JP2007255886A

JP2007255886A - 無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液の焼却処理方法

Info

Publication number: JP2007255886A
Application number: JP2007106944A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Otsuji; 弘之尾辻; So Ishiyama; 創石山
Original assignee: Asahi Kasei Engineering Corp
Current assignee: Asahi Kasei Engineering Corp
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】燃焼処理の連続運転が可能で処理効率の高い無機塩を含有する有機物質を成分とする廃液の焼却処理方法を提供する。
【解決手段】焼却炉（１）の下端は空気管を内蔵する空気予熱器（４）と連結し、該空気予熱器の側壁とボイラー（５）の側壁とが連結部（６）で連通する廃液焼却装置を使用し、無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液を噴霧状態で焼却炉（１）に投入して焼却処理し、燃焼ガスを６００〜７００℃に冷却してボイラー（５）に送気し、次いで該ボイラー（５）で冷却処理して無機塩を分離することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は無機塩を含有する有機物質を成分とする廃液の焼却処理方法に関するものである。

従来、工場などから排出される通常の排水や廃液などは、凝集沈殿方法や生物処理方法などで処理されるのが一般的であるが、低濃度ならともかく、高濃度の排水や廃液などをこれらの方法で処理すると、汚濁物質の除去率が低い上に、多量に発生する汚泥やスラッジなどの産業廃棄物の処理や排水の総量規制といった問題をクリアしなければならない。
そのため、高濃度の排水や廃液などの処理については、これら廃液を直接焼却する廃液焼却装置が既に実用に供されている。この廃液焼却装置は、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て、人体や環境に悪影響を及ぼさないようにＣＯ₂やＨ₂Ｏなどの形に変えて大気に放出するもので、連続運転が可能で処理効率も高かった。

しかしながら、上記した高濃度な廃液中に無機塩、例えばＮａＣｌ、Ｎａ₂ＳＯ₄、ＮａＯＨなどが含有していると、これら無機塩が高温の炉内で分離して炉壁やボイラーなどの配管外壁などに付着し、それらが蓄積・成長すると目詰まりを起こして連続運転が不可能になるとともに、炉材を腐食させるといった面倒な事態が生じたり、あるいは溶融塩が冷水と接触して、いわゆるスメルト爆発を引き起こすといった危険性がある。このため、それらの防止対策を施さなければならず、全体の設備費が嵩むし、この場合は処理効率が低くなって、熱エネルギーコストがアップするといった解決すべき問題点が残されている。そこで、本発明は、このような問題点に鑑みて開発されたものであって、無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液であっても焼却処理の連続運転が可能で高い処理効率が期待でき、エネルギーコストを著しく低減せしめることができる廃液の焼却処理方法をうることを目的とするものである。

以上のような目的を達成するため、本発明は、焼却炉（１）の下端は空気管を内蔵する空気予熱器（４）と連結し、該空気予熱器の側壁とボイラー（５）の側壁とが連結部（６）で連通する廃液焼却装置で、無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液を噴霧状態で焼却炉（１）に投入して焼却処理し、該焼却処理後の燃焼ガスを空気予熱器（４）とボイラー（５）の連結部（６）を通過するとき該燃焼ガス温度が６００〜７００℃の範囲となるように空気予熱器（４）で冷却してボイラー（５）に送気し、次いで該燃焼ガスを該ボイラー（５）で冷却処理して無機塩を分離することを特徴とするものである。

本発明によれば、無機塩を含有する有機物を成分とする廃液を焼却処理しても、その廃液に含有していた無機塩が炉壁などにあまり付着せず、多少付着したとしてもそれを分離することができるようになっているので、無機塩が成長したり、蓄積することがなく、連続運転が可能となって高い処理効率が得られる。また、排熱は回収されて有効活用されるようになっているので、エネルギーコストは著しく低減するものであり、溶融塩が冷水と接触して発生する、いわゆるスメルト爆発対策も何ら必要がないので、本発明が産業廃棄物処理業界に及ぼす効果には著しいものがある。

以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例を基に説明する。図１は本発明で使用する焼却炉（１）の下端は空気管を内蔵する空気予熱器（４）と連結し、該空気予熱器の側壁とボイラー（５）の側壁とが連結部（６）で連通する廃液焼却装置の全体概要図であって、（１）は縦型の焼却炉、（２）は焼却炉（１）の頂部に固設する燃料投入口、（３）は焼却炉（１）の肩部に固設する複数の廃液投入口である。（４）は焼却炉（１）とその下端で連通する円筒状の空気予熱器、（５）はボイラーであって、空気予熱器（４）とボイラー（５）は連結部（６）で連通している。（７）は空気予熱器（４）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立設する複数本の空気管で、空気管（７）の上端と下端は円環状の配管とそれぞれ連通している。そして、空気管（７）の下端は空気供給器（８）と接続し、その上端は後記する排熱管（２０）と接続している。
また、排熱管（２０）から分岐した排熱管（１９）は上記した燃料投入口（２）の近傍で焼却炉（１）に連通しており、余熱を焼却炉（１）に還元してエネルギーの有効利用を計れるようになっている。

（９）はボイラー（５）の頂部に横設する配管状の蒸気ドラム、（１０）はボイラー（５）の底部に蒸気ドラム（９）と平行に横設する配管状の水ドラムであり、（１１）はその上端が蒸気ドラム（９）、下端が水ドラム（１０）とそれぞれ連通する複数本の水管で、水管（１１）は蒸気ドラム（９）及び水ドラム（１０）と直交状になって立設している。（１２）は蒸気ドラム（９）・水ドラム（１０）と平行に水管（１１）群の中央部に横設されたスートブロー用配管で、このスートブロー用配管（１２）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（１２）の一端は閉止し、他端はボイラー（５）外の圧縮空気供給管（図示しない）と接続している。（１３）はボイラー（５）とその側壁で連通する減湿塔、（１４）は減湿塔（１３）の上部に内設する充填層であって、減湿塔（１３）の底部と頂部は熱交換器（１５）を経て配管（２３）で接続されている。なお、上記した充填層（１４）には気液接触を促進せしめるために、熱可塑性樹脂で異形成型された充填材が内蔵されている。

また、（１６）はベンチュリースクラバーであって、（２４）はベンチュリースクラバー（１６）に内蔵されている充填層、（２１）は前記減湿塔（１３）の頂部とベンチュリースクラバー（１６）の頂部とを接続する排気管である。そして、この排気管（２１）にはベンチュリースクラバー（１６）の直上で部分的にその径が細く加工された絞り込み部（１７）が設けられており、この絞り込み部（１７）の下方の排気管（２１）の径は拡太状となって、ベンチュリースクラバー（１６）内に挿通している。なお、（１８）は給水熱交換器である。

本発明で使用す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（２）から焼却炉（１）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（３）から無機塩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（１）内で大半が燃焼するが、無機塩を含んだ残滓ガス（以下、単にガスと略称する）は焼却炉（１）内を下降して空気予熱器（４）へと達する。
一方、空気予熱器（４）に内設した空気管（７）には空気供給器（８）からポンプ（２６）を介してエアーが常時送気されているので、高温状態のガスは空気管（７）と接触して６５０℃程度まで冷やされ、連結部（６）を経てボイラー（５）へ送気される。

９８０℃程度のガスを連結部（６）通過時に６５０℃程度まで冷やしてボイラー（５）に送気するのは、ボイラー（５）内に付着する無機塩の量を極少にするためであって、本発明におけるフィールドテストの結果では、連結部（６）通過時のガスの温度を無機塩の融点以下である３５０℃から７５０℃、好ましくは６００℃から７００℃の範囲内に設定すると、無機塩の付着が著しく減少することが確認されている。また、空気予熱器（４）での排熱は排熱管（１９）で燃料投入口（２）近傍から焼却炉（１）内へ回収されるとともに、排熱管（２０）で給水熱交換器（１８）へ還元されることにより、熱の有効利用が計れるようになっている。

空気予熱器（４）で６５０℃程度まで冷やされたガスは、上記したように空気予熱器（４）から連結部（６）を経てボイラー（５）に送気され、ボイラー（５）内に立設する複数本の水管（１１）と接触する。水管（１１）は水ドラム（１０）と蒸気ドラム（９）とをそれぞれ連通し、給水管（２２）から水ドラム（１０）に給水された水は蒸気として回収され、ボイラー（５）に送気された６５０℃のガスは水管（１１）と接触して３００℃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（１１）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（１２）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。そして、払い落とされた無機塩の一部はボイラー（５）の底部に滞留し、残りはガス中に浮遊して減湿塔（１３）に送られる。減湿塔（１３）の底部と頂部は熱交換器（１５）を経て配管接続されており、４７℃程度の水が減湿塔（１３）の頂部から充填層（１４）を経て下方に落下し、ボイラー（５）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（２１）でベンチュリースクラバー（１６）に送られる。

一方、充填層（１４）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を付着せしめて減湿塔（１３）の底部に滴下する。そして、減湿塔（１３）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（２７）によって熱交換器（１５）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（１３）の頂部より注入されて循環する。排気管（２１）からベンチュリースクラバー（１６）に送気されたガスは、径が細くなっている絞り込み部（１７）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（１７）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（１７）の下方で排気管（２１）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（１６）の底部に溜まった５０℃程度の水は、ポンプ（２８）によって絞り込み部（１７）へ送られ、絞り込み部（１７）への注入水として活用される。そして、無機塩を分離したガスは矢印方向に流れて、充填層（２４）を経てベンチュリースクラバー（１６）の頂部に連通している排気管（２５）から大気へ放出される。
また、上記した空気予熱器（４）からの排熱管（２０）を経て送られてくる５００℃程度の排熱は、給水熱交換器（１８）で熱交換され、８２℃程度の水にして給水管（２２）でボイラー（５）の水ドラム（１０）に供給する一方、ベンチュリースクラバー（１６）から排出される５０℃のガスを８２℃程度まで昇温して、白煙防止対策をしてから放出するようになっている。なお、図示しないが、当然ながら、減湿塔（１３）・ベンチュリースクラバー（１６）にはメーキャップ用注水管と無機塩を高濃度に含有した水を処理するためのオーバーフロー用排水管がそれぞれ付設されている。

また、本発明になる無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液の焼却処理方法のフィールドテスト結果は次の通りであった。
廃液の成分：有機物０．５weight％、無機塩９．５weight％、
水９０weight％
焼却炉容積：８ｍ³
焼却炉内温度：９８０℃
燃料使用量：１２０ｌ／ｈ
廃液焼却量：１，１００ｋｇ／ｈ
蒸気回収量：７３０ｋｇ／ｈ（１４ｋｇ／ｃｍ²）
電力使用量：９５ｋＷｈ
この結果、４，０００ｈ／ｙ連続運転して、従来技術に比較して約３０百万円のエネルギーコストが低減された。

以上、何れにしても、本発明になる無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液の焼却処理方法は、焼却炉の下部と空気予熱器とを連結し、空気予熱器と、減湿塔に連通するボイラーとを連結部によって連結し、無機塩を含有する有機物を成分とする廃液を高温の焼却炉に投入して有機物を焼却処理し、無機塩を含む残滓ガスを空気予熱器で６５０℃程度まで冷やしてからボイラーに送気するので、残滓ガスに含まれる無機塩がボイラーの内壁や水管にあまり付着せず、ボイラーの内壁や水管に付着したとしてもスートブローによって、付着した粒子状の無機塩をガス中に浮遊せしめて減湿塔で分離できるし、更にベンチュリースクラバーでも同様にガス中の無機塩を分離できる。
したがって、大気に放出される排気ガスには有機物はもちろん、無機塩も含有しない。
また、溶融塩は冷水に接触しないので、スメルト爆発の危険性は全くなく、連続運転が可能なので処理効率は高く、かつ排熱を回収して有効活用するシステムになっているので、エネルギーコストを著しく低減せしめることができる。
なお、本発明で使用する廃液焼却処理装置は図示されたものに限定されるものでないことは言うまでもなく、本発明の精神の範囲内において、適宜設計変更可能なものである。

焼却炉（１）の下端は空気管を内蔵する空気予熱器（４）と連結し、該空気予熱器の側壁とボイラー（５）の側壁とが連結部（６）で連通する廃液焼却装置の全体概要図

符号の説明

１焼却炉
２燃料投入口
３廃液投入口
４空気予熱器
５ボイラー
６連結部
７空気管
８空気供給器
９蒸気ドラム
１０水ドラム
１１水管
１２スートブロー用配管
１３減湿塔
１４充填層
１５熱交換器
１６ベンチュリースクラバー
１７絞り込み部
１８給水熱交換器
１９排熱管
２０排熱管
２１排気管
２２給水管
２３配管
２４充填層
２５排気管
２６ポンプ
２７ポンプ
２８ポンプ

Claims

焼却炉（１）の下端は空気管を内蔵する空気予熱器（４）と連結し、該空気予熱器の側壁とボイラー（５）の側壁とが連結部（６）で連通する廃液焼却装置で、
無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液を噴霧状態で焼却炉（１）に投入して焼却処理し、
該焼却処理後の燃焼ガスを空気予熱器（４）とボイラー（５）の連結部（６）を通過するとき該燃焼ガス温度が６００〜７００℃の範囲となるように空気予熱器（４）で冷却してボイラー（５）に送気し、
次いで該燃焼ガスを該ボイラー（５）で冷却処理して無機塩を分離することを特徴とする無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液の焼却処理方法。
さらに該燃焼ガスを減湿塔（１３）で処理して無機塩を分離することを特徴とする請求項１記載の無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液の焼却処理方法。
さらに該燃焼ガスをベンチュリースクラバー（１６）で処理して無機塩を分離することを特徴とする請求項２記載の無機塩を含有する有機物質を成分とした廃液の焼却処理方法。