JP3921044B2 - 廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん灰の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物をガス化溶融処理する廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん器で捕集した集じん灰中のダイオキシン類を分解するための廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん灰の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物の処理方法の一つとして、廃棄物ガス化溶融炉で廃棄物を乾燥、熱分解、燃焼、溶融してスラグとメタルにする廃棄物ガス化溶融処理方法がある。
【０００３】
図４は従来の廃棄物溶融処理設備の系統図で、廃棄物ガス化溶融炉１、燃焼室２、廃熱ボイラ３、排ガス温度調節器４、ろ過式集じん器５が順次接続されている。
【０００４】
廃棄物ガス化溶融炉１には廃棄物及び副原料として石灰石や珪石とともにコークスが装入され、廃棄物は炉底部の羽口から空気又は酸素富化ガスが吹き込まれ、廃棄物は炉内の乾燥帯、熱分解帯及び燃焼溶融帯を下降してガス化しながら燃焼し、溶融スラグ化される。
【０００５】
廃棄物ガス化溶融炉１で発生した灰を含む可燃ガスは、燃焼室２へ送って燃焼させる。燃焼室２で底部に落下した灰は灰出しコンベア１０で排出される。
【０００６】
燃焼室２で燃焼により発生した燃焼排ガスは、廃熱ボイラ３に送られて熱回収され、排ガス温度調節器４で排ガス温度を調整し、集じん器５に導入される排ガス中のＨＣｌ、ＳＯ_Ｘを除去するために、排ガス中へ消石灰供給装置６から消石灰を吹き込み、集じん器５で集じんする。集じん器５から排出される排ガスは、触媒反応を促進するため排ガス再加熱器７で加熱され、触媒反応塔８で排ガス中のＮＯｘがＮＨ_３によって還元分解され、煙突から放出される。また、集じん器５の集じん灰は無害化処理した後、埋め立て処分している。
【０００７】
ごみ焼却処理施設から排出される集じん灰は、特別管理一般廃棄物に指定され、重金属の安定化ための中間処理対策がされてきたが、新たに集じん灰に含まれるダイオキシン類を低減することが必要となった。
【０００８】
そこで、本出願人は、廃棄物ガス化溶融設備の集じん灰中のダイオキシン類を分解する方法として、専用の加熱処理装置を設置し、この装置にて集じん灰を４００〜５５０℃に加熱処理することで、灰中ダイオキシン類を分解する方法を提案した（特願平１１−３１２６１２号）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の方法では、ダイオキシン類を分解するために装置内において集じん灰を４００〜５５０℃に加熱しつつも数１０分〜１時間程度の保持時間が必要であり専用の加熱処理装置を別途設けることで設備費や維持管理費が増加するといった課題があった。その上、加熱温度によっては灰に接触する金属面にて灰が一部溶融することで装置の高温腐食が進行し、維持費が増加することが懸念される。また、集じん灰中に含有されている重金属類の溶出防止のための処理装置が別途必要になる。
【００１０】
そこで、本発明は、廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん灰中のダイオキシンを、専用の加熱処理装置を別途設けることなく、既存の装置で分解するとともに、重金属類の溶出も抑制できる廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん灰の処理方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん灰の処理方法は、廃棄物をガス化溶融処理する廃棄物ガス化溶融炉と、廃棄物ガス化溶融炉の排ガスを処理する燃焼室、廃熱ボイラ、排ガス温度調節器及び集じん機が順次接続され、集じん機に導入される排ガスへ消石灰を吹き込む装置を備えた廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん灰の処理方法において、（１）集じん灰を、燃焼室下部の灰出しコンベア上に粉体のまま投入あるいは脱水ケーキ状態で投入して燃焼室内の７００℃以上の高温雰囲気を通過させて集じん灰中のダイオキシン類を分解するとともに、ｐＨを８．５〜１１．０の範囲にし、灰出しコンベアから排出された集じん灰を冷却コンベアによって急速冷却すること、あるいは（２）集じん灰を集じん灰噴霧装置に貯留し、エアーまたは水により燃焼室内に噴霧し、９００℃以上の高温雰囲気を通過させて集じん灰中のダイオキシン類を分解するするとともに、ｐＨを８．５〜１１．０の範囲にすることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において集じん灰を投入する、廃棄物ガス化溶融設備の燃焼室は、炉内温度が９００℃以上あり、燃焼室下部の灰出しコンベア周りの雰囲気温度も７００℃以上ある。したがって、ダイオキシン類を含有した集じん灰を、廃棄物ガス化溶融設備の燃焼室（７００℃以上）に投入することで集じん灰中のダイオキシン類が分解される。
【００１３】
集じん灰を各種の温度で加熱した場合のダイオキシン類分解率の推移を表１に示す。
【００１４】
【表１】

表１から明らかなとおり、加熱温度が上昇するに連れてダイオキシン類の分解が促進され、高温になると短時間（数秒）ででも十分に分解できる。
【００１５】
また、集じん灰を７００℃以上の高温域を有する燃焼室に投入し加熱することで集じん灰を焼成してカルシウムシリケート（ＣａＯ・ＳｉＯ_２）を生成させることで、ｐＨを８．５以上１１．０未満にし、灰中の重金属類の溶出を防止するｐＨにすることができる。表２は集じん灰を各種の温度で加熱した場合の重金属の溶出量とｐＨ値を示す。
【００１６】
【表２】

加熱温度が高くなるにつれて、ｐＨ値が重金属の溶出を抑制する範囲になり、重金属の溶出濃度が低下することが分かる。
【００１７】
燃焼室下部の灰出しコンベア内ではガス流れが殆ど存在しないため、灰出しコンベア内に集じん灰を投入した場合、集じん灰の再飛散を抑えることができる。
【００１８】
また、燃焼室下部の灰出しコンベアのケーシングは耐火物によって内面を被覆されており、金属の場合のような高温腐食は発生しない。また、塩類を多量に含有した灰は投入前に洗浄脱水されることで塩濃度が低下し、灰の融点が上昇する。
【００１９】
図１は本発明の廃棄物ガス化溶融処理設備の一実施例の系統図で、図４に示す設備と同一部材には同一符号を付している。
【００２０】
本実施例の廃棄物ガス化溶融処理設備は、図４で従来の技術で説明した廃棄物ガス化溶融処理設備と同じく、廃棄物を溶融処理する廃棄物ガス化溶融炉１と、廃棄物ガス化溶融炉１の排ガスを処理する燃焼室２、廃熱ボイラ３、排ガス温度調節器４、ろ過式集じん器５が順次接続され、集じん器５に導入される排ガスへ消石灰を供給する消石灰供給装置６を備えている。集じん器５に続いて排ガス再加熱器７、触媒反応塔８、煙突９が順次接続されている。
【００２１】
廃棄物ガス化溶融処理は、前述の従来の技術で説明したとおり、廃棄物を少量のコークス、石灰石と共に廃棄物ガス化溶融炉１に投入し、廃棄物とコークスの高温燃焼排ガスからの伝熱によって廃棄物を乾燥・熱分解ガス化させる方式であって、廃棄物ガス化溶融炉１から発生した可燃性の発生ガスは、燃焼室２によってガス燃焼される。
【００２２】
ガス燃焼後の排ガスは、廃熱ボイラ３によって熱回収された後に排ガス温度調節器４で１６０℃前後に冷却される。冷却後の排ガスに消石灰供給装置８によって消石灰が投入され、排ガス中に含まれるＨＣｌ、ＳＯｘが中和除去され、ろ過式集じん器５によってガス中に既に含まれるダストとともに集じん灰として捕集される。集じん灰中には過剰な消石灰Ｃａ（ＯＨ）_２が含まれるため、ｐＨは１１を越える。集じん灰を除去した後の排ガスは、排ガス再加熱器７によって２００℃以上にガス温度を上昇された後に触媒反応塔８を通過することで、排ガス中のＮＯｘのＮＨ_３による還元分解及び僅かに含有される有機ハロゲン化物類が酸化分解され、最終的に煙突９より大気中に放散される。
【００２３】
集じん器５によって捕集された集じん灰は燃焼室２に戻され、燃焼室２内に投入されるかあるいは灰出しコンベア１０上に投入される。集じん器５と燃焼室２との間には、集じん灰を洗浄脱水する集じん灰洗浄脱水装置１１と集じん灰を洗浄脱水することなく燃焼室２に送るバイパス１２が設けられている。集じん灰中に含まれるＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＣａＣｌ_２等の塩濃度が高いために灰の溶融開始温度が４５０℃以下と著しく低い場合は、事前に集じん灰洗浄脱水装置１１にて集じん灰中の塩分を除去し、灰の溶融開始温度を上昇させた後に燃焼室２に投入する。
【００２４】
図２は燃焼室の灰出しコンベアに集じん灰を投入する場合の説明図である。集じん器５で捕集された集じん灰は、一旦集じん灰供給装置１３に貯留された後に灰出しコンベア１０上に定量供給される。燃焼室２の内部は可燃性ガスのガス燃焼によって、常時９００℃以上に保持されている。灰出しコンベア１０で燃焼室２を通過する集じん灰は、メインバーナ１４の火炎の輻射熱によって７００〜８００℃程度に加熱される。灰出しコンベア中にはガス流が殆ど存在しないため、炉内で再飛散する可能性が殆どない。
【００２５】
さらに灰出しコンベア１０の内面は耐火物によって被覆されているため、灰の溶融付着に由来する高温腐食の影響を考慮する必要がない。灰出しコンベア中の集じん灰滞留時間は５〜１５分程度であるが、加熱温度が高いために集じん灰中のダイオキシン類を充分分解することができる。
【００２６】
また７００〜８００℃程度に集じん灰が加熱されることで灰中に過剰に存在しているＣａ（ＯＨ）_２が脱水反応を起こしてＣａＯに変化し、さらに灰中のＳｉＯ_２と反応してカルシウムシリケートを生成することで加熱後の集じん灰のｐＨが８．５〜１１．０の範囲に収まる。その結果、集じん灰中に含まれる鉛その他の重金属類の溶出も抑制できる。
【００２７】
灰出しコンベア１０から排出された集じん灰は、冷却コンベア１５によって急速に冷却され、加熱後の集じん灰中のダイオキシン類の再合成が抑制される。これらの工程を経た後に集じん灰は最終処分される。
【００２８】
図３は燃焼室の内部に集じん灰を噴霧する場合の説明図である。ろ過式集じん器５で捕集された集じん灰は、集じん灰噴霧装置１６に一旦貯留された後に燃焼室２内にエアーあるいは水により燃焼室内に噴霧される。燃焼室内部の温度は９００℃以上あるため、２〜３秒の滞留時間で集じん灰中のダイオキシン類が分解される。
【００２９】
実施例
本発明の実施例は、表３に示すとおりである。
【００３０】
【表３】

表３より明らかなとおり、灰出しコンベアに粉体の集じん灰を供給した場合、７５０℃の高温域を７分で通過させることによりダイオキシンを十分に分解することができる。また、集じん灰を燃焼室に粉体のまま噴霧した場合、集じん灰を、９５０℃の高温域を通過させることにより数秒という短時間でダイオキシンを分解することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の効果は次のとおりである。
【００３２】
（１）廃棄物ガス化溶融処理設備の燃焼室の７００℃以上の高温域に集じん灰を通過させることで確実に集じん灰中のダイオキシン類を短時間（２秒〜１５分）で分解させることができる。同時にｐＨが８．５〜１１．０の範囲に収まり、鉛その他の重金属類の溶出も抑制できる。
【００３３】
（２）廃棄物ガス化溶融処理設備に既に存在している燃焼室を利用するため、専用の加熱処理装置を別途設ける必要がないので、設備費の増加を抑えることができる。
【００３４】
（３）塩濃度が高い集じん灰については事前に洗浄脱水することによって、塩濃度を下げ、集じん灰の融点を高めることで燃焼室内における集じん灰の融着によるトラブルを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の廃棄物ガス化溶融処理設備の一実施例の系統図である。
【図２】 燃焼室の灰出しコンベアに集じん灰を投入する場合の説明図である。
【図３】 燃焼室の内部に集じん灰を噴霧する場合の説明図である。
【図４】 従来の廃棄物ガス化溶融処理設備の系統図である。
【符号の説明】
１：廃棄物ガス化溶融炉 ２：燃焼室
３：廃熱ボイラ ４：排ガス温度調節器
５：ろ過式集じん器 ６：消石灰供給装置
７：排ガス再加熱器 ８：触媒反応塔
９：煙突 １０：灰出しコンベア
１１：集じん灰洗浄脱水装置 １２：バイパス
１３：集じん灰供給装置 １４：メインバーナ
１５：冷却コンベア １６：集じん灰噴霧装置

Claims (3)

1. 廃棄物をガス化溶融処理する廃棄物ガス化溶融炉と、廃棄物ガス化溶融炉の排ガスを処理する燃焼室、廃熱ボイラ、排ガス温度調節器及び集じん機が順次接続され、集じん機に導入される排ガスへ消石灰を吹き込む装置を備えた廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん灰の処理方法において、
   集じん灰を、燃焼室下部の灰出しコンベア上に粉体のまま投入あるいは脱水ケーキ状態で投入して燃焼室内の７００℃以上の高温雰囲気を通過させて集じん灰中のダイオキシン類を分解するとともに、ｐＨを８．５〜１１．０の範囲にし、灰出しコンベアから排出された集じん灰を冷却コンベアによって急速冷却することを特徴とする廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん塵灰の処理方法。
2. 廃棄物をガス化溶融処理する廃棄物ガス化溶融炉と、廃棄物ガス化溶融炉の排ガスを処理する燃焼室、廃熱ボイラ、排ガス温度調節器及び集じん機が順次接続され、集じん機に導入される排ガスへ消石灰を吹き込む装置を備えた廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん灰の処理方法において、
   集じん灰を集じん灰噴霧装置に貯留し、エアーまたは水により燃焼室内に噴霧し、９００℃以上の高温雰囲気を通過させて集じん灰中のダイオキシン類を分解するするとともに、ｐＨを８．５〜１１．０の範囲にすることを特徴とする廃棄物ガス化溶融処理設備の集じん塵灰の処理方法。
3. 塩濃度の高い集じん灰を投入する際には、事前に集じん灰を洗浄脱塩して集じん灰中の塩分を除去して集じん灰の融点を上昇させることを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物溶融処理設備の集じん灰の処理方法。

Images