JP4066164B2

JP4066164B2 - 廃棄物の再資源化方法

Info

Publication number: JP4066164B2
Application number: JP2002347765A
Authority: JP
Inventors: 敏夫今井; 靖久田熊; 吉和福原
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP2004183912A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の再資源化方法に係り、特に焼却炉で生成される焼却主灰から塩素成分を効率的に除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の廃棄物を焼却処理した際に発生する焼却灰には、焼却残渣として炉底に残る焼却主灰と燃焼排ガスとともに飛散して集塵機で燃焼排ガスから分離回収される焼却飛灰とがある。これらの焼却灰はセメントの製造に好ましくない成分のひとつである塩素成分を含んでいる。焼却主灰および焼却飛灰中の塩素濃度は、それぞれ１％および２０％程度であり、両者の発生量の比率はおおむね４：１である。
【０００３】
都市ごみ等の廃棄物の焼却灰をセメント製造用の原料として再資源化することが特許文献１〜３等により公知である。焼却灰のうちの主灰については塩素濃度が低いことから、鉄屑および粗大な異物等のセメントの製造に好ましくない部分を分別除去するのみでセメント原料とすることが実用化されている。一方、焼却灰のうちの飛灰については塩素濃度が著しく高いために、飛灰中に含まれる塩類を水で洗い流した後に、セメント製造工程の高温部から添加するなどの方法によりセメント原料とすることが実用化されている。高温部から製造工程へ添加することの理由は、飛灰中に含まれるダイオキシン類を分解する必要があるためである。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭４９−１３１９５９号公報
【特許文献２】
特公昭５９−１１５４５号公報
【特許文献３】
特開昭５９−１０２８４５号公報
【０００５】
近年の廃棄物処理問題、最終処分場の不足などの社会ニーズに応えるために、国内のセメント工場の多くが様々な廃棄物を受入れ、原燃料として再資源化する努力を継続している。各種廃棄物の処理量の増加に応じてキルンの安定操業やセメント品質に悪影響を及ぼす塩素などの揮発性成分のキルンヘの持込み量も確実に増加しているが、今のところ塩素バイパス設備により対応している。塩素バイパス設備は、キルン尻付近の塩素等の揮発性成分濃縮領域からキルン排ガスの一部を抽気し、冷却することにより塩素化合物を主とする揮発性成分を固形化させた塩素バイパスダストを生成させ、この塩素バイパスダストを系外に排出することで、塩素をキルン内から除去する設備である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
焼却主灰および焼却飛灰のセメント資源化を実用化しているセメントキルンへの塩素の持ち込みを概観してみると、天然の原燃料および焼却灰以外の原燃料、焼却主灰、水洗処理された焼却飛灰からセメント製造プロセスへ持ち込まれる塩素量の比率は、おおむね２：４：１となっており、他に比べて焼却主灰からの塩素の持込割合がもっとも高いことが分かる。ところが、焼却主灰からの過剰な塩素の持込に対応できる能力を有する塩素バイパス設備を付帯したセメントキルンは日本国内にはなく、塩素バイパスの設備能力の増強を図るか、あるいは前処理により焼却主灰から予め塩素成分を低減させるかの手段に頼らなければ、焼却主灰の現状以上のセメント資源化はもはや困難な状況にある。
したがって、本願発明は、焼却主灰のセメント原料化にあたり、焼却主灰中の塩素成分を低減させることのできる廃棄物の焼却処理設備及び焼却処理方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る廃棄物の再資源化方法は、焼却炉から排出される焼却主灰を水没ピットに収納し、水没ピットに洗浄水を供給して焼却主灰を冷却すると共に焼却主灰中に含まれる塩類を溶解し、水没ピット内にて塩類を溶解した洗浄水を噴霧することにより焼却炉から排出され且つ焼却飛灰が含まれる排ガスを冷却すると共に洗浄水中に溶解された塩類を再結晶化させ、再結晶化した塩類を焼却飛灰とともに回収し、塩類を除去した後の焼却主灰をセメント原料の一部として再資源化するものである。
【０００８】
なお、再結晶化した塩類とともに回収された焼却飛灰に水を添加して水溶性の塩類を水に溶解させて塩類を除去し、塩類を除去した焼却飛灰をセメント原料の一部として再資源化することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る廃棄物の再資源化方法の流れを概略的に示す。都市ごみ等の廃棄物の焼却処理設備においては、回収車両１等により収集された都市ごみＷを収納するごみピット２が形成され、その上部にはごみピット２内のごみＷを掴み上げて焼却炉３の供給ホッパ４へ投入するクレーン５が取り付けられている。焼却炉３には供給ホッパ４の他に乾燥室６及び焼却ストーカ７が設けられ、焼却炉３の出口近傍に焼却炉３から排出される焼却主灰を収容するための水没ピット８が設置されている。
【００１１】
水没ピット８の内部から外部上方に延びて焼却主灰を搬出する搬出手段としてのフライトコンベア９が配設され、フライトコンベア９の上部に洗浄水供給系１０に接続された散水ノズル１１が設けられている。また、フライトコンベア９の上端部に水没ピット８から搬出された焼却主灰を一時的に保管する灰出しバンカー１２が配設されている。
【００１２】
さらに、焼却炉３にて発生する燃焼排ガス等を案内する煙道１５が焼却炉３に接続され、この煙道１５が排ガス冷却塔１６に接続している。排ガス冷却塔１６には散水ノズル１７が取り付けられており、散水ノズル１７は洗浄水輸送用のポンプ１８及び流量調節計１９を介して水没ピット８に形成された流出口８ａと連通している。また、排ガス冷却塔１６にはマルチサイクロン集塵機２０、電気集塵機２１、誘引通風機２２及び煙突２３が順次接続されている。
【００１３】
洗浄水供給系１０から散水ノズル１１を介してフライトコンベア９の上部に供給される供給水はフライトコンベア９を伝って水没ピット８内に流下し、水没ピット９内にて貯留されると共にポンプ１８の作用により水没ピット８の流出口８ａから排ガス冷却塔１６の散水ノズル１７に供給されるように構成されている。なお、水没ピット８の流出口８ａはフライトコンベア９を伝って洗浄水が流入する位置とは反対側に形成されている。
【００１４】
次に、この実施の形態の動作について説明する。市民生活により排出された都市ごみ等の廃棄物は回収車両１により収集されて焼却処理設備のごみピット２に投入される。ごみピット２のごみＷはクレーン５により掴み上げられ、焼却炉３の供給ホッパ４へ投下されて乾燥室６を経た後、焼却ストーカ７において焼却される。焼却後、焼却残渣として炉底に残った焼却主灰は水没ピット８へ投入される。
【００１５】
水没ピット８に貯留された洗浄水により、水没ピット８内に投下された焼却主灰が冷却されると共に焼却主灰中に含まれる水溶性の塩類が溶解される。焼却主灰は塩類が溶解した洗浄水即ち塩水を含んだままフライトコンベア９にて水没ピット８から搬出されるが、このとき焼却主灰はフライトコンベア９の上部から流下する洗浄水により洗浄されながら搬送され、焼却主灰中の塩水が洗い流されて焼却主灰に含まれる塩類が大幅に除去される。
【００１６】
また、フライトコンベア９にて搬送中の焼却主灰を洗浄した洗浄水が水没ピット８に流下して水没ピット８内の塩分濃度を低下させるので、焼却炉３から水没ピット８に投入された焼却主灰中に含まれる塩類を効率よく溶解させることができる。
なお、水没ピット８においては、洗浄水が流入する位置と反対側に流出口８ａを形成して水没ピット８に貯留されている洗浄水の塩素濃度に濃度勾配が生じるようにし、塩素濃度が高くなった洗浄水から順次流出口８ａを通して流出できるように構成したので、水没ピット８内の塩分濃度を効率よく低下させることができる。
【００１７】
灰出しバンカー１２に収容された焼却主灰は、その後、セメント工場へ運びこまれて異物及び金属等が除去され、セメント原料の一部として再資源化がなされる。塩素濃度の大幅な低減が達せられた焼却主灰は、セメント製造プロセスへの塩素の持ち込み量の低減につながり、プロセスの安定運転およびセメント品質の確保の上で極めて大きな効果がある。また、焼却主灰の再資源化率の向上も見込むことができる。
【００１８】
一方、ダイオキシン類を含む微粉の灰分は焼却飛灰として燃焼排ガスとともに煙道１５から排ガス冷却塔１６へ至る。排ガス冷却塔１６においては、水没ピット８内に貯留された洗浄水がポンプ１８により散水ノズル１７に供給され、散水ノズル１７から排ガス中に噴霧される。噴霧される洗浄水は焼却主灰の洗浄に使用されていたために水溶性の塩類を溶解しているが、この洗浄水が排ガス冷却塔１６において高温の排ガスと接触することにより、水分が直ちに水蒸気となり、溶解していたＮａＣｌ、ＫＣｌ等の塩類が再結晶化して固体状粒子となる。
【００１９】
固体状粒子となった塩類はマルチサイクロン集塵機２０及び電気集塵機２１にて飛灰と共に排ガス中から回収される。酸性の排ガスは適切な処理により中和されて煙突２３より大気中に放出される。また、マルチサイクロン集塵機２０及び電気集塵機２１にて回収された飛灰は水と接触することなく乾燥したままの状態で密閉型の輸送車両によりセメント工場へ輸送されて水洗脱塩処理工程に供され、これにより、９７％以上の高い脱塩率をもってセメント原料として再資源化がなされる。
【００２０】
実施の形態２．
図２にこの発明の実施の形態２に係る廃棄物の再資源化方法の流れを概略的に示す。実施の形態２は、実施の形態１において、ベルトコンベア９を介して水没ピット８に洗浄水を供給する代わりに、灰出しバンカー１２を介して水没ピット８に洗浄水を供給するようにしたものである。
すなわち、図２に示されるように、洗浄水供給系１０に接続された散水ノズル１３が灰出しバンカー１２の上部に設けられ、灰出しバンカー１２の下部には集水皿１４が設けられて、この集水皿１４が水没ピット８に形成された流入口８ｂに接続されている。洗浄水供給系１０から散水ノズル１３を介して灰出しバンカー１２に供給された洗浄水は灰出しバンカー１２に収納されている焼却主灰を洗浄しながら灰出しバンカー１２を流下して集水皿１４に至り、その後、水没ピット８の流入口８ｂから水没ピット８内に供給される。
【００２１】
焼却炉３から水没ピット８に投下された焼却主灰は塩水を含んだままフライトコンベア９によって灰出しバンカー１２に搬入されるが、灰出しバンカー１２において上部から供給される洗浄水により洗浄され、焼却主灰中の塩水が洗い流されて焼却主灰に含まれる塩類が大幅に除去される。また、灰出しバンカー１２を流下した洗浄水は水没ピット８に供給されて水没ピット８内の塩分濃度を低下させ、水没ピット８に投入された焼却主灰中に含まれる塩類を効率よく溶解させることができる。
このような実施の形態２によっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２２】
従来、水没ピットへの洗浄水の供給は、蒸発や焼却主灰とともに灰出しバンカーまで持去られることによる減量分の補充を目的として行われていたが、上記の実施の形態１及び２により説明した本発明では、水没ピットに連続的に洗浄水を供給すると共に水没ピット内の洗浄水を排ガス冷却塔に排出するので、従来よりも水没ピット中の洗浄水の塩素濃度を低く維持することができ、このため水没ピット内に投入された焼却主灰中に含まれる塩素成分を効率よく溶解することが可能となる。
【００２３】
また、本来、焼却主灰中に存在する塩素成分は水溶性のＮａＣｌおよびＫＣｌなどの塩として存在しているので、焼却炉から排出された直後の焼却主灰を水洗することでこれら塩類を洗い流すことができる。しかしながら、水没ピットから灰出しバンカーまでの間で、意図的に焼却主灰から塩類の溶解した水を分離しなければ、焼却炉より排出された直後の焼却主灰中の塩素量と灰出しバンカー中の湿潤した焼却主灰中の塩素量とは変わらない。そこで、本発明では、水没ピットから搬出される焼却主灰に洗浄水を散布して洗浄することにより焼却主灰から塩水を分離して焼却主灰中の塩素濃度を大幅に低減できるようにした。
【００２４】
さらに、このように、水没ピットから搬出される焼却主灰に洗浄水を散布することにより、焼却主灰に含まれる塩分濃度の高い水が塩分濃度の低い水に短時間で置換されるため、フリーデル氏塩などの難水溶性の塩が形成されることがなく、塩素成分が焼却主灰に固定されることを防ぐことができる。このため、焼却主灰中の塩素成分を効率的に水洗除去することができる。
【００２５】
なお、実施の形態１及び２を組み合わせて、フライトコンベア９及び灰出しバンカー１２の両方に洗浄水を供給し、フライトコンベア９にて搬送中の焼却主灰及び灰出しバンカー１２に収納された焼却主灰をそれぞれ洗浄するようにしてもよい。
また、フライトコンベア及び灰出しバンカーの両方に洗浄水を供給する場合、灰出しバンカー１２にて焼却主灰の洗浄に用いられた洗浄水をフライトコンベア９の上部に供給してフライトコンベア９にて搬送中の焼却主灰の洗浄に使用するようにしてもよい。
また、ここでいう洗浄水は、河川などから導水した工業用水として一般的に使用されるものを示す。
【００２６】
【実施例】
人口１６万人の自治体が運営管理する都市ごみ焼却処理設備に一日に持ち込まれる都市ごみの量は平均するとおおよそ１５０トンである。この都市ごみの焼却により一日あたり約１４トンの焼却主灰が発生する。
【００２７】
焼却炉より排出された直後の焼却主灰中の塩素濃度を、蛍光Ｘ線の検量線法により定量したところ８６００ｐｐｍ程度であった。この焼却主灰を水没ピットに投入し、水没ピット内にて焼却主灰中のＮａＣｌおよびＫＣｌなどの水溶性の塩類を洗浄水に溶解させる。水没ピット内の焼却主灰はフライトコンベアにより掻き揚げられ、塩水とともに灰出しバンカーへ輸送される。
【００２８】
水没ピットへの塩素成分を含まない新水（洗浄水）の供給は、焼却主灰を水没ピットから灰出しバンカーまで輸送するフライトコンベアの上部より、１時間あたり１．７５トンの割合で焼却主灰中の塩水を洗い流すように供給した。この新水の供給はコンベア上の焼却主灰が水没ピットに押し流されないように、複数の部位より行うことが望ましい。
【００２９】
塩類が溶解した水没ピット中の水は連続的にあるいは断続的に水没ピットから抜き取られ、洗浄水輸送用のポンプ及び流量調節計を介して焼却飛灰を含む燃焼排ガスを冷却する排ガス冷却塔へ導いた。
フライトコンベア上部よりの新水の散水により、焼却主灰中の塩水は新水により洗い流されてその塩素濃度は次第に低下していき灰出しバンカーに貯留される。灰出しバンカーに貯留された湿潤した状態の焼却主灰の塩素濃度はドライベースで２４００ｐｐｍであった。
【００３０】
灰出しバンカーより塩素濃度が十分に低下した湿潤状態の焼却主灰をセメント工場へ輸送し、異物、金属等を除去した後セメント製造プロセスの原料供給工程で天然原料に添加して再資源化した。
【００３１】
一方、焼却飛灰については以下のように取り扱った。焼却飛灰を含む燃焼排ガスは塩類が溶解した水没ピットより導いた塩水を用いて排ガス冷却塔で冷却した。このとき塩水中の水は水蒸気となるが、溶解していた塩類は再結晶化してＮａＣｌ、ＫＣｌなどの固体塩となる。これら固体塩は飛灰とともに集塵機で回収した。集塵機で回収された飛灰は乾燥状態で密閉型の輸送車両によりセメント工場の水洗脱塩処理工程へ輸送し、ここで水を添加してスラリー状となし水溶性の塩類を水に溶解させベルトフィルタ方式の固液分離手段をもちいて焼却飛灰中の塩類を除去した。塩類を除去した焼却飛灰をセメント製造用のロータリーキルンの窯尻の高温部へ投入して、セメント原料の一部として再資源化した。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、洗浄水供給系により、水没ピットにて塩類の溶解のため塩分濃度が高くなった洗浄水を塩分濃度の低い洗浄水に置換するようにしたので焼却主灰中の塩素成分を効率よく除去することができる。このようにして塩素濃度の大幅な低減が達せられた焼却主灰は、セメント製造プロセスへの塩素の持ち込み量の低減につながり、プロセスの安定運転およびセメント品質の確保の上で極めて大きな効果がある。また、焼却主灰の再資源化率の向上も見込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る廃棄物の再資源化方法の流れを概略的に示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る廃棄物の再資源化方法の流れを概略的に示す図である。
【符号の説明】
１…回収車両、２…ごみピット、３…焼却炉、４…供給ホッパ、５…クレーン、６…乾燥室、７…焼却ストーカ、８…水没ピット、８ａ…流出口、８ｂ…流入口、９…フライトコンベア、１０…洗浄水供給系、１１，１３，１７…散水ノズル、１２…灰出しバンカー、１４…集水皿、１５…煙道、１６…排ガス冷却塔、１８…液体輸送用のポンプ、１９…流量調節計、２０…マルチサイクロン集塵機、２１…電気集塵機、２２…誘引通風機、２３…煙突。

Claims

焼却炉から排出される焼却主灰を水没ピットに収納し、
前記水没ピットに洗浄水を供給して前記焼却主灰を冷却すると共に前記焼却主灰中に含まれる塩類を溶解し、
前記水没ピット内にて塩類を溶解した洗浄水を噴霧することにより前記焼却炉から排出され且つ焼却飛灰が含まれる排ガスを冷却すると共に洗浄水中に溶解された塩類を再結晶化させ、
再結晶化した塩類を前記焼却飛灰とともに回収し、
塩類を除去した後の焼却主灰をセメント原料の一部として再資源化する
ことを特徴とする焼却物の再資源化方法。
再結晶化した塩類とともに回収された焼却飛灰に水を添加して水溶性の塩類を水に溶解させて塩類を除去し、
塩類を除去した焼却飛灰をセメント原料の一部として再資源化する
ことを特徴とする請求項１に記載の焼却物の再資源化方法。