JP3643775B2 - 排ガス処理設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水汚泥、都市ごみ及び産業廃棄物等の焼却灰を溶融する灰溶融炉等で発生した排ガスを導いて処理する排ガス処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、下水汚泥、都市ごみ及び産業廃棄物等の焼却灰は、その資源化、減容化及び無害化を図るために、例えば、図３に示すようなプラズマアーク式灰溶融炉５１によって溶融され、スラグとして取り出されている。
すなわち、このような灰溶融炉５１を使用して炉本体５２内で焼却灰を溶融するには、ごみ焼却炉から排出された焼却灰を乾式灰出装置よりスクリーン、灰コンベヤ、計量器及び灰供給コンベヤ等の前処理系を経て、灰供給ホッパ５３から炉本体５２内に投入し、投入された焼却灰をプラズマ電極５４の高温プラズマで溶融する。この灰溶融炉５１で生成された溶融スラグ５５は、出滓口５６から出滓樋５７を通って排出され、排出コンベヤ５８などを介してスラグ排出系に導かれ、種々の利用に供されている。
【０００３】
また、灰溶融炉５１の炉本体５２内で発生した排ガス５９は、図３に示すように、排ガスダクト６０より二次燃焼室６１を経て、下流側の減温塔６２、バグフィルタ６３、洗煙塔６４及び煙突６５などからなる排ガス処理設備に導かれるようになっている。なお、二次燃焼室６１には、燃焼空気ファンより空気が送給され、バグフィルタ６３は図外の溶融飛灰処理装置等に接続されている。
【０００４】
ところで、上記二次燃焼室６１から排出される排ガス５９には、ＳＯｘ（イオウ酸化物）が含まれており、減温塔６２は、当該排ガス５９を断熱冷却温度まで冷却すると共に、排ガス５９中の煤塵、ハロゲン物質を除去する装置として構成されている。このため、減温塔６２のハウジング６２ａは、耐食性及び耐磨耗性を有する材料によって形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の灰溶融炉５１の排ガス処理設備では、ＳＯｘを含む排ガス５９が二次燃焼室（雰囲気温度が８００〜１０００度）６１の出口部から排出され、排ガスダクト６０を経て減温塔６２に導かれて断熱冷却され、当該減温塔６２内で水分を含むことにより凝縮されてハウジング６２ａの内壁面に結露するので、減温塔６２のハウジング６２ａが酸露点腐食され、錆びたり或いは損傷するという不具合を有していた。
また、灰溶融炉５１の炉本体５２で発生した排ガス５９が二次燃焼室６１、排ガスダクト６０、減温塔６２等を通過する際、排ガス５９及び各設備の壁面の温度が３００〜８００℃の範囲にあると、排ガス５９中のダストが排ガスダクト６０の壁面や減温塔６２のハウジング６２ａの壁面に付着成長したり、堆積したりしてアーチングを起こすため、排ガスダクト６０や減温塔６２などを閉塞することがある。その結果、排ガス処理設備を停止してダストの除去清掃を行ったり、最悪の場合には設備の交換をする必要があるので、生産性の低下や設備費の増大を招来するおそれがあった。
【０００６】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、灰溶融炉等で発生した排ガスに含まれるイオウ酸化物による減温塔などの酸露点腐食を防止すると共に、排ガス中のダストが排ガスダクト壁面に付着したり、減温塔等のハウジング底部に堆積するのを防ぐことにより、排ガスダクトや減温塔などの閉塞を防止することが可能な排ガス処理設備を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、排ガスダクト、二次燃焼室、減温塔及びバグフィルタをそれぞれ備え、溶融炉で発生した排ガスを前記排ガスダクトより前記二次燃焼室を経て、下流側の前記減温塔及び前記バグフィルタに導いて処理する排ガス処理設備において、前記減温塔に、前記二次燃焼室から排出された排ガスに冷却水を吹き付ける冷却手段を設けると共に、該冷却手段により冷却された排ガス中に空気を吹き込む空気供給手段を設け、さらに前記減温塔に、前記空気供給手段の下流側位置で水を吹き出す温度調整手段を設けている。
このように、減温塔内において、排ガスに冷却水を吹き付け、さらに冷却した排ガス中に空気を吹き込むのは、ＳＯｘを含む排ガスを冷却しかつ水分の希釈化を行うことにより、排ガスを減温塔内で結露領域から外すためである。そして、温度調整手段を設けるのは、減温塔の出口部から排出される排ガスの温度を容易に調整するためである。
【０００９】
さらに、本発明において、前記二次燃焼室、前記減温塔及び前記バグフィルタのハウジングの底部には、ダストを抜き出す開閉バルブが設けられている。しかも、本発明において、前記二次燃焼室、前記減温塔及び前記バグフィルタのハウジングの底部下方には、抜き出したダストを搬送するダストコンベアが設置されている。そして、本発明において、前記ダストコンベアは、前記二次燃焼室から前記減温塔を経て前記バグフィルタまでつながって配置されている。このような位置構成の開閉バルブやダストコンベアを設けるのは、排ガス中のダストを排ガス処理設備の系外に円滑に排出するためである。
【００１０】
また、本発明において、前記二次燃焼室、前記減温塔及び前記バグフィルタのハウジングの底部は、中央位置付近から内周壁へ向かって角度が６０゜以上である上り傾斜の傾斜面に形成されている。さらに、本発明において、前記減温塔と前記バグフィルタとを連結する排ガスダクトは、角度が６０゜以上の上り傾斜で、前記減温塔及び前記バグフィルタの側からそれぞれ延出させたダクト部を突き合せて形成されている。このような形状に各ハウジングの底部や排ガスダクトを形成するのは、これらの箇所にダストが溜まって詰まるのを防ぐためである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本発明の実施形態に係る排ガス処理設備を示す概略図、図２は露点と排ガス中のＳＯｘ濃度との関係を示す線図である。
本発明の実施形態の排ガス処理設備は、図１に示す如く、排ガスの流れに沿って配置される排ガスダクト１，２，３、二次燃焼室４、減温塔５及びバグフィルタ６をそれぞれ備えており、産業廃棄物等の焼却灰を溶融してスラグ７として取り出すプラズマアーク式灰溶融炉８において発生した排ガス９を導いて処理するものである。すなわち、この排ガス９は、上流側排ガスダクト１より二次燃焼室４を経て、中間排ガスダクト２及び減温塔５を通り、下流側排ガスダクト３よりバグフィルタ６に導かれて処理され、さらに図示しない下流側の洗煙塔や煙突などを介して大気中に放出されるようになっている。なお、排ガス９を再度燃焼する二次燃焼室４の出口部から排出される排ガス９中には、イオウ酸化物（ＳＯｘ）が含まれている。
【００１２】
上流側排ガスダクト１は、二次燃焼室４側へ向かって上り傾斜に配置されており、一端部がスラグ７を排出する下り傾斜の出滓樋１０及び下方へ向かって延びるスラグ排出筒１１と連通し、他端部が二次燃焼室４のハウジング１２の下部側面と連通している。
また、中間排ガスダクト２は、排ガス９中のダストが途中で溜まらずに落下すべく、減温塔５へ向かって角度θが６０゜以上の下り傾斜に配置されており、一端部が二次燃焼室４の出口部に位置するハウジング１２の上部側面と連通し、他端部が減温塔５のハウジング１３の上部側面と連通している。
さらに、下流側排ガスダクト３は、角度θが６０゜以上の上り傾斜で、かつ減温塔５及びバグフィルタ６の側からそれぞれ延出させたダクト部３ａ，３ｂを突き合せて山形形状に形成されており、一端部が減温塔５のハウジング１３の下部側面と連通し、他端部がバグフィルタ６のハウジング１４の上部側面と連通している。ダクト部３ａ，３ｂを上り傾斜で配置したのは、排ガス９中のダストが途中で溜まらずに、減温塔５及びバグフィルタ６の側に向かってそれぞれ落下するようにするためである。
【００１３】
上記減温塔５のハウジング１３内の天井壁には、中間排ガスダクト２を介して二次燃焼室４から排出され、減温塔５の入口部５ａから入ってくる排ガス９に噴霧状の冷却水１５及び空気１６を吹き込む冷却手段１７が配設されている。したがって、この冷却手段１７は、図示しない水及び空気供給源と連通している。
また、減温塔５のハウジング１３の側壁であって、減温塔５の入口部５ａの下流側には、冷却手段１７により冷却された排ガス９中に空気１８を吹き込む空気供給手段１９が設けられており、該空気供給手段１９によって、吹き込んだ空気１８がＳＯｘを含む排ガス９を冷却しながら水分の希釈化を行うように構成されている。このため、空気供給手段１９は、図示しない空気供給源と連通し、ハウジング１３の外周壁に沿って設けられる複数の空気吹込口２０を有している。
しかも、減温塔５のハウジング１３の側壁には、空気供給手段１９の下流側位置で、かつ減温塔５の出口部５ｂの上流側位置で水２１を吹き出す排ガス９の温度調整手段２２が設けられており、該温度調整手段２２は、図示しない空気供給源と連通し、ハウジング１３の外周壁に沿って設けられる複数の水吹出口２３を有している。
【００１４】
一方、上記二次燃焼室４、減温塔５及びバグフィルタ６のハウジング１２，１３，１４の底部には、排ガス９中のダストなどを抜き出すロータリバルブ（開閉バルブ）２４がそれぞれ設けられている。さらに、二次燃焼室４、減温塔５及びバグフィルタ６のハウジング１２，１３，１４の底部下方には、抜き出したダストなどを排ガス処理設備の系外に搬送するダストコンベア２５が設置されており、このダストコンベア２５は、所定の速度で矢印方向へ循環回転し、各ハウジング１２，１３，１４の底部に沿い、二次燃焼室４から減温塔５を経てバグフィルタ６までつながって配置されている。
また、二次燃焼室４、減温塔５及びバグフィルタ６のハウジング１２，１３，１４の底部は、中央位置付近から内周壁へ向かって角度θが６０゜以上である上り傾斜の傾斜面（すり鉢状）に形成されており、ハウジング１２，１３，１４の底部に落下したダストなどがロータリバルブ２４へ向かって円滑に移動し、底部に溜まらないようになっている。
【００１５】
このような灰溶融炉８の排ガス処理設備では、まず、焼却灰を灰溶融炉８の炉本体内に投入し、高温プラズマで加熱溶融してスラグを生成するに伴い、排ガス９が当該炉本体内で発生する。この発生した排ガス９は、出滓樋１０及び上流側排ガスダクト１より二次燃焼室４を通り、中間排ガスダクト２を経て減温塔５のハウジング１３内に導かれる。この排ガス９は、温度が１０００℃以上でＳＯｘを含んだ状態で、減温塔５の入口部５ａに導入される。
【００１６】
ハウジング１３内の排ガス９は、まず、冷却手段１７より吹き付けられた冷却水１５及び空気１６によって温度が１０００℃から５００℃程度に冷却される。次いで、冷却手段１７の冷却水１５及び空気１６によって冷却された排ガス９が下流側へ向かって流れると、空気供給手段１９の空気吹込口２０より空気１８が排ガス９中に吹き込まれ、排ガス９の温度が５００℃から２５０℃程度に冷却されると共に、排ガス９中の水分が希釈化される。そして、空気供給手段１９の空気１８によって冷却及び希釈化された排ガス９が下流側へ向かって更に流れると、温度調整手段２２の水吹出口２３より水２１が排ガス９中に吹き出され、排ガス９の温度が２５０℃から１６０℃程度に冷却されて温度調整がなされる。
【００１７】
その後、温度調整された排ガス９は、減温塔５の出口部５ｂより排出され、下流側排ガスダクト３のダクト部３ａ，３ｂを通ってバグフィルタ６のハウジング１４内に導かれ、濾過されてダストが分離捕集される。したがって、排ガス９は、ＳＯｘやダストが除去された状態で図示しない下流側の排ガス処理設備に導かれることになる。
なお、排ガスダクト２，３の下側壁面や、二次燃焼室４、減温塔５及びバグフィルタ６のハウジング１２，１３，１４の底部に落下した排ガス９中のダストなどは、それぞれの傾斜面に沿って流れ、ロータリバルブ２４に導かれて集められるから、各ロータリバルブ２４を開放すれば、当該ダストなどはダストコンベア２５上に落下して、排ガス処理設備の系外に搬出されることになる。
【００１８】
本発明の実施形態に係る排ガス処理設備では、これを構成する減温塔５に、二次燃焼室４から出たＳＯｘを含む排ガス９を１０００℃から５００℃程度に冷却する冷却手段１７と、この冷却手段１７によって冷却された排ガス９を５００℃から２５０℃程度に冷却し、かつ水分の希釈化を行う空気供給手段１９と、このの空気供給手段１９によって冷却及び希釈化された排ガス９を２５０℃から１６０℃程度に冷却して温度調整する温度調整手段２２とが設けられているため、排ガス９が減温塔５のハウジング１３の内壁面に結露せず、これによって減温塔５のハウジング１３が酸露点腐食することを防止できる。
この結果は、横軸をＳＯｘ濃度、縦軸を温度で示した図２に表れており、同図中における曲線はある水分量の露点であり、曲線の右下領域が結露する領域である。そこで、減温塔５の出口部５ｂでの排ガス９を計測すると、その計測値は、ＳＯｘ濃度が１９ｐｐｍ、温度が１６０℃、水分量が４ｗｔ％であり、図２において符号×にて示されている。したがって、本実施形態の減温塔５を通過した排ガス９は、結露する領域から外れていることが分かる。
【００１９】
また、本実施形態の排ガス処理設備では、二次燃焼室４、減温塔５及びバグフィルタ６のハウジング１２，１３，１４の底部にロータリバルブ２４が設けられていると共に、ハウジング１２，１３，１４の底部下方に二次燃焼室４から減温塔５及びバグフィルタ６までつながったダストコンベア２５が設置されているため、各ハウジング１２，１３，１４の底部に溜まったダストなどを低コストで、確実にかつ効率的に系外へ搬出することができる。
しかも、二次燃焼室４、減温塔５及びバグフィルタ６のハウジング１２，１３，１４の底部は、中央位置付近から内周壁へ向かって角度θが６０゜以上である上り傾斜の傾斜面に形成され、中間排ガスダクト２は減温塔５へ向かって角度θが６０゜以上である下り傾斜に配置されていると共に、下流側排ガスダクト３は角度θが６０゜以上の上り傾斜で、かつ減温塔５及びバグフィルタ６の側からそれぞれ延出させたダクト部３ａ，３ｂを突き合せて山形形状に形成されているため、ハウジング１２，１３，１４の底部や排ガスダクト２，３の下側壁面に落下したダストなどが傾斜面に沿って円滑に移動することになり、これらの箇所にダストなどが溜まずに落下し、アーチングの発生を無くして、これらの箇所の閉塞を防止することができる。
【００２０】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、既述の実施形態では、空気供給手段１９の下流側に温度調整手段２２を設けたが、適用機種の設備によっては必ずしも設けなくとも良い。また、既述の実施形態では、１本のダストコンベア２５を二次燃焼室４から減温塔５を経てバグフィルタ６までつなげて配置しているが、減温塔５のみに設置したり、或いはこれら二次燃焼室４、減温塔５及びバグフィルタ６のすべてにそれぞれダストコンベアを設置しても良い。
【００２１】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係る排ガス処理設備は、排ガスダクト、二次燃焼室、減温塔及びバグフィルタをそれぞれ備え、溶融炉で発生した排ガスを前記排ガスダクトより前記二次燃焼室を経て、下流側の前記減温塔及び前記バグフィルタに導いて処理するものであり、前記減温塔に、前記二次燃焼室から排出された排ガスに冷却水を吹き付ける冷却手段を設けると共に、該冷却手段により冷却された排ガス中に空気を吹き込む空気供給手段を設け、さらに前記減温塔に、前記空気供給手段の下流側位置で水を吹き出す温度調整手段を設けているので、ＳＯｘを含む排ガスを減温塔内で効果的に冷却して水分の希釈化を行うことが可能となり、これにより、減温塔のハウジングが酸露点腐食したりするのを防止でき、処理設備の耐久性向上を図ることができる。しかも、温度調整手段によって、減温塔の出口部から排出される排ガスの温度調整を容易に行うことができる。
【００２２】
さらに、本発明の排ガス処理設備において、二次燃焼室、減温塔及びバグフィルタのハウジングの底部にダストを抜き出す開閉バルブを設けたり、二次燃焼室、減温塔及びバグフィルタのハウジングの底部下方に抜き出したダストを搬送するダストコンベアを設置したり、しかも、ダストコンベアを、二次燃焼室から減温塔を経てバグフィルタまでつながって配置した場合には、安価な設備費用で排ガス中のダストなどを系外に迅速かつ確実に搬出することができる。
また、本発明の排ガス処理設備において、二次燃焼室、減温塔及びバグフィルタのハウジングの底部を中央位置付近から内周壁へ向かって角度が６０゜以上である上り傾斜の傾斜面に形成したり、減温塔とバグフィルタとを連結する排ガスダクトを、角度が６０゜以上の上り傾斜で、減温塔及びバグフィルタの側からそれぞれ延出させたダクト部を突き合せて形成した場合には、排ガス中のダクトを円滑に落下させ、これらの箇所にダストが溜まって詰まるのを避けることが可能となり、排ガスダクトや減温塔等の閉塞を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶融炉の排ガス処理設備を示す概略図である。
【図２】露点と排ガス中のＳＯｘ濃度との関係を示す線図である。
【図３】従来の溶融炉の排ガス処理設備を示す概略図である。
【符号の説明】
１，２，３ 排ガスダクト
４ 二次燃焼室
５ 減温塔
６ バグフィルタ
８ 溶融炉
９ 排ガス
１２，１３，１４ ハウジング
１５ 冷却水
１６ 空気
１７ 冷却手段
１８ 空気
１９ 空気供給手段
２０ 空気吹込口
２１ 水
２２ 温度調整手段
２３ 水吹出口
２４ ロータリバルブ（開閉バルブ）
２５ ダストコンベア

Claims (6)

1. 排ガスダクト、二次燃焼室、減温塔及びバグフィルタをそれぞれ備え、溶融炉で発生した排ガスを前記排ガスダクトより前記二次燃焼室を経て、下流側の前記減温塔及び前記バグフィルタに導いて処理する排ガス処理設備において、前記減温塔に、前記二次燃焼室から排出された排ガスに冷却水を吹き付ける冷却手段を設けると共に、該冷却手段により冷却された排ガス中に空気を吹き込む空気供給手段を設け、さらに前記減温塔に、前記空気供給手段の下流側位置で水を吹き出す温度調整手段を設けたことを特徴とする排ガス処理設備。
2. 前記二次燃焼室、前記減温塔及び前記バグフィルタのハウジングの底部には、ダストを抜き出す開閉バルブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理設備。
3. 前記二次燃焼室、前記減温塔及び前記バグフィルタのハウジングの底部下方には、抜き出したダストを搬送するダストコンベアが設置されていることを特徴とする請求項２に記載の排ガス処理設備。
4. 前記ダストコンベアは、前記二次燃焼室から前記減温塔を経て前記バグフィルタまでつながって配置されていることを特徴とする請求項３に記載の排ガス処理設備。
5. 前記二次燃焼室、前記減温塔及び前記バグフィルタのハウジングの底部は、中央位置付近から内周壁へ向かって角度が６０°以上である上り傾斜の傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の排ガス処理設備。
6. 前記減温塔と前記バグフィルタとを連結する排ガスダクトは、角度が６０°以上の上り傾斜で、前記減温塔及び前記バグフィルタの側からそれぞれ延出させたダクト部を突き合せて形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の排ガス処理設備。

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