JPH10192820A - ガス化溶融による廃棄物処理における灰処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 埋立を必要とする二次的な廃棄物量をゼロに
でき、ガス化溶融に適合した廃棄物処理における灰処理
方法を提供する。 【解決手段】 廃棄物を、ガス化炉を用いて低温で熱分
解ガス化した後に、溶融炉を用いて高温燃焼するガス化
溶融による廃棄物処理における灰処理方法に於いて、前
記溶融炉からの排ガスの冷却、熱交換及び脱塵の各工程
のうちの一工程以上より得られた捕集灰ｈを、酸性溶液
中に懸濁１９させて含有される重金属及び塩類を溶出し
た後に、固形分を脱水スラッジｌとして分離し、再び前
記流動層ガス化炉又は溶融炉に供給してスラグ化するこ
ととしたものであり、前記重金属及び塩類を溶出し固形
分を分離した水溶液は、アルカリ剤ｎを添加することに
より、重金属を不溶化して回収ｐすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物処理におけ
る灰処理方法に係り、特に、都市ごみ、固形化燃料、ス
ラリー化燃料、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマス
廃棄物、自動車廃棄物、低品位炭、廃油等の廃棄物を、
ガス化溶融することによりダイオキシン類を発生するこ
となく完全燃焼し、廃棄物中に含有される灰分を溶融ス
ラグ化する環境保全型の廃棄物処理における灰処理方法
に関する。上記廃棄物中、固形化燃料（＝ＲＤＦ）は、
都市ごみを破砕選別後、生石灰等を添加して圧縮成形し
たものであり、スラリー化燃料は、都市ごみ等を破砕後
水スラリー化し、高圧下で水熱分解により油化したもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の焼却に代わる新たな廃棄物処理技
術として、ガス化と溶融燃焼を組み合わせた「ガス化溶
融システム」の開発が各社によって競われ、既に実用化
の域に達しつつある。「ガス化溶融システム」の中で
は、流動層ガス化炉（好ましくは内部旋回型流動層炉）
と旋回溶融炉を組み合わせたものが、下記の特長を有す
る点で、現在最も有力視されている。 低空気比燃焼のため、排ガス量は大幅に低減され
る。 高温燃焼により、ダイオキシン類やフラン類はほと
んど発生しない。 廃棄物中の灰分は、重金属が溶出しない無害で嵩張
らないスラグとして回収される。このため、埋立地の延
命化が図れ、路盤材等への利用も可能となる。 ガス化で生成するガス、タール、炭化物の保有エネ
ルギーを、灰溶融のための高温源に有効活用できる。 システム中にダイオキシン処理や灰溶融の機能が組
み込まれるため、装置全体がコンパクト化され、建設コ
ストもそれぞれの機能を在来型の焼却設備に付与したよ
り安価となる。

【０００３】流動層ガス化炉（好ましくは内部旋回型流
動層炉）と旋回溶融炉を組み合わせたものでは、旋回溶
融炉に形成される高速の旋回流のため、ワンパスで８０
〜９０％に達する高いスラグ回収率が示される。ところ
が、残りの１０〜２０％は飛灰として排ガスに同伴し、
後段の冷却、熱交換、脱塵を行う機器にて捕集される。
ガス温度が下ると、低沸点の重金属や塩が飛灰上に析出
するため、これらを多量に含む捕集灰の処理が問題とな
る。一方、ガス化炉から排出される不燃物のうち、鉄、
銅、アルミ等は未酸化でクリーンな状態で回収されるた
め、金属の種類別に地金としてのリサイクル利用が可能
である。金属以外の不燃物であるガレキ、石等は、埋め
戻し材として利用できる。溶融炉から排出されるスラグ
は、土木建築材、園芸資材、あるいはエコセメントへの
用途がある。従って、捕集灰のリサイクルが実現すれ
ば、埋立処分地を必要とする二次的な廃棄物量を完全に
無くすことが可能となる。この捕集灰は絶対量が少ない
とはいえ、セメント固化法や薬剤（キレート樹脂）添加
混練法や酸抽出法といった従来の灰処理方法を用いて安
定化を図れば、新たな埋立処分地が必要となる。灰の全
量をガス化炉や溶融炉に戻す方法は、重金属や塩が蓄積
されてくるため、実現不可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ガス化溶融での捕集灰
にダイオキシン類が含まれないことを考えると、通常の
焼却炉における捕集灰とは異なる処理方法が可能とな
る。そこで、本発明は、上記従来技術に鑑み、捕集灰の
大部分をスラグ化して回収でき、埋立処分地が不要で、
しかもガス化溶融に適合した廃棄物処理における灰処理
方法を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、廃棄物を、ガス化炉を用いて熱分解ガ
ス化した後に、溶融炉を用いて高温燃焼するガス化溶融
による廃棄物処理における灰処理方法に於いて、前記溶
融炉からの排ガスの冷却、熱交換及び脱塵の各工程のう
ちの一工程以上より得られた捕集灰を、酸性溶液中に懸
濁させて、含有される重金属及び塩類を溶出した後に、
固形分を脱水スラッジとして分離し、再び前記流動層ガ
ス化炉又は溶融炉に供給してスラグ化することとしたも
のである。 前記灰処理方法において、重金属及び塩類
を溶出し固形分を分離した後の水溶液に、アルカリ剤を
添加することにより、重金属を不溶化して回収すること
ができる。回収した重金属はリサイクル利用ができると
ともに、必要があれば塩類も回収可能である。本発明に
おいて、溶融炉での高温燃焼とは、必ずしも完全燃焼を
意味せず、ガス化炉より熱分解ガスに同伴されて来るチ
ャー等を部分燃焼によりガス化する場合を含む。この場
合、ガス化炉での熱分解ガス化は低温で行うことが好ま
しい。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に、ガス化溶融システムの全
体構成図を示す。図１において、１はごみピット、２は
ごみクレーン、３はごみホッパー、４は給塵装置、５は
ガス化炉、６は不燃物排出装置、７は振動篩、８は旋回
溶融炉、９はスラグコンベア、１０は廃熱ボイラ、１１
は空気予熱器、１２は節炭器、１３はバグフィルター、
１４は誘引送風機、１５は煙突、１６は蒸気タービン、
ａは廃棄物、ｂは空気、ｃは硅砂、ｄは不燃物、ｅはス
ラグ、ｆは水、ｇはスチーム、ｈは灰、ｉは消石灰、ｊ
は排ガスである。

【０００７】トラックで搬入された廃棄物ａは、ごみピ
ット１に貯留される。次いで、ごみクレーン２によりご
みホッパー３に供給される。ごみホッパー下部に設けら
れた給塵装置４により切り出された廃棄物ａは、ガスシ
ール機能を有するロックホッパーを経て、スクリューフ
ィーダによりガス化炉５に供給される。ガス化炉内で
は、炉底に送入された空気ｂにより、空気分散板上に硅
砂の流動層が形成される。廃棄物ａは４５０〜６５０℃
に保持された流動層に落下することにより、熱せられた
硅砂ｃの流動層中で空気ｂと接触しつつ速やかに熱分解
ガス化され、ガス、タール、固形カーボンが生成する。
固形カーボンは流動層の攪乱運動により粉砕されて微粉
化する。ガス化炉５のフリーボードにも空気ｂが吹き込
まれ、６５０〜８５０℃にてタールと固形カーボンのガ
ス化が行われる。炉底では不燃物排出装置６により硅砂
ｃと不燃物ｄが排出され、次いで分級により不燃物ｄが
回収される。不燃物ｄには鉄、銅、アルミニウムといっ
た有価金属が含まれるが、未酸化でクリーンな状態で回
収出来る。

【０００８】微細化した固形カーボンを同伴しつつガス
化炉５を出たガスは、旋回溶融炉８の一次燃焼室に供給
され、予熱された空気ｂと旋回流中で混合しながら、１
２００〜１５００℃で高速燃焼する。燃焼は傾斜した二
次燃焼室で完結する。固形カーボン中の灰分は高温のた
めにスラグミストとなり、旋回流の遠心力により一次燃
焼室の炉壁上の溶融スラグ相に捕捉される。次いで、炉
壁を流れ下って二次燃焼室に入り、スラグ分離部の底部
より排出される。旋回溶融炉８を出た排ガスｊは、廃熱
ボイラ１０に供給され、発生した高温、高圧のスチーム
ｇは、蒸気タービン１６に導かれ発電を行う。廃熱ボイ
ラ１０を出た排ガスｊは、空気予熱器１１で空気ｂを、
節炭器１２にて蒸気タービン１６からの復水ｆを予熱
し、自らは降温する。次いで、バグフィルター１３にて
除塵された後に、誘引送風機１４を経て、煙突１５より
大気放出される。

【０００９】図２に、本発明による酸性溶液を用いる灰
処理方法の工程図を示す。図２において、１７は灰ホッ
パー、１８は灰供給機、１９は溶解槽、２０は灰沈降
槽、２１は遠心分離器、２２はｐＨ調整槽、２３は重金
属沈降槽、ｋは酸、ｌは灰の脱水スラッジ、ｍは分離
水、ｎはアルカリ剤、ｏは排水、ｐは重金属である。図
１の廃熱ボイラ１０、節炭器１１、空気予熱器１２、バ
グフィルター１２で捕集された灰ｈは、必要に応じて微
粉砕を施された後に、灰ホッパー１７に供給される。次
いで、灰供給機１８により切り出された灰は溶解槽１９
に供給され、塩酸、硫酸などの酸ｋが注入された酸性溶
液中で攪拌作用により懸濁される。こうして灰に含まれ
る重金属や塩類は、溶液側に溶け出しイオン化する。

【００１０】溶解槽１９中の懸濁液は灰沈降槽２０に移
され、ここで灰を沈降分離する。灰沈降槽下部より排出
された灰の濃縮スラリーは、スクリューデカンター型式
の遠心分離器２１に供給され、脱水される。遠心分離器
２１には、必要に応じ、凝集剤が供給される。遠心分離
器２１より排出された灰の脱水スラッジは、溶融スラグ
化を目的として、ガス化炉５或いは旋回溶融炉８に供給
される。一方、遠心分離器２１より排出された分離水ｍ
には灰分が僅かに残るため、灰沈降槽２０に戻される。
灰沈降槽２０の上澄水は、ｐＨ調整槽２２に供給され
る。ｐＨ調整槽２２には水酸化ナトリウムや炭酸ナトリ
ウム等のアルカリ剤ｎが供給され、緩速攪拌を受けなが
ら、重金属類の水酸化物、硫化物などの不溶化物が生成
される。次いで、重金属沈降槽２３に供給され、重金属
の不溶化物を沈降濃縮して分離する。回収された重金属
の不溶化物はリサイクル利用され、上澄水は放流され
る。なお、上澄水中の塩類を回収すれば、再利用による
完全クローズド化も可能である。

【００１１】

【発明の効果】本発明による灰処理方法を採用すること
により、通常の焼却やガス化溶融において常に問題とな
る捕集灰の安定化処理が、ここでは全く不要となる。こ
れより、二次的な廃棄物を発生しない理想的な環境保全
型の廃棄物処理技術を確立することが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス化溶融システムの全体構成図。

【図２】本発明による灰処理方法の工程図。

【符号の説明】

１：ごみピット、２：ごみクレーン、３：ごみホッパ
ー、４：給塵装置、５：ガス化炉、６：不燃物排出装
置、７：振動篩、８：旋回溶融炉、９：スラグコンベ
ア、１０：廃熱ボイラ、１１：空気予熱器、１２：節炭
器、１３：バグフィルター、１４：誘引送風機、１５：
煙突、１６：蒸気タービン、１７：灰ホッパー、１８：
灰供給機、１９：溶解槽、２０：灰沈降槽、２１：遠心
分離器、２２：ｐＨ調整槽、２３：重金属沈降槽 ａ：廃棄物、ｂ：空気、ｃ：硅砂、ｄ：不燃物、ｅ：ス
ラグ、ｆ：水、ｇ：スチーム、ｈ：灰、ｉ：消石灰、
ｊ：排ガス、ｋ：酸、ｌ：灰スラリー、ｍ：分離水、
ｎ：アルカリ剤、ｏ：排水、ｐ：重金属

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を、ガス化炉を用いて熱分解ガス
   化した後に、溶融炉を用いて高温燃焼するガス化溶融に
   よる廃棄物処理における灰処理方法に於いて、前記溶融
   炉からの排ガスの冷却、熱交換及び脱塵の各工程のうち
   の一工程以上より得られた捕集灰を、酸性溶液中に懸濁
   させて、含有される重金属及び塩類を溶出した後に、固
   形分を脱水スラッジとして分離し、再び前記流動層ガス
   化炉又は溶融炉に供給してスラグ化することを特徴とす
   るガス化溶融による廃棄物処理における灰処理方法。
2. 【請求項２】 前記重金属及び塩類を溶出し固形分を分
   離した水溶液に、アルカリ剤を添加することにより、重
   金属を不溶化して回収することを特徴とする請求項１記
   載のガス化溶融による廃棄物処理における灰処理方法。