JPH11169628A - 燃焼炉の排ガス処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガス温度を低下してダイオキシン類等の微
量有害物質の再合成を防止し、ダイオキシン類等の微量
有害物質の大気中への排出量を抑制することができるよ
うにした燃焼炉の排ガス処理装置を提供すること。 【解決手段】 電気炉等の燃焼炉１から発生する排ガス
を、冷却しながら排出するダクト４，５に、主として排
ガス中の固体状煤塵を除去する第１段集塵機６と、この
第１段集塵機６から排出される排ガスを冷却する冷却機
８と、主として冷却後の排ガス中の液体状煤塵を除去す
る第２段集塵機１０とを、直列に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉、産業
廃棄物処理用焼却炉、普通鋼用電気炉等の金属精錬炉そ
の他の燃焼炉（本明細書において、単に「燃焼炉」とい
う。）の排ガス処理方法及びその装置に関し、特に、排
ガス温度を低下してダイオキシン類等の微量有害物質の
再合成を防止し、さらに、バグフィルタ集塵機の有する
濾し取り効果を利用して、ダイオキシン類等の微量有害
物質の大気中への排出量を抑制することができるように
した燃焼炉の排ガス処理方法及びその装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、ごみ焼却炉、産業廃棄物処理用焼
却炉、普通鋼用電気炉等の金属精錬炉その他の燃焼炉か
ら排出される排ガスに含まれるダイオキシン類等の微量
有害物質による環境への影響が大きな社会問題となって
きており、これに伴って、ダイオキシン類の排出濃度を
設定濃度以下に抑制することが求められるようになって
きている。

【０００３】ダイオキシン類は、基本がベンゼン核で、
塩素の置換位置と数、酸素の化合数等によって、ダイオ
キシン系７５種、フラン系１３５種類の異性体をもつ化
合物群が形成され、その各々は融点と沸点があり、塩素
の置換数が増加すると融点と沸点が上昇し、これらの物
質は、冷却されると液体状となり、２００℃以下では、
大部分が液体化する特性を有している。環境汚染の多く
は、この微細な液体状の化合物によってもたらされてい
るといわれている。

【０００４】ところで、ごみ焼却炉においては、ごみ焼
却炉の炉内温度を、８００℃以上、望ましくは、９００
℃以上に保持することにより、ベンゼン核を含む炭化水
素系化合物そのものを燃焼により分解し、ダイオキシン
類の生成を抑制するようにしている。しかしながら、ご
み焼却炉、特に、小型のごみ焼却炉は、ごみの投入量の
大小や投入時期、投入間隔等で操業条件が大きく影響を
受け、このため、燃焼状態も逐次変化して炉内温度がば
らつき、その結果として、ミクロ的に６００℃前後の低
温燃焼の際に、ごみ中にベンゼン核を含む炭化水素系化
合物と塩素系化合物が存在すると、ダイオキシン類等の
微量有害物質が簡単に合成されるという問題があった。

【０００５】また、設備能力の大小を問わず、ごみ焼却
炉においては、操業開始時期や操業終了時期において
は、６００℃前後の低温燃焼となり、ごみ中にベンゼン
核を含む炭化水素系化合物と塩素系化合物が存在する
と、ダイオキシン類等の微量有害物質が簡単に合成され
るという問題を解消することができないている。

【０００６】ところで、ごみ焼却炉においては、排出さ
れる排ガスから、通常、コットレル式集塵機にて煤塵を
除去した後、大気中に排出するようにしている。しかし
ながら、このコットレル式除塵機は、その構造上、３０
０℃前後の高温でも集塵が可能なことから、固体状煤塵
の除去に広く採用されてきたが、広範囲な調査から、排
ガス中に含まれるダイオキシンは、温度が３００℃前後
でも再合成されることが判明してきた。このコットレル
式集塵機は、通常、３００℃前後で排ガスを処理するよ
うにしているため、コットレル式集塵機において、ダイ
オキシン類が合成されることが予想される。このため、
上記の調査結果を踏まえて、３００℃前後の温度域での
操業を、２００℃前後に下げることや極力コットレル式
集塵機から固体状及び液体状の煤塵を除去することがで
きるバグフィルタ集塵機への転換が推奨されている。

【０００７】また、操業がバッチ式である金属精錬炉、
例えば、普通鋼用電気炉においては、通常、５０〜７０
分のサイクルで、屑鉄の溶解、精錬、溶鋼及びスラグの
排出を行っている。この場合、屑鉄の溶解や精錬時に
は、理論的には、炉内の温度が１０００℃以上となり、
ベンゼン核を含む炭化水素系化合物そのものが燃焼によ
り分解し、ダイオキシン類の生成が抑制されるが、使用
される原材料の主体がリサイクルによって収集される屑
鉄であるため、バッチ毎に処理条件が大きく変動するの
は避けられない。ところで、上記のとおり、普通鋼用電
気炉に使用される原材料の屑鉄には、自動車の解体屑
や、家庭電化製品の解体屑等が含まれ、これには、油や
多くの不純物のほか、プラスチック類も含まれている。
このため、普通鋼用電気炉においては、屑鉄の熔解の初
期には、屑鉄に付着している油類からベンゼン核を含む
炭化水素系化合物が遊離し、同時にプラスチック類から
塩素系の化合物が遊離するとともに、炉内の温度がダイ
オキシン類の発生し易い温度を通過するものとなる。実
操業においては、図５に示すような、普通鋼用電気炉１
から発生する排ガスを、ダクト２及び緩衝筒３を介し
て、水冷ジャケットダクト４及び空冷ダクト５に導入し
て冷却した後、バグフィルタ集塵機等の集塵機１６にお
いて排ガス中の固体状煤塵を除去し、ダクト１１、排風
機１２及びダクト１３を介して、煙突１４から大気中に
排出するようにした排ガス処理装置を用いるが、この中
で炉内の温度が低い操業初期の屑鉄から発生したダイオ
キシン並びにベンゼン核を含む炭化水素系化合物及び塩
素系の化合物として存在し、水冷ジャケットダクト４及
び空冷ダクト５において、２５０℃〜３００℃前後まで
冷却されながら集塵機１６まで送られる途中で、再合成
されたダイオキシン類等は、液体状及びダストに付着し
た状態で水冷ジャケットダクト４及び空冷ダクト５並び
に集塵機１６の濾布等に付着する。しかしながら、屑鉄
の溶解が進んで排ガス温度が上昇したとき、例えば、精
錬時には、集塵機１６の位置において３００℃前後に達
する程排ガス温度が高くなるため、結果として、水冷ジ
ャケットダクト４及び空冷ダクト５並びに集塵機１６の
濾布等に付着したダイオキシン類を気化したり、ダイオ
キシン類を再合成したまま、集塵機１６を通過して大気
中に排出されるという現象が予想される等の問題があっ
た。なお、上記の現象は、普通鋼用電気炉だけでなく、
バッチ式のごみ焼却炉、産業廃棄物焼却炉においても、
排ガスの発生が急激に変動する操業状態の下では、発生
すると考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
燃焼炉の有する問題点に鑑み、排ガス温度を低下してダ
イオキシン類等の微量有害物質の再合成を防止し、ダイ
オキシン類等の微量有害物質の大気中への排出量を抑制
することができるようにした燃焼炉の排ガス処理方法及
びその装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の燃焼炉の排ガス処理方法は、燃焼炉からダ
クトを経て冷却して排出される排ガスから、微量有害物
質を含む固体状煤塵を除去した後、再度排ガスを所定の
温度まで冷却し、この冷却後の排ガスから、微量有害物
質を含む液体状煤塵を除去することを特徴とする。この
場合において、固体状煤塵を除去した後、排ガスを１５
０℃〜常温まで冷却することが好ましい。

【００１０】また、上記本発明の燃焼炉の排ガス処理方
法を実施するための本発明の燃焼炉の排ガス処理装置
は、燃焼炉から発生する排ガスを、冷却しながら排出す
るダクトに、主として排ガス中の固体状煤塵を除去する
第１段集塵機と、該第１段集塵機から排出される排ガス
を冷却する冷却機と、主として冷却後の排ガス中の液体
状煤塵を除去する第２段集塵機とを、直列に接続したこ
とを特徴とする。この場合において、第１段集塵機及び
第２段集塵機を、バグフィルタ集塵機で構成することが
好ましい。また、冷却機において、硫黄酸化物及び／又
は窒素酸化物を吸着又は分解する物質を適用するように
構成することができる。

【００１１】本発明は、燃焼炉から排出される高温の排
ガスを、ダクトを経て冷却し、まず、微量有害物質を含
む固体状煤塵を除去した後、再度排ガスを所定の温度ま
で冷却し、この冷却後の排ガスから、微量有害物質を含
む液体状煤塵を除去するようにしているので、排ガス温
度が上昇してダクト及び第１段集塵機に付着したダイオ
キシン類が気化しても、再度排ガスを所定の温度まで冷
却し、第２段集塵機で、液体状煤塵として除去すること
ができ、ダイオキシン類等の微量有害物質が大気中に排
出されることを抑制することができる。

【００１２】特に、本発明の燃焼炉の排ガス処理装置
は、既存の設備にも、冷却機と集塵機を増設するだけで
簡易に適用することができる。また、冷却機において、
硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を吸着又は分解する物
質を適用することにより、硫黄酸化物、窒素酸化物を除
去することができ、有害物質排出の総量の規制への対応
が容易となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃焼炉の排ガス処
理方法及びその装置の実施の形態を図面に基づいて説明
する。

【００１４】図１〜図２は、本発明の燃焼炉の排ガス処
理方法及びその装置を、普通鋼用電気炉に適用した一実
施例を示す。この設備は、燃焼炉１から発生する排ガス
を、冷却しながら排出するダクト４，５に、主として排
ガス中の固体状煤塵を除去する第１段集塵機６と、第１
段集塵機６から排出される排ガスを冷却する冷却機８
と、主として冷却後の排ガス中の液体状煤塵を除去する
第２段集塵機１０とを、直列に接続して、その主要部を
構成するようにしている。

【００１５】これにより、電気炉１から発生する排ガス
を、ダクト２及び緩衝筒３を介して、水冷ジャケットダ
クト４及び空冷ダクト５に導入して、例えば、２５０〜
３００℃まで冷却した後、バグフィルタ集塵機からなる
第１段集塵機６に導入する。なお、この排ガスの温度
（例えば、２５０℃〜３００℃）は、第１段集塵機６に
用いられる濾布の耐熱温度に基づいて設定することがで
きる。

【００１６】第１段集塵機６においては、排ガス中の主
として固体状煤塵が除去されるが、このとき併せて、固
体状煤塵に付着しているダイオキシン類等の微量有害物
質が除去され、同時に濾布の濾し取り効果で排ガス中に
浮遊するダイオキシン類も濾布に移行する。

【００１７】第１段集塵機６には、ダクト７を介して冷
却機８を接続する。この冷却機８は、特に限定されるも
のではないが、図２に示すように、第１段集塵機６を出
た排ガスを導入するようにした冷却筒８１内に、冷却水
を直接排ガス中に微細な水滴状等にして散水したり、水
冷ジャケットやパイプ配管等を配設し、冷却筒８１内を
排ガスが流通する際、冷却水と直接又は間接的に接触し
て熱交換されるようにしたもので、熱交換後の冷却水を
冷却筒８１外へ導き出すようにする。

【００１８】この冷却機８では、冷却水を直接排ガス中
に微細な水滴状等にして散水するのに合わせて、硫黄酸
化物及び／又は窒素酸化物を吸着又は分解する物質を適
用、具体的には、冷却筒８１内に、活性炭粉や生石灰粉
又は消石灰乳を吹き込んだり、触媒物質を吹き込むこと
により、硫黄酸化物、窒素酸化物を除去することがで
き、有害物質排出の総量の規制への対応を容易に取るこ
とができるものとなる。

【００１９】そして、冷却機８により再度冷却して、例
えば、１５０℃〜常温（３０℃程度）の温度になった排
ガスを、ダクト９を介して、バグフィルタ集塵機からな
る第２段集塵機１０へ導入する。なお、この排ガスの温
度（例えば、１５０℃〜常温（３０℃程度））は、第２
段集塵機１０に用いられる濾布の耐熱温度（例えば、ガ
ラス繊維系を排し、フェルト系を採用する等）に基づい
て、設定することができる。さらに、冷却機８を経て第
２段集塵機１０へ導入される排ガス温度を１５０℃〜常
温とすることにより、ダイオキシン類が気化したり、ダ
イオキシン類が再合成されることを確実に防止すること
ができる。

【００２０】第２段集塵機１０においては、排ガス中の
主として液体状煤塵が除去されるが、このとき併せて、
液体状煤塵に含まれるダイオキシン類等の微量有害物質
が除去される。すなわち、排ガス温度が上昇して水冷ジ
ャケットダクト４及び空冷ダクト５並びに第１段集塵機
６等に付着したダイオキシン類が気化したり、これらの
経路において、ダイオキシン類が再合成されても、再度
排ガスを所定の温度まで冷却することにより、液体状煤
塵として除去することができるものとなる。

【００２１】そして、ダイオキシン類等の微量有害物質
が除去された排ガスを、第２段集塵機１０に接続したダ
クト１１、排風機１２及びダクト１３を介して、煙突１
４から大気中に排出するようにする。

【００２２】なお、排風機１２は、本実施例において
は、第２段集塵機１０の下流側に配設しているが、第２
段集塵機１０の上流側等、任意の位置に配設することが
できる。また、圧損が大きい場合は、任意の位置にブー
スターを設置することもできる。

【００２３】図３に、この設備を稼働した場合の、ダク
ト長（電気炉１から第１段集塵機６まで）と排ガス温度
との関係を示す。図３からも明らかなとおり、排ガス温
度は、ダクト長に応じて、比較的緩やかな曲線を描くよ
うに低下し、第１段集塵機６（ダクト長：３５０ｍの位
置）を通過する際、急激な低下がみられるが、これのみ
では、ダイオキシン類が気化したり、ダイオキシン類が
再合成されることを確実に防止するには不十分であるこ
とから、さらに、冷却機８により再度冷却することによ
り、ダイオキシン類が気化したり、ダイオキシン類が再
合成されることを確実に防止することができる温度、例
えば、１５０℃〜常温（３０℃程度）になった排ガス
を、第２段集塵機１０へ導入するようにする。

【００２４】また、図４に、ベンゼン核を含む炭化水素
系化合物及び塩素系化合物を含む排ガス温度とダイオキ
シン類の合成との関係を示す。図４からも明らかなとお
り、低温域の排ガスでダイオキシン類の合成が行われ、
３００℃前後が最も著しく、２００℃以下になると極端
に低下する。

【００２５】次に、本発明の方法（図１〜図２に示す設
備）と従来の方法（図５に示す設備）との比較を表１に
示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１からも明らかなとおり、本発明の方法
によれば、従来の方法と比較して、ダイオキシン類等の
微量有害物質の大気中への排出量を大幅に抑制すること
ができることが確認できた。

【００２８】以上、本発明の燃焼炉の排ガス処理方法及
びその装置を、普通鋼用電気炉に適用した例について説
明したが、本発明は、ごみ焼却炉、産業廃棄物処理用焼
却炉、その他の燃焼炉の排ガス処理に広く使用すること
ができ、ダイオキシン類等の微量有害物質の大気中への
排出量を有効に抑制することができるものである。

【００２９】

【発明の効果】本発明の燃焼炉の排ガス処理方法によれ
ば、燃焼炉から排出される高温の排ガスを、ダクトを経
て冷却し、まず、微量有害物質を含む固体状煤塵を除去
した後、再度排ガスを所定の温度まで冷却し、この冷却
後の排ガスから、微量有害物質を含む液体状煤塵を除去
するようにしているので、排ガス温度が上昇してダクト
及び第１集塵機に付着したダイオキシン類が気化して
も、再度排ガスを所定の温度まで冷却し、第２段集塵機
で、液体状煤塵として除去することができ、ダイオキシ
ン類等の微量有害物質が大気中に排出されることを抑制
することができる。また、まず微量有害物質を含む固体
状煤塵を除去するようにしているので、排ガスに対し
て、更に高度なガス処理技術の導入が容易で、例えば、
硫黄酸化物、窒素酸化物の除去等、有害物質排出の総量
の規制への対応が取りやすくなる。

【００３０】また、固体状煤塵を除去した後、排ガスを
１５０℃〜常温まで冷却することにより、ダイオキシン
類が気化したり、ダイオキシン類が再合成されることを
確実に防止することができる。

【００３１】本発明の燃焼炉の排ガス処理装置によれ
ば、上記の燃焼炉の排ガス処理方法による作用効果に加
えて、既存の設備にも、冷却機と集塵機を増設するだけ
で簡易に適用することができる。また、第１段集塵機に
おいて微量有害物質を含む固体状煤塵を除去した後、第
２段集塵機において微量有害物質を含む液体状煤塵を除
去するようにしているので、各々の集塵機が安定した集
塵機能を発揮することができる。また、第１段集塵機と
第２段集塵機の濾布を共通化すれば、第２段集塵機の濾
布を第１段集塵機の濾布に再使用することが可能であ
り、設備の維持コストを低廉にすることができる。

【００３２】また、第１段集塵機及び第２段集塵機を、
バグフィルタ集塵機で構成することにより、固体状煤塵
及び液体状煤塵を、ダイオキシン類等の微量有害物質と
共に、確実に除去することができる。

【００３３】また、冷却機において、硫黄酸化物及び／
又は窒素酸化物を吸着又は分解する物質を適用すること
により、硫黄酸化物、窒素酸化物を除去することがで
き、有害物質排出の総量の規制への対応を容易に取るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼炉の排ガス処理方法及びその装置
を、普通鋼用電気炉に適用した一実施例を示す説明図で
ある。

【図２】同要部の説明図である。

【図３】ダクト長と排ガス温度との関係を示すグラフで
ある。

【図４】ベンゼン核を含む炭化水素系化合物及び塩素系
化合物を含む排ガス温度とダイオキシン類の合成との関
係を示すグラフである。

【図５】従来の普通鋼用電気炉燃焼炉の排ガス処理装置
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 電気炉 ２ ダクト ３ 緩衝筒 ４ 水冷ジャケットダクト ５ 空冷ダクト ６ 第１段集塵機 ７ ダクト ８ 冷却機 ９ ダクト １０ 第２段集塵機 １１ ダクト １２ 排風機 １３ ダクト １４ 煙突

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼炉からダクトを経て冷却して排出さ
   れる排ガスから、微量有害物質を含む固体状煤塵を除去
   した後、再度排ガスを所定の温度まで冷却し、この冷却
   後の排ガスから、微量有害物質を含む液体状煤塵を除去
   することを特徴とする燃焼炉の排ガス処理方法。
2. 【請求項２】 固体状煤塵を除去した後、排ガスを１５
   ０℃〜常温まで冷却することを特徴とする請求項１記載
   の燃焼炉の排ガス処理方法。
3. 【請求項３】 燃焼炉から発生する排ガスを、冷却しな
   がら排出するダクトに、主として排ガス中の固体状煤塵
   を除去する第１段集塵機と、該第１段集塵機から排出さ
   れる排ガスを冷却する冷却機と、主として冷却後の排ガ
   ス中の液体状煤塵を除去する第２段集塵機とを、直列に
   接続したことを特徴とする燃焼炉の排ガス処理装置。
4. 【請求項４】 第１段集塵機及び第２段集塵機を、バグ
   フィルタ集塵機で構成したことを特徴とする請求項３記
   載の燃焼炉の排ガス処理装置。
5. 【請求項５】 冷却機において、硫黄酸化物及び／又は
   窒素酸化物を吸着又は分解する物質を適用するように構
   成したことを特徴とする請求項３又は４記載の燃焼炉の
   排ガス処理装置。