JP4671391B2 - 排ガス洗浄処理システムと洗浄処理方法 - Google Patents

Description

本発明は排ガス洗浄処理システムと洗浄処理方法に関し、詳しくは、導入された排ガスにアルカリ分を含む水溶液を用いて中和処理する急冷・反応部と、この中和処理された排ガスを更に冷却する減湿部とを有する排ガス洗浄処理システムと洗浄処理方法に関する。

産業廃棄物や、一般廃棄物を焼却処理する廃棄物処理プラントから発生する排ガスには、有害なＨＣｌやＳＯｘなどの酸性ガス成分が含まれているため、大気に放出する前に、予め中和処理して無害化することが行われる（例えば、特許文献１）。

すなわち、排出された排ガスは、急冷・反応部に送給されて、ここでＮａＯＨ等の薬品を含む噴射水を吹き付けられ、噴射水の蒸発潜熱の作用により減温されると共に、酸性成分が中和され除去される。更に、放出時に白煙が発生するのを防止するため、排ガスは減湿部に送られて冷却水を噴射され、減温処理がなされて、排ガス中に含まれる水分量（絶対湿度）を減少されて放出される。

ところで、廃棄物を焼却した排ガス処理に関し、焼却されるごみの季節変動、地域変動などによるごみ質の変動要因が大きいため、燃焼時の発熱量から低質ごみ（１４００ｋｃａｌ／ｋｇ程度）、基準ごみ（２３００ｋｃａｌ／ｋｇ程度）、高質ごみ（３０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度）に分類され、これらを基に廃棄物処理、排ガス処理などの設備設計がなされる。

その場合、被処理物である一般廃棄物を焼却した排ガスは、次のような特徴がある。
(1) 発熱量が低いほど排ガス中の水分が多くなる。
(2) 白煙防止のため、減湿部の出口側では発熱量によらずに一定のガス温度・水分量とする。
そのため、排ガス中から除去する水分量は発熱量が低いほど多くなる。
特開２００２−２０５０４４号公報

このような事情から、排ガス洗浄装置を構成する各機器は、排ガス量が最大となる条件（発熱量が最も高い条件）で設計されると共に、除去される水分を処理する排水処理設備など減湿水に関連する設備は発熱量の最も低い条件で設計される。その結果、除去された水分の処理に関する設備は、いわゆる過剰設計となって、排水量が必要以上に多くなる等、資源的な無駄が多くならざるを得ないのが現状である。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、排ガス洗浄装置で洗浄処理するに当たり、排水量をできるだけ少なくして、効率的に排ガスを洗浄する排ガス洗浄処理システムと洗浄処理方法を提供することにある。

上記課題は、請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る排ガス洗浄処理システムの特徴構成は、焼却ごみから発生した排ガスを対象とし、導入された排ガスにアルカリ分を含む水溶液を用いて中和処理しつつ冷却する急冷・反応部と、この中和処理された排ガスを更に冷却水によって冷却する減湿部と、前記急冷・反応部に冷却ガスを送給して前記水溶液による冷却と併用して前記排ガスを冷却する冷却ガス導入装置を有し、前記減湿部から排出された冷却水の一部が余剰水として排水される排ガス洗浄処理システムであって、
前記冷却ガスの送給量を燃焼時の発熱量から分類される前記焼却ごみの質に対応した量に送給可能にし、前記減湿部から排出される排ガスの水分量が予め得られた高質ごみを燃焼して生じる当該水分量と略同程度になり、排ガスの乾きガス量が高質ごみの場合と同様になるように、該冷却ガスが送給されることにある。

この構成によれば、急冷・反応部においてアルカリ分を含む水溶液による排ガス冷却と併用して冷却ガスにより排ガスを冷却することにより、排ガスの発生源である被処理物の質の差異による必要排水量の差異を低減して、洗浄処理する際の排水量として最も少ない被処理物を処理する場合の排水量で洗浄処理できる。これは、被処理物の相違により、必要とする排水処理量が大きく相違することに着目したもので、その相違を少なくして、洗浄時における排水処理量を低減するために、上記構成を採用することが効果的であるとの知見が得られたことによる。ここで、「焼却ごみの質」とは、既述のように燃焼時の発熱量から分類された低質ごみ、基準ごみ、高質ごみをいう。

その結果、排ガス洗浄装置で洗浄処理するに当たり、排水量をできるだけ少なくして、効率的に排ガスを洗浄する排ガス洗浄処理システムを提供することができた。さらに、この構成によれば、高質ごみは燃焼時の発熱量が高くて含まれる水分量が相対的に少なく、再生利用する水分量を考慮すると、排水されるべく余剰水がほとんど発生しないので、他のごみ質の場合に生じる排ガスについても、高質ごみの場合と略同程度になるように冷却ガスを供給することにより、確実に余剰の排水を低減できる。

また、前記減湿部から排出された冷却水の一部が減湿用冷却塔を介して冷却されて再度減湿部に送られて循環使用され、他の一部が補給水として急冷・反応部に送られて使用されることが好ましい。

この構成によれば、再生利用する水分量を考慮すると、排水されるべく余剰水がほとんど発生しないので、確実に余剰の排水を低減でき、排水量をできるだけ少なくして、効率的に排ガスを洗浄することができる。

また、本発明に係る排ガス洗浄処理方法の特徴構成は、焼却ごみから発生した排ガスを対象とし、導入された排ガスにアルカリ分を含む水溶液を用いて中和処理しつつ冷却するとともに、冷却ガスを送給して前記水溶液による冷却と併用して該排ガスを冷却し、ついでこの排ガスを減湿部に送給し、更に冷却水によって冷却し、該冷却水の一部が余剰水として排水される排ガス洗浄処理方法であって、
前記冷却ガスの送給量を燃焼時の発熱量から分類される前記焼却ごみの質に対応した量に送給可能にし、前記減湿部から排出される排ガスの水分量が予め得られた高質ごみを燃焼して生じる当該水分量と略同程度になり、排ガスの乾きガス量が高質ごみの場合と同様になるように、該冷却ガスが送給されることにある。

この構成によれば、排ガス洗浄装置で洗浄処理するに当たり、排水量をできるだけ少なくして、効率的に排ガスを洗浄する排ガス洗浄処理方法を提供することができる。さらに、確実に余剰の排水を低減できることになる。

また、前記減湿部から排出された冷却水の一部が減湿用冷却塔を介して冷却されて再度減湿部に送られて循環使用され、他の一部が補給水として急冷・反応部に送られて使用されることが好ましい。

この構成によれば、確実に余剰の排水を低減でき、排水量をできるだけ少なくして、効率的に排ガスを洗浄することができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る排ガス洗浄処理システムの概略構造を示す。

ごみなどの廃棄物を焼却処理した廃棄物処理設備などから送給されてきた排ガスは、本洗浄システムにおいて、まず急冷・反応部１に導入される。導入される排ガスは、通常、１５０℃以上の高温になっており、急冷・反応部１で、ＮａＯＨなどのアルカリ分を含む水溶液がノズル（図示略）などを介して噴射されて、排ガス中の酸性成分が中和されると共に、冷却される。

急冷・反応部１には、冷却水の噴射に加えて、更に冷却ガス導入装置が設けられていて、排ガスを冷却すると共に、排ガス中のガス成分（乾きガス）量を増加するようにしており、排ガスに対して冷却ガスの１種である常温空気が排ガスに付加される。このようにすると、後述するように、従来技術の場合に比べて、減湿部から発生する余剰水を少なくでき排水量を顕著に低減できて、適正な洗浄水により効率的に洗浄できる。のみならず、洗浄水を排ガスに吹き付けるに要する関連設備、特に減湿部に冷却水を送給する減湿用冷却塔の容量を小さくできると共に、各種付帯装置構成全体を小形にでき、排水処理設備も同様に小形化できて、処理に要する駆動電力も低減できるものとなる。上記冷却ガス導入装置は、急冷・反応部１の入口に設けられたパージファンのようなものでよく、急冷・反応部１に空気など所定量を導入して排ガスを冷却できればよい。パージファンとしては、排ガスの処理量にもよるが、通常、少なくとも１，０００〜２，０００ｍ³／ごみ１ｔ程度の送給能力があればよい。

急冷・反応部１で使用された水溶液は、再度循環使用されると共に、中和されて生じたＮａＣｌは適宜引き抜かれて、洗煙排水処理場へ送られ処理される。もとより、使用に伴い消耗されるアルカリ水溶液は、濃度をモニターリングされて、自動的あるいは手動により適宜補給される。

急冷・反応部１にて中和処理された排ガスは減湿部２に送られて、ここで冷却水を吹き付けられ更に冷却されると共に排ガス中の水分は減少される。冷却水は、減湿用冷却塔３から供給され、冷却水はノズル（図示略）などを介して排ガスに噴射される。用いられた冷却水は一旦減湿水槽４に貯留され、大部分は再度、減湿用冷却塔３に送られて循環使用されると共に、一部は急冷・反応部１に送られて使用され、余剰水は適宜排除されるようになっている。減湿部２で処理された排ガスは、図外の排気ファンなどを介して煙突などに送られて大気放出される（出口排ガス）。尚、図１でＰは、送給ポンプを示す。

つぎに、急冷・反応部１に冷却ガスを吹き込んだ場合の作用について説明する。図２（イ）、（ロ）は、本実施形態の洗浄処理システムと従来システムにおいて、(a) 急冷・反応部１に導入された入口排ガス（湿式入口）と、(b) 急冷・反応部１で中和・冷却処理された後、減湿部２の入口における排ガス（減湿部入口）と、(c) 減湿部２で冷却された排ガス（減湿部出口）における、ごみ質の異なる３種類のごみ（低質ごみ、基準ごみ、高質ごみ）を焼却して発生した排ガス中の水分量の状態変化を、ごみ質毎に示したグラフである。水分量は、ごみ１ｔ当たりの水分量（ｋｇ）として表してある。

図２より、いずれのごみ質についても、排ガス中の水分量は(a)→(b)で増加し、(b)→(c)で減少することがわかり、低質ごみの例では、図２（ロ）に示すように、その水分量は、６８４→８９２→２９７（ｋｇ／ごみ１ｔ）と変化する。ここで、(b)→(c)の変化から、８９２−２９７＝５９５（ｋｇ／ごみ１ｔ）が減湿部から排出される減湿水として発生することになる。この減湿水の内、その一部（８９２−６８４＝２０８（ｋｇ／ごみ１ｔ））は減湿部２に使用される冷却水として減湿用冷却塔３に送られ、残りの減湿水（８９２−２９７−２０８＝３８７（ｋｇ／ごみ１ｔ））の内、更に急冷・反応部１から引き抜かれる引抜塩水中の水分と同量（１３１（ｋｇ／ごみ１ｔ））が急冷・反応部１に補給水として補充される。最終的に、排出される減湿余剰水は３８７−１３１＝２５６（ｋｇ／ごみ１ｔ）ということになる。

一方、高質ごみの場合は、上記した低質ごみの場合と異なり、図２（ロ）に示すように、最終的に排出される減湿余剰水は、同様に計算すると、１３６−２３３＝−９７（ｋｇ／ごみ１ｔ）となり、減湿余剰水は発生しないばかりか、むしろ外部から本システムに補給する必要があることになる。このような大きな相違が生じる理由は、本システムに導入される排ガス中の水分量はごみ質間で大差がなく、減湿部から排出される排ガスの水分量が、低質ごみの場合では２９７（ｋｇ／ごみ１ｔ）であり、高質ごみの場合では５２９（ｋｇ／ごみ１ｔ）と高いことから、排ガス中のガス成分（乾きガス）の量の相違に基づくものであることがわかる。従って、排ガスを洗浄処理する場合、低質ごみからの排ガスに対しても、高質ごみからの排ガスと同様な乾きガス量を本システムの入口で予め導入することにより、低質ごみからの排ガスを洗浄処理する場合の減湿余剰水を少なくすることが可能になる。

そこで、本実施形態では、図１に示すように、急冷・反応部１に、冷却水の噴射に加えて、冷却ガス導入装置を設けて、低質ごみからの排ガスに、その乾きガス量を高質ごみの場合と同様な量となるように常温空気を導入することにより、ごみ質間の差異をなくして、低質ごみからの排ガスでの減湿余剰水を少なくするようにしている。すなわち、図２（イ）に示すように、低質ごみの場合でも、その水分量は、６８４→８７０→５２９（ｋｇ／ごみ１ｔ）と変化し、(b)→(c)の変化から、８７０−５２９＝３４１（ｋｇ／ごみ１ｔ）が減湿部から排出される減湿水として発生することになり、この減湿水の内、その一部（８７０−６８４＝１８６（ｋｇ／ごみ１ｔ））は減湿部２に使用される冷却水として減湿用冷却塔３に送られ、残りの減湿水（８７０−５２９−１８６＝１５５（ｋｇ／ごみ１ｔ））の内、更に急冷・反応部１から引き抜かれる引抜塩水中の水分と同量（１３１（ｋｇ／ごみ１ｔ））が急冷・反応部１に補給水として補充される。結局、減湿部２で冷却された排ガス（減湿部出口）中の水分量は１５５−１３１＝２４（ｋｇ／ごみ１ｔ）となり、最終的に排出される減湿余剰水は、上記したように図２（ロ）に示す場合（２５６（ｋｇ／ごみ１ｔ））と比べ、約１／１０以下となって、減湿余剰水は顕著に減少することがわかる。

同様に、基準ごみの場合に対しても、その排ガスに乾きガス量を高質ごみの場合と同様な量となるように導入することにより、減湿余剰水を効果的に低減することができる。

以上の結果をより明確にするため、(a) 急冷・反応部１に導入された入口排ガス中の水分と、(c) 減湿部２で冷却された排ガス中の水分と減湿余剰水（減湿部出口）と、最終的な排水処理量（Ｗ。引抜塩水中の水分と減湿余剰水）における水分量をまとめて、図３（イ）、（ロ）に示す。

低質ごみに関して、同図（ロ）に示す従来技術では、排出される減湿余剰水は２５６（ｋｇ／ごみ１ｔ）であるのに対して、本実施形態の低質ごみの場合、同図（イ）に示すように、減湿余剰水は２４（ｋｇ／ごみ１ｔ）となる。本実施形態の排ガス洗浄処理設備全体からみると、排水は、引抜塩水中の水分と減湿余剰水との加算分ということになり、これらが図外の排水処理設備に送給される。従って、従来技術によれば、低質ごみの場合に最も多く、２５６＋１３１＝３８７（ｋｇ／ごみ１ｔ）となるのに対して、本実施形態の場合、低質ごみよりむしろ高質ごみ（２３３（ｋｇ／ごみ１ｔ））の方が多くなり、その場合でも排水処理設備に送給される排水量は、従来技術に比べて約６０％低減される。その結果、減湿用冷却塔３の設備容量を小さくでき、稼働のための付帯設備の規模、使用動力なども同様に低減できることになる。

このように、本実施形態のよる洗浄処理システムでは、減湿余剰水を効果的に少なくすることができるが、低質ごみから発生する排ガス洗浄の場合に導入する冷却空気の量は、高質ごみを燃焼して発生する乾きガス量と同様にするものであるから、処理されるごみ質の相違から生じるガス量の範囲に止まるものであり、最大排ガス量を増加させるものではない。すなわち、低質ごみ、基準ごみの場合において、高質ごみの場合と同程度以下の乾きガス量となるように、冷却ガスを急冷・反応部１に導入するだけでよく、予め高質ごみを燃焼する際に発生する排ガス量を求めておき、その量に見合っただけの冷却ガスをごみ質に応じて導入すればよいことになる。ごみ質に応じて冷却ガスを導入する方式として、焼却ごみの質（発生熱量などの特性）を自動的に検知して冷却ガスの供給量を制御するようにしてもよいし、ごみ質のみを自動検知して手動で冷却ガス供給量を制御してもよく、種々の方式を採用できる。

〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、冷却用ガスとして常温空気を用いたが、これに限定されるものではなく、廃棄物処理設備から発生した水分の少ない排ガスを利用してもよく、常温より多少高い温度のガスであってもよい。要は、処理対象である排ガスの温度より低い気体を用いて導入できればよい。もとより、空気以外のガスを用いることもできる。
（２）上記実施形態では、冷却ガスの導入を急冷・反応部１に直接行う例を示したが、これに限定されるものではなく、急冷・反応部１の前段に位置する、例えば集塵器から急冷・反応部１の入口に至る途中の接続ダクトに導入するようにしてもよい。

本発明は、各種廃棄物処理プラントから発生する排ガスの洗浄処理に使用できる他、酸性ガス等の有害ガスを含む排ガスを生じる各種工場、製造現場などに広く利用することができる。

本発明の一実施形態に係る排ガス洗浄処理システムの概略構成図 ごみ質の異なる３種類のごみを焼却して発生した排ガスの状態変化を示すグラフであり、（イ）本実施形態の排ガス洗浄処理システムの場合、（ロ）従来システムの場合 ３種類のごみを焼却して発生した排ガス中の状態変化を示すグラフであり（イ）本実施形態の排ガス洗浄処理システムの場合、（ロ）従来システムの場合

符号の説明

１ 急冷・反応部
２ 減湿部

Claims (4)

1. 焼却ごみから発生した排ガスを対象とし、導入された排ガスにアルカリ分を含む水溶液を用いて中和処理しつつ冷却する急冷・反応部と、この中和処理された排ガスを更に冷却水によって冷却する減湿部と、前記急冷・反応部に冷却ガスを送給して前記水溶液による冷却と併用して前記排ガスを冷却する冷却ガス導入装置を有し、前記減湿部から排出された冷却水の一部が余剰水として排水される排ガス洗浄処理システムであって、
   前記冷却ガスの送給量を燃焼時の発熱量から分類される前記焼却ごみの質に対応した量に送給可能にし、前記減湿部から排出される排ガスの水分量が予め得られた高質ごみを燃焼して生じる当該水分量と略同程度になり、排ガスの乾きガス量が高質ごみの場合と同様になるように、該冷却ガスが送給されることを特徴とする排ガス洗浄処理システム。
2. 前記減湿部から排出された冷却水の一部が減湿用冷却塔を介して冷却されて再度減湿部に送られて循環使用され、他の一部が補給水として急冷・反応部に送られて使用されることを特徴とする請求項１の排ガス洗浄処理システム。
3. 焼却ごみから発生した排ガスを対象とし、導入された排ガスにアルカリ分を含む水溶液を用いて中和処理しつつ冷却するとともに、冷却ガスを送給して前記水溶液による冷却と併用して該排ガスを冷却し、ついでこの排ガスを減湿部に送給し、更に冷却水によって冷却し、該冷却水の一部が余剰水として排水される排ガス洗浄処理方法であって、
   前記冷却ガスの送給量を燃焼時の発熱量から分類される前記焼却ごみの質に対応した量に送給可能にし、前記減湿部から排出される排ガスの水分量が予め得られた高質ごみを燃焼して生じる当該水分量と略同程度になり、排ガスの乾きガス量が高質ごみの場合と同様になるように、該冷却ガスが送給されることを特徴とする排ガス洗浄処理方法。
4. 前記減湿部から排出された冷却水の一部が減湿用冷却塔を介して冷却されて再度減湿部に送られて循環使用され、他の一部が補給水として急冷・反応部に送られて使用されることを特徴とする請求項３の排ガス洗浄処理方法。
   

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