JP2008249185A - 廃棄物処理炉の排気ガスダクトの閉塞を防止する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物処理炉の排気ガスダクトのばいじんによる閉塞を防止する方法及び装置を提供する。
【解決手段】廃棄物処理炉と、該廃棄物処理炉からの排気ガスを処理する湿式集塵装置とを接続する排気ガスダクトにおいて、該排気ガスが該排気ガスダクト内を通過する間、該排気ガスダクトの内壁に洗浄水を流す。
【選択図】なし

Description

本発明は、廃棄物処理炉の排気ガスダクトの閉塞を防止する方法及び装置に関する。

廃棄物の減容化や無害化を目的として、廃棄物焼却炉による焼却処理や、廃棄物溶融炉による溶融固化処理が行われている。これらの処理に伴い発生する排気ガスは、ダイオキシン類やばいじん等の有害物質を含んでいるので、環境保全の観点から、有害物質を除去（排気ガス処理）する必要がある。
廃棄物処理炉で生じた排気ガスは、排気ガスダストを通じて廃棄物処理炉外の設備（湿式集塵装置等）へと運搬されて排気ガス処理される。
しかしながら、排気ガス処理に伴い、排気ガス中の固形成分であるばいじんが排気ガスダクトの内壁へ堆積して当該ダクトを閉塞させる現象が起こる。この排気ガスダクト閉塞の除去は、排気ガス処理設備を含めた廃棄物処理設備を停止させて行う必要があるので、廃棄物処理の安定稼働の障害となる。
この排気ガスダクト閉塞問題に対して、排気ガスダクトを水平に配置し、かつ、回転させることにより閉塞を防止する方法が提案されている（特許文献１）。

特許３２８８１３０号公報

特許文献１の技術は、排気ガスダクト内壁へのばいじんの堆積を遅延させることはできるが、ばいじん自体を除去するものではない。ばいじんは非常に粘着性が強い為、少量でもダクト内壁へのばいじんの付着が生じると、その付着部分から堆積が成長してダクトの閉塞が生じる。したがって、設備を長時間稼働させた場合、従来と同様に排気ガスダクトの閉塞が起こる。また、この技術の適用は、水平に配置されたダクトに限定されるので、既存設備への適用が空間的に制限されるという課題や、設備費用が大きくなるという課題がある。
また、ばいじんは、腐食性のある塩類を多く含んでいるので、ばいじんの堆積が起こる排気ガスダクトには高価な耐腐食性材料を用いる必要があり、設備費が過大になるという課題もある。
したがって、本発明は、廃棄物処理炉の排気ガスダクトのばいじんによる閉塞を防止する方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、排気ガスダクトのばいじんによる閉塞について詳細に検討したところ、（１）ばいじんの３分の２を占める塩類が水に溶解しやすいこと、及び（２）排気ガスダクトを経た排気ガス運搬を当該ダクトの内壁へ水を流しながら行うと、ダクト内壁へのばいじんの付着が起こらず（または、付着が起こっても直ちに洗い流されて）、ダクトの閉塞が起こらないことを見いだした。本発明はこの知見に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明は、
（１）廃棄物処理炉と、該廃棄物処理炉からの排気ガスを処理する湿式集塵装置とを接続する排気ガスダクトの、該排気ガスに含まれるばいじんによる閉塞を防止する方法であって、該排気ガスが該排気ガスダクト内を通過する間、該排気ガスダクトの内壁に洗浄水を流す工程を含むことを特徴とする方法；
（２）洗浄水を、排気ガスダクトに設けたノズルから供給する、前記（１）に記載の方法；
（３）排気ガスダクト内を通過する排気ガス量１Ｎｍ³／時間あたり、１ｋｇ／時間〜１００ｋｇ／時間の洗浄水を該排気ガスダクトへ供給する、前記（１）に記載の方法；
（４）湿式集塵装置がベンチュリスクラバーである、前記（１）に記載の方法；
（５）洗浄水が、湿式集塵装置排水の再利用水である、前記（１）に記載の方法；
（６）洗浄水のｐＨが７〜１１である、前記（１）に記載の方法；
（７）廃棄物処理炉と、該廃棄物処理炉からの排気ガスを処理する湿式集塵装置とを接続する排気ガスダクトであって、該ダクトの内壁へ洗浄水を供給するノズルを有することを特徴とするダクト；
（８）廃棄物処理炉のガス取り出し口に接続されかつ水平方向よりも上向きのダクト部分と、湿式集塵装置に接続されかつ水平方向よりも下向きのダクト部分とからなる、前記（７）に記載の排気ガスダクト；並びに
（９）廃棄物処理炉のガス取り出し口に接続されかつ水平方向よりも上向きのダクト部分に、機械的なばいじん堆積防止手段を有する、前記（８）に記載の排気ガスダクト
に関するものである。

本発明は、後述する実施例で示されるように、廃棄物処理炉からの排気ガスの処理において、ばいじんによる排気ガスダクトの閉塞を防止することができる。したがって、閉塞を除去するために排気ガス処理設備（ひいては廃棄物処理炉）を停止させることなく安定して連続操業を行うことができ、結果として処理効率を高く維持することができる。

本発明を、実施態様である図１を用いて説明する。廃棄物処理炉３と湿式集塵装置５とは、排気ガスダクト１により連結されている。廃棄物処理炉３における廃棄物処理で発生した排気ガスは、排気ガスダクト１を通って湿式集塵装置５へと運搬されて処理される。
廃棄物処理炉３としては、廃棄物を焼却処理する焼却炉や、廃棄物を溶融固化処理する溶融炉等があげられる。
廃棄物処理で発生した排気ガスは、塩化水素ガス、ＳＯxガス、ダイオキシンガス等のガス成分と、粒子状ＳＯx、粒子状ダイオキシンやばいじん等の固形成分とを含んでいる。排気ガスダクト閉塞の主原因となるばいじんは、重金属類（亜鉛、鉛等）、塩類（ＮａＣｌやＣａＣｌ₂等のＣａ塩、Ｎａ塩、Ｋ塩等）や、無機化合物（ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等）等を含んでいる。これらの中で、塩類は、ばいじん組成の約３分の２を占めている。
廃棄物処理炉３の上部に設けられたガス取り出し口３ａから排出された排気ガスは、排気ガスダクト１を通って湿式集塵装置５へと運搬される。

排気ガスダクト１の形状について、廃棄物処理炉３のガス取り出し口３ａから排出された排気ガスを湿式集塵装置５へと運搬できるものであれば特に制限されるものではない。一般的に、湿式集塵装置５は、廃棄物処理炉３のガス取り出し口３ａよりも低い位置に設置されるので、排気ガスダクト１は、廃棄物処理炉３のガス取り出し口３ａに接続されかつ水平方向よりも上向きのダクト部分１ａと、湿式集塵装置５に接続されかつ水平方向よりも下向きのダクト部分１ｂとから構成される。
排気ガスダクト１の断面形状に特に制限はなく、角形であってもよく、円形や楕円形であってもよい。
排気ガスダクト１の材料について、本発明ではばいじん堆積によるダクト腐食が起こらないので、高耐腐食性材料である必要はなく、例えば鉄や汎用ステンレス等を使用することができる。
排気ガスダクト１には、ダクトの壁を貫通して、ダクト外部からダクト内壁へと洗浄水を供給するノズル１ｃが設けられている。
ノズル１ｃの形状は特に制限されるものではない。洗浄水のダクト内壁への供給を効果的に行うために、ダクト内に突出したノズル１ｃの先端部はダクト内壁に沿った方向に曲がっていることが好ましい（図２）。
ノズル１ｃの本数、設置間隔や位置について、ダクト内壁へ洗浄水を流してばいじんの堆積を防止できるものであれば特に制限されるものではない。ダクト内壁を流れた洗浄水の廃棄物処理炉３への流入を防止するために、ダクト部分１ａに仕切り１ｄを設けること及び／又はダクト部分１ａの仕切り１ｄより廃棄物処理炉３へ近い位置にはノズル１ｃを設けないことが好ましい（図２）。
ノズル１ｃからの洗浄水供給によって排気ガスダクト１の内壁へのばいじんの堆積は十分に防止できるが、廃棄物処理炉３へ逆流する洗浄水量を低減させること及び／又はばいじん堆積防止効率の更なる向上を目的として、ダクト部分１ａに機械的ばいじん堆積防止手段１ｅを設けてもよい（図２）。機械的ばいじん堆積防止手段１ｅとしては、クリーナー、スクレーパーやスクリュー等があげられる。

洗浄水は、ばいじんの主成分である塩類を溶解させて、排気ガスダクト１の内壁へのばいじんの堆積（ひいては排気ガスダクト１の閉塞）を防止する。
洗浄水のｐＨは７〜１１、好ましくは８〜１０、特に好ましくは８．７〜９．３である。ｐＨが７〜１１であると、ばいじんの塩類を効率よく溶解させることができる。ｐＨが８．７〜９．３の洗浄水は、ばいじん塩類の溶解に加えて、塩化水素ガスやＳＯxガスを吸収することができるので特に好ましい。
洗浄水は純水である必要はなく、ばいじんの塩類を溶解させることができる水であればよい。したがって、一般的な工業用水（後述の湿式集塵装置５に用いる排気ガス処理用の水を含む）や、排気ガス処理装置排水の再利用水（工程内循環水）を使用することができる。後述の湿式集塵装置５の排水を再利用すると、排気ガス処理コストを低減させることができるので好ましい。この場合、湿式集塵装置排水は、溶解したばいじん塩類やその他の固形成分を含み、更に塩化水素ガスやＳＯxガスを吸収してｐＨが４〜６となっている。そこで、当該排水を固液分離に付して塩類や固形成分を除去し、更にｐＨを７〜１１、好ましくは８〜１０、特に好ましくは８．７〜９．３に調節したうえで、洗浄水として再利用することが好ましい。固液分離はシックナー、ベルトフィルターやフィルタープレスや遠心分離機を用いて行うことができる。
洗浄水の温度は特に制限されるものではない。
洗浄水の供給量について、ばいじんの主成分である塩類を洗浄水中に溶解させてダクト内壁へのばいじんの堆積を防止できる量であれば特に制限されるものではないが、例えば、ダクト内を通過する排気ガス量が１Ｎｍ³／時間である場合、洗浄水の供給量は１ｋｇ／時間〜１００ｋｇ／時間、好ましくは２０ｋｇ／時間〜８０ｋｇ／時間、特に好ましくは３０ｋｇ／時間〜７０ｋｇ／時間である。
洗浄水の供給形態は、洗浄水がダクト内壁上を流れる状況を達成できるものであれば特に制限されるものではなく、噴水状、スプレー状、シャワー状、流水状や雨だれ状等であってよい。
ダクト内壁への洗浄水の供給は連続的に行ってもよく、ばいじんの堆積を防止できる範囲で間欠的に行ってもよい。

ばいじんを含んだ排気ガスと洗浄水とが接触すると、ばいじんの主成分である塩類が洗浄水中へ溶解する。更に、ダクト内壁上を流れる洗浄水は、内壁上に付着した一部の塩類や他のばいじん成分（重金属類や無機化合物等）を洗い落とす。これらの作用により、排気ガスダクト１の内壁へのばいじんの堆積を防止することができる。結果として、ばいじんによる排気ガスダクトの閉塞を防止することができる。

湿式集塵装置５に接続されかつ水平方向よりも下向きのダクト部分１ｂの内壁上を流れる洗浄水は、排気ガスとともに、湿式集塵装置５へ送られる。湿式集塵装置５では、排気ガス処理液を排気ガスへ噴霧して、排気ガスのガス成分（塩化水素ガスやＳＯxガス等）や固形成分（ばいじん中の重金属類や無機化合物等）を除去する。ダクト部分１ｂの内壁上を流れた洗浄水は、湿式集塵装置の排気ガス処理液の一部として使用することができる。湿式集塵装置における排気ガス処理で生じた排水は、前述した固液分離による塩類等の除去やｐＨ調節へ付した後、排気ガスダクト１のノズル１ｃへ再循環させることにより、排気ガスダクト１の内壁洗浄用の洗浄水として再利用することができる。
湿式集塵装置としては、ベンチュリスクラバー、ジェットスクラバーやサイクロンスクラバー等があげられるがベンチュリスクラバーが好ましい。湿式集塵装置５の下流には、図１のように追加の湿式集塵装置５ａを設けてもよい。
湿式集塵装置５で処理された排気ガスは、二次燃焼装置７によるダイオキシン類の熱分解、減温塔９による急冷処理、続く乾式集塵装置（バグフィルタ）１１によるダイオキシン分解物の除去を経て環境保全上の排出基準を満たすものとされたうえで、煙突より大気に放出される。

廃棄物処理炉３のガス取り出し口３ａに接続されかつ水平方向よりも上向きのダクト部分１ａの内壁上を流れる洗浄水は、仕切り１ｄが設けられている場合、廃棄物処理炉３へ流入することなく、ダクト部分１ｂの内壁へと移動する。尚、洗浄水が廃棄物処理炉３へ流入した場合でも、炉熱で直ちに蒸発するので、廃棄物処理炉３の稼働効率への影響はない。ダクト部分１ａへ供給する洗浄水の量をダクト部分１ｂへの供給量よりも少なくする場合は、前述の機械的ばいじん堆積防止手段１ｅをダクト部分１ａに設けることが好ましい。

（実施例）
次に、実施例により本発明の効果を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

実施例
本実施例では、図１に示す廃棄物処理設備を用いた。当該設備において、廃棄物処理炉３と湿式集塵装置５とは排気ガスダクト１により連結した。
廃棄物処理炉３として溶融炉を使用した。

排気ガスダクト１は、廃棄物処理炉３のガス取り出し口３ａに接続されかつ水平方向よりも上向きのダクト部分１ａと、湿式集塵装置５に接続されかつ水平方向よりも下向きのダクト部分１ｂとから構成した。排気ガスダクト１の断面形状は角形であった。排気ガスダクト１の材料は、汎用ステンレスＳＵＳ３０４であった。
排気ガスダクト１には、ダクトの壁を貫通して、ダクト外部からダクト内壁へと洗浄水を供給するノズル１ｃ（ノズルの断面形状：楕円形（丸パイプの先端の絞り加工による））を１０本設けた（図１〜２では一部のノズルの表示を省略）。ダクト部分１ａには、洗浄水の廃棄物処理炉３への流入を防止するための仕切り１ｄを設けた（図２）。また、廃棄物処理炉３への洗浄水の流入を防止するために、ダクト部分１ａの仕切り１ｄより廃棄物処理炉３へ近い位置にはノズル１ｃを設けなかった。
更にダクト部分１ａに、追加の機械的ばいじん堆積防止手段１ｅであるクリーナーを設けた。

湿式集塵装置５はベンチュリスクラバーであった。湿式集塵装置５の下流には、追加の湿式集塵装置であるベンチュリスクラバー５ａと、二次燃焼装置７と、減温塔９と、乾式集塵装置１１であるバグフィルタを設けた。

操業方法
廃棄物の溶融処理で発生した排気ガス（ばいじん濃度１２０ｇ／Ｎｍ³）を、排気ガスダクト１を経て、ベンチュリスクラバー５及び５ａ、二次燃焼装置７、減温塔９並びにバグフィルタ１１の各装置へ送り処理した。排気ガスダクト１を通過する排気ガス量は６００Ｎｍ³／時間であった。排気ガスが排気ガスダクト１内を通過する間、ベンチュリースクラバーに用いる排気ガス処理用の水（ｐＨ８．７〜９．３）を洗浄水としてノズル１ｃからダクトへ供給して、ダクト内壁上へ流した。洗浄水の供給量（全ノズルから供給した洗浄水の合計量）は２００００ｋｇ／時間（排気ガス量１Ｎｍ³／時間あたり３３ｋｇ／時間）であった。洗浄水は噴水状で供給した。洗浄水の供給は連続的に行った。
この間、追加の機械的ばいじん堆積防止手段１ｅを５分毎に１回稼働させた。
ダクト部分１ｂの内壁上を流れた洗浄水は、排気ガスとともにベンチュリスクラバー５へ入った。洗浄水は特段の処理をすることなしにベンチュリスクラバー５の排気ガス処理液の一部として再利用した。ベンチュリスクラバー５における排気ガス処理により生じた排水は、固液分離（シックナーで懸濁物質を濃縮後、ベルトフィルターで固形分をろ過した）に付して溶解した塩類やその他の固形成分を除去し、更にｐＨを８．７〜９．３に調節した後、排気ガスダクト１のノズル１ｃへ循環させて、ダクト内壁の洗浄水として再利用した。
ベンチュリスクラバー５を出た排気ガスは、ベンチュリスクラバー５ａにおける更なる処理、二次燃焼装置７によるダイオキシン類の熱分解、減温塔９による急冷処理、バグフィルタ１１によるダイオキシン分解物の除去に付された後、環境保全上の排出基準を満たすことを確認した上で、煙突から大気中へ放出した。上記の操業を１ヶ月間行った。

比較例
排気ガスダクト１にノズル１ｃを設けず、ダクト内壁へ洗浄水を流さなかったことを除いて、実施例と同様の条件で廃棄物処理設備の操業を行った。
比較例ではダクト内壁への洗浄水の供給を行わなかったので、ばいじんによる排気ガスダクトの閉塞が起こった。この場合、排気ガス処理設備を含めた廃棄物処理設備の操業を停止し、閉塞した排気ガスダクトを取り外して堆積したばいじんを除去する作業を行った後に、操業を再開した。

結果
実施例及び比較例について、それぞれ１ヶ月間の操業結果を表１に示す。
表１

表１中、設備稼働率（％）とは、計算式：（月間の稼働時間−ダクト閉塞による停止時間−設備メンテナンス等による停止時間）÷月間の稼働時間×１００で算出される、操業効率の指標をいう。
排気ガスダクト１の閉塞による設備停止回数は、比較例では４４回もあったが、実施例では０回であった。また、作業負荷の増大を伴った閉塞除去作業に起因する設備停止時間も比較例では８８時間もあったが、実施例では０時間であった。排気ガスダクト閉塞に起因する設備停止がない実施例は、比較例よりも改善された設備稼働率を示した（実施例：９８％。比較例：８６％）。
表１は、本発明にしたがい排気ガスダクト１の内壁に洗浄水を流すことにより、ばいじんによるダクト閉塞を防止して高い設備稼働率を達成できることを示している。

実施例の廃棄物処理に付された排気ガス（大気放出ガス）の分析結果を、大気汚染防止法で定める排出基準とともに表２に示す。
表２

表２は、本発明を適用した廃棄物処理を経て排出される排気ガスが、環境保全上の排出基準を十分に満足するものであることを示している。

本発明は、廃棄物処理に伴い発生した排気ガスの処理に利用可能である。

図１は、本発明の実施形態である、廃棄物処理炉の排気ガス処理システムの概略系統図である。 図２は、本発明の排気ガスダクトの縦断面図である。

符号の説明

１ 排気ガスダクト
１ａ 上向きのダクト部分
１ｂ 下向きのダクト部分
１ｃ ノズル
１ｄ 仕切り
１ｅ 機械的ばいじん堆積防止手段
３ 廃棄物処理炉
３ａ ガス取り出し口
５、５ａ 湿式集塵装置
７ 二次燃焼装置
９ 減温塔
１１ 乾式集塵装置

Claims (9)

1. 廃棄物処理炉と、該廃棄物処理炉からの排気ガスを処理する湿式集塵装置とを接続する排気ガスダクトの、該排気ガスに含まれるばいじんによる閉塞を防止する方法であって、
   該排気ガスが該排気ガスダクト内を通過する間、該排気ガスダクトの内壁に洗浄水を流す工程
   を含むことを特徴とする方法。
2. 洗浄水を、排気ガスダクトに設けたノズルから供給する、請求項１に記載の方法。
3. 排気ガスダクト内を通過する排気ガス量１Ｎｍ³／時間あたり、１ｋｇ／時間〜１００ｋｇ／時間の洗浄水を該排気ガスダクトへ供給する、請求項１に記載の方法。
4. 湿式集塵装置がベンチュリスクラバーである、請求項１に記載の方法。
5. 洗浄水が、湿式集塵装置排水の再利用水である、請求項１に記載の方法。
6. 洗浄水のｐＨが７〜１１である、請求項５に記載の方法。
7. 廃棄物処理炉と、該廃棄物処理炉からの排気ガスを処理する湿式集塵装置とを接続する排気ガスダクトであって、
   該ダクトの内壁へ洗浄水を供給するノズルを有することを特徴とするダクト。
8. 廃棄物処理炉のガス取り出し口に接続されかつ水平方向よりも上向きのダクト部分と、湿式集塵装置に接続されかつ水平方向よりも下向きのダクト部分とからなる、請求項７に記載の排気ガスダクト。
9. 廃棄物処理炉のガス取り出し口に接続されかつ水平方向よりも上向きのダクト部分に、機械的なばいじん堆積防止手段を有する、請求項８に記載の排気ガスダクト。

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