JP3623705B2 - ごみ焼却施設におけるダイオキシン類の除去設備及びその除去方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物等のごみを焼却するごみ焼却施設において、該ごみ焼却施設の排ガス中のダイオキシン類を除去する除去設備及びその除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近のごみ焼却施設は、排ガス中のダイオキシン類規制値強化等により、焼却炉の出口に再燃焼室を追設するとともに、排ガス処理装置は従来の電気集じん器からバグフィルタに取替えられることとなり、その方針に基づき、新設及び既設設備改造工事が進められている。
【0003】
そのため、排ガス処理装置に導入される排ガスの温度は、ダイオキシン類の再合成防止や濾布の耐熱温度等の制約により、以前の300℃程度から170〜200℃へと大幅に低下した。
【0004】
この排ガス温度低下のため、外気温度が低下する時間帯及び季節には、排ガス中に含有される水分が白煙と化し、周辺住民のひんしゅくを買うため、ごみ焼却施設、特に水噴射冷却式の場合は、白煙防止装置が不可欠なものとなった。
【0005】
図4は、 従来の白煙防止装置を含むごみ焼却施設における排ガス及び空気に関する概略フローの一例を示す。
【0006】
まず、太線で示す排ガスの流れに沿って説明する。
【0007】
図4において、焼却炉a1 内における燃焼によって発生し、再燃焼室a2 内で未燃物を再燃焼された水分を含む800〜950℃の排ガスb1 は、ガス冷却装置cによって450℃前後まで冷却された高温の排ガスb2 となり、次いで、余熱利用設備を構成する燃焼用空気予熱器d1 、温水用空気予熱器d2 及び白煙防止(以下、白防と略称する。)用空気加熱装置eに流入する。この白防用空気加熱装置eは、複数基(図示例では4基)の空気加熱器e1 〜e4 で構成されている。
【0008】
ここで、排ガスb2 は、燃焼用空気予熱器d1 及び温水用空気予熱器d2 において、後述の熱交換を行い、350〜400℃まで温度降下した排ガスb3 となる。
【0009】
続いて、排ガスb3 は、白防用空気加熱装置eを通過することにより、さらに170〜200℃まで減温された排ガスb4 となり、バグフィルタfに導入されて、150〜180℃で相対湿度30〜40%の中温多湿の清浄ガスb5 となり、誘引通風機gに吸引されて混合煙道hに到達する。
【0010】
次に、細い実線で示す空気の流れに沿って説明すると、燃焼用空気d11は、押込送風機d12により、図示しないごみピット上部から常温で吸引され、燃焼用空気予熱器d1 で昇温された燃焼空気d13となり、焼却炉a1 の下方から炉内に送入される。
【0011】
また、温水用空気予熱器d2 により加温された空気d21は、温水用送風機d22によって、温水用空気予熱器d2 と温水貯槽d23との間を循環して、温水貯槽d23内の温水を昇温させる。
【0012】
さらに、白防用空気送風機e11によって吸引された、常温で湿度が低い白防冷空気e12は、白防用空気加熱装置eで加熱されて160〜180℃の中温低湿の白防温空気e13となって混合煙道hに送られ、上述の中温多湿の清浄ガスb5 と混合して、白煙が発生しない状態である相対湿度15〜17%の清浄ガスjとなり、図示しない煙突から大気中に放出される。
【0013】
一方、ごみ焼却炉内でのダイオキシン類の熱分解を助長する手段として、図5に示す特開平4−309708号公報記載のものに見られるような「火格子型ごみ焼却炉」が提案されている。
【0014】
図5において、ホッパkから燃焼室L内に投入されたごみmは、乾燥火格子n1 、燃焼火格子n2 、後燃焼火格子n3 上を順次送られて、燃焼室L内の火炎による放射熱と各火格子下から送入される一次燃焼空気pによって乾燥・燃焼されて、乾燥火格子n1 側からの未燃ガスq1 と燃焼火格子n2 側からの燃焼ガスq2 を発生し、残余は焼却灰rとなって図示しない灰処理装置側に排出される。
【0015】
ここで、未燃ガスq1 と燃焼ガスq2 とからなる排ガスqの中には、塩化水素ガスの他に一酸化炭素や炭化水素等の未燃物が含まれており、二次燃焼室s内で二次燃焼させても、排ガスqと一次燃焼空気pとの混合が完全に行われないために、排ガスq中の未燃分の減少即ち、ダイオキシン類の発生を完全に防ぐことはできない。
【0016】
そのために、燃焼室後壁L1 に1基または複数基の二次空気供給ノズルtを取付け、その先端の噴口uの方向を燃焼室前部傾斜天井部L2 に向け、二次燃焼空気vが燃焼室L内のゴミ層表面に沿って高速で送り込まれるように設置してある。
【0017】
これにより、燃焼が促進され、未燃分の発生を減少させ、ダイオキシン類の発生を防止することができるとしている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図4に示す従来の白煙防止装置を含むごみ焼却施設による白煙防止方式においては、再燃焼室a2 において排ガス中のダイオキシン類を一旦熱分解したものの、ガス冷却装置cから白防用空気加熱装置eの間では、排ガス温度が450〜350℃であるために、ダイオキシン類の再合成現象が発生し、後続のバグフィルタ装置での除去が完全に行い難いだけでなく、排ガス温度が低いために白防用空気加熱器eの発生熱量に限度があり、清浄ガスjの加熱が十分に行われていなかった。
【0019】
また、図5に示す従来の火格子型ごみ焼却炉における二次燃焼空気vの噴射による燃焼室L内での排ガスの燃焼促進は、未燃分の発生を減少させることにより、二次燃焼室sの効果と相まって、ダイオキシン類の発生を相当程度抑止する効果があるものの、その構造上、未燃ガスq1 は二次燃焼室s側に直進して二次燃焼空気vとの混合が充分に行えないために、後続の設備によっては排ガス中に残存する不燃物によるダイオキシン類の再合成が発生する恐れさえあり、システムとしては、充分なものとは言えない。
【0020】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明のごみ焼却施設におけるダイオキシン類の除去設備は、ごみを焼却するごみ焼却施設において、燃焼室出口部に、燃焼室内で発生した未燃ガスを旋回させるとともに高温の燃焼ガスと混合させる、燃焼室内に張り出した傾斜天井部を設けるとともに、燃焼室後壁に1基または複数基の排ガス混合用の二次空気噴出手段を備えたごみ焼却炉と、ごみ焼却炉の燃焼室出口部に連設され、本体上部の高温帯に複数の伝熱管を水平に配して設置された燃焼空気加熱用の高温用空気予熱器を備えた再燃焼室と、上記高温用空気予熱器の下流に連設された高温用白煙防止空気加熱器と、上記高温用白煙防止空気加熱器に連設され、複数段の水噴射ノズル群を有するガス冷却室と、該ガス冷却室出口煙道部に設置された冷却空気吹込手段とを備えたガス冷却装置と、上記ガス冷却装置に連通され、バグフィルタと誘引通風機を備えた排ガス処理装置とで構成されたものである。
【0021】
請求項2に係る発明のごみ焼却施設におけるダイオキシン類の除去方法は、ごみを焼却するごみ焼却施設におけるダイオキシン類の除去方法であって、ごみ焼却炉の燃焼室出口部から排出される排ガスを再燃焼室で燃焼させた後、ダイオキシン類の再合成温度以上に保ちつつ高温用空気予熱器と後続の高温用白煙防止空気加熱器とを通じてガス冷却装置に導き、当該ガス冷却装置で630〜800℃から後続のバグフィルタの最適温度である170〜180℃まで一挙に低下させる一方、上記再燃焼室及び/または高温用白煙防止空気加熱器の外壁部を覆うケーシングと高温用白煙防止空気加熱器とを通って加熱された白防空気を、バグフィルタ下流の混合煙道に送入することを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0023】
図1は、本発明に係るごみ焼却施設におけるダイオキシン類除去設備の全体構成を示す一部破断の概略図である。
【0024】
図1において、1はごみ焼却炉であり、耐火物及び鋼材で構築された傾斜天井部11を含む燃焼室12と、乾燥火格子、燃焼火格子、後燃焼火格子、燃焼完結装置から成る火格子群13と、火格子群13の下方に設けられた各火格子下ホッパ14と、燃焼室12内に設けられた助燃バーナ15と、燃焼室12の外部に設置されたごみ投入用の投入ホッパ16と、押込送風機17を備え前記各火格子下ホッパ14に連通された燃焼風道18と、燃焼風道18から分岐されて燃焼室12の後壁から内部に挿入される1基または複数基の二次空気噴出手段19とで構成されている。
【0025】
2は、ごみ焼却炉1の燃焼室出口上部に設置された再燃焼室であり、下端部に再燃バーナ21を配設した再燃室本体22と、その上部に載置された高温用空気予熱器23と、再燃焼室2全体の外壁部を覆う再燃室ケーシング24と次段の高温用白煙防止空気加熱器(以下、白防加熱器と略称する。)3とを接続する高温煙道25とで構成されている。
【0026】
上記再燃室本体22は、耐火物及び鋼材で構築され、外壁部構造としては二重ケーシング構造になされている。
【0027】
上記高温用空気予熱器23は、上下に複数段設けられた複数の基体(図示例では3基)からなり、各基体には複数の伝熱管が水平に配設されている。この高温用空気予熱器23の伝熱管の材質は、普通鋼管に耐火物をライニングした方式または耐熱鋼材が使用されている。
【0028】
そして、高温用空気予熱器23の入口には、前記押込送風機17に連通された上流側の前記燃焼風道18が接続され、高温用空気予熱器23の出口に下流側の前記燃焼風道18が接続されている。
【0029】
3は、白防加熱器であり、上記高温用空気予熱器23と同様の構造(但し、図示例では4基の基体からなる)である白防加熱器本体31と、該白防加熱器本体31の外壁部を覆う白防加熱器ケーシング32とで主体を構成している。つまり、白防加熱器本体31の外壁部は、二重ケーシング構造になされている。
【0030】
外部の白防送風機33に接続された上流側の白防風道34は白防加熱器本体31入口に接続されるとともに、該白防風道34の途中部から分岐した2本の吸熱風道35と36とは、それぞれ前記再燃室ケーシング24と白防加熱器ケーシング32の出入口に接続されて白防空気の一次加熱に利用されたのち、再び白防風道34に回帰される。
【0031】
一方、白防加熱器本体31出口に接続され、随時使用される余熱利用手段37を併設した下流側の白防風道38は、後述の混合煙道54に接続されている。
【0032】
白防加熱器3の下流に位置するガス冷却装置4は、耐熱・耐水性の耐火物で構成されたガス冷却室41と、該ガス冷却室41の入口部に複数段(図示例では2段)に配設された複数の水噴射ノズル42群と、ガス冷却室41の出口部に連結された中温煙道43及び、該中温煙道43に接続された冷却空気吹込手段44とで構成されている。
【0033】
排ガス処理装置5は、排ガス中のはいじんを除去し、酸性有害ガスを中和し、ダイオキシン類を吸着するバグフィルタ51と、誘引通風機52と、清浄ガス煙道53と、白防煙道38が接続される混合煙道54と、煙突55及び、中温煙道43に供給される中和・吸収用薬剤の供給装置56とで構成されている。
【0034】
なお、上述した各機器のうち高温部には、適宜保温手段が施されている。
【0035】
次に、上述のように構成されたごみ焼却施設のダイオキシン類の除去方法について、主に図2及び図3を、必要に応じて図lを参照しながら説明する。
【0036】
図2は、ごみ焼却施設における主要物質の流れを示す概略フロー図であり、図3は、各機器間の排ガス及び空気の流れと温度変化の一例を示す概略フロー図であり、破線は水系統及びごみその他の系統(該当するものには60番台の符号を付す。)を、二重線は主空気系で一点鎖線は外被吸熱の空気系統(該当するものには70番台の符号を付す。)を、太線はガス系統(該当するものには80番台の符号を付す。)を示す。
【0037】
図2及び図3において、図示しないごみ貯留設備から投入ホッパ16に投入された生ごみ61は、図1に示した下流側の燃焼風道18を通じて火格子下ホッパ14から送入される200〜250℃の後述する主燃焼空気72により火格子群13(図1参照)上で乾燥・燃焼されて、450〜600℃で未燃物を含んだ未燃ガス81と、850〜950℃でほぼ燃焼を終えた燃焼ガス82とを発生させ、残余は焼却灰62となって、図示しない灰処理装置に搬出される。
【0038】
上記未燃ガス81は傾斜天井部11により燃焼室12内を旋回しながら、高温の燃焼ガス82と混合されるとともに、図1に示した二次空気噴出手段19を通じて高速で噴出される200〜250℃の後述する二次空気73によりさらに攪拌・混合されることにより、燃焼を促進されて次段の再燃焼室2に送られ、再燃バーナ21の火炎により、残存する未燃物を完全に燃焼し尽くした880〜950℃の再燃ガス(排ガス)83となって、高温用空気予熱器23側に上昇する。以下、バグフィルタ51を通過するまでのガスを一般に排ガスというが、ここでは説明の便宜のため各部位での排ガスを適宜に区別して説明する。
【0039】
再燃室本体22上に載置された高温用空気予熱器23は、複数の伝熱管が水平に配設されており、該伝熱管が再燃ガス83の通気抵抗となるために、再燃焼室2内での再燃ガス83の流れを平均化させ、再燃室本体22内での再燃焼を効率化させることができる。
【0040】
高温用空気予熱器23内では、上記再燃ガス83と押込送風機17から図1に示した上流側の燃焼風道18を通じて送入された常温の空気とが熱交換されて、200〜250℃の高温空気71となり、火格子下ホッパ14から供給される主燃焼空気72と分岐された二次空気73とがごみ焼却炉1内に送入されて生ごみ61を燃焼させる。
【0041】
上記熱交換を終わった再燃ガス83は、760〜900℃の高温ガス(排ガス)84となって白防加熱器3に導入され、下記常温の空気と熱交換されて、630〜800℃に低下した高温ガス(排ガス)85となり、白防加熱器本体31により整流されてガス冷却室41に排出される。
【0042】
白防送風機33から送入された常温の主流空気74は、図1に示した上流側の白防風道34を通じて白防加熱器3に直接送風されるとともに、その一部の分岐空気75が当該白防風道34から分岐した吸熱風道35と36を通じてそれぞれ再燃室ケーシング24と白防加熱器ケーシング32とに入って再燃焼室2及び白防加熱器3の外壁部(外被)を冷却・吸熱した後、再び上流側の白防風道34に還流されて白防加熱器3に送られ、そこで熱交換された常温の空気は、従来技術よりも70〜90℃も高い250℃の白防空気76となって図1に示した下流側の白防風道38を通じて混合煙道54に送られる。
【0043】
ガス冷却室41に排出された熱交換後の高温ガス85は、複数段に区分した水噴射ノズル42群からのガス冷却水63により、630〜800℃からダイオキシン類再合成の恐れのない190〜200℃まで一挙に冷却された冷却ガス(排ガス)86となって中温煙道43に排出され、冷却空気吹込手段44からの冷却空気77により更に170〜180℃まで冷却されるとともに、供給装置56からの消石灰や活性炭等の薬剤64を吹込まれた混合ガス(排ガス)87となって、バグフィルタ51に送られる。
【0044】
ここで、水噴射ノズル42群は、噴霧域が相互干渉しないように複数段に区分して制御されているために、上記の一挙のガス冷却を行っても、ガス冷却室41内での結露が発生せず、バグフィルタ51内の濾布への水分付着や煙突からの白煙排出の防止に有効である。
【0045】
上述の一挙のガス冷却により、ダイオキシン類の再合成を阻止した混合ガス87は、 バグフィルタ51において、含有するばいじんと塩化水素及び、少量ながら残存するダイオキシン類を、前記吹込まれた薬剤64により濾過・中和・吸収されて清浄ガス88となる。
【0046】
バグフィルタで処理された145〜160℃の清浄ガス88は、混合煙道54において、前記白防空気76を吹込まれて180〜190℃の中温低湿で無害な清浄排ガス89となって、煙突55から大気中に放出される(図l参照)。
【0047】
なお、図l及び図2における高温用空気予熱器23と白防加熱器本体31の段数・構成等は一例を示すもので、図示以外でも差し支えない。
【0048】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1に係る発明のごみ焼却施設におけるダイオキシン類除去設備は、燃焼室出口部に傾斜天井を設けるとともに、燃焼室後壁に排ガス混合用の二次空気噴出手段を備えたごみ焼却炉と、上部に複数の伝熱管を水平に配した高温用空気予熱器を備えた再燃焼室と、高温用白煙防止空気加熱器と、複数段の水噴射ノズル群を有するガス冷却室と冷却空気吹込手段とを備えたガス冷却装置と、排ガス処理装置とが順次接続されて構成されている。
【0049】
従って、燃焼室及び再燃焼室内での未燃ガスの混合効果が良いためにダイオキシン類の熱分解が完全に行われるだけでなく、再燃焼室と高温用白煙防止空気加熱器とが高温域に設置されているために、再燃焼室の高温用空気予熱器と高温用白煙防止空気加熱器とによる排ガスからの余熱吸収が効率よく行われ、煙突からの白煙公害を抑止する事が出来る。
【0050】
また、請求項2に係る発明のごみ焼却施設におけるダイオキシン類除去方法は、ごみ焼却炉の燃焼室出口部から排出される燃焼ガスを再燃焼室で燃焼させた後、ダイオキシン類の再合成温度以上に保ちつつ高温用空気予熱器と後続の高温用白煙防止空気加熱器とを通じてガス冷却装置に導き、当該ガス冷却装置で後続のバグフィルタの最適温度まで一挙に低下させるために、排ガス系統内でのダイオキシン類の再合成現象が発生せず、無公害の清浄ガスを排出する事が出来るとともに、白防空気の一部を再燃焼室及び/または高温用白煙防止空気加熱器の外壁部の二重ケーシングを通すことにより、効果的に予熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のごみ焼却施設におけるダイオキシン類の除去設備の全体構成を示す一部破断の概略図である。
【図2】ごみ焼却施設における主要物質の流れを示す概略フロー図である。
【図3】各機器間の排ガス及び空気の流れと温度変化の一例を示す概略フロー図である。
【図4】従来の白煙防止装置を含むごみ焼却施設における排ガス及び空気に関する概略のフロー図である。
【図5】従来の火格子型ごみ焼却炉を示す概略図である。
【符号の説明】
1 ごみ焼却炉
11 傾斜天井
19 二次空気噴出手段
2 再燃焼室
23 高温用空気予熱器
3 高温用白煙防止空気加熱器
4 ガス冷却装置
41 ガス冷却室
42 水噴射ノズル
44 冷却空気吹込手段
5 排ガス処理装置
51 バグフィルタ
52 誘引通風機
Claims (2)
- ごみを焼却するごみ焼却施設において、
燃焼室出口部に、燃焼室内で発生した未燃ガスを旋回させるとともに高温の燃焼ガスと混合させる、燃焼室内に張り出した傾斜天井部を設けるとともに、燃焼室後壁に1基または複数基の排ガス混合用の二次空気噴出手段を備えたごみ焼却炉と、
ごみ焼却炉の燃焼室出口部に連設され、本体上部の高温帯に複数の伝熱管を水平に配して設置された燃焼空気加熱用の高温用空気予熱器を備えた再燃焼室と、
上記高温用空気予熱器の下流に連設された高温用白煙防止空気加熱器と、
上記高温用白煙防止空気加熱器に連設され、複数段の水噴射ノズル群を有するガス冷却室と、該ガス冷却室出口煙道部に設置された冷却空気吹込手段とを備えたガス冷却装置と、
上記ガス冷却装置に連通され、バグフィルタと誘引通風機を備えた排ガス処理装置とで構成されたことを特徴とするごみ焼却施設におけるダイオキシン類の除去設備。 - ごみを焼却するごみ焼却施設におけるダイオキシン類の除去方法であって、
ごみ焼却炉の燃焼室出口部から排出される排ガスを再燃焼室で燃焼させた後、ダイオキシン類の再合成温度以上に保ちつつ高温用空気予熱器と後続の高温用白煙防止空気加熱器とを通じてガス冷却装置に導き、当該ガス冷却装置で630〜800℃から後続のバグフィルタの最適温度である170〜180℃まで一挙に低下させる一方、
上記再燃焼室及び/または高温用白煙防止空気加熱器の外壁部を覆うケーシングと高温用白煙防止空気加熱器とを通って加熱された白防空気を、バグフィルタ下流の混合煙道に送入することを特徴とするごみ焼却施設におけるダイオキシン類の除去方法。
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