JP3952844B2 - 飛灰の安定化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は焼却炉や溶融炉等の炉設備から発生する飛灰の安定化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般家庭から排出されるゴミは焼却場まで運ばれ、焼却炉設備200(図3参照)で焼却処理される。
この焼却炉設備200での焼却による燃殻は主灰と呼ばれ、通常ゴミ100に対して主灰が10〜15%程度発生する。
この主灰は特別管理一般廃棄物に該当していないため、そのまま廃棄場に廃棄処理することができる。
【0003】
但し近年にあってはその廃棄場の確保が困難な情勢にあり、そこでこの主灰を図3に示す溶融炉設備(ここではアーク炉設備)202で溶融してスラグ化し、これを路盤材等として活用することも行われている。
【0004】
焼却炉設備200でのゴミの焼却に際して、燃焼による排ガスが併せて発生する。
この排ガス中には多量の粉塵ダストが含まれており、そこで図3に示しているように焼却炉設備200からの排ガス中のダストをバグ集塵機204にて集塵し、分離することが行われている。この集塵されたダストを焼却飛灰と称している。
【0005】
このバグ集塵機204で集塵された焼却飛灰中にはPbやCd等重金属類等の有害金属(有害成分)が含まれており、これをそのまま廃棄処理すると有害金属が溶出してしまう。
【0006】
このためこの種の焼却飛灰については特別管理一般廃棄物に指定されており、有害金属の溶出量が規制されている。
そこで従来にあっては焼却飛灰中に含まれる重金属類等の有害金属の溶出値が規制値以下となるようにこれら有害金属を固定し安定化処理した上で廃棄するようにしている。
【0007】
従来、焼却炉設備200の炉から出た焼却飛灰をそのまま安定化処理しないで、これを主灰とともにアーク炉設備等の溶融炉設備202で溶融処理し、スラグ化することも行われている。このスラグもまた路盤材等として活用可能である。
【0008】
但しこの溶融炉設備202における溶融処理に際してもダストを含んだ排ガスが発生する。そこで排ガス中のダストをバグ集塵機206で集塵処理している。この集塵されたダストを溶融飛灰と称している。
【0009】
このバグ集塵機206で集塵した溶融飛灰にもまた重金属類等有害金属が含まれており、従ってこれもまた薬剤で処理して有害金属を固定し安定化処理した上で廃棄処理する必要がある。
尚、図3において203は焼却炉設備200における炉201内で発生した熱を回収して有効利用するためのボイラである。炉201内で発生した排ガスはこのボイラ203を経て排気される。
【0010】
図3のバグ集塵機204で集塵された焼却飛灰を、図4に示す酸素バーナ式の溶融炉設備208で溶融処理することも行われている。同図において210はその溶融炉設備における炉であり、212は炉210に装着された酸素バーナである。
この溶融炉設備208にあっては、酸素バーナ212から燃料と酸素とを噴出して燃焼させるとともに、併せて焼却飛灰を酸素バーナ212から噴出させてバーナ212からの火炎でこれを溶融する。ここで生じたスラグもまた路盤材等として活用可能である。
【0011】
この酸素バーナー式の溶融炉設備208においても同様にダストを含んだ排ガスが発生する。そこで排ガス中のダストをバグ集塵機214で集塵処理している。
バグ集塵機214で集塵したダスト(溶融飛灰)にもまた重金属類等有害金属が含まれており、従ってこれもまた安定化剤で安定化処理した上で廃棄処理する必要がある。
【0012】
この飛灰の安定化処理は、従来、安定化用の薬剤(安定化剤)を加えて有害金属と反応させ、これを固定化することにより行っている。
一般にはこの種の安定化剤として有害金属とキレート生成するキレート剤を用いている。具体的な処理は以下のようにして行う。
【0013】
即ち先ず飛灰にキレート剤を水とともに加えて混練機で混練する。このときの混練物は水分を多く含んでいて泥団子状となっており、そのままでは搬送、貯溜等のハンドリングに支障があるため、次に混練物をコンベヤに載せて搬送し、その搬送過程で表面の水分を飛ばして混練物表面を乾燥させる。この混練機による混練及びコンベヤによる搬送過程で、反応による発熱に基づいて水蒸気が混練物から発生する。
【0014】
従来はこのコンベヤを設備室内にオープン状態(開放状態)で設置し、熱や水蒸気を設備室内にそのまま放出することが多かった。
しかしながら混練物の表面が乾燥すると粉塵が室内に拡散する恐れがあり、そこで最近ではコンベヤをケースで覆って密閉化し、そしてケース内の空気を局所換気して、その換気空気を集塵機を通過させ、除塵を行うケースが増えて来た。但しこの場合においても換気ファンによる換気空気の吐出は設備室内或いは建屋壁から外気にそのまま放出していた。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、上記キレート剤を用いた安定化処理においてキレート剤に由来する二硫化炭素(CS2)や硫化カルボニル(COS),水素(H2),硫化水素(H2S)等の有害ガスの発生が指摘され始めている。
【0016】
従来行われている上記の安定化処理の場合、換気空気を集塵機に通すことで除塵はできるものの、有害ガスの除去はできず、これをそのまま設備室内に放出すると作業員がこれを吸引して健康障害を起す恐れがあり、また外気に放出した場合においても環境保全上好ましくない。
【0017】
上記の安定化処理に際しての有害ガスの発生の恐れは、薬剤として単にキレート剤を用いただけの場合に比べて塩化第一鉄を併用した場合に大きいと考えられる。
飛灰中に重金属として6価クロムが含まれている場合、単にキレート剤を加えただけでは6価クロムがキレート剤と反応して安定化しないため、塩化第一鉄を加えて6価クロムを先ず還元し、その上でこれをキレート剤と反応させて固定化することが行われている。
この塩化第一鉄は酸性であるため、キレート剤が塩化第一鉄と直接接触することによって、上記の有害ガスが発生する恐れが大となることが考えられる。尚、塩化第一鉄に替えて硫酸第一鉄を用いた場合も同様である。
以上薬剤としてキレート剤を用いる場合について述べたが、他の薬剤を用いる場合においても同様の問題が発生する恐れがある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の飛灰の安定化装置はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項1のものは、焼却炉,溶融炉等の炉設備からの飛灰に有害成分固定用の安定化剤を加えて混練機で混練した上、乾燥用コンベヤで搬送する間に混練物表面を乾燥処理する飛灰の安定化装置において、前記コンベヤをケースで覆って該ケース内で前記乾燥処理を行うとともに該ケース内を換気するようにし、且つ該ケース内からの換気空気を導入管路を通じて前記炉設備における炉内若しくは該炉内で発生した排ガスの排気経路内に導入するようになしたことを特徴とする。
【0019】
請求項2のものは、請求項1において、前記換気空気を前記溶融炉設備の排気ダクトに且つ冷却塔の上流部に前記導入管路を通じて導入するようになしたことを特徴とする。
【0020】
請求項3のものは、請求項1,2の何れかにおいて、前記安定化剤がキレート剤を含んでいることを特徴とする。
【0021】
請求項4のものは、請求項3において、前記安定化剤が前記キレート剤に加えて塩化第一鉄又は硫酸第一鉄を含んでいることを特徴とする。
【0022】
【作用及び発明の効果】
以上のように本発明の飛灰の安定化装置は、コンベヤをケースで覆って内部を換気するようにし、そしてそのケース内からの換気空気を導入管路を通じて炉設備における炉内若しくは炉内で発生した排ガスの排気経路内に導入するように成したもので、本発明によれば、換気空気内に有害成分が含まれていたとしてもこれを炉内若しくは排気経路内に導入することによって、炉内の熱或いは排気経路内の排ガスの熱によってその有害成分を燃焼・分解して無害化することが可能となる。
【0023】
尚、換気空気を排気経路内に導入するに際しては、換気空気中に含まれている有毒ガスが燃焼・分解可能な温度域の排ガス中に導入するようになすことが望ましい。
【0024】
この場合において上記換気空気を溶融炉設備の排気ダクトに導入管路を通じて導入するようになすことができる。
溶融炉設備においては、排気ダクトに希釈用及び冷却用の空気を吹き込むことが行われており、そこで上記換気空気をその一部として排気ダクトに導入することで、換気空気を排気ダクト内の排気の希釈用及び冷却用として用いることができると同時に、換気空気に含まれている有害成分を分解して除去することが可能となる。
【0025】
この場合、換気空気を排気ダクトにおける冷却塔の上流部に導入するようになすことが望ましい(請求項3)。
この冷却塔の上流部においては排ガスの温度が高温度であり、従ってそこに換気空気を導入することで確実且つ効率的に排ガス中の有害成分を燃焼・分解することができる。
【0026】
本発明はキレート剤を含んだ安定化剤を飛灰に加えて固定し安定化処理する装置に適用して特に好適であり、特に安定化剤がキレート剤に加えて塩化第一鉄又は硫酸第一鉄を含んでいる場合により好適である。
【0027】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図1において、10はアーク式の溶融炉設備であって、12はその本体たる炉(アーク炉)であり、電極棒14が備えられている。この溶融炉設備10の炉12では、電極棒14からのアーク放電によって内部に投入された灰を溶融し、スラグ化する。
ここで溶融したスラグは水砕水槽16で水砕され、続いてスラグ搬出コンベヤ18によって搬出される。
【0028】
20は灰コンベヤで、ホッパ22,24から落下した灰がこのコンベヤ20によって炉12に投入され、そこで溶融処理される。ここでホッパ22は細粒灰(焼却炉における主灰)のホッパであり、24は飛灰用のホッパである。
即ちこの溶融炉設備10では、焼却炉設備で発生した主灰と飛灰とを混合して共に溶融処理する。
【0029】
図1において、26は炉12内で発生した排ガスを排出するための排気ダクトで、この排気ダクト26上にはバグ集塵機28が設けられており、炉12からの排ガスがこの排気ダクト26を通じて排出されるとともに、そこに含まれている飛灰がバグ集塵機28にて除塵される。
【0030】
尚、排気ダクト26には取入口32から取り入れた空気が排ガスの希釈用及び冷却用の空気としてファン30により導入管路33を通じて導入される。炉12から出た排気ガスは排気ダクト26を流通する過程でファン30により導入された空気により希釈及び冷却される。この排気ダクト26にはまた、バグ集塵機28の上流部に冷却塔(減温塔)34が設けられており、排気ガスがそこで減温された上で、バグ集塵機28を通過し、そこで集塵される。
【0031】
焼却炉設備からの主灰と飛灰とを混合溶融する本例の場合、この冷却塔34内部には冷却空気が噴き出され、排ガスが冷却塔34を通過する過程でその冷却と希釈とが更に行われる。
【0032】
バグ集塵機28で集塵された溶融飛灰は、コンベヤ36,38を経てホッパ37に移送される。そしてこのホッパ37内部の溶融飛灰と、ホッパ39内の消石灰とが混合機40で混合された後、安定化のための薬剤(安定化剤)が加えられて混練機42でそれらが混練される。
尚、飛灰に対して消石灰が加えられるのはpH調整のためである。
【0033】
図2に、混合機40及び混練機42とその周辺の構成がより具体的に示してある。
同図において44,46,48はそれぞれ水,塩化第一鉄水溶液,キレート剤水溶液をそれぞれ収容したタンクであって、混合機40において消石灰とともに混合された飛灰は、混練機42に移された後、先ずタンク44内の水とタンク46内の塩化第一鉄とがそこに加えられて混練される。そしてそれらが十分混練された後において、次にタンク48内部のキレート剤が加えられて、更に混練機42により混練される。
【0034】
混練機42からの混練物は、続いてコンベヤ50更にコンベヤ52へと移されて、それらコンベヤ50,52によって一定時間かけて搬送される。そしてその搬送の間に混練物表面の乾燥処理が行われる。即ちこのコンベヤ50,52による搬送は、混練物表面を乾燥処理するためのものである。
【0035】
コンベヤ50,52はケース54にて覆われており、その内部が換気されるようになっている。そして混練物から発生した粉塵や水蒸気を含む換気空気が、管路56を通じてケース54外に排出され、そして管路56上に設けられたバグ集塵機58にて粉塵等が除塵される。
【0036】
一方コンベヤ50,52による搬送過程で表面乾燥処理された混練物は、図1に示しているように一旦バンカー60に収容された後、そのバンカー60が開かれることによって下方のトラック62に積載され、処分場へと運ばれてゆく。
【0037】
図2において、管路56を通じてケース54内部から排出され、バグ集塵機58で除塵された後の換気空気は、ファン64により導入管路66を通じて、図1の取入口32から取り入れた空気とともに、ファン30により炉12からの排気ダクト26内部に導入される。
【0038】
詳しくは、ここでは炉12と冷却塔34との間の部位において排気ダクト26内部に導入される。
即ち従来にあってはバグ集塵機58を経た後室内或いは建屋外に排出されていた換気空気が、本例では導入管路66を通じて排気ダクト26内部に導入される。
【0039】
ここで排気ダクト26内部の排気ガスは、炉12直後の部分で約1000℃、冷却塔34の直前で200℃程度であり、従って排気ダクト26内部に換気空気が導入されることによって、その換気空気中にキレート剤に由来する二硫化炭素や硫化カルボニル,硫化水素等の有害ガスが含まれていたとしても、それら有害ガスが排気ダクト26内部で燃焼・分解され、無害化される。
【0040】
以上のような本例の飛灰の安定化装置によれば、換気空気内に有害ガスが含まれていたとしてもこれを燃焼・分解して無害化でき、加えてその換気空気を排気ダクト26内の排気ガスの冷却用及び希釈用空気の一部として活用することが可能となる。
【0041】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上例では換気空気をアーク炉式の溶融炉設備における排気ダクト26の冷却塔34の上流部に導入するようにしているが、場合によってその換気空気を冷却塔34における冷却及び希釈用空気として導入するようにしても良いし、或いはまたファン68を通じて炉12内に導入される燃焼用空気の一部として炉12内に直接導入するようになすこともできる。
またこの例では溶融炉設備としてアーク式のものを用いているが、図4に示す酸素バーナ式の溶融炉設備に適用し、その排気ダクト中に或いは炉210内部に直接換気空気を導入するようになすこともできる。
【0042】
その外、図3に示す焼却炉設備200において、炉内に導入される空気の一部として或いは二次燃焼室や排ガス減温塔に換気空気を導入するようになすことも可能である等、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の飛灰の安定化装置を溶融炉設備とともに示す図である。
【図2】図1における要部を詳しく示す図である。
【図3】従来の焼却炉設備を溶融炉設備とともに示す図である。
【図4】飛灰の溶融処理に用いられている従来の酸素バーナ式の溶融炉設備を示す図である。
【符号の説明】
10 溶融炉設備
12 炉(アーク炉)
26 排気ダクト
34 冷却塔(減温塔)
42 混練機
50,52 コンベヤ
54 ケース
66 導入管路
Claims (4)
- 焼却炉,溶融炉等の炉設備からの飛灰に有害成分固定用の安定化剤を加えて混練機で混練した上、乾燥用コンベヤで搬送する間に混練物表面を乾燥処理する飛灰の安定化装置において、
前記コンベヤをケースで覆って該ケース内で前記乾燥処理を行うとともに該ケース内を換気するようにし、且つ該ケース内からの換気空気を導入管路を通じて前記炉設備における炉内若しくは該炉内で発生した排ガスの排気経路内に導入するようになしたことを特徴とする飛灰の安定化装置。 - 請求項1において、前記換気空気を前記溶融炉設備の排気ダクトに且つ冷却塔の上流部に前記導入管路を通じて導入するようになしたことを特徴とする飛灰の安定化装置。
- 請求項1,2の何れかにおいて、前記安定化剤がキレート剤を含んでいることを特徴とする飛灰の安定化装置。
- 請求項3において、前記安定化剤が前記キレート剤に加えて塩化第一鉄又は硫酸第一鉄を含んでいることを特徴とする飛灰の安定化装置。
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