炉内温度が低下することがなく、かつ部分的に燃焼空気が不足する領域が生じて、完全燃焼しなかった未燃分が回転キルンの排出口１５から排出されることがない状態に、炉内を維持することができる。

燃焼ガス吹込装置１６及び攪拌空気吹込装置２２からの高温ガス及び攪拌空気は、回転キルン１４内を廃棄物の移動方向と逆方向に流れて補助空気ノズル２５から吹き込まれた補助空気、及び当該空気によって燃焼した廃棄物の燃焼ガスと共に回転キルン１４から前燃焼室７へと流入し、これらのガスに含まれる空気によって前燃焼室７内での廃棄物及びこれより生じた熱分解ガスの燃焼が行われ、前燃焼室７から排出される。 回転キルン１４から排出される８００〜１０００℃の高温ガスは、そのまま前燃焼室７に導入され、前燃焼室７内で概ねその温度を保持する。

図示実施例の装置では、前燃焼室７から排出されたガスは、再燃焼室３に導かれ、この再燃焼室３を通ったガスが減温器及びバグフィルタなどの集塵機を通って煙突から排出される。 前燃焼室７から排出されるガスの温度や成分は均一ではなく、ガス温度や余剰空気の割合、未燃の熱分解ガスや微細な可燃物の割合などが変化する。 前燃焼室７からの排ガスは、これらの熱分解ガスや未燃の微細な可燃物を燃焼するのに十分な温度を持っているので、この排ガスを再燃焼室３に導いて再燃焼室３内で攪拌混合することにより、未燃分と余剰空気とを接触させて減温器に導かれる排ガス中に未燃物が残らないようにしている。

この発明の廃棄物処理装置は、不燃物を殆ど含まない廃棄物の焼却や土砂やコンクリート屑などを大量に含む廃棄物中の可燃分の焼却と不燃物の焼成とを行う処理とのいずれにも用いることができる。 補助空気ノズル２５から供給される空気量と攪拌空気ノズルから供給される空気量との割合を廃棄物の含水率や組成に応じて適宜調整することにより、少ない余剰空気での可燃分の完全燃焼と不燃物の焼成とを行うことができる。 回転キルン１４は、その中で不燃物の焼成を行うことが可能な長さのものを用いるのが良いが、不燃物を殆ど含まない廃棄物の焼却のみを行う装置であれば、回転キルン１４の長さを短くすることもできる。

処理工場の受入ピットに搬入された廃棄物は、クレーン等で定量投入装置５に移送され、定量投入装置５から一定量ずつ排出された廃棄物が前燃焼室７の運転状況にタイミングを合わせて投入プッシャー６で前燃焼室７に投入される。 投入された廃棄物は、上火格子８に落下し燃焼が始まり、一部熱分解ガスが発生し、可燃物は徐々に炭化・灰化していく。 上火格子８で燃焼している廃棄物は、上プッシャー９を押し出すことにより、下火格子１０上に落下する。 落下の際に上記廃棄物は混合され、より効果的な燃焼を行う。

さらに燃焼が進んだ下火格子１０上の廃棄物は、下プッシャー１１を押し出すことにより、上火格子８、下火格子１０同様の水冷構造のオキ燃焼火格子１２上に落下する。 落下の際に、オキ状態の廃棄物は混合され、より効果的な燃焼を行う。 水冷構造の火格子は、クリンカの発生を防止するのに効果がある。

オキ燃焼火格子１２上でほぼ燃焼が終了した上記廃棄物は、移送プッシャー１３により回転キルン１４内に投入される。 回転キルン１４は、反移送装置側が若干低くなる方向に傾斜した回転キルンで、反移送装置側下端には、焼成物の排出口１５が設けられている。

回転キルン１４の排出口側には、燃焼バーナー１６の燃焼ガスが導かれており、この高温の燃焼ガスは回転キルン１４内を処理物の移送方向と反対の方向、すなわち排出口１５側から材料投入側へと流れる。 燃焼バーナー１６には重油タンクの重油が重油ポンプによって送り込まれ、燃焼用空気を送る押込ファン１９の空気によって重油を燃焼して、その高温の燃焼ガスが回転キルン１４内に吹き込まれる。

回転キルン１４内では、オキ燃焼火格子１２から送り込まれた処理物が、キルンの回転に伴って炉壁に沿ってかき上げられて落下する。 このとき処理物は、キルン内を流れる高温の燃焼ガスに晒されて、廃棄物中の土砂や瓦礫は焼成される。 また、前燃焼室で燃焼しなかった廃棄物中のプラスチックや木材などの有機物は、燃焼して灰となり、その内、特に微細な飛灰は燃焼ガスによって搬送されて前燃焼室７へと流れる。 この前燃焼室には燃焼補助バーナー２１が設けられており、可燃物の完全な燃焼が図られている。

回転キルン１４の排出口１５からの排出物中に未燃の可燃分が含まれるときは、補助空気ノズル２５から回転キルン１４内に燃焼補助空気を吹き込む。 この燃焼補助空気は、回転キルン１４に移送された直後の、まだ可燃分が多く残存している処理物に吹き付けられ、反対側から向流で流れてくる高温ガスによる高温環境で燃焼が促進される。 すなわち、回転キルン１４を流れる高温ガスの出口側で供給される少ない量の補助空気で多くの可燃分を燃焼させることができ、全体として少ない空気量で廃棄物中の可燃分を完全燃焼することが可能になる。

前燃焼室７を通過した排ガスは、再燃焼室３に導かれる。 再燃焼室３は、排ガスの攪拌・混合が行われ、排ガスの低温領域に浮遊する未燃物が、高温領域のガスと混合されて燃焼し、排ガス中の塵の量が大幅に減少する。 再燃焼室３を通過した排ガスは、図示しない減温器を通過し、更に集塵機を通過して、誘引ファンにより煙突から大気放出される。 減温器では、比較的断面積の大きなガス流路を通過する排ガスに水噴射ノズルから水を噴射して、水の蒸発潜熱により高温の排ガスをダイオキシン類の再合成領域である２５０〜４５０℃を急速に通過させるように急冷する。 排ガス中の飛灰中、大きなものは減温器内で重力沈降により分離される。 減温器を通過した飛灰は、バグフィルターやマルチサイクロン等の集塵機によって捕集される。 集塵機で固形物を除去され、且つ中和剤により酸性ガスを除去された排ガスは、煙突を通って大気放出される。

焼却ないし焼成に際しては、廃棄物中の可燃分の含有率に応じて、燃焼バーナー１６及び攪拌空気ノズル２２からの空気の混合ガスからなる高温ガスの風量を設定すると共に、補助空気ノズル２５から吹き込まれる空気の量を調整する。 これにより、廃棄物中の可燃分及び有害物質が高温で燃焼除去される。 廃棄物に土砂やコンクリート、金属などの不燃物が含まれているときは、これらの不燃物は、減量化された純度の高い粒状物となって排出される。

３ 再燃焼室 ５ 定量投入装置 ６ 投入プッシャー ７ 前燃焼室 ８ 上火格子 ９ 上プッシャー
10 下火格子
11 下プッシャー
12 オキ（熾き）燃焼火格子
13 移送プッシャー
14 回転キルン
15 排出口
16 焼成用バーナー
22 攪拌空気吹込みノズル
25 補助空気ノズル
26 補助空気ノズルの先端
27 押込ファン
28 空気量調整用ダンパ