JP2001276565A - 産業廃棄物焼却排ガス急冷方法及び急冷塔 - Google Patents
産業廃棄物焼却排ガス急冷方法及び急冷塔Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
式図である。
である。
かを図解する図である。
Claims (2)
- 【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。
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KR101565761B1 (ko) * | 2014-11-24 | 2015-11-04 | 오홍근 | 집진 시스템 |
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- 2000-03-31 JP JP2000096889A patent/JP4673464B2/ja not_active Expired - Fee Related
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