JP5072919B2 - Processing apparatus and processing method for incineration ash from incinerator - Google Patents

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Description

本発明は、焼却炉からの焼却灰の処理装置および処理方法に関する。   The present invention relates to a processing apparatus and a processing method for incineration ash from an incinerator.

家庭から排出されたごみや、産業廃棄物などは、焼却炉において焼却処理されるのが通例となっている。焼却処理の結果、焼却灰が発生するが、この焼却灰は、埋め立てなどの処理に供されている。しかし、たとえば家庭から排出されるごみにはナトリウムやカリウムが含まれていることが多く、特にナトリウムは塩化物すなわち食塩の形で含まれていることが多い。このため、ナトリウムやカリウムや塩素は、焼却灰中にも一定量以上が含まれている。したがって焼却灰を埋設処理してしまったのでは、これらの資源が回収されず、その再利用ができなくなる。   It is customary to incinerate garbage and industrial waste discharged from households in an incinerator. As a result of the incineration process, incineration ash is generated. This incineration ash is used for landfilling and the like. However, for example, waste discharged from households often contains sodium and potassium, and in particular, sodium is often contained in the form of chloride, that is, salt. For this reason, sodium, potassium and chlorine contain a certain amount or more in the incineration ash. Therefore, if the incineration ash is buried, these resources are not recovered and cannot be reused.

一方、特許文献１には、生活排水などの排水からナトリウムやカリウムを回収するための方法として、排水を１価イオン選択性イオン交換膜を具備した電気透析装置によって１価イオンを含む濃縮水として分離回収する電気透析工程と、その回収水から晶析操作によって塩化ナトリウムや塩化カリウムを分離回収する工程とを含む手法が開示されている。   On the other hand, in Patent Document 1, as a method for recovering sodium and potassium from wastewater such as domestic wastewater, the wastewater is converted into concentrated water containing monovalent ions by an electrodialyzer equipped with a monovalent ion-selective ion exchange membrane. A technique is disclosed that includes an electrodialysis step of separating and recovering, and a step of separating and recovering sodium chloride and potassium chloride from the recovered water by a crystallization operation.

特開２００１−０２６４１８号公報JP 2001-026418 A

本発明は、家庭から排出されたごみや産業廃棄物などを焼却するための焼却炉で発生した焼却灰に含まれる資源を効果的に回収できるようにするとともに、同焼却炉で発生した二酸化炭素を固定化できるようにすることを目的とする。   The present invention makes it possible to effectively recover resources contained in incineration ash generated in an incinerator for incineration of household waste, industrial waste, etc., and carbon dioxide generated in the incinerator. The purpose is to be able to fix.

この目的を達成するため本発明の焼却炉からの焼却灰の処理装置は、
焼却炉で発生した焼却灰を用いて、ナトリウムとカリウムと塩素とを含有する第１の温度の水溶液を作り出す灰反応装置と、
前記水溶液の温度を第１の温度よりも低温の第２の温度に低下させて塩化カリウムを生成分離させる冷却晶析装置と、
前記水溶液と前記焼却炉で発生した二酸化炭素含有ガスとを反応させて炭酸水素ナトリウムを生成分離させる吸収塔と、
前記冷却晶析装置および吸収塔で塩化カリウムおよび炭酸水素ナトリウムを生成分離させた後の液を前記灰反応装置に戻すための戻し手段とを有することを特徴とする。 In order to achieve this object, the processing apparatus for incineration ash from the incinerator of the present invention,
An ash reactor that uses the incinerated ash generated in the incinerator to produce an aqueous solution having a first temperature containing sodium, potassium, and chlorine;
A cooling crystallizer for lowering the temperature of the aqueous solution to a second temperature lower than the first temperature to produce and separate potassium chloride;
An absorption tower for reacting the aqueous solution with the carbon dioxide-containing gas generated in the incinerator to produce and separate sodium bicarbonate;
And a return means for returning the liquid after producing and separating potassium chloride and sodium hydrogen carbonate in the cooling crystallization apparatus and the absorption tower to the ash reaction apparatus.

本発明の焼却炉からの焼却灰の処理装置は、冷却晶析装置と吸収塔とがこの順で直列に配置されていることが好適である。
本発明の焼却炉からの焼却灰の処理装置は、灰反応装置に戻される液は吸収塔で水溶液と二酸化炭素とが反応することにより生成された溶解性炭酸塩を含み、前記灰反応装置は、この灰反応装置に戻される液に含まれる溶解性炭酸塩と、焼却灰に含まれるマグネシウムおよびカルシウムとを反応させて炭酸マグネシウムおよび炭酸カルシウムを生成分離させることが可能であることが好適である。 In the processing apparatus for incineration ash from the incinerator of the present invention, it is preferable that the cooling and crystallizing apparatus and the absorption tower are arranged in series in this order.
In the processing apparatus for incineration ash from the incinerator of the present invention, the liquid returned to the ash reaction apparatus contains a soluble carbonate produced by the reaction between the aqueous solution and carbon dioxide in the absorption tower, and the ash reaction apparatus is It is preferable that magnesium carbonate and calcium carbonate can be produced and separated by reacting soluble carbonate contained in the liquid returned to the ash reactor with magnesium and calcium contained in the incinerated ash. .

本発明の焼却炉からの焼却灰の処理装置は、吸収塔で生成された炭酸水素ナトリウムを焼却炉で発生した酸性ガスの処理剤として利用させるための手段を有することが好適である。   The apparatus for treating incineration ash from the incinerator of the present invention preferably has means for using sodium hydrogen carbonate generated in the absorption tower as a treatment agent for the acid gas generated in the incinerator.

本発明の焼却炉からの焼却灰の処理方法は、
焼却炉で発生した焼却灰を用いて、ナトリウムとカリウムと塩素とを含有する第１の温度の水溶液を生成させ、
前記水溶液の温度を第１の温度よりも低温の第２の温度に低下させることで、前記水溶液から塩化カリウムを生成分離させ、
前記水溶液と前記焼却炉で発生した二酸化炭素含有ガスとを反応させることで、前記水溶液から炭酸水素ナトリウムを生成分離させ、
前記塩化カリウムおよび炭酸水素ナトリウムを生成分離させた後の液を前記第１の温度の水溶液の生成に供することを特徴とする。 The processing method of incineration ash from the incinerator of the present invention,
Using the incinerated ash generated in the incinerator, an aqueous solution having a first temperature containing sodium, potassium and chlorine is generated,
By reducing the temperature of the aqueous solution to a second temperature lower than the first temperature, potassium chloride is generated and separated from the aqueous solution,
By reacting the aqueous solution with a carbon dioxide-containing gas generated in the incinerator, sodium bicarbonate is produced and separated from the aqueous solution,
The liquid after the production and separation of the potassium chloride and sodium hydrogen carbonate is used for the production of the aqueous solution at the first temperature.

本発明の焼却炉からの焼却灰の処理方法によれば、水溶液から塩化カリウムを生成分離させた後に、水溶液から炭酸水素ナトリウムを生成分離させることが好ましい。
本発明の焼却炉からの焼却灰の処理方法によれば、水溶液と二酸化炭素含有ガスとを反応させることで生成された溶解性炭酸塩を含む液を第１の温度の水溶液の生成に供し、この溶解性炭酸塩と焼却灰から前記水溶液に溶解されたマグネシウムおよびカルシウムとを反応させて炭酸マグネシウムおよび炭酸カルシウムを生成分離させることが好ましい。 According to the method for treating incineration ash from the incinerator of the present invention, it is preferable to produce and separate sodium bicarbonate from the aqueous solution after producing and separating potassium chloride from the aqueous solution.
According to the method for treating incineration ash from an incinerator according to the present invention, a liquid containing a soluble carbonate produced by reacting an aqueous solution with a carbon dioxide-containing gas is used to produce an aqueous solution having a first temperature. It is preferable that magnesium carbonate and calcium carbonate dissolved in the aqueous solution are reacted from this soluble carbonate and incinerated ash to produce and separate magnesium carbonate and calcium carbonate.

本発明の焼却炉からの焼却灰の処理方法によれば、生成分離された炭酸水素ナトリウムを焼却炉で発生した酸性ガスの処理剤として用いることが好ましい。   According to the method for treating incineration ash from the incinerator of the present invention, it is preferable to use the sodium hydrogen carbonate produced and separated as a treating agent for the acid gas generated in the incinerator.

本発明によると、焼却炉からの焼却灰に含まれるカリウムを塩化カリウムの形で分別抽出することができるとともに、同焼却灰に含まれるナトリウムを炭酸水素ナトリウムの形で分別抽出することができる。かつ、焼却炉からの排ガスを、炭酸水素ナトリウムを生成する際に用いる二酸化炭素含有ガスとして用いるため、本発明によれば、ナトリウムおよびカリウムの抽出と同時に二酸化炭素の固定化を図ることもできる。   According to the present invention, potassium contained in incineration ash from an incinerator can be separated and extracted in the form of potassium chloride, and sodium contained in the incineration ash can be separated and extracted in the form of sodium bicarbonate. And since the exhaust gas from an incinerator is used as a carbon dioxide containing gas used when producing | generating sodium hydrogencarbonate, according to this invention, fixation of a carbon dioxide can also be aimed at simultaneously with extraction of sodium and potassium.

また本発明によると、水溶液と二酸化炭素含有ガスとを反応させることで生成された溶解性炭酸塩を含む液を用いて、焼却灰から水溶液に溶解されたマグネシウムおよびカルシウムを炭酸マグネシウムおよび炭酸カルシウムとして生成分離することができる。   Moreover, according to the present invention, magnesium and calcium dissolved in an aqueous solution from incineration ash are converted into magnesium carbonate and calcium carbonate using a solution containing a soluble carbonate produced by reacting an aqueous solution with a carbon dioxide-containing gas. Can be separated.

さらに本発明によると、生成分離された炭酸水素ナトリウムを焼却炉で発生した酸性ガスの処理剤として用いることで、系外からの処理剤を利用することなしに、焼却炉で発生した酸性ガスを処理することができる。   Further, according to the present invention, the generated and separated sodium hydrogen carbonate is used as a processing agent for the acidic gas generated in the incinerator, so that the acidic gas generated in the incinerator can be used without using a processing agent from outside the system. Can be processed.

本発明の実施の形態の焼却炉からの焼却灰の処理装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the processing apparatus of the incineration ash from the incinerator of embodiment of this invention. 塩化カリウムと塩化ナトリウムとの水溶液の溶解度の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the solubility of the aqueous solution of potassium chloride and sodium chloride. 炭酸水素ナトリウムと炭酸水素カリウムとの水溶液の溶解度の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the solubility of the aqueous solution of sodium hydrogencarbonate and potassium hydrogencarbonate. 図１の装置の各部位における各イオンの活量を示す図である。It is a figure which shows the activity of each ion in each site | part of the apparatus of FIG. 図１の装置の各部位における各イオンの活量とｐＨの値とを示す図である。It is a figure which shows the activity and pH value of each ion in each site | part of the apparatus of FIG.

図１において、１は焼却炉で、家庭から排出されたごみや産業廃棄物などを焼却するために用いられる。焼却炉１では、焼却によって焼却灰が発生する。２はその焼却灰の排出口である。３は焼却炉１からの排ガスのための煙道で、この煙道３には、ガス冷却装置４と、除塵装置５とが設けられている。６は排気用のブロワ、７は煙突である。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an incinerator used to incinerate garbage and industrial waste discharged from a household. In the incinerator 1, incineration ash is generated by incineration. 2 is a discharge port of the incineration ash. Reference numeral 3 denotes a flue for exhaust gas from the incinerator 1, and the flue 3 is provided with a gas cooling device 4 and a dust removing device 5. 6 is an exhaust blower, and 7 is a chimney.

１０は、本発明の処理装置を示す。ここで、１１はＣＯ２吸収塔、１２は灰反応装置である。灰反応装置１２は、沈殿槽の形態をとることができる。ＣＯ２吸収塔１１と灰反応装置１２との間には水溶液を循環させるための循環経路１３が設けられている。この循環経路１３において、１４は灰反応装置１２からＣＯ２吸収塔１１への水溶液供給経路、１５はＣＯ２吸収塔１１から灰反応装置１２への戻り経路である。循環経路１３の水溶液供給経路１４には、冷却晶析装置１６が設けられている。 Reference numeral 10 denotes a processing apparatus of the present invention. Here, 11 is a CO 2 absorption tower, and 12 is an ash reactor. The ash reactor 12 can take the form of a settling tank. A circulation path 13 for circulating the aqueous solution is provided between the CO 2 absorption tower 11 and the ash reaction device 12. In this circulation path 13, 14 is an aqueous solution supply path from the ash reaction apparatus 12 to the CO 2 absorption tower 11, and 15 is a return path from the CO 2 absorption tower 11 to the ash reaction apparatus 12. A cooling crystallizer 16 is provided in the aqueous solution supply path 14 of the circulation path 13.

１７は粉砕機で、焼却炉１の排出口２からの焼却灰を粉砕したうえで灰反応装置１２へ供給可能である。焼却炉１にて生成される焼却灰は、ナトリウムとカリウムと塩素とを含むとともに、カルシウムやマグネシウムを含むことが通例である。ナトリウムと塩素とは、一般的には食塩の形態をとっている。カリウムと塩素とは、一般的には塩化カリウムの形態をとっている。灰反応装置１２は、撹拌装置１８を備えている。   Reference numeral 17 denotes a pulverizer, which can pulverize the incineration ash from the discharge port 2 of the incinerator 1 and supply it to the ash reactor 12. The incineration ash produced in the incinerator 1 usually contains sodium, potassium and chlorine, and also contains calcium and magnesium. Sodium and chlorine are generally in the form of salt. Potassium and chlorine are generally in the form of potassium chloride. The ash reaction device 12 includes a stirring device 18.

ＣＯ２吸収塔１１は、焼却炉１の煙道３からのＣＯ２を含む排ガスをその内部に通過させることで処理し、処理後のガスを煙道３に戻すことができるように構成されている。１９は煙道からの排ガスの供給路、２０は煙道へ戻す排ガスの排出路である。２１はシャワーノズルで、ＣＯ２吸収塔１１の内部を通過する排ガスに対して循環経路１３からの水溶液を噴射させることが可能である。 The CO 2 absorption tower 11 is configured so that the exhaust gas containing CO 2 from the flue 3 of the incinerator 1 is processed by passing through the inside thereof, and the processed gas can be returned to the flue 3. Yes. 19 is an exhaust gas supply path from the flue, and 20 is an exhaust gas exhaust path that returns to the flue. Reference numeral 21 denotes a shower nozzle, which can inject an aqueous solution from the circulation path 13 to the exhaust gas passing through the inside of the CO 2 absorption tower 11.

このような構成において、循環経路１３には最初は水が循環されている。焼却炉１で発生した焼却灰は、上述のようにナトリウムとカリウムと塩素とカルシウムとマグネシウムとを、たとえば食塩などの塩化物の形で含むものであるが、粉砕機１７に供給されて微細に粉砕され、そのうえで灰反応装置１２に送り込まれる。   In such a configuration, water is initially circulated through the circulation path 13. The incineration ash generated in the incinerator 1 contains sodium, potassium, chlorine, calcium and magnesium in the form of chloride such as salt as described above, but is supplied to the pulverizer 17 and finely pulverized. Then, it is fed into the ash reactor 12.

灰反応装置１２では、塩化物の形のナトリウムやカリウムやカルシウムやマグネシウムは水に溶け、そのうちのカルシウムおよびマグネシウムは、後述のように水中の炭酸イオンと反応して炭酸塩を形成し、装置１２の内部で沈殿され除去される。詳細は後述するが、灰反応装置１２は、６０℃程度で処理を行うように温度設定される。   In the ash reactor 12, sodium, potassium, calcium and magnesium in the form of chloride are dissolved in water, and calcium and magnesium of them react with carbonate ions in water to form carbonates as described later. It is precipitated and removed inside. Although details will be described later, the temperature of the ash reactor 12 is set so that the treatment is performed at about 60 ° C.

このようにカルシウムやマグネシウムが除去された６０℃の塩水溶液は、たとえば塩化ナトリウムと塩化カリウムとが混在した塩水溶液の形態となったうえで、循環経路１３の水溶液供給路１４を経て冷却晶析装置１６に供給される。   The salt aqueous solution at 60 ° C. from which calcium and magnesium have been removed in this manner is, for example, in the form of a salt aqueous solution in which sodium chloride and potassium chloride are mixed, and then cooled and crystallized through the aqueous solution supply path 14 of the circulation path 13. Supplied to device 16.

冷却晶析装置１６では、供給された水溶液が３０℃程度に冷却される。すると、塩化カリウムは、６０℃における飽和濃度に比べて３０℃における飽和濃度が大幅に低いという特性を有するため、液中に溶解していた塩化カリウムは、冷却晶析装置１６の内部に塩として析出し、その底部に沈殿していく。これにより、水溶液からカリウムを塩化カリウム（ＫＣｌ）として分別抽出することができる。   In the cooling crystallizer 16, the supplied aqueous solution is cooled to about 30 ° C. Then, since potassium chloride has a characteristic that the saturation concentration at 30 ° C. is significantly lower than the saturation concentration at 60 ° C., the potassium chloride dissolved in the liquid is converted into a salt inside the cooling crystallizer 16. Precipitate and settle to the bottom. Thereby, potassium can be separated and extracted as potassium chloride (KCl) from the aqueous solution.

冷却晶析装置１６は、水溶液を強制冷却する構成のものであっても良いし、場合によっては自然放熱の形態の単なるサイクロンによって装置を構成することも可能である。
塩化カリウムを分別抽出した後の水溶液は、ＣＯ２吸収塔１１に供給され、シャワーノズル２１から塔内に散水される。 The cooling and crystallizing device 16 may be configured to forcibly cool the aqueous solution, and in some cases, the device may be configured by a simple cyclone in the form of natural heat dissipation.
The aqueous solution after the separation and extraction of potassium chloride is supplied to the CO 2 absorption tower 11 and sprinkled into the tower from the shower nozzle 21.

ＣＯ２吸収塔１１には、焼却炉１の煙道３からのＣＯ２を含む排ガスが供給されている。この排ガスは、塔内に散水された水溶液に接触される。すると、ＣＯ２は炭酸イオンの形で水溶液中に溶け込み、この炭酸イオンと水溶液中のナトリウムとが反応して、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）が形成される。この炭酸水素ナトリウムは、ＣＯ２吸収塔１１の内部の水溶液中で析出し沈殿することで、塔外に排出される。これによって、焼却灰に含まれていたナトリウムが選択的に分別抽出される。 The CO 2 absorption tower 11 is supplied with exhaust gas containing CO 2 from the flue 3 of the incinerator 1. This exhaust gas is brought into contact with the aqueous solution sprinkled in the tower. Then, CO 2 dissolves in the aqueous solution in the form of carbonate ions, and the carbonate ions react with sodium in the aqueous solution to form sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ). This sodium hydrogen carbonate precipitates and precipitates in the aqueous solution inside the CO 2 absorption tower 11 and is discharged outside the tower. Thereby, sodium contained in the incineration ash is selectively separated and extracted.

この分別抽出された炭酸水素ナトリウムは、送給路２２を介して煙道３などに供給されることで、焼却炉１で発生した酸性ガスの処理剤として用いられる。このようにすると、系内で排ガスの処理剤を生成することができて、系外から処理剤を供給する必要が無いという利点がある。   The sodium hydrogen carbonate that has been separated and extracted is supplied to the flue 3 or the like via the supply path 22 and used as a treatment agent for the acid gas generated in the incinerator 1. If it does in this way, there exists an advantage that the processing agent of exhaust gas can be produced | generated within a system and it is not necessary to supply a processing agent from the outside of a system.

冷却晶析装置１６およびＣＯ２吸収塔１１における反応の詳細について説明すると、水溶液が循環経路１３に沿って循環することで、ナトリウムイオンとカリウムイオンと塩素イオンとが次第に濃縮して行き、飽和状態に達した後に塩化カリウムや炭酸水素ナトリウムといった塩の形で析出し沈殿していく。 The details of the reaction in the cooling crystallizer 16 and the CO 2 absorption tower 11 will be described. As the aqueous solution circulates along the circulation path 13, sodium ions, potassium ions, and chlorine ions are gradually concentrated to reach a saturated state. After reaching, it precipitates and precipitates in the form of salts such as potassium chloride and sodium bicarbonate.

ナトリウムを除去した後の水溶液は、余剰の溶解性炭酸塩を含んだものとなっているが、その状態で灰反応装置１２に送られる。灰反応装置１２では、上述のようにカルシウムやマグネシウムが水中の溶解性炭酸塩と即座に反応し、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）や炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）となって、残灰とともに沈殿する。沈殿した炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムや残灰は、系外に排出され、埋め立てに供されたり、セメント原料などとして再利用されたりすることができる。 The aqueous solution after removing the sodium contains excess soluble carbonate, but is sent to the ash reactor 12 in that state. In the ash reaction device 12, as described above, calcium and magnesium react immediately with the soluble carbonate in water to form calcium carbonate (CaCO 3 ) and magnesium carbonate (MgCO 3 ), and precipitate together with the residual ash. The precipitated calcium carbonate, magnesium carbonate, and residual ash can be discharged out of the system and used for landfill or reused as a cement raw material.

たとえばごみ焼却炉の排ガスはＣＯ２濃度が１０％程度であるが、全排出ガスのうちの適当量が、ＣＯ２吸収塔１１に供給されて水溶液に溶解することにより、ナトリウムの抽出に用いられるとともに、灰反応装置１２における炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムの沈殿分離のために用いられる。これによって排ガス中のＣＯ２の固定化が行われる。 For example, the exhaust gas from a waste incinerator has a CO 2 concentration of about 10%, but an appropriate amount of the total exhaust gas is supplied to the CO 2 absorption tower 11 and dissolved in an aqueous solution, so that it is used for extraction of sodium. At the same time, it is used for precipitation separation of calcium carbonate and magnesium carbonate in the ash reactor 12. As a result, the CO 2 in the exhaust gas is fixed.

ＣＯ２が固定化されて除去された後のガスは、排出路２０を経て煙道３に戻される。
カリウムとナトリウムとを分別して抽出するための析出メカニズムについて説明する。図２は、塩化カリウム（ＫＣｌ）と塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）との水溶液の溶解度の温度依存性を示すものである。横軸は温度、縦軸は溶解度である。図示のように、塩化ナトリウムは、溶解度の温度依存性はあまり高くないが、塩化カリウムは、塩化ナトリウムに比べて溶解度の温度依存性が高い。すなわち、水溶液の温度が低下すると、それにつれて塩化カリウムの溶解度が大きく低下するため、溶解度を超えた分の塩化カリウムが塩の形で析出する。塩化ナトリウムは、たとえばその濃度を２６質量％未満に制御しておけば、冷却晶析装置１６で析出することはない。 The gas after the CO 2 is fixed and removed is returned to the flue 3 through the discharge path 20.
A precipitation mechanism for separating and extracting potassium and sodium will be described. FIG. 2 shows the temperature dependence of the solubility of an aqueous solution of potassium chloride (KCl) and sodium chloride (NaCl). The horizontal axis is temperature, and the vertical axis is solubility. As shown in the figure, sodium chloride does not have a very high temperature dependency of solubility, but potassium chloride has a higher temperature dependency of solubility than sodium chloride. That is, when the temperature of the aqueous solution is lowered, the solubility of potassium chloride is greatly reduced accordingly, so that potassium chloride exceeding the solubility is precipitated in the form of a salt. Sodium chloride will not be precipitated by the cooling crystallizer 16 if the concentration is controlled to be less than 26% by mass, for example.

図３は、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）と炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）との水溶液の溶解度の温度依存性を示すものである。同様に横軸は温度、縦軸は溶解度である。図示のように、０℃〜６０℃の範囲では、炭酸水素ナトリウムの方が、炭酸水素カリウムよりも溶解度が低い。よって、吸収塔１１へのＣＯ２の供給量を制御することによって、炭酸水素カリウムを溶解度未満に制御した状態で、炭酸水素ナトリウムを溶解度を超えた状態とすることで、ＣＯ２吸収塔１１において炭酸水素ナトリウムを選択的に析出させることができる。 FIG. 3 shows the temperature dependence of the solubility of an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) and potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ). Similarly, the horizontal axis is temperature and the vertical axis is solubility. As illustrated, in the range of 0 ° C. to 60 ° C., sodium bicarbonate has lower solubility than potassium bicarbonate. Therefore, by controlling the supply amount of CO 2 to the absorption tower 11, the potassium hydrogen carbonate is controlled to be less than the solubility, and the sodium bicarbonate is set to the state exceeding the solubility, so that the CO 2 absorption tower 11 Sodium bicarbonate can be selectively deposited.

次に系内のイオン挙動について説明する。図４は、図１の装置の各部位における、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、トータルＣＯ３の各イオンの活量を示したものである。また図５は、図１の装置の各部位における、ＨＣＯ３ −、ＣＯ３ ２−の各イオンの活量と、ｐＨの値とを示したものである。 Next, ion behavior in the system will be described. FIG. 4 shows the activity of each ion of Na + , K + , Cl − , and total CO 3 in each part of the apparatus of FIG. FIG. 5 shows the activity of each ion of HCO 3 − and CO 3 2− and the value of pH in each part of the apparatus of FIG.

図４に示すように、系内を流れる水溶液は、カリウムリッチの塩溶液の形態である。その基本的なイオンのモルバランスは、
［Ｋ＋Ｎａ］＝［Ｃｌ＋ＨＣＯ３ − ＋２ＣＯ３ ２−］
となる。ここで、ＣＯ３ ２−は、その量が多い方が、灰反応装置１２における炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムの固定化に有利である。すると、それに対応して、Ｃｌの濃度はあまり高くすることができない。よって、塩化カリウムが析出する条件下では、必然的にＫ濃度が上昇することになる。ただ、ＣＯ２吸収塔１１で炭酸水素ナトリウムを選択的に析出させるため、Ｋ濃度は適当な上限が設定される。 As shown in FIG. 4, the aqueous solution flowing in the system is in the form of a potassium-rich salt solution. Its basic ion molar balance is
[K + Na] = [Cl + HCO 3 − + 2CO 3 2− ]
It becomes. Here, the larger amount of CO 3 2− is advantageous for immobilization of calcium carbonate and magnesium carbonate in the ash reactor 12. Then, correspondingly, the concentration of Cl cannot be made too high. Therefore, the K concentration inevitably rises under the condition where potassium chloride is precipitated. However, in order to selectively precipitate sodium bicarbonate in the CO 2 absorption tower 11, an appropriate upper limit is set for the K concentration.

ＣＯ２吸収塔１１の運転温度について説明する。ＣＯ２をナトリウムと反応させるためには、ＣＯ２吸収塔１１の設定温度が低い方が有利である。しかし、ＣＯ２吸収塔１１で炭酸水素ナトリウムが析出し過ぎると、灰反応装置１２に供給される溶解性炭酸塩の量が減少してしまう。また灰反応装置１２は、設定温度が高温である方が、反応時間が短く有利である。このためＣＯ２吸収塔１１ではあまり温度を下げ過ぎないようにすることが好ましい。しかし、ＣＯ２吸収塔１１に供給されるＣＯ２含有ガスは焼却炉１からの排ガスであり、この排ガスはたとえば１６０℃以上の高温であり、またＣＯ２の吸収反応は発熱反応であるため、温度を下げるための工夫をすることが望ましい。またＣＯ２吸収塔１１の設定温度が６０℃を超えると、炭酸水素ナトリウムに分解が起こりやすくなるため、炭酸水素ナトリウムの析出に障害が出てくる可能性がある。これらの点から、ＣＯ２吸収塔１１は、５０〜６０℃に温度設定することが好ましい。なお、循環経路１３を循環する水溶液がＣＯ２吸収塔１１において排ガスで加熱されることによって、スケールの発生が効果的に防止される。 The operating temperature of the CO 2 absorption tower 11 will be described. In order to react CO 2 with sodium, it is advantageous that the set temperature of the CO 2 absorption tower 11 is lower. However, if sodium hydrogen carbonate is excessively precipitated in the CO 2 absorption tower 11, the amount of soluble carbonate supplied to the ash reaction device 12 is reduced. Further, the ash reaction device 12 is advantageous in that the set temperature is higher, because the reaction time is shorter. For this reason, it is preferable not to reduce the temperature too much in the CO 2 absorption tower 11. However, since CO 2 containing gas supplied to the CO 2 absorber 11 is exhaust gas from the incinerator 1, the exhaust gas is high temperature of for example 160 ° C., also the absorption reaction of CO 2 is an exothermic reaction, It is desirable to devise to lower the temperature. Further, when the set temperature of the CO 2 absorption tower 11 exceeds 60 ° C., the sodium hydrogen carbonate is likely to be decomposed, so that there is a possibility that the precipitation of the sodium hydrogen carbonate is obstructed. From these points, the temperature of the CO 2 absorption tower 11 is preferably set to 50 to 60 ° C. Incidentally, the aqueous solution circulating through the circulation path 13 by being heated by the exhaust gas in the CO 2 absorber 11, the generation of scale is effectively prevented.

循環経路１３を循環する水溶液のｐＨについて説明する。このｐＨは、吸収ＣＯ２量や焼却灰量によって、他の薬品を使用せずに、制御することができる。吸収ＣＯ２量によってｐＨを制御する場合は、ＣＯ２吸収塔１１に導入するガス量を調節したり、循環経路１３を循環する水溶液をバイパスさせたりすることで、そのｐＨ制御を達成することができる。図５に示すように、ＣＯ２吸収塔１１では、水溶液にＣＯ２を吸収させるとともに炭酸水素ナトリウムを析出させることによって、ＣＯ３ ２−の活量低下よりもＨＣＯ３ −の活量上昇の方が顕著であり、これにともなってｐＨも変化する。ただし、ｐＨ制御に際しては、上述のＣＯ２吸収塔１１の温度制御に及ぼす影響を考慮することが必要になる。 The pH of the aqueous solution circulating through the circulation path 13 will be described. This pH can be controlled by using the amount of absorbed CO 2 and the amount of incinerated ash without using other chemicals. When the pH is controlled by the amount of absorbed CO 2 , the pH control can be achieved by adjusting the amount of gas introduced into the CO 2 absorption tower 11 or by bypassing the aqueous solution circulating in the circulation path 13. it can. 5, in the CO 2 absorber 11, by precipitating sodium bicarbonate together to absorb the CO 2 in an aqueous solution, HCO 3 than CO 3 2- in the activity of lowering - towards the activity of increasing Is noticeable, and the pH changes accordingly. However, in the pH control, it is necessary to consider the influence on the temperature control of the CO 2 absorption tower 11 described above.

循環経路１３を循環する水溶液の水量について説明する。焼却炉１からの排ガスは水分を含むため、これによって循環水量が増加する。一方、灰反応装置１２に供給される灰は水分を吸収して排出されるので、これによって水量が減少する。水溶液、特に濃縮によって飽和状態となった水溶液は、排出残灰のリンスに使用することが可能である。   The amount of water in the aqueous solution circulating through the circulation path 13 will be described. Since the exhaust gas from the incinerator 1 contains moisture, this increases the amount of circulating water. On the other hand, the ash supplied to the ash reactor 12 absorbs moisture and is discharged, thereby reducing the amount of water. An aqueous solution, particularly an aqueous solution saturated by concentration, can be used for rinsing the discharged residual ash.

ＣＯ２吸収塔１１は、その内部で炭酸水素ナトリウムの析出が起こるため、充填材を使用することは困難である。ＣＯ２吸収塔１１の壁面は、相対的に温度が低くなるため、析出が発生しやすい。これに対し、壁面を加温してスケールの発生を防止することは難しいので、低濃度の塩水などを用いて壁面にシャワー散布することが効果的である。 The CO 2 absorption tower 11 is difficult to use a filler because sodium hydrogen carbonate precipitates therein. Since the temperature of the wall surface of the CO 2 absorption tower 11 is relatively low, precipitation is likely to occur. On the other hand, since it is difficult to heat the wall surface and prevent the scale from being generated, it is effective to spray the wall surface with shower using low-concentration salt water or the like.

炭酸水素ナトリウムは、析出粒径が小さくならないようにうまく結晶成長させることが好ましい。析出粒径が小さくなると、沈降性やろ過性が低下するばかりか、煙道３へのガス吹き込みの際に煙道配管への付着が発生するおそれがある。また炭酸水素ナトリウムは、純度が高すぎると、劣化しやすく再利用に適さなくなるため、保存性の良い成分となるようにプロセスを操作することが必要である。   It is preferable that the sodium hydrogen carbonate is successfully grown so that the precipitated particle size does not become small. When the precipitated particle size is reduced, not only the sedimentation property and filterability are deteriorated, but also there is a possibility that adhesion to the flue pipe may occur when the gas is blown into the flue 3. Moreover, since sodium hydrogencarbonate will be easily deteriorated when it is too high in purity, it will not be suitable for reuse. Therefore, it is necessary to operate the process so that it becomes a component with good storage stability.

灰反応装置１２の運転温度について説明する。図１の系の性能上、灰反応装置１２は、前述のように６０℃程度の設定温度で運転することが好ましい。灰反応装置１２は、一般的に、その運転温度が高いほど、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムの抽出率が高い。すなわち抽出速度が高い。そして、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムともに生成反応は発熱反応であるため、灰反応装置１２を加熱するための外部からのエネルギは、ほとんど必要ない。   The operating temperature of the ash reactor 12 will be described. In view of the performance of the system of FIG. 1, the ash reactor 12 is preferably operated at a set temperature of about 60 ° C. as described above. In general, the ash reactor 12 has a higher extraction rate of calcium carbonate and magnesium carbonate as its operating temperature is higher. That is, the extraction speed is high. Since both calcium carbonate and magnesium carbonate are exothermic reactions, little energy is required from the outside to heat the ash reactor 12.

粉砕機１７にて生成される粉砕灰は、細かく粉砕した方が抽出率が高い。その細かさの程度は、粉砕のために必要なエネルギとの兼ね合いによって決定することができる。
灰反応装置１２において、焼却灰からカルシウムなどが溶け出すときには、瞬時に炭酸塩となり、この炭酸塩が他の個体粒子の表面をコーティングしてしまう。すると、他の固体粒子の反応性が阻害されてしまうため、そうならないように、撹拌装置２０による強めの撹拌を行うことが好ましい。あるいは、緩めのメカノケミカル研磨を施すことも好ましい。 The pulverized ash produced by the pulverizer 17 has a higher extraction rate when finely pulverized. The degree of fineness can be determined by the balance with the energy required for grinding.
In the ash reactor 12, when calcium or the like dissolves from the incinerated ash, it becomes a carbonate instantly, and this carbonate coats the surface of other solid particles. Then, since the reactivity of other solid particles will be inhibited, it is preferable to perform strong stirring by the stirring device 20 so as not to occur. Alternatively, it is also preferable to perform a loose mechanochemical polishing.

灰反応装置１２に供給される原料について説明する。この原料は、モル濃度で、
［Ｋ＋Ｎａ］＞Ｃｌ
でないと、系内の循環が機能しない。また
Ｋ＜Ｃｌ
となると、塩化ナトリウムが析出してくるため、炭酸水素ナトリウムの生産にとってマイナスの要因となる。 The raw material supplied to the ash reaction device 12 will be described. This raw material is in molar concentration
[K + Na]> Cl
Otherwise, circulation in the system will not work. K <Cl
Then, sodium chloride is precipitated, which becomes a negative factor for the production of sodium bicarbonate.

これらの関係は、基本的には灰反応装置１２に供給される焼却灰の成分によって決まる。これに対し、塩廃液、飛灰、薬剤などを添加することによって、良好な結果をもたらす可能性もある。   These relationships are basically determined by the components of the incinerated ash supplied to the ash reactor 12. On the other hand, the addition of salt waste liquid, fly ash, chemicals, etc. may lead to good results.

１ 焼却炉
３ 煙道
１０ 処理装置
１１ ＣＯ２吸収塔
１２ 灰反応装置
１３ 循環経路
１６ 冷却晶析装置
１７ 粉砕機 1 incinerator 3 flue 10 processor 11 CO 2 absorption tower 12 ash reactor 13 circulation path 16 cooling crystallizer 17 crusher

Claims (8)

焼却炉で発生した焼却灰を用いて、ナトリウムとカリウムと塩素とを含有する第１の温度の水溶液を作り出す灰反応装置と、
前記水溶液の温度を第１の温度よりも低温の第２の温度に低下させて塩化カリウムを生成分離させる冷却晶析装置と、
前記水溶液と前記焼却炉で発生した二酸化炭素含有ガスとを反応させて炭酸水素ナトリウムを生成分離させる吸収塔と、
前記冷却晶析装置および吸収塔で塩化カリウムおよび炭酸水素ナトリウムを生成分離させた後の液を前記灰反応装置に戻すための戻し手段とを有することを特徴とする焼却炉からの焼却灰の処理装置。 An ash reactor that uses the incinerated ash generated in the incinerator to produce an aqueous solution having a first temperature containing sodium, potassium, and chlorine;
A cooling crystallizer for lowering the temperature of the aqueous solution to a second temperature lower than the first temperature to produce and separate potassium chloride;
An absorption tower for reacting the aqueous solution with the carbon dioxide-containing gas generated in the incinerator to produce and separate sodium bicarbonate;
A treatment for incineration ash from an incinerator, comprising: a return means for returning the liquid after producing and separating potassium chloride and sodium bicarbonate in the cooling crystallization apparatus and absorption tower to the ash reaction apparatus apparatus. 冷却晶析装置と吸収塔とがこの順で直列に配置されていることを特徴とする請求項１記載の焼却炉からの焼却灰の処理装置。   The apparatus for treating incinerated ash from an incinerator according to claim 1, wherein the cooling crystallizer and the absorption tower are arranged in series in this order. 灰反応装置に戻される液は吸収塔で水溶液と二酸化炭素とが反応することにより生成された溶解性炭酸塩を含み、前記灰反応装置は、この灰反応装置に戻される液に含まれる溶解性炭酸塩と、焼却灰に含まれるマグネシウムおよびカルシウムとを反応させて炭酸マグネシウムおよび炭酸カルシウムを生成分離させることが可能であることを特徴とする請求項１または２記載の焼却炉からの焼却灰の処理装置。   The liquid returned to the ash reactor includes a soluble carbonate produced by the reaction between the aqueous solution and carbon dioxide in the absorption tower, and the ash reactor is soluble in the liquid returned to the ash reactor. The incineration ash from the incinerator according to claim 1 or 2, wherein the carbonate and magnesium and calcium contained in the incineration ash can be reacted to produce and separate magnesium carbonate and calcium carbonate. Processing equipment. 吸収塔で生成された炭酸水素ナトリウムを焼却炉で発生した酸性ガスの処理剤として利用させるための手段を有することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の焼却炉からの焼却灰の処理装置。   It has a means for utilizing sodium hydrogencarbonate produced | generated in the absorption tower as a processing agent of the acidic gas generated in the incinerator, From the incinerator of any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. Incineration ash treatment equipment. 焼却炉で発生した焼却灰を用いて、ナトリウムとカリウムと塩素とを含有する第１の温度の水溶液を生成させ、
前記水溶液の温度を第１の温度よりも低温の第２の温度に低下させることで、前記水溶液から塩化カリウムを生成分離させ、
前記水溶液と前記焼却炉で発生した二酸化炭素含有ガスとを反応させることで、前記水溶液から炭酸水素ナトリウムを生成分離させ、
前記塩化カリウムおよび炭酸水素ナトリウムを生成分離させた後の液を前記第１の温度の水溶液の生成に供することを特徴とする焼却炉からの焼却灰の処理方法。 Using the incinerated ash generated in the incinerator, an aqueous solution having a first temperature containing sodium, potassium and chlorine is generated,
By reducing the temperature of the aqueous solution to a second temperature lower than the first temperature, potassium chloride is generated and separated from the aqueous solution,
By reacting the aqueous solution with a carbon dioxide-containing gas generated in the incinerator, sodium bicarbonate is produced and separated from the aqueous solution,
A method for treating incinerated ash from an incinerator, wherein the liquid after the production and separation of potassium chloride and sodium hydrogen carbonate is used for the production of an aqueous solution at the first temperature. 水溶液から塩化カリウムを生成分離させた後に、水溶液から炭酸水素ナトリウムを生成分離させることを特徴とする請求項５記載の焼却炉からの焼却灰の処理方法。   6. The method for treating incineration ash from an incinerator according to claim 5, wherein sodium hydrogen carbonate is produced and separated from the aqueous solution after potassium chloride is produced and separated from the aqueous solution. 水溶液と二酸化炭素含有ガスとを反応させることで生成された溶解性炭酸塩を含む液を第１の温度の水溶液の生成に供し、この溶解性炭酸塩と焼却灰から前記水溶液に溶解されたマグネシウムおよびカルシウムとを反応させて炭酸マグネシウムおよび炭酸カルシウムを生成分離させることを特徴とする請求項５または６記載の焼却炉からの焼却灰の処理方法。   A solution containing a soluble carbonate produced by reacting an aqueous solution with a carbon dioxide-containing gas is used to produce an aqueous solution at a first temperature, and magnesium dissolved in the aqueous solution from the soluble carbonate and incinerated ash The method for treating incineration ash from an incinerator according to claim 5 or 6, wherein magnesium carbonate and calcium carbonate are produced and separated by reacting with calcium. 生成分離された炭酸水素ナトリウムを焼却炉で発生した酸性ガスの処理剤として用いることを特徴とする請求項５から７までのいずれか１項記載の焼却炉からの焼却灰の処理方法。   The method for treating incinerated ash from an incinerator according to any one of claims 5 to 7, wherein the generated and separated sodium hydrogen carbonate is used as a treating agent for acid gas generated in the incinerator.
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