(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却炉から排出される排ガスをろ過式の集塵装置で浄化してから、煙突を経て大気中に排出させるように構成したごみ焼却炉排ガス処理設備であって、
前記ごみ焼却炉内にアンモニア水を供給することにより前記ごみ焼却炉内でのごみの燃焼に伴い発生する窒素酸化物を還元除去する第１脱硝系統と、
前記集塵装置と前記煙突との間に配置される脱硝反応塔内にアンモニアガスを供給することにより当該脱硝反応塔内を通過する排ガスに含まれる窒素酸化物を還元除去する第２脱硝系統とを備え、
前記第２脱硝系統は、アンモニア水が貯留されるタンクと、このタンクから供給されるアンモニア水を底部に貯留可能とし、かつ前記集塵装置を通過した排ガスを熱源として前記底部のアンモニア水を気化する空間を上部に有する気化塔と、この気化塔と前記脱硝反応塔の排ガス入口側とを連通連結するアンモニアガス供給路と、前記気化塔で気化したアンモニアガスを脱硝用還元剤として前記アンモニアガス供給路から前記脱硝反応塔に送るための動力源と、この動力源の動作を制御する制御部とを有し、
前記第１脱硝系統は、前記気化塔の底部と前記ごみ焼却炉とを連通連結するアンモニア水供給路と、前記気化塔の底部に貯留されるアンモニア水を前記アンモニア水供給路から前記ごみ焼却炉に送るための動力源と、前記アンモニア水供給路から前記ごみ焼却炉に送るアンモニア水の一部を前記気化塔の空間に還流噴霧するための還流路と、この還流路から前記気化塔へ還流噴霧させるアンモニア水の量を調節する調節弁と、前記動力源および前記調節弁の動作を制御する制御部とを有している、ことを特徴とするごみ焼却炉排ガス処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ焼却炉から排出される排ガスをろ過式の集塵装置で浄化してから、煙突を経て大気中に排出させるように構成したごみ焼却炉排ガス処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、ごみ焼却設備から排出される被処理ガス（または排ガス）の流通方向の最下流側に配置される煙突内に設置される脱硝反応塔において、前記被処理ガスをアンモニアガスと接触反応させることにより被処理ガス中の窒素酸化物を還元除去することが記載されている。
【０００３】
例えば特許文献２には、揮発器で蒸気とガスタービン、ディーゼルエンジンあるいはボイラから排出される排ガスの熱を利用してアンモニア水を蒸発させてから、この蒸発したガス状のアンモニアを煙突内に設置される脱硝反応塔の排ガス入口側に供給することにより、前記脱硝反応塔で排ガス中の窒素酸化物を還元除去するということが記載されている。
【０００４】
例えば特許文献３には、ごみ焼却炉に脱硝剤（尿素水）を供給し、ごみ焼却炉内の排ガスの窒素酸化物を低減し、この排ガス内の残存する窒素酸化物と脱硝剤から発生するアンモニアとをバグフィルタに導入し、バグフィルタ内の触媒層でさらに窒素酸化物を還元除去するということが記載されている。
【０００５】
例えば特許文献４には、気化塔にアンモニア水を供給するとともに、空気加熱器で予熱した空気を流入することによって前記アンモニア水を蒸発させ、発生したアンモニアガスを上記空気との混合状態でガス導管を介して反応塔へ送るということが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５５５３０号公報
【特許文献２】特開平３−８６２１２号公報
【特許文献３】特開平８−３３２３４９号公報
【特許文献４】特開平７−９６１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１では、アンモニアガスを利用して被処理ガスに含まれる窒素酸化物を前記煙突内の脱硝反応塔でのみ還元除去させるようにしており、また、上記特許文献２では、アンモニア水を気化させて得たアンモニアガスを利用して排ガスに含まれる窒素酸化物を前記煙突内の脱硝反応塔でのみ還元除去させるようにしているが、脱硝反応塔の小型化（触媒の削減）と、さらなる浄化能力の向上が要望されている。
【０００８】
また、上記特許文献３では、２段階で脱硝処理しているが、前記触媒層に排ガスの導入経路とは別個の経路でアンモニアガスを導入させるようになっていない。
【０００９】
また、上記特許文献４では、アンモニア水を蒸発させるための熱源を、予熱した空気にしているため、当該空気を予熱するための専用の空気加熱器が必要となり、さらに排ガス量が増加するためのイニシャルコストおよびランニングコストが増加することが懸念される。
【００１０】
このような事情に鑑み、本発明は、ごみ焼却炉から排出される排ガスをろ過式の集塵装置で浄化してから、煙突を経て大気中に排出させるように構成したごみ焼却炉排ガス処理設備において、比較的簡易な構成で、浄化能力を可及的に向上可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ごみ焼却炉から排出される排ガスをろ過式の集塵装置で浄化してから、煙突を経て大気中に排出させるように構成したごみ焼却炉排ガス処理設備であって、前記ごみ焼却炉内にアンモニア水を供給することにより前記ごみ焼却炉内でのごみの燃焼に伴い発生する窒素酸化物を還元除去する第１脱硝系統と、前記集塵装置と前記煙突との間に配置される脱硝反応塔内にアンモニアガスを供給することにより当該脱硝反応塔内を通過する排ガスに含まれる窒素酸化物を還元除去する第２脱硝系統とを備え、前記第２脱硝系統は、アンモニア水が貯留されるタンクと、このタンクから供給されるアンモニア水を底部に貯留可能とし、かつ前記集塵装置を通過した排ガスを熱源として前記底部のアンモニア水を気化する空間を上部に有する気化塔と、この気化塔と前記脱硝反応塔の排ガス入口側とを連通連結するアンモニアガス供給路と、前記気化塔で気化したアンモニアガスを脱硝用還元剤として前記アンモニアガス供給路から前記脱硝反応塔に送るための動力源と、この動力源の動作を制御する制御部とを有し、前記第１脱硝系統は、前記気化塔の底部と前記ごみ焼却炉とを連通連結するアンモニア水供給路と、前記気化塔の底部に貯留されるアンモニア水を前記アンモニア水供給路から前記ごみ焼却炉に送るための動力源と、前記アンモニア水供給路から前記ごみ焼却炉に送るアンモニア水の一部を前記気化塔の空間に還流噴霧するための還流路と、この還流路から前記気化塔へ還流噴霧させるアンモニア水の量を調節する調節弁と、前記動力源および前記調節弁の動作を制御する制御部とを有している、ことを特徴としている。
【００１２】
この構成では、前記ごみ焼却炉内でのごみの燃焼に伴い発生する窒素酸化物をアンモニア水で還元除去させるようにしたうえで、前記ごみ焼却炉の下流側に配置される脱硝反応塔内において前記ごみ焼却炉から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物をアンモニアガスで還元除去させるようにしている。このように２段階で脱硝を行うようにしているから、排ガスの浄化能力が向上する。
【００１３】
そして、脱硝用還元剤としてのアンモニアガスについて、高圧ガス保安法の適用対象とならないアンモニア水を気化することにより得るようにしているから、設置場所の制約も厳しくなく、イニシャルコストおよびランニングコストを低減するうえで有利になる。
【００１４】
しかも、前記アンモニア水を気化する熱源として前記ごみ焼却炉から排出される排ガスを有効利用するようにしているから、従来例のように専用の熱源を用いる場合に比べて構成が簡易となるなど、イニシャルコストならびにランニングコストの低減に貢献できるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ごみ焼却炉から排出される排ガスをろ過式の集塵装置で浄化してから、煙突を経て大気中に排出させるように構成したごみ焼却炉排ガス処理設備において、比較的簡易な構成で、浄化能力を可及的に向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るごみ焼却炉排ガス処理設備の一実施形態の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１に、本発明の一実施形態を示している。図示例のごみ焼却炉排ガス処理設備は、ごみ焼却炉１、ボイラ式の冷却装置２、減温塔３、バグフィルタ等のろ過式の集塵装置４、脱硝反応塔５、誘引通風機６、煙突７、脱硝用還元剤供給装置８などを備えている。
【００２０】
ごみ焼却炉１は、例えば図示しない産業廃棄物や所定梱包に入れられた感染性医療廃棄物などのごみを燃焼するものであり、焼却炉の型式は問わない。
【００２１】
冷却装置２は、ごみ焼却炉１から排出される高温の排ガスを例えば２２０℃程度に降温するものである。
【００２２】
減温塔３は、冷却装置２で降温された排ガスをさらに概ね２００℃以下に減温するものである。集塵装置４は、減温塔３で降温された排ガス中のばいじんや有害ガス成分を中和、濾過して浄化するものである。
【００２３】
脱硝反応塔５は、アンモニアガスを用いて前記排ガスに含まれる窒素酸化物を還元除去するものである。誘引通風機６は、脱硝反応塔５内の処理後のガスを吸引して、煙突７から大気中に放出させるものである。
【００２４】
脱硝用還元剤供給装置８は、第１脱硝系統（符号省略）と、第２脱硝系統（符号省略）とを備えている。
【００２５】
前記第１脱硝系統は、脱硝用還元剤としてアンモニア水をごみ焼却炉１に供給することにより、ごみ焼却炉１内でのごみの燃焼に伴い発生する窒素酸化物を除去する。
【００２６】
前記第２脱硝系統は、脱硝用還元剤としてアンモニアガスを脱硝反応塔５に供給することにより、集塵装置４を通過して脱硝反応塔５内に導入された排ガスに残存する窒素酸化物を還元除去する。
【００２７】
詳しくは、脱硝用還元剤供給装置８は、タンク１１、気化要素としての気化塔１２、アンモニア水供給路１３、ポンプ１４、アンモニアガス供給路１５、ファン１６、制御部１７などを備えている。
【００２８】
タンク１１は、アンモニア水を貯留するものである。気化塔１２は、集塵装置４から排ガス導入路１９を介して導入される排ガス（例えば１６０〜２００℃程度）を熱源として、タンク１１から連通路１８を介して供給されるアンモニア水を気化することによりアンモニアガスとするための空間を有する容器である。なお、この実施形態に示す気化塔１２は、底部に気化しきれないアンモニア水を貯留することが可能な容器とされている。
【００２９】
連通路１８には、フロート弁２０が設けられている。このフロート弁２０は、気化塔１２内に貯留されるアンモニア水の貯留量が所定量未満になると開くことによりタンク１１内のアンモニア水を気化塔１２に導入可能な状態にする一方、前記アンモニア水の貯留量が所定量以上になると閉じることにより、タンク１１内のアンモニア水を気化塔１２に導入不可能な状態にする。
【００３０】
アンモニア水供給路１３は、気化塔１２の底部とごみ焼却炉１とを連通連結するように接続されている。このアンモニア水供給路１３の途中には、ポンプ１４が設けられている。このポンプ１４は、気化塔１２の底部に貯留されるアンモニア水をアンモニア水供給路１３を通してごみ焼却炉１に送るための動力源である。
【００３１】
なお、アンモニア水供給路１３においてポンプ１４の下流側と気化塔１２の上部とは、還流路２１により接続されている。この還流路２１は、気化塔１２の底部に貯留されるアンモニア水を気化塔１２の上部から還流噴霧するために設けられている。
【００３２】
この還流路２１には、調節弁２２が設けられている。この調節弁２２は、下記制御部１７により開放されたときに脱硝反応塔５に供給するアンモニアガスを発生させるため気化塔１２の底部に貯留されるアンモニア水を気化塔１２に還流噴霧可能な状態にする一方、下記制御部１７により閉塞されたときに気化塔１２の底部に貯留されるアンモニア水を気化塔１２に還流噴霧不可能な状態にする。
【００３３】
アンモニアガス供給路１５は、気化塔１２と脱硝反応塔５の排ガス入口側とを連通連結するように接続されている。このアンモニアガス供給路１５の途中には、ファン１６が設けられている。このファン１６は、集塵装置４の出口から抜き出された排ガスを輸送媒体として気化塔１２内で生成したアンモニアガスを吸引してアンモニアガス供給路１５を通して脱硝反応塔５に送るための動力源である。
【００３４】
なお、ポンプ１４、調節弁２２ならびにファン１６の動作は、制御部１７により制御される。つまり、この制御部１７は、気化塔１２の底部に貯留されるアンモニア水の供給に関する動作と、気化塔１２で生成されるアンモニアガスの供給に関する動作とを実行するようになっている。
【００３５】
なお、上記ごみ焼却炉１、タンク１１、気化塔１２、ポンプ１４、アンモニア水供給路１３ならびに制御部１７が、前記第１脱硝系統を構成している。この第１脱硝系統では、いわゆる「無触媒還元法」あるいは「無触媒脱硝」と呼ばれる形態の脱硝が行われる。
【００３６】
また、上記脱硝反応塔５、タンク１１、気化塔１２、ポンプ１４、アンモニアガス供給路１５、ファン１６、還流路２１、調節弁２２ならびに制御部１７が、前記第２脱硝系統を構成している。この第２脱硝系統では、「触媒を用いる接触還元法」あるいは「触媒脱硝」と呼ばれる形態の脱硝が行われる。
【００３７】
次に、上記脱硝用還元剤供給装置８の動作について説明する。
【００３８】
まず、制御部１７は、脱硝反応塔５の出口側の窒素酸化物の濃度を検出するためのセンサ２３からの検出値と、前記集塵装置４から気化塔１２に導入される排ガス量とに基づいて気化塔１２に噴霧すべきアンモニア水の量を算出し、この算出結果に基づいて調節弁２２の開度および開放時間を制御するとともに、ファン１６を作動させる。
【００３９】
これにより、気化塔１２内に噴霧されるアンモニア水が当該気化塔１２に供給される排ガスの熱によって揮発されることによってアンモニアガスとされる。このアンモニアガスは、ファン１６により集塵装置４の出口から抜き出された排ガスを輸送媒体として吸引されてアンモニアガス供給路１５を通じて脱硝反応塔５に導入される。
【００４０】
ところで、前記気化塔１２において揮発されなかった液滴からなるアンモニア水は、気化塔１２の底部に貯留される。
【００４１】
この気化塔１２の底部に貯留されるアンモニア水は、ポンプ１４を作動させることによって吸引してアンモニア水供給路１３を通じてごみ焼却炉１に噴霧される。
【００４２】
次に、上記ごみ焼却炉排ガス処理設備による動作について説明する。
【００４３】
ごみ焼却炉１内において投入されたごみが燃焼され、このごみ焼却炉１から排出される高温の排ガスは冷却装置２によって例えば２２０℃程度に降温され、さらに減温塔３により概ね２００℃以下に降温されてから、バグフィルタ等のろ過式集塵装置４に送られる。
【００４４】
ここで、前記ごみ焼却炉１には、脱硝用還元剤供給装置８の第１脱硝系統からアンモニア水が噴霧されるようになっていて、このごみ焼却炉１内でのごみの燃焼に伴い発生する窒素酸化物を還元除去する。
【００４５】
そして、前記減温塔３では、冷却装置２で降温された排ガスをさらに概ね２００℃以下に降温し、集塵装置４では、排ガス中のばいじんや有害ガス成分を中和、濾過して浄化し、脱硝反応塔５に送る。
【００４６】
この脱硝反応塔５では、ごみ焼却炉１から排出される未反応アンモニアガスと、脱硝用還元剤供給装置８の第２脱硝系統から供給されるアンモニアガスとを用いることによって、集塵装置４を通過した排ガスに含まれる窒素酸化物を還元除去する。
【００４７】
このように脱硝反応塔５で処理された後のガスは、誘引通風機６により吸引されて、煙突７から大気中に放出される。
【００４８】
以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、ごみ焼却炉１内でのごみの燃焼に伴い発生する窒素酸化物をアンモニア水で還元除去させるようにしたうえで、ごみ焼却炉１の下流側に配置される脱硝反応塔５内においてごみ焼却炉１からの排ガスに含まれる窒素酸化物を未反応アンモニアガスと気化塔１２にて発生したアンモニアガスとで還元除去させるようにしている。このように２段階で脱硝を行うようにしているから、排ガスの浄化能力が向上する。
【００４９】
そして、前記第２脱硝系統の脱硝用還元剤としてのアンモニアガスについて、高圧ガス保安法の適用対象とならないアンモニア水を気化することにより得るようにしているから、設置場所の厳しい制約もなく、イニシャルコストならびにランニングコストを低減するうえで有利になる。
【００５０】
しかも、前記アンモニア水を気化する熱源としてごみ焼却炉１から排出される排ガスを有効利用するようにしているから、従来例のように専用の熱源を用いる場合に比べて構成が簡易となるなど、イニシャルコストならびにランニングコストの低減に貢献できるようになる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００５２】
（１）上記実施形態では、気化塔１２においてアンモニア水の気化を図る熱源として集塵装置４から排出される排ガスを利用する例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。
【００５３】
例えば図示していないが、前記熱源としては、ごみ焼却炉１、冷却装置２あるいは減温塔３のいずれか１つから排出される排ガスを利用することも可能である。
【００５４】
この場合、気化塔１２を大きくしてアンモニア水が完全に気化するようにし、かつ輸送媒体（熱源）にダストを含むため、集塵装置４の入口に還流する必要があるため、上記実施形態の方が有利となる。
【００５５】
（２）上記実施形態では、気化塔１２内で気化しきれずに底部に溜まったアンモニア水をごみ焼却炉１に供給する例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。
【００５６】
例えば図示していないが、第１脱硝系統においてごみ焼却炉１に導入するアンモニア水についてタンク１１内のアンモニア水をごみ焼却炉１に供給する形態とすることが可能である。
【００５７】
但し、その場合には、気化塔１２内で気化しきれずに底部に溜まったアンモニア水の貯留量が一定となるようオーバーフロー方式でタンク１１に還流させる系統が必要になる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、ごみ焼却炉から排出される排ガスをろ過式の集塵装置で浄化してから、煙突を経て大気中に排出させるように構成したごみ焼却炉排ガス処理設備に好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  ごみ焼却炉
２  ボイラ式の冷却装置
３  減温塔
４  ろ過式集塵装置
５  脱硝反応塔
６  誘引通風機
７  煙突
８  脱硝用還元剤供給装置
１１  タンク
１２  気化塔
１３  アンモニア水供給路
１４  ポンプ
１５  アンモニアガス供給路
１６  ファン
１７  制御部
１８  連通路
１９  排ガス導入路
２０  フロート弁
２１  還流路
２２  調節弁
２３  センサ
【要約】
【課題】ごみ焼却炉１から排出される排ガスをろ過式の集塵装置４で浄化してから、煙突を経て大気中に排出させるように構成したごみ焼却炉排ガス処理設備による浄化能力を、比較的簡易な構成で可及的に向上可能とする。
【解決手段】ごみ焼却炉排ガス処理設備は、ごみ焼却炉１内にアンモニア水を供給することによりごみ焼却炉１内でのごみの燃焼に伴い発生する窒素酸化物を還元除去する第１脱硝系統と、集塵装置４と煙突７との間に配置される脱硝反応塔５内にアンモニアガスを供給することにより当該脱硝反応塔５内を通過する排ガスに含まれる窒素酸化物を還元除去する第２脱硝系統とを備える。第２脱硝系統は、アンモニア水が貯留されるタンク１１と、ごみ焼却炉１から排出される排ガスを熱源としてタンク１１から供給されるアンモニア水を気化する気化塔１２とを有している。
【選択図】図１【図１】
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