JP2014193798A - Method and apparatus for converting garbage incineration ash into cement raw material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、都市ごみ等を焼却した際に発生するごみ焼却灰(主灰)をセメント原料として資源化する方法及び装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for recycling waste incineration ash (main ash) generated when municipal waste or the like is incinerated as a cement raw material.
都市ごみ等を焼却した際に発生する焼却灰(以下、「ごみ焼却灰」という)は、従来、そのほとんどが最終処分場で埋め立て処理されていたが、最終処分場の枯渇の虞に鑑み、近年、セメント原料として有効利用されている。 Most of the incineration ash (hereinafter referred to as “waste incineration ash”) generated when incinerating municipal waste has been landfilled at the final disposal site, but in view of the danger of depletion of the final disposal site, In recent years, it has been effectively used as a cement raw material.
ごみ焼却灰には、塩素が平均で1.2%程度存在し、この塩素がセメント品質の低下や、セメント製造装置の安定運転を妨げるため、セメント原料として利用するには、予め塩素を除去する必要がある。 Waste incineration ash contains about 1.2% of chlorine on average, and this chlorine prevents deterioration of cement quality and stable operation of cement manufacturing equipment. There is a need.
そこで、例えば、特許文献1には、焼却灰に水を加えて焼却灰中の粒子を破砕しながら撹拌して焼却灰スラリーとする解砕工程と、その焼却灰スラリーを選別用篩に通して過大固形物を除去する異物除去工程と、選別用篩を通過した焼却灰スラリーを水切り用篩により脱水する脱水工程と、脱水工程を経た焼却灰をすすぎ洗浄するすすぎ洗浄工程とを有する焼却灰の洗浄方法等が記載されている。
Therefore, for example, in
また、主灰中には、可溶性塩の他に難溶性フリーデル氏塩も存在するため、主灰全量を粉砕した後、酸を用いてフリーデル氏塩を分解し、セメント原料として有効利用している(特許文献2参照)。 In addition to soluble salts, there are also sparingly soluble Friedel's salts in the main ash, so after pulverizing the entire amount of the main ash, Friedel's salt is decomposed with acid and effectively used as a raw material for cement. (See Patent Document 2).
しかし、特許文献1に記載のようなセメント原料化方法では、解砕工程や、すすぎ洗浄工程で大量の水を消費するため、運転コスト及び設備コストが増大する。
However, in the cement raw material conversion method as described in
また、特許文献2に記載のように、受け入れた主灰全量を粉砕した後、酸で処理するには、粉砕設備等の規模が大型化すると共にエネルギーコストも増大し、運転コスト及び設備コストが高騰するという問題があった。
In addition, as described in
そこで、本発明は、設備コスト及び運転コストを低く抑えながらごみ焼却灰をセメント原料化することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to turn waste incineration ash into a cement raw material while keeping facility costs and operation costs low.
上記目的を達成するため、本発明は、ごみ焼却灰のセメント原料化方法であって、ごみ焼却灰と水とを混合した焼却灰スラリーに酸性ガスを導入し、該酸性ガスの気泡流を利用して比重差分級を行い、該比重差分級によって分級された比重の小さい焼却灰スラリーを、粗粒子を含むスラリーと、微粒子を含むスラリーとに分級し、該分級した微粒子を含むスラリーを固液分離し、該固液分離によって得られたケーキをセメント原料として利用することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a method for converting waste incineration ash into a cement raw material, wherein an acid gas is introduced into an incineration ash slurry in which waste incineration ash and water are mixed, and a bubble flow of the acid gas is used. The incinerated ash slurry having a small specific gravity classified by the specific gravity differential class is classified into a slurry containing coarse particles and a slurry containing fine particles, and the slurry containing the classified fine particles is solid-liquid. The cake obtained by the separation is used as a cement raw material.
本発明に係るセメント原料化方法によれば、受け入れたごみ焼却灰の全量を粉砕することなく、比重差分級や、分級処理を行うのと並行して、酸性ガスを導入して難溶性塩を分解するため、設備コストや運転コストを低く抑えながらごみ焼却灰をセメント原料化することができる。 According to the cement raw material production method according to the present invention, without pulverizing the entire amount of the refuse incineration ash, in parallel with the specific gravity difference class and the classification treatment, acid gas is introduced to form the hardly soluble salt. Because it decomposes, waste incineration ash can be used as a cement raw material while keeping facility costs and operation costs low.
上記セメント原料化方法において、前記焼却灰スラリーの固液比を1対1以上1対5以下に調整することができ、これにより、塩素分の含有率の高い微粒子を含むスラリー中の難溶性塩を効果的に分解することができる。 In the above cement raw material production method, the solid-liquid ratio of the incinerated ash slurry can be adjusted to 1: 1 or more and 1 to 5 or less, whereby a hardly soluble salt in the slurry containing fine particles having a high chlorine content. Can be effectively decomposed.
また、微粒子を含むスラリーに酸性ガス又は酸を導入することで、ごみ焼却灰に含まれる難溶性塩をより効果的に分解することができる。 Moreover, the hardly soluble salt contained in refuse incineration ash can be decomposed | disassembled more effectively by introduce | transducing acidic gas or an acid into the slurry containing microparticles | fine-particles.
上記セメント原料化方法において、前記酸性ガスとして、セメントキルンの排ガス又は/及び塩素バイパス設備の排ガスを利用することができ、セメント焼成工程からの排ガスを有効利用することができる。 In the cement raw material conversion method, as the acid gas, exhaust gas from a cement kiln or / and exhaust gas from a chlorine bypass facility can be used, and exhaust gas from the cement firing step can be effectively used.
さらに、前記微粒子の最大粒径を1mm以下に調整することができ、これにより、塩素分の含有率の高い微粒子を含むスラリー中の難溶性塩を効果的に分解することができる。 Furthermore, the maximum particle size of the fine particles can be adjusted to 1 mm or less, whereby the hardly soluble salt in the slurry containing fine particles having a high chlorine content can be effectively decomposed.
また、本発明は、セメント原料化装置であって、ごみ焼却灰と水とを混合して焼却灰スラリーを生成する反応槽と、該反応槽に酸性ガスを導入する酸性ガス導入装置と、前記反応槽において、前記酸性ガスの気泡流を利用して比重差分級を行う比重差分級装置と、該比重差分級によって分級された比重の小さい焼却灰スラリーを、粗粒子を含むスラリーと、微粒子を含むスラリーとに分級する分級装置と、該分級した微粒子を含むスラリーを固液分離する固液分離装置とを備えることを特徴とする。 Further, the present invention is a cement raw material conversion apparatus, a reaction tank for mixing waste incineration ash and water to produce an incineration ash slurry, an acid gas introduction apparatus for introducing an acid gas into the reaction tank, In the reaction tank, a specific gravity differential classifier that performs a specific gravity differential class using the bubbly flow of the acid gas, an incineration ash slurry having a small specific gravity classified by the specific gravity differential class, a slurry containing coarse particles, and a fine particle A classification device for classifying the slurry containing the slurry, and a solid-liquid separation device for solid-liquid separation of the slurry containing the classified fine particles.
本発明によれば、上記発明と同様に、比重差分級や分級処理を行うのと並行して、酸性ガスを導入して難溶性塩を分解することで、設備コストや運転コストを低く抑えながらごみ焼却灰をセメント原料化することができる。 According to the present invention, as in the case of the above-described invention, in parallel with performing the specific gravity difference class and the classification process, by introducing the acidic gas and decomposing the hardly soluble salt, the facility cost and the operation cost are kept low. Waste incineration ash can be used as a raw material for cement.
さらに、本発明は、セメント原料化装置であって、ごみ焼却灰と水とを混合して焼却灰スラリーを生成する第1反応槽と、該第1反応槽に酸性ガスを導入する第1酸性ガス導入装置と、前記第1反応槽において、前記酸性ガスの気泡流を利用して比重差分級を行う比重差分級装置と、該比重差分級によって分級された比重の小さい焼却灰スラリーを、粗粒子を含むスラリーと、微粒子を含むスラリーとに分級する分級装置と、該微粒子を含むスラリーを貯留する第2反応槽と、該第2反応槽に酸性ガスを導入する第2酸性ガス導入装置と、前記第2反応槽からのスラリーを固液分離する固液分離装置とを備えることを特徴とする。 Furthermore, this invention is a cement raw material conversion apparatus, Comprising: The 1st reaction tank which mixes refuse incineration ash and water and produces | generates an incineration ash slurry, and introduce | transduces acidic gas into this 1st reaction tank In the gas introduction device, in the first reaction tank, a specific gravity differential classifying device that performs a specific gravity differential class using a bubbly flow of the acidic gas, and an incineration ash slurry having a small specific gravity classified by the specific gravity differential class, A classifying device for classifying into a slurry containing particles, a slurry containing fine particles, a second reaction tank for storing the slurry containing fine particles, and a second acid gas introducing device for introducing acid gas into the second reaction tank; And a solid-liquid separator for solid-liquid separation of the slurry from the second reaction tank.
本発明によれば、微粒子を含むスラリーを貯留する第2反応槽に酸性ガスを導入することにより、ごみ焼却灰に含まれる難溶性塩をさらに効果的に分解することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hardly soluble salt contained in refuse incineration ash can be decomposed | disassembled more effectively by introduce | transducing acidic gas into the 2nd reaction tank which stores the slurry containing microparticles | fine-particles.
以上のように、本発明によれば、設備コスト及び運転コストを低く抑えながらごみ焼却灰をセメント原料化することができる。 As described above, according to the present invention, waste incineration ash can be used as a cement raw material while keeping facility costs and operation costs low.
次に、本発明に係るセメント原料化装置の一実施の形態について、図1を参照しながら説明する。尚、図1において破線の矢線は液体の流れを、一点鎖線の矢線は気体の流れを、実線の矢線は固体(スラリーを含む)の流れを各々示している。 Next, an embodiment of a cement raw material producing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a broken arrow indicates a liquid flow, an alternate long and short dash arrow indicates a gas flow, and a solid arrow indicates a solid (including slurry) flow.
図1は、本発明に係るセメント原料化装置の一実施の形態を示し、このセメント原料化装置1は、受け入れたごみ焼却灰(以下、「主灰」という)BAを貯蔵する主灰タンク2と、主灰BAと水W等とを混合して主灰スラリーSを生成すると共に、酸性ガスG1を導入して比重差分級を行う第1反応槽3と、第1反応槽3からの比重の大きい主灰スラリーS1を脱水する水切り装置5と、第1反応槽3からの比重の小さい主灰スラリーS2を、粗粒子を含むスラリーS3と、微粒子を含むスラリーS4とに分級する分級装置6と、分級装置6からの微粒子を含むスラリーS4を酸性ガスG2と反応させる第2反応槽8と、第1反応槽3及び第2反応槽8に酸性ガスG1、G2を導入する酸性ガス導入装置4と、第2反応槽8からのスラリーS5を固液分離する固液分離装置9等で構成される。
FIG. 1 shows an embodiment of a cement raw material production apparatus according to the present invention. This cement raw
第1反応槽3は、主灰BAと水W、さらに固液分離装置9からのろ液F1及び排水W2とを混合して主灰スラリーSを生成し、酸性ガスG1と反応させるために設けられ、その固液比は、1対1〜1対5であることが好ましい。また、この第1反応槽3は、酸性ガスG1の気泡流を利用して比重差分級を行う比重差分級装置としての機能も兼ね備え、粒径2mmを超える粒子を含む比重の大きい主灰スラリーS1と、粒径2mm以下の粒子を含む比重の小さい主灰スラリーS2とに分離する。 The first reaction tank 3 is provided to mix the main ash BA, water W, and the filtrate F1 and the waste water W2 from the solid-liquid separator 9 to generate the main ash slurry S and react with the acid gas G1. The solid-liquid ratio is preferably 1: 1 to 1: 5. The first reaction tank 3 also has a function as a specific gravity differential classifier that performs a specific gravity differential class using the bubbly flow of the acid gas G1, and has a large specific gravity main ash slurry S1 containing particles having a particle diameter exceeding 2 mm. And main ash slurry S2 having a small specific gravity and containing particles having a particle size of 2 mm or less.
酸性ガス導入装置4は、第1反応槽3及び第2反応槽8に酸性ガスG1、G2を導入するために設けられ、導入する酸性ガスとしては、CO2を多く含むセメントキルンの排ガスやSO2を多く含む塩素バイパス設備の排ガスを利用することができる。
The acid
分級装置6は、第1反応槽3からの比重の小さい主灰スラリーS2を、粗粒子を含むスラリーS3と、微粒子を含むスラリーS4とに分級するために設けられ、0.7mmを分級点とする篩を内蔵しており、エアブロー装置7からの空気を利用して分級及び水切りを行う。
The
次に、本発明に係るセメント原料化装置の動作について、図面を参照しながら説明する。 Next, the operation of the cement raw material producing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、第1反応槽3において、主灰BAに水Wを混合してスラリー化させ、この主灰スラリーSへ酸性ガス導入装置4から酸性ガスG1を導入し、主灰BAに含まれるフリーデル氏塩を分解する。それと同時に、酸性ガスG1の気泡流を利用して、主灰スラリーSの比重差分級を行う。
First, in the first reaction tank 3, the main ash BA is mixed with water W to make a slurry, and the acid gas G1 is introduced into the main ash slurry S from the acid
尚、フリーデル氏塩とは、化学式で表すと、3CaO・Al2O3・CaCl2・10H2Oであり、下記のように、アルミン酸三石灰(3CaO・Al2O3)が水和反応の際に塩化物イオンを取り込んで生成される塩である。
3CaO・Al2O3+CaCl2+10H2O→3CaO・Al2O3・CaCl2・10H2O
In addition, Friedel's salt is 3CaO · Al 2 O 3 · CaCl 2 · 10H 2 O in chemical formula, and trilime aluminate (3CaO · Al 2 O 3 ) is hydrated as described below. It is a salt produced by taking in chloride ions during the reaction.
3CaO.Al 2 O 3 + CaCl 2 + 10H 2 O → 3CaO.Al 2 O 3 .CaCl 2 .10H 2 O
スラリーに酸性ガスG1としてセメントキルンの排ガスを吹き込むと、下式に示すように、フリーデル氏塩を分解することができる。
3CaO・Al2O3・CaCl2・10H2O+3CO2→3CaCO3+2Al(OH)3+CaCl2+7H2O
When exhaust gas of cement kiln is blown into the slurry as acidic gas G1, Friedel's salt can be decomposed as shown in the following formula.
3CaO · Al 2 O 3 · CaCl 2 · 10H 2 O + 3CO 2 → 3CaCO 3 + 2Al (OH) 3 + CaCl 2 + 7H 2 O
また、スラリーに酸性ガスG1として塩素バイパス設備の排ガスを吹き込むと、下式に示すように、フリーデル氏塩を分解することができる。
3CaO・Al2O3・CaCl2・10H2O+XSO4 2-→3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O+YCl-
Further, when the exhaust gas of the chlorine bypass facility is blown into the slurry as the acidic gas G1, Friedel's salt can be decomposed as shown in the following formula.
3CaO · Al 2 O 3 · CaCl 2 · 10H 2 O +
この比重差分級により、主灰スラリーSを粒径2mmを超える粒子を含む比重の大きい主灰スラリーS1と、粒径2mm以下の粒子を含む比重の小さい主灰スラリーS2とに分離し、主灰スラリーS1を水切り装置5にて脱水し、脱水後のケークC1をセメント原料Rとしてセメント焼成装置10の仮焼炉に投入する。また、脱水によって分離された水W4を第2反応槽8へ供給する。
By this specific gravity difference class, the main ash slurry S is separated into a main ash slurry S1 having a large specific gravity containing particles having a particle size of more than 2 mm and a main ash slurry S2 having a small specific gravity containing particles having a particle size of 2 mm or less. Slurry S1 is dehydrated by draining
一方、粒径2mm以下の粒子を含む比重の小さい主灰スラリーS2は、分級装置6へ導入され、エアブロー装置7からの空気を利用しながら分級及び水切りを行うことで、粒径0.7mmを超える粗粒子を含むスラリーS3が篩上に残留し、粒径0.7mm以下の微粒子を含むスラリーS4は第2反応槽8に導かれる。分級された粗粒子を含むスラリーS3は、ある程度水分が取り除かれているため、そのまま水切り装置5からのケークC1と共にセメント原料Rとしてセメント焼成装置10の仮焼炉に投入する。
On the other hand, the main ash slurry S2 having a small specific gravity and containing particles having a particle size of 2 mm or less is introduced into the classifying
次に、第2反応槽8において、微粒子を含むスラリーS4に対し、酸性ガス導入装置4から酸性ガスG2が導入され、スラリーS4に含まれるフリーデル氏塩をさらに分解する。微粒子を含むスラリーS4を酸性ガスG2との反応の対象とするのは、粒径の小さい粒子に塩素が多く含まれているからである。この際、第2反応槽8内のpHは4〜10.5に調整する。
Next, in the
酸性ガスG2との反応を終えたスラリーS5は、固液分離装置9へ導入され、ケーク洗浄水(新規水)W1によって洗浄された後、又は洗浄されながら脱水される。脱水後のケークC2は、セメント原料Rとしてセメント焼成装置10の仮焼炉に投入する。また、固液分離装置9の排水W3は、排水処理後放流し、一部の排水W2を第1反応槽3へ戻して循環使用する。また、固液分離装置9で分離されたろ液F1も第1反応槽3へ戻して再使用することができる。この際、ろ液F1の電気伝導度を測定してろ液F1の塩素濃度を管理しながら、上記排水W2の循環量を決定することが好ましい。
The slurry S5 that has finished the reaction with the acid gas G2 is introduced into the solid-liquid separator 9, and after being washed with the cake washing water (new water) W1, or dehydrated while being washed. The dehydrated cake C2 is fed as a cement raw material R into the calcining furnace of the
尚、上記実施の形態においては、第1反応槽3で主灰BAと水W等で主灰スラリーSを生成し、第1反応槽3で酸性ガスG1の気泡流を利用して比重差分級も行ったが、主灰BAのスラリー化と、酸性ガスG1の気泡流を利用した比重差分級装置とを別々の装置で行うこともできる。
In the above embodiment, the main ash slurry S is generated from the main ash BA and water W in the first reaction tank 3, and the specific gravity difference class is obtained using the bubbly flow of the
さらに、第2反応槽8においても酸性ガス導入装置4からの酸性ガスG2を導入して難溶性塩を分解したが、受け入れた主灰BAの塩素含有率及び第1反応槽3でのフリーデル氏塩の分解状況によっては、必ずしも第2反応槽8に酸性ガスG2を導入して難溶性塩を分解する必要はなく、分級装置6からのスラリーS4をそのまま固液分離装置9に導入して固液分離することもできる。
Further, the acidic gas G2 from the acidic
また、第1反応槽3の比重差分級での分級点を2mm、分級装置6の分級点を0.7mmとしたが、セメント原料化装置1の運転状況等に応じてこれらの分級点を適宜変更することができる。但し、分級装置6の分級点は、効果的に塩素除去を行うため、1mm以下であることが好ましい。
Moreover, although the classification point in the specific gravity difference class of the first reaction tank 3 is 2 mm and the classification point of the
また、粗粒子を含むスラリーS3等をセメント焼成装置10の仮焼炉に投入する以外に、調合原料として利用することもできる。
In addition to adding the slurry S3 containing coarse particles to the calcining furnace of the
さらに、第2反応槽8に酸性ガスG2を導入せずに、硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸等の酸を添加してもよい。
Furthermore, an acid such as sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, and formic acid may be added without introducing the acidic gas G2 into the
また、第2反応槽8に酸性ガスGや酸だけでなく、O3等の酸化性ガスを導入し、CODを低下させて後段の排水処理の負荷を軽減することもできる。第2反応槽8に酸化性ガスを導入せずに、槽を多段化し、酸性ガスGや酸化性ガスを別々に導入することもできる。
Moreover, not only the acidic gas G and the acid but also an oxidizing gas such as O 3 can be introduced into the
さらにまた、1台の酸性ガス導入装置4から第1反応槽3と第2反応槽8とに酸性ガスG1、G2を導入したが、第1反応槽3と第2反応槽8の各々に別々の酸性ガス導入装置から酸性ガスを導入することももちろん可能である。
Furthermore, although acidic gas G1 and G2 were introduce | transduced into the 1st reaction tank 3 and the
1 セメント原料化装置
2 主灰タンク
3 第1反応槽
4 酸性ガス導入装置
5 水切り装置
6 分級装置
7 エアブロー装置
8 第2反応槽
9 固液分離装置
10 セメント焼成装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該比重差分級によって分級された比重の小さい焼却灰スラリーを、粗粒子を含むスラリーと、微粒子を含むスラリーとに分級し、
該分級した微粒子を含むスラリーを固液分離し、
該固液分離によって得られたケーキをセメント原料として利用することを特徴とするごみ焼却灰のセメント原料化方法。 Introducing acid gas into the incineration ash slurry, which is a mixture of waste incineration ash and water, and using the bubbly flow of the acid gas to perform a specific gravity differential class,
The incinerated ash slurry having a small specific gravity classified by the specific gravity differential class is classified into a slurry containing coarse particles and a slurry containing fine particles,
Solid-liquid separation of the slurry containing the classified fine particles,
A method for converting waste incinerated ash into a cement material, wherein the cake obtained by the solid-liquid separation is used as a cement material.
該反応槽に酸性ガスを導入する酸性ガス導入装置と、
前記反応槽において、前記酸性ガスの気泡流を利用して比重差分級を行う比重差分級装置と、
該比重差分級によって分級された比重の小さい焼却灰スラリーを、粗粒子を含むスラリーと、微粒子を含むスラリーとに分級する分級装置と、
該分級した微粒子を含むスラリーを固液分離する固液分離装置とを備えることを特徴とするごみ焼却灰のセメント原料化装置。 A reaction tank for mixing incineration ash and water to produce an incineration ash slurry;
An acidic gas introduction device for introducing acidic gas into the reaction vessel;
In the reaction vessel, a specific gravity differential classifier that performs a specific gravity differential class using a bubbly flow of the acid gas;
A classification device for classifying the incinerated ash slurry having a small specific gravity classified by the specific gravity differential class into a slurry containing coarse particles and a slurry containing fine particles;
An apparatus for converting waste incinerated ash into a cement raw material, comprising: a solid-liquid separation device for solid-liquid separation of the slurry containing the classified fine particles.
該第1反応槽に酸性ガスを導入する第1酸性ガス導入装置と、
前記第1反応槽において、前記酸性ガスの気泡流を利用して比重差分級を行う比重差分級装置と、
該比重差分級によって分級された比重の小さい焼却灰スラリーを、粗粒子を含むスラリーと、微粒子を含むスラリーとに分級する分級装置と、
該微粒子を含むスラリーを貯留する第2反応槽と、
該第2反応槽に酸性ガスを導入する第2酸性ガス導入装置と、
前記第2反応槽からのスラリーを固液分離する固液分離装置とを備えることを特徴とするごみ焼却灰のセメント原料化装置。 A first reaction tank for mixing incineration ash and water to produce an incineration ash slurry;
A first acidic gas introduction device for introducing acidic gas into the first reaction tank;
In the first reaction tank, a specific gravity differential classifier that performs a specific gravity differential class using the bubbly flow of the acid gas;
A classification device for classifying the incinerated ash slurry having a small specific gravity classified by the specific gravity differential class into a slurry containing coarse particles and a slurry containing fine particles;
A second reaction tank for storing a slurry containing the fine particles;
A second acid gas introduction device for introducing acid gas into the second reaction tank;
An apparatus for converting waste incinerated ash into a cement material, comprising: a solid-liquid separation device for solid-liquid separation of the slurry from the second reaction tank.
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