JP3534702B2 - 有機廃水の蒸発蓄熱焼却システム - Google Patents
有機廃水の蒸発蓄熱焼却システムInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は経済的に有機廃水及
び揮発性有機化合物を焼却できる装置及びその方法に係
り、特に廃水を蒸発させて発生する有機物を含有した廃
ガスを蓄熱式酸化炉で酸化させて有機物を除去する有機
廃水焼却装置に関する。
び揮発性有機化合物を焼却できる装置及びその方法に係
り、特に廃水を蒸発させて発生する有機物を含有した廃
ガスを蓄熱式酸化炉で酸化させて有機物を除去する有機
廃水焼却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、炭化水素化合物を総称する揮発
性有機化合物は化学工場、廃水処理場及び自動車工場で
塗装作業を行う時に発生する物質であって、オゾンのよ
うな光化学スモッグ及び地球温暖化と成層圏オゾン層破
壊の原因物質でもありまた発癌性物質であり、悪臭物質
として環境及び健康に悪影響を及ぼす。
性有機化合物は化学工場、廃水処理場及び自動車工場で
塗装作業を行う時に発生する物質であって、オゾンのよ
うな光化学スモッグ及び地球温暖化と成層圏オゾン層破
壊の原因物質でもありまた発癌性物質であり、悪臭物質
として環境及び健康に悪影響を及ぼす。
【０００３】現在知られた揮発性有機化合物の処理技術
は焼却法、吸着除去法、吸収法、冷却凝縮法、生物学的
処理及び分離膜技術などがあるが、特に蓄熱式酸化炉が
多く用いられている。
は焼却法、吸着除去法、吸収法、冷却凝縮法、生物学的
処理及び分離膜技術などがあるが、特に蓄熱式酸化炉が
多く用いられている。
【０００４】蓄熱式酸化炉(Regeneration Thermal Oxid
izer；以下RTOという)は揮発性有機化合物を含有した廃
ガスを焼却し、焼却する時に発生する熱をセラミック充
填材を通じて回収することによって運転コストを画期的
に縮められ、設置面積を最小化できる利点がある。RTO
の処理効率は９９%以上と非常に高く２次汚染要因が小
さいだけでなく、廃ガス中にvocの濃度が３００vppm以
上であれば、自体の燃焼熱を用いることによって補助燃
料が要らない。
izer；以下RTOという)は揮発性有機化合物を含有した廃
ガスを焼却し、焼却する時に発生する熱をセラミック充
填材を通じて回収することによって運転コストを画期的
に縮められ、設置面積を最小化できる利点がある。RTO
の処理効率は９９%以上と非常に高く２次汚染要因が小
さいだけでなく、廃ガス中にvocの濃度が３００vppm以
上であれば、自体の燃焼熱を用いることによって補助燃
料が要らない。
【０００５】RTOをより詳細に説明すれば、RTOは排ガス
の廃熱を最大限回収して吸入ガス予熱に用いるものであ
って、廃熱回収を極大化するために熱交換器を使用せず
に、セラミックを直接加熱及び冷却して再生する方法を
使用している。
の廃熱を最大限回収して吸入ガス予熱に用いるものであ
って、廃熱回収を極大化するために熱交換器を使用せず
に、セラミックを直接加熱及び冷却して再生する方法を
使用している。
【０００６】すなわち、ガス熱交換にチューブ型(Shell
&Tube type)または板型の一般熱交換器を使用する場
合、熱交換器の入口と出口のガス温度差が１００〜２０
０℃程度と使用温度範囲に制限があるが、セラミックの
場合は最高使用温度が９５０℃と非常に高く、再生時に
入口と出口のガス温度差を２０℃内外に縮めることがで
きて熱回収率が９８%程度となる。
&Tube type)または板型の一般熱交換器を使用する場
合、熱交換器の入口と出口のガス温度差が１００〜２０
０℃程度と使用温度範囲に制限があるが、セラミックの
場合は最高使用温度が９５０℃と非常に高く、再生時に
入口と出口のガス温度差を２０℃内外に縮めることがで
きて熱回収率が９８%程度となる。
【０００７】図１と図２は一般のRTOで順/逆方向運転状
態を示す状態図であって、運転初期にRTO内の左右側に
配置されたセラミック層１、２間に位置したファーネス
の温度を運転温度になるように加熱した後、廃ガスを投
入する。
態を示す状態図であって、運転初期にRTO内の左右側に
配置されたセラミック層１、２間に位置したファーネス
の温度を運転温度になるように加熱した後、廃ガスを投
入する。
【０００８】廃ガスはセラミック層１を通過しつつ酸化
炉温度まで予熱されることによって、廃ガスに含まれた
有機ガスは酸化し始め、適正な滞留時間を有してファー
ネス炉を通過すれば全ての有機物が約８００℃で酸化さ
れる。
炉温度まで予熱されることによって、廃ガスに含まれた
有機ガスは酸化し始め、適正な滞留時間を有してファー
ネス炉を通過すれば全ての有機物が約８００℃で酸化さ
れる。
【０００９】この時、処理された高温のガスはセラミッ
ク層２を通過しつつほとんど全ての熱を排出し、セラミ
ック層１の入口温度より１０〜３０℃高い温度まで冷却
される。
ク層２を通過しつつほとんど全ての熱を排出し、セラミ
ック層１の入口温度より１０〜３０℃高い温度まで冷却
される。
【００１０】この状態で一定時間経過すれば、ガス投入
流路を図２のように切替える。一定時間(約１.５〜３
分)間隔で図１と図２の切替運転を反復することによっ
てガス焼却に必要なエネルギーを最小化する。
流路を図２のように切替える。一定時間(約１.５〜３
分)間隔で図１と図２の切替運転を反復することによっ
てガス焼却に必要なエネルギーを最小化する。
【００１１】図１と図２のような装置を２ベッド型RTO
といい、２ベッド型RTOは経済的なシステムであるが、
弁切替時にRTOのセラミックに存在する未処理ガスと、R
TOのファーネスを迂回通過した未処理ガスが弁切替時に
一度に排出される短所があり、未処理ガスの排出によっ
て全体有機物の除去効率は約９５%である。
といい、２ベッド型RTOは経済的なシステムであるが、
弁切替時にRTOのセラミックに存在する未処理ガスと、R
TOのファーネスを迂回通過した未処理ガスが弁切替時に
一度に排出される短所があり、未処理ガスの排出によっ
て全体有機物の除去効率は約９５%である。
【００１２】未処理ガスを処理する方法には３ベッド型
RTOを使用したりガスバッファを使用する方法があり、
バッファを使用する場合は図３に示した通りである。す
なわち、焼却装置はRTO、ガスバッファ及びブロアより
構成される。
RTOを使用したりガスバッファを使用する方法があり、
バッファを使用する場合は図３に示した通りである。す
なわち、焼却装置はRTO、ガスバッファ及びブロアより
構成される。
【００１３】ここで、バッファ１２を使用した順方向運
転方法は次の通りである。工程から出るガスは、浄化さ
れていない廃ガスは弁５が開いた状態で２ベッド型RTO
の一方のセラミック層３に投入される。流入されたガス
は常温に、蓄熱セラミックにより酸化温度の８００℃ま
で加熱されつつ空気中に含まれた有機物が酸化する。酸
化後のガスは蓄熱セラミックの温度より約３０℃程度上
昇して８３０℃程度になり、この温度のガスは他方のセ
ラミック層４を通りつつ冷却され、大部分の熱はセラミ
ック層４に伝達されてセラミックの温度が上昇する。冷
却されたガスは弁８を通じてブロア１３を通過した後で
弁１０を通過して大気に放出される。
転方法は次の通りである。工程から出るガスは、浄化さ
れていない廃ガスは弁５が開いた状態で２ベッド型RTO
の一方のセラミック層３に投入される。流入されたガス
は常温に、蓄熱セラミックにより酸化温度の８００℃ま
で加熱されつつ空気中に含まれた有機物が酸化する。酸
化後のガスは蓄熱セラミックの温度より約３０℃程度上
昇して８３０℃程度になり、この温度のガスは他方のセ
ラミック層４を通りつつ冷却され、大部分の熱はセラミ
ック層４に伝達されてセラミックの温度が上昇する。冷
却されたガスは弁８を通じてブロア１３を通過した後で
弁１０を通過して大気に放出される。
【００１４】前記のように、順方向運転時に弁５、８は
開き、弁６、７は閉じられ、ガスバッファ先端のバッフ
ァ弁９は閉じられる。このような順方向運転を約２分間
持続すれば、セラミック層３のセラミックはガスを予熱
させることによって冷却され、セラミック層４は加熱さ
れたガスの熱を吸収してセラミックが加熱され、この状
態で逆方向運転のためのガス投入誘導を始める。
開き、弁６、７は閉じられ、ガスバッファ先端のバッフ
ァ弁９は閉じられる。このような順方向運転を約２分間
持続すれば、セラミック層３のセラミックはガスを予熱
させることによって冷却され、セラミック層４は加熱さ
れたガスの熱を吸収してセラミックが加熱され、この状
態で逆方向運転のためのガス投入誘導を始める。
【００１５】逆方向運転は順方向運転の条件と同一であ
り廃ガス投入方向だけ他方のセラミック層４に変更して
運転するが、順方向運転と逆方向運転との間には一定時
間のスイッチングタイムが存在する。
り廃ガス投入方向だけ他方のセラミック層４に変更して
運転するが、順方向運転と逆方向運転との間には一定時
間のスイッチングタイムが存在する。
【００１６】逆方向運転のために弁５、８は閉じられ、
弁６、７は開くところ、セラミック層３と弁５との間に
残留する未処理ガスはブロア１３により弁７を通した後
で弁１０を経て大気に直接放出される。
弁６、７は開くところ、セラミック層３と弁５との間に
残留する未処理ガスはブロア１３により弁７を通した後
で弁１０を経て大気に直接放出される。
【００１７】これを防止するために、ガスバッファ１２
を作動してバッファ弁９を開き、煙突に排出されるパイ
プの弁１０を閉じる。したがって、未処理ガスはバッフ
ァ弁９を通じてガスバッファ１２に捕集され、ガスバッ
ファ１２の上部の浄化された空気が煙突に直接放出され
る。
を作動してバッファ弁９を開き、煙突に排出されるパイ
プの弁１０を閉じる。したがって、未処理ガスはバッフ
ァ弁９を通じてガスバッファ１２に捕集され、ガスバッ
ファ１２の上部の浄化された空気が煙突に直接放出され
る。
【００１８】スイッチングタイムが経過した後にRTO後
端のガス流路は排出パイプに向かいバッファ弁９は閉じ
られる。ガスバッファ１２の内部には流入ガスの混合が
最小化されるように隔膜が設置される。バッファ下段は
未処理ガスの流入ラインと連結され、バッファ上段は排
出パイプを通じて大気と連通されている。バッファに貯
蔵された未処理ガスは運転と共に弁１１が開いてRTO前
端に自動循環され、次のスイッチングタイムまでバッフ
ァ内部は大気から流入された空気に取り替えられる。
端のガス流路は排出パイプに向かいバッファ弁９は閉じ
られる。ガスバッファ１２の内部には流入ガスの混合が
最小化されるように隔膜が設置される。バッファ下段は
未処理ガスの流入ラインと連結され、バッファ上段は排
出パイプを通じて大気と連通されている。バッファに貯
蔵された未処理ガスは運転と共に弁１１が開いてRTO前
端に自動循環され、次のスイッチングタイムまでバッフ
ァ内部は大気から流入された空気に取り替えられる。
【００１９】一方、化学工場、廃水処理場及び自動車工
場などの塗装作業場では揮発性有機化合物ガス以外にも
有機物を含有した廃水が多量発生している。有機廃水中
で有機物の濃度が低い場合(すなわち、COD５,０００ppm
以下)には活性汚泥処理で浄化しているが、高濃度の場
合(すなわち、COD１０,０００ppm以上)には活性汚泥処
理が難しいだけでなく非経済的であるので焼却処理して
いる。
場などの塗装作業場では揮発性有機化合物ガス以外にも
有機物を含有した廃水が多量発生している。有機廃水中
で有機物の濃度が低い場合(すなわち、COD５,０００ppm
以下)には活性汚泥処理で浄化しているが、高濃度の場
合(すなわち、COD１０,０００ppm以上)には活性汚泥処
理が難しいだけでなく非経済的であるので焼却処理して
いる。
【００２０】ここで、一般焼却炉を用いた廃水焼却は有
機物(vocを含む)を含有した廃水を焼却炉に投入した
後、焼却炉で９５０℃まで加熱して廃水中に含まれた有
機物を燃焼して空気中に排出している。しかし、排出途
中で熱交換器を経てエネルギーの回収もするが、熱回収
率が低くて焼却炉を運転するコストが非常ににかかる。
機物(vocを含む)を含有した廃水を焼却炉に投入した
後、焼却炉で９５０℃まで加熱して廃水中に含まれた有
機物を燃焼して空気中に排出している。しかし、排出途
中で熱交換器を経てエネルギーの回収もするが、熱回収
率が低くて焼却炉を運転するコストが非常ににかかる。
【００２１】したがって、このような一般焼却炉設備を
設置して稼動中の企業は、公害処理コスト増加に係る製
造コストの上昇で国際競争力が弱まっていてエネルギー
低消費型の廃水焼却処理設備を切実に必要としている。
設置して稼動中の企業は、公害処理コスト増加に係る製
造コストの上昇で国際競争力が弱まっていてエネルギー
低消費型の廃水焼却処理設備を切実に必要としている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】従来の廃水焼却装置
は、有機廃水を高温のファーネス内に直接噴射してファ
ーネス内で廃水を蒸発させた後で有機ガス化して酸化さ
せる方法で、廃水中に塩が存在する場合には図４に示し
た冷却型焼却炉を適用し、塩のない有機廃水の場合には
図５に示した熱交換ができる焼却炉を適用した。
は、有機廃水を高温のファーネス内に直接噴射してファ
ーネス内で廃水を蒸発させた後で有機ガス化して酸化さ
せる方法で、廃水中に塩が存在する場合には図４に示し
た冷却型焼却炉を適用し、塩のない有機廃水の場合には
図５に示した熱交換ができる焼却炉を適用した。
【００２３】しかし、前記のような従来の廃水の焼却方
法は、両者とも廃水をファーネスに直接噴射するのでフ
ァーネスに供給する熱量が多すぎるだけでなく、回復型
熱交換器を使用するために熱交換媒体がなくて熱回収率
が非常に低い問題点を有している。
法は、両者とも廃水をファーネスに直接噴射するのでフ
ァーネスに供給する熱量が多すぎるだけでなく、回復型
熱交換器を使用するために熱交換媒体がなくて熱回収率
が非常に低い問題点を有している。
【００２４】したがって、前記のような問題点を解決す
るために本発明の目的は、既存の有機廃水及び揮発性有
機化合物の焼却方式と性能面で同一かより向上した結果
をもたらしつつも、焼却炉運転コストを８０%以上削減
する新しい焼却装置と焼却方法を提供することにある。
るために本発明の目的は、既存の有機廃水及び揮発性有
機化合物の焼却方式と性能面で同一かより向上した結果
をもたらしつつも、焼却炉運転コストを８０%以上削減
する新しい焼却装置と焼却方法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明の基本概念は大き
く三つに考察できる。第一、従来の有機物を含有した廃
ガスを処理するのに使われるRTOを廃水を処理するのに
使用し、このために廃ガスを発生させるための蒸発器を
適用することである。
く三つに考察できる。第一、従来の有機物を含有した廃
ガスを処理するのに使われるRTOを廃水を処理するのに
使用し、このために廃ガスを発生させるための蒸発器を
適用することである。
【００２６】第二、廃ガスを酸化するのに比較的少ない
熱量を使用するRTOの特性を用いて廃ガス内に含まれた
有機物を酸化して得られる熱エネルギーを蒸発器にフィ
ードバックさせて蒸発器の熱源として使用することであ
る。
熱量を使用するRTOの特性を用いて廃ガス内に含まれた
有機物を酸化して得られる熱エネルギーを蒸発器にフィ
ードバックさせて蒸発器の熱源として使用することであ
る。
【００２７】第三、順方向/逆方向運転のスイッチング
時に前段階で残留する未処理ガスを一定空間にバッファ
リングして後段階で一括処理することである。本発明の
一側面によれば、有機化合物を含有した有機廃水を蒸発
器を用いて所定温度に加熱して蒸発させた後、蓄熱式酸
化炉内で焼却する有機廃水の焼却方法が提供される。
時に前段階で残留する未処理ガスを一定空間にバッファ
リングして後段階で一括処理することである。本発明の
一側面によれば、有機化合物を含有した有機廃水を蒸発
器を用いて所定温度に加熱して蒸発させた後、蓄熱式酸
化炉内で焼却する有機廃水の焼却方法が提供される。
【００２８】また、本発明の他の側面によれば、有機化
合物を含む有機廃水を蒸発させて廃ガスを発生させ、発
生した廃ガスを空気と混合して酸化させ、酸化時に発生
する熱エネルギーを回収して有機廃水を蒸発させる有機
廃水の蒸発/蓄熱焼却装置が提供される。
合物を含む有機廃水を蒸発させて廃ガスを発生させ、発
生した廃ガスを空気と混合して酸化させ、酸化時に発生
する熱エネルギーを回収して有機廃水を蒸発させる有機
廃水の蒸発/蓄熱焼却装置が提供される。
【００２９】前記の一般的説明及び以下の説明は共に例
示的かつ説明的なものであり、請求項に係る発明のさら
なる説明を与えることが意図されていることが理解され
ることとなる。
示的かつ説明的なものであり、請求項に係る発明のさら
なる説明を与えることが意図されていることが理解され
ることとなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、好ましい
実施形態例を挙げ、図面を参照しつつ詳細に説明する。
実施形態例を挙げ、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３１】図６は、本発明に係る有機廃水の蒸発/蓄
熱焼却装置を示す構成図である。本図に示したように、
通常的な２ベッド型蓄熱式焼却装置と特殊に考案された
バッファ及び蒸発装置が結合された構造よりなってい
る。すなわち、一般の蓄熱式焼却装置に廃水を投入する
前にこれを加熱して気化させるようにRTO１８の先端に
蒸発器１５が設置される。
熱焼却装置を示す構成図である。本図に示したように、
通常的な２ベッド型蓄熱式焼却装置と特殊に考案された
バッファ及び蒸発装置が結合された構造よりなってい
る。すなわち、一般の蓄熱式焼却装置に廃水を投入する
前にこれを加熱して気化させるようにRTO１８の先端に
蒸発器１５が設置される。
【００３２】本発明に係る有機廃水の蒸発/蓄熱焼却装
置を図６を参照してより詳細に説明すれば次の通りであ
る。先ず、未処理された廃水は熱交換器１４を通じて加
熱され蒸発器１５に流入される。
置を図６を参照してより詳細に説明すれば次の通りであ
る。先ず、未処理された廃水は熱交換器１４を通じて加
熱され蒸発器１５に流入される。
【００３３】蒸発器１５では流入された廃水から廃ガス
を蒸発させ、蒸発した廃ガスと、後述するようにバッフ
ァ２５に貯蔵されてバッファ凝縮器１６と熱交換器１７
を通じて予熱された未処理ガスが混合されて２ベッド型
RTO１８に入る。この時、発生する凝縮廃水は元の廃水
タンクにフィードバックされる。
を蒸発させ、蒸発した廃ガスと、後述するようにバッフ
ァ２５に貯蔵されてバッファ凝縮器１６と熱交換器１７
を通じて予熱された未処理ガスが混合されて２ベッド型
RTO１８に入る。この時、発生する凝縮廃水は元の廃水
タンクにフィードバックされる。
【００３４】この時、順方向運転によって左側のセラミ
ック層１９に流入される場合に３方向弁２１のC、Bが開
き、Aは閉じられる。左側セラミック層１９に流入され
た混合廃ガスはセラミックによって８５０℃内外まで加
熱され、温度上昇によって有機物が酸化してファーネス
内部のガス温度は９５０℃を維持する。
ック層１９に流入される場合に３方向弁２１のC、Bが開
き、Aは閉じられる。左側セラミック層１９に流入され
た混合廃ガスはセラミックによって８５０℃内外まで加
熱され、温度上昇によって有機物が酸化してファーネス
内部のガス温度は９５０℃を維持する。
【００３５】高温の酸化ガスは右側のセラミック層２０
を通過しつつ冷却され、３方向弁２２を通じてブロア２
３により吸入されて大気に放出される。この時、３方向
弁２２のB、Aは開き、Cは閉じられる。
を通過しつつ冷却され、３方向弁２２を通じてブロア２
３により吸入されて大気に放出される。この時、３方向
弁２２のB、Aは開き、Cは閉じられる。
【００３６】このような順方向運転を約２分間続けた後
でガス流路を変更して逆方向運転を２分間続ける。すな
わち、逆方向運転によって右側のセラミック層２０に混
合廃ガスが流入される場合に３方向弁２２のC、Bが開
き、Aは閉じられる。
でガス流路を変更して逆方向運転を２分間続ける。すな
わち、逆方向運転によって右側のセラミック層２０に混
合廃ガスが流入される場合に３方向弁２２のC、Bが開
き、Aは閉じられる。
【００３７】右側のセラミック層２０に流入された混合
廃ガスは前段階で蓄熱されたセラミックによって８５０
℃内外まで加熱され、温度上昇によって有機物が酸化し
てファーネス内部のガス温度は９５０℃を維持する。
廃ガスは前段階で蓄熱されたセラミックによって８５０
℃内外まで加熱され、温度上昇によって有機物が酸化し
てファーネス内部のガス温度は９５０℃を維持する。
【００３８】高温の酸化ガスは左側セラミック層１９を
通過しつつ冷却され、３方向弁２１を通じてブロア２３
により吸入されて大気に放出される。この時、３方向弁
２１のB、Aは開き、Cは閉じられる。
通過しつつ冷却され、３方向弁２１を通じてブロア２３
により吸入されて大気に放出される。この時、３方向弁
２１のB、Aは開き、Cは閉じられる。
【００３９】一方、順方向/逆方向運転の交代時には混
合廃ガスが流入されるセラミック層１９、２０の先端位
置に未処理ガスが残留する。残留する未処理ガスは順方
向運転と逆方向運転がスイッチングされる時間にバッフ
ァに貯蔵されるが、これを詳細に説明すれば次の通りで
ある。
合廃ガスが流入されるセラミック層１９、２０の先端位
置に未処理ガスが残留する。残留する未処理ガスは順方
向運転と逆方向運転がスイッチングされる時間にバッフ
ァに貯蔵されるが、これを詳細に説明すれば次の通りで
ある。
【００４０】先ず、順方向運転が終ったと仮定すれば、
逆方向運転のために３方向弁２２のBとCが開き、Bは閉
じられ、３方向弁２１のB、Aが開き、Cが閉じられる。
この時、残留する未処理ガスはブロア２３により吸入さ
れ、３方向弁２４のBとCが開き、Aが閉じられて未処理
ガスはセラミックより構成されたバッファ凝縮器１６を
通じてバッファ２５に貯蔵される。高温の未処理ガスは
セラミックのバッファ凝縮器１６を通過しつつ冷却され
るが、冷却により未処理ガスの体積が縮まってバッファ
２５の大きさを小さくできる。
逆方向運転のために３方向弁２２のBとCが開き、Bは閉
じられ、３方向弁２１のB、Aが開き、Cが閉じられる。
この時、残留する未処理ガスはブロア２３により吸入さ
れ、３方向弁２４のBとCが開き、Aが閉じられて未処理
ガスはセラミックより構成されたバッファ凝縮器１６を
通じてバッファ２５に貯蔵される。高温の未処理ガスは
セラミックのバッファ凝縮器１６を通過しつつ冷却され
るが、冷却により未処理ガスの体積が縮まってバッファ
２５の大きさを小さくできる。
【００４１】バッファ２５は大気と連通されスイッチン
グタイムに対応する体積を有していて、設定されたスイ
ッチングタイムの間に流入される未処理ガスを貯蔵でき
る。未処理ガスがバッファ２５に貯蔵される間には前段
階でバッファ２５に流入された空気は大気に放出され、
後述するようにバッファ２５から未処理ガスが放出され
る間に大気から空気が流入される。
グタイムに対応する体積を有していて、設定されたスイ
ッチングタイムの間に流入される未処理ガスを貯蔵でき
る。未処理ガスがバッファ２５に貯蔵される間には前段
階でバッファ２５に流入された空気は大気に放出され、
後述するようにバッファ２５から未処理ガスが放出され
る間に大気から空気が流入される。
【００４２】一方、前記のように逆方向運転が始まれ
ば、蒸発器１５から廃ガスが流出され、これと同時にバ
ッファ２５に貯蔵された未処理ガスはバッファ凝縮器１
６を通過し熱交換器１７で予熱されて廃ガスと混合され
る。この時、バッファ凝縮器１６は、前記のように、流
入される未処理ガスから熱を吸収して加熱された状態で
あるので未処理ガスはバッファ凝縮器１６を通過しつつ
予熱される。
ば、蒸発器１５から廃ガスが流出され、これと同時にバ
ッファ２５に貯蔵された未処理ガスはバッファ凝縮器１
６を通過し熱交換器１７で予熱されて廃ガスと混合され
る。この時、バッファ凝縮器１６は、前記のように、流
入される未処理ガスから熱を吸収して加熱された状態で
あるので未処理ガスはバッファ凝縮器１６を通過しつつ
予熱される。
【００４３】本発明によれば、RTO１８はその特性上、
運転に非常に小さな熱量しかかからず、吸引される混合
廃ガス内に含まれた有機物を酸化して得られる熱エネル
ギーの一部だけを使用し、残りの剰余熱エネルギーは剰
余エネルギー排出管Pを通じて蒸発器１５または別の補
助熱源として供給される。したがって、装置全体で見る
時、熱エネルギーを効率的に使用できる。
運転に非常に小さな熱量しかかからず、吸引される混合
廃ガス内に含まれた有機物を酸化して得られる熱エネル
ギーの一部だけを使用し、残りの剰余熱エネルギーは剰
余エネルギー排出管Pを通じて蒸発器１５または別の補
助熱源として供給される。したがって、装置全体で見る
時、熱エネルギーを効率的に使用できる。
【００４４】これをより具体的に説明すれば次の通りで
ある。廃ガス内の有機物発熱量に係る回収率を８５%程
度と計算してRTO内の廃ガス焼却に必要な熱量と廃水蒸
発に必要な熱量を計算した。有機物を含有した廃水が２
MT(水１９５０Kgと廃有機物５０kg)の場合、蒸発した廃
ガスを焼却するのに必要な空気量は廃ガス:空気=１:１
と計算して各々１２００m3と決めた。
ある。廃ガス内の有機物発熱量に係る回収率を８５%程
度と計算してRTO内の廃ガス焼却に必要な熱量と廃水蒸
発に必要な熱量を計算した。有機物を含有した廃水が２
MT(水１９５０Kgと廃有機物５０kg)の場合、蒸発した廃
ガスを焼却するのに必要な空気量は廃ガス:空気=１:１
と計算して各々１２００m3と決めた。
【００４５】先ず、廃水を蒸発させるのに必要な熱量を
計算すれば１,９５０Kg×５４０kcal/Kg＝１,０５３,０
００kcalである。ここで水蒸気の潜熱は５４０kcal/Kg
である。また、RTOで焼却時に必要な熱量を計算すれ
ば、ファーネス吸引温度を９５０℃、入出口温度差△T
＝５０℃を基準にして、廃ガスと空気の合計２４００
m3、CP＝０.３８、△T＝５０℃とすれば２４００m3×
０.３８cal/m3℃×５０℃＝４５,６００kcalである。し
たがって廃水を蒸発させ廃ガスを焼却するのに必要な熱
量は １,０５３,０００kcal＋４５,６００kcal＝１,０９８,６００kcal ((((１) 一方、廃ガス内に含まれた有機物の発熱量は５００,０
００kcal/MTの時に５００,０００kcal/MT×２MT＝１,０
００,０００kcalであり、前記のように回収率を８５%に
する時、 １０００,０００kcal×０.８５kcal＝８５０,０００kcal ((((２) したがって外部から供給すべき熱量は(１)から(２)を引
いた残りで１,０９８,６００kcal−８５０,０００kcal
＝２４８,６００kcal/２MT＝１２４,３００kcal/MTであ
る。
計算すれば１,９５０Kg×５４０kcal/Kg＝１,０５３,０
００kcalである。ここで水蒸気の潜熱は５４０kcal/Kg
である。また、RTOで焼却時に必要な熱量を計算すれ
ば、ファーネス吸引温度を９５０℃、入出口温度差△T
＝５０℃を基準にして、廃ガスと空気の合計２４００
m3、CP＝０.３８、△T＝５０℃とすれば２４００m3×
０.３８cal/m3℃×５０℃＝４５,６００kcalである。し
たがって廃水を蒸発させ廃ガスを焼却するのに必要な熱
量は １,０５３,０００kcal＋４５,６００kcal＝１,０９８,６００kcal ((((１) 一方、廃ガス内に含まれた有機物の発熱量は５００,０
００kcal/MTの時に５００,０００kcal/MT×２MT＝１,０
００,０００kcalであり、前記のように回収率を８５%に
する時、 １０００,０００kcal×０.８５kcal＝８５０,０００kcal ((((２) したがって外部から供給すべき熱量は(１)から(２)を引
いた残りで１,０９８,６００kcal−８５０,０００kcal
＝２４８,６００kcal/２MT＝１２４,３００kcal/MTであ
る。
【００４６】一方、既存の焼却炉での熱消耗量を計算す
れば次の通りである。既存の焼却技術は有機物を含有し
た廃水を加熱して焼却する方法であって、先ず廃水に含
まれた水を蒸発させ、これを酸化するためには９５０℃
まで加熱せねばならない。この時に必要な空気を計算す
れば、空気が１２０%(両論対比過剰空気比)の場合、例
えば、LNG１m3(１０,０００kcalに該当)に対応する空気
は１２.５m3が必要である。
れば次の通りである。既存の焼却技術は有機物を含有し
た廃水を加熱して焼却する方法であって、先ず廃水に含
まれた水を蒸発させ、これを酸化するためには９５０℃
まで加熱せねばならない。この時に必要な空気を計算す
れば、空気が１２０%(両論対比過剰空気比)の場合、例
えば、LNG１m3(１０,０００kcalに該当)に対応する空気
は１２.５m3が必要である。
【００４７】したがって、焼却炉に入る空気の温度が３
０℃の場合に１２.５m3の空気を９５０℃まで上げるの
に必要な熱量は１２.５m3×０.３５kcal/m3℃×(９５０
℃−３０℃)＝４,０００kcalである。この４,０００kca
lの熱量は自体空気を９５０℃まで上げるのに必要な熱
量であって、廃水蒸発に用いられる熱量は１０,０００k
calを基準として残りの６,０００kcalである。
０℃の場合に１２.５m3の空気を９５０℃まで上げるの
に必要な熱量は１２.５m3×０.３５kcal/m3℃×(９５０
℃−３０℃)＝４,０００kcalである。この４,０００kca
lの熱量は自体空気を９５０℃まで上げるのに必要な熱
量であって、廃水蒸発に用いられる熱量は１０,０００k
calを基準として残りの６,０００kcalである。
【００４８】また、設計基準が有機物を含有した廃水２
MT(水１９５０kg、有機物５０kg)の場合、蒸発時に必要
な熱量は１９５０kg×９００kcal＝１,７５５,０００kc
alであり、総供給熱量は１,７５５,０００kcal×１０,
０００kcal(gross)÷６,０００kcal(net)＝２,９２５,
０００kcalであり、この中で有機物による発熱量５０
０,０００kcal/MT×２MT＝１,０００,０００kcalを除外
すれば外部から供給されるべき熱量は２,９２５,０００
−１,０００,０００＝１,９２５,０００kcalである。廃
熱回収器の熱回収率を５０%とすれば、実際の熱所要量
は１,９２５,０００kcal×０.５＝９６２,５００kcal/
２MT＝４８１,２５０kcal/MTで、単位熱消費量が本発明
に係る熱消費量より約３.９倍程度高い。
MT(水１９５０kg、有機物５０kg)の場合、蒸発時に必要
な熱量は１９５０kg×９００kcal＝１,７５５,０００kc
alであり、総供給熱量は１,７５５,０００kcal×１０,
０００kcal(gross)÷６,０００kcal(net)＝２,９２５,
０００kcalであり、この中で有機物による発熱量５０
０,０００kcal/MT×２MT＝１,０００,０００kcalを除外
すれば外部から供給されるべき熱量は２,９２５,０００
−１,０００,０００＝１,９２５,０００kcalである。廃
熱回収器の熱回収率を５０%とすれば、実際の熱所要量
は１,９２５,０００kcal×０.５＝９６２,５００kcal/
２MT＝４８１,２５０kcal/MTで、単位熱消費量が本発明
に係る熱消費量より約３.９倍程度高い。
【００４９】すなわち、本発明に係る有機廃水焼却装置
を使用すれば既存焼却炉対比の熱量使用量は１MT焼却基
準で３５６,９５０kcalの節減効果がある。
を使用すれば既存焼却炉対比の熱量使用量は１MT焼却基
準で３５６,９５０kcalの節減効果がある。
【００５０】
【発明の効果】前記のように本発明によれば、既存の廃
水焼却炉に比べて投資コストが非常に安いだけでなく運
転コストを最高８０%まで節減できる利点がある。
水焼却炉に比べて投資コストが非常に安いだけでなく運
転コストを最高８０%まで節減できる利点がある。
【００５１】また、一般の焼却炉の場合に廃水を直接焼
却炉に噴射した後に焼却炉内で９５０℃まで加熱する反
面、本発明に係る場合に有機廃水を蒸発させて気相で空
気と混合してRTOに投入するので、RTOに投入される前に
蒸発に必要な熱だけ外部から供給され、その以後の全て
の現熱は９５%以上回収できる利点がある。
却炉に噴射した後に焼却炉内で９５０℃まで加熱する反
面、本発明に係る場合に有機廃水を蒸発させて気相で空
気と混合してRTOに投入するので、RTOに投入される前に
蒸発に必要な熱だけ外部から供給され、その以後の全て
の現熱は９５%以上回収できる利点がある。
【００５２】また、RTOの特性上運転に非常に小さな熱
量しかかからず、吸引される混合廃ガス内に含まれた有
機物を酸化して得られる熱エネルギーの一部だけを使用
し、残りの剰余熱エネルギーは蒸発器に供給することに
よって、装置全体で見る時、熱エネルギーを効率的に使
用できる。
量しかかからず、吸引される混合廃ガス内に含まれた有
機物を酸化して得られる熱エネルギーの一部だけを使用
し、残りの剰余熱エネルギーは蒸発器に供給することに
よって、装置全体で見る時、熱エネルギーを効率的に使
用できる。
【００５３】本発明の精神又は範囲から外れることなく
様々な本発明の改良及び変更をなし得ることは当業者に
とって明らかであろう。従って、本発明は添付された請
求項及びそれと均等な範囲内にある様々な本発明の改良
及び変更を含むことが意図されている。 ［図面の簡単な説明］
様々な本発明の改良及び変更をなし得ることは当業者に
とって明らかであろう。従って、本発明は添付された請
求項及びそれと均等な範囲内にある様々な本発明の改良
及び変更を含むことが意図されている。 ［図面の簡単な説明］
【図１】２ベッドRTOで順方向運転状態を示す状態図。
【図２】図１の逆方向運転状態を示す状態図。
【図３】ガスバッファを用いた一般の２ベッド型RTOの
構成図。
構成図。
【図４】塩を含有している一般の廃水焼却炉。
【図５】塩を含有していない一般の廃水焼却炉。
【図６】本発明に係る有機廃水焼却装置の構成図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ２３Ｇ 7/06 １０３ Ｆ２３Ｇ 7/06 １０３
Ｆ２３Ｌ 15/02 Ｆ２３Ｌ 15/02
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F23G 7/04
F23G 7/06 103
F23G 5/46
F23G 5/02
F23L 15/02
C02F 1/02
C02F 1/04
Claims (11)
- 【請求項１】有機化合物を含有した有機廃水を蒸発器に
流入する段階と、 前記流入された有機廃水を所定温度に加熱して蒸発する
段階と、 前記蒸発された廃ガスを蓄熱式酸化炉に流入する段階
と、 前記流入された廃ガスを空気と共に酸化させる段階と、 前記酸化したガスを大気中に放出する段階と、 前記蓄熱式酸化炉の運転方式の切替によって発生する未
処理ガスを、バッファ凝縮器により冷却する段階と、 前記バッファ凝縮器を通過した未処理ガスを、大気と連
通したバッファ手段に一時に貯蔵す段階と、 を含む有機廃水の焼却方法。 - 【請求項２】前記蒸発器に流入される有機廃水は流入前
に予熱される請求項１に記載の有機廃水の焼却方法。 - 【請求項３】前記廃ガスが酸化して発生する熱エネルギ
ーの一部は前記蒸発器に供給される請求項１に記載の有
機廃水の焼却方法。 - 【請求項４】前記廃ガスは、前記蓄熱式酸化炉の運転方
式の切替によって発生する未処理ガスと混合されて前記
蓄熱式酸化炉に流入される請求項１に記載の有機廃水の
焼却方法。 - 【請求項５】前記貯蔵された未処理ガスは前記バッファ
凝縮器を通過しつつ加熱されて排出される請求項１に記
載の有機廃水の焼却方法。 - 【請求項６】前記蓄熱式酸化炉は２ベッド型蓄熱式酸化
炉である請求項１に記載の有機廃水の焼却方法。 - 【請求項７】有機化合物を含有した有機廃水を収容し加
熱して蒸発させる蒸発器と、 一対のセラミック層と前記セラミック層との間に位置す
るファーネスを具備し、前記蒸発された廃ガスを前記セ
ラミック層のいずれか一つを通じて流入されつつ予熱
し、前記ファーネスで空気と共に酸化させつつ前記セラ
ミック層中で他の一つを通じて排出しつつ冷却させる蓄
熱式酸化炉と、 前記蓄熱式酸化炉から排出されるガスを大気に放出する
ブロアと、 前記蓄熱式酸化炉の順方向/逆方向運転のスイッチング
中に、前段階で前記蓄熱式酸化炉に流入されずに残留す
る未処理ガスを次の段階まで臨時貯蔵するバッファと、 前記バッファの先端に前記未処理ガスとの熱交換を行う
ためのセラミック材質のバッファ凝縮器と、 を含む有機廃水の焼却装置。 - 【請求項８】前記蓄熱式酸化炉の順方向/逆方向運転に
よって前記蒸発した廃ガスを流入される経路と前記蓄熱
式酸化炉から排出される経路を同時に設定する第１及び
第２弁をさらに含む請求項７に記載の有機廃水の焼却装
置。 - 【請求項９】前記蓄熱式酸化炉から排出されるガスを大
気に排出するための経路と前記未処理ガスを前記バッフ
ァに送るための経路とを切替える第３弁をさらに含む請
求項７に記載の有機廃水の焼却装置。 - 【請求項１０】前記蓄熱式酸化炉のファーネスで酸化す
る廃ガスから発生する熱エネルギーを前記蒸発器に供給
する手段をさらに含む請求項７に記載の有機廃水の焼却
装置。 - 【請求項１１】有機化合物を含有した有機廃水を収容し
加熱して蒸発させる蒸発器と、 一対のセラミック層と前記セラミック層との間に位置す
るファーネスを具備し、前記蒸発された廃ガスを前記セ
ラミック層のいずれか一つを通じて流入されつつ予熱
し、前記ファーネスで空気と共に酸化させつつ前記セラ
ミック層中で他の一つを通じて排出しつつ冷却させる蓄
熱式酸化炉と、 前記蓄熱式酸化炉から排出されるガスを大気に放出する
ブロアと、 前記蓄熱式酸化炉の順方向/逆方向運転のスイッチング
中に、前段階で前記蓄熱式酸化炉に流入されずに残留す
る未処理ガスを次の段階まで臨時貯蔵するバッファと、 前記バッファの先端に前記未処理ガスとの熱交換を行う
ためのセラミック材質のバッファ凝縮器と、 を含む有機廃水の蒸発/蓄熱焼却装置。
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|---|---|---|---|
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| PCT/KR1999/000475 WO2000011405A1 (en) | 1998-08-21 | 1999-08-21 | Evaporative and regenerative waste water incineration system |
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Family
ID=19547773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000566619A Expired - Fee Related JP3534702B2 (ja) | 1998-08-21 | 1999-08-21 | 有機廃水の蒸発蓄熱焼却システム |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3534702B2 (ja) |
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| DE (1) | DE69917653T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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