(57)【要約】【課題】廃熱の回収効率を向上することができる廃棄物処理装置を提供する。【解決手段】廃棄物を燃焼させる焼却炉１と、燃焼炉１で発生した排ガスに含まれる煤塵を捕集する集塵手段３と、集塵手段３からの排ガスの熱を回収する廃熱回収ボイラ９と、集塵手段３で捕集した煤塵を溶融しスラグ化する溶融炉５と、溶融炉５からの排ガスの熱を回収する独立過熱器７とを含み、独立過熱器７からの排ガスを廃熱回収ボイラ９の上流側に導く構成とする。このような構成とすれば、集塵手段３で捕集した煤塵を溶融炉５で溶融してスラグ化したときに排出される排ガス中には、塩化水素がほとんど含まれていないため、独立過熱器７の伝熱管内を通流する蒸気の温度を、廃熱回収ボイラ９よりも高くすることができる。加えて、廃熱回収ボイラ９でも、集塵手段３と独立過熱器７からの排ガスから廃熱を回収できる。すなわち、廃熱の回収効率を向上することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を燃焼させる焼却炉と、該燃焼炉で発生した排ガスに含まれる煤塵を捕集する集塵手段と、該集塵手段からの排ガスの熱を回収する廃熱回収ボイラと、前記集塵手段で捕集した煤塵を溶融しスラグ化する溶融炉と、該溶融炉からの排ガスの熱を回収する独立過熱器とを含み、該独立過熱器からの排ガスを前記廃熱回収ボイラの上流側に導いてなる廃棄物処理装置。
【請求項２】
廃棄物を燃焼させる焼却炉と、該燃焼炉で発生した排ガスに含まれる煤塵を捕集する第１の集塵手段と、該第１の集塵手段からの排ガスの熱を回収する廃熱回収ボイラと、該廃熱回収ボイラからの排ガスに含まれる煤塵を捕集する第２の集塵手段と、前記第１の集塵手段で捕集した煤塵を溶融しスラグ化する溶融炉と、該溶融炉からの排ガスの熱を回収する独立過熱器とを含み、該独立過熱器からの排ガスを前記第２の集塵手段の上流側に導いてなる廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理装置に係り、特に、廃棄物の焼却により生じた廃熱を回収する廃棄物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃棄物処理装置は、廃棄物を焼却する焼却炉、焼却炉からの排ガスの熱を回収する廃熱回収ボイラ、廃熱回収ボイラからの排ガスに含まれる固体成分、すなわち煤塵を捕集する集塵装置、そして集塵装置で捕集した煤塵を溶融してスラグ化する溶融炉などで構成されている。このような廃棄物処理装置では、廃棄物の焼却で生じた熱を有効利用するため、廃熱回収ボイラで熱を熱媒に回収し、熱媒に回収した熱、または回収した熱により生じた熱媒蒸気などをエネルギー源や駆動源とする装置や設備などに供給している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、都市ゴミや産業廃棄物などの様々な廃棄物には、通常、数％程度の塩素が含まれているため、焼却炉から排出される排ガス中には、数千ｐｐｍの塩化水素が含まれている。このため、廃熱回収ボイラでは、廃熱回収ボイラ内の温度によって廃熱を回収するために設置している伝熱管などが塩化水素により腐食してしまう場合がある。したがって、伝熱管の腐食を防止するために伝熱管内を通流する流体の蒸気温度を、例えば３００℃程度といった腐食が起こり難い低い温度にして、伝熱管の腐食を抑制しており、廃熱の回収効率が悪かった。
【０００４】
本発明の第１の課題は、廃熱の回収効率を向上することにある。
【０００５】
さらに、従来の廃棄物処理装置では、廃熱回収ボイラで温度低下した排ガスが、焼却炉で熱分解したダイオキシンなどの有害成分が再合成する温度域になる場合がある。このため、ダイオキシンなどの有害成分が再合成する温度域にある排ガス中の煤塵濃度や排ガス流路内の煤塵の堆積量などによっては、再合成したダイオキシンにより排ガス中のダイオキシン濃度が増大する場合がある。
【０００６】
本発明の第２の課題は、廃熱の回収効率を向上し、かつ排ガス中の有害成分を低減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物を燃焼させる焼却炉と、この燃焼炉で発生した排ガスに含まれる煤塵を捕集する集塵手段と、この集塵手段からの排ガスの熱を回収する廃熱回収ボイラと、集塵手段で捕集した煤塵を溶融しスラグ化する溶融炉と、この溶融炉からの排ガスの熱を回収する独立過熱器とを含み、この独立過熱器からの排ガスを廃熱回収ボイラの上流側に導く構成とするこよにより上記第１の課題を解決する。
【０００８】
このような構成とすることにより、煤塵中のほとんどの塩素が排ガスに十分に移行している温度にある焼却炉からの排ガスに含まれる煤塵を廃熱回収ボイラの手前で集塵手段で捕集することにより、集塵手段で塩素濃度が十分に低い状態の煤塵を捕集することができる。このため、集塵手段で捕集した煤塵を溶融炉で溶融してスラグ化したときに排出される排ガス中には、塩化水素がほとんど含まれていない。したがって、この溶融炉からの排ガスを独立過熱器に通流させて廃熱回収を行う場合、独立過熱器に設けられた伝熱管の塩化水素による腐食は発生し難いため、独立過熱器の伝熱管内を通流する蒸気の温度を、廃熱回収ボイラよりも高くすることができる。加えて、廃熱回収ボイラでも、集塵手段と独立過熱器からの排ガスから廃熱を回収できる。すなわち、廃熱の回収効率を向上することができる。
【０００９】
さらに、本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物を燃焼させる焼却炉と、この燃焼炉で発生した排ガスに含まれる煤塵を捕集する第１の集塵手段と、この第１の集塵手段からの排ガスの熱を回収する廃熱回収ボイラと、この廃熱回収ボイラからの排ガスに含まれる煤塵を捕集する第２の集塵手段と、第１の集塵手段で捕集した煤塵を溶融しスラグ化する溶融炉と、この溶融炉からの排ガスの熱を回収する独立過熱器とを含み、この独立過熱器からの排ガスを前記第２の集塵手段の上流側に構成とするこよにより上記第２の課題を解決する。
【００１０】
このような構成とすることにより、上記と同様に、煤塵中のほとんどの塩素が排ガスに十分に移行している温度にある焼却炉からの排ガスに含まれる煤塵を廃熱回収ボイラの手前で集塵手段で捕集することにより、集塵手段で塩素濃度が十分に低い状態の煤塵を捕集することができる。このため、集塵手段で捕集した煤塵を溶融炉で溶融してスラグ化したときに排出される排ガス中には、塩化水素がほとんど含まれていない。したがって、この溶融炉からの排ガスを独立過熱器に通流させて廃熱回収を行う場合、独立過熱器に設けられた伝熱管の塩化水素による腐食は発生し難いため、独立過熱器の伝熱管内を通流する蒸気の温度を、廃熱回収ボイラよりも高くすることができる。
【００１１】
加えて、第１の集塵手段で煤塵を捕集することにより、焼却炉で熱分解した有害成分が再合成する温度域になる廃熱回収ボイラなどへ流れる煤塵を減らすことができ、有害成分が再合成する温度域になる流路への煤塵の堆積量や濃度を低減でき、有害成分の再合成量を低減できる。さらに、溶融炉からの排ガスに含まれている有害成分を含む煤塵は、溶融炉からの排ガスを第２の集塵手段の上流側に戻すことで、第２の集塵手段によって除去される。したがって、排ガス中の有害成分を効率よく除去することができる。すなわち、廃熱の回収効率を向上し、かつ排ガス中の有害成分を低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を適用してなる廃棄物処理装置の第１の実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる廃棄物処理装置の概略構成と動作を示すフロー図である。図２は、雰囲気温度と塩素の気化率の関係を示す図である。なお、本実施形態では流動床式の焼却炉を備えた廃棄物処理装置を一例として説明するが、本発明は、様々な構成の焼却炉を備えた廃棄物処理装置に適用できる。
【００１３】
本実施形態の廃棄物処理装置は、図１に示すように、流動床式の焼却炉１、集塵手段であるサイクロンセパレータ３、溶融炉５、独立過熱器７、廃熱回収ボイラ９、冷却塔１１、集塵機１３、煙突１５などで構成されている。焼却炉１は、廃棄物を焼却炉１内に投入するためのホッパ部１７と、ホッパ部１７から焼却炉１内に廃棄物を移動して投入するための例えばスクリューフィーダやプッシュロッドなどを備えた投入機構１８とを有している。独立過熱器７と廃熱回収ボイラ９とは、廃熱を回収して熱媒蒸気を発生させるための熱媒または熱媒蒸気が通流する伝熱管を有する熱交換器１９、２０を各々内部に備えている。集塵機１３は、サイクロンセパレータ３と同様のものを用いることもできるし、セラミックフィルタなどを備えたその他の集塵手段を用いることもできる。なお、サイクロンセパレータ３も、セラミックフィルタなどを備えたその他の集塵手段に代えることができる。
【００１４】
ホッパ部１７と投入機構１８を介して投入された廃棄物が焼却炉１内で空気と反応し燃焼して発生した燃焼ガスつまり排ガスは、ガス流路２１を介してサイクロンセパレータ３に流れる。サイクロンセパレータ３で灰や未燃物などの固形分からなる煤塵を除去された排ガスは、ガス流路２３を介して廃熱回収ボイラ９に流れる。廃熱回収ボイラ９で廃熱回収された排ガスは、ガス流路２５を介して冷却塔１１に流れる。冷却塔１１で冷却された排ガスは、ガス流路２７を介して集塵機１３に流れる。集塵機１３で集塵された排ガスは、ガス流路２９を介して煙突１５に流れ、煙突１５から排出される。
【００１５】
一方、サイクロンセパレータ３で捕集された煤塵は、煤塵搬送路３１を介して溶融炉５に送られる。溶融炉５での溶融処理により発生した排ガスは、ガス流路３３を介して独立過熱器７に流れる。独立過熱器７で廃熱回収された排ガスは、サイクロンセパレータ３と廃熱回収ボイラ９を結ぶガス流路２３に合流するガス流路３５とガス流路２３とを順次介して廃熱回収ボイラ９に流れる。すなわち、独立過熱器７で廃熱回収された排ガスは、ガス流路３５を介して廃熱回収ボイラ９のガスの流れに対して上流側に戻される。溶融炉５での燃焼により生じた溶融スラグ３６は、水中に落下させるなどして排出される。また、集塵機１３で集塵された灰などからなる煤塵３７は、煤塵搬送路３９を介して排出される。排出された煤塵３７は、通常の溶融炉排ガス中の煤塵と同様に、例えばキレート処理され埋立て処分される。
【００１６】
ところで、焼却炉１から排出される排ガスと煤塵中に含まれる塩素量は、図２に示すように、雰囲気温度により左右される。本実施形態の焼却炉１では、雰囲気温度は約９００℃以上に保たれるため、廃棄物中の塩素の１００％近くが排ガス中に移行し、煤塵中の塩素濃度はほぼゼロになる。したがって、焼却炉１から廃熱回収ボイラ９に至る経路の途中で煤塵を捕集すれば、塩素含有量の少ない煤塵が回収できる。すなわち、焼却炉１と廃熱回収ボイラ９との間にサイクロンセパレータ３を設けることにより、塩素含有量の少ない煤塵が回収できる。なお、本実施形態ではサイクロンセパレータ３での雰囲気温度は約８００℃程度となるため、約７０％以上の塩素が、排ガス中に移行した状態となる。
【００１７】
サイクロンセパレータ３で捕集された塩素含有量の少ない煤塵は、溶融炉５で溶融処理される。このとき、煤塵の塩素含有量が少ないため、溶融炉５から排出される１３００〜１４００℃程度の高温排ガス中の塩化水素濃度は、数ｐｐｍ〜数十ｐｐｍである。このように溶融炉５からの排ガスは、塩化水素濃度が低いため、高温環境においても、例えば独立過熱器７の熱交換器２０の伝熱管などが腐食を起こし難く、独立過熱器７において、蒸気温度４５０℃での廃熱回収が可能となる。さらに、独立過熱器７からの排ガスは、廃熱回収ボイラ９の上流側のガス管路２３に導かれ、廃熱回収ボイラ９で更に排熱回収される。なお、サイクロンセパレータ３で煤塵を捕集しだ後の排ガスは、従来の廃棄物処理装置と同程度の塩化水素濃度となる。したがって、熱交換器１９の伝熱管などの腐食を防ぐため、廃熱回収ボイラ９では、蒸気温度を３００℃程度に抑制した状態で廃熱回収を行う。
【００１８】
このように、本実施形態の廃棄物処理装置では、焼却炉１と廃熱回収器９との間に設けられたサイクロンセパレータ３で塩素含有量の少ない煤塵を捕集している。そして、この塩素含有量の少ない煤塵を溶融処理する溶融炉５からの塩化水素濃度の低い排ガスから独立過熱器７で廃熱を回収している。このため、独立過熱器７の熱交換器２０の伝熱管などの塩素による高温腐食が発生し難く、独立過熱器７では、熱交換器２０の伝熱管を通流する熱媒蒸気の温度を廃熱回収ボイラ９よりも高くすることができる。加えて、廃熱ボイラでも、サイクロンセパレータ３と独立過熱器７からの排ガスから廃熱を回収できる。すなわち、廃熱の回収効率を向上することができる。
【００１９】
さらに、サイクロンセパレータ３では、廃棄物処理装置で発生する全煤塵量の大部分、例えば約９５％以上が捕集され、集塵機１３では、残りの煤塵、例えば約５％程度の煤塵が捕集される。したがって、従来の廃棄物処理装置に比べ、廃熱回収ボイラの下流側に設けられる集塵機を小型化できる。また、廃棄物処理装置からの廃熱を発電に利用する場合、独立過熱器７で廃熱回収ボイラ９よりも熱媒蒸気を高温高圧で得ることができるため、発電設備の発電効率を向上できる。
【００２０】
（第２の実施形態）
本発明を適用してなる廃棄物処理装置の第２の実施形態について図３を参照して説明する。本発明を適用してなる廃棄物処理装置の概略構成と動作を示すフロー図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と相違する構成及び特徴部などについて説明する。
【００２１】
本実施形態の廃棄物処理装置が、第１の廃棄物処理装置と相違する点は、独立過熱器で廃熱回収した排ガスがを廃熱回収ボイラよりも下流側に設けられた集塵機の上流側に導いていることである。すなわち、本実施形態では、独立過熱器７で廃熱回収した排ガスが通流するガス管路４１は、冷却塔１１と集塵機１３との間のガス管路２７に合流している。
【００２２】
このような構成とすることにより、本実施形態の廃棄物処理装置でも、第１の実施形態と同様、焼却炉１と廃熱回収器９との間に設けられたサイクロンセパレータ３で塩素含有量の少ない煤塵を捕集している。そして、この塩素含有量の少ない煤塵を溶融処理する溶融炉５からの塩化水素濃度の低い排ガスから独立過熱器７で廃熱を回収している。このため、独立過熱器７の熱交換器２０の伝熱管などの塩素による高温腐食が発生し難く、独立過熱器７では、熱交換器２０の伝熱管を通流する熱媒蒸気の温度を廃熱回収ボイラ９よりも高くすることができる。加えて、廃熱ボイラでも、サイクロンセパレータ３からの排ガスから廃熱を回収できる。
【００２３】
さらに、サイクロンセパレータ３で煤塵を捕集することにより、焼却炉１で熱分解した有害成分が再合成する温度域になる廃熱回収ボイラ９などへ流れる煤塵を減らすことができる。このため、有害成分が再合成する温度域になる流路への煤塵の堆積量や濃度を低減でき、有害成分の再合成量を低減できる。加えて、溶融炉５からの排ガスに含まれる有害成分は、溶融炉からの排ガスを集塵機１３の上流側に戻すことで、集塵機１３によって除去される。したがって、排ガス中の有害成分を効率よく除去することができる。すなわち、廃熱の回収効率を向上し、かつ排ガス中の有害成分を低減することができる。
【００２４】
また、本発明は、本実施形態の構成の廃棄物処理装置に限らず、様々な構成の廃棄物処理装置に適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、廃熱の回収効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる廃棄物処理装置の第１の実施形態の概略構成と動作を示すフロー図である。
【図２】雰囲気温度と塩素の気化率の関係を示す図である。
【図３】本発明を適用してなる廃棄物処理装置の第２の実施形態の概略構成と動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
１  焼却炉
３  サイクロンセパレータ
５  溶融炉
７  独立過熱器
９  廃熱回収ボイラ
３５  ガス管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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