JP2006038259A - クロム含有廃棄物の焼却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 クロム含有廃棄物、特にクロム含有量（Ｔ−Ｃｒ）４０００ｍｇ／ｋｇ以上もの高クロム含有廃棄物であっても、有害な六価クロムの生成を抑制させつつ焼却し得るクロム含有廃棄物の焼却処理方法を提供する。
【解決手段】 クロム含有廃棄物を流動層焼却炉において０．７以下の空気比で焼却する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、クロム含有廃棄物の焼却方法に関し、詳細には、下水汚泥や都市ごみなどの廃棄物であって、その廃棄物中にクロムを多く含有するクロム含有廃棄物の焼却方法に関するものである。

下水汚泥や都市ごみなどの廃棄物が増加の一途をたどる昨今、その処理は焼却処理が一般的になり、その焼却処理には気泡流動層焼却炉が従来より主として用いられてきた。この気泡流動層焼却炉は、流動砂として粒径が１ｍｍ以下（０．３〜０．９ｍｍ程度）のケイ砂を用いて流動層を形成し、この流動砂を高温に保持した状態で廃棄物を投入し、流動媒体の持つ熱容量と攪拌作用により廃棄物を燃焼させる形式の炉である。しかし近年、この気泡流動層焼却炉に対して、廃棄物性状の変動への対応、より高レベルの排ガス処理、より効率的な敷地利用といったニーズから、排ガスをサイクロンに導いて流動砂を分離し、流動砂を炉内に戻すようにした循環流動層焼却炉が用いられている（例えば、特開２００２−１４７７２５号公報（特許文献１）参照）。

この循環流動層焼却炉は、図３に示すように、焼却炉本体１２とホットサイクロン１３で構成された炉１１であって、高速のガス流速に伴って、高温の流動砂が焼却炉本体１２とサイクロン１３間を循環するものである。図示の循環流動層焼却炉１１では、廃棄物はループシール１４の出口に投入され、流動砂と共に、１次空気、２次空気と激しく混合攪拌され、瞬時に分解、燃焼する。また、流動砂は、燃焼排ガスと共に焼却炉本体１２の外へ飛び出すが、ホットサイクロン１３により捕集され再度炉内へ循環される。なお、図において、１５はリターンシュート部、１６は燃焼室、１７は排ガスの排出口、１８はダウンカマー、１９は１次空気の吹込み口、２０は２次空気の吹込み口、２１は燃料の供給口、２２は起動バーナ、２３は不燃物の取出し口、２４は廃棄物の投入口である。

上記構成の循環流動層焼却炉では、高速のガス流による廃棄物の攪拌と流動砂の循環を行うことができ、完全燃焼を促進できる。また、熱容量の大きい流動砂の循環により、燃焼室の温度を均一にできる。また、高い廃棄物面積負荷を実現でき、炉の大きさをコンパクトにできる。などといった利点がある。

ところで、上述した流動層焼却炉では、廃棄物を焼却する際、廃棄物の性状にもよるが、一般に空気比を１．３程度に制御して経済的な焼却が行われているが、クロムを含有する廃棄物（クロムを含有する汚泥など）ではクロムが酸化して有害な六価クロムを生成することになり問題となる。この対策として、廃棄物中のクロムを無害化するため、空気比を下げ、焼却炉内の雰囲気を還元性雰囲気に制御して焼却することが行われているが、空気比を１程度に下げた場合、これまでも、クロム含有量の比較的低い（クロム含有量４０００ｍｇ／ｋｇ未満）汚泥であれば、六価クロムの生成を抑制し得る効果が認められていたが、クロム含有量が４０００ｍｇ／ｋｇ以上もの高クロム含有汚泥になると、六価クロムへの酸化抑制の効果が得にくく、六価クロムが焼却炉から排出されてしまうことが懸念され、十分に空気比を下げての焼却はなされていないのが実状である。
特開２００２−１４７７２５号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなしたものであって、その目的は、クロム含有廃棄物、特にクロム含有量（Ｔ−Ｃｒ）４０００ｍｇ／ｋｇ以上もの高クロム含有廃棄物であっても、有害な六価クロムの生成を抑制させつつ焼却し得るクロム含有廃棄物の焼却処理方法を提供するものである。

本発明者等は、上記の課題を解決するべく鋭意研究、実験を行った。その結果、焼却炉において、特に循環流動層焼却炉において、クロム含有量（Ｔ−Ｃｒ）４０００ｍｇ／ｋｇ以上もの高クロム含有廃棄物を０．７以下の空気比で焼却処理しても六価クロムが生成されないことを確認し、以下に示す本発明を完成させたものである。なお、詳細を後記するが、空気比を１とした場合にも六価クロムが生成する理由としては、空気比１の空気量を吹き込んでも、焼却炉の構造上、全ての空気が燃焼に寄与するわけではなく、いくらかの空気はそのまま炉外に排出される。そのため、クロムと酸素との接触回数が増加し、六価クロム生成の抑制効果が減少したものと考えられる。

本発明（請求項１）に係るクロム含有廃棄物の焼却処理方法は、クロム含有廃棄物を流動層焼却炉において０．７以下の空気比で焼却するものである。

本発明（請求項２）に係るクロム含有廃棄物の焼却処理方法は、上記請求項１に係るクロム含有廃棄物の焼却処理方法において、流動層焼却炉を、循環流動層焼却炉とするものである。なお、循環流動層焼却炉とする理由は、従来の気泡流動層焼却炉では、空気比が１．０以下となると、流動層での廃棄物の燃焼率が下がるため、流動層部の温度が下がり、流動層部とフリーボード部に温度差が付きやすくなるという問題があるが、空気比を０．７以下に下げた場合に更に温度差が増すことが懸念される。そのため、気泡流動層焼却炉では、空気比を０．７以下に下げても、六価クロムの生成を安定して抑制した焼却処理が期待し得ないことが想定されるためである。

本発明に係るクロム含有廃棄物の焼却処理方法によれば、流動層焼却炉における空気比を０．７以下にして、クロム含有量（Ｔ−Ｃｒ）４０００ｍｇ／ｋｇ以上もの高クロム含有廃棄物であっても、有害な六価クロムを生成させることなく焼却することができる。

図１は、本発明方法を適用する実験設備をフローとして示す説明図であって、１は流動層焼却炉、２は二次燃焼室、３は冷却器、４はバグフィルターをそれぞれ示す。

流動層焼却炉１は、処理能力が１５〜２０ｋｇ／時間の気泡流動層焼却炉であるが、本焼却炉には低空気比での運転を可能とするために、流動層部の温度を調整する機能を具備している。流動層焼却炉１には脱水ケーキの投入装置５が接続され、更に空気を送気する流動ブロワ６と燃料である都市ガスを送気する流路７が接続されている。また、二次燃焼室２にも、空気を送気する流動ブロワ６と燃料である都市ガスを送気する流路７が接続されている。

上記の実験設備では、投入装置５により流動層焼却炉１に投入された脱水ケーキは、低空気比で熱分解され排ガスとして炉外に排出される。排ガス中に含まれる未燃分は、二次燃焼室２で完全燃焼された後、冷却器３、バグフィルター４で排ガス処理される。処理後の排ガスは煙突より排気される。

上記の実験設備を用い、表１に示す性状の脱水ケーキを準備し、表１に示す空気比でクロム含有廃棄物を焼却処理した。なお、本焼却処理は、流動層焼却炉１において低空気比による六価クロムの生成が抑制されることを確認するものであるため、ケース１〜７は流動層焼却炉１と二次燃焼室２の間で、焼却灰のサンプリングを行った。なお、流動層の加熱温度は設定温度で７５０〜８００℃、サンプリング時間は約３〜８時間とし、焼却灰のサンプリング方法はＪＩＳ Ｚ ８８０８に準拠した。

表１は、上述の実験によりサンプリングした、各ケース毎の焼却灰中の六価クロムの分析結果である。ここで一般的に空気比とは、空気比＝焼却炉に投入される空気風量／必要理論空気量で表され、必要理論空気量は廃棄物及び補助燃料の可燃分組成より理論上必要となる空気量である。また、図２は、表１における空気比と六価クロム転換率の関係を示すグラフ図である。

表１及び図２より明らかなように、流動層焼却炉の空気比を下げることにより、焼却灰中の六価クロムの生成が抑制されることが分かる。この傾向が見られる理由として、空気比を下げることにより焼却炉内の残存酸素量が減少し、残存酸素とクロムの接触回数が減ることによるものと考えられる。そして、六価クロム濃度は、空気比０．７６で焼却した時が最も低く１８０ｍｇ／ｋｇとなっており、これを六価クロム転換率で表すとほぼ０％となるが、確実に六価クロム転換率を０％とするためには空気比を０．７以下に設定して焼却処理を行うことが好ましい。

なお、上記の実施例では、気泡流動層焼却炉を例に説明したが、この気泡流動層焼却炉では、流動層での汚泥燃焼率が低下し、炉内温度バランスの維持が難しくなるため、高温の流動砂が循環し炉内温度が均一に保持し得る循環流動層焼却炉であれば同様の傾向が十分に期待でき、特にクロム含有量（Ｔ−Ｃｒ）４０００ｍｇ／ｋｇ以上の高クロム含有廃棄物の焼却に適していると思われる。

本発明方法を適用する実験設備をフローとして示す説明図である。 空気比と焼却灰中の六価クロム転換率との関係を示すグラフ図である。 循環流動層焼却炉の炉本体とサイクロンの一部を切り欠いて示す説明図である。

符号の説明

１：流動層焼却炉 ２：二次燃焼室 ３：冷却器
４：バグフィルター ５：脱水ケーキ投入装置 ６：流動ブロワ
７：流路

Claims (2)

1. クロム含有廃棄物を流動層焼却炉において０．７以下の空気比で焼却することを特徴とするクロム含有廃棄物の焼却処理方法。
2. 流動層焼却炉が、循環流動層焼却炉である請求項１に記載のクロム含有廃棄物の焼却処理方法。
   
   

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