JPH1177017A

JPH1177017A - 溶融または燃焼飛灰の吸湿防止方法

Info

Publication number: JPH1177017A
Application number: JP10191534A
Authority: JP
Inventors: Shinseki Itaya; 真積板谷; Makoto Yamamoto; 山本　　誠; Seigo Ando; 清吾安藤; Toshimasa Suzuki; 敏正鈴木
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融又は焼却飛灰の吸湿防止方法において、
飛灰の吸湿性に応じた効率的温度加熱により、適切な性
状を飛灰に与え加熱源の無駄な消費を抑制する。【解決手段】バグフィルタ10からの飛灰の経由するコ
ンベア12とホッパー13にヒータ14、15を装備し、電力調
整器17からの電力Ｆで飛灰を適宜加熱する。制御装置18
には記憶装置19と演算装置20と比較器21と制御信号作成
装置22とを備え、飛灰の信号Ｖ₁と予め記憶した信号Ｖ₂
とから演算した必要加熱温度信号Ｖ₃と、コンベア及び
ホッパー内部の飛灰温度の測定信号Ｖ₄、Ｖ₅とを比較
し、偏差信号Ｖ₆を制御信号作成装置22に入力して制御
信号Ｖ₇を作成する。これを電力調整器17に与えてヒー
タ14、15による加熱温度範囲を制御する。飛灰中の塩素
濃度が変化しない場合、塩素濃度に基づく吸湿性（平衡
水分量）を記憶装置19に予め入力し、温度計信号Ｖ₄、
Ｖ₅と比較して制御信号Ｖ₇を作成してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶融または燃焼飛灰
の吸湿防止方法に係り、特に、廃棄物（家庭やオフィス
などから出される都市ごみなどの一般廃棄物、廃プラス
チック、カーシュレッダー・ダスト、廃オフィス機器、
電子機器、化成品等の産業廃棄物など、可燃物を含むも
の）の燃焼もしくは溶融によって生じる飛灰の処理に好
適な、溶融または燃焼飛灰の吸湿防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等の一般廃棄物や、廃プラスチ
ックなどの産業廃棄物等、燃焼性物を含む廃棄物の処理
装置の一つとして、廃棄物を熱分解反応器に入れて低酸
素雰囲気で加熱し、熱分解によって、熱分解ガスと主と
して不揮発性成分からなる熱分解残渣とを生成し、さら
に、この熱分解残渣を冷却した後、分離装置に導き、こ
の分離装置において灰分を含む細粒の燃焼性成分と、例
えば金属や陶器、砂利、コンクリート片等の瓦礫などの
粗粒の不燃焼性成分とに分離し、燃焼性成分を粉砕し、
この粉砕された燃焼性成分と前記した熱分解ガスとを、
燃焼溶融炉に導き、燃焼性成分をこの燃焼溶融炉で燃焼
させて、燃焼性成分に含まれていた灰分を溶融スラグと
なし、この溶融スラグを排出して冷却し固化させるとと
もに、また、燃焼溶融炉の排ガスを廃熱蒸気発生装置に
供給して廃熱を回収するようにした廃棄物処理装置が知
られている（例えば、特公平６−５６２５３号公報参
照）。

【０００３】上記燃焼溶融炉から排出される排ガス中に
は溶融飛灰が含まれ、この溶融飛灰は、通常、バグフィ
ルタによって除去し排出される。また、上記のような燃
焼溶融炉に限らず、ごみ等の燃焼性物を燃焼しても、吸
湿性を有する飛灰が発生する。一般に、ガス化して集塵
灰として集塵するものを飛灰と言い、その中でも、溶融
プロセスから生じる飛灰を溶融飛灰、スラグの出るほど
高温にならない焼却炉からの飛灰を焼却飛灰という。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】バグフィルタから排出
される溶融飛灰は、焼却飛灰に比べて、通常、塩化カル
シウム（ＣａＣｌ₂）が５０％以上と塩濃度が高く、吸
湿性が高い。そしてこの溶融飛灰の吸湿性は温度が低い
ほど高くなる。そのためバグフィルタから排出された溶
融飛灰は、コンベア等による排出過程で放熱により温度
低下をきたし大気中の水分を吸湿し、機械器具装置など
に固着して、トラブル発生の恐れが多いという問題があ
った。そのため、ヒーターで加熱する等の対応が必要に
なる。

【０００５】しかしながら、従来は、単に加熱すればよ
いというだけで、どの程度の温度で加熱すればよいか、
等の配慮が全くなされていなかった。そのため、加熱電
力などを無駄に消費することになる。なお、溶融飛灰の
塩素濃度が高いのは、飛灰中のシリカ、アルミナなどの
主成分は溶融してスラグとなり、溶融飛灰には殆ど塩の
みが含まれるからである。焼却飛灰は、その点で希釈さ
れているが、吸湿性を有することには変わりはない。

【０００６】前述するような問題を解決するために、本
発明者は、飛灰の吸湿性を平衡水分量（湿度一定で恒量
となる水分量）の大小で評価する点に着目し、飛灰の吸
湿性と平衡水分量についての実験を行った。そして、平
衡水分量は、図３に示すように飛灰中の塩素温度に比例
するとともに、飛灰の温度に応じて増加または減少す
る。また、図４に示すように、空気の絶対湿度が一定と
すると、温度が上昇すると平衡水分量が減少し、平衡水
分量が３０％以下になると、飛灰は粉体となってサラサ
ラとなり流動性が良好なものとなることを確認した。

【０００７】一方、飛灰の温度が一定とすると、図５に
示すように、空気の絶対湿度により平衡水分量が変化す
るが、この場合において、平衡水分量が３０％以下にな
ると飛灰はサラサラとなり流動性がよくなることが確認
された。さらに、この飛灰が粉体として取扱える条件を
鋭意検討した結果、図６に示すように、この飛灰は塩素
濃度と加熱温度とが関係することは明白となった。

【０００８】本発明は前記したような飛灰の吸湿性の知
見に基づいてなされたものであって、その目的は溶融ま
たは焼却飛灰の吸湿性に応じて、効率的な温度で加熱す
ることにより、加熱源の無駄な消費を抑制するととも
に、飛灰に適切な性状を与えることにより、トラブルの
発生を防止できる溶融または焼却飛灰の吸湿防止方法を
提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は以下の発明に
より解決される。本発明の飛灰の吸湿防止方法は、廃棄
物等の燃焼性物の燃焼もしくは溶融により発生する飛灰
を、前記飛灰の吸湿性に応じて加熱温度または加熱空気
の絶対湿度の少なくとも一方を制御をすることにより、
前記飛灰の吸湿を防止することを特徴とするので、加熱
源の無駄な消費を抑制し、効率的に飛灰の吸湿を防止で
きる。そのため、コストが低減し、メンテナンスが向上
する。

【００１０】また、前記飛灰中の塩素濃度に基づいて、
前記加熱温度または加熱空気の絶対湿度の少なくとも一
方を設定するので、溶融飛灰のように高塩濃度のために
吸湿性を有する場合、有効な温度設定ができる。また、
前記飛灰中の平衡水分量に基づいて、前記加熱温度また
は加熱空気の絶対湿度の少なくとも一方を設定するの
で、無駄のない効率的な温度設定をすることができる。
また、前記飛灰が粉体として取り扱われるように、前記
加熱温度または加熱空気の絶対湿度の少なくとも一方を
設定するので、搬送処理に有効な飛灰とすることができ
る。

【００１１】また、本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物
を熱分解して熱分解ガスと主として不揮発性成分からな
る熱分解残留物とを生成する熱分解反応器と、前記熱分
解残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離した後
に、前記熱分解ガスと前記燃焼性成分とを供給し燃焼さ
せて、溶融スラグおよび排ガスを排出する燃焼溶融炉と
を備え、前記排ガス中に溶融飛灰を含む廃棄物処理装置
において、上記いずれかの方法により、前記溶融飛灰の
吸湿が防止されることを特徴とするものである。そのた
め、非常な潮解性を有する溶融飛灰の吸湿性を防止で
き、コンベア等による排出過程で、結露水などを吸湿し
て機械器具装置などに固着するというトラブルを防止で
きるので、メンテナンスに優れ、ランニングコストの低
い廃棄物処理装置となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２に基づき、
本発明による溶融または燃焼飛灰の吸湿防止方法の一実
施形態を説明する。図１は本発明を実施するための装置
の系統図であって、１０は排ガスＧ中の飛灰を分離する
ためのバグフィルタで、このバグフィルタ１０で分離さ
れた飛灰１１は排出装置としてのコンベア１２を経てホ
ッパー１３に至り、しかるのちに埋立処分等処理され
る。１４、１５は夫々コンベア１２とホッパー１３に装
備されたヒータであって、このヒータ１４、１５には、
電源１６から電力調整器１７を経て電力Ｆが供給され、
コンベア１２およびホッパー１３内の飛灰１１を加熱す
るように構成されている。１８は制御装置であって、こ
の制御装置１８は、記憶装置１９と演算装置２０と比較
器２１と制御信号作成装置２２とにより構成されてい
る。２３は例えば屈折率計等により塩化カルシウム濃度
を自動計測する吸湿性検知計であり、２４ａ、２４ｂは
何れも温度計である。

【００１３】かかる構成において、飛灰を含有する排ガ
スＧはバグフィルタ１０内に供給され、ここで飛灰１１
は分離され、その信号Ｖ₁が制御装置１８を構成する演
算装置２０に入力され、記憶装置１９からの信号Ｖ₂に
より必要な加熱温度、すなわち、飛灰１１を粉体として
保持するため、平衡水分量が３０％以下となるような温
度より僅か高い温度、具体的には２〜５度高い温度（例
えば図４において平衡水分量１５０ｗｔ％（Ｃｌ３５
％）の場合、加熱温度６３℃）が求められ、その信号Ｖ
₃が比較器２１に入力される。そしてコンベア１２内の
飛灰１１の温度が温度計２４ａにより、また、ホッパー
１３内の飛灰１１の温度が温度計２４ｂにより夫々測定
され、その信号Ｖ₄、Ｖ₅が比較器２１に入力され、この
比較器２１において必要な加熱温度の信号Ｖ₃と比較さ
れ、偏差があるときは、この偏差信号Ｖ₆が制御信号作
成装置２２に入力される。そしてこの制御信号作成装置
２２により作成された制御信号Ｖ₇が電力調整器１７に
与えられ、電力Ｆの容量が制御され、これにより、ヒー
タ１４、１５による加熱温度が所定の範囲となるよう制
御される。

【００１４】吸湿性検知器２３は、前述したように、屈
折率計のほか、科学分析で測定する方法や電気伝導度を
検知する方法等が適宜選択される。また、運転条件から
飛灰中に含まれる塩素濃度が予め予測できる場合や、運
転中に飛灰中に含まれる塩素濃度が変化しない場合にお
いては、吸湿性検知器２３を設けることなく、その塩素
濃度に基づく吸湿性（平衡水分量）を所定値として予め
記憶装置１９に入力しておき、この記憶装置１９の所定
値を比較器２１に導くとともに、温度計２４ａ、２４ｂ
からの信号Ｖ₄、Ｖ₅を、この比較器２１に供給して比較
し、コンベア１２内やホッパー１３内の飛灰１１の温度
が所定値を外れたときは、前記したように、偏差信号Ｖ
₆に基づき制御信号Ｖ₇を作成し、加熱温度を制御しても
よい。

【００１５】次に、本発明方法を適用した廃棄物処理装
置の一実施形態を説明する。図２は、本発明に係る廃棄
物処理装置５０の系統図である。廃棄物処理装置５０に
おいて、破砕機５２は受入れヤード４５に配置された、
例えば二軸剪断式の破砕機で、都市ごみ等の廃棄物ａは
第１のコンベア５１により、この破砕機５２に供給さ
れ、ここで例えば１５０ｍｍ角以下に破砕される。この
破砕された廃棄物ａは第２のコンベア５３により投入さ
れ、スクリューフィーダ５４を経て熱分解反応器５５に
供給される。この熱分解反応器５５は例えば横型回転ド
ラムが用いられ、図示しないシール機構によりその内部
は低酸素雰囲気に保持されると共に、燃焼器である燃焼
溶融炉６３の後流側に配置された熱交換器６８により加
熱された加熱空気がラインＬ₁から供給される。

【００１６】この加熱空気により熱分解反応器５５内に
供給された廃棄物ａは、３００〜６００℃に、通常は４
５０℃程度に加熱される。これによって、この廃棄物ａ
は熱分解され、熱分解ガスＧ₁と、主として不揮発性の
熱分解残留物ｂとを生成する。そして、この熱分解反応
器５５内で生成された熱分解ガスＧ₁と熱分解残留物ｂ
とは排出装置５６により分離され、熱分解ガスＧ₁は、
熱分解ガス配管であるラインＬ₂を経て燃焼溶融炉６３
のバーナ６２に供給される。

【００１７】熱分解残留物ｂは、廃棄物ａの種類によっ
て種々異なるが、日本国内の都市ごみの場合、本発明者
等の知見によれば、大部分が比較的細粒の可燃分１０〜６０％比較的細粒の灰分５〜４０％粗粒金属成分７〜５０％粗粒瓦礫、陶器、コンクリート等１０〜６０％より構成されていることが判明した。

【００１８】このような成分を有する熱分解残留物ｂ
は、４５０℃程度の比較的高温で排出されるため、冷却
装置５７により８０℃程度に冷却され、分離装置５８に
導かれ、ここで燃焼性成分ｃと不燃焼性成分ｄに分離さ
れる。分離装置５８は、例えば磁力式、粒度選別式また
は風力選別式の公知の分別機が使用される。このように
不燃焼性成分ｄが分離、除去された燃焼性成分ｃは、粉
砕機６０に供給される。粉砕機６０はロール式、チュー
ブミル式、ロッドミル式、ボールミル式等が適当で、被
処理廃棄物の性状により適宜選択される。

【００１９】そして、この粉砕機６０において燃焼性成
分ｃは、好ましくは全て１ｍｍ以下に粉砕され、この粉
砕された燃焼性成分ｃは、ラインＬ₃を経て燃焼溶融炉
６３のバーナ６２に供給される。一方、送風機６１によ
りラインＬ₄から供給された燃焼用空気および熱分解ガ
スＧ₁と燃焼性成分ｃとは燃焼溶融炉６３内で１３００
℃程度の高温域で燃焼され、この燃焼により燃焼性成分
ｃの比較的細粒の灰分より発生した燃焼灰は溶融し溶融
スラグｆを生成する。

【００２０】不燃焼性成分ｄはコンテナ５９に貯留され
る。不燃焼性廃棄物ｅはラインＬ₅を介して燃焼溶融炉
６３のなるべく下の方に供給される。この際、不燃焼性
廃棄物ｅは、燃焼および溶融効率を向上させるために１
ｍｍ以下の微粉粒体とされ、且つ加熱されるのが好まし
い。そのため、ラインＬ₅中に設けられた破砕機、粉砕
機６４および加熱器６５を設けて破砕、粉砕および加熱
等の処理をされて燃焼溶融炉６３に供給されるのがよ
い。そのため、燃焼溶融炉６３の後流側に配置された熱
交換器６８により加熱された加熱空気が、ラインＬ₈を
介して加熱器６５へ供給されるようになっている。

【００２１】さらに、不燃焼性廃棄物ｅは、燃焼溶融炉
６３内で溶融されてスラグｇとなって燃焼灰による溶融
スラグｆと混合され、スラグ排出口６６から水槽６７中
に落下し水砕スラグとされる。水砕スラグは図示してい
ない装置により所定の形状にブロック化されるかまたは
粒状に形成され、建材または舗装材等として再利用する
ことができる。この場合において不燃焼性廃棄物ｅは必
要に応じて溶融させることなく溶融スラグｆ中に混入さ
せてもよい。

【００２２】このような廃棄物処理装置の燃焼溶融炉６
３で発生した燃焼排ガスＧ₂は、熱交換器６８で熱回収
され、さらに、ラインＬ₆から廃熱ボイラ６９により熱
回収された後、第１の排ガス処理器（第１のバグフィル
タ）７１によりダスト７２を集塵した後、第２の排ガス
処理器（第２のバグフィルタ）７３で脱塩・脱硫され、
脱塩残渣７４を排出した後、低温のクリーンな排ガスＧ
₃となり、誘引送風機７５を経て煙突７６から大気へ放
出される。また、排ガスＧ₃の一部は、送風機７７によ
りラインＬ₇を介して冷却装置５７に供給される。第１
の排ガス処理器７１で補集されたダスト７２は、ライン
Ｌ₉により燃焼溶融炉６３へ戻され、溶融してスラグ内
に混入される。なお、廃熱ボイラ６９で発生させた蒸気
は、発電機７０の蒸気タービンへ送られて仕事をし、ま
た、一部はラインＬ₆により加熱器６５へ送られる。

【００２３】このような廃棄物処理系で、燃焼溶融炉か
らの溶融飛灰は、第２の排ガス処理器（バグフィルタ）
７３から脱塩残渣７４として排出される。本実施形態で
は、第２のバグフィルタ７３からの脱塩残渣７４が、搬
送コンベア１２によりホッパ１３に搬送されて排出され
るようになっている。そして、図１において説明したよ
うに、搬送コンベア１２に設けたヒータ１４の加熱温度
や、ホッパ１３に設けたヒータ１５の加熱温度を、それ
ぞれ、脱塩残渣７３の塩素濃度に応じて、適宜制御する
ようにした。本実施形態の廃棄物処理装置によれば、塩
濃度が高く吸湿性のきわめて高い脱塩残渣に対して、塩
素濃度に応じて効率的な温度で加熱することにより、加
熱電力の無駄な消費を回避でき、粉体として搬送可能な
脱塩残渣にできるので、コストが低下し、メンテナンス
も向上する。

【００２４】前記実施形態は、加熱空気の絶対湿度を一
定とし、飛灰の加熱温度を制御する場合について言及し
たが、この加熱空気を一定とし、加熱空気の絶対湿度を
制御するようにしてもよい。また、この加熱温度と加熱
空気の絶対湿度の双方を制御するように構成することも
でき、この場合、より効果的な吸湿防止を行うことがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、溶融また
は焼却飛灰の吸湿性に応じて、飛灰を効率的な温度で加
熱することにより、加熱源の無駄な消費を抑制し、飛灰
に適切な性状を与えることにより、燃焼処理系のトラブ
ルの発生が防止され、メンテナンスも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用する装置構成の一実施形態を
示す図である。

【図２】本発明方法を適用する廃棄物処理装置の一実施
形態を示す図である。

【図３】飛灰中の塩素濃度と平衡水分との関係を示す図
である。

【図４】脱塩残渣温度と塩素濃度と平衡水分量との関係
を示す図である。

【図５】空気の絶対湿度と塩素濃度と平衡水分量との関
係を示す図である。

【図６】空気温度と空気の絶対湿度と塩素濃度との関係
を示す図である。

【符号の説明】

１０バグフィルタ１１飛灰１２コンベア１３ホッパー１４、１５ヒータ１６電源１７電力調整器１８制御装置１９記憶装置２０演算装置２１比較器２２制御信号作成装置２３吸湿性検知計２４ａ、２４ｂ温度計５０廃棄物処理装置５１第１のコンベア５２破砕機５３第２のコンベア５４スクリューフィーダ５５熱分解反応器５６排出装置５７冷却装置５８分離装置５９コンテナ６０粉砕機６１送風機６２バーナ６３燃焼溶融炉６４破砕・粉砕機６５加熱器６６スラグ排出口６７水槽６８熱交換器６９廃熱ボイラ７０発電機７１第１の排ガス処理器７２ダスト７３第２の排ガス処理器７４脱塩残渣７５誘引送風機７６煙突７７送風機８０搬送コンベア８１ホッパ８２ヒータａ廃棄物ｂ熱分解残留物ｃ燃焼性成分ｄ不燃焼性成分ｅ不燃焼性廃棄物ｆ溶融スラグｇスラグＦ電力Ｇ排ガスＧ₁ 熱分解ガスＧ₂ 燃焼排ガスＧ₃ 排ガスＬ₁ 加熱空気ラインＬ₂ 熱分解ガスラインＬ₃ 燃焼性成分供給ラインＬ₄ 燃焼用空気供給ラインＬ₅ 不燃焼性廃棄物供給ラインＬ₆ 排ガスラインＬ₇ 排出ガス再循環ラインＬ₈ 加熱空気供給ラインＬ₉ ダスト循環ラインＬ₁₀ ばい塵供給ラインＶ₁、Ｖ₂、Ｖ₃、Ｖ₄、Ｖ₅、Ｖ₆、Ｖ₇ 信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木敏正東京都中央区築地５丁目６番４号三井造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物等の燃焼性物の燃焼もしくは溶融
により発生する飛灰を、前記飛灰の吸湿性に応じて加熱
温度または加熱空気の絶対湿度の少なくとも一方を制御
をすることにより、前記飛灰の吸湿を防止することを特
徴とする飛灰の吸湿防止方法。
【請求項２】前記飛灰中の塩素濃度に基づいて、前記
加熱温度または加熱空気の絶対湿度の少なくとも一方を
設定する請求項１に記載の飛灰の吸湿防止方法。
【請求項３】前記飛灰中の平衡水分量に基づいて、前
記加熱温度または加熱空気の絶対湿度の少なくとも一方
を設定する請求項１に記載の飛灰の吸湿防止方法。
【請求項４】前記飛灰が粉体として取り扱われるよう
に、前記加熱温度または加熱空気の絶対湿度の少なくと
も一方を設定する請求項１に記載の飛灰の吸湿防止方
法。
【請求項５】廃棄物を熱分解して熱分解ガスと主とし
て不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成する熱分
解反応器と、前記熱分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性
成分とに分離した後に、前記熱分解ガスと前記燃焼性成
分とを供給し燃焼させて、溶融スラグおよび排ガスを排
出する燃焼溶融炉とを備え、前記排ガス中に溶融飛灰を
含む廃棄物処理装置において、請求項１ないし４のうち
いずれかに記載の方法により、前記溶融飛灰の吸湿が防
止されることを特徴とする廃棄物処理装置。