(57)【要約】【課題】廃棄物の燃焼排ガスから捕集された脱塩残渣を貯留するための貯留槽におけるブリッジの発生及び腐食の発生を防止することが可能な脱塩残渣の貯留槽を提供する。【解決手段】本発明に係る脱塩残渣の貯留槽１は、この貯留槽１の下部１１を円錐、角丸錐または角錐形状とし、少なくとも前記下部１１をステンレス鋼により構成すると共に、前記下部１１を所定の温度に保温可能な加熱手段１２を設けたことを特徴とする。  ここで、前記加熱手段１２としては、貯留槽下部１１の外側表面１５の温度を６０〜９０℃に保温可能なものであることが好ましい。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物の燃焼排ガスから捕集された脱塩残渣を貯留するための貯留槽において、
貯留槽の下部を円錐、角丸錐または角錐形状とし、少なくとも前記下部をステンレス鋼により構成すると共に、前記下部を所定の温度に保温可能な加熱手段を設けたことを特徴とする脱塩残渣の貯留槽。
【請求項２】
加熱手段が、貯留槽下部の表面温度を６０〜９０℃に保温可能であることを特徴とする請求項１に記載の脱塩残渣の貯留槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の燃焼排ガスから捕集された脱塩残渣を貯留するのに好適な貯留槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
可燃性廃棄物を焼却炉またはガス化溶融炉で熱分解処理する際に発生する燃焼排ガスは、塩化水素やダイオキシン類等の有害物質を多量に含んでいる。そのため、燃焼排ガス中に水を噴霧して低温度（約１５０℃）にしてダイオキシン類の生成を抑止すると共に、消石灰を多量に吹き込むことにより塩化水素の濃度を下げる処理等を行っている。
【０００３】
そして最近では、図９に示すように、廃棄物処理施設の排ガス処理系統に集塵機を２段に設け、１段目の集塵機で飛灰を除去し、２段目の集塵機の手前に消石灰を吹き込んで塩化水素を除去するシステムが増えている。この場合には、１段目の集塵機で捕集された飛灰を溶融処理してスラグ化することにより、資源として再利用することが可能となる。また、２段目の集塵機で捕集された脱塩残渣（塩化水素と反応した消石灰及び未反応の消石灰の混合物）は、重金属安定化処理等が施された後に埋立て処分等される。
【０００４】
ここで、塩化水素と反応した消石灰は塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）となるが、塩化カルシウムは吸湿性が高い。そして、この吸湿性は温度が低いほど高くなる。そのため、２段目の集塵機で捕集された脱塩残渣は、処理前に貯留槽で一時的に貯留される際に温度が下がって吸湿するおそれがある。前述の様に、燃焼排ガス中への水噴霧により燃焼排ガス中の水分濃度が高くなっているので、脱塩残渣はより吸湿しやすい状況になっている。
【０００５】
ここで、脱塩残渣が吸湿すると、貯留槽内でブリッジを引き起こし、スムーズな排出が困難となるという問題がある。
【０００６】
このような問題に対して、貯留槽にヒータ等を設けて、脱塩残渣を所定の温度に保温し、吸湿を防止するという方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−７６９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の貯留槽にヒータ等を設けて、脱塩残渣を所定の温度に保温するという方法は、脱塩残渣が吸湿することで引き起こされるトラブルに対しては有効な対策であったが、貯留槽のヒータで加熱した部分に孔食と呼ばれる腐食が発生するという新たな問題を発生させた。
【０００８】
通常、鉄鋼材料はアルカリ環境下では不働態化するため腐食の懸念は少ないとされている。そのため、アルカリ性物質である消石灰を含む脱塩残渣の貯留槽には、最も一般的で安価な鉄鋼材料である炭素鋼が用いられてきた。孔食が進行すると貯留槽に孔が空くなどの深刻な事態となるが、脱塩残渣によって腐食が発生する原因が不明であるため、その対策を立てることができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、廃棄物の燃焼排ガスから捕集された脱塩残渣を貯留するための貯留槽におけるブリッジの発生及び腐食の発生を防止することが可能な脱塩残渣の貯留槽を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、脱塩残渣の貯留槽における腐食の発生メカニズムについて検討を行った。その結果、以下のメカニズムにより腐食が進行することが分かった。
【００１１】
脱塩残渣の貯留槽の内部には、常に焼却炉或いはガス化溶融炉で発生した燃焼排ガスが脱塩残渣に伴って入り込むため、槽内雰囲気中の水分濃度が高く、槽の内面で結露しやすい状況にある。結露した水は、円錐、角丸錐または角錐形状の貯留槽下部に流れ落ちて集まり、その水に脱塩残渣から塩化物やカルシウムが溶け込むことで高濃度且つ高温のアルカリ・塩化物溶液を生成する。そして、この溶液が、表面が不働態化された炭素鋼をも腐食させていた。
【００１２】
そこで、炭素鋼に替わる材質の検討を行う中で、同じくアルカリ環境下で不働態を形成するステンレス鋼が有効ではないかとの考えに基づき以下のような実験を行った。
【００１３】
まず基準となる炭素鋼としてＳＳ４００、ステンレス鋼としてオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６、オーステナイト・フェライト二相系ステンレスであるＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌを選択し、Ｃａ(ＯＨ)２とＮａＣｌを添加してｐＨ１２に調整した溶液の塩化物イオン濃度及び液温を変化させて、上記材質の腐食試験を行った。なお、電位は、飽和ＫＣｌ−Ａｇ／ＡｇＣｌ電極（ＳＳＥ）基準とした。 
【００１４】
図１，２，３は、種々の濃度の塩化物イオンを含む、それぞれ液温３０℃（図１），６０℃（図２），８０℃（図３）のアルカリ溶液中で測定した炭素鋼ＳＳ４００のアノード分極曲線を示す図である。図４は、塩化物−アルカリ環境下における炭素鋼ＳＳ４００の孔食電位と塩化物イオン濃度との関係を示す図である。図５は、８０℃、２００００ｍｇ／リットルの塩素を含むｐＨ１２のＣａ(ＯＨ)２水溶液中で測定したステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ）のアノード分極曲線を示す図である。なお、図５中には、炭素鋼ＳＳ４００の分極曲線も併せて示した。図６は、ｐＨ１２のＣａ(ＯＨ)２水溶液中で測定したステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ）の自然浸漬電位の経時変化を示す図である。
【００１５】
ここで、前記アノード分極測定は、動電位分極法を用いた。電極を試験液に３０分間浸漬し、電位が安定した後、浸漬電位からアノード方向に２０ｍＶ／ｍｉｎの掃引速度で行った。また、前記孔食電位は、電流密度が１００μＡ／ｃｍ２に達したもっとも貴な電位とした。また、前記自然浸漬電位の測定は、８０℃、ｐＨ１２のＣａ(ＯＨ)２水溶液中で行った。測定時間は、７２０時間とした。 
【００１６】
図１〜６に示すように、炭素鋼ＳＳ４００は、液温６０℃以下では、塩化物濃度が２０００ｍｇ／リットル以下の場合では不働態が存在して腐食は起こらないが、８０℃になると塩化物濃度が２０００ｍｇ／リットルで不働態が溶解し、腐食が起こることが分かった。一方、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２９J４Lは、液温が８０℃、塩化物イオン濃度が２００００ｍｇ／リットルの条件でも、不働態が存在して耐食性があることが分かった。つまり、貯留槽の材質としてステンレス鋼を採用することにより、貯留槽の腐食を防止できることがわかった。
【００１７】
本発明は、上記の知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有する。
［１］廃棄物の燃焼排ガスから捕集された脱塩残渣を貯留するための貯留槽において、
貯留槽の下部を円錐、角丸錐または角錐形状とし、少なくとも前記下部をステンレス鋼により構成すると共に、前記下部を所定の温度に保温可能な加熱手段を設けたことを特徴とする脱塩残渣の貯留槽。
［２］上記［１］において、加熱手段が、貯留槽下部の表面温度を６０〜９０℃に保温可能であることを特徴とする脱塩残渣の貯留槽。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、廃棄物の燃焼排ガスから捕集された脱塩残渣を貯留するための貯留槽におけるブリッジの発生及び腐食の発生を防止することが可能な脱塩残渣の貯留槽が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。
【００２０】
図７に、本発明に係る脱塩残渣の貯留槽１が適用される廃棄物処理施設における排ガス処理系統の概略構成の一例を示す。焼却炉またはガス化溶融炉２からボイラ３を経由して排出された燃焼排ガス４は、減温塔５によりガス温度が下げられた後、１段目の集塵機６で燃焼排ガス４中に含まれる飛灰が捕集され、除去される。ここで、前記１段目の集塵機６で捕集された飛灰は溶融処理等されてスラグ化されることにより資源として再利用される。前記１段目の集塵機６から排出された燃焼排ガス４には、２段目の集塵機７の手前で消石灰が吹き込まれ、前記燃焼排ガス４中に含まれる塩化水素を塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）として集塵機７で捕集し、除去する。この集塵機７から排出された無害化された燃焼排ガス４は煙突８から大気に放出される。
【００２１】
ここで、前記２段目の集塵機７で捕集された、主に塩化水素と反応した消石灰及び未反応の消石灰の混合物である脱塩残渣は、コンベヤ等によりこの集塵機７から本発明に係る貯留槽１に搬送される。
【００２２】
図８に、本発明に係る脱塩残渣の貯留槽１の一実施形態に係る概略断面図を示す。図８に示すように、本発明に係る脱塩残渣の貯留槽１は、この貯留槽１の下部１１を円錐形状、角丸錐形状または角錐形状とし、少なくとも前記下部１１をステンレス鋼により構成すると共に、前記下部１１を所定の温度に保温可能な加熱手段１２を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
ここで、前記貯留槽１の下部１１を円錐、角丸錐または角錐形状としたのは、貯留槽１の下部からの脱塩残渣の排出をスムーズにするためである。そして、前記円錐、角丸錐または角錐形状の下部１１の最下端部には、例えば、ロータリーバルブ１３等が設けられ、このロータリーバルブ１３等から排出された脱塩残渣は図示しないコンベヤ等により搬送されて、重金属安定化処理装置等により処理され、無害化される。なお、この貯留槽１の上部１４の形状としては特に制限はないが、円筒形状または角型形状とすることができる。
【００２４】
また、前記貯留槽１の下部１１を構成するステンレス鋼としては、ステンレス鋼であれば特に制限はなく、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト二相系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼のいずれをも用いることができる。具体的には、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼としてはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等、フェライト系ステンレス鋼としてはＳＵＳ４３０等、オーステナイト・フェライト二相系ステンレス鋼としてはＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ等、マルテンサイト系ステンレス鋼としてはＳＵＳ６３０等を用いることができる。特には、加工性や強度が優れ、汎用性も高いオーステナイト系ステンレス鋼が望ましい。
【００２５】
ここで、前記貯留槽１においては、少なくとも円錐形状、角丸錐形状または角錐形状を有する下部１１の部分は、ステンレス鋼により構成する必要があるが、上部１４の部分は、例えば通常の炭素鋼等により構成しても良い。少なくとも前記下部１１の部分をステンレス鋼により構成することで、孔食の進行による孔の発生を防止することができる。なお、前記貯留槽１全体をステンレス鋼により構成することが腐食対策の面からはより好ましい。
【００２６】
また、前記加熱手段１２としては、貯留槽下部１１の外側表面１５の温度を６０〜９０℃に保温可能なものであることが好ましい。この加熱手段１２としては、前記貯留槽１の下部１１の外側表面に設けた電気ヒータ等の発熱部材１２ａと、前記下部１１の外側表面１５の温度を検出するための熱電対等の温度検出手段１２ｂと、この温度検出手段１２ｂで検出した下部１１の外側表面１５の温度が６０〜９０℃となるように制御する温度コントローラ等の温度制御手段１２ｃとにより構成することができる。
【００２７】
ここで、貯留槽１に貯留される脱塩残渣は、焼却炉または溶融炉が燃焼中に連続して発生するが、重金属安定化処理装置は貯留槽１に脱塩残渣が所定量貯まった後に一定時間バッチ運転されることが多い。そのため、貯留槽１の下部１１には脱塩残渣がほぼ常に貯まっている状態となるが、上部１４までは貯まっていないことが多い。また、下部１１の円錐形状部分、角丸錐形状部分または角錐形状部分を加熱することにより、脱塩残渣が上部までは貯まっている場合にも、伝熱効果により貯留されている脱塩残渣全体を加熱、あるいは保温可能である。さらに、貯留槽１の上部１４の円筒形状部分または角型形状部分でブリッジが生じることはまれであり、前記下部１１の円錐形状部分または角錐形状部分の脱塩残渣を加熱し乾燥させて、さらさらの状態にすればブリッジは発生しないと考えられる。
【００２８】
したがって、前記加熱手段１２を構成する発熱部材１２ａは、貯留槽１の全体に設ける必要はなく、下部１１の（円錐形状部分、角丸錐形状部分または角錐形状部分に設ければ十分である。なお、前記発熱部材１２ａを貯留槽１の全体に設けてもよいが、腐食対策として、少なくとも発熱部材１２ａを設けた部分の材質はステンレス鋼とすることが好ましい。
【００２９】
また、加熱を行う際の貯留槽下部１１の外側表面１５の温度を６０〜９０℃に保温することとしたのは、次の理由による。すなわち、貯留される脱塩残渣の性状にも影響されるが、脱塩残渣は概ね６０℃以上とすれば、吸湿量が十分少なくなり、ブリッジ等を生じさせることなく、乾燥したさらさらの状態で排出できる。また、脱塩残渣自体の温度は、貯留槽下部１１の外側表面１５の温度よりも数度から１０数度低くなるので、その分貯留槽１の外側表面１５の温度を高めにする必要がある。一方、必要以上に高くすることは、エネルギーの無駄となることから、その上限は９０℃とすることが好ましい。ここで、貯留槽１は、例えばグラスウール等の保温材１６で全体を覆うことが望ましい。
【００３０】
なお、図８に図示した温度検出手段１２ｂとしては、熱電対により貯留槽下部１１の外側表面１５の温度を測定するようにしているが、内容物である脱塩残渣の温度を測定できる位置及び方法であれば上記手段に限定されるものではなく、前記温度検出手段１２ｂの設置位置及び温度検知方法は適宜選択され得るものである。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００３２】
図８に示した構成の公称貯留量３０ｍ３の脱塩残渣貯留槽を用いて実施を行った。直径約３ｍ、胴部長さ約４ｍの円筒形状の上部に、頂角約４０°の円錐形状の下部が設けられており、この円錐形状部分の先端にはロータリーバルブが取り付けられ、脱塩残渣を定量的に排出できるように構成した。下部を構成する円錐形状部分は板厚５ｍｍのＳＵＳ３０４製鋼板を使用した。また、上部を構成する円筒形状の胴部は板厚４．５ｍｍのＳＳ４００製鋼板を使用した。そして、下部を構成する円錐形状部分の全面にシーズヒータを取付け、これらを４ブロックに分けて各々のブロック毎に設けた熱電対及び温度コントローラにより、貯留槽下部の外側表面の温度を８０℃に保つように制御した。なお、貯留槽全体は、厚さ５０ｍｍのグラスウールで保温した。
【００３３】
一日あたり約２０ｍ３の脱塩残渣が貯留槽内に搬入され、ほぼ同量が排出される状態で約２年間運転を継続したが、貯留槽の下部を構成する円錐形状部分の腐食は全く認められなかった。また、貯留槽の胴部にも特に腐食は認められなかった。さらに、貯留槽内でのブリッジの発生は全く見られなかった。
【００３４】
従来技術に係る比較例として、貯留槽の下部を構成する円錐形状部分を板厚６ｍｍのＳＳ４００製鋼板により構成し、それ以外は全て上記本発明に係る実施例と同じ条件として運転を行った。その結果、運転開始後約６ヶ月で円錐形状部分の内面、特にシーズヒータを取り付けた位置付近に孔食が認められ、その孔食は運転時間の経過と共に次第に大きくなり、約２年経過後に数カ所で数ｍｍの減肉が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】種々の濃度の塩化物イオンを含む、液温３０℃のアルカリ溶液中で測定した炭素鋼ＳＳ４００のアノード分極曲線を示す図である。
【図２】種々の濃度の塩化物イオンを含む、液温６０℃のアルカリ溶液中で測定した炭素鋼ＳＳ４００のアノード分極曲線を示す図である。
【図３】種々の濃度の塩化物イオンを含む、液温８０℃のアルカリ溶液中で測定した炭素鋼ＳＳ４００のアノード分極曲線を示す図である。
【図４】塩化物−アルカリ環境下における炭素鋼ＳＳ４００の孔食電位と塩化物イオン濃度との関係を示す図である。
【図５】８０℃、２００００ｍｇ／リットルの塩素を含むｐＨ１２のＣａ(ＯＨ)２水溶液中で測定したステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ）のアノード分極曲線を示す図である。
【図６】ｐＨ１２のＣａ(ＯＨ)２水溶液中で測定したステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ）の自然浸漬電位の経時変化を示す図である。
【図７】本発明に係る脱塩残渣の貯留槽が適用される廃棄物処理施設における排ガス処理系統の概略構成の一例を示す図である。
【図８】本発明に係る脱塩残渣の貯留槽の一実施形態に係る概略断面を示す図である。
【図９】従来技術に係る廃棄物処理施設における排ガス処理系統の概略構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  脱塩残渣の貯留槽
１１  下部
１２  加熱手段
１２ａ  発熱部材
１２ｂ  温度検出手段
１２ｃ  温度制御手段
１３  ロータリーバルブ
１４  上部
１５  下部の外側表面
１６  保温材
２  焼却炉またはガス化溶融炉
３  ボイラ
４  燃焼排ガス
５  減温塔
６  １段目の集塵機
７  ２段目の集塵機
８  煙突
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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