JP4674098B2 - 焼却灰の改質処理方法及びこれを用いた焼却灰改質型ストーカ式ごみ焼却炉 - Google Patents
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そのため、焼却灰の大部分は埋立により処分されて来たが、埋立処分場の確保が困難になって来たこと及び資源循環型社会の構築が要請されていること等の理由から、近年各方面で焼却灰を改質処理してこれを資源化し、その有効利用を図ることが行われている。
しかし、上記イ.の焼却灰の溶融によるスラグ化や焼成によるエコセメント化の処理は、多くのエネルギー消費を伴ううえに高い運転技術を必要とすると云う問題がある。
図1は、本発明に係る焼却灰の改質処理方法の実施形態を示す説明図である。
図1を参照して、1は焼却灰、2は水又は水蒸気、3はCO2 又はCO2 含有ガス、4は熱、5は改質装置、6は改質灰、12は発生水素である。
更に、3はCO2 又はCO2 含有ガスであって、ごみ焼却炉からの排ガスが一般的に多く利用される。
4CaO・3Al2O3・6SiO2・H2O(エピドート)+4CO2+5H2O→3(Al2O3・2SiO2・2H2O)(カオリナイト)+4CaCO3
即ち、焼却灰1内にはAlやSi、CaOやCaCO3等が多量残留している。これらが加熱下で水分と反応することにより、従前の水熱反応処理の場合と同様にアルミノケイ酸カルシウム水和物(例えばエピドート)が形成される。
また、改質装置5内へはCO2 が供給されているため、CO2 とH2 Oとが前記ケイ酸カルシウム水和物と反応することにより、ケイ酸カルシウム水和物(エピドート)からカルシウム成分が除去されて、アルミノケイ酸水和物(カオリナイト)が形成される。
また、加熱温度が高温になるほど反応効率は向上するが、反応効率の上昇の飽和や熱消費量を考慮すると、300℃〜400℃位までの温度上昇で十分である。
図2において、7は灰質調整装置、8はけい素化合物、9はアルミ化合物、10は調質焼却灰、11はアルカリ剤である。
図3において、13は焼却炉、14はごみ投入ホッパ、15はごみ供給装置、16は乾燥ストーカ、17は燃焼ストーカ、18は後燃焼ストーカ、19は灰改質ストーカ、20は1次燃焼室、21は2次燃焼室、22は灰出口、23は水分蒸気供給装置、24は水分供給ライン、25aは1次空気供給ライン、25bは2次空気供給ライン、26は廃熱ボイラ、27は排ガス浄化装置、28は排ガス供給ライン、29は誘引通風機、30は煙突、A1 は1次空気、A2 は2次空気、Gは燃焼排ガス、Wはごみ、Sは水分蒸気、GOは排ガス、Csは改質灰である。
更に、必要とする水分蒸気Sや排ガスGoの供給量は、バルブ24a、ダンパ28bの開度や送風機28aの送風量等を調整することにより、所定量に制御される。
又、図3の実施形態では、後燃焼ストーカ18の下流側に灰改質ストーカ19を別途に設ける構成としているが、後燃焼ストーカ18上の所謂灰の燃え切り点が後燃焼ストーカ18の中間点より上流側に位置する場合には、後燃焼ストーカ18の下流側部分の上方へ水分蒸気Sを供給すると共に下方ホッパ18aを区画して、下流側部分の下方ホッパ区画内へ排ガスを供給することにより、後燃焼ストーカ18の下流側部分を灰改質ストーカとして利用する構成とすることも可能である。
本実施形態においては、灰改質ストーカ19上方の炉本体に燃焼ガス吸引口31を設け、当該吸引口31を介して吸引した灰改質ストーカ19の上方空間部の燃焼ガスG1 、即ち灰改質により発生した水素ガスを含有する燃焼ガスG1 を、送風機32により燃焼ガス供給ライン33を通して1次燃焼室22と2次燃焼室21との中間部(厳密には、2次燃焼空気A2の供給位置より上流側の燃焼室内)Dへ供給するように構成されている。
その結果、当該還元領域を通過する燃焼排ガス内の窒素酸化物やダイオキシン類及びその前駆体物質の生成が抑制されると共に、燃焼排ガスの撹拌混合が促進され、未燃物の完全な燃焼が可能となる。
また、ごみ焼却炉内の改質ストーカ19上で発生した水素ガス等は、図4の実施形態の場合と同様に燃焼ガス供給ライン33を通して1次・2次燃焼室の中間部Dへ供給され、所謂還元領域の形成に寄与することになる。
Claims (13)
- ストーカ式ごみ焼却炉の1次燃焼室内で焼却灰に二酸化炭素と水分とを混合して50℃〜600℃の温度域で一定時間保持し、焼却灰を酸に難溶な物質に改質することにより焼却灰内の鉛の外部への溶出を抑制するようにした焼却灰の改質処理方法に於て、前記焼却灰と水分と二酸化炭素との混合物を50℃〜600℃の温度域に一定時間保持することにより発生した水素を含む燃焼ガスを1次燃焼室の下流側の上方空間より外部へ吸引し、当該水素を含む燃焼ガスをストーカ式ごみ焼却炉の2次燃焼空気の供給位置より下流側の燃焼室内へ供給して、当該燃焼ガスの供給域を還元性雰囲気の領域にするようにしたことを特徴とする焼却灰の改質処理方法。
- 焼却灰にけい素とアルミニウムの何れか一方又は両方を加え、けい素とアルミニウムの含有比を所定値に調整した焼却灰を処理するようにした請求項1に記載の焼却灰の改質処理方法。
- 二酸化炭素としてごみ焼却炉からの排ガス内の二酸化炭素を、また水分としてボイラの蒸気を利用するようにした請求項1に記載の焼却灰の改質処理方法。
- 混合物を50℃〜600℃の温度域に一定時間保持することにより発生した水素をストーカ式ごみ焼却炉の1次燃焼ガス内へ混入させるようにした請求項1に記載の焼却灰の改質処理方法。
- 焼却灰と水分とを混合し、50℃〜600℃の温度域で一定時間保持する第1処理工程と、前記第1処理工程からの中間処理物に水分と二酸化炭素を混合し、50℃〜600℃の温度域で一定時間保持する第2処理工程とから成り、焼却灰を酸に難溶な鉱物性物質に改質することにより焼却灰内の鉛の外部への溶出を抑制したことを特徴とする焼却灰の改質処理方法。
- 焼却灰にけい素とアルミニウムの何れか一方又は両方を加え、けい素とアルミニウムの含有比を所定値に調整した焼却灰を処理するようにした請求項5に記載の焼却灰の改質処理方法。
- 第1処理工程をストーカ式ごみ焼却炉の1次燃焼室内で行い且つ混合する水分としてボイラの蒸気を利用すると共に、第2処理工程における二酸化炭素としてごみ焼却炉からの排ガス内の二酸化炭素を利用するようにした請求項5に記載の焼却灰の改質処理方法。
- ストーカ式ごみ焼却炉の1次燃焼室における第1処理工程で発生した水素をストーカ式ごみ焼却炉の1次燃焼ガス内へ混入させるようにした請求項7に記載の焼却灰の改質処理方法。
- ストーカ式ごみ焼却炉の1次燃焼室における第1処理工程で発生した水素を含む燃焼ガスを1次燃焼室の下流側の上方空間より外部へ吸引し、当該水素を含む燃焼ガスをストーカ式ごみ焼却炉の2次燃焼空気の供給位置より下流側の燃焼室内へ供給して、当該燃焼ガスの供給領域を還元性雰囲気の領域にするようにした請求項7に記載の焼却灰の改質処理方法。
- ストーカ式ごみ焼却炉のストーカの最下流側位置に灰改質ストーカを設けると共に、当該灰改質ストーカ上の焼却灰に水分を供給する位置を設けてボイラからの蒸気を供給するか、若しくは水を噴霧供給し、更に、ストーカ式ごみ焼却炉の排ガス浄化装置の出口側から分岐した排ガス供給ラインを通して排ガスの一部を前記灰改質ストーカの下方へ供給し、焼却灰に水と排ガス内の二酸化炭素を混合して高温下に一定時間保持することにより焼却灰を酸に難溶な物質に改質するようにした焼却灰改質型ストーカ式ごみ焼却炉に於て、前記灰改質ストーカの上方に燃焼ガス吸引口を設け、当該吸引口から吸引した水素含有燃焼ガスを燃焼ガス供給ラインを通して二次燃焼空気供給位置より下流側の燃焼室内へ供給するように構成したことを特徴とする焼却灰改質型ストーカ式ごみ焼却炉。
- ストーカを構成する後燃焼ストーカの下流側を灰改質ストーカとすると共に、当該灰改質ストーカとした部分の下方から排ガスを供給するようにした請求項10に記載の焼却灰改質型ストーカ式ごみ焼却炉。
- ボイラからの蒸気と排ガスの両方を灰改質ストーカの下方より焼却灰内へ供給するようにした請求項10に記載の焼却灰改質型ストーカ式ごみ焼却炉。
- ストーカ式ごみ焼却炉のストーカの最下流側位置に灰改質ストーカを設けると共に、当該灰改質ストーカ上方に焼却灰に水分を供給する水分蒸気供給装置を設け、ボイラからの蒸気を前記水分蒸気供給装置へ供給することにより焼却灰と水分を混合して50℃〜600℃の温度域で一定時間保持すると共に、前記灰改質ストーカの下流側より灰出口を通して焼却灰を加熱装置を備えた灰改質装置内へ供給し、更に当該灰改質装置内へ水分とストーカ式ごみ焼却炉の排ガス浄化装置の出口側からの排ガスを供給して50℃〜600℃の温度下で一定時間前記焼却灰を保持することにより、焼却灰を酸に難溶な鉱物性物質に改質する構成としたことを特徴とする焼却灰改質型ストーカ式ごみ焼却炉。
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