JP5393068B2 - 揮発性有機化合物の燃焼処理方法および燃焼処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機溶剤を使用する設備から廃ガスおよび廃液に含まれて排出される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を効率よく処理するための燃焼処理方法および燃焼処理装置に関する。

大気汚染防止法の改定に基づき、大気中への揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の排出が規制され、工場等の施設から排出される排気中のＶＯＣを処理する必要がある。従来、ＶＯＣを処理する方法としては、廃ガス中のＶＯＣを燃焼する方法が知られている。燃焼に際しては、単純に燃焼する方法、熱を再生しながら燃焼する方法、動力や電力と熱を再生しながら燃焼する方法等が知られている。具体的には、単純に燃焼する方法としては、白金触媒等を用いて酸化させる方法等が知られている。また、ＶＯＣを活性炭やゼオライト等の吸着剤で吸着し濃縮し、蓄熱材を用いてボイラー等で熱を再生しながら燃焼する方法が知られている。そして、ガスタービンやレシプロエンジンの燃料として燃焼して動力や電力を得つつ、ボイラー等で熱を再生しながら燃焼する方法が知られている。

有機溶剤を使用する設備においては、廃ガスとしてのみならず、廃液としてもＶＯＣが排出される。廃液は、廃ガスに比べると回収および貯留が容易であり、しかも、廃液中に樹脂分、無機粉末、不純物、塵埃などの異物が溶解または分散されている場合が多いので、焼却炉で処理することが多い。廃液をボイラーやガスタービン等の燃料として燃焼することも考えられるが、異物を含んだまま燃料として使用すると、ボイラー等の機器を傷めるおそれがあり、これを避けるために異物をろ過や蒸留などで分離するには処理コストが大幅に増大するという問題がある。

例えば、特許文献１には、有機化合物を主剤とする廃溶剤を蒸留して不純物を除去した有機化合物主剤のみを取り出し、発電機を連結したガスタービンの燃焼室で燃焼し、廃溶剤の蒸留には、ガスタービンの熱で発生させた水蒸気を利用する処理方法が記載されている。このガスタービンは、液体燃料を使用するものである。
特許文献２，３には、有機成分含有空気はガスタービンのコンプレッサーに供給し、有機成分含有廃液は蒸留装置で精製してからガスタービンの燃焼器に供給して燃焼処理する方法が記載されている。これらのガスタービンも液体燃料を使用するものである。
特許文献４には、ガスタービンのコンプレッサーに臭気ガスを吸気させ、圧縮した該臭気ガスを燃焼器にて有機溶剤廃液とともに燃焼させる脱臭・廃液処理方法が記載されている。このガスタービンも液体燃料を使用するものである。
特開２００２−１９５０５２号公報 特開２００４−０３６４９２号公報 特開２００４−０３７０３８号公報 特開２００４−１８４００３号公報

特許文献１〜４に記載された方法は、いずれも液体を燃料とするガスタービンを用いて廃溶剤を単独でまたは液体燃料と混合してガスタービンの燃焼器で燃焼処理するものである。このような処理方法は、液体を燃料とする装置を用いるので、廃溶剤を燃料として使用しても装置の運転制御が容易である。しかし、廃溶剤が精製不要なほど高純度であればよいが、通常は、何らかの物質を溶解するために溶剤を使用するのであるから、蒸留精製が必要である。したがって、蒸留精製時に溶剤の熱の一部が冷却水に逃げ、エネルギー効率が低下するという問題がある。また、冷却水の温度が上昇すると溶剤が凝縮しにくくなるので冷却水を低温に保つ必要があるが、これにはさらに電力などのエネルギーを要する。

また、廃溶剤が複数の溶剤を含む場合、沸点の低いものが先に蒸発するので、沸点の高いものが残る。したがって、少量に小分けしてバッチ処理する必要がある。無理して連続的に蒸留精製しようとすると、蒸留塔などの大型の設備が必要になる。しかも、この場合、連続的に蒸留精製できたとしても、各溶剤は分留されてしまうので、燃焼処理時の燃焼カロリーを均質化するために再度、混合する必要があり、大幅なエネルギーのロスとなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、有機溶剤を使用する設備から廃ガスおよび廃液に含まれて排出される揮発性有機化合物（ＶＯＣ）をエネルギー効率よく処理するための燃焼処理方法および燃焼処理装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、有機溶剤を使用する設備から排出される廃ガスに含まれる揮発性有機化合物を廃ガス処理装置で燃焼処理するとともに、前記設備から排出される樹脂等の固形分や不純物が混入した有機溶剤からなる廃液に含まれる揮発性有機化合物を燃料として前記廃ガス処理装置に供給して燃焼処理する、廃ガスおよび廃液に含まれる揮発性有機化合物の燃焼処理方法であって、前記廃液に含まれる揮発性有機化合物は、前記廃ガス処理装置から燃焼処理によって生じる排気ガスを少なくとも一部含む気体を前記廃液中に、前記廃液の液面下において吹き込み気化させることにより前記廃液から気体の揮発性有機化合物として分離し、かつこの分離した揮発性有機化合物を気体のまま前記廃ガス処理装置に供給して燃焼処理することを特徴とする揮発性有機化合物の燃焼処理方法を提供する。
本発明の燃焼処理方法では、前記設備から排出される廃ガスの少なくとも一部を、前記排気ガスが吹き込まれている前記廃液の液面上に導入して、前記廃液からの前記気体の揮発性有機化合物の送出を補助させることが好ましい。
また、前記排気ガスが吹き込まれて濃縮された前記廃液の底部近傍に含まれる未気化物のスラリーを取り出し、前記廃ガスおよび前記排気ガスの一方または両方で濃縮または乾燥させることが好ましい。
また、前記廃ガス処理装置がガスタービンまたは蓄熱燃焼装置であることが好ましい。

また、本発明は、有機溶剤を使用する設備から排出される廃ガスに含まれる揮発性有機化合物を燃焼処理する廃ガス処理装置と、前記設備から排出される樹脂等の固形分や不純物が混入した有機溶剤からなる廃液に含まれる揮発性有機化合物を燃料として前記廃ガス処理装置に供給する廃液処理装置とを有する、廃ガスおよび廃液に含まれる揮発性有機化合物の燃焼処理装置であって、前記廃液処理装置は、前記廃液が貯留される廃液容器と、前記廃液容器から供給される前記廃液中に、前記廃液の液面下において気体を吹き込んで前記廃液に含まれる揮発性有機化合物を気化させる気化槽と、前記廃ガス処理装置から燃焼処理によって生じる排気ガスを前記気化槽に前記吹き込み用の気体として供給する排気ガス供給流路と、前記気化槽内の前記廃液から分離される気体の揮発性有機化合物を気体のまま前記廃ガス処理装置に供給する燃料送出流路とを備え、前記廃ガス処理装置が、前記廃ガスに含まれる揮発性有機化合物とともに、前記廃液から分離された揮発性有機化合物を燃焼処理するように構成されていることを特徴とする揮発性有機化合物の燃焼処理装置を提供する。
本発明の燃焼処理装置では、前記廃液処理装置は、さらに、前記設備から排出される廃ガスの少なくとも一部を、前記気化槽内の前記廃液の液面上に導入して、前記廃液からの前記気体の揮発性有機化合物の送出を補助する燃料送出補助流路を備えることが好ましい。
また、前記廃液処理装置は、さらに、前記気化槽の底部近傍の前記廃液に含まれる未気化物のスラリーを濃縮または乾燥させる乾燥室を備えることが好ましい。
前記乾燥室は、前記スラリーを収容する着脱可能な液受パンを備え、前記廃液処理装置は、前記気化槽の底部近傍から前記乾燥室の前記液受パンにスラリーを供給するスラリー移送流路を備えることが好ましい。
また、前記廃液処理装置は、さらに、前記乾燥室に前記廃ガスおよび前記排気ガスの一方または両方を導入して前記スラリーを加熱するスラリー加熱ガス供給流路を備えることが好ましい。
また、前記廃ガス処理装置がガスタービンまたは蓄熱燃焼装置であることが好ましい。

本発明によれば、高温の排気ガスを気化用空気として吹き込んで気化させるので、廃液から蒸留でＶＯＣを分離する際の加熱および冷却のためのエネルギーが不要となる。また、廃液からＶＯＣを分離する気化用空気を加熱するために別途エネルギーを投入する必要もない。さらに、気化して分離したＶＯＣを、廃ガス処理装置で燃焼処理されてＶＯＣを含まない排気ガスで送出して廃ガス処理装置に供給するので、ＶＯＣ濃度を任意に調整でき、そのまま燃焼処理を行うことができる。
廃液中のＶＯＣの気化用空気は、排気ガスの廃熱を有しているので、気化熱によって廃液の温度が下がり気化効率が低下することを防ぐために気化用空気を加熱する必要がない。また、気化用空気の吹き込みを停止すれば廃液中のＶＯＣの気化を速やかに停止させることができるので、廃ガス処理装置へのＶＯＣ供給量を容易にコントロールすることができる。さらに、廃液から蒸留でＶＯＣを分離する際の熱交換器のように廃液を管路に流すことなく、廃液が静置した状態でＶＯＣを気化させ、かつ廃液からＶＯＣを気化させる速度を任意に変更することができる。
気化したＶＯＣを気体のまま廃ガス処理装置に供給して燃焼処理するので、気化させたＶＯＣを凝縮して液化させる冷却水が不要になり、冷却水を通じた熱エネルギーの散逸がない。また、気化させたＶＯＣに潜熱として含まれる熱エネルギーを廃ガス処理装置に戻すことで、熱の排出口を一元化することができ、排熱からのエネルギー回収効率を向上することができる。

気化用空気が吹き込まれている廃液の液面上に廃ガスを導入して、廃液からの気体のＶＯＣの送出を補助することにより、ＶＯＣ濃度の高い気体が廃液の液面上に滞留するのを防ぎ、廃液からのＶＯＣの気化を促進することができる。また、気化用空気の吹き込み量を減らしても気化したＶＯＣの送出に必要な風量を維持することができるので、風量の変動を小さくすることができ、ガス濃度計によるＶＯＣ濃度の検出までの応答時間を短くできる。そして、高い濃度のＶＯＣが廃液の液面上に滞留するのを防ぐので、気体のＶＯＣ濃度を均一化しやすく、検出精度も高くなることから、廃液からＶＯＣを気化させたい量に応じて気化用空気の吹き込み量を加減することが容易になる。

気化用空気が吹き込まれて濃縮された廃液の底部近傍に含まれる未気化物のスラリーを取り出し、廃ガスおよび／または排気ガスで濃縮または乾燥させるとともに、スラリーから気化させたＶＯＣを気体のまま廃ガス処理装置に供給して燃焼処理することにより、低コストでスラリーを減量ないし固化することができる。

廃ガス処理装置がガスタービンまたは蓄熱燃焼装置である場合、気体および液体のＶＯＣを燃焼処理するエネルギー効率を高くすることができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の揮発性有機化合物の燃焼処理装置の一形態例を示す構成図である。この燃焼処理装置（以下、「ＶＯＣ処理装置」という。）は、有機溶剤を使用する設備１から排出される廃ガスおよび廃液に含まれるＶＯＣを燃焼処理する装置であって、このＶＯＣ処理装置２は、廃ガス５に含まれるＶＯＣを燃焼処理する廃ガス処理装置３と、設備１および／または他の有機溶剤を使用する設備から排出される廃液１１に含まれるＶＯＣを燃料として廃ガス処理装置３に供給する廃液処理装置７を備えて構成されている。

廃ガス処理装置３は、ガスタービン、レシプロエンジンや蓄熱燃焼装置など、ＶＯＣ含有ガスの供給を受けて、該ガス中のＶＯＣを燃焼処理する装置である。廃ガス処理装置３においてＶＯＣ含有ガスを燃焼させることで、ＶＯＣは水や二酸化炭素に分解され、大気放出が許容される形態にまで処理することができる。

設備１と廃ガス処理装置３との間には、廃ガス５を移送する廃ガス移送流路４が設けられている。また、後述するように、廃ガス処理装置３には、廃液１１に含まれるＶＯＣが燃料として廃液処理装置７から供給される。このため、本形態例のＶＯＣ処理装置２においては、廃ガス処理装置３は、廃ガス５に含まれるＶＯＣのみならず、廃液処理装置７から供給されるＶＯＣをも燃焼処理することができる。

廃液処理装置７は、廃液１１が貯留される廃液容器２０と、廃液容器２０から供給される廃液１１に気体を吹き込んで廃液１１に含まれるＶＯＣを気化させる気化槽１０と、廃ガス処理装置３から燃焼処理によって生じる排気ガス１３を気化槽１０に吹き込み用の気体として供給する排気ガス供給流路１２と、気化槽１０内の廃液１１から分離される気体のＶＯＣを気体のまま廃ガス処理装置３に供給する燃料送出流路２４を備える。

廃液容器２０から気化槽１０に廃液１１を移送する廃液移送流路２１には、ポンプ２２が設置されている。また、気化槽１０には、内部の廃液１１の液面１６の高さを検出するレベル計１８が設けられている。レベル計１８の検出結果に基づいて、液面１６が下側しきいレベルＢ以下になったときは、図示しない制御装置により、ポンプ２２を動作させて廃液１１が廃液容器２０から気化槽１０に移送される。そして、液面１６がレベル計１８の上側しきいレベルＡに達すると、ポンプ２２が停止される。

気化槽１０の上部（この例では着脱可能な蓋１９となっている。）には、排気ガス供給流路１２を介して供給される排気ガス１３を廃液１１中に吹き込むバブラー（吹き込み装置）１５が取り付けられている。バブラー１５の吹き出し口は、レベル計１８の下側しきいレベルＢよりも低い位置に設けられ、稼働中は常時、廃液１１の液面１６下に位置している。

廃ガス処理装置３で生じる排気ガス１３は、燃焼処理されているため、ＶＯＣを含まず、かつ高温となっている。排気ガス１３をバブラー１５から廃液１１中に吹き込むと、排気ガス１３のＶＯＣの分圧（ＶＯＣを含まないので実質的に０である。）と排気ガス１３の温度におけるＶＯＣの飽和蒸気圧との差により廃液１１中のＶＯＣが排気ガス１３の泡中に気化する。この気化は、極めて短い時間で排気ガス１３の温度におけるＶＯＣの飽和蒸気圧に到達する。したがって、排気ガス１３の温度が高いほど、ＶＯＣの飽和蒸気圧が高くなるので、効率よく気化させることができる。ただし、液体のＶＯＣを蒸発させるわけではないので、排気ガス１３の温度は、著しく高温とする必要はなく、廃液１１中のＶＯＣの沸点以下でも十分である。

そして、気化したＶＯＣは、排気ガス１３とともに気化槽１０の外に送出される。この気体のＶＯＣを廃ガス処理装置３の燃料として利用するため、気化槽１０から廃ガス移送流路４に合流する燃料送出流路２４が設けられている。また、燃料送出流路２４に設けられたファン２６を作動させることで、気体を気化槽１０から引き出す吸引力が得られる。
なお、バブラー１５に供給される排気ガス１３は、排気ガス１３が１００％である必要はなく、供給される排気ガス１３の温度を下げるために他の気体が混入されてもよい。混入される気体は、任意に選定できるが、通常は空気で十分である。そして、空気などの他の気体は、排気ガス供給流路１２に図示しない分岐管を設けて混入させることができる。したがって、本明細書では、排気ガス１３を気化用空気１３ということがある。

燃料送出流路２４が廃ガス移送流路４に合流する出口より下流（廃ガス処理装置３側）には、廃ガス移送流路４を流れる廃ガス５中のＶＯＣ濃度を測定するガス濃度計６が設けられている。このガス濃度計６は、廃ガス５中のＶＯＣと廃液１１から気化したＶＯＣとが混合した濃度を測定する位置に設置されているので、廃ガス処理装置３に供給されるＶＯＣの総量をモニタリングすることができる。

排気ガス供給流路１２には、気化用空気１３を廃ガス処理装置３から気化槽１０に向けて送出するファン１４が設けられている。排気ガス供給流路１２に設けられたファン１４の動作は、ガス濃度計６の検出値によって制御されており、ＶＯＣ濃度が設定された濃度より低下すると、気化用空気１３を気化槽１０に供給して廃液１１中でバブリングさせてＶＯＣを気化させ、あるいは気化用空気１３の供給量を増加させてＶＯＣの気化量を増加させ、ＶＯＣ濃度が設定された濃度より上昇すると、気化用空気１３の供給を停止してＶＯＣの気化を停止させ、あるいは気化用空気１３の供給量を減少させてＶＯＣの気化量を減少させるようになっている。

本形態例のＶＯＣ処理装置２の場合、廃液処理装置７には、廃ガス移送流路４から分岐されて、設備１から排出される廃ガス５の少なくとも一部を気化槽１０内の廃液１１の液面１６上に導入する燃料送出補助流路２３が設けられている。燃料送出補助流路２３に設けられたファン２５を作動させることで、廃ガス５を廃ガス移送流路４から吸引し、かつ気化槽１０へ圧送することができる。このように、気化槽１０に廃ガス５を導入することにより、気化槽１０からの廃液１１に含まれるＶＯＣの送出を補助することができる。

ＶＯＣは、空気よりも比重が大きいので、ＶＯＣの送出を補助することにより、ＶＯＣ濃度の高い気体が気化槽１０の廃液１１の液面１６上に滞留するのを防ぎ、廃液１１からのＶＯＣの気化を促進することができる。また、気化用空気１３の吹き込み量を減らしても気化したＶＯＣの送出に必要な風量を維持することができるので、廃ガス移送流路４に合流する風量の変動を小さくすることができ、ガス濃度計６によるＶＯＣ濃度の検出までの応答時間を短くできる。
そして、高濃度のＶＯＣが廃液１１の液面１６上に滞留するのを防ぐので、廃ガス移送流路４に合流して廃ガス処理装置３に送る燃料ガスのＶＯＣ濃度を均一化しやすく、検出精度も高くなる。これにより、廃液１１からＶＯＣを気化させたい量に応じて気化用空気１３の吹き込み量を応答性良く増減することが可能になる。

ところで、廃液１１中に樹脂分や無機粉末などの異物が溶解または分散している場合、廃液１１からＶＯＣが気化することにより、気化せずに残留した異物の濃度が増大する。本形態例の廃液処理装置７では、廃液容器２０から廃液１１を繰り返し供給することができるので、気化槽１０の下部に未気化物のスラリー１７として沈殿する場合がある。
スラリー１７が大量に堆積し、バブラー１５の吹き込み口に接近すると、気化用空気１３の吹き込みが困難になる。また、それほどスラリー１７が大量でなくとも、廃液１１と気化用空気１３の混合がしにくくなったり、気化槽１０を傷めたりするおそれがある。このため、気化槽１０の底部近傍からスラリー１７を排出するスラリー排出流路を備えることが好ましい。
気化槽１０は、耐久性からステンレスなどの金属が用いられるが、気化槽１０の底部近傍を観察する観点からは、少なくとも底部近傍に透明な樹脂やガラスを用いてもよい。あるいは、底部近傍に透明な樹脂やガラスの窓や連通管を設けておいてもよい。

本形態例のＶＯＣ処理装置２の場合、気化槽１０から取り出した上記未気化物のスラリー１７を乾燥させる乾燥室３０を備えている。また、スラリー排出流路として、スラリー１７を気化槽１０から乾燥室３０に移送するスラリー移送流路３２が設けられている。スラリー移送流路３２にはバルブ３３が設けられており、このバルブ３３を開くとスラリー１７が排出されるようになっている。スラリー移送流路３２を介してスラリー１７を排出するとき、気化槽１０内にスラリー１７が少量残っているうちにバルブ３３を閉じると、廃液１１が乾燥室３０に流出する量を抑制することができるので、好ましい。

スラリー１７には、液体のＶＯＣ（有機溶剤など）が含まれているので、乾燥室３０でスラリー１７を受ける容器（液受パン）３１は、スラリー１７に含まれる液体を漏らさずに収容できるものが好ましい。また、乾燥室３０でスラリー１７を濃縮または乾燥させた残りを乾燥室３０から取り出しやすくするために、液受パン３１は、乾燥室３０から着脱可能であることが好ましい。また、スラリー移送流路３２から供給されるスラリー１７を直接受け入れることができるように、液受パン３１は、スラリー移送流路３２の出口に設置することが好ましい。

また、本形態例のＶＯＣ処理装置２は、乾燥室３０にスラリー加熱ガスとして廃ガス５および／または排気ガス１３を導入するスラリー加熱ガス供給流路を備えている。
ここでは、スラリー加熱ガス供給流路２７は、燃料送出補助流路２３から分岐された配管であり、廃ガス移送流路４を介して設備１から排出された廃ガス５を乾燥室３０に導入できるようになっている。
なお、図１には示さないが、廃ガス処理装置３で生じる排気ガス１３を乾燥室３０に導入するため、気化槽１０に排気ガス１３を供給する排気ガス供給流路１２から分岐して、もしくは排気ガス供給流路１２とは別系統のスラリー加熱ガス供給流路として、排気ガス１３を乾燥室３０に導入する流路を設けることもできる。これにより、廃ガス５の温度がスラリー１７の乾燥に適さない程度に低い場合に、廃ガス５および排気ガス１３を併用、もしくは排気ガス１３を単独使用することもできる。

液受パン３１内のスラリー１７は、スラリー加熱ガス供給流路２７を介して乾燥室３０に導入されたスラリー加熱ガス等の熱源により加熱され、スラリー１７に含まれるＶＯＣが気化する。これにより、スラリー１７は濃縮または乾燥される。また、スラリー１７から気化したＶＯＣを処理するため、乾燥室３０内のスラリー１７から分離される気体のＶＯＣを気体のまま廃ガス処理装置３に供給する第２の燃料送出流路２８が設けられている。ここでは第２の燃料送出流路２８は燃料送出流路２４に接続され、さらに廃ガス移送流路４に合流している。これにより、乾燥室３０で生じたＶＯＣも廃ガス処理装置３で燃料として処理することができる。

燃料送出補助流路２３、燃料送出流路２４、スラリー加熱ガス供給流路２７、および第２の燃料送出流路２８には、それぞれ流路の開閉や切替えを行うため、ダンパー２９が設けられている。
燃料送出補助流路２３とスラリー加熱ガス供給流路２７との分岐点は、気化槽１０とファン２５の間に設けられており、ファン２５は、これらの流路２３，２７に共通して用いられる。
また、第２の燃料送出流路２８と燃料送出流路２４との合流点は、気化槽１０とファン２６の間に設けられており、ファン２６は、これらの流路２４，２８に共通して用いられる。

乾燥室３０にはシリンダー等の液受パン移動装置３５が設けられている。これにより、濃縮または乾燥されたスラリー１７の入った液受パン３１をスラリー移送流路３２の出口の下から離し、代わりに空の液受パン３１をスラリー移送流路３２の出口の下に配置することができる。液受パン３１の移動は、気化槽１０からスラリー１７が供給された回数や、液受パン３１内のスラリー１７の重量等に応じて制御することができる。

また、乾燥室３０には、廃ガス５および／または排気ガス１３のほかの熱源として廃ガス処理装置３で生じる排気ガス１３の余剰分や排気ガス１３を用いてボイラー等で生成した水蒸気などを供給するスラリー加熱補助手段３６が設けられている。本形態例では、スラリー加熱補助手段３６はバルブ３７を備えた配管であり、バルブ３７の開閉によって熱源の供給を切り替えることができる。

次に、本形態例のＶＯＣ処理装置２を用いた燃焼処理方法の一例について説明する。
設備１内で、例えば溶剤型塗工機から排出されるＶＯＣは、塗膜の乾燥や硬化のために加熱された空気との混合ガス（ＶＯＣガス）となって、廃ガスとして排出される。排出されるＶＯＣガスは、廃ガス移送流路４を介して廃ガス処理装置３に供給され、燃焼処理される。また、塗工に使用した樹脂等の固形分や清掃による不純物が有機溶剤に混入し、設備１から廃液として排出される。廃液１１は、廃液容器２０に貯留される。廃液容器２０に貯留される廃液１１は、廃ガス処理装置３との間に廃ガス移送流路４が設けられている設備１から排出される廃液に限られるものではなく、他の有機溶剤を使用する設備から排出される廃液を含む場合もある。
本発明のＶＯＣ処理装置２で処理されるＶＯＣの種類は、可燃性のものであれば特に限定されないが、一般的な例としてはトルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）などが挙げられる。また、本発明のＶＯＣ処理装置２は、廃液１１からＶＯＣを気化させるに際し、蒸留精製と異なり、廃液１１中には、これらのＶＯＣが複数種混合されていても一括して、かつ連続的に気化させることができる。

廃液処理装置７の運転を開始するときには、まず、排気ガス供給流路１２のファン１４、燃料送出補助流路２３のファン２５、および燃料送出流路２４のファン２６の運転を開始し、空の気化槽１０に廃ガス５および排気ガス１３の流れを形成する。また、気化槽１０内の廃液１１の液面１６がレベル計１８の下側しきいレベルＢより下である場合は、廃液容器２０に貯留された廃液１１をポンプ２２で気化槽１０に移送する。廃液容器２０内の廃液１１が不足していたり、廃液移送流路２１や廃液１１を送出するポンプ２２に異常があったりして、気化槽１０内の廃液１１の液面１６が所定時間でレベル計１８の下側しきいレベルＢに到達しない場合、ポンプ２２を停止し、ブザー等で異常を報知する。この場合、廃液１１が処理されないという不利益が生じるが、廃ガス移送流路４を経由して廃ガス５が廃ガス処理装置３に供給されるので、廃ガス５の処理に困ることはない。

気化槽１０内の廃液１１の液面１６がレベル計１８の下側しきいレベルＢに到達したら、燃料送出補助流路２３のファン２５、燃料送出流路２４のファン２６および排気ガス供給流路１２のファン１４を作動させて廃液１１に気化用空気１３の吹き込みを開始する。気化用空気１３の吹き込みにより、廃液１１中のＶＯＣが気化し、燃料送出流路２４を介して廃ガス処理装置３に供給され、廃液１１の燃焼処理が開始される。廃液１１の燃焼処理が開始されたら、ガス濃度計６で廃ガス処理装置３に送出されるガス中のＶＯＣ濃度を監視する。これらの動作は、図示しない制御装置により、自動制御される。
なお、廃液処理装置７の運転を開始する際の気化槽１０への廃液１１の供給は、液面１６がレベル計１８の上側しきいレベルＡに到達するまで続けることができる。また、廃液１１の燃焼処理が進行すれば液面１６は低下していくが、気化槽１０内の廃液１１の量は、廃液１１の液面１６が上側しきいレベルＡと下側しきいレベルＢとの間に維持されるように制御する。例えば、レベル計１８の下側しきいレベルＢまで低下した場合に、廃液容器２０から気化槽１０に廃液１１を補充する。

廃ガス５の排出量や含まれるＶＯＣの濃度は、設備１の稼働状況などにより変動する。一方、気化槽１０から気化して送出されたＶＯＣガスが廃ガス５と混合されて廃ガス処理装置３に供給されるので、気化槽１０でのＶＯＣの気化量を調節することにより、廃ガス処理装置３に供給される廃ガス５の排出量や廃ガス中のＶＯＣ濃度を爆発防止等の安全性の観点から設定される範囲内に制御したり、廃ガス処理装置３に好適なＶＯＣの濃度や量となるように制御したりすることが可能である。
このＶＯＣ濃度が所定の上限値（例えば、爆発下限界の４０％）を超えたときは、排気ガス供給流路１２のファン１４からの送風を低下または停止する。これにより、廃液１１からのＶＯＣの気化が低減または停止し、ＶＯＣ濃度を低下させることができる。ＶＯＣ濃度をより速やかに低下させる必要がある場合は、燃料送出補助流路２３および燃料送出流路２４のファン２５，２６を停止させる処置をとることもできる。

また、排気ガス供給流路１２のファン１４からの送風を抑制または停止していて、ＶＯＣの濃度が所定の下限値（例えば、廃ガス処理装置３の効率的運転の下限値が仮に２０％の場合）を下回ったときは、排気ガス供給流路１２のファン１４からの送風量を増大または運転を再開する。これにより、廃液１１からのＶＯＣの気化が促進され、ＶＯＣ濃度を上昇させることができる。このように、ガス濃度計６の測定値を用いて排気ガス供給流路１２を介した気化用空気１３の吹き込み量を制御することにより、廃ガス処理装置３に送出される燃料ガス中のＶＯＣ濃度を所定範囲内に維持して、廃ガス処理装置３の連続運転が可能になる。
なお、本発明においては、廃ガス処理装置３の連続運転中に常に廃ガス５を燃焼処理する必要はなく、例えば、廃ガス処理装置３がガスタービンである場合は、設備１で廃ガス５が発生しなくても動力、電力や熱を得るために空運転させておくと、設備１で廃ガス５が発生したときに即座に燃焼処理することができるので好ましい。また、廃液１１からＶＯＣを気化させるに際し、必ずしも連続的に気化させる必要もなく、廃ガス処理装置３の運転状況や廃液１１の発生状況等に応じて少量ずつ小分けして気化させてもよい。特に、本発明における気化槽１０でのＶＯＣの気化は、蒸留精製と異なり、オン、オフの操作が容易なので、様々な状況の変化に柔軟に対応することができる。

そして、設備１から排出される廃ガス５のＶＯＣ濃度が恒常的に高い場合や低い場合は、気化用空気１３の温度を低下または上昇させる処置をとることもできる。これにより、廃液１１からのＶＯＣの気化が抑制または促進され、廃ガス処理装置３に送る燃料ガスのＶＯＣ濃度の基礎水準を調節することもできる。なお、気化用空気１３の温度を上昇させる場合、気化用空気１３の温度が廃液１１中のＶＯＣの沸点以上となると、高濃度のＶＯＣが発生するが、燃料送出補助流路２３から送られてくる廃ガス５により、瞬時に希釈されるので問題はない。気化用空気１３の温度は、上述したように、排気ガスに混入する空気の割合を変更することでも調節することができる。
図２に、気化槽１０に供給されるバブリング空気量および温度とＶＯＣの気化量との関係の一例を示す。吹き込むガスの流量が多いほど、また、温度が高いほど、気化量も多くなるという傾向を示している。

廃液１１からＶＯＣが気化することにより、気化せずに残留した異物の濃度が増大して気化槽１０の底部近傍に未気化物のスラリー１７が沈澱または堆積した場合、バルブ３３を開き、スラリー移送流路３２を介して乾燥室３０内の液受パン３１にスラリー１７を排出する。乾燥室３０では、スラリー加熱ガス供給流路２７を介して供給される廃ガス５や排気ガス１３、あるいはスラリー加熱補助手段３６の水蒸気や余剰の排気ガス１３などを熱源として、スラリー１７を濃縮または乾燥させる。
スラリー１７から気化したＶＯＣは、廃ガス処理装置３で燃焼処理される。また、乾燥した未気化物は適宜乾燥室３０から取り出して廃棄する。未気化物が樹脂等の可燃物である場合には、固形燃料として利用することもできる。

廃ガス処理装置３がガスタービンである場合には、廃ガス移送流路４から送出される廃ガス５および廃液１１に含まれるＶＯＣをガスタービンのコンプレッサーや燃焼器に供給することで、これらのＶＯＣを燃料として利用することができる。ガスタービンには、別途、燃焼器に液体や気体の燃料が供給されるが、さらにＶＯＣを燃料として供給することにより燃料の節約が可能になる。
なお、ガスタービンが気体を燃料とするものであると、廃ガス移送流路４から送出されるＶＯＣガスを燃焼器に供給できるので好ましい。一方、ガスタービンが液体を燃料とするものであると、廃ガス移送流路４から送出されるＶＯＣガスを燃焼器に供給することが困難なので、コンプレッサーに供給することが好ましい。コンプレッサーにＶＯＣガスを供給する場合には、ＶＯＣガスを新鮮な空気に混ぜて供給することができる。そして、この場合は、コンプレッサーで圧縮された空気の一部が燃焼ガスの冷却に使われ、ＶＯＣガスの一部が完全燃焼しない場合があるので、燃焼器の後段に完全燃焼させる機構を有するガスタービンを用いるか、ガスタービンに別途、白金触媒等を用いた燃焼装置を付設することが好ましい。

ガスタービンの燃焼器内でＶＯＣガスと燃料とを混合して燃焼させたとき生成する排気ガスは、タービンの回転駆動に利用することができ、タービンの回転軸に発電機を接続しておけば、電力を得ることができる。また、タービンから排出される排気は、ＶＯＣが６５０℃以上の温度で燃焼処理されたものであるから、ボイラーで高温の蒸気や熱水を得ることができる。そして、ボイラーで高温の蒸気や熱水に熱交換した後の廃熱を利用して、排気ガス供給流路１２を介して気化槽１０に供給することにより、廃液１１からＶＯＣを分離する熱源とすることができる。

廃液処理装置７の運転を停止するときは、まず、排気ガス供給流路１２のファン１４を停止し、所定時間後に燃料送出補助流路２３のファン２５を停止して、さらに所定時間後に燃料送出流路２４のファン２６を停止する。
廃液処理装置７の運転を停止した場合でも、廃ガス移送流路４は通じたままであるので、廃ガス処理装置３による廃ガス５の燃焼処理は、常時行うことができる。また、スラリー加熱補助手段３６のバルブ３７は、必要に応じて、開けておいてもよいし、閉じてもよい。

本発明は、有機溶剤などの揮発性有機化合物を使用する工場等の施設、特に、乾燥オーブンを有する溶剤型塗工機を設置した施設から排出される揮発性有機化合物を処理するために好適に利用することができる。

本発明の揮発性有機化合物の燃焼処理装置の一形態例を示す構成図である。 バブリング空気量と気化量との関係の一例を示すグラフである。

符号の説明

１…設備、２…揮発性有機化合物の燃焼処理装置（ＶＯＣ処理装置）、３…廃ガス処理装置（ＶＯＣ含有ガス処理装置）、４…廃ガス移送流路、５…廃ガス、７…廃液処理装置、１０…気化槽、１１…廃液、１２…排気ガス供給流路、１３…排気ガス（気化用空気）、１５…バブラー（吹き込み装置）、１６…気化槽内の廃液の液面、１７…スラリー、２０…廃液容器、２３…燃料送出補助流路、２４…燃料送出流路、２７…スラリー加熱ガス供給流路、２８…第２の燃料送出流路、３０…乾燥室、３１…液受パン、３２…スラリー移送流路。

Claims (10)

1. 有機溶剤を使用する設備から排出される廃ガスに含まれる揮発性有機化合物を廃ガス処理装置で燃焼処理するとともに、前記設備から排出される樹脂等の固形分や不純物が混入した有機溶剤からなる廃液に含まれる揮発性有機化合物を燃料として前記廃ガス処理装置に供給して燃焼処理する、廃ガスおよび廃液に含まれる揮発性有機化合物の燃焼処理方法であって、
   前記廃液に含まれる揮発性有機化合物は、前記廃ガス処理装置から燃焼処理によって生じる排気ガスを少なくとも一部含む気体を前記廃液中に、前記廃液の液面下において吹き込み気化させることにより前記廃液から気体の揮発性有機化合物として分離し、かつこの分離した揮発性有機化合物を気体のまま前記廃ガス処理装置に供給して燃焼処理することを特徴とする揮発性有機化合物の燃焼処理方法。
2. 前記設備から排出される廃ガスの少なくとも一部を、前記排気ガスが吹き込まれている前記廃液の液面上に導入して、前記廃液からの前記気体の揮発性有機化合物の送出を補助させることを特徴とする請求項１に記載の揮発性有機化合物の燃焼処理方法。
3. 前記排気ガスが吹き込まれて濃縮された前記廃液の底部近傍に含まれる未気化物のスラリーを取り出し、前記廃ガスおよび前記排気ガスの一方または両方で濃縮または乾燥させることを特徴とする請求項１または２に記載の揮発性有機化合物の燃焼処理方法。
4. 前記廃ガス処理装置がガスタービンまたは蓄熱燃焼装置であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の揮発性有機化合物の燃焼処理方法。
5. 有機溶剤を使用する設備から排出される廃ガスに含まれる揮発性有機化合物を燃焼処理する廃ガス処理装置と、前記設備から排出される樹脂等の固形分や不純物が混入した有機溶剤からなる廃液に含まれる揮発性有機化合物を燃料として前記廃ガス処理装置に供給する廃液処理装置とを有する、廃ガスおよび廃液に含まれる揮発性有機化合物の燃焼処理装置であって、
   前記廃液処理装置は、前記廃液が貯留される廃液容器と、前記廃液容器から供給される前記廃液中に、前記廃液の液面下において気体を吹き込んで前記廃液に含まれる揮発性有機化合物を気化させる気化槽と、前記廃ガス処理装置から燃焼処理によって生じる排気ガスを前記気化槽に前記吹き込み用の気体として供給する排気ガス供給流路と、前記気化槽内の前記廃液から分離される気体の揮発性有機化合物を気体のまま前記廃ガス処理装置に供給する燃料送出流路とを備え、前記廃ガス処理装置が、前記廃ガスに含まれる揮発性有機化合物とともに、前記廃液から分離された揮発性有機化合物を燃焼処理するように構成されていることを特徴とする揮発性有機化合物の燃焼処理装置。
6. 前記廃液処理装置は、さらに、前記設備から排出される廃ガスの少なくとも一部を、前記気化槽内の前記廃液の液面上に導入して、前記廃液からの前記気体の揮発性有機化合物の送出を補助する燃料送出補助流路を備えることを特徴とする請求項５に記載の揮発性有機化合物の燃焼処理装置。
7. 前記廃液処理装置は、さらに、前記気化槽の底部近傍の前記廃液に含まれる未気化物のスラリーを濃縮または乾燥させる乾燥室を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の揮発性有機化合物の燃焼処理装置。
8. 前記乾燥室は、前記スラリーを収容する着脱可能な液受パンを備え、前記廃液処理装置は、前記気化槽の底部近傍から前記乾燥室の前記液受パンにスラリーを供給するスラリー移送流路を備えることを特徴とする請求項７に記載の揮発性有機化合物の燃焼処理装置。
9. 前記廃液処理装置は、さらに、前記乾燥室に前記廃ガスおよび前記排気ガスの一方または両方を導入して前記スラリーを加熱するスラリー加熱ガス供給流路を備えることを特徴とする請求項７または８に記載の揮発性有機化合物の燃焼処理装置。
10. 前記廃ガス処理装置がガスタービンまたは蓄熱燃焼装置であることを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の揮発性有機化合物の燃焼処理装置。

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