JP2007003092A - 排ガスの処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物処理施設の焼却炉，溶融炉から排出された排ガスに対し酸素を含むガスを良好な状態で混合，攪拌させる。
【解決手段】排ガスの処理装置は、溶融炉１から発生した排ガスを二次燃焼室２で燃焼させる際に、溶融炉１と二次燃焼室２とを、空気を供給する供給孔５を形成した配管３を介して接続する。供給孔５は、配管３の内部を流通する排ガスに対し旋回流として作用するように該配管３の軸心３ｃに対して斜め方向に且つ軸心３ｃから離隔した位置を指向して形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物処理施設に於ける焼却炉や溶融炉等から排出される排ガスを二次燃焼室で燃焼させる際に、前記排ガスに効率良く酸素を含むガスを供給し得るようにした排ガスの処理装置に関するものである。

焼却方式或いは溶融方式の廃棄物処理施設に於いて焼却炉や溶融炉等で廃棄物を焼却あるいは溶融処理した場合、可燃性ガス成分や支燃性ガス成分及び煤塵を含む排ガスが発生する。このため、発生した排ガスをそのまま大気に放出することはできず、廃棄物処理施設では、焼却炉又は溶融炉から排出された排ガスを二次燃焼室で再燃焼させ、或いは熱分解させることで無害化し、この排ガスを冷却及び集塵した後、大気に放出している。

従来の焼却あるいは溶融方式の廃棄物処理施設の概略構成について図３により説明し、合わせて二次燃焼室の構造について簡単に説明する。図３に示す廃棄物処理施設は、焼却炉又は溶融炉からなる炉設備５１と、炉設備５１で発生した排ガスを再燃焼させる二次燃焼室５２と、二次燃焼室５２から排出された排ガスを冷却する冷却設備５３と、冷却設備５３から排出された排ガスに消石灰を噴霧する噴霧設備５４と、排ガス中に含まれた煤塵を捕集する集塵設備５５と、炉設備５１から集塵設備５５に至る系の内部を吸引する誘引ブロワ５６と、を有して構成されている。

炉設備５１は医療用廃棄物やその他の廃棄物を燃焼させ、或いは溶融して無害化をはかるものであり、廃棄物を焼却した焼却灰、或いは廃棄物を溶融した溶融物は外部に排出すると共に発生した排ガスを煙道５１ａを介して二次燃焼室５２に供給し得るように構成されている。この排ガスには廃棄物の燃焼生成物や溶融生成物、或いは焼却用のバーナーの排気ガス等のガスである一酸化炭素ガスや塩化水素ガス等の有害ガス及び煤塵が含まれている。

二次燃焼室５２は比較的大きい容積を持った室として構成され、側壁或いは天井等の所定部位から二次燃焼用のバーナーや、排ガスの燃焼を促進させる空気を供給する供給孔が設けられている。従って、煙道５１ａから供給された排ガスは二次燃焼室５２で流速が遅くなり、該二次燃焼室５２内でゆったりと移動（停滞）する。従って、二次燃焼室５２の内部を一定温度以上の温度で保持することで、排ガス中に含まれた一酸化炭素等の可燃性ガス成分を燃焼させて排ガスの無害化をはかり、且つ塩化水素ガス等の有害ガスを熱分解して無害化をはかる。

二次燃焼室５２で無害化した排ガスは冷却設備５３に供給され、該冷却設備５３で急速冷却されることで、ダイオキシン類の再合成が抑制される。この冷却設備５３には冷却水を噴霧し、或いは苛性ソーダ溶液を噴霧する噴霧装置５３ａが接続されており、冷却設備５３の内部に冷却水を噴霧することで排ガスを急速冷却し、或いは苛性ソーダ溶液を噴霧することで排ガスを急速冷却すると共に残留している塩化水素の無害化をはかる。

冷却設備５３から排出された排ガスには消石灰噴霧装置５４から消石灰が噴霧され、該消石灰と排ガス中に残留した塩化水素ガスの反応により粉末状の塩化カルシウムを生成して塩化水素ガスの無害化をはかりつつ集塵装置５５に供給される。従って、集塵設備５５には、煤塵や粉末状の塩化カルシウムを含んだ排ガスが供給されることになる。そして、これらの煤塵や粉塵は集塵装置５５に設けたバグフィルター５５ａで集塵されると共に、除塵された排ガスが誘引ブロワ５６を経て大気に放出される。

上記の如くして炉設備５１から排出された排ガスの無害化をはかると共に冷却し、且つ排ガスに含まれた煤塵や粉塵を除去した後、大気に放出される。

上記従来の焼却方式或いは溶融方式の廃棄物処理施設に於ける排ガスの処理装置では、焼却炉又は溶融炉から発生した排ガスを容積の大きい二次燃焼室に供給することで流速を落として停滞させ、該二次燃焼室に空気を供給することで排ガスと空気を混合させながら燃焼させるようにしている。しかし、二次燃焼室に空気を供給しているため、供給された空気と二次燃焼室にある排ガスとをムラなく混合させることが容易ではないという問題がある。特に、排ガスと空気との混合にムラが生じた場合、排ガスに含まれた可燃性ガス成分が不完全燃焼を起して一酸化炭素や塩化水素が過大に発生してしまう、という問題が生じる。

本発明の目的は、廃棄物処理施設の焼却炉，溶融炉から排出された排ガスに対し酸素を含むガスを良好な状態で混合，攪拌させることを実現した排ガスの処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る排ガスの処理装置は、焼却炉又は溶融炉から発生した排ガスを二次燃焼室で燃焼させるように構成した排ガスの処置装置に於いて、前記焼却炉又は溶融炉と二次燃焼室とを、酸素を含むガスを供給する供給孔を形成した配管を介して接続したものである。

上記排ガスの処理装置に於いて、供給孔は、配管の内部を流通する排ガスに対し旋回流として作用するように該配管の軸心に対して斜め方向に且つ軸心から離隔した位置を指向して形成されていることが好ましい。

本発明に係る排ガスの処理装置では、焼却炉又は溶融炉と二次燃焼室とを酸素を含むガスを供給する供給孔を形成した配管を介して接続することで、排ガスに酸素を混合させることができる。このため、二次燃焼室には酸素が混合した排ガスが供給されることとなり、二次燃焼室に於いて効率の良い排ガスの燃焼を実現することができる。

また配管に形成された供給孔が、配管の内部を流通する排ガスに対し旋回流として作用するように該配管の軸心に対して斜め方向に且つ軸心から離隔した位置を指向することによって、配管中を高速で流れる排ガスを酸素を含むガスによって旋回させることが可能となり、これにより、排ガスを酸素を含むガスによって攪拌して混合することができる。このため、二次燃焼室に供給された排ガスにはムラなく酸素が混合しており、効率の良い燃焼を実現することができる。

以下、本発明に係る排ガスの処理装置の最良の形態について説明する。本発明に係る排ガスの処理装置は、廃棄物処理施設等の焼却炉，溶融炉等から排出された排ガスを二次燃焼室で再燃焼させる際に、焼却炉，溶融炉と二次燃焼室を接続する配管内を比較的速い速度で流通する排ガスに対し、酸素を含むガスを供給することによって排ガスと酸素を含むガスの混合を実現したものである。

上記排ガスの処理装置では、焼却炉，溶融炉と二次燃焼室を接続する配管内で排ガスと酸素を含むガスとを混合させることによって、二次燃焼室に予め酸素を含むガスを混合した排ガスを供給することが可能である。このため、配管から容積の大きい二次燃焼室に供給された排ガスは流速が遅くなって停滞し、再燃焼に伴う完全燃焼を実現し、これにより、一酸化炭素や塩化水素の発生を抑制することが可能である。

特に、配管に形成する酸素を含むガスを供給する供給孔を、配管の軸心に対して斜め方向で且つ軸心から離隔した方向を指向させて形成することによって、配管内に流通する排ガスに対し酸素を含むガスを旋回状に供給することが可能となり、これにより、配管内の流れを旋回させて排ガスと酸素を覆ガスとの良好な混合を実現することが可能である。

本発明に於いて、排ガスは廃棄物を焼却した焼却排ガスとして、或いは廃棄物を溶融させたときの蒸気及び溶融時の雰囲気で燃焼した廃棄物の排ガスを含む溶融排ガスとして発生したものであり、焼却排ガス、溶融排ガスの何れであっても二次燃焼室で再燃焼させることが必要な排ガスであれば適用することが可能である。焼却炉で発生した焼却排ガスと溶融炉で発生した溶融排ガスとでは、含有する成分は全く同一ではないものの、有害物質としての一酸化炭素や未燃焼物質が含まれており、これらを除去して大気に放出することが必須となっている。

本発明に於ける焼却炉としては廃棄物を焼却し得るものであれば良く、燃料や構造等を限定するものではない。このような焼却炉として、ガスバーナーやオイルバーナーを利用した焼却炉がある。同様に溶融炉としては廃棄物を溶融し得るものであれば良く、溶融機構や方式を限定するものではない。このような溶融炉として、プラズマアークによる熱で廃棄物を溶融する溶融炉がある。

尚、プラズマアークを利用した溶融炉では、処理すべき廃棄物はプラズマアークの熱によって溶融或いは蒸発し、且つ雰囲気に酸素が存在するような場合には燃焼する。従って、溶融炉から排出される排ガスには、廃棄物が溶融する際に発生する蒸気や燃焼に伴う排ガスが発生する。

酸素を含むガスは、焼却炉，溶融炉から排出された排ガスに含まれる可燃性ガス成分を二次燃焼室に於いて再燃焼させるのに必要な酸素を供給するものであり、このような酸素を供給し得るガスであれば良い。このようなガスとしては、空気或いは酸素ガスと窒素ガスやアルゴンガスを含む不活性ガスとの混合ガスからなり、酸素の含有率を所望の率に設定したガス、更に、純酸素等がある。前記各ガスは何れも利用することが可能であるが、入手のし易さ、コストの点から考慮すると空気であることが好ましい。

以下、第１実施例に係る排ガスの処理装置について図を用いて説明する。図１は第１実施例に係る排ガスの処理装置の構成を説明する図である。

図１に示す排ガスの処理装置は、図３に示すような廃棄物処理施設に適用されるものであり、同図に於ける炉設備５１（溶融炉１）と二次燃焼室５２（二次燃焼室２）を結ぶ煙道５１ａに対応する部分の改良に係るものである。従って、二次燃焼室２から排出された排ガスは冷却設備５３によって冷却され、冷却設備５３から排出された排ガスには噴霧設備５４から消石灰が噴霧され、更に、集塵装置５５によって排ガス中に含まれた煤塵が捕集されることによって無害化された後、大気に放出される。

しかし、本発明に於いて、二次燃焼室２から排出された排ガスが如何なる設備によって如何なる順序で冷却され、無害化され、煤塵が捕集されるか、については何ら限定するものではないのは当然である。

図１に示す排ガスの処理装置は、廃棄物を溶融する溶融炉１と、溶融炉１から発生した排ガスに含まれる一酸化炭素等の可燃性ガス成分を再燃焼させる二次燃焼室２と、溶融炉１と二次燃焼室２を接続すると共に溶融炉１から排出された排ガスに酸素を含むガスを供給する配管３と、を有して構成されている。

溶融炉１は、炉体１ａに設けた坩堝１ｂを有し、且つ該坩堝１ｂに連続して溶融物を排出する排出口１ｃが、また排ガスを排出する排気口１ｄが設けられている。また排気口１ｄには配管３を接続するためのフランジ１ｅが設けられている。溶融炉１に供給された廃棄物を溶融させる際の加熱源は特に限定するものではないが、プラズマアークの熱を利用したものであることが好ましい。このため、本実施例では、溶融炉１には図示しないプラズマトーチが配置されている。

上記の如く構成された溶融炉１では、例えば医療用廃棄物のように金属や合成樹脂を含む廃棄物を坩堝１ｂに供給し、プラズマトーチを駆動することで廃棄物を溶融，蒸発，燃焼させることが可能である。そして、溶融物は坩堝１ｂに貯留された後排出口１ｃから溶融炉１の外部に排出され、廃棄物の蒸気や未燃焼成分を含む可燃性ガス成分、或いは塩化水素ガスからなる排ガスは排気口１ｄから排出される。

二次燃焼室２は溶融炉１から排出された排ガスを再燃焼させるものであり、排ガスがゆっくりと内部を流れつつ燃焼し得るように構成されている。二次燃焼室２の上流側には排ガスが導入される導入口２ａが形成され、下流側には再燃焼した排ガスが排出される排気口２ｂが形成される。また燃焼室２の所定位置には二次燃焼用のバーナー２ｃが配置されており、溶融炉１から排出された排ガスを再燃焼させることが可能なように構成されている。また導入口２ａの端部には配管３を接続するためのフランジ２ｄが設けられている。

上記の如く構成された二次燃焼室２は充分に大きい容積を有しており、溶融炉１から排出された排ガスが導入口２ａから排出口２ｂに向けてゆっくりと流れるように、且つバーナー２ｃによって排ガスが二次燃焼するのに必要な温度に保持し得るように構成されている。このため、排ガスが二次燃焼室２を流れる過程で、再燃焼し、排ガスに含まれる可燃性ガス成分が燃焼し、廃棄物の蒸気や塩化水素ガス等が熱分解して無害化する。

配管３は、溶融炉１と二次燃焼室２の間に介在して溶融炉１から排出された排ガスを二次燃焼室２に流通させる過程で、該排ガスに酸素を含むガスを供給する機能を有する。このため、配管３は両端部に夫々フランジ３ａ，３ｂが設けられており、内周面は全周にわたって耐火材４が敷設されている。

本実施例では、配管３の内周面に敷設された耐火材４は、溶融炉１側は内径が溶融炉１の排気口１ｄの内径と等しい径となる上流側耐火材４ａが形成され、また二次燃焼室２側は内径が上流側耐火材４ａの内径よりも大きい内径を持った下流側耐火材４ｂが形成され、両耐火材４ａ，４ｂの間に段部４ｃが形成されている。配管３の内周面に形成された耐火材４の段部４ｃの位置は特に限定するものではなく、本実施例では配管３の長手方向の略中央に形成されている。

配管３の内部に形成された耐火材４の段部４ｃに、酸素を含むガスを供給する供給孔５が形成されている。供給孔５の数や径は配管３を流通する排ガスの成分や流量に応じて設定される。即ち、排ガスの流量や可燃性ガス成分の量が多い場合、供給孔５の数や径を大きくして酸素を含むガスの供給量を増加させることが必要であり、排ガスの流量や可燃性ガス成分の量が少ない場合には、供給孔５の数や径を小さくして酸素を含むガスの量を少なくしても良い。

供給孔５は、配管３及び耐火材４の段部４ｃに対し、排ガスの流通方向上流側から下流側に向けて斜めに、且つ配管３の軸芯３ｃから離隔した位置にある４個所に形成されている。即ち、供給孔５は、配管３の軸芯３ｃと一致することのない位置に形成されており、酸素を含むガスは、配管３の内部を流通する排ガスに対し、流れを旋回させる方向から供給される。

供給孔５を利用して配管３の内部に酸素を含むガスを供給するに際し、該酸素を含むガスに対し高い圧力を付与して強制的な供給を行うか、配管３の内部を流通する排ガスの吸引によって供給するかは特に限定するものではない。配管３の内部を流通する排ガスが供給孔５を経て大気に放出されることを防ぐ必要がある場合、供給孔５に例えばエアコンプレッサーやブロワを接続して、或いは工場に於ける酸素配管から逆止弁や圧力調整器を通して接続して強制的に供給することが好ましい。

上記配管３では、上流側のフランジ３ａを溶融炉１のフランジ１ｅに、下流側のフランジ３ｂを二次燃焼室２のフランジ２ｄに接続することで、溶融炉１と二次燃焼室２を接続して排ガスを流通させることが可能である。そして、配管３の内部を流通する排ガスに対し供給孔５から酸素を含むガスを供給することで、排ガスを旋回させつつ酸素を含むガスを混合させることが可能である。特に、配管３がフランジ３ａ，３ｂを溶融炉１のフランジ１ｅ，二次燃焼室２のフランジ２ｄに着脱可能に取り付けることで、該配管３の保守点検を容易に行うことが可能となり有利である。

上記の如く構成された排ガスの処理装置では、溶融炉１で発生した排ガスは排気口１ｄを経て配管３に供給される。排ガスが配管３の内部を通過する過程で、供給孔５から空気が旋回状に供給され、この空気の旋回流によって排ガスが攪拌され、同時に耐火材４の段部４ｃに於ける流れの乱れに伴って排ガス中に空気が混合する。

空気が混合した排ガスは配管３を流通する過程で更に良好な混合が実現し、導入口２ａから二次燃焼用のバーナー２ｃが点火している二次燃焼室２に供給される。二次燃焼室２に供給された排ガスと空気との混合ガスは、流速が低下して二次燃焼室２の内部に滞留した状態となる。従って、二次燃焼用のバーナー２ｃの熱が満遍なく作用し、排ガスに含まれている可燃性ガス成分は再燃焼し、不燃性の有害成分は熱分解して無害化した排ガスとなり、排気口２ｂから下流側の設備に供給される。

配管３の内部を排ガスが流通することによって供給孔５に吸引作用が生じる。このため、供給孔５は大気に向けて開放した状態でも良いことになる。しかし、配管３の内部が正の圧力になる可能性が排除し得るものではないため、供給孔５にエアコンプレッサー、或いはブロワを接続して空気を強制的に供給し得るように構成しておくことが好ましい。

次ぎに第２実施例に係るガス除去装置の構成について図２により説明する。尚、図に於いて、前述の第１実施例と同一の部分及び同一の機能を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図に示すように、本実施例では、配管３の内部に施工した耐火材４を、該配管３の全長にわたって同じ内径で形成しており、且つ配管３の長手方向の略中央に前述の実施例１と同様に複数の供給孔５を形成している。

このように、配管３の内部に段部を設けることなく、供給孔５を形成した場合でも、該供給孔５から供給された空気は旋回流を形成することが可能であり、これに伴って排ガスを攪拌して混合することが可能である。

本発明の排ガスの処理装置では、可燃性ガス成分を含有した排ガスを二次燃焼室で再燃焼させる際に、再燃焼に必要な酸素を良好な状態で混合させることが可能である。このため、二次燃焼を必要とする排ガスの処理装置に適用して有利である。

第１実施例に係る排ガスの処理装置の構成を説明する図である。 第２実施例に係る排ガスの処理装置を説明する図である。 廃棄物処理施設の構成を説明する図である。

符号の説明

１ 溶融炉
１ａ 炉体
１ｂ 坩堝
１ｃ 排出口
１ｄ 排気口
１ｅ フランジ
２ 二次燃焼室
２ａ 導入口
２ｂ 排気口
２ｃ 二次燃焼用のバーナー
２ｄ フランジ
３ 配管
３ａ，３ｂ フランジ
４ 耐火材
４ａ 上流側耐火材
４ｂ 下流側耐火材
４ｃ 段部
５ 供給孔
５１ 炉設備
５１ａ 煙道
５２ 二次燃焼室
５３ 冷却設備
５３ａ 噴霧装置
５４ 噴霧設備
５５ 集塵設備
５６ 誘引ブロワ

Claims (2)

1. 焼却炉又は溶融炉から発生した排ガスを二次燃焼室で燃焼させるように構成した排ガスの処置装置に於いて、前記焼却炉又は溶融炉と二次燃焼室とを、酸素を含むガスを供給する供給孔を形成した配管を介して接続したことを特徴とする排ガスの処理装置。
2. 前記供給孔は、配管の内部を流通する排ガスに対し旋回流として作用するように該配管の軸心に対して斜め方向に且つ軸心から離隔した位置を指向して形成されていることを特徴とする請求項１に記載した排ガスの処理装置。
   

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