JP2001311515A - 灰溶融炉の排ガス処理方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融炉を用いて焼却灰を処理する方法におい
て、排ガス中に有害物質が多く含まれないような処理方
法を提供する。 【解決手段】 焼却炉で燃焼させた排ガスの一部を、ボ
イラおよび減温塔を介して集塵装置に至らせる際に、集
塵装置の前段にて消石灰を噴霧してから、集塵装置にて
焼却排ガスと飛灰とに分離し、該飛灰を、焼却炉から直
接排出される主灰と混合した後、溶融炉に投入する処理
方法であって、溶融炉からの排ガスが燃焼室、減温塔、
除塵装置を順次経て、スクラバを介した後、前記焼却排
ガスと混合して脱硝触媒により処理されることを特徴と
する灰溶融炉の排ガス処理方法、並びに、排ガス処理シ
ステム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、灰溶融炉の排ガス
処理方法および処理システムに関し、さらに詳しくは、
下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物などの焼却灰及び事業
用火力発電プラント等の燃焼炉（焼却炉）から排出され
る焼却灰を、溶融炉を用いて処理する排ガス処理方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、下水汚泥、都市ごみ及び産業
廃棄物などの焼却灰（粉体無機物）は、その資源化、減
容化及び無害化を図るために、焼却炉から排出された後
に、溶融炉によって溶融され、スラグや排ガス等として
排出されている。このような溶融炉を使用して炉本体内
で焼却灰を溶融するには、ごみ焼却炉から排出された焼
却灰を乾式灰出装置より磁選器、焼却灰サイロ及び灰供
給コンベヤ等の前処理系を経て、灰供給ホッパーから炉
本体内に投入し、投入された焼却灰を溶融する。この
際、焼却炉から排出される焼却灰（主灰）には、同様に
焼却炉から排出される飛灰を、飛灰サイロや計量器を経
て混合し、灰供給コンベアから供給する。

【０００３】溶融炉内で発生した溶融スラグや溶融メタ
ルは、出滓口から出滓樋を通ってスラグ出滓装置に排出
され、スラグコンベヤを介してスラグ排出系に導かれ、
種々の利用に供される。炉本体には、例えば主電極等が
配設され、炉本体の上部には窒素ガス発生装置から窒素
ガスが送給されるようになっている。ごみ焼却炉はバグ
フィルタを介して煙突に連通され、一方、溶融炉本体内
で発生した排ガスは出滓口を経て、バグフィルタ、湿式
洗煙塔および煙突等からなる排ガス処理系に導かれよう
になっている。

【０００４】ところで、通常、灰溶融炉の排ガス中に
は、高濃度のダスト、塩化水素、硫黄酸化物や、一酸化
炭素、窒素酸化物、ダイオキシン類等の有害な有機塩素
化合物などが多く存在している。そして、溶融炉排ガス
の処理方法としては、特開平９−３３０２７号には、溶
融炉において焼却炉の焼却灰と飛灰を共に処理する焼却
溶融設備、特開平９−２７６６５１号には、塩化水素等
の有害物を排ガス中から低コストで除去する焼却灰溶融
炉の排ガス処理装置が開示されている。しかしながら、
これら従来の排ガス処理装置では、ダスト除去もしくは
それに加えての酸性ガス、窒素酸化物の対策のみであ
り、上記のような多くの有害物質を総合的に処理できる
排ガス処理は未だ提案されていない。そして、従来の溶
融炉側の排ガス処理では、洗煙排水の処理が難しいとい
う問題や、特にダイオキシン類の有害物質が放出されて
しまうという大きな問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、灰溶融炉を含む排ガス処理システムについ
て、環境問題等を十分に踏まえた、より安全で確実なシ
ステムを構築するとともに、システム全体とした場合に
は、より効率的でエネルギー的にも有利な排ガス処理方
法を開発すべく、鋭意検討した。その結果、本発明者ら
は、ダスト除去のための集塵装置（バグフィルタ、電気
集塵器等）、酸性ガス除去のためのスクラバ、一酸化炭
素、ダイオキシン分解のための燃焼室、窒素酸化物分解
のための触媒装置（反応塔や触媒担持バグ）を総合的に
組み合わせ、溶融炉からの排ガスを処理する方法によっ
て、上記問題点が解決されることを見い出した。本発明
は、かかる見地より完成されたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、焼
却炉で燃焼させた排ガスの一部を、ボイラおよび減温塔
を介して集塵装置に至らせる際に、該集塵装置の前段に
て消石灰を噴霧してから、該集塵装置にて焼却排ガスと
飛灰とに分離し、該飛灰を、焼却炉から直接排出される
焼却灰（主灰）と混合した後、溶融炉に投入する処理方
法であって、該溶融炉からの排ガスが燃焼室、減温塔、
除塵装置を順次経て、スクラバを介した後、該焼却排ガ
スと混合して脱硝触媒により処理されることを特徴とす
る灰溶融炉の排ガス処理方法を提供するものである。ま
た、本発明は、焼却炉で燃焼させた排ガスの一部を、ボ
イラおよび減温塔を介して集塵装置に至らせる際に、該
集塵装置の前段にて消石灰を噴霧してから、該集塵装置
にて焼却排ガスと飛灰とに分離し、該飛灰を、焼却炉か
ら直接排出される焼却灰（主灰）と混合した後、溶融炉
に投入する処理方法であって、該溶融炉からの排ガスが
燃焼室、減温塔、除塵装置を順次経た後、該焼却排ガス
と混合してからスクラバおよび脱硝触媒により処理され
ることを特徴とする灰溶融炉の排ガス処理方法を提供す
るものである。ここで、本発明の排ガス処理方法では、
前記スクラバより排出される洗煙排水を、前記減温塔の
いずれか１つへ噴霧する態様、あるいは、前記スクラバ
より排出される洗煙排水を、逆浸透膜に通してから前記
減温塔のいずれか１つへ噴霧する態様などが好適に挙げ
られる。

【０００７】本発明の処理方法によれば、溶融炉の後段
の効果的な位置に燃焼室を設けること等により、ダイオ
キシン類の排出を有効に防止することができる。また燃
焼室の効果として、溶融炉内を還元雰囲気にしておくこ
とができ、これによって、炉内は低酸素ガス雰囲気とな
り重金属を外に排出し易くなる。この場合、溶融炉から
排出されるガスについては、一酸化炭素濃度が高くなっ
てしまうが、後段の燃焼室によって一酸化炭素濃度を低
く抑制することができる。さらに本発明を用いれば、焼
却炉からの排ガス処理に必要とされるランニングコスト
を、低く抑えることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施の形
態に基づいて詳細に説明する。実施の形態（その１） 図１は、本発明に係る排ガス処理方法を実施するのに好
適な処理システムの一例を示す図である。本実施の形態
では、焼却炉１で燃焼させた排ガスの一部を、廃熱ボイ
ラ３および冷却用の減温塔４に導く。同じく焼却炉１か
ら排出される主灰については、そのまま溶融炉２に供給
される。上記減温塔４で冷却された排ガスは、集塵装置
であるバグフィルタ５に投入されるが、その直前にて、
消石灰が噴霧・供給される。この際、活性炭をさらに加
えることもできる。このような消石灰が噴霧された排ガ
スは、バグフィルタ５にて焼却排ガスと飛灰とに分離さ
れる。ここで、集塵装置としては、バグフィルタの他、
電気集塵器、サイクロンなどを用いることができる。そ
して、分離された飛灰成分については、焼却炉１から直
接排出される主灰と混合した後、溶融炉２に投入され
る。

【０００９】溶融炉２では、通常の焼却炉の焼却によっ
て生じた主灰、および排ガス中に残った塵などの飛灰を
混合して、通常は灰供給ホッパから投入する。ホッパの
下部にはスクリューが設けられていて、そこから灰投入
口を経て溶融炉内に供給され、炉内は窒素雰囲気になっ
ている。炉内には、主灰と飛灰とが溶けた溶融スラグ層
があり、供給された灰もその上に堆積する。溶融スラグ
の温度は、通常約１６００℃程度である。溶けた灰であ
るスラグは、出滓口から排出される。溶融炉として具体
的には、プラズマアーク式、アーク式、電気抵抗式、高
周波式等の電気式溶融炉、および、バーナ式、コークス
ベッド式等の燃料式溶融炉などが挙げられる。溶融炉
は、通常、有底円筒状に形成された炉本体を有してお
り、該炉本体下部側面には、溶融されたスラグ及び排ガ
スを抜き出す出滓口が設けられている。また、一般に溶
融炉内は内壁を定型耐火物であるレンガ等で囲ってお
り、その外側に水冷ジャケットを設けて、冷却してい
る。

【００１０】溶融炉２からの排出される排ガスは、先ず
燃焼室６を通ってから、減温塔７に送られる。燃焼室６
には、燃焼空気ファンより空気が送給され、通常は高温
のエアーを導入する方式が用いられるが、燃焼用バーナ
が設けられていても良い。この燃焼室の作用によって、
溶融炉２から生じる排ガスのうち、一酸化炭素ＣＯや、
ダイオキシン類等の物質は燃焼分解される。そして減温
塔７では、排ガスをさらに後流に送って処理できるよう
に冷却が行われる。減温塔７（冷却塔）としては、冷却
空気の吹き込みによる空冷式、冷却水の噴霧による水冷
式などの装置を用いることができる。

【００１１】減温塔７を経た排ガスは、除塵装置である
バグフィルタ８に導かれるが、その直前で消石灰や活性
炭が添加されても良い。バグフィルタ８ではダストが除
塵されて、排ガスと溶融飛灰とに分離され、溶融飛灰は
接続されている溶融飛灰処理装置等に送られる。除塵装
置としては、バグフィルタの他、除塵用サイクロン等を
用いることができる。

【００１２】本実施の形態では、バグフィルタ８を経た
排ガスはスクラバ９に供給されて、酸性ガスはこのスク
ラバ９で吸収・除去され、清浄な排ガスとなる。このス
クラバ９からは浄化の際に、洗煙排水が排出される。そ
して、浄化された排ガスは、前記減温塔４の後流に配さ
れたバグフィルタ５から排出される焼却排ガスと混合す
る。混合された排ガスは、脱硝触媒１０により脱硝処理
を行ってから系外に放出される。このように本実施の形
態によれば、溶融炉２から生じる排ガス中から、有害物
であるＣＯやダイオキシン類を極めて効果的なタイミン
グで燃焼分解させられるので、排ガスをより安全なもの
として放出することが可能となる。

【００１３】実施の形態（その２） 図２は、本発明に係る排ガス処理方法を実施するのに好
適な他の処理システムの一例を示す図である。本実施の
形態では、上記実施の形態（その１）と同様に、焼却炉
１で燃焼させた排ガスの一部を、ボイラ３および減温塔
４を介して集塵装置（バグフィルタ５等）に至らせる際
に、バグフィルタ５の前段にて消石灰を噴霧する。そし
て、バグフィルタ５にて焼却排ガスと飛灰とに分離し、
この飛灰を、焼却炉１から直接排出される主灰と混合し
て、溶融炉２に投入する。溶融炉２からの排ガスは燃焼
室６、減温塔７、除塵装置（バグフィルタ８等）を順次
経る。これら装置での作用は実施の形態（その１）と同
じである。

【００１４】本実施の形態では、除塵装置であるバグフ
ィルタ８からの排ガスについて、集塵装置（バグフィル
タ５）から排出される焼却排ガスと混合した後、スクラ
バ１１に送られる。このスクラバ１１にて、酸性ガスは
吸収・除去され、清浄な排ガスとなり、一方、浄化の際
の洗煙排水が排出される。この浄化された排ガスは、窒
素酸化物を分解するための脱硝触媒により処理される。
脱硝触媒を有する触媒装置としては、反応塔や触媒担持
バグ等を用いることができる。本実施の形態によれば、
スクラバは焼却炉からの焼却排ガス処理用のものと兼用
させることができ、効率的な処理が可能である。

【００１５】実施の形態（その３） 図３および図４は、本発明に係る排ガス処理方法を実施
するのに好適な他の処理システムの例を示す図である。
図３および図４の形態においては、実施の形態（その
１）と同様に、焼却炉１で燃焼させた排ガスの一部を、
ボイラ３および減温塔４を介して集塵装置（バグフィル
タ５等）に至らせる際に、集塵装置の前段にて消石灰を
噴霧してから、集塵装置にて焼却排ガスと飛灰とに分離
し、この飛灰を、焼却炉１から直接排出される主灰と混
合した後、溶融炉に投入する。溶融炉２からの排ガスは
燃焼室６、減温塔７、除塵装置（バグフィルタ８等）を
順次経て、スクラバ９を介した後、前記焼却排ガスと混
合して脱硝触媒により処理される。ここで本実施の形態
では、スクラバ９から排出される洗煙排水を、前段の減
温塔４もしくは７へ噴霧して、冷却水として使用する。
つまり、出てくる洗煙排水を、そのまま排出するのでは
なく、例えば減温塔等で水若しくは空気を噴霧するのに
利用する。これによって、排ガス処理を実施する際に発
生する排水の量を減少させ、システムとした場合の無排
水化に近づけることができる。

【００１６】一方、本実施の形態においては、系内に水
銀（Ｈｇ）が濃縮される可能性があるため、溶融炉の排
ガス処理で水銀を系外に排出する手段（活性炭噴霧、排
水からの水銀除去）が必要となる。一般に、鉛やカドミ
ウムなどと異なり、水銀はバグフィルタ等では回収でき
ずに、溶融炉内で飛散してしまう。このような水銀は沸
点が低く、溶融飛灰への吸着能が非常に低いので、例え
ば活性炭等を途中に用いなければ、実質的に回収するこ
とが困難である。よって、実施の形態（その１）のシス
テムに加えて洗煙排水を利用する場合には、運転の継続
と共に、系内部に水銀が蓄積（濃縮）してしまうことが
無いように、水銀を系外に除去することが必要である。
したがって、図３の形態のように洗煙排水を戻す場合に
は、活性炭を除塵装置（バグフィルタ８等）の前段で添
加することが必要となる。消石灰は、必要に応じて添加
することができる。

【００１７】また、図３のシステムは、洗煙排水をその
まま冷却剤として利用する態様であるが、図４のシステ
ムのように、洗煙排水を逆浸透膜１２に通してから冷却
剤として利用する態様もある。図４の形態では、逆浸透
膜１２によって上記水銀が系外に除去させるので、図３
の形態とは異なり、活性炭を除塵装置（バグフィルタ８
等）の前段で添加しなくとも良い。但し、必要であれば
消石灰と同様に、活性炭を添加することもできる。

【００１８】実施の形態（その４） 図５および図６は、本発明に係る排ガス処理方法を実施
するのに好適な他の処理システムの例を示す図である。
図５および図６の形態においては、実施の形態（その
２）と同様に、焼却炉１で燃焼させた排ガスの一部を、
集塵装置（バグフィルタ５等）の前段にて消石灰を噴霧
してから焼却排ガスと飛灰とに分離し、飛灰を焼却炉１
から直接排出される主灰と混合した後、溶融炉２に投入
する。溶融炉２からの排ガスは燃焼室６、減温塔７、除
塵装置８を順次経た後、前記焼却排ガスと混合してから
スクラバ１１および脱硝触媒１０により処理される。こ
こで本実施の形態では、上記実施の形態（その３）と同
じようにスクラバ１１から排出される洗煙排水を、前段
の減温塔４もしくは７へ噴霧して、冷却水として使用す
る。

【００１９】図５のシステムは、洗煙排水をそのまま冷
却剤として利用する態様であり、水銀除去の観点から、
溶融炉２の後段で除塵装置８の前段では、活性炭の添加
が必須である。消石灰は、必要に応じて添加される。ま
た図６のシステムのように、洗煙排水を逆浸透膜１２に
通してから冷却剤として利用する態様もあり、この形態
では、逆浸透膜１２によって上記水銀が系外に除去させ
るので、活性炭を除塵装置（バグフィルタ８等）の前段
で添加しなくとも良い。以上、本発明の実施の形態につ
き述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々の変形及び変更を加え得るものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、溶融炉後段に燃焼室を
設けること等の効果的な各装置の配置により、ダイオキ
シン類の排出を有効に防止することができる。また、溶
融炉内を還元雰囲気にしておくことができ、これによっ
て、低酸素ガス雰囲気となり重金属を外に排出し易くな
る。この場合、溶融炉から排出されるガスについては、
一酸化炭素濃度が高くなってしまうが、後段の燃焼室に
よって一酸化炭素濃度を低く抑制することができる。さ
らに本発明を用いれば、焼却炉からの排ガス処理に必要
とされるランニングコストを、低く抑えることができ
る。そして、灰溶融炉による排ガス処理を、長期間にわ
たり連続的かつ安全に実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排ガス処理方法を実施するシステ
ムの一例を示した図である。

【図２】本発明に係る処理方法を実施する他のシステム
の一例を示した図である。

【図３】本発明に係る処理方法を実施する他のシステム
の一例を示した図である。

【図４】本発明に係る処理方法を実施する他のシステム
の一例を示した図である。

【図５】本発明に係る処理方法を実施する他のシステム
の一例を示した図である。

【図６】本発明に係る処理方法を実施する他のシステム
の一例を示した図である。

【符号の説明】

１ 焼却炉 ２ 溶融炉 ３ 廃熱ボイラ ４ 減温塔 ５ 集塵装置（バグフィルタ） ６ 燃焼室 ７ 減温塔 ８ 除塵装置（バグフィルタ） ９ スクラバ １０ 脱硝触媒 １１ スクラバ １２ 逆浸透膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｅ Ｆ２３Ｇ 5/44 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 1/00 １０１Ａ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｈ (72)発明者 西川 進 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 川見 佳正 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 3K061 DA18 DA19 NB02 NB03 NB13 NB15 3K065 AB03 AC01 AC03 AC19 BA05 BA10 HA02 HA03 HA07 3K070 DA05 DA07 DA16 DA29 DA37 DA42 DA46 DA49 DA52 4D048 AA06 AB06 CA03 CC39 CD05 CD08 CD10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却炉で燃焼させた排ガスの一部を、ボ
   イラおよび減温塔を介して集塵装置に至らせる際に、該
   集塵装置の前段にて消石灰を噴霧してから、該集塵装置
   にて焼却排ガスと飛灰とに分離し、該飛灰を、焼却炉か
   ら直接排出される焼却灰と混合した後、溶融炉に投入す
   る処理方法であって、 該溶融炉からの排ガスが燃焼室、減温塔、除塵装置を順
   次経て、スクラバを介した後、前記焼却排ガスと混合し
   て脱硝触媒により処理されることを特徴とする灰溶融炉
   の排ガス処理方法。
2. 【請求項２】 焼却炉で燃焼させた排ガスの一部を、ボ
   イラおよび減温塔を介して集塵装置に至らせる際に、該
   集塵装置の前段にて消石灰を噴霧してから、該集塵装置
   にて焼却排ガスと飛灰とに分離し、該飛灰を、焼却炉か
   ら直接排出される焼却灰と混合した後、溶融炉に投入す
   る処理方法であって、 該溶融炉からの排ガスが燃焼室、減温塔、除塵装置を順
   次経た後、前記焼却排ガスと混合してからスクラバおよ
   び脱硝触媒により処理されることを特徴とする灰溶融炉
   の排ガス処理方法。
3. 【請求項３】 前記スクラバより排出される洗煙排水
   を、前記減温塔のいずれか１つへ噴霧することを特徴と
   する請求項１又は２に記載の灰溶融炉の排ガス処理方
   法。
4. 【請求項４】 前記スクラバより排出される洗煙排水
   を、逆浸透膜に通してから前記減温塔のいずれか１つへ
   噴霧することを特徴とする請求項１又は２に記載の灰溶
   融炉の排ガス処理方法。
5. 【請求項５】 焼却炉で燃焼させた排ガスの一部を、ボ
   イラおよび減温塔を介して集塵装置に至らせる際に、該
   集塵装置の前段にて消石灰を噴霧してから、該集塵装置
   にて焼却排ガスと飛灰とに分離し、該飛灰を、焼却炉か
   ら直接排出される焼却灰と混合した後、溶融炉に投入す
   る処理システムであって、 該溶融炉からの排ガスが燃焼室、減温塔、除塵装置を順
   次経て、スクラバを介した後、前記焼却排ガスと混合し
   て脱硝触媒装置により処理することを特徴とする灰溶融
   炉の排ガス処理システム。
6. 【請求項６】 焼却炉で燃焼させた排ガスの一部を、ボ
   イラおよび減温塔を介して集塵装置に至らせる際に、該
   集塵装置の前段にて消石灰を噴霧してから、該集塵装置
   にて焼却排ガスと飛灰とに分離し、該飛灰を、焼却炉か
   ら直接排出される焼却灰と混合した後、溶融炉に投入す
   る処理システムであって、 該溶融炉からの排ガスが燃焼室、減温塔、除塵装置を順
   次経た後、前記焼却排ガスと混合してからスクラバおよ
   び脱硝触媒装置により処理することを特徴とする灰溶融
   炉の排ガス処理システム。