JP2000097421A

JP2000097421A - 炉の廃熱利用装置

Info

Publication number: JP2000097421A
Application number: JP10271790A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Goto; 達男後藤
Original assignee: SHINSEI DENTAL LAB KK; SHINSEI DENTAL LABORATORY KK
Current assignee: SHINSEI DENTAL LAB KK; SHINSEI DENTAL LABORATORY KK
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物の燃焼排ガスや炉の排出ガスを迅速に
冷却することが可能であり、この炉の排ガスの冷却の際
に吸収した熱量を再利用することの可能な炉の廃熱利用
装置を提供する。【解決手段】廃棄物の投入口２及び煙口１ａを有する
ごみ焼却炉１の煙口１ａに連通する排ガス流路とな排出
路10に煤塵除去装置を有する。前記排ガス流路が煤塵除
去装置より煙口１ａ側の主流路３と、この主流路３に２
個所で開口した環状流路４とを有し、この環状流路４の
両側に前記主流路３の開閉弁８、８Ａをそれぞれ設ける
とともに、該環状流路４内に冷却フィルタ６，７を設け
て、前記主流路３を開閉弁８、８Ａにより切り替えるこ
とにより、前記環状流路４内を流通する排ガスＧの方向
を逆転可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉や各種
産業用の炉の廃熱利用装置に関し、特に炉の排ガスを吸
熱反応により冷却して、その排ガスの熱量を再利用可能
とした炉の廃熱利用装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、産業廃棄物や一
般廃棄物、あるいはこれらから製造されるごみ固形燃料
(ＲＤＦ)などを焼却する際に生じるダイオキシン類が社
会的問題になってきている。このように廃棄物を燃焼さ
せるとダイオキシン類が発生する原因は、主に焼却炉内
での燃焼中に廃棄物中に含まれる塩化ビニルなどの塩素
系化合物がクロロフェノール、クロロベンゼン等の前駆
物質となり、飛灰上での触媒反応により２５０〜４００
℃の温度域でダイオキシン類を生成する前駆物質からの
生成と、排ガス処理過程でクロロフェノール、クロロベ
ンゼン等の塩素化芳香族化合物が、２５０〜３５０℃の
低温で未燃カーボン、空気、水分、無機塩素などの存在
下に生成する、いわゆるデノボ合成との２通りであるこ
とが知られている。これらのダイオキシン類の生成原因
のうち燃焼中の前駆物質からの合成は、生成速度は速い
が、燃焼ガスが焼却炉から調温塔までの６００〜２５０
℃程度の温度域を通過する数秒程度しか反応可能な時間
がないのに対し、デノボ合成が起こる排ガス処理系での
フライアッシュの滞留時間は非常に長いものあるので、
実際の焼却装置では後者の反応により生じるダイオキシ
ン類の方が多いと考えられている。そして、このような
ダイオキシン類の生成反応には前述した温度的要因の
他、塩素、特に廃棄物量の１％以上の塩素が必要である
ことはもちろんのこと、触媒となる金属成分も必要であ
り、このような金属成分の中では特に塩化銅などの微粉
粒子あるいは飛灰が触媒として重要な役割を担っている
ことが明らかになってきている。

【０００３】すなわち、これらのことからダイオキシン
類は、酸素共存条件下では塩素系化合物の特徴としてそ
の分解・生成温度より非常に高温域である約６５０〜７
５０℃程度で分解を開始し、８５０℃程度でほぼ分解さ
れることが予想される一方、２５０℃以下であれば合成
しないことがわかる。また、その合成をさらに抑制する
ためには、塩素（その化合物）を極力除去してやるこ
と、触媒活性の大きい塩化銅を減少させることなどが有
効であると考えられる。

【０００４】そこで、このようなダイオキシン類対策と
してごみ焼却炉自体の燃焼温度を高温化したり、ごみ焼
却炉内の塩素を除去したりすることが行われているのが
現状である。しかしながら、ごみ焼却炉自体の燃焼温度
を高温化したり、ごみ焼却炉内の塩素を除去したりする
ことは、基本的には焼却炉内部でのダイオキシンの発生
を抑制するものであり、廃棄物の燃焼排ガス中には、塩
化水素ガス、塩素ガスなどの塩素系のガスやＮＯｘ、Ｓ
Ｏｘのなどの腐食性のガスが多量に含まれており、この
排ガス処理工程においてデノボ合成が起こっていること
については前述したとおりである。そこで、排ガス処理
工程においてはバグフィルタに消石灰を担持することに
より、腐食性ガスを除去しているが、塩素系ガスなどの
補集に使用されるバグフィルタは、一般にその耐用温度
が２００℃程度であるので高温となるごみ焼却炉の出口
直後には使用できず、また排ガスの圧損失が大きいとい
う問題点がある。このため排ガス流路に調温塔を設け、
この調温塔内を流通する排ガスにスクラバーなどにより
水蒸気を噴霧することによりその温度を低下させた後バ
グフィルタに流通させていた。しかしながら、ごみ焼却
炉の煙口から排出された直後の排ガスは約７００℃程度
あり、前述した水蒸気を噴霧するタイプの調温塔では、
排ガスの冷却速度が迅速でないため、ダイオキシン類の
合成温度である２５０〜６００℃の温度領域に長く排ガ
スが滞留することになるため、排ガス流路内においてダ
イオキシン類が発生するおそれがある。この対策として
多量の水蒸気を供給してやることにより排ガスを急冷し
てやることが考えられるが、排ガスを急速に冷却するに
は非常に多量の水蒸気が必要であり、排ガス流路を流通
するガス量が大幅に増大するだけでなくバグフィルタを
流通するガス量も増大するため、装置が非常に大掛かり
となるなど現実的でなく、またバグフィルタにかかる負
荷も大きくなるという問題点もある。さらに、もし冷却
装置において迅速に冷却しながら塩素系ガスなども除去
できれば排ガス流路におけるダイオキシン類の発生を一
層抑制することができて望ましい。

【０００５】ところで、前述したような廃棄物の焼却炉
に限らず、各種産業用の燃焼炉において排ガスの持つ熱
量を有効利用することが試みられており、ボイラー装置
などへの適用が検討されているが、このようボイラー
は、炉の運転の際の補助的なものでしかなく、民生用の
エネルギー源として広く活用できるものではなかった。
そこで、排ガスの熱を吸収して熱源として利用できれ
ば、エネルギー効率や焼却炉設備の普及に寄与できて望
ましい。

【０００６】本発明はこれらの課題に鑑みてなされたも
のであり、廃棄物の燃焼排ガスや炉の排ガスから冷却に
より吸収した熱量を再利用することの可能な炉の廃熱利
用装置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】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、ごみ焼却炉や各種産業用の炉の排
ガス流路、特に排ガス温度が６００℃以上となる焼却炉
の煙口の直後にII族金属水酸化物からなる冷却フィルタ
を設けることにより、II族金属水酸化物が分解してII族
金属酸化物になるにつれて排ガスの熱量が奪われ、ここ
を通過する排ガスを２５０℃以下のダイオキシン類の生
成しない温度まで迅速に冷却することができることを見
出した。また、このII族金属酸化物に、水を与えるとII
族金属水酸化物に復元し、この際熱を放出することか
ら、複数の冷却フィルタを着脱自在として機能の低下し
たフィルタを順次取り外し、水和反応により熱を放出さ
せた後再度使用するようにすれば、排ガスの熱の再利用
が簡単かつ便利であることを見出した。特に、冷却フィ
ルタ内に排ガス流通管を貫通させて排ガスを流通させ、
冷却フィルタ内のII族金属水酸化物と排ガスとを非接触
とすれば、排ガスによりII族金属水酸化物が汚染される
ことがないため、再利用に好適であることを見出した。
これらに基き本発明に想到した。

【０００８】すなわち、本発明の請求項１記載の炉の廃
熱利用装置は、炉の煙口に連通する排ガス流路にII族金
属水酸化物を用いた複数の冷却フィルタを着脱可能に設
けたことを特徴とする炉の廃熱利用装置である。

【０００９】また、請求項２記載の炉の廃熱利用装置
は、請求項１記載の装置において、前記排ガス流路が主
流路と、この主流路に２個所で開口した環状流路とを有
し、前記環状流路の両側には前記主流路の開閉機構がそ
れぞれ設けられているとともに、該環状流路内には前記
複数の冷却フィルタが設けられていて、前記主流路を開
閉機構により切り替えることにより、前記環状流路内の
排ガスの流通方向を逆転可能としたものである。

【００１０】請求項３記載の炉の廃熱利用装置は、請求
項１又は２記載の装置において、前記II族金属水酸化物
がカルシウム、マグネシウム、バリウム、ストロンチウ
ムから選択された１種又は２種以上の金属の水酸化物、
あるいはその水和物であるものである。

【００１１】請求項４記載の炉の廃熱利用装置は、請求
項１乃至３のいずれか１項記載の装置において、前記冷
却フィルタがII族金属水酸化物層と該II族金属水酸化物
層を貫通する排ガス流通管とを有するものである。

【００１２】請求項５記載の炉の廃熱利用装置は、請求
項１乃至４のいずれか１項記載の装置において、前記排
ガス流路から取り外した冷却フィルタが熱源として利用
可能であるものである。

【００１３】さらに、請求項６記載の炉の廃熱利用装置
は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の装置におい
て、前記排ガス流路から取り外した冷却フィルタが、水
と反応することにより繰り返し使用可能であるものであ
る。

【００１４】

【発明の実施形態】以下、本発明の炉の廃熱利用装置の
第１実施例について図１乃至図３を参照して詳細に説明
する。

【００１５】図１は本発明の第１実施例による炉の廃熱
利用装置を示し、同図において１は金属製あるいはセラ
ミック製などの耐熱性のごみ焼却炉であり、このごみ焼
却炉１の上側の投入口２の先には廃棄物のストッカーが
（図示せず）が連通していて、定量ずつの廃棄物がごみ
焼却炉１に供給されるようになっている。また、３はご
み焼却炉１の煙口１ａの直後に形成された主流路であ
り、この主流路３には、２個所で開口部５、５Ａが開口
していて、ここに環状流路４が形成されており、この環
状流路４内に第１の冷却フィルタ層６及び第２の冷却フ
ィルタ層７が設けられている。なお、６ａ、７ａは、第
１冷却フィルタ層６及び第２の冷却フィルタ層７内にそ
れぞれ複数（２個）設けられたII族金属の水酸化物によ
る第１のフィルタ及び第２のフィルタであり、これら第
１及び第２のフィルタ６ａ、７ａは、それぞれ各フィル
タ層から着脱自在となっている。そして、この主流路３
には前記開口部５、５Ａから煙口１ａ側に開閉機構たる
第１及び第２の開閉弁８、８Ａが設けられており、さら
に、この主流路３の両端側には、第１及び第２の排出弁
９、９Ａが設けられていて、その後合流して排出路10と
なってバグフィルタや電気集塵機などの飛灰等の煤塵除
去装置 (図示せず)を経て外部環境等に連通している。
したがって本実施例においては、主流路３、環状流路４
及び排出路10により排ガス流路が構成されている。

【００１６】ところで、本実施例においては廃棄物とし
ては、一般廃棄物、産業廃棄物のみならず、ごみ固形燃
料（ＲＤＦ）をも含む。このごみ固形燃料とは、廃棄物
から得られる燃料（ＲｅｆｕｓｅＤｅｒｉｖｅｄＦ
ｕｅｌ）の総称であり、金属片、ガラス片、その他の除
去可能な無機物を含有せず、そのまま燃料として利用可
能な形態の廃棄物のことであり、特に生ごみや可燃ごみ
などを粉砕した後乾燥させて発熱量、保存性を向上さ
せ、これをペレット状などに圧縮成形して保存性、搬送
性を向上させたもののことであり、好ましくは乾燥前に
消石灰や生石灰を添加することにより脱臭及び有害ガス
の発生を防止したものである。

【００１７】上述したような装置において、冷却フィル
タ層６、７のフィルタ６ａ、７ａに使用するII族金属水
酸化物とは、基本的にはアルカリ土類金属に二個の水酸
基が結合したものであり、例えば、アルカリ土類金属酸
化物の水和反応により発熱を伴って生成されるものであ
る。上述したようなII族金属水酸化物としては、水酸化
カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム（８
水和物）、水酸化ストロンチウム（８水和物）などを用
いることができ、具体的には、水酸化カルシウムは約４
００〜５００℃の範囲に分解温度を有し、水酸化マグネ
シウムは、約６，７０〜４２０℃の範囲に分解温度を有
し、水酸化バリウム（８水塩）は、約８０〜１７０℃の
範囲の脱水温度と、６５０〜７５０℃の範囲の分解温度
とを有し、水酸化ストロンチウム（８水塩）は、約９０
〜１５０℃の脱水温度と、約４７５から５７５℃の分解
温度とを有することが実験的に確認されている。これら
のII族金属水酸化物は粒状物あるいは塊状物、場合によ
っては粉状物を使用することができる。

【００１８】このようなII族金属水酸化物は、その分解
温度以上では水和反応とは逆に水を放出して酸化物に復
帰するに伴い熱を吸収する。したがって、高温（その分
解温度以上）の排ガスと接触すると分解反応等を起こ
す。すなわち、カルシウム、マグネシウム、バリウム、
ストロンチウムなどのII族金属をＭとすると、２Ｍ（Ｏ
Ｈ）₂→２ＭＯ＋２Ｈ₂Ｏ−（熱量）の脱水吸熱反応を起
こす。例えば、カルシウムの場合には消石灰（Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂）が生石灰（ＣａＯ）に転化するに伴い周囲から
熱を吸収する。なお、水酸化バリウム、水酸化ストロン
チウムなどのII族金属水酸化物の８水和物の場合には、
前述した脱水吸熱反応に先立ち、付加している結晶水の
乾燥に伴う脱水反応が生じるので、これによっても吸熱
する。また、II族金属水酸化物は５００〜７００℃の高
温下で塩素ガスなどの腐食性ガスと接触すると、塩素ガ
ス（Ｃｌ₂）と反応して塩化カルシウムなどのII族金属
塩化物としてその表面にこれを固定化するため排ガス中
の塩素系ガスを除去する性能も発揮する。さらに、ＮＯ
ｘなども類似する反応により除去することができる。そ
の上、微粒子や飛灰となっている塩化銅を酸化銅に転化
する作用も発揮する。このような冷却フィルタ６ａ、７
ａに使用するII族金属水酸化物の量は、その単位重量当
たりの表面積にもよるが、６００℃の排ガスＧの流量１
ｍ³当たり２００ｇ〜１ｋｇ程度用いるのが好ましく、
特にこの脱水吸熱反応は、反応速度が遅いので十分な量
のII族金属水酸化物を用いて、長期間使用可能とするの
が好ましい。

【００１９】上述したようなII族金属水酸化物からなる
第１の冷却フィルタ層６は、例えば、図３に示すように
環状流路４に形成した筒部４ａ内に開閉扉（図示せず）
を設けこの開閉扉からメッシュ製の容器12に充填したII
族金属水酸化物の造粒物11からなる第１のフィルタ６ａ
を２個収納した構造を有し、該開閉扉を開成することに
より容易に取り替え可能となっている。なお、第２の冷
却フィルタ層７も前述した第１の冷却フィルタ層６と同
じ構成とすればよい。そして、この第１の冷却フィルタ
６ａ及び第２の冷却フィルタ７ａは、好ましくは水酸化
カルシウムや水酸化マグネシウムなどと、水酸化バリウ
ム８水和物、水酸化ストロンチウム８水和物などの水酸
化物の水和物とを混合して用いる。このように水酸化物
の水和物を混合して用いることにより、低温域でも迅速
に吸熱可能となるため、第１の冷却フィルタ層６と第２
の冷却フィルタ層７とを直列に用いた場合に一層効率よ
く排ガスＧを冷却することができる。すなわち、第１の
冷却フィルタ層６と第２の冷却フィルタ層７とでは、そ
こを流通する排ガスＧの温度は、当然最初に排ガスＧが
流通する方で高く、後の側で低くなることから、水酸化
バリウム８水和物、水酸化ストロンチウム８水和物を混
合することにより、低温でも吸熱可能とすることにより
後に排ガスＧが流通する冷却フィルタ層で冷却効率が低
下するのが抑制されている。

【００２０】次に前述したような冷却フィルタ層６，７
を有する本実施例の炉の廃熱利用装置について、冷却フ
ィルタ６ａ，７ａに消石灰と水酸化バリウムの８水和物
との混合物を用いた場合を例に説明する。図１及び図２
に示す装置において、まず、第１の開閉弁８を開成し、
第２の開閉弁８Ａを閉鎖しておく。また、第１の排出弁
９は閉鎖し、第２の排出弁９Ａは開成しておく。そし
て、ごみ焼却炉１でごみ固形燃料を燃焼させると、高温
（約６００〜７００℃）の排ガスＧが煙口１ａから、主
流路３に流入する。この主管路３では第１の開閉弁８は
開成し第２の開閉弁８Ａは閉鎖しているとともに、第１
の排出弁９は閉鎖しているので、排ガスＧは開口部５か
ら環状流路４に流入し、第１の冷却フィルタ層６に到達
する。この第１の冷却フィルタ層６のフィルタ６ａは、
II族金属水酸化物11として消石灰と水酸化バリウムの８
水和物との混合物が用いられているので、その分解開始
温度である約４００〜５００℃よりも排ガスＧの温度が
高ければ脱水吸熱反応を起こして消石灰は生石灰に転化
し、水酸化バリウムの８水和物は、その結晶水が脱水し
た後酸化バリウムに転化する反応を起こす。これらの反
応は前述したように吸熱反応であるので、排ガスＧの熱
量が吸収されて迅速に冷却される。なお、初期段階にお
いては、消石灰及び水酸化バリウムの８水和物自身の比
熱分の熱量も吸収される。さらに、排ガスＧ中に含まれ
る塩化水素ガス、塩素ガスなどの塩素系のガスやＮＯｘ
などの腐食性のガスも消石灰に収着除去される。その
上、塩化銅の微粒子や飛灰は酸化銅に転化する。続いて
排ガスＧは環状流路４をさらに進んで第２の冷却フィル
タ層７に到達する。この第２の冷却フィルタ層７のフィ
ルタ７ａでは、排ガスＧの温度が約４００〜５００℃よ
り高ければ、消石灰と水酸化バリウム８水和物の脱水吸
熱反応による脱水反応により排ガスＧはさらに冷却され
る。また、排ガスＧの温度が４００℃以下にまで低下し
ていたとしても約８０〜１７０℃よりも高ければ水酸化
バリウム８水和物の乾燥による脱水反応により排ガスＧ
はさらに冷却される。

【００２１】このような炉の廃熱利用装置によれば第１
及び第２の冷却フィルタ層６，７に排ガスＧに対して十
分な量のII族金属水酸化物11を用いることにより、排ガ
スＧを２５０℃以下まで迅速に冷却することが可能とな
り、排ガスＧ中に含まれる塩素ガスが反応してクロロフ
ェノール、クロロベンゼンなどを経てダイオキシン類が
合成されるのを防止することができる。

【００２２】そして、このようにして冷却された排ガス
Ｇは、開口部５Ａから主流路３に復帰するが、第２の開
閉弁８Ａが閉鎖されているので主流路３の一端側から排
出路10を流通しバグフィルタや電気集塵機などの煤塵除
去装置(図示せず)により、煤塵、塩素系ガスなどの各種
腐食性ガス、さらには、第１及び第２の冷却フィルタ
６，７から排出される消石灰などのII族金属水酸化物の
微粉末などが補集されて外部環境に放出される。

【００２３】また、第１及び第２の冷却フィルタ６，７
内のII族金属水酸化物11たる水酸化カルシウム（消石
灰）や水酸化バリウム８水和物は、吸熱により次第に酸
化カルシウム（生石灰）や酸化バリウムに転化するが、
当然、最初に吸熱反応により排ガスＧを冷却する第１の
フィルタ６内のII族金属水酸化物の方が消耗が激しい。
このような場合には、図１中に破線で示すように第２の
開閉弁８Ａを開成するとともに第１の開閉弁８を閉鎖す
る一方、第１の排出弁９は開成し第２の排出弁９Ａは閉
鎖するそうすると、排ガスＧは環状流路４を逆方向に流
通するようになる。すなわち、開口部５Ａから流入して
第２の冷却フィルタ７、第１の冷却フィルタ６を順次通
過した後、開口部５から主流路３に戻って他端側から排
出路10を流通する。そして、第２の冷却フィルタ層７の
II族金属水酸化物も消耗したら、再度開閉弁８，８Ａ及
び排出弁９，９Ａを切り替えて、第１の冷却フィルタ６
ａのみを新しいものと交換し、最初と同じ流通方向で使
用し、さらに次の開閉弁８，８Ａ及び排出弁９，９Ａの
切り替え時に第２の冷却フィルタ７ａを交換すればよ
い。このようにして、冷却フィルタ６ａ，７ａの交換回
数を削減することができる。

【００２４】そして、使用後の冷却フィルタ６ａ，７ａ
は、その中に含まれる酸化カルシウム（生石灰）や酸化
バリウムが水和反応の繰り返し性により、水蒸気などの
水を供給することにより容易に反応して排ガスＧから奪
った熱を放出し、消石灰及び水酸化バリウムの８水和物
に戻るので、水と充分に反応させた後、再度冷却フィル
タとして利用することができる。そして、この際の水和
反応の際の発熱を熱源として再利用することができる。

【００２５】この冷却フィルタ６ａを熱源として利用す
る方法としては、例えば図３に示すように密閉式の反応
容器21に水を充填した蒸発器22をバルブ23を有する管路
24により連結し、反応容器21には真空ポンプ25を接続し
ておく。そして、バルブ23を閉じた状態で反応容器21内
に冷却フィルタ６ａを収納し、真空ポンプ25を作動させ
て反応容器21内を減圧下としてバルブ23を開くと圧力差
により蒸発器22内の水が蒸発し反応容器21へと移動す
る。この際、反応容器21内では冷却フィルタ６ａ内の酸
化カルシウムや酸化バリウムの水和反応が起こり、３０
０℃レベルの温熱が生成される。この温熱を熱交換パイ
プ（図示せず）などにより水を温めて種々の熱源として
再利用することができる。このような再利用法によれ
ば、上述したような簡単な装置を設けておくだけで、冷
却フィルタ６ａだけを取り外して、その装置まで運搬し
てセットすればよく、また熱源である冷却フィルタ６ａ
を乾燥状態で保管することにより、いつでも熱源として
利用可能となる。

【００２６】以上詳述したとおり、本実施例の炉の廃熱
利用装置は、廃棄物の投入口２及び煙口１ａを有するご
み焼却炉１の煙口１ａに連通する排ガス流路である環状
流路４にII族金属水酸化物を用いた冷却フィルタ６，７
を複数着脱可能に設けたものであるので、ごみ焼却炉１
からの排ガスＧをダイオキシン類の生成反応が起こらな
い約２５０℃以下まで迅速に冷却することができる。そ
して、この冷却フィルタ６、７は逐次取り替えることが
可能であるので、使用後の冷却フィルタ６、７を熱源と
して再利用することができる。その上、塩素系ガスなど
の腐食性ガスの除去や塩化銅の微粒子は飛灰を酸化銅に
転化する効果も期待できる。特に、本実施例においては
排ガス流路が主流路３と、この主流路３に２個所で開口
した環状流路４とを有し、この環状流路４の両側に前記
主流路３の開閉弁８、８Ａをそれぞれ設けるとともに、
該環状流路４内に冷却フィルタ６，７を設けて、前記主
流路３を開閉弁８、８Ａにより切り替えることにより、
前記環状流路４内を流通する排ガスＧの方向を逆転可能
としたものであるので、冷却フィルタ６，７の有効利用
が可能となっている。

【００２７】次に本発明の炉の廃熱利用装置の第２実施
例について図４乃至図６を参照して詳細に説明する。第
２実施例の炉の廃熱利用装置は基本的には前述した第１
実施例の炉の廃熱利用装置と同じ構成を有するので同一
の構成には同一の符合を付し、その詳細な説明を省略す
る。本実施例においては、冷却フィルタ層６，７を構成
する冷却フィルタ６ａ，７ａは、図４及び図５に示すよ
うに箱体31と、この箱体31の上側に形成された開口筒部
32と、下側に形成された開口凹部部33とを有し、この開
口部筒部32及び開口凹部33には、目の細かい金網（図示
せず）が張設されていて、この箱体31内にII族金属水酸
化物層としてII族金属水酸化物造粒物34が充填されてい
る。そして、この箱体31を貫通して複数の排ガス流通管
35，35…が配設されており、この排ガス流通管35，35…
が環状流路４に連通して排ガス流路を構成している。

【００２８】前記構成につきその作用について説明す
る。図４及び図５に示す装置において、まず、第１の開
閉弁８を開成し、第２の開閉弁８Ａを閉鎖しておく。ま
た、第１の排出弁９は閉鎖し、第２の排出弁９Ａは開成
しておく。そして、ごみ焼却炉１でごみ固形燃料を燃焼
させると、高温（約６００〜７００℃）の排ガスＧが煙
口１ａから主流路３に流入し、続いて、この主管路３で
は第１の開閉弁８は開成し第２の開閉弁８Ａは閉鎖して
いるとともに、第１の排出弁９は閉鎖しているので、排
ガスＧは開口部５から環状流路４に流入し、第１の冷却
フィルタ層６の到達し、第１の冷却フィルタ６ａの排ガ
ス流通管35内を流れる。第１の冷却フィルタ６ａは、II
族金属水酸化物11として消石灰と水酸化バリウムの８水
和物との混合物が用いられているので、排ガス流通管35
内を流れる排ガスＧの温度がその分解開始温度である約
４００〜５００℃よりも高ければ脱水吸熱反応を起こし
て消石灰は生石灰に転化し、水酸化バリウムの８水和物
は、その結晶水が脱水した後酸化バリウムに転化する反
応を起こす。これらの反応は前述したように吸熱反応で
あるので、排ガスＧの熱量が吸収されて迅速に冷却され
る。そして、この際生じる水（水蒸気）は開口筒部32か
ら排出される。なお、初期段階においては、消石灰及び
水酸化バリウムの８水和物自身の比熱分の熱量も吸収さ
れる。続いて排ガスＧは環状流路４をさらに進んで第２
の冷却フィルタ層７に到達する。この第２の冷却フィル
タ層７でも同様に排ガスＧがさらに冷却される。

【００２９】そして、このようにして冷却された排ガス
Ｇは、開口部５Ａから主流路３に復帰するが、第２の開
閉弁８Ａが閉鎖されているので主流路３の一端側から排
出路10を流通しバグフィルタや電気集塵機などの煤塵除
去装置(図示せず)により、煤塵、塩素系ガスなどの各種
腐食性ガスなどが補集されて外部環境に放出される。

【００３０】本実施例の炉の廃熱利用装置によれば、排
ガスＧが第１及び第２の冷却フィルタ層６，７のII族金
属水酸化物に直接接触することなく冷却されるので、II
族金属水酸化物造粒物34に排ガス中の不純物や汚染物質
が付着することがなく、冷却フィルタ６ａ，７に好適な
ものとなっている。特に第１及び第２の冷却フィルタ層
６，７において排ガスＧは、排ガス流通管35内を流通す
ることになるのでその圧損失がなく迅速かつスムーズに
冷却して排出することができる。ただし、II族金属水酸
化物と排ガスＧとは非接触であるので、本実施例の場合
には、塩素系ガスは除去されない。したがって、塩素除
去フィルターを別途設けるか、あるいは塩素系ガスの懸
念の少ない溶鉱炉やガス化炉などの産業用の炉に適用す
ればよい。

【００３１】そして、冷却フィルタ６ａ，７ａは、図６
に示すように熱源として利用することができる。この装
置は基本的には、図３に示す装置と同じであり、反応容
器21内には、冷却フィルタ６ａが２個積み重ねて収納さ
れている。そして、真空ポンプ25を作動させて反応容器
21内を減圧下としてバルブ23を開くと圧力差により蒸発
器22内の水が蒸発し反応容器21へと移動する。そうする
と冷却フィルタ６ａの開口凹部33から水蒸気が導入さ
れ、酸化カルシウムや酸化バリウムの水和反応が起こ
り、３００℃レベルの温熱が生成される。この温熱を熱
交換パイプ（図示せず）などにより水を温めて種々の熱
源として再利用することができる。このような再利用法
によれば、前述した第１実施例の場合と異なり、冷却フ
ィルタ６ａ内のII族金属水酸化物は排ガスＧと接触して
いない清浄なものであるので、野菜などの温室や各種暖
房などの民生用の熱源など幅広い用途に用いることがで
きる。

【００３２】以上本発明について前記実施例に基き説明
してきたが、本発明は前記実施例に限られるものではな
く、種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例
においては、第１の冷却フィルタ６及び第２の冷却フィ
ルタ７の２個の冷却フィルタを設けたが、この冷却フィ
ルタは３個以上としてもよい。ただし、冷却フィルタを
の利用率や交換することを考慮すると２個以上は必要で
ある。また、炉としては、廃棄物の焼却炉に限らず、溶
鉱炉やガス化炉あるいはその他の炉に適用可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の炉の廃熱利用装
置は、炉の煙口に連通する排ガス流路にII族金属水酸化
物を用いた複数の冷却フィルタを着脱可能に設けたもの
であるので、II族金属水酸化物の脱水吸熱反応により、
炉からの排ガスを２５０℃以下まで迅速に冷却すること
ができる。そして、この冷却フィルタが複数かつ着脱自
在に設けられているので、順次取り替えてこの冷却フィ
ルタ内のII族金属酸化物から水和反応により熱量を取り
出すことができ、これにより熱源として利用することが
できる。

【００３４】また、請求項２記載の炉の廃熱利用装置
は、前記請求項１において、前記排ガス流路が主流路
と、この主流路に２個所で開口した環状流路とを有し、
前記環状流路の両側には前記主流路の開閉機構がそれぞ
れ設けられているとともに、該環状流路内には前記複数
の冷却フィルタが設けられていて、前記主流路を開閉機
構により切り替えることにより、前記環状流路内を流通
する排ガスの流通方向を逆転可能としたものであるの
で、冷却フィルタを効率よく使用することができる。

【００３５】請求項３記載の炉の廃熱利用装置は、前記
請求項１又は２において、前記II族金属水酸化物がカル
シウム、マグネシウム、バリウム、ストロンチウムから
選択された１種又は２種以上の金属の水酸化物、あるい
はその水和物であるので、６００℃以上の排ガスをその
脱水吸熱反応により冷却するのに好適である。

【００３６】請求項４記載の炉の廃熱利用装置は、前記
請求項１乃至３のいずれか１項において、前記冷却フィ
ルタがII族金属水酸化物層と該II族金属水酸化物層を貫
通する排ガス流通管とを有するものであるので、排ガス
は排ガス流通管内を流通するため、II族金属水酸化物と
排ガスとが接触することがなく、II族金属水酸化物が排
ガス中により汚染されることがなく、再利用に特に好適
である。

【００３７】請求項５記載の炉の廃熱利用装置は、前記
請求項１乃至４のいずれか１項において、前記排ガス流
路から取り外した冷却フィルタが熱源として利用可能で
あるので、ごみ焼却炉の排ガスの熱量の有効利用が可能
となる。

【００３８】さらに、請求項６記載の炉の廃熱利用装置
は、前記請求項１乃至５のいずれか１項において、前記
排ガス流路から取り外した冷却フィルタが、水と反応す
ることにより繰り返し使用可能であるので、冷却フィル
タに要するコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による炉の廃熱利用装置を
示す概略図である。

【図２】前記実施例において使用する冷却フィルタを示
す断面図である。

【図３】使用後の冷却フィルタを熱源として使用する装
置を示す断面図である。

【図４】本発明の第２実施例による炉の廃熱利用装置を
示す概略図である。

【図５】前記実施例において使用する冷却フィルタを示
す部分破断斜視図である。

【図６】使用後の冷却フィルタを熱源として使用する装
置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ごみ焼却炉（炉）１ａ煙口３主流路（流路）４環状流路（流路）５、５Ａ開口部６第１の冷却フィルタ層６ａ第１の冷却フィルタ（冷却フィルタ）７第２の冷却フィルタ層７ａ第２の冷却フィルタ（冷却フィルタ）８，８Ａ開閉弁（開閉機構） 10 排出路（流路） 11，34 II族金属水酸化物造粒物 35 排ガス流通管Ｇ排ガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉の煙口に連通する排ガス流路にII族金
属水酸化物を用いた複数の冷却フィルタを着脱可能に設
けたことを特徴とする炉の廃熱利用装置。
【請求項２】前記排ガス流路が主流路と、この主流路
に２個所で開口した環状流路とを有し、前記環状流路の
両側には前記主流路の開閉機構がそれぞれ設けられてい
るとともに、該環状流路内には前記複数の冷却フィルタ
が設けられていて、前記主流路を開閉機構により切り替
えることにより、前記環状流路内の排ガスの流通方向を
逆転可能としたことを特徴とする請求項１記載の炉の廃
熱利用装置。
【請求項３】前記II族金属水酸化物がカルシウム、マ
グネシウム、バリウム、ストロンチウムから選択された
１種又は２種以上の金属の水酸化物、あるいはその水和
物であることを特徴とする請求項１又は２記載の炉の廃
熱利用装置。
【請求項４】前記冷却フィルタがII族金属水酸化物層
と該II族金属水酸化物層を貫通する排ガス流通管とを有
することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記
載の炉の廃熱利用装置。
【請求項５】前記排ガス流路から取り外した冷却フィ
ルタが熱源として利用可能であることを特徴とする請求
項１乃至４のいずれか１項記載の炉の廃熱利用装置。
【請求項６】前記排ガス流路から取り外した冷却フィ
ルタが、水と反応することにより繰り返し使用可能であ
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずか１項記載の
炉の廃熱利用装置。