JP2016140798A - 排ガス処理方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】一次燃焼によって生成した一次焼却灰から消石灰を生成して該消石灰を排ガスの流れに乗せて確実にバグフィルタへと供給することができるとともに、酸性ガスとの反応効率を良好なものとすることができ、これによって消石灰を別途用意して使用する必要がなくなる、あるいは消石灰を別途用意して使用する必要があってもその使用量を大幅に削減することができる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】一次焼却灰を静置して消石灰を析出し、析出された消石灰を粒径選別により分離回収し、分離回収された消石灰を消石灰吹込装置１４を用いてバグフィルタ５の上流側に吹き込むことにより、該消石灰を排ガス流れに乗せてバグフィルタ５へと供給するものとする。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばごみ焼却施設において排ガス中のダストをバグフィルタで除去するとともに、排ガス中の酸性ガスと消石灰とを反応させて除去するようにした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。

例えば図３（ａ）に示されるごみ焼却施設１０１は、カルシウム成分を含有するごみ（被燃焼物）を燃焼させる焼却炉１０２と、この焼却炉１０２での燃焼に伴い発生した排ガスを処理する排ガス処理システム１０３とを備えている。

焼却炉１０２では、一次燃焼によるごみの燃焼によって、一次焼却灰が生成される。また、焼却炉１０２では、一次燃焼でごみが完全に燃焼することが少ないため、二次燃焼空気を吹き込んで未燃焼の燃焼ガスを再度燃焼（二次燃焼）させ、燃焼ガスが排ガスとして下流側へと送り出される。

排ガス処理システム１０３は、主として減温塔１０４、バグフィルタ１０５、触媒脱硝塔１０６および煙突１０７を備えてなり、焼却炉１０２からの排ガスを、図示されない誘引ファンによる気流によって減温塔１０４に送り込み、減温塔１０４で所定温度以下に減温した排ガスを、ダクト１０８を介してバグフィルタ１０５に送り込み、バグフィルタ１０５内のろ布のろ過作用で排ガス中のダストを除去し、ダストが除去された排ガスを触媒脱硝塔１０６に送り込み、触媒脱硝塔１０６で窒素酸化物を除去した後の排ガスを煙突１０７から外部へと排気するようにされている。

従来、上記の排ガス処理システム１０３においては、排ガス中に含まれる酸性ガスを除去するために、減温塔１０４とバグフィルタ１０５とを繋ぐダクト１０８の内部に消石灰を吹き込み、排ガス中の酸性ガスと消石灰とを反応させて、酸性ガスを除去するようにされている。

しかし、上記の排ガス処理システム１０３では、別途用意した消石灰をダクト１０８に吹き込むようにしているため、消石灰の購入費が嵩むという問題がある。

そこで、このような問題を解決し得るものが、例えば特許文献１にて提案されている。

特開平７−１３９７１９号公報

特許文献１には、消石灰の代替、あるいは消石灰の使用量低減を図るようにした焼却炉の排ガス処理装置が開示されている。
図３（ｂ）に示されるように、特許文献１に係る排ガス処理装置は、被燃焼物を燃焼させる一次燃焼部１１１と、該一次燃焼部１１１に接続され燃焼ガス中の未燃分を二次空気を吹き込んで燃焼させる二次燃焼部１１２とを有する焼却炉１１０の排ガスを処理する装置である。この排ガス処理装置は、二次燃焼部１１２の上部に接続され排ガスを外方に導く排ガス移送管１１３と、二次燃焼部１１２の下部に接続され焼却灰を移送する粉体移送手段１１４と、排ガス移送管１１３の途中でバグフィルタ等の排ガス処理系１１６の上流側に介在状態に設けられかつ粉体移送手段１１４からの焼却灰を導入して排ガスと接触させる反応部１１５とを備えてなり、排ガス中の硫黄酸化物や塩化水素等を焼却灰に吸着除去させることにより、消石灰の代替を図り、かつ消石灰を使用する場合にあってもその消費量を低減することができる。

上記のように、消石灰に代えて焼却灰を用いることにより酸性ガスを除去する技術思想は特許文献１にて既に知られていると言える。

しかしながら、図３（ａ）に示される排ガス処理システム１０３に特許文献１の技術思想を適用した場合、すなわちダクト１０８の内部に吹き込む消石灰に代えて、焼却炉１０２からの一次焼却灰を用いた場合には、以下の（１），（２）のような問題点が生じる。
（１）一次焼却灰は、塊状のものや、大小様々な粒径のものが混在しているため、一次焼却灰に対し何らの前処理も行わなければ、塊状の一次焼却灰は、ダクト１０８の内部に吹き込むことすら難しく、また大小様々な粒径のものをダクト１０８の内部に吹き込むと、小粒径の一次焼却灰は、排ガスの流れに乗せてバグフィルタ１０５へと供給することができるものの、大粒径の一次焼却灰は、バグフィルタ１０５に到達する前のダクト１０８の途中で落下・堆積し、ダクト１０８を閉塞させる恐れがある。
（２）小粒径の一次焼却灰は、比表面積が大きいので、酸性ガスとの反応効率が良好であるのに対し、大粒径の一次焼却灰は、小粒径の一次焼却灰と比べて比表面積が小さいので、酸性ガスとの反応効率が悪く、たとえ大粒径の一次焼却灰をバグフィルタ１０５へと供給することができても、酸性ガスを効率良く除去することができない。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、一次燃焼によって生成した一次焼却灰から消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）を生成して該消石灰を排ガスの流れに乗せて確実にバグフィルタへと供給することができるとともに、酸性ガスとの反応効率を良好なものとすることができ、これによって消石灰を別途用意して使用する必要がなくなる、あるいは消石灰を別途用意して使用する必要があってもその使用量を大幅に削減することができる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発明による排ガス処理方法は、
カルシウム成分を含有する被燃焼物を焼却炉で燃焼させるに伴い発生した排ガスを、前記焼却炉の下流側に設置されたバグフィルタに送り込んでその排ガス中のダストを除去するようにした排ガス処理方法において、
前記焼却炉での一次燃焼による前記被燃焼物の燃焼によって生成した一次焼却灰を静置して消石灰を析出する静置工程と、
前記静置工程によって析出された消石灰を粒径選別により分離回収する分級工程と、
前記分級工程によって分離回収された消石灰を前記バグフィルタの上流側に吹き込むことにより、該消石灰を排ガス流れに乗せて前記バグフィルタへと供給する消石灰供給工程と、
を含むことを特徴とするものである。

第１発明において、前記静置工程の前に、前記一次焼却灰に対し加水または加湿を行う前処理工程を実施するのが好ましい（第２発明）。

第１発明または第２発明において、前記静置工程の後に、前記一次焼却灰に対し乾燥または冷却を行う後処理工程を実施するのが好ましい（第３発明）。

次に、第４発明による排ガス処理システムは、
カルシウム成分を含有する被燃焼物を焼却炉で燃焼させるに伴い発生した排ガスを、前記焼却炉の下流側に設置されたバグフィルタに送り込んでその排ガス中のダストを除去するようにした排ガス処理システムにおいて、
前記焼却炉での一次燃焼による前記被燃焼物の燃焼によって生成した一次焼却灰を静置して消石灰を析出する静置手段と、
前記静置手段によって析出された消石灰を粒径選別により分離回収する分級機と、
前記分級機によって分離回収された消石灰を前記バグフィルタの上流側に吹き込む消石灰吹込装置とを備え、
前記消石灰吹込装置によって吹き込まれた消石灰を排ガス流れに乗せて前記バグフィルタへと供給するようにしたことを特徴とするものである。

第４発明において、前記静置手段で静置する前の前記一次焼却灰に対し加水または加湿を行う前処理手段を設けるのが好ましい（第５発明）。

第４発明または第５発明において、前記静置手段で静置した後の前記一次焼却灰に対し乾燥または冷却を行う後処理手段を設けるのが好ましい（第６発明）。

第１発明および第４発明においては、焼却炉での一次燃焼による被燃焼物の燃焼によって生成した一次焼却灰が静置されることによって消石灰が析出され、この析出された消石灰が粒径選別によって分離回収される。ここで、分離回収された消石灰は、静置された一次焼却灰に浸み込んだ例えば大気中の水分が蒸発する際に石灰分（ＣａＯ）とともに一次焼却灰の表面に染み出して細かい粉状に固まったものであるから、小粒径のものであり、排ガスの流れに乗り易くて比表面積が大きいものである。そして、この分離回収された消石灰が排ガス流れに乗ってバグフィルタへと供給される。したがって、一次燃焼によって生成した一次焼却灰から消石灰を生成して該消石灰を排ガスの流れに乗せて確実にバグフィルタへと供給することができるとともに、酸性ガスとの反応効率を良好なものとすることができ、これによって消石灰を別途用意して使用する必要がなくなる、あるいは消石灰を別途用意して使用する必要があってもその使用量を大幅に削減することができる。

第２発明および第５発明の構成を採用することにより、消石灰の析出を促進させることができる。

第３発明および第６発明の構成を採用することにより、消石灰の析出をより促進させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る排ガス処理システムを具備するごみ焼却施設の概略システム構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る排ガス処理システムを具備するごみ焼却施設の概略システム構成図である。 従来技術の説明図である。

次に、本発明による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。以下の説明は、ごみ焼却施設での排ガス処理に本発明が適用された例であるが、これに限定されるものではない。

〔第１の実施形態〕
図１には、本発明の第１の実施形態に係る排ガス処理システムを具備するごみ焼却施設の概略システム構成図が示されている。

＜ごみ焼却施設の概略説明＞
図１に示されるごみ焼却施設１Ａは、カルシウム成分を含有するごみ（被燃焼物）を燃焼させる焼却炉２と、この焼却炉２での燃焼に伴い発生した排ガスを処理する排ガス処理システム３Ａとを備えている。

焼却炉２では、一次燃焼によるごみの燃焼によって、一次焼却灰が生成される。また、焼却炉２では、一次燃焼でごみが完全に燃焼することが少ないため、二次燃焼空気を吹き込んで未燃焼の燃焼ガスを再度燃焼（二次燃焼）させ、燃焼ガスが排ガスとして下流側へと送り出される。

＜排ガス処理システムの説明＞
排ガス処理システム３Ａは、主として減温塔４、バグフィルタ５、触媒脱硝塔６および煙突７を備えてなり、焼却炉２からの排ガスを、図示されない誘引ファンによる気流によって減温塔４に送り込み、減温塔４で所定温度以下に減温した排ガスを、ダクト８を介してバグフィルタ５に送り込み、バグフィルタ５内のろ布のろ過作用で排ガス中のダストを除去し、ダストが除去された排ガスを触媒脱硝塔６に送り込み、触媒脱硝塔６で窒素酸化物を除去した後の排ガスを煙突７から外部へと排気するようにされている。

上記の排ガス処理システム３Ａは、更に、粗物選別機１１、静置手段１２、分級機１３および消石灰吹込装置１４を備えている。

＜粗物選別機（粗物選別工程）の説明＞
粗物選別機１１は、焼却炉２からベルトコンベヤ等の搬送装置によって送られてくる一次焼却灰の中から金属や岩石などの比較的大きな異物を取り除く粗物選別工程を実施するためのもので、例えばスクリーン式、風力式、比重式、磁力式等の公知の選別機を用いることができる。
この粗物選別機１１で異物が取り除かれた後の一次焼却灰は、静置手段１２へと送られる。

＜静置手段（静置工程）の説明＞
静置手段１２は、粗物選別機１１で異物が取り除かれた粒径が数ｍｍ程度の一次焼却灰を静止した状態に置く静置工程を実施するためのものである。
静置手段１２においては、一次焼却灰を静止した状態に置くことにより、一次焼却灰に例えば大気中の水分が徐々に浸み込み、浸み込んだ水分が蒸発する際に石灰分（ＣａＯ）とともに一次焼却灰の表面に染み出して細かい粉状に固まるという消石灰の析出現象が生じる。
静置手段１２の例としては、短期間であれば例えばベルトコンベヤ等の搬送装置、１日程度であれば所定の貯留容量を有するサイロ、１週間以上の長期間であれば一次焼却灰の置き場として適当な所定広さのヤードなどを好適に用いることができる。
なお、サイロでは、消石灰が析出された一次焼却灰を分級機１３へと送るために、ベルトコンベヤ等の搬送装置に積み替える必要がある。そこで、静置手段１２として、粗物選別機１１と分級機１３との間に配設され、一次焼却灰を載置可能な無端状の搬送ベルトを周回運動させるようにした焼却灰コンベヤを採用することにより、搬送ベルト上に載置された一次焼却灰から消石灰を析出することができるのは勿論のこと、消石灰が析出された一次焼却灰を積み替え等の手間かけることなくそのまま分級機１３へと搬送することができる。

＜分級機（分級工程）の説明＞
分級機１３は、静置手段１２による静置工程によって一次焼却灰から析出された消石灰（粒径１００μｍ以下程度）を粒径選別により分離回収する分級工程を実施するためのものである。
なお、析出された消石灰は、前述したように一次焼却灰に浸み込んだ水分が蒸発する際に石灰分（ＣａＯ）とともに一次焼却灰の表面に染み出して細かい粉状に固まったものであるから、小粒径のものであり、粒子が細かいほど排ガスの流れに乗り易く、酸性ガスとの反応効率も良いが、粒径が小さすぎると、バグフィルタ５のろ布の目詰まりを引き起こす原因となることがあり、粒径が大きくなるにつれて、排ガス流れにうまく乗れないことがあるため、分級機１３による分級によって粒径が５μｍ〜２０μｍの範囲で選別するのが好ましい。

分級機１３としては、例えば公知のスクリーン分級機や風力分級機を採用することができる。
スクリーン分級機としては、例えば、振動源を用いて共振により直進振動を発生させ、重力で網を通過させる振動スクリーン式のものや、下部モータの偏心振動により被処理物を流動させ、重力で網を通過させる振動篩式のもの、３または４の偏心軸を付けて同調回転させ、円周運動により被処理物を流動させて網を通過させるロータリシフタ式のもの、内部の撹拌羽根の押出しにより、強制的に網を通過させる撹拌篩式のものなどが挙げられる。
一方、風力分級機としては、例えば、内部ロータにより遠心力を発生させ、微粉のみ外部ブロアにより吸引させて分級する強制遠心分離式のものや、内部ロータにより風を循環させ、被処理物の比重差によって分級する比重選別式のもの、被処理物を気流に乗せて管内に投入し、慣性と気流の抵抗を利用して、被処理物の飛行軌跡の違いにより分級する重力慣性分離式のものなどが挙げられる。

＜消石灰吹込装置（消石灰供給工程）の説明＞
分級機１３によって分離回収された消石灰は、消石灰吹込装置１４によってバグフィルタ５の上流側に吹き込まれる。
消石灰吹込装置１４としては、例えば、押込み気流を発生させるブロワ１５と、分級機１３にて分離回収された消石灰を貯留するサイロ１６と、ブロワ１５とダクト８とを接続する粉体輸送管１７と、サイロ１６に貯留されている消石灰を粉体輸送管１７内へと供給可能にそれらサイロ１６と粉体輸送管１７との間に介設されるフィーダ１８とを備え、ブロワ１５の作動によってダクト８へと向かう押込み気流を粉体輸送管１７内に発生させながらサイロ１６内に貯留されている消石灰をフィーダ１８によって粉体輸送管１７内へと供給することにより、消石灰が粉体輸送管１７内の押込み気流によって運ばれてダクト８内に吹き込むことができる構成のものを用いることができる。
この消石灰吹込装置１４を用いて消石灰をダクト８内へと吹き込むことにより、該消石灰を排ガス流れに乗せてバグフィルタ５へと供給する消石灰供給工程が実施される。

＜第１の実施形態の作用効果の説明＞
以上に述べたように構成される排ガス処理システム３Ａにおいては、焼却炉２での一次燃焼による被燃焼物の燃焼によって生成した一次焼却灰が静置手段１２によって静置されることによって消石灰が析出され、この析出された消石灰が分級機１３による粒径選別によって分離回収される。ここで、分離回収された消石灰は、静置された一次焼却灰に浸み込んだ例えば大気中の水分が蒸発する際に石灰分（ＣａＯ）とともに一次焼却灰の表面に染み出して細かい粉状に固まったものであるから、小粒径のものであり、排ガスの流れに乗り易くて比表面積が大きいものである。そして、この分離回収された消石灰が消石灰吹込装置１４でバグフィルタ５の上流側に吹き込まれることによって排ガス流れに乗ってバグフィルタ５へと供給される。したがって、一次燃焼によって生成した一次焼却灰から消石灰を生成して該消石灰を排ガスの流れに乗せて確実にバグフィルタ５へと供給することができるとともに、酸性ガスとの反応効率を良好なものとすることができ、これによって消石灰を別途用意して使用する必要がなくなる、あるいは消石灰を別途用意して使用する必要があってもその使用量を大幅に削減することができる。

〔第２の実施形態〕
図２には、本発明の第２の実施形態に係る排ガス処理システムを具備するごみ焼却施設の概略システム構成図が示されている。
なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一または同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとする。

＜排ガス処理システムの説明＞
第２の実施形態の排ガス処理システム３Ｂにおいては、第１の実施形態の排ガス処理システム３Ａにおける粗物選別機１１と静置手段１２との間に前処理手段２１が設けられるとともに、静置手段１２と分級機１３との間に後処理手段２２が設けられている。
前処理手段２１は、粗物選別機１１からの一次焼却灰に対し加水または加湿を行う前処理工程を実施するものである。前処理手段２１としては、例えば、一次焼却灰に対し水を霧状に噴霧する水噴霧器または一次焼却灰に対し水蒸気を噴射する水蒸気噴射器などが好適に用いられる。
一方、後処理手段２２は、静置手段１２で消石灰が析出された状態の一次焼却灰に対し乾燥または冷却を行う後処理工程を実施するものである。後処理手段２２としては、公知の乾燥機や冷却装置を用いることができる。

＜第２の実施形態の作用効果の説明＞
以上に述べたような排ガス処理システム３Ｂによれば、第１の実施形態の排ガス処理システム３Ａと同様の作用効果を得ることができるのは言うまでもない。
さらに、本実施形態の排ガス処理システム３Ｂによれば、消石灰析出前の一次焼却灰に対する前処理手段２１による加水または加湿によって一次焼却灰に含まれる石灰分（ＣａＯ）と水との反応が積極的に行われるので、静置手段１２による静置工程での消石灰の析出を促進させることができる。また、静置工程を経た一次焼却灰に対する後処理手段２２による乾燥または冷却によって、消石灰の析出を更に促進させることができる。したがって、消石灰を短時間で効率良く生成することができる。

以上、本発明の排ガス処理方法およびそのシステムについて、複数の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、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、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。

本発明の排ガス処理方法およびそのシステムは、一次燃焼によって生成した一次焼却灰から消石灰を生成して該消石灰を排ガスの流れに乗せて確実にバグフィルタへと供給することができるとともに、酸性ガスとの反応効率を良好なものとすることができ、これによって消石灰を別途用意して使用する必要がなくなる、あるいは消石灰を別途用意して使用する必要があってもその使用量を大幅に削減することができるという特性を有していることから、例えばごみ焼却施設や発電所、各種工業炉等における排ガス中の酸性ガスの除去の用途に好適に用いることができる。

１Ａ，１Ｂ ごみ焼却施設
２ 焼却炉
３Ａ，３Ｂ 排ガス処理システム
５ バグフィルタ
１１ 粗物選別機
１２ 静置手段
１３ 分級機
１４ 消石灰吹込装置
２１ 前処理手段
２２ 後処理手段

Claims (6)

1. カルシウム成分を含有する被燃焼物を焼却炉で燃焼させるに伴い発生した排ガスを、前記焼却炉の下流側に設置されたバグフィルタに送り込んでその排ガス中のダストを除去するようにした排ガス処理方法において、
   前記焼却炉での一次燃焼による前記被燃焼物の燃焼によって生成した一次焼却灰を静置して消石灰を析出する静置工程と、
   前記静置工程によって析出された消石灰を粒径選別により分離回収する分級工程と、
   前記分級工程によって分離回収された消石灰を前記バグフィルタの上流側に吹き込むことにより、該消石灰を排ガス流れに乗せて前記バグフィルタへと供給する消石灰供給工程と、
   を含むことを特徴とする排ガス処理方法。
2. 前記静置工程の前に、前記一次焼却灰に対し加水または加湿を行う前処理工程を実施することを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理方法。
3. 前記静置工程の後に、前記一次焼却灰に対し乾燥または冷却を行う後処理工程を実施することを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス処理方法。
4. カルシウム成分を含有する被燃焼物を焼却炉で燃焼させるに伴い発生した排ガスを、前記焼却炉の下流側に設置されたバグフィルタに送り込んでその排ガス中のダストを除去するようにした排ガス処理システムにおいて、
   前記焼却炉での一次燃焼による前記被燃焼物の燃焼によって生成した一次焼却灰を静置して消石灰を析出する静置手段と、
   前記静置手段によって析出された消石灰を粒径選別により分離回収する分級機と、
   前記分級機によって分離回収された消石灰を前記バグフィルタの上流側に吹き込む消石灰吹込装置とを備え、
   前記消石灰吹込装置によって吹き込まれた消石灰を排ガス流れに乗せて前記バグフィルタへと供給するようにしたことを特徴とする排ガス処理システム。
5. 前記静置手段で静置する前の前記一次焼却灰に対し加水または加湿を行う前処理手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理システム。
6. 前記静置手段で静置した後の前記一次焼却灰に対し乾燥または冷却を行う後処理手段を設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の排ガス処理システム。
   
   

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