JP2001276565A

JP2001276565A - 産業廃棄物焼却排ガス急冷方法及び急冷塔

Info

Publication number: JP2001276565A
Application number: JP2000096889A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Moriaki; 秀行森明
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd; Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc; Eneos Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-09
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP4673464B2

Abstract

(57)【要約】【課題】産業廃棄物を焼却して生成した排ガスを急冷
する急冷塔で起こる内部の侵食を防止する。【解決手段】排ガスを急冷塔１に下向きに導入し、急
冷塔１の内壁との熱伝導により排ガスの冷却が起こる塔
入口側第１の領域２、塔内壁との熱伝導及び冷却水によ
り冷却が起こる第２の領域５、及びスプレーノズル３か
ら噴射された冷却水により少なくとも８００℃から８０
℃の温度範囲を急冷する第３の領域４を順次通過せしめ
る。第２の領域３の内壁をＳＫ３０耐火物から構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃プラスチック、
廃油、汚泥、めっき廃液などの金属スクラップ以外の産
業廃棄物を焼却処理した排ガスを急冷処理する方法及び
急冷塔の内壁構造に関するものである。本出願人はこれ
ら産業廃棄物の処理を、「資源と素材、リサイクリング
大特集号」１９９７（１１３）、１２、第１１７７頁に
て紹介したフローで、日産約１００トン処理している。
又、BＡＳＦ型焼却炉で発生した排ガス中にダイオキシン
を発生させないよう特定温度を急冷する急冷塔を使用し
ている。

【０００２】

【従来の技術】従来の排ガス急冷塔は、縦型塔の上部か
ら導入された１１７３Ｋ（９００℃）〜１２７３Ｋ（１
０００℃）程度の排ガスを下向きに吸引し、途中に設け
られたスプレー領域で約３６０m³/hrの流量で水を噴射
し、９７３Ｋ（７００℃）から３４３Ｋ（７０℃）以下
に急冷してダイオキシンの発生を抑止している。冷却さ
れた排ガスは塔の下部からスクラバーに送って除塵し、
一方冷却水は排水処理設備に送って中和する。従来の排
ガス急冷塔の内壁はスプレー領域がカーボン煉瓦、その
上部のスプレー水が当たらない領域では耐火性骨材にア
ルミナセメントを混合した耐火キャスターが用いられて
いた。なお、焼却炉ではCr₂O₃含有耐火物が優れた性能
を示すとの報告があり（Taikabutsu ５１[４]２３７〜
２４６（１９９９））、また汎用の耐火キャスターでも
実操業上の支障は来たしていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した排ガス急冷塔
で実操業を行ない遭遇した問題は、スプレー領域直上の
耐火キャスターが１ヶ月程度で風化してしまい、耐火物
の再施工が必要になり、産業廃棄物の処理を中断せざる
を得ないことであった。一方焼却炉の耐火物寿命は数ヶ
月以上であり、またスプレー水が直接当る部分の耐火物
寿命にも問題がないために、ノズル噴射角度外で脇に反
れた少量のスプレー水と高温排ガスの競合作用による腐
食が起こっていると考えられ、従来このような現象を論
述した文献などがなかったので、本発明者らは各種耐火
・耐熱材料につき試験を行い産業廃棄物焼却操業の安定
化を実現することができた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る方法は、産
業廃棄物を焼却して発生したダストを含みかつＨＣｌ濃
度が０．３〜１．５％、ＳＯ₂濃度が０．５〜３％、Ｈ
₂Ｏ飽和濃度である排ガスを、急冷塔に下向きに導入
し、主として急冷塔の内壁との熱伝導により排ガスの冷
却が起こる塔入口側第１の領域、主として塔内壁との熱
伝導及び副次的に下記冷却水により冷却が起こる第２の
領域、及びスプレーノズルから噴射された冷却水により
少なくとも９７３Ｋ（７００℃）から３４３Ｋ（７０
℃）の温度範囲を急冷する第３の領域を順次通過せしめ
る産業廃棄物焼却排ガス急冷方法において、ＳＫ３０耐
火物、もしくはSiO₂：６５〜７５％,Al₂O₃：２５〜
３０％, Fe₂O₃：５%以下の組成を有するＳＫ３０耐火
物同等品から実質的になる第２領域を排ガスを通過せし
めることを特徴とする産業廃棄物焼却排ガス急冷方法で
あり、また本発明に係る急冷塔は、産業廃棄物を焼却し
て発生したダストを含む排ガスを、下向きに導入する入
口と、主として塔の内壁との熱伝導により冷却が起こる
塔入口側第１の領域と、主として塔内壁との熱伝導によ
り副次的に下記冷却水により冷却が起こり、排ガスと接
触する部分を、ＳＫ３０耐火物、もしくはSiO₂：６５
〜７５％,Al₂O₃：２５〜３０％, Fe₂O₃：５%以下の
組成を有するＳＫ３０耐火物同等品から実質的に構成し
た第２の領域と、スプレーノズルから噴射された冷却水
により少なくとも９７３Ｋ（７００℃）から３４３Ｋ
（７０℃）の温度範囲を急冷する第３の領域とを含んで
なるものである。以下本発明を詳しく説明する。

【０００５】本発明に係る産業廃棄物の焼却法はいわゆ
る焼却炉法に属し、本出願人の特開平１０―１８５１５
４号公報で提案した流動床は使用してもよいが、一般に
は使用しない。発生する排ガスは主としてCO,CO₂,H₂O,O
₂,N₂からなり、少量の有機物を含有するが、腐食性成分
として濃度が０．３〜１．５％のＨＣｌ、濃度が０．５
〜３％のＳＯ₂を含有している。以下、図１を参照して
第１〜３領域を説明する。

【０００６】急冷塔１を下向きに流れる排ガスは、冷却
水が全く当たらない第１の領域２では主として塔内壁１
ａとの熱交換により冷却がされ、一部は輻射冷却が起こ
る。この第１の領域２は、長さは１．５ｍ程度であり、
温度降下は少なく、１１７３Ｋ（９００℃）から１１２
３Ｋ（８５０℃）程度まであり、また侵食の問題は起こ
らないので通常の耐火キャスターを使用することができ
る。冷却ノズル３の最先端開き角度により決定される噴
射角度（α）、例えばα＝９０°の範囲内に入る第３の
領域４では冷却水と排ガスの熱交換が主となり、気―液
間伝熱以外は無視できる程度である。この領域４の長さ
は３．５ｍ程度であり、ノズル３は縦方向には３段に、
円周方向には１６個を等間隔に配列する。ここでの温度
降下は少なくとも９７３Ｋ（７００℃）から３４３Ｋ
（７０℃）の温度範囲を急速降下であり、ダイオキシン
の発生が阻止される。

【０００７】これら領域２，４の中間に位置する第２の
領域５では、冷却水が蒸発した蒸気や、噴射角度外にβ
＝約３０°の範囲で散逸するスプレー水６により排ガス
は冷却され、また排ガスは塔内壁１ａとの熱交換によっ
ても冷却される。この領域５の長さは０．８ｍ程度であ
り、ここでの温度降下は１１２３Ｋ（８５０℃）から９
７３Ｋ（７００℃）程度である。この第２の領域５にお
いて急冷塔１の内壁は原因不明であるが激しく侵食を受
ける。侵食は激しい場合は耐火構造の内部が崩壊し、通
常の場合は表面が大きく損耗する。そこで本発明者らは
鋭意検討の結果、ＪＩＳ２３０４に規定される粘土質煉
瓦であるＳＫ３０（その同等品も含む）が意外にも極め
て高い耐侵食性をもつことを見出した。ここで、同等品
とは、ＪＩＳ２３０４に規定される耐火度、カサ比重、
圧縮強度がＳＫ３０とほぼ同じであり、ＳＫ２８、３２
の規格を満足せず、さらにSiO₂=６５〜７５％,Al₂O₃
＝２５〜３０％, Fe₂O₃=５%以下の組成をもつもので
ある。また、この領域では煉瓦を固定する結合材や目地
材以外はＳＫ３０煉瓦とする。

【０００８】図２には急冷塔の全体概略構造を示す。急
冷塔３０は全体の高さが５．９ｍ程度であり、内容積が
２７ｍ³の縦型塔であって、第２の領域にはＳＫ３０煉
瓦３５を内張りしている。塔内部に冷却水を弁３２を介
して噴射するノズル３１ａ，３１ｂ，３１ｃを3段に、
かつ各段に１６個周設しており、少なくとも１０７３Ｋ
（８００℃）から３５３Ｋ（８０℃）の温度範囲で排ガ
スを急冷する。なお、かかる水冷により排ガスに含まれ
るＨＣｌ及びＳＯ₂は殆んどが水に溶解される。全噴射
ノズルからのスプレー水量は３２０〜３６０ｍ³／ｈｒ
である。かかる冷却水噴射の結果、ダストの一部とＨＣ
ｌ，Ｈ₂ＳＯ₄などを含有する処理液は底部出口３０ｂか
ら処理液溜り３１に溜まり、この処理液は苛性ソーダの
添加による中和を経て冷却水として再利用される。一
方、噴射水により３４３Ｋ（７０℃）以下に冷却された
排ガスは、主成分が水蒸気、ＣＯ₂、Ｏ₂等であり、流量
は４００〜４５０Ｎｍ³／ｈｒ、ダスト量は０．１〜
０．２ｇ／Ｎｍ³（排ガス容積）である。かかる冷却排
ガスは塔下部に設けられた排ガス出口３３から排出され
る。続いて、本発明者が実機で行なった試験の結果を説
明する。

【０００９】図３及び４には各種耐火材及び耐熱合金を
試験した状況が図解されている。試験した材料２０は
カリガラス系耐酸キャスタブル（サワーアイゼン社製品
Ｎｏ．５４ＬＷ，比較例）、耐火・耐酸キャスタブル
（日本ガイシ製品Ｅｚ３−２７００、比較例），ＳＫ
３０粘土質煉瓦(実施例)、抗火石、耐酸・耐アルカ
リキャスタブル（ヨータイ製品、ＡＳ−１００、比較
例）粘土質耐酸・耐水キャスタブル（旭ガラス製品、
ＷＰＣ−１００、比較例），ハステロイＣ（比較例）
（登録商標）、オーステナイト系ステンレス鋼（比較
例）（日本冶金製品NAS64）,SUS316（比較例）であ
り、〜はブロック（煉瓦）状のものであり、〜
は金属板（３ｔ×１０００×１０００）である。これら
の材料のうち〜は図４に示すように冷却塔内の第２
領域に配列し、〜はこれらを固定するＳＵＳ３１６
Ｌ製固定治具の表面に〜を配列した。これら材料２
０はSUS316製固定治具２３により前面を抑え、かつ耐酸
キャスター２１（サワーアイゼン社製品Ｎｏ５４ＬＷ）
内に埋め込んだ。なお２２は急冷塔本体と入口ガス道と
の接続フランジである。２ヶ月の実操業後各材料２０
〜を評価したところ次の結果が得られた。上部端面の損耗が激しく、一部に欠損が見られた。下
部は良好であった。骨材のセルベンが残っているものの、微粉部がなくな
り、損耗していた。表面がざらついていたが損耗は微少であった。損耗が激しく、内部組織も崩壊していた。表面が大きく損耗していた。表面が大きく損耗していた。試験途中で金属板を止めているボルトが脱落したので
評価できなかった。約2ヶ月で金属板よりは紙片と言わざるを得ない程度
まで腐食した。腐食による重量減は約９０％である。腐食による重量減は約２０％であった。

【００１０】この試験結果よりＳＫ３０が優れた性能を
もち、他の耐火物や耐熱鋼、耐熱合金は不良であること
が分る。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、焼
却廃ガス急冷塔の補修による中断なく産業廃棄物の焼却
を実施でき、さらにまた排ガス急冷塔の寿命が延びるな
どの、実操業上重要な利点が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法における第１〜３領域を説明する模
式図である。

【図２】本発明の一実施例に係る急冷塔の全体説明図
である。

【図３】各種供試材料を冷却塔のどの位置に配置した
かを図解する図である。

【図４】各種供試材料の配列平面図である。

【符号の説明】

１−急冷却塔２−第１の領域３−冷却ノズル４−第３の領域５−第２の領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K065 AA24 AB01 AC01 BA01 HA02 HA03 3K070 DA03 DA05 DA37 DA77 4D002 AA02 AA19 BA02 BA13 BA14 CA01 DA35 4D020 AA06 AA10 BA23 BB03 CB25 CC14 CC17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】産業廃棄物を焼却して発生したダストを
含み、かつＨＣｌ濃度が０．３〜１．５％、ＳＯ₂濃度
が０．５〜３％、Ｈ₂Ｏ飽和濃度である排ガスを、急冷
塔に下向きに導入し、主として急冷塔の内壁との熱伝導
により排ガスの冷却が起こる塔入口側第１の領域、主と
して塔内壁との熱伝導及び副次的に下記冷却水により冷
却が起こる第２の領域、及びスプレーノズルから噴射さ
れた冷却水により少なくとも９７３Ｋ（７００℃）から
３４３Ｋ（７０℃）の温度範囲を急冷する第３の領域を
順次通過せしめる産業廃棄物焼却排ガス急冷方法におい
て、ＳＫ３０耐火物、もしくはSiO₂：６５〜７５％,A
l₂O₃：２５〜３０％,Fe₂O₃：５%以下の組成を有する
ＳＫ３０耐火物同等品から実質的になる内壁を有する前
記第２領域を排ガスを通過せしめることを特徴とする産
業廃棄物焼却排ガス急冷方法。
【請求項２】産業廃棄物を焼却して発生したダストを
含む排ガスを、下向きに導入する入口と、主として塔の
内壁との熱伝導により冷却が起こる塔入口側第１の領域
と、主として塔内壁との熱伝導により副次的に下記冷却
水の一部により冷却が起こり、SK30耐火物、もしくはSi
O₂：６５〜７５％,Al₂O₃：２５〜３０％, Fe₂O₃：
５%以下の組成を有するＳＫ３０耐火物同等品から実質
的になる内壁を有する第２の領域と、スプレーノズルか
ら噴射された冷却水により少なくとも９７３Ｋ（７００
℃）から３４３Ｋ（７０℃）の温度範囲を急冷する第３
の領域とを含んでなる産業廃棄物焼却排ガス急冷塔。