(57)【要約】【課題】  廃棄物の燃焼により発生する燃焼排ガスを、水と直接に接触させて冷却された場合に生ずる高温の排水を効率よく冷却すること。【構成】  廃棄物焼却炉より発生する燃焼廃ガスの冷却を、水との直接接触で行う方式により生ずる高温排水を冷却するに際し、冷却塔にて空気と向流接触させることで、高温の排水を冷却する方法。【効果】  従来の熱交換器と冷却水を用いた間接冷却方法にて問題となっていた、排水中に通常含まれる硬度成分による伝熱面の汚れに起因する冷却性能低下を起こすことがなく、効率的に排水を冷却することができ、長期間にわたる安定した運転が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却炉より発生する燃焼排ガスを水と直接に接触させることにより燃焼排ガスの冷却を行う方式により生ずる高温排水を冷却するに際し、冷却塔の上部より前記高温排水を流下させ、塔の下部から供給する空気と向流接触させることを特徴とする廃棄物燃焼における高温排水の冷却方法。
【請求項２】
廃棄物焼却炉より発生する燃焼排ガスを水と直接に接触させる燃焼排ガスの冷却方式が、水中に燃焼排ガスを噴射させる液中燃焼方式、または燃焼排ガスに水を噴霧供給するスプレー冷却方式のいずれかである請求項１記載の廃棄物燃焼における高温排水の冷却方法。
【請求項３】
冷却塔の様式が、充填塔、泡鐘塔、棚段塔、濡れ壁塔のいずれかである請求項１または２記載の廃棄物燃焼における高温排水の冷却方法。
【請求項４】
冷却塔の下部に供給する空気を、廃棄物焼却炉に具備されている燃焼空気ブロワーから分岐させて供給する請求項１〜３のいずのかに記載の廃棄物燃焼における高温排水の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、各種産業の工場等から発生する廃液、廃ガス等の廃棄物を焼却処理した際に、廃棄物の燃焼により生ずる高温の燃焼排ガスを水と直接に接触させて冷却する方式において、排ガスの冷却によって生ずる高温となった水を排出する場合に、効率的に冷却する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  各種産業の工場等から発生する廃液、廃ガス等の廃棄物を焼却処理する焼却炉からの燃焼排ガスを冷却する方法としては、高温の燃焼排ガスを水と直接に接触させて冷却する方式が多用されている。このような冷却する方法のひとつとして、例えば高温の燃焼排ガスを直接水中に噴射させることにより燃焼排ガスの冷却を行う液中燃焼方式が、効率よくガス冷却を行うことができる方法として知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】「環境圏の新しい燃焼工学」、発行所株式会社フジ・テクノシステム、１９９９年１２月３日初版第１刷発行、ｐ．８５４〜８５８
【０００３】  このような冷却方法の場合には、燃焼排ガスと接触し排ガスを冷却させた水は、８５℃以上の高温となり、冷却缶等の容器に集められている。前記冷却缶等の水を排水として、一般的な方法により河川や海等に放流する場合には、放流基準を満たすために、懸濁物質の除去や薬剤処理等の後処理が必要となってくる。この後処理は、操作温度に制約がある場合が普通である。例えば、排水中の懸濁物質を除去することを考えた場合、フィルタープレスといったろ過器を用いることが多く、その場合フィルタープレスにおける通液部の材質として安価な樹脂材質を選定する場合には、操作温度の上限は７０℃程度となることが多い。また、地域においては放流基準として温度の上限が定められている場合もあるし、放流基準が定められていない場合にも、通常は４０℃以下にすることが求められている。このような制約により冷却缶等からの排水を高温状態のままに排出することは難しく、多くの場合には冷却することが必要である。【０００４】  これまで上記のような液中燃焼における冷却缶等の排水を冷却する方法としては、プレート式熱交換器やシェルアンドチューブ式熱交換器等の熱交換器を使い、冷却水を用いて間接的な冷却を行ってきた。しかし、冷却缶等の排水中には、通常焼却処理の対象となる廃棄物の廃液中や、焼却装置への給水中に含まれるカルシウム塩、マグネシウム塩といった硬度成分が含まれており、それらが熱交換器の伝熱面に付着することで伝熱面の汚れとなり、熱交換器の熱交換能力を著しく低下させる。この現象は、特に廃棄物の焼却処理により発生する亜硫酸ガスや塩化水素ガス等の酸性ガス成分を排気ガス中に出ないようにするために、冷却缶内の冷却水をアルカリ性で操作することが多く、このことが硬度成分の水への溶解度を著しく低下させ、伝熱面への付着がより起き易い状況を招いている。汚れの付着により性能が低下した熱交換器は、間欠的に洗浄を行って性能回復を図らなければならないだけでなく、洗浄の頻度が頻繁であるため、これがこの種装置の運転において多大な作業負荷となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、上記課題を解決し、廃棄物の燃焼により生ずる高温の燃焼排ガスを水と直接に接触させて冷却させた場合に、排ガスの冷却によって生ずる高温となった水を冷却缶等から排水として排出し、これを冷却する際に、排水中に含まれる硬度成分に関わりなく、洗浄等の装置運転に関わる作業負荷を軽減し、効率的に安定して高温排水の冷却操作を行うことができる冷却方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、廃棄物焼却炉より発生する燃焼排ガスを水と直接に接触させることにより燃焼排ガスの冷却を行う方式により生ずる高温排水を冷却するに際し、冷却塔の上部より前記高温排水を流下させ、塔の下部から供給する空気と向流接触させることを特徴とする廃棄物燃焼における高温排水の冷却方法である。【０００７】  上記の廃棄物焼却炉より発生する燃焼排ガスを水と直接に接触させる燃焼排ガスの冷却方式としては、水中に燃焼排ガスを噴射させる液中燃焼方式、または燃焼排ガスに水を噴霧供給するスプレー冷却方式のいずれかが望ましい。【０００８】  前記の冷却塔としては、高温排水と空気との気液接触を良好にするために、充填塔、泡鐘塔、棚段塔、濡れ壁塔のいずれかの方式を用いることが好ましい。これらの中でも、高温排水と空気との気液接触を効率的に行え、設備的にも比較的安くなる塔内に充填物を内装した充填塔の利用が望ましい。尚、充填物等の設置されていない空塔状態の冷却塔内へ高温排水を噴霧して微粒子として、塔の下部から供給された空気と接触させることは、排空気へ同伴する無機塩類等の微粒子が増加し、後段の集塵装置の負荷を高める可能性があるので避けた方がよい。【０００９】  さらには、冷却塔の下部に供給する空気を、廃棄物焼却炉に具備されている燃焼空気ブロワーから分岐させて供給することが望ましい方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明では、廃棄物焼却炉より発生する燃焼排ガスの冷却を水との直接接触で行い、その後排ガスを冷却させ水は冷却缶等に集められ、そこから排出される高温排水を冷却するに際し、従来のように熱交換器を用いることなく、冷却塔内で高温排水と空気とを気液接触させることで効率的に冷却できるようにした。さらにこの方法であると、汚れを生じる伝熱面が存在しないために、従来問題となった伝熱面の汚れによる性能低下の懸念がなくなり、長期間にわたる安定した運転が可能となる。【００１１】  以下の説明では、前記の非特許文献１に記載されているような液中燃焼方式を主として行うが、この他にスプレー冷却方式の他、廃棄物焼却炉より発生する燃焼排ガスを水と直接に接触させることにより、燃焼排ガスを急速に冷却することで生ずる高温排水を冷却する場合に本発明の冷却方法は適用できる。【００１２】  すなわち、液中燃焼方式では、廃液、廃ガス等の廃棄物を焼却炉で焼却処理し、発生する高温の燃焼排ガスを焼却炉に連通して設置されている冷却缶内の水中へ直接に噴射させることで、極く短時間に燃焼排ガスを冷却する方法であり、前記の冷却缶内において高温となっている排水を外部へ導き後処理を施すために、後処理に適した温度に冷却するために本発明を適用する。【００１３】  また、焼却炉からの高温の燃焼排ガスを、焼却炉に連通する流路内に水を噴霧して冷却し、冷却に用いた水を貯槽等に入れ、循環利用するスプレー冷却方式においても、高温となった排水を冷却するために本発明は適用できる。
同様に、焼却炉で発生した高温の燃焼排ガスを水と直接に接触させることによって、生ずる高温排水を冷却するために、本発明の冷却方法は有用である。【００１４】  温度が高くなった水を冷却するために、水と空気を向流で直接接触させ、その際に起きる水の気化により、温水より気化熱として熱を奪う冷却方法が、冷水塔等で広く利用されているが、この場合には基本的にスケールの発生を防ぐために薬剤添加を行っていたり、水質管理を行っているのが一般的であるため、スケールの発生による問題が生ずることがないうえに、一般的に温度範囲も本発明のような高温ではなく、より低い温度範囲で利用されている。具体的には、４０℃の温水の温度を３０℃程度に低下させている程度である。
また、冷却対象が不純物を含有する排水である場合には、通常の冷水塔のように排空気をそのまま大気へ放出する大気開放型とすると、気液接触により排空気へ同伴される排水の飛沫に含まれる不純物の無機塩類が微粒子となってしまい、二次公害を招くおそれがあり、そのまま適用することは困難である。
このため、本発明の場合には、冷却缶等より排出される高温排水と空気との気液接触を、大気開放とせずに、冷却塔の内部で行わせるようにした。また、冷却塔から排出される空気は、通常焼却装置に具備されている排ガスの除塵装置へ供給して処理することができるため、新たに除塵装置を設けることなく本発明を適用できる。【００１５】  さらに冷却塔において冷却源となる空気は、焼却装置にて廃液、排ガス等の廃棄物を燃焼させるために必要な燃焼空気を焼却炉へ送風する燃焼空気ブロワーより、この供給路から適宜分岐させて供給することによって、新たな送風機を設置することなく冷却のための空気を確保でき、より経済的に装置を構成することができる。【００１６】  次に、本発明の内容を、図面を基に説明する。図１は、本発明を実施するための液中燃焼方式なよる冷却缶排水の冷却装置の一例で、その概略図である。冷却缶から排出される高温の排水３は、充填物を内装した充填塔形式の冷却塔１の上部へ供給される。一方の冷却用空気４は、燃焼空気ブロワー２より送風され、冷却塔１の下部より供給される。冷却塔１に供給された冷却缶排水３と冷却空気４は塔内の充填物層にて向流接触し、水分が蒸発することで排水は気化熱を奪われて冷却し、一方空気は排水の熱を奪って加温される。冷却された排水６は、冷却塔１の底部より排出され、排水の後処理工程へ供給される。一方、加温された空気７は冷却塔の塔頂部より排出され、焼却装置の排ガス除塵装置９へ送風される。
冷却用空気４の風量は、冷却塔から排出される冷却処理済の排水６が所定の温度になるに必要な風量とすればよい。図１の冷却塔に内装する充填物は、装置を小型化するためには気液接触効率がよいものを使うことが望ましい。ただし、あまり気液通過部が密なる充填物を使用すると、排水中に含まれる硬度成分等による閉塞が起き、操作性がかえって低下する場合があるので、多少気液接触効率を犠牲にしても充填密度の粗い、不規則充填物を使用するのが望ましい。
【実施例】
【００１７】  液中燃焼方式による廃液焼却装置の図示していない冷却缶より排出された温度９０℃の排水１０００ｋｇ／ｈｒを、図１に示した充填塔式の冷却塔１の上部へ供給し、３０℃の冷却空気１１０Ｎｍ３／ｈｒを冷却塔１の下部より供給して、冷却を行った。この結果、冷却された排水の温度は４０℃となり効率的な冷却を行うことができた。尚、図１に示したように冷却用空気４は、燃焼空気ブロワー２より燃焼空気を供給する配管より分岐して送風され、冷却塔１の下部へ供給した。
図１に示した方法により、伝熱面の汚れがなくなり、保守管理が容易となって、長期間にわたる安定した運転が可能であった。
【発明の効果】
【００１８】  本発明により、これまでの熱交換器を用いた冷却のような頻繁な洗浄の必要もなく、安定した冷却缶等の排水の冷却操作を行うことができるようになる。また、これまでの間接冷却方式で必要だった冷却水も不要となり、用役費も低減できる。さらに、排水中に例えば塩化ナトリウムのように設備を構成している鉄を腐食させる無機塩が含まれる場合には、熱交換器の材質としてニッケル合金やチタン材等の高価な材質を使用する必要があったが、本発明では安価な樹脂材料が適用可能であり、設備費としても安価になる。
一方これまでの熱交換器による間接冷却方式では、使用しなかった冷却用の空気が必要であるが、これはもともと焼却装置に具備されている燃焼空気ブロワーから供給が可能であり、且つその必要量は、焼却炉の必要燃焼空気量に比して約４％程度と極くわずかであるために、大きな負担になるものではない。また、新しく冷却塔から排出される空気が発生し、これが焼却装置の排ガス集塵装置の負荷となることが予想されるが、これも排出される空気量が焼却装置から発生する燃焼排ガス量の約４％程度と少ないため、集塵装置の負荷上昇としては非常に軽微なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施するための装置の一形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２０】１：  冷却塔
２：  燃焼空気ブロワー
３：  冷却缶排水
４：  冷却用空気
５：  燃焼空気
６：  冷却処理済の排水
７：  排出空気
８：  焼却炉
９：  排ガス集塵装置
【図１】
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