(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉蓋を貫通して設けた電極と炉底に設けた電極との間で直流通電して焼却灰や煤塵などの灰を溶融する灰溶融炉の運転方法であって、炉内において灰を溶融する際灰に含まれるアルカリ塩を、溶融スラグ層上に溶融塩層が形成されないように、積極的に電気分解し、電気分解で発生する可溶性の成分を含む灰溶融炉からの排ガスを、バッファリングタンクを通してバブリングタンクに送り、バブリングタンク内の吸収液内部を潜らせて発泡を起こさせて処理するものであって、バッファリングタンクは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ことを特徴とする灰溶融炉の運転方法。
【請求項２】
上記バブリングタンクはオーバーフローを取ることにより液面が一定に保たれている請求項１記載の灰溶融炉の運転方法。
【請求項３】
上記バブリングタンクから排出される排ガスは、ジェットスクラバにより吸引洗浄されている請求項１または請求項２記載の灰溶融炉の運転方法。
【請求項４】
上記バブリングタンクとジェットスクラバとの連絡配管は、循環吸収液により逆洗浄されている請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の灰溶融炉の運転方法。
【請求項５】
上記バッファリングタンクの体積は、バッファリングタンク下端の吸収液の中への没入深さに対応するバブリングタンクの部分の体積より大きい請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の灰溶融炉の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は灰溶融炉から排出させる排ガス中のダストや可溶性成分を水に吸収させて処理する灰溶融炉の排ガス吸収装置に関する。
【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（ジユール熱）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ガス燃燒炉、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】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００８】
本発明は上述した問題点に鑑み案出されたもので、溶融塩の分解物質を含む排ガスを、目詰まりを起こさずに安定的に処理すると共に有害な重金属を処理しやすい形で取出す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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の灰溶融炉の排ガス吸収装置は、  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、円筒又は逆円錐状の胴部を有すると共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共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いる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば上記バブリングタンクはオーバーフローを取ることにより液面が一定に保たれている。
【００１１】
好ましい他の実施形態によれば上記バブリングタンクを通って排出される排ガスは下流側に設けたジェットスクラバにより吸収洗滌される。
【００１２】
好ましい他の実施形態によれば上記バブリングタンクと上記ジェットスクラバとを接続する連絡配管はバブリングタンクからポンプを介して流入する循環吸収液により排ガスの流れと逆方向に洗滌される。
【００１３】
好ましい他の実施形態によれば、上記バッファタンクの体積は、バッファタンク下端の吸収液の中への没入深さに対応するバブリングタンクの部分の体積より十分大きい。
【００１４】
次に本発明の作用を説明する。灰溶融炉から排出された排ガスはバッファタンクを経てバブリングタンクに導かれる。そしてバブリングタンク内に収容された吸収液内部に潜らせて、泡となって浮上し、次工程に流出する。排ガス中に含まれるダストおよび塩化水素や酸化ナトリウムなどの可溶性成分はバブリングタンク内で吸収液中に吸収される。バッファタンクの壁面は接線方向に流入する吸収液により洗滌されているので、壁面にダストや可溶性成分が付着することはない。
【００１５】
バブリングタンク内の液面を一定に保つようにすれば灰溶融炉の圧力変動を防止することができる。
【００１６】
バブリングタンクから排出される排ガスをジェットスクラバによりさらに吸収洗滌するようにすれば、バブリングタンクで吸収されなかったダストや可溶性成分はすべて吸収液に吸収される。
【００１７】
バブリングタンクとジェットスクラバとの連絡配管のジェットスクラバ入口近傍に設けた吸収液入口から吸収液を注入しバブリングタンクに戻すように流して連絡配管内を洗滌するようにすれば、連絡配管の詰まりを防止することができる。
【００１８】
バッファタンクの体積を、バッファタンク下端の吸収液中への没入深さに対応するバブリングタンクの部分の体積（即ち、投入深さをＨ、バブリングタンクの面積をＳとすれば対応するバブリングタンクの部分の体積はＨＳである）より十分大きくしておけば、灰溶融炉内の圧力が負圧になっても、バブリングタンク内の吸収液が灰溶融炉内まで逆流するおそれがないので、水蒸気爆発を起こす危険がない。
【００１９】
なお、灰溶融炉内で電気分解により発生し排ガス中に排出される塩素（塩化水素）などのハロゲン元素とナトリウム（酸化ナトリウム）などのアルカリ金属とは、ハロゲン元素がほぼ全量排ガス中に放出されるのに対し、アルカリ金属の一部は溶融スラグ層や溶融メタル層に残るので、吸収液は酸性になる。従ってダストや排ガス中に含まれる重金属は吸収液中に効果的に溶解吸収される。
【００２０】
【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吸収装置のフローシートである。図において、１は直流式の灰溶融炉で炉底に陰極１ａ，炉蓋１ｉを貫通して陽極１ｂがそれぞれ設けられている。なお、陰極１ａは導電性の煉瓦、陽極１ｂは黒鉛がそれぞれ用いられている。１ｆは直流電源装置である。灰１ｊは炉蓋を通して投入される。灰溶融炉１内では陽極１ｂと陰極１ａ間で通電することにより電気抵抗熱（ジュール熱）が発生し灰１ｊが溶融する。溶融した灰１ｊは比重差により上部の溶融スラグ層１ｄと下部の溶融メタル層１ｃに分離し、溶融スラグ層１ｄの上部には未溶融の灰１ｊが浮遊した状態の灰カバー層１ｅが生じる。
【００２１】
陽極１ｂと陰極１ａとの間に印加される電圧は７０〜８０Ｖであり、溶融スラグ層１ｄ内の温度は１２００°〜１３００°Ｃに制御されている。溶融スラグ層１ｄの抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）はρ＝０．１〜０．５であるのに対し、溶融メタル層１ｃの抵抗率はρ＝１０-6〜１０-8なのでジュール熱はほとんど全て溶融スラグ層１ｄ内で発生する。従って溶融メタル層１ｃは、上部の表面のみが溶融した状態であり、内部は固体となっており、全体が陰極の役割をする。灰１ｊ中に含まれる食塩などのアルカリ塩は、溶融スラグ層内で電気分解され、アルカリ塩が食塩である場合には塩素ガスと金属ナトリウムになる。塩素ガスは陽極１ｂ側で発生するが、フリーボード１ｋ中で水蒸気と反応し、塩化水素と次亜塩素酸になる。次亜塩素酸は酸素を放出して塩化水素になる。金属ナトリウムは陰極側に発生するが陰極は沸点（８８０°Ｃ）以上の温度となっているので蒸発する。蒸発した金属ナトリウムガスはフリーボード１ｋ中で酸素と反応し酸化ナトリウムになる。なお、金属ナトリウムの一部は溶融スラグ層１ｄまたは溶融メタル層１ｃに残る。
【００２２】
２は排ガスであり、炉蓋１ｉに設けられた排出口に接続された連絡配管１３を通って炉外に排出される。排ガス２の中には上述の塩化水素や酸化ナトリウムなどの水に可溶性の成分の外、ダストやＣＯガスが含まれる。灰中に含まれる未燃炭素、陽極１ｂとして使用される黒鉛棒、灰１ｊ中に炭酸塩として存在する炭素などが、炉内では酸素不足状態なのでＣＯガスとなる。１ｇは溶融スラグであり、１ｈは溶融メタルである。溶融スラグ１ｇの主成分はけい砂および酸化カルシウムであり、溶融メタル１ｈの主成分は鉄である。溶融スラグ１ｇは間歇的又は連続的に排出される。溶融メタル１ｈは陽極１ｂと溶融メタル層１ｃとの間にアーク放電を発生させ、メタルを溶融させて排出する。
【００２３】
３は吸収液２０を収容するバブリングタンクである。バブリングタンク３は、灰溶融炉１からの排ガス２を吸収液２０に潜らせることにより、排ガス２中のダストや可溶性成分を吸収液２０中に吸収させて除去する。４はバッファタンクである。上部が円筒状の胴部４ａであり、下部が胴部４ａより小径の円筒状の縮径部４ｂである。排ガス２は蓋部４ｃの中央に設けられた流入口から連絡配管１３を介してバッファタンク４内に流入し、縮径部４ｂ下端から流出する。なお、連絡配管１３は図示していないが、回転ブラシなど適当な手段により清掃される。バッファタンク４の下端はバブリングタンク３の吸収液２０内に１００ｍｍ程度没入している。
【００２４】
バッファリングタンク４の体積はバッファリングタンク４の縮径部４ｂの下端の吸収液２０への没入深さ（Ｈ）に対応するバブリングタンク３の部分の体積（即ち、バブリングタンクの液面３ａの面積をＳとすれば体積はＨＳ）より十分大きい。
【００２５】
５はバッファタンク洗滌ポンプでありバブリングタンク３内の吸収液２０をバッファタンク４の胴部上端に接線方向に流入させ、バッファタンク４の内壁を旋回流で洗滌するようになっている。６はジェットスクラバであり、吸収液２０のジェット噴流により、バブリングタンク３からの排ガス２を連絡配管１４を介して吸引すると共に、ジェット噴流により洗滌する。連絡配管１４は吸収液２０により逆洗されている。
【００２６】
７はスクラバタンクであり、ジェットスクラバ６の下方に設けられ、ジェットスクラバ６から排ガス２と吸収液２０が流入する。８はスクラバポンプであり、スクラバタンク７から吸収液２０を吸引してジェットスクラバ６に送る。９はオーバーフロータンクで、バブリングタンク３およびスクラバタンク７からそれぞれオーバーフローパイプ３ｂ，７ａを介して吸収液２０が流入する。オーバーフローパイプ３ｂ，７ａによりバブリングタンク３およびスクラバタンク７の液面が一定に保たれる。
【００２７】
スクラバタンク７から排出される排ガス２は連絡配管１５を介して排ガス処理装置１２に流入する。排ガス処理装置にはＣＯガス燃焼器、排ガス冷却器、誘引ブロワ、煙突などからなり、排ガス中に含まれるＣＯガスを燃焼させて炭酸ガスとした後大気中に放出する。
【００２８】
１０は吸収液移送ポンプであり、吸収液２０を吸収液処理装置１１に送る。吸収液処理装置１１は、中和槽、脱水機などからなり、酸性の吸収液２０は中和槽で中和された後、フィルタプレスなどの脱水機で固形分を除去した後外部に放流される。なお、必要に応じて反応槽、濾過槽などを追加し、溶解している重金属をフェライト化、硫化物化、キレート樹脂固定などにより固定化する。１６は供給水配管である。１７はフローメータ、１８はミキサである。
【００２９】
次に本実施形態の作用を説明する。以上説明したようにアルカリ塩の電気分解により生じた塩化水素や酸化ナトリウムなどの可溶性の成分は排ガス２中にダストと共に含まれて炉外に排出される。ダストや可溶性成分、さらに蒸発した重金属はバブリングタンク３内で吸収液２０に吸収される。バブリングタンク３内で吸収されなかった排ガス２中のダスト、可溶性成分、重金属はジェットスクラバ６によりさらに吸収除去される。灰中に含まれるアルカリ塩は本来中性であるが、灰溶融炉１内で電気分解を受けると塩素などの酸性の成分はほぼ全て排気中に放出されるのに対し、ナトリウムなどのアルカリ成分は溶融スラグや溶融メタルに残留するので、排ガス２は酸性成分リッチになっており、従って吸収液２０も酸性になる。吸収液が酸性であるため重金属は吸収液中に良く溶解し、排ガスから除去される。
【００３０】
バブリングタンク３の上部にバッファタンク４を設けると共にバブリングタンクの液面を一定に保っており、バッファタンクの体積を、バッファタンク下端の吸収液中への没入深さに対応するバブリングタンクの部分の体積より十分大きくしたので、灰溶融炉１内の圧力が負圧になっても、バブリングタンク３から吸収液２０が炉内に逆流することがなく、水蒸気爆発の危険がない。
【００３１】
バッファタンク４の内壁は吸収液２０により洗滌されているのでダストや可溶性成分が付着して目詰まりを起すことがない。また、バブリングタンク３とジェットスクラバ６との間の連絡配管１４は吸収液２０により逆洗されているので目詰りを起こすことはない
【００３２】
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。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の灰溶融炉の排ガス吸収装置は、灰溶融炉から排出され、高濃度のダストと可溶性成分を含む排ガスを、バブリングタンクとその上部に設けられ、内部が吸収液により洗滌されているバッファタンクを通して、それらの成分を吸収させるようにしているので、排ガスの乾式処理にみられるような目詰りを起すことがなく、安定した操業が可能であるという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吸収装置のフローシートである。
【図２】従来の灰溶融炉の断面および前後設備のフローシートである。
【符号の説明】
１  灰溶融炉
２  排ガス
３  バブリングタンク
４  バッファタンク
４ａ  バッファタンク胴部
４ｂ  バッファタンク縮径部
６  ジェットスクラバ
【図１】
0003700163.tif 000002
【図２】
0003700163.tif 000003