(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみ焼却炉と、当該ごみ焼却炉で発生した排ガスを３００℃以下の温度で触媒に接触させ、排ガス中の窒素酸化物及びダイオキシンを処理する触媒充填塔とを備えたごみ焼却設備であって、前記触媒充填塔中に充填された触媒を随時３５０℃以上に加熱して当該触媒に吸収された油分を分解し、当該触媒の活性を回復する触媒加熱手段を設けたものにおいて、前記触媒加熱手段として、ごみ供給停止後に前記ごみ焼却炉内に継続して空気を導入し、当該空気をごみ焼却炉の余熱で加熱することにより得られる加熱ガスを、前記触媒充填塔に随時導入する加熱ガス導入管を備えたことを特徴とするごみ焼却設備。
【請求項２】
請求項１に記載のごみ焼却設備において、前記触媒充填塔から発生した脱着ガスを脱着ガス排出管を介して導入し、吸着剤に吸着させて無害化する吸着塔を備えたことを特徴とするごみ焼却設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、触媒充填塔を備えたごみ焼却設備に係り、特に、触媒充填塔内に充填された触媒の活性を随時回復するための手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、排ガス中の窒素酸化物及びダイオキシンを処理するための触媒充填塔が備えられたごみ焼却設備が知られている。一般のボイラ排ガス処理において触媒は、良好な活性を発現する３００〜４００℃の温度範囲で使用されることが多いが、ごみ焼却炉の排ガス処理では、▲１▼ダストの被毒が大きいために触媒充填塔の前段にバグフィルタを備える必要があり、バグフィルタで塩化水素やダストを除去するためには排ガス温度を１５０〜２００℃に冷却しなければならず、この温度の排ガスをシステム内で常時３００℃以上に加熱することは事実上困難であること、▲２▼触媒を３００〜４００℃で使用すると煙道空間でダイオキシンが生成されたり再生成されることなどから、通常２００〜３００℃の温度範囲で使用される。
【０００３】
ところで、燃料性状が不安定な廃棄物を燃焼するごみ焼却炉においては、時折不完全燃焼を生じて油分を含む未燃分を突出して発生する。また、燃焼が良好に行われているときにも、ダイオキシンやダイオキシン濃度の数百倍の濃度のクロロベンゼン類、クロロフェノール類及びその他の芳香族炭化水素からなる油分が火炉排ガス中に存在し、皆無になることはない。これらの油分は、沸点が３５０℃以下のものがほとんどである。
【０００４】
触媒充填塔内に充填される触媒としては、表面及び内部に微細孔を発達させ、内部表面積を大きくして高い活性が得られるようにしたものが用いられる。例えば、酸化チタン系の触媒は、数Åの微細孔が発達しており、これによって実現される大きな内部表面に脱硝用のアンモニア及び処理すべき窒素酸化物並びにダイオキシンを吸着して反応させるようになっている。したがって、２００〜３００℃の温度範囲で使用される高活性な触媒には、ダイオキシンに類似した芳香族炭化水素からなる油分も良く吸着される。
【０００５】
触媒の油分吸着量が少量である場合には、油分は触媒上で分解されてガス中に放出されるので、触媒上に蓄積されることはない。ところが、触媒の一時的な温度低下や一時的な排ガス中の油分濃度の上昇によって吸着される油分量が分解処理される油分量よりも多くなったり、あるいは分解されないタール分の吸着量が増加すると、触媒の微細孔が閉塞されたり、微細孔の表面が被膜されて触媒活性が低下し、最悪の場合には失活する。また、このように触媒上への油分の吸着量が増加すると、触媒に吸着された油分が自然発火しやすくなり、触媒を損傷させる原因にもなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のごみ焼却設備においては、触媒に吸着した油分を除去するための配慮がなされておらず、触媒寿命が短いという不都合がある。
本発明は、かかる従来技術の不都合を解決するためになされたものであって、その課題とするとことは、良好な触媒性能を長期間にわたって維持することができる触媒充填塔を備えたごみ焼却設備を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を達成するため、ごみ焼却炉と、当該ごみ焼却炉で発生した排ガスを３００℃以下の温度で触媒に接触させ、排ガス中の窒素酸化物及びダイオキシンを処理する触媒充填塔とを備えたごみ焼却設備であって、前記触媒充填塔中に充填された触媒を随時３５０℃以上に加熱して当該触媒に吸収された油分を分解し、当該触媒の活性を回復する触媒加熱手段を設けたものにおいて、前記触媒加熱手段として、ごみ供給停止後に前記ごみ焼却炉内に継続して空気を導入し、当該空気をごみ焼却炉の余熱で加熱することにより得られる加熱ガスを、前記触媒充填塔に随時導入する加熱ガス導入管を備えるという構成にした。
【０００８】
前記したように、排ガス中に含まれる油分は、沸点が３５０℃以下のものがほとんどであるので、触媒充填塔内の触媒を３５０℃以上に加熱すれば、当該触媒に吸着された油分を気化することができ、触媒表面から取り除くことができる。触媒表面から油分を取り除くと、微細孔による大面積の触媒表面が清浄化されて露出するので、触媒の活性を回復することができる。また、自然発火を起こしにくくなるので、過熱による触媒の損傷も防止される。さらに、ごみ供給停止後にごみ焼却炉内に継続して空気を導入し、当該空気をごみ焼却炉の余熱で加熱すると、燃焼排ガスに比べて格段に清浄な３５０℃以上の加熱ガスが得られる。したがって、この手段によれば、この加熱排ガスを利用することによって、他に特別な熱源を備えることなく触媒活性の回復を行うことができる。
【００１０】
なお、触媒を加熱しても触媒に吸着された油分が全て酸化されるわけではないので、触媒から脱着される油分を処理する必要がある。このための手段としては、脱着ガスを脱着ガス排出管を介して導入し、吸着剤に吸着させて無害化する吸着塔を備えるという手段をとることができる。この手段によれば、活性炭等の吸着剤に脱着ガスを吸着させるので、油分の除去効率を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に係るごみ焼却設備の実施形態例を示す。この図において、１はごみ焼却炉、２はごみ焼却炉１の排ガス温度を調節する冷却塔、３は排ガス中のダストや酸性ガスを除去するバグフィルタ、４は排ガス中の窒素酸化物やダイオキシン等を除去する触媒充填塔、５は排ガスを吸引して大気に放出するブロワ、６は活性炭等の吸着剤が充填された吸着塔、７は触媒充填等４で発生する脱着ガスを吸引して吸着塔６に導入するブロワを示している。
【００１２】
ごみ焼却炉１で発生した排ガスは、排ガス煙道１１を通って冷却塔２に導入され、廃熱回収若しくは水が噴霧されて約２００℃まで冷却される。冷却された排ガスは、バグフィルタ入口煙道１２において消石灰供給管１３より供給された塩化水素処理用の消石灰が添加され、バグフィルタ３に導入されて塩化水素等の酸性ガスとダストとが除去される。バグフィルタ３を通過した排ガスは、触媒充填塔入口煙道１４においてアンモニア供給管１５より供給されたアンモニアが添加され、触媒充填塔４において窒素酸化物の還元除去とダイオキシンの分解とが行われる。触媒充填塔４を通過した排ガスは、ブロワ５に吸引され、触媒充填塔出口煙道１６及び大気放出管１７を通って大気中に放出される。ここまでの構成は、従来より知られている都市ごみ焼却設備と何ら変わるものではない。
【００１３】
本発明の特徴とするところは、▲１▼ごみ焼却炉１の余熱にて加熱された空気を排ガス煙道１１を介して触媒充填塔４に導入し、触媒を３５０℃以上に加熱する加熱ガス導入管２１を備えたこと、▲２▼触媒充填塔４で発生する脱着ガスを脱着ガス排出管２３を介して導入し、脱着ガス中の油分を吸着除去する吸着塔６を備えたこと、▲３▼触媒の加熱処理時に排ガス煙道１１、冷却塔２、バグフィルタ入口煙道１２、バグフィルタ３を経て触媒充填塔入口煙道１４に流入するガスを触媒充填塔４を迂回して直接触媒充填塔出口煙道１６に流すバイパス煙道２２を設けたことにある。
【００１４】
ごみ焼却炉１には、図示しないごみ供給機から圧送されたごみをごみ焼却炉１内に供給するごみ供給管４１と、炉内のごみを流動化して燃焼する空気を炉内に供給する流動空気配管４２とが設けられている。ごみ供給管４１からのごみの供給を停止した後も流動空気配管４２からの流動空気の供給を継続すると、当該流動空気はごみ焼却炉１の余熱によって３５０℃以上に加熱され、燃焼排ガスよりも格段に清浄な加熱ガスが発生する。そこで、触媒充填塔入口煙道１４及び触媒充填塔出口煙道１６に備えられた開閉弁３２，３３を閉じると共にバイパス煙道２２及び加熱ガス導入管２１に備えられた開閉弁３４，３１を開くと、冷却塔２にて冷却され、バグフィルタ４を通過した加熱ガスは、バイパス煙道２２及び大気放出管１７を通って大気中に放出され、排ガス煙道１１から加熱ガス導入管２１に導入された高温の加熱ガスは、触媒充填塔４に直接導入される。
【００１５】
触媒充填塔４内の触媒は、触媒充填塔４内に導入された高温の加熱ガスによって３５０℃以上に加熱される。前記したように、触媒に吸着される油分の沸点はそのほとんどが３５０℃以下であるので、この加熱処理によって触媒に吸着された油分はそのほとんどが分解し、触媒から除去される。これによって、触媒の活性が回復され、触媒に吸着された油分の自然発火も防止される。触媒充填塔４で発生した脱着ガスは、ブロワ７によって吸引され、脱着ガス排出管２３を介して吸着塔６に導入される。吸着塔６内には活性炭等の吸着剤が充填されており、脱着ガス中の油分は当該吸着剤に吸着されて除去される。吸着処理後のガスは、ブロワ７によって吸引され、処理ガス排出管２４を介して大気放出管１７に導入される。
【００１６】
本例のごみ焼却設備は、触媒を加熱処理するための熱源としてごみ焼却炉１の余熱を利用するので、触媒加熱処理用の特別な熱源を必要とせず、構造が簡単で安価に実施できるという特徴がある。また、触媒充填塔４で発生した脱着ガスを吸着塔６に導入して吸着処理するので、脱着ガスの清浄化効果が高いという特徴もある。
【００１７】
図２に、本発明に係るごみ焼却設備の第１参考例を示す。この図において、５１は電熱式空気ヒータ、５２は電熱式空気ヒータ５１より発生した加熱空気を触媒充填塔４に導入する加熱空気導入管、５３は加熱空気導入管５２に備えられた開閉弁、５４は触媒充填塔４で発生した脱着ガスをごみ焼却炉１に導入する脱着ガス搬出管、５５は脱着ガス搬出管５４に備えられたブロワを示し、その他前出の図１と対応する部分にはそれと同一の符号が表示されている。
【００１８】
この図から明らかなように、本例のごみ焼却設備は、触媒を加熱処理するための熱源として、電熱式空気ヒータ５１を用いることを特徴とする。触媒の加熱処理に際しては、電熱式空気ヒータ５１を起動した状態で触媒充填塔入口煙道１４及び触媒充填塔出口煙道１６に備えられた開閉弁３２，３３を閉じ、加熱空気導入管５２に備えられた開閉弁５３を開く。これによって、電熱式空気ヒータ５１にて加熱された空気が加熱空気導入管５２を介して触媒充填塔４に導入され、触媒充填塔４内の触媒が３５０℃以上に加熱されて、触媒に吸着された油分が除去される。また、触媒充填塔４で発生した脱着ガスは、ブロワ５５によって吸引され、脱着ガス搬出管５４を介してごみ焼却炉１に導入され、ごみ焼却炉１で焼却されて無害化される。その他の部分については、実施形態例に係るごみ焼却設備と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００１９】
本例のごみ焼却設備は、電熱式空気ヒータ５１で発生する加熱空気により触媒を加熱処理するので、ごみ焼却炉１におけるごみの焼却処理を継続的に行いつつ随時触媒の加熱処理を行うことができるという特徴がある。また、触媒充填塔４で発生した脱着ガスをごみ焼却炉１に導入して焼却処理するので、吸着塔などの特別な脱着ガス処理装置を必要とせず、安価に実施できるという特徴もある。
【００２０】
図３に、本発明に係るごみ焼却設備の第２参考例を示す。この図において、５１は電熱式空気ヒータ、５２は電熱式空気ヒータ５１より発生した加熱空気を触媒充填塔４に導入する加熱空気導入管、５３は加熱空気導入管５２に備えられた開閉弁を示し、その他前出の図１と対応する部分にはそれと同一の符号が表示されている。
【００２１】
この図から明らかなように、本例のごみ焼却設備は、触媒を加熱処理するための熱源として電熱式空気ヒータ５１を用いると共に、脱着ガスの処理装置として吸着塔６を用いたことを特徴とする。触媒の加熱処理に際しては、電熱式空気ヒータ５１を起動した状態で触媒充填塔入口煙道１４及び触媒充填塔出口煙道１６に備えられた開閉弁３２，３３を閉じ、加熱空気導入管５２に備えられた開閉弁５３を開く。これによって、電熱式空気ヒータ５１にて加熱された空気が加熱空気導入管５２を介して触媒充填塔４に導入され、触媒充填塔４内の触媒が３５０℃以上に加熱されて、触媒に吸着された油分が除去される。また、触媒充填塔４で発生した脱着ガスは、ブロワ７によって吸引され、脱着ガス排出管２３を介して吸着塔６に導入される。そして、脱着ガス中の油分が活性炭等の吸着剤に吸着され、無害化される。その他の部分については、実施形態例に係るごみ焼却設備と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００２２】
本例のごみ焼却設備は、電熱式空気ヒータ５１で発生する加熱空気により触媒を加熱処理するので、ごみ焼却炉１におけるごみの焼却処理を継続的に行いつつ随時触媒の加熱処理を行うことができるという特徴がある。また、触媒充填塔４で発生した脱着ガスを吸着塔６に導入して吸着処理するので、脱着ガスの清浄化効果が高いという特徴もある。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、ごみ供給停止後にごみ焼却炉内に継続して空気を導入し、当該空気をごみ焼却炉の余熱で加熱することにより得られる加熱ガスを触媒充填塔に随時導入する加熱ガス導入管をごみ焼却設備に備えたので、触媒加熱処理用の特別な熱源を必要とすることなく、触媒充填塔内の触媒の活性を回復することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態例に係るごみ焼却設備のフロー図である。
【図２】  第１参考例に係るごみ焼却設備のフロー図である。
【図３】  第２参考例に係るごみ焼却設備のフロー図である。
【符号の説明】
１  ごみ焼却炉
２  冷却塔
３  バグフィルタ
４  触媒充填塔
５  ブロワ
６  吸着塔
７  ブロワ
１１  排ガス煙道
１２  バグフィルタ入口煙道
１３  消石灰供給管
１４  触媒充填塔入口煙道
１５  アンモニア供給管
１６  触媒充填塔出口煙道
１７  大気放出管
２１  加熱ガス導入管
２２  バイパス煙道
２３  脱着ガス排出管
２４  処理ガス排出管
３１，３２，３３，３４  開閉弁
４１  ごみ供給管
４２  流動空気配管
５１  電熱式空気ヒータ
５２  加熱空気導入管
５３  開閉弁
５４  脱着ガス搬出管
５５  ブロワ
【図１】
0003874454.tif 000002
【図２】
0003874454.tif 000003
【図３】
0003874454.tif 000004