JP6718354B2

JP6718354B2 - 廃棄物の焼却処理方法

Info

Publication number: JP6718354B2
Application number: JP2016193798A
Authority: JP
Inventors: 裕樹長村; 和寛湯谷
Original assignee: Dowa Eco Systems Co Ltd
Current assignee: Dowa Eco Systems Co Ltd
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2036-09-30
Also published as: JP2018051528A

Description

本発明は、可燃物を含む廃棄物の焼却処理方法に関する。

現在使用が禁止されている有害なＰＣＢを含有する廃棄物は、専用の焼却炉において焼却処理されることで無害化される。ＰＣＢ含有廃棄物の焼却処理方法として、特許文献１には、ＰＣＢ含有廃棄物を上方が開放されたドラム缶等の容器に収容し、その状態でドラム缶を炉内に搬入して加熱処理を行う方法が開示されている。

ところで、ＰＣＢを含有する廃棄物には、絶縁紙とアルミ箔で構成されるコンデンサ素子などの可燃物を多く含有するものがある。例えば素子中の絶縁紙には、ＰＣＢ汚染油が含浸されており、焼却処理時の発熱量が大きくなる。このような可燃物を含む廃棄物を一度に大量に焼却炉に搬入すると、燃焼反応による発熱量が大きくなりすぎてしまう。その結果、焼却炉の許容温度の上限を超過した高温状態となり、焼却炉の炉材が劣化、損傷するおそれがある。また、急激な燃焼反応による一時的な酸素の欠乏によって、炉内のＣＯ濃度の上昇を招き、ＣＯ濃度を低減させるための排ガス処理の負荷が増大することも懸念される。

それらの問題を未然に防ぐ手法として、特許文献２には可燃物の導入路に散水装置を備えた焼却処理装置が開示されている。特許文献２では可燃物への散水量を調節することで過剰燃焼の抑制を図っている。

特開２０１１−５６５０４号公報特開２０１６−９０１４８号公報

しかしながら、特許文献２の焼却処理装置は、散水により廃棄物の燃焼開始時期を遅らせることはできるが、同一のタイミングで焼却処理装置に投入された廃棄物の燃焼は、廃棄物の投入後、同時期に開始されることになる。したがって、特許文献２の焼却処理装置を以てしても、同一のタイミングで投入された廃棄物は、依然として一度に大量に燃焼されることになる。このため、前述のような焼却炉の炉材の劣化や損傷、ＣＯ濃度の上昇に起因する排ガス処理の負荷の増大といった懸念事項は解消されない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、可燃物を含む廃棄物の焼却処理において、焼却炉に搬入された廃棄物が一度に大量に燃焼することを抑制することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、可燃物を含む廃棄物の焼却処理方法であって、貯液性を有し、かつ開口部を有した、複数の収容領域それぞれに該廃棄物が収容され、かつ各収容領域内の沸騰性液体の量がそれぞれ異なる状態となるように前記沸騰性液体が前記収容領域に入れられることで構成される焼却対象単位を焼却炉に搬入し、前記廃棄物の焼却処理を行うことを特徴としている。

本発明によれば、可燃物を含む廃棄物の焼却処理において、焼却炉に搬入された廃棄物が一度に大量に燃焼することを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る焼却炉の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る廃棄物の収容状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本実施形態ではＰＣＢを含有する廃棄物の焼却処理を例に挙げて説明する。まず、廃棄物Ｗを焼却する焼却炉１０は、図１に示すように加熱処理前の廃棄物Ｗが待機する搬入待機室１１と、廃棄物Ｗの加熱処理を行う処理室１２と、加熱処理後の廃棄物Ｗが待機する搬出待機室１３を備えている。搬入待機室１１と処理室１２の間、および、処理室１２と搬出待機室１３との間には開閉自在な扉１４が設けられている。

処理室１２は、廃棄物Ｗを加熱する昇温部１２ａと、加熱された廃棄物Ｗの温度を保持する温度保持部１２ｂと、廃棄物Ｗを冷却する冷却部１２ｃとを有している。また、処理室１２の昇温部１２ａには、処理室内で発生する排ガスを排気する排気管１５が接続されている。廃棄物Ｗは、台車２に載せられた上部が開放された状態のドラム缶３に収容されている。なお、図１では焼却炉１０の構造を説明するために、１つのドラム缶３が台車２に載せられた状態を簡易的に示しているが、より詳細に説明すると、図２のように台車２に３つのドラム缶３が載せられている。

次に、本実施形態に係る廃棄物の焼却処理方法について説明する。

まず、図２に示すように３つのドラム缶それぞれに廃棄物Ｗを収容し、各ドラム缶３を台車２に載せる。本実施形態においては、３つのドラム缶３に収容される廃棄物Ｗの合計量が従来の台車１台分に載せる廃棄物の量と等しくなっている。

続いて、３つのドラム缶３のうち、２つのドラム缶３に水を入れる。このとき、２つのドラム缶３に入れる水の量を互いに異なる量とする。一方で、残りの１つのドラム缶３には水を入れない。このようにして、廃棄物Ｗが収容される各ドラム缶内の水の量を互いに異なる状態とする。以下の説明では、廃棄物Ｗが収容され、かつ水の量が互いに異なる状態となった３つのドラム缶３を総称して“焼却対象単位Ｕ”という。本実施形態における廃棄物の処理方法では、複数の焼却対象単位Ｕが設けられ、各焼却対象単位Ｕが順次焼却炉１０に搬入されていく。また、以下の説明では、水が入っていないドラム缶３を第１のドラム缶３ａ、水が入っている２つのドラム缶３のうち、水の量が少ない方のドラム缶３を第２のドラム缶３ｂ、水の量が多い方のドラム缶３を第３のドラム缶３ｃと称する。また、第１のドラム缶３ａに収容されている廃棄物を第１の廃棄物Ｗ_１、第２のドラム缶３ｂに収容されている廃棄物を第１の廃棄物Ｗ_２、第３のドラム缶３ｃに収容されている廃棄物を第３の廃棄物Ｗ_３と称する。

各ドラム缶３の水の量がそれぞれ異なる状態のまま、焼却炉内に台車２が搬入され、焼却対象単位Ｕは搬入待機室１１を介して処理室１２に到達する。ここで各ドラム缶内の廃棄物Ｗが加熱されることになる。このとき、第１の廃棄物Ｗ_１は、第１のドラム缶３ａ内において処理室内の雰囲気に接した状態にあり、第２の廃棄物Ｗ_２および第３の廃棄物Ｗ_３に先立って燃焼が開始される。一方、第２の廃棄物Ｗ_２および第３の廃棄物Ｗ_３は、それぞれ第２のドラム缶３ｂ内および第３のドラム缶３ｃの内部に水蒸気が満たされた状態にあり、第２の廃棄物Ｗ_２および第３の廃棄物Ｗ_３の燃焼は開始されない。ただし、第２のドラム缶３ｂおよび第３のドラム缶３ｃの水は加熱されることで蒸発速度が速まり、水量が減っていく。この間に第１の廃棄物Ｗ_１に含まれる可燃物の燃焼により第１のドラム缶３ａにおける発熱量が大きくなるが、ドラム缶１つ分の廃棄物の過剰燃焼であるため、台車１台あたりの過剰燃焼による発熱量は従来よりも小さくなっている。

第２のドラム缶３ｂに貯留する水の蒸発が進行し、第２のドラム缶３ｂに貯留されていた水が無くなると、第２の廃棄物Ｗ_２の温度がさらに上昇して、燃焼が開始される。この頃には、第１の廃棄物Ｗ_１の過剰燃焼による発熱量が最大となる燃焼のピークは過ぎている。このため、第２のドラム缶３ｂの水が更に蒸発し、第２の廃棄物Ｗ_２が燃焼のピークを迎える頃には、第１の廃棄物Ｗ_１の発熱量は小さくなっているか、燃焼自体が既に終了している。一方、第２のドラム缶３ｂよりも多くの水が貯留している第３のドラム缶３ｃでは依然として水が残った状態にあり、第３の廃棄物Ｗ_３の燃焼は開始されない。

そして、第３のドラム缶３ｃの水の蒸発が進行し、第３のドラム缶３ｃに貯留されていた水が無くなると、第３の廃棄物Ｗ_３の温度がさらに上昇して、燃焼が開始される。この頃には、第２の廃棄物Ｗ_２の燃焼のピークは過ぎている。このため、第３のドラム缶３ｃの水が更に蒸発し、第３の廃棄物Ｗ_３が燃焼のピークを迎える頃には、第２の廃棄物Ｗ_２の発熱量は小さくなっているか、燃焼自体が既に終了している。

その後、処理室１２を通過する間に第３の廃棄物Ｗ_３の燃焼も終了し、搬出待機室１３を介して焼却対象単位Ｕが炉外に搬出される。

このように、本実施形態に係る廃棄物の焼却処理方法では、廃棄物Ｗを３つのドラム缶３に分けて収容し、各ドラム缶内の水の量を異なる量とした状態で廃棄物Ｗを焼却炉に搬入する。この状態で廃棄物の焼却処理を行うことにより、各ドラム缶３に収容された廃棄物Ｗの燃焼ピークの発生タイミングをずらすことが可能となる。即ち、同一のタイミングで搬入された廃棄物Ｗが一度に大量に燃焼することを回避することができ、廃棄物の同時燃焼による過大な発熱に起因する炉材の劣化や損傷を抑えることができる。また、急激な燃焼反応を抑えることができるため、ＣＯ濃度の上昇を抑えることができ、排ガス処理の負荷を軽減することが可能となる。

また、本実施形態に係る廃棄物の焼却処理方法では、各ドラム缶３に収容された廃棄物Ｗの燃焼ピークの発生タイミングを自在に制御することができるため、例えば焼却炉の内面炉材のうち燃焼ガスによる劣化が進みやすい箇所において燃焼ピークが発生しないようにコントロールをするなどして焼却炉全体としての延命化を図る等の応用も可能である。

なお、本実施形態ではＰＣＢを含有する廃棄物を焼却処理対象物としたが、焼却処理対象物は、可燃物を含む廃棄物であれば、ＰＣＢを含有しないものであっても良い。

また、本実施形態では３本のドラム缶のうち、１本のドラム缶には水を入れていないが、ドラム缶が複数用いられる場合には全てのドラム缶に水を入れても良い。この場合であっても、各ドラム缶の水の量が互いに異なっていれば、各廃棄物の燃焼開始時期をずらすことは可能である。

また、本実施形態ではドラム缶３に水を入れることとしたが、ドラム缶３に入れるものは水に限定されない。沸点が焼却炉の炉外温度よりも高く、炉内温度よりも低い、不燃性の液体または液状含水物であれば良い。本発明においては、このような液体または液状含水物を“沸騰性液体”と称する。なお、炉や排ガス、焼却処理に与える影響がなく、量の調節が容易であるという観点から、沸騰性液体は水であることが好ましい。また、各ドラム缶３に入れる沸騰性液体の量は、沸騰性液体として用いる液体の種類や炉内における沸騰性液体の蒸発の早さに応じて適宜変更されるものであるが、１つのドラム缶内の廃棄物が十分に燃焼してから、他のドラム缶内の廃棄物の燃焼が開始されるような量に調節することが好ましい。

また、本実施形態では上部が開放された状態のドラム缶３に廃棄物Ｗを収容することとしたが、収容する容器について必ずしも上部の全面が開放されている必要はなく、炉室内で沸騰性液体が蒸発した際に、蒸発したガスが容器から排出されるための開口部が設けられていればよい。さらにまた、廃棄物Ｗを収容する容器はドラム缶３に限定されず、他の容器であっても良い。なお、水を入れやすく、搬送しやすいという観点からは上部が開放された容器であることが好ましい。

また、本実施形態では、廃棄物を３本のドラム缶３に分けて収容することとしたが、ドラム缶３の本数はこれに限定されない。また、１本のドラム缶３の内部を仕切り、そのドラム缶３の中に廃棄物を収容する複数の収容領域を設けるようにしても良い。この場合であっても、各収容領域に沸騰性液体が貯えられ、沸騰性液体は炉内での時間の経過により蒸発して、量が減っていき、液体が無くなったタイミングで燃焼が開始する。即ち、各収容領域は沸騰性液体を貯留することが可能な貯液性を有する構造となっていれば良い。ただし、燃焼時期をずらすという目的を阻害しない範囲で沸騰性液体の流出や流入は許容される。なお、１本のドラム缶の内部を仕切って複数の収容領域を設ける場合には、各収容領域に廃棄物が収容され、かつ各収容領域の沸騰性液体の量が互いに異なる状態となった１本のドラム缶が焼却対象単位となる。即ち、“焼却対象単位”とは、貯液性を有し、かつ開口部を有した、複数の収容領域それぞれに該廃棄物が収容されており、かつ各収容領域内の沸騰性液体の量がそれぞれ異なる状態となるように前記沸騰性液体が前記収容領域に入れられている、収容領域のまとまりのことである。

以上の点に鑑みると、廃棄物が一度に大量に燃焼することを抑制するためには、貯液性を有し、かつ開口部を有した、複数の収容領域それぞれに該廃棄物を収容し、かつ各収容領域内の沸騰性液体の量がそれぞれ異なる状態となるように収容領域に沸騰性液体を入れることで構成される焼却対象単位を焼却炉に搬入して焼却処理を実施すれば良い。なお、焼却炉の構造は本実施形態で説明したものに限定されない。例えば各部屋が仕切られておらず、焼却対象単位が途中で停止せずに移動し続ける構成の炉であっても良い。この場合でも、焼却対象単位内では廃棄物が異なるタイミングで燃焼するため、上記実施形態と同様に廃棄物が一度に大量に燃焼することを回避することができる。

また、本実施形態では、廃棄物Ｗを台車２で搬送することとしたが、搬送機構はこれに限定されない。廃棄物Ｗや水がこぼれにくい状態で焼却処理を行うことができるという観点からは搬送機構として台車を用いることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明に係る焼却処理方法は、処理室の出入口を閉じた状態で焼却処理を行う焼却炉（以下、密閉型焼却炉と呼ぶ）において特に好適に利用することができる。なぜなら、上記実施形態のような密閉型焼却炉においては、焼却処理の対象物の搬入および搬出が断続的となるために、処理効率を高めるには一度にできるだけ大量に焼却処理の対象物を搬入する必要があり、可燃物が一度に大量に燃焼する問題が生じやすいためである。上記実施形態のＰＣＢを含有する廃棄物の焼却炉は、密閉型焼却炉の典型例である。

本発明に係る焼却処理方法でコンデンサ素子の焼却処理を実施した。まず、２００リットルの上部が開放されたドラム缶３本にコンデンサ素子を４０ｋｇずつ収容し、３本のうちの２本のドラム缶に沸騰性液体として水を入れた。続いて、３本のドラム缶内の水の量を０リットル、２０リットル、４０リットルである状態で各ドラム缶を１台の台車にまとめて載せた。その後、ドラム缶を載せた台車を焼却炉内に搬入して廃棄物の焼却処理を実施した。なお、コンデンサ素子は、可燃物であるＰＣＢ含有油を含浸した絶縁紙とアルミ箔とを重ね合わせたものをロール巻きにしてパッケージ内に封入した構成となっている。

ドラム缶を炉内に搬入した後、焼却処理中の炉内温度を測定したところ、間隔を空けて計３回の急激な温度上昇が見られ、ドラム缶ごとに異なるタイミングで燃焼のピークを迎えたことが確認された。温度上昇時の炉内温度の最高値は、３回の温度上昇時ともに炉の許容温度上限である９７０℃以下であった。また、排ガス処理後のＣＯ濃度を測定したところ、排出基準である１００ｐｐｍ未満のＣＯ濃度となっていた。

本実施例からも示されるように、本発明に係る廃棄物の焼却処理方法によれば、廃棄物の燃焼ピークをずらすことが可能となり、廃棄物の過剰燃焼に起因する炉材の劣化やＣＯ濃度の上昇を抑えることができる。

本発明は、ＰＣＢ含有廃棄物の焼却処理に適用することができる。

２台車
３ドラム缶
３ａ第１のドラム缶
３ｂ第２のドラム缶
３ｃ第３のドラム缶
１０焼却炉
１１搬入待機室
１２処理室
１２ａ昇温部
１２ｂ温度保持部
１２ｃ冷却部
１３搬出待機室
１４扉
１５排気管
Ｕ焼却対象単位
Ｗ廃棄物
Ｗ_１第１の廃棄物
Ｗ_２第２の廃棄物
Ｗ_３第３の廃棄物

Claims

可燃物を含む廃棄物の焼却処理方法であって、
貯液性を有し、かつ開口部を有した、複数の収容領域それぞれに該廃棄物が収容され、
かつ各収容領域内の沸騰性液体の量がそれぞれ異なる状態となるように前記沸騰性液体が前記収容領域に入れられることで構成される焼却対象単位を焼却炉に搬入し、
前記廃棄物の焼却処理を行う、廃棄物の焼却処理方法。
各収容領域は上部が開放された複数の容器内の領域である、請求項１に記載された廃棄物の焼却処理方法。
前記収容領域に収容された前記廃棄物の搬送に台車を用いる、請求項１又は２に記載された廃棄物の焼却処理方法。
前記廃棄物がＰＣＢを含む廃棄物である、請求項１〜３のいずれか一項に記載された廃棄物の焼却処理方法。