JP3855224B2

JP3855224B2 - 焼却炉排煙の浄化装置

Info

Publication number: JP3855224B2
Application number: JP2000358910A
Authority: JP
Inventors: 恒嘉千石
Original assignee: 恒嘉千石
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2020-11-27
Also published as: JP2002159819A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉から排出される排煙に含まれる煤塵等の微細粒子やダイオキシン等の有害物質（以下煤塵等という。）を除去して浄化することにより、地球環境及び生態系を保護するようにした焼却炉排煙の浄化装置を提供することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、焼却炉から排出される排煙中に含まれる窒素酸化物、ダイオキシン、塩化水素等が自然の生態系を破壊する環境汚染の原因として、また人体に蓄積してホルモンに悪影響を与える原因として問題となっており、煤塵等の発生の抑制及びその拡散防止が緊急の課題になっている。そこで、当面の対策として焼却炉の燃焼温度を約８００〜１，４００℃の高温にすることによって、有害物質の発生量を安全基準値以下に抑制することが法的規制として定められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、既存の焼却炉では炉壁が高温に耐えられないという問題があるし、燃焼物の中には例えば重金属類等のように高温燃焼によっても発生を防止できないという問題もある。また、本来高温燃焼による対策は有害物質の発生を安全基準値以下に抑えるものであって、有害物質の発生を完全に抑制し或は発生した有害物質を分解するものではないことから抜本的な解決手段が求められている。
【０００４】
本発明は上述した未解決の問題点に鑑みなされたもので、焼却炉から排出される排煙中の有害物質をオゾンと紫外線によって除去すると共に煤塵等の微細粒子は沈殿させて回収し、また排煙の冷却排水は浄化して冷却水に循環使用することにより、有害物質、微細粒子及び冷却排水は装置内部で処理して外部に放出する排気ガスを浄化し、大気汚染や環境汚染の防止と排煙による異臭を除去して焼却施設の周辺の環境を異臭から保護するようにした焼却炉排煙の浄化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために構成された請求項１に係る発明の手段は、焼却炉から塔体内に排出されて冷却水により冷却され、該塔体から排出される排煙及び排煙に接触した冷却排水から煤塵等の有害物質を除去する焼却炉排煙の浄化装置であって、上流端は前記塔体に連通し、下流端に排気筒が設けられ、内部は上側が排気路に、下側が沈殿水域になった煤塵等沈殿桝と、該煤塵等沈殿桝内に設けられ、排煙中の微細粒子を前記沈殿水域に沈降させるための微細水滴を噴霧する沈降用噴霧管と、前記煤塵等沈殿桝内にオゾンを放出するオゾン発生装置と、前記煤塵等沈殿桝内に設けられ、前記冷却排水に紫外線を照射する紫外線灯とからなる。
【０００６】
そして、前記煤塵等沈殿桝の沈殿槽は、複数の隔壁によって直列に連通する複数の沈殿室に画成するとよい。こうすることにより、冷却排水の流れを減速し、塵煤等を円滑に沈降させることができる。
【０００７】
また、前記煤塵等沈殿桝の排気路を排煙が上流側から下流側に向け流動するように、排煙流動手段を配置することにより、煤塵等沈殿桝内に排煙が滞留する事態を解消し焼却炉の燃焼の障害になることもない。
【０００８】
更に、前記冷却排水を前記煤塵等沈殿桝によって浄化して得られた浄化水を前記塔に冷却水として循環供給するようにするとよい。このように構成することにより、冷却排水は外部に排出しないで内部で浄化して再利用する閉回路を形成するから排水で環境を汚染することのない安全性に優れた浄化装置として使用することができるし、冷却水を有効利用することができるから稼動費を最小限に抑えることができる。
【０００９】
更に、前記煤塵等沈殿桝に、微細水滴が付着した煤塵等の微細粒子を沈降させるための沈降エア噴出管を設けるとよく、こうすることにより煤塵等沈殿桝内を流れる排煙中の煤塵等の微細粒子の沈降を促進できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。図において、１は既存の焼却炉を示し、該焼却炉１は生ごみ、木材や合成樹脂材等の廃材、ゴム製品その他の種々の廃棄物を焼却する炉本体２と、該炉本体２に突設され、燃焼により発生する排煙を排出するための煙突３とから大略構成されるものである。
【００１１】
１１は地盤イに設置したコンクリート製の支持台、１２は該支持台１１上に立設した鋼板製の塔体を示す。該塔体１２は上側がラッパ状部１３Ａ、下側が円筒部１３Ｂになった略漏斗状の中空の塔本体１３と、支持脚１４Ａ、１４Ａによって該ラッパ状部１３Ａに支承され、外周に鍔部１４Ｂを有する唾略円錐状の冷却水槽１４とから構成してあり、該冷却水槽１４の外周側には塔本体１３内に冷却水を溢流させるための微小空隙Ａが環状に形成してある。１５は塔体１２内の中央に立設した鋼管からなる排煙筒で、該排煙筒１５は底部が閉塞し、上端が開口した筒体からなっている。排煙筒１５には底部寄りに位置して前記煙突３の先端が接続してあり、塔本体１３と排煙筒１５との間は煙流路Ｂになっている。１６は支持台１１内に形成した煙等導出路を示し、該煙等導出路１６の上側開口１６Ａは塔体１２に連通し、横向き開口１６Ｂは後述する煤塵等沈殿桝１８に連通し、底面１６Ｃは煤塵等沈殿桝１８に向けて下り傾斜面に形成してある。
【００１２】
１７は前記煙等導出路１６に臨んで支持台１１に設けた排煙流動手段としての送風装置で、該送風装置１７はモーターと回転翼とから構成してあり、煤塵等沈殿桝１８を流動する排煙中の微細粒子の沈降を妨げない程度の低速回転で排煙を煙流路Ｂ側から煤塵等沈殿桝１８側の排出方向に送り出すものである。
【００１３】
１８は排煙中の煤塵等の微細粒子を沈殿させるための煤塵等沈殿桝を示す。１９は該煤塵等沈殿桝１８を構成するコンクリート製桝本体で、該桝本体１９は底部１９Ａと、側壁部１９Ｂ、１９Ｂと、前壁部１９Ｃ及び後壁部１９Ｄとから上方が開放した横長の桝からなっており、後壁部１９Ｄには排気口１９Ｅが形成してある。桝本体１９内は第１から第４の隔壁２０、２１、２２、２３を所定の間隔で設けることによって直列に５つの沈殿室２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ（以下、場合により沈殿室２４と総称する。）が画成してある。
【００１４】
ここで、各隔壁２０乃至２３には、水面と排煙の流路を一定に保持して煤塵等沈殿桝１８内を水深２ｍの沈殿水域Ｃと水面から高さ２ｍの排気路Ｄに画成するための連通口２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａが夫々形成してあり、冷却排水は各連通口２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａを順次介して上流側の沈殿室２４Ａから下流側の沈殿室２４Ｅに流入するようになっている。また、排気路Ｄを流動する排煙を蛇行させて流速を遅くすることにより煤塵の沈降を促進するために、各隔壁２０乃至２３には高さを異ならせて連通穴２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂが夫々形成してある。なお、２５は第３の隔壁２２の連通穴２２Ｂを閉塞するように設けたシーズヒーターで、該シーズヒーター２５は排煙中の水分を除去して排気ガスの湿度を低下させるためのものである。
【００１５】
上述の構成からなる煤塵等沈殿桝１８は上流端が煙等導出路１６に連通して地盤イに下半分を埋設した状態で設置してある。そして、煤塵等沈殿桝１８の下流端の排気口１９Ｅには他の排煙流動手段としての吸引ファン装置２６が設置してあり、該吸引ファン装置２６は排煙中の微細粒子の沈降を妨げない程度の低速回転で排煙を吸引して排気筒２７から外部に排出するようにしてある。なお、排気筒２７は中間で上下に分離可能に構成してあり、内部に活性炭フィルタ２８を設けることにより残留する塵煤等を最終的に除去するようにしてある。
【００１６】
２９、２９、・・・は冷却排水中のダイオキシン等の環境汚染物質を除去するために沈殿室２４に設置した紫外線灯で、該紫外線灯２９は隔壁２０乃至２３に設けたソケット２９Ａにより支持してある。なお、前記活性炭フィルタ２８の下流側に位置して排気筒２７内にも紫外線灯２９を設け、残留有害物質を分解するようにしてある。また、３０、３０、・・・は各沈殿室２４Ａ乃至２４Ｅにオゾンを放出するためのオゾンエアストーンで、該各オゾエアストーン３０は連通多孔が形成されているセラミックスからなっており、図示しないオゾン発生器と連通管により接続されている。
【００１７】
３１、３１、・・・は各沈殿室２４Ａ乃至２４Ｅの上方を覆う蓋体で、該各蓋体３１には一対の吊上げ用フック３２、３２が設けてあり、沈殿室２４に沈積した煤塵等の除去作業等を行なう場合にクレーン等により開蓋できるようにしてある。
【００１８】
次に、３３は冷却水槽１４に冷却水を循環供給する送水管で、該送水管３３は最下流の沈殿室２４Ｅに設置した循環ポンプ３４と冷却水槽１４との間に配設してあり、冷却水は冷却水槽１４と煤塵等沈殿桝１８との間を循環するようになっている。そして、冷却水槽１４は送水管３３を介して供給される冷却水により冷却され、排煙筒１５から排出される約８００〜１，４００℃の高温の排煙はこの冷却水槽１４の下面に接触することにより冷却される。また、冷却水は冷却水槽１４からオーバーフローして微小隙間Ａから塔本体１３の内周面に沿って流下することにより塔本体１３を冷却し、かつ排煙中の煤塵等と付着して流下することにより排煙から煤塵等を除去する。また、冷却水槽１４の下側に噴霧ノズルを設置して塔本体１３内に冷却水を霧状に噴射することにより、排煙を冷却すると共に微細粒子に水滴を付着させるようにしてもよい。なお、冷却水は循環する間に蒸発することから、冷却水槽１４に水位センサー（図示せず）を設けて補給水管３５から水道水や地下水等の冷水を補給するようにしてある。
【００１９】
また、塔体１２内を流下する間に排煙と接触することにより汚染した冷却排水は煙等導出路１６を介して煤塵等沈殿桝１８に流入し、各連通口２０Ａ乃至２３Ａを介して上流側の沈殿室２４Ａから下流側の沈殿室２４Ｅに順次流入する。第１の沈殿室２４Ａに流入した冷却排水は滞留水となり、オーバーフローした冷却排水は連通口２０Ａから第２の沈殿室２４Ｂに流入し、以下第５の沈殿室２４Ｅに至る間にその流速が次第に遅くなり、一定の水面を保持した状態で滞留する。実施の形態では沈殿室２４内の水深は約２ｍになるようにしてあり、滞留水中の煤塵等は序々に沈降して各沈殿室２４Ａ乃至２４Ｅの底部に沈積する。３６、３６は煤塵等が沈積し易い第１及び第２の沈殿室２４Ａ、２４Ｂに設置したサンドポンプで、該サンドポンプ３６により底部に堆積した煤塵等を吸引し、図示しない排出管を介して外部に除去するものである。
【００２０】
３７は煤塵等沈殿桝１８内に微細水滴を噴霧するための多数の噴霧ノズルが穿設してある沈降用噴霧管を示す。該沈降用噴霧管３７は図示しない吐出ポンプと接続して煤塵等沈殿桝１８内の上方に配置してあり、噴霧ノズルから霧状に噴射された微細水滴が排気路Ｄを流動する煤塵等の微細粒子に付着することにより、煤塵等を各沈殿室２４Ａ及び２４Ｂに沈降させる。３８は前記沈降用噴霧管３７の内側に位置して煤塵等沈殿桝１８内上方に配設した沈降エア噴出管を示す。該沈降エア噴出管３８は長さ方向に離間して多数のエア噴出孔を穿設したものからなり、図示しないエアコンプレッサから供給されるエアをエア噴出孔から微小速度で噴出することにより、微細水滴の付着した煤塵等が沈殿室２４Ａ及び２４Ｂに沈降するのを促進し、煤塵等を確実に回収するものである。
【００２１】
次に、排煙中に含まれている有害物質を分解し、また異臭を除去するためのオゾン発生手段について説明する。３９、３９、・・・は複数個の塔内オゾン発生装置を示し、該各塔内オゾン発生装置３９は冷却水槽１４の外縁に周方向に配設してあり、塔本体１３内に向けて約５．０００ｐｐｍのオゾンを放出する。また、４０は煙等導出路１６内にオゾンを噴出するための導出路オゾン発生装置で、該導出路オゾン発生装置４０は前記送風装置１７に搭載してあり、煙等導出路１６内を流下する排煙や冷却汚水にオゾンを放出して有害物質を分解し、また異臭を除去するものである。更に、４１、４１、・・・は煤塵等沈殿桝１８の各沈殿室２４Ａ乃至２４Ｅにオゾンを噴出するための沈殿室オゾン発生器で、該沈殿室オゾン発生器３９は各沈殿室２４Ａ乃至２４Ｅの蓋体３１に設けてあり、煤塵等沈殿桝１８内を流動する排煙にオゾンを放出するものである。
【００２２】
本実施の形態は上述の構成からなり、焼却炉１から排出される排煙は煙突３を介して排煙筒１５内に排出され、排煙筒１５から煙流路Ｂに流出して送風装置１７により排出方向に吸引されて煙等導出路１６から煤塵等沈殿桝１８に流出する。この間、排煙は冷却水槽１４に接触して冷却されると共に、冷却水により冷却され、また煤塵等の微細粒子は水滴に付着して煤塵等沈殿桝１８に流入し、沈殿室２４に沈降堆積する。更に、排煙筒１５から排出された排煙中の有害物質は、塔体１２内では塔内オゾン発生装置３９により、煙等導出路１６では導出路オゾン発生装置４０により、更に煤塵等沈殿桝１８内では沈殿水域Ｃ内でオゾンエアストーン３０、３０、・・・、排気路Ｄでは沈殿室オゾン発生器４１により夫々放出されるオゾンによって可能なものは分解されて無害化される。また、排煙等から発生する異臭もこのオゾンによって除去される。
【００２３】
また、排煙に含まれる煤塵等の微細粒子は排気路Ｄを流動する間に霧状の微細水滴が付着することにより沈降し、沈殿室２４に沈殿することにより、大気中に排出される前に回収することができ、最終的には排気筒２７内に設けた活性炭フィルタ２８によって除去することができる。しかも、各沈殿室２４Ａ乃至２４Ｅには紫外線灯２９、２９、・・・を設置して冷却排水に紫外線を照射するようにしたから、冷却汚水中に含有されるダイオキシンを除去することができ、また排気筒２７内に設けた紫外線灯２９によって分解することができる。
【００２４】
上述の如くして排煙を構成する煤塵その他の有害物質は、可能なものについてはオゾンで分解すると共にその発生する異臭も除去し、また微細水滴に付着させて沈降堆積させることにより回収し、冷却排水中の有害物質は紫外線により分解することにより浄化する。このようにして、排気口１９Ｅから排気筒２７を介して大気中に放出される排気ガスは、煤塵等の有害物質が除去されて浄化され、また無臭化された状態にすることができる。なお、煤塵等沈殿桝２４Ａ乃至２４Ｅに沈積した煤塵等は、沈殿室２４Ａ、２４Ｂ内のものはサンドポンプ３６で吸引除去し、他の沈殿室２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅについては沈積量を見て適宜外部に搬出して処分することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上詳述した如く構成したから、下記の諸効果を奏する。
（１）排煙中の煤塵等の微細粒子は水滴に付着させて煤塵等沈殿桝内で沈殿させることにより回収し、また排煙の冷却排水は浄化して冷却水として循環使用することにより、有害物質、微細粒子及び冷却排水は装置内部で処理して外部に放出しない構成にしたから、煤塵その他の有害物質が大気中に放出されるのを防止することができ、大気汚染を防止できる。
（２）煤塵等沈殿桝内の沈殿水域及び排気路にオゾンを放出し、冷却排水に紫外線を照射するようにしたから、冷却排水及び排煙中に含有される有害物質を可及的に分解することができるし、異臭を除去することができる。
（３）排煙は塔体内で冷却水により冷却し、更に煤塵等沈殿桝内を流動する間に冷却するから、大気中に排出する排気ガスの最終的な温度を可及的に低下させることができ、地球環境の改善に資することができる。
（４）ダイオキシン等の発生を抑制するために焼却炉の燃焼温度を高くすることが望ましいが、本発明装置によれば焼却炉から排出された後の排煙から有害物質を回収する構成にしたから、焼却炉の燃焼温度を高くすることができない既設の焼却炉に用いることができる。
（５）塔体内の排煙を排出する方向に誘導する送風装置を設けてあるから、焼却炉の燃焼効率を損なうことなく排煙を無害化することができる。
（６）本発明装置は、水に付着させることにより排煙中の煤塵等の微細粒子は物理的に回収し、有害物質はオゾンにより分解すると共に異臭を除去し、更に紫外線を照射することにより分解する構成にしたから、焼却炉から排出される排煙を可及的に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る焼却炉排煙の浄化装置の全体構成図である。
【図２】塔体の拡大断面図である。
【図３】煤塵等沈殿桝の上流側の拡大縦断面図である。
【図４】煤塵等沈殿桝の下流側の拡大縦断面図である。
【図５】煤塵等沈殿桝の内部を示す部分平面図である。
【図６】図３中のＶＩ−ＶＩ矢示方向断面図である。
【図７】図３中のＶＩＩ−ＶＩＩ矢示方向断面図である。
【図８】図４中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢示方向断面図である。
【図９】図４中のＩＸ−ＩＸ矢示方向断面図である。
【図１０】図４中のＸ−Ｘ矢示方向断面図である。
【符号の説明】
１焼却炉
１２塔体
１７送風装置（排煙流動手段）
１８煤塵等沈殿桝
２７排気筒
２６吸引ファン装置（排煙流動手段）
２９紫外線灯
２８誘導エア噴出装置
３７沈降用噴霧管
３８沈降エア噴出管
４１沈殿室オゾン発生器
Ｃ沈殿水域
Ｄ排気路

Claims

焼却炉から塔体内に排出されて冷却水により冷却され、該塔体から排出される排煙及び排煙に接触した冷却排水から煤塵等の有害物質を除去する焼却炉排煙の浄化装置であって、上流端は前記塔体に連通し、下流端に排気筒が設けられ、内部は下側が沈殿水域になり、上側が排気路になった煤塵等沈殿桝と、該煤塵等沈殿桝内に設けられ、排煙中の微細粒子を前記沈殿水域に沈降させるための微細水滴を噴霧する沈降用噴霧管と、前記煤塵等沈殿桝内にオゾンを放出するオゾン発生装置と、前記煤塵等沈殿桝内に設けられ、前記冷却排水に紫外線を照射する紫外線灯とから構成してなる焼却炉排煙の浄化装置。
前記煤塵等沈殿桝の沈殿槽は、複数の隔壁によって直列に連通する複数の沈殿室に画成してあることを特徴とする請求項１記載の焼却炉排煙の浄化装置。
前記煤塵等沈殿桝の排気路を排煙が上流側から下流側に向け流動するように排煙流動手段を配置してあることを特徴とする請求項１記載の焼却炉排煙の浄化装置。
前記冷却排水を前記煤塵等沈殿桝によって浄化してなる浄化水を前記塔体に冷却水として循環供給するようにしてあることを特徴とする請求項１記載の焼却炉排煙の浄化装置。
前記煤塵等沈殿桝に、微細水滴が付着した煤塵等の微細粒子を沈降させるための沈降エア噴出管を設けてあることを特徴とする請求項１記載の焼却炉排煙の浄化装置。