JP2007093156A - 排ガスの処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 第３の燃焼炉から発生する排ガスの温度変化による熱風ファン過負荷停止や排ガスの急激な温度上昇による熱風ファンの振動発生等を防止して熱風ファンの安定した運転を行なうことが可能な排ガスの処理方法を提供する。
【解決手段】 熱風ファン１４に供給される第３の燃焼炉３において発生した排ガスＧ３の温度を温度検知手段１８により検知し、その温度に基づいて熱風ファン運転電流を制御して熱風ファン１４の吸気量を調整することにより熱風ファン１４の安定した運転を可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物の処理方法に関し、さらに詳しくは、一次燃焼炉において廃棄物を燃焼することによって発生する排ガスを二次燃焼炉に旋回流を生じさせるようにして導入すると共に、一次燃焼炉及び二次燃焼炉とは異なる第３の燃焼炉において廃棄物を燃焼することによって発生する排ガスを熱風ファンにより二次燃焼炉に旋回流を生じさせるようにして導入する排ガスの処理方法に関する。

都市ゴミや産業廃棄物などの廃棄物は、一般に、燃焼装置にて燃焼処理されている。そのような焼却装置としては、例えば、特開平７−２２９６１０号公報（特許文献１）に示された焼却装置がある。この燃焼装置は、バーナを有する一次燃焼炉と、円筒状の二次燃焼炉と、一次燃焼炉から二次燃焼炉へと排ガスを導入する排ガス導入路とを備えており、排ガス導入路からの排ガスが円筒状二次燃焼炉の円筒面接線方向へと導入されて二次燃焼炉内で旋回流が生じるように構成されている。

また、特許文献１の燃焼装置では、二次燃焼炉へと供給される供給空気も二次燃焼炉内で旋回流が生じるよう導入されて二次燃焼炉内で旋回流を発生させ、燃焼効率の促進のための混合・攪拌と、滞留時間の確保が行われるように構成されている。

しかし、上記構成の燃焼装置では、排ガスが導入される二次燃焼炉に空気が供給されるようになっている。通常、供給空気は外気とされ、その温度は０〜２０℃程度であり、一次燃焼炉から二次燃焼炉内へと導入される排ガスは、この供給空気によって著しく冷却されることとなる。従って、供給空気による二次燃焼炉内の温度低下を防止し、二次燃焼炉を８００〜１２００℃に維持するためにはバーナによる供給空気の加熱が必要とされる。通常、このようなバーナの燃料としては、再生油が使用されるが、その燃料使用量は膨大なものとなることから燃料の使用量を削減することが要望されていた。

そこで、本発明の発明者らは、一次燃焼炉からの排ガスを処理するために旋回流を使用する二次燃焼炉において、供給空気加熱のための燃料使用量を削減し、高効率で排ガスを処理し、処理能力の増大を図ることができる排ガスの処理方法を提供するために、一次燃焼炉にて廃棄物を燃焼し、一次燃焼炉からの排ガスを二次燃焼炉において旋回流を用いて処理する排ガスの処理方法において、一次及び二次燃焼炉とは異なる第３の燃焼炉にて廃棄物を燃焼することにより発生した排ガスを、二次燃焼炉の熱源として二次燃焼炉に供給し、且つ、二次燃焼炉にて旋回流となすことを特徴とする排ガスの処理方法を発明し、特許出願を行なった（特願２００４−２８９１０３（特許文献２））。
特開平７−２２９６１０号公報 特願２００４−２８９１０３号

特許文献２に示された排ガスの処理方法によれば、燃料の使用量の削減を図ることについては期待した効果を奏することが認められた。しかし、特許文献２に示された排ガスの処理方法にあっては、第３の燃焼炉からの排ガスを熱風ファンにより吸引し、これを二次燃焼炉の旋回流となすように構成されていたが、第３の燃焼炉から導入される排ガスの温度変化によるファン過負荷停止や当該排ガスの急激な温度上昇による熱風ファンの振動発生等のために熱風ファンの安定した運転が妨げられる場合もあった。

この点を詳述すると、第３の燃焼炉から導入される排ガスの温度が低下すると排ガスの比重が増加し、これによって熱風ファンの過負荷停止が発生していた。一方、排ガスの温度が高温になると熱風ファンのインペラーの熱膨張に起因して振動が発生する。振動値が基準値を超過した場合は熱風ファンの保護のために運転を停止する必要があるが、第３の燃焼炉からの排ガスの温度が上昇すると常に振動値が上昇するので運転を停止する頻度が多くなるという問題があった。

そこで、本発明は、第３の燃焼炉から発生する排ガスの温度変化によるファン過負荷停止や当該排ガスの急激な温度上昇による熱風ファンの振動発生等を有効に防止して熱風ファンの安定した運転を継続して行なうことが可能な排ガスの処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、一次燃焼炉において廃棄物を燃焼することによって発生する排ガスを二次燃焼炉に旋回流を生じさせるようにして導入すると共に、一次燃焼炉及び二次燃焼炉とは異なる第３の燃焼炉において廃棄物を燃焼することによって発生する排ガスを熱風ファンにより二次燃焼炉に旋回流を生じさせるようにして導入する排ガスの処理方法において、熱風ファンに供給される第３の燃焼炉において発生した排ガスの温度を温度検知手段により検知し、当該温度に基づいて熱風ファン運転電流を制御して熱風ファンの吸気量を調整することにより熱風ファンの安定した運転を可能としたことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の排ガスの処理方法において、熱風ファン運転電流を定格値以下の所定の値となるように制御することにより熱風ファンの吸気量を調整することを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の排ガスの処理方法において、熱風ファンに供給される第３の燃焼炉において発生した排ガスの温度が上昇した際には排ガスの吸気量を調整すると共に、外気を導入することにより熱風ファンの入口温度の急激な上昇を防止したことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の排ガスの処理方法において、熱風ファンの入口温度の上昇は１０℃／分以下であることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項３又は４に記載の排ガスの処理方法において、排ガスの吸気量及び／又は外気の導入の制御は電動弁の開度をコントロールすることにより行われることを特徴とする。

本発明に係る排ガスの処理方法によれば、熱風ファンの連続運転が可能となり、二次燃焼炉での燃料使用量をさらに削減できるという効果がある。
また、本発明に係る排ガスの処理方法によれば、第３の燃焼炉以外の排ガスを同時に処理する場合において、排ガス量を減少できるため、本体の一次燃焼炉の増処理を可能とするという効果がある。

本発明に係る排ガスの処理方法について図面を参照しながら以下詳細に説明する。初めに、本発明に係る排ガスの処理方法を実施するための焼却処理システムの一実施形態における全体構成を示す。図１はその焼却処理システムの構成図である。

図示された焼却処理システム１００は、概略として、廃棄物を燃焼処理する一次燃焼室を構成するロータリーキルンのような一次燃焼炉１と、一次燃焼炉１からの排ガスＧ１を処理する二次燃焼室を構成する二次燃焼炉２と、一次燃焼炉１及び二次燃焼炉２とは異なる第３の燃焼炉３と、を備えて構成されている。

第３の燃焼炉３は、例えば、パソコン等の電子基板や携帯電話などを含む貴金属スクラップ原料や産業廃棄物を焼却処理するための定置炉とされる。第３の燃焼炉３で焼却される貴金属スクラップ原料や廃棄物は、その排ガス中に―酸化炭素や炭化水素などの未燃焼成分を含んでいるのが好ましい。このような燃焼処理炉は、未燃焼成分を含んだ、最大７００℃程度の排ガスＧ３を発生させる。

焼却処理システム１００では、一次燃焼炉１で発生した排ガスＧ１は、それを完全燃焼させるためにラインＬ１を介して二次燃焼炉２へと導入されるようになっている。一方、第３の燃焼炉３からの排ガスＧ３は、ラインＬ２、Ｌ１を介して二次燃焼炉２内へ旋回流として供給される経路と、ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９を介して二次燃焼炉２へ供給される経路を有している。すなわち、ラインＬ１とラインＬ３との間には経路を開閉するための電動弁２３が設けられており、一次燃焼炉１からの排ガスＧ１と第３の燃焼炉３からの排ガスＧ３とを混合してラインＬ１によって二次燃焼炉２へ供給することができるようになっている。尚、電動弁２３は、通常運転の場合には原則として閉じられており、ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９を介して二次燃焼炉２へ供給される経路がメイン経路となる。

第３の燃焼炉３からの排ガスＧ３は、ラインＬ２、Ｌ４を介して図示しないサイクロンに導入されて排ガスＧ３中の塵埃が除去されるようになっており、塵埃が除去された排ガスＧ３は、ラインＬ５、Ｌ７、Ｌ８を介して熱風ファン１４に導入され、この熱風ファン１４によってラインＬ９を介して二次燃焼炉２に供給されるようになっている。ここで、熱風ファン１４は、排ガスＧ３に対して旋回流となるための圧力を付与する。また、ラインＬ４とラインＬ５との間には、経路を開閉するための電動弁２１が設けられていると共に、ラインＬ７とラインＬ８との間にも、経路を開閉するための電動弁２４が設けられている。

また、電動弁２４と熱風ファン１４との間のラインＬ８には温度検知手段１８が設けられている。そして、温度検知手段１８と熱風ファン１４との間には制御手段３０が配設されており、温度検知手段１８によって測定された排ガスＧ３の温度に基づいて熱風ファン運転電流を制御し、熱風ファン１４の吸気量を調整するようになっている。これにより、熱風ファン１４の安定した運転が可能となる。

この点について詳述すると、従来、第３の燃焼炉３の排ガスＧ３の温度が低下すると排ガスＧ３の比重が増加することに起因して熱風ファン１４の過負荷停止が発生していた。そこで、予め熱風ファン運転電流を定格値以下の所定の値を設定しておき、電動弁２４の開度をコントロールすることによって吸い込み量の調整を行い、熱風ファン１４に対して設定値以上の電流が流れないように熱風ファン運転電流の制御を行なうように構成した。これにより、熱風ファン１４の吸気量が制限され、過負荷停止が有効に防止されることとなる。この点、特許文献２に開示された排ガスの処理方法においては、熱風ファンの運転状態を考慮することなく単に排ガスの温度に基づいて電動弁の開閉を行いその吸気量のコントロールを行っていたのに対して、本発明方法では熱風ファン１４の運転状態に着目して排ガスＧ３の供給量の制御を行った点で大きく相違する。

一方、ラインＬ５には電動弁２２を介して外気Ａ１を取り入れるためのラインＬ６が設けられている。そして、温度検知手段１８が熱風ファン１４に供給される第３の燃焼炉からの排ガスＧ３の温度上昇を検知するとその情報を制御手段３０に送り、制御手段３０が電動弁２１、２２の開度をコントロールする。これによって排ガスＧ３の吸気量を調整すると共に、電動弁２２を開いて外気を導入して熱風ファン１４の入口温度の急激な上昇を防止するようになっている。尚、電動弁２１の開度が制限されてラインＬ４を流れる排ガスの流量が制限された場合には、余分な排ガスＧ３は電動弁２３の開度をコントロールすることによりラインＬ３からラインＬ１を介して流し、二次燃焼炉２に供給することができる。

この点について詳述する。従来、排ガスＧ３の温度が高温になると熱風ファン１４のインペラーの熱膨張に起因して振動が発生していた。振動値が基準値を超過する場合には熱風ファン１４の保護のためにその運転を停止する必要があるが、第３の燃焼炉３からの排ガスＧ３の温度が上昇すると常に振動値が上昇するので運転を停止せざるを得なかった。そこで、温度検知手段１８によって測定された排ガスＧ３の温度が上昇した場合には制御手段３０により電動弁２１の開度をコントロールすることによって排ガスＧ３の吸気量を調整すると共に、電動弁２２の開度をコントロールすることにより外気（冷風）を導入して熱風ファン１４の入口温度の急激な上昇を防止するように制御する。従来は、熱風ファン１４の入口温度の上昇を制御することは行っていなかったことから入口温度は５０〜１００℃／分で上昇することがあった。この点については、熱風ファン１４の入口温度の上昇は１０℃／分以下に抑えることが好ましい。この程度の温度上昇であれば熱風ファンのインペラーが急激に熱膨張することがなく、振動値が基準値を超えることなく熱風ファン１４の安定した運転が可能となるからである。

以上のように、二次燃焼炉２には、一次燃焼炉１からの排ガスＧ１がラインＬ１を介して導入されると共に、第３の燃焼炉３からの排ガスＧ３は、ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ８、Ｌ９を介して二次燃焼炉２内へと導入される。

次に、図２及び図３を参照して、本実施形態における二次燃焼炉２の概略構成を説明する。図示された二次燃焼炉２は、内部が円筒形状とされ、排ガスＧ１（場合によっては排ガス１と排ガスＧ３との混合ガス）は、ラインＬ１を介して二次燃焼炉２内へ導入され、また、排ガスＧ３は、ラインＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９を介して二次燃焼炉２内へと導入されるようになっている。

また、二次燃焼炉２内には、バーナ４０が配置され、必要に応じて再生油のような燃料が供給される。本実施形態において、バーナ４０は直径方向に対向して、但し、炉中心には向かわないようにして２つ設けられているが、これに限定されるものではない。

さらに、二次燃焼炉２に隣接して図示しない燃焼ファンが配置されている。燃焼ファン（図示せず）は、空気Ａ４をバーナ４０へと供給してバーナ４０により噴射される再生油の燃焼に使用される。

また、二次燃焼炉２には、環状空間を備えたリングヘッダー５０が形成されている。リングヘッダー５０の外周部には、ラインＬ９が接続され、第３の燃焼炉３からの排ガスＧ３がリングヘッダー５０へと導入されるようになっている。また、リングヘッダー５０の内周部には、二次燃焼炉２に形成した複数の導入孔、本実施形態では６つの導入孔５５が開口している。導入孔５５の数及び配置は、これに限定されるものではなく、例えば、上下２段に６個ずつ形成しても良い。

また、導入孔５５は、二次燃焼炉２の中心には向かわないようにして形成されており、従って、リングヘッダー５０に導入された排ガスＧ３は、導入孔５５を介して二次燃焼炉２内へと旋回流となって噴射される。

二次燃焼炉２に対する、ラインＬ１、Ｌ９、バーナ４０、空気導入孔５５などの形状、寸法、配置などは、図示する態様に限定されるものではなく、必要に応じて適宜の形状、寸法、配置とすることができる。

上記構成の二次燃焼炉２を備えた燃焼処理システム１００によれば、一次燃焼炉１に投入された廃棄物は燃焼されて７００〜１０００℃の排ガスＧ１を発生し、二次燃焼炉２内の接線方向に導入されて旋回流となる。また、第３の燃焼炉３からは５０〜１０００℃の排ガスＧ３が発生され、熱風ファン１４を介してリングヘッダー５０の導入孔５５から導入されて二次燃焼炉２内で旋回流を発生させる。さらに、バーナ４０からの燃焼炎も二次燃焼炉２内にて旋回流を発生させる。

ところで、二次燃焼炉２からの排出ラインＬ１０には、図示しない温度検知手段が配置され、排ガスＧ５の温度が８５０℃程度を維持するように、第３の焼却炉３から二次燃焼炉２への排ガスＧ３の供給量、即ち、第３の焼却炉３からの排ガスＧ３の発生量、ラインＬ１への排ガスＧ３の混合量、或いは、熱風ファン１４からの排ガスＧ３の供給量などを調整することができる。また、必要に応じて、供給空気Ａ４を導入するバーナ４０への燃料（再生油）の供給量などを調整してバーナ４０の作動態様を変えることも可能である。尚、二次燃焼炉２からの排ガスＧ５は、ラインＬ１０を介して図示しないガス処理設備に導入される。ガス処理設備は急冷塔、洗浄塔、集塵機、排煙脱硫塔等を備えており、排ガスＧ５を急冷、洗浄、除塵、脱硫して大気へと放出する。

上記構成の本実施形態によれば、熱風ファン１４の電流値過負荷による停止がなくなり安定した熱風ファン１４の連続運転が可能となった。これにより、二次燃焼炉２での燃料使用量を従来に比べてさらに削減することができた。
また、熱風ファンのインペラーの急激な温度上昇による熱膨張を抑制することができ振動値上昇による運転トラブルを防止することができた。
さらに、第３の燃焼炉３以外の排ガスを同時に処理する場合において、排ガス量を減少できるため、本体の一次燃焼炉の増処理を可能とすることもできる。これにより、大幅な処理コストの低減を図ることができた。

本発明に係る排ガスの処理方法を実施するための廃棄物処理装置の全体構成図である。 二次燃焼炉の全体構成を示す斜視図である。 二次燃焼炉の横断面図である。

符号の説明

１ 一次燃焼炉
２ 二次燃焼炉
３ 第３の燃焼炉
１４ 熱風ファン
１８ 温度検知手段
２１、２２、２３、２４ 電動弁
３０ 制御手段
１００ 焼却処理システム

Claims (5)

1. 一次燃焼炉において廃棄物を燃焼することによって発生する排ガスを二次燃焼炉に旋回流を生じさせるようにして導入すると共に、前記一次燃焼炉及び二次燃焼炉とは異なる第３の燃焼炉において廃棄物を燃焼することによって発生する排ガスを熱風ファンにより前記二次燃焼炉に旋回流を生じさせるようにして導入する排ガスの処理方法において、
   前記熱風ファンに供給される前記第３の燃焼炉において発生した排ガスの温度を温度検知手段により検知し、当該温度に基づいて熱風ファン運転電流を制御して前記熱風ファンの吸気量を調整することにより前記熱風ファンの安定した運転を可能としたことを特徴とする排ガスの処理方法。
2. 請求項１に記載の排ガスの処理方法において、
   前記熱風ファン運転電流を定格値以下の所定の値となるように制御することにより前記熱風ファンの吸気量を調整することを特徴とする排ガスの処理方法。
3. 請求項１又は２に記載の排ガスの処理方法において、
   前記熱風ファンに供給される前記第３の燃焼炉において発生した排ガスの温度が上昇した際には当該排ガスの吸気量を調整すると共に、外気を導入することにより前記熱風ファンの入口温度の急激な上昇を防止したことを特徴とする排ガスの処理方法。
4. 請求項３に記載の排ガスの処理方法において、
   前記熱風ファンの入口温度の上昇は１０℃／分以下であることを特徴とする排ガスの処理方法。
5. 請求項３又は４に記載の排ガスの処理方法において、
   前記排ガスの吸気量及び／又は外気の導入の制御は電動弁の開度をコントロールすることにより行われることを特徴とする排ガスの処理方法。

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