JP2004077037A

JP2004077037A - 焼却残渣の溶融処理方法及びその装置

Info

Publication number: JP2004077037A
Application number: JP2002238855A
Authority: JP
Inventors: Shoji Umezono; 梅園　庄治; Shigeyoshi Tagashira; 田頭　成能; Keizo Yamagami; 山上　惠造; Yoshiaki Shimizu; 清水　由章; Teppei Nakajima; 中島　鉄平
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】焼却灰を簡単かつ容易に溶融処理できること。
【解決手段】本方法は、都市ゴミ及び／又は産業廃棄物を焼却炉３で焼却処理する際に発生する焼却残渣を溶融処理する方法であって、ガス冷却器６で冷却した焼却残渣に対し、バグフィルタ（１）７内で、この溶融残渣の粘度及び融点が定められた許容範囲内となるように、アルカリ薬剤供給装置９からのアルカリ薬剤を加えて上記焼却残渣の塩基度を調整し、この塩基度を調整した後に焼却残渣を灰溶融炉５で溶融処理するように構成されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミ及び／又は産業廃棄物を焼却処理する際に発生する焼却残渣を溶融処理する方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミや産業廃棄物の焼却灰及び／又は飛灰である焼却残渣の粘度及び融点といった性状は季節によって大きく変動し、今後はさらに廃棄物のリサイクルの進捗により、その性状はさらに大きく変動するようになると考えられる。
【０００３】
焼却残渣の性状は、その塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）によって左右される。例えばアルカリ薬剤を全く添加しない場合は塩基度が小さく焼却残渣の粘度が高くなるので、その流動性が低下して溶融処理を阻害する。従来は排ガス処理設備出口のＨＣＬを低減させるために大量のアルカリ薬剤を投入する必要があり、その結果塩基度が大きくなる傾向があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、焼却残渣の塩基度が大きくなり過ぎると、図４に示すように、その焼却残渣の融点が高くなるので、融点以上に溶融炉の運転温度を上昇させる必要がある。そして、溶融炉の運転温度を上げると、その溶融炉の耐火物の損耗量が増加して耐火物の交換頻度が多くなるので、溶融炉の安定操業が困難となる。
【０００５】
このため、例えば特開平１１−３４５７１９号公報のように、流動飛灰とストーカ飛灰とを混合することにより、焼却残渣の塩基度が大きくなり過ぎないように予め調整しておく方法等が提案されている。
【０００６】
しかしながら、この方法等では、焼却残渣の塩基度調整のために、貯留槽、運搬装置、混合装置及び切出装置が別途必要となり、配置スペースが増加して、プロセスも複雑化する。しかも、長期間での焼却残渣の性状変動が予測困難であり、確実に対応できるようにするためには、相当の余裕率を考慮した設備規模が要求される。
【０００７】
本発明は以上のような従来の焼却残渣の溶融処理における課題を考慮してなされたものであり、焼却残渣を簡単かつ容易に溶融処理できる焼却残渣の溶融処理方法及びその装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、都市ゴミ及び／又は産業廃棄物を焼却処理する際に発生する焼却残渣を溶融処理する方法であって、焼却残渣に対し、この焼却残渣の粘度及び融点が定められた許容範囲内となるようにアルカリ薬剤を加えて上記焼却残渣の塩基度を調整し、この塩基度を調整した後に焼却残渣を溶融処理することを特徴とするものである。
【０００９】
また請求項７記載の発明は、都市ゴミ及び／又は産業廃棄物を焼却処理する際に発生する焼却残渣を溶融処理する装置であって、焼却残渣に対し、この焼却残渣の粘度及び融点が定められた許容範囲内となるようにアルカリ薬剤を加えて上記焼却残渣の塩基度を調整する調整手段と、この塩基度を調整した後に焼却残渣を溶融処理する溶融手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
なお、上記焼却残渣には、焼却灰と、飛灰と、焼却灰及び飛灰の混合灰とが含まれる。
【００１１】
これらの構成によれば、焼却残渣に対し、この焼却残渣の粘度及び融点が定められた許容範囲内となるようにアルカリ薬剤が加えられて上記焼却残渣の塩基度が調整され、この塩基度が調整された後に焼却残渣が溶融処理されるので、溶融処理前の焼却残渣の性状を当該溶融処理に適した性状にすることができる。具体的には、溶融処理前の焼却残渣の粘度を抑えて高い流動性を確保することによりその後の円滑な溶融処理を可能にし、また、溶融処理前の焼却残渣の融点を低くして溶融炉の運転温度を低く抑えることにより、溶融炉の耐火物の損耗によるその耐火物の交換頻度を低減させて、溶融炉の安定操業を確保することができる。
【００１２】
また、焼却残渣の塩基度調整のために、貯留槽、運搬装置、混合装置及び切出装置が別途必要でなくなるので、配置スペースが増加せず、プロセスも簡単なものとなる。しかも、長期間での焼却残渣の性状変動にも、確実に対応できるようになるので、設備規模も増大しない。
【００１３】
具体的には、請求項２記載の発明のように、上記焼却残渣を溶融する前にこの焼却残渣の塩基度を０．７以上１．１以下とするのがよい。０．７未満であると、焼却残渣の粘度が高くなるので、その流動性が低下して溶融処理を阻害する。また１．１を越えると、焼却残渣の融点が高くなるので、融点以上に溶融炉の運転温度を上昇させ、その溶融炉の耐火物の損耗量が増加して耐火物の交換頻度が多くなるので、溶融炉の安定操業が困難となる。これに対して０．７以上１．１以下にすれば、焼却残渣の粘度、融点の双方を良好に維持することができる。
【００１４】
より好ましくは、請求項３記載の発明のように、塩基度を０．８以上１．０以下とするのがよい。
【００１５】
さらに、請求項４記載の発明のように、上記溶融処理によって発生する排ガスにさらにアルカリ薬剤を加えてこの排ガスを脱塩処理することとすれば、良好な溶融処理の実現に加え、下流側の排ガス処理設備から排出される排ガスを浄化することにより環境保全に寄与することができる。
【００１６】
具体的には、例えば請求項５，６記載の発明のように、上記脱塩処理において、アルカリ薬剤は、上記排ガスに対し、この排ガス中の塩化水素の濃度が一定以下となる量だけ加える、あるいは、この排ガス中の硫黄酸化物の濃度が一定以下となる量だけ加えることとすれば、前記排ガス処理設備から排出される排ガス中の高濃度の酸の含有量を十分に低減させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の焼却残渣の溶融処理方法に使用される廃棄物処理設備の全体構成を示したものである。
【００１９】
同図において、廃棄物としてのゴミは一旦、ゴミピット１に貯留され、図示しないクレーンによって給塵機２のホッパ２ａに投入される。給塵機２はゴミを定量的にストーカ炉等の焼却炉３に供給する。
【００２０】
焼却炉３では、所定の空気比でゴミの燃焼が行われる。この燃焼により発生した焼却灰は、炉床下部３ａより排出される。この排出された焼却灰は、スクリューコンベア等の焼却灰搬送装置４を経由し、溶融手段としての灰溶融炉５に導かれる。この灰溶融炉５は、例えばプラズマ溶融炉である。
【００２１】
一方、飛灰を含む排ガスは、焼却炉３の炉上部３ｂから排出されてガス冷却器６に導かれ、ここで排ガスの温度は、有害物質であるダイオキシンの発生を防ぐために、冷却水の噴霧等によって約９００℃から３００℃以下にまで一気に下げられる。
【００２２】
この温度が下げられた排ガスは、バグフィルタ（１）７、バグフィルタ（２）８の順に導入される。この排ガスは調整手段としてのバグフィルタ（１）７内で塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）の調整がなされるが、そのためにアルカリ薬剤供給装置９が備わっている。アルカリ薬剤供給装置９は、例えば粉体状の消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）を圧送するものである。
【００２３】
バグフィルタ（１）７の構成は、その本体内に複数のフィルタ要素７ａ，７ａ，・・・を設けたものである。バグフィルタ（１）７内で排ガス中の飛灰は、このフィルタ要素７ａ，７ａ，・・・を通過する際に、アルカリ薬剤供給装置９から供給されたアルカリ薬剤と接触して塩基度の調整がなされるとともに、そのフィルタ作用により分離されてバグフィルタ（１）７の下部７ｂから抜き出され、スクリューコンベア等の飛灰搬送装置１０を経由して上記灰溶融炉５に導かれる。
【００２４】
一方、飛灰が分離された排ガスは、バグフィルタ（２）８内でアルカリによる脱塩がなされ、浄化される。このアルカリ脱塩のために、アルカリ薬剤供給装置１１が備わっている。このアルカリ薬剤供給装置１１の構成は上記アルカリ薬剤供給装置９と同様である。
【００２５】
バグフィルタ（２）８の構成は、その本体内に複数のフィルタ要素８ａ，８ａ，・・・を設けたものである。バグフィルタ（２）８内で排ガス中のＨＣＬやＳＯｘは、このフィルタ要素８ａ，８ａ，・・・を通過する際に、アルカリ薬剤供給装置１１から供給されたアルカリ薬剤と接触し、反応して除去されてそのフィルタ作用により分離されて下部８ｂから脱塩残渣搬送装置１４へと排出される。
【００２６】
ついで、この浄化された排ガスは、誘引ファン１２を経て煙突１３から排出される。
【００２７】
以下、本発明の特徴となる焼却残渣の溶融処理方法について説明する。
【００２８】
図２は焼却残渣の溶融処理工程図、図３は物質収支の例図、図４は焼却残渣の性状を示す図である。なお、図２において、太線は灰の流れ、破線は排ガスの流れ、細線はアルカリ薬剤の流れを示している。また焼却残渣には、焼却灰と、飛灰と、焼却灰及び飛灰の混合灰とが含まれている。
【００２９】
図２及び図３において、まず都市ゴミ等（廃棄物量：１２５０ｋｇ／ｈ）の焼却炉３から排出される排ガスが、ガス冷却器６で減温される（ステップ＃１，＃２）。ついでバグフィルタ（１）７により排ガス中の煤塵が集塵され、さらにアルカリ薬剤供給装置９からアルカリ薬剤（消石灰量：１４ｋｇ／ｈ）が供給される（ステップ＃３，＃４）。このバグフィルタ（１）７へ供給する薬剤は、飛灰搬送装置１０で搬送される飛灰の塩基度をバッチ測定し、成分分析した結果に従い定量化されることで、その塩基度が例えば０．７以上１．１以下となるように変化させられる。
【００３０】
この塩基度の調整幅は、図４に示すように、塩基度が０．７未満の場合には、焼却残渣の粘度が高くなってその流動性が低下するため、運転温度を上昇させる必要があり、また塩基度が１．１を越える場合には、焼却残渣の融点が上昇するため、この融点以上に運転温度を上昇させる必要があることから、これらの事態を回避して所定の性状を確保できるように決定されるものである。したがって、上記のように塩基度を０．７以上１．１以下（図４中のＡ範囲）とすれば、焼却残渣の粘性、融点の双方を良好に維持することができる。より好ましくは、塩基度を０．８以上１．０以下（図４中のＢ範囲）とするのがよい。
【００３１】
アルカリ薬剤を添加しない場合の飛灰の塩基度は通常０．７未満であるが、このアルカリ薬剤が添加されることによって、飛灰の塩基度は適切なものとなり、飛灰の粘度が高くなって、その流動性が確保されるようになる。
【００３２】
ついで、バグフィルタ（２）８によるアルカリ脱塩（消石灰量：１６ｋｇ／ｈ）で、排ガス中の塩化水素や硫黄酸化物の濃度が低減される（ステップ＃５，＃６）。バグフィルタ（２）８に吹き込んである消石灰は溶融されないので、その塩基度が高くなりすぎることがなくなる。
【００３３】
上記ステップ＃３で分離された飛灰（飛灰量：３４ｋｇ／ｈ）を、上記ステップ＃１で焼却炉２から焼却灰搬送装置４により搬送されてくる焼却灰（焼却灰量：７０ｋｇ／ｈ）と混合され、その混合灰（混合灰量：１０４ｋｇ／ｈ）が灰溶融炉５内で溶融処理される（ステップ＃７〜＃９）。この場合には、飛灰と焼却灰との混合灰の塩基度により、バグフィルタ（１）７へのアルカリ薬剤の供給量が決定される。
【００３４】
すなわち、塩基度の調整によりアルカリ薬剤量が決定されるため、その量はＨＣＬ低減に十分な量ではなく、上記ステップ＃４のバグフィルタ（２）８において、さらに排ガス中にアルカリ薬剤をアルカリ薬剤供給装置１１から供給している。この供給量は、バグフィルタ（２）８出口の排ガス中の塩化水素あるいは硫黄酸化物の濃度が図示しない濃度計で検出されることにより、オンラインでフィードバック制御される。本実施形態では、塩化水素濃度については５０ｐｐｍ以下、硫黄酸化物については４０ｐｐｍ以下にその目標値を設定している。
【００３５】
この方法によれば、バグフィルタ（１）７及びバグフィルタ（２）８へのアルカリ薬剤の供給量のバランスを変更するだけであるので、塩基度調整のための専用の貯留槽や混合装置等が不要となり、設備を簡略化できるとともに、アルカリ薬剤の供給が塩基度調整と独立して行えるので、下流側の排ガス処理設備から高濃度のＨＣＬ等の酸の含有量を十分に低減させることができる。またバグフィルタ（１）７やバグフィルタ（２）８から排出される脱塩残渣には、重金属がほとんど含まれていないので、その処理が容易となる。これらにより、環境保全に寄与することができる。
【００３６】
そして、上記ステップ＃７で、図３に示すような、焼却灰（塩基度：０．５、融点：１２３０℃、粘性：２０．５Ｐａ・ｓ）と、飛灰（塩基度：０．６３、融点：１２１０℃、粘性：１１Ｐａ・ｓ）とが混合されて灰溶融炉５で溶融処理された場合、図３のような、混合灰（塩基度：０．８４、融点：１１８０℃、粘性：５．８Ｐａ・ｓ）となって、出宰部の温度が１２５０℃に維持されることにより、良好な出宰ができた。また、飛灰だけを溶融する場合にも、主宰部の温度が１２５０℃に維持され、良好な主宰ができた。一方、本発明を適用しない場合には、塩基度が０．７よりも小さいままであり、流動性が低下したため、主宰部の温度を１３００℃にする必要があった。その場合には、耐火物の損傷が激しく、操業が困難となった。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、焼却残渣に対し、この焼却残渣の粘度及び融点が定められた許容範囲内となるようにアルカリ薬剤が加えられて上記焼却残渣の塩基度が調整され、この塩基度が調整された後に焼却残渣が溶融処理されるので、溶融処理前の焼却残渣の性状を当該溶融処理に適した性状にすることができる。具体的には、溶融処理前の焼却残渣の粘度を抑えて高い流動性を確保することによりその後の円滑な溶融処理を可能にし、また、溶融処理前の焼却残渣の融点を低くして溶融炉の運転温度を低く抑えることにより、溶融炉の耐火物の損耗によるその耐火物の交換頻度を低減させて、溶融炉の安定操業を確保することができる。
【００３８】
また、焼却残渣の塩基度調整のために、貯留槽、運搬装置、混合装置及び切出装置が別途必要でなくなるので、配置スペースが増加せず、プロセスも簡単なものとなる。しかも、長期間での焼却残渣の性状変動にも、確実に対応できるようになるので、設備規模も増大しない。
【００３９】
なお、上記実施形態では、バグフィルタ（１）７の下流にバグフィルタ（２）８を設けているが、このバグフィルタ（２）８の代わりに、スクラバを設けてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、焼却炉３としてのストーカ炉からの排ガスに含まれる溶融残渣を灰溶融炉５で溶融処理している例を示したが、その他流動床炉からの排ガスに含まれる溶融残渣を溶融処理することとしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１及び７記載の発明によれば、溶融処理前の焼却残渣の性状を当該溶融処理に適した性状にすることができる。具体的には、溶融処理前の焼却残渣の粘度を抑えて高い流動性を確保することによりその後の円滑な溶融処理を可能にし、また、溶融処理前の焼却残渣の融点を低くして溶融炉の運転温度を低く抑えることにより、溶融炉の耐火物の損耗によるその耐火物の交換頻度を低減させて、溶融炉の安定操業を確保することができる。
【００４２】
また、焼却残渣の塩基度調整のために、貯留槽、運搬装置、混合装置及び切出装置が別途必要でなくなるので、配置スペースが増加せず、プロセスも簡単なものとなる。しかも、長期間での焼却残渣の性状変動にも、確実に対応できるようになるので、設備規模も増大しない。
【００４３】
請求項２，３記載の発明によれば、焼却残渣の粘度、融点の双方を良好に維持することができる。
【００４４】
請求項４〜６記載の発明によれば、良好な溶融処理の実現に加え、下流側の排ガス処理設備から排出される排ガスを浄化することにより環境保全に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る焼却残渣の溶融処理方法が適用される廃棄物処理設備の構成を示す説明図である。
【図２】焼却残渣の溶融工程を示す図である。
【図３】物質収支を示す図である。
【図４】焼却残渣の性状を示す図である。
【符号の説明】
１　ゴミピット
２　給塵機
３　焼却炉
４　焼却灰搬送装置
５　灰溶融炉（溶融手段に相当する。）
６　ガス冷却器
７　バグフィルタ（１）（調整手段に相当する。）
８　バグフィルタ（２）
９　アルカリ薬剤供給装置
１０　飛灰搬送装置
１１　アルカリ薬剤供給装置
１２　誘引ファン
１３　煙突
１４　脱塩残渣搬送装置

Claims

都市ゴミ及び／又は産業廃棄物を焼却処理する際に発生する焼却残渣を溶融処理する方法であって、
焼却残渣に対し、この焼却残渣の粘度及び融点が定められた許容範囲内となるようにアルカリ薬剤を加えて上記焼却残渣の塩基度を調整し、この塩基度を調整した後に焼却残渣を溶融処理することを特徴とする焼却残渣の溶融処理方法。
上記焼却残渣を溶融する前にこの焼却残渣の塩基度を０．７以上１．１以下に調整することを特徴とする請求項１記載の焼却残渣の溶融処理方法。
上記焼却残渣を溶融する前にこの焼却残渣の塩基度を０．８以上１．０以下に調整することを特徴とする請求項１記載の焼却残渣の溶融処理方法。
上記溶融処理によって発生する排ガスにさらにアルカリ薬剤を加えてこの排ガスを脱塩処理することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼却残渣の溶融処理方法。
上記脱塩処理において、アルカリ薬剤は、上記排ガスに対し、この排ガス中の塩化水素の濃度が一定以下となる量だけ加えることを特徴とする請求項４記載の焼却残渣の溶融処理方法。
上記脱塩処理において、アルカリ薬剤は、上記排ガスに対し、この排ガス中の硫黄酸化物の濃度が一定以下となる量だけ加えることを特徴とする請求項４記載の焼却残渣の溶融処理方法。
都市ゴミ及び／又は産業廃棄物を焼却処理する際に発生する焼却残渣を溶融処理する装置であって、
焼却残渣に対し、この焼却残渣の粘度及び融点が定められた許容範囲内となるようにアルカリ薬剤を加えて上記焼却残渣の塩基度を調整する調整手段と、この塩基度を調整した後に焼却残渣を溶融処理する溶融手段とを備えたことを特徴とする焼却残渣の溶融処理装置。