JP2020016400A - 廃棄物焼却装置及び廃棄物焼却方法 - Google Patents
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本発明の廃棄物焼却装置は、次のごとく構成される。
乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ一次空気を供給する一次空気供給手段と、後燃焼火格子の下方へ焼却炉の排ガスの一部を供給する循環排ガス供給手段と、後燃焼火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの二酸化炭素濃度を調整する混合ガス二酸化炭素濃度調整手段を有していることを特徴とする廃棄物焼却装置。
本発明において、混合ガス二酸化炭素濃度調整手段は、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの二酸化炭素濃度を8vol%以上に調整することが好ましい。
本発明の廃棄物焼却方法は、次のごとく構成される。
一次空気供給手段から乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ一次空気を供給し、循環排ガス供給手段から後燃焼火格子の下方へ焼却炉の排ガスの一部を供給し、後燃焼火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの二酸化炭素濃度を混合ガス二酸化炭素濃度調整手段により調整することを特徴とする廃棄物焼却方法。
本発明においては、混合ガス二酸化炭素濃度調整手段で、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの二酸化炭素濃度を8vol%以上に調整することが好ましい。
<廃棄物焼却装置の構成>
図1は、本発明の第一実施形態に係る廃棄物焼却装置の全体構成を示しており、この廃棄物焼却装置は、廃棄物を焼却する焼却炉1と、該焼却炉1から排出された排ガスとの熱交換により熱回収を行い蒸気を発生させる廃熱ボイラ10と、該廃熱ボイラ10で熱回収された排ガスを除塵するバグフィルタ11と、該バグフィルタ11で除塵された排ガスを大気中へ放出するための煙突12とを備えている。
このような本実施形態の廃棄物焼却装置は、次の要領で運転される。
本実施形態の廃棄物焼却装置において、混合ガスの二酸化炭素濃度を次の要領で調整する。混合ガス二酸化炭素濃度制御手段(図示せず)が、混合ガスの二酸化炭素濃度を所定範囲とするように、混合ガス二酸化炭素濃度調整手段のうちの循環排ガス供給量調整手段としてのダンパ又はバルブ14cの開度を調整して循環排ガス供給量を調整するとともに、混合ガス二酸化炭素濃度調整手段のうちの一次空気供給量調整手段としてのダンパ又はバルブ9cの開度を調整して一次空気供給量を調整する。循環排ガス供給量は、循環排ガス供給ライン13の送風機15による循環排ガスの送風量を調整することにより調整してもよい。
混合ガス二酸化炭素濃度制御手段は、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの二酸化炭素濃度を8vol%以上に調整することが好ましい。このような範囲に限定する理由は、混合ガスの二酸化炭素濃度が8vol%より低いと、二酸化炭素による焼却灰からの重金属の溶出を抑制する反応を十分に行えないことがあるからである。
後燃焼火格子の下方へ供給する循環排ガスと一次空気との混合ガスの温度を130〜250℃とするように、循環排ガスと一次空気との混合比率を調整することが好ましい。集塵機の下流側から循環排ガス供給ラインに抜き出す排ガス温度や一次空気温度を調整するようにしてもよい。
本実施形態の焼却炉においては、後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を400〜700℃の範囲とするように、後燃焼火格子の下方へ供給する一次空気供給量と循環排ガス供給量を制御することとしてもよい。後燃焼火格子上の焼却灰層の温度を400〜700℃の範囲に制御することにより、焼却灰に含まれる酸化カルシウムあるいは水酸化カルシウムが循環排ガス中の二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを生成する反応を促進させて、焼却灰のpHを鉛が難溶性を示す低pHの難溶性領域とする処理を促進させることができる。焼却灰層の温度が400℃未満では、前記の反応が生じないし、700℃より高いと生成した炭酸カルシウムが分解される逆反応が生じるため、好ましくないからである。焼却灰層の温度を600〜700℃の範囲とすることが、炭酸カルシウムを生成する反応が高効率で進行するためより好ましい。
次に、本実施形態についての変形例について図2にもとづき説明する。
図2に示されるこの変形例は、図1の構成に加え、焼却炉から排出される焼却灰を受け、槽内の冷却水により冷却する灰冷却槽を設けた構成となっている。
(i)灰冷却槽に焼却炉から高温の焼却灰が投入され、焼却灰中に含まれていたり、焼却灰から反応により発生した小粒径粒子等が冷却水表面に浮遊堆積してスカムとなる。スカムの大部分は焼却灰に含まれる酸化カルシウムから冷却水中で発生する水酸化カルシウム粒子と、焼却灰成分から冷却水中で反応生成されるアルミネート系セメント水和物粒子であり、水酸化カルシウム粒子は冷却水に一部は溶解するが、不溶解分が浮遊し、アルミネート系セメント水和物粒子は水に溶解せず浮遊して、両者がスカムとなる。
そこで、火格子式廃棄物焼却炉の後燃焼火格子の下方より、一次空気と循環排ガスとの混合ガスを供給し、後燃焼火格子上の焼却灰をスカムの発生し難い性状にすることができる。一次空気と循環排ガスとの混合ガスを後燃焼火格子の下方から供給すると、後燃焼火格子上の焼却灰がスカムの発生し難い性状となる理由は、次の(1)〜(3)のごとくである。
図2は、本発明の第一実施形態に係る廃棄物焼却装置の変形例の全体構成を示しており、この廃棄物焼却装置は、図1の装置構成に加えてさらに、焼却炉1から排出された焼却灰を冷却する灰冷却槽20とを備えている。焼却灰は焼却灰排出部6から灰冷却槽20へ落下排出される。
このような本実施形態の廃棄物焼却炉装置における本変形例は、次の要領で運転される。そこで、図1の実施形態で説明した内容に対しては説明を省略し、変形例が関連している点について重点的に説明する。
本変形例では、一次空気供給手段から乾燥火格子及び燃焼火格子の下方へ一次空気を供給し、後燃焼火格子の下方へ循環排ガス供給手段から焼却炉からの排ガスの一部を循環排ガスとして供給するとともに一次空気を供給することとしたので、後燃焼火格子上の焼却灰への循環排ガスの供給により、スカムの原因となる焼却灰中の酸化カルシウムが循環排ガスに含まれる二酸化炭素との反応により炭酸化され酸化カルシウムが低減され、また、一次空気と循環排ガスの吹き込みにより焼却灰の温度が低下して灰冷却槽の冷却水の温度を低下させ冷却水への水酸化カルシウムの溶解度を増加させて水酸化カルシウムの未溶解分が低減され、さらには、アルミネート系セメント水和物の生成反応速度が低下されてアルミネート系セメント水和物の生成が抑制されて、灰冷却槽でのスカム発生を抑制できる。そのため、従来用いていた散水スプレーやエアレーション等設備が不要であり、設備の運転にかかる運転コストや作業者によるスカム除去作業コストを削減できる。また、冷却槽内から焼却灰を搬出するコンベアが運転不能となることや水位センサが測定不能となることなどの問題が生じなくなる。
5a 乾燥火格子
5b 燃焼火格子
5c 後燃焼火格子
8 一次空気供給手段(一次空気供給ライン)
9c 一次空気供給量調整手段(バルブ)
13 循環排ガス供給手段(循環排ガス供給ライン)
14 循環排ガス供給量調整手段(バルブ)
Claims (4)
- 乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子を有し廃棄物を焼却する焼却炉を備える廃棄物焼却装置において、
乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ一次空気を供給する一次空気供給手段と、後燃焼火格子の下方へ焼却炉の排ガスの一部を供給する循環排ガス供給手段と、後燃焼火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの二酸化炭素濃度を調整する混合ガス二酸化炭素濃度調整手段を有していることを特徴とする廃棄物焼却装置。 - 混合ガス二酸化炭素濃度調整手段は、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの二酸化炭素濃度を8vol%以上に調整することとする請求項1に記載の廃棄物焼却装置。
- 乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子を有する焼却炉で廃棄物を焼却する廃棄物焼却方法において、
一次空気供給手段から乾燥火格子、燃焼火格子及び後燃焼火格子の下方へ一次空気を供給し、循環排ガス供給手段から後燃焼火格子の下方へ焼却炉の排ガスの一部を供給し、後燃焼火格子の下方へ供給される一次空気と循環排ガスとの混合ガスの二酸化炭素濃度を混合ガス二酸化炭素濃度調整手段により調整することを特徴とする廃棄物焼却方法。 - 混合ガス二酸化炭素濃度調整手段で、後燃焼火格子の下方へ供給する混合ガスの二酸化炭素濃度を8vol%以上に調整することとする請求項3に記載の廃棄物焼却方法。
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