JP3749956B2 - ダム塵芥処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、ダムサイトにおいて、通常集積される塵芥を処理する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
常に増加しつつある不要な物質や廃棄物の処理は、世界的な規模の問題である。特に深刻な問題の一つは、環境問題で、発電設備のダムの近辺にある。即ち、絶えず流れる水は自然のままであるが、人間の作った自然破壊物がダムなどのサイトに集積され、その痕跡を残している。概して、ここでの自然破壊物の対象は、草の葉や幹、木片、枝類、雑草、など部分的或いは全てが、腐敗している有機物質などである。これらの物質は、発電設備の機能を損なうことを避けるために、ダムサイトから定期的に除去されなければならない。この種の廃棄物は、その容積が大量という理由から先ず、処分が困難であり、一般埋立地あるいは種々のタイプの廃棄物処理設備を利用するが、特に、地価が非常に高価な地域では、実際に大量の廃棄物を処理することができない。可燃物は、焼却炉の中で焼却によって減容しているとはいえ、しばしば、かなり大量の残渣が発生しているので、現実的には限界がある。また、これらの焼却炉が多くの管轄区域で厳しく管理されている燃焼方法によっても、好ましくない副産物を発生する。これには、地元の排出規制を守る為、高価なシステムで適応せざるを得ない。即ち、これらの可燃物を焼却することが、結局費用が掛かり、非現実的だといえる一因である。もう一つの問題は、これらの可燃物が多量なために、膨大な処理能力の焼却設備が必要である点である。かなりの広面積の高価な場所に、設備が設置されることが要求される。更に、これらの焼却炉は、排気と結び付いているために、通常、これらの焼却システムの設置者は、地元の住民や事業経営者からの反対に会うことになる。従って、補償問題などで、これらのシステムの建設許可を入手する際に、膨大な費用が係わって来ることになる。それらの経費は、全ての関連規定基準に適合する排気系制御装置の高額な設計・製造費に加算される。更に、それらの焼却炉は、排ガスを発生することに加えて、燃焼物質から発生する膨大な量の灰を、結果として生じる。この灰は、一般に利用価値が無く、埋立地、あるいは、他の投棄可能な場所のどちらにおいても、単なる廃棄物として処理される。従って、燃焼装置は、その稼動によって、物質を組成し、排ガスを制御することばかりでなく、多量の発生した灰を処理することにも、膨大な金額を払わなければならない。その上に、その灰は土壌を汚染し、結局は、地下水脈の貯水部分にまで達し、可能性として、大量のダイオキシンや他の汚染物質を地下水に含有させる。そのために、埋立地の汚染物質処理の今後の基準と監査の必要性が、世界中の規模で発生すると考えられる。従って、このタイプの物質を処理せねばならない産業界では、それらの廃棄物を敏速に、安全に、そして、経済的な処理方法で実現することを、絶えず求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、可燃物の残渣を最小限とし、排出する排気ガス処理も容易に実現でき、更には、燃焼のための熱源を工夫して、安全で経済的な処理ができるダム塵芥処理装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るダム塵芥処理装置は、加熱スペースを第一番目および第２番目の部分空間に区分する隔壁を備えており、二番目の部分空間が、一番目の部分空間の部分的に鉛直上方に共通の空間を備えて配置され、、一番目の部分空間と二番目の部分空間の間の開口部を制限するために、二番目の部分空間は下部が漏斗の形状であり、二番目の部分空間に塵芥を供給して燃焼し灰とガスに変換し、ガスは浄化して排出し、灰は一番目の部分空間に移動されて溶融スラグに変換して排出するために、一番目の部分空間で可燃物質を溶融スラグに組成するのに充分な熱を、一番目の既決レベルまで温度を上昇させると共に、一番目の既決レベルを下回るが、二番目の部分空間で可燃物質の燃焼を生じさせるのに充分高い二番目の既決レベルまで温度を上昇させる第一熱源を一番目の部分空間に備え、加熱スペースの下部に、灰とガスに変換できなかった難燃物を保持して燃焼させる水平方向に延出した多孔のグリルを備えること、を特徴とする。
また、 第一熱源にプラズマ熱源を採用することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１では、有機物質、葉類、雑草、草の葉や幹、木片、樹幹などの物質を処理する従来の方法がブロック図にて、示されている。処理される物質は、ブロック１０で示されているように、一つの場所から装置まで運ばれ、その処理装置では、ブロック１２で示されているように、物質が破砕／圧縮される。
【０００６】
破砕／圧縮された物質は、それから焼却炉に運ばれ、そして、ブロック１４で示されているように、破砕／圧縮された物質の完全に近い燃焼を起すために充分に加熱される。
【０００７】
この燃焼は、灰とガスの二つのものを発生する。燃焼ガスは、ブロック１６で示されているように、大気へ排出される。灰は、ブロック１８で示しているように、埋立地のような適当な処理場に搬送される。
【０００８】
浄化作用（Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）がない場合、有害成分は燃焼ガスと一緒に大気へ排出される。
【０００９】
一般的に、発生している灰は、燃焼が不完全で、実際の利用価値がなく、それ故に何の再利用の可能性もなく、処分される。
【００１０】
これに対して、本発明のダム塵芥処理装置は、図２の実施の形態で、符号２０で示される。なお、図３は、この処理装置２０のオペレーションを記述しているフローチャートである。
【００１１】
ダム塵芥処理装置２０は、ダムサイト近辺、水力発電設備でのような、特に取水口の近辺に一般に見かけるような、有機物質、葉類、草の葉や幹、雑草、木片、樹幹などの物質を変えるために設計されている。これらの物質は、部分的或いは全てが、腐敗している有機物質などである。
【００１２】
この装置２０では、物質が複数の所から一つの破砕機／圧縮機２２に供給される。この場合、物質が一番目の塵芥の供給（源）２４と二番目の塵芥の供給（源）２６から同時に破砕機／圧縮機２２へ搬入されていることを示している。その塵芥の供給２４、２６からの物質は、破砕機／圧縮機の中に直接降ろされるか、または、コンベアあるいは他の同種のものによって、工程の中に連続して投入される。
【００１３】
破砕機／圧縮機の中では、塵芥の供給２４、２６からの物質がサイズを縮小され、より密度の高い形に圧縮される。塵芥の供給２４、２６からの物質は、一度破砕／圧縮され、破砕／圧縮されたものは、上昇しているコンベア２８に移送され、そして、それに依ってホッパー３０へと搬送される。ホッパー３０は、塵芥の供給２４、２６からの移送され、破砕／圧縮された物質をコンベア３２へとコントロールしながら排出する。
【００１４】
このコンベアは、中で物質が加熱される燃焼室４０の壁（隔壁）３８の投入口３６を通って、物質を矢印３４の方向にと進めるために、ロータリー・スクリューを利用しているタイプである。
【００１５】
更に詳しく述べると、燃焼室４０の壁３８は隔壁３８として、一番目の場所としての一番目の部分空間４４から成る加熱スペース４２と、二番目の場所としての二番目の部分空間４６とを区分し、二番目の部分空間４６は一番目の部分空間４４の上部に在り、それによって、部分的に鉛直方向で、熱処理のために共存する部分空間を、少なくとも、一方を含んでいる。
【００１６】
加熱スペース４２は、その中で塵芥の供給２４、２６からの物質の燃焼が発生する最初の処理スペースである。加熱スペース４２は、第一の熱源としての、プラズマトーチ４８、５０、５２によって加熱される。この実施の形態の場合は、プラズマトーチ４８、５０、５２のような、三つのトーチを示している。そして、これらは加熱スペース４２、特に、部分空間４４との相対的配置によって、設置個所が変わる。
【００１７】
この実施例では、壁（隔壁）３８には、上方から集積するために、第一部分空間４４を区分する平面領域５４が付いている。プラズマトーチ４８、５０、５２から発生する熱は、第一部分空間４４の内部で主に発生される。この適切なプラズマトーチ４８、５０、５２は、米国特許Ｎｏ．５，７７１，８１８に記載されているタイプで、その公開技術を参考にすることで、ここに組み入れられている。プラズマトーチ４８、５０、５２は、塵芥の供給２４、２６からの燃焼された物質から発生した灰を溶融スラグ状態に組成するのに充分な、既決レベルまでに発熱するための熱源を備える。一般に、この既決レベルは、およそ１，４００℃から１，５００℃である。
【００１８】
一番目の部分空間４４の中で発生した熱は、その上に在る二番目の部分空間４６を加熱するために上昇し、それ故に二番目の部分空間４６の温度は、二番目の部分空間４６の中の塵芥の供給２４、２６からの物質の燃焼を生じさせるのに充分な二番目の既決レベルに達する。その二番目の既決レベルは、約４００℃から８００℃である。従って、その内部で物質の燃焼を生じさせるために、二番目の部分空間４６の内部では熱源を必要としない。また、バーナー５６は、必要レベルでの温度を維持するために、加熱スペース４２、一番目の部分空間４４の間のほぼ移り変わりの所で稼動される。
【００１９】
稼働中、塵芥の供給２４、２６からの破砕／圧縮された物質はコンベア３２を通って、二番目の部分空間４６の上部区域に移送される。二番目の部分空間４６の温度は、物質の燃焼を生じるのに充分である。結果的に物質が灰５８と部分的に燃焼されたガスに変換されるために、燃焼に充分必要な調整をされた量の加熱された空気が加熱スペース４２に供給される。溶融炉としての加熱工程は、このように実現していく。この加熱するための工程で、未燃焼であり、灰に変換されなかった燃焼困難な物質は、重力によって移動し、そして、加熱スペース４２の下部に水平に延出された多孔のグリル６０によって遮断される。
【００２０】
グリル６０に支えられた物質は、結局、燃焼され、そして、灰５８とガスに減容される。即ち、灰５８はグリル６０を通って移動し、それ自体の重さが少ないものは一番目の部分空間４４に残される。このように、グリル６０の上に形成される灰５８は、グリル６０を通過するか、又は隔壁３８の傾斜面６２によって、一番目の部分空間４４の中に落とされるかのどちらかである。
【００２１】
このために、壁（隔壁）３８は、グリル６０を通過している灰を一番目の部分空間４４に移動させるため、水平方向にスペースを空けた傾斜面６４を形作っている。そして、その傾斜面６２、６４は、一番目の部分空間４４、と二番目の部分空間４６の間に在る制限された開口部６６に、灰５８を移動させる漏斗の形状を作り出している。従って、開口部６６を通過する灰は、一番目の部分空間４４の中に落ちる。
【００２２】
従って、一番目の部分空間４４の中での熱は、一番目の部分空間４４の中で溶融槽として占められた空間でのスラグを形成するために、灰５８を溶融するに足るものである。而して、落下している灰５８は、その槽の中に溜められ、溶融される。
【００２３】
溶融槽の溶融スラグは、その中で溶融スラグが冷却され、所要の排出量に固体化されて、コンテナー６８に定期的に排出される。固体化された各スラグが入ったコンテナー６８は、望まれる使用状態の終着点７２にコンテナー６８を移動するために、その位置を変えることができるカート７０の中へ置かれる。
【００２４】
部分的に燃焼されたガスは、再燃室７８によって限定される第二の加熱スペース７６と加熱スペース４２を繋いでいる導管７４を通って移送される。第二の加熱スペース７６の中に在るバーナー８０は、第二の加熱スペース７６の中の燃焼を完全にするために、約８００°Ｃから９００°Ｃまで温度を上昇させる。約４００℃で加熱された燃焼空気は、供給８１から第二の加熱スペース７６に、必要に従って、送られる。
【００２５】
その時のガスは、第二の加熱スペース７６から導管８２を通って、冷却水の供給８６からの冷却水が装備された熱交換機によってガスの温度を下げる、冷却塔８４に送られる。
【００２６】
更に、冷却塔８４から、ガスはオプションのフィルターシステム８８に送られる。このフィルターシステム８８は、幾つかの異なった形を取っている。このシステムでは、図２で示された枠の中で、冷却塔から集塵のためのバグフィルター９２に誘導されたガスの中に含まれているダイオキシンを処理するために、消石灰吹込み装置９０を配備している。集塵のためのバグフィルター９２では、塵の処理が行われる。
【００２７】
バグフィルター９２から出るガスは、大気１００への排出用直立煙突９８を通って、矢印９６の方向にガスの流れを生じるブロワー９４を使って、排気される。
【００２８】
プラズマトーチ４８、５０、５２の制御について、管理されたオペレーションは、現在の、この発明を充分に理解する上で、ここで詳細に開示する必要はない。ここでは、その概略を説明するにとどめる。
【００２９】
即ち、プラズマトーチ４８、５０、５２は、通常、点線枠で囲んで示している制御システム１０２を経て稼動される。通常、その制御システム１０２は、そのオペレーションを手動制御されるが、システムに組み込まれたプログラムで操作出来る操作盤１０４、プラズマ電源制御盤１０６、および、別々にプラズマトーチ４８、５０、５２のそれぞれと連携されているプラズマ電源装置１０８、１１０、１１２を装備しており、そこでは操作指示で、それぞれの電源装置はプラズマトーチ４８、５０、５２にも、それぞれ別々に連携しているプラズマ点火装置１１４、１１６、１１８を活発に稼動させる。また、プラズマエアは、配備されたコンプレッサー１２０によって供給される。プラズマトーチ４８、５０、５２のそれら自体の温度は、プラズマガン冷却ユニット１２２によって、その調整下のもとに維持される。
【００３０】
もう一度、米国特許Ｎｏ．５，７７１，８１８を参照すると、これらのコンポーネントの相互作用が記載されており、そして、装置２０を稼動させるために使われている追加オプションのコンポーネントが記載されている。
【００３１】
装置２０全体のオペレーションについては、図３を参照することで、明瞭に開示されている。先ず、一個所からの、或いは、図２に示すように、複数個所（塵芥の供給２４、２６）からの物質は、図３のブロック１２４で示されているように、一基点から搬送され、そして、ブロック１２６で示されているように、破砕／圧縮される。
【００３２】
それから、その破砕／圧縮された物質は、ブロック１２８で示されているように、加熱スペース４２の中で燃焼される。その燃焼された物質は、灰と部分的に燃焼されたガスとに減容される。燃焼から発生するガスは、充分に燃焼され、冷却塔８４の中で冷却され、そして、フィルターシステム８８でフィルターに掛けられるために、供給（送風）８１からのエアが第二（再燃室）の加熱スペース７６に存在している状況で、加熱によって処理される。
【００３３】
これらの段階は、ブロック１３０によって確認される。それから、フィルターにかけられたガスは、ブロック１３２で示されているように、煙突９８を通って、大気１００へ排出される。燃焼から発生する灰は、ブロック１３４で示されているように、一番目の部分空間４４の中での、加熱スペース４２の中で、溶かされた状態になる。
【００３４】
それから、溶融された灰は、ブロック１３６で示されているように、コンテナー６８の中で固体化される。そのコンテナー６８の中の固体化されたスラグの排出量は、ブロック１３８で示されているように、打ち砕くか、切断するかによって、異なった状態に変換される。それから、この変換され、固体化されたスラグは、ブロック１４０で示されているように、道路建設や他種商品を作るために利用されることになる。また、その固体化されたスラグは、ブロック１４２で示されてように、択一的に埋立地か、あるいは、他の適切な場所に処分することができる。
【００３５】
単一の加熱スペース４２で、可燃物質の燃焼と焼却灰の溶融の双方を行うことによって、単一の熱源だけしか使わないことが可能である。この場合、その熱源は複数のプラズマトーチから構成されている。これは別の熱源によって、別に加熱するための別のスペースに、灰を搬送する必要を不要にするものである。従って、別の燃焼室と別の熱源を使って、燃焼と灰の溶融の双方を行わなくても良いので、加熱においての効率性が認められる。
【００３６】
更に、このダム塵芥処理装置２０は、特に同じスペースで、燃焼と焼却灰の溶融という双方の目的で、加熱するのに適しているコンパクトな型の構造である。何故ならば、エアは物質の加熱から生じるガスの完全燃焼のために必要とされる充分な量で、最初の加熱スペース４２に供給されるために、加熱スペース４２の容積を最小にすることができるからである。熱源のためにプラズマトーチを使うという理由によって、更に酸素の必要量は、実質的に減量されるので、その中で加熱が生じる加熱スペース４２の容積を最小にすることができる。
【００３７】
加えて、プラズマトーチの使用は、大気への排出に連携する問題を抱える副次的結果を、それ自体が産出すると云う加熱用燃料を使う必要がない。
【００３８】
更に、溶融された灰を有効利用できる形に減容化されたことによって、溶融された灰は、リサイクルすることができる。これによって、埋立地や同種の場所での焼却灰の有害な埋設を避けることが出来る。
【００３９】
現在の、この発明に従って製作されたこの装置は、上記記載された物質において、時間当り約２００ｋｇ程度の高い処理能力を持っている。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、以上詳述したように、可燃物及び無機物質の燃焼処理方法において、加熱スペースは、一番目の部分空間で可燃物質を溶融スラグに組成するのに充分な熱を、第一熱源によって、一番目の既決レベルまで温度を上昇させると共に、一番目の既決レベルを下回るが、二番目の部分空間で可燃物質及び無機物質の燃焼を生じさせるのに充分高い、二番目の既決レベルまで温度を上昇させ、そして、二番目の部分空間に可燃物及び無機物を搬送し、また、この燃焼過程で発生した灰を一番目の部分空間に搬送して、溶融スラグに組成する。
【００４１】
従って可燃物及び無機物の最終残渣を最小限とし、排出する排気ガス処理も容易に実現でき、更には、溶融のための熱源を工夫して、安全で経済的な処理ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のダム塵芥処理の一つの方法を示しているフロー図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す、ダム塵芥処理装置の構成図である。
【図３】同じく、可燃物を処理するために、前記装置を使う方法を示しているフロー図である。
【符号の説明】
２０ ダム塵芥処理装置
２４、２６ 塵芥の供給
３８ 壁（隔壁）
４０ 燃焼室
４２ 加熱スペース
４４ 一番目の部分空間
４６ 二番目の部分空間
４８、５０、５２ プラズマトーチ（第一熱源）
５４ 平面領域
５６、８０ バーナー
５８ 灰
６０ グリル
６２、６４ 傾斜面
６８ コンテナー
７０ カート
７６ 第二の加熱スペース（再燃室）
８１ 供給（送風）
８４ 冷却塔
８８ フィルターシステム
９０ 消石灰吹き込み装置
９２ バグフィルター
９４ ブロワー
９８ 煙突
１００ 大気
１２０ コンプレッサー

Claims (2)

1. 加熱スペースを一番目および二番目の部分空間に区分する隔壁を備えており、
   二番目の部分空間が、一番目の部分空間の部分的に鉛直上方に共通の空間を備えて配置され、
   前記一番目の部分空間と二番目の部分空間の間の開口部を制限するために、前記二番目の部分空間は下部が漏斗の形状であり、
   前記二番目の部分空間に塵芥を供給して燃焼し灰とガスに変換し、ガスは浄化して排出し、灰は前記一番目の部分空間に移動されて溶融スラグに変換して排出するために、前記一番目の部分空間で可燃物質を溶融スラグに組成するのに充分な熱を、一番目の既決レベルまで温度を上昇させると共に、一番目の既決レベルを下回るが、前記二番目の部分空間で可燃物質の燃焼を生じさせるのに充分高い二番目の既決レベルまで温度を上昇させる第一熱源を一番目の部分空間に備え、
   前記加熱スペースの下部に、灰とガスに変換できなかった難燃物を保持して燃焼させる水平方向に延出した多孔のグリルを備えること、
   を特徴とするダム塵芥処理装置。
2. 第一熱源にプラズマ熱源を採用することを特徴とする、請求項１に記載のダム塵芥処理装置。

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