(57)【要約】【課題】既設の電気集塵機を備えたままダイオキシン類の発生が低減でき、設備費、工事期間が低減できる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】空塔部の排ガス出口側縮流部４３の排ガス流れ方向上流側に再燃バーナ１１を設置した焼却炉３４と、その焼却炉３４の排ガス流れ方向下流側に設けた排ガス冷却装置１４と、その排ガス冷却装置１４の排ガス流れ方向下流側に設けた電気集塵機１５とを備え、再燃バーナ１１の起動により焼却炉内でのダイオキシン類の発生を抑制し、さらに排ガス冷却装置１４により電気集塵機１５の入口排ガス温度をダイオキシン類が再合成される温度以下に下げることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空塔部の排ガス出口側縮流部の排ガス流れ方向上流側に再燃バーナを設置した焼却炉と、
その焼却炉の排ガス流れ方向下流側に設けた排ガス冷却装置と、
その排ガス冷却装置の排ガス流れ方向下流側に設けた電気集塵機とを備え、
前記再燃バーナの起動により焼却炉内でのダイオキシン類の発生を抑制し、さらに排ガス冷却装置により電気集塵機の入口排ガス温度をダイオキシン類が再合成される温度以下に下げることを特徴とするガス処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のガス処理装置において、前記焼却炉の排ガス出口は８００℃以上、前記電気集塵機の入口排ガス温度は３００℃以下に維持されることを特徴とするガス処理装置。
【請求項３】
請求項１記載のガス処理装置において、前記再燃バーナは、焼却炉の排ガス温度がダイオキシン類の発生温度域に達すると自動起動し、焼却炉の排ガス温度が炉内キャスタブルが焼損する恐れのある温度域に達すると自動消火する構成になっていることを特徴とするガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス処理装置に係り、特に燃焼排ガス中のダイオキシン類を低減するのに好適で、かつ改善設備費が低く抑えられる排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気集塵機を備えた既設燃焼プラントにおいて、ダイオキシン新ガイドラインに対応した排ガス処理を行なうため、電気集塵機を撤去し、新たにガス冷却装置とバグフィルターを設置した従来の排ガス処理装置の系統を図７に示す。
【０００３】
同図に示すようにごみ投入ホッパー１に投入されたごみは、給塵機２で焼却炉３４内に投入される。押込送風機３により送り出された流動化空気は、一次空気予熱器１３で排ガスと熱交換し、散気管３５及び二次空気下段ノズル６へ送られる。二次空気は、二次押込送風機４により新たに設置した二次空気予熱器（ガス冷却装置）１４で熱交換し、二次空気中段ノズル７、二次空気上段ノズル８、三次空気ノズル９へ送られる。
【０００４】
焼却炉３４から出た排ガスはガス冷却塔１２で水スプレーにより冷却され、一次空気予熱器１３，二次空気予熱器１４を通り燃焼用空気と熱交換し、新たに設置したバグフィルター４２を通ることにより排ガス中の煤塵が除去される。またこのとき、ダイオキシン類の吸着・除去のためにバグフィルター４２の上流に活性炭供給ブロワ３６，活性炭ホッパ３７，活性炭供給配管３８を設けて排ガス中に活性炭を吹き込む場合もある。バグフィルター４２から出た排ガスは、誘引通風機１６で煙突１７から大気へ放出する。
【０００５】
図中の５は起動バーナ、１０は塔頂スプレーノズル、２２は二次空気中段ダンパ、２３は二次空気上段ダンパ、２４は三次空気ダンパ、２６は炉出口ガス温度計、２８は流動化空気ダンパ、２９は二次空気下段ダンパ、３０は二次、三次空気ダンパ、３２は二次空気配管、３３は煙道である。
【０００６】
なお、ダイオキシン類の排出量を減少する流動床式ごみ焼却炉としては、下記の特許文献１に記載されているような提案がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−１２５８０８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
バグフィルターを設けている既設焼却プラントについては、バグフィルターの性能上バグフィルター入口排ガス温度は１５０〜２００℃となっており、ダイオキシン類の再合成が起こり難い温度である３００℃以下となっている。従って排ガス冷却装置を新たに設置する必要はない。
【０００９】
しかし、電気集塵機を備えた既設燃焼プラントについては、電気集塵機入口排ガス温度は３００〜３５０℃となっており、ダイオキシン類の再合成が懸念される。そのため電気集塵機の入口煙道に排ガス冷却装置を追設したいところであるが、排ガス冷却装置の追設により電気集塵機入口排ガス温度が下がると、集塵効率が低下する。
【００１０】
このようなことから電気集塵機を備えた既設燃焼プラントにおいてダイオキシン類を低減するためには、電気集塵機を撤去し、新たにガス冷却装置とバグフィルターの両方を設置する必要があった。そのため改造設備費が増大し、また工事期間の拡張によりプラントを停止しなければならないなどの不都合がある。
【００１１】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、既設の電気集塵機を備えたままダイオキシン類の発生が低減できるとともに、設備費および工事期間が従来に比較して低減できる排ガス処理装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、空塔部の排ガス出口側縮流部の排ガス流れ方向上流側に再燃バーナを設置した焼却炉と、その焼却炉の排ガス流れ方向下流側に設けた排ガス冷却装置と、その排ガス冷却装置の排ガス流れ方向下流側に設けた電気集塵機とを備え、前記再燃バーナの起動により焼却炉内でのダイオキシン類の発生を抑制し、さらに排ガス冷却装置により電気集塵機の入口排ガス温度をダイオキシン類が再合成される温度以下に下げることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記焼却炉の排ガス出口は８００℃以上（例えば８００〜９５０℃）、前記電気集塵機の入口排ガス温度は３００℃以下（例えば１００〜３００℃）に維持されることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記再燃バーナは、焼却炉の排ガス温度がダイオキシン類の発生温度域に達すると自動起動し、焼却炉の排ガス温度が炉内キャスタブルが焼損する恐れのある温度域に達すると自動消火する構成になっていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は実施形態に係る排ガス処理装置の系統図、図２はその排ガス処理装置中の燃焼炉の拡大縦断面図、図３は図２Ａ線上での横断面図、図４は図２Ｂ線上での横断面図、図５は図２Ｃ線上での横断面図、図６は図２Ｄ線上での横断面図である。
【００１６】
図１に示すようにごみ投入ホッパー１に投入されたごみは、給塵機２で焼却炉３４内に投入され、起動バーナ５によって着火する。押込送風機３により送り出された流動化空気は、一次空気予熱器１３で排ガスと熱交換し、散気管３５及び二次空気下段ノズル６へ送られる。このとき流動化空気量は流動化空気流量計１８で検出され、流動化空気調節ダンパ１９により流動砂を適切な温度（例えば６００℃）に保つように流動化空気量が制御される。２７は、流動化空気の温度計である。散気管３５から炉内に噴出された流動化空気により流動砂が流動化し、それによってごみは攪拌されながら燃焼する。
【００１７】
二次空気は、二次押込送風機４により新たに一次空気予熱器１３と電気集塵埃機１５の間に設置した二次空気予熱器（ガス冷却装置）１４で熱交換し、二次空気中段ノズル７、二次空気上段ノズル８、三次空気ノズル９へ送られる。このとき炉内酸素濃度検出器４１で炉内の酸素濃度を検出し、炉内ガス温度計４０で炉内のガス温度を検出して、この両方から適切な二次空気量になるように二次空気下段調節ダンパ３９と二次、三次空気調節ダンパ２１で制御される。
【００１８】
排ガス中の未燃分は二次空気下段ノズル６、二次空気中段ノズル７、二次空気上段ノズル８および三次空気ノズル９から吹き込まれる二次空気および三次空気によって完全燃焼し、ガス冷却塔１２へ送られる。
【００１９】
本実施形態において二次空気下段ノズル６、二次空気中段ノズル７、二次空気上段ノズル８および三次空気ノズル９の配置状態は、図３ないし図６に示すようになっている。
【００２０】
炉内の酸素濃度を管理するのは、酸素濃度と窒素酸化物濃度が比例関係にあり、本実施形態では酸素濃度を１０〜１２％に管理する。また、二次、三次空気量を調整し、空気比を１．７〜１．９の範囲内にすることにより、排ガス中のＣＯ濃度を抑制できる。
【００２１】
図２に示すように、焼却炉３４の空塔部の上部でかつ三次空気ノズル９が設置されている排ガス出口側縮流部４３の排ガス流れ方向上流側近傍に複数の再燃バーナ１１を設置する。本実施形態の場合は図５に示すように、焼却炉３４における周方向の４個所の再燃バーナ位置（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ再燃バーナ１１ａ〜１１ｄが設置され、各再燃バーナ１１ａ〜１１ｄとも同図において点線で示す排ガス出口側縮流部４３の排ガス流れ方向上流側に対応する個所に向いている。再燃バーナ１１の設置位置は、火炎長さ、火炎形状または二次、三次空気ノズル６〜９の設置位置及び排ガス流速などの条件を考慮して最も適切な位置に決定する必要がある。
【００２２】
排ガス温度は炉出口ガス温度計２６によって測定される。排ガス温度が８００℃未満になると再燃バーナ１１が自動着火し、排ガス温度が９００℃になると自動消火するシステムになっている。
【００２３】
このようにして排ガス温度を８００℃以上、すなわち８００〜９５０℃、好ましくは８３０〜８６０℃の範囲に保ち、ダイオキシン類の発生を抑制する。再燃バーナ１１は排ガスの滞留時間を２秒以上確保できる位置に設置されている。この排ガスの滞留時間は、再燃バーナ１１の設置位置からガス冷却塔１２入口までの間の排ガスの通過時間である。
【００２４】
焼却炉３４内で形成される火炎の長さは２ｍ程度であり、火炎の先端温度は１０００℃を越えるため、炉内の耐火物にクリンカが付着する可能性があり、クリンカの付着により焼却炉３４の耐用寿命が低下する。本発明のように排ガス出口側縮流部４３の近傍（直前）に再燃バーナ１１を設けることにより、炉内クリンカの付着防止ができ、焼却炉３４の耐用寿命を延長することが可能となる。
【００２５】
また排ガス出口側縮流部４３の近傍（直前）に再燃バーナ１１を設けることにより、ＣＯの吹き抜けを防止して完全燃焼を図ることができる。なお、再燃バーナ１１を焼却炉３４の中段に設けたのでは、火炎を通り抜けるＣＯが多く、完全燃焼を図ることができない。
【００２６】
通常、排ガス温度が９５０℃を超えると炉内のキャスタブルが焼損する恐れがあるので、その場合は炉頂水スプレーノズル１０から炉内に水を散布して冷却するようになっている。本実施形態では、再燃バーナ１１と炉頂水スプレーノズル１０を起動させるための温度検出を同一の炉出口ガス温度計２６を使用して、再燃バーナ１１と炉頂水スプレーノズル１０が同時に作動しないように構成している。
【００２７】
図１に示すように焼却炉３４から出た排ガスはガス冷却塔１２で水スプレーにより冷却され、一次空気予熱器１３，二次空気予熱器１４を通り燃焼用空気と熱交換し、電気集塵機１５で排ガス中の煤塵が除去される。
【００２８】
最終的には二次空気予熱器１４（ガス冷却装置）により、電気集塵機１５の入口排ガス温度はダイオキシン類の再合成温度域外である３００℃以下、具体的には１００〜３００℃、好ましくは１２０〜２００℃に冷却されて、その冷却された排ガスが電気集塵機１５に導入される。
【００２９】
またこのとき、ダイオキシン類の除去を確実にするために電気集塵機１５の上流に活性炭供給ブロワ３６，活性炭ホッパ３７，活性炭供給配管３８を設けて排ガス中に活性炭を吹き込む場合もある。電気集塵機１５から出た排ガスは、誘引通風機１６で煙突１７から大気へ放出する。
【００３０】
ダイオキシン類を低減するために、電気集塵機１５の入口煙道に消石灰〔モル比１．５〜２．０〕と活性炭〔１００〜２００ｍｇ／Ｎｍ３  （乾ガス基準）〕の混合物を吹き込むこともある。
【００３１】
なお図中の２２は二次空気中段ダンパ、２３は二次空気上段ダンパ、２４は三次空気ダンパ、３２は二次空気配管、３３は煙道である。
【００３２】
本実施形態では図１に示すように、一次空気予熱器１３と二次空気予熱器１４を別個に設けている。前述のように一次空気予熱器１３は流動化空気を昇温し、二次空気予熱器１４は二次空気を昇温するが、通常の運転状態では流動化空気流量はほぼ固定であるが、二次空気量は炉内の燃焼状態に応じて調整する必要がある。そのため本実施形態では一次空気予熱器１３の系統と二次空気予熱器１４の系統を別に設け、通常の運転状態時、一次空気予熱器１３で昇温される流動化空気流量はほぼ一定とし、二次空気予熱器１４で昇温される二次空気流量を燃焼状態に応じて調整するようになっている。
なお、ごみのどさ落ち時および高カロリーごみが投入された場合、焼却炉出口の酸素濃度が減少し、一酸化炭素濃度が増加する。この場合、二次空気流量を調整するダンパ２３，２４を全開にして二次空気流量を増加することにより、酸素濃度の減少と一酸化炭素濃度の増加を抑制することがてきる。
【００３３】
前記実施形態では流動床式の焼却炉を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばストーカ炉など他の焼却炉を用いることも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、焼却炉の空塔部における排ガス出口側縮流部の排ガス流れ方向上流側に再燃バーナを設置して、その再燃バーナにより排ガス温度を８００℃以上に保ち、ダイオキシン類の発生を大幅に抑制できる。さらに、電気集塵機の上流側に排ガス冷却装置を設置して、排ガス温度をダイオキシン類が再合成する温度域外である３００℃以下に規制している。
【００３５】
そのため既設の電気集塵機をバグフィルターに交換する必要がなく、既設の電気集塵機を備えたままダイオキシン類の発生が低減できるとともに、設備費および工事期間の削減が可能である。
【００３６】
さらに、焼却炉の排ガス出口側縮流部直前に再燃バーナを設置する事により、炉内クリンカの付着が防止できて耐用寿命の向上と、ＣＯの吹き抜けを防止して完全燃焼を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る排ガス処理装置の系統図である。
【図２】その排ガス処理装置中の燃焼炉の拡大縦断面図である。
【図３】図２Ａ線上での横断面図である。
【図４】図２Ｂ線上での横断面図である。
【図５】図２Ｃ線上での横断面図である。
【図６】図２Ｄ線上での横断面図である。
【図７】従来の排ガス処理装置の系統図である。
【符号の説明】
１：ごみ投入ホッパ、２：給塵機、３：押込送風機、４：二次押込送風機、５：起動バーナ、６：二次空気下段ノズル、７：二次空気中段ノズル、８：二次空気上段ノズル、９：三次空気ノズル、１０：炉頂水スプレーノズル、１１，１１ａ〜１１ｄ：再燃バーナ、１２：ガス冷却塔、１３：一次空気予熱器、１４：二次空気予熱器（ガス冷却装置）、１５：電気集塵埃機、１６：誘引通風機、１７：煙突、１８：流動化空気流量計、１９：流動化空気調節ダンパ、２１：二次、三次空気調節ダンパ、２２：二次空気中段ダンパ、２３：二次空気上段ダンパ、２４：三次空気ダンパ、２７：流動化空気温度計、３２：二次空気配管、３３：煙道、３４：焼却炉、３５：散気管、３６：活性炭供給ブロワ、３７：活性炭ホッパ、３８：活性炭供給配管、３９：二次空気下段調節ダンパ、４０：炉内ガス温度計、４１：炉内酸素濃度検出器、４３：排ガス出口縮流部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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