JP2001304537A

JP2001304537A - 排ガス処理方法

Info

Publication number: JP2001304537A
Application number: JP2000125187A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Yamashita; 幸介山下; Hisatsugu Kitaguchi; 久継北口
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄系スクラップの溶解炉や予熱炉、非鉄金属
・合金鉄の溶解炉、ダスト・焼却灰等の溶解炉等から発
生する排ガス中のダイオキシン類を安定して除去する。【解決手段】溶解炉１、予熱炉２からの排ガスを燃焼
塔３で完全燃焼させ且つ高温保持した後、冷却塔４にお
いて排ガス温度を低下させ、大気を除湿装置５で除湿し
てから前記排ガスに導入して希釈した後集塵機７に導入
して、除塵と同時にダイオキシン類を除去する。大気の
他、種々の乾燥気体や、ドライアイス、液体窒素等の気
体源を用いることもできる。また、冷却塔４を出た排ガ
スを建屋系吸引ガスに供給混合して希釈してから建屋系
集塵機に導入し、除塵と同時にダイオキシン類を除去す
ることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄系スクラップの
溶解炉や予熱炉、非鉄金属・合金鉄の溶解炉、ダスト・
焼却灰等の溶解炉等から発生する排ガス中のダイオキシ
ン類を除去するための排ガス処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境に対する規制は益々厳しくな
ってきており、スクラップの溶解炉や予熱炉、非鉄金属
・合金鉄を溶融精錬する溶解炉、ダスト・焼却灰等を溶
融処理する溶解炉、或いは一般的なゴミを焼却する焼却
炉等から発生する排ガスについて、浮遊粉塵のみならず
多種の有害物質を規制値以下に低減する必要がある。特
にダイオキシン類については衆人の注目するところであ
り、規制値そのものも徐々に厳しくなっている。

【０００３】従来は、図４に示すように、溶解炉１、予
熱炉２の排ガス中のダイオキシン類の低減は、燃焼塔３
で完全燃焼させながら高温に一定時間保持し、その後冷
却塔４で速やかに冷却することが重要とされている。こ
れについては既に都市ゴミ焼却炉に対する厚生省のガイ
ドラインが提示されている。冷却後の排ガスはバグフィ
ルターによる集塵機７で除塵されるが、ダスト中にもダ
イオキシン類が付着して除去される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】都市ゴミ焼却の場合、
集塵機７での排ガス温度は約１７０℃前後で管理されて
おり、この温度での安定した定常運転時においては排ガ
ス中のダイオキシン類は再合成もなく、充分に除去・低
減される。但し、操業の立ち上げ時・終了時・燃焼が不
安定な非定常時、或いは小型の焼却炉、タイプの古い焼
却炉等は、ダイオキシン類が充分に除去・低減されてい
ない場合もあり、今後、更に改善の余地が残る。

【０００５】これに対して、電気炉等のスクラップを大
量に使用する溶解炉の排ガス処理においては、冷却塔４
後の温度が都市ゴミ焼却の様に１７０℃前後では、ダイ
オキシン類の再合成が進行することが判明した。本発明
者等が詳細な研究を行なった結果、使用されるスクラッ
プの種類にもよるが、約８０℃以下程度迄冷却しない
と、ダイオキシン類は燃焼塔３で一旦分解除去されたに
もかかわらず、冷却塔４以降集塵機７までの間で再合成
が起き、ダストとともに除去出来ないことが判った。こ
の原因は、スクラップに付着している油分の影響が大き
いと言われているが、明確なメカニズムについては今後
の詳細な研究による解明が期待される。

【０００６】また、キュポラ型の溶解炉は、ＣＯを含有
した還元性の排ガスのため、ダイオキシン類濃度は予熱
炉を装備した電気炉等と比較して低いが、規制値に対し
ては満足していない。よって、他の溶解炉と同様に燃焼
塔内で排ガス温度を高温に保持した後、速やかに冷却す
る必要があり、また、冷却後の温度も同様に約８０℃以
下程度にしないと最終的に規制値を満足することができ
ない。

【０００７】ところで、燃焼塔３で高温に加熱された排
ガスは、冷却塔４で速やかに冷却するため通常水で直接
噴霧冷却される。このため排ガス中の水蒸気圧が急激に
上昇し、露点温度が高くなる。都市ゴミ焼却における１
７０℃程度までならば工業的に問題はないが、それ以下
の温度になると酸露点より低い温度となり、ダクト・集
塵機等の腐食が問題となり、更に、１００℃以下になる
と排ガス中の蒸気の凝縮が大きくなり、集塵機のフィル
ターの目詰まり等の問題が発生する。

【０００８】冷却塔４以降の温度を極端に低下させる代
わりに、排ガス中のダストがクリーンとなる集塵機７の
後面に図４に示すように触媒塔１９を設置すれば、ダイ
オキシン類を触媒分解法で処理することができる。しか
し、これまでの触媒の性能から、排ガスを加熱装置１８
で再加熱して温度を高める必要がある。排ガスを一旦冷
却してから再度加熱することは省エネルギーの観点から
好ましくなく、また設備規模も大きくなり投資額が膨ら
んでしまうため、触媒塔１９の設置は最善の対策とは言
えない。

【０００９】そこで本発明は、鉄系スクラップの溶解炉
や予熱炉、非鉄金属・合金鉄の溶解炉、ダスト・焼却灰
等の溶解炉等において、設備の腐食およびフィルターの
目詰まり等の問題なく濾過式集塵機によりダストととも
にダイオキシン類を除去しながら、排ガス中のダイオキ
シン類を規制値を満足するレベルに低減することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の（１）、
（２）の通りである。

【００１１】（１）排ガスを燃焼塔で完全燃焼させ且
つ高温保持した後、直接噴霧冷却または間接冷却と直接
噴霧冷却の組み合わせにより排ガス温度を低下させ、乾
燥気体または気体源を混合添加した後集塵機に導入し
て、除塵と同時にダイオキシン類を除去することを特徴
とする排ガス処理方法。

【００１２】（２）排ガスを燃焼塔で完全燃焼させ且
つ高温保持した後、直接噴霧冷却または間接冷却と直接
噴霧冷却の組み合わせにより排ガス温度を低下させ、建
屋系吸引ガスに供給混合して建屋系集塵機に導入し、除
塵と同時にダイオキシン類を除去することを特徴とする
排ガス処理方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に本発明の排ガス処理方法を
実施するための装置の例を示す。

【００１４】溶解炉１で発生した排ガスはスクラップの
予熱炉２を通り、燃焼塔３で完全燃焼・高温保持され、
直接噴霧冷却塔４で冷却され、集塵機７で除塵され、吸
引ファン８で吸引されながらスタック９から大気中に放
散される。ここで、燃焼塔３で高温加熱された排ガスが
直接噴霧冷却塔４で冷却されると露点温度が高くなり、
このプロセスでの集塵機７での目標温度８０℃程度迄排
ガス温度が低下すると、ダクト・装置の腐食および集塵
機のフィルターの目詰まり等が問題となる。そこで、大
気導入弁１４を開いて空気を除湿装置５を通して排ガス
ダクトに吸引し、吸引した大気と排ガスとを混合塔６に
おいて充分均一に混合し、集塵機７に送る。これによ
り、排ガスは乾燥した大気により希釈され、露点温度が
大幅に低下して、ダクト・装置の腐食および集塵機のフ
ィルターの目詰まり等の問題は大幅に緩和される。ま
た、これにより排ガス温度そのものも低下でき、溶解炉
の排ガスにおいて集塵機７までにダイオキシン類が再合
成されるのを防止することができる他、冷却塔４での噴
霧冷却量を低減して、露点温度の上昇を抑制することも
可能となる。

【００１５】冷却塔４の後に露点計または湿度計等を設
置して、排ガス中の湿分量を測定することにより、導入
する大気の流量を流量調節弁１５で制御することも可能
である。これにより、導入大気流量を適正化して、露点
温度を低減しつつ、大気導入以降のダクト・装置の設備
規模を抑制することができる。

【００１６】導入される大気中の湿分は、国内の場合季
節によって大きく変動する。一般に冬季は乾燥して湿度
が低いため、除湿装置５は不要となる場合があるが、夏
季の様に湿度・温度が高い場合は、除湿装置は必須にな
る。排ガスと導入大気の混合塔６は、両者の合流位置か
ら集塵機７までの距離が充分有り、また効率よく混合す
る何らかの手段があれば省略しても問題ない。

【００１７】図１では大気を導入する例を示したが、乾
燥した気体が容易に大量に入手可能であれば、それを利
用してもよい。また、気体に限らず、気体源、例えばド
ライアイス等の固体、液体窒素等の液体も、気化時に大
きな吸熱効果で排ガスを冷却することが期待でき、また
気化後は乾燥気体として露点の低減に寄与可能であるか
ら使用することができる。立地条件や経済性を考慮し
て、乾燥気体または気体源から選択することができる。

【００１８】図２は、燃焼塔３と直接噴霧冷却塔４の間
に間接冷却機１０を設置した例を示す。燃焼塔３から出
る高温排ガスを所定の温度まで全て直接噴霧冷却により
冷却すると、露点温度が著しく高くなる。そこで、出来
るだけ間接冷却機１０で冷却した後、直接噴霧冷却を行
なって所定の温度まで下げる。これにより露点温度の上
昇が抑制され、導入する大気流量を低減でき、合流後の
装置規模を小さくすることが可能となる。この間接冷却
機１０における冷却は、温度が低くなるほど熱交換の効
率が悪化し設備規模が大きくなり、また冷却速度が緩や
かになり過ぎるとダイオキシン類が再合成される。よっ
て、溶解炉１および予熱炉２で使用するスクラップ性状
等を考慮して、排ガス中のダイオキシン類の分解・再合
成挙動を充分に把握しながら、この間接冷却機１０での
冷却温度を決定する。

【００１９】図２では、間接冷却機１０は燃焼塔３と直
接噴霧冷却塔４との間に設置したが、この場合高温から
熱交換するため蒸気等の副産物が得られる。一方、直接
噴霧冷却塔４の下流側に設置する場合、前述した様に水
のような通常の冷却媒体では冷却効率が著しく悪化す
る。しかし、例えば隣接地に液体窒素・液体アルゴン・
液体炭酸等の蒸発器があれば、一般的に使用される加熱
媒体としての蒸気の代替として、この排ガスダクトに繋
ぎ込むことにより高温排ガスを利用することも可能であ
る。通常スクラップの溶解炉を有する工場では、窒素・
アルゴン・炭酸ガス・酸素等のガスを使用する。これら
は、自製する場合以外は液体として購入し、工場の隣接
地で気化させるのが一般的である。よって、これらの気
化媒体として間接冷却機１０を利用することは、条件さ
え揃えば充分可能である。

【００２０】間接冷却方法として、冷却塔を設ける以外
に、ダクトを水冷して排ガスを冷却する方法がある。一
般的に冷却効率は専用の冷却塔よりは低下するが、設備
投資の削減・露点温度上昇抑制には効果がある。但し前
述したように、温度の冷却速度の低下によるダイオキシ
ン類の再合成には充分注意を払う必要が有る。

【００２１】図３は、溶解炉１の排ガスを建屋系吸引ガ
スに混合して建屋系集塵機１２で処理する方法を示す。
一般に、溶解炉１を有する工場には、溶解炉１から発生
する排ガスを吸引する直接集塵系と、直接集塵系から漏
れ出た排ガスや工場のその他の粉塵発生箇所を建屋集塵
する間接集塵系がある。間接集塵系は相当量の空気を吸
引するため、その吸引風量は直接集塵系より遙かに多
く、しかも集塵機近くの排ガス温度は常温に近い。そこ
で、図３に示すように、冷却塔４から出た排ガスをブー
スターファン１７によって建屋系の吸引ガスに供給して
混合すると、直接集塵系の排ガスは建屋系吸引ガスによ
って希釈され、露点が大きく低下し温度も低下する。し
たがって、ダイオキシン類の再合成を防止することがで
き、建屋系集塵機１２で集塵することにより、ダイオキ
シン類の排出規制値を満足するレベルに低減することが
可能となる。

【００２２】但し、間接集塵系は風量が多く、ダクト径
も大きいため、両者の均一混合の対策が必要となる。建
屋系集塵機１２の充分上流側のダクトに繋ぎ込めれば良
いが、設置スペースの制約上、実際は集塵機１２の近く
のダクトへの繋ぎ込みとなる。この場合、両ガスの混合
を短時間に行うため混合塔１１が有効である。混合塔１
１の代替として、合流後の間接集塵系のダクトに邪魔板
等を設置して、充分な混合を図ることも可能である。集
塵機１２に導入される排ガスが充分に混合されて、露点
温度およびガス温度共に装置の腐食・フィルターの目詰
まりを防止できるレベルとなれば良い。

【００２３】図３には直接噴霧冷却塔４のみを示した
が、混合後の露点温度・ガス温度が所定の値になれば、
図２で示した間接冷却との組み合わせも可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、燃焼塔後の直接噴霧冷却
により上昇した露点温度を効率よく低減することができ
る。これにより、ダクト・装置の腐食、および集塵機の
フィルターの目詰まり等の設備トラブルを回避しつつ、
排ガス中のダイオキシン類を規制目標値を充分クリヤで
きるレベルまで低減することが可能となる。更に、これ
に必要な設備投資は、設備仕様を最小限に抑えることが
できるために、極めて小さい投資規模とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排ガス処理方法を実施するための装置
の例を示す図である。

【図２】本発明の排ガス処理方法を実施するための装置
の他の例を示す図である。

【図３】本発明の排ガス処理方法を実施するための装置
の他の例を示す図である。

【図４】従来の触媒塔を備えた排ガス処理装置を示す図
である。

【符号の説明】

１溶解炉２予熱炉３燃焼塔４直接噴霧冷却塔５除湿装置６混合塔７集塵機８吸引ファン９スタック１０間接冷却機１１混合塔１２建屋系集塵機１３建屋系吸引ファン１４大気導入弁１５流量調節弁１６建屋系吸引ダクト１７ブースターファン１８加熱装置１７触媒塔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガスを燃焼塔で完全燃焼させ且つ高温
保持した後、直接噴霧冷却または間接冷却と直接噴霧冷
却の組み合わせにより排ガス温度を低下させ、乾燥気体
または気体源を混合添加した後集塵機に導入して、除塵
と同時にダイオキシン類を除去することを特徴とする排
ガス処理方法。
【請求項２】排ガスを燃焼塔で完全燃焼させ且つ高温
保持した後、直接噴霧冷却または間接冷却と直接噴霧冷
却の組み合わせにより排ガス温度を低下させ、建屋系吸
引ガスに供給混合して建屋系集塵機に導入し、除塵と同
時にダイオキシン類を除去することを特徴とする排ガス
処理方法。