JP2005034695A

JP2005034695A - Device and method for collecting molten fly ash

Info

Publication number: JP2005034695A
Application number: JP2003197704A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Kiribayashi; 俊光桐林; Saburo Ozawa; 三郎小沢; Eijiro Hashimoto; 英次郎橋本; Mitsuo Yamada; 三男山田; Tsuneo Iwamizu; 恒夫岩水
Original assignee: Kyowa Exeo Corp
Current assignee: Kyowa Exeo Corp
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-02-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily eliminate clogging of a filter cloth through backwashing. <P>SOLUTION: A molten fly ash collecting device is installed at the position on the downstream side of a line to emit exhaust gas generated in an ash melting furnace 2 into the atmosphere, and provided with a bag filter to collect molten fly ash contained in the exhaust gas. The filtering speed at a filter cloth of the bag filter 11 is set to be 0.4-0.7 m/min. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灰溶融炉から排出される排ガス中に含まれる溶融飛灰を捕捉するバグフィルタを備えた溶融飛灰捕捉装置および溶融飛灰捕捉方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、都市ごみ等の一般廃棄物や産業廃棄物は、これまで埋立処理されていたものでも、埋立地の枯渇や環境破壊等の問題から、次第に焼却処理されるようになってきた。しかし、焼却処理を行っても、焼却灰等の焼却残渣に重金属やダイオキシン類等の含れる率が高いため、これらをそのまま埋立処理するには問題がある。
【０００３】
このため、近年、焼却残渣を灰溶融炉に投入し、高温雰囲気下において溶融処理することにより、ダイオキシン類等の有害物質の無害化を図るとともに、焼却残渣の減容化を図ることが行われている。
【０００４】
また、上記灰溶融炉で発生した排ガスは、大気中に排出されるまでの間に、熱回収や中和等の処理が行われることになるが、その処理過程で当該排ガスに揮散した金属等が減温凝縮して固化することになる。このため、このようして凝縮した金属等を含む溶融飛灰が排ガスの熱回収装置や中和装置等にスラッジとして回収されるとともに、これらの処理装置を連結する管路等にスケールとして付着した状態で回収されることになる。また、上記スラッジやスケールとして回収されずに排ガス中に残った溶融飛灰も、最終的にはバグフィルタによって捕捉されることになる。したがって、灰溶融炉から排出される排ガスは、溶融飛灰が除去された清浄なものが大気に放出されることになる。
【０００５】
上記バグフィルタで排ガス中の溶融飛灰を捕捉する方法としては、排ガスの温度を１５０〜２００℃に維持し、ろ過速度を約１．０ｍ／ｍｉｎに設定して行うものが一般に知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のバグフィルタで排ガス中の溶融飛灰を捕捉する方法においては、例えば排ガス中に含まれる酸性ガスを中和する場合には、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）の粉末を目詰まり防止剤として用いることが一般に行われている。
【０００７】
消石灰は、酸性ガスを中和するのに要する量の１．５〜２倍の量を投入することによって排ガス中の酸性ガスをほぼ確実に中和することが可能である。しかし、通常、特に飛灰を溶融する場合、灰溶融炉から排出される排ガス中の酸性ガス濃度は、塩化水素（ＨＣｌ）で４５００ｍｇ／Ｎｍ^３程度まで上昇することから、硫黄酸化物（ＳＯｘ）でも３２０ｐｐｍ程度であることから、この酸性ガスを中和する量の１．５倍の消石灰を排ガス中に投入するとなると、下記の表１に示す通りになる。なお、ここで、Ｎｍ^３（ノルマル立方メートル）とは、温度が摂氏零度、圧力が１気圧の状態に換算した気体の体積をいう。
【０００８】
【表１】

【０００９】
上記表１から、消石灰の投入によって、排ガス中の消石灰の濃度は、排ガスの流量が３５００Ｎｍ^３／ｈの場合には５．２ｇ／ｍ^３、同流量が４５００Ｎｍ^３／ｈの場合には５．１ｇ／ｍ^３となる。このように、消石灰の濃度が上記従来例で示した１．０〜２．０ｇ／ｍ^３より極めて高くなるので、上述した０．７〜０．８ｍ／ｍｉｎのろ過速度ではろ布に目詰まりが生じ、逆洗しても、その目詰まりを解消することが困難になることがある。なお、上記表１における排ガスの温度は、バグフィルタの流入口部における排ガスの温度である。
【００１０】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、逆洗によりろ布の目詰まりを容易に解消することのできる溶融飛灰捕捉装置および溶融飛灰捕捉方法を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の溶融飛灰捕捉装置は、灰溶融炉で生じた排ガスを大気に放出するラインの下流側の位置に設置され、上記排ガス中に含まれる溶融飛灰を捕捉するバグフィルタを備えた溶融飛灰捕捉装置であって、上記バグフィルタは、ろ布におけるろ過速度が０．４〜０．７ｍ／ｍｉｎに設定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の溶融飛灰捕捉装置は、請求項１に記載の発明において、上記排ガスに含まれる酸性ガスの中和に要する量の１．５〜２倍の量の消石灰の粉末を上記バグフィルタの流入口側に供給することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の溶融飛灰捕捉装置は、請求項１または２に記載の発明において、上記消石灰の粉末は、平均粒径が３．５〜７．５μｍであることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の溶融飛灰捕捉装置は、上記灰溶融炉として焼却残渣をバーナで加熱する構造の灰溶融炉を用いた請求項１〜３の何れかに記載の溶融飛灰捕捉装置において、上記灰溶融炉を、上記バーナの加熱によって反応を開始するテルミット剤を投入する構造に構成したことを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の溶融飛灰捕捉方法は、上記灰溶融炉として焼却残渣をバーナで加熱する構造の灰溶融炉を用いた請求項１〜３の何れかに記載の溶融飛灰捕捉装置を使用する溶融飛灰捕捉方法であって、上記灰溶融炉に上記バーナの加熱によって反応を開始するテルミット剤を投入することを特徴としている。
【００１６】
上記請求項１〜３に記載の発明においては、バグフィルタのろ布におけるろ過速度が０．４〜０．７ｍ／ｍｉｎに設定されているので、排ガス中に含まれる酸性ガスを中和するため、例えばその中和に要する量の１．５倍〜２倍の消石灰の粉末をバグフィルタの流入口側に投入した場合でも、当該消石灰がろ布の目に詰まるのを低減することができ、逆洗により消石灰および溶融飛灰をろ布から容易に剥離することができる。したがって、ろ布の目詰まりを逆洗によって簡単かつ確実に解消することができる。
【００１７】
なお、ろ過速度を０．４〜０．７ｍ／ｍｉｎに設定したのは、０．４ｍ／ｍｉｎ未満であると、灰溶融炉における処理能力が極端に低下してしまうことになるとともに、バグフィルタが大型化して設備費用の増大を来すことになるからであり、また０．７ｍ／ｍｉｎを超えると、ろ布の目詰まりを逆洗によって解消することが困難になるおそれがあるからである。また、ろ過速度の下限については、灰溶融炉の処理能力の低下を抑えるなどの理由から、例えば０．５ｍ／ｍｉｎ以上に設定することがより好ましく、過速度の上限については、逆洗による目詰まりの解消を確実にするため、例えば０．６ｍ／ｍｉｎ以下に設定することがより好ましい。すなわち、ろ過速度は０．５〜０．６ｍ／ｍｉｎに設定することがより好ましい。
【００１８】
また、請求項１〜３に記載の発明における灰溶融炉は、バーナを備えたものや、バーナを備えかつテルミット剤を投入する構造のものに限定するものではない。すなわち、これらの請求項で示す灰溶融炉は、アーク式電気溶融炉、電極型電気抵抗炉、プラズマ溶融炉等の灰溶融炉であってもよい。
【００１９】
請求項２に記載の発明においては、排ガスに含まれる酸性ガスの中和に要する量の１．５〜２倍の量の消石灰の粉末をバグフィルタの流入口側に供給しているので、灰溶融炉から排出される酸性ガスをほぼ確実に中和することができる。しかも、大量の消石灰の粉末がろ布を保護するコーティング剤として機能することになるので、ろ布の耐久性の向上を図ることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明においては、粉末状の消石灰として平均粒径が３．５〜７．５μｍのものを採用しているので、これらの粒径の消石灰粉の隙間を通過しきれない大きさの微小の溶融飛灰をろ布を保護しならが捕捉することができる。
そして、ろ布で捕捉した溶融飛灰を消石灰とともに、逆洗によって、ろ布から簡単かつ確実に剥離することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明においては、灰溶融炉がバーナを備え、かつテルミット剤を投入する構造になっているので、テルミット剤による発熱量に相当する分、バーナの燃焼による加熱量を低減することができる。このため、バーナの燃焼ガスの排出量を低減することができるので、灰溶融炉から排出される排ガスの量を低減することができる。したがって、灰溶融炉の処理能力を低下させることなく、かつバグフィルタの大型化による設備費用の増大を来すことなく、ろ過速度を０．７ｍ／ｍｉｎ以下に設定することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明においても、灰溶融炉にテルミット剤を投入することによって、バーナの燃焼ガスの排出量を低減することができるので、灰溶融炉の処理能力を低下させることなく、かつバグフィルタの大型化による設備費用の増大を来すことなく、ろ過速度を０．７ｍ／ｍｉｎ以下に設定することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
この実施の形態で示す溶融飛灰捕捉装置１は、図１に示すように、灰溶融炉２のガス排出口２ａから排出される排ガスを、大気に放出するラインにおける下流側の位置に設置され、上記排ガス中に含まれる溶融飛灰を捕捉するパルス式のバグフィルタ１１を備えた構成になっている。
【００２５】
すなわち、灰溶融炉２のガス排出口２ａから排出される排ガスは、二次燃焼炉３１、排ガス冷却装置３２、廃熱ボイラ３３、空気予熱機３４、バグフィルタ１１および図示しない煙突を介して大気に放出されるようになっている。
【００２６】
灰溶融炉２は、都市ごみ等の一般廃棄物や産業廃棄物の焼却処理後に生じた焼却灰および飛灰（以下、「焼却灰および飛灰」を「焼却残渣」という）を溶融処理すべく構成されたものであり、例えば灯油や重油等の燃料を用いて焼却残渣を加熱するバーナ２ｂを備えた構成になっている。
【００２７】
また、灰溶融炉２で溶解したスラグは、灰溶融炉２の下方に配置された水槽２１内に滴下することによって急冷され、重金属類を封入して安定化した状態の水砕スラグとなる。この水砕スラグは、水槽２１内に設けられた図示しないコンベヤによって排出され、例えば図示しないスラグバンカに蓄えられるようになっている。
【００２８】
二次燃焼炉３１は、管路３０ａを介して灰溶融炉２から排出される排ガスを、図示しない再加熱バーナを用いて例えば８５０〜９５０℃に加熱し、当該排ガスに含まれるダイオキシンを確実に分解するようになっている。
【００２９】
排ガス冷却装置３２は、二次燃焼炉３１で加熱された排ガスを管路３０ｂを介して導入して、ノズル３２ａから水および苛性ソーダを噴射することによって、水の潜熱により排ガスを約３３０〜３７０℃まで効率良く急冷するとともに、当該排ガスの中和を図るようになっている。
【００３０】
廃熱ボイラ３３は、排ガス冷却装置３２において冷却されかつ中和された排ガスを管路３０ｃを介して導入することによって、他の設備に用いる高温の水や水蒸気を発生させるようになっている。
【００３１】
空気予熱機３４は、熱交換機能を有するもので構成されており、廃熱ボイラ３３から管路３０ｄを介して排出される排ガス、または排ガス冷却装置３２から管路３０ｃおよびバイパス管路３０ｅを介して排出される排ガスの温度を、バグフィルタ１１のろ布（図示せず）の許容温度以下（この例では１８０℃）に低下させるようになっている。
【００３２】
なお、空気予熱機３４で排ガスの温度を低下させるために使われた空気は、当該空気予熱機３４で温度上昇した後、例えば灰溶融炉２のバーナ２ｂに供給されて、当該バーナ２ｂの燃焼用の空気として使用され、これにより燃焼効率の向上が図られている。
【００３３】
バグフィルタ１１は、空気予熱機３４から管路３０ｆを介して排出される排ガス中に残存する溶融飛灰をろ布によって捕捉するようになっている。ろ布におけるろ過速度は、０．４〜０．７ｍ／ｍｉｎに設定されている。すなわち、ろ布は、そのろ過面積がバグフィルタ１１に供給される排ガスの流量に対して、ろ過速度が０．４〜０．７ｍ／ｍｉｎとなる大きさに設定されている。
【００３４】
また、バグフィルタ１１の流入口側であって、管路３０ｆにおけるバグフィルタ１１の近傍位置には、当該バグフィルタ１１のろ布を保護する等の目的で、消石灰の粉末を投入するための投入口１２が設けられている。また、消石灰は、その平均粒径が３．５〜７．５μｍであり、その投入量は排ガスに含まれる塩化水素（酸性ガス）の中和に要する量の１．５〜２倍の量である。すなわち、灰溶融炉２から排出される排ガス中に含まれる塩化水素の含有量は上述したように４５００ｍｇ／Ｎｍ^３程度であることから、この塩化水素の中和に要する量の１．５〜２倍を投入した場合には、表１から、排ガス中に含まれる消石灰の濃度が約５〜１０ｇ／ｍ^３になることがわかる。この消石灰もバグフィルタ１１によって回収されることになる。
【００３５】
上記のように構成された溶融飛灰捕捉装置１においては、バグフィルタ１１のろ布におけるろ過速度が０．４〜０．７ｍ／ｍｉｎに設定されているので、排ガス中に含まれる酸性ガスを中和するため、その中和に要する量の１．５倍〜２倍の消石灰の粉末をバグフィルタ１１の流入口側に投入した場合でも、当該消石灰がろ布の目に詰まるのを緩和することができる。したがって、ろ布の目詰まりを逆洗によって簡単かつ確実に解消することができる。
【００３６】
しかも、排ガスに含まれる塩化水素の中和に要する量の１．５〜２倍の消石灰をバグフィルタ１１の流入口側に供給しているので、灰溶融炉２から排出される塩化水素を主成分とする酸性ガスをほぼ確実に中和することができる。また、大量に供給された消石灰の粉末がろ布を保護するコーティング剤として作用することになるので、ろ布の耐久性の向上を図ることができる。
【００３７】
さらに、粉末状の消石灰の平均粒径が３．５〜７．５μｍであるので、これらの粒径の消石灰粉の隙間を通過しきれない大きさの微小の溶融飛灰をろ布を保護しならが捕捉することができる。そして、ろ布で捕捉した溶融飛灰を消石灰とともに、逆洗によって、簡単に剥離することができる。
【００３８】
【実施例】
次に、この発明の実施例について、表２〜表５、図２および図３を参照して説明する。この実施例においては、排ガスの流量として３５００Ｎｍ^３／ｈまたは４５００Ｎｍ^３／ｈを目標とし、塩化水素の濃度を４５００ｍｇ／Ｎｍ^３として、この塩化水素を中和させる量の１．５倍の消石灰の粉末を投入すべく設定した。また、消石灰の粉末は、平均粒径が３．５〜７．５μｍである。
【００３９】
この実施例による実験結果を表２および表３に示す。表２は、排ガスの流量の目標を３５００Ｎｍ^３／ｈに設定したときの実験結果であり、表３は、排ガスの流量の目標を４５００Ｎｍ^３／ｈに設定したときの実験結果である。すなわち、これらの表２、表３において、排ガスの流量Ｑは、管路３０ｆにおいてバグフィルタ１１に実際に供給されるほぼ１８０℃の排ガスの流量を測定した結果である。また、ろ過速度Ｖは、下記の式（１）に示すように、排ガス流量Ｑをろ布のろ過面積で割ることによって得られた計算結果である。さらに、ＨＣｌの濃度は、バグフィルタ１１内のろ布を通過後の排ガスに対する塩化水素の濃度である。なお、排ガス流量ＱおよびＨＣｌ濃度は、所定の範囲で変動することからその平均的な値を表２、表３に記載している。
Ｖ＝Ｑ／（ろ布のろ過面積） …（１）
【００４０】
【表２】

【００４１】
【表３】

【００４２】
上記表２および表３をまとめたのが表４および図２である。表４から、ろ過速度Ｖの平均が０．６０のときには、同平均が０．７９のときに比べてＨＣｌの濃度が極めて低くなることが分かる。また、このＨＣｌの濃度は、図２から、ろ過速度が０．７を超えた時点から急激に上昇することがわかる。
【００４３】
【表４】

【００４４】
そこで、ろ過速度Ｖの目標値を約０．７９ｍ／ｍｉｎ、約０．７ｍ／ｍｉｎおよび約０．６０ｍ／ｍｉｎに設定して、ろ布における排ガスの流入側と流出側の差圧であるろ布の差圧を測定した。この結果が表５であり、この表５をグラフにしたのが図３である。なお、これらのろ過速度Ｖは、ろ布のろ過面積を一定にしておき、排ガス流量を変更することによって調整した。また、所定の時間間隔ごとに、ろ布を逆洗することにより、当該ろ布に付着した消石灰および溶融飛灰を排除した。この逆洗は、２〜５ｋｇ／ｃｍ^２のうちの所定圧力の空気を用い、当該空気を供給するバルブの開時間として０．１〜０．２秒間のうちの所定時間に設定し、かつ当該バルブの閉時間として５〜２０分間のうちの所定の時間に設定して行った。この逆洗の条件は、通常のバグフィルタにおいて一般に行われている条件である。
【００４５】
【表５】

【００４６】
図３から明らかなように、ろ過速度が０．７９ｍ／ｍｉｎの場合には、ろ布差圧が日を追って上昇し、逆洗による目詰まりを解消する効果が十分に得られないことが確認できた。一方、ろ過速度が０．７ｍ／ｍｉｎの場合は、実験開始から１０日間程度まではろ布差圧が上昇するものの、その後は許容圧力以下の一定の圧力（この実施例では約１９０ｍｍＨ_２Ｏ）で推移することになった。さらに、ろ過速度が０．６０ｍ／ｍｉｎの場合は、ろ過速度が０．７ｍ／ｍｉｎの場合よりさらに低い圧力（この実施例では１２０〜１３０ｍｍＨ_２Ｏの範囲）で一定に推移する結果となった。
【００４７】
したがって、ろ過速度を０．７ｍ／ｍｉｎ以下に設定することによって、定期的に行われる逆洗によりろ布の目詰まりを容易に解消して、溶融飛灰を長期にわたって安定的に捕捉することができることが確認できた。
【００４８】
なお、ろ過速度を低く設定するためには、灰溶融炉２から排出される排ガスの流量を低減するか、あるいはろ布のろ過面積を増大することになる。この場合、排ガスの流量の低減は、灰溶融炉２における焼却残渣の溶融処理能力の低下につながり、ろ布のろ過面積の増大は、バグフィルタ１１の大型化に伴う設備費用の増大につながる。このため、ろ過速度は、灰溶融炉２における焼却残渣の溶融処理能力の低下を極力避け、かつバグフィルタ１１の大型化に伴う設備費用の増大を避ける上で、０．４ｍ／ｍｉｎ以上に設定することが好ましい。ただし、このろ過速度については、上述した理由から、例えば０．６ｍ／ｍｉｎ以上に設定することがより好ましい。
【００４９】
また、排ガスは、例えば１日に１４．５トン（１４．５ｔ／ｄａｙ）の焼却残渣を溶融処理するとなると、灰溶融炉２内の雰囲気温度を１３００℃に維持した場合には１３２０Ｎｍ^３／ｈの排出流量となるが、当該雰囲気温度を１２００℃に維持した場合には１１７０Ｎｍ^３／ｈの排出流量となるという実験結果が得られている。すなわち、１３００℃から１２００℃まで温度を低減することによって、バーナ２ｂによいる燃焼ガスの排出量が低下することから、灰溶融炉２から排出される排ガスの流量を１１％程度まで低減することができる。
【００５０】
一方、テルミット剤を焼却残渣に混入して発熱させることにより、バーナ２ｂによる発熱能力を１２００℃に維持したまま、灰溶融炉２内の雰囲気温度を上述した１３００℃に維持することが可能である。すなわち、テルミット剤を用いることにより、灰溶融炉２における焼却残渣の溶融処理能力を低下させることなく、排ガスの流量を約１１％低減することが可能である。
【００５１】
したがって、テルミット剤を焼却残渣とともに灰溶融炉２内に投入することにより、既設の灰溶融炉２の処理能力を落とすことなく、かつバグフィルタ１１におけるろ布のろ過面積を拡大することなく、当該バグフィルタ１１におけるろ過速度を０．７ｍ／ｍｉｎ以下に調整することができる。
【００５２】
なお、テルミット剤は、粉末状の酸化鉄と、粉末状のアルミニウムとを一定の割合（酸化鉄とアルミニウムとのモル比が１：２となる割合）で混合したものであり、所定の温度（例えば１０５０〜１１００℃）に加熱することにより、下記の式（２）に示すテルミット反応により発熱を生じるものである。テルミット反応式は下記式（２）の通りである。
Ｆｅ_２Ｏ_３＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ_２Ｏ_３＋１９８．３ｋｃａｌ …（２）
このテルミット反応においては、酸化鉄１モルと、アルミニウム２モルから、１９８．３ｋｃａｌの反応熱を得ることができる。
【００５３】
また、上記テルミット剤を用いる場合、上記灰溶融炉２は、投入される焼却残渣の量に応じて、テルミット剤の投入量を調整する構造のものに構成することが好ましい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、上記請求項１〜３に記載の発明によれば、バグフィルタのろ布におけるろ過速度が０．４〜０．７ｍ／ｍｉｎに設定されているので、排ガス中に含まれる酸性ガスを中和するため、例えばその中和に要する量の１．５倍〜２倍の消石灰の粉末ををバグフィルタの流入口側に投入した場合でも、当該消石灰がろ布の目に詰まるのを低減することができ、逆洗により消石灰および溶融飛灰をろ布から容易に剥離することができる。したがって、ろ布の目詰まりを逆洗によって簡単かつ確実に解消することができる。
【００５５】
請求項２に記載の発明によれば、排ガスに含まれる酸性ガスの中和に要する量の１．５〜２倍の量の消石灰の粉末をバグフィルタの流入口側に供給しているので、灰溶融炉から排出される酸性ガスをほぼ確実に中和することができる。しかも、大量の消石灰の粉末がろ布を保護するコーティング剤として機能することになるので、ろ布の耐久性の向上を図ることができる。
【００５６】
請求項３に記載の発明によれば、粉末状の消石灰として平均粒径が３．５〜７．５μｍのものを採用しているので、この粒径程度の微小の溶融飛灰をろ布を保護しならが捕捉することができる。そして、ろ布で捕捉した溶融飛灰を消石灰とともに、逆洗によって、ろ布から簡単かつ確実に剥離することができる。
【００５７】
請求項４に記載の発明によれば、灰溶融炉がバーナを備え、かつテルミット剤を投入する構造になっているので、テルミット剤による発熱量に相当する分、バーナの燃焼による加熱量を低減することができる。このため、バーナの燃焼ガスの排出量を低減することができるので、灰溶融炉から排出される排ガスの量を低減することができる。したがって、灰溶融炉の処理能力を低下させることなく、かつバグフィルタの大型化による設備費用の増大を来すことなく、ろ過速度を０．７ｍ／ｍｉｎ以下に設定することができる。
【００５８】
請求項５に記載の発明においても、灰溶融炉にテルミット剤を投入することによって、バーナの燃焼ガスの排出量を低減することができるので、灰溶融炉の処理能力を低下させることなく、かつバグフィルタの大型化による設備費用の増大を来すことなく、ろ過速度を０．７ｍ／ｍｉｎ以下に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態として示した溶融飛灰捕捉装置のブロック図である。
【図２】この発明の実施例において示したろ過速度と塩化水素濃度との関係を示したグラフである。
【図３】この発明の実施例において示した経過日数とろ布差圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１溶融飛灰捕捉装置
２灰溶融炉
２ｂバーナ
１１バグフィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molten fly ash capturing apparatus and a molten fly ash capturing method provided with a bag filter that captures molten fly ash contained in exhaust gas discharged from an ash melting furnace.
[0002]
[Prior art]
For example, municipal waste and other general wastes and industrial wastes have been gradually incinerated due to problems such as depletion of landfills and environmental destruction, even those that have been landfilled. However, even if incineration is carried out, the incineration residue such as incineration ash has a high content of heavy metals, dioxins, etc., and there is a problem in landfilling these as they are.
[0003]
For this reason, in recent years, incineration residues are put into an ash melting furnace and melted in a high temperature atmosphere to detoxify harmful substances such as dioxins and to reduce the volume of incineration residues. ing.
[0004]
In addition, the exhaust gas generated in the ash melting furnace is subjected to heat recovery and neutralization before being discharged into the atmosphere. Will cool and condense. For this reason, the molten fly ash containing the metal condensed in this way is recovered as sludge in the exhaust gas heat recovery device, neutralization device, etc., and adheres as a scale to pipes connecting these processing devices. It will be collected in the state. Further, the molten fly ash remaining in the exhaust gas without being collected as the sludge or scale is finally captured by the bag filter. Therefore, the exhaust gas discharged from the ash melting furnace is released into the atmosphere after the molten fly ash has been removed.
[0005]
As a method for capturing molten fly ash in exhaust gas with the above bag filter, a method in which the temperature of exhaust gas is maintained at 150 to 200 ° C. and the filtration rate is set to about 1.0 m / min is generally known. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the method of capturing the molten fly ash in the exhaust gas with the conventional bag filter, for example, when neutralizing the acidic gas contained in the exhaust gas, the powder of slaked lime (Ca (OH) ₂ ) is clogged. It is generally used as an inhibitor.
[0007]
Slaked lime can neutralize the acid gas in the exhaust gas almost certainly by adding 1.5 to 2 times the amount required to neutralize the acid gas. However, usually, particularly when fly ash is melted, the acid gas concentration in the exhaust gas discharged from the ash melting furnace rises to about 4500 mg / Nm ³ with hydrogen chloride (HCl), so that sulfur oxide (SOx) However, since it is about 320 ppm, when 1.5 times as much slaked lime as the amount of neutralizing this acidic gas is introduced into the exhaust gas, it becomes as shown in Table 1 below. Here, Nm ³ (normal cubic meter) refers to the volume of gas converted to a state where the temperature is zero degrees Celsius and the pressure is 1 atmosphere.
[0008]
[Table 1]

[0009]
From Table 1, the introduction of slaked lime, the concentration of slaked lime in the flue gas, the flow rate of the exhaust gas is 3500 nm ³ / in the case of h is 5.2 g / ^{m 3,} when the flow rate of 4500 nm ³ / h 5. 1 g / m ³ . Thus, since the density | concentration of slaked lime becomes extremely higher than 1.0-2.0 g / m < ³ > shown in the said prior art example, it will clog a filter cloth at the filtration rate of 0.7-0.8 m / min mentioned above. Even if backwashing occurs, it may be difficult to eliminate the clogging. The temperature of the exhaust gas in Table 1 is the temperature of the exhaust gas at the inlet of the bag filter.
[0010]
This invention is made in view of the said situation, and makes it a subject to provide the molten fly ash capture | acquisition apparatus and molten fly ash capture | acquisition method which can eliminate the clogging of a filter cloth easily by backwashing. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the molten fly ash trapping device according to claim 1 is installed at a position downstream of a line for releasing the exhaust gas generated in the ash melting furnace to the atmosphere, and the molten fly ash trap included in the exhaust gas is provided. A molten fly ash trapping device including a bag filter for trapping ash, wherein the bag filter is characterized in that a filtration speed in a filter cloth is set to 0.4 to 0.7 m / min.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, the molten fly ash trapping device comprises 1.5 to 2 times the amount of slaked lime powder required to neutralize the acidic gas contained in the exhaust gas. It is characterized by being supplied to the inlet side of the bag filter.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the molten fly ash trapping device according to the first or second aspect, wherein the slaked lime powder has an average particle size of 3.5 to 7.5 μm.
[0014]
The molten fly ash capturing apparatus according to claim 4, wherein an ash melting furnace having a structure in which an incineration residue is heated by a burner is used as the ash melting furnace. The ash melting furnace has a structure in which a thermite agent that starts a reaction by heating the burner is introduced.
[0015]
The molten fly ash trapping method according to claim 5 uses the ash melting furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein an ash melting furnace having a structure in which an incineration residue is heated by a burner is used as the ash melting furnace. A molten fly ash trapping method to be used is characterized in that a thermite agent that starts a reaction by heating the burner is introduced into the ash melting furnace.
[0016]
In the invention according to the first to third aspects, since the filtration speed of the filter cloth of the bag filter is set to 0.4 to 0.7 m / min, in order to neutralize the acid gas contained in the exhaust gas. For example, even when 1.5 to 2 times the amount of slaked lime powder required for the neutralization is introduced into the inlet side of the bag filter, the slaked lime can be reduced from clogging the filter cloth, The slaked lime and molten fly ash can be easily peeled from the filter cloth by backwashing. Therefore, clogging of the filter cloth can be easily and reliably eliminated by backwashing.
[0017]
The filtration rate is set to 0.4 to 0.7 m / min, and if it is less than 0.4 m / min, the processing capacity in the ash melting furnace will be extremely lowered, and the bag filter This is because the size of the filter will increase and the equipment cost will increase, and if it exceeds 0.7 m / min, it may be difficult to eliminate clogging of the filter cloth by backwashing. . In addition, the lower limit of the filtration rate is more preferably set to 0.5 m / min or more, for example, for the purpose of suppressing a decrease in processing capacity of the ash melting furnace, and the upper limit of the overspeed is determined by backwashing. In order to reliably eliminate clogging, for example, it is more preferable to set it to 0.6 m / min or less. That is, the filtration rate is more preferably set to 0.5 to 0.6 m / min.
[0018]
Moreover, the ash melting furnace in the inventions described in claims 1 to 3 is not limited to a furnace equipped with a burner or a structure equipped with a burner and charged with a thermite agent. That is, the ash melting furnace shown in these claims may be an ash melting furnace such as an arc type electric melting furnace, an electrode type electric resistance furnace, a plasma melting furnace or the like.
[0019]
In the invention according to claim 2, since the amount of slaked lime powder 1.5 to 2 times the amount required for neutralization of the acid gas contained in the exhaust gas is supplied to the inlet side of the bag filter, the ash The acid gas discharged from the melting furnace can be almost certainly neutralized. In addition, since a large amount of slaked lime powder functions as a coating agent that protects the filter cloth, it is possible to improve the durability of the filter cloth.
[0020]
In the invention described in claim 3, since powder slaked lime having an average particle size of 3.5 to 7.5 μm is adopted, the powder slaked lime cannot pass through the gaps of slaked lime powder having these particle sizes. The small molten fly ash can be captured if the filter cloth is protected.
The molten fly ash captured by the filter cloth can be easily and reliably peeled from the filter cloth by backwashing together with slaked lime.
[0021]
In the invention according to claim 4, since the ash melting furnace is provided with a burner and has a structure in which the thermite agent is charged, the amount of heat generated by the burner combustion is reduced by an amount corresponding to the amount of heat generated by the thermit agent. be able to. For this reason, since the discharge amount of the combustion gas of the burner can be reduced, the amount of exhaust gas discharged from the ash melting furnace can be reduced. Therefore, the filtration rate can be set to 0.7 m / min or less without reducing the processing capacity of the ash melting furnace and without increasing the equipment cost due to the enlargement of the bag filter.
[0022]
Also in the invention according to claim 5, since the discharge amount of the burner combustion gas can be reduced by introducing the thermite agent into the ash melting furnace, without reducing the processing capacity of the ash melting furnace, and The filtration speed can be set to 0.7 m / min or less without increasing the equipment cost due to the enlargement of the bag filter.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
As shown in FIG. 1, the molten fly ash trap 1 shown in this embodiment is installed at a downstream position in a line that discharges exhaust gas discharged from the gas discharge port 2a of the ash melting furnace 2 to the atmosphere. The pulse bag filter 11 that captures the molten fly ash contained in the exhaust gas is provided.
[0025]
That is, the exhaust gas discharged from the gas outlet 2a of the ash melting furnace 2 passes through the secondary combustion furnace 31, the exhaust gas cooling device 32, the waste heat boiler 33, the air preheater 34, the bag filter 11 and a chimney (not shown). To be released.
[0026]
The ash melting furnace 2 is intended to melt incineration ash and fly ash (hereinafter referred to as “incineration residue”) generated after incineration of municipal and other general waste and industrial waste. For example, the burner 2b for heating the incineration residue using a fuel such as kerosene or heavy oil is provided.
[0027]
Moreover, the slag melt | dissolved in the ash melting furnace 2 is rapidly cooled by dripping in the water tank 21 arrange | positioned under the ash melting furnace 2, and turns into the granulated slag of the state which enclosed the heavy metals and was stabilized. This granulated slag is discharged by a conveyor (not shown) provided in the water tank 21 and stored in a slag bunker (not shown), for example.
[0028]
The secondary combustion furnace 31 heats the exhaust gas discharged from the ash melting furnace 2 via the pipe line 30a to, for example, 850 to 950 ° C. using a reheating burner (not shown) to ensure dioxins contained in the exhaust gas. It is designed to be disassembled.
[0029]
The exhaust gas cooling device 32 introduces the exhaust gas heated in the secondary combustion furnace 31 through the pipe line 30b, and injects water and caustic soda from the nozzle 32a, so that the exhaust gas is about 330 to 370 ° C. due to the latent heat of water. In this way, the exhaust gas is rapidly cooled to a low level and the exhaust gas is neutralized.
[0030]
The waste heat boiler 33 introduces the exhaust gas cooled and neutralized by the exhaust gas cooling device 32 through the pipe line 30c, thereby generating high-temperature water and water vapor used for other facilities.
[0031]
The air preheater 34 is configured to have a heat exchange function, and exhaust gas discharged from the waste heat boiler 33 via the pipe line 30d or from the exhaust gas cooling device 32 via the pipe line 30c and the bypass pipe line 30e. The temperature of the exhaust gas discharged in this manner is lowered to a temperature lower than the allowable temperature of the filter cloth (not shown) of the bag filter 11 (180 ° C. in this example).
[0032]
Note that the air used for lowering the temperature of the exhaust gas in the air preheater 34 rises in temperature in the air preheater 34, and then supplied to the burner 2b of the ash melting furnace 2, for example, to burn the burner 2b. As a result, the combustion efficiency is improved.
[0033]
The bag filter 11 captures the molten fly ash remaining in the exhaust gas discharged from the air preheater 34 through the pipe line 30f with a filter cloth. The filtration speed in the filter cloth is set to 0.4 to 0.7 m / min. In other words, the filter cloth has a filtration area set to a size such that the filtration speed is 0.4 to 0.7 m / min with respect to the flow rate of the exhaust gas supplied to the bag filter 11.
[0034]
Further, on the inlet side of the bag filter 11 and in the vicinity of the bag filter 11 in the pipe line 30f, an input for supplying slaked lime powder for the purpose of protecting the filter cloth of the bag filter 11 or the like. A mouth 12 is provided. The average particle size of slaked lime is 3.5 to 7.5 μm, and the input amount is 1.5 to 2 times the amount required for neutralization of hydrogen chloride (acid gas) contained in the exhaust gas. is there. That is, since the content of hydrogen chloride contained in the exhaust gas discharged from the ash melting furnace 2 is about 4500 mg / Nm ³ as described above, the amount required for neutralization of this hydrogen chloride is 1.5-2. When double is added, it can be seen from Table 1 that the concentration of slaked lime contained in the exhaust gas is about 5 to 10 g / m ³ . This slaked lime is also collected by the bag filter 11.
[0035]
In the molten fly ash capturing device 1 configured as described above, the filtration speed of the filter cloth of the bag filter 11 is set to 0.4 to 0.7 m / min. In order to neutralize, even when 1.5 to 2 times the amount of slaked lime powder required for the neutralization is introduced to the inlet side of the bag filter 11, the slaked lime is prevented from clogging the filter cloth. be able to. Therefore, clogging of the filter cloth can be easily and reliably eliminated by backwashing.
[0036]
Moreover, since 1.5 to 2 times the amount of slaked lime required for neutralizing hydrogen chloride contained in the exhaust gas is supplied to the inlet side of the bag filter 11, the hydrogen chloride discharged from the ash melting furnace 2 is mainly used. The acidic gas as a component can be neutralized almost certainly. Moreover, since the slaked lime powder supplied in large quantities acts as a coating agent for protecting the filter cloth, the durability of the filter cloth can be improved.
[0037]
Furthermore, since the average particle size of powdered slaked lime is 3.5 to 7.5 μm, the filter cloth is protected against fine molten fly ash that cannot pass through the gaps of slaked lime powder of these particle sizes. Nara can be captured. The molten fly ash captured by the filter cloth can be easily peeled off by backwashing together with slaked lime.
[0038]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described with reference to Tables 2 to 5, FIG. 2 and FIG. In this example, the 3500 nm ³ / h or 4500 nm ³ / h as the flow rate of the exhaust gas as the target, as 4500 mg / Nm ³ the concentration of hydrogen chloride, 1.5 times the amount to neutralize the hydrogen chloride of lime It was set to add powder. The slaked lime powder has an average particle size of 3.5 to 7.5 μm.
[0039]
The experimental results according to this example are shown in Tables 2 and 3. Table 2 shows the experimental results when the target of the exhaust gas flow rate is set to 3500 Nm ³ / h, and Table 3 shows the experimental results when the target of the exhaust gas flow rate is set to 4500 Nm ³ / h. In other words, in Tables 2 and 3, the flow rate Q of the exhaust gas is a result of measuring the flow rate of the exhaust gas at approximately 180 ° C. that is actually supplied to the bag filter 11 in the pipe line 30f. The filtration rate V is a calculation result obtained by dividing the exhaust gas flow rate Q by the filtration area of the filter cloth, as shown in the following formula (1). Further, the concentration of HCl is the concentration of hydrogen chloride with respect to the exhaust gas after passing through the filter cloth in the bag filter 11. Since the exhaust gas flow rate Q and the HCl concentration fluctuate within a predetermined range, the average values are shown in Tables 2 and 3.
V = Q / (filtering area of the filter cloth) (1)
[0040]
[Table 2]

[0041]
[Table 3]

[0042]
Table 4 and FIG. 2 summarize Table 2 and Table 3 above. From Table 4, it can be seen that when the average filtration rate V is 0.60, the concentration of HCl is much lower than when the average is 0.79. Further, it can be seen from FIG. 2 that the concentration of HCl increases rapidly from the point when the filtration rate exceeds 0.7.
[0043]
[Table 4]

[0044]
Therefore, the target value of the filtration speed V is set to about 0.79 m / min, about 0.7 m / min, and about 0.60 m / min, so that the differential pressure between the exhaust gas inflow side and the outflow side in the filter cloth The differential pressure of the fabric was measured. The results are shown in Table 5, and FIG. 3 is a graph of Table 5. These filtration rates V were adjusted by changing the exhaust gas flow rate while keeping the filtration area of the filter cloth constant. Moreover, the slaked lime and molten fly ash adhering to the said filter cloth were excluded by carrying out backwashing of the filter cloth for every predetermined time interval. This backwashing uses air of a predetermined pressure of ^{2 to} 5 kg / cm ² , sets the valve to supply the air to a predetermined time of 0.1 to 0.2 seconds, and The valve closing time was set to a predetermined time of 5 to 20 minutes. This condition of backwashing is a condition generally performed in a normal bag filter.
[0045]
[Table 5]

[0046]
As is clear from FIG. 3, when the filtration rate is 0.79 m / min, the filter cloth differential pressure increases day by day, and it is confirmed that the effect of eliminating clogging due to backwashing cannot be obtained sufficiently. did it. On the other hand, when the filtration rate is 0.7 m / min, the filter cloth differential pressure rises for about 10 days from the start of the experiment, but after that, at a constant pressure below the allowable pressure (about 190 mmH ₂ O in this example). It was decided to change. Furthermore, when the filtration rate was 0.60 m / min, the result was a constant transition at a lower pressure (in the range of 120 to 130 mmH ₂ O in this example) than when the filtration rate was 0.7 m / min. .
[0047]
Therefore, by setting the filtration speed to 0.7 m / min or less, it is possible to easily eliminate clogging of the filter cloth by regular backwashing and stably capture the molten fly ash over a long period of time. I was able to confirm that it was possible.
[0048]
In order to set the filtration rate low, the flow rate of the exhaust gas discharged from the ash melting furnace 2 is reduced or the filtration area of the filter cloth is increased. In this case, the reduction in the flow rate of the exhaust gas leads to a decrease in the melting treatment capacity of the incineration residue in the ash melting furnace 2, and the increase in the filtration area of the filter cloth leads to an increase in equipment costs accompanying an increase in the size of the bag filter 11. For this reason, the filtration speed is set to 0.4 m / min or more in order to avoid a decrease in the melting processing capacity of the incineration residue in the ash melting furnace 2 as much as possible and to avoid an increase in equipment cost due to the enlargement of the bag filter 11. It is preferable to do. However, this filtration rate is more preferably set to, for example, 0.6 m / min or more for the reason described above.
[0049]
Further, for example, if the incineration residue of 14.5 tons (14.5 t / day) is melted per day, the exhaust gas is 1320 Nm ³ / h when the atmospheric temperature in the ash melting furnace 2 is maintained at 1300 ° C. However, when the atmospheric temperature is maintained at 1200 ° C., an experimental result has been obtained that the discharge flow rate is 1170 Nm ³ / h. That is, by reducing the temperature from 1300 ° C. to 1200 ° C., the amount of combustion gas discharged from the burner 2b is reduced, so the flow rate of exhaust gas discharged from the ash melting furnace 2 is reduced to about 11%. Can do.
[0050]
On the other hand, by mixing the thermite agent into the incineration residue and generating heat, it is possible to maintain the atmospheric temperature in the ash melting furnace 2 at the above-mentioned 1300 ° C. while maintaining the heat generation capability of the burner 2b at 1200 ° C. . That is, by using the thermite agent, it is possible to reduce the flow rate of the exhaust gas by about 11% without reducing the melting capacity of the incineration residue in the ash melting furnace 2.
[0051]
Therefore, by introducing the thermite agent into the ash melting furnace 2 together with the incineration residue, the processing capacity of the existing ash melting furnace 2 is not reduced, and the filtration area of the filter cloth in the bag filter 11 is not increased. The filtration speed in the bag filter 11 can be adjusted to 0.7 m / min or less.
[0052]
The thermite agent is a mixture of powdered iron oxide and powdered aluminum at a certain ratio (ratio in which the molar ratio of iron oxide to aluminum is 1: 2), and a predetermined temperature ( For example, by heating to 1050 to 1100 ° C., heat is generated by the thermite reaction shown in the following formula (2). The thermite reaction formula is as shown in the following formula (2).
Fe ₂ O ₃ + 2Al = 2Fe + Al ₂ O ₃ +198.3 kcal (2)
In this thermite reaction, a reaction heat of 198.3 kcal can be obtained from 1 mol of iron oxide and 2 mol of aluminum.
[0053]
Moreover, when using the said thermite agent, it is preferable to comprise the said ash melting furnace 2 into the structure which adjusts the injection amount of a thermite agent according to the quantity of the incineration residue thrown in.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, the filtration speed in the filter cloth of the bag filter is set to 0.4 to 0.7 m / min. In order to neutralize the acid gas, for example, even when 1.5 to 2 times the amount of slaked lime powder required for the neutralization is introduced into the bag filter inlet, the slaked lime is clogged in the filter cloth. The slaked lime and molten fly ash can be easily peeled from the filter cloth by backwashing. Therefore, clogging of the filter cloth can be easily and reliably eliminated by backwashing.
[0055]
According to the invention described in claim 2, since the amount of slaked lime powder 1.5 to 2 times the amount required for neutralization of the acidic gas contained in the exhaust gas is supplied to the inlet side of the bag filter, The acid gas discharged from the ash melting furnace can be almost certainly neutralized. In addition, since a large amount of slaked lime powder functions as a coating agent that protects the filter cloth, it is possible to improve the durability of the filter cloth.
[0056]
According to the invention described in claim 3, since powder slaked lime having an average particle size of 3.5 to 7.5 μm is adopted, a fine molten fly ash of this particle size is filtered with a filter cloth. If protected, it can be captured. The molten fly ash captured by the filter cloth can be easily and reliably peeled from the filter cloth by backwashing together with slaked lime.
[0057]
According to the invention described in claim 4, since the ash melting furnace is provided with a burner and has a structure in which the thermite agent is introduced, the amount of heat generated by the burner combustion is reduced by an amount corresponding to the amount of heat generated by the thermit agent. can do. For this reason, since the discharge amount of the combustion gas of the burner can be reduced, the amount of exhaust gas discharged from the ash melting furnace can be reduced. Therefore, the filtration rate can be set to 0.7 m / min or less without reducing the processing capacity of the ash melting furnace and without increasing the equipment cost due to the enlargement of the bag filter.
[0058]
Also in the invention according to claim 5, since the discharge amount of the burner combustion gas can be reduced by introducing the thermite agent into the ash melting furnace, without reducing the processing capacity of the ash melting furnace, and The filtration speed can be set to 0.7 m / min or less without increasing the equipment cost due to the enlargement of the bag filter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a molten fly ash trap shown as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the filtration rate and the hydrogen chloride concentration shown in the examples of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between elapsed days and filter cloth differential pressure shown in the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Molten fly ash trap 2 Ash melting furnace 2b Burner 11 Bag filter

Claims

A molten fly ash capturing device that is installed at a position downstream of a line that discharges exhaust gas generated in an ash melting furnace to the atmosphere and includes a bag filter that captures molten fly ash contained in the exhaust gas,
The bag filter is a molten fly ash trapping device characterized in that the filtration speed of the filter cloth is set to 0.4 to 0.7 m / min.

2. The molten fly according to claim 1, wherein 1.5 to 2 times the amount of slaked lime powder required to neutralize the acid gas contained in the exhaust gas is supplied to the inlet side of the bag filter. Ash catcher.

The molten fly ash trapping device according to claim 2, wherein the slaked lime powder has an average particle size of 3.5 to 7.5 µm.

In the molten fly ash capturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an ash melting furnace having a structure in which an incineration residue is heated by a burner as the ash melting furnace is used.
A molten fly ash trapping device characterized in that the ash melting furnace has a structure in which a thermite agent that starts a reaction by heating the burner is charged.

A molten fly ash capturing method using the molten fly ash capturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an ash melting furnace having a structure in which an incineration residue is heated with a burner as the ash melting furnace,
A molten fly ash capturing method, wherein a thermite agent that starts a reaction by heating the burner is charged into the ash melting furnace.