JP6007247B2 - 燃焼ガス処理装置 - Google Patents
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Description
(i)焼却炉などから排出される燃焼ガスに、磁気加熱処理(ラジウムおよびネオジムなどの磁気を利用した燃焼釜にて、400℃〜600℃の温度にガスを加熱する処理)を施す。
(ii)磁気加熱処理が施された燃焼ガスに、二次加熱処理(灯油や重油などを用い、800℃〜900℃の温度にガスを加熱し、ダイオキシン類を燃焼させる処理)を施す。
(iii)磁気加熱処理により生じた焼却灰に、灰溶融処理(溶融炉にて、1400〜1600℃の温度に焼却灰を加熱し、灰を溶融させる処理)を施す。そして、生じたスラッジは排出し、生じたガスには、上記(ii)の二次加熱処理を施す。
(iv)二次加熱処理が施された燃焼ガスに、冷却処理(例えば80℃の温度までガスを急速に冷却する処理)を施す。なお、この冷却処理により、水銀などの重金属や、セシウムなどの放射性物質といった有害物質が、ガス状態から固体状態(塵など)に変化する。
従来は、冷却処理後の燃焼ガスから有害物質や悪臭物質を除去するために、バッグフィルターや電気集塵機が用いられていた。しかしながら、バッグフィルターは、所定量の燃焼ガスを処理するごとにフィルターを交換する必要がある点や、燃焼ガスにより発火する恐れがある点で問題がある。また、電気集塵機は、所定量の燃焼ガスを処理するごとに装置の除塵などを行う必要がある点で問題がある。
そこで、上記のような問題を考慮して、フィルターの交換や装置の除塵などの必要がないスクラバー装置を用いることも検討されている(例えば、特許文献1)。このスクラバー装置では、燃焼ガスを処理液と接触させることで、燃焼ガスから有害物質や悪臭物質を除去できる。
本発明は、燃焼ガスから有害物質や悪臭物質を十分に除去できる燃焼ガス処理装置を提供することを目的とする。
このように案内部が下すぼまりの筒状となっていることにより、気液混合物の流速をより速くして、第一ガス処理室に導くことができる。そのため、第一ガス処理室における燃焼ガスと第一処理液との接触を促進させることができる。また、第一処理液の流下にかかる時間が長くなる。そして、第一処理液と燃焼ガスとをより長く接触させることができる。
(1)燃焼ガス処理装置1の全体構成
まず、燃焼ガス処理装置1の全体構成について図1に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる燃焼ガス処理装置を示す模式図である。
燃焼ガス処理装置1は、図1に示すように、有害物質を含有する燃焼ガスに少なくとも脱塩処理を施す第一処理機2と、第一処理機2で処理された一次処理ガスに少なくとも脱臭処理を施す第二処理機3と、第一処理機2内に上流の圧力に比べて下流の圧力が小さくなるよう圧力差を設ける第一ブロワー41と、第二処理機3内に上流の圧力に比べて下流の圧力が小さくなるよう圧力差を設ける第二ブロワー42と、第二処理機3で処理された二次処理ガスを流通させるフィルター装置5と、フィルター装置5を流通させた二次処理ガスを外部に排出する煙突6と、を備えている。
また、燃焼ガス処理装置1には、ガスを流通させるためのガス配管71,72,73,74,75,76が設けられている。そして、ガス配管71,72,73,74,75,76は、図1に示すように、焼却炉など(図示しない)と、第一ブロワー41と、第一処理機2と、第二処理機3と、第二ブロワー42と、フィルター装置5と、煙突6と、を接続している。
第一処理機2は、図2および図3に示すように、気液接触室21と、第一ガス処理室22と、第一処理液調整室23と、を備えている。
また、第一処理機2には、液体を流通させるための液配管24A,24B,25が設けられている。そして、液配管24A,24Bは、図1に示すように、第一ガス処理室22と、外部設備(図示しない)とを接続している。また、液配管25は、図1に示すように、気液接触室21と、第一処理液調整室23とを接続している。
気液接触部材212としては、噴霧ノズルなどが挙げられる。気液接触部材212は、複数の噴霧ノズルからなる。また、気液接触部材212は、図1〜図3に示すように、液配管25を介して、第一処理液調整室23の調整液送出部234と接続している。
案内部213は、上方から下方に向かって下すぼまりの筒状のものである。これにより、また、案内部213は、図2に示すように、二重構造のウォータージャケット状となっており、この案内部213にて燃焼ガスの冷却を図ることができる。そして、燃焼ガスの冷却を図ることで、燃焼ガス中の有害物質を析出させ、除去しやすくすることができる。
燃焼ガスとしては、特に限定されないが、炭素(C)、水素(H)、硫黄(S)、塩素(Cl)などを含有する酸性ガスが挙げられる。また、この燃焼ガスは、例えば、冷却装置(図示しない)などを用いて、第一処理機2に導入される前に低温(80℃)に冷却されていることが好ましい。
第一処理液は、特に限定されないが、燃焼ガスが酸性である場合には、アルカリ性の液体を用いることができる。この第一処理液としては、水酸化ナトリウム(NaOH)などのアルカリ性物質を含有する水が挙げられる。また、この第一処理液には、必要に応じて、ゼオライト、オゾン(O3)などを添加してもよい。
第一処理液収納部221には、図2〜図4に示すように、邪魔板224と、多穴板225とが設けられている。
邪魔板224は、第一処理液収納部221に収納された前記第一処理液中に配置されており、前記第一処理液中の前記燃焼ガスの移動を邪魔することができる。これにより、前記燃焼ガスと前記第一処理液との接触を促進できる。また、邪魔板224は、図4に示すように、その外縁部が三角波形状となっている。これにより、前記燃焼ガスと前記第一処理液との接触をさらに促進できる。
多穴板225は、第一処理液収納部221に収納された前記第一処理液中に配置されており、前記第一処理液中の前記燃焼ガスが穴225Aを流通できるようになっている。これにより、前記燃焼ガスがより微細な泡になり、前記燃焼ガスと前記第一処理液との接触を促進できる。なお、この穴225Aの形状は、図4に示すように、例えば、円形状となっている。
上澄排出部226は、前記第一処理液の液面近傍に配置されており、第一処理液収納部から溢れ出すことで、第一処理液の上澄み液を、液配管24Aを介して排出できる。前記第一処理液の上澄み液に含まれる塵は、比重1g/cm3未満の塵であり、具体的には、水酸化セシウムなどが挙げられる。
連通部227は、前記第一処理液の液面より下に配置されており、第一処理液調整室23と連通している。そして、連通部227を介して、前記第一処理液を第一処理液調整室23に導入できる。また、連通部227の上側には、パイロット板227Aが設けられている。
沈殿物排出部228は、第一処理液収納部221の下方に配置されている。また、沈殿物排出部228の上側には、前記第一処理液の沈殿物を沈殿物排出部228に案内するための沈殿物案内部材229が設けられている。また、沈殿物案内部材229は、所定間隔をおいて交互に配置された複数の傾斜板から構成され、これらの傾斜板により、一度落下した沈殿物が浮き上がるのを防止できるため、液体から沈殿物をより良く分離できる。そして、前記第一処理液の沈殿物は、第一処理液収納部221の下方に沈殿し、沈殿物案内部材229により案内されて、沈殿物排出部228に集められる。そして、前記第一処理液の沈殿物を、液配管24Bを介して排出できる。
前記第一処理液の沈殿物は、比重1g/cm3超の塵であり、具体的には、重金属塩などが挙げられる。
前記第一処理液の上澄み液および沈殿物は、図1および図2に示すように、液配管24A,24Bを介して、外部設備(図示しない)に送られる。液配管24A,24Bには、制御弁241A,241Bが設けられている。ここで、外部設備としては、重金属分離固化装置、放射性物質固化装置などが挙げられる。
第一検出部材232A,232Bは、二箇所(それぞれ第一放流部231および調整液送出部234の近傍)に配置されており、それぞれ第一放流部231および調整液送出部234の近傍のパラメータを測定できる。第一検出部材232A,232Bとしては、pH計、温度計などが挙げられる。なお、本実施形態では、第一検出部材232AはpH計であり、第一検出部材232BもpH計である。
第一薬材投入部233A,233Bにて投入する第一薬材としては、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)、冷却水、ゼオライト、オゾン(O3)が挙げられる。なお、前記第一薬材の種類(比重)に応じて、第一薬材投入部233A,233Bの位置を決定することが好ましい。例えば、第一処理液の液面よりも上方に位置する第一薬材投入部233Aでは、水酸化ナトリウム(NaOH)、冷却水、ゼオライトなどの液体や固体を投入することが好ましい。また、第一処理液の液面よりも下方に位置する第一薬材投入部233Bでは、オゾン(O3)などの気体を投入することが好ましい。
調整液送出部234は、液配管25を介して、気液接触部材212と接続している。液配管25には、制御弁251が設けられている。
第二処理機3は、図5および図6に示すように、第二ガス処理室31を備えている。第二処理機3は、図1に示すように、第一処理機2よりも下流に配置されている。
また、第二処理機3には、液体を流通させるための液配管32が設けられている。そして、液配管32は、第二ガス処理室31の前段部と、後段部とを接続している。
第二処理液は、特に限定されないが、水などを用いることができる。なお、燃焼ガスが酸性である場合には、アルカリ性の液体を用いることができる。この第二処理液としては、水酸化ナトリウム(NaOH)などのアルカリ性物質を含有する水を用いてもよい。また、この第二処理液には、必要に応じて、オゾン(O3)などを添加してもよい。
邪魔板314は、第二ガス処理室31の側壁との間隔が下方に向かうに従って狭くなり(邪魔板314の傾斜角度は、垂直面に対して5〜10°とすることが好ましい)、かつ、第二処理液収納部311に収納された前記第二処理液中に浸漬するように、配置されている。これにより、前記第二処理液中の泡状に引き込まれる前記一次処理ガスの流速を速くすることができ、また、前記第二処理液中の前記一次処理ガスの移動を邪魔することができる。そのため、前記一次処理ガスと前記第二処理液との接触を促進できる。また、邪魔板314の先端折返部314Aは、三角波形状となっている。これにより、前記一次処理ガスと前記第二処理液との接触をさらに促進できる。
多穴板315は、第二処理液収納部311に収納された前記第二処理液中に配置されており、前記第二処理液中の前記一次処理ガスが穴を流通できるようになっている。これにより、前記一次処理ガスがより微細な泡になり、前記一次処理ガスと前記第二処理液との接触を促進できる。また、この穴(図示しない)の形状は、例えば、クローバー葉形状などの異形状、または円形状となっている。この穴の形状をクローバー葉形状とすれば、前記一次処理ガスと前記第二処理液との接触をさらに促進できる。
超音波振動子316は、前記一次処理ガスと前記第二処理液との接触を促進させるために前記第二処理液を振動させるものである。これにより、前記一次処理ガスが振動されながら多穴板315の穴を流通することになるため、前記一次処理ガスがより微細な泡になり、前記一次処理ガスと前記第二処理液との接触を促進できる。
第一ブロワー41は、図1に示すように、第一処理機2の上流の近傍に配置されている。第一ブロワー41により、第一処理機2内に上流の圧力に比べて下流の圧力が小さくなるよう圧力差を設けることができる。この圧力差を利用すれば、燃焼ガスは前記第一処理液中を流通できる。
第二ブロワー42は、図1に示すように、第二処理機3の下流の近傍に配置されている。第二ブロワー42により、第二処理機3内に上流の圧力に比べて下流の圧力が小さくなるよう圧力差を設けることができる。この圧力差を利用すれば、一次処理ガスは前記第二処理液中を流通できる。
フィルター装置5は、図1に示すように、第一フィルター51と、第二フィルター52と、第一フィルター51および第二フィルター52の上流および下流にそれぞれ配置された手動弁53と、を備えている。フィルター装置5は、図1に示すように、第二ブロワー42よりも下流に配置され、二系統が並列となるよう第一フィルター51および第二フィルター52が配置されている。このフィルター装置5により、前記二次処理ガス中の塵をより確実に除去できる。
フィルター装置5においては、一方(第一フィルター51)を使用する際には、他方(第二フィルター52)の上流および下流の手動弁53を閉じておく。そして、使用した一方(第一フィルター51)を交換する際には、他方(第二フィルター52)の上流および下流の手動弁53を開け、一方(第一フィルター51)の上流および下流の手動弁53を閉じれば、他方(第二フィルター52)を使用することができる。
煙突6は、図1に示すように、フィルター装置5よりも下流に配置されている。この煙突6から、フィルター装置5を流通した二次処理ガスが外部に放出される。
次に、上記のような構成の燃焼ガス処理装置1による燃焼ガスの無害化処理について説明する。
まず、前処理工程として、焼却炉からの燃焼ガスは、冷却装置などにより予め低温(80℃)に冷却された後に、燃焼ガス処理装置1に導入される。燃焼ガスは、燃焼ガス処理装置1の第一処理機2に導入される。この第一処理機2の気液接触室21においては、燃焼ガスは、気液接触室21に設けられた噴霧ノズルなどからなる気液接触部材212により噴霧される霧状または液滴状の第一処理液と接触させられ、混合されて気液混合物となる。この気液混合物は、案内部213により流速を速めながら、第一ガス処理室22に案内される。
なお、焼却炉において、放射性物質を含むような瓦礫を燃焼させた場合には、上澄み液に含まれる塵の中に、放射性物質の一つであるセシウムが含まれることになる。そこで、このような場合、この塵を放射性物質固化装置などに送り出すようにしてもよい。
第一処理液調整室23においては、第一処理液の成分を調整することで、使用した第一処理液を再生することができる。そして、再生した第一処理液を調整液送出部234から送り出し、図1および図2に示すように、液配管25を介して気液接触部材212に送るようにすることで、第一処理液を上述の流路内で循環させることができる。また、第一検出部材232A(pH計)により、第一放流部231の近傍における第一処理液のpHを検出し、この第一処理液のpHが例えば6.5〜7.5の場合には、この第一処理液の一部を第一放流部231から放出することもできる。
上記のような構成の燃焼ガス処理装置1によれば、以下の効果を奏することができる。
また、第二処理液中にオゾン(O3)を投入しているため、一次処理ガス中の悪臭物質をより十分に除去できる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、第一ブロワー41を第一処理機2の上流の近傍に配置したが、これに限定されない。例えば、第一ブロワー41を第一処理機2の下流の近傍に配置してもよい。また、第二ブロワー42を第二処理機3の下流の近傍に配置したが、これに限定されない。例えば、第二ブロワー42を第二処理機3の上流の近傍に配置してもよい。
前記実施形態では、焼却炉からの燃焼ガスを冷却装置により予め低温(80℃)に冷却しておいたが、これに限定されない。そして、燃焼ガス処理装置1に導入される燃焼ガスの温度は、特に制限されない。また、燃焼ガス処理装置1に、冷却装置の機能を追加してもよい。
前記実施形態では、第二処理機3の数は1機であるが、これに限定されない。例えば、第二処理機3の数が2機以上とすることで、ガスの処理量を多くすることができる。また、第二処理機3の数が2機以上である場合には、1機当たりのガスの処理量を少なくすることで、第二ブロワー42としてより吸引圧力が低いものを用いることができる。吸引圧力が低くなると第二ブロワー42のコストが格段に下がるため、処理装置全体のコストを下げることができる。
前記実施形態では、第二処理機3は処理液調整室を有していないが、これに限定されない。必要に応じて、第二処理機3にも、処理液調整室を設けてもよい、
Claims (7)
- 有害物質を含有する燃焼ガスに少なくとも脱塩処理を施す第一処理機と、前記第一処理機で処理された一次処理ガスに少なくとも脱臭処理を施す第二処理機と、前記第一処理機内に上流の圧力に比べて下流の圧力が小さくなるよう圧力差を設ける第一ブロワーと、前記第二処理機内に上流の圧力に比べて下流の圧力が小さくなるよう圧力差を設ける第二ブロワーと、を備え、
前記第一処理機は、気液接触室と、第一ガス処理室とを備え、
前記気液接触室には、前記燃焼ガスを導入する燃焼ガス導入部と、前記燃焼ガスに第一処理液を霧状または液滴状にして接触させる噴霧ノズルと、前記燃焼ガスおよび前記第一処理液からなる気液混合物を前記第一ガス処理室に案内する案内部とが設けられ、
前記第一ガス処理室には、前記第一処理液が収納された第一処理液収納部と、前記気液混合物を前記第一処理液中に導入する気液混合物導入部と、前記第一処理液中を流通した一次処理ガスを排出する一次処理ガス排出部とが設けられ、
前記第二処理機は、第二ガス処理室を備え、
前記第二ガス処理室には、第二処理液が収納された第二処理液収納部と、前記一次処理ガスを前記第二処理液中に導入する一次処理ガス導入部と、前記第二処理液中を流通した二次処理ガスを排出する二次処理ガス排出部とが設けられている
ことを特徴とする燃焼ガス処理装置。 - 請求項1に記載の燃焼ガス処理装置において、
前記第一処理液収納部には、前記第一処理液中の前記燃焼ガスの移動を邪魔する邪魔板、および、前記第一処理液中の前記燃焼ガスが穴を流通できる多穴板のうちの少なくとも一つが設けられている
ことを特徴とする燃焼ガス処理装置。 - 請求項1または請求項2に記載の燃焼ガス処理装置において、
前記第二処理液収納部には、前記第二処理液中の前記一次処理ガスの移動を邪魔する邪魔板、および、前記第二処理液中の前記一次処理ガスが穴を流通できる多穴板のうちの少なくとも一つが設けられている
ことを特徴とする燃焼ガス処理装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の燃焼ガス処理装置において、
前記第二処理液収納部には、前記一次処理ガスと前記第二処理液との接触を促進させるために前記第二処理液を振動させる超音波振動子が設けられている
ことを特徴とする燃焼ガス処理装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の燃焼ガス処理装置において、
前記第一処理機における前記案内部は、上方から下方に向かって下すぼまりの筒状である
ことを特徴とする燃焼ガス処理装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の燃焼ガス処理装置において、
前記第一処理機は、前記第一ガス処理室と連通する第一処理液調整室をさらに備え、
前記第一処理液調整室には、前記第一ガス処理室から排出した第一処理液の一部を放出する第一放流部と、前記第一処理液調整室中の第一処理液の成分を検出する第一検出部材と、第一処理液の成分を調整するための第一薬材投入部とが設けられている
ことを特徴とする燃焼ガス処理装置。 - 請求項6に記載の燃焼ガス処理装置において、
前記第一処理液収納部には、前記第一処理液の上澄み液を排出する上澄排出部と、前記第一処理液調整室と連通する連通部と、前記第一処理液の沈殿物を排出する沈殿物排出部とが設けられている
ことを特徴とする燃焼ガス処理装置。
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