(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上に設けた本体胴内に、バーナを具えた燃焼部と、この燃焼部で発生した高温ガスと処理対象である排ガスとを混合するための混合部と、前記高温ガスの熱によって排ガス中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解を行うための反応部とを連接して具えて成る装置を用いた排ガス処理方法において、前記排ガスの処理に要するプロセス毎の領域を明確に区分するものであり、前記燃焼部の長さ寸法を、前記バーナによる燃料ガスの燃焼によって生成される火炎の長さ寸法よりも長く設定することにより、前記バーナによる燃料ガスの燃焼によって生成した火炎を燃焼部内のみに位置させ、この燃焼部よりも反応部側に位置する混合部に排ガスを供給するものであり、前記混合部の横断面積を、前記燃焼部及び反応部の横断面積よりも小さく設定し、且つ前記燃料ガスの燃焼によって生成した高温ガスを、１０ｍ／ｓ以上の流速で混合部に送り込むことを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
前記高温ガスと排ガスとの混合ガスを、前記反応部に具えたバッフルに対して衝突させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
基台上に設けた本体胴内に、バーナを具えた燃焼部と、この燃焼部で発生した高温ガスと処理対象である排ガスとを混合するための混合部と、前記高温ガスの熱によって排ガス中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解を行うための反応部とを連接して具えて成る装置において、前記排ガスの処理に要するプロセス毎の領域を明確に区分するものであり、前記燃焼部と混合部とを区画するとともに、燃焼部の長さ寸法を前記バーナによる燃料ガスの燃焼によって生成する火炎の長さ寸法よりも長く設定することにより、火炎を燃焼部内のみに位置させることができるように構成され、更に前記混合部に形成される排ガスの導入口を前記火炎よりも反応部側に位置させ、更に前記混合部の横断面積を、前記燃焼部及び反応部の横断面積よりも小さく設定し、前記燃料ガスの燃焼によって生成した高温ガスを、１０ｍ／ｓ以上の流速で混合部に送り込むことにより、混合部から燃焼部に排ガスが侵入してしまうのを防止することができるように構成されていることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項４】
前記反応部には、バッフルを具えたことを特徴とする請求項３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】
本発明は都市ごみ処理施設等で都市ごみ等を焼却した際に発生する排ガスの処理装置に関するものであって、特に排ガス中に含まれる一酸化炭素、有害物質を効率的に酸化、分解することのできる排ガス処理方法並びにその装置に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
都市ごみ処理施設、汚泥処理施設等において、都市ごみ、汚泥等の乾燥処理等の際に発生する排ガス中には多種の臭気成分が含まれると共に、更に高濃度の一酸化炭素やダイオキシン類が含まれている。このような排ガスを大気中に放出するためには、臭気成分、一酸化炭素、ダイオキシン類等の含有量を、法制上制限された規定値以下にまで低下させる必要があり、このため一例として図４に示すような排ガス処理装置１′、１″が用いられている。
これらの装置は、横倒し状態とした中空円筒状の本体胴１０′、１０″内に燃焼部２′、２″、混合部３′、３″及び反応部５′、５″を連設して成るものであり、燃焼部２′、２″において生成された高温ガスＧ1 と、導入口３０′、３０″から取り込んだ排ガスＧ2 とを混合部３′、３″内において混合した後、反応部５′、５″内に送り込み、ここで高温ガスＧ1 の熱によって排ガスＧ2 中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分を酸化、分解するものである。
【０００３】
しかしながら上記従来の排ガス処理装置１′、１″は、下記のような理由により、排ガスＧ2 中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分の酸化、分解等の処理効率が充分なものではなかった。
まず図４（ａ）に示す排ガス処理装置１′は、バーナ２０′によって生じる火炎Ｆの側方（図４（ａ）では上下方向）から排ガスＧ2 を導入するものであり、偏向板を設けることによって排ガスＧ2 が火炎Ｆと平行に流れるようにしたものであるが、排ガスＧ2 の流速が低下してしまうことなどから、排ガスＧ2 と高温ガスＧ1 との混合性に問題があり、この結果処理効率が低下してしまうものである。
また図４（ｂ）に示す排ガス処理装置１″は、導入口３０″の形成位置を燃焼部２″よりも排気口５０″側である本体胴１０″の中程としたものであるが、排ガスＧ2 の流速、風量等の負荷が変動した場合には燃料ガスＧ0 の燃焼が阻害されて所望温度の高温ガスＧ1 が得られなくなってしまう。また火炎Ｆがのびて混合部３″に入り込んでしまった場合には、高温ガスＧ1 と排ガスＧ2 との混合度合いが低下してしまう。更にまた排ガスＧ2 がバーナ２０″側に巻き込まれてしまうこともあり、この場合にも同様に燃料ガスＧ0 の燃焼が阻害されてしまう。そしてこの結果処理効率が低下してしまうものである。
【０００４】
またこれら従来の排ガス処理装置１′、１″においては、排ガスＧ2 と高温ガスＧ1 との混合性並びに燃料ガスＧ0 の燃焼阻害等の問題により、反応部５′、５″における排ガスＧ2 成分の酸化、分解の度合いが常に一定のものとならないため、これら反応に要する時間の設定に余裕を持たせなければならず、このため反応部５′、５″すなわち本体胴１０′、１０″の容積を大きく設計する必要があり、装置の大型化を招いてしまっている。
【０００５】
【開発を試みた技術的課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、都市ごみ処理施設等で発生する排ガス処理に要するプロセス毎の領域を明確に区分することにより、排ガス中に含まれる一酸化炭素、有害物質等を効率的に酸化、分解することのできる新規な排ガス処理装置の開発を技術課題としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の排ガス処理方法は、基台上に設けた本体胴内に、バーナを具えた燃焼部と、この燃焼部で発生した高温ガスと処理対象である排ガスとを混合するための混合部と、前記高温ガスの熱によって排ガス中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解を行うための反応部とを連接して具えて成る装置を用いた排ガス処理方法において、前記排ガスの処理に要するプロセス毎の領域を明確に区分するものであり、前記燃焼部の長さ寸法を、前記バーナによる燃料ガスの燃焼によって生成される火炎の長さ寸法よりも長く設定することにより、前記バーナによる燃料ガスの燃焼によって生成した火炎を燃焼部内のみに位置させ、この燃焼部よりも反応部側に位置する混合部に排ガスを供給するものであり、前記混合部の横断面積を、前記燃焼部及び反応部の横断面積よりも小さく設定し、且つ前記燃料ガスの燃焼によって生成した高温ガスを、１０ｍ／ｓ以上の流速で混合部に送り込むことを特徴として成るものである。
この発明によれば、排ガス処理装置内に供給される排ガス負荷が変動した場合であっても燃料ガスの燃焼に影響を与えないため、燃料ガスの不完全燃焼を招いてしまうことがなく、燃料ガスの燃焼によって生じる高温ガスの熱量を一定に保つことができる。また火炎が混合部に入り込んでしまうことがないため、高温ガスと排ガスとの混合度合いを低下させてしまうことがない。
また、燃焼部から混合部に送られた高温ガスは混合部において流速が高くなるため、混合部から燃焼部に排ガスが侵入してしまうのを防止することができる。
更にまた、混合部から燃焼部に排ガスが侵入してしまうのを防止することができる。また高温ガスと排ガスとの混合を良好に行うことができる。
【０００７】
また請求項２記載の排ガス処理方法は、前記要件に加え、前記高温ガスと排ガスとの混合ガスを、前記反応部に具えたバッフルに対して衝突させるようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、高温ガスと排ガスとの混合ガスが反応部内に滞留する時間を長くすることができ、排ガス中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解を促進することができる。また高温ガスと排ガスとの混合を促進することができる。また反応部の容積を小さく設計することが可能となる。
【０００８】
更にまた請求項３記載の排ガス処理装置は、基台上に設けた本体胴内に、バーナを具えた燃焼部と、この燃焼部で発生した高温ガスと処理対象である排ガスとを混合するための混合部と、前記高温ガスの熱によって排ガス中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解を行うための反応部とを連接して具えて成る装置において、前記排ガスの処理に要するプロセス毎の領域を明確に区分するものであり、前記燃焼部と混合部とを区画するとともに、燃焼部の長さ寸法を前記バーナによる燃料ガスの燃焼によって生成する火炎の長さ寸法よりも長く設定することにより、火炎を燃焼部内のみに位置させることができるように構成され、更に前記混合部に形成される排ガスの導入口を前記火炎よりも反応部側に位置させ、更に前記混合部の横断面積を、前記燃焼部及び反応部の横断面積よりも小さく設定し、前記燃料ガスの燃焼によって生成した高温ガスを、１０ｍ／ｓ以上の流速で混合部に送り込むことにより、混合部から燃焼部に排ガスが侵入してしまうのを防止することができるように構成されていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、排ガス処理装置内に供給される排ガス負荷が変動した場合であっても燃料ガスの燃焼に影響を与えないため、燃料ガスの不完全燃焼を招いてしまうことがなく、燃料ガスの燃焼によって生じる高温ガスの熱量を一定に保つことができる。また火炎Ｆが混合部に入り込んでしまうことがないため、高温ガスと排ガスとの混合度合いを低下させてしまうことがない。
また、燃焼部から混合部に送られた高温ガスは混合部において流速が高くなるため、混合部から燃焼部に排ガスが侵入してしまうのを防止することができる。
更にまた、混合部から燃焼部に排ガスが侵入してしまうのを防止することができる。また高温ガスと排ガスとの混合を良好に行うことができる。
【０００９】
更にまた請求項４記載の排ガス処理装置は、前記請求項３記載の要件に加え、前記反応部には、バッフルを具えたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、高温ガスと排ガスとの混合ガスが反応部に滞留する時間を長くすることができ、排ガス中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解を促進することができる。また高温ガスと排ガスとの混合を促進することができる。また反応部の容積を小さく設計することが可能となる。
そしてこれら各請求項記載の要件を手段として前記課題の解決が図られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の排ガス処理方法並びにその装置について説明を行うものであって、まず排ガス処理装置１の構造について図示の実施の形態に基づいて説明した後、この装置の作動状態と併せて本発明の排ガス処理方法について説明する。
本発明の排ガス処理装置１は図１に示すように、基台Ｂ上に横倒し状態で配した中空状の本体胴１０内に、燃焼部２、混合部３及び反応部５を連接して具えて成るものであって、燃焼部２において生成された高温ガスＧ1 と、処理対象である排ガスＧ2 とを混合部３において混合して混合ガスＧ3 とし、更に反応部５において前記高温ガスＧ1 の熱によって排ガスＧ2 中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解を行う装置である。そして本発明の特徴として、本体胴１０内において排ガスＧ2 の処理に要するプロセス毎の領域（燃料ガスＧ0 の燃焼による高温ガスＧ1 の生成工程、高温ガスＧ1 と排ガスＧ2 との混合工程及び排ガスＧ2 中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解工程）を明確に区分するものである。なおこの明細書中においては、前記燃焼室２におけるバーナ２０側（図１中左側）を前方と定義し、その逆側すなわち前記反応部５における排気口５０側を後方と定義する。
以下本発明の排ガス処理装置１を構成する各要素について具体的に説明する。
【００１１】
前記燃焼部２は、一例として後方側をテーパー状にした中空円錐台状の金属筐体内側に断熱材の一例としてタイルを張設して成るものであり、前方側端面に、外気を取り込むためのブロワを具えたバーナ２０を配して成るものである。なお燃焼部２の円筒状部横断面の半径をｒ2 で表すものとする。
また燃焼部２の長さ寸法はＬ2 で表すものであり、この値を、前記バーナ２０による燃料ガスＧ0 の燃焼によって生成される火炎Ｆの長さ寸法Ｌｆよりも長く設定する。具体的な実施例としては、Ｌｆ＝１３００ｍｍ、Ｌ2 ＝１８００ｍｍとした。
【００１２】
また前記混合部３は、一例として中空円筒状の金属筐体内側に断熱材を張設するとともに、その側周部に排ガスＧ2 の導入口３０を一例として二カ所に形成して成るものである。またこの実施の形態では、図１に示すように導入口３０が前方から後方に向かって、混合部３の外周側から中心側に向けて傾斜するような形態としたが、導入口３０を混合部３の側周に対して垂直に形成するようにしてもよい。
そしてこのような導入口３０には、都市ごみ処理施設、汚泥処理施設等において、乾燥機等（図示省略）で発生した排ガスＧ2 が供給されるものであり、前記乾燥機の排気口と導入口３０との間を適宜の管路によって接続するものである。またこの管路には、排ガスＧ2 に適切な流速を与えるためのブロワ等を具えるようにしてもよい。
なお混合部３の円筒状部横断面の半径をｒ3 で表すものであり、この混合部３の横断面積Ｓ3 を、前記燃焼部２の横断面積Ｓ2 及び後述する反応部５の横断面積Ｓ5 （反応部５の円筒状部横断面の半径をｒ5 で表す）よりも小さくなるように設定するものである。
【００１３】
また前記反応部５は、一例として中空円筒状の金属筐体内側に断熱材を張設するとともに、その上部後方部に処理済排ガスＧ4 の排気口５０を形成して成るものである。
そしてこの反応部５の内部にはバッフル５５を具えるものであり、この実施の形態では一例として円筒レンガ５６及び円柱レンガ５７を反応部５内において積み重ねることによりバッフル５５を形成した。なおこれら円筒レンガ５６及び円柱レンガ５７の実施例としては一例として直径１２０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのものを適用した。
前記円筒レンガ５６及び円柱レンガ５７の積み重ね態様は、一例として図２に示すように、円柱レンガ５７を用いて反応部５の中心部に円形部分を形成して非通気域５５ｂとするとともに、その周りを円筒レンガ５６で囲むことにより通気域５５ａを形成するようにした。もちろんこのような円筒レンガ５６及び円柱ンガ５７によって形成される通気域５５ａと非通気域５５ｂの形態は適宜のパターンとすることができる。
なお図３（ｃ）に示すように、上記バッフル５５を反応部５内に具えないような構成とすることもできる。
【００１４】
本発明の排ガス処理装置１は一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置を用いた排ガス処理方法について説明する。
（１）バーナの点火（高温ガス生成工程）
まず都市ごみ処理施設、汚泥処理施設等において、都市ごみ、汚泥等の乾燥等によって発生した排ガスＧ2 の処理に先立って、排ガス処理装置１を立ち上げておくものであり、プロパンガス等適宜の燃料ガスＧ0 をバーナ２０に供給して点火する。このとき燃料ガスＧ0 の燃焼によって生成される火炎Ｆが燃焼部２内に納まって混合部３に侵入しないように、燃料ガスＧ0 の供給量を調整する等して火炎Ｆの長さＬｆを調節する。
そして前記燃料ガスＧ0 の燃焼によって高温ガスＧ1 （約１３００℃）が生成されるものであり、この高温ガスＧ1 は燃焼部２から混合部３を経由して反応部５に至り、反応部５内に位置するバッフル５５を昇温した後、排気口５０から外部に排気される。このとき前記混合部３の横断面積Ｓ3 が、燃焼部２の横断面積Ｓ2 よりも小さく設定されているため、燃焼部２から混合部３に送られた高温ガスＧ1 は、混合部３において流速が高くなり、混合部３から燃焼部２に排ガスＧ2 が侵入してしまうのを防止することができる。なお前記高温ガスＧ1 を、１０ｍ／ｓ以上の流速で燃焼部２から混合部３に送るようにするものであり、適宜バーナ２０におけるブロワ部の出力を調節する。
【００１５】
（２）排ガスの導入（混合工程）
次いで前記反応部５内の温度が所定値になったことを適宜センサ等によって検知した時点で、排ガスＧ2 を導入口３０を通じて混合部３内に供給するものであり、この排ガスＧ2 は混合部３内において高温ガスＧ1 と混合されて混合ガスＧ3 となり、その後、反応部５に至る。
なおこのとき、前記導入口３０が、前方から後方に向かって、混合部３の外周側から中心側に向けて傾斜するような形態となっているため、排ガスＧ2 が混合部３から燃焼部２に侵入してしまうことがなく、また高温ガスＧ1 と排ガスＧ2 との混合が良好に行われる。また導入口３０に供給される排ガスＧ2 の負荷が変動した場合であっても、燃料ガスＧ0 の燃焼に影響を与えないため、燃料ガスＧ0 の不完全燃焼を招いてしまうことがなく、燃料ガスＧ0 の燃焼によって生じる高温ガスＧ1 の熱量を一定に保つことができる。また火炎Ｆが混合部３に入り込んでしまうことがないため、高温ガスＧ1 と排ガスＧ2 との混合度合いを低下させてしまうことがない。
【００１６】
（３）反応（反応工程）
そして前記混合部３において得られた高温ガスＧ1 と排ガスＧ2 との混合ガスＧ3 は、反応部５内においてバッフル５５における非通気域５５ｂにぶつかってその進路が変更され、通気域５５ａを通過して排気口５０に向かうものであり、この過程で排ガスＧ2 中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解が行われる。このように混合ガスＧ3 は、前記バッフル５５における非通気域５５ｂにぶつかるため、高温ガスＧ1 と排ガスＧ2 との混合が促進される。また反応部５内における混合ガスＧ3 の移動距離が延長されることとなり、この混合ガスＧ3 が高温域に滞留する時間が長くなるため、排ガスＧ2 中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解が促進される。
【００１７】
（４）排出
上述のようにして排ガスＧ2 中に含まれる一酸化炭素、有害物質、臭気成分等の酸化、分解が行われて、これらの含有量が基準値以下に低減された混合ガスＧ3 は、処理済排ガスＧ4 となって排気口５０より外部に排気される。
【００１８】
（５）一酸化炭素濃度の測定値
ここで排ガスＧ2 中の一酸化炭素濃度（データ１）及び処理済排ガスＧ4 中の一酸化炭素濃度を下表１に示すものであり、処理済排ガスＧ4 中の一酸化炭素濃度については、図４（ｂ）に示した従来の装置によって排ガスＧ2 を処理した処理済排ガスＧ4 の数値（データ２）と、図３（ａ）に示した本発明の排ガス処理装置１（詳細は後述する。）によって排ガスＧ2 を処理した処理済排ガスＧ4 の数値（データ３）と、図１に示した本発明の排ガス処理装置１によって排ガスＧ2 を処理した処理済排ガスＧ4 の数値（データ４）とを示すものである。
【００１９】
【表１】
0004776827.tif 000002
【００２０】
この表１からわかるように、本発明の排ガス処理装置１によって処理した処理済排ガスＧ4 中の一酸化炭素濃度は、従来装置によって処理した処理済排ガスＧ4 中の一酸化炭素濃度よりも低い値であり、更にバッフル５５を設けることによりその値を更に下げることができることが確認された。
【００２１】
【他の実施の形態】
本発明は上述した実施の形態を基本となる実施の形態とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて、以下に示すような実施の形態を採ることもできる。
まず図３（ａ）に示す排ガス処理装置１は、バーナ２０による燃料ガスＧ0 の燃焼によって生成した火炎Ｆを燃焼部２内のみに位置させ、この燃焼部２よりも反応部５側に位置する混合部３に排ガスＧ2 を供給するように構成したものである。
具体的には、上述した基本となる実施の形態では本体胴１０における混合部３の断面積を燃焼部２及び反応部５の断面積よりも小さく設定したが、この実施の形態で示す排ガス処理装置１における本体胴１０はこのような構成を採らずに燃焼部２、混合部３及び反応部５の内径寸法を同一とし、混合部３に形成される排ガスＧ2 の導入口３０を、火炎Ｆよりも反応部５側に位置させるようにしたものである。
【００２２】
また図３（ｂ）に示す排ガス処理装置１は、バーナ２０による燃料ガスＧ0 の燃焼によって生成した火炎Ｆを燃焼部２内のみに位置させ、この燃焼部２よりも反応部５側に位置する混合部３に排ガスＧ2 を供給するように構成するとともに、高温ガスＧ1 と排ガスＧ2 との混合ガスＧ3 を、反応部５に具えたバッフル５５に対して衝突させるように構成したものである。
具体的には、上述した図３（ａ）に示した排ガス処理装置１の本体胴１０と同様の構成を採るものであり、この本体胴１０における反応部５内にバッフル５５を具えるものである。
【００２３】
更にまた図３（ｃ）に示す排ガス処理装置１は、バーナ２０による燃料ガスＧ0 の燃焼によって生成した火炎Ｆを燃焼部２内のみに位置させ、この燃焼部２よりも反応部５側に位置する混合部３に排ガスＧ2 を供給するように構成するとともに、混合部３の横断面積を、前記燃焼部２及び反応部５の横断面積よりも小さく設定したものである。
具体的には、本体胴１０を、上述した基本となる実施の形態で示した排ガス処理装置１と同様の構成とするとともに、反応部５内にバッフル５５を具えないように構成したものである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、都市ごみ処理施設等で発生する排ガスＧ2 中に含まれる一酸化炭素、有害物質等を効率的に酸化、分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の排ガス処理装置を示す縦断側面図である。
【図２】  バッフルを示す横断面図及び縦断面図である。
【図３】  本発明の排ガス処理装置の種々の形態を示す縦断側面図である。
【図４】  従来の排ガス処理装置を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１      排ガス処理装置
１０    本体胴
２      燃焼部
２０    バーナ
３      混合部
３０    導入口
５      反応部
５０    排気口
５５    バッフル
５５ａ  通気域
５５ｂ  非通気域
５６    円筒レンガ
５７    円柱レンガ
Ｂ      基台
Ｆ      火炎
Ｇ0     燃料ガス
Ｇ1     高温ガス
Ｇ2     排ガス
Ｇ3     混合ガス
Ｇ4     処理済排ガス
【図１】
0004776827.tif 000003
【図２】
0004776827.tif 000004
【図３】
0004776827.tif 000005
【図４】
0004776827.tif 000006