塩素含有廃棄物の燃焼処理方法
【課題】 ガス中の塩化水素を効果的に除去できる塩素含有廃棄物の燃焼処理方法を提供する。
【解決手段】 流動層ガス化炉５と溶融燃焼炉８からなるガス化溶融システムにおいて、脱塩剤を流動層ガス化炉５並びに濾過集塵装置手前の排ガス流路の双方に供給することにより、排ガスｋ中の塩化水素を除去する。
【解決手段】 流動層ガス化炉５と溶融燃焼炉８からなるガス化溶融システムにおいて、脱塩剤を流動層ガス化炉５並びに濾過集塵装置手前の排ガス流路の双方に供給することにより、排ガスｋ中の塩化水素を除去する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩素含有廃棄物を燃焼処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】廃棄物を燃焼すると、その中に含まれる塩化ビニール等の有機系塩素化合物やＮａＣｌ等の無機系塩素化合物から塩化水素（ＨＣｌ）が発生する。排ガス中の塩化水素濃度は、都市ごみで４００〜１５００ｐｐｍ、産業廃棄物で１００〜３０００ｐｐｍ（いずれもＯ２１２％換算）である。この塩化水素がダイオキシン類生成の主な要因となる。
【０００３】廃棄物の焼却処理の新たな技術として、廃棄物をガス化した後に高温燃焼してダイオキシンを分解するとともに灰分を溶融スラグ化するガス化溶融システムあるいは廃棄物をガス化した後に高温で有価ガスを得るとともにダイオキシンを分解し、灰分を溶融スラグ化する2段ガス化のケミカルリサイクルシステムが知られている。図３は、従来のこれらシステムのフローを示すブロック図である。１０１はガス化工程、１０２は溶融工程、１０３は減温工程、１０４は脱塵工程、１０５は湿式洗浄工程を示す。またａは廃棄物、ｋは排ガス、ｍは脱塩剤（脱塩素剤）、ｎは可燃性の有価ガスを示す。ここで、各工程で用いられる装置例を列記すると、ガス化工程１０１においては流動層ガス化炉、溶融工程１０２においては旋回溶融炉、減温工程１０３においては廃熱ボイラ，節炭器，空気予熱器等、脱塵工程１０４においてはバグフィルタ、湿式洗浄工程１０５においては湿式スクラバーがあげられる。
【０００４】従来のフローでは、通常、バグフィルタの後段に湿式スクラバー（脱塩剤の水溶液またはスラリ液を使用）を設置することにより、塩化水素を効率よく除去できるが、以下に列挙する問題点があった。
■スクラバーの廃水処理が必要である。
■排ガスの再加熱が必要である。
■設備の維持管理に手間がかかる。
【０００５】排ガスからの塩化水素除去を乾式法だけで行えれば、以下に列挙するメリットを享受できる。
■廃水処理が不要となる。
■排ガスの再加熱が不要となる。
■設備の維持管理が容易である。
しかしながら、乾式法では多量の脱塩素剤（脱塩剤）が必要であり、脱塩素剤についても制限があった。消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を用いる場合にはコスト面で割高であった。石灰石（ＣａＣＯ３）の場合は温度条件が低温では塩素との反応が極端に低下する問題があり、生石灰（ＣａＯ）の場合は、水分との反応に危険性があり、液体の水分の存在に注意を払わなければならないなど、取扱いに困難があった。加えて、流動床炉の場合、従来、ごみと石灰の投入が困難であったのは、ごみの塩素成分と石灰が反応した時に生成されるＣａＣｌ２に以下の問題があったためである。すなわち、ＣａＣｌ２が生成し流動媒体中のＣａＣｌ２の濃度が高くなるが、ＣａＣｌ２の融点は低いので、流動媒体中のＣａＣｌ２の濃度が高くなるままに放置しておくと、流動媒体である砂粒を核としてＣａＣｌ２はその核を被うようなり、ＣａＣｌ２に被われた粒子はＣａＣｌ２が更に付着成長して大きな径になる。その上、そのような粒子同士が互いに凝集しあって大きな塊（アグロメ）を発生させ流動不良を起こしやすくなるという問題である。また、従来カトレルＲＤＦ（Refuse Derived Fuel） のように、ごみを粉砕選別後ペレット状など圧縮成形して固形燃料化したもので、生石灰を添加したものがあるが、生石灰を添加する目的は生石灰が水分と反応して発熱し、その反応熱により乾燥を促進する目的とごみの腐敗防止を目的としたものであって、添加された生石灰の量は少なく、脱塩剤として期待できるものではなかった。そして、全てのごみに多量の生石灰を添加して固形燃料化することについては、危険性の問題と、固形燃料化に至るまでにかなりの手間がかかるなどの理由により実施できなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ガス化炉での塩化水素発生が抑えられれば、ダイオキシン類の発生を抑制することができる。さらに廃熱ボイラ中のスーパーヒータの塩化水素腐食を抑えられるので、水蒸気条件の高温・高圧化により発電効率を上げることができ燃焼排ガス系のガス処理、熱利用関係の機器の腐食も防止できる。また、脱塩剤の利用効率を全体として高められれば、捕集飛灰量を低減できるので、脱塩剤や飛灰安定化剤の使用量を減らすことができ、埋立処分地の延命化が図れる。本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ガス中の塩化水素を効果的に除去できる塩素含有廃棄物の燃焼処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するため、本発明は、ガス化炉（特に流動層ガス化炉）と溶融燃焼炉（特に旋回式溶融炉）からなるガス化溶融システムにおいて、およびガス化炉でガス化し、そこで発生したチャーと飛灰とガス化炉で発生したガスを高温の溶融炉に導き、灰分を溶融して溶融スラグ化するとともに、ガスを更に低分子化するケミカルリサイクルシステムにおいて、脱塩剤を該流動層ガス化炉並びに濾過集塵装置手前の排ガス流路の双方又は一方に供給することにより、廃棄物から発生する塩化水素を除去し、排ガスを無害化することを特徴とするものである。本発明の１態様においては、前記流動層ガス化炉に供給される脱塩剤が生石灰であり、前記濾過集塵装置に供給される脱塩剤が消石灰である。
【０００８】本発明によれば、廃棄物を燃焼した際に発生する塩化水素を効果的に除去することができる。本発明は、脱塩剤を使用しないで燃焼したときに、燃焼排ガス中の塩化水素濃度が１０００ｐｐｍを越えるような高塩素含有廃棄物について特に効果的であるが、廃棄物はこれに限定されるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る塩素含有廃棄物の燃焼処理方法の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の塩素含有廃棄物の燃焼処理方法のフローを示すブロック図である。図１に示すように、本発明の塩素含有廃棄物の燃焼処理方法は、ガス化工程１０１、溶融工程１０２、減温工程１０３および脱塵工程１０４から構成されている。そして、図３に示す従来のフローに対して、湿式洗浄工程１０５がなくなった代わりに、ガス化工程１０１と脱塵工程１０４の前に脱塩剤ｍの供給工程がそれぞれ追加されている。具体的には、生石灰（ＣａＯ）または消石灰（Ｃａ（ＯＨ)２)を流動層ガス化炉に供給し、かつ消石灰（Ｃａ（ＯＨ)２)をバグフィルタ手前の排ガス流路に供給するか、またはどちらか一方のみに供給することにより実現できる。各工程１０１，１０２，１０３，１０４で用いられる装置は、図３において説明したものが用いられる。
【００１０】ガス化工程１０１における流動層ガス化炉には廃棄物中の塩化水素の等量比の０．５〜２倍（好ましくは０．８〜１．２倍）の生石灰粒を供給する。石灰石（ＣａＣＯ３）を用いないのは、石灰石は生石灰に比べ反応率が低いためと、ガス化溶融システムにおけるガス化炉の流動層温度は、石灰石の解離温度（８９８℃）より低いためである。生石灰粒の粒径はガス化炉の流動媒体に比べて同等かやや大きめ、すなわちφ１ｍｍ〜φ３ｍｍが好ましい。というのもこれ以上小さいと投入した生石灰が廃棄物中の塩素あるいは塩化水素と充分反応する間もなくガスとともに巻き上げられてしまい、これよりも大きいと流動媒体の流動不良の原因となるからである。したがって、φ１ｍｍ〜φ３ｍｍ程度の顆粒ならば、流動床の上方から生石灰を投入できる。ただし、流動床が外部循環式の気流床の場合は投入する生石灰の大きさはφ１００μｍ〜φ３ｍｍ程度で問題ない。生石灰粒の粒径がφ１ｍｍ以下の場合で、深層流動床の場合には、流動床の層内で、できれば流動層の流動媒体が沈降する部分に、導入管による導入や流動化ガスに生石灰を混入するなどして導入するのが良い。というのもこの部分ならば溶融炉に至るガスに巻き上げられにくいからである。
【００１１】脱塵工程１０４におけるバグフィルタ手前の排ガス流路には、残留する塩化水素の等量比にして０.５〜２倍（好ましくは０．７〜１．５倍）の脱塩剤を供給する。具体的には消石灰の粉末を供給する。消石灰の投入位置と方法に関しては、別の方法として、減温工程１０３において、減温装置をスプレー式減温装置とし、消石灰をスラリー状にしたものをその装置のスプレーで噴霧する方法がある。これにより、発生した塩化水素の８５％程度をガス化炉内で除去でき、ガス化炉とバグフィルタ双方への脱塩剤の供給により同じく９６％以上を除去できる。また、全体で消費される脱塩剤は、従来は廃棄物中の揮発性塩素の等量の２〜６倍であったが、本発明により１〜２．５倍程度とすることができる。
【００１２】ガス化炉で生成したＣａＣｌ２（融点７７２℃）の多くは、後段の溶融炉にて溶融スラグ中に取り込まれる。未反応のＣａＯ（融点２５７０℃）は一部が飛灰となるので、バグフィルタ手前の排ガス流路に吹き込む脱塩剤の量は等量比０.５〜２程度で済む。廃棄物中の塩素含有量が高くないケースでは、バグフィルタ手前に吹き込む脱塩剤の量は等量比０〜１とすることも可能である。
【００１３】本発明による塩化水素除去の方法は、脱塩剤を微粉のまま取り扱う乾式法である。このため、廃水処理が不要、排ガスの再加熱が不要、維持管理が容易という乾式法の長所が活かされ、しかも湿式法に比べ薬剤使用量が多いという欠点はかなり克服できる。
【００１４】図２、図４、図５は、本発明を適用したガス化溶融システムの全体構成を示す概略図である。これら各図において、１はごみピット、２はごみクレーン、３はごみホッパー、４ａは給塵装置、４ｂはスクリューフィーダ、５は流動層ガス化炉、６は不燃物排出装置、７は振動篩、８は旋回溶融炉である。また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、１４は誘引送風機、１５は煙突、１６は蒸気タービン、１７は灰処理装置である。そして、ａは廃棄物、ｂは生石灰、ｃは空気、ｄは流動媒体（硅砂）、ｅは不燃物、ｆはスラグ、ｇは水、ｈはスチーム、ｉは捕集灰、ｊは消石灰、ｋは排ガス、ｌは処理灰、ｐ、ｑ、ｒは流動媒体の一部、ｓは回収する流動媒体、ｔはシリカ又はアルミナである。
【００１５】図２、図４、図５において、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に投入される。ごみホッパー３の底部に設けられた給塵装置４ａにより定量排出された廃棄物ａは、ガスシール機能を有するロックホッパー（図示せず）を経て、スクリューフィーダ４ｂにより流動層ガス化炉５に供給される。消石灰ｊをガス化炉の脱塩剤として使用する場合はスクリューフィーダ４ｂで廃棄物ａをガス化炉５に投入する前のいずれかの工程で、例えばスクリューフィーダと給塵装置の間やスクリューフィーダや給塵装置中、あるいはごみピット中で、消石灰ｊを廃棄物ａに混入させる。また、生石灰ｂを脱塩剤として使用する場合のガス化炉への供給方法は、後述する。
【００１６】ガス化炉５内には硅砂ｄがある高さで充填されている。炉底に空気ｃを供給することにより、空気分散板５ａ上には硅砂ｄが流動媒体となっての流動層が形成される。この時、空気ｃの風量を中央部が周辺部より相対的に小とすることにより、流動層の中央部が下降流動層、同じく周辺部が上昇流動層となるような硅砂ｄすなわち流動媒体の旋回運動が形成される。流動層の温度は４５０〜６５０℃に保持される。
【００１７】廃棄物ａはこの流動層に落下し、中央部の下降流動層中に呑み込まれつつ、熱せられた硅砂ｄの運動により粉砕され、また下から供給された空気ｃに接触することにより廃棄物ａ中の可燃成分は熱分解ガス化され、ガス，タール，チャーとなる。同時に廃棄物ａ中の塩化水素等の塩素化合物は、流動媒体中の生石灰または消石灰の顆粒のおびただしい衝突をうけ、生石灰または消石灰と廃棄物ａ中の塩素が反応して脱塩が行われる。チャーは硅砂ｄとともに流動層の周辺部へ移動し、そこでさらに硅砂ｄの激しい運動により粉砕され、供給された空気ｃと接触してガス化され徐々に微細化される。また、流動媒体中の生石灰または消石灰の顆粒は廃棄物ａ中の硫黄分とも反応し、脱硫も促進される。気化したガス、タールは流動層を上へ抜ける。必要に応じて、ガス化炉５のフリーボードに空気ｃが吹き込まれ、６５０〜８５０℃にてガス，タール，チャーの部分的な燃焼が行われる。
【００１８】ガス化炉５の炉底からは不燃物排出装置６により硅砂ｄと不燃物ｅが排出され、次いで分級される。分級は通常いくつかの分級装置を経る。図２、図４R>４、図５の各例では振動篩７を最終的な分級装置として示しているが風力選別機のような重力の慣性力の差や比重の差を利用したものでもよい。脱塩剤としての生石灰ｂのガス化炉への投入方法は、図２、図４、図５の各例では不燃物排出装置６から排出された流動媒体をガス化炉５に回収するまでのどこかのプロセスに投入する方法を示している。投入位置は不燃物排出装置６からガス化炉５へ回収するまでのどこでもよいが、好適な投入位置は、最終的な分級装置によって分離され、そしてガス化炉５へ回収予定の流動媒体中に投入するのが好適である。ところで、流動層中で廃棄物ａ中の塩素成分と生石灰などのカルシュウム成分が反応すると、ＣａＣｌ２が生成し流動媒体中のＣａＣｌ２の濃度が高くなる。ＣａＣｌ２の融点は低いので、流動媒体中のＣａＣｌ２の濃度が高くなるままに放置しておくと、流動媒体である砂粒を核としてＣａＣｌ２はその核を被うようになり、ＣａＣｌ２に被われた粒子はＣａＣｌ２が更に付着成長して大きな径になる。その上そのような粒子同士が互いに凝集しあって大きな塊（アグロメ）を発生させ流動不良を起こしやすくなる。
【００１９】そこで、本発明ではこの点に鑑み、ＣａＣｌ２の濃度の簡便なコントロールおよび濃度状況の監視方法も備えている。
【００２０】その一つの方法を図２に紹介する。図２に示す方法は、不燃物排出装置６から排出される流動媒体を不燃物分離後に粉砕機１０６にかけ、流動媒体中の塊を粉砕し、核である砂粒を被うＣａＣｌ２も粉砕する。ＣａＣｌ２は砂に比べて脆いので、容易に粉砕機１０６により粉砕される。そして粉砕後、砂とＣａＣｌ２を分離するために、風力選別機や比重あるいは重力の差を利用した分級機１０７によりＣａＣｌ２を除去する方法である。分離されたあと、砂はガス化炉へもどり、ＣａＣｌ２はバグフィルタなどから排出される他の灰ｉとともに処分する。
【００２１】別の方法を図４に示す。図４に示す方法は、不燃物排出装置６から排出される流動媒体の一部または全部をとりだして、取り出した流動媒体に見合う量の新しい流動媒体であってＣａＣｌ２のないあるいは除去された流動媒体１０８を供給するとともに、とりだされた古い流動媒体はＣａＣｌ２を分離して、場合によっては新しい流動媒体１０８として再生再利用する方法である。不燃物排出装置６から排出された流動媒体は、不燃物を分離した後、その一部ｐを回収すると同時にＣａＣｌ２の除かれた流動媒体１０８を回収量に見合う分量だけガス化炉５に供給する。残りの流動媒体ｑは幾つかの選別機を経て流動床ガス化炉に戻される。回収した流動媒体ｐは、粉砕機１０６で主にＣａＣｌ２が原因の塊を粉砕したあと風力選別機や比重あるいは重力の差を利用した分級機１０７で分離し、ＣａＣｌ２を分離するか、水洗をして、ＣａＣｌ２を除去する。ＣａＣｌ２を除去された砂は再びＣａＣｌ２のない新しい流動媒体（砂）１０８として、ガス化炉５で使われる。
【００２２】更にまた別の方法を図５に示す。図５に示す方法は、不燃物排出装置６から排出される流動媒体の一部または全部をとりだして、ＣａＣｌ２の含有割合を直接的または間接的に測定し、その値（指標）の増加によって、新しい流動媒体（砂）であってＣａＣｌ２のないあるいは除去された流動媒体１０８をガス化炉５に供給し、ＣａＣｌ２の多い古い流動媒体（砂）は回収してＣａＣｌ２を分離する方法である。 ＣａＣｌ２の多い古い流動媒体（砂）はＣａＣｌ２を分離後、場合によって再び流動媒体として再利用する方法である。
【００２３】ＣａＣｌ２の含有比率の測定方法は、不燃物排出装置６から排出される流動媒体の一部ｒを取り出し、それらを水に浸して電気伝導度等の変化を測定する方法の他精密な測定方法の採用も考えられるが、簡便な方法は、不燃物排出装置６から排出される全ての流動媒体あるいはそこから取り出した一部ｒについて、流動媒体中の粒径寸法の割合を篩や光学的方法により測定する方法である。また、不燃物排出装置６から排出される全ての流動媒体あるいはそこから取り出した一部ｒについて、風力選別機や比重あるいは重力の差を利用した分級機１０７により、大きな塊とそれ以外を分離し、大きな塊と化したものがどのくらいあるかを測定する方法もある。これらの方法のうちいずれかまたはこれらの組み合わせによりＣａＣｌ２の含有比率を簡便に測定し、許容値を超えた場合にＣａＣｌ２のない新しい流動媒体（砂）１０８をガス化炉に供給し、それと同時にＣａＣｌ２の多い砂は回収する。
【００２４】回収したＣａＣｌ２の多い流動媒体ｓは、粉砕機１０６で粉砕したあと風力選別機や比重あるいは重力の差を利用した分級機１０７で分離し、ＣａＣｌ２を分離するか、水洗をして、ＣａＣｌ２を除去する。 ＣａＣｌ２を除去された砂は再びＣａＣｌ２のない新しい流動媒体（砂）１０８として、ガス化炉５で使われる。不燃物ｅには鉄，銅，アルミニウムといった金属類が含まれるが、炉内が還元雰囲気であるため、未酸化でクリーンな状態で回収される。微粉化されたチャーを同伴したガスは、ガス化炉５を出た後に、旋回溶融炉８に供給され、一次燃焼室８ａにて予熱された空気ｃと旋回流中で混合しながら、１２００〜１５００℃の温度にて高速燃焼する。燃焼は傾斜した二次燃焼室８ｂで完結する。
【００２５】チャー中の灰分は、高温のためスラグミストとなる。スラグミストの大部分は、旋回流の遠心力の作用により、一次燃焼室８ａの炉壁上の溶融スラグ相に捕捉される。炉壁を流れ下った溶融スラグは、二次燃焼室８ｂに入った後に、スラグ分離部８ｃの底部より排出され、スラグコンベヤ９内で水砕スラグｆとなる。こうして灰分の８０〜８５％が溶融スラグｆとして回収され、残りの１５〜２０％が飛灰として主にバグフィルタ１３で捕集され、灰処理装置１７に送られ処理灰ｌとなる。
【００２６】ところで、スラグの溶融温度は塩基度に依存する。塩基度とは、塩基性酸化物（アルカリ金属酸化物、石灰、マンガンなど）と酸性酸化物（シリカ、アルミナ、Ｐ２Ｏ５など）のうち、代表として石灰（ＣａＯ）とシリカ（ＳｉＯ２）の比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）によって表される。この塩基度が高いとスラグの融点は高くなる傾向にあり、スラグを流出させるためには高い温度環境が要求されるばかりでなく、得られるスラグの質も重金属の溶出がおこりやすく、また強度的に脆いなどの問題が起こりやすい。逆に塩基度が低いとスラグの融点は低くなる傾向にあり、求められる温度条件も易しくなり、温度を上昇させるために使うエネルギーも少なくできるうえ、得られるスラグの質も良質になる。
【００２７】そこで、本発明ではその点を鑑み、ガス化炉に消石灰ｊや生石灰ｂを投入するのに合わせて、シリカ、アルミナなどを顆粒状または粉体として供給し、溶融炉から排出する溶融スラグの流下状況と質の安定化を促進する方法も備えている。
【００２８】その方法の一つは、ガス化炉５には消石灰ｊや生石灰ｂが投入されるが、同時にそれら消石灰ｊや生石灰ｂの投入量にたいして、常に一定比率の酸性酸化物（シリカ、アルミナなどｔ）もガス化炉５に投入する方法である。その比率はＣａＯ／ＳｉＯ２で０．８〜１．２である。ガス化炉５に投入するシリカ、アルミナｔの形状は、ガス化炉５から溶融炉８に導かれるガス流１１０に巻き込まれやすい寸法形状がよく、また、溶融炉の旋回運動で炉壁に衝突しやすい寸法形状がよい。そういう意味では、ガス化炉に投入される生石灰粒や消石灰粒や流動媒体より小さいほうがよく、また、数１０μｍ（８０〜３０μｍ）より大きい方がよい。具体的にはφ０．５ｍｍ〜φ０．０１ｍｍ好ましくはφ０．１〜φ０．０４ｍｍが好ましい。シリカ、またはアルミナｔのガス化炉５への供給場所は、ガス化炉５に生石灰ｂや消石灰ｊを供給する場合に示した方法が挙げられるが、流動層中に導入管による導入や、流動化ガスに混入させて供給する方がこれらを供給した後の効果の現われ方が遅く、供給する廃棄物中や、ガス化炉５に戻される流動媒体中に供給する方が、供給した後の効果の現われ方が早いという違いがある。そのため、安定的な制御には前者の投入方法が、緊急に条件を変える場合の制御は後者の方法が好ましい。
【００２９】もう一つの方法は、溶融炉８のスラグの流下状況を８ａ、８ｂ、８ｃのいずれか一つの位置またはそれら幾つかを組み合わせた位置で、モニター、輝度計、放射温度計、熱電対のいずれか、またはこれらの組み合わせにより検知するか、あるいは、スラグの質的状況をスラグコンベア９の水槽の水のイオン度、電気伝導度、ＰＨのいずれか、またはこれらの組み合わせで検知し、以上の検知情報に連動させて、シリカ、アルミナｔなどをガス化炉５へ供給する方法である。この場合のシリカ、アルミナｔなどの供給部分は、これまで説明してきた方法でもよいが、検知情報に対する応答性を向上させる必要がある場合は、流動床炉５の流動媒体中に限らず、流動床炉５あるいは流動床炉５から溶融炉８に至る経路あるいは溶融炉８のいずれかに供給することで対応する。以上述べた両方法の併用により、平常時の塩基度コントロールは勿論のこと、スラグの流下状況に応じた塩基度の調整が行え、また、廃棄物の性状が急変したり、スラグの流下状況が急変したりする緊急時にも、運転状況を安定化させるべく対応できる。
【００３０】図２、図４、図５において旋回溶融炉８を出た排ガスｋは廃熱ボイラ１０に供給され、ここで発生する高温、高圧のスチームｈ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ｋは、空気予熱器１１で空気ｃを予熱し、節炭器１２で蒸気タービン１６からの復水ｇを予熱し、自らは降温する。
【００３１】次いで、バグフィルタ１３手前にて消石灰ｊが添加された後にバグフィルタ１３にて除塵される。しかる後に、排ガスｋは、誘引送風機１４を経て煙突１５より大気放出される。こうして、生石灰と消石灰の二段階の供給により、ガス化炉５で発生する塩化水素の９６％以上を除去することができる。
【００３２】なお、図２の実施例は、本発明が適用される代表例を示したものである。ガス化炉５は流動床方式であれば特に好適であるが、その他何でもよく、旋回溶融炉８は特に好適であるが、高温炉であれば何でもよい。また本発明は、ガス化炉、高温炉、バグフィルタの組合せのいかなるシステムにおいても適用される。更に本発明は、固形廃棄物や石炭等可燃物についてガス化炉で低温（４５０〜６５０℃）でガス化し、ガス化による可燃性ガスと未燃炭素分を飛灰と共に高温（１３００℃以上）で溶融し、飛灰を溶融スラグとして得るとともに、溶融炉では、有価（可燃）ガスを得るような所謂ケミカルリサイクル仕様の２段ガス化システムや、低温（８００℃以下、好適には４５０〜６５０℃）でガス化した後、有価（可燃）ガスを高温（１０００℃以上）で改質し、改質したガスを燃料電池やガスエンジンに用いるシステムにも援用できる。その一例を図６に示す。
【００３３】図６は図２とほぼ同等であるが、溶融炉８から排出されるガスは可燃性の有価ガスｎである。このガスは図２と同じく廃熱ボイラ１０、空気予熱器１１、節炭器１２、バグフィルタ１３、誘引送風機１４などを通過し、ガス精製（生成）プロセスに送られそこで有価なガスとして再利用可能なようにされる。図６にみられるケミカルリサイクルシステムと図２のガス化溶融システムとのわずかな差は、バルブｖとガス化炉や溶融炉に供給するガスｕである。バルブｖは有価ガスｎの外部へのリークを防ぐためであり、ガス化剤ｕは酸素またはスチームまたは窒素またはそれらの混合ガスである。その他、図６のシステムでは、運転圧力が常圧（−５０．６６〜５０．６６ｋＰａ（−０．５〜０．５atm））の場合の他、ガス化反応の効率化のため、０．３０４ＭＰａ（３気圧）から４．５６ＭＰａ（４５気圧）と加圧条件にする場合と、後工程の要求する条件に合わせて、例えば後工程が、可燃ガスｎを燃料電池発電に使用する場合は０．３０４〜０．７０９ＭＰａ（３〜７気圧）、可燃ガスｎを他の有価ガスの合成に使う場合は１．０１３ＭＰａ〜２．０２７ＭＰａ（１０〜２０気圧）で運転する場合がある。このように、ガス化溶融システムとわずかな違いはあるが、これらのシステムの構成およびその温度条件は２段の燃焼の場合と基本的に変わらない。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、廃棄物を燃焼した際に発生する排ガス中の塩化水素を効果的に除去することができる。したがって、ダイオキシン類の発生を元から断つことができる。しかも廃熱ボイラ中のスーパーヒータの塩化水素腐食を抑えられるので、水蒸気条件の高温・高圧化により発電効率を上げられる。燃焼排ガスのガス処理、熱利用関係の機器の腐食も防止できる。また脱塩剤の利用効率を全体として高められれば、捕集飛灰量を低減できるので、脱塩剤や飛灰安定化剤の使用量が減らせ、埋立処分地の延命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塩素含有廃棄物の処理方法のフローを示すブロック図である。
【図２】本発明を適用したガス化溶融システムの全体構成を示す概略図である。
【図３】従来の廃棄物の処理方法のフローを示すブロック図である。
【図４】本発明を適用したガス化溶融システムの全体構成を示す概略図である。
【図５】本発明を適用したガス化溶融システムの全体構成を示す概略図である。
【図６】本発明を適用したケミカルリサイクルシステムの全体構成を示す概略図である。
【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
４ａ 給塵装置
４ｂ スクリューフィーダ
５ 流動層ガス化炉
６ 不燃物排出装置
７ 振動篩
８ 旋回溶融炉
８ａ 一次燃焼室
８ｂ 二次燃焼室
８ｃ スラグ分離部
９ スラグコンベヤ
１０ 廃熱ボイラ
１１ 空気予熱器
１２ 節炭器
１３ バグフィルタ
１４ 誘引送風機
１５ 煙突
１６ 蒸気タービン
１７ 灰処理装置
１０６ 粉砕機
１０７ 分級機
１０８ 流動媒体
１０９ 測定器
１１０ ガス
ａ 廃棄物
ｂ 生石灰
ｃ 空気
ｄ 硅砂
ｅ 不燃物
ｆ スラグ
ｇ 水
ｈ スチーム
ｉ 捕集灰
ｊ 消石灰
ｋ 排ガス
ｌ 処理灰
ｍ 脱塩剤
ｎ 有価ガス（可燃ガス）
ｐ、ｑ、ｒ、ｓ 流動媒体
ｔ シリカまたはアルミナまたはそれらの混合物
ｕ ガス化剤
ｖ バルブ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩素含有廃棄物を燃焼処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】廃棄物を燃焼すると、その中に含まれる塩化ビニール等の有機系塩素化合物やＮａＣｌ等の無機系塩素化合物から塩化水素（ＨＣｌ）が発生する。排ガス中の塩化水素濃度は、都市ごみで４００〜１５００ｐｐｍ、産業廃棄物で１００〜３０００ｐｐｍ（いずれもＯ２１２％換算）である。この塩化水素がダイオキシン類生成の主な要因となる。
【０００３】廃棄物の焼却処理の新たな技術として、廃棄物をガス化した後に高温燃焼してダイオキシンを分解するとともに灰分を溶融スラグ化するガス化溶融システムあるいは廃棄物をガス化した後に高温で有価ガスを得るとともにダイオキシンを分解し、灰分を溶融スラグ化する2段ガス化のケミカルリサイクルシステムが知られている。図３は、従来のこれらシステムのフローを示すブロック図である。１０１はガス化工程、１０２は溶融工程、１０３は減温工程、１０４は脱塵工程、１０５は湿式洗浄工程を示す。またａは廃棄物、ｋは排ガス、ｍは脱塩剤（脱塩素剤）、ｎは可燃性の有価ガスを示す。ここで、各工程で用いられる装置例を列記すると、ガス化工程１０１においては流動層ガス化炉、溶融工程１０２においては旋回溶融炉、減温工程１０３においては廃熱ボイラ，節炭器，空気予熱器等、脱塵工程１０４においてはバグフィルタ、湿式洗浄工程１０５においては湿式スクラバーがあげられる。
【０００４】従来のフローでは、通常、バグフィルタの後段に湿式スクラバー（脱塩剤の水溶液またはスラリ液を使用）を設置することにより、塩化水素を効率よく除去できるが、以下に列挙する問題点があった。
【０００５】排ガスからの塩化水素除去を乾式法だけで行えれば、以下に列挙するメリットを享受できる。
しかしながら、乾式法では多量の脱塩素剤（脱塩剤）が必要であり、脱塩素剤についても制限があった。消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を用いる場合にはコスト面で割高であった。石灰石（ＣａＣＯ３）の場合は温度条件が低温では塩素との反応が極端に低下する問題があり、生石灰（ＣａＯ）の場合は、水分との反応に危険性があり、液体の水分の存在に注意を払わなければならないなど、取扱いに困難があった。加えて、流動床炉の場合、従来、ごみと石灰の投入が困難であったのは、ごみの塩素成分と石灰が反応した時に生成されるＣａＣｌ２に以下の問題があったためである。すなわち、ＣａＣｌ２が生成し流動媒体中のＣａＣｌ２の濃度が高くなるが、ＣａＣｌ２の融点は低いので、流動媒体中のＣａＣｌ２の濃度が高くなるままに放置しておくと、流動媒体である砂粒を核としてＣａＣｌ２はその核を被うようなり、ＣａＣｌ２に被われた粒子はＣａＣｌ２が更に付着成長して大きな径になる。その上、そのような粒子同士が互いに凝集しあって大きな塊（アグロメ）を発生させ流動不良を起こしやすくなるという問題である。また、従来カトレルＲＤＦ（Refuse Derived Fuel） のように、ごみを粉砕選別後ペレット状など圧縮成形して固形燃料化したもので、生石灰を添加したものがあるが、生石灰を添加する目的は生石灰が水分と反応して発熱し、その反応熱により乾燥を促進する目的とごみの腐敗防止を目的としたものであって、添加された生石灰の量は少なく、脱塩剤として期待できるものではなかった。そして、全てのごみに多量の生石灰を添加して固形燃料化することについては、危険性の問題と、固形燃料化に至るまでにかなりの手間がかかるなどの理由により実施できなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ガス化炉での塩化水素発生が抑えられれば、ダイオキシン類の発生を抑制することができる。さらに廃熱ボイラ中のスーパーヒータの塩化水素腐食を抑えられるので、水蒸気条件の高温・高圧化により発電効率を上げることができ燃焼排ガス系のガス処理、熱利用関係の機器の腐食も防止できる。また、脱塩剤の利用効率を全体として高められれば、捕集飛灰量を低減できるので、脱塩剤や飛灰安定化剤の使用量を減らすことができ、埋立処分地の延命化が図れる。本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ガス中の塩化水素を効果的に除去できる塩素含有廃棄物の燃焼処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するため、本発明は、ガス化炉（特に流動層ガス化炉）と溶融燃焼炉（特に旋回式溶融炉）からなるガス化溶融システムにおいて、およびガス化炉でガス化し、そこで発生したチャーと飛灰とガス化炉で発生したガスを高温の溶融炉に導き、灰分を溶融して溶融スラグ化するとともに、ガスを更に低分子化するケミカルリサイクルシステムにおいて、脱塩剤を該流動層ガス化炉並びに濾過集塵装置手前の排ガス流路の双方又は一方に供給することにより、廃棄物から発生する塩化水素を除去し、排ガスを無害化することを特徴とするものである。本発明の１態様においては、前記流動層ガス化炉に供給される脱塩剤が生石灰であり、前記濾過集塵装置に供給される脱塩剤が消石灰である。
【０００８】本発明によれば、廃棄物を燃焼した際に発生する塩化水素を効果的に除去することができる。本発明は、脱塩剤を使用しないで燃焼したときに、燃焼排ガス中の塩化水素濃度が１０００ｐｐｍを越えるような高塩素含有廃棄物について特に効果的であるが、廃棄物はこれに限定されるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る塩素含有廃棄物の燃焼処理方法の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の塩素含有廃棄物の燃焼処理方法のフローを示すブロック図である。図１に示すように、本発明の塩素含有廃棄物の燃焼処理方法は、ガス化工程１０１、溶融工程１０２、減温工程１０３および脱塵工程１０４から構成されている。そして、図３に示す従来のフローに対して、湿式洗浄工程１０５がなくなった代わりに、ガス化工程１０１と脱塵工程１０４の前に脱塩剤ｍの供給工程がそれぞれ追加されている。具体的には、生石灰（ＣａＯ）または消石灰（Ｃａ（ＯＨ)２)を流動層ガス化炉に供給し、かつ消石灰（Ｃａ（ＯＨ)２)をバグフィルタ手前の排ガス流路に供給するか、またはどちらか一方のみに供給することにより実現できる。各工程１０１，１０２，１０３，１０４で用いられる装置は、図３において説明したものが用いられる。
【００１０】ガス化工程１０１における流動層ガス化炉には廃棄物中の塩化水素の等量比の０．５〜２倍（好ましくは０．８〜１．２倍）の生石灰粒を供給する。石灰石（ＣａＣＯ３）を用いないのは、石灰石は生石灰に比べ反応率が低いためと、ガス化溶融システムにおけるガス化炉の流動層温度は、石灰石の解離温度（８９８℃）より低いためである。生石灰粒の粒径はガス化炉の流動媒体に比べて同等かやや大きめ、すなわちφ１ｍｍ〜φ３ｍｍが好ましい。というのもこれ以上小さいと投入した生石灰が廃棄物中の塩素あるいは塩化水素と充分反応する間もなくガスとともに巻き上げられてしまい、これよりも大きいと流動媒体の流動不良の原因となるからである。したがって、φ１ｍｍ〜φ３ｍｍ程度の顆粒ならば、流動床の上方から生石灰を投入できる。ただし、流動床が外部循環式の気流床の場合は投入する生石灰の大きさはφ１００μｍ〜φ３ｍｍ程度で問題ない。生石灰粒の粒径がφ１ｍｍ以下の場合で、深層流動床の場合には、流動床の層内で、できれば流動層の流動媒体が沈降する部分に、導入管による導入や流動化ガスに生石灰を混入するなどして導入するのが良い。というのもこの部分ならば溶融炉に至るガスに巻き上げられにくいからである。
【００１１】脱塵工程１０４におけるバグフィルタ手前の排ガス流路には、残留する塩化水素の等量比にして０.５〜２倍（好ましくは０．７〜１．５倍）の脱塩剤を供給する。具体的には消石灰の粉末を供給する。消石灰の投入位置と方法に関しては、別の方法として、減温工程１０３において、減温装置をスプレー式減温装置とし、消石灰をスラリー状にしたものをその装置のスプレーで噴霧する方法がある。これにより、発生した塩化水素の８５％程度をガス化炉内で除去でき、ガス化炉とバグフィルタ双方への脱塩剤の供給により同じく９６％以上を除去できる。また、全体で消費される脱塩剤は、従来は廃棄物中の揮発性塩素の等量の２〜６倍であったが、本発明により１〜２．５倍程度とすることができる。
【００１２】ガス化炉で生成したＣａＣｌ２（融点７７２℃）の多くは、後段の溶融炉にて溶融スラグ中に取り込まれる。未反応のＣａＯ（融点２５７０℃）は一部が飛灰となるので、バグフィルタ手前の排ガス流路に吹き込む脱塩剤の量は等量比０.５〜２程度で済む。廃棄物中の塩素含有量が高くないケースでは、バグフィルタ手前に吹き込む脱塩剤の量は等量比０〜１とすることも可能である。
【００１３】本発明による塩化水素除去の方法は、脱塩剤を微粉のまま取り扱う乾式法である。このため、廃水処理が不要、排ガスの再加熱が不要、維持管理が容易という乾式法の長所が活かされ、しかも湿式法に比べ薬剤使用量が多いという欠点はかなり克服できる。
【００１４】図２、図４、図５は、本発明を適用したガス化溶融システムの全体構成を示す概略図である。これら各図において、１はごみピット、２はごみクレーン、３はごみホッパー、４ａは給塵装置、４ｂはスクリューフィーダ、５は流動層ガス化炉、６は不燃物排出装置、７は振動篩、８は旋回溶融炉である。また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、１４は誘引送風機、１５は煙突、１６は蒸気タービン、１７は灰処理装置である。そして、ａは廃棄物、ｂは生石灰、ｃは空気、ｄは流動媒体（硅砂）、ｅは不燃物、ｆはスラグ、ｇは水、ｈはスチーム、ｉは捕集灰、ｊは消石灰、ｋは排ガス、ｌは処理灰、ｐ、ｑ、ｒは流動媒体の一部、ｓは回収する流動媒体、ｔはシリカ又はアルミナである。
【００１５】図２、図４、図５において、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に投入される。ごみホッパー３の底部に設けられた給塵装置４ａにより定量排出された廃棄物ａは、ガスシール機能を有するロックホッパー（図示せず）を経て、スクリューフィーダ４ｂにより流動層ガス化炉５に供給される。消石灰ｊをガス化炉の脱塩剤として使用する場合はスクリューフィーダ４ｂで廃棄物ａをガス化炉５に投入する前のいずれかの工程で、例えばスクリューフィーダと給塵装置の間やスクリューフィーダや給塵装置中、あるいはごみピット中で、消石灰ｊを廃棄物ａに混入させる。また、生石灰ｂを脱塩剤として使用する場合のガス化炉への供給方法は、後述する。
【００１６】ガス化炉５内には硅砂ｄがある高さで充填されている。炉底に空気ｃを供給することにより、空気分散板５ａ上には硅砂ｄが流動媒体となっての流動層が形成される。この時、空気ｃの風量を中央部が周辺部より相対的に小とすることにより、流動層の中央部が下降流動層、同じく周辺部が上昇流動層となるような硅砂ｄすなわち流動媒体の旋回運動が形成される。流動層の温度は４５０〜６５０℃に保持される。
【００１７】廃棄物ａはこの流動層に落下し、中央部の下降流動層中に呑み込まれつつ、熱せられた硅砂ｄの運動により粉砕され、また下から供給された空気ｃに接触することにより廃棄物ａ中の可燃成分は熱分解ガス化され、ガス，タール，チャーとなる。同時に廃棄物ａ中の塩化水素等の塩素化合物は、流動媒体中の生石灰または消石灰の顆粒のおびただしい衝突をうけ、生石灰または消石灰と廃棄物ａ中の塩素が反応して脱塩が行われる。チャーは硅砂ｄとともに流動層の周辺部へ移動し、そこでさらに硅砂ｄの激しい運動により粉砕され、供給された空気ｃと接触してガス化され徐々に微細化される。また、流動媒体中の生石灰または消石灰の顆粒は廃棄物ａ中の硫黄分とも反応し、脱硫も促進される。気化したガス、タールは流動層を上へ抜ける。必要に応じて、ガス化炉５のフリーボードに空気ｃが吹き込まれ、６５０〜８５０℃にてガス，タール，チャーの部分的な燃焼が行われる。
【００１８】ガス化炉５の炉底からは不燃物排出装置６により硅砂ｄと不燃物ｅが排出され、次いで分級される。分級は通常いくつかの分級装置を経る。図２、図４R>４、図５の各例では振動篩７を最終的な分級装置として示しているが風力選別機のような重力の慣性力の差や比重の差を利用したものでもよい。脱塩剤としての生石灰ｂのガス化炉への投入方法は、図２、図４、図５の各例では不燃物排出装置６から排出された流動媒体をガス化炉５に回収するまでのどこかのプロセスに投入する方法を示している。投入位置は不燃物排出装置６からガス化炉５へ回収するまでのどこでもよいが、好適な投入位置は、最終的な分級装置によって分離され、そしてガス化炉５へ回収予定の流動媒体中に投入するのが好適である。ところで、流動層中で廃棄物ａ中の塩素成分と生石灰などのカルシュウム成分が反応すると、ＣａＣｌ２が生成し流動媒体中のＣａＣｌ２の濃度が高くなる。ＣａＣｌ２の融点は低いので、流動媒体中のＣａＣｌ２の濃度が高くなるままに放置しておくと、流動媒体である砂粒を核としてＣａＣｌ２はその核を被うようになり、ＣａＣｌ２に被われた粒子はＣａＣｌ２が更に付着成長して大きな径になる。その上そのような粒子同士が互いに凝集しあって大きな塊（アグロメ）を発生させ流動不良を起こしやすくなる。
【００１９】そこで、本発明ではこの点に鑑み、ＣａＣｌ２の濃度の簡便なコントロールおよび濃度状況の監視方法も備えている。
【００２０】その一つの方法を図２に紹介する。図２に示す方法は、不燃物排出装置６から排出される流動媒体を不燃物分離後に粉砕機１０６にかけ、流動媒体中の塊を粉砕し、核である砂粒を被うＣａＣｌ２も粉砕する。ＣａＣｌ２は砂に比べて脆いので、容易に粉砕機１０６により粉砕される。そして粉砕後、砂とＣａＣｌ２を分離するために、風力選別機や比重あるいは重力の差を利用した分級機１０７によりＣａＣｌ２を除去する方法である。分離されたあと、砂はガス化炉へもどり、ＣａＣｌ２はバグフィルタなどから排出される他の灰ｉとともに処分する。
【００２１】別の方法を図４に示す。図４に示す方法は、不燃物排出装置６から排出される流動媒体の一部または全部をとりだして、取り出した流動媒体に見合う量の新しい流動媒体であってＣａＣｌ２のないあるいは除去された流動媒体１０８を供給するとともに、とりだされた古い流動媒体はＣａＣｌ２を分離して、場合によっては新しい流動媒体１０８として再生再利用する方法である。不燃物排出装置６から排出された流動媒体は、不燃物を分離した後、その一部ｐを回収すると同時にＣａＣｌ２の除かれた流動媒体１０８を回収量に見合う分量だけガス化炉５に供給する。残りの流動媒体ｑは幾つかの選別機を経て流動床ガス化炉に戻される。回収した流動媒体ｐは、粉砕機１０６で主にＣａＣｌ２が原因の塊を粉砕したあと風力選別機や比重あるいは重力の差を利用した分級機１０７で分離し、ＣａＣｌ２を分離するか、水洗をして、ＣａＣｌ２を除去する。ＣａＣｌ２を除去された砂は再びＣａＣｌ２のない新しい流動媒体（砂）１０８として、ガス化炉５で使われる。
【００２２】更にまた別の方法を図５に示す。図５に示す方法は、不燃物排出装置６から排出される流動媒体の一部または全部をとりだして、ＣａＣｌ２の含有割合を直接的または間接的に測定し、その値（指標）の増加によって、新しい流動媒体（砂）であってＣａＣｌ２のないあるいは除去された流動媒体１０８をガス化炉５に供給し、ＣａＣｌ２の多い古い流動媒体（砂）は回収してＣａＣｌ２を分離する方法である。 ＣａＣｌ２の多い古い流動媒体（砂）はＣａＣｌ２を分離後、場合によって再び流動媒体として再利用する方法である。
【００２３】ＣａＣｌ２の含有比率の測定方法は、不燃物排出装置６から排出される流動媒体の一部ｒを取り出し、それらを水に浸して電気伝導度等の変化を測定する方法の他精密な測定方法の採用も考えられるが、簡便な方法は、不燃物排出装置６から排出される全ての流動媒体あるいはそこから取り出した一部ｒについて、流動媒体中の粒径寸法の割合を篩や光学的方法により測定する方法である。また、不燃物排出装置６から排出される全ての流動媒体あるいはそこから取り出した一部ｒについて、風力選別機や比重あるいは重力の差を利用した分級機１０７により、大きな塊とそれ以外を分離し、大きな塊と化したものがどのくらいあるかを測定する方法もある。これらの方法のうちいずれかまたはこれらの組み合わせによりＣａＣｌ２の含有比率を簡便に測定し、許容値を超えた場合にＣａＣｌ２のない新しい流動媒体（砂）１０８をガス化炉に供給し、それと同時にＣａＣｌ２の多い砂は回収する。
【００２４】回収したＣａＣｌ２の多い流動媒体ｓは、粉砕機１０６で粉砕したあと風力選別機や比重あるいは重力の差を利用した分級機１０７で分離し、ＣａＣｌ２を分離するか、水洗をして、ＣａＣｌ２を除去する。 ＣａＣｌ２を除去された砂は再びＣａＣｌ２のない新しい流動媒体（砂）１０８として、ガス化炉５で使われる。不燃物ｅには鉄，銅，アルミニウムといった金属類が含まれるが、炉内が還元雰囲気であるため、未酸化でクリーンな状態で回収される。微粉化されたチャーを同伴したガスは、ガス化炉５を出た後に、旋回溶融炉８に供給され、一次燃焼室８ａにて予熱された空気ｃと旋回流中で混合しながら、１２００〜１５００℃の温度にて高速燃焼する。燃焼は傾斜した二次燃焼室８ｂで完結する。
【００２５】チャー中の灰分は、高温のためスラグミストとなる。スラグミストの大部分は、旋回流の遠心力の作用により、一次燃焼室８ａの炉壁上の溶融スラグ相に捕捉される。炉壁を流れ下った溶融スラグは、二次燃焼室８ｂに入った後に、スラグ分離部８ｃの底部より排出され、スラグコンベヤ９内で水砕スラグｆとなる。こうして灰分の８０〜８５％が溶融スラグｆとして回収され、残りの１５〜２０％が飛灰として主にバグフィルタ１３で捕集され、灰処理装置１７に送られ処理灰ｌとなる。
【００２６】ところで、スラグの溶融温度は塩基度に依存する。塩基度とは、塩基性酸化物（アルカリ金属酸化物、石灰、マンガンなど）と酸性酸化物（シリカ、アルミナ、Ｐ２Ｏ５など）のうち、代表として石灰（ＣａＯ）とシリカ（ＳｉＯ２）の比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）によって表される。この塩基度が高いとスラグの融点は高くなる傾向にあり、スラグを流出させるためには高い温度環境が要求されるばかりでなく、得られるスラグの質も重金属の溶出がおこりやすく、また強度的に脆いなどの問題が起こりやすい。逆に塩基度が低いとスラグの融点は低くなる傾向にあり、求められる温度条件も易しくなり、温度を上昇させるために使うエネルギーも少なくできるうえ、得られるスラグの質も良質になる。
【００２７】そこで、本発明ではその点を鑑み、ガス化炉に消石灰ｊや生石灰ｂを投入するのに合わせて、シリカ、アルミナなどを顆粒状または粉体として供給し、溶融炉から排出する溶融スラグの流下状況と質の安定化を促進する方法も備えている。
【００２８】その方法の一つは、ガス化炉５には消石灰ｊや生石灰ｂが投入されるが、同時にそれら消石灰ｊや生石灰ｂの投入量にたいして、常に一定比率の酸性酸化物（シリカ、アルミナなどｔ）もガス化炉５に投入する方法である。その比率はＣａＯ／ＳｉＯ２で０．８〜１．２である。ガス化炉５に投入するシリカ、アルミナｔの形状は、ガス化炉５から溶融炉８に導かれるガス流１１０に巻き込まれやすい寸法形状がよく、また、溶融炉の旋回運動で炉壁に衝突しやすい寸法形状がよい。そういう意味では、ガス化炉に投入される生石灰粒や消石灰粒や流動媒体より小さいほうがよく、また、数１０μｍ（８０〜３０μｍ）より大きい方がよい。具体的にはφ０．５ｍｍ〜φ０．０１ｍｍ好ましくはφ０．１〜φ０．０４ｍｍが好ましい。シリカ、またはアルミナｔのガス化炉５への供給場所は、ガス化炉５に生石灰ｂや消石灰ｊを供給する場合に示した方法が挙げられるが、流動層中に導入管による導入や、流動化ガスに混入させて供給する方がこれらを供給した後の効果の現われ方が遅く、供給する廃棄物中や、ガス化炉５に戻される流動媒体中に供給する方が、供給した後の効果の現われ方が早いという違いがある。そのため、安定的な制御には前者の投入方法が、緊急に条件を変える場合の制御は後者の方法が好ましい。
【００２９】もう一つの方法は、溶融炉８のスラグの流下状況を８ａ、８ｂ、８ｃのいずれか一つの位置またはそれら幾つかを組み合わせた位置で、モニター、輝度計、放射温度計、熱電対のいずれか、またはこれらの組み合わせにより検知するか、あるいは、スラグの質的状況をスラグコンベア９の水槽の水のイオン度、電気伝導度、ＰＨのいずれか、またはこれらの組み合わせで検知し、以上の検知情報に連動させて、シリカ、アルミナｔなどをガス化炉５へ供給する方法である。この場合のシリカ、アルミナｔなどの供給部分は、これまで説明してきた方法でもよいが、検知情報に対する応答性を向上させる必要がある場合は、流動床炉５の流動媒体中に限らず、流動床炉５あるいは流動床炉５から溶融炉８に至る経路あるいは溶融炉８のいずれかに供給することで対応する。以上述べた両方法の併用により、平常時の塩基度コントロールは勿論のこと、スラグの流下状況に応じた塩基度の調整が行え、また、廃棄物の性状が急変したり、スラグの流下状況が急変したりする緊急時にも、運転状況を安定化させるべく対応できる。
【００３０】図２、図４、図５において旋回溶融炉８を出た排ガスｋは廃熱ボイラ１０に供給され、ここで発生する高温、高圧のスチームｈ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ｋは、空気予熱器１１で空気ｃを予熱し、節炭器１２で蒸気タービン１６からの復水ｇを予熱し、自らは降温する。
【００３１】次いで、バグフィルタ１３手前にて消石灰ｊが添加された後にバグフィルタ１３にて除塵される。しかる後に、排ガスｋは、誘引送風機１４を経て煙突１５より大気放出される。こうして、生石灰と消石灰の二段階の供給により、ガス化炉５で発生する塩化水素の９６％以上を除去することができる。
【００３２】なお、図２の実施例は、本発明が適用される代表例を示したものである。ガス化炉５は流動床方式であれば特に好適であるが、その他何でもよく、旋回溶融炉８は特に好適であるが、高温炉であれば何でもよい。また本発明は、ガス化炉、高温炉、バグフィルタの組合せのいかなるシステムにおいても適用される。更に本発明は、固形廃棄物や石炭等可燃物についてガス化炉で低温（４５０〜６５０℃）でガス化し、ガス化による可燃性ガスと未燃炭素分を飛灰と共に高温（１３００℃以上）で溶融し、飛灰を溶融スラグとして得るとともに、溶融炉では、有価（可燃）ガスを得るような所謂ケミカルリサイクル仕様の２段ガス化システムや、低温（８００℃以下、好適には４５０〜６５０℃）でガス化した後、有価（可燃）ガスを高温（１０００℃以上）で改質し、改質したガスを燃料電池やガスエンジンに用いるシステムにも援用できる。その一例を図６に示す。
【００３３】図６は図２とほぼ同等であるが、溶融炉８から排出されるガスは可燃性の有価ガスｎである。このガスは図２と同じく廃熱ボイラ１０、空気予熱器１１、節炭器１２、バグフィルタ１３、誘引送風機１４などを通過し、ガス精製（生成）プロセスに送られそこで有価なガスとして再利用可能なようにされる。図６にみられるケミカルリサイクルシステムと図２のガス化溶融システムとのわずかな差は、バルブｖとガス化炉や溶融炉に供給するガスｕである。バルブｖは有価ガスｎの外部へのリークを防ぐためであり、ガス化剤ｕは酸素またはスチームまたは窒素またはそれらの混合ガスである。その他、図６のシステムでは、運転圧力が常圧（−５０．６６〜５０．６６ｋＰａ（−０．５〜０．５atm））の場合の他、ガス化反応の効率化のため、０．３０４ＭＰａ（３気圧）から４．５６ＭＰａ（４５気圧）と加圧条件にする場合と、後工程の要求する条件に合わせて、例えば後工程が、可燃ガスｎを燃料電池発電に使用する場合は０．３０４〜０．７０９ＭＰａ（３〜７気圧）、可燃ガスｎを他の有価ガスの合成に使う場合は１．０１３ＭＰａ〜２．０２７ＭＰａ（１０〜２０気圧）で運転する場合がある。このように、ガス化溶融システムとわずかな違いはあるが、これらのシステムの構成およびその温度条件は２段の燃焼の場合と基本的に変わらない。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、廃棄物を燃焼した際に発生する排ガス中の塩化水素を効果的に除去することができる。したがって、ダイオキシン類の発生を元から断つことができる。しかも廃熱ボイラ中のスーパーヒータの塩化水素腐食を抑えられるので、水蒸気条件の高温・高圧化により発電効率を上げられる。燃焼排ガスのガス処理、熱利用関係の機器の腐食も防止できる。また脱塩剤の利用効率を全体として高められれば、捕集飛灰量を低減できるので、脱塩剤や飛灰安定化剤の使用量が減らせ、埋立処分地の延命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塩素含有廃棄物の処理方法のフローを示すブロック図である。
【図２】本発明を適用したガス化溶融システムの全体構成を示す概略図である。
【図３】従来の廃棄物の処理方法のフローを示すブロック図である。
【図４】本発明を適用したガス化溶融システムの全体構成を示す概略図である。
【図５】本発明を適用したガス化溶融システムの全体構成を示す概略図である。
【図６】本発明を適用したケミカルリサイクルシステムの全体構成を示す概略図である。
【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
４ａ 給塵装置
４ｂ スクリューフィーダ
５ 流動層ガス化炉
６ 不燃物排出装置
７ 振動篩
８ 旋回溶融炉
８ａ 一次燃焼室
８ｂ 二次燃焼室
８ｃ スラグ分離部
９ スラグコンベヤ
１０ 廃熱ボイラ
１１ 空気予熱器
１２ 節炭器
１３ バグフィルタ
１４ 誘引送風機
１５ 煙突
１６ 蒸気タービン
１７ 灰処理装置
１０６ 粉砕機
１０７ 分級機
１０８ 流動媒体
１０９ 測定器
１１０ ガス
ａ 廃棄物
ｂ 生石灰
ｃ 空気
ｄ 硅砂
ｅ 不燃物
ｆ スラグ
ｇ 水
ｈ スチーム
ｉ 捕集灰
ｊ 消石灰
ｋ 排ガス
ｌ 処理灰
ｍ 脱塩剤
ｎ 有価ガス（可燃ガス）
ｐ、ｑ、ｒ、ｓ 流動媒体
ｔ シリカまたはアルミナまたはそれらの混合物
ｕ ガス化剤
ｖ バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流動層ガス化炉と溶融燃焼炉からなるガス化溶融システムにおいて、脱塩剤を該流動層ガス化炉並びに濾過集塵装置手前の排ガス流路の双方に供給することにより、排ガス中の塩化水素を除去することを特徴とする塩素含有廃棄物の燃焼処理方法。
【請求項２】 前記流動層ガス化炉に供給される脱塩剤が生石灰であり、前記濾過集塵装置に供給される脱塩剤が消石灰であることを特徴とする請求項１記載の塩素含有廃棄物の燃焼処理方法。
【請求項１】 流動層ガス化炉と溶融燃焼炉からなるガス化溶融システムにおいて、脱塩剤を該流動層ガス化炉並びに濾過集塵装置手前の排ガス流路の双方に供給することにより、排ガス中の塩化水素を除去することを特徴とする塩素含有廃棄物の燃焼処理方法。
【請求項２】 前記流動層ガス化炉に供給される脱塩剤が生石灰であり、前記濾過集塵装置に供給される脱塩剤が消石灰であることを特徴とする請求項１記載の塩素含有廃棄物の燃焼処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００１−２５４９１５（Ｐ２００１−２５４９１５Ａ）
【公開日】平成１３年９月２１日（２００１．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−６５４５８（Ｐ２０００−６５４５８）
【出願日】平成１２年３月９日（２０００．３．９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年９月２１日（２００１．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年３月９日（２０００．３．９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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