JP4386597B2 - 廃棄物焼却設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を焼却処理可能な燃焼部と、前記焼却処理にともなって前記燃焼部から排出される排ガスに対して、その排ガス中に含まれる有害物質を触媒により分解処理する触媒部とを有する廃棄物焼却設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に廃棄物を焼却設備（或いは溶融設備）の焼却室にて焼却処理すると、その焼却処理にともなって有害物質を含有する排ガスが排出されるため、その排ガスを触媒塔にて触媒により無害化する分解処理が行われる。
【０００３】
そして、従来、この排ガスの分解処理では、一例として図４に示すように、燃焼炉４１から排出される高温状態の排ガスｇを廃熱ボイラ４２や熱交換機（図示せず）に導入して熱回収処理した後、冷却塔４３にて排ガスｇを約２００℃以下に冷却してから、バグフィルタ装置４４により除塵処理を行う。そして、その後、その除塵処理された排ガスｇを再昇温室４５に導入し、再加熱して昇温させてから、触媒塔４６へ送り触媒による有害物質の分解処理を行っている。尚、これにはダスト等を取り除いてからの方が触媒による分解処理が好適に行われること、そして、バグフィルタ装置は約２００℃以上の高温での使用には耐え難く、また、触媒部での触媒による分解処理は２００〜３００℃の温度域にて活性であるという技術背景があるためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術によれば、触媒塔にて排ガス中に含まれる有害物質を分解処理する前に排ガスを昇温させる必要があるので、そのための熱エネルギーが必要となりエネルギー消費量が大きくなってしまう問題がある。
さらに、燃焼部から排出される高温状態の排ガスは、除塵処理されるまでに廃熱ボイラ等で比較的遅い速度にて冷却されるため、有害物質のうち殊にダイオキシン類が生成し易い温度域（約３００〜５００℃）の温度にある時間が長くなり、その際に排ガス中に含有される重金属成分が触媒となりダイオキシン類の合成（再合成）反応が生じて、ダイオキシン類が発生してしまい易い問題がある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃焼部より発生する排ガスに対し触媒部による有害物質の分解処理を行うにあたり、排ガスの昇温処理を行う必要をなくして、そのための消費エネルギーを削減することができ、しかも、大気中へ放出されるダイオキシン類の放出量を削減することができる廃棄物焼却設備を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の特徴構成は、図１及び図２に例示するごとく、廃棄物Ｗを焼却処理可能な燃焼部１と、前記焼却処理にともなって前記燃焼部１から排出される排ガスｇに対して、その排ガスｇ中に含まれる有害物質を触媒により分解処理する触媒部４とを有する廃棄物焼却設備であって、
前記燃焼部１は一次燃焼室１１と二次燃焼室１２とからなり、前記一次燃焼室１１で３００〜５００℃の温度範囲にて低酸素燃焼による前記廃棄物Ｗの燃焼処理を行い、前記二次燃焼室１２で８００〜１０００℃の温度範囲にて前記一次燃焼室１１からの排ガスｇの完全燃焼を行うように構成され、
水冷構造を備えているメッシュ状の金属フィルター２１を設けて、前記排ガスｇをその金属フィルター２１に通過させることにより、前記排ガスｇに対して、前記燃焼部１から排出される高温状態にて、除塵処理を行う高温除塵部２を設けるとともに、
前記高温除塵部２にて処理された排ガスｇに対して、水により触媒活性な温度まで急冷処理を行う冷却部３を設けて、
前記冷却部３にて処理された排ガスｇを前記触媒部４に導入して、前記分解処理を行い、且つ、
前記触媒部４にて処理した排ガスｇに対して、吸着剤により前記有害物質の吸着除去処理を行う吸着部５を設けて、前記触媒部４にて処理された排ガスを前記吸着部５に導入して、前記吸着除去処理を行うように構成してあるところにある。
【０００７】
〔作用効果〕
高温除塵部にて、排ガスに対して燃焼部から排出される高温状態にて除塵処理が行われるので、その排ガス中に含まれる重金属成分を除去することができる。よって、高温除塵部を経た排ガスが冷却されて、ダイオキシン生成（再合成）温度域（約３００〜５００℃）の温度状態になったとしても、ダイオキシン合成（再合成）反応の触媒となる重金属成分が除去されていることから、ダイオキシン類の合成反応を抑制し、ダイオキシン類の発生を防止することができる。
しかも、その高温除塵部にて処理された排ガスに対しては、冷却部にて、水による急冷処理が行われるため、排ガスがダイオキシン生成温度域にある状態を極端に短時間にして、仮に触媒となる重金属成分が排ガス中に含有されていたとしても、先述した合成反応によるダイオキシン類の発生を抑制して、ダイオキシン類が発生し難くすることができる。
さらに、その冷却部にて処理された排ガスは触媒部に導入されて触媒により分解処理されるため、前記冷却部における排ガスの冷却温度を適宜調整して、触媒部に導入される排ガスの温度が２００〜３００℃程度になるように設定しておけば、わざわざ排ガスの昇温処理をすることなく、触媒による分解反応が活性となる温度域で排ガスの分解処理を行うことができる。
【０００８】
従って、本構成によれば、触媒部による有害物質の分解処理を行うにあたり、排ガスの昇温処理を行う必要をなくして、そのための消費エネルギーを削減することができ、しかも、大気中へ放出されるダイオキシン類の放出量を削減することができるのである。
【０００９】
また、従来、排ガスを冷却処理するにあたっては、主に空気を利用した技術であるため冷却効率があまり高くないので、冷却処理を行うための処理装置（例えば冷却塔等）の容量（体積）が非常に大きくなり、設置面積やコスト等に問題があった。
しかし、本構成の冷却部の如く、水による急冷処理によれば、水の蒸発潜熱を利用することにより、上述の如く極端な短時間で排ガスの急冷を行えるのは勿論のこと、従来の冷却処理のための装置に比べて容量を１／２〜１／３にでき、コストや設置面積を低減することができる。
よって、本構成によれば、焼却設備を小型の設備にすることもでき、特に小型の焼却炉や溶融炉を用いる設備に好適である。
【００１１】
又、請求項１記載の発明の特徴構成によれば、一次燃焼室では、低酸素燃焼による廃棄物の燃焼処理が行われるため、低酸素状態でゆるやかな燃焼により廃棄物を熱分解することで、有害物質のうち殊にダイオキシン類の発生を抑制することができる。しかも、ＨＣｌやＳＯｘ等の有害成分は、ガス状ではなく塩化物や硫化物のダスト状として生成するため、高温除塵部や触媒部などの排ガス処理系にて簡便に除去することができる。
しかも、二次燃焼室では、一次燃焼室からの排ガスが高温（約８００℃以上）雰囲気下にて完全燃焼されるため、仮に一次燃焼室における燃焼処理でダイオキシン類が発生したとしても、そのダイオキシン類を分解して削減することができる。
【００１２】
従って、本構成によれば、焼却部にて発生するダイオキシン類の発生量を削減して、一層大気中にダイオキシン類が放出される虞を低減することができ、しかも、その他の有害成分についても簡便に除去し大気中への放出量を削減することができる。
【００１４】
さらに、請求項１記載の発明の特徴構成によれば、メッシュ状の金属フィルターを用いることで、高温状態（約６００℃以上）の排ガスの除塵処理を行うことができ、しかも、その金属フィルターには水冷構造を備えてあるので、高温状態の排ガスの処理に対する長期耐久性も保証することができるのである。
【００１５】
しかも、従来の除塵処理で処理装置として主に使用されているバグフィルターは、非常に細かなダストを除去するのが目的とされているため、そのろ過速度は通常１〜２ｍ／ｍｉｎと非常に遅く、処理装置が非常に大きくなるという問題があると共に、小さな焼却炉や溶融炉を用いる場合には、処理装置のコストも問題である。
これに対して、本構成によればメッシュ状の金属フィルターにより、比較的粗いダストの捕集を目的とすることで、そのろ過速度をｍ／ｓｅｃ単位にでき、しかも、金属フィルターの通過による排ガスの圧力損失を小さくすることもできる。よって、結果として、高温除塵部の処理装置自体の重量や体積を削減することができるのである。
【００１６】
従って、高温状態の排ガスの除塵処理を利便に行えると共に、焼却設備を小型の設備にすることもできる。
加えて、請求項１記載の発明の特徴構成によれば、触媒部にて処理を行った排ガスに対して、さらに吸着部にて吸着材による有害物質の吸着除去処理を行うことによって、排ガス中に含まれる有害物質を完全に取り除くことができる。
従って、大気中に有害物質が放出される虞を確実になくして、環境保全に資する廃棄物焼却設備を提供することができるのである。
【００１７】
請求項２記載の発明の特徴構成は、上記請求項１記載の特徴構成に加えて、図３に例示するごとく、前記金属フィルター２１は、そのメッシュ面２１ｂ，２１ｃが鉛直方向に対して傾斜する姿勢となるように配設してあるとともに、
前記メッシュ面２１ｂ，２１ｃの上方には、そのメッシュ面２１ｂ，２１ｃに対して圧縮空気２７を吹き付け自在なノズル２８を設けてあるところにある。
【００１８】
〔作用効果〕
金属フィルターを、そのメッシュ面が鉛直方向に対して傾斜する姿勢となるように配設するとともに、そのメッシュ面の上方には、そのメッシュ面に対して圧縮空気を吹き付け自在なノズルを設けてあるので、排ガスの金属フィルターに対する流入方向を金属フィルターの下面側のメッシュ面からその上面側のメッシュ面へ通過する方向にするとともに、金属フィルターを通過した排ガスの流出方向上に前記ノズルが位置することのないように構成することができる。
【００１９】
このように構成することで、金属フィルターに捕集されたダストを前記ノズルから圧縮空気を吹き付けて払い落とすとき、払い落とされた払い落としダストは金属フィルターの下面側から落下するので、金属フィルターを通過した流出側の排ガスに混入することがなくなる。よって、金属フィルターの除塵効率を維持しながらも、高温除塵部から流出される排ガスにダストが再混入するのを防止し、結果として、ダストが大気中に排出されるのを防止することができるのである。しかも、前記ノズルは比較的高温状態にある排ガスの流出方向上にはないので、前記ノズルが高温の排ガスに直接さらされることにより劣化するのを防止して、そのノズルの耐久性を向上させることもできる。
【００２０】
従って、簡便な設備により、高温除塵部における除塵効率を維持しながらも、有害物質が大気中に放出されるのを防止でき、しかも、かかる性能を長期間にわたって保持することができるようになる。
【００２１】
請求項３記載の発明の特徴構成は、上記請求項１又は２記載の特徴構成に加えて、前記冷却部を構成するに、前記排ガスに対して、粒子径が５０μｍ以下の水を噴霧して、その排ガスを急冷するように構成してあるところにある。
【００２２】
〔作用効果〕
水により排ガスの急冷処理を行うにあたっては、廃液が生じないように注意する必要があるため、かかる水を短時間に完全蒸発させる必要がある。
そこで、本構成の如く、粒子径が５０μｍ以下の水を噴霧することで、かかる水は速やかに完全蒸発され易く、急冷処理において廃液が発生することを確実に防止することができる。
【００２５】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
〔第１実施形態〕
図１に、本発明に係る廃棄物焼却設備の一実施形態の説明図を示す。
【００２８】
図１に示すように、前記廃棄物焼却設備は、焼却炉１とダスト除去装置２と冷却塔３と触媒塔４と吸着塔５とを備えており、当該設備では、焼却炉１で廃棄物を焼却処理するにともなって発生する排ガスｇは次のように処理される。
つまり、前記排ガスｇは焼却炉１から排出された後ダスト除去装置２に送られ、その高温状態にて除塵処理される。そして、その除塵処理された排ガスｇは、冷却塔３に送られ水により短時間で急冷された後、約２５０℃程度の温度域にて触媒塔４へ導かれる。そして、触媒塔４へ導かれた排ガスｇ中に含まれる有害物質は触媒により分解処理され、さらに、排ガスｇは吸着塔５へ送られて吸着剤により有害物質の吸着除去処理が行われる。以下、より詳細に各処理について説明する。
【００２９】
前記焼却炉１は、本発明における焼却部に相当し、当該実施形態では固定床式焼却炉であり、図１に示すように、第一燃焼室１１と第二燃焼室１２とを有し、第一燃焼室１１では主に廃棄物の燃焼処理が行われ、その第一燃焼室１１からのガス分（排ガス）は第二焼却室１２にて完全燃焼された後、排ガスｇとして前記高温除塵部２へ送られる。
【００３０】
前記第一燃焼室１１は、廃棄物投入装置１３と都市ガスバーナ１４とを備え、廃棄物投入装置１３から投入される都市ゴミ等の廃棄物Ｗを燃焼処理することができる。因みに、第一燃焼室１へは送風ファンａより一次空気１５として、前記廃棄物Ｗの燃焼に必要な理論空気量の０．２〜０．５の空気量を送風し、前記都市ガスバーナ１４により温度を保持して、廃棄物Ｗを３００〜５００℃の温度域において低酸素状態でゆるやかな燃焼により熱分解することで、有害物質のうち殊にダイオキシン類の発生を抑制するとともに、ＨＣｌやＳＯｘ等の有害成分はダスト状として生成させてダスト除去装置２など後続の排ガス処理系にて簡便に除去することができる。
そして、前記第二燃焼室１２には温度を保持するための都市ガスバーナ１６を設けてあり、第一燃焼室１１での燃焼処理にともなって生成するガス分が完全燃焼される。この完全燃焼処理は、ダイオキシン類を分解することができる程度の高温の温度域にて行われ、例えば第二燃焼室１２へ送風ファンａより二次空気１７として、前記廃棄物Ｗの燃焼に必要な理論空気量の１．０〜１．５の空気量を送風し、８００〜１０００℃の温度域で前記ガス分を２秒以上滞留させることにより、行われる。よって、仮にダイオキシン類が生成したとしても、ダイオキシン類は第二燃焼室１２にて略完全に分解されるのである。
このように焼却炉１にて焼却処理が行われ、その処理にともなって生成する排ガスｇはダスト除去装置２に導かれる。尚、前記第一燃焼室１１にて廃棄物Ｗの燃焼処理をして生成する焼却灰は、適宜、別途排出し処理される。
【００３１】
前記ダスト除去装置２は、本発明における高温除塵部に相当するものであり、導入された排ガスｇが、温度域６００〜１０００℃の温度状態にて除塵処理され、ダイオキシン類の再合成の触媒となる重金属成分、及び、ＨＣｌやＳＯｘ等のダストが除去される。ダスト除去装置２の具体的な構成は、このような高温の温度域で除塵処理できれば如何なるものでも良いが、例えば、図２（イ）に示すようにその処理空間内にて、メッシュ状の金属フィルター２１を、そのメッシュ面２１ａが略垂直姿勢にて流入する排ガスｇと交差するように配設すればよい。
前記金属フィルター２１は、図２（イ），（ロ）に示すように、立面視略ロの字状の金属製の枠部材２２に板状の金属メッシュ２３を取り付けて構成され、しかも、その枠部材２２には水冷パイプ２４を固着し、水冷パイプ２４に冷却水２５を挿通させることにより金属フィルター２１を冷却することができる水冷構造を設けてある。尚、当該実施形態では、前記冷却水２５は水冷パイプ２４を循環し金属フィルター２１との熱交換により温水２６として排出され、後述するように冷却塔３における急冷処理に利用される。
【００３２】
また、当該実施形態では前記金属メッシュ２３は、複数の金属網をその網目が千鳥状に配置されるように（つまり同じ箇所に重ならないように）重ね合わせて構成される。
因みに、前記金属網の枚数は、少なすぎると十分な除塵処理を行うことができず、多すぎると排ガスｇを通過させる際の圧力損失が大きくなると共に、装置自体の重量や容量が大きくなり、また取り扱いが煩雑となるので、５〜２０枚とすることが好ましく、またその金属網の網目の大きさについても、同様の理由から、３．５〜１５０メッシュとすることが好ましい。
【００３３】
このようにして高温状態で除塵処理された排ガスｇは、前記冷却塔３にて極端な短時間で約３００℃まで急冷処理される。よって、排ガスｇがダイオキシン生成（再合成）温度域（約３００〜５００℃）の温度状態である時間は極短時間となり、ダイオキシン類が生成 （再合成）される虞を削減することができる。 前記冷却塔３は、本発明における冷却部に相当するものであり、適宜水の蒸発潜熱を利用した形態により排ガスｇの急冷処理を行えば良く、例えば前述したダスト除去装置２から排出される温水２６を利用すれば、効率的に且つ速やかに水の蒸発による急冷処理を行える。
当該実施形態では、前記温水２６に加えて圧縮空気３１を混合し、粒子径が５０μｍ以下の微細径の水３２を冷却塔３にて排ガスｇに直接噴霧することで、一層効率的且つ速やかに急冷処理が行われるのである。
【００３４】
因みに、当該実施形態では、この水による急冷処理を行うにあたり、単に冷却処理を行うだけでなく、急冷処理後の排ガスｇ中の水分量が１０〜３０ｖｏｌ％となるように調整し、後述する触媒塔４における触媒による分解処理において触媒の活性を上昇させ、効率よく処理を行うことができるようにしてある。
【００３５】
そして、冷却塔３により３００℃まで冷却された排ガスｇは、誘引ファンｂにより触媒塔４に導かれて、処理される。尚、当該実施形態では、触媒処理にあたり触媒活性な温度域（２００〜３００℃）にて効率的に排ガスが分解処理されるように、誘引ファンｂの吸引側から大気３６を吸引して温度制御を行い、触媒塔４入りの排ガスｇの温度が約２５０℃程度になるようにしてある。
【００３６】
前記触媒塔４は本発明における触媒部に相当し、当該実施形態では、前記触媒塔４において、排ガスｇ中に含まれる主にＮＯｘ等の有害物質が脱硝触媒により分解処理され除去されるが、わずかに排ガスｇ中に含まれるダイオキシン類も脱硝触媒により除去される。
【００３７】
そして、触媒塔４により分解処理された排ガスは、さらに吸着塔５（吸着部に相当）に導かれて、例えば活性炭等の吸着剤により吸着処理され、わずかに含有するダイオキシン類やその他の有害物質が除去される。尚、当該実施形態では、かかる吸着処理をより効率良く行うために、吸着塔５に入る排ガスの温度が２００℃以下（例えば１７０℃程度）になるように送風ファンｃにより大気中の空気３７を送風して、温度制御を行っている。
【００３８】
このように本発明に係る廃棄物焼却設備よれば、焼却部から排出される排ガスに対してわざわざ昇温処理を行う必要をなくしてエネルギーの消費量を削減しながら、触媒部や吸着部における処理温度を適正な温度にして効率的に且つ確実に排ガスの無害化処理を行うことができ、しかも設備全体をコンパクトなものし、経済的を向上させることもできるのである。
【００３９】
〔第２実施形態〕
前記ダスト除去装置２において、前記金属フィルター２１は、そのメッシュ面が鉛直方向に対して傾斜する姿勢となるように配設してあるとともに、前記メッシュ面の上方には、そのメッシュ面に対して圧縮空気を吹き付け自在なノズルを設けて構成してあれば、除塵効率を維持しながらも、有害物質が大気中に放出されるのを防止でき、しかも、かかる性能を長期間にわたって保持することができるようになり、より好適である。
【００４０】
つまり、一例として図３に示すように、金属フィルター２１を傾斜姿勢で配設すれば、金属フィルター２１に捕集されたダストを前記ノズル２８から圧縮空気２７を吹き付けて払い落とすとき、払い落とされた払い落としダスト２９は金属フィルターの下面２１ｂ側から落下するので、金属フィルター２１の上面２１ｃ側を通過した清浄後の流出側の排ガスｇ' に混入することがなくなるのである。
【００４１】
〔別実施形態〕
以下に他の実施形態を説明する。
〈１〉 本発明において焼却部は、廃棄物の焼却処理可能であればその方式等は如何なるものでも良く、例えば流動床式焼却炉やロータリキルン等の回転式焼却炉やストーカ式火床を備えるストーカ炉であってもよい。
〈２〉 本発明に係る廃棄物焼却設備では、先の実施形態で説明した処理以外の処理を行っても勿論よい。また、排ガスに対して、燃焼部から排出される高温状態にて除塵処理行うことによる本発明に係る効果を損なわなければ、焼却部から高温除塵部へ導入される排ガスに対してその他の処理を行っても良い。同様の理由から高温除塵部と冷却部の間、冷却部と触媒部の間、触媒部と吸着部の間それぞれにて、排ガスに対してその他の処理を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物焼却設備の一実施形態を示す説明図
【図２】本発明における高温除塵部の一実施形態を示す説明図
【図３】本発明における高温除塵部の別実施形態を示す説明図
【図４】従来の廃棄物焼却設備を示す説明図。
【符号の説明】
ｇ，ｇ' 排ガス
１ 焼却部
２ 高温除塵部
３ 冷却部
４ 触媒部
５ 吸着部
１１ 一次燃焼室
１２ 二次燃焼室
２１ 金属フィルター
２１ａ，２１ｂ，２１ｃメッシュ面
２７ 圧縮空気
２８ ノズル
Ｗ 廃棄物

Claims (3)

1. 廃棄物を焼却処理可能な燃焼部と、前記焼却処理にともなって前記燃焼部から排出される排ガスに対して、その排ガス中に含まれる有害物質を触媒により分解処理する触媒部とを有する廃棄物焼却設備であって、
   前記燃焼部は一次燃焼室と二次燃焼室とからなり、前記一次燃焼室で３００〜５００℃の温度範囲にて低酸素燃焼による前記廃棄物の燃焼処理を行い、前記二次燃焼室で８００〜１０００℃の温度範囲にて前記一次燃焼室からの排ガスの完全燃焼を行うように構成され、
   水冷構造を備えているメッシュ状の金属フィルターを設けて、前記排ガスをその金属フィルターに通過させることにより、前記排ガスに対して、前記燃焼部から排出される高温状態にて、除塵処理を行う高温除塵部を設けるとともに、前記高温除塵部にて処理された排ガスに対して、水により触媒活性な温度まで急冷処理を行う冷却部を設けて、前記冷却部にて処理された排ガスを前記触媒部に導入して、前記分解処理を行い、且つ、
   前記触媒部にて処理した排ガスに対して、吸着剤により前記有害物質の吸着除去処理を行う吸着部を設けて、前記触媒部にて処理された排ガスを前記吸着部に導入して、前記吸着除去処理を行うように構成してある廃棄物焼却設備。
2. 前記金属フィルターは、そのメッシュ面が鉛直方向に対して傾斜する姿勢となるように配設してあるとともに、
   前記メッシュ面の上方には、そのメッシュ面に対して圧縮空気を吹き付け自在なノズルを設けてある請求項１記載の廃棄物焼却設備。
3. 前記冷却部を構成するに、前記排ガスに対して、粒子径が５０μｍ以下の水を噴霧して、その排ガスを急冷するように構成してある請求項１又は２記載の廃棄物焼却設備。

Images