JP3104112B2 - 飛灰の処理装置 - Google Patents

飛灰の処理装置

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JP3104112B2 JP06027715A JP2771594A JP3104112B2 JP 3104112 B2 JP3104112 B2 JP 3104112B2 JP 06027715 A JP06027715 A JP 06027715A JP 2771594 A JP2771594 A JP 2771594A JP 3104112 B2 JP3104112 B2 JP 3104112B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として都市ごみ焼却
炉から排出される飛灰の処理装置に関する。
【0002】都市ごみ焼却炉から出る飛灰中にはN
+ 、K+ 、Ca++、Cl- 、SO4 --等の高温で揮散
しやすい物質や、ダイオキシン、重金属等の有害物質が
多量含まれている。例えば、飛灰を1300℃以上の高
温で溶融固化処理すると、上記の諸物質が排ガス中に揮
散するので、これらの物質を再度捕捉しなければなら
ず、その為の洗煙装置の設置と2次公害防止の配慮が必
要である。そのため飛灰の処理方法の技術確立が社会的
ニーズとなっている。
【0003】
【従来の技術】飛灰中のダイオキシンを無害化処理する
方法として、図6に示すように、N2等の還元ガスの高
温雰囲気における、間接加熱による熱分解方式(ハーゲ
ンマイヤー方式)がある。
【0004】このプロセスでは、飛灰をコンベヤ(51)に
よってホッパー(52)に搬入し、ここから多数の回転羽根
(54)を内装した加熱装置(53)の始端部へ送られ、加熱さ
れる。ついで加熱飛灰は加熱装置(53)の終端部から通路
(55)を経て、スクリュー(57)を内装した冷却装置(56)の
始端部へ送られ、冷却される。ついで冷却飛灰は冷却装
置(56)の終端部から搬出車(58)へ排出される。
【0005】加熱装置(53)の始端部には窒素ガスボンベ
(59)から不活性ガスとして窒素ガスが導入され、ここを
通過した後、加熱装置(53)の終端部から集塵装置(60)に
送られ、ここで除塵処理される。除塵された400℃の
窒素ガスは冷却器(61)(62)で冷却された後、ブロア(63)
で加熱装置(53)の始端部へ循環され、一部は系外へ放出
される。窒素ガスの放出分の補充は加熱装置(53)の終端
部で行われる。(60)に送られ、ここで除塵処理される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の間接加熱に
よる熱分解方式では、次のような問題がある。
【0007】伝熱面積が限定されるので、スケールア
ップが難しい。例えば、大径のキルンでは加熱面積が小
さくなり、長いキルンではスケール掻き取り用の支持棒
が垂れる。
【0008】加熱伝熱面でハードなスケールが発生し
易く、スケール掻き取り装置の破損が頻発する。
【0009】排出排ガス中のダイオキシン再処理が必
要である。
【0010】不活性ガスの注入がコストアップを招
く。
【0011】200kw/(500kg飛灰)の大容
量電力を必要とする。
【0012】本発明は、上記の諸問題を解決することが
できる飛灰の処理装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による飛灰の処理
装置は、上記目的を達成すべく工夫されたものであっ
て、飛灰を水洗する洗浄槽(1) と、水洗後の飛灰を乾燥
造粒する乾燥造粒機(7) と、造粒物を焼結するキルン炉
(9) と、排ガス中の未燃物を完全に燃焼する2次燃焼炉
(10)と、乾燥造粒機(7) から出た低温排ガスと、キルン
炉または2次燃焼炉から出た高温排ガスとの混合ガスを
除塵処理するセラミックフィルターからなる高温集塵機
(13)とを具備してなるものである。
【0014】水洗後の排液は重金属の捕捉後、系外へ放
流される。
【0015】キルン炉は例えば800℃以上の酸化雰囲
気で運転される。
【0016】本発明による飛灰の処理装置は、好ましく
は、上記洗浄槽と乾燥造粒機とキルン炉とに加えてさら
に、排ガス中の未燃物を完全に燃焼する2次燃焼炉を具
備している。
【0017】本発明による飛灰の処理装置は、好ましく
は、上記洗浄槽と乾燥造粒機とキルン炉と2次燃焼炉と
に加えてさらに、乾燥造粒機から出た低温排ガスと、キ
ルン炉または2次燃焼炉から出た高温排ガスとの混合ガ
スを除塵処理する集塵機を具備している。低温排ガスと
高温排ガスとの混合により、混合ガスの温度は例えば4
00〜700℃に調整される。集塵機としては例えばセ
ラミックフィルターからなるものが好ましい。
【0018】本発明による飛灰の処理装置は、好ましく
は、上記洗浄槽と乾燥造粒機とキルン炉と2次燃焼炉と
集塵機とに加えてさらに、集塵機から出た排ガスを冷却
する脱硝触媒付きガスクーラーを具備している。このガ
スクーラーにより排ガスは例えば400〜500℃に冷
却され、この冷却後、触媒層における添加NH3 による
還元脱硝によりNOxやダイオキシンが除去された後、
排ガスはさらに250〜350℃まで冷却・熱回収され
る。
【0019】本発明による飛灰の処理装置は、好ましく
は、上記洗浄槽と乾燥造粒機とキルン炉と2次燃焼炉と
集塵機と脱硝触媒付きガスクーラーとに加えてさらに、
ガスクーラーにおける熱交換により生じた高温空気を、
乾燥造粒機、キルン炉および/または2次燃焼炉の各バ
ーナへ送る熱風管路を具備している。
【0020】
【作用】
(1) 洗浄槽で飛灰を水洗し、乾燥造粒機で乾燥造粒し、
キルン炉で造粒物を焼結し、場合によっては2次燃焼炉
でさらに加熱することにより、飛灰中に含まれるNa、
K、Ca、Cl、SO3 等を除去することができる。上
記水洗による除去率はNa、K、Cl、SO4 について
は70〜90%である。その分析値一例を表1に示す。
【0021】(2) 上記水洗により飛灰の焼結温度が高温
側に移行し、高温処理時の固結および上記Na+
+ 、Ca++、Cl- 、SO4 --等の揮散が防止でき
る。水洗を行わない場合には、焼結は400℃から始ま
り、600℃で最高強度を持つ焼結物が得られる。水洗
による焼結点の移行の結果、焼結は600℃から始ま
り、最大強度もかなり小さいものとなる。飛灰の焼結強
度の一例を図2に示す。
【0022】(3) 伝熱面の限られる間接加熱方式から高
温熱風によるキルン型直接焼結方式とすることにより、
焼結による固結閉塞の問題が解決され、さらに800℃
以上の高温域での操作も可能となり、ダイオキシンの熱
分解および酸化が容易に行われる。
【0023】(4) 飛灰の焼結処理前に乾燥造粒装置が設
けられているので、焼結後の灰分は粒状となり、焼結時
の粉塵飛散を抑制しかつ排出灰のハンドリングを容易に
することができる。
【0024】(5) 集塵機でキルン炉または2次燃焼炉か
ら出た高温排ガスを除塵するとともに、高温雰囲気にお
けるフィルター表面上で、CO、灰中の未燃カーボン、
ダイオキシンの前駆物質(例えばトリクロロベンゼン)
等が酸化分解され、排出ガスを極めてクリーンな排ガス
とすることができる。
【0025】図3は、フィルターの使用による、排ガス
中のCOの高温雰囲気における低減性能を示すものであ
る。図4は、フィルターの使用による、灰中の未燃カー
ボンの酸化および燃焼によるCO発生とカーボンの減少
をそれぞれ示すものである。図5は、フィルターの使用
による、ダイオキシン前駆物質であるトリクロロベンゼ
ン(TCB)の高温雰囲気における低減性能を示すもの
である。これらの物質はいずれも600℃の温度域でほ
ぼ完全に酸化されることが判る。なお、フィルターのな
い場合はさらに50〜100℃高温度域においてのみ上
記酸化が進むこと、および、高温反応の面でフィルター
が有効であることが判る。
【0026】(6) 脱硝触媒においてアンモニアの添加に
よりNOxの還元除去とダイオキシンの分解が行われ
れ、ダイオキシンおよびNOxがいずれも除去できた。
【0027】(7) この処理後の高温ガスは完全除塵され
ているので、以後250〜400℃におけるダイオキシ
ンの再発生はなく、また熱回収装置としてはクリーンガ
ス処理用のコンパクトな装置で充分な熱回収が可能であ
り、この熱分解に要するエネルギーも低消費である。
【0028】
【実施例】本発明を図示の実施例により具体的に説明す
る。
【0029】図1は飛灰処理プロセスの一例である。
【0030】処理すべき飛灰は、まず、攪拌機(2) を備
えた洗浄槽(1) に投入され、ここで洗浄水にて水洗され
る。洗浄された飛灰はスラリー状態にて脱水機(3) へ送
られ、ここで脱水される。この脱水によって生じた濾液
は、攪拌機(5) を備えた混合槽(4) へ送られ、ここでキ
レート剤と混合される。キレート剤の添加により、この
液中の重金属類が沈降させられ、この沈澱物はフィルタ
ー(6) にて濾過される。該沈殿物からなるスラッジ状の
固形物の分離後、固形物はセメント固化等により処理す
る。フィルター(6) の放流水はNa+ 、K+ 、Ca++
と、Cl- 、SO4 --等との反応塩類を含む希薄水溶液
であって、透明である。なお、この液はややpH≧8の
傾向があるので、この場合は水和処理後放流する。勿論
この中にはダイオキシンは含まれず、ダイオキシンは全
て灰分に付着している。
【0031】スラリー状の飛灰の脱水によって生じた脱
水汚泥は、次に乾燥造粒機(7) へ送られ、ここで乾燥、
造粒される。この熱源は、灯油タンク(8) から供給され
た灯油等のラインバーナ(8) における燃焼ガスである。
得られた造粒物はキルン炉(9) へ送られ、ここで約80
0℃の酸化雰囲気にて高温焼結され、ダイオキシン等が
分解される。キルン炉(9) の熱源はバーナ(10)にて発生
する燃焼ガスである。
【0032】排ガス中に揮散したダイオキシンの分解に
は充分な滞留時間が必要であるので、得られた焼結物は
2次燃焼炉(11)へ送られ、ここでさらに高温下で加熱さ
れる。2次燃焼炉(11)の熱源はバーナ(12)にて発生する
燃焼排ガスである。こうして処理された飛灰は2次燃焼
(11)の底部から取り出される。
【0033】2次燃焼炉(11)から出た約1200℃の高
温排ガスは、乾燥造粒機(7) から出た約150℃の低温
ガスと混合させ、約600℃となる。この排ガスはセラ
ミックフィルターからなる高温集塵機(13)へ送られ、除
塵処理される。ここで得られた捕集灰は乾燥造粒機(7)
へ戻される。高温集塵機(13)のセラミックフィルター上
ではCO、灰中の未燃カーボン、ダイオキシンの前駆物
質(例:トリクロロベンゼン)等が酸化分解され、排出
ガスは極めてクリーンなガスになる。
【0034】高温集塵機(13)から出た熱排ガスは、さら
にガスクーラー(14)へ送られ、ここで400〜500℃
に冷却され、触媒層(15)におけるNH3 還元脱硝により
NOx低減とダイオキシンの除去が行われた後、完全な
クリーンガスとなって、煙突(16)より系外へ放出され
る。ガスクーラー(14)における排ガス冷却は空気にて行
われ、ガスクーラー(14)で生じた約300℃の熱風は熱
風管路(17)を経てバーナ(8) (10)(12)へ供給される。
【0035】このようにして、処理灰、放流排水、排出
ガスは規制値を十分クリアできる迄浄化される。
【0036】上記プロセスで得られた処理飛灰の有害物
質除去成績を表2に示す。
【0037】
【発明の効果】本発明による飛灰の処理装置は以上の如
く構成されているので、下記の効果を奏することができ
る。
【0038】(1) 洗浄槽で飛灰を水洗し、乾燥造粒機で
乾燥造粒し、キルン炉で造粒物を焼結し、場合によって
は2次燃焼炉でさらに加熱することにより、飛灰中に含
まれるNa、K、Ca、Cl、SO3 等を除去すること
ができる。
【0039】(2) 上記水洗により飛灰の焼結温度が高温
側に移行し、高温処理時の固結および上記Na+
+ 、Ca++、Cl- 、SO4 --等の揮散が防止でき
る。
【0040】(3) 高温熱風によるキルン型直接焼結方式
により、焼結による固結閉塞の問題が解決され、さらに
800℃以上の高温域での操作も可能となり、ダイオキ
シンの熱分解および酸化が容易に行われる。
【0041】(4) 飛灰の焼結処理前に乾燥造粒装置が設
けられているので、焼結後の灰分は粒状となり、焼結時
の粉塵飛散を抑制しかつ排出灰のハンドリングを容易に
することができる。
【0042】(5) 集塵機でキルン炉または2次燃焼炉か
ら出た高温排ガスを除塵するとともに、高温雰囲気にお
けるフィルター表面上で、CO、灰中の未燃カーボン、
ダイオキシンの前駆物質(例えばトリクロロベンゼン)
等が酸化分解され、排出ガスを極めてクリーンな排ガス
とすることができる。
【0043】(6) 脱硝触媒においてアンモニアの添加に
よりNOxの還元除去とダイオキシンの分解が行われ
れ、ダイオキシンおよびNOxがいずれも除去できた。
【0044】(7) この処理後の高温ガスは完全除塵され
ているので、以後300〜400℃におけるダイオキシ
ンの発生はなく、また熱回収装置としてはクリーンガス
処理用のコンパクトな装置で充分な熱回収が可能であ
り、この熱分解に要するエネルギーも低消費である。
【0045】
【表1】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すフローシートである。
【図2】焼結飛灰の圧壊加重と温度の関係を示すグラフ
である。
【図3】フィルターの使用による、排ガス中のCOの高
温雰囲気における低減性能を示すグラフである。
【図4】フィルターの使用による、灰中の未燃カーボン
の酸化および燃焼によるCO発生とカーボンの減少をそ
れぞれ示すグラフである。
【図5】フィルターの使用による、ダイオキシン前駆物
質であるトリクロロベンゼン(TCB)の高温雰囲気に
おける低減性能を示すグラフである。
【図6】従来技術を示すフローシートである。
【符号の説明】
1:洗浄槽 7:乾燥造粒機 9:キルン炉 10:2次燃焼炉 13:集塵機 14:ガスクーラー 15:触媒層 17:熱風管路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 道雄 大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日 立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−265188(JP,A) 「廃棄物の処理技術−産業・都市公害 へのシステムアプローチ−」武藤 他2 名編(株)工業調査会(1977年4月20日 第5版発行)225頁〜283頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B09B 5/00 ZAB B09B 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 飛灰を水洗する洗浄槽(1) と、 水洗後の飛灰を乾燥造粒する乾燥造粒機(7) と、 造粒物を焼結するキルン炉(9) と、 排ガス中の未燃物を完全に燃焼する2次燃焼炉(10)と、 乾燥造粒機(7) から出た低温排ガスと、キルン炉または
    2次燃焼炉から出た高温排ガスとの混合ガスを除塵処理
    するセラミックフィルターからなる高温集塵機(13) とを
    具備してなる飛灰の処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項記載の処理装置において、さら
    に、集塵機から出た排ガスを冷却する脱硝触媒(15)付き
    ガスクーラー(14)を具備してなる飛灰の処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項記載の処理装置において、さら
    に、ガスクーラー(14)における熱交換により生じた高温
    空気を、乾燥造粒機、キルン炉および/または2次燃焼
    炉の各バーナへ送る熱風管路(17)を具備してなる飛灰の
    処理装置。
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「廃棄物の処理技術−産業・都市公害へのシステムアプローチ−」武藤 他2名編(株)工業調査会(1977年4月20日第5版発行)225頁〜283頁

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