JPH07108249A

JPH07108249A - ダイオキシン・水銀含有灰の処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH07108249A
Application number: JP5279051A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ide; 義弘井手; Tomoji Hanatani; 友二花谷; Tomiji Aoki; 富治青木; Kousei Ishikubo; 恒星石窪
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2645799B2

Abstract

(57)【要約】【目的】灰中のダイオキシン類を熱分解する方法及び
装置において、灰から発生する水蒸気と水銀蒸気とを凝
縮させた後、分離回収して、装置の運転トラブルの防止
及び周囲環境への有害物の放出防止を図る。【構成】ダイオキシン類及び水銀を含む灰を低酸素雰
囲気で、３００〜１２００℃、０．５〜５時間加熱して
ダイオキシン類を熱分解した後、灰を２００℃以下に急
冷する灰処理方法であって、灰の加熱により発生する水
蒸気及び水銀蒸気を含むガスを冷却して水及び液状水銀
に凝縮させた後、水及び液状水銀を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイオキシン類及び水
銀等を含有する飛灰（電気集じん機、バグフィルタ等の
集じん装置捕集灰）の処理方法及び装置、詳しくは、ダ
イオキシン熱分解装置における灰中の水分及び水銀を回
収する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物焼却炉、燃焼炉、加熱炉等ばいじ
んを発生する施設の飛灰中には、ダイオキシン類、水銀
等の重金属、水分等が含まれている。また、最近では、
廃棄物焼却炉排ガス中の塩化水素ガスを除去するため
に、カルシウム系脱塩剤が用いられている。この場合
は、飛灰中に反応生成物であるＣａＣｌ₂、未反応Ｃａ
系脱塩剤の微粉が含まれ、これらＣａ化合物は水分を含
みやすいので、飛灰中の水分含有量が多くなる傾向にあ
る。

【０００３】特表昭６４−５００３３０号公報には、ポ
リハロゲン化化合物で汚染されたごみ焼却プラントから
のフライアッシュを直接非通り抜け流系において酸素欠
乏条件下加熱することにより、ポリハロゲン化化合物を
熱分解する方法が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、飛灰等
の灰は水分を含んでおり、灰が加熱されると水分は水蒸
気となる。この水蒸気は、熱分解のためのヒーティング
ドラムの灰入口付近の比較的温度の低いゾーンで凝縮
し、灰を湿らせて灰入口部のロータリバルブを詰まらせ
たり、灰と混練されてヒーティングドラム内面に固着し
たりして、ヒーティングドラム内の回転体の回転に支障
をきたす。また、飛灰等の灰中の水銀は、大気に拡散さ
れても、処理灰とともに排出されても、環境上好ましく
ない。

【０００５】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので
本発明の目的は、灰中のダイオキシン類を熱分解する際
に、灰から発生する水蒸気と水銀蒸気とを凝縮させた
後、分離回収して、装置の運転トラブルの防止及び周囲
環境への有害物の放出防止を図るようにしたダイオキシ
ン・水銀含有灰の処理方法及び装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、本発明のダイオキシン・水銀含有灰の処
理方法は、ダイオキシン類及び水銀を含み灰を低酸素雰
囲気で、３００〜１２００℃、０．５〜５時間加熱して
ダイオキシン類を熱分解した後、灰を２００℃以下に急
冷する灰処理方法であって、灰の加熱により発生する水
蒸気及び水銀蒸気を含むガスを冷却して水及び液状水銀
に凝縮させた後、水及び液状水銀を回収することを特徴
としている。

【０００７】上記の「低酸素雰囲気」とは、酸素濃度５
vol.% 以下、望ましくは２vol.% 以下を言う。熱分解温
度は３００〜１２００℃であるが、４００〜８００℃と
することが望ましい。３００℃未満ではダイオキシン類
の分解率が低くなり、一方、１２００℃を越えるとダイ
オキシン類の分解率がほぼ一定の割合となり、熱損失が
多くなる。また、水銀の沸点は３５６℃であるので、３
００℃未満では水銀蒸気があまり発生しない。熱分解時
間は０．５〜５時間であるが、１〜２時間とすることが
望ましい。０．５時間未満ではダイオキシン類の分解率
が小さく、一方、５時間を越えるとほぼすべてのダイオ
キシン類が分解してしまう。

【０００８】灰の急冷温度は２００℃以下で、下限は０
℃前後である。望ましい急冷温度は１４０℃〜常温（２
５℃）である。ダイオキシンは燃焼過程で生じるばかり
でなく、２５０℃前後の冷却過程でも生じる。すなわち
再合成される。急冷により、この温度範囲を急速に通過
させると、再合成は避けられる。したがって、灰の急冷
温度を２００℃以下とした。本発明者らの実験では、飛
灰をＯ₂濃度２vol.% 以下、４００℃で１時間加熱保持
すると、ダイオキシンのみでなく、同種の芳香族塩化物
（ＣＢ、ＣＰ他）が９５％以上分解した。そして、灰を
１４０℃に急冷することにより、灰中のダイオキシン濃
度を０．１ngTE/g以下にすることができた。なお、ＣＢ
はクロロベンゼン、ＣＰはクロロフェノール、ＴＥは毒
性等価換算値を略したものである。

【０００９】上記の方法において、水と液状水銀とは比
重差により分離し回収することが好ましい。また、灰か
ら発生する水蒸気及び水銀蒸気を含むガスをろ過した
後、冷却して凝縮させることが好ましい。また、ガス冷
却・凝縮工程における非凝縮の吸引ガスを熱分解工程に
循環することが好ましい。このようにすることにより、
熱分解装置内の低酸素化を助けることができる。

【００１０】本発明のダイオキシン・水銀含有灰の処理
装置は、ダイオキシン類及び水銀を含む灰を加熱し、ダ
イオキシン類を熱分解するヒーティングドラムと、この
ヒーティングドラムからの灰を急冷するクーリングドラ
ムと、前記ヒーティングドラムに、水蒸気及び水銀蒸気
を含むガスを吸引する吸引管を介して接続されたコンデ
ンサとからなることを特徴としている。

【００１１】上記の装置において、コンデンサに、水と
液状水銀とを分離するための水・水銀分離器を接続する
ことが好ましい。また、ヒーティングドラムと吸引管と
の接続部にフィルタを設けることが好ましい。これらの
フィルタは複数系列設けられ、これらのフィルタに逆洗
用気体供給管を接続することが好ましい。

【００１２】また、コンデンサからの吸引管をクーリン
グドラム、クーリングドラム下シュート、ヒーティング
ドラム、ヒーティングドラム下シュートの少なくとも一
つに接続することが好ましい。このように構成すること
により、ヒーティングドラム内の低酸素化を助けること
ができる。さらに、吸引管を保温材又は／及び電熱トレ
ースもしくは蒸気トレースで被覆することが好ましい。
吸引管が短い場合は保温材の被覆のみで良いが、吸引管
が長い場合は蒸気が配管内で凝縮するので、トレース又
はトレース・保温を施す必要がある。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。図
１は、本発明のダイオキシン・水銀含有灰の処理装置の
一実施例を示している。１０はヒーティングドラムで、
一端上部に灰入口１２を、他端下部に灰出口１４を有
し、内部に回転軸１６及び灰を移動させる羽根１８を備
え、外周部にヒータ２０を備えている。ヒータ２０とし
ては、電熱ヒータが用いられるが、他の熱源によるヒー
タとしてもよい。

【００１４】２２はクーリングドラムで、一端上部に灰
入口２４を、他端下部に灰出口２６を有し、内部に回転
軸２８及び灰を移動させる羽根３０を備え、外周部に水
冷ジャケット３２を備えている。なお、水冷ジャケット
の代りに空気、冷媒液等を用いるジャケットとすること
もできる。そして、ヒーティングドラム１０の灰出口１
４と、クーリングドラム２２の灰入口２４とは、シュー
ト３４を介して接続されている。

【００１５】ヒーティングドラム１０の灰入口１２に
は、入口ロータリバルブ３６を備えた灰供給管３８が接
続され、クーリングドラム２２の灰出口２６には、出口
ロータリバルブ４０を備えた灰排出シュート４２が接続
されている。ヒーティングドラム１０の上部にはガス出
口４４が設けられ、このガス出口４４内にフィルタ４６
が設けられる。そして、フィルタ４６にガス吸引管４８
を介してコンデンサ５０が接続され、このコンデンサ５
０の下部と、前記灰排出シュート４２とが、吸引ポンプ
（吸引ファン）５２を備えたガス吸引管５４を介して接
続されている。

【００１６】フィルタ４６には、空気等の気体で逆洗で
きるように逆洗用気体供給管５６が接続されている。フ
ィルタは複数系列、並列に設けられて、目詰まりしたフ
ィルタを逆洗している時は、他の逆洗済のフィルタを使
用できるように構成することが好ましい。前記ガス吸引
管４８、５４には、蒸気が冷却されて凝縮しないよう
に、トレース又は／及び保温が施される。図１では一例
として、電熱トレース５８を設けた場合を示している。

【００１７】図１では、コンデンサ５０からのガス吸引
管５４を灰排出シュート４２に接続する場合を示してい
るが、クーリングドラム２２に直接接続したり、ヒーテ
ィングドラム２２に直接接続したり、あるいは、ヒーテ
ィングドラム下シュート３４に接続したりすることもで
きる。要は、非凝縮の吸引ガスがヒーティングドラム１
０内に循環するようにすればよい。

【００１８】コンデンサ５０からのガス吸引管５４に
は、空気等の気体で逆洗できるように逆洗用気体供給管
６０が接続されている。コンデンサ５０の下部には、凝
縮液抜出管６２を介して水・水銀分離器６４が接続され
ている。この水・水銀分離器６４には、底部に比重の大
きい水銀６６が溜まり、その上側に水（ドレン）６８が
溜まる。

【００１９】水と水銀とを分離して別々に抜き出す構造
の一例として、図１に示すように、水・水銀分離器６４
の下側部にレベルスイッチ７０を設け、このレベルスイ
ッチ７０に水銀液面が接触すると、レベルスイッチ７０
が作動して水銀抜出制御弁７２を開とするようにする。
水（ドレン）は、水・水銀分離器６４の側面に接続され
た水抜出管７４からオーバフローさせて抜き出す。７６
は水（ドレン）用のレベル計、７８は水銀用のレベル
計、８０は水銀用ポット、８２はガス吸引管５４と水
（ドレン）抜出管７４とを接続するドレン管、８４は水
（ドレン）ポンプである。

【００２０】つぎに、図１に示す装置の作用について説
明する。電気集じん機等で捕集された飛灰は、供給コン
ベア（図示略）により供給ホッパ（図示略）に供給さ
れ、この供給ホッパ下側の入口ロータリバルブ３６によ
り灰供給管３８を介してヒーティングドラム１０内に定
量供給される。そして、飛灰はヒータで加熱される。加
熱により灰中のダイオキシンが熱分解し、ついで、飛灰
はクーリングドラム２２に導入されて冷却媒体により冷
却される。クーリングドラム２２を出た飛灰は、出口ロ
ータリバルブ４０により排出され、排出コンベア（図示
略）により電気集じん機灰貯槽等（図示略）へ送られ
る。入口ロータリバルブ３６及び出口ロータリバルブ４
０は、エアシールのために設けられたものである。

【００２１】図２は、ヒーティングドラム１０入口（具
体的には、入口ロータリバルブ３６の上流側）と、クー
リングドラム２２出口（具体的には、出口ロータリバル
ブ４０の下流側）での灰中の重金属類の含有量を示して
いる。図２に示すように、水銀（Ｔ．Ｈｇ、Ｔｏｔａｌ
Ｈｇ）がヒーティングドラム２２の出口で減少してい
ることから、ヒーティングドラムで発生したガス中に含
まれて排出されていることがわかる。水銀以外の重金属
はほとんど変化していない。

【００２２】なお、図２における測定条件はつぎの通り
である。ヒーティングドラム内雰囲気ガスの酸素濃度：２vol.% ヒーティングドラム内の加熱温度：４００℃ ヒーティングドラムの加熱保持時間：１時間クーリングドラム内の温度：１４０℃

【００２３】図３は、図２の場合と同様に、ヒーティン
グドラム１０入口と、クーリングドラム２２出口での水
分、未燃Ｃ量を示している。図３に示すように、ヒーテ
ィングドラム１０入口とクーリングドラム２２出口とを
比較すれば、排ガス中に水分が含まれて出ていることが
わかる。図２及び図３から、ヒーティングドラム１０で
発生するガス中には、水蒸気及び水銀蒸気が含まれてい
ることがわかる。

【００２４】上記のガス中の水蒸気及び水銀蒸気を回収
するために、吸引ポンプ（吸引ファン）５２を稼動させ
ることにより、このガスはフィルタ４６を通り吸引管４
８に導かれる。フィルタは複数系列、並列に設置し、高
圧空気等による逆洗が可能なように構成するのが好まし
い。吸引管４８からコンデンサ５０に入ったガスは、冷
却媒体（例えば冷却水）によって冷却される。ここでガ
ス中の水蒸気は凝縮して水となり、気体状態の水銀も冷
却されて液状となる。コンデンサ５０内で凝縮しないガ
スは、吸引ポンプ５２によって、例えば、クーリングド
ラム下のシュート４２に戻され、シュート４２を上昇
し、クーリングドラム２２、シュート３４を経てヒーテ
ィングドラム１０内に循環される。凝縮水と液状水銀
は、水・水銀分離器６４内に比重差により分離して溜め
られた後、別々に排出されて回収される。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。（１）灰中のダイオキシン類を熱分解する際に、灰から
発生する水蒸気と水銀蒸気とを凝縮させた後、分離回収
するので、湿潤灰によるロータリバルブの閉塞やヒーテ
ィングドラム内面への固着による運転トラブルを防止す
ることができるとともに、周囲環境への有害物（水銀）
の放出を防止することができる。（２）非凝縮の吸引ガスをヒーティングドラムに循環す
る場合は、ヒーティングドラム内の低酸素化を容易にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイオキシン・水銀含有灰の処理装置
の一実施例を示すフローシートである。

【図２】ヒーティングドラム入口とクーリングドラム出
口での灰中の重金属類の含有量を示す線図である。

【図３】ヒーティングドラム入口とクーリングドラム出
口での水分、未燃炭素量を示す線図である。

【符号の説明】

１０ヒーティングドラム２０ヒータ２２クーリングドラム３２水冷ジャケット３４シュート３６入口ロータリバルブ４０出口ロータリバルブ４２灰排出シュート４６フィルタ４８吸引管５０コンデンサ５２吸引ポンプ（吸引ファン）５４吸引管５８電熱トレース６４水・水銀分離器７０レベルスイッチ８０水銀用ポット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青木富治神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者石窪恒星神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号川崎重工業株式会社神戸本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイオキシン類及び水銀を含む灰を低酸
素雰囲気で、３００〜１２００℃、０．５〜５時間加熱
してダイオキシン類を熱分解した後、灰を２００℃以下
に急冷する灰処理方法であって、灰の加熱により発生する水蒸気及び水銀蒸気を含むガス
を冷却して水及び液状水銀に凝縮させた後、水及び液状
水銀を回収することを特徴とするダイオキシン・水銀含
有灰の処理方法。
【請求項２】水と液状水銀とを比重差により分離・回
収することを特徴とする請求項１記載のダイオキシン・
水銀含有灰の処理方法。
【請求項３】灰から発生する水蒸気及び水銀蒸気を含
むガスをろ過した後、冷却して凝縮させることを特徴と
する請求項１又は２記載のダイオキシン・水銀含有灰の
処理方法。
【請求項４】ガス冷却・凝縮工程における非凝縮の吸
引ガスを熱分解工程に循環することを特徴とする請求項
１、２又は３記載のダイオキシン・水銀含有灰の処理方
法。
【請求項５】ダイオキシン類及び水銀を含む灰を加熱
し、ダイオキシン類を熱分解するヒーティングドラム
と、このヒーティングドラムからの灰を急冷するクーリング
ドラムと、前記ヒーティングドラムに、水蒸気及び水銀蒸気を含む
ガスを吸引する吸引管を介して接続されたコンデンサ
と、からなることを特徴とするダイオキシン・水銀含有
灰の処理装置。
【請求項６】コンデンサに、水と液状水銀とを分離す
るための水・水銀分離器が接続されたことを特徴とする
請求項５記載のダイオキシン・水銀含有灰の処理装置。
【請求項７】ヒーティングドラムと吸引管との接続部
にフィルタが設けられたことを特徴とする請求項５又は
６記載のダイオキシン・水銀含有灰の処理装置。
【請求項８】フィルタが複数系列設けられ、これらの
フィルタに逆洗用気体供給管が接続されたことを特徴と
する請求項５、６、又は７記載のダイオキシン・水銀含
有灰の処理装置。
【請求項９】コンデンサからの吸引管がクーリングド
ラム、クーリングドラム下シュート、ヒーティングドラ
ム、ヒーティングドラム下シュートの少なくとも一つに
接続されたことを特徴とする請求項５、６、７又は８記
載のダイオキシン・水銀含有灰の処理装置。
【請求項１０】吸引管を保温材又は／及び電熱トレー
スもしくは蒸気トレースで被覆したことを特徴とする請
求項５〜９のいずれかに記載のダイオキシン・水銀含有
灰の処理装置。