JP3959313B2

JP3959313B2 - 焼却残渣の溶融処理システム

Info

Publication number: JP3959313B2
Application number: JP2002204411A
Authority: JP
Inventors: 庄治梅園; 成能田頭; 賢藏小倉; 由章清水; 鉄平中島
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004044942A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみおよび／または産業廃棄物の焼却残渣を溶融する焼却残渣の溶融処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみおよび／または産業廃棄物の焼却残渣はダイオキシン類の低減の観点から、灰を溶融する灰溶融炉により１４００℃以上の高温で溶融処理されることが多くなっている。灰を溶融する灰溶融炉では、灰の融点である１３００℃程度以上の高温度を維持し続ける必要があるから、この灰溶融炉を構成する耐火物の消耗が激しく、溶融炉の補修頻度が多くなる傾向がある。そのため、このような灰溶融炉の場合には、溶融スラグに対して耐食性を有するクロム系の耐火物が使用されている。
【０００３】
しかしながら、クロム系の耐火物は、例えば文献の耐火物４５、[１１]（１９９３）に示されているように耐スポーリング性に劣るため、昇温速度は従来の耐火物よりも低くなる。このように、補修、昇温を定期的に行う必要がある灰溶融炉により、焼却残渣を安定的に溶融処理するために、予備灰溶融炉を設置し、これら溶融炉を交互に稼動させることが多い。
【０００４】
焼却残渣の溶融処理システムとしては、例えば特開平１１−２４４６５３号公報（従来例１）や特開平１１−６１２３２号公報（従来例２）に開示されてなるものが公知である。以下、これら公報に開示されてなる従来例１および従来例２に係る技術を、添付図面を参照しながら、同公報に記載されている同一名称並びに同一符号を以って説明する。
【０００５】
前者の従来例１は直流電気抵抗式の灰溶融炉の排ガス処理装置であって、この灰溶融炉の排ガス処理装置は、そのフローシートを示す図の図４に示すように構成されている。即ち、灰溶融炉１から排出される排ガス１２中のＣＯガスを燃焼させるＣＯガス燃焼器２と、ＣＯガス燃焼器２から排出される排ガス中に水を噴霧して冷却するガス冷却器３を備えている。また、ガス冷却器３から排出される排ガスを導入し、上から消石灰または消石灰スラリを降らせて排ガス中のＨＣｌガスを中和して除去すると共に、排ガス中のダストを消石灰に付着させて除去するＨＣｌ除去反応器４と、ＨＣｌ除去反応器４から排出される排ガスを導入してダストを除去するバグフィルタ５とを備えている。なお、符号６は誘引送風機であり、また符号７は煙突である。
【０００６】
後者の従来例２は高温炉の操業方法で、高温炉の操業方法の説明図の図５に示すように構成されている。これは、１０００℃以上の高温炉内で被処理材を高温処理する際に、排ガス中に発生するダイオキシン類を効果的に低減するようにしたものである。詳しくは、１０００℃以上の高温炉１０内で被処理材を高温処理すると共に、高温炉１０の排ガス出口２８からの排ガスをブロワ３３によりダクト２６内に吸入したうえ外部に排出するに際し、排ガス出口２８とダクト２６との間に隙間３２を形成してダクト２６内に排ガスと併せて炉外の大気を吸入させることにより高温炉１０からの排ガスを急速冷却する。また、このとき大気の吸入量を、排ガス温度が少なくとも１秒以内で４００℃以下まで温度降下する吸入量とする。なお、符号３６は水冷により排ガスを冷却する冷却塔、符号４０はバグフィルタ、符号４２はスタックである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、予備灰溶融炉に減温塔（調温設備）や排ガス工程および誘引送風機等の全てを予備設備として配設すると、溶融処理システム自体の設備コストが嵩むのに加えて、その設置スペースが膨大になるという問題が生じる。また、電気式溶融炉や酸素バーナ式溶融炉においては、燃焼方式に比較して、焼却残渣を溶融する常用運転において排ガス量が少ないにもかかわらず、耐火物乾燥運転は燃焼方式で行われるために排ガス量が増加するが、排ガス処理設備で薬剤噴霧等を行う必要がない。より具体的には、耐火物乾燥運転では溶融炉から排出される排ガスを排ガス処理設備に通す必要がなく、圧損が少ないから風圧は低圧で良い。そのため、常用運転と、耐火物乾燥運転とを同一の誘引送風機で行おうとすると、サージング等が問題となる。上記従来例１や従来例２には、上記のとおり、溶融プロセスが提案されているが、予備灰溶融炉の運転方法については何ら記載されていない。
【０００８】
従って、本発明の目的は、設備コストや設置スペースの増大を来たすことがなく、しかもサージング等を発生させることなく耐火物乾燥運転を行うことを可能ならしめるようにした焼却残渣の溶融処理システムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る焼却残渣の溶融処理システムが採用した手段は、都市ごみおよび／または産業廃棄物の焼却残渣を溶融する焼却残渣の溶融処理システムにおいて、前記焼却残渣を溶融する溶融炉と排ガスの温度を調温する調温装置とを含む複数の溶融・調温設備と、これら溶融・調温設備から排出される排ガスを処理する共用の排ガス処理設備と、複数のダンパの切換操作により、前記複数の溶融・調温設備の溶融炉内の高温の空気を前記共用の排ガス処理設備を介すことなく個別に誘引して前記溶融炉における耐火物を乾燥させるための耐火物乾燥用送風機とを具備してなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項２に係る焼却残渣の溶融処理システムが採用した手段は、請求項１に記載の焼却残渣の溶融処理システムにおいて、前記耐火物乾燥用送風機は、前記溶融炉の炉内温度の昇温用送風機であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項３に係る焼却残渣の溶融処理システムが採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の焼却残渣の溶融処理システムにおいて、前記共用の排ガス処理設備の設置数は、前記溶融・調温設備の設置数より少数であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項４に係る焼却残渣の溶融処理システムが採用した手段は、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の焼却残渣の溶融処理システムにおいて、前記溶融炉は、酸素バーナ式溶融炉または電気式溶融炉のうちの何れかであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項５に係る焼却残渣の溶融処理システムが採用した手段は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の焼却残渣の溶融処理システムにおいて、前記排ガス処理設備は、排ガスを誘引するための誘引送風機を備え、前記耐火物乾燥用送風機は、前記誘引送風機の１／２以下の風圧、かつ１．５倍以上の風量の送風性能を備えてなることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態１に係る焼却残渣の溶融処理システムを、その排ガス処理フローを示すブロック図の図１を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に示す符号１は、本実施の形態１に係る焼却残渣の溶融処理システムである。この溶融処理システム１は、焼却残渣を溶融する常用運転を行うための後述する常用系列と、耐火物を乾燥させる耐火物乾燥運転を行うための後述する予備系列とから構成されている。前記常用系列は、都市ごみおよび／または産業廃棄物の焼却残渣を溶融する溶融炉２１と、この溶融炉２１から排出される排ガスの温度を調温する調温装置である減温塔２２とからなる溶融・調温設備２を備えている。また溶融・調温設備２から排出される排ガスを処理する排ガス処理設備３を備えている。この排ガス処理設備３は、前記減温塔２２で調温された排ガス中に含まれているダストを除去するバグフィルタ３１と、誘引送風機３２とから構成されている。そして、排ガス処理設備３から排出された処理ガスは煙突４から排出されるように構成されている。なお、前記バグフィルタ３１を、周知のスクラバーに置換することができる。
【００１６】
前記予備系列は、溶融炉５１と、この溶融炉５１から排出される排ガスの温度を調温する調温設備である減温塔５２とからなる予備溶融・調温設備５を備えている。また、この予備溶融・調温設備５から排出される排ガスを誘引することにより、溶融炉５１の耐火物を乾燥させる耐火物乾燥用送風機６を備えている。
この耐火物乾燥用送風機６は、前記誘引送風機３２の１／２以下の風圧、かつ１．５倍以上の風量の送風性能を備えている。そして、この耐火物乾燥用送風機６から排出された排ガスは前記煙突４から排出されるように構成される一方、予備溶融・調温設備５から排出される排ガスは、前記排ガス処理設備３へも導かれるように構成されている。なお、溶融炉としては、酸素バーナ式溶融炉と電気式溶融炉があるが、前記溶融炉２１，５１は何れの形式であっても良い。
【００１７】
この溶融処理システム１の排ガス流路の下記装置間のそれぞれにはダンパＤが配設されている。
▲１▼ 常用系列の減温塔２２とバグフィルタ３１の間（符号Ｄ_１）
▲２▼ 常用系列の減温塔２２と耐火物乾燥用送風機６の間（符号Ｄ_２）
▲３▼ 予備系列の減温塔５２と常用系列のバグフィルタ３１の間（符号Ｄ_３）
▲４▼ 予備系列の減温塔５２と耐火物乾燥用送風機６の間（符号Ｄ_４）
なお、常用系列の誘引送風機３２と煙突４の間、および常用系列のバグフィルタ３１と誘引送風機３２の間にもダンパが配設される場合がある。
【００１８】
本実施の形態１に係る焼却残渣の溶融処理システム１によれば、常用運転と耐火物乾燥運転とは下記のように行われる。即ち、常用運転では、常用系列の減温塔２２とバグフィルタ３１の間のダンパＤ_１が開けられ、常用系列の減温塔２２と耐火物乾燥用送風機６の間のダンパＤ_２、予備系列の減温塔５２と常用系列のバグフィルタ３１の間のダンパＤ_３および予備系列の減温塔５２と耐火物乾燥用送風機６の間のダンパＤ_４が閉められている。
【００１９】
従って、常用系列の溶融炉２１から排出される１４００℃の排ガスは減温塔２２に導かれ、この減温塔２２で２００℃まで減温される。２００℃まで減温された排ガスガスはバグフィルタ３１に導かれてダストが除去された後に誘引送風機３２を通じて煙突４に送られると共に、この煙突４から大気中に放出される。
この場合、排ガス処理設備３の圧損を考慮すると、誘引送風機３２の必要風圧は３００〜７００ｍｍＡｑである。
【００２０】
常用系列における常用運転中において予備系列の溶融炉５１の耐火物を乾燥させる耐火物乾燥運転では、予備系列の減温塔５２と耐火物乾燥用送風機６の間のダンパＤ_４が開けられ、そして前記誘引送風機３２の１／２以下の風圧になるように前記耐火物乾燥用送風機６が運転される。
【００２１】
従って、予備系列の溶融炉５１から排出される排ガスは減温塔５２で３００℃まで減温されると共に、耐火物乾燥用送風機６を通じて煙突４に送られて大気中に放出されるから、予備系列の溶融炉５１の耐火物の乾燥が行われる。なお、溶融炉５１から排出される排ガスの温度は最高１０００℃程度である。このようにして予備系列の溶融炉５１の耐火物の乾燥が終了すると、耐火物乾燥用送風機６の運転が停止されると共に、予備系列の減温塔５２と耐火物乾燥用送風機６の間のダンパＤ_４が閉められる。
【００２２】
ところで、耐火物乾燥用送風機６の送風性能を誘引送風機３２の１／２以下の風圧に設定したのは、排ガス処理工程で薬剤噴霧等を行う必要がないため風圧は低圧で良いからである。また、耐火物乾燥用送風機６の送風性能を誘引送風機３２の１．５倍以上の風量に設定したのは、燃焼方式で行われる耐火物の乾燥のために発生する大量の排ガスを効果的に排出することを狙いとしたものである。
さらに、大風量の耐火物乾燥用送風機６を設けることにより、誘引送風機３を通常の溶融運転に適した小風量にすることができ、サージングを防止することができるからである。
【００２３】
次に、予備系列を常用運転すると共に、常用系列の溶融炉２１の耐火物を乾燥させるための耐火物乾燥運転を説明する。即ち、常用系列の減温塔２２とバグフィルタ３１の間のダンパＤ_１が閉められると共に、常用系列の減温塔２２と耐火物乾燥用送風機６の間のダンパＤ_２、および予備系列の減温塔５２とバグフィルタ３１の間のダンパＤ _３が開けられる。
【００２４】
従って、常用系列の溶融炉２１から排出される排ガスは減温塔２２で減温された後に耐火物乾燥用送風機６を通じて煙突４に送られるので、常用系列の溶融炉２１の耐火物乾燥運転が行われる。一方、予備系列の溶融炉５１から排出される排ガスはバグフィルタ３１、誘引送風機３２を通じて煙突４に送られるので、予備系列で常用運転が行われる。本実施の形態１に係る焼却残渣の溶融処理システム１の場合には、上記のようにして、常用系列と予備系列とで交互に常用運転と耐火物乾燥運転とが行われるものである。
【００２５】
以上述べたように、本発明の実施の形態１に係る焼却残渣の溶融処理システム１の予備系列は常用系列の排ガス処理設備３を使用する構成であって、耐火物乾燥用送風機６が配設されているだけの構成である。従って、本実施の形態１に係る焼却残渣の溶融処理システム１によれば、溶融処理システム自体の設備コストの上昇を抑制することができるのに加えて、その設置スペースが膨大になるのを抑制することができる。また、前記耐火物乾燥用送風機６は、耐火物の乾燥に適した送風性能を備えた乾燥専用で、耐火物乾燥運転に際して発生する大量の排ガスの排出に対応することができ、しかも誘引送風機３は通常の溶融運転だけに合わせた風量にすることができるから、サージング等の不具合が発生するような恐れもない。
【００２６】
ところで、耐火物乾燥運転をした後に一旦運転を停止し、その後に昇温して溶融運転を行う場合がある。この場合、溶融炉の炉内温度が１０００℃の時に排ガス量が最大になるので、耐火物乾燥用送風機６を炉内温度の昇温用送風機として活用することにより、効果的に溶融炉の炉内温度の立ち上げ運転を行うことができるという効果を得ることができる。
【００２７】
本発明の実施の形態２に係る焼却残渣の溶融処理システムを、その排ガス処理フローを示すブロック図の図２を参照しながら説明する。即ち、本実施の形態２に係る焼却残渣の溶融処理システム１は、上記実施の形態１に係る焼却残渣の溶融処理システム１の常用系列と同構成になる常用系列がＮ列、つまり常用系列１、常用系列２、‥‥‥常用系列Ｎが設けられると共に、１つの予備系列が設けられてなる構成になっている。
【００２８】
より具体的には、前記常用系列１は、溶融炉２１_１と減温塔２２_１とからなる溶融・調温設備２_１からダンパＤ_１１を通して、バグフィルタ３１_１と誘引送風機３２_１とからなる排ガス処理設備３_１に連通している。また、前記常用系列２は、溶融炉２１_２と減温塔２２_２とからなる溶融・調温設備２_２からダンパＤ_１２を通して、バグフィルタ３１_２と誘引送風機３２_２とからなる排ガス処理設備３_２に連通している。そして、前記常用系列Ｎは、溶融炉２１_ｎと減温塔２２_ｎとからなる溶融・調温設備２_ｎはダンパＤ_１ｎを通して、バグフィルタ３１_ｎと誘引送風機３２_ｎとからなる排ガス処理設備３_ｎに連通している。勿論、前記予備系列は、溶融炉５１と減温塔５２とからなる予備溶融・調温設備５からダンパＤ_４を通して耐火物乾燥用送風機６に連通している。
【００２９】
さらに、常用系列２，‥‥‥Ｎ、および予備系列の減温塔から隣接する系列のバグフィルタにダンパ（Ｄ_１２′、‥‥Ｄ_１ｎ′、Ｄ_３）を介して連通すると共に、常用系列１の減温塔２２_１はダンパＤ_２１を介して、常用系列２の減温塔２２_２はダンパＤ_２２を介して、常用系列Ｎの減温塔２２_ｎはダンパＤ_２ｎを介してそれぞれ耐火物乾燥用送風機６に連通している。なお、図２において、常用系列Ｎの減温塔２２_ｎはダンパＤ_１ｎ′を介して常用系列２のバグフィルタ３１_２に連通しているが、これは便宜上連通させたものである。つまり、実際には、常用系列Ｎの減温塔２２ｎはダンパＤ_１ｎ′を介して図示しない常用系列（Ｎ−１）のバグフィルタに連通し、また常用系列２のバグフィルタ３１_２には図示しない常用系列３の減温塔がダンパを介して連通するものである。
【００３０】
本実施の形態２に係る焼却残渣の溶融処理システム１は、上記のとおり、Ｎ列の上記実施の形態１に係る焼却残渣の溶融処理システム１の常用系列と同構成になる常用系列と、１系列の予備系列とからなっている。そして、ダンパの開閉操作により各常用系列の減温塔が耐火物乾燥用送風機６に連通するから、各常用系列の溶融炉から排出される排ガスを耐火物乾燥用送風機６に導くことができる。また、ダンパの開閉操作により予備系列の減温塔が常用系列のバグフィルタに連通するから、予備系列の溶融炉から排出される排ガスを常用系列の排ガス処理設備に導くことができる。従って、本実施の形態２は上記実施の形態１と同等の効果を得ることができる。
【００３１】
本発明の実施の形態３に係る焼却残渣の溶融処理システムを、その排ガス処理フローを示すブロック図の図３を参照しながら説明する。即ち、本実施の形態３に係る焼却残渣の溶融処理システム１は、常用系列がＮ列、つまり常用系列１、常用系列２、‥‥‥常用系列Ｎが設けられると共に、１つの予備系列が設けられてなる構成になっている。
【００３２】
より具体的には、前記常用系列１は、溶融炉２１_１と減温塔２２_１とからなる溶融・調温設備２_１からダンパＤ_１１を通してバグフィルタ３１と誘引送風機３２とからなる排ガス処理設備３に連通している。また、前記常用系列２は、溶融炉２１_２と減温塔２２_２とからなる溶融・調温設備２_２からダンパＤ_１２を通して、バグフィルタ３１と誘引送風機３２とからなる排ガス処理設備３に連通している。
そして、前記常用系列Ｎは、溶融炉２１_ｎと減温塔２２_ｎとからなる溶融・調温設備２_ｎはダンパＤ_１ｎを通して、バグフィルタ３１と誘引送風機３２とからなる排ガス処理設備３に連通している。勿論、前記予備系列は、溶融炉５１と減温塔５２とからなる予備溶融・調温設備５からダンパＤ_４を通して耐火物乾燥用送風機６に連通すると共に、ダンパＤ_３を通して、バグフィルタ３１と誘引送風機３２とからなる排ガス処理設備３に連通している。
【００３３】
本実施の形態３に係る焼却残渣の溶融処理システム１は、上記のとおり、Ｎ列の常用系列の溶融・調温設備と、１系列の予備系列と、ダンパの開閉操作によりこれら各系列の溶融・調温設備から排出される排ガスを処理する１系列の共用の排ガス処理設備とからなっている。そして、ダンパの開閉操作により各常用系列の減温塔が耐火物乾燥用送風機６に連通する一方、ダンパの開閉操作により予備系列の減温塔が共用の排ガス処理設備に連通するから、本実施の形態３は上記実施の形態１と同等の効果がある。さらに、本実施の形態３に係る焼却残渣の溶融処理システム１ではこの効果に加えて、上記のとおり、排ガス処理設備は１系列で共用であるから、溶融処理システム自体の設備コスト、その設置スペースに関しては、上記実施の形態２の場合よりも優れている。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１乃至５に係る焼却残渣の溶融処理システムでは、予備系列は常用系列の排ガス処理設備を使用する構成であって、耐火物乾燥用送風機が配設されているだけの構成である。
【００３５】
従って、本発明の請求項１乃至５に係る焼却残渣の溶融処理システムによれば、溶融処理システム自体の設備コストの上昇を抑制することができるのに加えて、その設置スペースが膨大になるのを抑制することができる。また、耐火物乾燥用送風機は、耐火物の乾燥に適した送風性能を備えた乾燥専用で、耐火物乾燥運転に際して発生する大量の排ガスの排出に対応することができ、しかも誘引送風機は通常の溶融運転に合わせた風量であるからサージング等の不具合が発生するような恐れもない。
【００３６】
本発明の請求項２に係る焼却残渣の溶融処理システムによれば、耐火物乾燥運転をした後に一旦運転を停止し、その後に昇温して溶融運転を行う場合に、下記のとおりの効果を得ることができる。即ち、耐火物乾燥用送風機を炉内温度の昇温用送風機として活用することにより、溶融炉の立ち上げ運転に際して、炉内温度が１０００℃のときに溶融炉から排出される最大量の排ガスを効果的に排出することができる。従って、本発明の請求項２に係る焼却残渣の溶融処理システムによれば、効果的に溶融炉の炉内温度の立ち上げ運転を行うことができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る焼却残渣の溶融処理システムの排ガス処理フローを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る焼却残渣の溶融処理システムの排ガス処理フローを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る焼却残渣の溶融処理システムの排ガス処理フローを示すブロック図である。
【図４】従来例１に係り、灰溶融炉の排ガス処理装置のフローシートを示す図である。
【図５】従来例２に係り、高温炉の操業方法の説明図である。
【符号の説明】
１…焼却残渣の溶融処理システム
２…溶融・調温設備、２１…溶融炉、２２…減温塔
３…排ガス処理設備、３１…バグフィルタ、３２…誘引送風機
４…煙突
５…予備溶融・調温設備、５１…溶融炉、５２…減温塔
６…耐火物乾燥用送風機
Ｄ…ダンパ

Claims

都市ごみおよび／または産業廃棄物の焼却残渣を溶融する焼却残渣の溶融処理システムにおいて、前記焼却残渣を溶融する溶融炉と排ガスの温度を調温する調温装置とを含む複数の溶融・調温設備と、これら溶融・調温設備から排出される排ガスを処理する共用の排ガス処理設備と、複数のダンパの切換操作により、前記複数の溶融・調温設備の溶融炉内の高温の空気を前記共用の排ガス処理設備を介すことなく個別に誘引して前記溶融炉における耐火物を乾燥させるための耐火物乾燥用送風機とを具備してなることを特徴とする焼却残渣の溶融処理システム。
前記耐火物乾燥用送風機は、前記溶融炉の炉内温度の昇温用送風機であることを特徴とする請求項１に記載の焼却残渣の溶融処理システム。
前記共用の排ガス処理設備の設置数は、前記溶融・調温設備の設置数より少数であることを特徴とする請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の焼却残渣の溶融処理システム。
前記溶融炉は、酸素バーナ式溶融炉または電気式溶融炉のうちの何れかであることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の焼却残渣の溶融処理システム。
前記排ガス処理設備は、排ガスを誘引するための誘引送風機を備え、前記耐火物乾燥用送風機は、前記誘引送風機の１／２以下の風圧、かつ１．５倍以上の風量の送風性能を備えてなることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の焼却残渣の溶融処理システム。