(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却炉から排出した後に湿式処理されて温度低下した排ガスを加熱するための排ガス加熱装置において、蒸気加熱式の２基の熱交換器が直列に配置され、この２基の熱交換器のうち、前段の熱交換器は、その伝熱管およびケーシングの接ガス側にフッ素樹脂が被覆されて、排ガスを腐食緩和温度以上に蒸気加熱することが可能に構成され、後段の熱交換器は排ガスを２００℃程度の所定温度まで蒸気加熱することが可能に構成されたことを特徴とする排ガス加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却炉から排出した後に湿式処理され、この湿式処理によって温度低下した排ガスを加熱する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却プラントにおいては、焼却炉から排出する排ガス中に塩化水素、硫黄酸化物などの有害ガスが含まれているので、これらの有害ガスを除去する処理が行われる。上記有害ガスを除去する処理方法には湿式法と乾式法があり、その処理を湿式法によって行った場合には、排ガスが吸収液で洗浄されるので、焼却炉から排出された高温の排ガスは水蒸気飽和状態まで冷却された後、さらに減湿冷却され、その温度は５５〜６５℃まで低下する。
【０００３】
しかし、湿式処理された排ガスは、湿潤状態である上に、除去しきれなかった上記有害ガスの一部を含んでいるので、この排ガスをそのまま下流側へ排出すると、下流側に備えられている装置や機器類が損傷されたり、それらの機能が低下すると言う問題が起こる。このため、有害ガス除去装置から排出される排ガスを下流側へ送り出す際には、下記のような下流側の問題を考慮し、排ガス温度をそれぞれ次に記す領域まで上げなければならない。
【０００４】
まず、有害ガス除去装置の下流側には煙突やそれに通じる煙道があるので、これらの腐食を防止するためには、排ガス温度を酸露点（約１６０℃）以上にする必要がある。また、下流側に脱硝装置が設置されている場合には、脱硝触媒の機能が低下しないようにしなければならず、そのためには、排ガスの温度を、脱硝剤であるアンモニアと硫黄酸化物の反応生成物が触媒に付着しない温度（１９０〜２１０℃程度）まで上げる必要がある。さらに、煙突から大気放出される排ガスの白煙化を防止しなければならないが、そのためには、排ガスの温度を、冬季においては約２００℃以上、夏期にあっても１６０℃以上にする必要がある。
【０００５】
このため、湿式処理によって有害ガスが除去された排ガスを下流側へ送り出す際には、その排ガスを加熱し、その温度を１６０℃〜２１０℃程度まで上げなければならない。
【０００６】
従来における湿式処理後の排ガスの加熱は、図２に示す構成による排ガス加熱装置、または図３に示す構成による排ガス加熱装置を使用して行われている。図２は従来の排ガス加熱装置に係る構成の一例を示す図である。図２において、１はごみ焼却炉、２は塩化水素や硫黄酸化物などの有害ガスを除去する湿式の排ガス処理装置、１０は排ガス加熱装置を示す。そして、排ガス加熱装置１０は、湿式処理後の低温排ガスと加熱処理後の高温排ガスを混合するガス混合器２１、蒸気加熱式の熱交換器２２、および加熱処理後の高温排ガスをガス混合器２１へ循環させる循環ファン２３によって構成されている。２４は上記高温排ガスを循環させるダクトである。なお、ガス混合器２１は、湿潤な低温排ガスを直接熱交換器２２へ導入して加熱すると、熱交換器が著しく腐食されるので、排ガス温度を所定温度領域まで上げてその腐食を抑制するために設けられている。
【０００７】
排ガス加熱装置１０は腐食性を有するガスを加熱するものであるので、ガス混合器２１は耐蝕性金属材で形成され、その内側の一部はさらに被覆材によって覆われている。また、熱交換器２２は耐蝕性金属材で製作されている。
【０００８】
図２の加熱装置による排ガスの加熱は、次のように行われる。排ガス処理装置２で湿式処理されて５５〜６５℃まで温度低下した排ガスがガス混合器２１へ導入され、下流側から戻されてきた加熱処理後の高温排ガスと混合される。ガス混合器２１においては、出口における排ガス温度が１１０℃以上になるように管理され、この温度範囲に維持できるように、上記高温排ガスの必要量が循環され供給される。次いで、１１０℃以上に加熱された排ガスは熱交換器２２へ導入される。熱交換器２２においては、加熱流体として２５ｋｇ／ｃｍ２、２９５℃程度の高圧蒸気が供給され、排ガスは１６０〜２１０℃まで加熱される。そして、加熱された高温排ガスは、その一部が循環ファン、循環ダクト２４よりなる排ガス循環ラインを経てガス混合器２１へ戻され、残部が脱硝装置へ送られるか、または直接煙突へ送られる。
【０００９】
なお、上記排ガス加熱温度の下限管理値１１０℃は前記有害ガスの酸露点よりも低い値であるが、加熱時における金属の腐食が大幅に緩和される温度（腐食緩和温度）であり、経験的に求められた値である。
【００１０】
図３は従来の排ガス加熱装置に係る構成の他の例を示す図である。図３において、図２と同じ部分については、同一の符号を付し説明を省略する。この排ガス加熱装置においては、ガス混合器２１へ供給する高温ガスが系外から導入される。このため、高温ガスを発生させるための設備が備えられている。２５は空気供給ファン、２６は取り入れた空気を加熱して高温ガスにする空気加熱器である。
【００１１】
図３の加熱装置による排ガス加熱においては、ガス混合器２１へ約２００℃に加熱された空気が供給され、排ガス処理装置２で湿式処理された５５〜６５℃の排ガスが１１０℃以上に昇温される。この昇温された排ガスは熱交換器２２へ送られ、図２の加熱装置による場合と同様に蒸気加熱されて、１６０〜２１０℃まで昇温される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の排ガス加熱装置においては、熱交換器２２へ導入する排ガスの温度を腐食緩和温度（１１０℃）以上にしなせればならないので、それぞれ次のような問題点がある。
【００１３】
湿式処理された湿潤な低温排ガスを加熱すると、金属材が激しく腐食されるので、金属材よりなる熱交換器を有する従来の排ガス加熱装置においては、低温排ガスを熱交換器へ送る前に、腐食緩和温度領域まで昇温（予熱）させなければならない。
【００１４】
まず、図２の排ガス加熱装置においては、加熱処理後の高温排ガスを循環させなければならないので、排ガス循環ラインを形成するための設備を設けなければならず、また、図３の排ガス加熱装置においては、高温ガスを発生させるための装置を備えなければならない。
【００１５】
本発明は、上記の問題点を解決し、高温ガスを循環させたり、系外から高温ガスを供給したりする必要がない排ガス加熱装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ごみ焼却炉から排出した後に湿式処理されて温度低下した排ガスを加熱するための排ガス加熱装置において、蒸気加熱式の２基の熱交換器が直列に配置され、この２基の熱交換器のうち、前段の熱交換器は、その伝熱管およびケーシングの接ガス側にフッ素樹脂が被覆されて、排ガスを腐食緩和温度以上に蒸気加熱することが可能に構成され、後段の熱交換器は排ガスを２００℃程度の所定温度まで蒸気加熱することが可能に構成されたことを特徴としている。
【００１７】
本発明は熱交換器が前段と後段に２分割された構成になっており、これによって、低温排ガスを予熱せずに、そのまま熱交換器へ導入することができるようになっている。すなわち、本発明においては、５５〜６５℃の低温排ガスを加熱して一度に２００℃付近まで昇温させるのではなく、まず、低温排ガスを腐食緩和温度まで昇温させ、次いで、２００℃付近の所定温度まで昇温させる２段階の加熱方式が採用されている。このため、低温排ガスを導入する前段の熱交換器に使用する材料と後段の熱交換器に使用する材料が異なるものになっており、低温排ガスを直接加熱する前段の熱交換器には、その排ガスが接する側（接ガス側）に耐熱性を有する樹脂材が被覆された材料が使用され、上記前段の熱交換器における腐食を防ぐことができるようになっている。
【００１８】
ところで、樹脂材が被覆された材料を熱交換器の製作材料として使用した場合、伝熱性能の低下が懸念されるが、樹脂材の被覆厚を適度にすれば、伝熱性能の低下は許容できる程度になる。例えば、熱交換器が金属材にフッ素樹脂を０．４ｍｍ厚でライニングしたものである場合、その総括伝熱係数は８０ｋｃａｌ／ｍ２・ｈ  ・℃程度であり、炭素鋼やステンレス鋼などで製作された通常の熱交換器の総括伝熱係数に対し約６５〜７５％の値に留まる。このため、熱交換器へ導入する排ガスを高温ガスの循環や供給によって予熱することを要しない本発明においては、熱交換器へ導入されるガス量が大幅に減少するので、樹脂材が被覆された前段の熱交換器の伝熱性能が低下しても、熱交換器全体の容量を特に大きくする必要はなく、むしろ、その容量を小さくすることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の排ガス加熱装置に係る構成の一例を示す図である。図１において、１はごみ焼却炉、２は塩化水素や硫黄酸化物などの有害ガスを除去する湿式の排ガス処理装置、３は排ガス加熱装置を示す。排ガス加熱装置３は前段の熱交換器４と後段の熱交換器５よりなり、この２基の熱交換器が直列に連結された構造になっている。
【００２０】
前段の熱交換器４は多管式の熱交換器であって、炭素鋼材やステンレス鋼材に樹脂が被覆された材料で製作されている。すなわち、前段の熱交換器４の伝熱管およびケーシングは、その接ガス側に耐熱性樹脂であるフッ素樹脂が数ミリの厚さでライニングされており、極めて高い耐蝕性を有すると共に、２５０℃程度までの耐熱性をも兼ね備えている。
【００２１】
また、後段の熱交換器５は多管式のものであって、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）で製作されている。
【００２２】
そして、前段の熱交換器４と後段の熱交換器５には、それぞれ異なる加熱流体の配管が接続されている。まず、前段の熱交換器４は樹脂が被覆された材料で製作されており、この前段の熱交換器４へはその耐熱温度以下の蒸気が供給される。導入する加熱流体としては、例えば、蒸気であれば、８．０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、１７５℃程度の低圧蒸気が使用される。また、後段の熱交換器５へは２５ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、２９５℃程度の高圧蒸気が供給される。
【００２３】
上記のように構成された加熱装置による排ガスの加熱は、次のように行われる。排ガス処理装置２で湿式処理されて５５〜６５℃まで温度低下した排ガスが、そのまま前段の熱交換器４へ導入される。前段の熱交換器４においては、加熱流体として低圧蒸気が供給され、導入された低温排ガスが１１０℃以上に加熱される。次いで、この１１０℃以上に加熱された排ガスは後段の熱交換器５へ導入される。後段の熱交換器５においては、高圧蒸気が供給され、排ガスは１６０〜２１０℃まで加熱される。そして、加熱された高温排ガスは、脱硝装置へ送られるか、または直接煙突へ送られる。
【００２４】
次に、本発明の構成による排ガス加熱装置とガス循環方式による従来の排ガス加熱装置について、それぞれに要求される熱交換器の伝熱面積を比較した結果を記す。
【００２５】
0003577830.tif 000002
上記の前提条件に基づいて算出した熱交換器の伝熱面積は表１に記載の通りであった。この表のように、本発明で必要とする２基の伝熱面積は従来技術で必要な伝熱面積の約８７％であった。このように、上記条件においては、２基の熱交換器を設置しても、熱交換器全体の容量を小さくすることができる。
【００２６】
【表１】
0003577830.tif 000003
【００２７】
【発明の効果】
本発明においては、熱交換器が前段と後段に２分割された構成になっており、前段の熱交換器の接ガス側に耐熱性の樹脂材が被覆されているので、低温排ガスによる熱交換器の腐食が防止され、湿式処理された低温排ガスを、そのまま熱交換器へ導入することができる。
【００２８】
このため、高温ガスを循環させる機器類や、系外から高温ガスを供給する機器類が必要でなく、装置が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排ガス加熱装置に係る構成の一例を示す図である。
【図２】従来の排ガス加熱装置に係る構成の一例を示す図である。
【図３】従来の排ガス加熱装置に係る構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１  ごみ焼却炉
２  排ガス処理装置
３  排ガス加熱装置
４  前段の熱交換器
５  後段の熱交換器
【図１】
0003577830.tif 000004
【図２】
0003577830.tif 000005
【図３】
0003577830.tif 000006