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
【課題】 燃焼装置に構造上の大幅な改変を加えたり、処理用薬剤を使用したりすることなしに、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排出される飛灰の有害な６価クロムを、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を反応剤とする反応器内で還元処理することにより無害な３価クロムに転化させ、安価でしかも効率よく飛灰の無害化を図れるようにする。
【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。
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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と、当該流動層式燃焼装置から排出された飛灰の無害化処理方法に関するものであり、燃焼中に薬剤等を一切添加することなしに、排ガス浄化装置等で捕集した飛灰を還元雰囲気の反応器内で所定の温度以下で加熱することにより、飛灰中に存在する有害な６価クロムを無害な３価クロムに還元するようにし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と、流動層式燃焼装置から排出された飛灰の無害化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バガスや廃木材等のクロムを含有する有機物は、所謂バイオマスエネルギーの有効利用を図ると云う観点からエネルギー源として注目されている。
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。
【０００３】
図２は、クロムを含有する有機物を燃料とする公知の流動層式燃焼装置Ｋの一例を示すものであり、図２において、１は流動層炉本体、２は流動層部（１次燃焼ゾーン）、３はフリーボード部部、４はボイラ部、５は燃料供給装置、６は節炭器、７はマルチサイクロン、８はバグフィルタ、９は燃焼用空気供給ファン、１０は誘引ファン、１１は煙突である。
【０００４】
流動層炉本体１の流動層部２へ供給されたクロムを含有する有機物（以下、燃料と呼ぶ）は、１次空気Ａ1の供給により流動層が形成されている流動層部２で所謂流動層燃焼（１次燃焼）されたあと、フリーボード部３で２次空気Ａ2を供給することにより２次燃焼される。
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。
【０００５】
前記ボイラ部４やマルチサイクロン７、バグフィルタ８等で回収されたボイラ飛灰には、使用する燃料によって、前述の如く有害な重金属類が多量に含まれる場合がある。特に、クロムを含有する有機物燃料中に比較的安全な３価クロムの形態で含有されているクロムが、燃焼により酸化されて有害な６価クロムに転化されることが判明しているが、この転化された６価クロムは、バグフィルタ８で捕集された飛灰中に比較的多く含まれることになる。例えば、バグフィルタ８で捕集されたボイラ飛灰１ｋｇ内の全クロム重量を２０〜２００ｍｇとすると、その内の１５〜６０％が６価クロムであることが判明している。
【０００６】
而して、従前のクロムを含有する有機物を燃料とする燃焼炉や燃焼処理炉では、主として排出された燃焼残渣や飛灰に薬剤を加えることにより、６価クロムやその他の有害な重金属類を除去処理している（特許第３６７６７６８号、特開２００５−２９６７３１号、特開２００５−３３６１２８号等）。
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。
【０００７】
同様に、特開２００５−９７６７３１号では、６価クロムを含む焼却灰（飛灰）を硫酸第一鉄（還元剤）を用いて処理することにより、また、特開２００５−３３６１２８号では、６価クロム等有害重金属を含む飛灰にキレート剤を混練して固化させることにより、焼却灰（飛灰）を夫々無害化するようにしている。しかし、前者にあっては、薬剤（還元剤）を必要とするうえ、処理後の焼却灰は埋立廃棄を必要とし、灰の有効利用が図れないと云う問題がある。また、後者には、キレートへの封じ込めの長期安定性の点に問題があり、結果として、灰の有効利用が阻害されると云う難点がある。
【０００８】
一方、上述の如き薬剤を用いた処理上の問題を解決するものとして、６価クロムを含む木材そのものを安全な燃料資源に転換する技術（特開２００５−１９９１１２号等）や６価クロムの生成を抑制するようにした廃棄物の燃焼制御方法（特開２００５−３２１１８２号等）の開発が進められている。
【０００９】
即ち、前者の特開２００５−１９９１１２号では、銅、クロム、砒素（ＣＣＡ処理剤）等の重金属類を含む廃木材に消石灰を添加し、還元雰囲気下で加熱して無害な炭化物を生成することにより、炭として再資源化するようにしたものである。
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。
【００１０】
また、前記特開２００５−３２１１８２号では、ストーカ式ごみ燃焼炉における一般廃棄物（燃料）の燃焼方法に改良を加えることにより、燃料内に含まれている無害な３価クロム化合物から有害な６価クロム化合物が、燃焼中に生成されるのを抑制するようにしている。
【００１１】
即ち、廃棄物（燃料）中に多く含有されている３価クロムは、高温雰囲気に長時間晒されることにより、有害な６価クロムに酸化されることが判っている。
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。
【００１２】
上記特開２００５−３２１１８２号の技術は、ストーカ上の廃棄物層内温度の検出値を制御の基準とするものであるため、廃棄物層内温度の正確且つ安定した検出が不可欠となる。
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。
【００１３】
また、ストーカ式焼却炉では、焼却中にストーカの間隙からストーカ下方のホッパ内へ落下する燃焼残渣が相当量あり、これ等のストーカ下方のホッパより抜き出した６価クロム等重金属を含む灰は、別途に処理する必要がある。そのため、特開２００５−３２１１８２号に記載の技術のみでは、排出されて来る全ての焼却残渣について、その６価クロムを有効に低減させることができないと云う問題がある。
【００１４】
【特許文献１】特許第３６７６７６８号公報
【特許文献２】特開２００５−９７６７３１号公報
【特許文献３】特開２００５−３３６１２８号公報
【特許文献４】特開２００５−１９９１１２号公報
【特許文献５】特開２００５−３２１１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、従前のこの種のクロムを含有する有機物を燃料とする燃焼炉や燃焼装置等から排出される燃焼残渣の無害化処理、特に飛灰中に含まれる有害な６価クロムの除去処理に於ける上述の如き問題、即ちイ）薬剤を使用して燃焼残渣を処理する方法にあっては、処理コストや、エネルギー消費が増大するだけでなく、灰の有効利用が困難なこと、ロ） 廃木材等を炭化させることにより無害化する方法は、経済性に欠けて実用的でないこと、ハ）クロムを含有する有機物燃料の燃焼方法自体に改良を加えることにより６価クロムを含む重金属類の発生を抑制する方法は、ストーカ式燃焼炉のみを適用の対象とするものであるうえ、廃棄物層内の燃焼温度の正確な検出が困難なために、６価クロムを安定して削減しつつ燃焼装置を運転することが困難なこと、等の問題を解決せんとするものであり、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、燃焼排ガスの浄化処理装置で回収した飛灰を還元雰囲気の反応器内で、所定の温度下で一定時間加熱することにより、飛灰中の有害な６価クロムを安価に且つ高能率で無害な３価クロムに還元させるようにした、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及びこれから排出された飛灰の無害化処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願発明者等は、永年に亘る流動層式燃焼炉の開発並びに実稼動機を用いた燃焼試験を通して、クロムを含有する有機物燃料に含まれるクロムは３価クロムの形態で含有されており、これが燃焼中に酸化されることにより有害な６価クロムに転化されること、一般的な７００℃〜１０００℃の燃焼温度範囲では、高温になるほど６価クロムの生成が促進されること、還元雰囲気下においては６価クロムの生成が抑制されると共に、生成された６価クロムが３価クロムに還元されることがあること、還元雰囲気中でも高温になると、一旦還元された３価クロムが再度酸化されて６価クロムに転化されるため、還元雰囲気温度は３００℃〜８００℃に保持するのが望ましいこと及びダイオキシン類等の有機塩素化合物を分解するためには、８００℃以上（望ましくは８５０℃以上・２秒間）の燃焼温度が必要なこと等を知得すると共に、そこから、完全燃焼をさせた後の燃焼排ガス内の飛灰をバグフィルタ等の排ガス浄化装置で捕集すると共に、流動層式燃焼炉本体内の還元燃焼ゾーンから引き抜きした還元ガスを用いて、所定の温度及び還元雰囲気に保持した反応器内で、前記捕集した飛灰を処理することによりより効率的にしかも安価に、飛灰内の６価クロムを無害な３価クロムへ転化することを着想した。
【００１７】
本願発明は、上記着想及びこれに基づく実稼動炉を用いた各種試験の結果に基づいて創作されたものであり、請求項１の発明は、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、飛灰内の６価クロムを３価クロムに還元することを発明の基本構成とするものである。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、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ものである。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、反応器の温度を３００〜６００℃及び酸素濃度が１．０％以下とするようにしたものである。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、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、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ものである。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、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ものである。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の発明において、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ものである。
【００２３】
請求項７の発明は、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からの分離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ことを発明の基本構成とするものである。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、流動層炉本体を、次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に及び全空気比を１．４以下とした構成の流動層炉本体としたものである。
【００２５】
請求項９の発明は、請求項７の発明において、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ものである。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項７の発明において、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冷却器としたものである。
【００２７】
請求項１１の発明は、請求項７又は請求項８の発明において、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ものである。
【００２８】
請求項１２の発明は、請求項７、請求項８又は請求項１１の発明において、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ものである。
【発明の効果】
【００２９】
本願請求項１の発明においては、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、排ガス浄化処理装置等で捕集した飛灰を、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を供給する反応器内で還元処理することにより、安価にしかも確実に飛灰中の有害な６価クロムを無害な３価クロムに転化することができ、６価クロムの溶出量を規制値以下に保持することができる。
【００３０】
本発明の請求項２乃至請求項５の発明においては、反応器内の６価クロムの３価クロムへの還元がより効率的に行われ、処理時間の短縮や処理レベルの大幅な向上が可能となる。
【００３１】
本願請求項６の発明においては、一旦６価クロムから還元された３価クロムが再び６価クロムへ転化されることが殆ど皆無となり、飛灰サイロ内へより安全な処理済み飛灰を貯留することができる。
【００３２】
本願請求項７に記載の発明に於いては、流動層式燃焼装置に大幅な構造上の改変を加えることなしに、燃焼排ガス内の飛灰に含まれる６価クロムを３価クロムに還元処理することができ、より効率的な飛灰の無害化が可能となる。
【００３３】
また、請求項８乃至請求項１２の発明においては、飛灰を３００〜８００℃又は３００℃〜６００℃、酸素濃度１．０％以下の条件下で反応器内で加熱することにより、燃焼により生成した６価クロムは３価クロムに効率よく還元され、これによって６価クロムの溶出基準を満たすことが可能となる。
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明に係る流動層式燃焼装置の構成系統図であり、図２に示した従前の流動層式燃焼炉と異なる点は、流動層炉本体１内の還元燃焼ゾーン２から還元ガスＧ1を引き抜いて反応器１５内へ供給し、ここで排ガス処理装置８からの飛灰Ｃ1を一定温度下で還元処理するようにした点と、反応器１５からの排ガスＧ2をフィルタ装置１６を通して浄化し、これに混合器１７で新鮮空気Ａ2を混合して形成した混合ガスＡ3を燃焼用空気として燃焼ゾーン（酸化燃焼ゾーン）３へ供給するようにした点と、反応器１５からの処理済み飛灰Ｃ2等を冷却器１８で急冷したあと飛灰サイロ１９へ回収するようにした点である。
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。
【００３５】
図１を参照して、燃料供給装置５から供給されたチップ状のクロムを含有する有機物燃料は、１次空気Ａ1の吹き込みにより流動層を形成している流動層部２へ供給される。
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。
【００３６】
また、前記流動層部２の燃焼温度は、燃料供給量と一次空気Ａ1の供給量との制御により９５０℃以下に制御されている。（より望ましくは８５０〜９００℃）。尚、流動層部２での燃焼温度を３００℃〜８００℃とするのは、還元燃焼下で６価クロムから３価クロムへ転化したものが、再度酸化されて６価クロムに転化するのを防止するためである。
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。
【００３７】
前記流動層部２からの燃焼ガスは、引き続きフリーボード部３に導され、ここで燃焼用空気供給ファン１３から混合ガスＡ3が吹き込みされることにより、８００〜８６０℃（望ましくは、８５０℃以上、２秒間）の比較的低温下で酸化燃焼され、燃焼ガス内の未燃物が完全燃焼される。
【００３８】
具体的には、前記フリーボード部３に於ける燃焼は、酸素濃度４．０〜６．０％及び燃焼温度８００〜８６０℃にするのが望ましく、これによりダイオキシン等の有機塩素化合物も分解されることになる。
【００３９】
フリーボード部３を出た燃焼ガスＧは、ボイラ部４で熱回収をされたあと、排ガス浄化処理装置（バグフィルタ）８及び誘引ファン１０を経て大気中へ放出されて行く。
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。
【００４０】
前記反応器１５は、排ガス浄化処理装置８からの飛灰Ｃ1と、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とを接触させ、飛灰Ｃ1内の６価クロムを３価クロムに還元させるものであり、本実施例では所謂固定層式の反応器１５が使用されている。尚、反応器１５としては、還元ガスＧ1と飛灰Ｃ1とを十分に接触させることができる構造であれば、キルン式や流動層式の反応器であってもよいことは勿論である。
【００４１】
前記反応器１５内の雰囲気の酸素濃度は１％以下に保持されており、また、その温度は３００〜８００℃（望ましくは３００〜６００℃）に保持されている。更に、飛灰と還元ガスＧ1との接触時間（反応時間）は約３０分以上としている。
【００４２】
尚、反応器１５内における加熱温度３００〜８００℃は、前述の通り還元ガスＧ1による６価クロムから３価クロムへの還元が効率よく行われると共に、３価クロムから６価クロムへの転化を押さえることができると云う点から決まる温度である。
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。
【００４３】
前記フィルタ装置１６は、反応器１５からの排ガス（還元ガスＧ2）を浄化するものであり、混入飛灰Ｃ3を除いたあとの還元ガスＧ3は混合器１７へ送られ、ここで酸化燃焼用の新鮮空気Ａ2が混入されることにより、３００℃以下の混合ガスＡ3が形成される。尚、本実施例ではフィルタ装置１６として、セラミックフィルタが使用されている。
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。
【００４４】
前記反応器１５内で還元処理された処理済み灰Ｃ2及びフィルタ装置１６で分離された分離灰Ｃ3は、還元雰囲気の下に保持された状態で冷却器１８へ導入され、ここで１８０℃以下の温度に急冷される。当該冷却器１８に於ける還元状態下での急冷操作により、６価クロムの還元により形成された３価クロムが、再度６価クロムに転化されることなしに、飛灰サイロ１９へ回収されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本願発明は流動層式燃焼装置のみならず、流動層式の各種燃焼炉やボイラへも適用することができる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施に用いた流動層式燃焼装置の一例を示す構成系統図である。
【図２】従前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の一例を示すものである。
【図３】特開２００５−３２１１８２号に開示の焼却残渣からの６価クロムの溶出量とごみ層内最高温度の時間積分値との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ｅ・・流動層式燃焼装置
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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と、当該流動層式燃焼装置から排出された飛灰の無害化処理方法に関するものであり、燃焼中に薬剤等を一切添加することなしに、排ガス浄化装置等で捕集した飛灰を還元雰囲気の反応器内で所定の温度以下で加熱することにより、飛灰中に存在する有害な６価クロムを無害な３価クロムに還元するようにし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と、流動層式燃焼装置から排出された飛灰の無害化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バガスや廃木材等のクロムを含有する有機物は、所謂バイオマスエネルギーの有効利用を図ると云う観点からエネルギー源として注目されている。
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。
【０００３】
図２は、クロムを含有する有機物を燃料とする公知の流動層式燃焼装置Ｋの一例を示すものであり、図２において、１は流動層炉本体、２は流動層部（１次燃焼ゾーン）、３はフリーボード部部、４はボイラ部、５は燃料供給装置、６は節炭器、７はマルチサイクロン、８はバグフィルタ、９は燃焼用空気供給ファン、１０は誘引ファン、１１は煙突である。
【０００４】
流動層炉本体１の流動層部２へ供給されたクロムを含有する有機物（以下、燃料と呼ぶ）は、１次空気Ａ1の供給により流動層が形成されている流動層部２で所謂流動層燃焼（１次燃焼）されたあと、フリーボード部３で２次空気Ａ2を供給することにより２次燃焼される。
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。
【０００５】
前記ボイラ部４やマルチサイクロン７、バグフィルタ８等で回収されたボイラ飛灰には、使用する燃料によって、前述の如く有害な重金属類が多量に含まれる場合がある。特に、クロムを含有する有機物燃料中に比較的安全な３価クロムの形態で含有されているクロムが、燃焼により酸化されて有害な６価クロムに転化されることが判明しているが、この転化された６価クロムは、バグフィルタ８で捕集された飛灰中に比較的多く含まれることになる。例えば、バグフィルタ８で捕集されたボイラ飛灰１ｋｇ内の全クロム重量を２０〜２００ｍｇとすると、その内の１５〜６０％が６価クロムであることが判明している。
【０００６】
而して、従前のクロムを含有する有機物を燃料とする燃焼炉や燃焼処理炉では、主として排出された燃焼残渣や飛灰に薬剤を加えることにより、６価クロムやその他の有害な重金属類を除去処理している（特許第３６７６７６８号、特開２００５−２９６７３１号、特開２００５−３３６１２８号等）。
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。
【０００７】
同様に、特開２００５−９７６７３１号では、６価クロムを含む焼却灰（飛灰）を硫酸第一鉄（還元剤）を用いて処理することにより、また、特開２００５−３３６１２８号では、６価クロム等有害重金属を含む飛灰にキレート剤を混練して固化させることにより、焼却灰（飛灰）を夫々無害化するようにしている。しかし、前者にあっては、薬剤（還元剤）を必要とするうえ、処理後の焼却灰は埋立廃棄を必要とし、灰の有効利用が図れないと云う問題がある。また、後者には、キレートへの封じ込めの長期安定性の点に問題があり、結果として、灰の有効利用が阻害されると云う難点がある。
【０００８】
一方、上述の如き薬剤を用いた処理上の問題を解決するものとして、６価クロムを含む木材そのものを安全な燃料資源に転換する技術（特開２００５−１９９１１２号等）や６価クロムの生成を抑制するようにした廃棄物の燃焼制御方法（特開２００５−３２１１８２号等）の開発が進められている。
【０００９】
即ち、前者の特開２００５−１９９１１２号では、銅、クロム、砒素（ＣＣＡ処理剤）等の重金属類を含む廃木材に消石灰を添加し、還元雰囲気下で加熱して無害な炭化物を生成することにより、炭として再資源化するようにしたものである。
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。
【００１０】
また、前記特開２００５−３２１１８２号では、ストーカ式ごみ燃焼炉における一般廃棄物（燃料）の燃焼方法に改良を加えることにより、燃料内に含まれている無害な３価クロム化合物から有害な６価クロム化合物が、燃焼中に生成されるのを抑制するようにしている。
【００１１】
即ち、廃棄物（燃料）中に多く含有されている３価クロムは、高温雰囲気に長時間晒されることにより、有害な６価クロムに酸化されることが判っている。
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。
【００１２】
上記特開２００５−３２１１８２号の技術は、ストーカ上の廃棄物層内温度の検出値を制御の基準とするものであるため、廃棄物層内温度の正確且つ安定した検出が不可欠となる。
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。
【００１３】
また、ストーカ式焼却炉では、焼却中にストーカの間隙からストーカ下方のホッパ内へ落下する燃焼残渣が相当量あり、これ等のストーカ下方のホッパより抜き出した６価クロム等重金属を含む灰は、別途に処理する必要がある。そのため、特開２００５−３２１１８２号に記載の技術のみでは、排出されて来る全ての焼却残渣について、その６価クロムを有効に低減させることができないと云う問題がある。
【００１４】
【特許文献１】特許第３６７６７６８号公報
【特許文献２】特開２００５−９７６７３１号公報
【特許文献３】特開２００５−３３６１２８号公報
【特許文献４】特開２００５−１９９１１２号公報
【特許文献５】特開２００５−３２１１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、従前のこの種のクロムを含有する有機物を燃料とする燃焼炉や燃焼装置等から排出される燃焼残渣の無害化処理、特に飛灰中に含まれる有害な６価クロムの除去処理に於ける上述の如き問題、即ちイ）薬剤を使用して燃焼残渣を処理する方法にあっては、処理コストや、エネルギー消費が増大するだけでなく、灰の有効利用が困難なこと、ロ） 廃木材等を炭化させることにより無害化する方法は、経済性に欠けて実用的でないこと、ハ）クロムを含有する有機物燃料の燃焼方法自体に改良を加えることにより６価クロムを含む重金属類の発生を抑制する方法は、ストーカ式燃焼炉のみを適用の対象とするものであるうえ、廃棄物層内の燃焼温度の正確な検出が困難なために、６価クロムを安定して削減しつつ燃焼装置を運転することが困難なこと、等の問題を解決せんとするものであり、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、燃焼排ガスの浄化処理装置で回収した飛灰を還元雰囲気の反応器内で、所定の温度下で一定時間加熱することにより、飛灰中の有害な６価クロムを安価に且つ高能率で無害な３価クロムに還元させるようにした、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及びこれから排出された飛灰の無害化処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願発明者等は、永年に亘る流動層式燃焼炉の開発並びに実稼動機を用いた燃焼試験を通して、クロムを含有する有機物燃料に含まれるクロムは３価クロムの形態で含有されており、これが燃焼中に酸化されることにより有害な６価クロムに転化されること、一般的な７００℃〜１０００℃の燃焼温度範囲では、高温になるほど６価クロムの生成が促進されること、還元雰囲気下においては６価クロムの生成が抑制されると共に、生成された６価クロムが３価クロムに還元されることがあること、還元雰囲気中でも高温になると、一旦還元された３価クロムが再度酸化されて６価クロムに転化されるため、還元雰囲気温度は３００℃〜８００℃に保持するのが望ましいこと及びダイオキシン類等の有機塩素化合物を分解するためには、８００℃以上（望ましくは８５０℃以上・２秒間）の燃焼温度が必要なこと等を知得すると共に、そこから、完全燃焼をさせた後の燃焼排ガス内の飛灰をバグフィルタ等の排ガス浄化装置で捕集すると共に、流動層式燃焼炉本体内の還元燃焼ゾーンから引き抜きした還元ガスを用いて、所定の温度及び還元雰囲気に保持した反応器内で、前記捕集した飛灰を処理することによりより効率的にしかも安価に、飛灰内の６価クロムを無害な３価クロムへ転化することを着想した。
【００１７】
本願発明は、上記着想及びこれに基づく実稼動炉を用いた各種試験の結果に基づいて創作されたものであり、請求項１の発明は、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、飛灰内の６価クロムを３価クロムに還元することを発明の基本構成とするものである。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、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ものである。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、反応器の温度を３００〜６００℃及び酸素濃度が１．０％以下とするようにしたものである。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、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、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ものである。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、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ものである。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の発明において、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ものである。
【００２３】
請求項７の発明は、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からの分離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ことを発明の基本構成とするものである。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、流動層炉本体を、次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に及び全空気比を１．４以下とした構成の流動層炉本体としたものである。
【００２５】
請求項９の発明は、請求項７の発明において、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ものである。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項７の発明において、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冷却器としたものである。
【００２７】
請求項１１の発明は、請求項７又は請求項８の発明において、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ものである。
【００２８】
請求項１２の発明は、請求項７、請求項８又は請求項１１の発明において、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ものである。
【発明の効果】
【００２９】
本願請求項１の発明においては、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、排ガス浄化処理装置等で捕集した飛灰を、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を供給する反応器内で還元処理することにより、安価にしかも確実に飛灰中の有害な６価クロムを無害な３価クロムに転化することができ、６価クロムの溶出量を規制値以下に保持することができる。
【００３０】
本発明の請求項２乃至請求項５の発明においては、反応器内の６価クロムの３価クロムへの還元がより効率的に行われ、処理時間の短縮や処理レベルの大幅な向上が可能となる。
【００３１】
本願請求項６の発明においては、一旦６価クロムから還元された３価クロムが再び６価クロムへ転化されることが殆ど皆無となり、飛灰サイロ内へより安全な処理済み飛灰を貯留することができる。
【００３２】
本願請求項７に記載の発明に於いては、流動層式燃焼装置に大幅な構造上の改変を加えることなしに、燃焼排ガス内の飛灰に含まれる６価クロムを３価クロムに還元処理することができ、より効率的な飛灰の無害化が可能となる。
【００３３】
また、請求項８乃至請求項１２の発明においては、飛灰を３００〜８００℃又は３００℃〜６００℃、酸素濃度１．０％以下の条件下で反応器内で加熱することにより、燃焼により生成した６価クロムは３価クロムに効率よく還元され、これによって６価クロムの溶出基準を満たすことが可能となる。
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明に係る流動層式燃焼装置の構成系統図であり、図２に示した従前の流動層式燃焼炉と異なる点は、流動層炉本体１内の還元燃焼ゾーン２から還元ガスＧ1を引き抜いて反応器１５内へ供給し、ここで排ガス処理装置８からの飛灰Ｃ1を一定温度下で還元処理するようにした点と、反応器１５からの排ガスＧ2をフィルタ装置１６を通して浄化し、これに混合器１７で新鮮空気Ａ2を混合して形成した混合ガスＡ3を燃焼用空気として燃焼ゾーン（酸化燃焼ゾーン）３へ供給するようにした点と、反応器１５からの処理済み飛灰Ｃ2等を冷却器１８で急冷したあと飛灰サイロ１９へ回収するようにした点である。
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。
【００３５】
図１を参照して、燃料供給装置５から供給されたチップ状のクロムを含有する有機物燃料は、１次空気Ａ1の吹き込みにより流動層を形成している流動層部２へ供給される。
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。
【００３６】
また、前記流動層部２の燃焼温度は、燃料供給量と一次空気Ａ1の供給量との制御により９５０℃以下に制御されている。（より望ましくは８５０〜９００℃）。尚、流動層部２での燃焼温度を３００℃〜８００℃とするのは、還元燃焼下で６価クロムから３価クロムへ転化したものが、再度酸化されて６価クロムに転化するのを防止するためである。
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。
【００３７】
前記流動層部２からの燃焼ガスは、引き続きフリーボード部３に導され、ここで燃焼用空気供給ファン１３から混合ガスＡ3が吹き込みされることにより、８００〜８６０℃（望ましくは、８５０℃以上、２秒間）の比較的低温下で酸化燃焼され、燃焼ガス内の未燃物が完全燃焼される。
【００３８】
具体的には、前記フリーボード部３に於ける燃焼は、酸素濃度４．０〜６．０％及び燃焼温度８００〜８６０℃にするのが望ましく、これによりダイオキシン等の有機塩素化合物も分解されることになる。
【００３９】
フリーボード部３を出た燃焼ガスＧは、ボイラ部４で熱回収をされたあと、排ガス浄化処理装置（バグフィルタ）８及び誘引ファン１０を経て大気中へ放出されて行く。
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。
【００４０】
前記反応器１５は、排ガス浄化処理装置８からの飛灰Ｃ1と、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とを接触させ、飛灰Ｃ1内の６価クロムを３価クロムに還元させるものであり、本実施例では所謂固定層式の反応器１５が使用されている。尚、反応器１５としては、還元ガスＧ1と飛灰Ｃ1とを十分に接触させることができる構造であれば、キルン式や流動層式の反応器であってもよいことは勿論である。
【００４１】
前記反応器１５内の雰囲気の酸素濃度は１％以下に保持されており、また、その温度は３００〜８００℃（望ましくは３００〜６００℃）に保持されている。更に、飛灰と還元ガスＧ1との接触時間（反応時間）は約３０分以上としている。
【００４２】
尚、反応器１５内における加熱温度３００〜８００℃は、前述の通り還元ガスＧ1による６価クロムから３価クロムへの還元が効率よく行われると共に、３価クロムから６価クロムへの転化を押さえることができると云う点から決まる温度である。
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。
【００４３】
前記フィルタ装置１６は、反応器１５からの排ガス（還元ガスＧ2）を浄化するものであり、混入飛灰Ｃ3を除いたあとの還元ガスＧ3は混合器１７へ送られ、ここで酸化燃焼用の新鮮空気Ａ2が混入されることにより、３００℃以下の混合ガスＡ3が形成される。尚、本実施例ではフィルタ装置１６として、セラミックフィルタが使用されている。
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。
【００４４】
前記反応器１５内で還元処理された処理済み灰Ｃ2及びフィルタ装置１６で分離された分離灰Ｃ3は、還元雰囲気の下に保持された状態で冷却器１８へ導入され、ここで１８０℃以下の温度に急冷される。当該冷却器１８に於ける還元状態下での急冷操作により、６価クロムの還元により形成された３価クロムが、再度６価クロムに転化されることなしに、飛灰サイロ１９へ回収されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本願発明は流動層式燃焼装置のみならず、流動層式の各種燃焼炉やボイラへも適用することができる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施に用いた流動層式燃焼装置の一例を示す構成系統図である。
【図２】従前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の一例を示すものである。
【図３】特開２００５−３２１１８２号に開示の焼却残渣からの６価クロムの溶出量とごみ層内最高温度の時間積分値との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ｅ・・流動層式燃焼装置
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２７５１７６（Ｐ２００８−２７５１７６Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７５６９６（Ｐ２００６−１７５６９６）
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
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