JP2008275176A - クロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置及び流動層式燃焼装置からの飛灰の無害化処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題解決の手段】 流動層炉本体と、流動層炉本体からの燃焼排ガスの熱を回収する廃熱ボイラと、廃熱ボイラからの燃焼排ガスを清浄化する浄化処理装置とを備えたクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置において、前記燃焼排ガスの浄化処理装置で捕集された飛灰を還元雰囲気の反応器内で加熱することにより、飛灰中の6価クロムを3価クロムに還元する。
【選択図】 図1
Description
しかしながら、木質バイオマスにはクロムが含有されており、これらクロムが含まれている有機物を燃料とするボイラ等の燃焼装置や廃棄物焼却処理炉から排出された燃焼残渣中には、有害物質である6価クロムが含まれることが多くあり、環境保全を図る上で様々な問題が起生する。
フリーボード部部3からの燃焼排ガスGはボイラ部4や節炭器6で熱回収をされたあと、マルチサイクロン7、バクフィルタ8等で飛灰の除去や浄化処理を行ったあと、大気中へ放散されて行く。
例えば、特許第3676768号では、6価クロム等有害重金属を含む焼却灰を酸化カルシウムや酸化マグネシウム等のアルカリ性物質の存在下で、酸素含有率1.5%以上及び温度が600〜1000℃の第1反応域と、酸素含有率が1.5%以下及び温度が500〜1000℃の第2反応域との両高温域で2回反応させることにより、灰を無害化するようにしている。しかし、この発明では、焼却灰を600〜1000℃と500〜1000℃の両高温域で2回反応させて無害化するものであるため、エネルギー消費が大きく、しかも、各反応域間の縁切りが必要なため、設備が複雑化する。また、第2反応域では窒素ガスの吹込みを行うので、エネルギー消費が増大すると云う難点がある。
しかし、廃木材を無害な炭に転換するには相当の処理費用が掛かるため、廃木材を直接に燃料として利用する場合とは経済性の点で比較にならないうえ、廃木材から生成した木炭に対しては、需要そのものが極めて少ないという問題がある。
そのため、予め実験により、6価クロム溶出値と燃焼時のストーカ上のごみ層内温度及び時間との関係を調査することにより、図3に示す如き特性グラフを作成する。そして、ストーカ式燃焼炉の運転に際しては、ごみ層内温度の時間積分値が、図3の6価クロム溶出値の許容基準値に対応する値以下となるように、ごみ投入量、ごみ移送速度及び一次空気供給量中の何れか一つ以上を調整する構成としたものである。
尚、上記焼却灰内の6価クロム溶出値の基準値は、所謂環境庁告示第13号規定に基づく値である。
しかし、ストーカ上の廃棄物は、現実にはストーカ上を複雑な運動を行いつつ下流へ向けて移動するうえ、ごみ層厚さ自体もごみ質に応じて大きく変動するため、廃棄物の層内温度を正確に検出することが著しく困難である。その結果、6価クロムの生成をほぼ完全に基準値以下に制御した状態でストーカ式焼却炉を安定運転することは、著しく困難となり、現実には不可能に近いと云う問題がある。
また、反応器の還元ガスとして、流動層炉本体の還元ゾーンから引き抜いた還元ガスを使うことで、反応器内へ窒素等を吹き込みすることなしに還元雰囲気を形成することができ、ランニングコストの大幅な削減が可能となる。更に、反応器から出た処理済み灰を急冷することで、3価クロムが6価クロムに転化することを防ぐことができる。
尚、図1において、前記図2と同じ部位・部材には同じ参照番号が使用されている。
当該流動層部2への1次空気A1の供給量は、空気比で1.0以下(望ましくは0.8〜0.95)になるように制御されており、また、混合器17で混合した燃焼用の新鮮空気A2を含めた全空気比は、1.4以下に制御されている。これによって、流動層部2は還元ゾーンを形成しており、供給されたクロムを含有する有機物燃料はここで所謂還元燃焼をされる。
当該流動層部2における燃焼ガスの所謂還元燃焼により、ダイオキシンやNOx等の有害物質の発生及び6価クロムへの転化を押さえつつ、燃焼排ガス内の可燃物の燃焼が行われる。
また、流動層部2、フリーボード部3における燃焼温度及び酸素濃度は、熱電対等の温度検出器T1〜T2及びレーザー式酸素濃度検出器O1〜O2によって連続的に計測されており、燃焼制御Fへ入力されている。
更に、燃焼制御装置Fからは燃料供給装置5の駆動部、各ファン9、10、13の駆動部及び各制御ダンパD1〜D4の駆動部等へ制御信号が出力される。
また、流動層炉本体1の流動層部(還元燃焼ゾーン)2から引き抜いた還元ガスG1の酸素濃度が1%を越える場合には、N2ガス等の混入によってそのO2濃度が調整される。
更に、図1の実施例では、排ガス処理装置8からの捕集飛灰C1のみを反応器10へ供給するようにしているが、ボイラ部4やその他の排ガス処理部(図示省略)における捕集飛灰を、一緒に反応器15へ供給するようにしてもよいことは勿論である。
また、前記混合器17に於いて形成された混合ガスA3は、空気供給ライン14を通して流動層炉本体1のフリーボード部(酸化燃焼ゾーン)3へ供給され、当該フリーボード部(酸化燃焼ゾーン)3内では約800℃〜860℃の温度下における酸化燃焼が行われる。
また、本願発明はストーカ式燃焼炉等へも適用することが可能である。
C1〜C4・・飛灰
A1・・1次燃焼用空気
A2・・新鮮空気(3次燃焼用)
A3・・混合ガス(3次燃焼用空気)
G・・燃焼排ガス
G1・・還元ガス
G2・・反応器出口排ガス
G3・・フイルター装置出口排ガス
O1〜O2・・酸素濃度検出器
F・・燃焼制御装置
D1〜D5・・制御ダンパ
T1〜T2・・温度検出器
1・・流動層炉本体
2・・流動層部(還元燃焼ゾーン)
3・・フリーボード部(酸化燃焼ゾーン)
4・・ボイラ部
5・・燃料供給装置
8・・排ガス浄化処理装置
9・・燃焼用空気供給ファン
10・・誘引ファン
11・・煙突
12・・還元ガス引き抜きライン
13・・燃焼空気供給用ファン
14・・空気供給ライン
15・・反応器
16・・フィルタ装置
17・・混合器
18・・冷却器
19・・飛灰サイロ
Claims (12)
- 流動層炉本体と、流動層炉本体からの燃焼排ガスの熱を回収する廃熱ボイラと、廃熱ボイラからの燃焼排ガスを清浄化する浄化処理装置とを備えたクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置において、前記燃焼排ガスの浄化処理装置で捕集された飛灰を還元雰囲気の反応器内で加熱することにより、飛灰中の6価クロムを3価クロムに還元することを特徴とするクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置からの飛灰の無害化処理方法。
- 反応器内の温度を300〜800℃及び酸素濃度を1.0%以下とするようにした、請求項1に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置からの飛灰の無害化処理方法。
- 反応器内の温度を300〜600℃及び酸素濃度が1.0%以下とするようにした、請求項2記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置からの飛灰の無害化処理方法。
- 流動層炉本体の還元燃焼ゾーンの空気比を1.0以下とすると共に、2次還元燃焼ゾーンで還元燃焼させた後の還元ガスを引き抜き、酸素濃度1.0%以下として反応器に吹き込むようにした請求項1、請求項2又は請求項3に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置からの飛灰の無害化処理方法。
- 流動層炉本体の還元燃焼ゾーンの空気比を0.8〜0.95とすると共に還元燃焼ゾーンで還元燃焼させた後の還元ガスを引き抜き、酸素濃度1.0%以下として反応器に吹き込むようにした請求項4に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置からの飛灰の無害化処理方法。
- 冷却器を、反応器で30分以上還元ガスと反応させた処理済み灰と、反応器からの排ガスを浄化するフィルタ装置で捕集された灰とを、180℃以下に急冷する冷却器とした請求項1、請求項2、請求項3、請求項4又は請求項5に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置からの飛灰の無害化処理方法。
- クロムを含有する有機物を燃料とする流動層炉本体と、流動層炉本体からの燃焼排ガスの熱を回収する廃熱ボイラと、廃熱ボイラからの排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置と、排ガス浄化装置で捕集した飛灰及び流動層炉本体の還元燃焼ゾーンから引き抜いた還元ガスとが供給されて飛灰中の6価クロムを3価クロムに転化する反応器と、反応器からの排ガスを浄化するフィルタ装置と、前記反応器からの処理済み灰及びフィルタ装置で捕集された灰とを冷却する冷却器と、前記フィルタ装置からの排ガスに空気を混合して流動層炉本体の還元燃焼ゾーンの上方の酸化燃焼ゾーンへ供給する混合ガスを形成する混合器とから成り、飛灰中の6価クロムを3価クロムに還元して無害化する構成としたことを特徴とするクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置。
- 流動層炉本体を、還元燃焼ゾーンと酸化燃焼ゾーンを備えると共に、前記還元燃焼ゾーンの空気比を0.8〜0.95に、また、全空気比を1.4以下とした構成の流動層炉本体とした請求項7に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置。
- 反応器を、酸素濃度が1%以下及び加熱温度が300〜800℃で且つ飛灰の滞留時間が30分以上とした構成の反応器とした請求項7に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置。
- 反応器を、酸素濃度が1%以下及び加熱温度が300℃〜600℃で且つ飛灰の滞留時間が30分以上とした構成の反応器とした請求項7に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置。
- 冷却器を、還元雰囲気下で処理済み灰及びフイルタ装置で捕集された灰を180℃以下の温度に急冷する構成の冷却器とした請求項7又は請求項8に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置。
- 混合器を、300℃以下の混合ガスを形成する構成の混合器とした請求項7、請求項8又は請求項11に記載のクロムを含有する有機物を燃料とする流動層式燃焼装置。
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