(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスを完全燃焼させて、その排ガスに水を噴霧して温度を低下させた後、その排ガス中に含まれるダストを集塵して大気中に放出する排ガス処理方法において、
前記集塵後の排ガスの温度，流量または圧力のいずれかを検出して、その検出値が所定値より低いもしくは少ない場合に前記完全燃焼後でかつ集塵前の排ガス中に供給する冷却用空気を増量して、前記所定値より高いもしくは多い場合にはその冷却用空気を減量または０にするとともに、前記冷却用空気の供給および水噴霧終了後でかつ集塵前の排ガスの温度を検出して、その検出値が所定値より低い場合に水噴霧量を減少または０にして、前記所定値より高い場合に水噴霧量を増加することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
排ガスを完全燃焼させて、その排ガス中に含まれるダストを集塵した後、大気中に放出する排ガス処理装置において、
（ａ）前記排ガスを完全燃焼させる燃焼室と、
（ｂ）この燃焼室の下流側に配され、水を噴霧させて排ガスの温度を低下させる減温室と、
（ｃ）この減温室の下流側に配され、前記ダストを集塵する集塵室と、
（ｄ）この集塵室の下流側に配され、排ガスを大気中に放出する煙突と、
（ｅ）前記燃焼室の下流側で、かつ集塵室の上流側に冷却用空気を供給する冷却用空気供給手段と、
（ｆ）この冷却用空気供給手段の下流側で、かつ前記減温室の下流側で、かつ集塵室の上流側を流通する排ガス温度を検出して、その検出値が所定値より低い場合に水噴霧量を減少または０にして、前記所定値より高い場合に水噴霧量を増加させるように前記減温室に供給する水噴霧量を調整する水噴霧量制御手段と、
（ｇ）前記集塵室の下流側を流通する排ガスの温度，流量または圧力のいずれかを検出して、その検出値が所定値より低いもしくは少ない場合に前記完全燃焼後でかつ集塵前の排ガス中に供給する冷却用空気を増量して、前記所定値より高いもしくは多い場合にはその冷却用空気を減量または０にするように前記冷却用空気の供給量を調整する冷却用空気制御手段と
を備えることを特徴とする排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉から排出された焼却灰，飛灰の溶融等により発生する排ガスを大気中に放出可能な状態に処理する排ガス処理装置および排ガス処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみなどの焼却炉から排出される焼却残渣や飛灰等の減容化および無害化を図るため、焼却残渣等の溶融固化処理方法が注目されている。この焼却残渣は、溶融固化することにより容積が１／２〜１／３に減少するとともに、重金属等の有害物質の溶出防止や溶融スラグの再利用、最終埋立処分場の延命等が可能になるからである。
【０００３】
前述の焼却残渣等の溶融固化処理方法としては、プラズマアーク炉，アーク炉や電気抵抗炉等を用いて電気エネルギーによって溶融固化する方法と、表面溶融炉，旋回溶融炉やコークスベッド炉等を用いて燃料の燃焼エネルギーによって溶融固化する方法とが多く利用されている。このうち電気エネルギーを用いる方法は、都市ごみ処理設備に発電設備が併置されている場合に、また燃焼エネルギーを用いる方法は発電設備が併置されていない場合にそれぞれ多く採用されている。
【０００４】
このような灰の溶融によって発生する排ガスは、灰溶融炉から排ガス処理装置に供給され、この排ガス処理装置により大気中に放出可能な状態に処理されて大気中に放出される。前記排ガス処理装置は、前記溶融炉から供給される排ガス中の未燃分を完全燃焼させる燃焼室と、この燃焼室にて完全燃焼された排ガスに水噴霧装置によって水噴霧させることによりおよび冷却用空気供給装置によって冷却用空気が供給されることにより排ガス温度を低下させる減温室と、この減温室にて温度低下させた排ガス中のダストを捕捉する集塵室とを備え、この集塵室を通過する排ガスが誘引通風機を通って煙突から大気中へ放出される構成にされている。
【０００５】
前記集塵室は、内部に配設される濾布により排ガス中のダストが捕捉されるように構成されているが、この濾布は集塵室内に供給される排ガス温度が２５０℃を越えると焼けてしまう。このため、集塵室に供給される排ガス温度が２００℃以下となるように、排ガス中に水または冷却用空気を供給して、その温度を低下させている。また、このように集塵室前の排ガス温度を２００℃以下に制御すれば、集塵室内でのダイオキシンの２次生成を防止できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記集塵室は通常灰溶融炉から排出される最大排ガス量に設定した大きさで設計されているため、前述のように集塵室入口側の排ガス温度のみを制御するだけでは、例えば少量の排ガスをその集塵室に供給して集塵処理を行う場合に前記集塵室内での排ガスの放熱が大きくなり、集塵室出口付近の排ガス温度が集塵室入口付近の排ガス温度に比較して大きく低下してしまう。前記排ガス中にはＳＯ３やＨＣｌなどの低温腐食成分が含有されているため、前述のように排ガスの温度が大きく低下してしまうと集塵室下流側のダクト，誘引通風機等の系統内に低温腐食を発生させてしまうという問題点がある。特に、電気エネルギーを用いる溶融炉では、その灰溶融炉に投入される灰中の可燃分量によって排ガス量が大きく変化するため、前述のような問題点が顕著に現れる。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、集塵室から排出される排ガスの温度低下を抑制して、集塵室下流側の系統内に低温腐食が発生するのを抑制する排ガス処理装置および排ガス処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、第１発明による排ガス処理方法（請求項１に係る発明）は、排ガスを完全燃焼させて、その排ガスに水を噴霧して温度を低下させた後、その排ガス中に含まれるダストを集塵して大気中に放出する排ガス処理方法において、
前記集塵後の排ガスの温度，流量または圧力のいずれかを検出して、その検出値が所定値より低いもしくは少ない場合に前記完全燃焼後でかつ集塵前の排ガス中に供給する冷却用空気を増量して、前記所定値より高いもしくは多い場合にはその冷却用空気を減量または０にするとともに、前記冷却用空気の供給および水噴霧終了後でかつ集塵前の排ガスの温度を検出して、その検出値が所定値より低い場合に水噴霧量を減少または０にして、前記所定値より高い場合に水噴霧量を増加することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、冷却用空気量および水噴霧量を制御して集塵前の排ガス温度を所定値以下に保持しつつ集塵後の排ガス温度が大きく低下するのを抑制することができるため、前記集塵後の系統内で低温腐食が発生するを抑制することができるという効果を奏する。また、被処理排ガスの供給量に関わらず、略一定量の排ガスを集塵処理することができるため、安定した運転が可能となるという効果を奏する。
【００１０】
次に、第２発明による排ガス処理装置（請求項２に係る発明）は、排ガスを完全燃焼させて、その排ガス中に含まれるダストを集塵した後、大気中に放出する排ガス処理装置において、
（ａ）前記排ガスを完全燃焼させる燃焼室と、
（ｂ）この燃焼室の下流側に配され、水を噴霧させて排ガスの温度を低下させる減温室と、
（ｃ）この減温室の下流側に配され、前記ダストを集塵する集塵室と、
（ｄ）この集塵室の下流側に配され、排ガスを大気中に放出する煙突と、
（ｅ）前記燃焼室の下流側で、かつ集塵室の上流側に冷却用空気を供給する冷却用空気供給手段と、
（ｆ）この冷却用空気供給手段の下流側で、かつ前記減温室の下流側で、かつ集塵室の上流側を流通する排ガス温度を検出して、その検出値が所定値より低い場合に水噴霧量を減少または０にして、前記所定値より高い場合に水噴霧量を増加させるように前記減温室に供給する水噴霧量を調整する水噴霧量制御手段と、
（ｇ）前記集塵室の下流側を流通する排ガスの温度，流量または圧力のいずれかを検出して、その検出値が所定値より低いもしくは少ない場合に前記完全燃焼後でかつ集塵前の排ガス中に供給する冷却用空気を増量して、前記所定値より高いもしくは多い場合にはその冷却用空気を減量または０にするように前記冷却用空気の供給量を調整する冷却用空気制御手段と
を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、燃焼室内で排ガスを完全燃焼させた後、減温室にてその排ガスの温度を低下させて集塵室に供給し、その集塵室内でダスト除去を行ってから、大気に放出するようにされており、前記集塵室の下流側を流通する排ガスの温度，流量または圧力のいずれかを検出してその検出値が所定値より低いもしくは少ない場合に前記完全燃焼後でかつ集塵前の排ガス中に供給する冷却用空気を増量して、前記所定値より高いもしくは多い場合にはその冷却用空気を減量または０にするように前記燃焼室の下流側でかつ集塵室の上流側に供給される冷却用空気の供給量が制御され、前記集塵室に供給される排ガスの温度を検出してその検出値が所定値より低い場合に水噴霧量を減少または０にして、前記所定値より高い場合に水噴霧量を増加させるように前記減温室内に供給される水噴霧量が制御される。このように、前記冷却用空気の供給量および水噴霧量を制御して、集塵室入口側の排ガス温度と集塵室出口側の排ガス温度とが制御される。
【００１２】
本発明によれば、集塵室入口側の温度を一定値以下に保持しつつ、集塵室出口側の排ガス温度が大きく低下するのが抑制されるため、前記集塵室より下流側での系統内に低温腐食が発生するのを抑制することができるという効果を奏する。また、燃焼室内に供給される排ガス量に応じて水噴霧量と冷却用空気との供給割合を調整でき、集塵室下流側の低温腐食をより確実に防止することができるという効果を奏する。
【００１３】
また、集塵室内に供給される排ガス量を略一定に保つことができる。したがって、装置全体の安定した運転が可能となるという効果を奏する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による排ガス処理方法および排ガス処理装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１には、本発明の一実施例に係る排ガス処理装置の構成を説明する概略図が示されている。
【００１６】
本実施例の排ガス処理装置１は、溶融炉２から発生する排ガスの流路上流から順に、前記溶融炉２から排出された排ガス中の未燃分を完全燃焼させる燃焼室３と、前記燃焼室３にて完全燃焼された排ガスの温度を低下させる減温室４と、この減温室４にて温度低下された排ガス中のダストを捕捉する集塵室５と、この集塵室５を通過した排ガスを吸引して煙突６から大気中へ放出させる誘引通風機７とにより構成されている。
【００１７】
前記溶融炉２においては、前工程での焼却炉（図示省略）で生成された焼却灰や飛灰などの被溶融物がホッパ２ａ内に投入され、このホッパ２ａの底部に設けられる灰供給装置２ｂにより被溶融物が溶融炉本体２ｃ内に連続的に供給される。前記溶融炉本体２ｃは、不活性ガス（窒素ガス）が供給されて還元性雰囲気に保持されており、この溶融炉本体２ｃ内に供給された被溶融物はプラズマアーク放電による発生熱により、その溶融点（１２００℃〜１３００℃）を超える１３００℃〜１５００℃の高温度まで加熱されて溶融される。こうして溶融炉本体２ｃに供給される被溶融物は順次溶融スラグとされ、スラグ水冷槽（図示省略）に溢流するように構成されている。
【００１８】
前記被溶融物の溶融時に、それら被溶融物の含有物によって一酸化炭素や水素等の未燃分が含まれる排ガスが発生し、この排ガスが溶融炉本体２ｃの炉頂部付近に形成される排ガス通路２ｄを経て、燃焼室３へ供給される。
【００１９】
前記燃焼室３の上流部には、その側面から内部に上下２段に分けて１次燃焼用空気と２次燃焼用空気とを供給する燃焼用空気供給装置８が設けられている。また、前記燃焼室３には、下流部の酸素濃度を検出して前記燃焼用空気供給装置８の１次燃焼用空気および２次燃焼用空気の供給量を調整する燃焼用空気供給量制御装置９が設けられている。
【００２０】
前記溶融炉本体２ｃ内は不活性ガス（窒素ガス）が供給されて還元性雰囲気に保持されており、燃焼室３へ供給される排ガスにはほとんど酸素が含まれていないため、前記燃焼用空気供給量制御装置９により燃焼室３の下流部の酸素濃度を検出し、その酸素濃度に応じて燃焼用空気量を調整するようにすれば、最適な燃焼用空気の供給量で排ガスを常に完全燃焼させることができる。
【００２１】
前記減温室４には、そのやや上流部に側面から内部に水を噴霧する水噴霧装置１０が設けられており、前記燃焼室３から減温室４内部に供給された排ガスに水噴霧装置１０から水を噴霧させてその温度を低下させるようにしている。この水噴霧装置１０には、前記減温室４の下流側でかつ集塵室５の上流側のガス通路内（以下、第１検出位置Ｐという）を流通する排ガスの温度を検出して水噴霧量を調整する水噴霧量制御装置（本発明における水噴霧量制御手段に相当する。）１１が接続されている。したがって、前記第１検出位置Ｐの排ガス温度が設定値（本実施例では２００℃）を越える場合は水噴霧装置１０による水噴霧量を増加させる。一方、前記第１検出位置Ｐの排ガス温度が前記設定値より低い場合は水噴霧装置１０による水噴霧量を減少させる。
【００２２】
前記集塵室５は、複数個（本実施例では３個）の除塵室５ａが並列配置されて構成されている。各除塵室５ａ内部には、複数の濾布（図示省略）が配設されており、これら濾布によって各除塵室５ａ内に供給された排ガス中のダストが除去される。通常、１つの除塵室５ａの運転を停止させて除塵室５ａ内部の清掃すなわち濾布からダストの払い落とし作業が行われ、残りの除塵室５ａにより排ガスのダスト除去作業が行われ、一定時間毎に運転を停止させる除塵室５ａが入れ換えられる。前記減温室４と集塵室５とのガス通路には、集塵室５の入口付近でダンパを介して分岐通路（バイパス通路）５ｂが設けられており、このバイパス通路５ｂは集塵室５の出口側のガス通路に連結されている。このバイパス通路５ｂは、装置の立ち上げ時や集塵室内へ供給する排ガス温度が高すぎる場合等の排ガスの退避路として用いられる。
【００２３】
また、前記減温室４−集塵室５間のガス通路の第１検出位置Ｐ上流側に冷却用空気を供給する冷却用空気供給装置１２が設けられている。この冷却用空気供給装置（本発明における冷却用空気供給手段に相当する。）１２には、前記集塵室５の出口側のガス通路（第２検出位置Ｑ）を通過する排ガスの温度を測定して前記冷却用空気量を調整する冷却用空気量制御装置（本発明における冷却用空気量制御手段に相当する。）１３が設けられている。この冷却用空気量制御装置１３によれば、前記第２検出位置Ｑの排ガス温度が設定値（本実施例では１６０℃）より低い場合は冷却用空気量を増加させる。一方、前記第２検出位置Ｑの排ガス温度が前記設定値より高い場合は冷却用空気量を減少させる。こうして、集塵室５内に供給される排ガス量を略一定にして集塵室５内での放熱を抑制する。また、第１検出位置Ｐでの排ガス温度が水噴霧量の調整により略一定に制御されているため、第２検出位置Ｑでの排ガス温度が略一定となる。
【００２４】
このように構成される排ガス処理装置１においては、溶融炉本体２ｃから排出される高温で未燃分（ＣＯやＨ２）を含む排ガスが排ガス通路を経て燃焼室３内へ供給される。この燃焼室３では、燃焼用空気供給量制御装置９によりその下流部の酸素濃度が検出されて、その酸素濃度に応じて燃焼用空気供給装置８からその上流部に約１０００℃の１次燃焼用空気および２次燃焼用空気が供給され、前記排ガス中の未燃分を完全燃焼させる。
【００２５】
前記燃焼室３から排出された排ガスは約８００℃〜９００℃を示しており、燃焼室３−減温室４間のガス通路を経て減温室４内に供給され、前記水噴霧装置１０より水が噴射されて、その温度を低下させる。前記減温室４内で減温された排ガスに前記冷却用空気供給装置１２から冷却用空気が供給され、第１検出位置Ｐでの温度が約２００℃程度にされて集塵室５内に供給される。
【００２６】
前記冷却用空気は、冷却用空気供給量制御装置１３により、前記集塵室５の出口側のガス通路（第２検出位置）を通過する排ガス温度に応じて、その供給量が調整され、除塵室５ａ内に供給される排ガス量が略一定にされる。また、前記冷却用空気が供給された排ガスの温度（第１検出位置での排ガス温度）を前記水噴霧量制御装置１１が検出し、その排ガス温度に応じて水噴霧装置１０による水噴霧量が調整されて、前記冷却用空気の供給量に関わらず集塵室５内に供給される排ガス温度が略一定とされる。
【００２７】
前記排ガスは、運転中の除塵室５ａ内に供給されてダストが除去され、その間の放熱により約１６０℃程度となって集塵室５外へ排出され、前記誘引通風機７の作用によって煙突６から大気へ放出される。
【００２８】
本実施例によれば、燃焼室３内に供給される排ガス量に応じて、水噴霧量と冷却用空気との供給割合を調整して集塵室５出口側の排ガス温度が略一定になるようにされているため、集塵室５出口側の排ガス温度を一定に保つことができるため、集塵室５より下流側での低温腐食を防止することができるという効果を奏する。また、集塵室５に供給される排ガス温度が約２００℃となるようにされているため、除塵室５ａ内の濾布を破損させる恐れが無く、ダイオキシンの２次生成を防止できるという効果を奏する。
【００２９】
また、本実施例によれば、集塵室５内に供給される排ガス量を略一定に保つことができるため、装置全体の安定した運転が可能となるという効果を奏する。
【００３０】
本実施例においては、冷却用空気供給装置１２が減温室４−集塵室５間のガス通路に設けられているが、これに限らず、燃焼室３下流側でかつ第１検出位置Ｐより上流側であれば任意の位置に設けることができる。また、前記第１検出位置Ｐも減温室４−集塵室５間のガス通路に設けられているが、これに限らず、冷却用空気供給装置の下流側で、かつ前記減温室の下流側で、かつ集塵室の上流側であれば任意の位置に設けることができる。
【００３１】
また、本実施例においては、第２検出位置Ｑの排ガス温度を検出し、その排ガス温度に応じて前記冷却用空気量制御装置１３を調整するようにされているが、これに限らず、前記第２検出位置Ｑにて排ガスの流量や圧力を検出し、それら各流量や圧力に応じてそれぞれ水噴霧量制御装置１１および冷却用空気量制御装置１３を調整することも可能である。すなわち、第２検出位置にて前記排ガスの流量が設定値より少ない場合または前記排ガスの圧力が設定値より低い場合は冷却用空気の供給を増加させ、一方前記排ガスの流量が設定値より多い場合または前記排ガスの圧力が設定値より高い場合は冷却用空気の供給量を減少させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る排ガス処理装置の構成を説明する概略図である。
【符号の説明】
１      排ガス処理装置
２      溶融炉
３      燃焼室
４      減温室
５      集塵室
６      煙突
７      誘引通風機
８      燃焼用空気供給装置
９      燃焼用空気供給量制御装置
１０      水噴霧装置
１１      水噴霧量制御装置
１２      冷却用空気供給装置
１３      冷却用空気供給量制御装置
【図１】
0004056189.tif 000002