JP2006281079A

JP2006281079A - 飛灰の含有塩素低減装置および方法

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Publication number: JP2006281079A
Application number: JP2005103867A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Okada; 康生岡田; Makoto Yamamoto; 山本　　誠; Tomio Sugimoto; 富男杉本
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】焼却飛灰の塩素濃度を、大量の水を使わずに０．１ｗｔ％以下まで低減させることができ、以てセメント原料への利用を可能にすること。
【解決手段】飛灰を水洗する第１水洗槽と、第１水洗槽に設けられた第１の塩素濃度計と、第１水洗槽内の飛灰と水の第１混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第１のケーキにする第１脱水手段と、前記第１のケーキを水洗する第２水洗槽と、該第２水洗槽内の飛灰と水の第２混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第２のケーキにする第２脱水手段とを備え、該第２のケーキの残留塩素濃度がある濃度以下に収まるように、前記第１の塩素濃度計の検出濃度値によって前記第１の混合液体を成す飛灰の量と、飛灰と水の割合を決定し、前記第１脱水手段の脱水率を決定し、前記第１ケーキの含水率に基づいて前記第２混合液体を成す飛灰と水の割合を決定するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼焼却設備の排ガス流路で回収される飛灰を、セメント原料などに利用できるようにするための飛灰の含有塩素低減装置および方法に関するものである。

燃焼焼却設備の排ガス流路で回収される飛灰には約１０ｗｔ％程度の塩素が含まれている。セメント原料にするには塩素濃度を０．１ｗｔ％以下まで低減させる必要がある。飛灰を水洗することで脱塩素化することは可能であるが、この方法は膨大な量の洗浄水を発生する結果となり、現実的には困難と言われていた（特許文献１）。更に焼却時にアルカリ金属等を存在せしめ、次いで焼却飛灰を洗浄する焼却飛灰の回収方法がある（特許文献２）。
また更に、溶融飛灰を水洗、脱水により、排水と洗浄残査を水洗、脱水により、排水と洗浄残査を得る第２の水洗工程を持つ溶融飛灰の塩素除去方法が記載されている（特許文献２）。

特開平１１−３００３１０号公特開平１１−３５１５４６号公特開２００３−３３４５１０号公

本発明の目的は、焼却飛灰の塩素濃度を、大量の水を使わずに０．１ｗｔ％以下まで低減させることができ、以てセメント原料への利用を可能にする飛灰の含有塩素低減装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る飛灰の含有塩素低減装置は、燃焼焼却設備の排ガス流路で回収される飛灰を水洗する第１水洗槽と、該第１水洗槽に設けられた第１の塩素濃度検出手段と、該第１水洗槽内の飛灰と水の第１混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第１のケーキにする第１脱水手段と、前記第１のケーキを水洗する第２水洗槽と、該第２水洗槽内の飛灰と水の第２混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第２のケーキにする第２脱水手段とを備え、該第２のケーキの残留塩素濃度がある用途に用いる場合に条件となる濃度以下に収まるように、前記第１の塩素濃度検出手段の検出濃度値によって前記第１の混合液体を成す飛灰の量と、飛灰と水の割合を決定し、前記第１脱水手段の脱水率を決定し、前記第１ケーキの含水率に基づいて前記第２混合液体を成す飛灰と水の割合を決定するように構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、第１の水洗槽で飛灰に水を加えて水洗することで、飛灰に付着していたＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ_２等の塩素成分は水に溶ける。この状態で第１の脱水手段によって脱水されるので、脱水された水と一緒に塩素成分が除かれ、第１のケーキ内に残留する塩素の絶対量は大幅に減少する。ここで、脱水率を高めるほど、除かれる塩素の量は増加し、その分、第１のケーキ内に残留する塩素の絶対量を少なくできる。塩素は飛灰の粒内に入り込んで固相中に存在するのではなく、飛灰の粒子間に存在（含水）する水相中に溶けて存在しているからである。すなわち、脱水処理によって固体である飛灰自体の絶対量は変わらず、含水量が変わる。含水量が減ることは、飛灰全量（固体の飛灰の重量＋飛灰粒子間に存在する水の重量）に対する塩素の総量の減少を意味し、これは飛灰全量に対する塩素濃度が小さくなることを意味する。

該第１のケーキは第２水洗槽内で再び水の供給を受けて水洗される。これにより、水が増えた分、水中塩素濃度は小さくなる。この状態で、第２脱水手段によって脱水され、脱水された水と一緒に塩素成分が除かれる。脱水率を高めることで、第２のケーキ内に残留する水の量が減るため、塩素の絶対量も大幅に減少し、第２のケーキの塩素濃度を充分に小さくすることが可能である。

本発明によれば、第２のケーキの残留塩素濃度がある用途に用いる場合に条件となる濃度以下に収まるように、前記第１の塩素濃度検出手段の検出濃度値によって前記第１の混合液体を成す飛灰の量と、飛灰と水の割合を決定し、前記第１脱水手段の脱水率を決定し、前記第１ケーキの含水率に基づいて前記第２混合液体を成す飛灰と水の割合を決定するように構成されている。従って、この２段階の水洗及び脱水工程により、焼却飛灰の塩素濃度を、大量の水を使わずに０．１ｗｔ％以下まで低減させることができ、以てセメント原料への利用を可能にすることができる。

本発明の第２の態様に係る飛灰の含有塩素低減装置は、第１の態様において、前記第１混合液体を成す水の量を予め一定量にしておき、飛灰の量を漸次増加し、前記第１の塩素濃度検出手段の検出濃度値によって前記飛灰の量を決定するように構成されていることを特徴とするものである。
飛灰中の初期塩素濃度はばらついているのが通常であるため、使用する水の量を一定にし、飛灰の量を変えることで、上記ばらつきに容易に対処することができる。

本発明の第３の態様に係る飛灰の含有塩素低減装置は、第１又は第２の態様において、前記第２水洗槽に第２の塩素濃度検出手段が設けられ、該第２の塩素濃度検出手段の検出濃度値により該第２水洗槽に水を追加可能に構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、第２水洗槽に第２の塩素濃度検出手段が設けられているので、第２のケーキの残留塩素濃度が、該第２のケーキをある用途に用いる場合に条件となる濃度以下に収まっていない場合、容易にそれを確認することができ、更に修正することができる。

本発明の第４の態様に係る飛灰の含有塩素低減方法は、燃焼焼却設備の排ガス流路で回収される飛灰を第１水洗槽で水洗し、該第１水洗槽内の飛灰と水の第１混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第１のケーキを生成し、前記第１のケーキを第２水洗槽で水洗し、該第２水洗槽内の飛灰と水の第２混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第２のケーキを生成し、該第２のケーキの残留塩素濃度がある用途に用いる場合に条件となる濃度以下に収まるように、前記第１の塩素濃度検出手段の検出濃度値によって前記第１の混合液体を成す飛灰の量と、飛灰と水の割合を決定し、前記第１脱水手段の脱水率を決定し、前記第１ケーキの含水率に基づいて前記第２混合液体を成す飛灰と水の割合を決定することを特徴とするものである。
本発明によれば、第１の態様と同様の作用効果が得られる。

本発明の第５の態様に係る飛灰の含有塩素低減方法は、第４の態様において、前記第１混合液体を成す水の量を予め一定量にしておき、飛灰の量を漸次増加し、前記第１の塩素濃度検出手段の検出濃度値によって前記飛灰の量を決定することを特徴とするものである。
本発明によれば、第２の態様と同様の作用効果が得られる。

本発明の第６の態様に係る飛灰の含有塩素低減方法は、第４又は第５の態様において、前記第２水洗槽に設けられた第２の塩素濃度検出手段の検出濃度値に応じて該第２水洗槽に水を追加することを特徴とするものである。
本発明によれば、第２の態様と同様の作用効果が得られる。

本発明によれば、焼却飛灰の塩素濃度を、大量の水を使わずに０．１ｗｔ％以下まで低減させることができ、以てセメント原料への利用を可能にすることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係る一実施の形態に係る飛灰の含有塩素低減装置を示す構成図である。本実施の形態に係る飛灰の含有塩素低減装置は、燃焼焼却設備の排ガス流路で回収される飛灰を水洗する第１水洗槽１と、第１水洗槽１に設けられた第１の塩素濃度計３と、第１水洗槽１内の飛灰と水の第１混合液体５を受け入れて脱水し、所定の含水率の第１のケーキ７にする第１脱水装置９と、前記第１のケーキ７を水洗する第２水洗槽１１と、第２水洗槽１１内の飛灰と水の第２混合液体１３を受け入れて脱水し、所定の含水率の第２のケーキ１５にする第２脱水装置１７を備えている。第１の塩素濃度計３は、公知の物が使用される。

そして、第２のケーキ１５の残留塩素濃度がある用途に用いる場合に条件となる濃度以下に収まるように、すなわち、本実施の形態では、飛灰をセメント原料に利用できるように残留塩素濃度に要求される条件を満たすように、第１の塩素濃度計３の検出濃度値によって各構成要素が以下のように構成されている。すなわち、第１の混合液体５を成す飛灰の量と、飛灰と水の割合を決定し、第１脱水装置９の脱水率を決定し、第１ケーキ７の含水率に基づいて第２混合液体１３を成す飛灰と水の割合を、それぞれ決定するように構成されている。

本実施の形態では、第１混合液体５を成す水の量を予め一定量にしておき、飛灰の量を漸次増加し、前記第１の塩素濃度計３の検出濃度値を制御部１９が受けて、該制御部１９の制御信号によって前記飛灰の供給流路２１に設けられた供給量調節バルブ２３の開度を調節し、飛灰の供給量を決定するように構成されている。

また、本実施の形態では、第２水洗槽１１に第２の塩素濃度計２５が設けられ、該第２の塩素濃度計２５の検出濃度値を制御部１９が受けて、該制御部１９の制御信号により第２水洗槽１１に水を供給するライン２９に設けられた供給量調節バルブ２７を開閉して、水を追加可能に構成されている。

図１において、符号３０は水供給ライン、符号３１、３３は撹拌羽根、符号３５，３７は液レベル計、符合４５，４６は逆流防止弁を示す。本実施の形態は、第１水洗槽１及び第２水洗槽１１のいずれも、そこに入れる水の量は一定としたものであり、該液レベル計３５，３７によって一定量に水が供給されるようになっている。

次に、上記実施の形態の作用を説明する。本実施の形態によれば、第１の水洗槽１で飛灰に水を加えて水洗することで、飛灰に付着していたＣａＣｌ_２等の塩素成分は水に溶ける。この状態で第１の脱水装置９によって脱水されるので、脱水された水４１と一緒に塩素成分が除かれ、第１のケーキ７内に残留する塩素の絶対量は大幅に減少する。ここで、脱水率を高めるほど、除かれる塩素の量は増加し、その分、第１のケーキ７内に残留する塩素の絶対量を少なくできる。すなわち、脱水処理によって固体である飛灰自体の絶対量は変わらず、含水量が変わる。含水量が減ることは、飛灰全量（固体の飛灰の重量＋飛灰粒子間に存在する水の重量）に対する塩素の総量の減少を意味し、これは飛灰全量に対する塩素濃度が小さくなることを意味する。

第１のケーキ７は第２水洗槽１１内で再び水の供給を受けて水洗される。これにより、水が増えた分、水中塩素濃度は小さくなる。この状態で、第２脱水装置１７によって脱水され、脱水された水４３と一緒に塩素成分が除かれる。脱水率を高めることで、第２のケーキ内に残留する水の量が減るため、塩素の絶対量も大幅に減少し、第２のケーキ１５の塩素濃度を充分に小さくすることが可能である。

本発明によれば、第２のケーキ１５の残留塩素濃度が、飛灰をセメント原料に利用する場合に条件となる濃度（０．１ｗｔ％）以下に収まるように、第１の塩素濃度計３の検出濃度値によって前記第１の混合液体５を成す飛灰の量と、飛灰と水の割合を決定し、前記第１脱水装置９の脱水率を決定し、前記第１ケーキ７の含水率に基づいて前記第２混合液体１３を成す飛灰と水の割合を決定するように構成されている。従って、この２段階の水洗及び脱水工程により、焼却飛灰の塩素濃度を、大量の水を使わずに０．１ｗｔ％以下まで低減させることができ、以てセメント原料への利用を可能にすることができる。

［実施例１］
第１水洗槽１に投入した飛灰の量ｘ０と第１水洗槽１の塩素濃度Ｃ１は、以下の一般式に基づいて、灰処理量に対する第１水洗槽塩素濃度の関係を示す図２の線図上にくるように制御される。

一般式
Ｃ０＝（ｘ０＋ｘ２）／ｘ０／（ｘ０・ｙ）・Ｃ３／ｙ・（ｘ０＋ｘ１）
Ｃ０：灰中塩素濃度（−）
Ｃ３：製品中塩素濃度（−）
ｘ０：灰処理量
ｘ１：第１水洗槽の水量（ｋｇ）
ｘ２：第２水洗槽の水量（ｋｇ）
ｙ：含水比（−）
含水比１とは、灰１ｋｇに対して、水１ｋｇ含んでいることを示す。

Ｃ１＝ｘ０・Ｃ０／（ｘ０＋ｘ１）
Ｃ１：第１水洗槽の塩素濃度（−）

Ｃ２＝ｘ０・ｙ・Ｃ１／（ｘ０＋ｘ２）
Ｃ２：第２水洗槽の塩素濃度（−）

仮定値
ｘ１１０００ｋｇ
ｘ２１０００ｋｇ
ｙ１ −
Ｃ３０.００１−

この仮定条件において、灰中塩素濃度Ｃ０が０．１２（１２％）の場合、灰の処理量を増やすと第１水洗槽塩素濃度も増加する。図２の一般式と交差するＡ点まで灰の処理量を増やす。この点は灰の処理量は１００ｋｇ、第１水洗槽塩素濃度は０．０１１（１．１％）となる。

また表１から、第２水洗槽塩素濃度は０．００１（０．１％）になるように第２水洗槽の水量を微調整することによって、第２脱水装置で作られた第２のケーキの残留塩素濃度は０．１％となる。

本発明は、燃焼焼却設備の排ガス流路で回収される飛灰を、セメント原料などに利用できるようにするための飛灰の含有塩素低減装置および方法に利用可能である。

本発明に係る一実施の形態に係る飛灰の含有塩素低減装置を示す構成図である。灰処理量に対する第１水洗槽塩素濃度の関係を示す図である。

符号の説明

１第１水洗槽
３第１の塩素濃度計
５第１混合液体
７第１のケーキ
９第１脱水装置
１１第２水洗槽
１３第２混合液体
１５第２のケーキ
１７第２脱水装置
１９制御部

Claims

燃焼焼却設備の排ガス流路で回収される飛灰を水洗する第１水洗槽と、
該第１水洗槽に設けられた第１の塩素濃度検出手段と、
該第１水洗槽内の飛灰と水の第１混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第１のケーキにする第１脱水手段と、
前記第１のケーキを水洗する第２水洗槽と、
該第２水洗槽内の飛灰と水の第２混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第２のケーキにする第２脱水手段と、を備え、
該第２のケーキの残留塩素濃度がある用途に用いる場合に条件となる濃度以下に収まるように、前記第１の塩素濃度検出手段の検出濃度値によって前記第１の混合液体を成す飛灰の量と、飛灰と水の割合を決定し、前記第１脱水手段の脱水率を決定し、前記第１ケーキの含水率に基づいて前記第２混合液体を成す飛灰と水の割合を決定するように構成されていることを特徴とする飛灰の含有塩素低減装置。
請求項１において、前記第１混合液体を成す水の量を予め一定量にしておき、飛灰の量を漸次増加し、前記第１の塩素濃度検出手段の検出濃度値によって前記飛灰の量を決定するように構成されていることを特徴とする飛灰の含有塩素低減装置。
請求項１又は２において、前記第２水洗槽に第２の塩素濃度検出手段が設けられ、該第２の塩素濃度検出手段の検出濃度値により該第２水洗槽に水を追加可能に構成されていることを特徴とする飛灰の含有塩素低減装置。
燃焼焼却設備の排ガス流路で回収される飛灰を第１水洗槽で水洗し、
該第１水洗槽内の飛灰と水の第１混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第１のケーキを生成し、
前記第１のケーキを第２水洗槽で水洗し、
該第２水洗槽内の飛灰と水の第２混合液体を受け入れて脱水し、所定の含水率の第２のケーキを生成し、
該第２のケーキの残留塩素濃度がある用途に用いる場合に条件となる濃度以下に収まるように、前記第１の塩素濃度検出手段の検出濃度値によって前記第１の混合液体を成す飛灰の量と、飛灰と水の割合を決定し、前記第１脱水手段の脱水率を決定し、前記第１ケーキの含水率に基づいて前記第２混合液体を成す飛灰と水の割合を決定することを特徴とする飛灰の含有塩素低減方法。
請求項４において、前記第１混合液体を成す水の量を予め一定量にしておき、飛灰の量を漸次増加し、前記第１の塩素濃度検出手段の検出濃度値によって前記飛灰の量を決定することを特徴とする飛灰の含有塩素低減方法。
請求項４又は５において、前記第２水洗槽に設けられた第２の塩素濃度検出手段の検出濃度値に応じて該第２水洗槽に水を追加することを特徴とする飛灰の含有塩素低減方法。