(57)【要約】【課題】排ガス中の酸性成分の中和処理を簡単に低コストで行うことができる廃棄物処理システム及び排ガス処理方法を提供する。【解決手段】廃棄物を処理するシステム１において，廃棄物を焼却処理する焼却炉２と，焼却炉２において発生した排ガスに含まれる煤塵を集塵する集塵装置４と，排ガスを焼却炉２から集塵装置４に送気させる排ガス流路１１とを備えた。そして，排ガス流路１１に，排ガスを中和させる中和剤を供給する中和剤供給路１３を接続した。さらに，中和剤に水蒸気を供給する水蒸気供給路２６を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を処理するシステムであって，
廃棄物を焼却処理する焼却炉と，前記焼却炉において発生した排ガスに含まれる煤塵を集塵する集塵装置と，前記排ガスを前記焼却炉から前記集塵装置に送気させる排ガス流路とを備え，
前記排ガス流路に，前記排ガスを中和させる中和剤を供給する中和剤供給路が接続され，
前記中和剤に水蒸気を供給する水蒸気供給路が設けられていることを特徴とする，廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記水蒸気供給路は，前記排ガス流路に前記中和剤供給路が合流する合流部の近傍において，前記中和剤供給路の途中に接続されていることを特徴とする，請求項１に記載の廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記水蒸気供給路は，前記水蒸気を前記中和剤供給路に対して略垂直な方向に吐出することを特徴とする，請求項１又は２に記載の廃棄物処理システム。
【請求項４】
前記水蒸気供給路は，前記水蒸気を前記中和剤供給路と略平行な方向に吐出することを特徴とする，請求項１又は２に記載の廃棄物処理システム。
【請求項５】
廃棄物を焼却処理することにより発生した排ガスを処理する方法であって，
排ガスを中和させる中和剤と水蒸気とを混合させて，前記排ガスに供給し，
前記排ガスと中和剤との反応によって生成された反応生成物を前記排ガスから除去することを特徴とする，排ガス処理方法。
【請求項６】
前記水蒸気を前記中和剤の流れに対して略垂直な方向に吐出することを特徴とする，請求項６に記載の排ガス処理方法。
【請求項７】
前記水蒸気を前記中和剤の流れに対して略平行な方向に吐出することを特徴とする，請求項５又は６に記載の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，焼却炉から排出された排ガス中の酸性成分を中和処理する廃棄物処理システム，及び，排ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＳＲ（Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ  Ｓｈｒｅｄｄｅｒ  Ｒｅｓｉｄｕｅ）と一般的に呼ばれる廃棄自動車のカーシュレッダーダストは，燃焼，溶融などの焼却処理を経て処分される。このような廃棄物には，金属，ウレタン，プラスチックなど様々な成分が含まれており，焼却処理によって発生した排ガスには，煤塵，塩化水素（ＨＣｌ），硫黄酸化物（ＳＯｘ），窒素酸化物（ＮＯｘ）等，様々な有害物が含まれている。そのため，排ガスを大気中に放出する前に，排ガス中の有害物を除去する無害化処理が行われている。
【０００３】
かかる無害化処理のうち，排ガスから酸性成分（塩化水素，硫黄酸化物）を除去する方法としては，排ガスにアルカリ性の中和剤，例えば消石灰（水酸化カルシウム：Ｃａ（ＯＨ）２）の粉末などを混入させることにより，酸性成分を中和反応させ，その反応生成物である塩化カルシウム（ＣａＣｌ２），亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３）等を，集塵装置によって排ガス中から取り除く方法が知られている。また，かかる方法については，中和剤の投入量や粒度を排ガス中の酸性成分の濃度に応じて増減させる方法が提唱されている（特許文献１参照）。中和剤としては，炭酸水素ナトリウム（重曹：ＮａＨＣＯ３）に活性炭を含有させたものなどが提唱されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１３３２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１４１７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，排ガス中の酸性成分の濃度に応じて中和剤の投入量等を変化させるためには，様々な制御機器が必要となり，設備コストや稼動コスト等の増大を招来していた。そのため，複雑な制御方法を用いずに排ガスを確実に中和処理できる簡便な装置が望まれていた。また，中和剤については，原料のコストを低減するため，品位が低いものでも確実に中和できる方法が望まれていた。
【０００６】
本発明は，上記の点に鑑みてなされたものであり，排ガス中の酸性成分の中和処理を簡単に低コストで行うことができる廃棄物処理システム及び排ガス処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため，本発明によれば，廃棄物を処理するシステムであって，廃棄物を焼却処理する焼却炉と，前記焼却炉において発生した排ガスに含まれる煤塵を集塵する集塵装置と，前記排ガスを前記焼却炉から前記集塵装置に送気させる排ガス流路とを備え，前記排ガス流路に，前記排ガスを中和させる中和剤を供給する中和剤供給路が接続され，前記中和剤に水蒸気を供給する水蒸気供給路が設けられていることを特徴とする，廃棄物処理システムが提供される。
【０００８】
前記水蒸気供給路は，前記排ガス流路に前記中和剤供給路が合流する合流部の近傍において，前記中和剤供給路の途中に接続させても良い。
【０００９】
前記水蒸気供給路は，前記水蒸気を前記中和剤供給路に対して略垂直な方向に吐出するようにしても良い。前記水蒸気供給路は，前記水蒸気を前記中和剤供給路と略平行な方向に吐出するとしても良い。
【００１０】
また，本発明によれば，廃棄物を焼却処理することにより発生した排ガスを処理する方法であって，排ガスを中和させる中和剤と水蒸気とを混合させて，前記排ガスに供給し，前記排ガスと中和剤との反応によって生成された反応生成物を前記排ガスから除去することを特徴とする，排ガス処理方法が提供される。
【００１１】
この方法にあっては，前記水蒸気を前記中和剤の流れに対して略垂直な方向に吐出するとしても良い。前記水蒸気を前記中和剤の流れに対して略平行な方向に吐出するとしても良い。
【００１２】
即ち本発明は，廃棄物の焼却処理において発生する排ガスの中和処理技術に関するものであり，中和剤の反応性を高めるため，中和剤に水蒸気を噴霧する構成としたものである。確実に中和反応の効率を向上させるべく，中和剤の供給において予め排ガスとなじみを良くするため，水蒸気を用いれば，中和剤の品位の影響を抑制できることを見出した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，中和剤を水蒸気により加熱することで，中和剤の反応性能を高めることができる。簡単な構成で中和反応を促進させることができ，廃棄物処理システムの設備に要求される投資コストや稼動コストを大幅に低減させることができる。品位が低い中和剤を使用しても，十分に中和反応させることができ，中和剤に要するコストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下，本発明の好ましい実施形態の一例を説明する。図１に示すように，本発明にかかる廃棄物処理システム１は，廃棄物の焼却処理を行う焼却炉２，焼却後の排ガスに含まれる煤塵等を集塵する集塵装置４，集塵処理後の排ガスを大気中に放出させる煙突５を備えている。また，排ガスを焼却炉２から集塵装置４に送気させる第一の排ガス流路１１，排ガスを集塵装置４から煙突５に送気させる第二の排ガス流路１２が備えられている。排ガス流路１１の途中には，排ガスに中和剤を含む処理流体を供給する中和剤供給路１３が接続されている。なお，図示はしないが，排ガス流路１１には，排ガスの脱臭及びダイオキシン類除去のため活性炭（Ｃ）を供給する活性炭供給路も接続されている。
【００１５】
廃棄物は，例えばＡＳＲ等の産業廃棄物や，家庭ごみ等の一般廃棄物などであってもよい。ＡＳＲの場合は，金属，ウレタン，プラスチックなど様々な成分が含まれている。焼却炉２は，例えば流動床炉などであり，焼却後の排ガスの熱エネルギを回収するボイラ２ａなどが備えられている。集塵装置４としては，例えば濾布（フィルター）を内蔵したバグフィルター等が使用される。
【００１６】
中和剤供給路１３の上流端には，例えば炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を主成分とする石灰岩の粉を中和剤として供給する粉体供給路２１と，粉体状の中和剤を搬送するためエアー等の搬送ガスを供給するガス供給路２２が接続されている。ガス供給路２２と中和剤供給路１３は，互いに略直管状に連結されており，粉体供給路２１は，ガス供給路２２と中和剤供給路１３との間に接続されている。かかる構成により，中和剤供給路１３には，中和剤と搬送ガスとが混合した処理流体が供給される。また，中和剤供給路１３が排ガス流路１１に合流する合流部２５の近傍には，水蒸気（Ｈ２Ｏ）を含む加熱ガスを供給する水蒸気供給路２６が設けられている。
【００１７】
図２に示すように，中和剤供給路１３は，直線状の排ガス流路１１の途中に接続されており，また，合流部２５よりも上流側の部分の排ガス流路１１に対して９０°未満の角度θをなすように傾斜させられた状態で接続されている。中和剤供給路１３からは，排ガス流路１１を通過する排ガスの流れに逆流しないように，排ガスの流れに沿った方向に処理流体が吐出される。
【００１８】
水蒸気供給路２６は，合流部２５の近傍において，中和剤供給路１３の途中に接続されている。図示の例では，水蒸気供給路２６の端部開口である供給口２６ａは，中和剤供給路１３を挟んで排ガス流路１１と対向する側において，中和剤供給路１３の略直管状の部分に接続されており，また，加熱ガス（水蒸気）を中和剤供給路１３に対して略垂直な方向に吐出するように向けられている。即ち，処理流体の流れに対して略垂直な方向に，加熱ガスが吐出されるようになっている。水蒸気供給路２６から供給された加熱ガスは，中和剤供給路１３から排ガス流路１１に流入する直前の処理流体に対して吐出され，処理流体と混合しながら，処理流体によって押し流されて，合流部２５に流入するようになっている。
【００１９】
このように中和剤に対して加熱ガスを供給することにより，中和剤が加熱されると共に，中和剤に水蒸気の水分が供給される。すると，中和剤が活性化され，排ガスと接触したとき，中和反応が効率的に行われるようなる。なお，水蒸気供給路２６から供給される加熱ガスは，水蒸気と，水蒸気を搬送するためのエアーなどのガスとの混合ガスであっても良い。加熱ガスには，例えば容積比で約１〜１０％程度の水分が含まれていれば良い。また，中和剤供給路１３を通過する処理流体の体積流量に対して，約１〜２０％程度の水分が供給されるようにすれば良い。なお，水蒸気供給路２６から供給される水分が多すぎると，排ガスに水分が供給されたとき，水分に塩素が吸着されるおそれがあり，また，排ガス流路１１内に水分が残留するおそれや，排ガスの温度が急激に降下して反応性が低下するおそれがあるなどの問題が生じる。そのため，水蒸気供給路２６から供給される加熱ガスの流量や，加熱ガスに含まれる水分の量は，排ガス中の酸性成分の濃度や中和剤の供給量などに応じて，適切な値に調節することが好ましい。
【００２０】
図１に示すように，粉体供給路２１は，中和剤の粉体を生成する中和剤生成装置３０に接続されている。中和剤生成装置３０は，中和剤の原料である石灰石を貯蔵する原料貯蔵ホッパー３１，原料を粉砕する乾式の粉砕機３２，粉砕機３２によって粉砕された中和剤を分級する分級機３３を備えている。
【００２１】
粉砕機３２には，原料貯蔵ホッパー３１から原料が投入される。粉砕機３２は，投入された原料を例えばハンマーミル，振動ミル等により，約１〜１００μｍ程度の粒径の粉体状に粉砕する。粉砕された粉体中の粒度分布は，広くても良く，例えば約５０％の質量分の粒径が約５０μｍ以下であれば良い。
【００２２】
分級機３３は，例えば風力選別により，粉砕機３２から供給された粉体状の原料を粒径に応じて細粒と粗粒とに分級する。即ち，分級機３３内において分級用の上昇気流が形成され，原料の粉体のうち細粒分は気流によって吹き上げられ，所定の粒径以上の粗粒分は，重力によって気流に抗して落下するような構成になっている。細粒分は，中和剤として粉体供給路２１に供給される。一方，粗粒分は，粉砕機３２に戻され，粉砕機３２によって再び粉砕される。こうして，所定の粒径以下に揃えられた粒子が粉体供給路２１に供給され，中和剤供給路１３に供給されるようになっている。
【００２３】
分級機３３において用いられる風力分級用の気流としては，例えば，集塵装置４から導出された排ガスの一部を用いても良い。即ち，排ガスを集塵装置４から煙突５に送気させる排ガス流路１２から分岐する分岐路１２ａを設け，この分岐路１２ａによって，分級機３３に対して風力分級用の排ガスが導入されるようにしても良い。排ガス中の酸素濃度は低いため，分級機３３内に排ガスを供給すると，分級機３３内の酸素濃度が希釈されるので，原料の粉体が酸化されることを防止できる。従って，中和剤の反応性が低下することを防止できる。
【００２４】
なお，中和剤の粒径は，細粒であるほど比表面積（単位質量の粉体中に含まれる全粒子の表面積の総和）が多くなるので，排ガスとの接触面積が多くなり，酸性成分との反応性が高まる。しかし，あまり粒径を小さくすると，流動状態を制御することが困難になり，搬送ガスによって搬送しにくくなったり，排ガス流路１１内で拡散しにくくなったりする問題がある。従って，中和剤の粒径や粉体供給路２１への供給量は，排ガス流路１１内を通る排ガス中の酸性成分の濃度や，ガス供給路２２から供給されるガスの流量などの仕様に応じて，適切な値に調節することが好ましい。
【００２５】
ガス供給路２２には，送風機（ブロワ）４０が接続されており，送風機４０の作動により，エアーなどの搬送ガスがガス供給路２２を介して中和剤供給路１３に供給される。このとき，粉体供給路２１から中和剤供給路１３に供給された粉体状の中和剤が，搬送ガスによって吹き流され，搬送ガスと共に中和剤供給路１３に導入されるようになっている。
【００２６】
次に，以上のように構成された廃棄物処理システム１を用いた廃棄物処理方法について説明する。先ず，焼却炉２において廃棄物が焼却処理され，排ガスが焼却炉２のボイラ２ａに通過させられ，さらに，排ガス流路１１によって焼却炉２から導出させられる。
【００２７】
排ガスが排ガス流路１１を通過する途中，合流部２５において，中和剤供給路１３から中和剤を含む処理流体が供給され，さらに，水蒸気供給路２６から水蒸気を含む加熱ガスが供給される。水蒸気供給路２６からは，加熱ガスが処理流体の流れに対して略垂直に吐出される。そして，加熱ガス中の水蒸気と処理流体中の中和剤とが混合した状態で，排ガス流路１１に供給される。このようにして，排ガス流路１１を流れる排ガスに，加熱された中和剤と水分が供給される。すると，排ガスに含まれる塩化水素（ＨＣｌ），硫黄酸化物（ＳＯｘ）と，中和剤に含まれる炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）とが中和反応して，反応生成物として，塩化カルシウム（ＣａＣｌ２），亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３）などが生成される。かかる化学反応により，排ガス中の酸性成分が分解され，排ガスは，ｐＨ６〜８程度になるように中和される。
【００２８】
こうして，排ガスは中和剤によって中和されながら，排ガス流路１１内を通過し，集塵装置４に導入され，濾布により濾過され，清浄化される。排ガス流路１１内で生成された反応生成物は，集塵装置４において濾布などにより，排ガス中の煤塵と共に捕集され，排ガス中から除去される。これにより，焼却炉２から導出した直後の排ガス中に含まれていた塩素や硫黄分が，排ガス中から除去され，排ガスが無害化される。集塵装置４において清浄化された後の排ガスは，排ガス流路１２によって煙突５に送出され，煙突５によって大気中に安全に放出される。
【００２９】
かかる廃棄物処理システム１によれば，中和剤に水分を供給し，中和剤を水蒸気の熱により加熱することで，中和剤と排ガス中の酸性成分との中和反応を促進させることができる。複雑な制御を行ったり中和剤の成分を調整したりすることなく，簡単な構成で中和反応を促進させることができ，廃棄物処理システム１の設備に要求される投資コストや稼動コストを大幅に低減させることができる。中和剤としては，天然に産出される安価な石灰石を用いることができ，石灰岩を粉砕加工するだけで，中和剤として十分に使用できる。従って，中和剤に要するコストを削減できる。
【００３０】
以上，本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３１】
以上の実施形態では，水蒸気供給路２６は，水蒸気を含む加熱ガスを中和剤供給路１３に対して略垂直な方向に向かって吐出するとしたが，加熱ガスの供給方向はかかるものに限定されない。例えば図３に示すように，加熱ガスを中和剤供給路１３に対して略平行な方向に向かって吐出させるようにしても良い。図示の例では，水蒸気供給路２６の端部５０は中和剤供給路１３の内部に設けられている。端部５０は，中和剤供給路１３の内部において，中和剤供給路１３の上流側に向かって延設された腕部５０ａと，中和剤供給路１３の下流側に向かって延設された腕部５０ｂとを有しており，略Ｔ字状をなしている。そして，腕部５０ａの端部には，中和剤供給路１３の上流側に向かって加熱ガスを吐出させる供給口５０ｃが開口され，腕部５０ｂの端部には，中和剤供給路１３の下流側に向かって加熱ガスを吐出させる供給口５０ｄが開口されている。かかる構成においては，中和剤供給路１３を通る処理流体の流れに対し，供給口５０ｃからは加熱ガスが処理流体の流れに沿って略平行に吐出され，供給口５０ｄからは加熱ガスが逆流するように吐出される。このようにしても，処理流体中の中和剤に加熱ガス中の水蒸気を好適に混合させ，排ガス中の酸性成分と中和剤との中和反応を促進させることができる。
【００３２】
水蒸気供給路２６からの加熱ガスの供給は，排ガスの中和を行う間，連続的に行っても良いが，所定の時間間隔を空けて間欠的に行うようにしたり，また，供給量を周期的あるいはランダムに変動させたりしても良い。このように，加熱ガスを間欠的に供給したり加熱ガスの供給量を変動させたりすれば，加熱ガスの流れの変動によって処理流体や排ガスが攪拌され，加熱ガス中の水蒸気，処理流体中の中和剤，排ガス中の酸性成分が，互いに混合しやすくなり，中和反応をさらに促進させることができる。
【００３３】
以上の実施形態では，中和剤は石灰岩の粉末であるとしたが，中和剤はかかるものに限定されず，化学的な合成により製造されるものであってもよい。中和剤は，水溶性を有するアルカリ性のもので，アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩等であればよく，例えば，苛性ソーダ（水酸化ナトリウム：ＮａＯＨ），炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３），過炭酸ナトリウム（Ｎａ２Ｃｏ３・３／２Ｈ２Ｏ２），生石灰（酸化カルシウム：ＣａＯ），消石灰（水酸化カルシウム：Ｃａ（ＯＨ）２）などであっても良い。特に本発明では，水蒸気の供給により中和反応の効率を改善できるので，品位が低い中和剤，そのままでは優れた反応効率が得られない中和剤等を用いても，中和反応を十分に行うことができる。例えば炭酸水素ナトリウムを主成分とする中和剤では，炭酸水素ナトリウムの含有量が約９７％以下の低品位のものであっても，中和剤として使用可能になる。また，活性炭等の別の物質を添加する必要も無く，そのまま中和剤として使用することができる。
【００３４】
図４に示すように，粉体供給路２１から供給される中和剤の供給量を調節する制御系を構成しても良い。図４に示した例では，粉体供給路２１には，中和剤の供給量を調節する調節弁６０が介設されている。また，排ガス流路１２を通過する排ガス中の塩化水素の濃度を計測する分析計６１が設けられている。また，分析計６１の分析値に基づいて調節弁６０の開度をＰＩＤ調節などにより調節する制御部６２が設けられている。排ガスの中和反応処理を行う間，制御部６２は，分析計６１の分析値を監視し，その分析値がほぼゼロになるように，調節弁３４の開度を調節する。これにより，粉体供給路２１から中和剤供給路１３に供給される中和剤の供給量が増減され，排ガス中の塩化水素の濃度がほぼゼロになるようにフィードバック制御される。このようにすれば，中和剤の使用量を最低限に抑制しながら，排ガス中の塩化水素を確実に除去でき，中和剤に要するコストをさらに削減できる。同様にして，集塵装置４から排出された排ガス中の硫黄酸化物の濃度がゼロになるように中和剤の供給量を制御する制御系を構成しても良い。
【００３５】
また，中和剤の平均粒径を，排ガス中の酸性成分の濃度等に応じて調節できるようにしても良い。例えば，分級機３３において風力を用いた分級を行う場合，分級に用いる気流の流量を調節することで，分級の基準となる粒径を調節できる。排ガス中の酸性成分の濃度が高い場合は，気流の流量を少なくすることで，中和剤の平均粒径を小さくし，排ガス中の酸性成分の濃度が低い場合は，気流の流量を多くすることで，中和剤の平均粒径を大きくしても良い。
【００３６】
例えば図５に示すように，分岐路１２ａに流量調節弁７０を介設して，また，排ガス流路１２を通過する排ガス中の塩化水素の濃度を計測する分析計６１，分析計６１の分析値に基づいて流量調節弁７０の開度をＰＩＤ調節などにより調節する制御部６２を設けても良い。制御部６２は，排ガスの中和反応処理を行う間，分析計６１の分析値を監視し，その分析値がほぼゼロになるように，流量調節弁７０の開度を調節する。これにより，分級機３３内の気流の流量が増減され，粉体供給路２１から中和剤供給路１３に供給される中和剤の平均粒径が調節され，排ガス中の塩化水素の濃度がほぼゼロになるようにフィードバック制御される。このようにしても，排ガス中の塩化水素を確実に除去できる。同様にして，集塵装置４から排出された排ガス中の硫黄酸化物の濃度がゼロになるように中和剤の平均粒径を制御する制御系を構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は，廃棄物処理システム，及び，排ガス処理方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態にかかる廃棄物処理システムの説明図である。
【図２】排ガス流路と中和剤供給路の合流部と水蒸気供給路を示した説明図である。
【図３】別の実施形態にかかる水蒸気供給路を示した説明図である。
【図４】中和剤の供給量を調節可能にした別の実施形態にかかる廃棄物処理システムの説明図である。
【図５】中和剤の平均粒径を調節可能にした別の実施形態にかかる廃棄物処理システムの説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      廃棄物処理システム
２      焼却炉
４      集塵装置
１１    排ガス流路
１３    中和剤供給路
２６    水蒸気供給路
【図１】
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【図２】
2007098187.tif 000004
【図３】
2007098187.tif 000005
【図４】
2007098187.tif 000006
【図５】
2007098187.tif 000007