JP2003322324A - 有害物質の処理装置および処理方法 - Google Patents

有害物質の処理装置および処理方法

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JP2003322324A
JP2003322324A JP2002125876A JP2002125876A JP2003322324A JP 2003322324 A JP2003322324 A JP 2003322324A JP 2002125876 A JP2002125876 A JP 2002125876A JP 2002125876 A JP2002125876 A JP 2002125876A JP 2003322324 A JP2003322324 A JP 2003322324A
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Masamichi Kuramoto
政道 倉元
Yuji Ogawa
裕治 小川
Yoshihiko Asano
義彦 浅野
Kazuhiko Takada
和彦 高田
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 産業廃棄物として処理されていた有機溶剤か
ら発生する有害物質を良好な作業性および低コストで処
理する。 【解決手段】 有機溶剤から発生する有害物質を捕集手
段1により捕集し、その捕集ガスを燃焼用空気としてガ
スタービン3に供給する。そして、前記の有害物質をガ
スタービン3の助燃剤として利用すると共に、前記捕集
ガスと噴霧燃料との混合ガスを燃焼する際の温度を測定
する。この測定結果により、前記の捕集された有害物質
の量および種類に応じて前記主燃料の消費量を必要最低
限に抑える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有害物質の処理装
置および処理方法に関するものであり、例えば有機溶剤
を使用する施設から排出される有害物質を効率良く処理
するためのものである。
【0002】
【従来の技術】一般的な印刷,塗料,コーティング関係
の工場施設では種々の有機溶剤が多量に使用されている
が、揮発性有機溶剤(VOC)や特定悪臭物質等の有害
物質(産業廃棄物として処理が必要な有害物質)を含ん
だ有機溶剤を使用する場合には、その使用後の有機溶剤
を産業廃棄物として貯蔵タンク等に貯蔵および処理する
手間がかかると共に、その有機溶剤から揮発した成分,
悪臭等の有害物質により工場施設(例えば、有機溶剤を
使用した機器等の周辺)における作業員等の人体に影響
を及ぼす危険性が生じる。
【0003】前記のような有害物質は、単に工場施設の
局所的な排気設備等により屋外へ排気するのではなく、
前記の有害物質を捕集(空気と共に捕集)し安全な状態
に分解処理する必要がある。この分解処理においては、
例えば物理的方式,化学的方式,生物的方式の脱臭処理
装置を用いる処理方法が知られているが、作業効率等の
観点から、燃焼方式(例えば、直接燃焼式,触媒燃焼
式,畜熱燃焼式)の脱臭処理装置により高温に加熱(燃
焼分解)する方法が広く利用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のように
捕集したガス(以下、捕集ガスと称する)における有害
物質の濃度は極めて低いため、その有害物質を前記燃焼
方式の脱臭処理装置により完全に燃焼分解する場合に
は、多量のエネルギー(燃料)が必要となる。また、前
記捕集ガスが可燃性を有する場合、前記脱臭処理装置の
燃焼温度(発熱量)が供給される燃料の量だけでなく捕
集ガス中の有害物質量に応じて変化(例えば、工場施設
で使用される有機溶剤等の種類および量に応じて変化)
してしまう。
【0005】すなわち、一般的な燃焼方式の脱臭処理装
置では、捕集された有害物質の量に対して必要以上の燃
料が消費されるため、処理コストが高くなってしまう等
の問題がある。
【0006】本発明は前記課題に基づいてなされたもの
であり、有機溶剤等から発生する有害物質を良好な作業
性および低コストで処理することが可能な有害物質の処
理装置および処理方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題の解
決を図るために、請求項1記載の発明は、有機溶剤から
発生する有害物質の捕集手段と、前記捕集手段で捕集し
た捕集ガスと噴霧燃料との混合ガスを燃焼するガスター
ビン(例えば、マイクロガスタービン)と、前記混合ガ
スの燃焼温度の変化に応じてガスタービンの主燃料の供
給量(例えば、燃料ポンプによる主燃料の供給量)を制
御するコントロール部と、から成ることを特徴とする。
【0008】請求項2記載の発明は、前記コントロール
部において、前記ガスタービンの通常運転時の燃焼温度
と、前記有害物質を含んだ捕集ガスと噴霧燃料との混合
ガスにおける燃焼温度と、を比較(有害物質の発熱量を
算出)することにより前記主燃料の供給量を制御するこ
とを特徴とする。
【0009】請求項3記載の発明は、前記捕集手段とガ
スタービンとの間に、そのガスタービンに供給される捕
集ガスの濃度(有害物質濃度)を調整する濃度調整手段
(エアーの供給により捕集ガスの濃度を調整する手段)
を備えたことを特徴とする。
【0010】請求項4記載の発明は、前記濃度調整手段
により、前記捕集ガスの濃度を爆発限界以下の濃度に調
整することを特徴とする。
【0011】請求項5記載の発明は、前記有機溶剤にお
いて、トルエン,酢酸エチル,キシレン,スチレン,イ
ソブタノールのうち何れか一つ以上から成ることを特徴
とする。
【0012】請求項6記載の発明は、有機溶剤から発生
した有害物質を含んだ捕集ガスを燃焼用空気としてガス
タービン(例えば、マイクロガスタービン)に供給し、
その捕集ガスと噴霧燃料との混合ガスを燃焼すると共に
その燃焼温度を測定し、その測定結果に応じて前記ガス
タービンの主燃料の供給量(例えば、燃料ポンプによる
主燃料の供給量)を制御することを特徴とする。
【0013】請求項7記載の発明は、前記捕集ガスにお
いて、その濃度(有害物質濃度)を調整(例えば、請求
項3に係る発明の濃度調整手段を用いて調整)してから
前記ガスタービンに供給することを特徴とする。
【0014】請求項8記載の発明は、前記捕集ガスの濃
度において、爆発限界以下の濃度に調整することを特徴
とする。
【0015】請求項9記載の発明は、前記有機溶剤にお
いて、トルエン,酢酸エチル,キシレン,スチレン,イ
ソブタノールのうち何れか一つ以上から成ることを特徴
とする。
【0016】なお、前記の濃度調整手段は、前記捕集ガ
スにエアーを混合させ、その捕集ガスの濃度を調整する
ための手段であり、例えば開閉バルブ,ブロワー,配管
等によって構成されるが、この構成は多彩な変形および
修正が可能である。
【0017】また、前記の捕集ガスの濃度が爆発域であ
る場合は、その捕集ガスの爆発による危険性や前記ガス
タービンの不具合(例えば、意図しない燃焼状態)等が
起こる可能性があるが、本発明のように捕集ガスの濃度
を調整することにより、前記の危険性や不具合等を抑え
ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る有害物質の処理装置および処理方法を図面に基づいて
詳細に説明する。
【0019】本実施の形態は、有機溶剤から発生する有
害物質をガスタービンにより処理するものであり、有害
物質を含む捕集ガスを燃焼用空気としてガスタービンに
供給し、その有害物質をガスタービンの助燃剤として利
用すると共に、その捕集ガスとガスタービン内に噴霧さ
れた主燃料(以下、噴霧燃料と称する)との混合ガスを
燃焼する際の温度を測定することにより、捕集された有
害物質の量および種類に応じて主燃料の消費量を必要最
低限に抑え、有害物質の処理を良好な作業性および低コ
ストで行う。
【0020】図1は本実施の形態における有害物質の処
理装置および処理方法の概略説明図を示すものである。
図1において、符号1は、工場施設の有機溶剤使用機器
等(例えば、印刷機)から発生した有害物質を捕集する
捕集手段を示すものであり、ブロワ―2aを備えた配管
2を介してガスタービン3の空気(燃焼用空気)供給部
3aに連接され、前記ガスタービン3には発電機(図示
省略)が連結される。
【0021】符号10は前記配管2に連結される濃度調
整手段を示し、前記配管2にエアーを供給することによ
り、前記有害物質を含んだ捕集ガスの濃度を調整するた
めのものである。符号10aは、前記濃度調整手段10
の配管10bに設けられたバルブ(またはブロワ―、あ
るいはブロワーおよびバルブ)を示し、前記配管2に供
給するエアーの量を調整するためのものである。
【0022】前記ガスタービン3の燃焼部3bには、燃
料ポンプ(例えば、主燃料の供給量を調整することが可
能なポンプ)4bから供給される主燃料を噴霧するため
の噴霧ノズル4aが設けられ、その噴霧燃料は前記捕集
ガスと混合される。この混合ガスは発火手段(イグナイ
ター)5を介して燃焼され、排管6を介して排出され
る。
【0023】符号7は前記燃焼部3b内の温度を検出す
るための熱電対、符号8は前記熱電対7の検出結果に基
づいて燃料ポンプ4bにおける主燃料の供給量を制御す
るコントロール部である。
【0024】図1に示した処理装置により有害物質を処
理する場合、まず、捕集手段1により捕集された捕集ガ
スにおいて、その捕集ガスがガスタービン3内に導入さ
れた際に爆発限界以下(爆発範囲よりも薄い濃度)とな
るように、濃度調整手段10を介して配管2へエアーを
供給することにより濃度調整を行う。次に、前記の濃度
調整された捕集ガスと噴霧燃料との混合ガスを燃焼部3
bにて燃焼すると共に、その燃焼温度の経時変化を前記
コントロール部8により測定する。
【0025】前記コントロール部8の測定結果から、捕
集ガス中の有害物質の濃度および種類に応じた温度変化
分を読み取ることにより、前記有害物質の発熱量を算出
する。前記温度変化分は、有害物質を含んだ捕集ガスと
噴霧燃料との混合ガスを燃焼した際の温度から、有害物
質を含まない燃焼用空気と噴霧燃料との混合ガスを燃焼
した際(以下、通常運転時と称する)の温度を差し引く
ことにより算出することができる。また、前記通常運転
時の発熱量から前記有害物質の発熱量を差し引くことに
より、捕集された有害物質の燃焼分解に必要な主燃料の
発熱量を算出することができる。
【0026】すなわち、前記コントロール部8の測定結
果に応じて燃料ポンプ4bを制御し、捕集された有害物
質の燃焼分解に必要な主燃料のみを燃焼部3bに供給す
ることにより、主燃料の消費量を必要最低限に抑えるこ
とができる。
【0027】ところで、有機溶剤から発生する有害物質
がガスタービン内に付着(不完全燃焼等により付着)す
ると、そのガスタービンに負荷をかけて劣化させる恐れ
があるため、前記捕集ガス中の有害物質は完全に燃焼分
解して除去(すなわち、排気ガス中から完全に除去)す
ることが好ましい。
【0028】そこで、表1に示す種々の有機溶剤から捕
集した捕集ガスをガスタービンに導入して、燃焼分解す
る実験を行った結果、発熱量が30MJ/kg以上で、
塩素を含んでいないトルエン,酢酸エチル,キシレン,
スチレン,イソブタノール等の有害物質については、ガ
スタービンに前述のような悪影響を与えることのないよ
う、有害物質がほぼ完全に燃焼分解されていることが確
認でき、これらの有機溶剤がガスタービンの助燃剤とし
て有効に使用できることが解った。
【0029】
【表1】
【0030】そこで、定格30kW級のガスタービン
(マイクロガスタービン)を用いて図1に示す処理装置
を構成し、前記のトルエン,酢酸エチル,キシレン,ス
チレン,イソブタノールから発生する有害物質を助燃剤
として利用し、主燃料として灯油を用いて前記の各有害
物質の燃焼分解をそれぞれ試み、その結果を下記表2に
示した。なお、前記ガスタービンは、主燃料として灯油
を用いた場合、通常運転時における発熱量は約1116
27.84×10-3kWである。
【0031】
【表2】
【0032】前記表2に示したように、前記の各有機溶
剤から発生する有害物質が高い発熱量を有するため、特
にトルエン,キシレン,スチレンからの有害物質を助燃
剤として利用した場合に、ガスタービンに供給する主燃
料の量を通常運転時と比較して十分抑制できることを確
認できた。
【0033】また、運転中の排ガスに悪臭等はなく、実
験後にガスタービン内を観察したところ不完全燃焼物質
等の付着も見られなかったことから、この種の有機溶剤
から発生する有害物質の処理装置としても極めて有効で
あることが確認できた。
【0034】以上、本発明において、記載された具体例
に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範
囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者
にとって明白なことであり、このような変形および修正
が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【0035】例えば、前記捕集ガス中の有害物質は、前
記表1に示した比較的に燃焼分解し易いトルエン,酢酸
エチル,キシレン,スチレン,イソブタノール等のうち
何れか2つ以上から発生したものであっても良い。
【0036】
【発明の効果】以上示したように本発明によれば、産業
廃棄物として処理されていた有機溶剤から発生する有害
物質において、ガスタービンの助燃剤として利用し発電
電力を得ることができると共に、捕集された有害物質の
量に応じてガスタービンにおける主燃料の消費量を抑え
ることができるため、その有害物質を良好な作業性およ
び低コストで処理することが可能となる。
【0037】また、有害物質をガスタービンで燃焼した
際の排ガスに悪臭等はなく、そのガスタービン内におい
て不完全燃焼物質等の付着が起こらないことから、この
種の有機溶剤から発生する有害物質の処理装置としても
有効である。
【0038】ゆえに、資源の再利用が図られ、経済的効
果のみならず、環境対策としてもその利点は大となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態における有害物質の処理方法およ
び処理装置の概略説明図。
【符号の説明】
1…捕集手段 2,10b…配管 2a…ブロワー 3…ガスタービン 3a…空気供給部 3b…燃焼部 4a…噴霧ノズル 4b…燃料ポンプ 5…発火手段 6…排管 7…熱電対 8…コントロール部 10…濃度調整手段 10a…開閉バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 義彦 東京都品川区大崎2丁目1番17号 株式会 社明電舎内 (72)発明者 高田 和彦 東京都品川区大崎2丁目1番17号 株式会 社明電舎内 Fターム(参考) 3K078 AA06 BA17

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機溶剤から発生する有害物質の捕集手
    段と、 前記捕集手段で捕集した捕集ガスと噴霧燃料との混合ガ
    スを燃焼するガスタービンと、 前記混合ガスの燃焼温度の変化に応じてガスタービンの
    主燃料の供給量を制御するコントロール部と、から成る
    ことを特徴とする有害物質の処理装置。
  2. 【請求項2】 前記コントロール部は、前記ガスタービ
    ンの通常運転時の燃焼温度と、前記有害物質を含んだ捕
    集ガスと噴霧燃料との混合ガスにおける燃焼温度と、を
    比較することにより前記主燃料の供給量を制御すること
    を特徴とする請求項1記載の有害物質の処理装置。
  3. 【請求項3】 前記捕集手段とガスタービンとの間に、
    そのガスタービンに供給される捕集ガスの濃度を調整す
    るための濃度調整手段を備えたことを特徴とする請求項
    1または2記載の有害物質の処理装置。
  4. 【請求項4】 前記濃度調整手段により、前記捕集ガス
    の濃度を爆発限界以下の濃度に調整することを特徴とす
    る請求項3記載の有害物質の処理装置。
  5. 【請求項5】 前記有機溶剤は、トルエン,酢酸エチ
    ル,キシレン,スチレン,イソブタノールのうち何れか
    一つ以上から成ることを特徴とする請求項1乃至4記載
    の有害物質の処理装置。
  6. 【請求項6】 有機溶剤から発生した有害物質を含んだ
    捕集ガスを燃焼用空気としてガスタービンに供給し、そ
    の捕集ガスと噴霧燃料との混合ガスを燃焼すると共にそ
    の燃焼温度を測定し、その測定結果に応じて前記ガスタ
    ービンの主燃料の供給量を制御することを特徴とする有
    害物質の処理方法。
  7. 【請求項7】 前記捕集ガスは、その濃度を調整してか
    ら前記ガスタービンに供給することを特徴とする請求項
    6記載の有害物質の処理方法。
  8. 【請求項8】 前記捕集ガスの濃度は、爆発限界以下の
    濃度に調整することを特徴とする請求項7記載の有害物
    質の処理方法。
  9. 【請求項9】 前記有機溶剤は、トルエン,酢酸エチ
    ル,キシレン,スチレン,イソブタノールのうち何れか
    一つ以上から成ることを特徴とする請求項6乃至8記載
    の有害物質の処理方法。
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