JP2009030893A - クロムを含有する燃料から６価クロムの生成を抑制する燃焼方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 クロムを含有する有機物を燃料として燃焼させる燃焼炉に於いて、６価のクロム酸塩の生成を抑制し、灰からの６価クロムの溶出を抑制できるようにする。
【解決手段】 クロムを含有する有機物を燃料として燃焼させる燃焼炉１に於いて、燃焼用の二次空気Ａ２が吹き込まれる炉内の二次燃焼ゾーン３の前段側に形成した一次燃焼ゾーン２に、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤のうちの少なくとも何れか一つを吹き込み、一次燃焼ゾーン２に供給した燃料中のＮａやＫとＣｌを反応させることにより、６価のクロム酸塩の生成を抑制し、灰からの６価クロムの溶出を抑制する
【選択図】 図１
【解決手段】 クロムを含有する有機物を燃料として燃焼させる燃焼炉１に於いて、燃焼用の二次空気Ａ２が吹き込まれる炉内の二次燃焼ゾーン３の前段側に形成した一次燃焼ゾーン２に、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤のうちの少なくとも何れか一つを吹き込み、一次燃焼ゾーン２に供給した燃料中のＮａやＫとＣｌを反応させることにより、６価のクロム酸塩の生成を抑制し、灰からの６価クロムの溶出を抑制する
【選択図】 図１
Description
本発明は、クロムを含有する有機物を燃料として燃焼させる燃焼炉、例えば、流動層炉を備えた流動層式燃焼装置等に用いられるものであり、クロムを含有する有機物を燃料として燃焼させる際にＣｌ分を添加し、燃料中のＮａやＫをＣｌと反応させることにより、６価のクロム酸塩の生成を抑制し、流動層式燃焼装置等から排出された灰からの６価クロムの溶出を抑制できるようにしたクロムを含有する燃料から６価クロムの生成を抑制する燃焼方法に関するものである。
バガスや廃木材等の木質バイオマスは、所謂バイオマスエネルギーの有効利用を図ると云う観点からエネルギー源して注目されている。
しかしながら、木質バイオマスにはクロムが含有されており、これらクロムが含有されている有機物を燃料とするボイラ等の燃焼装置や廃棄物焼却処理炉等から排出された焼却灰や飛灰中には、有害物質である６価クロムが多量に含まれていることが多くあり、環境保全を図る上で様々な問題が起生する。
しかしながら、木質バイオマスにはクロムが含有されており、これらクロムが含有されている有機物を燃料とするボイラ等の燃焼装置や廃棄物焼却処理炉等から排出された焼却灰や飛灰中には、有害物質である６価クロムが多量に含まれていることが多くあり、環境保全を図る上で様々な問題が起生する。
図２はクロムを含有する有機物を燃料とする従来公知の流動層炉１を備えた流動層式燃焼装置の一例を示すものであり、図２に於いて、１は流動層炉、２はベッド部（還元ゾーン）、３はフリーボード部（酸化ゾーン）、４は燃料供給装置、５は押し込み送風機、６はボイラ、７は過熱器、８は節炭器、９はマルチサイクロン、１０はバグフィルタ、１１は薬剤等貯留槽、１２は誘引ファン、１３は煙突、Ａ１は一次空気、Ａ２は二次空気である。
燃料供給装置４から流動層炉１のベッド部２（還元ゾーン）へ供給されたクロムを含有する有機物（以下、燃料と呼ぶ）は、押し込み送風機５からの一次空気Ａ１の供給により、流動層が形成されているベッド部２（還元ゾーン）で所謂流動層燃焼（一次燃焼）された後、フリーボード部３（酸化ゾーン）で押し込み送風機５から二次空気Ａ２を供給することにより、完全燃焼（二次燃焼）される。
尚、流動層炉１による燃焼は、一般に全空気比が１．３〜１．７程度で一次空気比が０．７〜１．０の下で行われ、燃焼ガス等のベッド部２（還元ゾーン）に於ける滞留時間は約２秒程度、又、フリーボード部３（酸化ゾーン）に於ける滞留時間は約５秒程度である。
尚、流動層炉１による燃焼は、一般に全空気比が１．３〜１．７程度で一次空気比が０．７〜１．０の下で行われ、燃焼ガス等のベッド部２（還元ゾーン）に於ける滞留時間は約２秒程度、又、フリーボード部３（酸化ゾーン）に於ける滞留時間は約５秒程度である。
フリーボード部３（酸化ゾーン）からの燃焼ガスは、過熱器７、ボイラ６の水管及び節炭器８で熱回収され、マルチサイクロン９及びバクフィルタ１０で飛灰の除去や浄化処理を行った後、誘引ファン１２を通って煙突１３から大気中へ排出される。又、排ガスの浄化性能を高めるため、場合によっては薬剤等貯留槽１１から消石灰等の薬剤がバグフィルタ１０の上流側の燃焼ガス内へ吹き込まれる。
前記ボイラ６下及びマルチサイクロン９下で回収される灰やバグフィルタ１０で捕集される飛灰には、使用する燃料の種類によって前述の如く有害な６価クロムが含まれている場合がある。特に、クロムを含有する燃料中に比較的安全な３価クロムの形態で含有されているクロムが、燃焼により酸化されて有害な６価クロム（６価のクロム酸塩）に転化することが判明している。この６価クロムは、ボイラ６下やマルチサイクロン９下で回収された灰よりも、バグフィルタ１０で捕集された飛灰中に多く含まれている。例えば、バグフィルタ１０で捕集されたボイラ飛灰１ｋｇ内の全クロム重量を２０〜２００ｍｇとすると、その内の１５％〜６０％が６価クロムであることが判明している。
而して、従前のクロムを含有する有機物を燃料とするボイラ等の燃焼装置や廃棄物焼却処理炉等では、排出された焼却灰や飛灰に薬剤を添加することにより、６価クロムやその他の重金属類を除去処理する方法が主として用いられている（例えば、特許第３６７６７６８号公報、特開２００５−３３４７３０号公報、特開２００５−２９６７３１号公報、特開２００５−３３６１２８号公報等）。
即ち、特許第３６７６７６８号公報では、６価クロム等の有害重金属を含む焼却灰を、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及びそれらの前駆物質からなる群から選ばれた少なくとも一種のアルカリ性物質の存在下で、酸素含有率１．５％以上及び温度６００℃〜１０００℃の第１処理反応域と、酸素含有率１．５％未満及び温度５００℃〜１０００℃の第２処理反応域との両高温域で２回反応させることにより、焼却灰を無害化するようにしている。
しかし、この技術は、焼却灰を６００℃〜１０００℃と５００℃〜１０００℃の両高温域で２回反応させることにより無害化するものであるため、エネルギー消費が大きく、然も、各反応域間の縁切りが必要なため、設備が複雑化すると云う問題がある。又、第２処理反応域では窒素ガスの吹込みを必要としており、エネルギー消費が増大すると云う難点がある。
しかし、この技術は、焼却灰を６００℃〜１０００℃と５００℃〜１０００℃の両高温域で２回反応させることにより無害化するものであるため、エネルギー消費が大きく、然も、各反応域間の縁切りが必要なため、設備が複雑化すると云う問題がある。又、第２処理反応域では窒素ガスの吹込みを必要としており、エネルギー消費が増大すると云う難点がある。
同様に、特開２００５−３３４７３０号公報や特開２００５−２９６７３１号公報では、６価クロム等の有害重金属を含む焼却灰（飛灰）を硫酸第一鉄（還元剤）を用いて還元処理することにより、又、特開２００５−３３６１２８号公報では、６価クロム等の有害重金属を含む飛灰にキレート剤を混練して固化させることにより、焼却灰や飛灰を夫々無害化するようにしている。
しかし、前者にあっては、薬剤（還元剤）を必要とするうえ、処理後の焼却灰（飛灰）は埋立て廃棄を必要とし、灰の有効利用が図れないと云う問題がある。
又、後者にあっては、キレートへの封じ込めであり、長期安定性に問題があり、結果として、灰の有効利用が阻害されると云う難点がある。
しかし、前者にあっては、薬剤（還元剤）を必要とするうえ、処理後の焼却灰（飛灰）は埋立て廃棄を必要とし、灰の有効利用が図れないと云う問題がある。
又、後者にあっては、キレートへの封じ込めであり、長期安定性に問題があり、結果として、灰の有効利用が阻害されると云う難点がある。
一方、上述の如き薬剤を用いた処理上の問題を解決するものとして、６価クロムを含む木材そのものを安全な燃料資源に転換する技術（例えば、特開２００５−１９９１１２号公報）や６価クロムの生成を抑制するようにした廃棄物の燃焼制御方法（例えば、特開２００５−３２１１８２号公報や特開２００６−０３８２５９号公報）の開発が進められている。
即ち、特開２００５−１９９１１２号公報では、銅、クロム、砒素（ＣＣＡ処理剤）等の重金属類を含む廃木材に消石灰を添加し、還元雰囲気下で加熱して無害な炭化物を生成することにより、炭として再資源化するようにしたものである。
しかし、廃木材を無害な炭に転換するには相当の処理費用が掛かり、低価格の輸入木炭に経済性の点で太刀打ちできないうえ、廃木材から生成した木炭に対しては需要そのものが無いのが現状である。
しかし、廃木材を無害な炭に転換するには相当の処理費用が掛かり、低価格の輸入木炭に経済性の点で太刀打ちできないうえ、廃木材から生成した木炭に対しては需要そのものが無いのが現状である。
又、特開２００５−３２１１８２号公報では、ストーカ炉の一般廃棄物（燃料）の燃焼方法に改良を加えることにより、燃料内に含まれている無害な３価クロム化合物から有害な６価クロム化合物が、燃焼中に生成されるのを抑制するようにしている。
即ち、廃棄物（燃料）中に多く含有されている３価クロムは、高温雰囲気に長時間晒されることにより、有害な６価クロムに酸化されることが判っている。
従って、複数の温度検出手段により廃棄物層内の温度を連続的に検出し、これらの温度検出手段により取得された複数の時系列的温度変化パターンを比較して廃棄物の温度履歴を取得し、予め求めた温度及び時間に対する灰中重金属類濃度の関係に基づき前記温度履歴から重金属類濃度を推測し、当該重金属類濃度が基準値以下となるように廃棄物投入量、ストーカ速度及び一次空気供給量のうち少なくとも何れか一つを制御し、排出される灰中の重金属類を抑制するようにしたものである。
ところで、特開２００５−３２１１８２号公報では、ストーカ上の廃棄物層内温度の検出値を制御の基準とするものであるため、廃棄物層内温度の正確且つ安定した検出が不可欠となる。
しかし、ストーカ上の廃棄物は、ストーカ上を複雑な運動を行いつつ下流へ向って移動するうえ、廃棄物層の厚さ自体も廃棄物の性状に応じて大きく変動するため、廃棄物層内の温度を正確に検出することが著しく困難である。その結果、６価クロムの生成を略完全に基準値以下に制御した状態でストーカ炉を安定運転することは、現実には不可能に近いと云う問題がある。
又、ストーカ炉では、廃棄物の焼却中にストーカの隙間からストーカ下のホッパ内へ落下する焼却灰が相当にあり、ストーカ下のホッパより抜き出した６価クロム等の重金属類を含む灰は、別途に処理する必要がある。そのため、排出されてくる全ての焼却灰について、その６価クロムを有効に低減させることができないと云う問題がある。
即ち、廃棄物（燃料）中に多く含有されている３価クロムは、高温雰囲気に長時間晒されることにより、有害な６価クロムに酸化されることが判っている。
従って、複数の温度検出手段により廃棄物層内の温度を連続的に検出し、これらの温度検出手段により取得された複数の時系列的温度変化パターンを比較して廃棄物の温度履歴を取得し、予め求めた温度及び時間に対する灰中重金属類濃度の関係に基づき前記温度履歴から重金属類濃度を推測し、当該重金属類濃度が基準値以下となるように廃棄物投入量、ストーカ速度及び一次空気供給量のうち少なくとも何れか一つを制御し、排出される灰中の重金属類を抑制するようにしたものである。
ところで、特開２００５−３２１１８２号公報では、ストーカ上の廃棄物層内温度の検出値を制御の基準とするものであるため、廃棄物層内温度の正確且つ安定した検出が不可欠となる。
しかし、ストーカ上の廃棄物は、ストーカ上を複雑な運動を行いつつ下流へ向って移動するうえ、廃棄物層の厚さ自体も廃棄物の性状に応じて大きく変動するため、廃棄物層内の温度を正確に検出することが著しく困難である。その結果、６価クロムの生成を略完全に基準値以下に制御した状態でストーカ炉を安定運転することは、現実には不可能に近いと云う問題がある。
又、ストーカ炉では、廃棄物の焼却中にストーカの隙間からストーカ下のホッパ内へ落下する焼却灰が相当にあり、ストーカ下のホッパより抜き出した６価クロム等の重金属類を含む灰は、別途に処理する必要がある。そのため、排出されてくる全ての焼却灰について、その６価クロムを有効に低減させることができないと云う問題がある。
更に、特開２００６−０３８２５９号公報では、クロムを含有する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により、有害な６価クロムの生成を抑制するようにしたものである。
しかし、廃棄物を空気比０．７以下で燃焼させた場合には、未燃炭素が多量に生成し、ＣＯ濃度は平均２０ｐｐｍを超えるうえ、完全燃焼されないためにダイオキシン類が発生する可能性がある。
しかし、廃棄物を空気比０．７以下で燃焼させた場合には、未燃炭素が多量に生成し、ＣＯ濃度は平均２０ｐｐｍを超えるうえ、完全燃焼されないためにダイオキシン類が発生する可能性がある。
本発明は、従前のこの種のクロムを含有する有機物を燃料とする燃焼炉や燃焼装置等から排出される灰の無害化処理、特に灰中に含まれる有害な６価クロムの除去処理に於ける上述の如き問題、即ち、（１）薬剤を使用して焼却灰を処理する方法にあっては、処理コストやエネルギー消費が増大するだけでなく、灰の有効利用が困難なこと、（２）廃木材等を炭化させることにより無害化する方法は、経済性に欠けて実用的でないこと、（３）ストーカ炉の燃焼方法に改良を加えることにより６価クロムを含む重金属類の発生を抑制する方法は、ストーカ炉のみを適用の対象とするものであるうえ、廃棄物層内の燃焼温度の正確な検出が困難なため、安定した６価クロムの削減を図った燃焼が困難なこと、（４）廃棄物を低空気比で燃焼させて６価クロムの生成を抑制する方法は、未燃炭素が多量に生成してＣＯ濃度が高くなるうえ、ダイオキシン類が発生し易いこと、等の問題を解決せんとするものであり、その目的は、クロムを含有する有機物を燃料として燃焼させる燃焼炉に於いて、有機物を燃料として燃焼させる一次燃焼ゾーンにＣｌ分を添加し、燃料中のＮａやＫをＣｌと反応させることにより、６価のクロム酸塩の生成を抑制し、流動層式燃焼装置等から排出された灰からの６価クロムの溶出を抑制できるようにした、クロムを含有する燃料から６価クロムの生成を抑制する燃焼方法を提供するものである。
一般に、クロムを含有する有機物燃料中のクロムは、３価クロムの形態で含有されるが、燃焼により６価クロム（６価のクロム酸塩）に転化される。又、ダイオキシン類等の有機塩素化合物を分解するためには、燃焼温度が８００℃以上（望ましくは８５０℃以上で２秒間）必要であり、このような燃焼は３価クロムを６価クロムに転化する酸化反応を促進するため、飛灰中には６価のクロム酸塩となって含有されることになる。飛灰中の６価クロムは、一般にキレート剤等の薬剤による還元作用により３価クロムとすることにより、６価クロムとしての溶出を抑制する方法が採られている。しかし、当該方法は、時間の経過と共に３価クロムが酸化され、再び６価クロムとなって溶出することがある。
そこで、本願発明者は、燃料の燃焼により３価クロムが６価クロムに転化する前に、６価のクロム酸塩の生成要因となるＮａやＫをＣｌと反応させ、６価クロムの生成を抑制することを着想した。
即ち、二次空気吹き込み前の一次燃焼ゾーン（還元ゾーン）に於いて、燃焼（還元燃焼）時にＣｌ分を含む固体、液体又は気体を吹き込み、燃料中の３価クロムが６価クロムに転化する前に６価クロムの生成要因になるＮａやＫをＣｌ分と反応させ、その後二次空気を吹き込んで燃焼ガスを完全燃焼させ、クロムを含有する燃料からの６価クロムの生成を抑制するようにした。
即ち、二次空気吹き込み前の一次燃焼ゾーン（還元ゾーン）に於いて、燃焼（還元燃焼）時にＣｌ分を含む固体、液体又は気体を吹き込み、燃料中の３価クロムが６価クロムに転化する前に６価クロムの生成要因になるＮａやＫをＣｌ分と反応させ、その後二次空気を吹き込んで燃焼ガスを完全燃焼させ、クロムを含有する燃料からの６価クロムの生成を抑制するようにした。
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、クロムを含有する有機物を燃料として燃焼させる燃焼炉に於いて、燃焼用の二次空気が吹き込まれる炉内の二次燃焼ゾーンの前段側に形成した一次燃焼ゾーンに、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤のうちの少なくとも何れか一つを吹き込み、一次燃焼ゾーンに供給した燃料中のＮａやＫとＣｌを反応させることにより、６価のクロム酸塩の生成を抑制し、灰からの６価クロムの溶出を抑制するようにしたことに特徴がある。
本発明の請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、Ｃｌ分を含む薬剤としてＣａＣｌ2 又はＣｌ2 を用いるようにしたことに特徴がある。
本発明の請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、炉内の燃焼温度を８００℃〜８６０℃とすると共に、炉出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０％〜６．０％とするようにしたことに特徴がある。
本発明の請求項４の発明は、請求項３の発明に於いて、炉内の燃焼温度を８００℃〜８１５℃とすると共に、炉出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０％〜４．５％とするようにしたことに特徴がある。
本発明の請求項５の発明は、請求項１の発明に於いて、一次燃焼ゾーンの燃焼温度を８００℃以上とする共に、一次燃焼ゾーンの空気比を１．０以下とし、且つ炉内全体の空気比を１．２〜１．４とするようにしたことに特徴がある。
本発明は、クロムを含有する燃料を還元燃焼させる一次燃焼ゾーンに、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤を吹き込み、６価のクロム酸塩の生成要因となる燃料中のＮａやＫをＣｌと反応させているため、燃料中の３価クロムが６価クロム（６価のクロム酸塩）に転化することを抑えることができ、その結果、灰からの６価クロムの溶出を大幅に抑制することができる。
又、本発明は、クロムを含有する燃料を還元燃焼させる一次燃焼ゾーンに、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤を吹き込み、燃焼温度を８００℃〜８６０℃とすると共に、酸素濃度を４．０％〜６．０％に制御しているため、燃料中の全クロムが６価クロムに転化する割合を１３％以下に抑えることができ、６価クロムの溶出基準を満たすことができる。特に、燃焼温度を８００℃〜８１５℃とすると共に、酸素濃度を４．０％〜４．５％に制御すると、燃料中の全クロムが６価クロムに転化する割合を１３％以下に確実且つ良好に抑えることができ、６価クロムの溶出基準を十分に満たす値まで減少させることができる。
更に、本発明は、Ｃｌ分を含む薬剤としてＣａＣｌ2 又はＣｌ2 を用いた場合には、灰処理にキレート剤等の特別な薬剤を用いることなく、６価クロムの溶出を抑制することができ、薬剤コストの上昇を抑えることができる。
そのうえ、本発明は、燃料を一次燃焼ゾーンで還元燃焼させた後、発生した燃焼ガスを二次燃焼ゾーンで完全燃焼させているため、窒素ガスの吹き込みや各燃焼ゾーンを縁切りすることのない、簡便な仕組みで３価クロムが６価クロムに転化することを抑制することができる。
加えて、本発明は、燃料を燃焼させる一次燃焼ゾーンにＣｌ分含む固体、液体又は気体から成る薬剤の何れかを吹き込むだけで良いため、燃料の種類によらず、６価クロムの溶出を抑制することができる。
又、本発明は、クロムを含有する燃料を還元燃焼させる一次燃焼ゾーンに、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤を吹き込み、燃焼温度を８００℃〜８６０℃とすると共に、酸素濃度を４．０％〜６．０％に制御しているため、燃料中の全クロムが６価クロムに転化する割合を１３％以下に抑えることができ、６価クロムの溶出基準を満たすことができる。特に、燃焼温度を８００℃〜８１５℃とすると共に、酸素濃度を４．０％〜４．５％に制御すると、燃料中の全クロムが６価クロムに転化する割合を１３％以下に確実且つ良好に抑えることができ、６価クロムの溶出基準を十分に満たす値まで減少させることができる。
更に、本発明は、Ｃｌ分を含む薬剤としてＣａＣｌ2 又はＣｌ2 を用いた場合には、灰処理にキレート剤等の特別な薬剤を用いることなく、６価クロムの溶出を抑制することができ、薬剤コストの上昇を抑えることができる。
そのうえ、本発明は、燃料を一次燃焼ゾーンで還元燃焼させた後、発生した燃焼ガスを二次燃焼ゾーンで完全燃焼させているため、窒素ガスの吹き込みや各燃焼ゾーンを縁切りすることのない、簡便な仕組みで３価クロムが６価クロムに転化することを抑制することができる。
加えて、本発明は、燃料を燃焼させる一次燃焼ゾーンにＣｌ分含む固体、液体又は気体から成る薬剤の何れかを吹き込むだけで良いため、燃料の種類によらず、６価クロムの溶出を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明を実施するための流動層炉（燃焼炉）を備えた流動層式燃焼装置の概略系統図であり、図１に於いて、１は流動層炉（燃焼炉）、２は一次燃焼ゾーンであるベッド部（還元ゾーン）、３は二次燃焼ゾーンであるフリーボード部３（酸化ゾーン）、４は燃料供給装置、５は押し込み送風機、６はボイラ、７は過熱器、８は節炭器、９はマルチサイクロン、１０はバグフィルタ、１１は薬剤等貯留槽、１２は誘引ファン、１３は煙突、１４は薬剤貯留槽、１５は薬剤供給配管、１６は制御装置、Ａ１は一次空気、Ａ２は二次空気、Ｔ１，Ｔ２は燃焼温度検出器、Ｏ１，Ｏ２は酸素濃度検出器である。
図１は本発明を実施するための流動層炉（燃焼炉）を備えた流動層式燃焼装置の概略系統図であり、図１に於いて、１は流動層炉（燃焼炉）、２は一次燃焼ゾーンであるベッド部（還元ゾーン）、３は二次燃焼ゾーンであるフリーボード部３（酸化ゾーン）、４は燃料供給装置、５は押し込み送風機、６はボイラ、７は過熱器、８は節炭器、９はマルチサイクロン、１０はバグフィルタ、１１は薬剤等貯留槽、１２は誘引ファン、１３は煙突、１４は薬剤貯留槽、１５は薬剤供給配管、１６は制御装置、Ａ１は一次空気、Ａ２は二次空気、Ｔ１，Ｔ２は燃焼温度検出器、Ｏ１，Ｏ２は酸素濃度検出器である。
図１に示す流動層式燃焼装置は、図２に示した従前の流動層式燃焼装置と異なる点は、流動層炉１のベッド部２に薬剤貯留槽１４からＣｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤を吹き込むようにした点と、一次燃焼ゾーンであるベッド部２（還元ゾーン）の燃焼温度を８００℃〜８６０℃（望ましくは８００℃〜８１５℃）とすると共に、一次空気Ａ１比を１．０以下（望ましくは０９以下）とした点、二次燃焼ゾーンであるフリーボード部３（酸化ゾーン）の燃焼温度を８００℃〜８６０℃（望ましくは８００℃〜８１５℃）とすると共に、空気比を１．２４〜１．４０（望ましくは１．２４〜１．２７）とし、且つ燃焼酸素濃度を４．０％〜６．０％（望ましくは４．０％〜４．５％）とした点、ベッド部２（還元ゾーン）及びフリーボード部３（酸化ゾーン）に燃焼温度検出器Ｔ１，Ｔ２及び酸素濃度検出器Ｏ１，Ｏ２を夫々配設した点である。
前記流動層炉１は、一次空気Ａ１の吹き込みにより流動層を形成するベッド部２（還元ゾーン）、二次空気Ａ２の吹き込みにより燃焼ガス中の未燃分を完全燃焼させるフリーボード部３（酸化ゾーン）、ベッド部２へクロムを含有する有機物を燃料として供給する燃料供給装置４、ベッド部２及びフリーボード部３へ一次空気Ａ１及び二次空気Ａ２を夫々供給する押し込み送風機５等を備えており、クロムを含有する有機物をベッド部２で一次空気Ａ１により還元燃焼させると共に、ベッド部２で生成された燃焼ガスをフリーボード部３で二次空気Ａ２により完全燃焼させるようになっている。
又、流動層炉１のベッド部２（還元ゾーン）には、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤を貯留する薬剤貯留槽１４が薬剤供給配管１５を介して接続されており、当該薬剤貯留槽１４からベッド部２へＣｌ分を含む薬剤を吹き込めるようになっている。Ｃｌ分を含む薬剤としては、ＣａＣｌ2 やＣｌ2 等が用いられている。
更に、流動層炉１のベッド部２（還元ゾーン）及びフリーボード部３（酸化ゾーン）には、各ゾーンの温度を連続的に計測する熱電対等の燃焼温度検出器Ｔ１，Ｔ２と、各ゾーンの酸素濃度を連続的に計測するレーザー式の酸素濃度検出器Ｏ１，Ｏ２とが夫々配設されている。これら燃焼温度検出器Ｔ１，Ｔ２及び酸素濃度検出器Ｏ１，Ｏ２からの検出信号は、常時制御装置１６へ入力されている。
又、流動層炉１のベッド部２（還元ゾーン）には、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤を貯留する薬剤貯留槽１４が薬剤供給配管１５を介して接続されており、当該薬剤貯留槽１４からベッド部２へＣｌ分を含む薬剤を吹き込めるようになっている。Ｃｌ分を含む薬剤としては、ＣａＣｌ2 やＣｌ2 等が用いられている。
更に、流動層炉１のベッド部２（還元ゾーン）及びフリーボード部３（酸化ゾーン）には、各ゾーンの温度を連続的に計測する熱電対等の燃焼温度検出器Ｔ１，Ｔ２と、各ゾーンの酸素濃度を連続的に計測するレーザー式の酸素濃度検出器Ｏ１，Ｏ２とが夫々配設されている。これら燃焼温度検出器Ｔ１，Ｔ２及び酸素濃度検出器Ｏ１，Ｏ２からの検出信号は、常時制御装置１６へ入力されている。
前記制御装置１６は、各燃焼温度検出器Ｔ１，Ｔ２及び各酸素濃度検出器Ｏ１，Ｏ２からの検出信号に基づいて流動層炉１内（ベッド部２及びフリーボード部３）の燃焼温度、空気比及び酸素濃度が設定値になるように、燃料供給装置４の駆動部、押し込み送風機５の駆動部、誘引ファン１２の駆動部、一次空気Ａ１の供給量を制御する制御ダンパ（図示省略）の駆動部、二次空気Ａ２の供給量を制御する制御ダンパ（図示省略）の駆動部等を駆動制御するようになっている。
而して、燃料供給装置４から供給されたクロムを含有する燃料、例えば、チップ状の木質バイオマス燃料は、押し込み送風機５からの一次空気Ａ１の吹き込みにより流動層を形成している一次燃焼ゾーンであるベッド部２（還元ゾーン）へ供給される。
このとき、ベッド部２（還元ゾーン）への一次空気Ａ１の供給量は、空気比で１．０以下（望ましくは０．９以下）になるように制御されており、これによってベッド部２は還元ゾーンを形成し、供給されたクロムを含有する燃料はここで所謂還元燃焼される。ベッド部２に於ける燃料の還元燃焼により、ＮＯｘ等の有害物質の発生が抑制される。
又、ベッド部２の燃焼温度は、燃料の供給量と一次空気Ａ１の供給量との制御により８００℃〜８６０℃になるように制御されており、より望ましくは８００℃〜８１５℃の温度になるように制御されている。尚、ベッド部２での燃焼温度を８００℃〜８６０℃とするのは、６価クロムへの転化率を１３％以下に抑えると共に、ＮＯｘ等の有害物質の生成を抑制するためである。
更に、ベッド部２には、薬剤貯留槽１４からＣｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤（例えば、ＣａＣｌ2 やＣｌ2 等）を吹き込み、燃料中のＮａ、ＫをＣｌ分と反応させる。尚、ベッド部２への薬剤の吹き込み量は、燃料中のＮａ、Ｋの含有量に対して当量以下とし、過剰にならない量とする。これによって、燃料中の３価クロムが燃焼により６価クロムに転化する前に、６価のクロム酸塩の生成要因となるＮａやＫがＣｌと反応し、６価クロムの生成が抑制されることになる。
又、ベッド部２の燃焼温度は、燃料の供給量と一次空気Ａ１の供給量との制御により８００℃〜８６０℃になるように制御されており、より望ましくは８００℃〜８１５℃の温度になるように制御されている。尚、ベッド部２での燃焼温度を８００℃〜８６０℃とするのは、６価クロムへの転化率を１３％以下に抑えると共に、ＮＯｘ等の有害物質の生成を抑制するためである。
更に、ベッド部２には、薬剤貯留槽１４からＣｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤（例えば、ＣａＣｌ2 やＣｌ2 等）を吹き込み、燃料中のＮａ、ＫをＣｌ分と反応させる。尚、ベッド部２への薬剤の吹き込み量は、燃料中のＮａ、Ｋの含有量に対して当量以下とし、過剰にならない量とする。これによって、燃料中の３価クロムが燃焼により６価クロムに転化する前に、６価のクロム酸塩の生成要因となるＮａやＫがＣｌと反応し、６価クロムの生成が抑制されることになる。
ベッド部２で生成された可燃性の未燃分を含む燃焼ガスは、引き続き二次燃焼ゾーンであるフリーボード部３（酸化ゾーン）へ流入し、ここで押し込み送風機５からの二次空気Ａ２の吹き込みにより、８００℃〜８６０℃の比較的低温下で二次燃焼され、燃焼ガス内の未燃分が完全燃焼される。
具体的には、フリーボード部３に於ける燃焼は、空気比が１．２４〜１．４０（炉出口の燃焼酸素濃度が４．０％〜６．０％）、燃焼温度が８００℃〜８６０℃であることが望ましく、更に、空気比が１．２４〜１．２７（炉出口の燃焼酸素濃度が４．０％〜４．０％）、燃焼温度が８００℃〜８１５℃であることがより望ましく、これによりダイオキシン類等の有機塩素化合物が分解されることになる。
具体的には、フリーボード部３に於ける燃焼は、空気比が１．２４〜１．４０（炉出口の燃焼酸素濃度が４．０％〜６．０％）、燃焼温度が８００℃〜８６０℃であることが望ましく、更に、空気比が１．２４〜１．２７（炉出口の燃焼酸素濃度が４．０％〜４．０％）、燃焼温度が８００℃〜８１５℃であることがより望ましく、これによりダイオキシン類等の有機塩素化合物が分解されることになる。
尚、ベッド部２及びフリーボード部３に於ける燃焼温度及び酸素濃度は、熱電対等の燃焼温度検出器Ｔ１，Ｔ２及びレーザー式の酸素濃度検出器Ｏ１，Ｏ２によって連続的に計測されており、それらの検出信号に基づいて制御装置１６が燃料供給装置４の駆動部、押し込み送風機５の駆動部、誘引ファン１２の駆動部、各制御ダンパの駆動部等を駆動制御することにより調整されている。
そして、フリーボード部３を出た燃焼ガスは、ボイラ６の水管によって熱回収された後、節炭器８及びマルチサイクロン９を経てバグフィルタ１０内へ導入される。必要に応じて熱回収後の燃焼ガス内にバグフィルタ１０の上流側に於いて酸性ガス除去のための薬剤（消石灰等）を薬剤等貯留槽１１から吹き込み、バグフィルタ１０にて排ガス中の飛灰を捕集する。
バグフィルタ１０より浄化されてクリーンなガスとなった排ガスは、誘引ファン１２を経て煙突１３から大気中へ排出されて行く。
バグフィルタ１０より浄化されてクリーンなガスとなった排ガスは、誘引ファン１２を経て煙突１３から大気中へ排出されて行く。
このように、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤を一次燃焼ゾーンであるベッド部２（還元ゾーン）に吹き込んで６価のクロム酸塩の生成要因となるＮａやＫと反応させると共に、ベッド部２及びフリーボート部で燃焼温度及び酸素濃度を制御することによって、燃料中の全クロムの６価クロムへの転化割合を１３％以下に抑えることができる。６価クロムへの転化割合を１３％以下に抑えると、バグフィルタ１０で捕集された飛灰中の６価クロムの溶出量が０．２〜１．５ｍｇ／ｌとなり、埋立て基準を満たすことができる。尚、６価クロムへの転化割合は１０％以下とするのが望ましい。
本発明は、流動層炉１等の燃焼炉を備えた流動層式燃焼装置のみならず、各種型式の燃焼装置へ適用することができ、又、燃料もクロムを含有する木材チップのみならず、あらゆる種類のクロムを含有する有機物を燃料とする燃焼炉に適用することができる。更に、本発明は、ストーカ式焼却炉等へも適用することが可能である。
１は流動層炉、２は一次燃焼ゾーンであるベッド部（還元ゾーン）、３は二次燃焼ゾーンであるフリーボード部（酸化ゾーン）、４は燃料供給装置、５は押し込み送風機、６はボイラ、７は過熱器、８は節炭器、９はマルチサイクロン、１０はバグフィルタ、１１は消石灰等の薬剤等貯留槽、１２は誘引ファン、１３は煙突、１４はＣｌ分を含む薬剤の薬剤貯留槽、１５は薬剤供給配管、１６は制御装置、Ａ１は一次空気、Ａ１は二次空気、Ｔ１，Ｔ２は燃焼温度検出器、Ｏ１，Ｏ２は酸素濃度検出器。
Claims (5)
- クロムを含有する有機物を燃料として燃焼させる燃焼炉に於いて、燃焼用の二次空気が吹き込まれる炉内の二次燃焼ゾーンの前段側に形成した一次燃焼ゾーンに、Ｃｌ分を含む固体、液体又は気体から成る薬剤のうちの少なくとも何れか一つを吹き込み、一次燃焼ゾーンに供給した燃料中のＮａやＫとＣｌを反応させることにより、６価のクロム酸塩の生成を抑制し、灰からの６価クロムの溶出を抑制するようにしたことを特徴とするクロムを含有する燃料から６価クロムの生成を抑制する燃焼方法。
- Ｃｌ分を含む薬剤としてＣａＣｌ2 又はＣｌ2 を用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクロムを含有する燃料から６価クロムの生成を抑制する燃焼方法。
- 炉内の燃焼温度を８００℃〜８６０℃とすると共に、炉出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０％〜６．０％とするようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクロムを含有する燃料から６価クロムの生成を抑制する燃焼方法。
- 炉内の燃焼温度を８００℃〜８１５℃とすると共に、炉出口の燃焼ガス中の酸素濃度を４．０％〜４．５％とするようにしたことを特徴とする請求項３に記載のクロムを含有する燃料から６価クロムの生成を抑制する燃焼方法。
- 一次燃焼ゾーンの燃焼温度を８００℃以上とする共に、一次燃焼ゾーンの空気比を１．０以下とし、且つ炉内全体の空気比を１．２〜１．４とするようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクロムを含有する燃料から６価クロムの生成を抑制する燃焼方法。
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