JP2006061749A - 飛灰処理方法および廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 飛灰の溶融スラグ中の重金属類の濃度を低減する。
【解決手段】 廃棄物１を処理した排ガス中に含まれる飛灰を回収して溶融スラグ７化する飛灰処理方法において、回収された飛灰を酸化雰囲気中で加熱して飛灰中の重金属類を除去した後に溶融スラグ化することにより、飛灰に含まれる重金属類の量を減らせるので、この飛灰の溶融スラグ中の重金属類の濃度を低減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物を処理した排ガス中に含まれる飛灰を回収して溶融スラグ化する技術に関する。

廃棄物の処理システムの一例として、廃棄物を熱分解し、生成された熱分解ガスおよび熱分解残渣に含まれた可燃物を燃焼し、この燃焼熱で熱分解ガスおよび熱分解残渣に含まれる不燃物を溶融して溶融スラグ化することが行われている（例えば、特許文献１参照）。つまり、溶融スラグ化することにより、不燃物を例えば建材や舗装材の骨材などの有価物とすることができるからである。また、特許文献１では、燃焼排ガスが導入される下流側の機器、例えば高温空気加熱器、廃熱ボイラ、およびバグフィルタなどの機器内に沈降または捕集された飛灰を回収して溶融スラグ化するようにしている。

特開２００３−２６９７１３号公報（第２−３頁、第１図）

排ガス中に重金属（例えば、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｄなど）が含まれていると、それらの重金属は溶融スラグに移行する。この場合、重金属類は溶融スラグ中で安定した形態で閉じ込められており、建材や舗装材の骨材として有効利用しても環境に対して安全であるが、重金属類濃度が低い溶融スラグの方が品質の高いスラグとして評価される。

本発明の課題は、飛灰の溶融スラグ中の重金属類の濃度を低減することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、廃棄物を処理した排ガス中に含まれる飛灰を回収して溶融スラグ化する飛灰処理方法において、回収された飛灰を加熱して飛灰中の重金属類を除去した後に溶融スラグ化することを特徴とする。

これによれば、飛灰に含まれる重金属類を減らせるので、この飛灰の溶融スラグ中の重金属類の濃度を低減することができる。

この飛灰処理方法を実施する装置は、廃棄物を熱分解して生じた熱分解ガスおよび熱分解残渣に含まれる可燃物を燃焼して、熱分解ガスおよび熱分解残渣に含まれる不燃物を溶融スラグ化する燃焼溶融炉と、この燃焼溶融炉の排ガスが導入される下流側の機器内に溜まった飛灰を回収する手段と、回収された飛灰を加熱して飛灰中の重金属類を気化させる加熱炉と、この加熱炉から排出される飛灰を燃焼溶融炉に供給する手段とを備えて構成することができる。

この場合において、加熱炉から排出される重金属類を含むガスを冷却する冷却器と、この冷却器で固化された重金属類を捕集するフィルタとを備えて構成することにより、重金属類を回収するようにする。

本発明によれば、飛灰の溶融スラグ中の重金属類の濃度を低減することができる。

以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の飛灰処理方法を適用してなる一実施形態の廃棄物処理装置の構成図である。廃棄物処理装置は、図１に示すように、廃棄物１を熱分解反応器３で熱分解し、生成された熱分解ガスや熱分解残渣中に含まれる不燃物を燃焼溶融炉５で溶融スラグ化して処理した後、高温空気加熱器９およびボイラ１１で燃焼排ガスの熱を回収し、排ガス中の飛灰や有害物をバグフィルタ１３によって捕集除去するようになっている。

熱分解反応器３は、例えば、回転ドラム式のものが用いられ、適当な大きさ（例えば、１５０ｍｍ）に破砕された廃棄物１が投入される。熱分解反応器３は、低酸素雰囲気で廃棄物１を加熱して、可燃性の熱分解ガスとチャーなどの可燃物および金属などの不燃物からなる熱分解残渣とを生成する。熱分解ガスは燃焼溶融炉５に供給される。熱分解残渣は、図示していない分別装置において、主にチャーなどの可燃物からなる粉粒体が分離され、分離された粉粒体が燃焼溶融炉５に供給される。

燃焼溶融炉５では、熱分解ガスおよび粉粒状の可燃物が燃焼される。この燃焼熱（例えば、１３００℃）で、熱分解ガスおよび可燃物に混入していた粉粒状の不燃物のほとんどが溶融されて溶融スラグ７となる。溶融スラグ７は、燃焼溶融炉５の底の排出口から図示していない水槽に落下して急冷固化されて製品として系外に搬出される。

燃焼溶融炉５の排ガスは高温空気加熱器９に排出される。高温空気加熱器９は、内部に空気が通流する伝熱管を有して構成され、排ガスの熱で空気を加熱するようになっている。なお、高温空気加熱器９で加熱された空気は、例えば、熱分解反応器３などの熱源として用いられる。高温空気加熱器９から排出された排ガスは、ボイラ１１で熱回収された後、バグフィルタ１３（ＢＦ）に導かれる。バグフィルタ１３では排ガス中の飛灰や有害物が除去される。バグフィルタ１３から排出された排ガスは、必要に応じてさらに浄化処理され図示していない誘引送風機を介して煙突から大気中に排出される。

次に、本実施形態の特徴部の構成について説明する。燃焼溶融炉５から排出される排ガス中には、重金属類を含む飛灰が含まれている。これらの飛灰は、高温空気加熱器９やボイラ１１において重力沈降などにより捕集されるとともに、バグフィルタ１３にて捕集されるようになっている。これらの機器に捕集された飛灰は、回収装置１５によって回収されるようになっている。回収装置１５は、例えば、フィーダなどの周知の装置で構成され、回収した飛灰は加熱炉１７に供給される。加熱炉１７は、例えば、焼成キルンを用いることができる。焼成キルンは、横置きしたドラムの両端を回転可能に封止して形成されている。加熱炉１７は、一端に飛灰の供給口が設けられ、他端に飛灰の排出口が設けられている。飛灰の供給口は回収装置１５に連結され、飛灰の排出口は、例えば、気流搬送手段などの供給装置１９を介して燃焼溶融炉５の入口に連通されている。一方、加熱炉１７の飛灰の供給口の反対側の端にバーナが設けられ、このバーナから加熱炉１７内に燃焼ガスが噴射されるようになっている。加熱炉１７の一端に設けられた排気口は冷却器２１に連通されている。冷却器２１の排気口はバグフィルタ２３を介してバグフィルタ１３の流入側に連結されている。

このように構成された特徴部の動作について説明する。一般に、廃棄物１には微量の重金属類（Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｚｎ）が含まれている。この重金属類は、燃焼溶融炉５内で気化して飛灰と共に排出される。燃焼溶融炉５から排出される排ガスは、高温空気加熱器９やボイラ１１において熱回収されると同時に、排ガス中の飛灰の一部が高温空気加熱器９やボイラ１１の伝熱管に付着したり、重力沈降などによって高温空気加熱器９やボイラ１１に捕集される。ボイラ１１から排出される排ガスはバグフィルタ１３に導入され、ここにおいて排ガス中の残りの飛灰が捕集される。これらの高温空気加熱器９、ボイラ１１およびバグフィルタ１３に捕集された飛灰は、回収装置１５によって回収され、加熱炉１７に供給される。

回収装置１５によって回収される飛灰には、燃焼溶融炉５で気化した廃棄物中の重金属類が多く含まれている。すなわち、気化した重金属類は、高温空気加熱器９やボイラ１１における温度低下によって、飛灰の表面で固化して飛灰に付着した状態で回収装置１５によって回収される。特に飛灰は粒径が比較的小さいので単位重量当たりの付着量が多い。

重金属類が多く付着した飛灰は、高温空気加熱器９やボイラ１１の伝熱管に衝突して落下したり、バグフィルタ１３に捕集されたりして回収装置１５に回収され、回収装置１５により本実施形態の特徴部である加熱炉１７に供給される。

加熱炉１７に供給された飛灰は、回転するドラム内でバーナにより加熱されながら、供給口から他端の排出口に搬送される。本実施形態では、供給口から排出口に達するまでの滞留時間を、例えば、２０分に調整し、加熱炉１７内の温度を例えば１０００℃に調整している。また、加熱炉１７内は、酸化雰囲気に保持されている。これにより、加熱炉１７のドラム内に供給された飛灰が加熱され、飛灰の表面などに付着していた重金属類が気化する。このとき、例えば、Ｐｂなどの重金属は、次式（１）に示すように、加熱に伴って発生する塩化水素ＨＣｌによってＰｂＯが塩化され、塩化物ＰｂＣｌ２となって気化する（塩化物揮発）。また、例えばＣｒやＺｎなどの比較的塩化物生成反応が起こりにくい重金属は金属状揮発により気化する。

ＰｂＯ＋２ＨＣｌ＝ＰｂＣｌ２＋Ｈ２Ｏ （１）
このようにして重金属類が除去された飛灰は、加熱炉１７の排出口から供給装置１９により排出され、燃焼溶融炉５に供給される。燃焼溶融炉５に供給された飛灰は溶融スラグ化され、炉底から溶融スラグ７として排出される。

一方、加熱炉１７から排出された重金属類を含むガスは、冷却器２１で冷却されて固化され、バグフィルタ２３に捕集されて回収される。バグフィルタ２３から排出された排ガスは、バグフィルタ１３の入口側に供給されて排気される。

本実施形態によれば、加熱炉１７において飛灰中の重金属類が除去されることから、溶融スラグ７中の重金属類の濃度を低減することができる。

ここで、本実施形態による重金属類の除去効果について、図２を示して説明する。図２は、ボイラ１１およびバグフィルタ１３で採取した試料飛灰Ａ、Ｂを、酸化雰囲気に保った電気炉にて１０００℃で所定時間（１０分、２０分）加熱した際のＰｂ除去率（％）を示した表である。Ｐｂ除去率とは、加熱後の試料飛灰のＰｂ濃度を加熱前の試料飛灰のＰｂ濃度で割った値である。この表から判るように飛灰中のＰｂを効果的に低減できる。なお、飛灰を２０分加熱することによりＰｂ除去率を平均で８０％程度確保できる。

このように本実施形態によれば、回収された飛灰を酸化雰囲気中で加熱して飛灰中の重金属類を除去した後に溶融スラグ化することにより、飛灰に含まれる重金属類の量を減らせるので、この飛灰の溶融スラグ７中の重金属類の濃度を低減することができる。

また、加熱炉１７内を酸化雰囲気にすることで、加熱炉１７内に不活性ガスを供給したり、加熱炉１７内に還元剤を供給したりする設備を省略できる。

本発明の飛灰処理方法を適用してなる一実施形態の廃棄物処理装置の構成図である。 ボイラ１１およびバグフィルタ１３で採取した試料飛灰Ａ、Ｂを、酸化雰囲気に保った電気炉にて１０００℃で所定時間（１０分、２０分）加熱した際のＰｂ除去率（％）を示した表である。

符号の説明

３ 熱分解反応器
５ 燃焼溶融炉
９ 高温空気加熱器
１１ ボイラ
１３ バグフィルタ
１７ 加熱炉
２１ 冷却器
２３ バグフィルタ

Claims (4)

1. 廃棄物を処理した排ガス中に含まれる飛灰を回収して溶融スラグ化する飛灰処理方法において、回収された前記飛灰を加熱して前記飛灰中の重金属類を除去した後に溶融スラグ化することを特徴とする飛灰処理方法。
2. 廃棄物を熱分解して生じた熱分解ガスおよび熱分解残渣に含まれる可燃物を燃焼して、前記熱分解ガスおよび前記熱分解残渣に含まれる不燃物を溶融スラグ化する燃焼溶融炉を備えた廃棄物処理装置において、
   前記燃焼溶融炉の排ガスが導入される下流側の機器内に溜まった飛灰を回収する手段と、回収された前記飛灰を加熱して前記飛灰中の重金属類を気化させる加熱炉と、前記加熱炉から排出される前記飛灰を前記燃焼溶融炉に供給する手段とを備えたことを特徴とする廃棄物処理装置。
3. 前記加熱炉から排出される前記重金属類を含むガスを冷却する冷却器と、該冷却器で固化された前記重金属類を捕集するフィルタとを備えたことを特徴とする請求項２に記載の廃棄物処理装置。
4. 前記加熱炉内は酸化雰囲気であることを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物処理装置。
   

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