JPH0957230A - ごみ焼却炉の飛灰処理方法および処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ焼却炉から排出される飛灰中に含まれる
ダイオキシン類を無害化する。 【解決手段】 ごみ焼却炉から回収される飛灰を加熱し
て、飛灰中に含まれるダイオキシン等の有機塩素化合物
を熱分解するごみ焼却炉の飛灰処理方法において、飛灰
を造粒し、次いで造粒した飛灰をボイラ内に供給し、ボ
イラ内を通過する燃焼排ガスによって、４００〜６００
℃に加熱するごみ焼却炉の飛灰処理方法である。またこ
の飛灰の造粒径を３〜５０ｍｍとする飛灰処理方法であ
る。更に集塵装置３により回収された飛灰を造粒する造
粒装置８と、ボイラ内に設置された飛灰を加熱する加熱
装置６と、集塵装置３より排出された飛灰を造粒装置
８、次いで加熱装置６に搬送する飛灰搬送装置５とを備
えた飛灰処理装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉から排
出される飛灰中に含まれるダイオキシン等の有機塩素化
合物を無害化するための飛灰処理方法およびその処理装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、都市ごみや可燃性廃棄物を焼
却するごみ焼却炉から排出、回収される飛灰中には、極
めて毒性の強いダイオキシン類や、クロロベンゼン、ク
ロロフェノール等のダイオキシン類前駆物質等の有機塩
素化合物（これらをダイオキシン等の有機塩素化合物と
総称する）が含まれている。

【０００３】この飛灰中に含まれるダイオキシン類の無
害化処理方法として、特開平2-78479 号公報には、密閉
されたコンベア内で窒素等の還元性雰囲気や5%以下の低
酸素雰囲気中において、電気ヒーターまたは高温の排ガ
スの持つ顕熱によって間接的に飛灰を再加熱して、飛灰
中に含まれるダイオキシン等の有機塩素化合物を熱分解
し、加熱処理後は飛灰をできるだけ２００℃以下に急冷
する技術が開示されている。

【０００４】これにより、加熱処理後の飛灰中に塩素が
残存する場合でもダイオキシン類の再合成の防止を図
り、飛灰を無害化するものである。

【０００５】また、特開平7-155723号公報には、ごみ焼
却炉出側のボイラ内下部に設置される飛灰加熱装置内に
飛灰を供給し、ボイラ内下部を通過する燃焼排ガスによ
って直接加熱する技術が開示されている。これにより、
飛灰中に含まれる有害なダイオキシン等の有機塩素化合
物は、４００〜６００℃に加熱されて熱分解し飛灰は無
害化される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
2-78479 号公報に開示される無害化処理方法では、低酸
素雰囲気にするために窒素等の不活性ガスを必要とし、
また電気ヒーターによる加熱のために電力エネルギーを
必要とするため、処理コストが高いという問題がある。

【０００７】特開平7-155723号公報に開示される飛灰を
燃焼排ガスによって直接加熱する方法では、飛灰が細か
な粉体であるため、ボイラ内を通過する燃焼排ガスが飛
灰の飛散を引き起こす。このため、ガス流速の小さいボ
イラ下部に加熱装置を設置せざるを得なかった。この結
果、熱伝達効率が低下してしまい飛灰処理能力に限界が
あった。

【０００８】また粉体飛灰は熱伝導率が低いため、加熱
装置内を移動する飛灰を安定して４００〜６００℃に加
熱することができず、無害化するにはかなりの時間を要
するという問題があった。

【０００９】さらに、加熱する際に、飛灰中に含まれる
低融点凝縮性物質を把握した上で適切な加熱温度の設定
を行わないと、加熱装置内で低融点凝縮性物質は溶融し
て粉体飛灰は大規模に融着し、その後の飛灰搬送に支障
を来すという問題がある。

【００１０】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ために提案されたものであって、ごみ焼却炉から回収さ
れる飛灰をボイラ内に供給し、ボイラ内を通過する排ガ
スによって加熱して、飛灰中に含まれるダイオキシン等
の有機塩素化合物を熱分解して無害化する際に、加熱効
率が高く、飛灰処理能力が大きく、飛灰加熱装置の設置
場所の制約が無く、しかも信頼性の高い飛灰処理方法お
よび処理装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ごみ
焼却炉から回収される飛灰を加熱して、飛灰中に含まれ
るダイオキシン等の有機塩素化合物を熱分解するごみ焼
却炉の飛灰処理方法において、飛灰を造粒し、次いで造
粒された飛灰をボイラ内に供給し、ボイラ内を通過する
燃焼排ガスにより４００〜６００℃に加熱することを特
徴とするごみ焼却炉の飛灰処理方法である。

【００１２】ごみ焼却炉から排出される飛灰は、電気集
塵機等によって集塵され、回収される。回収された粉体
飛灰を飛灰造粒装置によって造粒する。

【００１３】次いで、造粒された飛灰（以下、造粒飛灰
という）をボイラ内に供給し、ボイラ内を通過する燃焼
排ガス中に造粒飛灰を曝しても、カサ密度が増大してい
るから造粒飛灰は飛散しない。

【００１４】また、造粒飛灰は造粒しない粉体飛灰より
も、カサ密度が増加して熱伝導率が増大するため、ムラ
なくかつ短時間に効率良く加熱される。

【００１５】この際の加熱温度を４００〜６００℃にす
ることにより、飛灰中のダイオキシン類の熱分解温度以
上となって、ダイオキシン類は無害化される。

【００１６】加熱温度が４００℃未満であると、飛灰中
のダイオキシン等の有機塩素化合物の熱分解が起こらず
無害化されない。加熱温度が６００℃を越えると、飛灰
が部分的に溶融して飛灰が融着し、飛灰の搬送が困難に
なったり、加熱のための余分な熱エネルギーを必要とす
るため好ましくない。

【００１７】請求項２の発明は、上記飛灰処理方法にお
いて、飛灰の造粒径を３〜５０ｍｍとすることを特徴と
する飛灰処理方法である。

【００１８】飛灰の造粒径を３〜５０ｍｍとすることに
より、ボイラ内を通過する大量の燃焼排ガスに造粒飛灰
が曝されても、造粒飛灰は飛散することがない。この結
果、ボイラ内における飛灰加熱装置の設置場所の制約が
解消されて、また造粒によって熱伝導率も増大して飛灰
処理能力を大幅に増大できる。

【００１９】また造粒飛灰が加熱されて、飛灰中の低融
点凝集性物質が溶融しても、融着は造粒飛灰粒子間で起
こるため、搬送中の衝撃により粒子間の融着は容易に破
られるから、飛灰は円滑に搬送される。

【００２０】造粒飛灰径が３ｍｍ未満であると、スクリ
ューコンベア等の飛灰搬送装置を用いて飛灰を搬送する
際に、造粒飛灰がケーシングとスクリューとの隙間に入
り込んで造粒飛灰を機械的に破壊したり、ケーシング内
壁に堆積して搬送抵抗が増大してしまい好ましくない。

【００２１】造粒飛灰径が５０ｍｍを越えると、均一な
粒径に造粒することが困難となって加熱ムラを起こすこ
と、また単位重量当たりの伝熱面積が減少して、加熱効
率は低下する。

【００２２】請求項３の発明は、このような飛灰処理を
可能とする飛灰処理装置として、集塵装置を備えたごみ
焼却炉の飛灰処理装置において、集塵装置により集塵さ
れた飛灰を造粒する飛灰造粒装置と、ボイラ内に設置さ
れ、上面がボイラ内に開放された造粒飛灰を加熱する飛
灰加熱装置と、集塵装置より回収された飛灰を飛灰造粒
装置、次いで飛灰加熱装置に搬送する飛灰搬送装置を備
えたことを特徴とする飛灰処理装置である。

【００２３】飛灰造粒装置により所定の粒度および強度
に造粒された後、飛灰は飛灰搬送装置によりボイラ内に
設置された飛灰加熱装置内に搬送される。

【００２４】この飛灰加熱装置の上面は、ボイラ内に開
放されているから、造粒飛灰は燃焼排ガスと直接接触
し、かつ低酸素雰囲気で効率良くダイオキシン類の熱分
解温度以上に加熱されるから、ダイオキシン類は熱分解
して無害化される。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、ごみ焼却炉内に本発明の
一実施形態である飛灰処理装置を組み込んで、飛灰処理
をしている状況を示す。

【００２６】図１において、１はボイラ、２は有害ガス
処理装置、３は集塵装置、4 は煙突、５は飛灰搬送装
置、６は飛灰加熱装置、７は飛灰加熱装置内に備えられ
たスクリューフィーダー、８は飛灰造粒装置、１０は誘
引送風機、１１は燃焼排ガスの流れ、１２は飛灰の流
れ、１３は飛灰ピットである。

【００２７】都市ごみや産業廃棄物等がごみ焼却炉（図
示しない）内で焼却されると、高温の燃焼排ガス（通
常、１０００℃程度）が発生する。この燃焼排ガス中に
は、通常、数グラム／Ｎｍ³ 程度の飛灰が含まれてい
る。

【００２８】発生した排ガスはボイラ１に誘導され、排
ガスの顕熱は熱交換される。ボイラ１内で熱交換された
後の排ガス温度（ボイラ１出口の排ガス温度）は約３０
０〜４００℃になる。

【００２９】その後、排ガスは、有害ガス処理装置２内
に誘導されて、消石灰スラリーが噴霧され、排ガス中の
ＨＣｌ、ＳＯ₂ 等の有害ガス成分が除去される。

【００３０】次に、排ガスは、電気集塵機等の集塵装置
３内に誘導され、排ガス中の飛灰は集塵されて、集塵装
置３の下部より排出され、排ガスは煙突４より大気に排
出される。

【００３１】集塵装置３の下部より排出された飛灰は、
コンベアー等の飛灰搬送装置５によって飛灰造粒装置８
に搬送され、飛灰造粒装置８内で３〜５０ｍｍに造粒さ
れる。飛灰造粒装置８として、ドラムペレタイザーに比
べ、造粒効率（生産性）の高いディスクペレタイザーが
望ましい。

【００３２】また、飛灰のみでは、造粒性に劣るため、
飛灰造粒装置８への装入前にバインダーおよび水分を適
当量添加して、所定の造粒強度並びに造粒効率を確保し
ても良い。

【００３３】この際の造粒強度は、飛灰搬送装置５にて
搬送中、機械的に破壊されない程度であればよく、これ
よりも極端に強度が高ければ、飛灰搬送装置５の機械的
トラブルの原因となり好ましくない。

【００３４】飛灰造粒装置８内には、造粒飛灰を一時的
に貯留する飛灰ホッパ（図示しない）が備えられてお
り、次工程の飛灰加熱装置６に供給する際に、造粒速度
の影響を受けることなく、供給速度を自在に制御でき
る。

【００３５】飛灰ホッパ内に貯留された造粒飛灰は、ベ
ルトコンベアー等の飛灰搬送装置５によって飛灰加熱装
置６に搬送される。飛灰搬送装置５として、造粒飛灰を
機械的に壊さない搬送装置であればベルトコンベアー以
外の装置でも良い。

【００３６】発明者らの調査により、造粒飛灰を４００
〜６００℃に加熱するためには、飛灰加熱装置６に供給
される排ガス温度は５００℃以上から８００℃範囲にあ
れば良く、ボイラ１内を通過する燃焼排ガスの持つ顕熱
が加熱源として十分利用可能であることが判明した。本
実施形態では、図１に示すように飛灰加熱装置６をボイ
ラ１内の上流側に設置している。

【００３７】飛灰加熱装置６は、ボイラ内を貫通して設
置されており、この装置６の上面は開放されていること
から、ボイラ１内の上流側を通過する燃焼排ガスに直接
接触するため、造粒飛灰は効率良く加熱される。

【００３８】加えて、飛灰加熱装置６内にはスクリュー
フィーダー７が備えられており、スクリューフィーダー
７を回転することにより、造粒飛灰は撹拌、混合しなが
ら飛灰加熱装置６内を入口部より出口部に移動するか
ら、排ガス顕熱は更に効率良く造粒飛灰に伝達されて加
熱される。

【００３９】造粒飛灰の加熱時間は、飛灰加熱装置６内
を移動する移動速度によって決定され、スクリューフィ
ーダー７の回転数を制御することにより、精度良く制御
できるから、造粒飛灰を１０〜６０分の範囲できる。こ
の際に、加熱源として温度範囲が５００℃以上から８０
０℃にあるボイラ１内を通過する排ガスを用いるので、
造粒飛灰は４００〜６００℃範囲に加熱される。

【００４０】本発明では、上述のように加熱制御するか
ら電気ヒーター等を補助熱源として使用する必要はな
い。

【００４１】

【実施例】

確認試験（１）：加熱時間の影響調査 本試験では、小型電気炉を用いて、ＨＣｌ濃度１０００
ｐｐｍ、水分２０％の疑似排ガス中で飛灰を加熱し、ダ
イオキシン類の分解に及ぼす加熱時間の影響を調査し
た。

【００４２】加熱条件として、造粒飛灰を５００℃に加
熱しつつ、３〜６０分間の範囲で加熱した。試験結果を
図２に示す。

【００４３】ここで、実施例は、飛灰造粒装置８で粒径
１０〜２０ｍｍに造粒し、造粒飛灰を加熱処理した後の
造粒飛灰中のダイオキシン類濃度を測定し、毒性等価換
算濃度に換算したものである。

【００４４】比較例は、電気集塵機の下部より排出され
た粉体飛灰を同様の条件で加熱処理した場合のダイオキ
シン類濃度を測定し、毒性等価換算濃度に換算したもの
である。

【００４５】図２より、実施例および比較例共に、加熱
時間が増加するのに従って毒性等価換算濃度は著しく減
少することが認められた。特に造粒飛灰の減少は著し
く、加熱時間約１０分で毒性等価換算濃度は0.01ng-Teq
/g以下が達成された。

【００４６】一方、造粒しない粉体飛灰は0.01ng-Teq/g
以下となるのに、２０分以上を要した。

【００４７】確認試験（２） 本試験では、確認試験（１）と同様の条件で飛灰を造粒
し、図１に示す飛灰処理装置を用いて、ボイラ１内を通
過する約６００℃の燃焼排ガスにより、加熱温度５００
℃で２０分間加熱した場合（実施例）と、造粒も加熱も
しない場合（比較例）における飛灰中のダイオキシン類
濃度を調査した。

【００４８】表１に試験結果を示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１より、実施例では飛灰中の毒性等価換
算濃度は0.003ng-Teq/g が得られ、十分低い値に低減さ
れ無害化された。

【００５１】一方、電気集塵機の下部より排出された集
塵灰（飛灰）を採取し、前述の処理を施していない比較
例では、毒性等価換算濃度は1.2ng-Teq/g と高い値であ
った。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、飛灰造粒装置にて飛灰
を造粒した後に、ボイラ内に設置される飛灰加熱装置に
造粒飛灰を供給し、ボイラ内を通過する燃焼排ガスによ
って４００〜６００℃に精度良く加熱できるから、ダイ
オキシン等の有機塩素化合物を熱分解でき、信頼性の高
い無害化処理が可能となる。

【００５３】造粒飛灰は、ボイラ内を通過する排ガスに
曝されても飛灰は飛散しないから、ボイラ内に設置され
る飛灰加熱装置の設置場所の制約が解消でき、また伝熱
効率が向上して飛灰処理能力を大幅に向上できる。更
に、飛灰中の低融点凝集性物質が溶融しても大規模な飛
灰の融着が発生しないから、円滑な飛灰処理が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ごみ焼却炉内に本発明の一実施形態である飛灰
処理装置を組み込んで、飛灰処理している状況を示す図
である。

【図２】ダイオキシン類の熱分解に及ぼす加熱時間の影
響を調査した結果を示す図である。

【符号の説明】

１ ボイラ ２ 有害ガス処理装置 ３ 集塵装置 ４ 煙突 ５ 飛灰搬送装置 ６ 飛灰加熱装置 ７ スクリューフィーダー ８ 飛灰造粒装置 ９ 電気ヒーター １０ 誘引送風機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ごみ焼却炉から回収される飛灰を加
   熱して、飛灰中に含まれるダイオキシン等の有機塩素化
   合物を熱分解するごみ焼却炉の飛灰処理方法において、 飛灰を造粒し、次いで造粒された飛灰をボイラ内に供給
   し、ボイラ内を通過する燃焼排ガスにより４００〜６０
   ０℃に加熱することを特徴とするごみ焼却炉の飛灰処理
   方法。
2. 【請求項２】 飛灰の造粒径を３〜５０ｍｍとする
   ことを特徴とする請求項1 に記載のごみ焼却炉の飛灰処
   理方法。
3. 【請求項３】 集塵装置を備えたごみ焼却炉の飛灰
   処理装置において、 集塵装置により集塵された飛灰を造粒する飛灰造粒装置
   と、ボイラ内に設置され、上面がボイラ内に開放された
   造粒飛灰を加熱する飛灰加熱装置と、集塵装置より回収
   された飛灰を飛灰造粒装置、次いで飛灰加熱装置に搬送
   する飛灰搬送装置を備えたことを特徴とする飛灰処理装
   置。