| 【発明の名称】 |
排ガスの処理方法および装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】原田 裕昭
【氏名】板谷 真積
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| 【要約】 |
【課題】排ガスの処理において、ダイオキシン等の有害物質の除去率を高め、排ガス露点温度に拘らず低温腐食やバグフィルタの目詰りを防止する。
【解決手段】焼却炉１からの高温排ガスＧ1をガス冷却器２で１５０℃以下（好ましくは８０℃〜１３０℃）の所定温度に冷却する。この排ガスＧ2をバグフィルタ３に供給する過程で、検出器５、６により水分量と、硫黄酸化物又は塩化水素の濃度とを検出し、制御装置７により露点温度を演算し、排ガスＧ2の温度が露点温度より低いときはバグフィルタ３の加熱手段１２を加熱する。これにより、予め排ガスＧ2の冷却温度を低く設定して運転できるため、排ガス中のダイオキシン等の有害物質の除去率を高めることができ、しかも、排ガスの性状が変化し、その露点温度が排ガス温度より高くなった場合、バグフィルタを加熱して結露による低温腐食および目詰りを防止できるという効果がある。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 廃棄物等を燃焼して発生する排ガスを冷却した後、アルカリ反応剤と助剤とを投入してバグフィルタへ供給し、該バグフィルタで前記アルカリ反応剤と助剤およびダストを分離するようにした排ガスの処理方法であって、前記バグフィルタに加熱手段を設け、前記冷却された排ガス中の水分量と硫酸酸化物または塩化水素の濃度のうち少なくとも一方の濃度とを検出し、前記水分量と前記濃度とに基づいて前記排ガスの露点温度を演算し、前記冷却された排ガスの温度が前記露点温度より低いときは、前記加熱手段により前記バグフィルタを加熱するようにしたことを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項２】 前記排ガスを１５０℃以下、好ましくは８０℃〜１３０℃に冷却するようにした請求項１に記載の排ガスの処理方法。
【請求項３】 前記助剤の投入量を制御するようにした請求項１または２に記載の排ガスの処理方法。
【請求項４】 廃棄物等を燃焼する焼却炉と、該焼却炉で発生した排ガスを冷却するガス冷却器と、該ガス冷却器で冷却された排ガス中の水分量を検出する第１の検出器と、該排ガス中の硫黄酸化物または塩化水素の濃度のうち少なくとも一方の濃度を検出する第２の検出器と、前記第１の検出器および前記第２の検出器の信号を入力して露点温度を演算し、該露点温度および予め入力されている排ガス冷却温度とを比較し、該露点温度が前記排ガス温度より高いときに制御信号を作成する制御装置と、該制御信号により前記排ガスを加熱する加熱手段を有するバグフィルタと、を備えてなることを特徴とする排ガスの処理装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排ガスの処理方法および装置に係り、より詳しくは、廃棄物等を燃焼させ、または廃棄物等を熱分解して生成した分解ガスと燃焼性成分とを燃焼させることにより発生した排ガスの処理方法およびこの処理方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、都市ごみ等の一般廃棄物や廃プラスチックなどの産業廃棄物等の燃焼性物を含む廃棄物を燃焼させ、または、かかる廃棄物を熱分解して生成した熱分解ガスと燃焼性成分（主としてカーボン）とを燃焼させることにより生じる排ガスは、ガス冷却器により冷却された後、アルカリ反応剤や助剤等の薬剤が投入されて集塵器に供給され、除塵やガス洗浄がなされるようになっている。
【０００３】すなわち、図４に示されるように、焼却炉１で廃棄物等を燃焼して発生した排ガスＧ1は、約９００℃程度の高温であり、しかも、硫黄酸化物、塩化水素、重金属化合物等の有害物質を含有するため、ガス冷却器２により冷却されて２００℃程度の比較的低温の排ガスＧ2となり、この排ガスＧ2に消石灰等のアルカリ反応剤や活性炭および助剤等の薬剤Ａが投入され、然る後、バグフィルタ等の集塵器３に供給される。そして、ここで投入された薬剤やダストが分離され、クリーンな排ガスＧ3となって煙突４から大気へ放出されている。ガス冷却器２としては、熱回収装置としての廃熱ボイラや空気予熱器などが用いられたり、または単なる冷却器として、減温塔などが適宜選択されている。
【０００４】ところで、前記したような排ガスを冷却器２で冷却する場合、排ガスＧ2の温度が露点温度以下になると結露が生じ、その結果、低温腐食やバグフィルタに目詰りが発生するという問題がある。このようなことから、従来、この種の排ガスの処理方法においては、予め予測される最大の露点温度が設定され、この露点温度以下にならないように運転されていた。さらに詳しくは、排ガスＧ2の露点温度は、図５および図６からも明らかなように、排ガスＧ2中に含まれる水分量と、硫黄酸化物の濃度または塩化水素の濃度とにより変化する。そしてこの排ガスＧ2のこれら水分量や、硫黄酸化物または塩化水素の濃度は焼却される廃棄物の性状によって変化する。そのため、予測される最高の露点温度、例えば２００℃程度が設定されているのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したような排ガスの処理方法においては、排ガス中に含まれる有害物質、特に、近来問題視されているダイオキシンの除去が、必ずしも十分に行なえないという問題がある。すなわち、図７は、排ガスの温度とダイオキシンの除去率との関係を示したものであるが、この図７からも明らかなように、排ガス温度が１５０℃近傍以下になるとダイオキシンの除去率は高いものとなる。かかることから、従来のように排ガスの冷却温度を２００℃近傍に設定して運転した場合、この有害物質を十分に除去することができないという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、上記問題点を解決するためになされたもので、排ガスの処理方法および装置において、排ガス中の有害物質、特にダイオキシンの除去率が高められ、しかも排ガスの性状変化により露点温度が排ガス冷却温度を上廻ったとしても、低温腐食やバグフィルタの目詰りを防止できる排ガスの処理方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解決するために、以下のような手段を採用した。請求項１記載発明の排ガスの処理方法は、廃棄物等を燃焼して発生する排ガスを冷却した後、アルカリ反応剤と助剤とを投入してバグフィルタへ供給し、該バグフィルタで前記アルカリ反応剤と助剤およびダストを分離するようにした排ガスの処理方法であって、前記バグフィルタに加熱手段を設け、前記冷却された排ガス中の水分量と硫酸酸化物または塩化水素の濃度のうち少なくとも一方の濃度とを検出し、前記水分量と前記濃度とに基づいて前記排ガスの露点温度を演算し、前記冷却された排ガスの温度が前記露点温度より低いときは、前記加熱手段により前記バグフィルタを加熱するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】また、請求項２記載発明の方法は、前記排ガスを１５０℃以下、好ましくは８０℃〜１３０℃に冷却するようにしたものである。また、請求項３記載発明の方法は、前記助剤の投入量を制御するようにしたものである。
【０００９】また、請求項４記載発明の排ガスの処理装置は、廃棄物等を燃焼する焼却炉と、該焼却炉で発生した排ガスを冷却するガス冷却器と、該ガス冷却器で冷却された排ガス中の水分量を検出する第１の検出器と、該排ガス中の硫黄酸化物または塩化水素の濃度のうち少なくとも一方の濃度を検出する第２の検出器と、前記第１の検出器および前記第２の検出器の信号を入力して露点温度を演算し、該露点温度および予め入力されている排ガス冷却温度とを比較し、該露点温度が前記排ガス温度より高いときに制御信号を作成する制御装置と、該制御信号により前記排ガスを加熱する加熱手段を有するバグフィルタと、を備えてなることを特徴とするものである。
【００１０】このような排ガスの処理方法および装置によれば、排ガスの冷却温度を比較的低い温度、例えば１５０℃以下に、好ましくは８０℃〜１３０℃に設定して運転されるため、排ガス中の有害物質の除去率を高めることができるばかりでなく、排ガスの性状が変化し、その露点温度が排ガスの冷却温度より高くなった場合、バグフィルタを加熱することにより、結露による低温腐食および目詰りを防止することができるのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図３に基づき、本発明の排ガス処理方法および装置の実施形態を説明する。なお、これらの図において、図４と同一符号は同一名称を示す。図１は、本発明による排ガスの処理方法を実施するための装置の系統図であって、焼却炉１で廃棄物等を燃焼させることにより発生した例えば９００℃程度の高温の排ガスＧ1は、ガス冷却器２に供給される。
【００１２】このガス冷却器２は、例えば減温塔で構成され、冷却水Ｗが噴霧されてこの高温の排ガスＧ1を、所定の温度、例えば１５０℃以下、好ましくは８０℃〜１３０℃内に設定された所定の温度に冷却し、この冷却された排ガスＧ2は、バグフィルタ３に供給される過程において、消石灰等のアルカリ反応剤や活性炭、さらには助剤よりなる薬剤Ａが投入される。また、この過程で、第１の検出器５により水分量が、第２の検出器６により硫黄酸化物または塩化水素の濃度の少なくとも一方の濃度が検出される。
【００１３】制御装置７は演算装置８と記憶装置９と比較器１０と制御信号作成装置１１とにより構成されている。ヒータ１２はバグフィルタ３に設けられた加熱手段であって、このヒータ１２には電源１３から電力調整装置１４により制御された容量の電力Ｐが供給されるようになっている。
【００１４】かかる構成において、第１の検出器５により検出された排ガスＧ2中の水分量の信号Ｖ1が、また第２の検出器６により検出された排ガスＧ2中の硫黄酸化物または塩化水素の濃度の少なくとも一方の濃度の信号Ｖ2が、制御装置７を構成する演算装置８に入力され、ここでこの排ガスＧ2の露点温度が演算され、その信号Ｖ3が比較器１０に入力される。
【００１５】制御装置７の記憶装置９には、予め設定された排ガスＧ2の温度（例えば１５０℃以下、好ましくは８０℃〜１３０℃の範囲内から選択された温度）が入力されており、この信号Ｖ4が比較器１０に入力されているため、ここで前記露点温度の信号Ｖ3と比較される。そして、露点温度が高い場合は偏差信号Ｖ5が制御信号作成装置１１に導かれ、ここで作成された制御信号Ｖ6が電力調整装置１４に導かれ、これを制御してヒータ１２を作用させてバグフィルタ３を加熱する。具体的にはバグフィルタ３の内壁が露点温度より高くなるように加熱する。
【００１６】本発明による排ガスＧ2の温度は１５０℃以下、好ましくは８０℃〜１３０℃の範囲内から選択するのがよい。すなわち、前述したように、排ガスＧ2の有害物質、特にダイオキシンの除去率は１５０℃近傍から高いものとなる。そして、その除去率は１３０℃近傍からはそれほど高いものとはならない。一方、排ガスＧ2を冷却するためには、冷却水Ｗを噴霧させるため、所定の温度を低く設定すると排ガスＧ2中の水分量が増加して、結果として露点温度が高くなる。そのため、この排ガスＧ2の冷却温度は少なくとも８０℃以上とするのが実用上好ましい。
【００１７】次に、本発明方法を適用した廃棄物処理装置の一実施形態を説明する。図２は、本発明に係る廃棄物処理装置５０の系統図である。廃棄物処理装置５０において、破砕機５２は受入れヤードに配置された、例えば二軸剪断式の破砕機で、都市ごみ等の廃棄物ａは、第１のコンベア５１により、この破砕機５２に供給され、ここで例えば１５０ｍｍ角以下に破砕される。この破砕された廃棄物ａは第２のコンベア５３により投入され、スクリューフィーダ５４を経て熱分解反応器５５に供給される。この熱分解反応器５５は例えば横型回転ドラムが用いられ、図示しないシール機構によりその内部は低酸素雰囲気に保持されると共に、燃焼器である燃焼溶融炉６３の後流側に配置された熱交換器６８により加熱された加熱空気がラインＬ1から供給される。
【００１８】この加熱空気により熱分解反応器５５内に供給された廃棄物ａは、３００℃〜６００℃に、通常は４５０℃程度に加熱される。これによって、この廃棄物ａは熱分解され、熱分解ガスＧ1と、主として不揮発性の熱分解残留物ｂとを生成する。そして、この熱分解反応器５５内で生成された熱分解ガスＧ1と熱分解残留物ｂとは排出装置５６により分離され、熱分解ガスＧ1は、熱分解ガス配管であるラインＬ1を経て燃焼溶融炉６３のバーナ６２に供給される。
【００１９】熱分解残留物ｂは、廃棄物ａの種類によって種々異なるが、日本国内の都市ごみの場合、本発明者等の知見によれば、 大部分が比較的細粒の可燃分 １０％〜６０％ 比較的細粒の灰分 ５％〜４０％ 粗粒金属成分 ７％〜５０％ 粗粒瓦礫、陶器、コンクリート等 １０％〜６０％ より構成されていることが判明した。
【００２０】このような成分を有する熱分解残留物ｂは、４５０℃程度の比較的高温で排出されるため、冷却装置５７により８０℃程度に冷却され、分離装置５８に導かれ、ここで燃焼性成分ｃと不燃焼性成分ｄに分離される。分離装置５８は、例えば磁選式、遠心式または風力選別式の公知の分別機が使用される。このように不燃焼性成分ｄが分離・除去された燃焼性成分ｃは、粉砕機６０に供給される。粉砕機６０は、ロール式、チューブミル式、ロッドミル式、ボールミル式等が適当で、被処理廃棄物の性状により適宜選択される。
【００２１】そして、この粉砕機６０において燃焼性成分ｃは、好ましくは全て１ｍｍ以下に粉砕され、この粉砕された燃焼性成分ｃは、ラインＬ2を経て燃焼溶融炉６３のバーナ６２に供給される。一方、送風機６１によりラインＬ4から供給された燃焼用空気および熱分解ガスＧ1と燃焼性成分ｃとは、燃焼溶融炉６３内で１３００℃程度の高温域で燃焼され、この燃焼により燃焼性成分ｃの比較的細粒の灰分より発生した燃焼灰は、溶融して溶融スラグｆを生成する。
【００２２】不燃焼性成分ｄはコンテナ５９に貯留される。不燃焼性廃棄物ｅはラインＬ6を介して燃焼溶融炉６３のなるべく下の方に供給される。この際、不燃焼性廃棄物ｅは、燃焼および溶融効率を向上させるために１ｍｍ以下の微粉粒体とされ、且つ加熱されるのが好ましい。そのため、ラインＬ6中に設けられた破砕機、粉砕機６４および加熱器６５を設け、破砕、粉砕および加熱等の処理をされて燃焼溶融炉６３に供給されるのがよい。そのため、燃焼溶融炉６３の後流側に配置された熱交換器６８により加熱された加熱空気が、ラインＬ8を介して加熱器６５へ供給されるようになっている。
【００２３】さらに、不燃焼性廃棄物ｅは、燃焼溶融炉６３内で溶融されてスラグｇとなって燃焼灰による溶融スラグｆと混合され、スラグ排出口６６から水槽６７中に落下し水砕スラグとされる。水砕スラグは図示していない装置により所定の形状にブロック化されるか、または粒状に形成され、建材または舗装材等として再利用することができる。この場合において、不燃焼性廃棄物ｅは必要に応じて溶融させることなく溶融スラグｆ中に混入させてもよい。
【００２４】このような廃棄物処理装置の燃焼溶融炉６３で発生した燃焼排ガスＧ2は、熱交換器６８で熱回収され、さらに、ラインＬ6から廃熱ボイラ６９により熱回収された後、第１の排ガス処理器７１によりダスト７２を集塵した後、第２の排ガス処理器（バグフィルタ）７３で脱塩・脱硫され、脱塩残渣７４を排出した後、低温のクリーンな排ガスＧ3となり、誘引送風機７５を経て煙突７６から大気へ放出される。また、排ガスＧ3の一部は、送風機７７によりラインＬ7を介して冷却装置５７に供給される。第１の排ガス処理器７１で補集されたダスト７２は、ラインＬ9により燃焼溶融炉６３へ戻され、溶融してスラグ内に混入される。なお、廃熱ボイラ６９で発生させた蒸気は、発電機７０の蒸気タービンへ送られて仕事をし、また、一部はラインＬ6により加熱器６５へ送られる。
【００２５】そして、本実施形態では、第２の排ガス処理器（バグフィルタ）７３の上流側にガス冷却器２が設けられるとともに、水分量を検出する第１の検出器５と硫黄酸化物または塩化水素の濃度のうち少なくとも一方の濃度を検出する第２の検出器６とが設けられ、第１の検出器５の信号Ｖ1と第２の検出器６の信号Ｖ2とが制御装置７に入力され、図１を用いて説明したように、露点温度が排ガスＧ2の冷却温度より高いときは制御信号Ｖ6が作成され、この制御信号Ｖ6が電力調整装置に導かれてバグフィルタ７３に設けたヒータ１２を作動し、バグフィルタ７３を加熱するようになっている。
【００２６】図３は、本発明による排ガスの処理方法を実施するための他の装置の系統図であって、この装置においては、冷却された排ガスＧ2中には、アルカリ反応剤や活性炭等の薬剤Ａ、と助剤Ａ2とが供給されるようになっており、特に、この助剤Ａ2は調整器である制御弁１５により供給量が調整されるようになっている。すなわち、制御装置７を構成する制御信号作成装置１１により作成された制御信号Ｖ6は、電力調整装置１４と制御弁１５に導かれ、バグフィルタ３が加熱されるとともに、制御弁１５を操作して助剤、具体的にはケイソウ土等の剥離剤を増加させることにより、バグフィルタ３に付着した残骸を容易に剥離することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明による排ガスの処理方法および装置によれば、予め排ガスの冷却温度を低く設定して運転することができるため、排ガス中の有害物質、特にダイオキシンの除去率を高めることができ、しかも、排ガスの性状変化により露点温度が上昇し、設定された排ガス冷却温を上廻ったとしても、加熱手段によりバグフィルタを加熱するため、低温腐食やバグフィルタの目詰りを防止することができるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５９０２
【氏名又は名称】三井造船株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）５月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜沼 辰之 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３３７０４５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１２月１０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１４８５５３ |
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