JP2003074832A - 廃棄物熱処理システム - Google Patents

廃棄物熱処理システム

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JP2003074832A JP2001259377A JP2001259377A JP2003074832A JP 2003074832 A JP2003074832 A JP 2003074832A JP 2001259377 A JP2001259377 A JP 2001259377A JP 2001259377 A JP2001259377 A JP 2001259377A JP 2003074832 A JP2003074832 A JP 2003074832A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラ付きの廃棄物熱処理施設において、施
設からの排水を施設外部に放流することなく、熱回収を
高効率に行うことができ、かつ排ガス量も低減する。 【解決手段】 排水処理設備からの処理水を貯留する再
利用水槽5を設けるとともに、この再利用水槽5の余剰
水を貯留する炉内噴射水槽5Aを設け、この炉内噴射水
槽5A内の処理水を噴射ノズル14によって焼却炉1内
に噴射するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を熱処理す
る熱処理装置と、この熱処理装置による熱処理時に発生
する発生熱を回収するボイラとを備える廃棄物熱処理シ
ステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、廃棄物はその質および種類が様
々であるため、この廃棄物を熱処理する熱処理施設を設
計するための主要因子である低位発熱量は一定値ではな
く、ある程度の幅を持つことになる。例えば一般廃棄物
の熱処理施設の設計においては、低質、平均および高質
の3種類の廃棄物に対してそれぞれ発熱量を設定するの
が一般的である。このように異なる発熱量を持った廃棄
物を熱処理した場合、発生するガスの量および温度も異
なることになる。さらに、ボイラを設置して発生した排
ガスからの熱処理を行う場合、ボイラを出た排ガスの量
および温度も廃棄物の質により異なってくる。すなわ
ち、廃棄物の発熱量が低いほど、排ガスの量は少なく、
温度は低くなる。
【0003】一方、焼却炉等の廃棄物の熱処理施設にお
いては、この施設から発生する排水を処理するための排
水処理設備が付設されており、この排水処理設備からの
処理水(排水処理水)は当該施設内で再利用されること
が多い。また、この再利用後に余剰水が発生する場合に
は、その余剰水は下水道など施設外に放流されることに
なる。しかし、このような施設を下水道の整備されてい
ない地域に設置する場合には、処理水を全て施設内で再
利用することが必要となる。
【0004】ところで、この種の熱処理施設において
は、燃焼ガスの冷却設備として、大規模施設ではボイラ
が設置され、中小規模施設では水噴射による燃焼ガス冷
却装置が設置されている。また、中小規模施設は下水道
の整備されていない地域に立地され、無放流を条件とさ
れることが多かったが、燃焼ガスの冷却に多量の水を消
費するために特に問題となることはなかった。しかし、
近年、未利用エネルギーの有効利用の観点から廃棄物の
熱利用が促進され、前述の中小規模施設においてもボイ
ラを設置して熱回収を行うことが一般的となってきてい
る。このため、ボイラを設置した場合に、燃焼ガス冷却
装置に使用されていた排水処理水をどの用途に使用する
かということが新たな問題となってくる。
【0005】前記排水処理水全量を再利用する方法を考
える場合、最も有効な再利用の用途しては、排ガス減温
水、言い換えればボイラから出た排ガス中に水を吹き込
んでガス温度を下げ、バグフィルタなどの後続の排ガス
処理設備に適した温度にするための水が挙げられる。
【0006】図3には、排水処理水を排ガス減温水に用
いる従来の排水無放流システムの一例が示されている。
【0007】この従来システムにおいては、焼却炉51
の排ガス出口にボイラ52が設置されてそのボイラ52
にて熱回収がなされ、このボイラ52を通過した排ガス
は減温塔53にて冷却された後、バグフィルタ等の集塵
装置54に送られ、この集塵装置54にてダストが除去
された後、誘引送風機を介して煙突から大気に放出され
る。ここで、前記減温塔53にて噴霧される排ガス減温
水として排水処理水が用いられる。この排水処理水はま
ず再利用水槽55に貯留され、この再利用水槽55に貯
留された排水処理水は、減温水ポンプ56により減温塔
53に送られ、この減温塔53において排ガス減温水と
して噴霧される。また、前記再利用水槽55には、排ガ
ス減温水以外の用途に用いるために再利用水揚水ポンプ
57が接続され、この再利用水揚水ポンプ57によって
他の設備にも排水処理水が送られる。
【0008】また、前記再利用水槽55には、この再利
用水槽55の水位低下時に別の水源より補給水を供給す
るための補給水供給管58が接続され、その水位の低下
が水位検出装置59によって検出されると、水位制御装
置60によって流量制御弁61を制御して補給水を供給
するように構成されている。なお、図中符号62にて示
されるのは、炉の立ち上げ用に炉内に助燃料を吹き込む
助燃バーナである。
【0009】このシステムにおいては、再利用水槽55
の水位低下時の水補給については前述のように自動的に
行うことができるが、水位上昇時の自動制御は不可能で
ある。このため、次のような方法が採られている。ま
ず、排水処理水や再利用水の水量が変動して再利用水槽
55の水位が上昇した場合に備え、その分通常運転水位
を最高水位より低くしておく。すなわち、再利用水槽5
5の容量には、所定の滞留時間を確保するほか、この水
量変動を加味する必要がある。また、再利用水槽55の
水位が上昇傾向にないかどうかを監視しておく必要もあ
る。そして、再利用水槽55の水位上昇が止まらない場
合には、排ガス減温水量を増やすか、あるいは排水処理
水を減らす必要がある。排ガス減温水量を増やすために
は、排ガス量を増やす、すなわち廃棄物の投入量を増や
すことが必要となり、また排水処理水を減らすために
は、施設からの排水量を減らす、すなわち施設内での新
水の使用量を減らすなどが必要になる。いずれにしても
施設の運営に制限を与えるものとなる。
【0010】次に、前記従来の排水無放流システムにお
ける発熱量と水量等との関係を、図4を参照しつつ説明
する。なお、この図4において、グラフ上部は、発熱量
とボイラ出口排ガス量との関係(実線)および発熱量と
ボイラ出口排ガス温度との関係(破線)を示し、グラフ
下部は、発熱量と水量との関係であって、発熱量と排水
処理水量との関係(実線)および発熱量と再利用可能水
量(排ガス減温水量+他の再利用水量)との関係(破
線)を示している。
【0011】図4に示されるように、従来システムで
は、排ガス減温水量は、最低発熱量H において再利用
可能水量が排水処理水量以上になるように決定され、こ
の排ガス減温水量に対応してボイラ出口排ガス温度が決
定され、これに応じてボイラの伝熱面積を設計するよう
にされている。こうして設計されたボイラを用いると、
発熱量が高いほどボイラ出口ガス温度が高くなり、この
ボイラ出口ガス温度は最高発熱量H時にはTまで上
昇する。また、ボイラ出口ガス温度が高いほど必要とす
る排ガス減温水量は増加するため、再利用可能水量も増
加する。一方、排水処理水量も発熱量の上昇とともに増
加するものの、その傾きは排ガス減温水量の増加に比べ
て緩やかである。したがって、再利用可能水量と排水処
理水量との差は発熱量が上昇するほど大きくなり、最高
発熱量H時にはGr−Gwまで増加する。
【0012】このように排ガス減温水量は、ボイラから
の排ガス量が多いほど、またボイラ出口の排ガス温度が
高いほど多くの量を消費する。したがって、余剰水が発
生しないように、これらボイラ出口排ガス量およびボイ
ラ出口排ガス温度を設計すれば良いことになる。ここ
で、ボイラ出口排ガス量については、廃棄物の処理量を
増減させることで操作可能であるが、施設能力以上に廃
棄物量を増減させることはできない。また、一定量の廃
棄物を処理した時の排ガス量は廃棄物の性質に依存する
ため、施設のシステム構築において操作可能な設計因子
ではない。廃棄物の組成に応じて燃焼に必要な空気量が
決定されるため、発生する排ガス量は廃棄物の組成によ
り決定される。また、廃棄物の発熱量も組成により決定
される。したがって、排ガス量は廃棄物の性質により一
定値に決定されるため、機器設計において操作できるも
のではない。一方、ボイラ出口排ガス温度については、
ボイラの伝熱面積を増減させることで設計段階での変更
は可能である。すなわち、余剰水が発生しないようにボ
イラ出口排ガス温度を決定し、ボイラの設計を行う必要
がある。
【0013】以上の検討に基づき、排水無放流システム
における廃棄物の発熱量と各水量について整理すると次
のようになる。すなわち、廃棄物の発熱量が高いほどボ
イラ出口の排ガス量が多く、温度が高くなるため、排ガ
ス減温水量は多くなる。また、施設からの排水量(排水
処理水量)についても発熱量が高いほど多くなるが、こ
の排水処理水量の変動幅は排ガス減温水量の変動幅に比
べて小さいものとなる。したがって、発熱量が高い条件
で余剰水が発生しないように設計しても、発熱量が低い
条件では余剰水が発生する水バランスとなる。このこと
から、図4によって説明したように、ボイラ出口排ガス
温度は発熱量が低い条件で決定する必要がある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようにしてシステム設計を行うと、次の問題点が生じ
る。 (1)廃棄物の発熱量が高い条件においてボイラ出口排
ガス温度が高くなるため、十分な熱回収を行えなくな
る。 (2)廃棄物の発熱量が高い条件においてボイラ出口排
ガス温度と後続の減温塔出口排ガス温度との差が大きく
なるため、排ガス減温水の必要量も増加する。したがっ
て、減温塔出口排ガス量も増加し、集塵装置、誘引送風
機および煙突など後続の機器の必要容量も大きくなる。 (3)排水処理水量が変動した場合や廃棄物処理量が低
下した場合などに、余剰水が発生しないよう再利用水槽
に一定容量を確保する必要がある。 (4)施設の運転においても、再利用水槽の水位を監視
する必要がある。また、水位が上昇するようであれば、
上水の使用水量を減らしたり、廃棄物の処理量を増やす
などの調整が必要となり、施設の運転に制約が生じるこ
とになる。
【0015】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、廃棄物に対し焼却などの熱処理を
行い、その熱処理時に発生する発生熱をボイラにて回収
するようにした施設において、この施設からの排水を施
設外部に放流することなく、熱回収を高効率に行うこと
ができ、かつ排ガス量も低減することのできる廃棄物熱
処理システムを提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、本発明による廃棄物熱処理システ
ムは、廃棄物を熱処理する熱処理装置と、この熱処理装
置による熱処理時に発生する発生熱を回収するボイラと
を備える廃棄物熱処理システムにおいて、排水処理設備
からの処理水を貯留する再利用水槽を設けるとともに、
この再利用水槽の余剰水を前記熱処理装置内に噴射する
余剰水噴射装置を設けることを特徴とするものである。
【0017】本発明によれば、再利用水槽の余剰水を余
剰水噴射装置によって熱処理装置内に噴射させて蒸発さ
せることができるので、廃棄物の最低発熱量より高い発
熱量にて排水が無放流となるようにボイラ出口排ガス温
度を決定することができ、最高発熱量時のボイラ出口排
ガス温度を下げることができる。したがって、ボイラに
おける熱回収効率を向上させることができ、かつ排出ガ
ス量も低減することができる。こうして、排ガス処理装
置などのボイラ後続機器の設備容量を小さくすることが
できるとともに、排水無放流を維持するために行う再利
用水槽の監視、廃棄物処理量の調節や施設内使用新水量
の抑制などが全く不要となる。
【0018】本発明においては、前記ボイラ通過後の排
ガスを前記再利用水槽からの処理水にて減温する排ガス
減温装置が設けられるのが好ましい。こうすることで、
再利用水槽に貯留された処理水を排ガス減温装置にて排
ガス減温水として利用することができる。
【0019】また、前記熱処理装置内の燃焼ガス温度を
所定温度に保持するためにその熱処理装置内に助燃料を
吹き込む助燃バーナが設けられるのが好ましい。このよ
うにすれば、熱処理装置内への余剰水の噴射により燃焼
ガス温度が低下しても、助燃料の吹き込みによりその熱
処理装置内のガス温度を所定温度に保つことができ、不
完全燃焼の発生を防止することができる。
【0020】本発明において、前記再利用水槽のオーバ
ーフロー水を貯留する炉内噴射水槽が設けられ、この炉
内噴射水槽からの処理水が前記余剰水噴射装置に供給さ
れるのが好ましい。こうすることで、再利用水槽に貯留
された処理水のうち排ガス減温水等の用途に使用された
後の余剰水のみを炉内噴射水槽に貯留し、この貯留水を
熱処理装置内に噴射することができるので、排水処理設
備からの処理水をそれぞれの用途に応じて有効利用する
ことができる。
【0021】
【発明の実施の形態】次に、本発明による廃棄物熱処理
システムの具体的な実施の形態について、図面を参照し
つつ説明する。
【0022】図1には、本発明の一実施形態に係る廃棄
物熱処理システムの全体構成図が示されている。
【0023】本実施形態の廃棄物熱処理システムにおい
ては、一般廃棄物もしくは産業廃棄物を焼却する焼却炉
(熱処理装置)1が設けられ、この焼却炉1の排ガス出
口にボイラ2が設置され、このボイラ2の後流側に減温
塔(排ガス減温装置)3およびバグフィルタ等の集塵装
置4がそれぞれ設置され、この集塵装置4の後流側に誘
引送風機および煙突が設置されている。このような構成
において、焼却炉1から排出される排ガスはボイラ2に
導入されることによりそのボイラ2にて熱回収がなさ
れ、このボイラ2を通過した排ガスは減温塔3にて冷却
されて所定温度以下に減温された後、集塵装置4に送ら
れ、この集塵装置4にてダストが除去された後、誘引送
風機を介して煙突から大気に放出される。
【0024】一方、施設内の排水処理水は再利用水槽5
に一旦貯留される。この再利用水槽5に貯留された排水
処理水は、減温水ポンプ6により減温塔3に送られ、こ
の減温塔3において排ガス減温水として噴霧される。ま
た、前記再利用水槽5には、排ガス減温水以外の用途に
用いるために再利用水揚水ポンプ7が接続され、この再
利用水揚水ポンプ7によって他の設備にも排水処理水が
送られる。また、前記再利用水槽5には、この再利用水
槽5の水位低下時に別の水源より補給水を供給するため
の補給水供給管8が接続され、その水位の低下が水位検
出装置9によって検出されると、水位制御装置10によ
って流量制御弁11を制御して補給水を供給するように
されている。
【0025】本実施形態においては、前記再利用水槽5
が、仕切壁5aを介して炉内噴射水槽5Aに接続され、
再利用水槽5のオーバーフロー水(余剰水)が炉内噴射
水槽5Aに供給されるよう構成されている。また、前記
炉内噴射水槽5Aには噴射水供給管12が接続され、こ
の炉内噴射水槽5A内の処理水が炉内噴射水ポンプ13
によってその噴射水供給管12を通って噴射ノズル(余
剰水噴射装置)14に供給され、この噴射ノズル14か
ら焼却炉1内に噴射されるように構成されている。ま
た、前記噴射水供給管12の途中には流量制御弁15が
介挿され、この流量制御弁15が、炉内噴射水槽5Aの
水位を検出する水位検出装置16からの信号に基づき水
位制御装置17によって開閉制御されるようにされてい
る。
【0026】さらに、焼却炉1の下部に配される助燃バ
ーナ18からの助燃料の吹き込み量を制御する流量制御
弁19が設けられるとともに、焼却炉1内には温度検出
装置20が設けられ、この温度検出装置20からの信号
に基づき燃焼ガス温度制御装置21によって前記流量制
御弁19が開閉制御されるようにされている。
【0027】このように構成されているので、排水処理
水はまず再利用水槽5に貯留され、この再利用水槽5か
ら減温水ポンプ6により減温塔3に送られるとともに、
再利用水揚水ポンプ7により他の設備にも送られる。そ
して、この再利用水槽5の水位が低下すると、水位制御
装置10によって流量制御弁11が開作動されて補給水
が供給される。
【0028】一方、前記再利用水槽5内の排水処理水の
全てが前記用途で使用されない場合には、その水位が上
がりオーバーフローにより炉内噴射水槽5Aに流れ込
む。そして、この炉内噴射水槽5Aの水位が所定位置ま
で上がると、流量制御弁15が開作動されてその炉内噴
射水槽5A内の排水処理水は炉内噴射水ポンプ13によ
って噴射ノズル14に供給され、この噴射ノズル14か
ら焼却炉1内に噴射される。ここで、前記流量制御弁1
5が水位検出装置16からの信号を受けた水位制御装置
10によって制御されることで、炉内噴射水量が自動制
御される。また、炉内噴射水槽5Aの水位が所定の位置
まで下がると、炉内噴射ポンプ13が停止される。な
お、前記再利用水槽5内の排水処理水の全てが前記用途
で使用される場合には、その水位が下がりオーバーフロ
ーは止まる。
【0029】炉内への水噴射により焼却炉1内の燃焼ガ
ス温度が低下した場合には、この水噴射後の燃焼ガス温
度が温度検出装置20にて検出され、この温度が所定の
温度になるように燃焼ガス温度制御装置21からの信号
を受けて流量制御弁19が制御されて助燃バーナ18か
らの助燃料の吹き込み量が制御される。なお、この助燃
バーナ18から吹き込まれた助燃料の燃焼熱はボイラ2
にて回収される。
【0030】本実施形態において、助燃料を炉内に吹き
込むための装置としては、炉の立ち上げ用に装備する助
燃バーナを利用することができる。また、炉内への水噴
霧を行う噴射ノズル14についても、他の流体を吹き込
むノズル(例えばごみ汚水を噴霧するためのノズル)が
装備されている場合にはそのノズルを流用することもで
きる。
【0031】次に、本実施形態の廃棄物熱処理システム
における発熱量と水量等との関係を、図2を参照しつつ
説明する。なお、この図2においては、前記図4と同様
の項目のほか、上部に発熱量と助燃量との関係が追加さ
れるとともに、再利用可能水量の内訳に炉内噴射水量が
追加されている。また、従来のガス量、温度および再利
用可能水量についても併せて示されている。
【0032】本実施形態のシステムでは、最低発熱量よ
り高い発熱量にて排水が無放流となるようにボイラ出口
排ガス温度が決定される。なお、図2の例では平均的な
発熱量にて決定した場合が示されている。この方法によ
れば、最高発熱量H時のボイラ出口ガス温度は従来の
より低いTH2まで下げることができる。すなわ
ち、ボイラでの熱回収量を従来に比べて増やすことがで
きるようになる。さらに、ボイラ出口ガス温度が従来よ
り低くなるため、排ガス減温水量も従来より少なくする
ことができる。最高発熱量H時でみると、再利用可能
水量が従来のGr からGrH2にまで減少することに
なる。装置の大きさは最高発熱量H時の排ガス量にて
決定されるので、排ガス減温水量が減少した分、減温塔
3出口以降の排ガス量も少なくなり、後続の排ガス処理
装置などの装置をコンパクトにすることができる。
【0033】一方、発熱量が低く排ガス減温水への利用
のみでは排水処理水に余剰が発生する場合には、焼却炉
1内にその余剰水が噴霧されるので、排水無放流の条件
は満足される。ただし、焼却炉1内への水噴霧により燃
焼ガス温度が低下し、不完全燃焼を引き起こす可能性が
あるため、炉内に助燃料が吹き込まれて所定のガス温度
を保つようにする。なお、図2においては、平均発熱量
時より低い発熱量における炉内水噴射量が示されて
おり、そのときの助燃料が最上部に示されている。
【0034】ここで、炉内に水噴霧と助燃料の吹き込み
とを行うと、これを行わない場合に比べてボイラ出口排
ガス量が増加するため、排ガス減温水量も従来に比べて
増加する。したがって、最低発熱量Hから平均発熱量
の間における発熱量に対する排ガス減温水量の変化
は、平均発熱量Hから最高発熱量Hの間における排
ガス減温水量の変化に比べて緩やかなものとなる。つま
り、ごみ質低下に伴う炉内噴射水量の増加は、炉内水噴
射の不要な高いごみ質域での排ガス減温水量の変化率よ
り小さいため、低いごみ質における炉内の噴射水量が必
要以上に多くなるのを抑制している。
【0035】本実施形態の廃棄物熱処理システムによれ
ば、廃棄物の最低発熱量より高い発熱量にて排水が無放
流となるようにボイラ出口排ガス温度を決定することが
できるので、最高発熱量時のボイラ出口排ガス温度を下
げることができ、ボイラにおける熱回収効率を向上させ
ることができるとともに、排出ガス量も低減することが
できる。この結果、排ガス処理装置などのボイラ後続機
器の設備容量を小さくすることができ、また排水無放流
を維持するために行う再利用水槽の監視、廃棄物処理量
の調節や施設内使用新水量の抑制などが全く不要になる
という利点がある。
【0036】本実施形態においては、再利用水槽5のオ
ーバーフロー水を炉内噴射水槽5Aに供給するように構
成したが、このようにオーバーフロー水を利用せずに、
再利用水槽5内の処理水を直接ポンプを用いて噴射ノズ
ル14に供給するようにすることもできる。
【0037】本実施形態では減温塔3を装備したシステ
ムについて説明したが、減温塔を装備しないシステムに
おいても、炉内水噴射により排水処理水に余剰が発生し
ない場合には、本発明を適用することができる。
【0038】本発明のシステムは廃棄物に限らず、発熱
量が一定でなく幅を持つような燃料を用いて発生熱をボ
イラにて回収する施設に適用しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係る廃棄物熱処
理システムの全体構成図である。
【図2】図2は、本実施形態の廃棄物熱処理システムに
おける発熱量と水量等との関係を示すグラフである。
【図3】図3は、排水処理水を排ガス減温水に用いる従
来の排水無放流システムの一例を示す図である。
【図4】図4は、従来の排水無放流システムにおける発
熱量と水量等との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 焼却炉 2 ボイラ 3 減温塔 4 集塵装置 5 再利用水槽 5A 炉内噴射水槽 6 減温水ポンプ 7 再利用水揚水ポンプ 8 補給水供給管 9,16 水位検出装置 10,17 水位制御装置 11,15,19 流量制御弁 12 噴射水供給管 13 炉内噴射水ポンプ 14 噴射ノズル 18 助燃バーナ 20 温度検出装置 21 燃焼ガス温度制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F27D 17/00 101 F27D 17/00 104D 104 F23J 15/00 K Fターム(参考) 3K062 AA16 AB01 AC01 AC20 BA02 CA01 CB03 DA01 DA38 DA40 DB13 DB28 3K070 DA09 DA32 DA36 DA37 DA42 DA46 DA49 DA54 DA64 4K056 AA09 BB01 CA20 DA02 DA13 DB05 DB11 FA03 4K063 AA05 AA13 BA13 CA01 CA04 DA08 DA16 DA32

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物を熱処理する熱処理装置と、この
    熱処理装置による熱処理時に発生する発生熱を回収する
    ボイラとを備える廃棄物熱処理システムにおいて、 排水処理設備からの処理水を貯留する再利用水槽を設け
    るとともに、この再利用水槽の余剰水を前記熱処理装置
    内に噴射する余剰水噴射装置を設けることを特徴とする
    廃棄物熱処理システム。
  2. 【請求項2】 前記ボイラ通過後の排ガスを前記再利用
    水槽からの処理水にて減温する排ガス減温装置が設けら
    れる請求項1に記載の廃棄物熱処理システム。
  3. 【請求項3】 前記熱処理装置内の燃焼ガス温度を所定
    温度に保持するためにその熱処理装置内に助燃料を吹き
    込む助燃バーナが設けられる請求項1または2に記載の
    廃棄物熱処理システム。
  4. 【請求項4】 前記再利用水槽のオーバーフロー水を貯
    留する炉内噴射水槽が設けられ、この炉内噴射水槽から
    の処理水が前記余剰水噴射装置に供給される請求項1〜
    3のいずれかに記載の廃棄物熱処理システム。
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