JP6579481B2

JP6579481B2 - 焼却灰処理装置、廃棄物焼却装置、焼却灰処理方法及び廃棄物焼却方法

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Publication number: JP6579481B2
Application number: JP2015064357A
Authority: JP
Inventors: 翔太川崎; 平山　敦; 敦平山; 山本　浩; 浩山本
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP2016182561A

Description

本発明は、廃棄物焼却炉から排出される焼却灰中の有害物を無害化処理する焼却灰処理装置及び焼却灰処理方法、上記焼却灰処理装置を備える廃棄物焼却装置、そして上記焼却灰処理方法を用いる廃棄物焼却方法に関する。

都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物を焼却した際に発生する焼却残渣は、その殆どが埋め立て処分されている。しかし、近年、埋め立て処分場の確保が困難になり、埋め立て量を減少させることが要望されている。このため、廃棄物焼却炉から排出される焼却残渣（以下、「焼却灰」という）を資源として有効利用し、埋立て処分量を減少させる試みがなされている。

しかし、焼却灰には、有害物質、特に重金属類が含まれている。したがって、焼却灰からの重金属類の溶出量が基準値以上の場合は、そのままでの資源としての利用が困難である。このような状況に対処するためには、上述のような性状の焼却灰を資源として利用するために、焼却灰から重金属類を除去する処理を行うか、または重金属類を安定化させて焼却灰からの溶出量を基準値以下とする処理を行わなければならない。なお、焼却灰に含まれている重金属類のうち、特に鉛の含有量が多いため、処理の対象になっている重金属類は主として鉛である。

焼却灰中の重金属類としての鉛の難溶性化に関しては、次のようなことが知られている。

焼却灰に含まれる鉛は、二酸化炭素と反応させて炭酸化物とせしめることにより、水に対する溶解度が低下する性質を有する。具体的には、酸化鉛ＰｂＯから炭酸鉛ＰｂＣＯ_３に変化することにより、水に対する溶解度は酸化鉛で１０７ｍｇ／ｌであるところ、炭酸鉛では２．５ｍｇ／ｌとなり、難溶性になる。

また、焼却灰は塩基性であって溶出液のｐＨが高い。焼却灰のｐＨに関しては、焼却灰に含まれる酸化カルシウムＣａＯあるいは水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）₂を二酸化炭素と反応させて炭酸カルシウムＣａＣＯ_３とせしめることにより、焼却灰のｐＨを重金属類が難溶性を示す難溶性領域とすることも行われる。焼却灰中の重金属類のうち、特に含有量が多い鉛は両性金属であり、強い塩基性を示す焼却灰に対してｐＨを低下させる処理を施し、難溶性領域とすることで、鉛の溶出量を減少させることができる。

このように、鉛などの重金属類の炭酸化反応により炭酸鉛などを生成させ難溶性にすることと共に、焼却灰のｐＨを低下させ難溶性領域にすることも同時に行うことにより、重金属類を難溶化し、焼却灰からの重金属類の溶出を抑制でき、焼却灰を土木資材として利用する際の基準値となる土壌環境基準である重金属類溶出基準を満足させることができる。

現状における焼却灰の鉛の溶出量に対する基準値は、資源として有効利用する場合、鉛の溶出量が０．０１ｍｇ／ｌである。このため、焼却灰を利用する場合には、焼却灰をこれらの基準値以下の性状にするための処理をしなければならない。

このような焼却灰に含まれる重金属類の難溶性化処理が知られている状況のもとで、焼却灰の無害化処理方法として、特許文献１に開示されている方法が知られている。特許文献１に開示されている焼却灰の重金属類の無害化処理方法では、廃棄物焼却炉から排出された焼却灰を水洗する灰水洗装置へ二酸化炭素を投入し、焼却灰に含まれる重金属類を炭酸化物とし難溶性化している。この特許文献１では、廃棄物をメタン発酵させることにより消化ガスを発生させ、該消化ガスを燃焼して得られた燃焼排ガスを、上記灰水洗装置へ投入する二酸化炭素含有ガスとして使用している。

特開２００７−１９６１５３

しかしながら、特許文献１に開示された方法にあっては、上述したように、灰水洗装置で焼却灰中の重金属類が炭酸化物に処理されるので、灰水洗装置として大型のものが必要となり、その結果、処理装置が大規模となり設備コストや運転コストが嵩むという問題がある。

本発明は、かかる事情に鑑み、複雑かつ大規模な装置を設けることなく焼却灰のｐＨを低下させ、かつ重金属類の溶出を抑制する無害化処理を行うことができ、さらにその無害化処理の効率を向上させることができる、焼却灰処理装置、廃棄物焼却装置、焼却灰処理方法及び廃棄物焼却方法を提供することを課題とする。

本発明によれば、上述の課題は、次の第一発明ないし第三発明に係る焼却灰処理装置、第四発明に係る廃棄物焼却装置、第五発明ないし第七発明に係る焼却灰処理方法及び第八発明に係る廃棄物焼却方法により解決される。

＜第一発明＞
第一発明に係る焼却灰処理装置は、火格子式の廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる。かかる焼却灰処理装置において、第一発明では、廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵装置と、上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱装置と、該過熱装置で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを廃棄物焼却炉の後燃焼火格子の下方から焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込手段とを備えることを特徴としている。

第一発明では、二酸化炭素を含有する消化ガス燃焼排ガスを焼却灰へ吹き込んで該焼却灰に接触させることにより、消化ガス燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素と焼却灰に含まれる重金属類とが反応して該重金属類が炭酸化物化して難溶性化するので、焼却灰からの重金属類の溶出が抑制される。また、消化ガス燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素と焼却灰に含まれる酸化カルシウムとが反応して炭酸カルシウムとなるので、焼却灰は、ｐＨが低下して、重金属類が難溶性を示す難溶性領域となり、焼却灰からの重金属類の溶出がさらに抑制される。以下、このような、焼却灰に消化ガス燃焼排ガス中の二酸化炭素を接触反応させて該焼却灰からの重金属類の溶出を抑制する無害化処理を「溶出抑制処理」ともいう。

また、第一発明では、廃棄物焼却炉の後燃焼火格子の下方から焼却灰へ消化ガス燃焼排ガスを吹き込む構成となっており、溶出抑制処理のための装置を別途設ける必要がないので、簡単かつ小規模な構成で溶出抑制処理が行われ、溶出抑制処理のコストの低減が図られる。

また、上記消化ガス燃焼排ガスは、廃棄物をメタン発酵して発生した消化ガスを燃焼して得られる二酸化炭素含有ガスであり、二酸化炭素含有率が高い。第一発明では、このように二酸化炭素含有率が高い消化ガス燃焼排ガスを焼却灰に吹き込むので、焼却灰と二酸化炭素との反応効率が高くなり、溶出抑制処理が促進される。

＜第二発明＞
第二発明に係る焼却灰処理装置は、火格子式の廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる。かかる焼却灰処理装置において、第二発明では、廃棄物焼却炉の後燃焼火格子よりも後流側に設けられ、焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させるための接触反応火格子と、廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵装置と、上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱装置と、該過熱装置で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを上記接触反応火格子の下方から焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込手段とを備えることを特徴としている。

第二発明においても、既述の第一発明と同様に、二酸化炭素を含有する消化ガス燃焼排ガスを焼却灰へ吹き込んで該焼却灰に接触させることにより溶出抑制処理が行われる。また、第二発明では、廃棄物焼却炉の接触反応火格子の下方から焼却灰へ消化ガス燃焼排ガスを吹き込む構成となっており、溶出抑制処理のために複雑かつ大規模な装置を廃棄物焼却炉外に別途設ける必要がないので、簡単かつ小規模な構成で溶出抑制処理が行われ、該溶出抑制処理のコストの低減が図られる。さらに、上記消化ガス燃焼排ガスは、二酸化炭素含有率が高いので、焼却灰と二酸化炭素との反応効率が高くなり、溶出抑制処理が促進される。

＜第三発明＞
第三発明に係る焼却灰処理装置は、廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる。かかる焼却灰処理装置において、第三発明では、廃棄物焼却炉から排出された焼却灰を受けて該焼却灰を貯留する貯留部と、廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵装置と、上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱装置と、該過熱装置で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを上記貯留部内の焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込手段とを備えることを特徴としている。

第三発明においても、既述の第一発明及び第二発明と同様に、二酸化炭素を含有する消化ガス燃焼排ガスを焼却灰へ吹き込んで該焼却灰に接触させることにより溶出抑制処理が行われる。また、第三発明では、廃棄物焼却炉外に焼却灰を貯留する貯留部を設けて、消化ガス燃焼排ガスを上記貯留部内の焼却灰へ吹き込む構成となっている。該貯留部は単に焼却灰を貯留するための部分であり構成が簡単であるので、溶出抑制処理のために複雑かつ大規模な装置を別途用意する必要がなく、簡単かつ小規模な構成で溶出抑制処理が行われ、溶出抑制処理のコストの低減が図られる。さらに、上記消化ガス燃焼排ガスは、二酸化炭素含有率が高いので、焼却灰と二酸化炭素との反応効率が高くなり、溶出抑制処理が促進される。

また、第三発明では、溶出抑制処理が行われる上記貯留部は廃棄物焼却炉外に設けられているので、廃棄物焼却炉内の焼却灰に消化ガス燃焼排ガスを吹き込む場合と比べて、溶出抑制処理の時間を長く確保することができ、溶出抑制処理をさらに確実に行うことができる。

＜第四発明＞
第四発明に係る廃棄物焼却装置は、第一発明ないし第三発明のいずれか一つの焼却灰処理装置と、廃棄物焼却炉と、該廃棄物焼却炉から排出された排ガスとの熱交換により熱回収を行うための熱回収系統と、上記排ガスの無害化処理を行う排ガス処理系統とを備えることを特徴としている。

＜第五発明＞
第五発明に係る焼却灰処理方法は、火格子式の廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる。かかる焼却灰処理方法において、第五発明では、廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵工程と、上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱工程と、該過熱工程で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを廃棄物焼却炉の後燃焼火格子の下方から焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込工程とを備えることを特徴としている。

＜第六発明＞
第六発明に係る焼却灰処理方法は、火格子式の廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる。かかる焼却灰処理方法において、第六発明では、廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵工程と、上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱工程と、該過熱工程で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを、廃棄物焼却炉の後燃焼火格子よりも後流側に設けられた接触反応火格子の下方から焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込工程とを備えることを特徴としている。

＜第七発明＞
第七発明に係る焼却灰処理方法は、廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる。かかる焼却灰処理方法において、第七発明では、廃棄物焼却炉から排出された焼却灰を受けて該焼却灰を貯留する貯留工程と、廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵工程と、上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱工程と、該過熱工程で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを上記貯留工程で貯留される焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込工程とを備えることを特徴としている。

＜第八発明＞
第八発明に係る廃棄物焼却方法は、廃棄物を焼却する廃棄物焼却工程と、第五発明ないし第七発明のいずれか一つの焼却灰処理方法の各工程と、廃棄物焼却炉から排出された排ガスとの熱交換により熱回収を行うための熱回収工程と、上記排ガスの無害化処理を行う排ガス処理工程とを備えることを特徴としている。

本発明は、焼却灰の溶出抑制処理のために、廃棄物焼却炉の火格子上の焼却灰あるいは廃棄物焼却炉外に設けられた貯留部内の焼却灰へ消化ガス燃焼排ガスを二酸化炭素含有ガスとして吹き込む構成となっており、焼却灰に溶出抑制処理を施すための複雑かつ大規模の装置を別途設ける必要がないので、簡単かつ小規模な構成で溶出抑制処理を行うことができ、該溶出抑制処理のコストを低減できる。

また、上記消化ガス燃焼排ガスは、廃棄物をメタン発酵させて発生した消化ガスを燃焼して得られる二酸化炭素含有ガスであり、二酸化炭素含有率が高いので、焼却灰と二酸化炭素との反応効率が高くして、溶出抑制処理を促進することができる。

本発明の第一実施形態に係る廃棄物焼却装置の概要構成図である。本発明の第二実施形態に係る廃棄物焼却装置の概要構成図である。本発明の第三実施形態に係る廃棄物焼却装置の概要構成図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。

＜第一実施形態＞
本実施形態に係る廃棄物焼却装置は、廃棄物焼却処理設備に設置される。該廃棄物焼却装置は、廃棄物焼却処理設備に収集された種々の廃棄物のうち、汚泥、厨芥類、紙類などメタン発酵に適した廃棄物（以下、メタン発酵向き廃棄物という）を後述の発酵装置でメタン発酵し、それ以外の廃棄物（以下、焼却向き廃棄物という）を焼却処理する。

図１は、本実施形態に係る廃棄物焼却装置の概要構成図である。該廃棄物焼却装置は、上記廃棄物を焼却する火格子式の廃棄物焼却炉１（以下、単に「焼却炉１」という）と、焼却炉１から排出された排ガスとの熱交換により熱回収を行い蒸気を発生させる熱回収系統としてのボイラ２と、該ボイラ２で熱回収された排ガスを除塵して無害化処理を行う排ガス処理系統としてのバグフィルタ３と、バグフィルタ３で無害化処理された排ガスを大気中へ放出するための煙突４と、焼却炉１から生じた焼却灰中の有害物を無害化処理する焼却灰処理装置５とを備えている。

［焼却炉１の基本構成］
焼却炉１は、例えば産業廃棄物や家庭ごみ等の焼却向き廃棄物を燃焼するための主燃焼室６と、この主燃焼室６の廃棄物の流れ方向の上流側（図１の左側）の上方に配置され、焼却向き廃棄物を主燃焼室６内に投入するための廃棄物投入口７と、主燃焼室６の焼却向き廃棄物の流れ方向の下流側（図１の右側）の上方に連設される二次燃焼室８とを備える火格子式の焼却炉である。

主燃焼室６の底部には、焼却向き廃棄物を移動させながら燃焼させる火格子（ストーカ）９が設けられている。この火格子９は、廃棄物投入口７に近い方から、すなわち、上流側から乾燥火格子９ａ、燃焼火格子９ｂ、後燃焼火格子９ｃの順に設けられていて、主に乾燥火格子９ａと燃焼火格子９ｂの上に廃棄物層が形成されている。

乾燥火格子９ａでは主として焼却向き廃棄物の乾燥と着火が行われる。燃焼火格子９ｂでは主として焼却向き廃棄物の熱分解、部分酸化が行われ、熱分解により発生した可燃性ガスと固形分の燃焼が行われ、可燃性ガスが燃焼する際に火炎を形成する。後燃焼火格子９ｃ上では、残った廃棄物中の固形分の未燃分を完全に燃焼させる。廃棄物中の固形分が燃焼する際には火炎は発生せず熾燃焼する。この結果、後燃焼火格子９ｃの下流側部分（図１での右半部）上には、完全に燃焼した後の焼却灰の層が形成される。該焼却灰は灰落下口１０から落下排出され、灰ピット１３に貯留される。

主燃焼室６内の乾燥火格子９ａ、燃焼火格子９ｂ及び後燃焼火格子９ｃの下方には、それぞれ風箱１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設けられている。ブロワ（図示せず）により供給される燃焼用空気は、燃焼用空気供給管１２を通って各風箱１１ａ，１１ｂ，１１ｃに供給され、各火格子９ａ，９ｂ，９ｃを通って主燃焼室６内に供給される。なお、燃焼用空気は、火格子９ａ，９ｂ，９ｃ上の廃棄物の乾燥及び燃焼に使われるほか、火格子９ａ，９ｂ，９ｃの冷却作用、廃棄物の攪拌作用を有する。なお、風箱１１ｃには、該風箱１１ｃの内部空間を図１での左右方向に二分する仕切壁を設けてもよく、この場合には燃焼用空気は風箱１１ｃの上流側空間から主燃焼室６内に供給される。

また、本実施形態では、焼却灰処理装置５の後述する過熱器１５から排出される二酸化炭素含有ガスとしての後述の消化ガス燃焼排ガスが、風箱１１ｃの下流側から火格子９ｃを経て主燃焼室６内に供給される。この結果、消化ガス燃焼排ガスが後燃焼火格子９ｃの下流側部分上の焼却灰に吹き込まれ、後述するように該焼却灰が溶出抑制処理されるようになっている。風箱１１ｃに、該風箱１１ｃの内部空間を図１での左右方向に二分する仕切壁を設ける場合には、消化ガス燃焼排ガスは風箱１１ｃの下流側空間から主燃焼室６内に供給される。

二次燃焼室８では、主燃焼室６で発生した燃焼ガス中の可燃性ガスの未燃分（未燃ガス）が燃焼（二次燃焼）される。

［焼却灰処理装置５の構成］
焼却灰処理装置５は、下水汚泥等のメタン発酵向き廃棄物を焼却炉１外でメタン発酵して消化ガスを発生させる発酵装置１４と、該発酵装置１４からの消化ガスを燃焼して消化ガス燃焼排ガスを発生させるとともに、ボイラ２からの蒸気を上記消化ガス燃焼排ガスとの熱交換により過熱する過熱器（過熱装置）１５と、該過熱器１５からの消化ガス燃焼排ガスを後燃焼火格子９ｃへ下方から吹き込むため吹込手段１６とを有している。

発酵装置１４は、例えば乾式メタン発酵槽により構成される。過熱器１５は、発酵装置１４から排出された消化ガスを受け該消化ガスを燃焼させる燃焼装置（図示せず）を有している。該燃焼装置で消化ガスが燃焼されると、二酸化炭素含有ガスとしての消化ガス燃焼排ガスが生じる。また、過熱器１５は、ボイラ２からの蒸気を受け、該蒸気を上記消化ガス燃焼排ガスとの熱交換により過熱して過熱蒸気を生成する。該過熱蒸気は蒸気タービン１９へ送られて発電に利用される。

本実施形態では、燃焼装置は過熱器１５に設けられていることとしたが、これに代えて、燃焼装置が過熱器１５と別個に設けられていてもよい。この場合、発酵装置１４からの消化ガスが燃焼装置で燃焼されることで消化ガス燃焼排ガスが生じ、該消化ガス燃焼排ガスが過熱器１５へ送られて蒸気との熱交換を行うこととなる。

吹込手段１６は、過熱器１５と焼却炉１の風箱１１ｃの下流側空間（図１での右半部）とを接続するガス供給管１７と、該ガス供給管１７に設けられたブロワ１８とを有している。過熱器１５からの上記消化ガス燃焼排ガスは、ブロワ１８によりガス供給管１７内で送気され、後燃焼火格子９ｃの下流側部分へ下方から供給されるようになっている。この結果、上記消化ガス燃焼排ガスは、後燃焼火格子９ｃに堆積する焼却灰へ下方から吹き込まれ、該焼却灰と接触反応することにより該焼却灰に対して溶出抑制処理が行われる。

具体的には、消化ガス燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素と焼却灰に含まれる鉛とが反応して炭酸化物化して難溶性化することにより、焼却灰からの鉛の溶出が抑制される。また、消化ガス燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素と焼却灰に含まれる酸化カルシウムとが反応して炭酸カルシウムとなることにより、焼却灰は、ｐＨが低下して、鉛が難溶性を示す難溶性領域となり、焼却灰からの鉛の溶出がさらに抑制される。

消化ガス燃焼排ガスは、メタン発酵向き廃棄物のメタン発酵により生じた消化ガスを燃焼することにより得られるガスであり、二酸化炭素含有率が高い。したがって、上記消化ガス燃焼排ガスを焼却灰に吹き込んだ際、焼却灰と二酸化炭素との反応効率が高くなり、溶出抑制処理が促進される。

次に、本実施形態に係る廃棄物焼却装置の動作を図１に基づいて説明する。焼却向き廃棄物は、焼却炉１の廃棄物投入口７から主燃焼室６へ投入された後、乾燥火格子９ａ、燃焼火格子９ｂそして後燃焼火格子９ｃ上で下流側へ送られながら、既述した要領で焼却される。焼却向き廃棄物が燃焼することにより生じた燃焼ガスは、該燃焼ガス中の未燃ガスが二次燃焼室８で二次燃焼された後、排ガスが焼却炉１外へ排出される。焼却炉１からの排ガスは、ボイラ２で熱回収された後、バグフィルタ３で除塵されて、煙突４から大気中に放出される。また、ボイラ２での熱回収により発生した蒸気が過熱器１５へ送られる。該蒸気は、過熱器１５にて消化ガス燃焼排ガスとの熱交換により過熱蒸気となり、蒸気タービン１９へ送られ発電に利用される。

メタン発酵向き廃棄物は発酵装置１４でメタン発酵され、この発酵により消化ガスが発生する。該消化ガスは過熱器１５の燃焼装置（図示せず）で燃焼され、その結果発生した消化ガス燃焼排ガスは蒸気との熱交換の後、風箱１１ｃの下流側空間を経て焼却炉１の後燃焼火格子９ｃの下方から焼却灰へ吹き込まれる。この結果、消化ガス燃焼排ガス中の二酸化炭素と焼却灰との接触反応により、既述したように、該焼却灰に溶出抑制処理が施される。溶出抑制処理された焼却灰は該焼却灰は灰落下口１０から排出され、灰ピット１３に貯留された後、埋立処分場へ搬送されて埋立処分されるか、資源として有効利用される。

本実施形態では、焼却炉１の後燃焼火格子９ｃの下方から焼却灰へ消化ガス燃焼排ガスを吹き込む構成となっており、従来のように溶出抑制処理のための装置を別途設ける必要がないので、簡単かつ小規模な構成で溶出抑制処理を行うことができ、溶出抑制処理のコストを低減することができる。

メタン発酵向き廃棄物を発酵装置１４でメタン発酵させて得た消化ガスを燃焼させて発生した熱をボイラで発生した蒸気を更に過熱することに使用することで、メタン発酵向き廃棄物を焼却炉１で焼却処理した場合に比べ、蒸気タービン１９で得られる発電効率の向上が見込まれる。本実施形態では消化ガス燃焼排ガスを焼却灰の溶出抑制処理に利用することでさらに有効利用できる。

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、過熱器１５からの消化ガス燃焼排ガスを焼却炉１の後燃焼火格子９ｃの下方から焼却灰へ吹き込むこととしたが、第二実施形態では、焼却灰処理装置５が溶出抑制処理のための接触反応火格子９ｄを有し、消化ガス燃焼排ガスを該接触反応火格子９ｄの下方から焼却灰へ吹き込むようになっており、この点で第一実施形態と異なっている。以下、図２に基づいて第二実施形態を説明する。第二実施形態では、第一実施形態と異なる部分を中心に説明し、第一実施形態と同じ部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図２は、本発明の第二実施形態に係る廃棄物焼却装置の概要構成図である。第二実施形態における焼却炉１は、図２に見られるように、第一実施形態の焼却炉１に、後燃焼火格子９ｃよりも下流側（後流側）に後述の接触反応火格子９ｄを追加したような構成となっている。該接触反応火格子９ｄの下方には、風箱１１ｄが設けられている。また、吹込手段１６のガス供給管１７は過熱器１５と風箱１１ｄとを接続しており、過熱器１５からの消化ガス燃焼排ガスが該風箱１１ｄへ供給されるようになっている。このような構成の焼却炉１では、接触反応火格子９ｄ上の焼却灰に消化ガス燃焼排ガスが下方から吹き込まれ、該焼却灰と消化ガス燃焼排ガスとの接触反応による溶出抑制処理が行われる。

本実施形態では、溶出抑制処理のために接触反応火格子９ｄ及び風箱１１ｄを焼却炉１に設ければ済むので、従来のように溶出抑制処理のための複雑かつ大規模な装置を廃棄物焼却炉外に別途設ける必要がなく、簡単かつ小規模な構成で焼却灰の溶出抑制処理を行い、該溶出抑制処理のコストの低減を図ることができる。

＜第三実施形態＞
第一実施形態では、過熱器１５からの消化ガス燃焼排ガスを焼却炉１の後燃焼火格子９ｃの下方から焼却灰へ吹き込むこととしたが、第三実施形態では、焼却灰処理装置５が溶出抑制処理のために焼却灰を貯留する貯留部２０を有し、消化ガス燃焼排ガスを該貯留部２０の下方から焼却灰へ吹き込むようになっており、この点で第一実施形態と異なっている。以下、図３に基づいて第三実施形態を説明する。第三実施形態では、第一実施形態と異なる部分を中心に説明し、第一実施形態と同じ部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図３は、本発明の第三実施形態に係る廃棄物焼却装置の概要構成図である。第三実施形態における廃棄物処理装置は、図３に見られるように、第一実施形態の廃棄物処理装置に、焼却炉１から排出された焼却灰を受けて該焼却灰を貯留する貯留部２０を追加したような構成となっている。該貯留部２０は、例えば貯留槽として構成されており、焼却炉１の灰落下口１０の下方に設けられている。該貯留部２０の下部は、例えば格子状をなすことにより通気口（図示せず）が形成されており、該貯留部２０の下方には、風箱２１が設けられており、吹込手段１６のガス供給管１７は、過熱器１５と貯留部２０の風箱２１とを接続している。過熱器１５からの消化ガス燃焼排ガスが上記風箱２１そして通気口を経て貯留部２０内の焼却灰に吹き込まれるようになっている。

また、貯留部２０で溶出抑制処理された焼却灰を排出するための焼却灰排出口２２が貯留部２０に連設されている。

このような廃棄物処理装置では、焼却炉１から排出された焼却灰は灰落下口１０を経て貯留部２０に一旦貯留される。そして、過熱器１５からの消化ガス燃焼排ガスが貯留部２０内の下方から焼却灰に吹き込まれ、該貯留部２０内で焼却灰と消化ガス燃焼排ガスとの接触反応による溶出抑制処理が行われる。溶出抑制処理された焼却灰は焼却灰排出口２２から落下排出され、灰ピット１３に貯留される。

本実施形態では、溶出抑制処理のために貯留部２０、風箱２１そして焼却灰排出口２２を焼却灰処理装置５に設ければ済むので、従来のように溶出抑制処理のための複雑かつ大規模な装置を廃棄物焼却炉外に別途設ける必要がなく、簡単かつ小規模な構成で焼却灰の溶出抑制処理を行い、該溶出抑制処理のコストの低減を図ることができる。

また、本実施形態では、溶出抑制処理が行われる貯留部２０は、焼却炉１外に設けられているので、焼却炉１内の焼却灰に消化ガス燃焼排ガスを吹き込む場合と比べて、焼却灰の溶出抑制処理の時間を長く確保することができ、溶出抑制処理をさらに確実に行うことができる。

また、第一ないし第三実施形態では、消化ガスを過熱器の燃焼装置で燃焼し、発生した消化ガス燃焼排ガスを蒸気との熱交換の後に焼却灰へ吹き込み、消化ガス燃焼排ガス中の二酸化炭素と焼却灰との接触反応により、焼却灰に溶出抑制処理を施すこととしているが、消化ガスを過熱器とは別の燃焼装置で燃焼し、発生した消化ガス燃焼排ガスを焼却灰へ吹き込むこととしてもよい。廃棄物焼却炉にボイラが併設されない場合や、消化ガス燃焼排ガスにより過熱蒸気を生成する必要がない場合に、このような形態として焼却灰に溶出抑制処理を施すことができる。

１焼却炉（廃棄物焼却炉）
２ボイラ（熱回収系統）
３バグフィルタ（排ガス処理系統）
５焼却灰処理装置
９ｃ後燃焼火格子
９ｄ接触反応火格子
１４発酵装置
１５過熱器（過熱装置）
１６吹込手段
２０貯留部

Claims

火格子式の廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる焼却灰処理装置において、
廃棄物焼却炉の後燃焼火格子よりも後流側に設けられ、焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させるための接触反応火格子と、
廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵装置と、
上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱装置と、
該過熱装置で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを上記接触反応火格子の下方から焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込手段とを備えることを特徴とする焼却灰処理装置。
廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる焼却灰処理装置において、
廃棄物焼却炉から排出された焼却灰を受けて該焼却灰を貯留する貯留部と、
廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵装置と、
上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱装置と、
該過熱装置で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを上記貯留部内の焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込手段とを備えることを特徴とする焼却灰処理装置。
請求項１または請求項２に記載の焼却灰処理装置と、
廃棄物焼却炉と、
該廃棄物焼却炉から排出された排ガスとの熱交換により熱回収を行うための熱回収系統と、
上記排ガスの無害化処理を行う排ガス処理系統とを備えることを特徴とする廃棄物焼却装置。
火格子式の廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる焼却灰処理方法において、
廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵工程と、
上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱工程と、
該過熱工程で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを、廃棄物焼却炉の後燃焼火格子よりも後流側に設けられた接触反応火格子の下方から焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込工程とを備えることを特徴とする焼却灰処理方法。
廃棄物焼却炉で生じた焼却灰に二酸化炭素含有ガスを接触反応させる焼却灰処理方法において、
廃棄物焼却炉から排出された焼却灰を受けて該焼却灰を貯留する貯留工程と、
廃棄物をメタン発酵させ消化ガスを発生させる発酵工程と、
上記消化ガスが燃焼することで発生した消化ガス燃焼排ガスと廃棄物焼却炉に併設された廃熱ボイラで発生した蒸気とを熱交換させることにより該蒸気を過熱する過熱工程と、
該過熱工程で蒸気との熱交換を行った消化ガス燃焼排ガスを上記貯留工程で貯留される焼却灰へ二酸化炭素含有ガスとして吹き込む吹込工程とを備えることを特徴とする焼却灰処理方法。
廃棄物を焼却する廃棄物焼却工程と、
請求項４または請求項５に記載の焼却灰処理方法の各工程と、
廃棄物焼却炉から排出された排ガスとの熱交換により熱回収を行うための熱回収工程と、
上記排ガスの無害化処理を行う排ガス処理工程とを備えることを特徴とする廃棄物焼却方法。