JP5436777B2 - 溶解反応装置 - Google Patents
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Description
本発明は、装置内におけるスケールの成長を防止し、スラリー化した飛灰をセメント原料として有効利用することなどを可能とした溶解反応装置に関する。
焼却設備等から発生する飛灰は、該飛灰に含まれる塩素がセメント原料として利用する際の障害となるため、水洗により脱塩処理を行った後、セメントキルンにスラリーとして添加されている。
しかし、この飛灰溶解スラリーには、消石灰等のカルシウム成分が多く含まれているため、スラリー輸送用配管等にスケールが成長し、配管等に付着したスケールを定期的に除去する必要があり、飛灰の原料化装置の稼働率を下げる大きな要因となっている。
そこで、例えば、特許文献１には、飛灰を溶解した水を収容した飛灰無害化槽に、中和用の炭酸ガスを含む排ガスを吹き出しノズルから吹き込むにあたって、排ガスの吹き出しノズルに炭酸カルシウムのスケールが付着してノズルが閉塞することを防止するため、中和によって生成された炭酸カルシウムを濃縮した上、種晶として種晶戻し配管より飛灰無害化槽へ再循環させる技術が開示されている。
また、特許文献２には、飛灰溶解スラリーに炭酸ガスを吹き込むことにより、スラリーに溶解したカルシウム成分を析出させる方法がスケールの成長防止に有効であることが記載され、炭酸ガスを吹き込むため、弾性を有するゴムからなり、ガスの吹き込み前には平面形状を呈し、ガスが吹き込まれると外側に膨出することにより、表面に付着したスケールを除去することが可能な散気板が開示されている。
しかし、上記特許文献１に記載の飛灰の排ガス中和方法においては、炭酸カルシウムのスケールによるノズルの閉塞を防止できたとしても、炭酸カルシウムを濃縮した上、種晶として種晶戻し配管より飛灰無害化槽へ再循環させる設備が必要になるという問題があった。
一方、特許文献２に記載のカルシウム含有粉体の処理方法及び装置においては、上記構造を有する散気板を用いたとしても、例えば、当初弾性を有していたゴムが硬化することにより散気板が析出物で頻繁に閉塞してしまうため、スラリー輸送用配管等の掃除に代えて、散気装置を掃除する手間が増加する結果となっていた。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、焼却設備等から発生する飛灰を、水洗により脱塩処理を行った後、セメントキルンにスラリーとして添加して原料化するにあたり、スラリー輸送用配管、及びスラリーに溶解したカルシウム成分を析出させる溶解反応装置におけるスケールの成長を防止し、安定して飛灰をセメント原料として有効利用することなどを可能とする溶解反応装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、カルシウム成分及び水溶性塩素分を含む飛灰をスラリー化して脱塩処理する溶解反応装置において、供給された飛灰をスラリー化し、該飛灰に含まれる水溶性塩素分を溶出させる溶解槽と、該溶解槽のスラリー中のカルシウム成分を炭酸ガス含有燃焼排ガスと反応させながら該反応により生成した炭酸カルシウムを含む粉体を集塵し、集塵した粉体を前記溶解槽に戻す第１の湿式集塵機であって、前記反応により生成される炭酸カルシウムのスケールが前記溶解槽及び該第１の湿式集塵機の内部で成長することを防止する第１の湿式集塵機と、前記溶解槽から排出されるガスに同伴する前記粉体を集塵する第２の湿式集塵機であって、前記反応により生成される炭酸カルシウムのスケールによる運転障害を回避する第２の湿式集塵機とを備え、前記第１及び第２の湿式集塵機は、前記溶解槽の上方に立設されることを特徴とする。
そして、本発明によれば、溶解槽及び第１の湿式集塵機内のスケールの成長を防止することができ、長期間にわたって安定した運転を継続することができる。また、第２の湿式集塵機を備えることで、前記第１の湿式集塵機から排出された粉体及びミストによって発生するおそれのあるスケールによる運転障害を回避することができる。さらに、溶解反応装置に炭酸カルシウムが析出することで、後段のスラリー輸送用配管等におけるスケールの成長を防止することができ、例えば、飛灰を水洗して得られたスラリーをセメント原料として有効利用する際に好適である。
また、本発明は、カルシウム成分及び水溶性塩素分を含む飛灰をスラリー化して脱塩処理する溶解反応装置において、供給された飛灰をスラリー化し、該飛灰に含まれる水溶性塩素分を溶出させる溶解槽と、該溶解槽のスラリー中のカルシウム成分を炭酸ガス含有燃焼排ガスと反応させながら該反応により生成した炭酸カルシウムを含む粉体を集塵し、集塵した粉体を前記溶解槽に戻す第１の湿式集塵機であって、前記反応により生成される炭酸カルシウムのスケールが前記溶解槽及び該第１の湿式集塵機の内部で成長することを防止する第１の湿式集塵機と、前記第１の湿式集塵機から排出されるガスに同伴する前記粉体を集塵する第２の湿式集塵機であって、前記反応により生成される炭酸カルシウムのスケールによる運転障害を回避する第２の湿式集塵機とを備え、前記第１及び第２の湿式集塵機は、前記溶解槽の上方に立設されることを特徴とする。
本発明によれば、溶解槽及び第１の湿式集塵機内のスケールの成長を防止することができ、長期間にわたって安定した運転を継続することができる。また、第２の湿式集塵機を備えることで、前記第１の湿式集塵機から排出された粉体及びミストによって発生するおそれのあるスケールによる運転障害を回避することができる。さらに、溶解反応装置に炭酸カルシウムが析出することで、後段のスラリー輸送用配管等におけるスケールの成長を防止することができ、例えば、飛灰を水洗して得られたスラリーをセメント原料として有効利用する際に好適である。
また、前記溶解反応装置において、前記第１及び第２の湿式集塵機を竪型とし、両湿式集塵機を互いに独立して立設し、前記第１の湿式集塵機の上部に前記スラリーとガスを供給し、前記スラリーとガスとを並流で反応させ、前記第２の湿式集塵機の下部に前記溶解槽から排出される前記ガスを供給することができる。
本発明によれば、溶解槽及び第１の湿式集塵機内のスケールの成長を防止することができ、長期間にわたって安定した運転を継続することができる。また、第２の湿式集塵機を備えることで、前記第１の湿式集塵機から排出された粉体及びミストによって発生するおそれのあるスケールによる運転障害を回避することができる。さらに、溶解反応装置に炭酸カルシウムが析出することで、後段のスラリー輸送用配管等におけるスケールの成長を防止することができ、例えば、飛灰を水洗して得られたスラリーをセメント原料として有効利用する際に好適である。
また、前記溶解反応装置において、前記第１及び第２の湿式集塵機を竪型とし、両湿式集塵機を互いに独立して立設し、前記第１の湿式集塵機の上部に前記スラリーとガスを供給し、前記スラリーとガスとを並流で反応させ、前記第２の湿式集塵機の下部に前記溶解槽から排出される前記ガスを供給することができる。
さらに、前記溶解反応装置において、前記第１及び第２の湿式集塵機を竪型とし、前記第１の湿式集塵機を下側にして直列に立設し、前記第１の湿式集塵機の上部に前記スラリーを供給し、下部に前記ガスを供給し、前記スラリーとガスとを向流で反応させ、前記第２の湿式集塵機の下部に前記第１の湿式集塵機から排出される前記ガスを供給することができる。
前記溶解反応装置において、前記飛灰を都市ごみ焼却飛灰とし、前記第２の湿式集塵機に焼却飛灰水洗脱塩装置の洗ろ液を用い、前記スラリーと反応するガスをセメントキルン排ガスとすることができる。セメントキルン排ガスに含まれる炭酸ガスによって、都市ごみ焼却飛灰に含まれるカルシウム分を炭酸カルシウムとして析出させ、後段の水洗装置等におけるスケールの成長を防止することができ、都市ごみ焼却飛灰を水洗して得られたスラリーをセメント原料として有効利用することができる。
また、前記溶解反応装置において、前記第１の湿式集塵機及び／又は第２の湿式集塵機は、ミキシング型スクラバーとすることができる。ミキシング型スクラバー等の高効率のスクラバーを用いることにより、湿式集塵機におけるスケールの成長をより効果的に防止することができる。
以上のように、本発明にかかる溶解反応装置によれば、焼却設備等から発生する飛灰を、水洗により脱塩処理を行った後、セメントキルンにスラリーとして添加して原料化する際等において、スラリー輸送用配管、及びスラリーに溶解したカルシウム成分を析出させる溶解反応装置におけるスケールの成長を防止し、安定して飛灰をセメント原料として有効利用することなどが可能となる。
図１は、本発明にかかる溶解反応装置の第１の実施の形態を用いた飛灰の水洗設備を示し、この飛灰水洗設備１は、大別して、飛灰受入タンク２と、溶解槽３と、第１及び第２の湿式集塵機５、７と、ベルトフィルタ１０等で構成され、溶解槽３と、第１及び第２の湿式集塵機５、７とで溶解反応装置を構成している。
飛灰受入タンク２は、焼却設備等で発生した飛灰を一時的に貯蔵するために備えられ、図示しない供給装置によって飛灰受入タンク２に貯蔵された飛灰が溶解槽３に供給される。
溶解槽３は、飛灰受入タンク２から供給される飛灰ＦＡを、後述するベルトフィルタ１０からの洗ろ液Ｌ１に溶解させる。これにより、飛灰ＦＡに含まれる水溶性塩素分が洗ろ液Ｌ１に溶解する。
第１の湿式集塵機５は、溶解槽３からポンプ４を介して供給されたスラリーＳと、ブロワ６を介して供給された、炭酸ガスを含むキルン排ガスＧとを反応させ、スラリーＳに溶解したカルシウム成分を炭酸カルシウムとして析出させ、析出した炭酸カルシウムを即座に集塵して溶解槽３に戻す。
第２の湿式集塵機７は、溶解槽３から排出されるキルン排ガスＧに同伴する粉体を集塵するために備えられ、第２の湿式集塵機７内をベルトフィルタ１０の洗ろ液Ｌ１とキルン排ガスＧとが向流で接触する。
これらの湿式集塵機５、７には、例えば、ミキシングスクラバー（株式会社ミューカンパニーリミテッド製ミュースクラバー等）を用いることができる。尚、ミキシングスクラバーとは、筒体内に、この筒体内を気体と液体が向流又は並流で移動していく過程で、この流れに旋回を与える案内羽根を複数配置したことを特徴とし、気体と液体とを接触させ、反応及びダストの捕集等を行わせる装置である。好ましくは、気体と液体とを並流とし、この流れに右旋回を与える案内羽根と、左旋回を与える案内羽根とを交互に配置する。
ベルトフィルタ１０は、溶解槽３から排出され、ポンプ９を介して供給されたスラリーＳを固液分離するために配置され、ベルトフィルタ１０の下方には、母ろ液Ｌ３を排水処理系１５へ送るためのポンプ１１と、洗ろ液Ｌ１を第２の湿式集塵機７に送るためのポンプ１２と、温水槽１４からの温水をケーク洗浄水Ｌ２として利用するためのポンプ１３とが備えられる。
次に、上記構成を有する飛灰水洗設備１の動作について説明する。
焼却設備等で発生した飛灰は、飛灰受入タンク２に一時的に貯蔵され、図示しない供給装置によって溶解槽３に供給される。溶解槽３には、ベルトフィルタ１０からの洗ろ液Ｌ１が第２の湿式集塵機７を介して供給され、溶解槽３において、飛灰ＦＡに含まれる水溶性塩素分が洗ろ液Ｌ１に溶解する。
溶解槽３内の飛灰ＦＡと洗ろ液Ｌ１からなるスラリーＳは、ポンプ４及び第１の湿式集塵機５を介して循環する。第１の湿式集塵機５において、スラリーＳと、ブロワ６からのキルン排ガスＧとが反応し、キルン排ガスＧ中の炭酸ガスと、スラリーＳに溶解したカルシウム成分とで炭酸カルシウムが析出する。炭酸カルシウムは、析出すると同時に第１の湿式集塵機５によって集塵され、溶解槽３に戻される。尚、溶解槽３中のスラリーＳの温度が高いと、炭酸ガスがスラリーＳ中に効率よく溶け込まないので、溶解槽３中のスラリーＳの温度を４０℃以下となるように調整することが好ましい。
第１の湿式集塵機５を介して溶解槽３に導入されたキルン排ガスＧは、第２の湿式集塵機７に導かれ、ベルトフィルタ１０の洗ろ液Ｌ１と向流で接触し、同伴する粉体が集塵される。その後、キルン排ガスＧは、ファン８を介して排気される。
一方、溶解槽３内のスラリーＳは、ポンプ９を介してベルトフィルタ１０に送られ、温水槽１４からポンプ１３を経て供給されたケーク洗浄水Ｌ２を用いて洗浄しつつ固液分離される。ベルトフィルタ１０において、塩素分が除去されたケークＣは、セメントキルン等に送られてセメント原料として利用される。一方、母ろ液Ｌ３は、ポンプ１１を介して排水処理系１５に送られ、処理される。スラリーＳを洗浄した後に得られる洗ろ液Ｌ１は、ポンプ１２を介して第２の湿式集塵機７に戻される。尚、析出した炭酸カルシウムが微細すぎて、ベルトフィルタ１０における固液分離に障害となる場合には、溶解槽３において凝集剤を添加することが好ましい。
次に、本発明にかかる溶解反応装置の第２の実施の形態を用いた飛灰の水洗設備について、図２を参照しながら説明する。この飛灰水洗設備２１は、大別して、飛灰受入タンク２２と、溶解槽２３と、第１及び第２の湿式集塵機２５、２６と、ベルトフィルタ３０等で構成され、溶解槽２３と、第１及び第２の湿式集塵機２５、２６とで溶解反応装置を構成している。
飛灰受入タンク２２、第１の湿式集塵機２５、第２の湿式集塵機２６及びベルトフィルタ３０の各々の構成は、図１に示した飛灰受入タンク２、第１の湿式集塵機５、第２の湿式集塵機７及びベルトフィルタ１０と同様であるため、これらの構成についての詳細説明を省略する。本実施の形態では、第１の湿式集塵機２５及び第２の湿式集塵機２６を、溶解槽２３の上方に上下方向に直列に配置したことを特徴としている。
次に、上記構成を有する飛灰水洗設備２１の動作について説明する。
焼却設備等で発生した飛灰は、飛灰受入タンク２２に一時的に貯蔵され、図示しない供給装置によって溶解槽２３に供給される。溶解槽２３には、第２の湿式集塵機２６及び第１の湿式集塵機２５を介してベルトフィルタ３０からの洗ろ液Ｌ１が供給され、溶解槽２３において、飛灰ＦＡに含まれる水溶性塩素分が洗ろ液Ｌ１に溶解する。
溶解槽２３内の飛灰ＦＡと、洗ろ液Ｌ１からなるスラリーＳは、ポンプ２４及び第１の湿式集塵機２５を介して循環する。第１の湿式集塵機２５において、スラリーＳと、ブロワ２７からのキルン排ガスＧとが反応し、キルン排ガスＧ中の炭酸ガスと、スラリーＳに溶解したカルシウム成分とで炭酸カルシウムが析出する。炭酸カルシウムは、析出すると同時に第１の湿式集塵機２５によって集塵され、溶解槽２３に戻される。尚、溶解槽２３中のスラリーＳの温度が高いと、炭酸ガスがスラリーＳ中に効率よく溶け込まないので、溶解槽２３中のスラリーＳの温度を４０℃以下となるように調整することが好ましい。
第１の湿式集塵機２５から第２の湿式集塵機２６に導入されたキルン排ガスＧは、ベルトフィルタ３０の洗ろ液Ｌ１と向流で接触し、同伴する粉体が集塵される。その後、キルン排ガスＧは、ファン２８を介して排気される。
一方、溶解槽２３内のスラリーＳは、ポンプ２９を介してベルトフィルタ３０に送られ、温水槽３４からポンプ３３を経て供給されたケーク洗浄水Ｌ２を用いて固液分離される。ベルトフィルタ３０において、塩素分が除去されたケークＣは、セメントキルン等に送られてセメント原料として利用される。一方、母ろ液Ｌ３は、ポンプ３１を介して排水処理系３５に送られ、処理される。スラリーＳを洗浄した後に得られる洗ろ液Ｌ１は、ポンプ３２を介して第２の湿式集塵機２６に戻される。尚、析出した炭酸カルシウムが微細すぎて、ベルトフィルタ３０における固液分離に障害となる場合には、溶解槽２３において凝集剤を添加することが好ましい。
１ 飛灰水洗設備
２ 飛灰受入タンク
３ 溶解槽
４ ポンプ
５ 第１の湿式集塵機
６ ブロワ
７ 第２の湿式集塵機
８ ファン
９ ポンプ
１０ ベルトフィルタ
１１ ポンプ
１２ ポンプ
１３ ポンプ
１４ 温水槽
１５ 排水処理系
２１ 飛灰水洗設備
２２ 飛灰受入タンク
２３ 溶解槽
２４ ポンプ
２５ 第１の湿式集塵機
２６ 第２の湿式集塵機
２７ ブロワ
２８ ファン
２９ ポンプ
３０ ベルトフィルタ
３１ ポンプ
３２ ポンプ
３３ ポンプ
３４ 温水槽
３５ 排水処理系
２ 飛灰受入タンク
３ 溶解槽
４ ポンプ
５ 第１の湿式集塵機
６ ブロワ
７ 第２の湿式集塵機
８ ファン
９ ポンプ
１０ ベルトフィルタ
１１ ポンプ
１２ ポンプ
１３ ポンプ
１４ 温水槽
１５ 排水処理系
２１ 飛灰水洗設備
２２ 飛灰受入タンク
２３ 溶解槽
２４ ポンプ
２５ 第１の湿式集塵機
２６ 第２の湿式集塵機
２７ ブロワ
２８ ファン
２９ ポンプ
３０ ベルトフィルタ
３１ ポンプ
３２ ポンプ
３３ ポンプ
３４ 温水槽
３５ 排水処理系
Claims (6)
- カルシウム成分及び水溶性塩素分を含む飛灰をスラリー化して脱塩処理する溶解反応装置において、
供給された飛灰をスラリー化し、該飛灰に含まれる水溶性塩素分を溶出させる溶解槽と、
該溶解槽のスラリー中のカルシウム成分を炭酸ガス含有燃焼排ガスと反応させながら該反応により生成した炭酸カルシウムを含む粉体を集塵し、集塵した粉体を前記溶解槽に戻す第１の湿式集塵機であって、前記反応により生成される炭酸カルシウムのスケールが前記溶解槽及び該第１の湿式集塵機の内部で成長することを防止する第１の湿式集塵機と、
前記溶解槽から排出されるガスに同伴する前記粉体を集塵する第２の湿式集塵機であって、前記反応により生成される炭酸カルシウムのスケールによる運転障害を回避する第２の湿式集塵機とを備え、
前記第１及び第２の湿式集塵機は、前記溶解槽の上方に立設されることを特徴とする溶解反応装置。 - カルシウム成分及び水溶性塩素分を含む飛灰をスラリー化して脱塩処理する溶解反応装置において、
供給された飛灰をスラリー化し、該飛灰に含まれる水溶性塩素分を溶出させる溶解槽と、
該溶解槽のスラリー中のカルシウム成分を炭酸ガス含有燃焼排ガスと反応させながら該反応により生成した炭酸カルシウムを含む粉体を集塵し、集塵した粉体を前記溶解槽に戻す第１の湿式集塵機であって、前記反応により生成される炭酸カルシウムのスケールが前記溶解槽及び該第１の湿式集塵機の内部で成長することを防止する第１の湿式集塵機と、
前記第１の湿式集塵機から排出されるガスに同伴する前記粉体を集塵する第２の湿式集塵機であって、前記反応により生成される炭酸カルシウムのスケールによる運転障害を回避する第２の湿式集塵機とを備え、
前記第１及び第２の湿式集塵機は、前記溶解槽の上方に立設されることを特徴とする溶解反応装置。 - 前記第１及び第２の湿式集塵機は竪型であって、両湿式集塵機を互いに独立して立設し、 前記第１の湿式集塵機の上部に前記スラリーとガスを供給し、前記スラリーとガスとを並流で反応させ、
前記第２の湿式集塵機の下部に前記溶解槽から排出される前記ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の溶解反応装置。 - 前記第１及び第２の湿式集塵機は竪型であって、前記第１の湿式集塵機を下側にして直列に立設し、
前記第１の湿式集塵機の上部に前記スラリーを供給し、下部に前記ガスを供給し、前記スラリーとガスとを向流で反応させ、
前記第２の湿式集塵機の下部に前記第１の湿式集塵機から排出される前記ガスを供給することを特徴とする請求項２に記載の溶解反応装置。 - 前記飛灰は、都市ごみ焼却飛灰であり、前記第２の湿式集塵機に焼却飛灰水洗脱塩装置の洗ろ液を用い、前記スラリーと反応するガスは、セメントキルン排ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の溶解反応装置。
- 前記第１の湿式集塵機及び／又は第２の湿式集塵機は、ミキシング型スクラバーであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の溶解反応装置。
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