JPH11244653A - 灰溶融炉の排ガス処理装置 - Google Patents

灰溶融炉の排ガス処理装置

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JPH11244653A
JPH11244653A JP10049375A JP4937598A JPH11244653A JP H11244653 A JPH11244653 A JP H11244653A JP 10049375 A JP10049375 A JP 10049375A JP 4937598 A JP4937598 A JP 4937598A JP H11244653 A JPH11244653 A JP H11244653A
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Junya Nishino
順也 西野
Katsuaki Matsuzawa
克明 松澤
Kenichi Tawara
賢一 田原
Tsuneo Ayabe
統夫 綾部
Jujiro Umeda
十次郎 梅田
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Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd
石川島播磨重工業株式会社
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

(57)【要約】 【課題】 灰溶融炉の排ガス処理装置の技術の多様化を
図る。 【解決手段】 直流電気抵抗式灰溶融炉1の排ガス処理
装置であって、上記灰溶融炉から排出される排ガス12
中のCOガスを燃焼させるCOガス燃焼器2と、COガ
ス燃焼器2から排出される排ガス中に水を噴霧して冷却
するガス冷却器3と、ガス冷却器3から排出される排ガ
スを導入し、上から消石灰または消石灰スラリを降らせ
て排ガス中のHClガスを中和して除去するとともに、
排ガス中のダストを消石灰に付着させて除去するHCl
除去反応器4と、HCl除去反応器4から排出される排
ガスを導入してダストを除去するバグフィルタ5とを有
してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、灰溶融炉の排ガス
処理装置に係り、特に直流抵抗式灰溶融炉の乾式排ガス
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
渇の問題や有害重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
2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。
【0006】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(飛灰)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。
【0007】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、電気の伝導性の
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。
【0008】しかし、これらの物質を含む排ガスを図2
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。
【0009】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、図3に示
すように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。
【0010】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とも
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。
【0011】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。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記湿式排ガ
ス処理装置は、排水処理装置が必要であり、そのイニシ
ャルコストおよびランニングコストがかかるため、ユー
ザによっては湿式排ガス処理装置を嫌う場合がある。
【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、灰溶融炉の排ガス処理装置の技術の
多様化を図り、灰溶融中にアルカリ塩の電気分解によっ
て生じる物質を含んだ排ガスを乾式で処理する灰溶融炉
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、直流電気抵
抗式灰溶融炉の排ガス処理装置であって、上記灰溶融炉
から排出される排ガス中のCOガスを燃焼させるCOガ
ス燃焼器と、COガス燃焼器から排出される排ガス中に
水を噴霧して冷却するガス冷却器と、ガス冷却器から排
出される排ガスを導入し、上から消石灰または消石灰ス
ラリを降らせて、排ガス中のHClガスを中和して除去
するとともに、排ガス中のダストを消石灰に付着させて
除去するHCl除去反応器と、HCl除去反応器から排
出される排ガスを導入してダストを除去するバグフィル
タとを有してなるものである。
【0015】本発明の好ましい実施形態によれば、CO
ガス燃焼器とガス冷却器を連結する配管に、管壁の温度
を150〜450℃に制御する蒸気ジャケットを設ける
とともに管壁に付着したダストを除去するダスト除去装
置を設けるのがよい。
【0016】次に本発明の作用を説明する。直流電気抵
抗式灰溶融炉からの排ガス中には、150〜200g/
3 のダスト、2〜3%のCOガスの他、HClや重金
属のガスなどが含まれている。また、直流電気抵抗式灰
溶融炉からの排ガスは温度が400〜600℃と低いの
で、灰中に含まれるダイオキシンは排ガス中に移行し、
分解されずにそのまま排出される。灰溶融炉からの排ガ
スはCOガス燃焼器内で吹込まれた空気によりCOガス
が燃焼する。この際、COガスが低濃度で自燃しない場
合には、空気とともに燃料を吹込んで燃焼させる。CO
ガス燃焼器内では900〜1000℃の温度で、かつ、
滞留時間を2〜4秒保持することにより、排ガス中に含
まれるダイオキシンを完全に分解する。
【0017】ガス冷却器内では、水を噴霧して排ガス温
度を200℃程度に冷却する。ガス冷却器から排出され
た排ガスは、HCl除去反応器に導入される。反応器内
では消石灰または消石灰スラリを上から降らせ排ガス中
のHClを中和して除去するとともに、ダストを消石灰
または消石灰スラリに付着させて除去する。多量のダス
トがこの反応器で除去されるので、下流のバグフィルタ
の負荷が軽減される。排ガスは、バグフィルタによりダ
ストが完全に除去され、煙突を通って外部に排出され
る。
【0018】COガス燃焼器とガス冷却器を連結する配
管内は、特に管壁にダストが付着しやすいが、管壁の温
度を150〜450℃、特に250℃前後に保つことに
より、除去しやすい形で付着するので、この配管には蒸
気ジャケットを設けるとともにブラシなどのダスト除去
装置を取付ける。なお、灰溶融炉とCOガス燃焼器の間
の配管についても、同様の装置を設けるのが好ましい。
【0019】
【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である。焼却灰や飛灰11
が投入され、主電極1aと炉低電極1bとの間で直流通
電してジュール熱により灰溶融を行う。灰溶融炉1内で
は、底部に鉄などのメタル層1d、その上にスラッジ層
1cが形成されており、スラッジ層1c上に、灰が浮い
た状態の固体灰層1eが形成される。スラッジ1cは、
出滓口1fから排出され、排ガス12はガス排出口1g
から排出される。排ガス中には高濃度のダストが含まれ
るとともに、主電極がカーボン製なので、それが酸化さ
れてCOガスが発生するのでそれも含まれる。また、食
塩などのアルカリ塩が灰溶融炉内で電気分解されてHC
lガスが発生し、排ガス中に含まれる。さらに灰中に含
まれるダイオキシンは、灰固体層1e内で揮発し、排ガ
ス12の温度が400〜600℃と低いので分解されず
排ガス12中に含まれて排出される。
【0020】2はCOガス燃焼器である。COガス燃焼
器2には上部にバーナ2a、下部に粉体排出装置10が
設けられている。粉体排出装置10には種々の形式のも
のがあるが、ここでは2連のバタフライ弁が図示されて
いる。弁はウェート10aにより常時閉っていて外気と
シールしており、粉体が弁体上に溜るとその重さでウェ
ート10aに抗して開き粉体を排出する。
【0021】3はガス冷却器であり、3aはアトマイジ
ングノズルである。アトマイジングノズルは図示しない
水配管と圧縮空気配管が接続されていて、水を細い霧状
に噴出する。ガス冷却器3の下部にも粉体排出装置10
が設けられている。灰溶融炉1とCOガス燃焼器2との
間は、配管8で連結されており、COガス燃焼器2とガ
ス冷却器3の間は、配管9で連結されている。配管9内
は特にダストが付着しやすいが、配管の温度を250゜
C前後に保つと容易に掃除可能なので、蒸気ジャケット
9bにより囲繞していて、蒸気流量を調節することによ
り管壁の温度を制御する。9aはダスト除去装置で、種
々の形式のものがあるが、ここではブラシ式を図示して
いる。ブラシは通常操業時は手前側に退避していて、管
壁を掃除するときには、配管内をワイヤ等で移動させ
る。
【0022】4はHCL除去反応器である。反応器4の
頂部には消石灰スラグのスプレーノズル4aが設けられ
ている。スプレーノズル4aには図示しない消石灰スラ
リ配管と圧縮空気配管が接続されていて、消石灰スラリ
を噴霧状に噴射する。HCl除去反応器4の下部には粉
体排出装置10が設けられている。5はバグフィルタ、
6は誘引送風機、7は煙突である。
【0023】次に本実施形態の作用を説明する。直流電
気抵抗式灰溶融炉1の排ガス12中には、高濃度のダス
ト、COガス、HClガス、重金属ガスなどが含まれて
いる。排ガス12はCOガス燃焼器2内で吹込まれた空
気により、排ガス中に含まれるCOガスが燃焼する。こ
の際、COガスが低濃度で自燃しない場合には、空気と
ともに燃料をバーナ2aから吹込んで燃焼させる。CO
ガス燃焼器2内の温度は、900℃以上とし、排ガスの
滞留時間を2〜4秒になるように操業してダイオキシン
を完全に分解する。
【0024】ガス冷却器3内では、アトマイジングノズ
ル3aから圧縮空気により水を細い霧状に噴霧し、排ガ
ス12を200℃前後に冷却する。冷却された排ガス1
2は、HCl除去反応器4内に流入する。反応器4内で
は、頂部に設けられたスプレーノズル4aから消石灰ス
ラリが圧縮空気とともに噴霧され、霧状のスラリは反応
器4内を下降する。排ガス12と霧状のスラリとが反応
器4内で接触し、排ガス12中のHClが中和されると
ともに、ダストがスラリに付着して除去される。消石灰
スラリは水分が蒸発して粉体になり、下部から排出され
る。このように、排ガス12中のダストの一部がHCl
除去反応器4内で除去されるので、バグフィルタ5の負
荷が軽減される。
【0025】排ガス12は、バグフィルタ5で除塵され
た後、誘引送風機6、煙突7を経て外部に排出される。
【0026】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、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変
更が可能である。
【0027】
【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、乾式排ガス処理装置であるが、従
来の乾式排ガス処理装置のようなバグフィルタの目詰り
の問題がなく、従来の湿式排ガス処理装置に必要な水処
理装置が不要であるなどの優れた効果がある。
【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】従来の灰溶融炉の断面図および排ガス処理装置
のフローシートを含む図面である。
【図3】従来の湿式排ガス処理装置のフローシートであ
る。
【図4】従来の湿式排ガス処理装置のフローシートであ
る。
【符号の説明】
1 直流電気抵抗式灰溶融炉 2 COガス燃焼器 3 ガス冷却器 4 HCl除去反応器 5 バグフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F27D 17/00 104 B09B 3/00 303L (72)発明者 綾部 統夫 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電気抵抗式灰溶融炉の排ガス処理装
    置であって、上記灰溶融炉から排出される排ガス中のC
    Oガスを燃焼させるCOガス燃焼器と、COガス燃焼器
    から排出される排ガス中に水を噴霧して冷却するガス冷
    却器と、ガス冷却器から排出される排ガスを導入し、上
    から消石灰または消石灰スラリを降らせて排ガス中のH
    Clガスを中和して除去するとともに、排ガス中のダス
    トを消石灰に付着させて除去するHCl除去反応器と、
    HCl除去反応器から排出される排ガスを導入してダス
    トを除去するバグフィルタとを有してなることを特徴と
    する灰溶融炉の排ガス除去装置。
  2. 【請求項2】 COガス燃焼器とガス冷却器を連結する
    配管に、管壁の温度を150〜450℃に制御する蒸気
    ジャケットを設けるとともに、管壁に付着したダストを
    除去するダスト除去装置を設けた請求項1記載の灰溶融
    炉の排ガス処理装置。
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