JPH09225431A - ごみ焼却設備における飛灰処理方法および設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気ヒータによる加熱運転コストを低減す
る。 【解決手段】 加熱器16により排ガスから捕集された飛
灰を酸素不足状態で攪拌加熱して所定時間保持し、冷却
器17で急冷して飛灰中のダイオキシン類を熱分解するに
際し、薬剤添加装置15により飛灰にアルカリ金属または
アルカリ土類金属の水酸化物あるいは炭酸塩を添加して
ダイオキシンの熱分解反応温度を下げ、加熱器16におけ
る飛灰の加熱を、加熱媒体供給装置３１により、ごみ焼
却炉１の排熱回収器２から熱回収された加熱媒体を介し
て行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや産業廃
棄物の焼却炉から排出される排ガスから飛灰を回収し、
飛灰中に含まれるダイオキシン類を分解するごみ焼却設
備における飛灰処理方法および設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ごみ焼却炉から排出される排ガス
に含まれる飛灰は、捕集手段であるバグフィルタ等の集
塵器により捕集されるが、この飛灰中には毒性の高いダ
イオキシンが多く含まれている。このため飛灰を処理し
てダイオキシンを熱分解する飛灰の処理設備が装備され
ている。

【０００３】従来この飛灰の処理設備は、集塵器により
捕集された飛灰を貯留ホッパに溜め、所定量ずつ加熱器
に供給される。そして飛灰はこの加熱器内で酸素不足の
状態で攪拌されつつ３５０〜４００℃に加熱され、１時
間以上保持された後、冷却器に送られる。この冷却器で
飛灰は、６０℃程度まで急冷されて系外に排出される。
これにより飛灰中のダイオキシン類は分解されて無害化
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、加熱器の加熱源に電気ヒータを使用しており、発
電設備を持たない水噴射炉等では外部電力を使用しなけ
ればならず、運転コストが増大するという問題があっ
た。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決して、運転コ
ストを低減できて効果的にダイオキシン類を熱分解する
ことができるごみ焼却設備における飛灰処理方法および
設備を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のごみ焼却設備における飛灰処理方法は、排ガ
スから捕集された飛灰を酸素不足状態で攪拌して加熱
し、所定時間保持して飛灰中のダイオキシン類を熱分解
するに際し、飛灰にアルカリ金属またはアルカリ土類金
属の水酸化物、或いはアルカリ金属またはアルカリ土類
金属の炭酸塩を添加してダイオキシンの熱分解反応温度
を下げ、ごみ焼却炉から熱回収された加熱媒体により飛
灰を加熱するものである。

【０００７】また、ごみ焼却設備における飛灰処理設備
は、排ガスから捕集された飛灰を酸素不足状態で攪拌し
て加熱し、所定時間保持して飛灰中のダイオキシン類を
熱分解するごみ焼却設備における飛灰処理設備であっ
て、飛灰にダイオキシン類の熱分解温度を低下させるア
ルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、或いは
アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩を添加す
る薬剤添加装置と、飛灰の攪拌手段および加熱媒体によ
る加熱手段ならびに内部を空気不足の状態に保持するシ
ール手段を備えた加熱器と、加熱器から排出された飛灰
を冷却する冷却器と、ごみ焼却炉の排熱により前記加熱
媒体を加熱して加熱器の加熱手段に供給する加熱媒体供
給装置とを具備したものである。

【０００８】上記構成によれば、飛灰にアルカリ金属ま
たはアルカリ土類金属の水酸化物、或いはアルカリ金属
またはアルカリ土類金属の炭酸塩を添加することによ
り、ダイオキシン類の熱分解温度を低下させ、現在安全
に使用可能な伝熱媒体を使用して、ごみ焼却炉からの排
熱により加熱し、充分にダイオキシン類を効果的に熱分
解することができ、運転コストを軽減することができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】ここで、本発明に係るごみ焼却設
備の実施の形態を図１に基づいて説明する。ごみ焼却炉
１には、排熱回収器２が設置されるとともに、排ガス経
路３に、上流側から順に、排ガス温度を調整する調温塔
４と、排ガス中に消石灰（水酸化カルシウム）と助剤と
を吹き込んで脱塩する薬剤供給装置５と、吹き込まれた
消石灰と反応して凝集された塩や重金属類および塵埃を
捕集するバグフィルタ６と、排気ファン７と煙突８とが
配設されている。

【００１０】バグフィルタ６で捕集された飛灰を無害化
する飛灰処理設備１１は、バグフィルタ６で捕集された
飛灰を飛灰排出用スクリュフィーダ１２を介して一旦貯
留する飛灰ホッパ１３が設けられている。そして飛灰ホ
ッパ１３から定量供給装置により飛灰が所定量ずつ切出
される飛灰送出用スクリュフィーダ１４が配置され、こ
の飛灰送出用スクリュフィーダ１４には、薬剤タンク１
５ａから定量供給装置により飛灰送出用スクリュフィー
ダ１４内の飛灰に熱分解反応温度を低下させる反応促進
剤であるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化
物、或いはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸
塩、たとえば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの粉末
を飛灰に添加する薬剤添加装置１５が設けられている。
また飛灰を空気不足状態で約３００℃前後に加熱して飛
灰中のダイオキシン類を熱分解する加熱器（リアクタ
ー）１６と、加熱器１６で加熱分解された飛灰を約６０
℃に急冷する冷却器（クーラー）１７が設けられてい
る。

【００１１】前記加熱器１６には、攪拌モータ２１ａに
よりケーシング２０内で回転軸２１ｂを中心に攪拌羽根
２１ｃを回転させて飛灰を攪拌する攪拌手段２１が設け
られ、またケーシング２０の外周部に設けられた加熱ジ
ャケット２２ａ内に加熱媒体を流送して飛灰を３００℃
前後に加熱する加熱手段２２が設けられている。また、
飛灰の入口をシールしつつ飛灰を供給する入口ロータリ
フィーダ２３Ａおよび冷却器１７の出口をシールしつつ
飛灰を排出する出口ロータリフィーダ２３Ｂと、加熱器
１６のケーシング２０および冷却器１７のケーシング１
７ａ内に不活性ガスたとえば窒素ガスを充満させて酸素
不足の状態を保持する不活性ガス循環装置２４からなる
シール手段２５が設けられている。前記不活性ガス循環
装置２４は、加熱器１６の下流側にガス排出管２４ａが
ダストフィルタ２４ｂを介して接続され、熱交換器２４
ｃで冷却された後、ガス循環管２４ｄからガス循環ファ
ン２４ｅにより入口ロータリフィーダ２３Ａの下流側に
接続されている。

【００１２】冷却器１７は、接続管２６を介して加熱器
１６に接続され、そのケーシング１７ａ内で攪拌モータ
２７ａにより回転されて飛灰の冷却を促進する攪拌羽根
２７ｂを備えた攪拌手段２７と、ケーシング１７ａの外
周部で水冷ジャケット２８ａ内に供給される冷却水によ
り処理後の飛灰を冷却する冷却手段２８とが設けられて
いる。

【００１３】冷却器１７の排出側には、重金属安定化装
置２９や飛灰固化ホッパ３０が配置される。３１はごみ
焼却炉１の排熱回収器２から加熱媒体により排熱を回収
して加熱器１６の加熱手段２２に加熱媒体を循環する加
熱媒体供給装置で、熱媒ポンプ３１により熱媒回収管３
２から排熱回収器２に送られた加熱媒体は、ごみ焼却炉
１の排熱を回収した後、熱媒循環管３３から加熱ジャケ
ット２２ａ内に送られる。３４は起動用熱媒ヒータ、３
５は熱媒循環管３３に設けられた温度計３６の検出値に
基づいて制御弁３７により加熱媒体の流量および温度を
調整する調整用バイパス管である。

【００１４】なお、ここで使用される加熱媒体としては
表１に示すものが使用され、特に沸点が高く使用上限温
度が高いジベンジルトルエンは好適である。

【００１５】

【表１】

【００１６】上記構成において、ごみ焼却炉１により排
出される排ガスは、排ガス経路３に沿って排出されて、
まず調温塔４で冷却水が散布されて冷却された後、薬剤
供給装置５から消石灰と助剤が排ガス中に吹き込まれ塩
類が反応して凝集され、バグフィルタで塵埃、重金属と
ともに捕集される。捕集された飛灰は、飛灰排出用スク
リュフィーダ１２により排出されて飛灰ホッパ１３に一
旦貯留される。

【００１７】飛灰ホッパ１３内の飛灰は、飛灰送出用ス
クリュフィーダ１４に所定量ずつ切り出され、薬剤添加
装置１５から供給される水酸化ナトリウムや水酸化カリ
ウムなどの粉末が添加混合され、入口ロータリフィーダ
２３Ａから加熱器１６に送られる。加熱器１６内では、
不活性ガス循環装置２４により空気不足の状態に保持さ
れ、加熱手段によりごみ焼却炉１で熱回収した加熱媒体
により３００℃前後に加熱され、さらに攪拌手段２１に
より攪拌され、約１時間程度保持される。これにより、
飛灰中のダイオキシン類が殆ど熱分解される。そして冷
却器１７に送られて冷却され、さらに重金属安定化装置
２９に送られる。

【００１８】上記実施の形態によれば、飛灰にアルカリ
金属の水酸化物を添加することにより、より低い３００
℃前後の加熱であっても、飛灰中のダイオキシン成分を
充分に分解することができ、したがって、現在実用化さ
れている高温特性の優れた熱伝熱媒体を使用することに
より、ごみ焼却炉１の排気熱回収器２で回収した熱を利
用して飛灰を熱分解することが可能となる。

【００１９】また、ごみ焼却炉の排熱を飛灰の加熱に利
用する技術として、ごみ焼却炉のボイラ（排熱回収器）
内に加熱器を配設して、排熱を直接または熱媒を介して
効率よく利用することも考えられる。しかし、消石灰で
脱塩した飛灰を加熱器で加熱すると、ケーシングの内面
に飛灰が固結する問題があり、このため加熱器は定期的
に分解して固結物を取り除く必要がある。したがって、
加熱器をボイラ内に配置すると、その作業が極めて手間
が係るという問題があり、上記実施の形態のように、外
部に加熱器１６を設置するのが望ましい。

【００２０】

【実施例】ここで飛灰にアルカリ金属の水酸化物を添加
した場合に、添加しない場合と比較する実験とその結果
を説明する。

【００２１】実験装置は、図２に示すように、加熱ヒー
タ５１を内蔵したマントルヒータ５２内に、飛灰Ａを入
れた反応管５３を挿入し、反応管５３に窒素ガス供給管
５４を接続するとともに、トルエントラップ５５が介在
された排気管５６を接続した。加熱温度は反応管５３に
貫設した熱伝対５７により計測した。

【００２２】添加したアルカリ金属の水酸化物は、水酸
化ナトリウムと水酸化カリウムを使用し、これらは微粉
でないため、メタノール溶液（５ｗｔ％）として混合、
８０℃乾燥した。ここでメタノール溶液を用いたのは、
液が少なくても飛灰Ａとの混合性がよいアルコラートの
形となるからである。ここで、飛灰Ａが２０ｇに対する
添加物の量は金属として約１ｇである。

【００２３】反応管５３内に添加物を混合した飛灰Ａを
２０ｇ充填し、反応管５３内の空気を窒素ガスと置換す
る。そして予め所定の温度３００℃に昇温したマントル
ヒータ５２に反応管５３をセットし、中央部の飛灰Ａが
３００℃になってから２時間その温度を保ち、その後降
温する。降温は窒素ガスを注入しながら行う。

【００２４】

【表２】

【００２５】上記実験によれば、３００℃で２時間の処
理時間であっても、無添加で同一の処理時間で加熱分解
処理したものに比べて、水酸化ナトリウムまたは水酸化
カリウムを添加したものは、ＤＸＮ成分と全ＴＥＱ（毒
性換算値）を大幅に減少させることができ、現在に使用
可能な高温特性に優れた伝熱媒体を使用して熱回収でき
る３００℃の加熱であっても、充分なダイオキシン熱分
解効果が得られることが実証できた。

【００２６】なお、ここではアルカリ金属の水酸化物と
して、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリ
ウムおよび水酸化カルシウムを使用したが、アルカリ金
属およびアルカリ土類金属は化学的性質が似ているた
め、その他の水酸化物或いは炭酸塩、たとえばマグネシ
ウムの水酸化物或いは炭酸塩などであっても、同様の効
果が得られると充分に予想される。

【００２７】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、飛
灰にアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、
或いはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩を
添加することにより、ダイオキシン類の熱分解温度を低
下させ、現在安全に使用可能な伝熱媒体を使用して、ご
み焼却炉からの排熱により加熱し、充分にダイオキシン
類を効果的に熱分解することができ、運転コストを軽減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るごみ焼却設備の実施の形態を示す
説明図である。

【図２】ダイオキシン熱分解実験装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 １ ごみ焼却炉 ２ 排熱回収器 ３ 排ガス経路 ６ バグフィルタ １１ 灰処理設備 １３ 飛灰ホッパ １４ 飛灰送出用スクリュフィーダ １５ 薬剤添加装置 １６ 加熱器 １７ 冷却器 ２１ 攪拌手段 ２２ 加熱手段 ２３Ａ 入口ロータリフィーダ ２３Ｂ 出口ロータリフィーダ ２４ 不活性ガス循環装置 ２５ シール手段 ２８ 冷却手段 ３１ 加熱媒体供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 美智男 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排ガスから捕集された飛灰を酸素不足状態
   で攪拌して加熱し、所定時間保持して飛灰中のダイオキ
   シン類を熱分解するに際し、飛灰にアルカリ金属または
   アルカリ土類金属の水酸化物、或いはアルカリ金属また
   はアルカリ土類金属の炭酸塩を添加してダイオキシンの
   熱分解反応温度を下げ、ごみ焼却炉から熱回収された加
   熱媒体により飛灰を加熱することを特徴とするごみ焼却
   設備における飛灰処理方法。
2. 【請求項２】排ガスから捕集された飛灰を酸素不足状態
   で攪拌して加熱し、所定時間保持して飛灰中のダイオキ
   シン類を熱分解するごみ焼却設備における飛灰処理設備
   であって、飛灰にダイオキシン類の熱分解温度を低下さ
   せるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、
   或いはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩を
   添加する薬剤添加装置と、飛灰の攪拌手段および加熱媒
   体による加熱手段ならびに内部を空気不足の状態に保持
   するシール手段を備えた加熱器と、加熱器から排出され
   た飛灰を冷却する冷却器と、ごみ焼却炉の排熱により前
   記加熱媒体を加熱して加熱器の加熱手段に供給する加熱
   媒体供給装置とを具備したことを特徴とするごみ焼却設
   備における飛灰処理設備。