JP4133888B2 - 溶融ダストの付着防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車シュレッダーダスト（ＡＳＲ）、家電シュレッダーダストのような産業廃棄物の溶融処理施設における、ガス化炉の下流に配置した急冷塔に排ガスを移送する逆Ｕ字管の内壁に溶着する溶融ダストの付着防止方法に関する。

近年、自動車シュレッダーダスト（ＡＳＲ）、家電シュレッダーダストのような、鉛、亜鉛、銅といった金属、塩素源となる塩化ビニルが混入している産業廃棄物を溶融処理する設備として、流動層式ガス化炉と溶融炉とを備えた産業廃棄物の溶融処理施設がある（特許文献１）。

特許文献１は、産業廃棄物中の有価金属の回収を目的としたものであり、図１に概略構成を示した溶融処理施設に産業廃棄物を投入し、処理を行っている。この溶融処理施設の主要な設備について大まかな処理工程を説明すると以下の如くである。

図１の概略構成図に示すように、銅滓Ａ１を第１の貯蔵所１に貯蔵し、金属を含む産業廃棄物Ａ２等を別の第２の貯蔵所２に貯蔵する。
第１の貯蔵所１から銅滓Ａ１等を破砕機（図示せず）にかけて細かく粉砕し、粉砕した産業廃棄物Ａ２等と同時に供給コンベアー３によりに供給フィーダー４に投入し、供給フィーダー４から一定量を流動層式ガス炉１１に投入する。
ここで、産業廃棄物Ａ２には、自動車、家庭電化製品等をシュレッダーで処理した有価金属とプラスチックを含むシュレッダーダスト、家庭用と工業用の廃プラスチックが含まれる。

流動層式ガス化炉１１では、さらに図１に示すように、投入された産業廃棄物Ａ２と銅滓等Ａ１が、流動床１２から押し込まれる空気Ｃによりガス化炉１１内で流動層を形成して循環している。ガス化炉１１内では、産業廃棄物Ａ２中の廃プラスチックの燃焼を防止しつつ、廃プラスチックを熱分解しガス化する。
ガス化炉１１内で細粒化されない銅滓と蒸気圧が低いＣｕ、Ｆｅ、Ａｌ等の有価金属を含む第１の不燃物は流動床１２の脇からガス化炉１１外に回収される。さらに、ガス化炉１１内で生成された熱分解ガスＥ、粉砕されたＣｕ_２Ｏを含む１００〜２５０μｍの直径の銅滓と廃プラスチックから分離した蒸気圧の高い有価金属の第２の不燃物が溶融炉２１に直接移送される。

溶融炉２１では、熱分解ガスＥ等が移送されると同時に、空気を供給し空気比０．９〜１．３に調整し燃焼する。燃焼は１２００〜１５００℃の温度で行う。熱分解ガスＥは、燃焼して排ガスＦとなり図２に示すように、排ガス排出口２２から排出する。

ここで、排ガスＦの温度が２５０〜５００℃の範囲にあるとダイオキシン等の有害物質が再合成されることを考慮し、この温度範囲にある時間を少なくして有害物質の再度の生成を防止すべく、溶融炉２１からの排ガスＦに、廃液分解塔２６で廃液Ｌを噴霧し、さらに急冷塔４１で冷却水を噴霧して排ガスＦを冷却している。

さらに、製錬で生ずる廃液には金属イオンや酸が含まれ、一般下水で生ずる廃液には、無機物、有機物等が残存するが、これらは焼却処理することが望ましいことから、廃液分解塔２６で廃液Ｌを焼却処理する工程を含ませている。廃液Ｌは、高温度に曝すことにより有機物等と酸等は分解し、無機物と金属イオン等は酸化物にしてバグフィルター５１で回収している。

なお、特許文献１では、溶融炉２１から回収したスラグＧを電気式保持炉３１で精錬する工程を含んでいる。
特開平１１−３０２７４８号公報

前記特許文献１では、溶融炉２１から排出される排ガスＦは、廃液分解塔２６を経由して急冷塔４１に移送されているが、図３に示すような逆Ｕ字管５を介して溶融炉２１から急冷塔４１への排ガスＦの移送を行うことがある。

溶融炉２１では、前記のように熱分解ガスＥが１２００〜１５００℃の温度で燃焼している。図３に示すような逆Ｕ字管５を用いた場合、燃焼後の排ガスＦは、急冷塔４１へ到達するまでに徐々に冷却される。例えば、ベンド部５ａの入り口付近５ａ１での温度が１１００〜１４００℃で、ベンド部の頂部付近５ａ２を通過した後の出口付近５ａ３での温度が１１００〜１３００℃の如くである。

ここで、排ガスＦは、鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）等を成分とする溶融ダストを含んでいる。この溶融ダストの平均的な融点は１０５０℃程度である。また、前記のように排ガスＦが前記ベンド部５ａの入り口付近５ａ１、頂部付近５ａ２、出口付近５ａ３と流れると、ベンド部５ａの頂部付近５ａ２、中でも、頂部付近５ａ２の小径側内壁付近では、温度の低下、流速が変わる等の影響を受け、図４で拡大して示したように、徐々に溶融ダスト６が逆Ｕ字管５の内壁に付着する。

このように付着した溶融ダスト６は、排ガスＦの温度低下等に起因して徐々に付着するもので、逆Ｕ字管５の内壁へこびりつく様に付着する。この為、排ガスＦの流通量が増すに従って、溶融ダスト６は図３に示すように積層状に付着し、徐々に逆Ｕ字管５を閉塞していく。１４日間の操業でベンド部５ａの５０％が閉塞することもあった。逆Ｕ字管が閉塞されれば排ガスＦが流れないことになり問題であった。

このような問題を解決するために、従来は、エアピック等を用いて付着した溶融ダスト６を剥離し、除去しなければならなかった。この剥離、除去作業は、７〜１４日毎に溶融処理施設を停止して行わなければならず、連続操業の妨げとなり問題であった。

そこで、本発明は、溶融処理施設の連続操業の妨げとなる逆Ｕ字管内壁への溶融ダストの付着を防止することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、産業廃棄物の溶融処理施設におけるガス化炉の下流に配置した急冷塔に排ガスを移送する逆Ｕ字管の内壁に溶着する溶融ダストの付着防止方法であって、前記逆Ｕ字管のベンド部内壁に向かって廃液を噴射し、前記排ガスを当該排ガスに含まれる溶融ダスト成分の融点以下まで急冷すると共に、前記ベンド部内壁に向かってエアーを噴射することを特徴とする溶融ダストの付着防止方法である（請求項１）。

前記従来の溶融処理施設において、逆Ｕ字管の内壁に溶融ダストが付着するのは、溶融炉から排出された排ガスが、逆Ｕ字管を通じて急冷塔に到達する間に、溶融ダストの融点付近まで徐々に温度が低下していることに起因する。そこで、本発明は、溶融炉から排出された排ガスを一気に溶融ダスト成分の融点以下まで急冷することとした。これにより、溶融ダストは逆Ｕ字管の内壁に付着する間もなく、固化し、粒状（粒径０．１〜２ｍｍ程度）の固体となるので、溶融ダストの付着を防止する効果がある。
この粒状となった固化ダストの固体が逆Ｕ字管内に堆積するおそれがあるが、排ガスを急冷する廃液も逆Ｕ字管のベンド部内壁に向かって噴射しているので、堆積した粒状の固化ダストを洗い流す効果が期待できる。
しかし、堆積した粒状の溶融ダストをより効率よく洗い流すためには、エアーにより吹き飛ばせば効率がよい。
そこで、本発明は、前記逆Ｕ字管のベンド部内壁に向かって廃液を噴射し、前記排ガスを当該排ガスに含まれる溶融ダスト成分の融点以下まで急冷すると共に、前記ベンド部内壁に向かってエアーを噴射するようにした。

このように廃液と共にエアーを噴射する場合、排ガスの流通方向と廃液、エアーの噴射方向とが沿う状態となっている方が効率の点で好ましいことから、前記廃液と前記エアーとを前記排ガスの流通方向に沿うように斜めに噴射することが望ましい（請求項２）。

また、以上のような溶融ダストの付着防止方法では、産業廃棄物の溶融処理施設を稼動することによって生じた廃液等を排ガスの冷却に用いる。但し、可燃性の廃液は好ましくない。

本発明によれば、排ガスを急冷することによって、排ガスに含まれる溶融ダスト成分が逆Ｕ字管の内壁に溶着する前に粒子状の固形物にすることができるため、溶融ダストが逆Ｕ字管の内壁を閉塞することを防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図５、図６は、図３に示すような溶融炉２１と急冷塔４１とを繋ぐ逆Ｕ字管５のベンド部５ａの、それぞれ異なる位置、方向で断面とした断面図である。逆Ｕ字管５の直径はおよそ１ｍである。

逆Ｕ字管５には、図５、６に示すように頂部に液体噴射ノズル７、エアー噴射ノズル８が取り付けてある。液体噴射ノズル７は４本、エアー噴射ノズル８は１本で、これらはいずれも、排ガスＦの流通方向に沿うように取り付けられており、噴射する液体１３、エアー１４も排ガスＦの流通方向と沿う。

このように逆Ｕ字管５に液体噴射ノズル７、エアー噴射ノズル８取り付けた操業条件の一例を以下に示す。噴射する液体は、工業用水を用いた。
排ガス（Ｆ）量 １５０００〜２００００Ｎｍ^３／ｈ
水噴射量 ４０〜１６０ｌ／ｈ
水圧 ０．１５〜０．２５ＭＰａ
エアー噴射ノズル８からのエアーの噴射は、週一回の割合で行う。
ここで、排ガスＦに含まれる溶融ダストの成分分析値は以下の通りである。

以上の条件で溶融処理施設を稼動することにより、工業用水１３を噴射した後のベンド部５ａの出口付近５ａ３の温度は、９５０〜１０５０℃程度にまで低下した。すなわち、排ガスＦ中に含まれる溶融ダストの融点以下となった。これにより、溶融ダストは逆Ｕ字管の内壁に付着する間もなく、固化し、粒状（粒径０．１〜２ｍｍ程度）の粒状固化ダスト１５となる。この粒状固化ダスト１５は、ベンド部５ａの小径側内壁に積もることがあるが、溶融した状態で内壁に付着しているわけではないので、週一回のエアー１４の噴射により容易に吹き飛ばすことができる。吹き飛ばされた粒状固化ダスト１５は、排ガスＦの流れに乗って急冷塔４１側へ落下し除去される。

このような処置を施しつつ、溶融処理施設の連続操業を行ったところ、６０日間を経過しても、ベンド部５ａの閉塞は見られなかった。

なお、エアーだけを噴射する場合も多少の冷却効果はあるが、溶融ダストが逆Ｕ字管の内壁に付着しないように排ガスＦを急冷するためには、液体噴射を行うことが好ましい。また、粒状固化ダストは逆Ｕ字管５の垂直部分の内壁に付着することもあるが、このような部分に付着した溶融ダストは自重により落下する。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

例えば、液体噴射ノズル７を急冷塔４１から遠ざかる側に移動して液体の噴射を行うようにすることもできる。図１に示した従来例では、溶融炉２１から回収したスラグＧを精錬する電気式保持炉３１を備えている。このため、前記実施例を説明する各図では、噴射した水が電気式保持炉３１にかからないような配置となっている。これは、噴射した水が電気式保持炉３１にかかり、水蒸気爆発を起こすことを懸念したものである。
しかし、電気式保持炉３１を備えていないような溶融処理施設では、液体噴射ノズル７を急冷塔４１から遠ざかる側に移動して液体の噴射を行うことにより、より入り口側に近い位置で液体を噴射することができ、高い効果を得ることができる。

溶融処理施設の概略構成図である。 図１に示した溶融処理施設を構成する溶融炉の概略構成を示した図である。 逆Ｕ字管の内壁に溶融ダストが付着した様子を示す説明図である。 図３において溶融ダストが付着した部分を拡大した説明図である。 噴射した液体が溶融ダストを粒状固化ダストとし、噴射したエアーがその粒状固化ダストを吹き飛ばす様子を説明する断面図である。 同じく、噴射した液体が溶融ダストを粒状固化ダストとし、噴射したエアーがその粒状固化ダストを吹き飛ばす様子を説明する断面図である。

符号の説明

１、２ 貯蔵所
３ 供給コンベアー
４ 供給フィーダー
５ 逆Ｕ字管
６ 溶融ダスト
７ 液体噴射ノズル
８ エアー噴射ノズル
１１ 流動層式ガス化炉
１２ 流動床
１５ 粒状固化ダスト
２１ 溶融炉
４１ 急冷塔

Claims (2)

1. 産業廃棄物の溶融処理施設におけるガス化炉の下流に配置した急冷塔に排ガスを移送する逆Ｕ字管の内壁に溶着する溶融ダストの付着防止方法であって、
   前記逆Ｕ字管のベンド部内壁に向かって廃液を噴射し、前記排ガスを当該排ガスに含まれる溶融ダスト成分の融点以下まで急冷すると共に、前記ベンド部内壁に向かってエアーを噴射することを特徴とする溶融ダストの付着防止方法。
2. 前記廃液と前記エアーとを前記排ガスの流通方向に沿うように斜めに噴射することを特徴とする請求項１記載の溶融ダストの付着防止方法。

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