液中燃焼式無機塩含有廃液焼却設備
出 口昌 男 *らの無機塩含有廃液の焼却処理は，一般の有機廃ここでとりあげる液中燃焼法とは無機塩含有廃 液焼却と異なる技術上の問題点がいくつか挙げら
液焼却後の高温燃焼ガスを直接液中に吹込み，断 れ，アルカリ塩類に起困する ① 耐火物腐食トラ
熱冷却によりその排ガスを液温まで急冷する方法 ブル ② 耐火物表面浸食に伴う，熟応力（伸び）で，300 ℃ 近辺でダイオキシンが再合成されると の発生と閉塞トラブル ③ アルカリヒュームによの考えからダイオキシン抑制の見地に立てば最良 る粉じんトラブル ④ 炉温検出用熟電対破損トラブル等が連続操業を妨げる要素となっている。のガス冷却法である。
当社は，創立 85 周年を迎えた燃焼機器の老舗
無機塩含有廃液を噴霧燃焼すれば，高 C O D 有で，燃焼に関する永い実績を基盤に，公害が社会機化合物は完全に焼却除去でき，無機塩類は溶融して炉内を流下する。溶融温度以下となれば，固 問題に成った 1970 年代に環境設備事業をスター化，閉塞し，安定操業の妨げになる。本液中燃焼 トさせ，公害防止設備のニーズ拡大において，当法は冷却缶で確実に融点以下に急冷すると同時に 時未開発の液中燃焼式無機塩含有廃液焼却処理設溶解捕集する技術で，今では液中燃焼装置はもっ 備を開発し，これらの問題と直面，改善・改良をとも一般的な無機塩含有廃液焼却装置の代名詞と 加え，今日の処理装置の技術を確立し，現在に至っている。
もなっている。
以下当社の経験をふまえ，プロセス順にその問
無機塩含有廃液とは一般の有機廃液と異なり，題点と特徴を記述する。
有機酸の塩類を含む高 C O D 有機化合物を含有し，Na 塩を主体とした廃アルカリ液のことで，これ
１．緒言

自燃性廃液

排ガス

噴霧媒体
助燃料
助燃焼器

燃焼空気

廃液
分解炉
850
〜

無機塩含有廃液

1000℃

回収液

工業用水

ベンチュリー
スクラバ ミスト
セパレータ

ミスト
セパレータ

排ガス
熱交換器

オーバーフロータンク

外気冷却回収缶（液中燃焼缶）循環水槽

希釈空気ファン

図 1 無機塩含有廃液の焼却処理フロー*

ボルカノ株式会社

Vol. 50, No. 5

取締役化工機事業部長

M.Deguchi

1２．設備の概要（図 1 参照）
本装置は，炉上部の助燃焼器にて補助燃料を燃焼させ，生成した高温の燃焼生成ガスを分解炉内へ吹き込み，その後流で廃液を微粒噴霧し，通常 850 ～ 1,000 ℃の雰囲気において水分を蒸発させ，有機物は炭素（ C ）を CO2 に，水素（ H ）は H2Oに 分 解 し， 酸 性 ガ ス SO2 は Na2SO4 に，HCl， Cl2に NaCl に中和し，完全に C O D 成分を酸化分解することを目的としている。分解炉内で生成した無機塩類はミクロンオーダの溶融ヒューム状態となり，その半量は炉壁に付着し溶融流下する。
一方，その他の分解生成物（ガス及び無機塩ヒューム）は，ディップチューブ（浸漬管）を通り，冷却缶のシール液を潜ることにより約 90 ℃ に増湿冷却され，炉壁流下溶融塩はシール液中に溶解する。
ここでは，無機塩ヒュームはほとんど捕捉されず，後流のベンチュリースクラバにて含じん気流を水滴と高速で衝突させ，粉じんを規制値以下に除去する。SOx，HCl，Cl2 等の酸性ガスは，分解炉内で完全に中和され無機塩となり，排ガス中には存在しない。
一方，冷却缶より排出される液には，分解炉内で生成した無機塩類が溶解しており，回収液として再利用されたり，工場排水として放流される。
このように，液中燃焼式廃液焼却設備は含まれる高 COD 成分（ 主に有機物 ）を完全に燃焼（ 酸化分解 ）処理し，生成する無機塩類を水溶液として回収する設備である。

表 1 無機塩の融点
無機塩
Na 2 SO 4
Na 2 CO 3
NaCl
NaBr
Na 3 PO 4
K 2 SO 4KCl
CaSO 4
MgCl 2MgSO 4

融点（ ℃ ）
8848648007551,340
1,069776
1,193712
1,450

底に堆積していくことになり，無機塩含有廃液焼却炉としては好ましくない。
当社は安全操業の目安として生成無機塩の融点+ 50 ℃ を焼却温度としているが，表中の高融点物質が含まれる場合は高温での焼却が余儀なくされ，炉材へのアルカリアタックが急激に増大し，耐火物寿命を短くする。混合物の融点は通常融点降下を起こすことが知られており，溶融に至らない場合，閉塞トラブルを引き起こすので高融点物質の混入割合には十分注意を払う必要がある。
当社では高融点（1,000 ℃ 以上）物質の混入限界を全無機塩量の約 5 ％としている。

3 . 2 耐アルカリ用れんがの選定と寿命次に重要な技術上の問題点は，無機塩類によるれんが腐食である。
廃液焼却の運転に伴いアルカリ浸食が進行していき，特に高温燃焼ガスと接触する廃液スプレヤ
廻りでの浸食が顕著である。
最も浸食の激しいところで通常 4 ～ 5 年に 1 度３．廃液の焼却（分解炉）
は局部修理を必要とするのが一般的寿命であり，3 .1 焼却温度の決定と閉塞対策その他の部所は長期耐用がある。
処理廃液は生産工程の多様性に起因した多種多アルカリ塩額によるれんが腐食は，一般的にア様の化合物となるのが一般的であり，有機廃液焼 ルカリの融液や蒸気が，れんが成分である Al2O3，却と異なる点は，焼却温度が生成される無機塩の SiO2 と反応して浸食されでいくものと言われてい融点によって決定されることである。
る。
一般的な無機塩の融点は表 1 のとおりである。
このようにアルカリ塩類によるれんが腐食は著焼却組成によって炉で生成される無機塩が異な しく，耐アルカリれんがを使用しても 4 ～ 5 年でり，またその溶融温度（融点 m.p）も異なる。
局部補修を必要とする短寿命であり，一般の有機常に炉の温度が融点以上で操業されることが重 物だけの焼却炉用れんが（標準 SK れんが）では要で，その場合，熔岩流のように液相で流下する。 数週間～数ヵ月の寿命である。したがって，常にしかし，いったん融点以下の個所が存在すると， れんが点検を怠らず，定期的なれんが補修が必要
急激に固着，固相化に至り，閉塞状態が発生，操 である。
業停止に陥る。したがって，溶融状態を維持できこのれんが寿命を延ばすには，ひとえにれんがる装置であることが重要で，炉床がある炉では炉 材質の選定と運転技術にかかっている。

2工業加熱

A . 耐アルカリ用れんがの特長（1）浸食性は，Na2CO3 が最もシビアで，Na2SO4，NaCl は高けい酸質にシビアで，含有 SiO2量との関係がある。
（2） 高温であるほど浸食，浸透が増大し，更に雰囲気中に水蒸気が存在すると浸食が促進する。
（3）炉材間では，アルミナ含有量，鉱物構成，物理特性などによって，耐アルカリ性に大きな差異を生じるが，一般的な傾向として純アルミナ，高アルミナ質は Na2O を吸収してβ - Al2O を形成するため，組織の膨化による弾性的な破壊を起こし，一方，高けい酸になるほど溶損とガラス化反応が進行しやすい。
これらを総合してアルカリ抵抗性に優れるものは，温度 900 ～ 1,200℃の範囲で，
シ リ マ ナ イ ト（sillimanite）， ム ラ イ ト（Mullite）を主とするアルミナ含有量 55～ 65 ％のもので，硬微組織のものである。
B . 運転操業面での注意事項（1）高温であるほど浸食，浸透が増大するので，炉内温度は無機塩溶融物の融点（ m.p ）以上で，かつ可能な限り低い温度で操業する。
（2）れんが表面は，温度変化によって非常にスポーリングしやすい組成となっており，特に運転開始時及び停止時の急熱・急冷によって裏面剥離が進行していく。したがって，炉内温度の変動はできるだけ避け，休転 / 運転回数は極力少なく，連続操業が好ましい。

は NH 基を有するものはアンモニア還元脱硝に示されるように NOx 還元性を有し，850 ～ 1,000℃の雰囲気において，下式により NO を効果的に N2に還元する。
* 4NO + 4NH3 + O2 = 6H2O + 4N2
当社の酸性ガス炉内中和における除去実績は
SOx：1 ppm 以下，HCl：3 ppm 以下（02 = 12 ％換算）である。

４．排ガスの冷却と塩回収（冷却缶）
分解炉から出る高温排ガスは炉壁流下溶融塩並
びに溶融ヒュームを伴い冷却缶へと導入され，ガス冷却缶のシール液を潜ることによって飽和温度まで効果的に増湿冷却され，炉壁流下溶融塩はシール液中に溶解する。
ここでの問題は，溶融塩が固着せず排出が容易な構造であることが必要で，また非常に強い腐食性を有しているため，取出し部における材質の選定である。
当社の液中燃焼缶ガス導入部にあたるディップチューブ（浸漬管）材質は，Ti（チタン）または，SUS316L 製で，缶内回収液または，工業用水を濡れ壁状に流すことにより，金属の腐食，熱歪み，塩の付着防止を図っている。したがって，濡れ壁の形成はこの個所の最も重要なポイントであり，濡れ壁量の不足は致命的な焼損トラブルにつながるので，流量低下時には緊急停止するシーケンスが組まれている。
一方，回収塩は後方のベンチュリースクラバでの除じん塩と合流し，排出されるが，排出塩濃度についても抜出配管系での結晶析出による閉塞等
3 .3 炉内での有害物質の挙動を考慮しなければならない。
廃液焼却装置を計画する上で着目すべき有害物
特別の事情がなければ，通常回収液濃度は，約質としては，NOx 成分としての N 分，SOx 成分と 10 wt％ 前後である。
しての S 分，その他酸性ガス成分としての F，Cl，その他回収液の管理は，「pH」と「C O D」である。
Br，I 等ハロゲン族が挙げられ，このうち S 分及
pH 管理については，炉内でアルカリが不足しび Cl 分を代表とするハロゲン族元素は炉内にお た場合，pH 値が 7 以下に下がり，酸性ガスによるいて各々下記のとおりアルカリ（ Na ）と反応し，缶体腐食並びに大気への酸性ガス拡散が起こるので，缶内 pH 値は若干アルカリサイド（pH 7 ～ 8.5）
* SO2 + 2Na + O2 + 1/2 O2 = Na2SO4で運転管理されている。
* 2HCl + 2Na + 1/2 O2 = 2NaCl + H2O
C O D 管理上の問題で一般的に C O D が上昇する要因としては，炉内における未燃物の発生と廃液ス排ガス中にはほとんど存在しない。
一方， N 分は一部（NOx 転換率）NOx 発生の原因 プレヤの噴霧不良に起因する液だれであるが，正となるものと， NH3 を初めとして NH2 基，もしく 常運転時当社実績では 10 ppm 以下である。

Vol. 50, No. 53

５．無機塩ヒュームの捕集（ベンチュリースクラバ） ６．ダイオキシン対応炉としての液中燃焼
無機塩類を含有する廃液を微粒噴霧（平均粒径廃棄物焼却施設から排出されるダイオキシンを100 μ以下）すると，液滴は高温燃焼ガスによっ 削減するため . 許可対象施設の構造基準及び維持て表面蒸発し，気化する。
管理基準が下記のように強化された。
し か し， 無 機 塩 類 は ミ ク ロ ン オ ー ダ の 溶 融構造基準で主なものとしては，ヒューム状態となり，冷却回収缶内のシール液中 ・ 燃焼ガスの温度が 800 ℃ 以上で 2 秒以上の滞留に一部捕捉されるが，ほとんどはシール液を潜り，時間を設けた炉の設置
後流のベンチュリースクラバにて捕集することが ・ 燃焼ガスの温度をおおむね 200 ℃ 以下に冷却で必要である。
きる冷却設備の設置
一般的な廃液焼却炉で無機塩類を焼却すると， ・ ばいじんを除去する高度の機能を有する排ガス
ミクロンオーダの無機塩ヒュームによる紫煙がた処理設備の設置 .
なびき，あたかも霧におおわれたような粉じん公 ・ 燃焼ガス温度及び排ガス中の CO 濃度の連続測害となり，操業できないことになる。
定・記録計の設置
したがって，無機塩類を含有する廃液の焼却に
維持管理基準で主なものとしてはおいては，必ず頭に入れておかなければならない ・ 排ガス中のダイオキシン濃度を処理能力別に問題である。
4 t/h 以上
0.1 ng/m3N
参考に各種粉じんの種類と粒径を図 2 に示す。
2 ～ 4 t/h
1 ng/m3N
通常，アルカリヒュームは図 2 にも示したよう
2 t/h 未満
5 ng/m3Nに 0.1 ～ 10 μの粒径分布のものである。の基準以下とする。
・ 排ガス中の CO 濃度を 100ppm 以下とする。
がうたわれている。
煙草の煙
硫酸ミスト
花 粉
ダイオキシン抑制の見地からみれば，当社の液カーボンブラック
中燃焼方式はダイオキシンが再合成される温度領
フライアッシュ
各種顔料
セメントダスト域の 300 ～ 400 ℃ を一気に通り過ぎ急冷させるこTlOとから，非常にダイオキシン対応上好ましい方式
MgOといわれている。
アルカリヒューム
小麦粉じん
技術上の問題としてはダイオキシンよりむしろウィルス
バクテリア
CO 濃度の低減であり，有機物濃度が上がることによって，有機物発熱量が増加，焼却炉における気図 2 各種粉じんの粒径化ゾーン温度の著しい低下による未然物発生の要集じん装置としては，一般的に電気集じん拳置， 因となる。
バグフィルタ，遠心力集じん装置，洗浄集じん装したがって， CO 濃度低減のため，焼却温度が置等があるが，冷却缶からの飽和水蒸気を多量に 無機塩の融点によって決定されるよりむしろ，CO含む排ガス中のヒューム除去として，洗浄集じん の発生を基準に決定される場合が増えつつある。
装置の中でも特に，高圧ベンチュリースクラバが採用されている。
７．あとがき原理は，ベンチュリー管の，のど部（スロート以上無機塩含有廃液の焼却処理について概要を部）に水を注入して水滴とし，この水滴に，高速 記述した。各種産業廃液の中でもとりわけいろい気流中の固体粒子（無機塩ヒューム）が慣性衝突 ろのノウハウが要求される分野であり，過去いろすることによって，捕捉するものである。
いろと問題点もあり，特にその点を中心とした内これによって， 0.1μ程度の固体粒子を捕集す 容にしたが，いまなお苦労が多く，本拙文がこのることができ，その後流にはデミスタ，サイクロ 分野に関係する読者諸兄に少しでも参考になればン等のミスト分離器を設置する。
幸いである。
な お， 当 社 実 績 で の ば い じ ん 量 は 30 mg/m3N
今後も当社は顧客の信頼を得るべく最善の努力（O2 = 12 ％換算）以下である。
をしていく所存である。
0.001μ0.01μ

0.1μ

スモック

1μ10μ

霧霞

100μ

1000μ

雨

粉じんの種類と粒径4工業加熱