JP2645799B2 - ダイオキシン・水銀含有灰の処理方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイオキシン類及び水
銀等を含有する飛灰（電気集じん機、バグフィルタ等の
集じん装置捕集灰）の処理方法及び装置、詳しくは、ダ
イオキシン熱分解装置における灰中の水分及び水銀を回
収する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物焼却炉、燃焼炉、加熱炉等ばいじ
んを発生する施設の飛灰中には、ダイオキシン類、水銀
等の重金属、水分等が含まれている。また、最近では、
廃棄物焼却炉排ガス中の塩化水素ガスを除去するため
に、カルシウム系脱塩剤が用いられている。この場合
は、飛灰中に反応生成物であるＣａＣｌ_２、未反応Ｃａ
系脱塩剤の微粉が含まれ、これらＣａ化合物は水分を含
みやすいので、飛灰中の水分含有量が多くなる傾向にあ
る。

【０００３】特表昭６４−５００３３０号公報には、ポ
リハロゲン化化合物で汚染されたごみ焼却プラントから
のフライアッシュを直接非通り抜け流系において酸素欠
乏条件下加熱することにより、ポリハロゲン化化合物を
熱分解する方法が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、飛灰等
の灰は水分を含んでおり、灰が加熱されると水分は水蒸
気となる。この水蒸気は、熱分解のためのヒーティング
ドラムの灰入口付近の比較的温度の低いゾーンで凝縮
し、灰を湿らせて灰入口部のロータリバルブを詰まらせ
たり、灰と混練されてヒーティングドラム内面に固着し
たりして、ヒーティングドラム内の回転体の回転に支障
をきたす。また、飛灰等の灰中の水銀は、大気に拡散さ
れても、処理灰とともに排出されても、環境上好ましく
ない。

【０００５】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、灰中のダイオキシン類を熱分解す
る際に、灰から発生するガスをろ過してから水蒸気と水
銀蒸気とを凝縮させた後、分離回収して、装置の運転ト
ラブルの防止及び周囲環境への有害物の放出防止を図る
ようにしたダイオキシン・水銀含有灰の処理方法及び装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明のダイオキシン・水銀含有灰の処
理方法は、ダイオキシン類及び水銀を含む灰を低酸素雰
囲気、すなわち酸素濃度５ｖｏｌ．％以下で、３００〜
１２００℃、０．５〜５時間加熱してダイオキシン類を
熱分解した後、灰を２００℃以下に急冷する灰処理方法
であって、灰の加熱により発生する水蒸気及び水銀蒸気
を含むガスを並列に複数系列に設けられたフィルタでろ
過し、ついで、冷却して水及び液状水銀に凝縮させた
後、水と液状水銀とを比重差により分離・回収し、ガス
冷却・凝縮工程における非凝縮の吸引ガスを熱分解工程
に循環し、また、灰により目詰まりしたフィルタを逆洗
用気体で逆洗することを特徴としている。

【０００７】上記の「低酸素雰囲気」とは、酸素濃度５
ｖｏｌ．％以下、望ましくは２ｖｏｌ．％以下を言う。
熱分解温度は３００〜１２００℃であるが、４００〜８
００℃とすることが望ましい。３００℃未満ではダイオ
キシン類の分解率が低くなり、一方、１２００℃を越え
るとダイオキシン類の分解率がほぼ一定の割合となり、
熱損失が多くなる。また、水銀の沸点は３５６℃である
ので、３００℃未満では水銀蒸気があまり発生しない。
熱分解時間は０．５〜５時間であるが、１〜２時間とす
ることが望ましい。０．５時間未満ではダイオキシン類
の分解率が小さく、一方、５時間を越えるとほぼすべて
のダイオキシン類が分解してしまう。

【０００８】灰の急冷温度は２００℃以下で、下限は０
℃前後である。望ましい急冷温度は１４０℃〜常温（２
５℃）である。ダイオキシンは燃焼過程で生じるばかり
でなく、２５０℃前後の冷却過程でも生じる。すなわち
再合成される。急冷により、この温度範囲を急速に通過
させると、再合成は避けられる。したがって、灰の急冷
温度を２００℃以下とした。本発明者らの実験では、飛
灰をＯ_２濃度２ｖｏｌ．％以下、４００℃で１時間加熱
保持すると、ダイオキシンのみでなく、同種の芳香族塩
化物（ＣＢ、ＣＰ他）が９５％以上分解した。そして、
灰を１４０℃に急冷することにより、灰中のダイオキシ
ン濃度を０．１ｎｇＴＥ／ｇ以下にすることができた。
なお、ＣＢはクロロベンゼン、ＣＰはクロロフェノー
ル、ＴＥは毒性等価換算値を略したものである。

【０００９】上記のように、水と液状水銀とは比重差に
より分離し回収する。また、灰から発生する水蒸気及び
水銀蒸気を含むガスを並列に複数系列に設けられたフィ
ルタでろ過した後、冷却して凝縮させる。このようにす
ることにより、吸引ガス中の灰による配管、装置の目詰
まりを防止することができるとともに、水蒸気を除去す
るので、湿潤灰による装置の運転トラブルを防止するこ
とができる。また、上記のように、ガス冷却・凝縮工程
における非凝縮の吸引ガスを熱分解工程に循環する。こ
のようにすることにより、熱分解装置（ヒーティングド
ラム）内の低酸素化を助けることができ、ダイオキシン
類の熱分解を促進させることができる。また、上記のよ
うに、灰により目詰まりしたフィルタは逆洗用気体で逆
洗される。

【００１０】本発明のダイオキシン・水銀含有灰の処理
装置は、ダイオキシン類及び水銀を含む灰を加熱し、ダ
イオキシン類を熱分解するヒーティングドラムと、この
ヒーティングドラムからの灰を急冷するクーリングドラ
ムと、前記ヒーティングドラムに、水蒸気及び水銀蒸気
を含むガスを吸引する吸引管を介して接続されたコンデ
ンサと、前記コンデンサに接続された水と液状水銀とを
比重差により分離するための水・水銀分離器と、前記ヒ
ーティングドラムと吸引管との接続部に並列に複数系列
設けられたフィルタと、これらのフィルタに接続された
逆洗用気体供給管とからなり、コンデンサからの吸引管
がクーリングドラム、クーリングドラム下シュート、ヒ
ーティングドラム、ヒーティングドラム下シュートの少
なくとも一つに接続されたことを特徴としている。

【００１１】上記のように、コンデンサに、水と液状水
銀とを比重差により分離するための水・水銀分離器を接
続する。また、ヒーティングドラムと吸引管との接続部
にフィルタを設ける。このように構成することにより、
吸引ガス中の灰による吸引管等の目詰まりを防止するこ
とができる。また、上記のように、これらのフィルタは
並列に複数系列設けられ、これらのフィルタに逆洗用気
体供給管を接続する。このように構成することにより、
目詰まりしたフィルタを逆洗している時は、他の逆洗済
のフィルタを使用することができる。

【００１２】また、コンデンサからの吸引管をクーリン
グドラム、クーリングドラム下シュート、ヒーティング
ドラム、ヒーティングドラム下シュートの少なくとも一
つに接続する。このように構成することにより、ヒーテ
ィングドラム内の低酸素化を助けることができ、ダイオ
キシン類の熱分解を促進させることができる。さらに、
吸引管を保温材又は／及び電熱トレースもしくは蒸気ト
レースで被覆することが好ましい。吸引管が短い場合は
保温材の被覆のみで良いが、吸引管が長い場合は蒸気が
配管内で冷却されて凝縮するので、トレース又はトレー
ス・保温を施す必要がある。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。図
１は、本発明のダイオキシン・水銀含有灰の処理装置の
一実施例を示している。１０はビーティングドラムで、
一端上部に灰入口１２を、他端下部に灰出口１４を有
し、内部に回転軸１６及び灰を移動させる羽根１８を備
え、外周部にヒータ２０を備えている。ヒータ２０とし
ては、電熱ヒータが用いられるが、他の熱源によるヒー
タとしてもよい。

【００１４】２２はクーリングドラムで、一端上部に灰
入口２４を、他端下部に灰出口２６を有し、内部に回転
軸２８及び灰を移動させる羽根３０を備え、外周部に水
冷ジャケット３２を備えている。なお、水冷ジャケット
の代りに空気、冷媒液等を用いるジャケットとすること
もできる。そして、ビーティングドラム１０の灰出口１
４と、クーリングドラム２２の灰入口２４とは、シュー
ト３４を介して接続されている。

【００１５】ヒーティングドラム１０の灰入口１２に
は、入口ロータリバルブ３６を備えた灰供給管３８が接
続され、クーリングドラム２２の灰出口２６には、出口
ロータリバルブ４０を備えた灰排出シュート４２が接続
されている。ヒーティングドラム１０の上部にはガス出
口４４が設けられ、このガス出口４４内にフィルタ４６
が設けられる。そして、フィルタ４６にガス吸引管４８
を介してコンデンサ５０が接続され、このコンデンサ５
０の下部と、前記灰排出シュート４２とが、吸引ポンプ
（吸引ファン）５２を備えたガス吸引管５４を介して接
続されている。

【００１６】フィルタ４６には、空気等の気体で逆洗で
きるように逆洗用気体供給管５６が接続されている。フ
ィルタは複数系列、並列に設けられて、飛灰により目詰
まりしたフィルタを逆洗している時は、他の逆洗済のフ
ィルタを使用できるように構成する。前記ガス吸引管４
８、５４には、蒸気が冷却されて凝縮しないように、ト
レース又は／及び保温が施される。図１では一例とし
て、電熱トレース５８を設けた場合を示している。

【００１７】図１では、コンデンサ５０からのガス吸引
管５４を灰排出シュート４２に接続する場合を示してい
るが、クーリングドラム２２に直接接続したり、ヒーテ
ィングドラム２２に直接接続したり、あるいは、ヒーテ
ィングドラム下シュート３４に接続したりすることもで
きる。要は、非凝縮の吸引ガスがヒーティングドラム１
０内に循環するようにすればよい。

【００１８】コンデンサ５０からのガス吸引管５４に
は、空気等の気体で逆洗できるように逆洗用気体供給管
６０が接続されている。コンデンサ５０の下部には、凝
縮液抜出管６２を介して水・水銀分離器６４が接続され
ている。この水・水銀分離器６４には、底部に比重の大
きい水銀６６が溜まり、その上側に水（ドレン）６８が
溜まる。

【００１９】水と水銀とを分離して別々に抜き出す構造
の一例として、図１に示すように、水・水銀分離器６４
の下側部にレベルスイッチ７０を設け、このレベルスイ
ッチ７０に水銀液面が接触すると、レベルスイッチ７０
が作動して水銀抜出制御弁７２を開とするようにする。
水（ドレン）は、水・水銀分離器６４の側面に接続され
た水抜出管７４からオーバフローさせて抜き出す。７６
は水（ドレン）用のレベル計、７８は水銀用のレベル
計、８０は水銀用ポット、８２はガス吸引管５４と水
（ドレン）抜出管７４とを接続するドレン管、８４は水
（ドレン）ポンプである。

【００２０】つぎに、図１に示す装置の作用について説
明する。電気集じん機等で捕集された飛灰は、供給コン
ベア（図示略）により供給ホッパ（図示略）に供給さ
れ、この供給ホッパ下側の入口ロータリバルブ３６によ
り灰供給管３８を介してヒーティングドラム１０内に定
量供給される。そして、飛灰はヒータで加熱される。加
熱により灰中のダイオキシンが熱分解し、ついで、飛灰
はクーリングドラム２２に導入されて冷却媒体により冷
却されダイオキシンの再合成が防止される。クーリング
ドラム２２を出た飛灰は、出口ロータリバルブ４０によ
り排出され、排出コンベア（図示略）により電気集じん
機灰貯槽等（図示略）へ送られる。入口ロータリバルブ
３６及び出口ロータリバルブ４０は、エアシールのため
に設けられたものである。

【００２１】図２は、ヒーティングドラム１０入口（具
体的には、入口ロータリバルブ３６の上流側）と、クー
リングドラム２２出口（具体的には、出口ロータリバル
ブ４０の下流側）での灰中の重金属類の含有量を示して
いる。図２に示すように、水銀（Ｔ．Ｈｇ、Ｔｏｔａｌ
Ｈｇ）がクーリングドラム２２の出口で減少している
ことから、水銀はヒーティングドラム１０で発生したガ
ス中に含まれてガス出口４４からフィルタ４６を通って
吸引管４８に排出されていることがわかる。水銀以外の
重金属はほとんど変化していない。

【００２２】なお、図２における測定条件はつぎの通り
である。 ヒーティングドラム内雰囲気ガスの酸素濃度：２ｖｏｌ．％ ヒーティングドラム内の加熱温度：４００℃ ヒーティングドラムの加熱保持時間：１時間 クーリングドラム内の温度：１４０℃

【００２３】図３は、図２の場合と同様に、ヒーティン
グドラム１０入口と、クーリングドラム２２出口での水
分、未燃Ｃ量を示している。図３に示すように、ヒーテ
ィングドラム１０入口とクーリングドラム２２出口とを
比較すれば、排ガス中に水分が含まれてガス出口４４か
らフィルタ４６を通って吸引管４８に出ていることがわ
かる。図２及び図３から、ヒーティングドラム１０で発
生するガス中には、水蒸気及び水銀蒸気が含まれている
ことがわかる。

【００２４】上記のガス中の水蒸気及び水銀蒸気を回収
するために、吸引ポンプ（吸引ファン）５２を稼動させ
ることにより、この水蒸気及び水銀蒸気を含むガスはフ
ィルタ４６を通りろ過されて吸引管４８に導かれる。フ
ィルタは複数系列、並列に設置し、高圧空気等による逆
洗が可能なように構成するのが好ましい。吸引管４８か
らコンデンサ５０に入ったガスは、冷却媒体（例えば冷
却水）によって冷却される。ここでガス中の水蒸気は凝
縮して水となり、気体状態の水銀も冷却されて液状とな
る。コンデンサ５０内で凝縮しないガスは、吸引ポンプ
５２によって、例えば、クーリングドラム下のシュート
４２に戻され、シュート４２を上昇し、クーリングドラ
ム２２、シュート３４を経てヒーティングドラム１０内
に循環され、ヒーティングドラム１０内の低酸素化を容
易にする。凝縮水と液状水銀は、水・水銀分離器６４内
に比重差により分離して溜められた後、別々に排出され
て回収される。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１）灰中のダイオキシン類を熱分解する際に、灰から
発生するガスを並列に複数系列に設けられたフィルタで
ろ過してから水蒸気と水銀蒸気とを凝縮させた後、水と
水銀とを比重差により分離回収するので、吸引ガス中の
灰による配管等の目詰まりを防止でき、かつ、水蒸気を
除去するので、湿潤灰によるロータリバルブの閉塞やヒ
ーティングドラム内面への固着等による装置の運転トラ
ブルを防止することができるとともに、周囲環境への有
害物（水銀）の放出を防止することができる。 （２）非凝縮の吸引ガスをヒーティングドラム（熱分解
工程）に循環するので、ヒーティングドラム内の低酸素
化を容易にすることができ、ダイオキシン類の熱分解を
促進させることができる。（３）フィルタを並列に複数系列設け、これらのフィル
タに逆洗用気体供給管を接続しているので、目詰まりし
たフィルタを逆洗している時は、他の逆洗済のフィルタ
を使用することができ、吸引ガス中の灰による配管等の
目詰まりをより確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイオキシン・水銀含有灰の処理装置
の一実施例を示すフローシートである。

【図２】ヒーティングドラム入口とクーリングドラム出
口での灰中の重金属類の含有量を示す線図である。

【図３】ヒーティングドラム入口とクーリングドラム出
口での水分、未燃炭素量を示す線図である。

【符号の説明】

１０ ヒーティングドラム ２０ ヒータ ２２ クーリングドラム ３２ 水冷ジャケット ３４ シュート ３６ 入口ロータリバルブ ４０ 出口ロータリバルブ ４２ 灰排出シュート ４６ フィルタ ４８ 吸引管 ５０ コンデンサ ５２ 吸引ポンプ（吸引ファン） ５４ 吸引管 ５８ 電熱トレース ６４ 水・水銀分離器 ７０ レベルスイッチ ８０ 水銀用ポット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石窪 恒星 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (56)参考文献 特開 平６−174223（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−146772（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイオキシン類及び水銀を含む灰を酸素
   濃度５ｖｏｌ．％以下で、３００〜１２００℃、０．５
   〜５時間加熱してダイオキシン類を熱分解した後、灰を
   ２００℃以下に急冷する灰処理方法であって、 灰の加熱により発生する水蒸気及び水銀蒸気を含むガス
   を並列に複数系列に設けられたフィルタでろ過し、つい
   で、冷却して水及び液状水銀に凝縮させた後、水と液状
   水銀とを比重差により分離・回収し、ガス冷却・凝縮工
   程における非凝縮の吸引ガスを熱分解工程に循環し、ま
   た、灰により目詰まりしたフィルタを逆洗用気体で逆洗
   することを特徴とするダイオキシン・水銀含有灰の処理
   方法。
2. 【請求項２】 ダイオキシン類及び水銀を含む灰を加熱
   し、ダイオキシン類を熱分解するヒーティングドラム
   と、 このヒーティングドラムからの灰を急冷するクーリング
   ドラムと、 前記ヒーティングドラムに、水蒸気及び水銀蒸気を含む
   ガスを吸引する吸引管を介して接続されたコンデンサ
   と、 前記コンデンサに接続された水と液状水銀とを比重差に
   より分離するための水・水銀分離器と、 前記ヒーティングドラムと吸引管との接続部に並列に複
   数系列設けられたフィルタと、これらのフィルタに接続された逆洗用気体供給管と、 からなり、 コンデンサからの吸引管がクーリングドラム、クーリン
   グドラム下シュート、ヒーティングドラム、ヒーティン
   グドラム下シュートの少なくとも一つに接続された こと
   を特徴とするダイオキシン・水銀含有灰の処理装置。
3. 【請求項３】 吸引管を保温材又は／及び電熱トレース
   もしくは蒸気トレースで被覆した請求項２記載のダイオ
   キシン・水銀含有灰の処理装置。