(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉と焼却炉から排出される排煙中の浮遊微粒子を捕捉する浮遊微粒子捕捉装置とからなり、焼却炉は、送風または送風とともに燃料を供給する燃焼口と、燃焼排ガスを炉外に放出する排煙口とを有し、浮遊微粒子捕捉装置は、粒子捕捉用液体を貯溜した密閉可能な容器と、吐出口が密閉可能な容器に開口する微粒子捕捉管と、密閉可能な容器に貯溜された粒子捕捉用液体を加圧する加圧ポンプと、該加圧ポンプで加圧された圧力流体を微粒子捕捉管に噴射する噴射ノズルと、微粒子捕捉管と噴射ノズルとの間に形成された吸引室とを備えたジェットポンプを有し、該ジェットポンプの吸引室を焼却炉の排煙口と連通させ、噴射ノズルと微粒子捕捉管との間に外気吸引口を設けるとともに、密閉可能な容器の上部空間を燃焼口に連結させたことを特徴とする焼却炉における排煙処理装置。
【請求項２】
微粒子捕捉管の吐出口から密閉可能な容器の上部空間を介して燃焼口に至る送風路中に密閉可能な容器の内圧調節手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の焼却炉における排煙処理装置。
【請求項３】
ジェットポンプが、噴射ノズルの前方に保護管を設け、加圧された流体を噴射ノズルから保護管内に噴射して保護管内に負圧を形成し、当該保護管内に形成された負圧で空気を吸引して保護管内の流体を混気ジェット流にし、該混気ジェットジェット流を保護管から微粒子捕捉管に噴射して微粒子捕捉管内に負圧を形成する混気式ジェットポンプにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の焼却炉における排煙処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば焼却炉から放出される排煙中のミスト状の浮遊微粒子を捕捉する排煙処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉の煙は、焼却物が加熱や燃焼によりミスト状の微粒子として蒸散し、排気に混在したものであって、焼却物が合成樹脂等を含む場合、このミストの中には合成樹脂が加熱分解により、例えばダイオキシン等の有害物質の微粒子が多量に含まれる。
【０００３】
このような焼却炉からの排煙中に含まれるダイオキシン等の有害物質の微粒子を捕捉する場合、例えば実開平１−６９６１８号の第１４図にも示されているようなフィルタ（所謂バグフィルタ）で濾過する濾過集塵装置が知られている。
【０００４】
ところがこのバグフィルタ式の濾過集塵装置では、集塵率は高いものの、圧力損失が例えば１００〜２００mmＡｑと大きいうえ、捕捉できる粒度が一般的なものでは２０〜 0.1μであり、特に 0.1μ以下の極微小なミスト状の粒子を捕捉する場合には装置が大型で、イニシャルコスト並びにランニングコストの高い電気集塵装置を用いなくては成らないと言う問題があった。
【０００５】
そこで、特開平３−２３２５１４号の第２図に示すようなイニシャルコスト並びにランニングコストの安価なシャワーリング方式の洗浄塔（所謂ジェットスクラバー）が広く用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記シャワーリング方式の洗浄塔では、極微小なミスト状の粒子を含んだ焼却炉からの排煙中に水をシャワー状に供給し、シャワーの水滴に処理気体中の極微小なミスト状の粒子を接触させて捕捉するもので、大量の水を必要とすると言う問題があった。
【０００７】
更に、シャワー状に供給された水により排煙中の極微小なミスト状の粒子を接触させて捕捉する場合、特開平３−２３２５１４号の所謂ジェットスクラバーでは、シャワー状に噴射された水により処理気体に流れを生じさせるので処理気体との接触効率が悪く成ってしまうと言う問題があった。
また、静止している正圧乃至は常圧の排煙の中にシャワーの水滴を供給する場合には、その水滴は排煙中の微粒子を押し退けて飛翔するために微粒子とシャワーの水滴との接触効率が低い上、シャワー状の水滴の流走により煙にシャワーの流下方向に沿う流れが生じ易い。
【０００８】
こうして処理気体にシャワーの流下方向に流れる流れが生じると、排煙中の微粒子がシャワーとともに流れる状態となり、排煙中の極微小なミスト状の粒子とシャワーの水滴との接触が良好に行われず、微粒子の捕捉効率が大幅に低下してしまうと言う問題もある。
また、焼却炉からの排煙中に含まれるダイオキシン等の有害物質の発生は、燃焼温度が８００℃以下の時に発生し易いことから、燃焼温度は比較的高く設定される。
【０００９】
この燃焼温度を高くするために燃焼口にブロアー等の送風装置を設け、この送風装置からの送風で炉内の燃焼を促進し、その燃焼温度を高く維持するようになっており、かかる送風装置のために焼却炉も大型化してしまう。
しかも、送風装置のモータ等の駆動に要する電力消費も大きく、その分ランニングコストも高くなってしまうだけでなく制御の手間もかかってしまう等の問題もあった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み提案されたもので、焼却炉から排出される排煙中に含まれる有害物質等発生を可及的に少なくするとともに、発生した有害物質等の極微小なミスト状の粒子の発生を余すところ無く捕捉して環境汚染を無くせるようにした焼却炉における排煙処理装置を提供できるようにするとともに、焼却炉及び排煙処理装置をコンパクトに纏められるようにすることを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかる焼却炉における排煙処理装置は、焼却炉と焼却炉から排出される排煙中の浮遊微粒子を捕捉する浮遊微粒子捕捉装置とからなり、焼却炉は、送風または送風とともに燃料を供給する燃焼口と、燃焼排ガスを炉外に放出する排煙口とを有し、浮遊微粒子捕捉装置は、粒子捕捉用液体を貯溜した密閉可能な容器と、吐出口が密閉可能な容器に開口する微粒子捕捉管と、密閉可能な容器に貯溜された粒子捕捉用液体を加圧する加圧ポンプと、該加圧ポンプで加圧された圧力流体を微粒子捕捉管に噴射する噴射ノズルと、微粒子捕捉管と噴射ノズルとの間に形成された吸引室とを備えたジェットポンプを有し、該ジェットポンプの吸引室を焼却炉の排煙口と連通させ、噴射ノズルと微粒子捕捉管との間に外気吸引口を設けるとともに、密閉可能な容器の上部空間を燃焼口に連結させたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、微粒子捕捉管の吐出口から密閉可能な容器の上部空間を介して燃焼口に至る送風路中に密閉可能な容器の内圧調節手段を設けたり、ジェットポンプが、噴射ノズルの前方に保護管を設け、加圧された流体を噴射ノズルから保護管内に噴射して保護管内に負圧を形成し、当該保護管内に形成された負圧で空気を吸引して保護管内の流体を混気ジェット流にし、該混気ジェットジェット流を保護管から微粒子捕捉管に噴射して微粒子捕捉管内に負圧を形成する混気式ジェットポンプにしたことも特徴の１つである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る焼却炉における排煙処理装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は焼却炉に付設した焼却炉と焼却炉に付設した排煙処理装置の概略の構成を示す１部切欠き正面図であって、図中、符号１は装置を全体的に示す。
【００１４】
この焼却炉２は、炉の内室を底部２ａから立ち上げた区画壁３により上部で連通する燃焼部４と煙道部５とに区画され、燃焼部４の中間高さ位置にはロストル６が設けられており、ロストル６の下方には燃焼用バーナの火口部を臨ませた燃焼口７が設けてある。
【００１５】
そして、ロストル６の上部の燃焼部側壁２ｂには焼却物投入口８が、ロストル６の下部の燃焼部側壁４ａには灰掻き出し口９が夫々開口させてある。
また、煙道部５の上壁２ｃ部分には排煙口１０が形成されており、この排煙口１０は後述する浮遊微粒子捕捉装置１１に煙を供給する吸引管１２が連結され、煙道部側壁２ｄには沈降物掻き出し口１３が設けてある。
【００１６】
これら焼却物投入口８、灰掻き出し口９、沈降物掻き出し口１３は夫々蓋板  １４で閉塞されるようになっている。
上記浮遊微粒子捕捉装置１１は、水１５を貯留した略直方体の密閉形の貯溜容器１６と、貯溜容器１６内の水１５を吸水口１７から吸引して加圧する加圧ポンプ１８と、加圧ポンプ１８で加圧された水１５を噴射して負圧を形成する負圧形成手段１９とを備えて構成されている。
【００１７】
上記負圧形成手段１９は、噴射ノズル２０の前方に直管状の微粒子捕捉管２１を形成してなり、噴射ノズル２０と微粒子捕捉管２１の噴射ノズル２０側端部との間には吸引室２２が形成されている。
この吸引室２２には排煙吸引口２３と外気吸引口２４とが形成されており、排煙吸引口２３は吸引管１２で焼却炉２の排煙口１０に連通させてあり、外気吸引口２４には吸引される外気の量を制御する調節弁２５が設けられている。
【００１８】
また、貯溜容器１６の上壁１６ａには貯溜容器１６の内圧調節手段２６と有蓋円筒状の遠心分離部２７とが設けられており、遠心分離部２７の側壁２７ａに微粒子捕捉管２１の吐出口２８が接線状に開口させてある。
【００１９】
内圧調節手段２６は、貯溜容器１６の上壁１６ａに形成されたリリーフ孔２９をスプリング３０でボール状の弁体３１で閉塞に付勢して構成されており、弁体３１を開けてリリーフ孔２９から放出される調圧用気体は放出口３２から外部に放出される。
また、密閉形の貯溜容器１６に貯溜された水１５の液面上には空間部分（上部空間）３３が形成されており、この空間部分３３は焼却炉２の燃焼口７に送風路３４で連結されている。
【００２０】
この送風路３４にはその燃焼口７寄り部分に燃料装置３５からの燃料が注入されて混合されてから燃焼口７に供給されるようになっている。
上述のように焼却炉２と浮遊微粒子捕捉装置１１とは吸引管１２及び送風路３４とで連結されて焼却炉２からの排煙がリサイクルされて直接外部には漏れないクローズドシステムの排煙処理方式になっている。
【００２１】
上記のように構成された焼却炉における排煙処理装置１の作動を次に説明する。
先ず、加圧ポンプ１８を駆動して貯溜容器１６内の水を加圧して噴射ノズル２０に供給し、噴射ノズル２０から微粒子捕捉管２１に直線状に噴射させる。
微粒子捕捉管２１に噴射された高圧の流体は複数の粒状（霧滴）となって飛翔する時、飛翔するジェット流３６の水の粒子とその周囲の静止しようとする気体との間にベルヌーイの定理の速度差による負圧を生じるとともに、微粒子捕捉管を飛翔するジェット流３６の水の粒子の前面部分は空気を圧縮しながら流走する。
【００２２】
そして、このジェット流３６の水の粒子がその周囲に負圧を形成し、その粒子の前面部分では空気を圧縮しながら微粒子捕捉管２１を飛翔して流走して徐々に広がってゆき、これが微粒子捕捉管２１内一杯に広がった状態になる。
【００２３】
ジェット流３６の水の粒子が微粒子捕捉管２１内一杯に広がった状態になると、粒子の周囲の負圧同士が融合し、この融合された負圧と、粒子の前面部分の圧縮された空気同士が合一されたものとの相乗作用により、恰も微粒子捕捉管の吐出口２８側に向かって作用する連続状のピストンＰのような作用をし、微粒子捕捉管２１の噴射ノズル２０の近傍には高圧で多量の負圧が形成される。
【００２４】
こうして微粒子捕捉管２１の噴射ノズル２０の近傍に形成された負圧が吸引室内２２に作用すると、吸引管１２を介して焼却炉２の排煙を排煙口１０から吸引室内２２に吸引するとともに外気吸引口２４からは調節弁２５で調量された外気が吸引室内２２に吸引される。
吸引室内２２に吸引された排煙と外気とはジェット流とともに微粒子捕捉管２１内を流走する時に負圧の強力なジェット流の周面部分からジェット流を形成する水の粒子に吸い寄せられる。従って、排煙及び外気すべてがジェット流の粒子に接触し、排煙中に含まれるダイオキシン等の有害物質や煤はジェット流を形成する水の粒子に付着して捕捉される。
【００２５】
ダイオキシン等の有害物質や煤等を捕捉したジェット流は遠心分離部２７に流入し、ここで旋回する時に固・気・液分離される。ここで固・気・液分離された固・液分は貯溜容器１６内の水１５に流下し、固体分は貯溜容器１６の底部に沈降して堆積し、気体分は貯溜容器１６の空間部分３３に流入し、空間部分３３の圧力を高める。
【００２６】
貯溜容器１６の空間部分３３の圧力が高められると、この高められた圧力で空間部分３３の空気が送風路３４を通じて焼却炉２の燃焼口７に燃料とともに供給される。
【００２７】
この時、燃焼口７に供給される空間部分３３の空気は、燃焼排ガスとともに外気吸引口２４から吸引された外気を含んでおり、この外気により焼却炉２の燃焼が促進されて焼却炉２内の温度を、合成樹脂を焼却する時にダイオキシン等の有害物質が発生し難い例えば８００℃以上に保つことができる。
また、貯溜容器１６の空間部分３３の圧力が所定値より高くなると、内圧調節手段２６の弁体３１がスプリング３０の弾性力に抗してリリーフ孔２９を開き、貯溜容器１６の空間部分３３の空気を放出するので、貯溜容器１６の空間部分３２３の圧力は常時所定値に保たれ、焼却炉２内の温度も上記の８００℃以上の安定した状態に保たれる。
【００２８】
ここで、焼却炉２の排煙口１０から放出された時にミスト状で含まれる少量の有害物質が微粒子捕捉管２１内のジェット流の水の粒子に余すところ無く捕捉されていることから、貯溜容器１６の空間部分３３の圧力が所定値に保つためにリリーフ孔２９から放出される貯溜容器１６の空間部分３３の空気がそのまま大気中に放出されても、これが為に環境汚染等を引き起こすことは無い。
【００２９】
尚、上記実施の形態では加圧ポンプ１８で加圧された貯溜容器１６内の水１５を噴射ノズル２０から微粒子捕捉管２１に直接噴射するようにしてあるが、図２に示すように、噴射ノズル２０と微粒子捕捉管２１との間に保護管３６を配設し、噴射ノズル２０と保護管３６との間に吸気口３７を形成し、噴射ノズル２０から噴射したジェット流で保護管３６に負圧を形成するとともに、この負圧で吸気口３７から吸引した空気を保護管３６のジェット流に混合して混気ジェットを形成してからこの混気ジェットを保護管３６から微粒子捕捉管２１に噴射するようにすることもできる。
【００３０】
こうした混気ジェットで微粒子捕捉管２１に負圧を形成して排煙を吸引室内２２に吸引する場合には、混気ジェット流に含まれる気泡が混気ジェット流と微粒子捕捉管２１の内面との間の摩擦を軽減するので、微粒子捕捉管２１内を流走する混気ジェット流の流勢の低下を防止して強力な負圧を形成できる。
【００３１】
また、図３に示すように加圧ポンプ１８で加圧された貯溜容器１６内の水１５を噴射する噴射ノズル２０を大径の微粒子捕捉管２１に対向させて複数設け、複数の噴射ノズル２０からジェット流を微粒子捕捉管２１に均等に噴射させるようにすると、ジェット流が微粒子捕捉管２１内一杯に広がる位置が噴射ノズル１０側に近づき、微粒子捕捉管２１の管長を短縮できるので装置の小型化を図ることができる。
【００３２】
更に、上記図３に示す複数の噴射ノズル２０の前方に夫々保護管３６を設けて混気ジェットを形成し、この混気ジェットを微粒子捕捉管２１に噴射するようにすることもできる（図４参照）。
【００３３】
この場合、微粒子捕捉管２１は図５に示すように各保護管３６に対応させた複数本で形成することもできるのは勿論のことである。
加えて、上記実施の形態では吸引室内２２に外気吸引口２４を形成するようにしてあるが、図２、図４、図５に示すように吸気口３７で外気を吸引し、保護管３６内で混気ジェットを形成する場合には吸引室内２２に形成される外気吸引口２４は吸気口３７に兼用させることができるのは勿論のことである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る焼却炉における排煙処理装置は以上に説明したように、吐出口が密閉可能な容器に開口する微粒子捕捉管に噴射されたジェット流で負圧を形成し、この負圧で焼却炉から排出される排煙を吸引し、微粒子捕捉管を流走するジェット流に吸引した排煙を接触させてその中に浮遊する微粒子を捕捉するとともに、微粒子を捕捉したジェット流は再び加圧ポンプで加圧しリサイクルできるようにしてあるので、従来のシャワーリング方式のように大量の水を必要とせずそのランニングコストを大幅に低減することができるという利点がある。
【００３５】
しかも、ジェット流で発生させた負圧で浮遊微粒子を含んだ排煙を吸引するので、吸引された排煙中の微粒子は余すところなく水滴として流走するジェット流のに接触して捕捉されるので、従来のジェットスクラバー式のものに比べて微粒子の捕捉効率を格段に向上させることができる利点もある。
【００３６】
また、ジェット流で発生させた負圧で排煙を吸引する一方、吐出口から吐出される排煙及び外気吸引口から吸引された外気により高くなった密閉可能な容器内の内圧を利用して焼却炉の燃焼口に送風するようにしてあるので、従来のようにように焼却炉の燃焼口に付設される送風装置を無くすことができる。
これにより、装置全体を小型にできるとともに、送風装置の駆動やその制御装置に要する費用や手間を無くせてイニシャルコストやランニングコストを更に低減させることができるという利点もある。
【００３７】
更に、微粒子捕捉管の吐出口から密閉可能な容器の上部空間を介して燃焼口に至る送風路中に密閉可能な容器の内圧調節手段を設けたものでは、この内圧調節手段で密閉可能な容器の内圧を調節するだけで燃焼口への送風量を簡単に調節でき、燃焼温度も有害物質の発生し難い温度に設定でき、有害物質の発生を可及的防止して環境汚染を防止することができる利点もある。
【００３８】
ジェットポンプを混気式ジェットポンプにしたものでは、保護管から微粒子捕捉管に噴射された混気ジェット流が微粒子捕捉管を流走する時、そのジェット流に含まれる気泡が混気ジェット流と微粒子捕捉管の内面との間の摩擦を軽減して混気ジェット流の流勢の低下を防止するので、混気ジェット流はその流勢を強い状態に維持でき強力な負圧を形成することができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】は焼却炉に付設した浮遊微粒子捕捉装置の概略の構成を示す１部切欠き側面図である。
【図２】はジェットポンプを混気式ジェットポンプにした場合の当該部分の縦断側面図である。
【図３】は複数の噴射ノズルでジェットポンプを形成した場合の当該部分の縦断側面図である。
【図４】は複数の噴射ノズルの前方に保護管を形成して混気ジェットポンプを形成した場合の当該部分の縦断側面図である。
【図５】は複数の噴射ノズルの前方に保護管を形成して混気ジェットポンプを形成するとともに、保護管の夫々に微粒子捕捉管を形成した場合の当該部分の縦断側面図である。
【符号の説明】
１・・・排煙処理装置
２・・・焼却炉
７・・・燃焼口
１０・・・排煙口
１１・・・浮遊微粒子捕捉装置
１５・・・粒子捕捉用液体（水）
１６・・・密閉可能な容器
１８・・・加圧ポンプ
２０・・・噴射ノズル
２１・・・微粒子捕捉管
２２・・・吸引室
２４・・・外気吸引口
２８・・・吐出口
３３・・・上部空間
【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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