JP2004132637A

JP2004132637A - 廃液焼却装置

Info

Publication number: JP2004132637A
Application number: JP2002298661A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Otsuji; 尾辻　弘之
Original assignee: Asahi Engineering Co Ltd Osaka
Current assignee: Asahi Kasei Engineering Corp
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】エネルギーバランスの向上を図ることにより、最適な温度管理を実現し、水蒸気を効果的に発生・回収することができる廃液焼却装置の提供すること。
【解決手段】乾式集塵器２１からの排出ガスを冷却器１４に還流させる還流路２５を設けることで、その熱をボイラー１５における水蒸気の発生に活用する。本構成において、還流路２５を流れる排出ガスの温度を１５０℃〜２００℃としたり、冷却器１４からの排出ガス温度を５００℃〜８００℃としてもよい。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無機塩を含有する廃液を焼却処理する廃液焼却装置に関するものであり、より詳しくは廃液焼却装置におけるエネルギーの有効活用を図る技術に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場などから排出される排水など、廃液の処理方法には従来から凝集沈殿方法や生物処理方法などがある。これらの方法は、低濃度の廃液処理に適し、高濃度の排液に対しては汚濁物質の除去率が低い上に、汚濁やスラッジなどが多量に発生し、その廃棄物処理の問題が生じる恐れがある。
そこで、高濃度の廃液処理には直接焼却する方法が適していることが知られている。この廃液焼却処理方法は、高ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）や高ＣＯＤ（化学的酸素要求量）の廃液を圧縮エアと共に高温の焼却炉内に噴出し、廃液中に含有する有機物質などを炉内で酸化分解せしめて、人体や環境に悪影響を及ぼさないようにＣＯ_２やＨ_２Ｏなどの形に変えて大気に放出するものである。
【０００３】
しかしながら最近の環境汚染対策として、廃液焼却装置から排出される排ガスや廃液中に含有するＣＯやダイオキシンを削減することが求められており、その規制も強化されている。このような有害物質を削減するためには、炉内で有機物質を完全燃焼させることが必要であり、炉内温度を如何に効率よく高温を維持するか、そのときに発生するエネルギーを如何に効率よく利用しうるか、がこれからの廃液焼却装置に求められている。
【０００４】
また、有害物質はもちろん、地球温暖化問題の深刻化に伴う工場からのＣＯ_２の排出量削減は急務とされ、工場内に設置される廃液焼却装置においても、どれだけ工場全体からのＣＯ_２排出量削減に寄与できるかが求められている。
従来、ＣＯ_２の削減を主眼におき、工場内で多用される水蒸気を多く発生・回収させることを目的とした廃液焼却装置は提供されておらず、特に、簡易な構成によりメンテナンス性の向上を図りながら、高効率な廃液焼却装置は実現できていない。
【０００５】
関連する従来の技術としては、本件出願人が特開１１−１４１８４０号公報において開示した廃液焼却装置があり、本開示において高ＢＯＤ・高ＣＯＤ廃液を圧縮エアーと共に高温の焼却炉内に噴出し、排水や廃液中に含有する有機物質を炉内で酸化分解せしめるものである。本装置は、連続運転が可能で処理効率が高い利点を有しているが、水蒸気の有効利用を図る技術は確立されていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて創出されたものであり、廃液焼却装置内のエネルギーバランスの向上を図ることにより、最適な温度管理を実現し、水蒸気を効果的に発生・回収することができる廃液焼却装置の提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような廃液焼却装置を創出する。
すなわち、有機物質と無機物質が含有した廃液を焼却処理する廃液焼却装置が、廃液を焼却する焼却手段と、該焼却手段からの排出ガスを冷却する冷却手段と、該冷却手段と連通し、該排出ガスの熱により水蒸気を発生させる水蒸気発生手段と、該排出ガス中の主に無機塩物質を除去する無機塩物質除去手段と、該無機塩物質除去手段からの排出ガスを放出可能な排気手段とを少なくとも備える。
さらに、本発明では該無機塩物質除去手段により無機塩物質が除去された排出ガスの少なくとも一部を、該冷却手段に還流させる還流手段を設ける。
【０００８】
前記廃液焼却装置において、還流手段を還流する排出ガスの温度が１５０℃ないし２００℃であるようにしてもよい。
【０００９】
また、冷却手段からの排出ガスの温度が５００℃ないし８００℃であるようにしてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施方法を図面に示した実施例に基づいて説明する。なお、本発明の実施形態は以下に限定されず、適宜変更可能である。
図１は本発明にかかる廃液焼却装置（１）（以下、本装置と呼ぶ。）の構成図である。焼却手段である縦型の焼却炉（１０）の肩部には、単数又は複数の廃液投入口（１１）が配設され、燃料はポンプ（１２）によって供給され、焼却炉（１０）頂部に固設された燃料投入口（１３）が設けられている。
【００１１】
焼却炉（１０）からの排出ガス、すなわち残滓ガス（以下、本装置内において処理する残滓ガス全てをガスと呼ぶ。）を冷却するために、焼却炉（１０）の下端には連通する円筒状の冷却器（１４）を備え、さらに冷却器（１４）にはガスの余熱により水蒸気を発生させるボイラー（１５）が連設される。
ボイラー（１５）の頂部には配管状の蒸気ドラム（１６）を横設し、底部には蒸気ドラム（１６）と平行に配管状の水ドラム（１７）を横設する。
【００１２】
ボイラー（１５）内には、その上端が蒸気ドラム（１６）、下端が水ドラム（１７）とそれぞれ連通する複数本の水管（１８）（１８）を備え、水管（１８）（１８）は蒸気ドラム（１６）及び水ドラム（１７）と直交状になって立設している。
蒸気ドラム（１６）・水ドラム（１７）と平行に水管（１８）群の中央部にはスートブロー用配管（１９）が横設されており、このスートブロー用配管（１９）の外壁には多数の細孔（図示しない）が穿設されている。そして、スートブロー用配管（１９）の一端は閉止し、他端はボイラー（１５）外の圧縮空気供給管（図示しない）と接続している。
【００１３】
ボイラー（１５）と、無機塩物質除去手段である乾式集塵器（２１）との途中には水を噴霧する噴霧口（２０）が設けられる。乾式集塵器（２１）は、相対して立設する多数の集塵板（２２）の間に、若干の間隙をもって放電極（２３）が挟持される構成であり、対電極に電圧をかけて放電することにより集塵を行う。
また、集塵後のガスは、煙突（２４）から大気中に放出されると共に、本発明において冷却器（１４）にガスを供給させる還流路（２５）・送風機（２６）を備えている。
【００１４】
本発明の実施例における廃液焼却装置は以上のような構成になっているので、以下、その動作について詳細に説明する。まず、燃料とフレッシュエアーを燃料投入口（１３）から焼却炉（１０）内に投入して、炉内温度を所定の温度、例えば９８０℃位の高温まで昇温させた後、廃液投入口（１１）から無機塩物質を含有する有機物質を成分とした廃液を噴霧状態で投入する。
廃液中の有機物質は焼却炉（１０）内で燃焼するが、無機塩を含んだガスは焼却炉（１０）内を下降して冷却器（１４）へと達する。冷却器（１４）には乾式集塵器（２１）から排出されたガスが還流路（２５）を経て供給されているので、９００℃〜１２００℃と高温状態のガスを、５００℃ないし８００℃、例えば６５０℃程度まで冷やし、ボイラー（１５）に送気する。
【００１５】
ここでガスを冷却器（１４）で冷やしてボイラー（１５）に送気するのは、ボイラー（１５）内に付着する無機塩の量を減少するためであって、概ね５００℃ないし８００℃とすることで付着を抑制できることが分かっている。
【００１６】
ボイラー（１５）内では、ガスが立設する複数本の水管（１８）（１８）と接触する。水管（１８）（１８）は水ドラム（１７）と蒸気ドラム（１６）とをそれぞれ連通し、給水管（２７）から水ドラム（１０）に給水された水は蒸気として蒸気管（２８）に回収される。
ボイラー（１５）に送気された６５０℃のガスは水管（１８）（１８）と接触して１５０℃ないし２００℃、例えば１９０℃程度まで冷やされる。
このように連続運転をしていると、水管（１８）（１８）の外壁にガス中に含まれている無機塩が多少付着してくるので、スートブロー用配管（１９）の外壁に穿設した細孔から定期的に所定圧のエアーを噴射して、付着した粒子状の無機塩を払い落とす。
【００１７】
そして、払い落とされた無機塩の一部はボイラー（１５）の底部に滞留し、残りはガス中に浮遊して乾式集塵器（２１）に送られる。乾式集塵器（２１）では放電極（２３）に電圧をかけて放電することにより、浮遊する無機塩などを集塵板（２２）に付着せしめ、灰として回収し底部（２１ａ）から除去する。
ガスは、前記の通り、一部が還流路（２５）を経て冷却器（１４）に戻され、一部は煙突（２４）から放出される。
【００１８】
ここで、本発明の特徴を明らかにするために、従来の廃液焼却装置を図２に示す。図２のように従来の廃液焼却装置は、焼却炉（３０）、廃液投入口（３１）、燃料投入口（３２）、冷却器（３３）、ボイラー（３４）、減湿塔（３５）、ベンチュリースクラバー（３６）、給水熱交換器（３７）から主に構成される。
【００１９】
そして、冷却器（３３）において、その内壁から若干の間隙をもって、かつ内壁に沿って所定の間隔で複数本の空気管（３８）（３８）（３８）を備え、空気管（３８）・・の上端と下端は円環状の配管（３９）（４０）とそれぞれ連通している。空気管（３８）・・の下端は空気供給器（４１）と接続し、その上端は排気管（４２）と接続している。排気管（４２）は給水熱交換器（３７）に接続され、ボイラー（３４）に給水される水温上昇を図ることで、エネルギーの有効利用を図っていた。
【００２０】
このような従来の構成では給水熱交換器や、複雑な空気管・配管を備える冷却器を必要とするために、設備が複雑になり、メンテナンス性の低下を招くだけでなく、コスト高の要因にもなっていた。また、冷却器（３３）にフレッシュエアーを送気するために、廃液焼却装置で発生しているエネルギーをボイラー（３４）における水蒸気の発生に十分生かすことができず、水蒸気の回収量が上がらない問題があった。
【００２１】
それに対し、本発明の構成によれば、乾式集塵器（２１）から排出された１５０℃〜２００℃のガスを、還流路（２５）・送風機（２６）といった還流手段を設けるだけの簡易な構成で冷却器（１４）に還流する。冷却器（１４）ではこの還流されたガスの熱量と、焼却炉（１０）からのガスの熱量とを合わせ、最適な温度管理を行いながら、ボイラー（１５）に排出する。ボイラー（１５）では従来よりも多くの熱量により多量の水蒸気を発生させることが可能となり、蒸気管（２８）を通して水蒸気を送出することができる。
また、前記のような給水熱交換器（３７）や冷却器（３３）を必ずしも必要としないため、構成の簡素化を図れ、メンテナンス性の向上と共に、設備コストの抑制に寄与する。
工場内の別の施設に本装置からの水蒸気を供給することで、従来水蒸気を発生させるために燃焼させていた燃料の使用を削減できるばかりでなく、近年その抑制が求められているＣＯ_２の大幅な削減にも貢献する。
【００２２】
本発明の実施においては、上記のように乾式集塵器（２１）を用いる構成や、公知のバグフィルタ（濾過式集塵器）を用いることができる。ガスに硫黄酸化物や、塩化水素ガスを含む場合には、それら集塵器の入口に中和剤を投入して無害化することができる。
【００２３】
また、本発明の無機塩物質除去手段としては、このような乾式によらず、ボイラーから排出されたガスを湿式洗浄する構成をとることもできる。湿式洗浄の構成は従来例として示した図２の構成と同一である。すなわち、減湿塔（３５）の上部には充填層（３５ａ）を内設し、減湿塔（３５）の底部と頂部は熱交換器（４３）を経て配管（４４）で接続されている。なお、上記した充填層（３５ａ）には気液接触を促進せしめるために、異形成型された充填材が内蔵されている。
【００２４】
ベンチュリースクラバー（３６）には充填層（３６ａ）を内蔵し、減湿塔（３５）の頂部とベンチュリースクラバー（３６）の頂部とを接続する排気管（４５）を備える。そして、この排気管（４５）にはベンチュリースクラバー（３６）の直上で部分的にその径が細く加工された絞り込み部（４６）が設けられており、この絞り込み部（４６）の下方の排気管（４５）の径は拡太状となって、ベンチュリースクラバー（３６）内に挿通している。
【００２５】
減湿塔（３５）では、４７℃程度の水が頂部から充填層（３５ａ）を経て下方に落下し、ボイラー（１５）から送られてきたガスと接触してその熱を奪い、５０℃程度までに冷やされたガスは排気管（４５）でベンチュリースクラバー（３６）に送られる。一方、充填層（３５ａ）から落下した水はガスと接触してガス中を浮遊している無機塩物質を付着せしめて減湿塔（３５）の底部に滴下する。そして、減湿塔（３５）の底部に溜まった水は８０℃程度まで昇温しているので、ポンプ（４７）によって熱交換器（４３）に送られて熱交換され、上記したように４７℃程度までに冷やされてから減湿塔（３５）の頂部より注入されて循環する。
【００２６】
排気管（４５）からベンチュリースクラバー（３６）に送気されたガスは、径が細くなっている絞り込み部（４６）を通過する際には高速・高圧の状態となっており、絞り込み部（４６）には５０℃程度の水が噴射しているので、その水がガスと接触してガス中に浮遊する、概して粒径の大きい無機塩を分離し、絞り込み部（４６）の下方で排気管（４５）の径が太くなっているところでは、概して粒径の小さい無機塩を分離する。
ベンチュリースクラバー（３６）の底部に溜まった５０℃程度の水は、ポンプ（４８）によって絞り込み部（４６）へ送られ、絞り込み部（４６）への注入水として活用される。
本発明では以上のような湿式洗浄を行い、無機塩物質を除去することが可能であり、硫黄酸化物や塩化水素が含まれていても吸収中和処理することができる。
【００２７】
最後に、本発明に係る廃液焼却装置の実験例を示す。
表１は、従前の水蒸気回収を行わない廃液焼却装置（水蒸気回収なし）、本発明による廃液焼却装置（本発明による装置）、上述した図２に係る装置（従来の装置）においてそれぞれ燃料の使用量、回収蒸気量などを比較した結果を示している。本実験では、有機物０．５ｗｅｉｇｈｔ％、無機物３．５ｗｅｉｇｈｔ％、水８５ｗｅｉｇｈｔ％からなる廃液を用い、２２００Ｌ／Ｈｒの連続処理を行った。
【００２８】
【表１】

【００２９】
このとき、実験結果から明らかなように、燃料消費量は各装置においていずれも４３１リットル時であったが、回収蒸気量は０トン時、約４トン時、２．７トン時と差が開き、本発明が蒸気の回収に特に優れた効果を発揮することが示された。そして、廃液焼却装置自体からのＣＯ_２の発生量は燃料使用量が等しいため変わらないが、参考までに本発明による装置の水蒸気を全て工場内で利用した場合を試算してみると、不足分をパッケージボイラで発生させるために、水蒸気回収なしの装置では４７８Ｎｍ３／Ｈｒが、従来の装置でも１６２Ｎｍ３／ＨｒのＣＯ_２が発生することになる。従って、工場内全体では、本発明が８３０Ｎｍ３／Ｈｒに対して、１３０８Ｎｍ３／Ｈｒ、９９２Ｎｍ３／ＨｒのＣＯ_２が発生し、本発明による装置が水蒸気をより多く回収できることで、工場全体でのＣＯ_２発生を大幅に削減できることが示された。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成を備えるので、次の効果を奏する。
すなわち、冷却手段に大きな熱量を有する無機塩物質除去手段を経た排出ガスを還流させることができるので、水蒸気発生手段から効率的に水蒸気を発生・回収することができる。しかも、本発明の実施には簡易な構成をとることができるので、メンテナンス性の向上に寄与し、廃液焼却処理効率の向上、故障率の低下を図ることができる。従って、設備コストはもちろん、維持コストの低下にも寄与する。
また、本構成により、全体のエネルギーバランスに優れ、最適な温度管理を実現できるので、有害物質の発生を最小限に抑制し、環境対策にも優れた性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による廃液焼却装置の構成図である。
【図２】従来の廃液焼却装置の構成及び、湿式洗浄の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　廃液焼却装置
１０　　　焼却炉
１１　　　廃液投入口
１２　　　ポンプ
１３　　　燃料投入口
１４　　　冷却器
１５　　　ボイラー
１６　　　蒸気ドラム
１７　　　水ドラム
１８　　　水管
１９　　　スートブロー用配管
２０　　　噴霧口
２１　　　乾式集塵機
２１ａ　　　底部
２２　　　集塵板
２３　　　放電極
２４　　　煙突
２５　　　還流路
２６　　　送風機
２７　　　給水管
２８　　　蒸気管

Claims

有機物質と無機物質が含有した廃液を焼却処理する廃液焼却装置が、
廃液を焼却する焼却手段と、該焼却手段からの排出ガスを冷却する冷却手段と、該冷却手段と連通し、該排出ガスの熱により水蒸気を発生させる水蒸気発生手段と、該排出ガス中の主に無機塩物質を除去する無機塩物質除去手段と、該無機塩物質除去手段からの排出ガスを放出可能な排気手段とを少なくとも備える構成であって、
該無機塩物質除去手段により無機塩物質が除去された排出ガスの少なくとも一部を、該冷却手段に還流させる還流手段を設けた
ことを特徴とする廃液焼却装置。
前記廃液焼却装置において、
前記還流手段を還流する排出ガスの温度が１５０℃ないし２００℃である
請求項１に記載の廃液焼却装置。
前記廃液焼却装置において、
前記冷却手段からの排出ガスの温度が５００℃ないし８００℃である
請求項１又は２に記載の廃液焼却装置。