JP2002089820A - 有機物を含む廃液・廃ガスの焼却処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機物を含む廃液および廃ガスの焼却処理に
おける、焼却排ガス中に残存する一酸化炭素ガス量を抑
制および低減する。 【構成】 焼却炉に設けられたバーナーにより補助燃料
を燃焼して高温ガス領域を形成し、前記バーナーの周辺
に設置されている噴霧ノズルから有機物を含む廃液およ
び／または廃ガスを、該高温ガス領域へ供給して焼却処
理する方法において、焼却炉内の高温ガス領域に酸素富
化空気を供給する廃液・廃ガスの焼却処理方法。酸素富
化空気の酸素濃度は２２体積％以上で、廃液の高位発熱
量としては２，０００〜１０，５００ｋＪ／ｋｇが適し
ている。 【効果】 酸素富化空気を供給することにより、焼却温
度の高温化および燃焼ガス総量の低減による炉内ガス滞
留時間の拡大を図り、発生および残存される一酸化炭素
ガス量を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工場等から排出さ
れる有機物を含んだ廃液や廃ガスの焼却処理方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】有機物を含有する廃液または廃ガスを処
理する方法としては、焼却炉内でＬＰＧ、都市ガス、灯
油、重油等の補助燃料を、空気を用いてバーナー燃焼し
高温燃焼ガスを生成させ、この高温ガスを熱源として廃
液・廃ガス中の当該有機物を高温雰囲気にて酸化分解さ
せる方法が、最も確実で分解率の高い方法であるとされ
ている。しかしながら、焼却排ガス中の残存一酸化炭素
濃度は、廃液および廃ガス中の有機物量、焼却の温度条
件、ガスの炉内滞留時間およびその他の条件で大きく変
動し、時として大きな値となり廃液および廃ガス焼却設
備の運転管理において不都合を生じ．低減対策が必要と
なる場合がある。特に前記の焼却方式による既存の焼却
炉においては、法規制の強化に伴い、現状の運転条件で
は一酸化炭素（ＣＯ）の発生量が多く、その低減対策が
要望されていた。

【０００３】焼却排ガスにおける残存一酸化炭素濃度の
低減に係わる前述した諸条件の影響としては、有機物量
が少ないほど、焼却温度が高いほど、ガス滞留時間が長
いほど、残存する一酸化炭素の低減に有効である。これ
らの対策条件の中で有機物量に関しては、処理対象物の
性状であることと、有機物を焼却して分解すること自体
が目的であることから、通常は対策項目から除外され、
一般的には焼却温度を高くするか、または焼却炉内のガ
ス滞留時間が長くなるように設備を改造することが必要
となる。

【０００４】この問題を解決するために焼却温度を上げ
ようとすると、必要以上に燃料消費が増大するばかりで
なく、発生する排ガス量も増大することから、結果的に
炉内のガス滞留時間は短かくなり、焼却温度をアップす
ることで期待される一酸化炭素濃度の低減効果がある程
度削減されてしまうことになる。これは有機物を酸化さ
せるために必要な酸素を、空気によって供給しているた
めに、燃焼に必要のない空気中の窒素が一緒に焼却炉内
に供給され、その分余計な燃料を消費すると共に、発生
する排ガス量の増大をまねき、必ずしも適切且つ効果的
な低減対策となり得ないためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
を解決し、焼却炉内で補助燃料をバーナー燃焼し高温燃
焼ガスを生成させ、この高温ガスを熱源として廃液・廃
ガス中の有機物を高温雰囲気にて酸化分解させる方法に
おいて、焼却排ガス中の残存一酸化炭素濃度を効率的に
低減する方法を提案するものである。さらには、本発明
は、既設の焼却炉では設備の改造を伴わずに実施可能
で、新規に焼却炉を設ける場合には、装置を小型化する
ことが可能で、建設費用を節減できる方法の提案を意図
したものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、焼却炉に設け
られたバーナーにより補助燃料を燃焼して高温ガス領域
を形成し、前記バーナーの周辺に設置されている噴霧ノ
ズルから有機物を含む廃液および／または廃ガスを、該
高温ガス領域へ供給して焼却処理する方法において、焼
却炉内の前記有機物を含む廃液および／または廃ガスを
熱分解する高温ガス領域に酸素富化空気を供給すること
を特徴とする有機物を含む廃液・廃ガスの焼却処理方法
である。上記の焼却処理方法においては、供給する酸素
富化空気の酸素濃度が２２体積％以上であることが望ま
しい。

【０００７】

【発明の実施の形態】前記の課題を解決するためには、
焼却炉に供給される余分な窒素を極力少なくすることが
望ましく、このために補助燃料を燃焼させるバーナー部
に酸素ガスや酸素濃度の高い酸素富化空気を供給するこ
とが考えられるが、この場合には、補助燃料が燃焼する
際の火炎の温度が非常に高くなり、現状の技術では安定
した燃焼が困難であるし、その温度に対応できる耐熱性
を設備に具備させることは現実的に対応が難しい。すな
わち、耐熱性の極めて高い耐火材および炉体保護の断熱
材の施工等、技術的な問題があり、経済的にも負担が大
きいこと等により実際の適用は困難と予想される。

【０００８】このため本発明では、焼却炉内で廃液や廃
ガスの焼却処理に必要な酸素の供給を、空気から酸素濃
度を高めた酸素富化空気に替えることにより、焼却炉に
供給される不要な窒素を削減し、焼却温度アップおよび
炉内でのガスの滞留時間アップを図ることで、これらの
相乗効果によって燃焼排ガス中の残存一酸化炭素濃度の
大幅な低減を可能としたものである。

【０００９】本発明の内容を、図面を使って説明する。
図１は、本発明を実施するための焼却設備の一例であ
る。耐火物を内張りした焼却炉１内を高温の操作温度に
保つために、ＬＰＧ、都市がス、灯油、重油等の補助燃
料５は、炉上部にあるバーナー部３に供給され、燃焼空
気ブロワ２から供給される補助燃料の燃焼用空気６を用
いて燃焼され、炉内に高温ガス領域を形成する。前記の
バーナーとしては、極力短炎で高温を発生することがで
きるボルテックスバーナーのような高速短炎バーナーの
使用が望ましい。この際の補助燃料５の供給量は、焼却
炉１の操作温度を所定の焼却温度にするための必要量で
あり、補助燃料の燃焼用空気６の流量は、補助燃料を燃
焼させるのに必要な量に、若干の過剰率を見込み通常は
１．２倍程度にする。尚、図１では焼却炉は縦型を示し
たが、横型であっても同様に適用できる。

【００１０】処理対象の有機物を含む廃液および廃ガス
７は、バーナー部３の下部に存在する高温ガス領域の熱
分解部４に、圧縮空気または蒸気を用いて噴霧ノズルか
ら噴霧され、廃液は微粒子状態で供給される。噴霧ノズ
ルは、補助燃料を燃焼させるバーナーの周辺に設置さ
れ、噴霧ノズルから噴出される廃液および廃ガスが、高
温ガス領域の高温部分に供給できるように配置する。通
常は図１に示したように焼却炉１の肩部に噴霧ノズルが
配置され、バーナー部３の直下に形成されている熱分解
部４の高温部分に向けて供給されることが多い。

【００１１】この廃液および廃ガスの燃焼用空気８は、
燃焼空気ブロワ２から供給されるが、分岐した配管を経
由し、酸素ガス源９から供給される純酸素ガスや高濃度
酸素ガス等を途中で混合することにより、所定の酸素濃
度まで酸素含有割合が増加され、酸素富化空気１０とし
て熱分解部４に供給される。この際の酸素富化空気１０
の供給量は、廃液および廃ガスに含まれる有機物を完全
に酸化するために必要な酸素量に、若干の過剰率（通常
は１．２倍程度）を見込んで供給する。廃液および廃ガ
スを酸素富化空気により燃焼させることで、供給する窒
素を少なくした上で、燃焼温度を高めることができ、補
助燃料の使用量を少なくすることができる。酸素富化空
気１０を調整するための酸素源としては、圧力スウィン
グ法等により製造される９０〜９３体積％程度の酸素ガ
スを用いることが、経済的であり、入手が容易であるた
めに好ましいものである。

【００１２】本発明で用いる酸素富化空気における酸素
の割合としては、空気中に含まれている酸素量約２１体
債％より多くし、２２体積％以上であることが望まし
い。さらに好ましくは酸素濃度が２５体積％以上、より
好ましくは３０体積％以上である。純酸素ガスを使用し
てもよいことは当然であるが、あまり高純度の酸素を使
用する場合には、かえって用役費の増加をまねくことに
なり経済性が低下する場合がある。

【００１３】補助燃料と廃液および廃ガスの燃焼により
発生した燃焼排ガスは、熱分解部４の部分で所定の滞留
時間を経過した後、焼却排ガス１１として焼却炉から排
出される。焼却排ガス１１は、冷却および集塵等の必要
なプロセスを経た後に大気へと放出される。本発明の実
施のためには、例えば「環境圏の新しい燃焼工学」（１
９９９年１２月３日初版第１刷発行、発行所株式会社フ
ジ・テクノシステム）ｐ．８５４〜８５８等に記載され
ている液中燃焼焼却装置の使用が好ましい。液中燃焼焼
却装置では、焼却炉の下に排ガス冷却缶が設置されてお
り、焼却排ガスはダウンカマーを通じて前記の排ガス冷
却缶内の液中に噴射され瞬時に冷却されるようになって
いる。

【００１４】図２に液中燃焼焼却装置に用いられる排ガ
ス冷却缶の説明図を示す。排ガス冷却缶１４は、焼却炉
１の下に連設されており、焼却排ガス１１が排ガス冷却
缶１４内の液中に噴射されて冷却された後、冷却された
排ガス１２として排出される。冷却缶内の液（水）は、
適宜冷却缶補給水１３を補給しつつ循環され、必要に応
じて冷却される。焼却排ガスに随伴するダスト、粉塵等
は、排ガス冷却缶内の液中に捕捉され、排ガスが急速に
冷却されるためにダイオキシン類の再形成も回避され
る。また、焼却排ガスに有害物質が含まれている場合に
は、冷却缶内の液のｐＨを調整して無害化を図ることが
できる。

【００１５】本発明の焼却処理方法により、有機物を含
有する廃液・廃ガスを処理する場合には、同一の焼却条
件下においては、焼却排ガス中の残存一酸化炭素濃度は
廃液および廃ガス中の有機物量、すなわち廃液等の発熱
量に比例することが確認されている。このため、本発明
で処理する有機物を含む廃液の高位発熱量が２，０００
〜１０，５００ｋＪ／ｋｇの範囲内であることが望まし
い。本発明のごとく廃液燃焼用空気の代替として酸素富
化空気を供給し焼却排ガス中の残存一酸化炭素の低減を
図る場合に、酸素富化空気を供給することで補助燃料の
使用量は少なくなるが、廃液の発熱量が高くなり１０，
５００ｋＪ／ｋｇを越える場合には、焼却炉内で廃液が
充分に気化するだけのエネルギーを供給できる補助燃料
の量を下回ってしまうために熱バランスが悪化し、燃焼
性が低下する。他方、廃液の発熱量が２，０００ｋＪ／
ｋｇ以下の場合には、通常の空気を用いた焼却処理によ
っても残存一酸化炭素の濃度が低いために、本発明の方
法を適用する必要性が少ないものである。

【００１６】

【実施例】実施例１ 図１に示した焼却炉の下部に連接して、図２に示した冷
却缶が設置されている液中燃焼装置を使い、以下の条件
に示した廃液を、補助燃料としてＡ重油を用いて焼却処
理し、焼却排ガスの一酸化炭素濃度を測定した。酸素源
として約９０体積％の酸素ガスを用いて、空気と混合し
所定の酸素富化空気を調整した。結果は表１に示した。
尚、一酸化炭素濃度は、焼却排ガス酸素濃度１２体積％
換算値である。本実施例では、燃料使用量を変化させず
に比較したが、本発明により廃液燃焼用に酸素富化空気
を用いた場合には、操作温度が上昇し、焼却排ガス中の
残存一酸化炭素濃度を大幅に低減することができた。 ＜条件＞・廃液処理量：１，０００ｋｇ／ｈｒ ・廃液の高位発熱量：４，１９０ｋＪ／ｋｇ ・補助燃料（Ａ重油）の高位発熱量：４５，４００ｋＪ
／ｋｇ

【００１７】

【００１８】実施例２ 実施例１と同様の液中燃焼装置を使い、実施例１と同じ
廃液を、術助燃料としてＡ重油を用いて焼却処理し、焼
却排ガスの一酸化炭素濃度を測定した。本実施例では、
焼却処理の際の操作温度を１０００℃として一定にし
た。酸素源として約９０体積％の酸素ガスを用いて、空
気と混合し所定の酸素富化空気を調整した。その結果を
表２に示した。

【００１９】

【００２０】表２に示すとおり、操作温度を１０００℃
一定にして、廃液の燃焼用空気中の酸素温度を上げてい
くと、榊助燃料の消費量を削減することも可能となっ
た。

【００２１】実施例３ 次に、実施例１と同様の液中燃焼装置を想定し、焼却炉
内の操作温度を１０００℃、燃焼排ガスの滞留時間を２
秒とした場合に、酸素富化空気燃焼による炉の内容積に
与える影響をシュミレーションした結果を表３に示し
た。

【００２２】

【００２３】表３の結果から判るように、本発明の方法
により、酸素富化空気を使用した場合には、焼却炉内に
供給される不要な窒素が低減され、焼却炉内の燃焼排ガ
ス量が減少し、同一のガス滞留時間とするための焼却炉
の大きさを小さくすることが可能となることから、建設
費をも削減することが可能となった。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、焼却炉内で補助燃料をバ
ーナー燃焼し高温燃焼ガスを生成させ、この高温ガスを
熱源として廃液・廃ガス中の有機物を高温雰囲気にて酸
化分解させる方法において、焼却排ガス中の残存一酸化
炭素濃度を効率的に低減することができる。これによ
り、補助燃料の消費量を増加させずに、一酸化炭素の残
存量を充分に低く保つような高温での焼却炉の操業がで
きるようになった。使用する酸素富化空気の酸素濃度を
あげることで、補助燃料の消費量を削減することも可能
となった。さらには、本発明では、窒素濃度が低いの
で、生成する燃焼ガス量が少なく装置を小型化すること
が可能となり、建設費用を節減できる。また、既設の焼
却炉では設備の改造を伴わずに実施可能である。用役費
としては、酸素源を要するためのコストが必要となる
が、コスト試算の結果によれば、新たに酸素を使用する
ことによる経費の増加は、温度をあげて対応する場合の
補助燃料の費用とほぼ同等であるか、本発明のように酸
素富化空気による焼却処理の方が若干低くなるので、酸
素源を適切に選択することにより経済性も改善すること
が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための焼却設備の一例を示す
概略図である。

【図２】液中燃焼焼却装置に用いられる排ガス冷却缶の
説明図である。

【符号の説明】

１ 焼却炉 ２ 燃焼空気ブロワー ３ バーナー部 ４ 熱分解部 ５ 補助燃料 ６ 補助燃料の燃焼用
空気 ７ 処理対象の廃液・廃ガス ８ 廃液・廃ガスの燃
焼用空気 ９ 酸素ガス源 １０ 廃液・廃ガス燃焼
用の酸素富化空気 １１ 焼却排ガス １２ 冷却された排ガ
ス １３ 冷却缶補給水 １４ 排ガス冷却缶 １５ 排水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K065 AA16 AB01 AC07 AC19 BA05 BA07 GA03 GA13 GA22 GA34 GA35 3K078 AA05 AA07 BA17 BA22 CA12 4D034 AA26 CA02 CA04 CA21

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却炉に設けられたバーナーにより補助
   燃料を燃焼して高温ガス領域を形成し、前記バーナーの
   周辺に設置されている噴霧ノズルから有機物を含む廃液
   および／または廃ガスを、該高温ガス領域へ供給して焼
   却処理する方法において、焼却炉内の前記有機物を含む
   廃液および／または廃ガスを熱分解する高温ガス領域に
   酸素富化空気を供給することを特徴とする有機物を含む
   廃液・廃ガスの焼却処理方法。
2. 【請求項２】 酸素富化空気の酸素濃度が２２体積％以
   上である請求項１記載の有機物を含む廃液・廃ガスの焼
   却処理方法。
3. 【請求項３】 有機物を含む廃液の高位発熱量が２，０
   ００〜１０，５００ｋＪ／ｋｇである請求項１記載の有
   機物を含む廃液・廃ガスの焼却処理方法。