JP2013107023A - 廃棄物焼却炉の排ガス処理方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス規制値に応じて必要量だけを効率良く脱硝処理することができ、しかも従来の触媒脱硝法では必要とされていた排ガス加熱装置を省略することができるとともに、触媒脱硝装置のコンパクト化を図ることができる廃棄物焼却炉の排ガス処理方法およびそのシステムを提供する。
【解決手段】廃棄物を焼却処理する焼却炉２で発生した排ガスの一部を３００℃程度の温度域から分岐管路１０を通じて引き抜いて触媒脱硝装置１２で脱硝処理するものとする。触媒脱硝装置１２の上流に、分岐管路１０によって引き抜かれた排ガス中に含まれるダストを除去する集塵装置１１が設けられるのがよい。また、触媒脱硝装置１２によって脱硝処理された排ガスの余熱を用いてボイラ３への給水を加熱する第２のエコノマイザ１３が設けられるのがよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物を焼却処理する廃棄物焼却炉の排ガス処理方法およびそのシステムに関するものである。

従来の廃棄物焼却処理施設として、例えば図２に示されるようなものがある。
この図２に示される廃棄物焼却処理施設５１において、廃棄物を焼却処理する焼却炉５２で発生した排ガスは、ボイラ５３での熱交換に供されるとともに、エコノマイザ５４でのボイラ５３への給水の加熱に供された後に、減温塔５５で所定温度まで冷却されてからバグフィルタを用いた集塵装置５６に送られる。この集塵装置５６でダストが除去された排ガスは、排ガス加熱装置５７で加熱された後に触媒脱硝装置５８に送られる。この触媒脱硝装置５８で脱硝処理された排ガスは、誘引通風機（図示省略）により、煙突５９を介して系外に排出される。
なお、この種の廃棄物焼却処理施設は、例えば特許文献１にて知られている

特開２００４−３０９０７９号公報

この廃棄物焼却処理施設５１において、焼却炉５２からの排ガスには、廃棄物に含まれる灰分や塩素、硫黄等に由来するダスト、ＨＣｌ、ＳＯｘ、ダイオキシン類等の有害物質が含まれる。そのため、集塵装置５６でダストを除去し、アルカリ剤（消石灰が主流）を集塵装置５６の上流に吹き込むことで、ＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスをガス中や集塵装置５６のバグフィルタ（ろ布）上で反応させて無害化を図ったり、活性炭を集塵装置５６の上流に吹き込むことで、ダイオキシン類の除去を行ったりしている。
ろ布の性質上（ＰＴＦＥ繊維やガラス繊維等が使用される）耐熱性は２００℃程度までであり、また、ＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスと消石灰の反応も温度依存性が高く、排ガス温度が低いほど効率的であるので、機器の腐食対策等を考慮し１５０℃程度の排ガス温度となるように設計される。

さらに、この廃棄物焼却処理施設５１においては、焼却炉５２からの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するために、排ガス加熱装置５７と触媒脱硝装置５８とが組み込まれる。
排ガス加熱装置５７は、集塵装置５６からの１５０℃程度の排ガスを２１０℃程度にまで加熱するものであり、熱源としてはボイラ付き廃棄物焼却処理施設５１の場合にはボイラ５３からの過熱蒸気（４００℃または３００℃）が使用される。
触媒脱硝装置５８は、触媒上でアンモニア（ＮＨ_３）とＮＯｘの反応を起こさせ、ＮＯｘをＮ_２とＨ_２Ｏに分解する装置であるが、分解率は反応温度に大きく依存するため、排ガス温度を少なくとも２００℃以上に保つ必要がある。

なお、上記の廃棄物焼却処理施設５１において、排ガス処理経路途中に排ガス加熱装置５７と触媒脱硝装置５８とを組み込んで脱硝処理する触媒脱硝法以外に、アンモニアまたは尿素を焼却炉５２内の例えば８５０℃域に吹き込んで脱硝処理する無触媒脱硝法を採用する態様もある。

しかしながら、従来の廃棄物焼却処理施設５１における排ガス処理システムでは、以下のような問題点がある。
（１）無触媒脱硝法では脱硝処理の効率が低いために使用する薬品量が多く、また未反応のアンモニアが塩化水素と反応して白煙（紫煙）が発生する恐れがある。
（２）触媒脱硝装置５８での触媒脱硝反応は温度依存性が高く温度を下げるわけにはいかないため、触媒脱硝装置５８に導入される排ガスを２１０℃程度まで加熱する排ガス加熱装置５７が必要となり、設備費が高くなる。
（３）排ガス加熱装置５７で使用される熱源のエネルギーは損出エネルギーとなり、例えば発電効率の低下の原因になる。
（４）触媒脱硝装置５８として、焼却炉５２からの排ガスの全量を処理する大容量のものが必要となり、設備費が高くなる。
（５）ダイオキシン類除去のための活性炭の使用量が多くなり、運転費が高くなる。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、排ガス規制値に応じて必要量だけを効率良く脱硝処理することができ、しかも従来の触媒脱硝法では必要とされていた排ガス加熱装置を省略することができるとともに、触媒脱硝装置のコンパクト化を図ることができる廃棄物焼却炉の排ガス処理方法およびそのシステムを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、第１発明による廃棄物焼却炉の排ガス処理方法は、
廃棄物を焼却処理する焼却炉で発生した排ガスの一部を２００℃超の温度域から引き抜いて脱硝処理することを特徴とするものである。

次に、第２発明による廃棄物焼却炉の排ガス処理システムは、
廃棄物を焼却処理する焼却炉で発生した排ガスの一部を２００℃超の温度域から引き抜く分岐管路と、この分岐管路によって引き抜かれた排ガスを脱硝処理する触媒脱硝装置とを備えることを特徴とするものである。

第２発明において、前記触媒脱硝装置の上流に、前記分岐管路によって引き抜かれた排ガス中に含まれるダストを除去する集塵装置が設けられるのが好ましい（第３発明）。

第２発明または第３発明において、前記焼却炉には、排ガスの熱回収を行うボイラが付設され、前記触媒脱硝装置によって脱硝処理された排ガスの余熱を用いて前記ボイラへの給水を加熱するエコノマイザが設けられるのが好ましい（第４発明）。

本発明においては、焼却炉で発生した排ガスの一部が２００℃超の温度域（好ましくは３００℃域）から排ガス規制値に応じて必要量だけ引き抜かれて触媒脱硝装置で脱硝処理される。これにより、排ガス規制値に応じて必要量だけを効率良く脱硝処理することができるとともに、触媒脱硝装置のコンパクト化を図ることができる。
また、２００℃超の温度域から引き抜かれた排ガスが触媒脱硝装置に導入されて脱硝処理されるので、従来、触媒脱硝装置に導入される前の排ガスを加熱していた排ガス加熱装置が不要になる。

本発明の一実施形態に係る排ガス処理システムを備えた廃棄物焼却処理施設の概略システム構成図 従来の排ガス処理システムを備えた廃棄物焼却処理施設の概略システム構成図

次に、本発明による廃棄物焼却炉の排ガス処理方法およびそのシステムの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜廃棄物焼却処理施設の概略構成の説明＞
図１に示される廃棄物焼却処理施設１において、廃棄物は焼却炉２で燃焼される。この焼却炉２での廃棄物の燃焼に伴い発生する排ガスは、ボイラ３での熱交換に供されるとともに、第１のエコノマイザ４でのボイラ３への給水の加熱に供された後に、減温塔５で所定温度まで冷却されてからバグフィルタを用いた集塵装置６に送られる。この集塵装置６でダストが除去された排ガスは、誘引通風機７により、煙突８を介して系外に排出される。
なお、集塵装置６の上流側には、酸性ガス処理薬剤（例えば、消石灰）が吹き込まれており、ＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスをガス中や集塵装置６のバグフィルタ（ろ布）上で反応させて無害化を図っている。

＜分岐管路の説明＞
ボイラ３の排ガス出口部分の管路９においては、３００℃程度の排ガスが流通されている。この管路９には、焼却炉２で発生した排ガスの一部を３００℃の温度域から引き抜く分岐管路１０が接続されている。

＜分岐管路上の設置機器の説明＞
分岐管路１０上には、排ガス流れの上流側から下流側に向けて順に、集塵装置１１、触媒脱硝装置１２および第２のエコノマイザ１３がそれぞれ設置されている。

＜集塵装置の説明＞
集塵装置１１は、耐熱性・耐薬品性に優れるセラミックフィルタを用いたもので、分岐管路１０によって引き抜かれた比較的高温（３００℃程度）の排ガス中に含まれるダストを効果的に除去する機能を有している。この集塵装置１１によってダストが除去された排ガスは、触媒脱硝装置１２に導入される。

＜触媒脱硝装置の説明＞
触媒脱硝装置１２は、装置の上流において吹き込まれたアンモニア（ＮＨ_３）と装置内に導入された排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）との反応を触媒上で起こさせ、ＮＯｘをＮ_２とＨ_２Ｏに分解する装置である。分解率は反応温度に大きく依存するため、排ガス温度を少なくとも２００℃以上に保つ必要があるが、この触媒脱硝装置１２に導入される排ガスの温度は３００℃程度であるので、高効率でＮＯｘをＮ_２とＨ_２Ｏに分解することができる。

＜エコノマイザの説明＞
本実施形態においては、ボイラ３への給水を加熱する手段として、第１のエコノマイザ４と第２のエコノマイザ１３とが設けられている。
給水ポンプ１４によって第１のエコノマイザ４に送られた水は、ボイラ３での熱交換に供された排ガスの余熱で加熱された後、蒸気ドラム１５に送られる。一方、給水ポンプ１４によって第２のエコノマイザ１３に送られた水は、触媒脱硝装置１２によって脱硝処理された排ガスの余熱で加熱された後、蒸気ドラム１５に送られる。
なお、この第２のエコノマイザ１３でボイラ３への給水の加熱に供された排ガスは、誘引通風機７により、煙突８を介して系外に排出される。

＜作用効果の説明＞
本実施形態においては、焼却炉２で発生した排ガスの一部が、ボイラ３の排ガス出口部分における３００℃の温度域の管路９に接続される分岐管路１０を通して、排ガス規制値に応じて必要量だけ引き抜かれる。なお、分岐管路１０を通して引き抜く排ガス量は、排ガス規制値によって変わるが、概ね全排ガス量の２０〜５０％である。

分岐管路１０を通して引き抜かれた排ガスは、集塵装置１１でダストが除去された後、触媒脱硝装置１２に導入されてＮＯｘとダイオキシン類が分解除去される。ここでは、触媒活性の高い３００℃域での反応であるため、ＮＯｘやダイオキシン類をほぼ１００％分解除去することができる。こうして、排ガス規制値に応じて必要量だけを効率良く脱硝・無害化処理することができる。
ここで、例えば、ＮＯｘを６０ｐｐｍまで下げるには、分岐管路１０による分岐排ガス量を全排ガス量の５０％とし、ＮＯｘを１００ｐｐｍまで下げるためには、分岐管路１０による分岐排ガス量を全排ガス量の２０％とすればよい。この場合、焼却炉２からボイラ３、第１のエコノマイザ４、減温塔５、集塵装置６に至る設備は、分岐排ガス量が全排ガス量の５０％のときには、全排ガス量の５０％を処理することができる容量のものでよく、分岐排ガス量が全排ガス量の２０％のときには、全排ガス量の８０％を処理することができる容量のものでよいことになる。

また、焼却炉２で発生した排ガスの一部のみが触媒脱硝装置１２に導入されるので、触媒脱硝装置１２としては排ガスの一部のみを脱硝処理することができる能力のものでよく、装置のコンパクト化を図ることができる。
また、３００℃の温度域から引き抜かれた排ガスが触媒脱硝装置１２に導入されて脱硝処理されるので、従来、触媒脱硝装置５８に導入される前の排ガスを加熱していた排ガス加熱装置５７が不要になる。

また、第２のエコノマイザ１３に導入される排ガスは、集塵装置１１による除塵処理によってダストが無い条件となるので、第２のエコノマイザ１３として、フィンチューブを用いたコンパクトな構成のものを採用することができる。

なお、ＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスは、規制値に応じて、焼却炉２からボイラ３、第１のエコノマイザ４、減温塔５、集塵装置６に至るメインラインと、分岐管路１０から集塵装置１１、触媒脱硝装置１２、第２のエコノマイザ１３に至る分岐ラインとのうちのいずれか、あるいは両方で処理することができるが、分岐ラインで処理する場合は、酸性ガス処理薬剤として例えば重曹を用いるのが好ましい。
また、分岐ラインのＮＯｘ、ダイオキシン類はほぼ完全に分解することができるので、メインラインにおいて集塵装置６の上流側に吹き込む活性炭量を低減することができる。

以上、本発明の廃棄物焼却炉の排ガス処理方法およびそのシステムについて、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本実施形態においては、焼却炉２で発生した排ガスの一部を３００℃の温度域から引き抜いて触媒脱硝装置１２に導入するようにしたが、これに限定されるものではなく、焼却炉２で発生した排ガスの一部を３００℃超の温度域から引き抜いて触媒脱硝装置１２に導入するようにしてもよい。また、触媒脱硝装置１２でのＮＯｘの分解率の観点上、触媒脱硝装置１２に導入される排ガスの温度が少なくとも２００℃以上に保たれればよいため、焼却炉２で発生した排ガスの一部を２００℃超〜３００℃未満の温度域から引き抜いて触媒脱硝装置１２に導入するようにしてもよい。

本発明の廃棄物焼却炉の排ガス処理方法およびそのシステムは、排ガス規制値に応じて必要量だけを効率良く脱硝処理することができ、しかも従来の触媒脱硝法では必要とされていた排ガス加熱装置を省略することができるとともに、触媒脱硝装置のコンパクト化を図ることができるという特性を有していることから、一般廃棄物や産業廃棄物を焼却処理する廃棄物焼却炉の排ガスの処理の用途に好適に用いることができる。

１ 廃棄物焼却処理施設
２ 焼却炉
３ ボイラ
４ 第１のエコノマイザ
５ 減温塔
６ 集塵装置
７ 誘引通風機
８ 煙突
１０ 分岐管路
１１ 集塵装置
１２ 触媒脱硝装置
１３ 第２のエコノマイザ

Claims (4)

1. 廃棄物を焼却処理する焼却炉で発生した排ガスの一部を２００℃超の温度域から引き抜いて脱硝処理することを特徴とする廃棄物焼却炉の排ガス処理方法。
2. 廃棄物を焼却処理する焼却炉で発生した排ガスの一部を２００℃超の温度域から引き抜く分岐管路と、この分岐管路によって引き抜かれた排ガスを脱硝処理する触媒脱硝装置とを備えることを特徴とする廃棄物焼却炉の排ガス処理システム。
3. 前記触媒脱硝装置の上流に、前記分岐管路によって引き抜かれた排ガス中に含まれるダストを除去する集塵装置が設けられる請求項２に記載の廃棄物焼却炉の排ガス処理システム。
4. 前記焼却炉には、排ガスの熱回収を行うボイラが付設され、
   前記触媒脱硝装置によって脱硝処理された排ガスの余熱を用いて前記ボイラへの給水を加熱するエコノマイザが設けられる請求項２または３に記載の廃棄物焼却炉の排ガス処理システム。

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