JP3924209B2 - Air and waste liquid treatment equipment containing organic components - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷工場、半導体製造工場や塗装工場等において発生する有機溶剤ガス、有機溶剤廃液等の有機成分含有空気および有機成分含有廃液を処理する処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、塗装工場等において塗装作業に伴って発生する低濃度の有機溶剤ガス(悪臭ガス)を除去処理するため、前記有機溶剤ガスを含む空気をダクトに集めてガスタービンのコンプレッサーに送って圧縮し、この圧縮された空気をガスタービンの燃焼器に供給し、燃焼器に投入された燃料油を燃焼させ、この燃料油の燃焼により発生した高温の燃焼ガスで前記有機溶剤ガスである悪臭成分を分解、除去すると共に、燃焼ガスによってタービンを駆動させるようにした有機溶剤ガス処理装置が知られている(特開2002−4890号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の有機溶剤ガス処理装置は、ガスタービンの燃焼器においてその燃焼温度によって有機溶剤ガスである悪臭成分は分解、除去できるものの、例えば、塗装工場等において有機溶剤ガスと一緒に発生する有機溶剤廃液を同時に処理することができない。このため、前記有機溶剤廃液を処理するには別途に処理装置を設備する必要があり、この場合には、その処理装置のために余分な設置スペースや設備費用の発生を余儀なくされる問題がある。
【0004】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、有機溶剤ガスを含む空気等の有機成分含有空気と有機成分含有廃液とを同時に効率的に処理することができ、設備費が低廉で済む有機成分含有空気および廃液の処理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】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項1に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置は、ガスタービンと、該ガスタービンのコンプレッサーの空気入口に連絡され、コンプレッサーに有機成分含有空気を供給するダクトと、前記ガスタービンの燃焼器に燃料油を供給する燃料油管と、前記燃焼器に有機成分含有廃液を供給する廃液供給管と、前記ガスタービンのタービンからの排気により、前記コンプレッサーで圧縮されて燃焼器に供給される前記有機成分含有空気を加熱する再生用熱交換器とを備えた有機成分含有空気および廃液処理装置であって、前記ダクトには、上流側に前記ガスタービンのタービンからの排気熱が熱投入されて前記有機成分含有空気中の有機成分の濃度を高める濃縮装置が設けられ、下流側に前記有機成分含有空気を空気によって強制冷却する吸気冷却装置が設けられ、該吸気冷却装置は前記再生用熱交換器と同一の型式であることを特徴としている。
【0006】
この有機成分含有空気および廃液の処理装置では、有機廃棄物排出源からの有機成分含有空気が濃縮装置で濃縮されて冷却された後にガスタービンのコンプレッサーに吸引、圧縮されて燃焼器に送られると共に、有機成分含有廃液が適時に廃液供給管を経て前記燃焼器に供給されて燃焼され、この燃焼により発生する高温の燃焼ガスで有機成分含有空気と有機成分含有廃液の中の有機成分が同時に分解、除去される。その際、前記濃縮装置で投熱されて昇温された前記有機成分含有空気が前記吸気冷却装置で適切に冷却されて前記コンプレッサーに送られるため、ガスタービンはコンプレッサーに高温の有機成分含有空気が吸引されて出力の低下を来すことがない。
【0008】
また、請求項2に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置は、請求項1または2に記載の処理装置において、前記廃液供給管に蒸留装置が設けられ、前記タービンの排気熱によって蒸留装置内で有機成分含有廃液が蒸留されて、有機成分液として前記燃焼器に送られるようになっていることを特徴としている。
さらに、請求項3に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置は、請求項1〜3のいずれかにおいて、前記吸気冷却装置と前記再生用熱交換器とが、プレート式熱交換器であることを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施の形態に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置1を示す。
この実施の形態に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置1は、印刷工場、半導体製造工場、塗装工場等の有機成分含有空気および廃液を排出する設備(以下、有機廃棄物排出源Wと言う。)に隣接して設置されるガスタービン2と、前記有機廃棄物排出源Wから前記ガスタービン2のコンプレッサー3に有機溶剤ガスW1を含む空気(有機成分含有空気)を燃焼用空気として送るダクト4と、ガスタービン2の燃焼器5に燃料油を供給する燃料油管6と、前記有機廃棄物排出源Wからガスタービン2の燃焼器5に有機溶剤廃液(有機成分含有廃液)W2を供給する廃液供給管7と、燃料油管6から前記燃焼器5への燃料油の供給と前記廃液供給管7から燃焼器5への有機溶剤廃液の供給とを切り換える自動切替弁(切換手段)8と、前記廃液供給管7の途中に設けた蒸留装置9と、ガスタービン2のタービン10に減速機11aを介して連結された発電機11とを備えている。
【0010】
前記コンプレッサー3と燃焼器5を連絡する通路12には、再生用熱交換器13が設けられており、この再生用熱交換器13に、燃焼器5から通路14を通って前記タービン10を駆動した後の燃焼ガスを排気として流す排気ダクト15が接続され、前記通路12を通る前記有機成分含有空気が排気ダクト15を流れる排気によって加熱されるようになっている。なお、前記燃焼器5は、パイロット燃料とパイロット燃焼空気を導入して予混合するパイロット予混合管と、メイン燃料とメイン燃焼空気を導入して予混合するメイン予混合管とをそれぞれ複数有し、低NOx、高燃焼効率を有する型式のものとなっている。
前記ガスタービン2には、前記通路12における前記燃焼器5の入口近くに温度センサ16が設けられ、この温度センサ16によって前記有機成分含有空気の燃焼器5への導入時の温度が検出されるようになっている。
【0011】
前記自動切替弁8は、前記燃料油管6と前記廃液供給管7との合流部に設けた三方弁からなり、前記温度センサ16の検出温度が所定の設定温度以下のときは、廃液供給管7側を遮断して燃料油が燃料油管6によって前記燃焼器5に供給されるように管路を自動的に切り換え、また、前記所定の設定温度を超えるときは、燃料油管6の上流側管6aを遮断し、前記有機溶剤廃液W2が廃液供給管7から燃料油管6の下流側管6bを経て燃焼器5に供給されるように管路を自動的に切り換える構成となっている。
【0012】
前記蒸留装置9は、ポンプ、貯留槽等の付属機器について図示しないが、前記廃液供給管7で内部に導入された有機廃棄物排出源Wからの有機溶剤廃液W2を、前記再生用熱交換器13の下流側の排気ダクト15を通る排気によって加熱し、蒸発した有機溶媒蒸気を冷却水で冷却して凝縮させ、これにより精製、濃縮された有機溶剤液(有機成分液)として前記燃料油管6の下流側管6bに送るようになっている。
また、前記ダクト4には、上流側に濃縮装置17が設けられ、下流側(濃縮装置17と前記コンプレッサー3との間)に吸気冷却装置18が設けられている。
【0013】
前記濃縮装置17は、ブロア等の付属機器について図示しないが、前記有機廃棄物排出源Wからダクト4によって内部に導入された有機成分含有空気を吸着処理域で吸着剤層を通過させて、該吸着剤層に有機成分含有空気中の有機溶剤ガスW1を吸着させ、脱着処理域で、前記再生用熱交換器13の下流側の排気ダクト15から分岐した分岐ダクト(排気ダクト)15aを通る排気から熱投入されて加熱された脱着用空気中に、吸着剤層に吸着捕集された有機溶剤ガスW1を脱着放出させることにより、装置の入口側より出口側の有機溶剤ガスW1の濃度を高めた有機成分含有空気を、下流側のダクト4に送るようになっている。前記濃縮装置17としては吸着ロータを有して前記吸着と脱着を連続的に繰り返して行える回転型濃縮装置を好適に使用することができる。
【0014】
前記吸気冷却装置18は、電動モータ19で駆動されるファン20から空気ダクト21を介して送風される冷却空気によって、前記濃縮装置17から前記コンプレッサー3に送られる高温の有機成分含有空気を強制的に冷却するものであり、その構造は、前記再生用熱交換器13を流れるタービン10からの排気の流量(一次側流体流量)と燃焼器5への有機成分含有空気の流量(2次側流体流量)、および吸気冷却装置18を流れる濃縮装置17からの有機成分含有空気の流量(2次側流体流量)とファン20からの冷却空気の流量(1次側流体流量)がともに略同一となっていることから、内部を流れる流体の温度は異なるが、前記再生用熱交換器13と同様に構成することができ、該再生用熱交換器13が代替流用されている。
【0015】
前記再生用熱交換器13は、図2、図3に示すように、両端部に1次側流体の入口側と出口側にそれぞれ接続されるフランジ22a,22bを有する直方体箱状のケーシング22の内部に、熱交換器本体23が周囲にセラミックウール等の断熱性を有する断熱材(緩衝材)24を介在させて装着されている。前記熱交換器本体23の一端側(ケーシング22の1次流体入口室h1側)(図2で左側)の上部と他端側(ケーシング22の一次流体出口室h2側)(図2で右側)の下部には、半円筒状の2次側流体用の出口ヘッダタンク25bと入口ヘッダタンク25aが、それぞれ、熱交換器本体23の幅方向(図2で紙面に垂直な方向、図3で左右方向)に沿って溶接m等によって固着され、2次流体出口室k2と2次流体入口室k1を形成している。
【0016】
前記熱交換器本体23は、詳細は図示しないが、例えば、前記ケーシング22の1次流体入口室h1に入った一次流体を1次流体出口室h2に導く流路を形成したプレートと、前記2次流体入口室k1に導入された2次流体を2次流体出口室k2に導く流路を形成したプレートとを、熱交換器本体23の幅方向に交互に複数個積層して構成され、1次流体と2次流体とが前記各プレートを介して間接的に熱交換が行われるようになっている。
そして、前記再生用熱交換器13は、前記ケーシング22の1次流体入口室h1に前記排気ダクト15の上流側が連絡され、1次流体出口室h2に排気ダクト15の下流側が連絡され、また、前記入口ヘッダタンク25aの2次流体入口室k1に前記通路12の上流側が連絡され、出口ヘッダタンク25bの2次流体出口室k2に通路12の下流側が連絡されている。
【0017】
また、前記再生用熱交換器13を前記吸気冷却装置18に代替流用する場合には、前記ケーシング22の1次流体入口室h1に前記空気ダクト21の上流側21aが連絡され、1次流体出口室h2に空気ダクト21の下流側21bが連絡され、また、前記入口ヘッダタンク25aの2次流体入口室k1に前記ダクト4の上流側4aが連絡され、出口ヘッダタンク25bの2次流体出口室k2にダクト4の下流側4bが連絡される。
なお、前記再生熱交換器13は、前記熱交換器本体23をプレート式の熱交換器で構成したが、これに限らず、他の形式の熱交換器を使用してもよい。
【0018】
次に、前記実施の形態に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置の作用について説明する。
ガスタービン2の起動時には、温度センサ16による検出温度は自動切替弁8の流路を切り換える設定温度(例えば500〜600℃)より当然低くなっており、自動切替弁8は前記燃料油管6(6a,6b)をガスタービン2の燃焼器5に連絡している。
この状態で、ガスタービン2の操作盤等のスイッチで始動指令が出されると、ガスタービン2のコンプレッサー3が回転されると共に、灯油等の燃料油のパイロット燃料が燃料油管6を介して燃焼器5の前記パイロット予混合管に送られて燃焼し、これにより、燃焼器5で発生した燃焼ガスでタービン10が回転してコンプレッサー3が回転し、処理装置1の暖機運転が行われる。
【0019】
パイロット燃料による暖機運転の後、タービン10に前記発電機11が減速機11aを介して連結されて回転して電力Eが供給される。その際は、前記タービン10は、パイロット燃料とメイン燃料が、それぞれ燃焼器5のパイロット予混合管とメイン予混合管に供給されて燃焼し、必要な電力量に応じて処理装置1を運転する。
続いて、例えば、印刷工場で印刷機(有機廃棄物排出源W)が運転されると、そこから有機溶剤であるガス状のトルエン(有機成分)を含む空気(有機成分含有空気)とトルエン含有廃液(有機成分含有廃液)が発生し、前記ガス状のトルエンを低濃度に含む40℃程度の空気(有機成分含有空気)が、ダクト4を介して濃縮装置17に送られ、有機成分含有空気中のトルエンの濃度が高められて、150℃程度に昇温して吸気冷却装置18に送られる。そして、吸気冷却装置18に送られた有機成分含有空気は、ファン20から空気ダクト21を介して送風された冷却空気で50℃程度に冷却された後、コンプレッサー3に吸引、圧縮されて190℃程度に昇温される。この昇温された有機成分含有空気は再生用熱交換器13で630℃程度に加熱された後、前記燃焼器5に送られ、これにより、燃料油管6からの燃料油が燃焼器5で燃焼して高温(900℃程度)の燃焼ガスが発生してタービン10が回転し、処理装置1によるトルエン含有空気およびトルエン含有廃液(有機成分含有空気および廃液)の処理の運転が開始される。
【0020】
前記処理装置1の運転が開始されても、ガスタービン2の負荷が全負荷の70%(有機成分含有空気の燃焼器5の入口の設定温度500〜600℃に相当)に満たない状態のときは、前記自動切替弁8は管路を廃液供給管7側に切り換えることがなく、前記燃焼器5では燃料油が燃焼され、この高温の燃焼ガスによって前記有機成分含有空気中の高濃度のトルエン(臭気成分)が分解、除去される。タービン10を出た650℃程度の燃焼ガスの排気は、排気ダクト15を通って再生用熱交換器13で前記通路12からの有機成分含有空気を加熱して240℃程度に温度降下した後、一部が、前記蒸留装置9に送られて有機廃棄物排出源Wから蒸留装置9に送られた有機溶剤廃液(有機成分含有廃液)を加熱する熱源として利用され、残部が、排気ダクト15の分岐ダクト15aを経て前記濃縮装置19へ熱投入してから、前記蒸留装置9を通過した排気ダクト15に合流されて系外へ排出される。
【0021】
ガスタービン2が起動されてその負荷が70%を超える運転状態になったときは、前記燃焼器5の入口における有機成分含有空気の温度が温度センサ16の前記設定温度を超えるので、温度センサ16から指令で前記自動切替弁8が管路を廃液供給管7と燃料油管6の下流側管6bとを連絡するように切り換えるので、蒸留装置9で精製、濃縮されたトルエン溶液(有機成分液)が廃液供給管7、燃料油管6の下流側管6bを通って前記燃焼器5に供給され、該燃焼器5における燃料として燃焼される。このため、ガスタービン2ではトルエンガスとトルエン溶液の両方が同時に燃焼処理されることとなる。
【0022】
前記処理装置1の運転中は、前記再生用熱交換器13においては、タービン10からの高温(630℃程度)の排気がケーシング22の1次側流体入口室h1に入る一方、コンプレッサー3から低温(190℃程度)のトルエンガスを含む空気(有機成分含有空気)が入口ヘッダタンク25aに入って、排気と有機成分含有空気との熱交換が行われる間に、前記熱交換器本体23が前記排気と有機成分含有空気との温度差にもとづいて、例えば、図2、図4の鎖線で示すように、温度の等高線a(650℃)、b(630℃)、c(500℃)、d(370℃)、e(240℃)、f(240℃)、g(190℃)となる温度分布をもった加熱状態となる。
【0023】
このため、図5に示すように、前記熱交換器本体23は、1次側流体入口室h1が1次側流体出口室h2よりも大きく変形し、前記入口ヘッダタンク25aと出口ヘッダタンク25bの幅方向(図5で左右方向)の両側には、1次側流体入口室h1に近い側に引張り応力イが、また、その反対側に圧縮応力ロが、それぞれ、入口ヘッダタンク25aと出口ヘッダタンク25bの長さ方向(図5で上下方向)に作用する。しかし、ケーシング22と熱交換器本体23との間には前記断熱材24が介在されているので、該断熱材24によってケーシング22の表面の温度勾配が緩和され、ケーシング22の変形が抑制されると共に、ケーシング22と熱交換器本体23との変形が分離される。これにより、断熱材24を設けない場合に比べて、前記入口ヘッダタンク25aと出口ヘッダタンク25bやそれらの熱交換器本体23との溶接部mに生じる熱応力を大幅に低減させることができる。
【0024】
この実施の形態に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置1によれば、有機廃棄物排出源Wからガスタービン2のコンプレッサー3に送るトルエンガスを含む空気(有機成分含有空気)が、前記濃縮装置17で濃縮操作によって昇温しても、前記吸気冷却装置18で適切に冷却されるので、ガスタービン2の出力を向上させることができる。
また、前記吸気冷却装置18は、コンプレッサー3から燃焼器5に送る有機成分含有空気を加熱する再生用熱交換器13と同一構造の熱交換器を使用して、ファン20から送風される空気で前記有機成分含有空気を強制冷却することができるので、吸気冷却装置18を再生用熱交換器13と別個に製作する必要がなく、再生用熱交換器13を流用することにより、高価な熱交換器の量産によるコスト低減を図ることができる。さらに、前記吸気冷却装置18は、前記有機成分含有空気中に純水を噴射して有機成分含有空気を直接冷却したり、1次側冷却流体を得るために冷凍機等の冷熱源を設ける必要がないので、処理装置1の付帯設備を低廉にすることができる。
なお、この実施の形態においては、前記吸気冷却装置18を、コンプレッサー3から燃焼器5に送る有機成分含有空気を加熱する再生用熱交換器13と同一構造の熱交換器としたが、単に型式が同じであれば寸法、能力が異なっていてもよい。型式が共通であれば、これら熱交換器を構成する部品が共通となり、これによっても量産によるコスト低減を図ることができる。特に、前記吸気冷却装置18と再生用熱交換器13とをプレート式熱交換器とすると、プレート数の増減により、簡単に熱交換能力の調整ができ、この量産によるコスト低減効果がより相乗的に奏する。
【0025】
また、前記ガスタービン2の燃焼器5の入口における有機成分含有空気の温度が温度センサ16に設定した所定の設定温度(例えば500〜600℃)より低いときは、灯油等の通常の燃料油を燃焼器5に送り、前記設定温度を超えた適時には、トルエン廃液を蒸留して得たトルエン溶液を燃焼器5に送って燃焼させるようにしたので、トルエンガスおよびトルエン廃液の両方をガスタービン2を含む1台の処理装置1で同時に効率よく処理することができる。
しかも、処理装置1の起動時に、前記温度センサ16における設定温度を前記所定の設定温度より低く設定すると、タービン10からの排気中にトルエンガス等が未燃のまま含まれて排気ダクト15から排出されるおそれがあるが、前記のように温度センサ16の設定温度が適切に設定されているので、この実施の形態の処理装置1ではそのようなおそれはない。
【0026】
また、タービン10からの排気によって、前記再生用熱交換器13で燃焼器5に入る有機成分含有空気の温度を有効に高めることができると共に、前記蒸留装置9からのトルエン廃液(トルエン溶液)を前記燃焼器5での燃料として有効に回収することができ、処理装置1を運転するための燃料を節約することができる。
また、燃焼器5で燃焼させる燃料油を灯油等とトルエン溶液とに使い分けができるので、処理装置1におけるトルエンガス、廃液の処理量が低下しても、ガスタービン2を一定の運転条件で運転できるので、発電機11で一定電圧を確保することができる。
【0027】
また、印刷機のように頻繁に運転、停止を繰り返す有機廃棄物排出源Wの運転、停止に合わせて処理装置1の運転、停止を頻繁に行うと、ガスタービン2、蒸留装置9や濃縮装置17が故障を起こしてそれらの寿命が短くなるが、前記実施の形態に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置1によれば、印刷機の運転の停止時には、前記自動切替弁8の切換によってガスタービン2を待機運転で運転を継続することができるので、前記問題を解決することができる。
【0028】
なお、前記各実施の形態に係る有機溶剤ガス、廃液処理装置1では、燃料油管6と廃液供給管7とを燃料油管6の途中で合流させ、この合流部に三方弁からなる自動切替弁8を設けたが、燃料油管6と廃液供給管7を合流させずに、前記燃焼器5に並列に接続し、それらの燃料油管6と廃液供給管7に個別に自動開閉弁(切換手段)を設け、一方の自動開閉弁が管路を前記燃焼器に連絡したとき、他方の自動開閉弁が管路を閉鎖するように、それらの自動開閉弁を連動切換えするようにしてもよい。
【0029】
また、前記自動切替弁8を、燃料油とトルエン溶液の一方が燃焼器5に供給されているとき、他方が燃焼器5への供給を停止される単なる流路切換式の切替弁とせずに、前記燃料油とトルエン溶液の燃焼器5への供給の切換えと、両者の燃焼器5への供給割合の調節とが可能である自動切替混合弁として構成し、トルエン溶液を燃焼器5に送って運転中、ガスタービン2の出力に見合うトルエン溶液が供給できなくなったとき、その不足分だけ前記自動切替混合弁の調節によって燃料油をトルエン溶液に混入させて燃焼器5に供給するようにしてもよい。
また、前記各実施の形態に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置1では、トルエン含む空気および廃液を処理対象としたが、本発明においては、有機成分含有空気および廃液はトルエンを含む空気、廃液に限らず、メタノール、メチルエチルケトン、イソプロピレンアルコール等の混合溶剤含有空気および廃液を処理対象とすることができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の優れた効果を奏する。
請求項1に記載の有機成分含有空気および廃液の処理装置によれば、有機廃棄物排出源からの有機成分含有空気が濃縮装置で濃縮されて吸気冷却装置で冷却された後にガスタービンのコンプレッサーに吸引されて燃焼器に有機成分含有空気として送られる一方、有機廃棄物排出源からの有機成分含有廃液が適時に廃液供給管を経て前記燃焼器に供給されて燃焼され、この燃焼により発生した高温の燃焼ガスで有機成分含有空気と有機成分含有廃液の中の有機成分が同時に分解、除去されるので、有機成分含有空気と有機成分含有廃液の両方をガスタービンを含む1台の処理装置よって同時に、効率よく処理することができる。
【0031】
また、前記濃縮装置で投熱されて昇温した有機成分含有空気が吸気冷却装置で冷却されて前記コンプレッサーに送るので、コンプレッサーに高温の有機成分含有空気が吸引されることがなく、ガスタービンの出力を向上させることができる。
さらに、有機成分含有空気を冷却する吸気冷却装置がガスタービンの再生用熱交換器と型式を同じにしたので、これら熱交換器を構成する部品が共通となり、量産によるコスト低減を図ることができる。
さらに、前記吸気冷却装置は、1次側冷却流体が空気であり、前記有機成分含有空気中に純水を噴射して有機成分含有空気を直接冷却したり、1次側冷却流体を得るために冷凍機等の冷熱源を設ける必要がないので、処理装置の付帯設備を低廉にすることができる。
【0032】
また、濃縮装置にガスタービンのタービンからの排気熱が熱投入されるので、タービンの排気熱が有効に利用され、ガスタービン(処理装置)の運転効率を高めることができると共に、濃縮装置に別個の加熱装置を付加する必要がなくて処理装置の設備費を低減することができる。
【0033】
また、請求項2に記載の有機成分含有空気および廃液の処理装置によれば、廃液供給管に蒸留装置が設けられ、ガスタービンのタービンの排気熱によって蒸留装置内で有機成分含有廃液が蒸留されて、有機成分含有液として燃焼器に送られるので、タービンの排気によって、有機廃棄物排出源からの有機成分廃液が前記燃焼器での燃料として有効に回収することができ、処理装置を運転するための燃料を節約することができる。
また、請求項3に記載の有機成分含有空気および廃液の処理装置によれば、吸気冷却装置と再生用熱交換器とをプレート式熱交換器とすることにより、プレート数の増減によって、簡単に熱交換能力の調整ができ、熱交換器を構成する部品を共通とすることによる量産によるコスト低減が、より相乗的に奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置を示す系統図である。
【図2】 本発明の一実施の形態に係る有機成分含有空気および廃液の処理装置における再生熱交換器を示す縦断面図である。
【図3】 図2のA−A断面図である。
【図4】 図2のB矢視における再生熱交換器の使用時温度分布図である。
【図5】 図2のB矢視における再生熱交換器の熱変形概念図である。
【符号の説明】
1 有機成分含有空気および廃液の処理装置 2 ガスタービン
3 コンプレッサー 4 ダクト
5 燃焼器 6 燃料油管
7 廃液供給管 9 蒸留装置
10 タービン 11 発電機
12,14 通路 13 再生用熱交換器
15 排気ダクト 17 濃縮装置
18 吸気冷却装置 20 ファン
22 ケーシング 23 熱交換器本体
24 断熱材(緩衝材) W 有機廃棄物排出源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing apparatus for processing organic component-containing air and organic component-containing waste liquid such as organic solvent gas and organic solvent waste liquid generated in a printing factory, a semiconductor manufacturing factory, a coating factory, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to remove low-concentration organic solvent gas (bad odor gas) generated during painting operations in a painting factory, air containing the organic solvent gas is collected in a duct and sent to a gas turbine compressor for compression. The compressed air is supplied to the combustor of the gas turbine, the fuel oil charged in the combustor is combusted, and the malodorous component that is the organic solvent gas is generated by the high-temperature combustion gas generated by the combustion of the fuel oil. There is known an organic solvent gas processing apparatus that decomposes and removes and drives a turbine with combustion gas (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-4890).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional organic solvent gas processing apparatus can decompose and remove malodorous components, which are organic solvent gas, depending on the combustion temperature in the combustor of the gas turbine, but it is generated together with the organic solvent gas in, for example, a painting factory. The organic solvent waste liquid cannot be treated at the same time. For this reason, in order to process the organic solvent waste liquid, it is necessary to install a separate processing apparatus. In this case, there is a problem that extra installation space and equipment costs are inevitably generated for the processing apparatus. .
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can efficiently treat organic component-containing air such as air containing an organic solvent gas and organic component-containing waste liquid at the same time. An object of the present invention is to provide a treatment apparatus for component-containing air and waste liquid.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is characterized by the following points in order to solve the above problems.
That is, the organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus according to claim 1 is connected to the gas turbine, the air inlet of the compressor of the gas turbine and supplying the organic component-containing air to the compressor, and the gas turbine A fuel oil pipe that supplies fuel oil to the combustor, a waste liquid supply pipe that supplies organic component-containing waste liquid to the combustor, and an exhaust from the turbine of the gas turbine that is compressed by the compressor and supplied to the combustor An organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus comprising a regeneration heat exchanger for heating the organic component-containing air, wherein the duct has an upstream side The exhaust heat from the turbine of the gas turbine is Concentrating device for increasing concentration of organic component in air containing organic component Is provided And an intake air cooling device that forcibly cools the organic component-containing air with air on the downstream side Where The intake air cooling device is of the same type as the heat exchanger for regeneration.
[0006]
In this organic component-containing air and waste liquid treatment device, the organic component-containing air from the organic waste discharge source is condensed by the concentrator and cooled, and then sucked and compressed by the compressor of the gas turbine and sent to the combustor. The organic component-containing waste liquid is timely supplied to the combustor through the waste liquid supply pipe and burned, and the organic component-containing air and the organic component in the organic component-containing waste liquid are simultaneously decomposed by the high-temperature combustion gas generated by this combustion. Removed. At that time, since the organic component-containing air heated and heated by the concentrator is appropriately cooled by the intake air cooling device and sent to the compressor, the gas turbine has a high-temperature organic component-containing air in the compressor. The suction does not cause a decrease in output.
[0008]
And claims 3 The organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the intake air cooling device and the regeneration heat exchanger are plate heat exchangers.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
The organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus 1 according to this embodiment is a facility (hereinafter referred to as an organic waste discharge source W) that discharges organic component-containing air and waste liquid, such as a printing factory, a semiconductor manufacturing factory, and a painting factory. )) And a duct for sending air (organic component-containing air) containing organic solvent gas W1 from the organic waste discharge source W to the
[0010]
A
The
[0011]
The
[0012]
Although the distillation apparatus 9 is not shown with respect to accessories such as a pump and a storage tank, the organic solvent waste liquid W2 from the organic waste discharge source W introduced into the waste
The duct 4 is provided with a
[0013]
Although the
[0014]
The intake
[0015]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0016]
Although not shown in detail in the
The
[0017]
Further, when the
In the
[0018]
Next, the operation of the organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus according to the embodiment will be described.
When the
In this state, when a start command is issued by a switch such as an operation panel of the
[0019]
After the warm-up operation with the pilot fuel, the
Subsequently, for example, when a printing press (organic waste discharge source W) is operated in a printing factory, air (organic component-containing air) containing gaseous toluene (organic component) that is an organic solvent and toluene content are contained therein. Waste liquid (organic component-containing waste liquid) is generated, and air (organic component-containing air) of about 40 ° C. containing the gaseous toluene at a low concentration is sent to the
[0020]
Even when the operation of the processing apparatus 1 is started, the load of the
[0021]
When the
[0022]
During the operation of the processing apparatus 1, in the
[0023]
For this reason, as shown in FIG. 5, in the
[0024]
According to the organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus 1 according to this embodiment, the air containing the toluene gas (organic component-containing air) sent from the organic waste discharge source W to the
In addition, the intake
In this embodiment, the intake
[0025]
Further, when the temperature of the organic component-containing air at the inlet of the
In addition, when the set temperature in the
[0026]
In addition, the exhaust from the
Further, since the fuel oil burned in the
[0027]
Further, when the operation and stop of the processing apparatus 1 are frequently performed in accordance with the operation and stop of the organic waste discharge source W that is frequently operated and stopped like a printing press, the
[0028]
In the organic solvent gas / waste liquid treatment apparatus 1 according to each of the above-described embodiments, the fuel oil pipe 6 and the waste
[0029]
Further, the
Further, in the organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus 1 according to each of the above embodiments, the air and waste liquid containing toluene are treated, but in the present invention, the organic component-containing air and waste liquid are air containing toluene, Not only waste liquid but also mixed solvent-containing air such as methanol, methyl ethyl ketone, isopropylene alcohol, and waste liquid can be treated.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following excellent effects are obtained.
According to the organic component-containing air and waste liquid processing apparatus according to claim 1, the organic component-containing air from the organic waste discharge source is concentrated by the concentrating device and cooled by the intake air cooling device, and is then supplied to the compressor of the gas turbine. While being sucked and sent to the combustor as organic component-containing air, the organic component-containing waste liquid from the organic waste discharge source is supplied to the combustor through the waste liquid supply pipe and burned in a timely manner, and the high temperature generated by this combustion Since the organic component-containing air and the organic component in the organic component-containing waste liquid are simultaneously decomposed and removed by the combustion gas, both the organic component-containing air and the organic component-containing waste liquid are simultaneously removed by a single processing device including a gas turbine. Can be processed efficiently.
[0031]
In addition, since the organic component-containing air heated and heated by the concentrator is cooled by the intake air cooling device and sent to the compressor, the high-temperature organic component-containing air is not sucked into the compressor, and the gas turbine The output can be improved.
Furthermore, since the intake air cooling device that cools the organic component-containing air has the same model as the heat exchanger for gas turbine regeneration, the components that make up these heat exchangers are common, and the cost can be reduced through mass production. .
Further, in the intake air cooling device, the primary side cooling fluid is air, and in order to directly cool the organic component containing air by injecting pure water into the organic component containing air or to obtain the primary side cooling fluid Since it is not necessary to provide a cold heat source such as a refrigerator, the incidental facilities of the processing apparatus can be made inexpensive.
[0032]
Also , Dark Since the exhaust heat from the turbine of the gas turbine is input to the compressor, the exhaust heat of the turbine can be used effectively, and the operating efficiency of the gas turbine (processing device) can be increased, and the concentrator can be heated separately. It is not necessary to add an apparatus, and the equipment cost of the processing apparatus can be reduced.
[0033]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing an organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a regenerative heat exchanger in the organic component-containing air and waste liquid treatment apparatus according to one embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG.
FIG. 4 is a temperature distribution diagram when the regenerative heat exchanger is in use as viewed in the direction of arrow B in FIG. 2;
FIG. 5 is a conceptual diagram of thermal deformation of the regenerative heat exchanger as viewed in the direction of arrow B in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Organic component-containing air and waste
3 Compressor 4 Duct
5 Combustor 6 Fuel oil pipe
7 Waste liquid supply pipe 9 Distillation equipment
10
12, 14
15
18 Intake
22
24 Insulation (buffer material) W Organic waste emission source
Claims (3)
前記ダクトには、上流側に前記ガスタービンのタービンからの排気熱が熱投入されて前記有機成分含有空気中の有機成分の濃度を高める濃縮装置が設けられ、下流側に前記有機成分含有空気を空気によって強制冷却する吸気冷却装置が設けられ、該吸気冷却装置は前記再生用熱交換器と同一の型式であることを特徴とする有機成分含有空気および廃液の処理装置。A gas turbine, a duct connected to an air inlet of a compressor of the gas turbine, supplying organic component-containing air to the compressor, a fuel oil pipe supplying fuel oil to the combustor of the gas turbine, and an organic component to the combustor An organic apparatus comprising: a waste liquid supply pipe that supplies a waste liquid containing a regenerator; and a regeneration heat exchanger that heats the organic component-containing air that is compressed by the compressor and supplied to the combustor by exhaust from a turbine of the gas turbine. An apparatus for treating component-containing air and waste liquid,
The duct is provided with a concentrating device for increasing the concentration of the organic component in the organic component-containing air by heating the exhaust heat from the turbine of the gas turbine on the upstream side, and the organic component-containing air on the downstream side. provided intake air cooling equipment to force cooled by air, organic components containing air and waste processing apparatus, wherein the intake cooler of the same type as the regeneration heat exchanger.
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