JP2000297914A - 燃焼ガス処理方法 - Google Patents

燃焼ガス処理方法

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JP2000297914A
JP2000297914A JP11104706A JP10470699A JP2000297914A JP 2000297914 A JP2000297914 A JP 2000297914A JP 11104706 A JP11104706 A JP 11104706A JP 10470699 A JP10470699 A JP 10470699A JP 2000297914 A JP2000297914 A JP 2000297914A
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combustion
gas
combustion gas
reduction
nitrogen
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JP11104706A
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Tatsuo Kato
龍夫 加藤
Katsunori Hirose
克則 広瀬
Toshiro Tagami
敏郎 田上
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物の焼却の際に生じる燃焼ガスからNO
xや窒素化合物等の有害物質を取り除くには窒素化合物
のNOxへの再転化反応を十分に抑制することが必要で
あるが、従来はそれが不十分であった。 【解決手段】 第二還元燃焼室では燃焼ガスに残留する
前記可燃成分を全量酸化するに必要な化学量論量以下の
酸素供給量を維持しつつ燃焼用空気を供給し、かつ空気
より低濃度の酸素を含有する気体を第二還元燃焼室に供
給することにより、還元性燃焼雰囲気にて燃焼させ窒素
化合物のNOxへの再転化反応を防止しつつ窒素化合物
をNに分解することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物を焼却処分す
る際に発生する燃焼ガス中に含まれる窒素酸化物や更に
燃焼することにより窒素酸化物を合成する窒素化合物
を、無害な窒素ガスに変換する燃焼ガス処理方法および
それを用いた廃棄物処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般家庭や工場・オフィス等において生
じる一般廃棄物や生活排水を処理する際に生じる汚泥
(以下、一般廃棄物と汚泥とを単に「廃棄物」と記す)
は焼却した後にその焼却灰を埋め立てる処理がなされて
いる。このような処理は焼却灰に重金属等の有害物質が
含まれているとそれが地下水や河川もしくは土壌を汚染
するという問題がある。また焼却の際に生じる燃焼ガス
は窒素酸化物(以下、「NOx」と記す)や更に燃焼す
ることによりNOxを合成する窒素化合物等の有害物質
を含んでいることがあり大気を汚染するという問題があ
る。
【0003】上記問題点のうち後者に対し従来からとら
れてきた解決手段について図3を用いて詳しく説明す
る。図3は従来の廃棄物焼却処理方法を示すフローであ
る。廃棄物32は燃焼炉30で燃焼用空気31の供給を
受けて燃焼し焼却灰33と燃焼ガスを生ずる。焼却灰3
3は燃焼炉30の炉底部から排出される。一方、燃焼ガ
スはN2, CO2, O2,H2, 未燃焼炭素, H2Oの他にC
O,炭化水素,窒素酸化物,窒素化合物などを含んでい
る。燃焼炉30で生じた燃焼ガスは、続いて二次燃焼室
(二次燃焼ゾーン)20の第一還元燃焼室(第一還元燃
焼ゾーン)40へ導入される。燃焼ガスに含まれる可燃
成分および第一還元燃焼室40へ導入されるプロパンガ
スなどの燃料34を全量酸化するに必要な化学量論量の
60〜95%程度の酸素供給量を維持しつつ燃焼用空気
31を供給し、700〜1300℃の温度で還元性燃焼
雰囲気にて燃焼させる。これによりNOxや窒素化合物
の多くはNに分解される。この燃焼は不完全燃焼であ
るため第一還元燃焼室40から排出される燃焼ガスには
NOxや窒素化合物の他CO,炭化水素,Hなどの還元
性可燃成分が残留している。
【0004】この燃焼ガスは、更に第二還元燃焼室(第
二還元燃焼ゾーン)50へ導入される。第二還元燃焼室
50では燃焼ガスに残留する前記可燃成分を全量酸化す
るに必要な化学量論量以下の酸素供給量を維持しつつ燃
焼用空気31を供給し、1300℃以下の温度で還元性
燃焼雰囲気にて燃焼させ、窒素化合物のNOxへの再転
化反応を防止しつつ窒素化合物をNに分解する。
【0005】酸化燃焼室(酸化燃焼ゾーン)60では第
二還元燃焼室50で得られた不完全燃焼ガスに対して残
留する可燃成分を全量酸化するに必要な化学量論量以上
の酸素供給量を維持しつつ燃焼用空気31を供給し、こ
の可燃成分を1200℃程度の温度で燃焼させ燃焼を完
結することによって燃焼ガスを無害化する。
【0006】酸化燃焼室60から排出された燃焼ガスは
燃焼ガス処理設備70において熱回収、パーティクル除
去、脱塩素、脱硝等の処理を施された後無害化された排
ガス35として大気中に放出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】NOxへの再転化反応
は高酸素濃度及び1000℃を超える高温の条件の下で
起こりやすい。第二還元燃焼室50での燃焼反応は窒素
化合物のNOxへの再転化反応を防止しつつ完全に窒素
化合物をNに分解することが求められるため、燃焼ガ
スに残留する可燃成分を全量酸化するに必要な化学量論
量に近い酸素供給量を必要とする。したがって反応の初
期では酸素濃度が高くなる。しかも第二還元燃焼室50
に供給される燃焼ガスは既に700〜1300℃の温度
に達しているため第二還元燃焼室50における窒素化合
物のNOxへの再転化反応を十分に抑制することは困難
であった。
【0008】したがって本発明の目的は、上記従来技術
に存在する問題点を解消し、廃棄物の焼却の際に生じる
燃焼ガスからNOxや窒素化合物等の有害物質を取り除
く燃焼ガス処理方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、第二還元燃焼室では燃焼ガスに残留する前
記可燃成分を全量酸化するに必要な化学量論量以下の酸
素供給量を維持しつつ燃焼用空気を供給し、かつ空気よ
り低濃度の酸素を含有する気体を第二還元燃焼室に供給
することにより、還元性燃焼雰囲気にて燃焼させ窒素化
合物のNOxへの再転化反応を防止しつつ窒素化合物を
に分解することができることを見出した。
【0010】空気より低濃度の酸素を含有する気体は空
気中の酸素を吸着し分離すること等により得ることがで
きるが、酸化燃焼室60から排出された燃焼ガスの一部
を第二還元燃焼室50に供給することが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】図2は本発明を適用した実施の形
態の一例であり廃棄物焼却処理方法を示すフローであ
る。図2において図3の各部材に相当する部材には同様
の符号を付した。図2で示す廃棄物焼却処理方法を先に
述べた図3の廃棄物焼却処理方法と比較すると、酸化燃
焼室60から排出された燃焼ガスの一部(循環ガス)を
第二還元燃焼室50に供給する点のみが異なるのでその
点について説明する。第二還元燃焼室50に供給する循
環ガスの温度は第二還元燃焼室50での燃焼温度を抑制
するために少なくとも第二還元燃焼室50の設定温度よ
り低温とし、好ましくは100〜200℃程度、更に好
ましくは140〜180℃程度の範囲とする。酸化燃焼
室60の温度は1200℃程度でありその直後の燃焼ガ
スを循環ガスとすると前記の燃焼温度の抑制のためには
かなり多くを循環させねばならない。これに対し燃焼ガ
ス処理設備70から排出される排ガス35は100〜2
00℃程度の温度まで低下しておりこの一部を循環ガス
として第二還元燃焼室50に供給することが好ましい。
【0012】次に廃棄物溶融炉に本発明を適用した実施
の形態の一例を図1に示す。これは廃棄物をガスと固形
物とに分解する「溶融炉」と呼ばれるものである。分解
ガスは十分に制御された雰囲気で燃焼させて有害物質を
含まないか含んでも極めて低濃度の排ガスにして大気中
に放出される。固形物は燃焼させて灰とし更にそれを溶
融状態にまでして溶融炉外に取り出す。
【0013】廃棄物はホッパ5からフィーダ6に供給さ
れ、フィーダ6から熱分解・溶融炉2に供給される。熱
分解・溶融炉2の底部には加熱用のプラズマトーチ7が
側壁からその先端が炉体内部に臨むように取り付けられ
炉内に高温のプラズマガスを供給する。熱分解・溶融炉
2に供給された廃棄物は上昇してくるプラズマガスによ
り加熱・乾燥されガスと固形物とに分解される。固形物
は炉底部に近づくにつれ更に加熱されプラズマトーチ7
の近傍に達すると溶融する。溶融物はメタル8と主に酸
化物からなるスラグ9とに二相分離して炉底部に溜まり
出滓装置15を経て外部に取り出される。取り出された
メタルとスラグは直ちに冷却・固化する。固化したスラ
グはガラス状であり水にさらしても含有成分がしみ出す
ことはなく建設材料などとして再利用可能である。
【0014】一方、分解ガスは約800℃でN2, C
2, H2Oの他にCO,H2,未燃焼炭素,炭化水素,窒素
酸化物,窒素化合物などを含んでおり、熱分解・溶融炉
2内を上昇しする。熱分解・溶融炉2の上部は第一還元
燃焼ゾーン2aである。分解ガスに含まれる可燃成分
(ここでは燃料は供給しない)を全量酸化するに必要な
化学量論量の60〜95%程度の酸素供給量を維持しつ
つ燃焼用空気11を供給し、700〜1300℃の温度
で還元性燃焼雰囲気にて燃焼させる。これによりNOx
や窒素化合物の多くはNに分解される。この燃焼は不
完全燃焼であるため第一還元燃焼ゾーン2aから排出さ
れる燃焼ガスにはNOxや窒素化合物の他CO,炭化水
素,Hなどの還元性可燃成分が残留している。
【0015】この燃焼ガスは、更に第二還元燃焼ゾーン
3へ導入される。第二還元燃焼ゾーン3では燃焼ガスに
残留する前記可燃成分を全量酸化するに必要な化学量論
量以下、例えば量論比0.95の酸素供給量を維持しつ
つ燃焼用空気14を供給し、かつ燃焼ガス処理設備10
から放出される排ガスの一部(温度160℃)12を第
二還元燃焼ゾーン3へ導入する。これにより燃焼温度が
抑制され約1200℃の温度で還元性燃焼雰囲気にて燃
焼させることができ、窒素化合物のNOxへの再転化反
応を防止しつつ窒素化合物をNに分解する。
【0016】酸化燃焼ゾーン4では第二還元燃焼ゾーン
3で得られた不完全燃焼ガスに対して残留する可燃成分
を全量酸化するに必要な化学量論量以上の酸素供給量、
好ましくは量論比1.0〜1.3を維持しつつ燃焼用空
気13を供給し、この可燃成分を1200℃程度の温度
で燃焼させ燃焼を完結することによって燃焼ガスを無害
化する。ここで酸素供給量の上限を量論比で1.3とし
たのは第二還元燃焼ゾーン3へ循環させる排ガス12中
の酸素濃度が高くなり過ぎないようにするためである。
これにより燃焼温度が抑制され約1200℃の温度で還
元性燃焼雰囲気にて燃焼させることができ、窒素化合物
のNOxへの再転化反応を防止しつつ窒素化合物をN
に分解する。
【0017】酸化燃焼ゾーン4から排出された燃焼ガス
は燃焼ガス処理設備10において熱回収、パーティクル
除去、脱塩素、脱硝等の処理を施された後無害化された
排ガスとして循環排ガス12を除き大気中に放出され
る。
【0018】
【発明の効果】以上に記述の如く、本発明によれば、窒
素化合物のNOxへの再転化反応を十分に抑制すること
が可能となり、廃棄物の焼却の際に生じる燃焼ガスから
NOxや窒素化合物等の有害物質を取り除き排ガスを無
害化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した廃棄物溶融炉の一例。
【図2】本発明を適用した廃棄物焼却処理方法の一例を
示すフロー。
【図3】従来の廃棄物焼却処理方法を示すフロー。
【符号の説明】
2・・・熱分解・溶融炉、2a・・・第一還元燃焼ゾーン、1
1,13,14,31・・・燃焼用空気、3・・・第二還元燃
焼ゾーン、12,35・・・排ガス、10,70・・・燃焼ガ
ス処理設備、30・・・燃焼炉、20・・・二次燃焼室、40
・・・第一還元燃焼室、34・・・燃料、50・・・第二還元燃
焼室、60・・・酸化燃焼室、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K061 DA17 DB15 FA02 FA12 FA21 FA25 3K078 AA05 BA03 BA24 CA02 CA12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物を焼却する際に生じ窒素酸化物お
    よび/または窒素化合物を含む燃焼ガスを還元燃焼さ
    せ、更に酸化燃焼させて前記燃焼ガスから窒素酸化物お
    よび窒素化合物を除去する燃焼ガス処理方法において、
    還元燃焼させる還元燃焼ゾーンに、燃焼ガスに含まれる
    可燃成分を全量酸化するに必要な化学量論量以下の酸素
    供給量を維持する燃焼用空気および前記空気より低濃度
    の酸素を含有する気体を供給することを特徴とする燃焼
    ガス処理方法。
  2. 【請求項2】 廃棄物を熱分解して得られる熱分解ガス
    と窒素酸化物および/または窒素化合物とを含む燃焼ガ
    スを還元燃焼させ、更に酸化燃焼させて前記燃焼ガスか
    ら窒素酸化物および窒素化合物を除去する燃焼ガス処理
    方法において、還元燃焼させる還元燃焼ゾーンに、燃焼
    ガスに含まれる可燃成分を全量酸化するに必要な化学量
    論量以下の酸素供給量を維持する燃焼用空気および前記
    空気より低濃度の酸素を含有する気体を供給することを
    特徴とする燃焼ガス処理方法。
  3. 【請求項3】 前記気体が前記の酸化燃焼後の燃焼ガス
    の一部であることを特徴とする請求項1または請求項2
    記載の燃焼ガス処理方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003083520A (ja) * 2001-09-07 2003-03-19 Purometoron Technic Kk 廃棄物処理方法およびその装置
KR100515893B1 (ko) * 2002-04-03 2005-09-20 (주)위너 테크 연속식 고온 소각 장치
CN104769359A (zh) * 2014-06-09 2015-07-08 牟田政夫 被燃烧物的气化燃烧方法
WO2015190003A1 (ja) * 2014-06-09 2015-12-17 政夫 牟田 被燃焼物のガス化燃焼方法

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