JP2000227215A - ダイオキシン類再合成防止急冷装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧噴射散布水の旋回渦巻流で８００℃以上
の排ガスをダイオキシン類の再合成温度以下に急冷させ
てダイオキシン類の再合成を防いだダイオキシン類合成
防止急冷装置およびその方法の提供。 【解決手段】 各種炉から生成されるダイオキシン類の
分解状態にある高温排ガスが流入する導入部２、この導
入部２に設けられる急冷筒４、この急冷筒４の外周に間
隔を置いて配設される高圧冷却液体の噴霧散布用ノズル
７、とを備え、かつこの噴霧散布用ノズル７より噴射散
布される冷却霧化流を前記急冷筒４内で旋回させて前記
導入部２より吐出される高温排ガスに対して旋回渦巻急
冷領域Ｐを形成してダイオキシン類の再合成温度以下に
急冷できる旋回冷却手段Ｔを形成すると共に冷却処理後
の低温排ガスの導出部６を設けてなることを特徴とする
ダイオキシン類再合成防止急冷装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種焼却炉、溶
融炉などから排出される有害物質のダイオキシン類の二
次合成を完全に阻止防止可能とするダイオキシン類再合
成防止急冷装置およびその方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼却炉、溶融炉等の燃焼装置は、廃棄物
処理は勿論のこと、金属精錬施設、紙パルプの漂白工
程、セメント、ガラス、セラミックの各工場、化学原料
ないし化学製品の製造工場等広範な産業分野で使用され
ている。

【０００３】したがって、これらの施設、工場から人体
に有害なダイオキシン類が生成され、大気や地球環境を
破壊しつつあるのが現状であり、地球規模での改善が広
く叫ばれている。

【０００４】そして、大気汚染物質であり人体に有害な
ダイオキシン類を除去するための種々の方法装置が開発
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のダ
イオキシン類除去装置や方法は、高温燃焼によるダイオ
キシン類の高温分解や、高温状態より大気中へ放出され
る排ガスの冷却時に生ずる虞のある再合成ダイオキシン
類の発生を防止する手段などが知られているが、いづれ
も構造が複雑で有効かつ、低価格でできないという問題
があった。

【０００６】すなわち、この発明は、高圧噴射散布水の
旋回渦巻流で８００℃以上の排ガスをダイオキシン類の
再合成温度以下に急冷させてダイオキシン類の再合成を
防いだダイオキシン類合成防止急冷装置およびその方法
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】この発明は叙上の点に着
目して成されたもので、以下の構成を備えることにより
上記課題を解決できるものである。

【０００８】（１）各種炉から生成されるダイオキシン
類の分解状態にある高温排ガスが流入する導入部、この
導入部に設けられる急冷筒、この急冷筒の外周に間隔を
置いて配設される高圧冷却液体の噴霧散布用ノズル、と
を備え、かつこの噴霧散布用ノズルより噴射散布される
冷却霧化流を前記急冷筒内で旋回させて前記導入部より
吐出される高温排ガスに対して旋回渦巻急冷領域を形成
してダイオキシン類の再合成温度以下に急冷できる旋回
冷却手段を形成すると共に冷却処理後の低温排ガスの導
出部を設けてなることを特徴とするダイオキシン類再合
成防止急冷装置。

【０００９】（２）噴霧散布用ノズルは、内側断面円形
の急冷筒の外周に沿って所望の傾斜角度を保持して、等
間隔に、かつ一段以上必要段数設けて成ることを特徴と
する前記（１）記載のダイオキシン類再合成防止急冷装
置。

【００１０】（３）高圧冷却液体は、冷却水を用い、か
つバルブの開閉調節により水圧調節を可能とし、これに
より噴霧散布用ノズルからの噴霧冷却水の吐出量を可変
自在として高温排ガスの冷却温度を可変調整できるよう
にしてなることを特徴とする前記（１）記載のダイオキ
シン類再合成防止急冷装置。

【００１１】（４）各種炉から生成されるダイオキシン
類の分解状態にある高温排ガスを、高圧冷却液体が噴霧
される冷却霧化流の旋回渦巻急冷領域中に吐出させて冷
却処理しダイオキシン類の再合成温度以下に冷却するこ
とを特徴とするダイオキシン類再合成防止急冷方法。

【００１２】なお、この発明で指称するダイオキシン類
とは、７５種の異性体・同族体が存在するポリ塩化ジベ
ンゾパラダイオキシン（Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅ
ｄｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｉｎｓ：ＰＣＤＤｓ）
と１３５種の異性体、同族体が存在するポリ塩化ジベン
ゾフラン（Ｐｏｌｙ−ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｄｉｂ
ｅｎｚｏｆｕｒａｎｓ：ＰＣＤＦｓ）を包含するがさら
に、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）にも２０９種類の異
性体、同族体が存在し、共偏平構造を持つ１２種類のコ
プラナーＰＣＢ（Ｃｏ−ＰＣＢ）の異性体、同族体は毒
性が強く、その生体作用はＰＣＤＤｓのそれと類似して
おり、Ｃｏ−ＰＣＢはＰＣＢの製品中に存在するととも
に、ＰＣＤＤｓ・ＰＣＤＦｓと同様に、廃棄物の焼却装
置で生成し、環境を広く汚染しているので、このＣｏ−
ＰＣＢも含めてダイオキシン類と総称する。

【００１３】以下にその構造式を示す。

【００１４】

【化１】

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図面と共に説明する。

【００１６】１は急冷装置で、円筒状の槽構造を備え、
高温排ガスの流入する導入部２が開口接続されて、各種
炉から排出されるダイオキシン類を分解状態にできる８
００℃以上の加熱状態を維持して高温排ガスを所望の圧
をもって受け入れできるようになっている。３は導入部
２と連通する高温排ガス分割供給用のディストリブュー
タ、４は必要数の急冷筒で、隔板５を介して槽内下方に
向けて突設してある。図１では中央の排出管６を中心に
して四ケ所に設けてあるが、図３に示すような場合、す
なわち小型の燃焼装置ではディストリブュータ３は省い
ても良く、反対に大型の燃焼装置では四ケ所以上数多く
設けても良い。

【００１７】７は各急冷筒４に配設した高圧冷却液体の
噴霧散布用ノズルを示し、図４に示すように前記急冷筒
４の内周面を断面円形に形成し、同一水平面上で、等間
隔に急冷筒４の中心Ｏに対し傾斜角度αを保持して二以
上の必要数配設する。これにより急冷筒４内に吐出され
る高温排ガスを、高圧冷却液体の前記噴霧散布用ノズル
７より噴射散布される冷却霧化流を一定方向に旋回させ
て旋回冷却手段Ｔの旋回渦巻急冷領域Ｐを形成できる。

【００１８】また、図２に示すように冷却液高圧ポンプ
８より供給される高圧冷却液体を二分割し、一方の噴出
流ライン９からは一つ置きの高圧冷却液体の噴霧散布用
ノズル７の１，３，５，７に供給し、他方の噴出流ライ
ン１０からは、前記ノズル７の間の２，４，６，８に供
給して冷却霧化流を円滑に無理なく抵抗を少なくして効
率の良い急冷効果を得るようにしている。

【００１９】なお、１１，１２は高圧冷却液の流量を調
節し、これにより冷却作用を調節できるバルブ、１３，
１４は各ライン９，１０に設けた圧力計を夫々示す。

【００２０】また、噴霧散布用ノズル７の傾斜角度α
は、一般的には隣り合うノズル７はすべて同一であるの
が好ましいが、必要に応じて、高温排ガス中の化学成分
の種類によっては、隣り合うラインのノズル７は異なっ
ても差し支えないが、異なるライン９，１０より供給さ
れる１，３，５，７と２，４，６，８はグループ毎で同
一の傾斜角度αであることが好ましい。

【００２１】なお、図２の図示では、分割ラインが９，
１０の２ラインにしか示されていないが、この分割ライ
ンは図示しないが、３ラインでも４ラインでもその数は
自由に選択でき、同様に実施できる。また高圧冷却液は
水が好ましく、必要に応じて吸熱剤などを配合すること
もできる。

【００２２】また、図５に示すように、急冷筒４の内周
に突出される一段の前記ノズル７の下方に所望の距離を
置いて同様に他の同種の噴霧散布用ノズル７ａ……を二
段、三段と重複して設置できる。この場合のノズル７ａ
……の傾斜角度は、前記第一段のノズル７の傾斜角度α
と同一であって差し支えないが、同じ傾斜方向で僅かに
異ならせても良く、さらに、図５の仮想様に示すように
急冷筒４の内周円筒形状は下方に行くに従って僅かに拡
張したラッパ状βとして旋回渦巻急冷領域Ｐを効率的に
拡大してより有効な冷却効果を得ることもできる。

【００２３】その上、急冷筒４の開口端には、必要に応
じて図６に示すように傾斜羽根１５を放射状に配設した
旋回翼１６を設け、前記噴霧散布用ノズル７により吐出
される冷却霧化流による旋回渦巻急冷領域Ｐに向かっ
て、吐出される高温排ガスに同一の旋回流を付与させ
て、より効率の高い急冷効果を得ることもできる。

【００２４】１７は、急冷装置１内へ供給される高温排
ガスが、不用意に冷却することなく常に８００℃以上の
高温状態を維持できるように、急冷筒４の開口端に至る
区間に配設した断熱構造部を示している。

【００２５】１８は槽構造の急冷装置１の下部に形成さ
れる急冷処理後の熱交換されて温度が上昇した液体を貯
溜させる被処理液の貯槽、１９はこの貯槽１８内の被処
理液を浄化し、かつ熱交換させて急冷用の液体に冷却し
て前記噴霧散布用ノズル７，７ａ……に供給するための
再処理装置で、必要な導管２０を介して熱交換冷却部２
１と噴霧散布用ノズル７，７ａ……と貯槽１８とが図２
に示すような供給システムを介して循環接続されてい
る。

【００２６】２２は急冷装置１で急冷処理されて低温処
理化された排ガスの排出管６に接続される次段のバグフ
ィルタなどの補助装置であって、急冷装置１での急冷処
理されて基準値０．１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ³ Ｎ以下に含有
量が減少したダイオキシン類に対してこの補助装置２２
がバックアップして微量に残留したダイオキシン類を除
去して完全に期すことができる。 バグフィルタの補助
装置２２は多数の分岐した多孔構造の濾過筒体２３を備
え図７に示すように、消石灰プレコート層２４などを表
面濾材として前記濾過筒体２３の内周面の濾布上に形成
させ、排出管６より急冷処理された比較的低温の排ガス
中の煤煙に含まれるダイオキシン類の有毒ガスを捕捉で
き、完全に無毒化された低温排ガスを排風機２５により
煙突などより直接またはさらに他の補助装置例えば活性
炭吸着装置（図示せず）などを介して大気中に排出させ
るものである。

【００２７】２６は、バグフィルタの補助装置２２の下
部に設けたスクリューコンベアであって、消石灰プレコ
ート層２４の表面に捕捉されたダイオキシン類を処理材
と共に落下させ外部に導出できるものである。

【００２８】なお、急冷装置１での急冷処理は、ダイオ
キシン類の再合成温度と一般に知られる温度３２０℃以
下の温度であれば、理論的には差し支えないが、次段の
バグフィルタなどの補助装置での有効除去処理を、配慮
すると２３０℃〜３００℃位の低温排ガスへの冷却処理
が好ましい。

【００２９】２７は、本発明者が開発した必要に応じて
設けられる再加熱分解筒であって、急冷装置１の開口部
においてダイオキシン類の完全分解温度である８００℃
以上の高温排ガスを得るために接続するものである（特
開平１０−２８８３２４号公報，特願平９−２０６６４
２号）。

【００３０】すなわち、焼却炉または溶融炉などで燃焼
処理された８００℃以下の低温に降下した排ガスを燃焼
バーナ（図示せず）により８００℃に再加熱し、ダイオ
キシン類を完全な分解ガス状態にし、この高温状態を２
秒間以上維持できるように筒２７内に配設した旋回羽根
２８によって高温排ガスをその導入口２９より旋回羽根
２８によって区劃される一方の旋回路３０を上方へ向か
って導き、頂部空室３１で旋回羽根２８によって区劃さ
れる他方の旋回路３２を通って導管３３より前記急冷装
置１の導入部２に供給できるものであって、温度降下を
防ぐために再加熱分解筒２７および導管３３には全体が
断熱構造部３４を形成させている。

【００３１】なお、図において符号３５は、混合室であ
って、低温排ガス中の煤煙などを吸着できるように消石
灰を投入できるようになっている。３６は必要な箇所の
温度を検知するため多くの箇所に設けた温度センサ３７
は急冷装置１の圧力計である。

【００３２】叙上の構成に基づいて作用を説明する。

【００３３】各種炉から排気される排ガスがダイオキシ
ン類の分解温度以上、例えば８００℃以上でダイオキシ
ン類が分解状態の高温排ガスを所望の加圧力を与えて急
冷装置１の導入部２に導き直接またはディストリブュー
タ３を介して急冷筒４より下方に吐出させる。

【００３４】他方、高圧冷却液体例えば高圧冷却水は、
前記急冷筒４の内周面に突出させた多数の噴霧散布用ノ
ズル７より傾斜角度αを以って一定方向に噴射散布され
冷却霧化流となって旋回し、旋回冷却手段Ｔである旋回
渦巻急冷領域Ｐを形成しており、この旋回渦巻急冷領域
Ｐ内に前記高温排ガスが例えば１５ｍ／Ｓの速度で吐出
されるので、高温排ガスは多量の冷却霧化流によって膨
張し、冷却霧化流の噴射水に気化熱を奪われ、さらに気
化した蒸気と高温排ガスがガス状態で瞬時に熱交換され
て急冷される。ことに噴霧散布用ノズル７は多数間隔を
置いて同一方向に傾斜させて配置してあり、旋回渦巻急
冷領域Ｐを噴霧状の冷却水分子状態で形成できるので、
高温排ガスは均一にしかも瞬時に旋回渦巻急冷領域Ｐ内
に拡散、分散して急冷され、ダイオキシン類の再合成温
度と謂われる３２０℃〜３５０℃を瞬時に越えて温度降
下でき、したがって、分解状態のダイオキシン類の再合
成を生成させることはない。

【００３５】急冷作用による温度降下は２３０℃〜２８
０℃が好ましく、この温度降下した排ガスは、冷却水の
噴射により吸着された固形物質を除き、急冷装置１の排
出管６を経て、次段の補助装置２２へと導出される。

【００３６】なお、図２に示すように、急冷筒４に設け
られる多数の高圧冷却液体の噴霧散布用ノズル７は、高
圧急冷液体が２系統の噴出流ライン９，１０により多数
のノズル７の１，３，５，７および２，４，６，８の互
いに隣り合うノズル７に対して、異なる系統による高圧
冷却液体によって噴霧冷却散布を行うことができるの
で、一方の系統のバランスが崩れても他方の系統がこれ
を補完し、全体としてきわめて活性化した旋回渦巻急冷
領域Ｐが形成でき吐出される高温排ガスの冷却による温
度降下を有効に促すことができる。

【００３７】なお、高圧冷却液体の噴霧散布用ノズル７
よりの噴出量はバルブ１１，１２の絞り量を調節するこ
とにより調節でき、これにより冷却温度を好みの温度に
設定できる。

【００３８】この急冷筒４で急冷された排ガスは、再合
成されるダイオキシン類も殆どなく、法定上の数値以下
に消失できるが、さらに完全を期すための排出管６を経
て外部に導出され、次段のバグフィルタなどの補助装置
２２や活性炭吸着装置等の補助装置を通り、煤煙などの
微粒子上に付着したごく微量で許容量のダイオキシン類
を除去し、完全に無害化した状態で大気中に放出させる
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、焼却施設や溶融炉な
どの各種炉から発生する有害な排ガスを直接または再加
熱手段を介してダイオキシン類の分解温度以上の例えば
８００℃以上の高温排ガスとして、ダイオキシン類を完
全に分解状態に保持した状態で急冷筒に吐出させ、この
急冷筒内の高圧冷却液体による噴霧散布用ノズルよりの
噴霧された冷却霧化流で形成される旋回冷却手段の旋回
渦巻急冷領域内で急速に拡散膨張させることにより冷却
物と被冷却物の接触面積を大きくでき、ダイオキシン類
生成化学反応時間を遥かに超えた時間で所望の温度の急
冷効果が得られ、従って高温排ガスはダイオキシン類の
再合成温度以下に瞬間に温度降下させることができる。

【００４０】したがって、高温排ガス中に含まれるダイ
オキシン類の分解化学物質は勿論のこと前駆物質がダイ
オキシン類に変化することなく、低温排ガスとすること
ができる。

【００４１】この急冷処理によりダイオキシン類は法定
基準値以下の０．１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ³ Ｎ以下に減少し
ていることが実験上判明している。

【００４２】この発明によれば、急冷手段である高圧冷
却液体の噴霧散布ノズルによる旋回渦巻急冷領域がきわ
めてコンパクトな構成でしかも簡単な構成で有効に形成
でき、しかも急冷装置自体は、既存の各種炉の一部に簡
単に組込んで利用できるので、新設、既設を問わずしか
も規模の大小を問わず実施できると共に全体を安価に提
供できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 全体の構成図

【図２】 急冷筒の横断説明図

【図３】 急冷筒と冷却液体との関係を示す縦断説明図

【図４】 急冷筒に設けた多数の噴霧散布ノズルの組込
取付状態を示す横断説明図

【図５】 図４の構成の縦断説明図

【図６】 冷却筒の開口部に設けた高温排ガスを旋回さ
せるための旋回翼の斜面図

【図７】 補助装置としてのバグフィルタの濾過面の作
用状態を示す拡大断面図

【符号の説明】

１ 急冷装置 ２ 導入部 ４ 急冷筒 ６ 導出部に相当する排出管 ７，７ａ 高圧冷却液体の噴霧散布用ノズル １１，１２ バルブ １３，１４，３７ 圧力計 １６ 旋回翼 １７，３４ 断熱構造部 １８ 被処理液の貯槽 １９ 再処理装置 ２２ バグフィルタなどの補助装置 ２７ 再加熱分解筒 Ｐ 旋回渦巻急冷領域 Ｔ 旋回冷却手段 α 傾斜角度

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種炉から生成されるダイオキシン類の
   分解状態にある高温排ガスが流入する導入部、この導入
   部に設けられる急冷筒、この急冷筒の外周に間隔を置い
   て配設される高圧冷却液体の噴霧散布用ノズル、とを備
   え、かつこの噴霧散布用ノズルより噴射散布される冷却
   霧化流を前記急冷筒内で旋回させて前記導入部より吐出
   される高温排ガスに対して旋回渦巻急冷領域を形成して
   ダイオキシン類の再合成温度以下に急冷できる旋回冷却
   手段を形成すると共に冷却処理後の低温排ガスの導出部
   を設けてなることを特徴とするダイオキシン類再合成防
   止急冷装置。
2. 【請求項２】 噴霧散布用ノズルは、内側断面円形の急
   冷筒の外周に沿って所望の傾斜角度を保持して、等間隔
   に、かつ一段以上必要段数設けて成ることを特徴とする
   請求項１記載のダイオキシン類再合成防止急冷装置。
3. 【請求項３】 高圧冷却液体は、冷却水を用い、かつバ
   ルブの開閉調節により水圧調節を可能とし、これにより
   噴霧散布用ノズルからの噴霧冷却水の吐出量を可変自在
   として高温排ガスの冷却温度を可変調整できるようにし
   てなることを特徴とする請求項１記載のダイオキシン類
   再合成防止急冷装置。
4. 【請求項４】 各種炉から生成されるダイオキシン類の
   分解状態にある高温排ガスを、高圧冷却液体が噴霧され
   る冷却霧化流の旋回渦巻急冷領域中に吐出させて冷却処
   理しダイオキシン類の再合成温度以下に冷却することを
   特徴とするダイオキシン類再合成防止急冷方法。