JPH0518525A

JPH0518525A - 集じん灰の溶融処理方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0518525A
Application number: JP3192704A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kikuchi; 猛菊池; Shinya Takenaka; 伸也竹中; Toshihiro Kawase; 利博川瀬
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1993-01-26
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: JP2511339B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、集じん灰を単独又は集じん灰と焼
却灰と混合しても、集じん灰の飛散、アーク切れ等が起
きず、常に安定して灰を処理することができる集じん灰
の溶融処理方法及びその装置を提供する。【構成】焼却炉１から排出され且つ集じん器２で集め
られた集じん灰ＧＡを固化装置４で固形化してかさ比重
が好ましくは０．６〜１．２の固化物即ち固形化された
集じん灰ＳＧＡとした後に、該集じん灰ＳＧＡを溶融炉
６に投入して溶融処理する。固形化された集じん灰ＳＧ
Ａが溶融炉６内で溶融スラグ上に浮くことがなく、ばい
じん、有害重金属および塩類が溶融スラグＳ中に効率的
に浸入することができ、粉じんやガスの急激な発生を回
避でき、アーク切れによるトラブルは発生せず、常に安
定した集じん灰ＧＡの溶融処理ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、都市ごみ、下水汚
泥、或いはその他の廃棄物等を焼却炉で焼却することに
よって発生する集じん灰を溶融炉に投入して溶融処理す
る集じん灰の溶融処理方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、下水汚泥、或いはその他の廃
棄物等を焼却炉で焼却した時に、焼却灰、排ガス等が発
生するが、一般に、排ガスは集じん器で清浄化されて誘
引ファンを通って煙突から排出されるのに対して、集じ
ん器で捕集された集じん灰は焼却灰とともに、多くの場
合、埋立処分されているのが現状である。しかし、埋立
地の確保が年々困難になっているため、埋め立てられる
集じん灰等の灰の容積を小さくする処理、即ち、集じん
灰の減容化処理が要望されている。また、これらの灰を
処理することなく、そのままの状態で埋立地に埋め立て
た場合には、灰が乾燥した状態では風等で飛散されて環
境汚染の原因になることは勿論のこと、これらの灰自体
には、種々の重金属等の有害物質が含まれているため、
これらの灰から有害物質が雨水、地下水等に溶出して二
次公害を引き起こす原因になっている。

【０００３】このようなことから、従来から集じん灰や
焼却灰に対して、種々の灰処理方法が開発されている。
例えば、集じん灰をセメントと混合して集じん灰をセメ
ントで固化する処理方法、集じん灰をアスファルトと混
合して集じん灰を固化する方法、或いは集じん灰を粘土
等と混合して集じん灰を固化する方法等が知られてい
る。しかしながら、これらの灰処理方法は、処理コスト
が高価となり、これらの処理方法によって得られる集じ
ん灰の固化物はその処理状態に対して技術的信頼性に欠
ける問題がある。

【０００４】また、別の灰処理方法として、集じん灰ま
たは焼却灰を溶融固化する方法が知られている。この灰
処理方法は、溶融固化して溶融スラグ及び溶融金属を生
成するので、減容率が大きい上に、溶融スラグに溶け込
んだ有害物質は雨水等に溶出することがなく、これら溶
融スラグをそのまま投棄しても公害上の問題が発生しな
いことから、近年では非常に注目されている方法であ
る。また、溶融固化スラグは、土木建築材料として再利
用も期待でき、優れた溶融処理技術の確立が重要な課題
となっている。

【０００５】このような集じん灰または焼却灰を溶融固
化する灰処理方法としては、例えば、特開昭５５−１１
４３８３号公報に開示されているように、サブマージド
アーク炉内の溶融スラグ上に焼却灰を順次投下して焼却
灰層を形成し、その層の焼却灰を溶融スラグの電気抵抗
熱により順次溶融していく方法、或いは、特開平３−５
５４１０号公報に開示されている焼却灰の溶融処理方法
のように、焼却灰を溶融炉に順次直接投入し、溶融炉に
設けたプラズマトーチにプラズマ形成ガスとして空気を
用いてプラズマアークを発生させ、そのプラズマアーク
の熱エネルギーによって焼却灰を溶融する方法等があ
る。

【０００６】これらの灰処理方法における従来の処理シ
ステムは、例えば、図２に示すとおりである。図２は従
来の集じん灰の溶融処理方法及びその装置を示す処理シ
ステム図である。図２に示すように、都市ごみ、下水汚
泥、或いはその他の廃棄物等のごみＧＤは、焼却炉１に
投下され、焼却炉１で焼却されて、焼却灰Ａと排ガスＥ
Ｇが発生する。排ガスＥＧは集じん器２で清浄化されて
排ガスＥＧはクリーンガスＣＧとして煙突等から大気中
へ排出される。焼却灰Ａと集じん器２で捕集された集じ
ん灰ＧＡは、灰ホッパ５に投入され、該灰ホッパ５で混
合され、その混合灰ＭＡが灰ホッパ５から溶融炉６に投
入される。溶融炉６では、焼却灰Ａや集じん灰ＧＡが溶
融され、これらの灰の中に含まれていた重金属が溶融ス
ラグＳ中に溶融固定されるとともに、灰のなかに残留し
ていた未燃物が燃焼される。その燃焼の際に発生する排
ガスＥＧは、集じん器７で清浄化されてクリーンガスＣ
Ｇとして煙突から排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５５−１１４３８３号公報に開示された混合灰の溶融処
理方法においては、かさ比重の小さい集じん灰をそのま
ま溶融炉内に投入しているので、集じん灰は溶融スラグ
上に浮いてしまうため、ほとんど溶融せずに飛散し、ス
ラグ中に取り込まれず、処理速度が低下していた。ま
た、飛散するダスト中には高濃度の有害重金属や塩類が
含まれており、塩類によってダクトの閉塞等の問題やダ
ストの処分を困難にしていた。

【０００８】また、特開平３−５５４１０号公報に開示
されたプラズマトーチによる灰の溶融処理において、集
じん灰をそのまま単独ないし焼却灰に混合して処理する
と、次のような種々の問題があった。即ち、（１）灰ホ
ッパあるいは灰シュート内でブリッジを起こしやすく、
連続運転ができなくなる。（２）集じん灰のかさ比重が
小さすぎて、スラグ上に浮いてしまうため、集じん灰が
溶融されずに飛散し、ばいじん量が増加してしまう。
（３）ばいじんと共に有害重金属類や塩類が揮散し、こ
れらの処分が困難になる。（４）揮散した塩類がダクト
内にたまり、ダクトの閉塞を招くことになる。（５）集
じん灰は融点が高く、溶融処理するためには多量の熱エ
ネルギーが必要となり、処理コストが高くなる。（６）
集じん灰は粒径が小さく且つ揮発性物質を多量に含むの
で、高温の溶融炉内に供給されると多量の粉じんとガス
を発生するため、プラズマトーチと炉底電極間の導電性
が悪化し、プラズマアークが遮断され、アーク切れによ
るトラブルが発生する。

【０００９】そこで、この発明の目的は、上記の種々の
課題を解決することであり、集じん灰を単独或いは焼却
灰と混合して固形化して固化物をつくり、該固化物即ち
固形化した集じん灰を溶融処理し、集じん灰の飛散、ア
ーク切れ等の発生を防止し、常に安定して灰を処理する
ことができる集じん灰の溶融処理方法及びその装置を提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ちこ
の発明は、焼却炉から排出された集じん灰を固形化して
かさ比重を大きくした固化物をつくる工程、次いで該固
化物を溶融炉に投入して溶融処理する工程、を有するこ
とを特徴とする集じん灰の溶融処理方法に関する。

【００１１】また、この集じん灰の溶融処理方法におい
て、前記溶融炉に投入する前記固化物に焼却灰を混合す
る工程を含むものである。

【００１２】また、この集じん灰の溶融処理方法におい
て、前記集じん灰を圧縮して又は造粒して固形化する工
程、或いは前記集じん灰に水を添加して固形化する工程
を有するものである。

【００１３】また、この集じん灰の溶融処理方法におい
て、前記集じん灰にセメント、ポリマー等の固化剤と水
を添加して固形化する工程を有するものである。

【００１４】また、この集じん灰の溶融処理方法におい
て、前記固化物のかさ比重を０．６〜１．２にすること
が好ましい。

【００１５】或いは、この発明は、少なくとも集じん
器、該集じん器から排出された集じん灰を固形化してか
さ比重の大きな固化物をつくる固化装置、該固化装置で
つくった前記固化物を溶融処理する溶融炉、を有するこ
とを特徴とする集じん灰の溶融処理装置に関する。

【００１６】また、この集じん灰の溶融処理装置におい
て、前記固化装置に添加装置を設けたものである。そし
て、前記固化装置としては、集じん灰を圧縮する場合に
は押し出し成形機又はプレスロールを用い、造粒する場
合には転動造粒機を用いるとよい。前記固化装置に添加
装置を設けて、集じん灰に水を添加するか、或いはセメ
ント又はポリマ等の固化剤と水を添加するようにしても
よい。

【００１７】

【作用】この発明による集じん灰の溶融処理方法及びそ
の装置は、上記のように構成されているので、次のよう
に作用する。即ち、この発明では、焼却炉から排出され
た集じん灰を固化装置で固形化し、従来に比べて集じん
灰のかさ比重を高く（具体的には、かさ比重を好ましく
は従来の２〜４倍に当たる０．６〜１．２）した固化物
をつくったので、該固化物即ち固形化した集じん灰を単
独或いは焼却灰と混合して溶融炉に投入しても、固形化
した集じん灰が溶融スラグ上に浮くことがない。従っ
て、ばいじんの飛散、有害重金属および塩類の揮散が少
なくなり、これらが溶融スラグ中に効率的に浸入し、塩
類によるダクトの閉塞等のトラブルを回避することがで
きる。

【００１８】また、この発明では、集じん灰を固形化し
た上で高温の溶融炉内に供給するので、即ち粉末状のま
まで供給しないので、急激な粉じんやガスの発生を回避
することができる。従って、この溶融処理装置では、ア
ーク切れによるトラブルは発生しなくなり、常に安定し
て集じん灰を処理することができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による集じ
ん灰の溶融処理方法及びその装置の実施例について説明
する。図１はこの発明による集じん灰の溶融処理方法及
びその装置の一実施例を示す処理システム図である。図
１に示す処理システムは、集じん灰をセメントで固化し
てから焼却灰と共にプラズマ式溶融炉で溶融する実施例
である。図１では、図２に示すものと同一の装置につい
ては同一の符号を付している。

【００２０】都市ごみ、下水汚泥、或いはその他の廃棄
物等のごみＧＤは、焼却炉１に投下され、焼却炉１で焼
却されて、焼却灰Ａと排ガスＥＧが発生する。排ガスＥ
Ｇは集じん器２で清浄化されて排ガスＥＧはクリーンガ
スＣＧとして煙突等から大気中へ排出される。また、集
じん器２で捕集された集じん灰ＧＡは集じん灰ホッパ３
に集められる。集じん灰ホッパ３に集められた集じん灰
ＧＡはプラズマ式溶融炉６に投下する前に前処理が行な
われる。即ち、集じん灰ＧＡが固化装置４に供給される
のに先立って、必要により集じん灰ＧＡに水Ｗを、又は
セメントＣと水Ｗを添加する。次いで、集じん灰ＧＡを
固化装置４に供給し、固化装置４において、集じん灰Ｇ
Ａを固形化し、かさ比重を増大させる処理を行なう。こ
こで、固化装置４としては、種々のものが考えられる
が、集じん灰ＧＡを圧縮によって固形化する場合には、
固化装置４は押し出し成形機またはプレスロールを使用
する。また、集じん灰ＧＡを造粒によって圧縮する場合
には、固化装置４としては転動造粒機を使用するとよ
い。

【００２１】上記処理で固形化された集じん灰ＳＧＡ、
即ち固化物は粒径５〜数１０ｍｍ程度、かさ比重０．６
〜１．２程度になり、灰ホッパ５へ供給される。また、
焼却炉１で発生した焼却灰Ａも灰ホッパ５に供給され、
固形化された集じん灰ＳＧＡと混合される。

【００２２】固形化された集じん灰ＳＧＡと焼却灰Ａと
の混合灰ＭＡは、灰ホッパ５からプラズマ式溶融炉６に
投下される。プラズマ式溶融炉６では、混合灰ＭＡが溶
融され、プラズマ式溶融炉６からスラグＳと排ガスＥＧ
が排出される。即ち、混合灰ＭＡの中に含まれていた有
害重金属がスラグＳ中に溶融固定されるとともに、灰の
なかに残留していた未燃物が燃焼される。その燃焼の際
に、発生する排ガスＥＧは集じん器７で清浄化されてク
リーンガスＣＧとなって煙突等から排出される。

【００２３】次に、この発明の溶融処理方法と従来の溶
融処理方法との比較例の結果について説明する。この発
明による各実施例については、表１にまとめたとおりで
ある。表１は種々の条件の下で行なった集じん灰の溶融
処理に関するこの発明の実施例と比較例との結果を示す
表である。

【表１】

【００２４】実施例１は、この発明による集じん灰の溶
融処理方法であり、集じん灰単独で処理した結果であ
る。都市ごみの焼却炉の排ガスをバグフィルタで捕集し
た集じん灰（かさ比重０．３、融点１５００℃）に水５
％、セメント１０％を添加し、圧縮成型装置を用いて、
加圧条件５０ｋｇｆ／ｃｍ²で、粒径５〜１０ｍｍ程
度、かさ比重１．２程度の固化物とした。この固化物を
出力１５０ｋｗのプラズマ式溶融炉で溶融処理した結
果、ブリッジ現象は起こらず、連続的な定量供給が可能
であった。また、溶融炉内でのアーク切れもなく、安定
した処理が可能であり、さらに、セメント中に含まれる
ＳｉＯ₂成分の作用により融点が１３００℃に低下する
ことから、処理に要する電力原単位も大幅に削減するこ
とができた。

【００２５】実施例２は、この発明による集じん灰の溶
融処理方法であり、集じん灰単独で処理した結果であ
る。都市ごみの焼却炉の排ガスをバグフィルタで捕集し
た集じん灰（かさ比重０．３、融点１５００℃）に水を
添加することなく、高圧プレス機を用いて加圧条件５０
０ｋｇｆ／ｃｍ²で圧密成型し、かさ比重０．７のフレ
ーク状の成形物を得た。この成形物を出力１５０ｋｗの
プラズマ式溶融炉で溶融処理した結果、実施例１に比べ
て電力原単位と溶融炉排ガス中のばいじん濃度は増える
ものの、アーク切れはなく、安定操業が可能であった。

【００２６】実施例３は、実施例１の条件で固化した集
じん灰と都市ごみ焼却炉の焼却灰（かさ比重１．０、融
点１２００℃）とを重量比で０．５：１に混合してプラ
ズマ式溶融炉内で溶融処理した。その結果、集じん灰は
スラグ上に浮くことなくスラグ中に取り込まれ、焼却灰
と集じん灰とが混合した均一な溶融スラグが生成され、
溶融炉排ガス中のばいじん量、有害な重金属量も比較例
２に比べて大幅に低下した。また、電力原単位も大幅に
減少した。

【００２７】実施例４は、実施例１の集じん灰に水１０
％を添加してバドル式混練装置で混練し、かさ比重０．
６の混練物を得た。この混練物と都市ごみ焼却炉から排
出される焼却灰（かさ比重１．０、融点１２００℃）と
を重量比で０．５：１に混合し、プラズマ式溶融炉内で
溶融処理した。その結果、実施例３と同様に安定した処
理が可能であった。

【００２８】比較例１は、従来の集じん灰の溶融処理方
法であり、都市ごみの焼却炉の排ガスをバグフィルタで
捕集した集じん灰（かさ比重０．３、融点１５００
℃））を固化することなく、そのままプラズマ式溶融炉
で溶融処理した。その結果、灰ホッパ内や灰供給シュー
ト内でブリッジ現象を起こし、連続的且つ定量的な供給
が不可能であった。また、供給された集じん灰が溶融炉
内で粉塵となって飛散し、かつ急激なガス発生を生じる
ため、プラズマアークが遮断されて、頻繁なアーク切れ
が生じ、実用上の処理が困難であった。

【００２９】比較例２は、従来の集じん灰の溶融処理方
法であり、都市ごみの焼却炉の排ガスをバグフィルタで
捕集した集じん灰（かさ比重０．３、融点１５００℃）
を固化することなく、該集じん灰と都市ごみ焼却炉から
排出される焼却灰（かさ比重１．０、融点１２００℃）
とを重量比で０．５：１に混合し、プラズマ式溶融炉で
溶融処理した。その結果、灰供給ラインでブリッジ現象
が頻発した。また、溶融炉内ではかさ比重の大きな焼却
灰のみが溶融してスラグとなり、かさ比重の小さい集じ
ん灰はスラグ上に浮いてしまうため、スラグ中に取り込
まれず、従って処理速度が大幅に低下し、電力原単位も
増加した。さらに、溶融炉排ガス中のばいじん量、有害
な重金属（Ｃｄ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｈｇ等）も増加した。

【００３０】

【発明の効果】この発明による集じん灰の溶融処理方法
及びその装置は、上記のように構成されているので、次
のような効果を有する。この発明による集じん灰の溶融
処理方法及びその装置については、単に集じん灰を固形
化してかさ比重を大きく増加させるだけで、プラズマ式
溶融処理上のトラブル、即ち、溶融炉からのダストの飛
散、アーク切れ等がなく、安定した運転を行なうことが
できる。また、この集じん灰の溶融処理装置では、従来
のものに比較して電力消費量即ち電力原単位を大幅に減
少させることができる。更に、集じん灰には、通常、カ
ルシウム成分が多く含まれているため、その融点は概略
１５００℃以上と高く、例えば、セメント等のシリカ成
分の多い固化剤で固化すれば、融点を低下させる効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による集じん灰の溶融処理方法及びそ
の装置の一実施例を示す処理システム図である。

【図２】従来の集塵灰の溶融処理方法及びその装置を示
す処理システム図である。

【符号の説明】

１焼却炉２集じん器３集じん灰ホッパ４固化装置５灰ホッパ６プラズマ式溶融炉７集じん器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却炉から排出された集じん灰を固形化
してかさ比重を大きくした固化物をつくる工程、次いで
該固化物を溶融炉に投入して溶融処理する工程、を有す
ることを特徴とする集じん灰の溶融処理方法。
【請求項２】前記溶融炉に投入する前記固化物に焼却
灰を混合する工程を含むことを特徴とする請求項１に記
載の集じん灰の溶融処理方法。
【請求項３】前記集じん灰を圧縮して又は造粒して固
形化する工程、或いは前記集じん灰に水を添加して固形
化する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の
集じん灰の溶融処理方法。
【請求項４】前記集じん灰にセメント、ポリマー等の
固化剤と水を添加して固形化する工程を有することを特
徴とする請求項１に記載の集じん灰の溶融処理方法。
【請求項５】少なくとも集じん器、該集じん器から排
出された集じん灰を固形化してかさ比重の大きな固化物
をつくる固化装置、該固化装置でつくった前記固化物を
溶融処理する溶融炉、を有することを特徴とする集じん
灰の溶融処理装置。
【請求項６】前記固化装置に添加装置を設けたことを
特徴とする請求項５に記載の集じん灰の溶融処理装置。