JPH11207287A - 灰溶融炉の排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 灰溶融炉１の排ガス中に含まれる重金属化合
物の回収を容易化する。 【解決手段】 電気抵抗式溶融炉１から排出する排ガス
の処理装置であって、上記灰溶融炉１と湿式排ガス処理
装置３との間にプラズマ加熱器２を介在させたものであ
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、電気抵抗式灰溶融
炉から排出する排ガスを処理する排ガス処理装置に係
り、特に排ガス中のダイオキシンや鉛などの重金属を効
果的に除去することのできる灰溶融炉の排ガス処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、下水汚泥等の各種廃棄物は焼
却施設で焼却処理され、生じた焼却灰やばいじんは、従
来埋め立て処分されていた。しかし、埋め立て処分地枯
渇の問題や有害金属類の溶出による地下水汚染の問題が
あるため溶融による減量・減容化と無害化の必要性が高
まってきている。

【０００３】このような背景で灰中の残留炭素、コーク
ス、灯油、電力を熱源とした溶融処理方式が提案され、
一部で実処理が行われている。このうち、電力を熱源と
した溶融炉としてプラズマアーク加熱方式や抵抗加熱方
式などがある。

【０００４】抵抗加熱方式の灰溶融炉は溶融スラグ内に
対抗電極を配置し、直流または交流通電による電気抵抗
熱（ジュール熱）により灰を加熱溶融するものであり、
１）熱効率が高い、２）発生ガスが少ない、３）アーク
を生成しないためフリッカが発生しない、４）溶融スラ
グと溶融メタルとを分離した分割出滓ができる、という
特徴がある。

【０００５】かかる抵抗加熱方式の灰溶融処理方法とし
て特開平７−７７３１８号に開示されたものがある。図
３は上記公報に開示されたもので灰溶融炉の断面および
前後設備のフローシートを示している。図において、ａ
は灰溶融炉、ｂは上部電極、ｃは炉底電極、ｄは電源装
置、ｅは溶融メタル層、ｆは溶融スラグ層、ｇは溶融塩
層、ｈはＣＯガス燃焼炉、ｉは集塵機、ｊは集塵ファ
ン、ｋは煙突、ｍは電極埋没位置調節器である。上記発
明の特徴は、ごみ焼却施設より発生する焼却灰、ばいじ
んあるいは二者の混合物からなる廃棄物を電気抵抗熱を
熱源として溶融処理する方法であって、上部電極ｂの先
端位置を溶融塩層ｇと溶融メタル層ｅの間の溶融スラグ
層ｆ中に位置せしめ炉底電極ｃの間に、直流通電もしく
は交流２相通電により垂直方向に通電することにより溶
融塩を電気分解することなく、溶融スラグ層ｆの上方に
溶融塩層ｇを安定的に形成し、有害な塩素ガス、塩化水
素ガス等の発生を防止しようとするものである。

【０００６】しかし、上述のように灰溶融炉ａ内に溶融
塩層ｇを形成させるような操業をすると、溶融塩は炉壁
材を侵触する性質が極めて強いので、侵触を防ぐため高
価な炉壁材料を使う必要がある。また、電気の良導性の
よい溶融塩が炉壁中に浸透するので、短絡事故を起こし
やすい。そこで本願出願人は、鋭意研究の結果、炉底の
陰極と炉蓋から挿入された陽極との間で通電して、電気
抵抗熱により灰を溶融する際に、食塩（ＮａＣｌ）など
のアルカリ塩を積極的に電気分解する操業方法を採用す
ることにした。かかる操業方法によれば、例えば食塩
は、塩素ガスと金属ナトリウムに電気分解する。塩素ガ
スは、水蒸気と反応して塩化水素と次亜塩素酸になる
が、次亜塩素酸は酸素を放出して塩化水素になる。ま
た、金属ナトリウムは、蒸発し酸化雰囲気中で酸化ナト
リウムとなる。そしてこれらの物質は排ガス中に含まれ
て外部に放出される。なお、金属ナトリウムは一部溶融
メタル層ｅ中に残る。

【０００７】しかし、これらの物質を含む排ガスを図３
に示すように乾式処理すると、これらの物質は吸湿性が
強く、吸湿するとバグフィルタや電気集塵機などの集塵
機ｉまたは途中の配管やダクトにダストと共に付着し、
払い落としが困難で目詰まりや性能劣化を起こしやす
い。

【０００８】そこで、本願出願人は湿式排ガス処理装置
を開発し、特許出願を行った。例えば特願平８−１４２
６３１号「灰溶融炉の排ガス処理装置」には、灰溶融炉
から発生する排ガスを導いて、吸収液にダストおよび可
溶性成分を吸収させるガス吸収塔と、ガス吸収塔からの
排ガスをミストセパレータを介して導き排ガス中のＣＯ
ガスを燃焼させるＣＯ燃焼器とを有する排ガス処理装置
が開示されている。

【０００９】また、特願平８−１４６１２４号「灰溶融
炉の排ガス吸収装置」には、吸収液を収容すると共に排
ガスを吸収液内部に潜らせて発泡を起こさせるバブリン
グタンクと、円筒または逆円錐状の胴部を有するととも
に下方に縮径部を有しており、頂部から灰溶融炉の排ガ
スが流入するとともに胴部上端にバブリングタンクから
ポンプを介して、接線方向に流入する循環吸収液により
胴部内壁が洗浄されており、かつ、下端がバブリングタ
ンク内の吸収液に没入しているバッファタンクとを有し
てなる排ガス吸収装置が開示されている。

【００１０】さらに、第７回廃棄物学会研究発表会講演
論文集１９９６には、上記の発明を含む灰溶融炉と排ガ
ス処理装置のパイロットプラントのフローシートが開示
されている。図４は、上記フローシートである。灰溶融
炉の上部電極には黒鉛を使用していて、ＣＯガスが発生
するので、図に示すようにＣＯ燃焼室が設けられてい
る。バブリングタンクは、外気をシールして灰溶融炉内
を大気圧より高圧に保ち、外気が灰溶融炉内に逆流しな
いようにするために設けられている。

【００１１】排ガスをこのように湿式処理する場合に、
吸収液を濾過して固体成分を除去した後の濾液には、鉛
や亜鉛などの重金属の濃度が高く、そのまま精錬工程に
送り再資源化できる利点をもっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】直流電気抵抗式灰溶融
炉は、排気ガスの温度が低く量も少ないというメリット
がある反面、ダイオキシンの濃度が高いことと、湿式で
排ガス処理した場合の濾液中の重金属の化合形態が一定
せず、精錬工程の前処理が複雑になるという問題があ
る。例えば、鉛の場合には酸化鉛（ＰｂＯ）や水酸化鉛
（Ｐｂ（ＯＨ）₂）のみならず、硫化鉛（ＰｂＳ）や硫
酸鉛（ＰｂＳＯ₄）が含まれており、金属鉛（Ｐｂ）に
還えする前の前処理工程がそれぞれ異なり、これらをす
べて処理するには工程が複雑になる。

【００１３】本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み
案出されたもので、灰溶融炉からの排ガスを湿式排ガス
処理する前に、プラズマ加熱器により高温で加熱するこ
とにより、排ガス中に含まれるダイオキシンを熱分解す
るとともに、鉛などの重金属を酸化し、湿式排ガス処理
時に発生する濾液からの重金属の精錬の前処理を容易化
することのできる灰溶融炉の排ガス処理装置を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の灰溶融炉の排ガス処理装置は、電気抵抗式
灰溶融炉から排出する排ガスの処理装置であって、上記
灰溶融炉と湿式排ガス処理装置との間にプラズマ加熱器
を介在させたものである。

【００１５】上記湿式排ガス処理装置は、吸収液を収容
するとともに、排ガスを吸収液内部に潜らせて、発泡を
起させるバブリングタンクを有してなるものが、灰溶融
炉操業の安全性を高める点で好ましい。

【００１６】次に本発明の作用を説明する。灰溶融炉か
ら排出される排ガスは、湿式排ガス処理装置に流入する
前にプラズマ加熱器により加熱される。電気抵抗式灰溶
融炉からの排ガスの温度は３００〜４００℃で、排ガス
中にはＣＯガスとともにダイオキシンや鉛などの重金属
化合物が含まれている。プラズマ加熱器はプラズマ銃を
備えている。プラズマ炎の発生に用いるガスは、アルゴ
ンや窒素を用いてもよいが、ここでは空気を用いるのが
好ましい。プラズマ銃から放出されるプラズマ炎は、内
部が４０００℃程度の温度を有しており、このプラズマ
炎と排ガスを混合して、排ガスは１０００℃以上に加熱
される。この加熱により、ＣＯガスは燃焼し、ダイオキ
シンは分解される。また、鉛などの重金属の化合物は酸
素の存在下で酸化物になる。プラズマ加熱器を出た排ガ
スは、湿式排ガス処理装置内で急冷されるので、ダイオ
キシンが再合成されることはない。また、鉛などの重金
属は、すべて酸化物となっているので吸収液を濾過した
濾液中には重金属の酸化物または水酸化物のみが含まれ
ており、重金属精錬の前処理が容易になる。

【００１７】湿式排ガス処理装置としては、特願平８−
１４２６３１号に開示されている図５に示すものでもよ
いが、図４に示すようなバブリングタンクを有している
ものが灰溶融炉の操業の安全性の向上の点から好まし
い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の１実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の灰溶融炉
の排ガス処理装置のフローシートである。図において、
１は直流電気抵抗式灰溶融炉、２はプラズマ加熱器、３
は湿式排ガス処理装置である。図のように、灰溶融炉１
と湿式排ガス処理装置３との間にプラズマ加熱器２を介
在させている。４は焼却灰および／または飛灰である。
５は排ガス、６は吸収液である。

【００１９】湿式灰ガス処理装置３は、種々の形式のも
のが考えられる。例えば、図５に示すように吸収塔を用
いたものでもよいが、図４に示すようにバブリングタン
クとジェットスクラバを組合せたものにすると、灰溶融
炉１内に外気が逆流するおそれがなくなり安全上好まし
い。なお、プラズマ加熱器２内でＣＯガスの酸化が行わ
れるので、湿式排ガス処理装置３内には、図４、図５に
示されるようなＣＯ燃焼器は、不要である。

【００２０】図２は、プラズマ加熱器２の断面図であ
る。プラズマ加熱器２は、筒状の容器２ｃの１側面２ｄ
にプラズマ銃２ａを貫入したもので、容器２ｃの筒状面
２ｅの１側面２ｄ近傍に排ガス５の入口２ｆが設けられ
ている。筒状の容器２ｃは、中間部で下方に９０゜折り
曲げられ、下端がバブリングタンク７内の吸収液６内に
没入している。プラズマ銃２ａのプラズマ炎発生用のガ
スは、窒素やアルゴンでもよいが、ここでは空気が適し
ている。２ｂはプラズマ銃２ａから流出するプラズマ炎
で、内部の温度は４０００℃程度の高温になっている。

【００２１】次に本実施形態の作用を説明する。灰溶融
炉１から排出される排ガス５は、混式排ガス処理装置３
に流入する前にプラズマ加熱器２により加熱される。直
流電気抵抗式灰溶融炉１からの排ガス５は、温度が３０
０〜４００℃で、ＣＯガスとともにダイオキシンや鉛な
どの重金属化合物を含んでいる。排ガス５は、プラズマ
加熱器２内でプラズマ炎２ｂと混合し、１０００℃以上
に加熱される。この加熱により、ＣＯガスは燃焼して炭
酸ガスとなり、鉛などの重金属化合物は、酸素の存在下
で酸化物となり、ダイオキシンは分解する。プラズマ加
熱器２を出た排ガス５は、湿式排ガス処理装置３内で急
冷されるので、ダイオキシンが再合成されることはな
い。また、鉛などの重金属は、すべて酸化物となってお
り、吸収液６中では、酸化物または水酸化物となって溶
解し、吸収液６を濾過した炉液中に含まれて重金属回収
のための図示しない精錬装置に送られる。したがって、
精錬の前処理工程が複雑化することはない。

【００２２】本発明は、以上述べた実施形態に限定され
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変更が可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の灰溶融炉
の排ガス処理装置は、灰溶融炉から排出された排ガスを
プラズマ加熱器により加熱してから湿式排ガス処理装置
により処理するようにしたので、１）排ガス中の重金属
化合物はすべて酸化物となるので、後の重金属の精錬の
ための前処理工程が単純化される、２）ダイオキシンが
安全に分解されとともに、直後に急冷されるので再合成
がない、３）湿式排ガス処理装置の中にＣＯガス燃焼器
を設ける必要がない、などの優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の灰溶融炉の排ガス処理装置のフローシ
ートである。

【図２】プラズマ加熱器の断面図である。

【図３】従来の灰溶融炉の排ガス処理装置のフローシー
トである。

【図４】従来の灰溶融炉の排ガス処理装置のフローシー
トである。

【図５】従来の灰溶融炉の排ガス処理装置のフローシー
トである。

【符号の説明】

１ 灰溶融炉 ２ プラズマ加熱器 ３ 湿式排ガス処理装置 ７ バブリングタンク

フロントページの続き (72)発明者 梅田 十次郎 東京都江東区豊洲二丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 岩田 英樹 東京都江東区豊洲二丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気抵抗式灰溶融炉から排出する排ガス
   の処理装置であって、上記灰溶融炉と湿式排ガス処理装
   置との間にプラズマ加熱器を介在させたことを特徴とす
   る灰溶融炉の排ガス処理装置。
2. 【請求項２】 上記湿式排ガス処理装置は、吸収液を収
   容するとともに、排ガスを吸収液内部に潜らせて発泡を
   起させるバブリングタンクを有してなる請求項１記載の
   灰溶融炉の排ガス処理装置。