JP3405951B2

JP3405951B2 - 焼却灰の処理方法

Info

Publication number: JP3405951B2
Application number: JP2000019581A
Authority: JP
Inventors: 一平渡辺; 裕一佐藤; 博敏村田
Original assignee: Naniwa Roki Co Ltd; Shinmaywa Industries Ltd
Current assignee: Naniwa Roki Co Ltd; Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2003-05-12
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: JP2001205220A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶解炉（コークス
ベッド式溶解炉）を用いた焼却灰の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ゴミ焼却炉から排出される焼却
灰はダイオキシン等の有害な物質を含んでいる場合が多
く、埋め立て地等に処分できない。従来、このような焼
却灰を無害化し、かつ、減容化するため溶解炉───コ
ークスベッド式溶解炉───を使用して処分していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溶解炉から出滓されるスラグ中には、（ＮａＣｌの）ア
ルカリ金属塩を多く含有することが判明した。このよう
なアルカリ金属・アルカリ金属塩を多く含有するスラグ
は、土建材（コンクリート骨材）として使用した場合、
スラグ中のアルカリ金属とスラグ中のシリカが水の存在
下で長期にわたって反応し、珪酸ソーダ（珪酸カリ）を
生成すると、生成時の膨張圧によって、障害（例えば、
ひび割れ）が発生する。

【０００４】また、アルカリ金属塩が多いと、コンクリ
ート中の鉄筋の発錆を促進する。このように、従来の焼
却灰を溶解炉（コークスベッド式溶解炉）にて処理し、
取出されるスラグは、土建材（コンクリート骨材）とし
て問題があることが判明した。

【０００５】そこで、本発明にかかる溶解炉の操業方法
は、アルカリ金属・アルカリ金属塩の含有量が十分に低
い良質なスラグを得ることができる焼却灰の処理方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる焼却灰の処理方法は、焼却灰とコ
ークスから成る材料を溶解炉内へ投入して、該溶解炉内
に、下方から順に、加熱帯、溶解帯、予熱帯を形成し
て、焼却灰を溶融して溶融スラグとして出滓させる焼却
灰の処理方法に於て、焼却灰から揮発した低融点・低沸
点成分のアルカリ金属・アルカリ金属塩が、溶解炉内の
上記材料に再付着しないように、予熱帯の高さを1000mm
〜2000mmに設定する方法である。

【０００７】また、焼却灰とコークスから成る材料を溶
解炉内へ投入して、該溶解炉内に、下方から順に、加熱
帯、溶解帯、予熱帯を形成して、焼却灰を溶融して溶融
スラグとして出滓させる焼却灰の処理方法に於て、焼却
灰から揮発した低融点・低沸点成分のアルカリ金属・ア
ルカリ金属塩が、溶解炉内の上記材料に再付着しないよ
うに、上記予熱帯の高さを1000mm〜2000mmに設定し、投
入される焼却灰は、予め、塊型に形成されている方法で
ある。

【０００８】また、溶解炉から排出される排ガスを、一
旦、 400℃〜 600℃の所定冷却温度に冷却手段にて冷却
し、次に、冷却された上記排ガスを、分離回収装置に送
り込んでアルカリ金属・アルカリ金属塩を分離回収し、
その後、上記排ガス中の未燃焼ガスを燃焼室へ導いて燃
焼させ、 800℃〜1000℃の所定加熱温度に加熱してダイ
オキシンを分解するようにした方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示す図面に基
づき、本発明を詳説する。

【００１０】図１と図２に於て、１はコークスベッド式
溶融炉（本発明では「溶解炉」という）であり、この溶
解炉１の内部の底部にはコークスＫが敷設されている。
そして、上方部位から、焼却灰ＲとコークスＫから成る
材料Ｍを溶解炉１内へ投入する。投入される焼却灰Ｒ
は、予め略楕円球状等の塊型（平均直径20mm〜 100mmの
ブリケット等）とすることで、後述のように、表面積を
減少させる。このように投入した焼却灰ＲとコースクＫ
から成る材料Ｍは、コークスＫを燃焼させて溶解炉１内
を加熱する。焼却灰Ｒは溶融して、溶融スラグＳ₀とな
り、これを出滓口13から出滓させ、冷却によりスラグＳ
を製造する。

【００１１】さらに具体的に説明すると、図２に於て、
溶解炉１の下方に空気供給路７から矢印Ｃに示すように
空気を供給して、コークスＫを燃焼することにより、溶
解炉１内に下方から順に、加熱帯８、溶解帯９、予熱帯
10を形成する。

【００１２】溶解炉１に投入された材料Ｍは（予熱帯10
に於て）下方から加熱されて、焼却灰Ｒに含まれるアル
カリ金属・アルカリ金属塩のような低融点・低沸点成分
は揮発して、矢印Ｂに示すように、排ガス路14を通じて
排出される。そして、溶解帯９にて焼却灰Ｒは溶解し、
下方に設けられた出滓路11の出滓口13から溶融スラグＳ
₀として出滓されて、冷却によりスラグＳ（図１参照）
となる。

【００１３】予熱帯10の高さＨｉを、焼却灰Ｒから揮発
した低融点・低沸点成分のアルカリ金属・アルカリ金属
塩が、溶解炉１内の材料Ｍに再付着しない程度に低く設
定する。特に、上述のように、平均直径が20mm〜 100mm
のブリケット等とした塊型の焼却灰Ｒは、（粉体で投入
する場合に比較して）著しく表面積が減少しているの
で、揮発した低融点・低沸点成分のアルカリ金属・アル
カリ金属塩は、一層、再付着しにくくなる利点がある。

【００１４】具体的には、予熱帯10の高さＨｉを1000mm
〜2000mmに設定する。アルカリ金属・アルカリ金属塩の
揮発を促進させるとともに、アルカリ金属・アルカリ金
属塩を排ガス側へスムーズに移行させることができる。

【００１５】高さＨｉが、1000mm未満のときは、材料Ｍ
を少量ずつ多数回に分けて投入する必要があり、手間が
かかるとともに、その都度溶解炉１内の温度が変化する
ので、効率が悪いという欠点がある。

【００１６】また、高さＨｉが、2000mmより大きいとき
は、予熱帯10の下方部位で揮発したアルカリ金属・アル
カリ金属塩は、予熱帯10の上方部位に積まれた材料Ｍが
障害となってスムーズな揮発を阻害される。また、予熱
帯10の上方部位に積まれた材料Ｍは低温のため、揮発し
たアルカリ金属・アルカリ金属塩は冷却固化（再固化）
され溶解炉１内で滞留し、最終的にはスラグＳへ移行す
る。

【００１７】次に、図１に示すように、排ガス路14によ
って、冷却手段２、分離回収装置３、燃焼室４、熱交換
機５及び排ガス処理装置16と順次連結している。

【００１８】溶解炉１から排出される（ 600℃を越える
高温の）排ガスを、一旦、 400℃〜600℃に冷却手段２
にて冷却する。これによって、気化していたアルカリ金
属・アルカリ金属塩を固形化できるので、（後述の）次
の工程にて分離回収が可能となる。

【００１９】冷却温度Ｔ₁が 400℃よりも低い場合、煙
道内面等が低温腐食領域に入ってしまって煙道内面等が
アルカリ金属・アルカリ金属塩によって早期に腐食して
しまうと共に、未燃焼ガスを燃やす際の熱効率が悪くな
るという欠点がある。

【００２０】また、冷却温度Ｔ₁が 600℃よりも高い場
合、次の工程（分離回収装置３）に於てアルカリ金属・
アルカリ金属塩の分離が至難となり、気化状態でガス中
に残留して、煙道内面に融着・堆積して煙道を閉塞し、
排ガスの通風を阻害する。煙道固着物（ヒューム）を清
掃除去するためには、その都度溶解炉１の操業を停止し
なければならず、溶解炉１の長期安定操業が困難にな
る。

【００２１】次に、上述のように冷却された排ガスを、
分離回収装置３───遠心分離装置（例えば、サイクロ
ン）や、フィルタを有する高温集塵機等───に送り込
んで、固形化したアルカリ金属・アルカリ金属塩を（矢
印Ｇにて示すように）分離回収し、その後、未燃焼ガス
（排気ガス）を燃焼室４へ導いて燃焼することにより、
ダイオキシンを分解する。

【００２２】アルカリ金属・アルカリ金属塩が分離回収
により除去されているので、煙道壁面や熱交換機５への
固着物量を減らすことができる。燃焼室４の加熱温度Ｔ
₂は、 800℃〜1000℃に設定される。加熱温度Ｔ₂がこ
のような範囲にあるとき、ダイオキシンの分解効率が良
い。

【００２３】加熱温度Ｔ₂が 800℃より小さいときは、
ダイオキシンが分解されない。また、加熱温度Ｔ₂が10
00℃より大きいときは、加熱のために余分な熱エネルギ
ーを費やしてしまうと共に、ＮＯｘの発生の虞も生ず
る。

【００２４】その後、熱交換機５にて、熱を回収して、
溶解炉１へ（図示省略の配管にて）羽口へ加熱したエア
ーを送る。最後に、排ガス中の塵芥を排ガス処理装置16
にて除去して、大気へ放出する。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、上述の如く構成されるので、
以下に記載する効果を奏する。

【００２６】（請求項１によれば）焼却灰Ｒから低融点
・低沸点成分のアルカリ金属・アルカリ金属塩の揮発を
促進させるとともに、アルカリ金属・アルカリ金属塩を
排ガス側へスムーズに移行させ除去することができる。
従って、スラグＳへのアルカリ金属・アルカリ金属塩の
含有率を、著しく低減できて、コンクリート骨材に利用
することが可能となる。

【００２７】また、効率良くアルカリ金属・アルカリ金
属塩の揮発を促進させるとともに、アルカリ金属・アル
カリ金属塩を排ガス側へスムーズに移行させることがで
きる。従って、スラグＳ中のアルカリ金属・アルカリ金
属塩の含有率を確実に低減できて、JIS A 5308に規定の
アルカリ骨材反応試験の判定で、無害な、良質のコンク
リート骨材を効率的に生産できるようになる。

【００２８】（請求項２によれば）焼却灰Ｒから低融点
・低沸点成分のアルカリ金属・アルカリ金属塩の揮発を
促進させるとともに、アルカリ金属・アルカリ金属塩を
排ガス側へスムーズに移行させ除去することができる。
従って、スラグＳへのアルカリ金属・アルカリ金属塩の
含有率を、著しく低減できて、コンクリート骨材に利用
することが可能となる。

【００２９】また、効率良くアルカリ金属・アルカリ金
属塩の揮発を促進させるとともに、アルカリ金属・アル
カリ金属塩を排ガス側へスムーズに移行させることがで
きる。従って、スラグＳ中のアルカリ金属・アルカリ金
属塩の含有率を確実に低減できて、JIS A 5308に規定の
アルカリ骨材反応試験の判定で、無害な、良質のコンク
リート骨材を効率的に生産できるようになる。さらに、
溶解炉１に積上げられた焼却灰の全表面積が（粉体に比
較して）減少し、予熱帯10の高さＨｉを低減したことと
の相乗効果として、上昇ガスの接触が著しく少なくなっ
て、アルカリ金属・アルカリ金属塩を排ガス側へ移行さ
せる作用を促進できる。

【００３０】（請求項３によれば）冷却温度Ｔ₁が 400
℃〜 600℃なので、溶解炉１にて一旦気化したアルカリ
金属・アルカリ金属塩を、固形化できるので、次の工程
で容易・確実に、アルカリ金属・アルカリ金属塩を分離
して除去（回収）できる。そして、上記冷却温度Ｔ₁で
あることにより、アルカリ金属・アルカリ金属塩が結晶
化して低温度腐食を起こす虞れがない。また、未燃焼ガ
スを燃やすために再加熱する必要がなく、熱効率を良く
することができる。

【００３１】また、煙道壁面や熱交換機への固着物量を
減らすことにより、排ガスがスムーズに流れるので、長
期安定操業を行うことができる。すなわち、操業率を良
くすることができる。また、加熱温度Ｔ₂が 800℃〜10
00℃なので、ダイオキシンの分解を確実に、かつ、効率
良く行うことができる。

【００３２】このように、溶解炉１の排ガス側へ、アル
カリ金属・アルカリ金属塩を、導き出し、スラグＳへの
移行を防ぎ、スラグＳへの含有率を確実に低下させると
同時に、排ガス中のアルカリ金属・アルカリ金属塩を固
形化して、確実に分離回収して、除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す簡略構成図であ
る。

【図２】溶解炉の一例を示す断面側面図である。

【符号の説明】

１溶解炉２冷却手段３分離回収装置４燃焼室８加熱帯９溶解帯 10 予熱帯Ｈｉ高さＫコークスＭ材料Ｒ焼却灰Ｓ₀溶融スラグＴ₁冷却温度Ｔ₂加熱温度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田博敏八尾市上尾町５丁目１番地の８株式会社ナニワ炉機研究所内 (56)参考文献特開昭60−99921（ＪＰ，Ａ) 特開平10−227423（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00 - 5/00 F23J 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却灰ＲとコークスＫから成る材料Ｍを
溶解炉１内へ投入して、該溶解炉１内に、下方から順
に、加熱帯８、溶解帯９、予熱帯10を形成して、焼却灰
Ｒを溶融して溶融スラグＳ₀として出滓させる焼却灰の
処理方法に於て、焼却灰Ｒから揮発した低融点・低沸点
成分のアルカリ金属・アルカリ金属塩が、溶解炉１内の
上記材料Ｍに再付着しないように、上記予熱帯10の高さ
Ｈｉを1000mm〜2000mmに設定したことを特徴とする焼却
灰の処理方法。
【請求項２】焼却灰ＲとコークスＫから成る材料Ｍを
溶解炉１内へ投入して、該溶解炉１内に、下方から順
に、加熱帯８、溶解帯９、予熱帯10を形成して、焼却灰
Ｒを溶融して溶融スラグＳ ₀ として出滓させる焼却灰の
処理方法に於て、焼却灰Ｒから揮発した低融点・低沸点
成分のアルカリ金属・アルカリ金属塩が、溶解炉１内の
上記材料Ｍに再付着しないように、上記予熱帯10の高さ
Ｈｉを1000mm〜2000mmに設定し、投入される焼却灰Ｒ
は、予め、塊型に形成されていることを特徴とする焼却
灰の処理方法。
【請求項３】溶解炉１から排出される排ガスを、一
旦、 400℃〜 600℃の所定冷却温度Ｔ₁に冷却手段２に
て冷却し、次に、冷却された上記排ガスを、分離回収装
置３に送り込んでアルカリ金属・アルカリ金属塩を分離
回収し、その後、上記排ガス中の未燃焼ガスを燃焼室４
へ導いて燃焼させ、 800℃〜1000℃の所定加熱温度Ｔ₂
に加熱してダイオキシンを分解するようにした請求項１
又は２記載の焼却灰の処理方法。