(57)【要約】【課題】バグフィルタを設けないでも、ごみ焼却設備の燃焼ガスからダイオキシンを効果的に除去できるようにする。【解決手段】燃焼ガス通路の１０、１１、２０、３０途中にガス冷却塔１００、サイクロン集塵装置２００及びスクラバー３００をこの順に設けたごみ焼却設備の燃焼ガス処理において、前記スクラバー３００内を通過する燃焼ガスと接触されるもので前記スクラバー３００内の底部に滞溜され前記スクラバー３００内で循環されるスクラバー水ｗを前記ガス冷却塔１００内で霧状に噴霧させるように実施する【選択図】図１
2005164115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガス通路の途中にガス冷却塔、サイクロン集塵装置及びスクラバーをこの順に設けたごみ焼却設備の燃焼ガス処理において、前記スクラバー内を通過する燃焼ガスと接触され前記スクラバー内の底部に滞留され前記スクラバー内で循環されるスクラバー水を前記ガス冷却塔内で霧状に噴霧させるように実施することを特徴とするごみ焼却設備の燃焼ガス処理方法。
【請求項２】
前記スクラバー水の噴霧量を加減することにより、前記ガス冷却塔を通過する凡そ８００℃以上の燃焼ガスを凡そ２００℃以下まで冷却することを特徴とする請求項１記載のごみ焼却設備の燃焼ガス処理方法。
【請求項３】
燃焼ガス通路の途中にガス冷却塔、サイクロン集塵装置及びスクラバーをこの順に設けたごみ焼却設備の燃焼ガス処理装置において、前記スクラバー内の底部に滞留したスクラバー水を昇圧して移送する移送ポンプと、該移送ポンプで移送されたスクラバー水を前記ガス冷却塔内に噴霧するための噴霧ノズルとを設けたことを特徴とするごみ焼却設備の燃焼ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ、下水汚泥、産業廃棄物などを焼却処分するごみ焼却設備の燃焼ガス処理方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼ガス通路の途中にガス冷却塔、サイクロン集塵装置及びスクラバーをこの順に設けたごみ焼却設備の燃焼ガス処理装置は存在している（例えば特許文献１参照）。
上記した在来の装置ではさらにバグフィルタを設けなければダイオキシンの効果的な除去は行えないものと考えられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７２０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記した在来の装置にバグフィルタを設けないでも、ごみ焼却設備の燃焼ガスからダイオキシンを効果的に除去できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係るごみ焼却設備の燃焼ガス処理方法では、請求項１に記載したように、燃焼ガス通路の途中にガス冷却塔、サイクロン集塵装置及びスクラバーをこの順に設けたごみ焼却設備の燃焼ガス処理において、前記スクラバー内の底部に滞留され前記スクラバー内で循環され前記スクラバー内を通過する燃焼ガスと接触されるスクラバー水を前記ガス冷却塔内で霧状に噴霧させるように実施するのである。
【０００６】
さらに具体的には、請求項２に記載したように、前記スクラバー水の噴霧量を加減することにより、前記ガス冷却塔を通過する凡そ８００℃以上の燃焼ガスを凡そ２００℃以下まで冷却するように実施する。
【０００７】
上記発明の前記ガス冷却塔ではスクラバー水の気化熱がここを通過する燃焼ガスから熱を奪って冷却するのであり、またこのように冷却された燃焼ガスが該ガス冷却塔内に凡そ２秒間以上滞留した後に下流側の外方へ流出する。そして、該ガス冷却塔内で成長した飛灰粒子の一部は該ガス冷却塔内で自重によりこれの底部へ降下する。一方、該ガス冷却塔内で降下しなかった飛灰粒子のうち、比較的重いものはサイクロン集塵装置で除去され、また比較的軽いものはスクラバー内でスクラバー水ｗに混入し燃焼ガスから除去される。
【０００８】
スクラバー水ｗへのダイオキシンなどの飛灰粒子の混入量は時間の経過に伴って増加するものの、飛灰粒子はその混入割合に比例した速さで成長し、やがて前記ガス冷却塔内を経て前記サイクロン集塵装置で除去されるようになるため、一定割合以上には増加しないのである。そして、このように処理され前記スクラバーから流出される燃焼ガスのダイオキシン含有量はバグフィルタを使用した場合とほぼ同等になる。
【０００９】
また本発明に係るごみ焼却設備の燃焼ガス処理装置は、請求項３に記載したように、燃焼ガス通路の途中にガス冷却塔、サイクロン集塵装置及びスクラバーをこの順に設けたごみ焼却設備の燃焼ガス処理装置において、前記スクラバー内の底部に滞留したスクラバー水を昇圧して移送する移送ポンプと、該移送ポンプで移送されたスクラバー水を前記ガス冷却塔内に噴霧するための噴霧ノズルとを設けた構成となす。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
即ち、請求項１に記載したものによれば、バグフィルタを設けないでも、ごみ焼却設備の燃焼ガスからダイオキシンを効果的に除去することができる。
請求項２に記載したものによれば、簡易な手段により、燃焼ガスを適温に冷却できてダイオキシンの発生を効果的に抑制することができる。
請求項３に記載したものによれば、請求項１記載の発明による効果が簡易な構造により得られるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明に係るごみ焼却設備の燃焼ガス処理装置を示しており、図中、１００はガス冷却塔、２００はサイクロン集塵装置、そして３００はスクラバーであり、これらはごみ焼却設備の燃焼ガス通路１０、１１、２０、３０の途中にこの順に配設されている。
【００１２】
そして、スクラバー３００の下流側の燃焼ガス通路３０の途中には吸引ファン４００を設け、図示しないごみ焼却炉の燃焼室内で生成された燃焼ガスを燃焼ガス通路１０、１１、２０、３０、ガス冷却塔１００、サイクロン集塵装置２００、スクラバー３００を通じて大気側へ吸引排出させるようになされている。
【００１３】
ガス冷却塔１００は、円筒体状の本体部１２を備え、該本体部１２の下部に燃焼ガス通路１０と接続された燃焼ガス入口管１３を有し、上部に燃焼ガス通路１１と接続された燃焼ガス出口管１４を有するものとなされている。
この際、燃焼ガス入口管１３は先端を閉鎖されると共に周壁部に多数の通気孔１３ａを形成されており、燃焼ガス通路１０から流入した凡そ８００℃以上の燃焼ガスが通気孔１３ａを通じて本体部１２の内方に流入するようになされている。
【００１４】
本体部１２の周壁部には複数の噴霧ノズル１５が設けてあり、該噴霧ノズル１５は凡そ２ＭＰａ程度に昇圧された後述のスクラバー水ｗを供給されて本体部１２の内方に噴霧するものとなされている。該噴霧ノズル１５から噴霧されたスクラバー水ｗは本体部１２内に流入した燃焼ガスの熱で蒸発され、一方、燃焼ガスは水の気化熱などで効果的に冷却される。該本体部１２内では燃焼ガスが上昇しながら２秒間以上かけて凡そ２００℃以下の温度まで冷却されるのであり、このように冷却された燃焼ガスは燃焼ガス出口管１４から燃焼ガス通路１１内へ流出される。
【００１５】
図２Ａは各噴霧ノズル１５から噴霧されたスクラバー水ｗの水滴を示すものであり、該水滴ｗ１の径は凡そ１４０μｍ程度であり、該水滴ｗ１中にはスクラバー３００内で燃焼ガスから混入したり或いは本体部１２内で燃焼ガスから混入した飛灰粒子ａ１が含まれていると予想される。各水滴ｗ１の水分が燃焼ガスの熱で蒸発すると、複数の飛灰粒子ａ１は図２Ｂに示すように溶解性不純物の混入した水ｗを介して架橋状に結合され一体化される。このような結合が行われる飛灰粒子ａ１の数が多ければ多いほど、一体化後の粒子（一体化粒子）は大きくて重いものとなるのであり、また一体化粒子の乾燥が進行すると、溶解性不純物を含み架橋状をなしていた水は蒸発残渣として濃縮され飛灰粒子を強固に結合するものとなる。
【００１６】
本体部１２内に存在している飛灰粒子（本体部１２内で生じた一体化粒子や、燃焼ガスに最初から含まれていた飛灰粒子を含む）ａ１のうち、重量の大きいものは本体部１２内で速度を低下された燃焼ガス流動に逆らって自重により降下し本体部１２内の底面に堆積していくのであり、このように堆積した飛灰粒子ａ１は定期的に外方へ取り出されて適切に処分される。
【００１７】
サイクロン集塵装置２００は、逆円錐形状の本体部２１を備えると共に、本体部２１の上部に位置されて燃焼ガス通路１０と接続され本体部２１周壁面の接線方向へ向けられた燃焼ガス入口部２２と、本体部２１の頂面中心部に位置され燃焼ガス通路２０に接続された燃焼ガス出口管２３と、本体部２１下端に本体部２１内と連通された状態となるように結合された集塵箱２４とを有するものとなされている。
【００１８】
該サイクロン集塵装置２００において、燃焼ガス入口部２２から本体部２１の内方に流入した燃焼ガスは本体部２１の周壁面に沿って螺旋状に案内されて漸次に下方へ流動し、続いて本体部２１の中心個所へ向けて流動した後に、上方へ方向転換して流動し、この後、燃焼ガス出口管２３から燃焼ガス通路２０内に流出する。
【００１９】
この際、本体部２１内において燃焼ガスが下方流動から上方流動へ方向転換されたとき、燃焼ガスに含まれる飛灰粒子ａ１のうち、比較的重いものが燃焼ガスと一緒に下方流動した後、方向転換されることなく集塵箱２４内に落下して堆積する。こうして堆積した飛灰粒子ａ１は定期的に取り出されて適当に処分される。
【００２０】
スクラバー３００は、円筒形状の本体部３１を備えると共に、本体部３１の下部に燃焼ガス通路２０と接続された燃焼ガス入口管３２と、本体部３１の頂面部に燃焼ガス通路３０と接続された燃焼ガス出口管３３とを有するものとなされるほか、本体部３１の内方の高さ途中に位置され多数の散水ノズル３４ａを具備するものとなされた散水手段３４、及び、該散水手段３４の上側に本体部３１内を横断した状態に配設されたメッシュデミスタ３５を設けられたものとなされている。
【００２１】
この際、図３に示すように、燃焼ガス入口管３２は先部を９０度屈曲されて下向き部３２ａを形成され、該下向き部３２ａの下端をなす周縁部の周方向上の特定間隔ごとの多数位置に三角状の切欠部ｂを形成されている。
【００２２】
本体部３１内の底部にはスクラバー水ｗが貯溜されると共に、該スクラバー水ｗを散水手段３４の散水ノズル３４ａまで移送するための第１の移送ポンプ３６が本体部３１近傍に設けてあり、該移送ポンプ３６の作動により、スクラバー水ｗが本体部３１の底部から吸引され、続いて各散水ノズル３４ａまで圧送され、ここで微細化されて下方へ散水され、この後、本体部３１の底部に到達して滞溜することを繰り返すように構成されている。このようなスクラバー水ｗの循環状態において、本体部３１の底部に滞溜したスクラバー水ｗの水面は切欠部ｂの高さ途中に位置される。
【００２３】
燃焼ガス入口管３２から吸引された燃焼ガスは本体部３１の底部に滞溜したスクラバー水ｗの表面近傍の多数の切欠部ｂ個所を通じて本体部３１内に流入し、この流入する燃焼ガス流によりスクラバー水ｗは激しく攪拌されて微細化され、このように微細化された水粒子と接触することにより、燃焼ガス中の比較的小さい飛灰粒子ａ１がスクラバー水ｗに接触して燃焼ガス中から除去される。この後、本体部３１内に達した燃焼ガスは散水手段３４から流下される無数の水粒子群の隙間を経て上昇するのであり、この上昇過程でも、燃焼ガス中の比較的小さい飛灰粒子ａ１が水粒子に付着して燃焼ガス中から除去される。
【００２４】
本体部３１内の燃焼ガスは散水手段３４を通過して湿った状態となり、メッシュデミスター３５を通過するが、この通過中にメッシュデミスター３５により微細な水分を除去されるのであり、この後、燃焼ガス出口管３３から燃焼ガス通路３０に流出し吸引ファン４００を通過して大気中に排出される。
【００２５】
燃焼ガスは酸性であるため、これを中和する必要があるが、この必要に応じるため、スクラバー水ｗのＰＨを測定するための図示しないセンサと、該センサの検出値に関連してクラバー水ｗにＮａＯＨを自動注入するための手段が設けられるのであり、これによりスクラバー水ｗのＰＨは凡そ７．００〜８．０５に保持される。
【００２６】
３７は第２の移送ポンプであり、該移送ポンプ３７は本体部３１内の底部に滞溜したスクラバー水ｗを噴霧ノズル１５に圧送するものとなされている。実際上、移送ポンプ３６によるスクラバー水ｗの移送量は例えば時間当たり１５トン〜２５トン程度となされる。本体部３１内のスクラバー水ｗの表面はほぼ特定高さに保持することが好ましいため、図示しない自動水供給手段が設けられる。
【００２７】
次に上記したごみ焼却設備の燃焼ガス処理装置についてさらに説明を補足する。
燃焼ガス処理装置の運転中の、ガス冷却塔１００やサイクロン集塵装置２００では、燃焼ガス中のダイオキシンは飛灰粒子ａ１に付着して重力作用により飛灰粒子ａ１と一緒に燃焼ガスから除去される。運転時間が経過すると、ガス冷却塔１００の底部や集塵箱２４内の飛灰粒子が増加するのであり、このように増加した飛灰粒子ａ１は適時に外方へ取り出される。
【００２８】
一方、スクラバー３００内では、燃焼ガス中のダイオキシンは単体でスクラバー水ｗと接触してスクラバー水に混入することにより燃焼ガスから直接的に分離されるか、或いは飛灰粒子ａ１に付着した状態となってスクラバー水ｗに混入することにより飛灰粒子ａ１を介して燃焼ガスから分離されるようになる。
【００２９】
こうして燃焼ガス中の飛灰粒子ａ１がスクラバー水ｗに混入する現象が継続されると、スクラバー水ｗの飛灰粒子ａ１の濃度は次第に増大していき汚れが増すようになる。しかし、スクラバー水ｗの飛灰粒子ａ１やその他の不純物の濃度が増大すると、この濃度の増大に比例して、水を介する飛灰粒子ａ１の架橋現象が促進されて一体化粒子の生成が活発化され、単一の粒子の大きさや重量は増大する傾向となる。
【００３０】
大きさや重量の増大した粒子は、ガス冷却塔１００やサイクロン集塵装置２００で一層確実に除去されるものとなり、スクラバー３００内の飛灰粒子ａ１の濃度は一定程以上に増大することはないのであり、したがってスクラバー水ｗが燃焼ガスから飛灰粒子ａ１を分離させる能力は運転時間が経過しても過度に低下することはなく、飛灰粒子ａ１の濃度増大に対する格別な処理は必要とならないのである。
【００３１】
定常運転中のスクラバー水ｗには飛灰粒子、反応生成物としてのＮａＣｌ、ＮａＳＯ２などが含まれるほか、ＣａやＭｇなどの金属イオンや、さらには上記ＮａＯＨと反応したＣａＯＨやＭｇＯＨなどの生成物も含まれるようになる。スクラバー水ｗに含まれるこれら不純物は複数の飛灰粒子ａ１の架橋による一体化を強固にする上で寄与する。
【００３２】
サイクロン集塵装置２００では４０μｍ以上の大きさの飛灰粒子ａ１は１００％捕集されるが、粒子径が小さくなるにしたがってその捕集効率が低下する。図４は実際に運転した場合のサイクロン集塵装置２００の粒子径ごとの集塵効率などを示している。
【００３３】
またスクラバー３００ではサイクロン集塵装置２００の捕集できないような小さな飛灰粒子ａ１でも捕集されるのであり、図５は実際に運転した場合のサスクラバー３００における粒子径ごとの集塵効率などを示している。この図から明らかなように、スクラバー３００から流出される燃焼ガスに含まれる飛灰粒子ａ１の量（出口含塵量）は０．００３ｇ／Ｎｍ３  となり、バグフィルタを使用した従来処理の場合と同等のダイオキシン除去の効果が得られるのである。
【００３４】
なお、スクラバー３００で捕集される飛灰粒子ａ１の量は、燃焼ガス入口管３２から流入する燃焼ガスに含まれる飛灰粒子ａ１の量（入口含塵量）である０．２１８ｇ／Ｎｍ３  から前記出口含塵量である０．００３ｇ／Ｎｍ３  を減じた量、即ち０．２１５ｇ／Ｎｍ３  となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るごみ焼却設備の燃焼ガス処理装置を示す系統図である。
【図２】Ａは前記燃焼ガス処理装置の噴霧ノズルから噴霧された水滴を示す図であり、ＢはＡに示す水滴の水分が蒸発して複数の飛灰粒子が架橋されて一体化された状態を示す図である。
【図３】前記燃焼ガス処理装置の燃焼ガス入口管周辺を示す側面図である。
【図４】実際に運転した場合の前記燃焼ガス処理装置のサイクロン集塵装置における粒子径ごとの集塵効率などを示す図である。
【図５】実際に運転した場合の前記燃焼ガス処理装置のスクラバーにおける粒子径ごとの集塵効率などを示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  燃焼ガス通路
１１  燃焼ガス通路
１５  噴霧ノズル
２０  燃焼ガス通路
３０  燃焼ガス通路
３６  第１の移送ポンプ
１００  ガス冷却塔
２００  サイクロン集塵装置
３００  スクラバー
ｗ  スクラバー水
【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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