JP2001116235A

JP2001116235A - 廃液焼却装置

Info

Publication number: JP2001116235A
Application number: JP29342399A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Otsuji; 弘之尾辻; Hisanao Aoki; 久尚青木; Noboru Nonoyama; 登野々山
Original assignee: Asahi Engineering Co Ltd Osaka
Current assignee: Asahi Kasei Engineering Corp
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】有害な化学物質を含有する廃液を連続して効
率よく、かつ経済的に分解処理することができる廃液焼
却装置の提供を課題とする。【解決手段】縦型で円筒形状の焼却炉の頂部に固設し
て圧気と助燃料を炉内に供給する投入器と、焼却炉の肩
部に所定の間隔で挿設して廃液を炉内に噴出する複数の
スプレーノズルと、焼却炉の底部に連結する急冷器を備
え、スプレーノズルの先端が焼却炉の中心に対して水平
方向に１０度〜４０度、垂直方向に２０度〜７０度傾斜
している廃液焼却装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃液焼却装置に関
し、更に詳しくは一般廃棄物や産業廃棄物を焼却するこ
とによって生じるダイオキシン類などの有害物質を含有
する焼却灰が雨水に溶解して生じる排水や、ダイオキシ
ン類を含む工場排水など（以下、単に廃液と略称する）
を焼却して、それらの有害な化学物質を直接分解処理す
る廃液焼却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ゴミなどの一般廃棄物や産業廃棄物
を６００℃〜７００℃の高温で燃焼処理する焼却炉は、
従来から既に実用に供されており、現実には焼却能力が
２００Ｋｇ／ｈ程度の中小規模の施設が全国各地で稼働
している。しかしながら、ダイオキシンは、塩素系合成
樹脂などの化合物が混入した水分の多いゴミなどを３０
０℃〜７００℃の焼却炉で燃焼すると発生し、８００℃
以上の高温で焼却すれば、その発生は抑制されると言わ
れており、また、８００℃以上の高温で焼却しても、そ
の残滓ガスを徐々に冷却すると、３００℃近辺で再合成
すると言われているため、燃焼温度を常時８００℃以上
の高温に維持することがその機能・構造上困難な上記施
設から発生する焼却灰には、かなりのダイオキシンが含
有していると考えられ、当然ながら、これら焼却灰が雨
水に溶解して地下水に侵漬することが予想されている。

【０００３】また、汚水中のダイオキシン類を除去する
方法については、特開平７−１０８２８５号公報に記載
されているが、この公報に記載されている除去方法はバ
ッチ方式なので、除去に要する時間が長くかかり、多量
の廃液処理には経済的に不利である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来から
一般的に採用されている焼却炉では、ダイオキシン類な
どの有害な化学物質を直接分解処理することはできず、
大量に発生するダイオキシン類などを含有する焼却灰が
溶解した廃液を効率よく、かつ経済的に焼却して分解処
理できる焼却炉については、いまだ開発されていないの
が現状であって、このような廃液を完全に分解処理でき
るようにすることが緊急の課題である。そこで、本発明
は、ダイオキシン類などの有害な化学物質を含有する廃
液を連続して効率よく、かつ経済的に分解処理すること
ができる廃液焼却装置を得ることを目的とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明になる廃液焼却装置は、縦型で円筒形状の
焼却炉の頂部に固設して圧気と助燃料を炉内に供給する
投入器と、焼却炉の肩部に所定の間隔で挿設して廃液を
炉内に噴出する複数のスプレーノズルと、焼却炉の底部
に連結する急冷器を備え、スプレーノズルの先端が焼却
炉の中心に対して水平方向に１０度〜４０度、垂直方向
に２０度〜７０度傾斜しており、急冷器の内径は焼却炉
底部の内径よりも大きく、その側壁に挿設したノズルの
先端は扁平状あるいは拡開状に形成されていることを特
徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明になる
廃液焼却装置の全体概要図であり、図２は投入器の拡大
斜視図である。また、図３はスプレーノズルの水平方向
の取付方を示す拡大平断面図であり、図４はスプレーノ
ズルの垂直方向の取付方を示す拡大側断面図である。そ
して、図５は急冷器のノズルの取付方を示す拡大平断面
図であり、図６は急冷器に取り付けるノズルの先端を示
す拡大図である。

【０００７】図１において、（１）は鉄板・断熱ボード
・接着剤・耐火煉瓦などの複層構造からなる縦型円筒形
状の焼却炉である。焼却炉（１）の頂部（１ａ）は開孔
して二重管構造の投入器（２）と接続しており、Ａ重油
などの助燃料（ａ）と圧気または蒸気（以下、圧気と略
称する）（ｂ）が投入器（２）の中心に垂設する注入管
（３）から炉内に供給される。また、投入器（２）の側
壁には開口（４）が穿設されており、その開口（４）か
らも圧気（ｂ）が投入器（２）の外管を経て炉内に供給
される。

【０００８】上記したように、（３）は助燃料と圧気を
所定の比率で混合して炉内に注入する注入管であり、図
２で示すように、その先端には多数の細孔（６）が穿設
されている。そして、その注入管（３）は焼却炉（１）
の頂部（１ａ）内壁に固設する円盤状の風箱（５）の中
心を貫通している。風箱（５）の中心部内周は注入管
（３）の外壁に、風箱（５）の外周は焼却炉（１）の内
壁にそれぞれ固設されており、風箱（５）の中心部から
外周壁にかけて多数の薄い金属製の導板（７）がスパイ
ラル状に等間隔で貼付されている。したがって、開口
（４）からの圧気は風箱（５）に圧送されるとともに、
多数の金属製の導板（７）と導板（７）の間隙から炉内
に渦流状態となって噴射される。

【０００９】また、（１０）は焼却炉（１）の肩部（１
ｂ）の炉壁に、同一円周上になるように所定の間隔で複
数挿設した廃液噴出用のスプレーノズルであって、その
先端は、図３、図４で示すように、焼却炉（１）の中心
に対して水平方向及び垂直方向に所定の角度傾斜されて
配置されている。具体的には、炉の中心に対して水平方
向の角度：α＝１０度〜４０度、垂直方向の角度：β＝
２０度〜７０度傾斜して、スプレーノズル（１０）は設
けられており、この数値限定は以下の理由による。

【００１０】すなわち、スプレーノズル（１０）が炉の
中心に対して水平方向に１０度以下で傾斜して炉壁に挿
設されていると、廃液は炉の中心部方向に噴射されるの
で、炉内での旋回流が効果的に発生せず、よって、廃液
は助燃料と圧気に十分に接触しないため、完全に燃焼し
ない。また、スプレーノズル（１０）が炉の中心に対し
て水平方向に４０度以上傾斜して炉壁に挿設されている
と、廃液は炉壁方向に噴射されるので、廃液が焼却炉
（１）の内壁に付着して、完全に燃焼しない。

【００１１】一方、スプレーノズル（１０）が炉の中心
に対して垂直方向に２０度以下で傾斜して炉壁に挿設さ
れていると、廃液は炉の中心底部方向に噴射されるの
で、炉内での旋回流が効果的に発生せず、廃液は未燃焼
状態で後述する急冷器（８）に落下して行く。また、ス
プレーノズル（１０）が炉の中心に対して垂直方向に７
０度以上傾斜して炉壁に挿設されていると、廃液は直胴
部（１ｃ）より内径が狭い肩部（１ｂ）方向に噴射され
るので、炉内での旋回流が効果的に発生せず、よって、
廃液は助燃料と圧気に十分に接触しないため、完全に燃
焼しない。したがって、スプレーノズル（１０）は、上
記数値の範囲内で傾斜配置するものである。なお、図示
の実施例ではスプレーノズル（１０）が等間隔に３基設
けられているが、その基数は限定するものではない。

【００１２】焼却炉（１）の底部（１ｄ）は、図１で示
す側面視で、その出口が徐々に絞り込まれて狭くなる先
細り形状に形成され、その焼却炉（１）の底部（１ｄ）
の下位に急冷器（８）が連結されるとともに、その急冷
器（８）の下位に気液分離器（９）が連結されている。
このように、焼却炉（１）の底部（１ｄ）が先細り形状
に形成されていると、廃液と圧気はストレートにその底
部（１ｄ）には流れ落ちず、炉内で旋回流現象が起き、
かつ渦流状態と上下流状態が起きて、廃液を炉内で完全
に燃焼することができる。

【００１３】上記したように、（８）は焼却炉（１）の
底部（１ｄ）に固設する急冷器であり、急冷器（８）の
内径は焼却炉（１）の底部（１ｄ）出口の内径よりも大
きく形成されている。また、（１１）は急冷器（８）の
側壁に、同一円周上になるように所定の間隔で複数挿設
する冷却水噴射用のノズルであって、図５で示すよう
に、各ノズル（１１）は炉の中心に対して水平方向に３
０度以下、好ましくは水平方向の角度：γ＝１０度〜２
０度傾斜して等間隔に配置されている。そして、図６で
示すように、そのノズル（１１）の先端は扁平状（１１
ａ）か、あるいは拡開状（１１ｂ）に形成され、ノズル
（１１）から噴射された冷却水が薄い水膜状となって急
冷器（８）内に放射されるようになっている。

【００１４】したがって、上方からの圧力で焼却炉
（１）の底部（１ｄ）の狭い出口から下方へ押し出され
てくる燃焼ガスは、全面的に薄い水膜状の冷却水の壁を
くぐり抜けることとなり、高温となった燃焼ガスは瞬間
的に９０℃程度まで急冷される。このため、３００℃辺
りで再合成されると言われているダイオキシン類は一切
発生しない。

【００１５】本発明の廃液焼却装置は、以上のように構
成されており、次に、その一連の作用について説明す
る。まず、助燃料（ａ）と圧気（ｂ）を所定の比率で混
合して注入管（３）の先端の細孔（６）から炉内に噴射
する。すると、投入器（２）の側壁に穿設された開口
（４）から圧送された圧気は風箱（５）から渦流となっ
て炉内に供給されるので、助燃料は瞬時に完全燃焼し、
焼却炉（１）の頂部（１ａ）は１４００℃程度まで昇温
する。

【００１６】一方、水分を多量に含有している廃液
（ｃ）は、濃縮器（１２）により重量比が１／７程度ま
でに濃縮され、スクリーンで濾過された後、スプレーノ
ズル（１０）先端の多数の細孔から炉内に噴射される。
このとき、スプレーノズル（１０）は炉の中心に対して
水平方向に１０度〜４０度、垂直方向に２０度〜７０度
傾斜しているので、霧状となって噴出された廃液は炉内
で旋回流を起こし、更に焼却炉（１）の底部（１ｄ）の
出口は絞り込まれて狭くなっているので、廃液は直ちに
下方へ流れ落ちることなく、炉内で旋回流・上下流・渦
流の状態となって、助燃料と圧気に十分に接触し、温度
むらも生じることなく、完全に燃焼する。したがって、
廃液に含有するダイオキシン類などの有機化合物は高温
下で効率よく、完全に焼却され、分解処理される。

【００１７】また、廃液中に含有する非水溶性の無機
物、例えばＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃などは融点が高いので、そ
のままの状態で気液分離器（９）に滴下し、水溶性の無
機物、例えばＮａＣｌ、Ｎａ₂ＳＯ₄などは溶融状態とな
って炉壁に沿って流下し、一部は蒸発する。また、気体
状態となった燃焼ガスは上方からの圧力で炉内をゆっく
り下降し、焼却炉（１）の底部（１ｄ）での温度は１０
００℃程度までに低下する。そして、急冷器（８）の側
壁に挿設した複数のノズル（１１）から水膜を形成する
ように噴射される９０℃程度の冷却水により、下降して
きた１０００℃程度の燃焼ガスは瞬間的に急冷され、か
つ、炉壁を垂下してきた溶融無機塩もその水膜で破砕・
剪断されて凝固し、気液分離器（９）へ滴下する。

【００１８】こうして、１０００℃程度の燃焼ガスを瞬
間的に９０℃程度に急冷することにより、２５０℃〜４
５０℃の範囲で再合成するといわれているダイオキシン
類の発生は完全に抑制され、かつ、溶融した無機塩によ
るスメルト爆発も抑止される。なお、９０℃程度に急冷
された燃焼ガスや滴下物は気液分離器（９）に集めら
れ、その残滓ガスは煤塵除去・白煙防止などを目的とす
る集塵装置（１３）へ送られるが、その際、９０℃程度
に低下している残滓ガスは熱交換器（１４）を経て、そ
の熱が回収され、回収された熱は廃液を濃縮するための
濃縮器（１２）へ送られる。

【００１９】また、急冷された燃焼ガスや滴下物を集め
る気液分離器（９）には随時水（ｄ）が補給され、気液
分離器（９）内に貯留されている水の一部は急冷器
（８）のノズル（１１）にポンプ（１５）によって送ら
れて利用され、残液は排水槽（１６）へ送られる。

【００２０】以上のように、本発明になる廃液焼却装置
は、ダイオキシン類などの有害化学物質を含有する廃液
を自己発熱した熱を回収して濃縮し、焼却炉の中心に対
して水平方向と垂直方向に所定の角度で傾斜したスプレ
ーノズルの先端の細孔から炉内に霧状に噴射し、投入器
から投入される助燃料と圧気と一体的に旋回流を起こさ
せて完全に接触・混合して燃焼し、廃液中の有害化学物
質を完全に焼却して分解処理することができるものであ
り、更に、その燃焼ガスは上方からの圧力で炉内を下降
して急冷器のノズルから噴射される水膜で瞬間的に９０
℃程度までに急冷されるので、ダイオキシン類の再合成
を防止することができ、かつスメルト爆発も抑止するこ
とができるものであって、大量に発生する廃液を効率よ
く、かつ経済的に処理することができるものである。な
お、当然ながら、本発明になる廃液焼却装置は、実施例
として図示したものに何ら限定されるものではなく、本
発明の精神の範囲内において、適宜設計変更可能なもの
である。

【００２１】

【発明の効果】本発明になる廃液焼却装置は、縦型で円
筒形状の焼却炉の頂部に固設して圧気と助燃料を炉内に
供給する投入器と、焼却炉の肩部に所定の間隔で挿設し
て廃液を炉内に噴出する複数のスプレーノズルと、焼却
炉の底部に連結する急冷器を備え、スプレーノズルの先
端が焼却炉の中心に対して水平方向に１０度〜４０度、
垂直方向に２０度〜７０度傾斜しているので、廃液は旋
回流を起こしながら助燃料と圧気と完全に接触・混合し
て燃焼され、ダイオキシン類など、廃液中に含有されて
いる有害な化学物質は完全に焼却され、分解処理され
る。

【００２２】また、急冷器の内径は焼却炉底部の内径よ
りも大きく、その側壁に挿設したノズルの先端は扁平状
あるいは拡開状に形成されているので、炉内を下降して
きた燃焼ガスはそのノズルから噴射される冷却水により
瞬間的に急冷され、ダイオキシン類の再合成を防止でき
るとともに、スメルト爆発も抑止することができる。

【００２３】以上のように、本発明によれば、大量に発
生するダイオキシン類などの有害な化学物質を含有する
廃液を連続的かつ経済的に効率よく分解処理することが
できる。したがって、社会的関心が高まりつつある廃液
処理問題の解決に著しく寄与するものであり、当業界に
及ぼす効果は実に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる廃液焼却装置の全体概要図

【図２】投入器の拡大斜視図

【図３】スプレーノズルの水平方向の取付方を示す拡大
平断面図

【図４】スプレーノズルの垂直方向の取付方を示す拡大
側断面図

【図５】急冷器のノズルの取付方を示す拡大平断面図

【図６】急冷器に取り付けるノズルの先端を示す拡大図

【符号の説明】

１焼却炉２投入器３注入管４開口５風箱６細孔７導板８急冷器９気液分離器１０スプレーノズル１１ノズル１２濃縮器１３集塵装置１４熱交換器１５ポンプ１６排水槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野々山登東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号株式会社フジタ内Ｆターム(参考） 3K065 AA16 AC07 BA04 EA16 EA31 EA42 4D034 AA11 CA02 CA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦型で円筒形状の焼却炉の頂部に固設し
て圧気と助燃料を炉内に供給する投入器と、焼却炉の肩
部に所定の間隔で挿設して廃液を炉内に噴出する複数の
スプレーノズルと、焼却炉の底部に連結する急冷器を備
え、前記スプレーノズルの先端が焼却炉の中心に対して
水平方向に１０度〜４０度、垂直方向に２０度〜７０度
傾斜していることを特徴とする廃液焼却装置。
【請求項２】前記急冷器の内径は焼却炉底部の内径よ
りも大きく、その側壁に挿設したノズルの先端は扁平状
あるいは拡開状に形成されていることを特徴とする請求
項１に記載の廃液焼却装置。