(57)【要約】【課題】煤塵の埋立処分量を低減でき、かつアルカリ薬剤の反応生成物を含まない煤塵を溶融処理する廃棄物処理装置であって、装置の構成がコンパクトとなる廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供する。【解決手段】廃棄物処理装置１は、廃棄物を熱分解するとともに残渣を溶融するガス化溶融炉２と、該ガス化溶融炉２と集塵装置４との間でガス化溶融炉２からの排ガスへアルカリ薬剤を吹きこむアルカリ薬剤を吹きこみ排ガスに含まれる酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を生成せしめるアルカリ薬剤供給装置３と、上記集塵装置４により捕集された上記反応生成物を含む煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級し上記反応生成物を微粒塵側に分離する分級装置５と、粗粒塵を上記ガス化溶融炉２に戻す粗粒塵帰還手段６とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱分解するとともに残渣を溶融するガス化溶融炉と、
上記ガス化溶融炉から排出される排ガスに含まれる煤塵を捕集する集塵装置と、
ガス化溶融炉と集塵装置との間で上記ガス化溶融炉からの排ガスへアルカリ薬剤を吹き込み排ガスに含まれる酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を生成せしめるアルカリ薬剤供給装置と、
上記集塵装置により捕集された上記反応生成物を含む煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級し上記反応生成物を微粒塵側に分離する分級装置と、
粗粒塵を上記ガス化溶融炉に戻す粗粒塵帰還手段と、
を備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】
廃棄物を焼却する焼却炉と、
上記焼却炉の焼却残渣を溶融する灰溶融炉と、
上記焼却炉から排出される排ガスに含まれる煤塵を捕集する集塵装置と、
焼却炉と集塵装置との間で上記焼却炉からの排ガスへアルカリ薬剤を吹き込み排ガスに含まれる酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を生成せしめるアルカリ薬剤供給装置と、
上記集塵装置により捕集された上記反応生成物を含む煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級し上記反応生成物を微粒塵側に分離する分級装置と、
粗粒塵を上記灰溶融炉に供給する粗粒塵供給手段と、
を備えることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項３】
廃棄物をガス化溶融炉で熱分解するとともに残渣を溶融する廃棄物処理方法であって、
上記ガス化溶融炉から排出される排ガスにアルカリ薬剤を吹き込み排ガスに含まれる酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を生成せしめるアルカリ薬剤供給工程と、
上記アルカリ薬剤供給工程の後に排ガスに含まれる上記反応生成物を含む煤塵を捕集する集塵工程と、
上記集塵工程により捕集された上記反応生成物を含む煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級し上記反応生成物を微粒塵側に分離する分級工程と、
粗粒塵を上記ガス化溶融炉に戻す粗粒塵帰還工程と、
微粒塵を安定化処理する安定化処理工程と、
を備えることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項４】
廃棄物を焼却炉で焼却し焼却残渣を灰溶融炉で溶融する廃棄物処理方法であって、
上記焼却炉から排出される排ガスにアルカリ薬剤を吹き込み排ガスに含まれる酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を生成せしめるアルカリ薬剤供給工程と、
上記アルカリ薬剤供給工程の後に排ガスに含まれる上記反応生成物を含む煤塵を捕集する集塵工程と、
上記集塵工程により捕集された上記反応生成物を含む煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級し上記反応生成物を微粒塵側に分離する分級工程と、
粗粒塵を上記灰溶融炉に供給する粗粒塵供給工程と、
微粒塵を安定化処理する安定化処理工程と、
を備えることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項５】
アルカリ薬剤供給工程で吹き込むアルカリ薬剤は粉末アルカリ薬剤であり、分級工程では、上記粉末アルカリ薬剤の粒度分布に基づき予め設定された分級点に基づいて分級することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の廃棄物処理方法。
【請求項６】
分級点は１０〜１２００μｍの範囲内で設定されることを特徴とする請求項５に記載の廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば都市ごみ、ごみ固形化燃料、産業廃棄物等の廃棄物を処理するのに最適な廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法に係り、特に廃棄物を熱分解、部分酸化し残渣を溶融するガス化溶融炉又は灰溶融炉を備えた焼却炉から排出される煤塵の埋立処分量を低減することができる廃棄物処理装置及び廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物の処理について、近年、環境問題から埋立処分場の新規建設が困難になり、埋立処分量を低減するために、廃棄物を溶融処理してスラグ化する施設が多々建設されている。このような廃棄物を溶融処理する施設には下記の２種類の形式がある。
【０００３】
１）ガス化溶融炉で、廃棄物を熱分解し残渣を溶融する形式
２）焼却炉で廃棄物を焼却した後、灰溶融炉で焼却残渣及び煤塵を溶融する形式
しかし、どちらの形式も埋立処分が無くなるわけではなく、ガス化溶融炉や焼却炉の排ガスに含まれ捕集された煤塵を埋立処分している。埋立処分量をさらに低減するために排ガス中の煤塵を捕集してその一部をガス化溶融炉や灰溶融炉に帰還して溶融しスラグ化することが行われている。
【０００４】
一方、ガス化溶融炉や焼却炉から排出される排ガスには、塩化水素および硫黄酸化物等の酸性物質が含まれており、これらを除去するために集塵機の手前で排ガスにアルカリ性の薬剤（以下「アルカリ薬剤」という）を吹き込むことが行われている。アルカリ薬剤としては、消石灰や重曹などの粉末薬剤や、苛性ソーダ水溶液や水酸化マグネシウム水溶液などの液体薬剤が用いられるが、価格が安いことから消石灰粉末を使用することが多い。アルカリ薬剤は排ガス中の酸性物質と反応し、反応生成物が生成し、該反応生成物は炉から飛散した灰分（飛灰）とともに集塵機で捕集される。したがって、ガス化溶融炉や焼却炉の集塵機で捕集した煤塵には、飛灰の他にアルカリ薬剤の反応生成物が含まれている。
【０００５】
排ガス中の煤塵の一部をガス化溶融炉や灰溶融炉に供給して溶融する場合に、煤塵にアルカリ薬剤の反応生成物が含まれていると、反応生成物は溶融処理すると分解されて酸性物質が生成され排ガスに戻ってしまう。これを回避するために、アルカリ薬剤の反応生成物を含まない煤塵のみをガス化溶融炉や灰溶融炉に供給して溶融処理するような方策が採られている。
【０００６】
煤塵の埋立処分量を低減でき、かつアルカリ薬剤の反応生成物を含まない煤塵を溶融処理する廃棄物処理装置として、特許文献１および特許文献２に記載のものが知られている。
【０００７】
図１１は特許文献１に記載された廃棄物処理装置の構成の概要を示す図である。特許文献１の廃棄物処理装置１００では、ガス化溶融炉１０１から排出される排ガスを処理する装置として、該排ガスに含まれている大部分の煤塵を捕集する遠心力集塵機（サイクロン）１０２と、該遠心力集塵機１０２からの排ガスにアルカリ薬剤としての消石灰を吹き込むアルカリ薬剤供給装置１０３と、消石灰の反応生成物を含む残りの煤塵を捕集するろ過集塵機（バグフィルタ）１０４とが設けられている。
【０００８】
上流側の上記遠心力集塵機１０２で捕集した大部分の煤塵は煤塵帰還手段１０５によりガス化溶融炉１０１へ帰還され溶融処理が施されてスラグとなる。また、下流側のろ過集塵機１０４で捕集された残りの煤塵は、安定化処理装置１０６によって、重金属類の溶出を防止するための安定化処理が施された後に埋立処分される。特許文献１では、大部分の煤塵を溶融処理しスラグとするため、その分、埋立処分量を低減できることとしている。
【０００９】
図１２は、特許文献２に記載された廃棄物処理装置の構成の概要を示す図である。特許文献２の廃棄物処理装置２００では、焼却炉２０１から排出される排ガスを処理する装置として、該排ガスに含まれる煤塵を捕集する第１バグフィルタ２０２と、該第１バグフィルタ２０２を通過した排ガスにアルカリ薬剤としての消石灰を吹き込むアルカリ薬剤供給装置２０３と、消石灰の反応生成物を主に含む煤塵（飛灰）を捕集する第２バグフィルタ２０４とが設けられている。
【００１０】
上流側の第１バグフィルタ２０２で捕集された煤塵は、焼却炉２０１で生じた焼却灰とともに灰溶融炉２０５で溶融処理されスラグにされる。また、下流側の第２バグフィルタ２０４で捕集された消石灰の反応生成物を主に含む飛灰は、安定化処理装置２０６によって、重金属類の溶出を防止するための安定化処理が施された後に埋立処分される。特許文献２では、第１バグフィルタ２０２で捕集した煤塵を溶融処理しスラグとするため、その分、埋立処分量を低減できることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２３２００７
【特許文献２】特公平７−１０３９８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、特許文献１においては、遠心力集塵機とろ過集塵機を設けており、また、特許文献２においては第１バグフィルタと第２バグフィルタを設けている。すなわち、特許文献１および特許文献２では、アルカリ薬剤の反応生成物を含まない煤塵をガス化溶融炉又は灰溶融炉へ戻すために排ガス中の煤塵を２段階で設けた集塵機により捕集している。しかし、このように集塵機を２段階で設けることは、廃棄物処理施設を新設する場合には、装置のために大きい設置面積が必要となり、また、建設費が嵩むという問題がある。また、既存の廃棄物処理施設を改造する場合には、機器のレイアウトの上で設置が困難であるという問題がある。
【００１３】
本発明は、かかる状況を鑑み、煤塵の埋立処分量を低減でき、かつアルカリ薬剤の反応生成物を含まない煤塵を溶融処理する廃棄物処理装置であって、装置の構成がコンパクトとなる廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
＜第一発明＞
第一発明に係る廃棄物処理装置は、廃棄物を熱分解するとともに残渣を溶融するガス化溶融炉と、上記ガス化溶融炉から排出される排ガスに含まれる煤塵を捕集する集塵装置と、ガス化溶融炉と集塵装置との間で上記ガス化溶融炉からの排ガスへアルカリ薬剤を吹き込み排ガスに含まれる酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を生成せしめるアルカリ薬剤供給装置と、上記集塵装置により捕集された上記反応生成物を含む煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級し上記反応生成物を微粒塵側に分離する分級装置と、粗粒塵を上記ガス化溶融炉に戻す粗粒塵帰還手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
かかる第一発明によれば、分級装置で分級された粗粒塵を粗粒塵帰還手段によってガス化溶融炉に戻して溶融処理を施すので、分級装置で分級された微粒塵のみが埋立処分されることとなる。したがって、粗粒塵をガス化溶融炉に戻さない場合と比較して、煤塵の埋立処分量を低減できる。また、第一発明では、一機の集塵装置および分級装置を設ければよく、従来のように二機の集塵装置を設ける必要がないので、その分、廃棄物処理装置をコンパクトにすることができる。
【００１６】
また、アルカリ薬剤供給装置を備えるので、上記排ガスへアルカリ薬剤を吹き込むことによって、該排ガスに含まれる有害な酸性物質を中和して除去することができる。さらに、分級装置により酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を微粒塵側に分級するので、粗粒塵側に分級されたアルカリ薬剤の反応生成物を含まない煤塵のみをガス化溶融炉に戻して溶融処理を施すことができ、反応生成物がガス化溶融炉に供給されないので、反応生成物がガス化溶融炉内で分解されて酸性物質が発生し排ガス中に戻ることを防止できる。
【００１７】
＜第二発明＞
第二発明に係る廃棄物処理装置は、廃棄物を焼却する焼却炉と、上記焼却炉の焼却残渣を溶融する灰溶融炉と、上記焼却炉から排出される排ガスに含まれる煤塵を捕集する集塵装置と、焼却炉と集塵装置との間で上記焼却炉からの排ガスへアルカリ薬剤を吹き込み排ガスに含まれる酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を生成せしめるアルカリ薬剤供給装置と、上記集塵装置により捕集された上記反応生成物を含む煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級し上記反応生成物を微粒塵側に分離する分級装置と、粗粒塵を上記灰溶融炉に供給する粗粒塵供給手段とを備えることを特徴としている。
【００１８】
かかる第二発明によれば、分級装置で分級された粗粒塵を粗粒塵供給手段によって灰溶融炉に供給して溶融処理を施すので、分級装置で分級された微粒塵のみが埋立処分されることとなる。したがって、粗粒塵を灰溶融炉に供給しない場合と比較して、煤塵の埋立処分量を低減できる。また、第二発明では、一機の集塵装置および分級装置を設ければよく、従来のように二機の集塵装置を設ける必要がないので、その分、廃棄物処理装置をコンパクトにすることができる。
【００１９】
また、アルカリ薬剤供給装置を備えるので、上記排ガスへアルカリ薬剤を吹き込むことによって、該排ガスに含まれる有害な酸性物質を中和して除去することができる。さらに、分級装置により酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を微粒塵側に分級するので、粗粒塵側に分級されたアルカリ薬剤の反応生成物を含まない煤塵のみを灰溶融炉に戻して溶融処理を施すことができ、反応生成物が灰溶融炉に供給されないので、反応生成物が灰溶融炉内で分解されて酸性物質が発生し排ガス中に戻ることを防止できる。
【００２０】
＜第三発明＞
第三発明に係る廃棄物処理方法は、廃棄物をガス化溶融炉で熱分解するとともに残渣を溶融する廃棄物処理方法であって、上記ガス化溶融炉から排出される排ガスにアルカリ薬剤を吹き込み排ガスに含まれる酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を生成せしめるアルカリ薬剤供給工程と、上記アルカリ薬剤供給工程の後に排ガスに含まれ上記反応生成物を含む煤塵を捕集する集塵工程と、上記集塵工程により捕集された上記反応生成物を含む煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級し上記反応生成物を微粒塵側に分離する分級工程と、粗粒塵を上記ガス化溶融炉に戻す粗粒塵帰還工程と、微粒塵を安定化処理する安定化処理工程とを備えることを特徴としている。
【００２１】
かかる第三発明によれば、分級工程で分級された粗粒塵を粗粒塵帰還工程にてガス化溶融炉に戻して溶融処理を施すので、分級工程で分級された微粒塵のみが埋立処分されることとなる。したがって、粗粒塵をガス化溶融炉に戻さない場合と比較して、煤塵の埋立処分量を低減できる。また、第三発明では、一機の集塵装置および分級装置を設ければよく、従来のように二機の集塵装置を設ける必要がないので、第三発明に係る廃棄物処理方法に用いる廃棄物処理装置をコンパクトにすることができる。また、ガス化溶融炉から排出される排ガスへアルカリ薬剤を吹き込むことによって、該排ガスに含まれる有害な酸性物質を中和して除去することができる。さらに、分級工程により酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を微粒塵側に分級するので、粗粒塵側に分級されたアルカリ薬剤の反応生成物を含まない煤塵のみをガス化溶融炉に戻して溶融処理を施すことができ、反応生成物がガス化溶融炉に供給されないので、反応生成物がガス化溶融炉内で分解されて酸性物質が発生し排ガス中に戻ることを防止できる。
【００２２】
＜第四発明＞
第四発明に係る廃棄物処理方法は、廃棄物を焼却炉で焼却し焼却残渣を灰溶融炉で溶融する廃棄物処理方法であって、上記焼却炉から排出される排ガスにアルカリ薬剤を吹き込み排ガスに含まれる酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を生成せしめるアルカリ薬剤供給工程と、上記アルカリ薬剤供給工程の後に排ガスに含まれ上記反応生成物を含む煤塵を捕集する集塵工程と、上記集塵工程により捕集された上記反応生成物を含む煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級し上記反応生成物を微粒塵側に分離する分級工程と、粗粒塵を上記灰溶融炉に供給する粗粒塵供給工程と、微粒塵を安定化処理する安定化処理工程とを備えることを特徴としている。
【００２３】
かかる第四発明によれば、分級工程で分級された粗粒塵を粗粒塵供給工程にて灰溶融炉に供給して溶融処理を施すので、分級工程で分級された微粒塵のみが埋立処分されることとなる。したがって、粗粒塵を灰溶融炉に供給しない場合と比較して、煤塵の埋立処分量を低減できる。また、第四発明では、一機の集塵装置および分級装置を設ければよく、従来のように二機の集塵装置を設ける必要がないので、第四発明に係る廃棄物処理方法に用いる廃棄物処理装置をコンパクトにすることができる。また、焼却炉から排出される排ガスへアルカリ薬剤を吹き込むことによって、該排ガスに含まれる有害な酸性物質を中和して除去することができる。さらに、分級工程により酸性物質とアルカリ薬剤との反応生成物を微粒塵側に分級するので、粗粒塵側に分級されたアルカリ薬剤の反応生成物を含まない煤塵のみを灰溶融炉に戻して溶融処理を施すことができ、反応生成物が灰溶融炉に供給されないので、反応生成物が灰溶融炉内で分解されて酸性物質が発生し排ガス中に戻ることを防止できる。
【００２４】
第三発明および第四発明では、アルカリ薬剤供給工程で吹き込むアルカリ薬剤は粉末アルカリ薬剤であり、分級工程では、上記粉末アルカリ薬剤の粒度分布に基づき予め設定された分級点に基づいて、粉末アルカリ薬剤の反応生成物を微粒塵側に分級することが好ましい。
【００２５】
粉末アルカリ薬剤の反応生成物の粒径は、該粉末アルカリ薬剤の粒径に大きく左右される。したがって、分級工程にて粉末アルカリ薬剤の反応生成物が微粒塵側に分級されるような分級点を粉末アルカリ薬剤の粒度分布に基づいて予め設定しておくことにより、該反応生成物が粗粒塵側に分級されないようにすることができる。この結果、該反応生成物がガス化溶融炉あるいは灰溶融炉へ供給されることがなくなるので、該反応生成物が溶融処理されて分解され酸性物質が生成することを回避できる。また、上記分級点は１０〜１２００μｍの範囲内で設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、排ガスに含まれる煤塵のうち、粗粒塵がガス化溶融炉あるいは灰溶融炉へ供給されて溶融処理が施されてスラグとなり、微粒塵のみが埋立処分されるので、煤塵の埋立処分量を大幅に低減することができる。また、本発明では、一機の集塵装置および分級装置を備えればよいので、従来のように二機の集塵装置を設ける場合と比較して、廃棄物処理装置をコンパクトにすることができる。この結果、廃棄物処理施設を新設する場合には、装置の設置面積を小さくすることができ、建設費の増大を抑制できる。また、既存の廃棄物処理施設を改造する場合においても、機器のレイアウト上、設置が容易となる。
【００２７】
また、本発明によれば、排ガス中の酸性物質とアルカリ薬剤が反応した反応生成物が混入した煤塵を分級する際、該反応生成物を微粒塵側に分級させることによって、該反応生成物がガス化溶融炉あるいは灰溶融炉へ供給されることが回避される。この結果、該反応生成物がガス化溶融炉内あるいは灰溶融炉内で分解されて酸性物質が再度生成されることを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第一実施形態に係る廃棄物処理装置を示す図である。
【図２】第二実施形態に係る廃棄物処理装置を示す図である。
【図３】消石灰の粒度分布を示す図である。
【図４】分級点と粗粒塵中のＣａ含有率の関係を示す図である。
【図５】従来における廃棄物処理装置を示す図である。
【図６】分級点と粗粒塵割合、粗粒塵中の塩素含有率の関係を示す図である。
【図７】分級点と粗粒塵割合×粗粒塵中の塩素含有率の関係を示す図である。
【図８】他の分級点と粗粒塵中のＣａ含有率の関係を示す図である。
【図９】分級点と混合灰中の塩素含有率の関係を示す図である。
【図１０】実施例における、集塵装置で捕集された煤塵の粒度分布を示す図である。
【図１１】従来における他の棄物物処理装置を示す図である。
【図１２】従来における他の廃棄物処理装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る廃棄物処理装置の実施形態を説明する。
【００３０】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態に係る廃棄物処理装置を示す図である。本実施形態に係る廃棄物処理装置１は、廃棄物を熱分解するとともに残渣を溶融するガス化溶融炉２と、該ガス化溶融炉２からの排ガスへアルカリ薬剤を吹きこむアルカリ薬剤供給手段としてのアルカリ薬剤供給装置３と、該アルカリ薬剤が吹き込まれた排ガスに含まれる煤塵およびアルカリ薬剤の反応生成物を捕集する集塵装置４と、該集塵装置４により捕集された煤塵および上記反応生成物を粗粒塵と微粒塵とに分級する分級装置５と、上記粗粒塵を上記ガス化溶融炉２に戻す粗粒塵帰還手段としての粗粒塵帰還路６と、上記微粒塵に後述の安定化処理を施す安定化処理装置７とを備える。
【００３１】
ガス化溶融炉２は、投入された廃棄物を熱分解して排ガスを排出する。該排ガスには、煤塵の他、塩化水素や硫黄酸化物等の有害な酸性物質が含まれている。また、該ガス化溶融炉２は、上記廃棄物の熱分解により生じた残渣そして分級装置５で分級された粗粒塵を溶融し、スラグとして外部に排出する。
【００３２】
アルカリ薬剤供給装置３は、ガス化溶融炉２と集塵装置４との間で該ガス化溶融炉２から排出された排ガスへアルカリ薬剤を吹きこむ。本実施形態では、アルカリ薬剤は、例えば、消石灰や重曹などの粉末アルカリ薬剤であるものとする。上記排ガスにアルカリ薬剤が吹き込まれることにより、該排ガスに含まれる酸性物質が中和され除去される。以下、該アルカリ薬剤と酸性物質との反応生成物を「アルカリ薬剤反応生成物」という。
【００３３】
集塵装置４は、アルカリ薬剤が吹き込まれた排ガスに含まれる煤塵を捕集する。この煤塵には、アルカリ薬剤反応生成物が混入しており、該反応生成物も集塵装置４によって捕集される。該集塵装置４としては、例えば、ろ過集塵装置などが挙げられる。集塵装置４を通過した排ガスは、煙突から外部へ放出される。
【００３４】
分級装置５は、予め設定された分級点に基づいて、集塵装置４により捕集された煤塵を粗粒塵と微粒塵に分級する。具体的には、上記分級点は後述するようにアルカリ薬剤の粒度分布に基づいて予め設定されており、分級装置５は、分級点以上の煤塵を粗粒塵として、該分級点未満の煤塵を微粒塵として分級する。分級装置５としては、例えば、振動ふるいや気流分級機などが挙げられ、種々の方式を採用することができる。本実施形態では、アルカリ薬剤反応生成物が微粒塵側に含まれるように分級されるように上記分級点が設定されている。
【００３５】
粗粒塵帰還路６は、分級装置５とガス化溶融炉２とを接続しており、搬送コンベア、空気輸送等により粗粒塵を搬送又は輸送し、ガス化溶融炉２内へ粗粒塵を供給するものである。上記分級装置５によって粗粒塵として分級された煤塵は該粗粒塵帰還路６を通ってガス化溶融炉２内へ戻される。ガス化溶融炉への粗粒塵の供給は、該粗粒塵の飛散を抑制するために燃焼空気と混合して吹き込むことによりなされるのが望ましい。該粗集塵は、主にガス化溶融炉２での熱分解により生じた飛灰であり、ガス化溶融炉２内に戻された後、溶融処理されスラグとして外部へ排出される。
【００３６】
安定化処理装置７は、分級装置５にて微粒塵として分級された煤塵やアルカリ薬剤反応生成物に、例えばキレート剤を添加して混練することにより、重金属の溶出を防止するための安定化処理を施す。そして、該安定化処理を施された微粒塵は埋立処分される。
【００３７】
本実施形態では、排ガスに含まれる煤塵を分級装置５によって粗粒塵と微粒塵とに分級し、粗粒塵をガス化溶融炉２へ帰還して溶融処理し、微粒塵を埋立処分するようにしたので、埋立処分量を低減することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、一機の集塵装置４により排ガス中の煤塵を捕集するため、従来のように集塵装置を直列に二機設置する場合と比較して、装置の構成がコンパクトであるので、設置面積を小さくでき、格段に安価な装置費用で、従来と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、一機の集塵装置４と分級装置５を設置するだけでよく、装置の構成がコンパクトであり、設置場所の自由度が高いので、既存の廃棄物処理施設への設置、改造も容易である。
【００３９】
また、本実施形態によれば、アルカリ薬剤反応生成物が混入した煤塵を分級する際、該反応生成物を微粒塵側に分級させることによって、該反応生成物がガス化溶融炉２に戻されることがなくなる。この結果、該反応生成物が分解されて酸性物質が再度生成されることを回避できる。
【００４０】
＜第二実施形態＞
本実施形態は、廃棄物が焼却炉で焼却され、焼却残渣および粗粒塵が灰溶融炉で溶融される点で、廃棄物の熱分解、そして残渣および粗粒塵の溶融がガス化溶融炉で行われる第一実施形態と異なっている。本実施形態では、第一実施形態と異なる点を中心に説明し、第一実施形態と同一の部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図２は、本実施形態に係る廃棄物処理装置を示す図である。図２に示されているように、本実施形態に係る廃棄物処理装置１’では、第一実施形態に係る廃棄物処理装置１のガス化溶融炉２に代えて、焼却炉８および灰溶融炉９が設けられている。焼却炉８は、投入された廃棄物を焼却して排ガスを排出する。該排ガスには、煤塵の他、塩化水素や硫黄酸化物等の酸性物質が含まれている。また、該焼却炉８は、廃棄物の焼却により生じた焼却残渣を排出する。該焼却残渣および分級装置５で分級された粗粒塵をスクリューコンベアまたはプッシャー等（図示せず）で灰溶融炉９へ投入し、溶融してスラグとして外部に排出する。
【００４２】
本実施形態では、分級装置５で粗粒塵として分級された煤塵は、粗粒塵供給手段としての粗粒塵供給路１０を通って灰溶融炉９に供給され、焼却残渣とともに溶融されてスラグとなる。そして、第一実施形態と同様に、分級装置５で煤塵を分級して、アルカリ薬剤反応生成物を含む微粒塵を埋立処分するようにしたので、埋立処分量を低減することができる。また、本実施形態においても、第一実施形態と同様に、装置の構成がコンパクトであり設置面積を小さくできること、そして、アルカリ薬剤反応生成物が分解されることがなく酸性物質が再度生成されないことは言うまでもない。
【００４３】
＜分級点の設定＞
以下、第一実施形態と第二実施形態における分級装置５の分級点の設定について説明する。アルカリ薬剤反応生成物の粒度は粉末アルカリ薬剤の粒度と同程度であることが多いので、粉末アルカリ薬剤の最大粒径以上を分級点として設定すれば、アルカリ薬剤反応生成物は微粒塵側に分級されることになる。
【００４４】
また、アルカリ薬剤として消石灰粉末を用いる場合、該消石灰粉末と排ガス中の塩化水素との反応生成物である塩化カルシウムは吸湿性があるので、反応生成物粒子が凝集して大きな粒子を生成することがある。このことを考慮して、分級点を消石灰粉末の最大粒径の２倍以上に設定すれば、消石灰粉末の反応生成物を確実に微粒塵側に分級することができる。
【００４５】
したがって、アルカリ薬剤供給装置３によって実際に吹き込まれる粉末アルカリ薬剤の粒度分布を予め調べておき、その最大粒径以上又は最大粒径の２倍以上を分級点として設定することにより、アルカリ薬剤反応生成物を微粒塵側に分級することができる。分級点の設定は、分級装置５が振動ふるいである場合には、ふるいの開き目を設定することにより、分級装置５が気流分粒機である場合には、該気流分粒機の回転数や空気量などの運転条件を設定することにより行うことが可能である。
【００４６】
粉末アルカリ薬剤として消石灰粉末を用いる場合についてさらに詳しく説明する。消石灰粉末は、消石灰製造会社によって粒度分布が異なる。図３は消石灰製造会社の例としてのＡ社、Ｂ社の消石灰粉末の粒度分布を示す図である。Ａ社製の消石灰粉末は細かく、最大粒径は２０μｍである。Ｂ社製の消石灰粉末の最大粒径は１００μｍである。また、日本工業規格JIS R 9001では、消石灰粉末の最大粒径を６００μｍと規定している。これらを考慮すると、消石灰粉末の最大粒径は２０〜６００μｍの範囲にある。
【００４７】
既述したように消石灰粉末の反応生成物粒子が凝集して大きな粒子を生成し得ることを考慮すると、消石灰粉末の最大粒径は２０〜６００μｍの範囲にあるので、消石灰粉末の反応生成物を微粒塵側に分級するための分級点を、消石灰粉末の最大粒径の２倍である２０〜１２００μｍの範囲内で設定することが好ましい。さらに、微粒塵側に分級される煤塵の量を少なくして埋立処分量を低減させるために、分級点をなるべく小さい値とすることを考慮すると、分級点を１０〜１２００μｍの範囲内で設定することが好ましい。以下、分級点の設定範囲について、さらに詳しく説明する。
【００４８】
＜分級点の設定範囲の上限＞
まず、分級点の設定範囲の上限について、詳しく説明する。図３に示す最大粒径が２０μｍであるＡ社製の消石灰粉末を使用している焼却炉設備の集塵装置で捕集した煤塵を分析した。分級装置には振動篩を用い篩目を変えて、煤塵を分級点２０μｍ、３０μｍ、４５μｍ、６５μｍ、９０μｍで分級し、粗粒塵中のカルシウム含有率を測定した。分級点と粗粒塵中のカルシウム含有率との関係を図４に示す。消石灰は水酸化カルシウムであり、反応生成物は塩化カルシウムや亜硫酸カルシウム等のカルシウム化合物なので、粗粒塵のカルシウム含有率の多寡を見ることにより、粗粒塵への消石灰粉末およびその反応生成物の混入の度合いが分かる。分級点が４０μｍより小さい場合には、粗粒塵のカルシウム含有率が大きく、粗粒塵側に消石灰およびその反応生成物が含まれていることを示している。分級点が４０μｍ以上では、粗粒塵のカルシウム含有率はほぼ一定であり、１２％であった。このことは、消石灰由来のカルシウムではなく、粗粒塵の灰分に含まれる珪酸カルシウムから由来するカルシウムが含まれていることを示している。
【００４９】
図４に示されるように、分級点４０μｍで分級すれば粗粒塵のカルシウム含有率を小さくすることができ、粗粒塵側に消石灰およびその反応生成物を含まないようにして、微粒塵側にこれらを含むように分離することができる。検討に用いたＡ社製の消石灰粉末の最大粒径が２０μｍであり、消石灰粉末の最大粒径の２倍の４０μｍで分級すれば、粗粒塵側に反応生成物を含まないように分離できる。すなわち、集塵装置により捕集した煤塵を分級する分級点を、消石灰粉末の最大粒径の２倍の寸法とすることにより、粗粒塵側に消石灰およびその反応生成物を含まないようにして、微粒塵側にこれらを含むように分離することができる。また、分級点を消石灰粉末の最大粒径の２倍の寸法よりさらに大きく設定すると、粗粒塵側に消石灰およびその反応生成物を含まないように分離できるが、微粒塵の量が増大し埋立処分量が増えるため、好ましくない。すなわち、分級点を設定する範囲の上限を消石灰粉末の最大粒径の２倍の寸法とすることが好ましい。日本工業規格JIS R 9001では、消石灰粉末の最大粒径を６００μｍと規定しているので、分級点を設定する範囲の上限は１２００μｍとすることが好ましい。
【００５０】
＜分級点の設定範囲の下限＞
集塵装置により捕集した煤塵を分級する分級点を、アルカリ薬剤粉末（例えば消石灰粉末）の最大粒径の２倍以上に設定すれば、アルカリ薬剤の反応生成物を確実に微粒塵側に分級することができる。一方、分級点を大きい寸法に設定すれば、反応生成物以外の微粒径の飛灰などの煤塵を多く微粒塵側に分級することになり、微粒塵の比率が大きくなり埋立処分量が多くなる。図３に示すＢ社製の消石灰は最大粒径が約１００μｍであるので、反応生成物を確実に微粒塵側に分級し、ガス化溶融炉又は灰溶融炉へ戻す粗粒塵に反応生成物を確実に含まないようにするには分級点を２００μｍ以上で分級することになるが、このことは微粒塵側に飛灰などの煤塵を多く分級することになり埋立処分量が多くなる。
そこで、ガス化溶融炉へ戻す粗粒塵に反応生成物が含まれる割合の許容範囲を明らかにして、その許容範囲内で反応生成物の混入した粗粒塵をガス化溶融炉へ戻すことにして、分級点を小さくすれば、微粒塵量が少なくなり埋立処分量を低減することができる。
【００５１】
ガス化溶融炉へ戻す粗粒塵に反応生成物が含まれる割合の許容範囲を調べる検討を、図５に示す従来の廃棄物処理装置を用いて行った。図５に示す従来の廃棄物処理装置は、ガス化溶融炉１０１から排出された排ガスにアルカリ薬剤を供給し、アルカリ薬剤の反応生成物を含む煤塵をろ過集塵機１０４により捕集し、捕集した煤塵の一部をガス化溶融炉１０１へ帰還させて溶融処理し、残りの煤塵を安定化処理した後に埋立処分するものである。捕集した煤塵にはアルカリ薬剤の反応生成物が含まれるので、ガス化溶融炉１０１へ帰還させる煤塵の帰還量が多いと、反応生成物が分解されて生成される酸性物質量が多くなり、排ガス中の酸性物質濃度が増大することになる。
【００５２】
アルカリ薬剤として図３に示すＢ社製の消石灰を用いた。ガス化溶融炉１０１へ帰還させる煤塵の帰還比率（帰還煤塵重量／全煤塵重量）を変えて、ガス化溶融炉１０１から排出される排ガス中の塩化水素濃度を計測し、排ガス中の塩化水素濃度を増加させない範囲で許容できる帰還比率を調べた結果、帰還比率２０重量％までガス化溶融炉１０１へ戻すことができることが分かった。帰還比率が２０重量％より大きいと、排ガス中の塩化水素濃度が増えるため好ましくない。
【００５３】
また、この時の煤塵中の塩素濃度は８重量％であったので、ガス化溶融炉へ戻すことが可能な煤塵に含まれる塩素量は、全煤塵重量×許容帰還比率０．２×煤塵中塩素濃度０．０８、すなわち、０．０１６×全煤塵重量と表すことができる。
【００５４】
ろ過集塵機１０４により捕集した煤塵を分級装置により分級し、粗粒塵をガス化溶融炉に戻すこととする場合に、粗粒塵に含まれる塩素量は上記の関係から０．０１６×全煤塵重量より少なければ、排ガス中の塩化水素濃度が増加することがなく問題がないことになる。すなわち、粗粒塵をガス化溶融炉に戻す際に、粗粒塵に含まれる塩素量の許容範囲は０．０１６×全煤塵重量の値以下である。
【００５５】
また、粗粒塵に含まれる塩素量は、全煤塵重量×分級した粗粒塵の割合×粗粒塵中の塩素濃度により求められる。分級点を数点変えて煤塵を分級し、分級した粗粒塵の割合と粗粒塵中の塩素濃度を測定した。分級点と、粗粒塵の割合及び粗粒塵中の塩素濃度との関係を図６に示す。○は粗粒塵の割合、△は粗粒塵中の塩素濃度である。
【００５６】
この粗粒塵の割合と粗粒塵中の塩素濃度の測定結果から求めた粗粒塵の割合×粗粒塵中の塩素濃度と、分級点との関係を図７に示す。粗粒塵に含まれる塩素量の許容範囲は０．０１６×全煤塵重量の値以下であるので、図７の点線で示すように分級点を１０μｍ以上にして分級した粗粒塵をガス化溶融炉に戻すことができる。すなわち、ガス化溶融炉を備えた廃棄物処理装置において、分級点の設定範囲の下限は１０μｍである。分級点を１０μｍとして分級した時の粗粒塵の割合は図６に示すように６０重量％であり、埋立処分する微粒塵は４０重量％となり、煤塵を分級しないでガス化溶融炉へ戻す場合には煤塵の８０重量％を埋立処分することに比べて、埋立処分量を大幅に低減することができる。
【００５７】
さらに、図２に示す灰溶融炉を備えた廃棄物処理装置において灰溶融炉へ供給する粗粒塵に含まれる塩素量の許容範囲を調べ、分級点の設定範囲の下限を検討した。焼却炉からの焼却残渣と、集塵装置により捕集された煤塵を分級した粗粒塵とを混合したものを混合灰といい、混合灰は灰溶融炉で溶融処理される。その際、混合灰中の塩素濃度が大きいと、炉内に溶融塩層が形成され内張耐火物に溶融塩が浸透して損耗が増大し耐火物の寿命が低下するなど問題が生じる。
【００５８】
この焼却炉の焼却残渣と煤塵の発生重量比率は６５：３５であり、焼却残渣中の塩素濃度は０．６重量％、煤塵中の塩素濃度は１５重量％である。焼却残渣と煤塵全量を混合した場合には混合灰中の塩素濃度は、（0.6×65＋15×35）／100＝5.6重量％となる。このような大きな混合灰中の塩素濃度では溶融塩層が形成され問題が生じる。混合灰中の塩素濃度を3.5重量％程度以下にすると、溶融塩層の形成が抑制され問題が生じないことが確認されている。そのため、混合灰中の塩素濃度を低くする必要があり、分級される粗粒塵に含まれる塩素量を低くすることが要求され、分級点との関係を明らかにする検討を行った。
【００５９】
図３に示すＡ社製の消石灰を用いて、ろ過集塵機により捕集した煤塵を分級装置により分級し、粗粒塵と焼却炉からの焼却残渣とを混合して混合灰とし灰溶融炉で溶融処理することを検討した。分級点を数点に変えて煤塵を分級し、分級した粗粒塵の割合と粗粒塵中の塩素濃度を測定した。分級点と、粗粒塵の割合及び粗粒塵中の塩素濃度との関係を図８に示す。○は粗粒塵の割合、△は粗粒塵中の塩素濃度である。
【００６０】
図８に示した粗粒塵の割合と粗粒塵中の塩素濃度の測定結果と、焼却残渣と煤塵の発生重量比率が６５：３５であることと、焼却残渣中の塩素濃度は０．６重量％であることとに基づき、分級された粗粒塵と焼却残渣との混合灰中の塩素濃度を求め、分級点との関係を図９に示す。
【００６１】
混合灰に含まれる塩素濃度の許容範囲は３．５重量％以下であるので、図９から分級点を１０μｍ以上にして分級した粗粒塵を焼却残渣と混合して灰溶融炉に供給することができる。すなわち、焼却炉と灰溶融炉を備えた廃棄物処理装置において、分級点の設定範囲の下限は１０μｍである。
【００６２】
ろ過集塵機により捕集した煤塵を分級装置により分級し、粗粒塵をガス化溶融炉又は灰溶融炉に供給する場合に、分級点の設定範囲を１０〜１２００μｍとすることにより、ガス化溶融炉又は灰溶融炉でアルカリ薬剤の反応生成物が分解して塩化水素など酸性物質が再度発生して排ガス中の酸性物質濃度が増加することや、灰溶融炉内で溶融塩層が形成されることを抑制することができ、さらに、埋立処分する微粒塵量を低減することができる。
【００６３】
第一実施形態および第二実施形態では、アルカリ薬剤は消石灰や重曹などの粉末薬剤であることとしたが、これに代えて、アルカリ薬剤として苛性ソーダ水溶液や水酸化マグネシウム水溶液などの液体薬剤を用いることも可能である。ガス化溶融炉あるいは焼却炉からの排ガスの温度は１５０℃以上であるので、該ガス化溶融炉あるいは焼却炉からの排ガスに液体薬剤が噴霧され供給されると、該排ガスに含まれる酸性物質とミスト状の液体薬剤との反応生成物は、水分が蒸発して固体粒子になり、集塵装置で捕集される。この粒子状の液体アルカリ薬剤の反応生成物も微粒塵側に濃縮しているので、上記の検討と同様に、分級点の設定範囲を１０〜１２００μｍに設定した分級装置で分級し、粗粒塵をガス化溶融炉又は灰溶融炉に供給し溶融処理し、アルカリ薬剤反応生成物を多く含む微粒塵を埋立処分するようにすることが好ましい。
【実施例】
【００６４】
第一実施形態で説明したような、ガス化溶融炉を備えた廃棄物処理施設にアルカリ薬剤として消石灰粉末を使用した場合の実施例を説明する。排ガスに吹き込む消石灰粉末としては図３に示すＢ社製の比較的粒径の粗い消石灰粉末を使用した。
【００６５】
図１０は、ガス化溶融炉から排出される排ガスから集塵装置で捕集された煤塵の粒度分布を示す図である。煤塵の粒度分布は炉の形式や廃棄物の種類、個々の炉毎の操業条件等により大きく異なるが、本実施例に係るガス化溶融炉から排出される煤塵は、粒度の細かい部類に属する。図１０に示されているように、煤塵の粒度分布は、７μｍと１００μｍ付近の２箇所に度数のピークがある。煤塵を電子顕微鏡で観察したところ、１００μｍ程度の大きな粒子は繊維状の物質が丸くなったものであったことから可燃性廃棄物の燃えかすであることが判った。また、７μｍ程度の小さな粒子は、消石灰と酸性物質との反応生成物やヒュームに由来するものであった。
【００６６】
分級点を１０μｍに調整し、分級した粗粒塵をガス化溶融炉へ燃焼空気と混合して吹込んだが、排ガス中の塩化水素濃度の上昇もなく、安定して溶融処理できた。また、本実施例を実施しない場合、すなわち、図５に示す従来の廃棄物処理装置のように捕集した煤塵を分級せず捕集煤塵の２０重量％以下の量をガス化溶融炉へ戻す場合には、煤塵の８０〜１００重量％を埋立処分しなければならないことに対して、本実施例では分級点を１０μｍとして分級し粗粒塵として捕集煤塵の６０重量％をガス化溶融炉へ戻すので、埋立処分する量を捕集煤塵の４０重量％に低減できる。
【００６７】
分級装置で分級された微粒塵は、重金属安定剤と水を混練して、重金属溶出を防止するための安定化処理を施した後、埋立処分した。ここで、安定化処理後の混練物は、埋立処分に係る環境基準を満足していた。
【符号の説明】
【００６８】
１，１’  廃棄物処理装置
２  ガス化溶融炉
３  アルカリ薬剤供給装置（アルカリ薬剤供給手段）
４  集塵装置
５  分級装置
６  粗粒塵帰還路（粗粒塵帰還手段）
８  焼却炉
９  灰溶融炉
１０  粗粒塵供給路（粗粒塵供給手段）
【図１】
2011127861.tif 000003
【図２】
2011127861.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011127861.tif 000008
【図７】
2011127861.tif 000009
【図８】
2011127861.tif 000010
【図９】
2011127861.tif 000011
【図１０】
2011127861.tif 000012
【図１１】
2011127861.tif 000013
【図１２】
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