JPH0635888B2 - ごみ焼却プラント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、都市ごみ焼却炉等の焼却炉から排出された
排ガスを処理する排ガス処理装置を備えたごみ焼却プラ
ントに関する。

〔従来の技術〕

近年、都市ごみ処理は焼却処理が主流となっている。焼
却によって排出される排ガスの中には、煤塵を始め、塩
化水素（ＨＣｌ）、硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）、窒素酸化物
（ＮＯ_Ｘ）などの有害物質が多量に含まれており、ごみ
焼却に伴う二次公害の発生を防止するために、これらの
物質を効率的且つ効果的に除去することのできる排ガス
処理装置の開発が求められる一方で、大気汚染防止対策
としてこれらの物質の排出濃度が厳しく規制されてい
る。

従来、都市ごみ焼却炉から排出された排ガスを処理する
排ガス処理装置を備えたごみ焼却プラントとしては、例
えば、第３図に示すようなものが知られている。

このごみ焼却プラントは、焼却炉１、該焼却炉１から排
出された高温の排ガスを冷却する冷却装置２、該冷却装
置２から導入された排ガスで熱交換して白煙防止用加熱
空気を排出する白煙防止用熱交換器３、熱交換された排
ガス中の酸性成分を中和反応させる反応塔５、該反応塔
５の下流側に設けられた集塵器３０、該集塵器３０から
の排ガスを還元脱硝する脱硝装置８、該脱硝装置８から
導入された排ガスと上記白煙防止用加熱空気とを混合す
る混合器１０から構成されている。

また、白煙防止用熱交換器３と集塵器３０との間には燃
焼空気用熱交換４が設けられている。更に、脱硝装置８
からの排ガスを吸引して混合器１０へ送る誘引送風機
９、混合器１０へ導入された排ガスを大気中へ放出する
煙突１１なども有する。

このごみ焼却プラントの処理フローは以下のようになっ
ている。

焼却炉１から排出された高温の排ガスは、冷却装置２で
冷却され、更に、白煙防止用熱交換器３及び燃焼空気用
熱交換器４で熱交換される。次に、反応塔５内で消石灰
などのアルカリ剤が噴霧され、排ガス中に含まれている
塩化水素などの酸性成分の有害物質は中和反応を起こ
し、その反応生成物は電気集塵器などの集塵器３０を通
過する際に煤塵と共に除去される。その後、煙道中にＮ
Ｈ_３ガスを噴霧し、その下流側に設けた脱硝装置８で還
元脱硝を行う。これにより、排ガスから窒素酸化物が除
去されて、清浄化された排ガスが、誘引送風機９で吸引
されて混合器１０へと送られる。混合器１０では、白煙
防止用熱交換器３で得た白煙防止用の加熱空気を清浄化
された排ガスと混合して、排ガスの温度を上昇させる。
このように、清浄化された排ガスを、一旦加熱した上で
煙突１１より大気に放出するようにして、白煙の発生防
止が図られている。

ところで、有害物質の規制は近年ますます強化される傾
向にあり、ダイオキシンや水銀などもその対象物質とな
ることが予想される。ダイオキシンの生成過程は明確に
は解明されていないが、３００℃前後の温度で電気集塵
器３０内で増成されることが確認されている。また、水
銀は３００℃の温度では気化状態にあるため電気集塵器
３０で捕捉することができないのが現状である。

そこで、ダイオキシンの生成を抑制し、且つ凝縮するた
め、及び水銀の気化を避けるために排ガスの温度を下げ
る（１８０℃）と共に、水銀を除去するために微粒子に
付着した水銀粒子を捕捉することのできるバグフィルタ
を集塵器として採用することが考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、排ガスの温度が低下すると、脱走装置８
の脱硝触媒の活性が低下するため、脱硝効率が大きく低
下してしまうという問題がある。例えば、排ガスの温度
が２１０℃〜２２０℃における脱硝率は約８０％である
のに対して、排ガスの温度が約１８５℃における脱硝率
は約６５％に低下してしまうのである。一方、脱硝装置
８を通過する排ガスの温度が低下すると、下流側の混合
器１０において、白煙防止用熱交換器３で得た高温の加
熱空気で排ガスの温度上昇を図っても、排ガス中の水分
率を低く抑えることができない。このため、排ガスが大
気へ放出される際に、飽和水蒸気に達して多量の水蒸
気、即ち、白煙が発生してしまうという問題点がでてく
る。

そこで、ダイオキシン及び水銀を除去し、脱硝効率の低
下及び白煙の発生を防止するためには、排ガスの温度
を、バグフィルタ通過時には低く、脱硝装置への導入時
には高くするという課題を解決することにより、脱硝効
率の向上及び白煙発生防止を図ると共に、ダイオキシン
及び水銀を除去することのできるごみ焼却プラントを提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成
されている。

即ち、この発明は、焼却炉から排出された高温の排ガス
を冷却する冷却装置、該冷却装置からの排ガスで加熱空
気を発生させる熱交換器、排ガス中の酸性成分を中和反
応させる反応塔、該反応塔の下流側に設けたバグフィル
タ、該バグフィルタからの排ガスを還元脱硝する脱硝装
置、前記バグフィルタと前記脱硝装置との間に配置した
前記加熱空気で前記排ガスを昇温する熱交換器、及び前
記脱硝装置からの排ガスと前記加熱空気とを混合する混
合器、を有するごみ焼却プラントに関する。

〔作用〕

この発明は、上記のように構成されているので、次のよ
うに作用する。即ち、この焼却炉から排出された排ガス
は、冷却装置、白煙防止用熱交換器を経て冷却され、更
に、反応塔で中和反応されてバグフィルタに導入され
る。

該バグフィルタに導入される時には、排ガスの温度はか
なり低下（１８０℃以下）しているので、ダイオキシン
の発生が抑制され、また、水銀も気化状態になっていな
いので、バグフィルタで煤塵や酸性成分の有害物質と共
に除去される。

そして、バグフィルタと脱走装置との間に設けた排ガス
昇温用熱交換器の働きで、排ガスは所定温度まで上昇
し、脱硝装置へと送り込まれる。従って、脱硝装置の触
媒の活性が高められ、脱硝率は高くなる。

一方、排ガス昇温用熱交換器で排ガスに熱量を与えた白
煙防止用加熱空気は混合器へ送られ、脱硝装置から送ら
れてきた排ガスと混合される。そして、排ガスは温度が
上昇し、排ガス中の水分率が低下するため、その排ガス
を煙突から大気へ放出した際に白煙が発生しない。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明によるごみ焼却プラン
トの実施例について説明する。

第１図はこの発明によるごみ焼却プラントの一実施例を
示す概略図である。

第１図に示すように、この発明によるごみ焼却プラント
は、焼却炉１、冷却装置２、白煙防止用熱交換器３、燃
焼空気用熱交換器４、反応塔５、バグフィルタ６、排ガ
ス昇温用熱交換器７、脱硝装置８、誘引送風機９、混合
器１０、煙突１１などから構成される。

焼却炉１は乾燥ストーカ、燃焼ストーカ、後燃焼ストー
カを有するストーカ式の焼却炉１である。

冷却装置２は、焼却炉１でごみを燃焼する時に発生する
排ガスを冷却する装置である。焼却炉１から排出される
排ガスは非常に高温（７５０℃〜９５０℃）になってい
るので、バグフィルタ６の濾布を高温による損傷から守
るために、排ガスは一旦、冷却装置２に導入されて冷却
される。

冷却装置２としては、水噴射ノズルから水を噴射するこ
とにより排ガスを冷却する、いわゆる、水噴射式ガス冷
却装置２が一般に使用されている。なお、ガス冷却装置
２の代わりに廃熱ボイラーを使用して冷却してもよく、
その場合には、排ガスは廃熱ボイラーに直接誘導され
て、水と熱交換することにより冷却される。

白煙防止用熱交換器３は、白煙防止用送風機１２から送
風された空気を排ガスで熱交換する。熱量を得た加熱空
気は排ガス昇温用熱交換器７に送り込まれる。

燃焼空気用熱交換器４は、燃焼用押込送風機１３から送
風された空気を排ガスで熱交換する。熱量を得た加熱空
気は焼却炉１に送られて、焼却炉１における燃焼効率を
向上させるために利用される。

これらの白煙防止用熱交換器３及び燃焼空気用熱交換器
４によって、排ガスは更に冷却される。

反応塔５は、消石灰〔Ｃａ（ＯＨ）_２〕粉末を相当量噴
霧して、排ガス中の酸性成分である塩化水素、硫黄酸化
物を酸アルカリの固−気反応により中和する装置であ
る。

バグフィルタ６は、反応塔５内で中和した後の反応生成
物（ＣａＣｌ_２，ＣａＳＯ_４）、煤塵などを、内蔵され
た濾布の表面によって捕捉する装置である。バグフィル
タ６に導入される排ガスの温度を約１２０〜１８０℃に
制御するために、バグフィルタ６の前方には温度検出器
が設けられていて、検出した排ガス温度を設定温度と比
較することによりガス冷却装置２の水噴射量調節バルブ
を操作して、水噴射ノズルより噴射される水の量を制御
している。このように、バグフィルタ６における排ガス
の温度は低く維持されているので、サブミクロンの微粒
子に濃縮しているダイオキシン類や水銀等の重金属類も
このバグフィルタ６で除去することができる。

なお、この温度は、バグフィルタ６の濾布材として使用
されるガラス繊維の耐熱温度（２５０〜２８０℃）をか
なり下回るので、濾布の寿命を長くすることができる。

排ガス昇温用熱交換器７は、白煙防止用熱交換器３から
導入された加熱空気（３００〜３５０℃）によって、バ
グフィルタ６から導入された排ガスの温度を所定温度、
例えば、１９０〜２２０℃まで上昇させる装置である。
排ガスの温度が上昇するのに対し、加熱空気は２２０〜
２５０℃に下がる。

脱硝装置８は窒素酸化物を除去する装置である。排ガス
は、脱硝装置８へ導入される前に脱硝装置８の入口で、
アンモニアガスがＮＨ_３／ＮＯ_Ｘで 0.4〜1.2 程度のモ
ル比で噴霧される。

アンモニアガスを伴う排ガスは、脱硝装置８の脱硝触媒
に接触し、窒素酸化物の濃度は低減される。窒素酸化物
の濃度が低減される割合、即ち、脱硝率は、排ガスの温
度が白煙防止用熱交換器３から導入された加熱空気によ
って１９０〜２２０℃に上昇しているので、約８０％と
いう高率を得ることができる。

誘引送風機９は、燃焼熱から得た蒸気でタービン駆動さ
れ、バグフィルタ６及び脱硝装置８で清浄化されたクリ
ーンガスを吸引して混合器１０へ送り出す。

混合器１０は、脱硝装置８から導入されたクリーンガス
と排ガス昇温用熱交換器７から導入された加熱空気を混
合する。

煙突１１は、混合されたガスを大気へ放出する。

次に、このごみ焼却プラントにおける処理フローについ
て説明する。

焼却炉１から排出された排ガスは、ガス冷却装置２で冷
却され、更に白煙防止用熱交換器３及び燃焼空気用熱交
換器４を通過する際に熱交換によって冷却されて反応塔
５へ送られる。反応塔５内ではアルカリ吸収剤が噴霧さ
れ、排ガス中の酸性成分である塩化水素、硫黄酸化物を
酸アルカリの固−気反応により中和する。この反応の過
程で排ガス温度は目的温度（１２０〜１８０℃）まで低
下する。その後、排ガスがバグフィルタ６を通過するこ
とにより、排ガス中の煤塵、塩化水素、硫黄酸化物が除
去されると共に、水銀も除去され、且つダイオキシンの
生成抑制と除去が行われる。清浄化された排ガス（熱量
Ｑ_Ｇ）は、下流側の脱硝装置８に導入される前に、排ガ
ス昇温用熱交換器７で白煙防止用加熱空気（熱量Ｑ）か
ら熱量（Ｑ_１）を得て、温度が上昇する（１９０〜２２
０℃）。このため、排ガス昇温用熱交換器７を通過した
後の排ガスの熱量は（Ｑ_Ｇ＋Ｑ_１）となり、一方、白煙
防止用加熱空気の熱量は（Ｑ−Ｑ_１）となる。脱硝装置
８で窒素酸化物を分解した後に、排ガス（熱量Ｑ_Ｇ＋Ｑ
_１）は、排ガス昇温用熱交換器７で熱を奪われた白煙防
止用加熱空気（熱量Ｑ−Ｑ_１）と一緒に混合器１０に混
入され、煙突１１から排出される。その時の排出熱量
は、 （Ｑ_Ｇ＋Ｑ_１）＋（Ｑ−Ｑ_１）＝Ｑ_Ｇ＋Ｑ となる。

この熱量は、排ガス昇温用熱交換器７を設けない従来の
場合の排出熱量（Ｑ_Ｇ＋Ｑ）と同一熱量である。

従って、大気中に放出される熱量の大きさは従来と変わ
らない。

次に、白煙発生防止の原理について説明する。

第２図は、温度と該温度における空気又は排ガス中に含
まれる水分との関係を示すグラフである。

Ａ点はバグフィルタ６通過後の排ガスの状態、Ｂ点は排
ガス昇温用熱交換器７で加熱された排ガスの状態、Ｃ点
は排ガス昇温用熱交換器７通過後の白煙防止用加熱空気
の状態、Ｄ点は混合器１０で白煙防止用加熱空気が混入
された排ガスの状態、Ｅ点は大気の状態である。

また、曲線Ｆは飽和水蒸気曲線Ｆを表している。

仮に、バグフィルタ６の通過後の排ガス（Ａ点）を煙突
１１から大気（Ｅ点）中に放出するとすれば、放出直後
の排ガスはＡ点とＥ点を結ぶ直線上の点の状態になる。
Ａ点とＥ点を結ぶ直線は、飽和水蒸気曲線と２点で交わ
るため、放出直後の排ガスの状態がこの２点間にある場
合には白煙が発生する。

このように、Ｅ点とを結ぶ直線が飽和水蒸気曲線Ｆと２
点で交わるような状態の排ガスを大気中に放出すれば、
白煙が発生する。

ところが、この発明におけるごみ焼却プラントは、排ガ
ス昇温用熱交換器７で加熱された白煙防止用加熱空気
（Ｃ点）と排ガス昇温用熱交換器７通過後の排ガス（Ｂ
点）を混合器１０で混合して、混合した排ガス（Ｄ点）
を大気（Ｅ点）中へ放出するようにしているので、グラ
フから明らかなように、Ｄ点とＥ点を結ぶ直線は飽和水
蒸気曲線Ｆと交わらない。従って、大気中に排ガスを放
出しても白煙を発生しない。

このように、排ガスに加熱空気を混入して、排ガスの温
度を上昇させると共に、水分含有率を低く抑えることに
より、グラフにおいてＤ点を右側かつ下側に移動させる
ことにより、Ｅ点とＤ点を結ぶ直線が飽和水蒸気曲線Ｆ
に交わらないようにすれば、白煙を防止することができ
る。

〔発明の効果〕 この発明によるごみ焼却プラントは、上記のように構成
されているので、次のような効果を有する。

白煙防止用の加熱空気の熱量を２工程即ち排ガス昇温用
熱交換器と混合器の２つに分けて排ガスに与えることが
でき、バグフィルタの下流に配置した熱交換器によって
排ガス量を変化させることなく、熱量だけを排ガスに与
えるので、脱硝装置における温度を高くすることができ
る。従って、脱硝装置の触媒の活性が高められ、高い脱
硝率を得ることができる。

また、脱硝装置に導入する直前で排ガスの温度を上昇さ
せるので、その前段階のバグフィルタでの温度は１８０
℃以下というかなり低い温度に抑えることができる。こ
のため、ダイオキシンの生成を抑制し、水銀を捕捉する
ことができるだけでなく、バグフィルタの濾布の耐熱温
度よりも排ガスの温度がかなり低いので、濾布の寿命を
長くすることができる。

更に、脱硝装置から送られてきた清浄化された排ガス
は、混合器で白煙防止用加熱空気を混入した上で煙突か
ら大気へ放出されるので、排ガスの温度は上昇し、かつ
排ガス中の水分の含有率の低下が図られ、白煙の発生を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるごみ焼却プラントの一実施例を
示す概略図、第２図は温度と該温度における空気又は排
ガス中に含まれる水分との関係を示すグラフ、及び第３
図は従来のごみ焼却プラントを示す概略図である。 １……焼却炉、２……ガス冷却装置、３……白煙防止用
熱交換器、４……燃焼空気用熱交換器、５……反応塔、
６……バグフィルタ、７……排ガス昇温用熱交換器、８
……脱硝装置、９……誘引送風機、１０……混合器、１
１……煙突、１２……白煙防止用送風機、１３……燃焼
用押込送風機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼却炉から排出された高温の排ガスを冷却
   する冷却装置、該冷却装置からの排ガスで加熱空気を発
   生させる熱交換器、排ガス中の酸性成分を中和反応させ
   る反応塔、該反応塔の下流側に設けたバグフィルタ、該
   バグフィルタからの排ガスを還元脱硝する脱硝装置、前
   記バグフィルタと前記脱硝装置との間に配置した前記加
   熱空気で前記排ガスを昇温する熱交換器、及び前記脱硝
   装置からの排ガスと前記加熱空気とを混合する混合器、
   を有するごみ焼却プラント。