(57)【要約】【課題】消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を形成することにより酸性ガスを容易に除去できる低費用の排ガス処理装置を提供する。【解決手段】排ガスが流れる排ガス用ダクトと、前記排ガス用ダクトに設けられていて前記排ガスが内部を通過する減温塔と、水源からの水を供給するために前記減温塔内に設置される水用ノズルと、消石灰源からの消石灰を供給するために前記排ガスの流れに対して前記減温塔の上流において前記排ガス用ダクトに設置される消石灰用ノズルとを具備する排ガス処理装置が提供される。消石灰用ノズルは消石灰源からの消石灰を供給するために前記減温塔内において前記水の流れに対して前記水用ノズルの下流に設置されてもよい。また水噴霧器を消石灰用ノズルの下流に配置してもよい。この場合には水噴霧器を設置するダクトの一部の寸法を他の部分よりも大きくするのが好ましい。【選択図】　　　図１
2004057945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが流れる排ガス用ダクトと、
前記排ガス用ダクトに設けられていて前記排ガスが内部を通過する減温塔と、
水源からの水を供給するために前記減温塔内に設置される水用ノズルと、
消石灰源からの消石灰を供給するために前記排ガスの流れに対して前記減温塔の上流において前記排ガス用ダクトに設置される消石灰用ノズルとを具備する排ガス処理装置。
【請求項２】
排ガスが流れる排ガス用ダクトと、
前記排ガス用ダクトに設けられていて前記排ガスが内部を通過する減温塔と、
水源からの水を供給するために前記減温塔内に設置される水用ノズルと、
消石灰源からの消石灰を供給するために前記減温塔内において前記水の流れに対して前記水用ノズルの下流に設置された消石灰用ノズルとを具備する排ガス処理装置。
【請求項３】
排ガスが流れる排ガス用ダクトと、
前記排ガス用ダクトに設けられていて前記排ガスが内部を通過する減温塔と、
水源からの水を供給するために前記減温塔内に設置される水用ノズルと、
消石灰源からの消石灰を供給するために前記排ガスの流れに対して前記減温塔の下流において前記排ガス用ダクトに設置される消石灰用ノズルと、
該消石灰用ノズルのさらに下流において前記排ガス用ダクトに設置される水噴霧器とを具備する排ガス処理装置。
【請求項４】
前記排ガス用ダクトの前記水噴霧器が設置される部分の内径が他の部分の内径よりも大きいようにした請求項３に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記水噴霧器が超音波水噴霧器である請求項３または４に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば都市ゴミまたは焼却汚泥のための焼却システムに含まれる排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来技術における焼却システムに含まれる排ガス処理装置の略図である。図５に示されるように、都市ゴミまたは下水汚泥などが焼却システムの焼却炉１１０（図示しない）において焼却される。これにより生じた排ガスはボイラ１１１等（図示しない）を通過した後にダクト１８０を通って減温塔１２０に供給される。減温塔１２０は水源１２２に接続されているので、排ガスはポンプ１２１により減温塔１２０内に供給される水によって例えば１５０℃まで冷却される。次いで排ガスは減温塔１２０からダクト１８１を通ってバグフィルタ１３０を通過し、バグフィルタ１３０内において粉塵等が捕集された後にダクト１８２を通って煙突（図示しない）から排出される。
【０００３】
焼却炉１１０において生じた排ガス内には酸性ガス、例えばＳＯｘおよびＨＣｌなどが混入しているので、排ガス内の酸性ガスを中和した後に排ガスを排出する必要がある。図５に示されるような従来技術においては、排ガス処理装置１００に消石灰用ノズル１６０が設けられている。この消石灰用ノズル１６０は消石灰サイロ１５０に設置された消石灰供給器１５５に接続されている。排ガス処理装置１００使用時においては、消石灰サイロ１５０内の消石灰をブロワ１５６によって消石灰用ノズル１６０からダクト１８１まで供給し、これにより酸性ガスをダクト１８１内で中和するようにしている。消石灰による酸性ガスの中和反応は水が介在する場合に効果的に行われるので、消石灰用ノズル１６０は減温塔１２０とバグフィルタ１３０との間に設置されている。すなわち消石灰は減温塔１２０において水が供給された後の排ガスに供給されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バグフィルタ１３０に進入する排ガスの温度は比較的高く、例えば１５０℃である。従って、減温塔１２０において供給された水が消石灰用ノズル１６０通過時に既に蒸発している可能性がある。このような場合には消石灰と液体状態の水とが共存していないこととなり、排ガス内の酸性ガスの中和作用が低下する。
【０００５】
図６は別の従来技術、例えば特開平８−１３１７７５号公報に開示されるような焼却システムに含まれる排ガス処理装置の略図である。この排ガス処理装置１０１は蒸発する前の液体状態の水と消石灰とを共存させるために、水と消石灰とを予め混合することにより形成した高粘度の消石灰スラリを反応蒸発塔１２１に供給している。この場合には消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を予め形成しているので、図５に示す従来技術の排ガス処理装置よりも酸性ガスを効率的に中和させることができる。
【０００６】
しかしながら、この場合には消石灰スラリを形成するために撹拌機能を備えたスラリタンク１９０が別途必要で在ると共に高粘度の消石灰スラリを反応蒸発塔１２１内に供給するために比較的強力なポンプが必要とされるので、初期費用が増加する。また消石灰スラリを形成するために撹拌作用が必要とされるのでランニングコストも増加することとなる。さらに、消石灰スラリが高粘度であるために、消石灰スラリが消石灰スラリ供給用ダクト１９１の内壁に付着する可能性が在ると共に、ノズル１２９が消石灰スラリにより目詰まりする可能性がある。このような場合に付着または目詰まりした消石灰スラリを除去するためには、酸性ガスの流出を妨げるために排ガス処理装置１０１を停止させる必要があり、また消石灰スラリの除去作業自体も比較的煩雑である。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を形成することにより酸性ガスを容易に除去できる低費用の排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために請求項１に記載の発明によれば、排ガスが流れる排ガス用ダクトと、前記排ガス用ダクトに設けられていて前記排ガスが内部を通過する減温塔と、水源からの水を供給するために前記減温塔内に設置される水用ノズルと、消石灰源からの消石灰を供給するために前記排ガスの流れに対して前記減温塔の上流において前記排ガス用ダクトに設置される消石灰用ノズルとを具備する排ガス処理装置が提供される。
【０００９】
すなわち請求項１に記載の発明によって、消石灰の供給位置の下流において水を供給しているので消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を形成することができ、従って、酸性ガスを容易に除去可能な排ガス処理装置を提供することができる。このような排ガス処理装置は消石灰用ノズルの位置を変更することにより容易に形成できるので撹拌機能を備えたスラリタンクおよび比較的大型のポンプなどが不要であり、結果的に製造費用およびランニングコストを低くすることができる。さらに、請求項１に記載の発明は消石灰と水とを混合した消石灰スラリを使用していないので、消石灰スラリがダクトの内壁に付着すると共にノズルを目詰まりさせる可能性を排除できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、排ガスが流れる排ガス用ダクトと、前記排ガス用ダクトに設けられていて前記排ガスが内部を通過する減温塔と、水源からの水を供給するために前記減温塔内に設置される水用ノズルと、消石灰源からの消石灰を供給するために前記減温塔内において前記水の流れに対して前記水用ノズルの下流に設置された消石灰用ノズルとを具備する排ガス処理装置が提供される。
【００１１】
すなわち請求項２に記載の発明によって、減温塔内に供給される水が蒸発する前に消石灰を供給しているので、消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を形成することができ、従って、酸性ガスを容易に除去可能な排ガス処理装置を提供することができる。請求項２に記載の発明の場合にも同様に、消石灰用ノズルの位置を変更することにより排ガス処理装置を形成できるので、製造費用等を低くすることができると共に、消石灰スラリを使用しないので消石灰スラリの使用に基づく目詰まりなどの可能性を排除できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、排ガスが流れる排ガス用ダクトと、前記排ガス用ダクトに設けられていて前記排ガスが内部を通過する減温塔と、水源からの水を供給するために前記減温塔内に設置される水用ノズルと、消石灰源からの消石灰を供給するために前記排ガスの流れに対して前記減温塔の下流において前記排ガス用ダクトに設置される消石灰用ノズルと、該消石灰用ノズルのさらに下流において前記排ガス用ダクトに設置される水噴霧器とを具備する排ガス処理装置が提供される。
【００１３】
すなわち請求項３に記載の発明によって、消石灰の供給位置の下流において水を噴霧しているので消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を形成することができ、従って、酸性ガスを容易に除去可能な排ガス処理装置を提供することができる。請求項３に記載の発明の場合には、消石灰用ノズルの位置を変更することなしに排ガス処理装置を形成できるので、製造費用を低くすることができると共に、消石灰スラリを使用しないので消石灰スラリの使用に基づく目詰まりなどの可能性を排除できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、前記排ガス用ダクトの前記水噴霧器が設置される部分の内径が他の部分の内径よりも大きいようにした。
すなわち請求項４に記載の発明によって、消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を比較的広範囲にわたって形成し、それにより、酸性ガスをさらに容易に中和することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、前記水噴霧器が超音波水噴霧器である。
すなわち請求項５に記載の発明によって、径が小さくて均一な水粒子を噴霧できるので、酸性ガスをさらに容易に中和することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明の第一の実施形態に基づく排ガス処理装置の略図である。図１に示されるように、焼却システム（図示しない）内に含まれる排ガス処理装置１０は排ガスを水冷により減温するための減温塔２０を含んでいる。この減温塔２０にはダクト８０が接続されており、酸性ガス、例えばＨＣｌ、ＳＯｘを含むガスがダクト８０を流れる。減温塔２０はダクト８０によって例えば焼却システムの焼却炉（図示しない）に隣接するボイラ等（図示しない）に接続されている。従って、ダクト８０内には例えば焼却炉において生じた排ガスが流れる。ダクト８０内の排ガスの流れに対して減温塔２０の下流にはダクト８１を介してバグフィルタ３０が配置されている。さらに、バグフィルタ３０の下流には煙突（図示しない）がダクト８２を介して配置されている。
【００１７】
前述したように焼却炉（図示しない）において生じた排ガスはボイラを通過した後にダクト８０を通って減温塔２０の下方部分に供給される。次いで排ガスは減温塔２０内を上昇しつつ冷却され、減温塔２０の上方部分からダクト８１を通ってバグフィルタ３０内に進入する。排ガス内の粉塵などはバグフィルタ３０において捕集された後にダクト８２を通って煙突（図示しない）から排出される。
【００１８】
図１に示されるように水源２２およびコンプレッサ２５に接続された水用ノズル２８が減温塔２０内に設けられている。排ガス処理装置１０使用時には、ポンプ２１によって水源２２内の水が調節弁２３および水用ノズル２８を通って減温塔２０内に供給される。同様にコンプレッサ２５によって空気が調節弁および水用ノズル２８を通って減温塔２０内に供給される。これにより減温塔２０内を通る排ガスの温度は約１５０℃程度にまで低下する。図１においては水および空気による二流体ノズルを採用しているが、水のみによる一流体ノズルを採用しても良い。また回転ディスク式ノズルを採用することも本発明の範囲に含まれる。
【００１９】
本発明に基づく排ガス処理装置１０は消石灰サイロ５０を含んでおり、消石灰サイロ５０内には消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）が投入されている。図１に示されるように消石灰サイロ５０の下方には消石灰供給器５５が配置されている。消石灰はブロワ５６によって排ガス処理装置１０内に供給されるようになっている。これにより排ガス処理装置１０内を流れる排ガスに含まれる酸性ガス、例えばＨＣｌ、ＳＯｘを中和させることができる。
【００２０】
本発明の第一の実施形態においては、消石灰を排ガス処理装置１０に供給するための消石灰用ノズル６０は、排ガスの流れに対して減温塔２０の上流に位置するダクト８０に設置されている。排ガス処理装置１０使用時にはブロワ５６によって消石灰が消石灰用ノズル６０からダクト８０内に供給される。従って、ダクト８０内を流れる排ガスは消石灰を含むようになる。次いで、排ガスはダクト８０から減温塔２０内に進入する。減温塔２０内においては水用ノズル２８からの水が消石灰を含む排ガスに供給される。すなわち本発明の第一の実施形態においては、消石灰を含んだ状態にある排ガスに水が供給されているので、消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を形成することができる。消石灰による酸性ガスの中和反応は液体状態の水が介在する場合に効果的に行われるので、本発明の第一の実施形態によって排ガス内の酸性ガスを容易に中和することができるようになる。すなわち本実施形態によって消石灰スラリ供給時の場合と同等の酸性ガス除去効果を得ることができる。排ガス内の酸性ガスは減温塔２０およびダクト８１内において中和される。次いで減温塔２０において冷却された排ガスはダクト８１を通ってバグフィルタ３０に進入する。減温塔２０を流出する排ガスの温度は排ガス内の酸性ガス（ＨＣｌ、ＳＯｘ）の酸露点よりも高い温度、例えば１５０℃である。排ガス内の粉塵および過剰の消石灰がバグフィルタ３０内において捕集された後に排ガスは後にダクト８２を通って煙突（図示しない）から排出される。さらに本実施形態の排ガス処理装置１０は、図５に示すような従来技術の排ガス処理装置１００の消石灰用ノズル１６０の位置を単に変更することにより形成できるので、製造費用を低くすることができる。
【００２１】
本実施形態においては減温塔２０の寸法は前述した従来技術の減温塔１２０よりも大型であるのが好ましく、これにより消石灰が減温塔２０の内壁に付着するのを妨げることができる。さらに、水用ノズル２８の目詰まりを妨げるために、水用ノズル２８の下方に設置するパージファン（図示しない）ならびにコンプレッサ２５およびポンプ２１の容量を大きくするのが好ましい。また、消石灰がダクト８０内に付着するのを妨げるために、消石灰用ノズル６０は減温塔２０の上流において減温塔２０に隣接するように設置するのが好ましい。
【００２２】
図２は本発明の第二の実施形態に基づく排ガス処理装置の略図である。図２に示されるように本実施形態における消石灰用ノズル６０は水用ノズル２８の吹出口２９の水の流れに対して下流に設置されている。特に消石灰用ノズルは水用ノズル２８の下流において吹出口２９に隣接するように設置されるのが好ましい。本実施形態の場合には、水用ノズル２８からの水が減温塔２０内において蒸発する前に消石灰を消石灰用ノズル６０から供給している。従って、本実施形態においても、消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を形成することができる。前述したように消石灰による酸性ガスの中和反応は液体状態の水が介在する場合に効果的に行われるので、本発明の第二の実施形態によって排ガス内の酸性ガスを容易に中和することができるようになる。すなわち本実施形態によって消石灰スラリ供給時の場合と同等の酸性ガス除去効果を得ることができる。さらに本実施形態の排ガス処理装置１０は、図５に示すような従来技術の排ガス処理装置１００の消石灰用ノズル１６０の位置を単に変更することにより形成できるので、製造費用を低くすることができる。また本実施形態においては減温塔２０の寸法は前述した従来技術の減温塔１２０よりも大型であるのが好ましく、これにより消石灰が減温塔２０の内壁に付着するのを妨げることができる。
【００２３】
図３は本発明の第三の実施形態に基づく排ガス処理装置の略図である。本実施形態においては消石灰用ノズル６０の位置は図５に示す従来技術の消石灰用ノズル１６０の位置にほぼ等しくなっており、水を噴霧する噴霧器９０が消石灰用ノズル６０の下流に設けられている。図３に示されるように噴霧器９０は調節弁９３およびポンプ２７を介して前述した水源２２に接続されている。
【００２４】
本実施形態においては消石灰用ノズル６０により消石灰をダクト８１の排ガス内に供給した後に、噴霧器９０により水を噴霧しているので、消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を形成することができる。前述したように消石灰による酸性ガスの中和反応は液体状態の水が介在する場合に効果的に行われるので、本発明の第三の実施形態によって排ガス内の酸性ガスを容易に中和することができるようになる。さらに本実施形態においては消石灰用ノズルの位置を変更することなしに水用噴霧器を単に設置することにより排ガス処理装置を形成できるので、製造費用を低くすることができる。
【００２５】
図４は本発明の第三の実施形態に基づく排ガス処理装置の噴霧器近傍を示す部分拡大図である。図４においては排ガスの流れを矢印で示している。図４に示されるように、ダクト８１の一部分を半径方向に拡大させることにより形成されたバッファ８５がダクト８１に設けられている。一対の噴霧器９０がダクト８１のバッファ８５に対向するように設置されており、前述したようにこれら噴霧器９０は水源２２に接続されている。このような場合には、バッファ８５が存在することによって消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を比較的広範囲にわたって形成できるので、酸性ガスをさらに容易に中和することができる。
【００２６】
特に、図４に示されるように噴霧器９０の先端がダクト８１の内壁に対してほぼ同一平面になっているのが好ましく、これにより消石灰用ノズル６０からの消石灰が噴霧器９０に付着するのを妨げられると共に消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気をさらに広範囲に形成することができる。図３および図４に示す噴霧器９０は超音波噴霧器であるのが好ましく、これにより、径が小さくて均一な水粒子を噴霧できるので、酸性ガスをさらに容易に中和することができる。また、噴霧器周囲にパージエアを供給するのが好ましく、この場合には消石灰などが噴霧器に付着するのをさらに妨げることができる。
【００２７】
また図３に示されるように本実施形態においてはバグフィルタ３０に進入する排ガスの温度を測定する温度計９１を設置するのが好ましい。本実施形態においては減温塔２０において水を供給することにより排ガス温度を低下した後に、噴霧器９０によりさらに水を供給している。従って、温度計９１により測定されたバグフィルタ３０入口温度に応じて、水用ノズル２８からの水の供給量を調節弁２３により調節することによって、バグフィルタ３０入口温度が低下するのを防ぐことができる。
【００２８】
さらに図３に示されるように本実施形態においては、バグフィルタ３０から流出した排ガス内の酸性ガス、例えばＨＣｌの濃度を測定するＨＣｌ濃度計９２を設けるのが好ましい。この場合にはバグフィルタ３０出口のＨＣｌ濃度に応じて、消石灰用ノズル６０からの消石灰供給量と噴霧器９０からの水の供給量とを調節することができる。
【００２９】
当然のことながら、これら複数の実施形態のうちのいくつかを任意に組み合わせることは本発明の範囲に含まれる。さらに、消石灰と共に特反剤（特殊反応助剤）および活性炭を供給するようにしてもよい。また本発明の排ガス処理装置を灰溶融炉からの排ガスまたは焼却炉からの排ガス以外の排ガスにも適用できるのは明らかである。
【００３０】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を形成することにより酸性ガスを容易に除去できる低費用の排ガス処理装置を提供することができるという共通の効果を奏しうる。
【００３１】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、消石灰と液体状態の水とが共存する雰囲気を比較的広範囲にわたって形成することにより、酸性ガスをさらに容易に中和することができるという効果を奏しうる。
さらに、請求項５に記載の発明によれば、径が小さくて均一な水粒子を噴霧できるので、酸性ガスをさらに容易に中和することができるという効果を奏しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に基づく排ガス処理装置の略図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に基づく排ガス処理装置の略図である。
【図３】本発明の第三の実施形態に基づく排ガス処理装置の略図である。
【図４】本発明の第三の実施形態に基づく排ガス処理装置の噴霧器近傍を示す部分拡大図である。
【図５】従来技術に示すような焼却システムに含まれる排ガス処理装置の略図である。
【図６】別の従来技術に示すような焼却システムに含まれる排ガス処理装置の略図である。
【符号の説明】
１０…排ガス処理装置
２０…減温塔
２１…ポンプ
２２…水源
２３…調節弁
２５…コンプレッサ
２７…ポンプ
２８…水用ノズル
２９…吹出口
３０…バグフィルタ
５０…消石灰サイロ
５５…消石灰供給器
５６…ブロワ
６０…消石灰用ノズル
８０…ダクト
８１…ダクト
８２…ダクト
８５…バッファ
９０…噴霧器
９１…温度計
９２…濃度計
９３…調節弁
【図１】
2004057945.tif 000003
【図２】
2004057945.tif 000004
【図３】
2004057945.tif 000005
【図４】
2004057945.tif 000006
【図５】
2004057945.tif 000007
【図６】
2004057945.tif 000008