(57)【要約】【課題】燃焼排ガス中の飛灰が活性炭を多量に含む場合でも、その飛灰に含まれる重金属を安定的に処理し、飛灰の水銀含有量が多い場合でも飛灰からの水銀の溶出を防止する。【解決手段】活性炭の投入により排ガス中に含まれる水銀を処理させるための活性炭投入装置２６、２７よりも下流側の排ガス経路１３の排ガス中に含まれる飛灰を捕集するフィルタ１４と、フィルタ１４から排出される飛灰を加熱して、この飛灰に含まれる水銀を揮発させる加熱装置４７と、加熱装置４７にて揮発された水銀を回収する回収装置４８と、加熱装置４７から排出される飛灰にキレート剤を投入して飛灰中の重金属を固定化処理する重金属処理設備４２とを有する。重金属処理設備４２は、水銀を処理するための活性炭を多量に投入したときに生じた飛灰を固定化処理するときのキレート剤の投入量を、それよりも飛灰における活性炭の含有量が少ない場合に比べて増大させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉からの排ガス経路に向けて活性炭を投入することで、排ガス中に含まれる水銀を活性炭により吸着処理させるための活性炭投入装置と、
活性炭投入装置よりも下流側の排ガス経路に設けられて、水銀を吸着した活性炭と焼却炉における焼却処理により発生した重金属とを含む飛灰を捕集するフィルタと、
フィルタから排出される飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を飛灰から取り出して回収する水銀除去装置と、
水銀除去装置から排出される飛灰にキレート剤を投入して飛灰中の重金属を固定化処理する固定化装置とを有することを特徴とする飛灰処理設備。
【請求項２】
水銀除去装置は、フィルタから排出される飛灰を加熱して、この飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を揮発させる加熱装置と、加熱装置にて揮発された水銀を回収する回収装置とを有することを特徴とする請求項１記載の飛灰処理設備。
【請求項３】
飛灰に含まれる活性炭濃度および水銀濃度が所定濃度以上のときに、フィルタから排出される飛灰を水銀除去装置に供給するとともに、飛灰に含まれる活性炭濃度および水銀濃度が前記所定濃度未満のときは、フィルタから排出される飛灰を水銀除去装置に供給せずに固定化装置に供給する飛灰供給装置を有することを特徴とする請求項１または２記載の飛灰処理設備。
【請求項４】
排ガスにおける水銀濃度の異常な増大を検知した場合に、焼却炉からの排ガス経路に向けて活性炭を投入することで、排ガスに含まれる水銀を活性炭によって吸着処理し、
水銀を吸着した活性炭と焼却炉における焼却処理により発生した重金属とを含む飛灰をフィルタによって捕集し、
フィルタから排出される飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を飛灰から取り出して回収し、
水銀を除去させた後の飛灰に対しキレート剤によって重金属の固定化処理を行うことを特徴とする飛灰処理方法。
【請求項５】
フィルタから排出される飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を飛灰から取り出して回収するときに、
フィルタから排出される飛灰を加熱して、この飛灰に含まれる水銀を揮発させ、
揮発した水銀を回収することを特徴とする請求項４記載の飛灰処理方法 。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は飛灰処理設備および飛灰処理方法に関し、特に燃焼排ガス中の水銀を活性炭に吸着させて除去することにより生じる飛灰を捕集した後に、その捕集された飛灰を処理するための、飛灰処理設備および飛灰処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物や石炭を燃焼した場合に発生する燃焼排ガスは、水銀を含むことがある。大気汚染を防止する観点から、環境への水銀排出量を監視し、燃焼排ガス中の水銀濃度が異常に増大したならば、そのことを早期に検出して対処することが必要である。
【０００３】
たとえば、廃棄物焼却炉において、日常的に焼却処理されている一般廃棄物には水銀はほとんど含まれていない。このため、通常は、特別な水銀対策を施さなくても、燃焼排ガス中の水銀濃度は問題のあるレベルには到達しない。そこで、特別な場合、たとえば水銀を含有する廃棄物が焼却炉のごみピットに投棄され、燃焼排ガス中の水銀量が急上昇する異常時に、そのことを早期に検出し、その検出があったときにのみ特別な水銀除去対策を施して、燃焼排ガスから水銀を除去すれば足りる。
【０００４】
このような対策を施した装置として、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の水銀除去システムは、煙道に流通される排ガスに含まれる水銀の濃度を検出する水銀連続分析計と、水銀連続分析計により検出される水銀濃度が所定濃度を超えたときに、水銀吸着用の活性炭を煙道へ投入する経路を開く手段とを備える。水銀連続分析計は、燃焼排ガス中の可溶性水銀塩等の各種水銀化合物を原子状水銀に還元したうえで、この還元された原子状水銀と、燃焼排ガス中に元々存在していた原子状水銀との合計の濃度を検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１３３０８号公報（請求項１、段落００２４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃焼排ガス中には飛灰が含まれる。この飛灰は、廃棄物等に含まれていた重金属を含むことが多い。重金属としては、カドミウム、鉛、六価クロム、ヒ素、水銀などが挙げられる。これに加えて、高濃度の水銀を除去するために燃焼排ガス中へ活性炭を投入すると、それによっても飛灰が発生する。そして、排ガスから捕集した飛灰にキレート剤等の重金属固定剤を添加して、飛灰に含まれる上述の重金属を固定化処理することが行われている。
【０００７】
ところが、水銀除去のために燃焼排ガス中へ投入されることで、捕集された飛灰に含まれることになる活性炭は、重金属の固定化処理のためのキレート剤を吸着してしまう。このため、重金属を安定に処理することが困難となる。
【０００８】
この点を解決するためには、活性炭を多く含む飛灰に対し、重金属を固定化処理するためのキレート剤の添加量を増やせは良いと考えられる。
【０００９】
しかし、活性炭及び水銀の含有量が多い飛灰では、重金属を固定化処理するためのキレート剤の添加量を増やすと、それによって処理後の飛灰から水銀が溶出するという新たな問題点が発見されている。
【００１０】
そこで本発明は、このような問題点に鑑みて、燃焼排ガス中の飛灰が活性炭を多量に含み、したがって飛灰における水銀含有量が多い場合でも、活性炭の多量化に対応して飛灰中の重金属の固定化処理のためのキレート剤などの重金属固定剤の添加量を増やしたときの、飛灰からの水銀の溶出を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために本発明の飛灰処理設備は、
焼却炉からの排ガス経路に向けて活性炭を投入することで、排ガス中に含まれる水銀を活性炭により吸着処理させるための活性炭投入装置と、
活性炭投入装置よりも下流側の排ガス経路に設けられて、水銀を吸着した活性炭と焼却炉における焼却処理により発生した重金属とを含む飛灰を捕集するフィルタと、
フィルタから排出される飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を飛灰から取り出して回収する水銀除去装置と、
水銀除去装置から排出される飛灰にキレート剤を投入して飛灰中の重金属を固定化処理する固定化装置とを有することを特徴とする。
【００１２】
このようなものであると、水銀除去装置によって、フィルタから排出される飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を飛灰から取り出して回収するものであるため、その飛灰における水銀の含有量を低減させることができる。このため、水銀の含有量が多いことにもとづく飛灰からの水銀の溶出を防止したうえで、固定化装置によって飛灰中の重金属の固定化処理を行うことができる。
【００１３】
本発明によると、水銀除去装置は、フィルタから排出される飛灰を加熱して、この飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を揮発させる加熱装置と、加熱装置にて揮発された水銀を回収する回収装置とを有することが好適である。
【００１４】
このようなものであると、フィルタから排出される飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を確実に飛灰から取り出して回収することができる。
【００１５】
本発明の飛灰処理設備は、飛灰に含まれる活性炭濃度および水銀濃度が所定濃度以上のときにフィルタから排出される飛灰を水銀除去装置に供給するとともに、飛灰に含まれる活性炭濃度および水銀濃度が前記所定濃度未満のときはフィルタから排出される飛灰を水銀除去装置に供給せずに固定化装置に供給する飛灰供給装置を有することが好適である。
【００１６】
このようなものであると、飛灰における水銀の含有量が少なく、したがってキレート剤の投入時に飛灰からの水銀の溶出のおそれが低い場合には、飛灰からの水銀除去処理を省略して、重金属の固定化処理を効率良く行うことができる。
【００１７】
本発明の飛灰処理方法は、
排ガスにおける水銀濃度の異常な増大を検知した場合に、焼却炉からの排ガス経路に向けて活性炭を投入することで、排ガスに含まれる水銀を活性炭によって吸着処理し、
水銀を吸着した活性炭と焼却炉における焼却処理により発生した重金属とを含む飛灰をフィルタによって捕集し、
フィルタから排出される飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を飛灰から取り出して回収し、
水銀を除去させた後の飛灰に対しキレート剤によって重金属の固定化処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
このようにすると、フィルタから排出される飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を飛灰から取り出して回収するため、その飛灰における水銀の含有量を低減させることができる。このため、水銀の含有量が多いことにもとづく飛灰からの水銀の溶出を防止したうえで、飛灰中の重金属の固定化処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、フィルタから排出される飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を飛灰から取り出して回収するため、その飛灰における水銀の含有量を低減させることができる。このため、飛灰中の重金属処理のためにキレート剤の添加量を増やした場合であっても、水銀の含有量が多いことにもとづく飛灰からの水銀の溶出を防止したうえで、飛灰中の重金属の固定化処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の飛灰処理設備を含む、廃棄物焼却設備を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示す廃棄物処理設備は、焼却炉１１と、焼却炉１１からの排ガス経路１３に設けられて、排ガス中に含まれる飛灰を捕集するバグフィルタ１４と、バグフィルタ１４からの排ガスを誘引する煙突１５とを有する。バグフィルタ１４にて捕集された飛灰には、重金属や、後述する水銀を吸着した活性炭などが含まれる。排ガス経路１３はダクトなどによって構成される。焼却炉１１には、排熱回収のための、図示を省略したボイラーが設けられている。
【００２２】
焼却炉１１は、ホッパ構造のごみ投入口１７と、焼却部１８と、投入口１７から投入されたごみ１９を焼却部１８へ送り込むための送込み装置２０と、焼却灰の排出口２１とを備える。２２は燃焼灰受け槽である。焼却部１８には、火格子２３が設けられている。
【００２３】
排ガス経路１３における、バグフィルタ１４よりも上流側の位置には、活性炭の投入口２６が設けられている。２７は活性炭タンクで、燃焼排ガス中の水銀を吸着することができる活性炭を貯留可能であるとともに、この活性炭を、弁２８を介して投入口２６に供給可能である。これらによって、活性炭投入装置が構成されている。
【００２４】
３１は水銀検知装置であり、燃焼排ガス中に水銀が多量に含まれるか否かを連続的に検知可能である。水銀検知装置３１は、水銀量を分析するための水銀分析装置３２と、同装置３２への試料ガスの取込み部３３とを有する。
【００２５】
水銀検知装置３１の取込み部３３は、図示のように、排ガス経路１３における、バグフィルタ１４よりも上流側かつ活性炭の投入口２６よりも上流側の位置に設けることが好ましい。なお、水銀検知装置３１の取込み部３３は、バグフィルタ１４よりも下流側であっても良い。
【００２６】
３４は制御部であって、水銀検知装置３１の検知結果にもとづいて、弁２８の開度を調節するものである。制御部３４には、水銀検知装置３１の水銀分析装置３２からの検知信号ライン３５と、弁２８への制御信号ライン３６とが接続されている。
【００２７】
排ガス経路１３における、バグフィルタ１４よりも上流側の位置には、処理剤の投入口３８が設けられている。３９は処理剤タンクで、貯留している処理剤を、弁４０を介して投入口３８に供給可能である。処理剤としては、たとえば消石灰［Ｃａ（ＯＨ）２］を用いることができる。この処理剤が投入口３８から排ガス経路１３に吹き込まれることで、ＳＯｘやＨＣｌと処理剤の反応生成物、未反応処理剤などを含む飛灰がバクフィルタ１４によって捕集される。
【００２８】
バグフィルタ１４によって捕集された飛灰（集じん灰）は、バグフィルタ１４から排出されたうえで、重金属の固定化処理に供される。４２はそのための重金属処理設備で、バグフィルタ１４上に堆積した飛灰を強制的に払い落す為のダスト払い落とし装置（例えば、逆洗するための逆洗装置４３）と、払落し操作によりバグフィルタ１４から排出される飛灰の貯留槽４４と、貯留槽４４から排出される飛灰を一時的に貯留するクッションホッパ４５と、クッションホッパ４５に設置された濃度検出装置４６と、クッションホッパ４５からの飛灰を加熱して、この飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部を揮発させる加熱装置４７と、加熱装置４７にて揮発された水銀を回収する回収装置４８と、キレート剤の供給装置４９と、加熱装置４７からの飛灰であって含有水銀の少なくとも一部を揮発除去させた飛灰と供給装置４７からのキレート剤とを混練させるための混練装置５０と、混練装置５０からの処理済飛灰を受ける飛灰受け槽５１とを有する。なお、クッションホッパ４５または濃度検出装置４６は、省略されても良い。また、濃度検出装置４６は、貯留槽４４に設置しても良い。加熱装置４７と回収装置４８とによって水銀除去装置を構成している。また、キレート剤の供給装置４９と混練装置５０とによって重金属の固定化装置を構成している。ダスト払い落とし装置は、バグフィルタ１４上に堆積した飛灰を圧縮空気パルスジェットにより払い落とすパルス式装置であっても良い。
【００２９】
加熱装置４７は、飛灰を加熱することにより、飛灰に含まれる水銀の少なくとも一部、望ましくはその大部分を、気化すなわち揮発させるためのものである。この目的のために、加熱装置４７は、飛灰を３００〜４５０℃程度で加熱するものなどであることが好適である。
【００３０】
回収装置４８は、気体の状態の水銀を、たとえば活性炭に吸着させることによって回収するものである。なお、水銀を回収するための手段は、活性炭吸着に限られるものではなく、適宜のものを採用することができる。
【００３１】
クッションホッパ４５は、加熱装置４７に対して所要量の飛灰をバッチ式あるいは連続式で供給するものである。あるいはクッションホッパ４５は、濃度検知装置４６によって検知された飛灰中の活性炭含有量および水銀含有量が所定の濃度以上のときに飛灰を加熱装置４７に送り、所定の濃度未満のときは、飛灰を加熱装置４７に送らずに図示のバイパス経路５２によって直接混練装置５０に供給するものであってもよい。そのための制御は、制御部３４によって行うことも可能であるし、他の制御手段によって行うことも可能である。
【００３２】
他の制御手段として、例えば、活性炭供給量やバグフィルタ上流の排ガス中の水銀濃度などから、バグフィルタ１４にて捕集された飛灰中に含まれる活性炭量および水銀量の移動平均を算出し、払落しにより排ガス経路１３の外に排出された飛灰におけるが活性炭量または水銀量が規定量を超過しているかを判断するように構成された制御手段を挙げることができる。
【００３３】
このような構成において、投入口１７から焼却炉１１に投入される「ごみ」には重金属が含まれていることがある。この重金属は、燃焼炉１１の排出口２１から排出される焼却灰よりも、むしろ燃焼炉１１からの排ガス中の飛灰により多く含まれた状態で、経路１３に向けて排出される。経路１３では、重金属を含む飛灰がバグフィルタ１４によって捕集される。
【００３４】
例えば、燃焼炉１１に水銀を含有するごみが投入されると、その水銀は炉内の熱によって蒸発し、燃焼ガス中に蒸散する。その結果、燃焼排ガス中の水銀量が急増する。すると、多量の水銀を含む燃焼排ガスが、水銀を含む試料ガスとして、水銀検知装置３１の取り込み部３３から水銀分析装置３２に取り込まれる。水銀分析装置３２は水銀の濃度を検知し、その検知信号が制御部３４に送られる。それを受けて制御部３４は、弁２８を開いてタンク２７内の活性炭を燃焼排ガス流路１３に吹き込みなどによって投入し、水銀の吸着を行わせる。それによって、燃焼排ガスにおける水銀が急増した場合に、迅速に吸着除去を行うことが可能である。つまり、水銀検知装置３１が水銀濃度についての規定値以上の急激なピーク、例えば１分以内に水銀濃度約０．０１ｍｇ／ｍ３Ｎ以上の急激なピークを検知した場合に、素早く活性炭の投入を行うことができる。なお、水銀は、燃焼排ガス経路１３に供給された活性炭に吸着されるほかに、排ガスに含まれる未燃焼炭素つまり未燃カーボンにも吸着される。
【００３５】
タンク２７からの活性炭は、排ガス経路１３におけるバグフィルタ１４よりも上流側の部分に投入するほかに、バグフィルタ１４の内部に供給しても良い。水銀は、排ガス温度を低下させることにより除去率が向上する。詳細には、排ガス温度を１７０℃以下にすることで、活性炭や未燃焼炭素などの飛灰へ水銀を効果的に吸着させることができる。水銀を吸着した活性炭や未燃焼炭素などの飛灰は、バグフィルタ１４によって捕集される。活性炭の投入量は、１０〜５００ｍｇ／ｍ３Ｎが適当である。すなわち、通常時は活性炭を投入しなくても水銀の排出量は問題にならないが、水銀量が急増した異常時にはこの程度の活性炭量が必要になる。なお、少量の水銀の発生が継続する場合には、弁２８の開度を小さく調節してそれに応じた少量の活性炭を連続的に投入することができ、水銀量が急増する異常時に活性炭の投入量を増大させればよい。
【００３６】
次に、バグフィルタ１４にて捕集された、重金属を含む飛灰と、水銀を吸着した活性炭および未燃焼炭素を含む飛灰とは、逆洗装置４３などにてバグフィルタ１４を逆洗することで、排ガス経路１３の外に排出される。つまり、バグフィルタ１４によって捕集されていた飛灰は、脱離落下されて、重金属処理設備４２の飛灰貯留槽４４へ排出され貯留される。なお、脱離落下された飛灰が、飛灰貯留槽４４をバイパスして、すなわち飛灰貯留槽４４を経由せずに、直接クッションホッパ４５に送られるものであっても差し支えない。
【００３７】
貯留槽４４またはクッションホッパ４５に貯留された飛灰には、カドミウム、鉛、六価クロム、ヒ素、水銀などの重金属及び活性炭が含まれる。この重金属が基準値以下となるように、重金属処理設備４２によってバッチ処理などにより処理する。そのときには、今回の処理中に、次回の処理分の飛灰をクッションホッパ４５にて一時貯留する。
【００３８】
処理に際しては、まず、クッションホッパ４５の内部の飛灰を加熱装置４７に供給し、これをたとえば３００〜４５０℃程度で加熱することにより、飛灰に含まれる水銀を気化すなわち揮発させる。気体の状態の水銀は、回収装置４８に供給され、活性炭に吸着されることなどにより回収される。
【００３９】
これにより、加熱装置４７から排出される飛灰は、水銀を多量には含まない状態で混練装置５０に供給される。そして、加熱装置４７からの飛灰と、供給装置４９からのキレート剤とを混練装置５０にて混練することで、重金属のキレート処理を行う。混練装置５０としては二軸パッド式や二軸ロッド式のものを好適に用いることができる。なお、加熱装置４７は飛灰中のダイオキシン類も分解除去することが可能である。
【００４０】
キレート処理のために混練装置５０に供給される飛灰は、加熱装置４７において少なくとも一部の水銀が除去されている。このため、この飛灰が水銀吸着用の活性炭を含み、この活性炭がキレート剤を吸着してしまうことから、重金属を安定に処理するためにキレート剤の添加量を増やしても、飛灰における水銀の含有量は十分に少なく、このため処理後の飛灰から水銀が溶出することを確実に防止することができる。
【００４１】
混練装置５０において重金属を固定するためのキレート処理が施された後の飛灰は、混練装置５０から受け槽５１へ排出される。
【００４２】
クッションホッパ４５に一時的に貯留される飛灰は、その全量を加熱装置４７に供給して加熱処理を施すことができる。あるいは、これに代えて、クッションホッパ４６に一時的に貯留される飛灰が上述した水銀の溶出が懸念される程度ほどに大量の水銀を含有する場合にのみ、加熱装置４７を用いた加熱処理を施すこともできる。
【００４３】
すなわち、クッションホッパ４５は、上述のように、飛灰に含まれる活性炭濃度および水銀濃度が所定濃度以上であるか否かを検知することができる濃度検出装置４６を備えた構成とすることができる。そしてクッションホッパ４５は、飛灰に含まれる活性炭濃度および水銀濃度が所定濃度以上のときに飛灰を加熱装置４７に供給するとともに、飛灰に含まれる活性炭濃度および水銀濃度が前記所定濃度未満のときはクッションホッパ４５から排出される飛灰を水銀除去装置としての加熱装置４７には供給せずに、飛灰供給装置を構成するバイパス経路５２によって固定化装置としての混練装置５０に直接供給する構成とすることができる。
【００４４】
クッションホッパ４５からの飛灰を加熱装置４７に供給するか、あるいは加熱装置４７に供給せずにバイパス経路５２によって混練装置５０に直接供給するかの制御は、制御部３４によって行うことができるし、または別の制御手段によって行うこともできる。
【００４５】
あるいは、バイパス経路５２を設けずに、飛灰に含まれる活性炭濃度および水銀濃度が前記所定濃度未満のときは、加熱装置４７による加熱は行わず、飛灰を単に加熱装置４７に通過させるだけの構成としても、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１１    焼却炉
１３    排ガス経路
１４    バグフィルタ
２６    投入口（活性炭投入装置）
２７    活性炭タンク（活性炭投入装置）
４７    加熱装置（水銀除去装置）
４８    水銀回収装置（水銀除去装置）
４９    キレート剤の供給装置（固定化装置）
５０    混練装置（固定化装置）
５２    バイパス経路（飛灰供給装置）
【図１】
2018065063.tif 000003