JP3032400B2 - プラズマ炉におけるＮＯｘ低減方法 - Google Patents
プラズマ炉におけるＮＯｘ低減方法Info
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Landscapes
- Incineration Of Waste (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマアークにより
高温で廃棄物を溶融させる（可燃物を含む場合には焼却
を伴って溶融する）プラズマ炉から生じる排ガスの低Ｎ
Ｏｘを実現するための運転方法に関する。
高温で廃棄物を溶融させる（可燃物を含む場合には焼却
を伴って溶融する）プラズマ炉から生じる排ガスの低Ｎ
Ｏｘを実現するための運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】下水汚泥、都市ごみ、産業廃棄物、自動
車シュレッダーダスト等の廃棄物は、これまで燃焼法に
より焼却された後に焼却灰として埋め立て処分された
り、また焼却されずそのまま埋め立て処分されてきた。
しかし最近は埋め立て処分地の確保が難しくなり、その
ままではなく減容化して埋め立て処分地の延命化が必要
となってきた。また、焼却灰の埋め立て時には有害物質
の濃縮や重金属の地下水への溶出が問題になる。
車シュレッダーダスト等の廃棄物は、これまで燃焼法に
より焼却された後に焼却灰として埋め立て処分された
り、また焼却されずそのまま埋め立て処分されてきた。
しかし最近は埋め立て処分地の確保が難しくなり、その
ままではなく減容化して埋め立て処分地の延命化が必要
となってきた。また、焼却灰の埋め立て時には有害物質
の濃縮や重金属の地下水への溶出が問題になる。
【０００３】そこで、廃棄物を焼却且つ溶融して体積を
減らし、または廃棄物焼却灰を溶融して無害化し、更に
溶融固化したスラグを骨材や路盤材などの建設資材とし
て有効活用するようになった。この廃棄物又は廃棄物焼
却灰の溶融には、旋回流溶融炉、表面溶融炉およびコー
クスベッド法などの燃焼法もあるが、プラズマアークの
電気プラズマ熱を使用するプラズマ炉が着目されてい
る。
減らし、または廃棄物焼却灰を溶融して無害化し、更に
溶融固化したスラグを骨材や路盤材などの建設資材とし
て有効活用するようになった。この廃棄物又は廃棄物焼
却灰の溶融には、旋回流溶融炉、表面溶融炉およびコー
クスベッド法などの燃焼法もあるが、プラズマアークの
電気プラズマ熱を使用するプラズマ炉が着目されてい
る。
【０００４】このプラズマ炉は約１万度の高温のプラズ
マアークを用いるのでダイオキシンなどの有害物質の分
解が容易に行えると共に、燃焼法に比べて排ガス量が３
０分の１以下であるために、排ガス処理設備がコンパク
トになる利点がある。一方、プラズマアークが高温にな
るためＮＯｘを多量に発生する問題があり、特にプラズ
マガスとして空気を使用した場合には数１０００ｐｐｐ
ｍの高濃度のＮＯｘを発生する。
マアークを用いるのでダイオキシンなどの有害物質の分
解が容易に行えると共に、燃焼法に比べて排ガス量が３
０分の１以下であるために、排ガス処理設備がコンパク
トになる利点がある。一方、プラズマアークが高温にな
るためＮＯｘを多量に発生する問題があり、特にプラズ
マガスとして空気を使用した場合には数１０００ｐｐｐ
ｍの高濃度のＮＯｘを発生する。
【０００５】このため、特開平２−１２２１０９号公報
では、焼却灰を高温下で溶融処理するに当たり、プラズ
マ炉にコークス、石炭、木炭、可燃性ごみ、下水汚泥な
どの炭素源または炭水化物源を別途に投入添加し、還元
性雰囲気にて焼却灰を溶融し、低ＮＯｘを実現する運転
方法が提案されている。
では、焼却灰を高温下で溶融処理するに当たり、プラズ
マ炉にコークス、石炭、木炭、可燃性ごみ、下水汚泥な
どの炭素源または炭水化物源を別途に投入添加し、還元
性雰囲気にて焼却灰を溶融し、低ＮＯｘを実現する運転
方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この運
転方法によると炉内を安定して還元性雰囲気にするため
には多量の炭素源または炭水化物源を投入せざるを得な
いという問題点がある。即ち、投入されたコークス、石
炭、木炭などは不定型の固体であり、スラグ浴の表面上
に供給された後で加熱され溶融しながらガス化された
り、落下と同時にガス化されたりするので還元性ガスの
発生量が不安定になり易いため、炉内を還元性雰囲気に
確実に保つためには多量の炭素源または炭水化物源を供
給する必要がある。
転方法によると炉内を安定して還元性雰囲気にするため
には多量の炭素源または炭水化物源を投入せざるを得な
いという問題点がある。即ち、投入されたコークス、石
炭、木炭などは不定型の固体であり、スラグ浴の表面上
に供給された後で加熱され溶融しながらガス化された
り、落下と同時にガス化されたりするので還元性ガスの
発生量が不安定になり易いため、炉内を還元性雰囲気に
確実に保つためには多量の炭素源または炭水化物源を供
給する必要がある。
【０００７】また、コークス、石炭、木炭などの不定型
固体を別途の供給装置を設けて炉内へ投入することは設
備費が高くなり、定量供給も難しい。更に、溶融炉と移
動するプラズマトーチの間に隙間ができ易く、溶融炉の
シールを完全にすることは難しく、隙間からのＣＯ等の
還元性ガスの外部への排出が問題となる。
固体を別途の供給装置を設けて炉内へ投入することは設
備費が高くなり、定量供給も難しい。更に、溶融炉と移
動するプラズマトーチの間に隙間ができ易く、溶融炉の
シールを完全にすることは難しく、隙間からのＣＯ等の
還元性ガスの外部への排出が問題となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、プラズマ炉で廃棄物を溶
融処理するにあたり、低コストで容易にＮＯｘの発生を
抑制できるプラズマ炉のＮＯｘ低減方法を提供するとこ
ろにある。
の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、プラズマ炉で廃棄物を溶
融処理するにあたり、低コストで容易にＮＯｘの発生を
抑制できるプラズマ炉のＮＯｘ低減方法を提供するとこ
ろにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のプラズマ炉の運転方法は、プラズマ炉の排ガス中に
燃料を吹き込むことを基本とする方法である。吹き込み
位置は好ましくは排気孔又は排気孔兼用のスラグ排出孔
であり、吹き込み位置の温度は好ましく５００°Ｃ以上
であり、プラズマガス量が変動する場合には前記燃料の
量を連動させて変動させることが好ましい。ここで燃料
は吹き込み可能なものであればよく、都市ガス、ブタン
ガス等の気体燃料が最適であり、灯油やＡ重油等の燃焼
性の良好な液体燃料でもよく、多少の粉体燃料が混じっ
たものでもよい。
明のプラズマ炉の運転方法は、プラズマ炉の排ガス中に
燃料を吹き込むことを基本とする方法である。吹き込み
位置は好ましくは排気孔又は排気孔兼用のスラグ排出孔
であり、吹き込み位置の温度は好ましく５００°Ｃ以上
であり、プラズマガス量が変動する場合には前記燃料の
量を連動させて変動させることが好ましい。ここで燃料
は吹き込み可能なものであればよく、都市ガス、ブタン
ガス等の気体燃料が最適であり、灯油やＡ重油等の燃焼
性の良好な液体燃料でもよく、多少の粉体燃料が混じっ
たものでもよい。
【００１０】また、プラズマ炉の排気孔に燃料を吹き込
み、更にその下流で燃焼用空気を吹き込み、この燃焼用
空気の吹き込み位置の温度を好ましくは８００°Ｃ以上
とする方法がある。
み、更にその下流で燃焼用空気を吹き込み、この燃焼用
空気の吹き込み位置の温度を好ましくは８００°Ｃ以上
とする方法がある。
【００１１】
【作用】ＮＯｘを大量に含んだ排ガスは排気孔又は排気
孔兼用のスラグ排出孔から流出するので、この排気孔又
は排気孔兼用のスラグ排出孔に例えばＣＯを含む都市ガ
スを吹き込むと、この排気孔又は排気孔兼用のスラグ排
出孔は還元性ガスであるＣＯ，Ｈ2 の燃焼状態となり、
ＮＯｘが還元される。吹き込み位置の温度が５００°Ｃ
以上であると、燃料が着火し、還元性ガスとなる。
孔兼用のスラグ排出孔から流出するので、この排気孔又
は排気孔兼用のスラグ排出孔に例えばＣＯを含む都市ガ
スを吹き込むと、この排気孔又は排気孔兼用のスラグ排
出孔は還元性ガスであるＣＯ，Ｈ2 の燃焼状態となり、
ＮＯｘが還元される。吹き込み位置の温度が５００°Ｃ
以上であると、燃料が着火し、還元性ガスとなる。
【００１２】また、ＮＯｘを還元後の排出孔又は排気孔
兼用のスラグ排出孔からの排ガスに燃焼用空気を吹込
み、還元性ガスを完全燃焼させてＣＯ、Ｈ2 などの還元
性ガスの排出を抑制する。吹き込み位置の温度が８００
°Ｃ以上であると、大気放出されるＣＯ濃度が１００ｐ
ｐｍ以下に抑制される。
兼用のスラグ排出孔からの排ガスに燃焼用空気を吹込
み、還元性ガスを完全燃焼させてＣＯ、Ｈ2 などの還元
性ガスの排出を抑制する。吹き込み位置の温度が８００
°Ｃ以上であると、大気放出されるＣＯ濃度が１００ｐ
ｐｍ以下に抑制される。
【００１３】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に従って説明す
る。図１はプラズマ炉を示す。まずプラズマ炉の構造を
説明し、次に運転方法を説明する。
る。図１はプラズマ炉を示す。まずプラズマ炉の構造を
説明し、次に運転方法を説明する。
【００１４】図１において、炉本体１は外壁を水冷し、
内側を耐火物構造として炉壁放散熱を最少限化すると共
に炉寿命を延長させている。プラズマトーチ２は上部か
ら炉内に挿入され、高温のプラズマアーク３を作り、炉
内を高温に保つ。廃棄物４は、図示されないスクリュー
フィーダーやベルトコンベアなどの一般的な供給装置に
より炉内に供給される。この廃棄物４は、プラズマアー
ク３により加熱されて溶け、スラグ浴１５を形成する。
更に廃棄物４を炉内へ供給し続けるとスラグ６がスラグ
排出孔７からオーバーフローして炉外へ排出される。こ
のスラグ６は水または空気で冷却されて、コンベア等の
搬送手段９で輸送されて、図示されないコンテナバッグ
又は貯蔵ビンに貯えられる。プラズマ溶融炉の排ガス１
３は、排気孔１６を経て排ガス１４となり煙道１１の上
側から図示されない集じん機を経て大気放散される。こ
の排気孔１６の入口には、ＮＯｘを低減するために気体
（都市ガス、ブタンガス等）又は液体（灯油やＡ重油
等）の如く吹き込み可能な燃料５の噴射孔８を設けて、
燃料５を排ガス１３中に噴射させ均一に混合させつつ燃
焼させ、還元性ガス雰囲気にして、ＮＯｘを還元する。
また排気孔１６からの排ガス１３に残る還元性ガスを、
煙道１１に設けられた燃焼用空気の吹き込みノズルまた
はバーナ１０で完全燃焼させ、排ガス１４となり煙道１
１の上側から図示されない集じん機を経て大気放散され
る。
内側を耐火物構造として炉壁放散熱を最少限化すると共
に炉寿命を延長させている。プラズマトーチ２は上部か
ら炉内に挿入され、高温のプラズマアーク３を作り、炉
内を高温に保つ。廃棄物４は、図示されないスクリュー
フィーダーやベルトコンベアなどの一般的な供給装置に
より炉内に供給される。この廃棄物４は、プラズマアー
ク３により加熱されて溶け、スラグ浴１５を形成する。
更に廃棄物４を炉内へ供給し続けるとスラグ６がスラグ
排出孔７からオーバーフローして炉外へ排出される。こ
のスラグ６は水または空気で冷却されて、コンベア等の
搬送手段９で輸送されて、図示されないコンテナバッグ
又は貯蔵ビンに貯えられる。プラズマ溶融炉の排ガス１
３は、排気孔１６を経て排ガス１４となり煙道１１の上
側から図示されない集じん機を経て大気放散される。こ
の排気孔１６の入口には、ＮＯｘを低減するために気体
（都市ガス、ブタンガス等）又は液体（灯油やＡ重油
等）の如く吹き込み可能な燃料５の噴射孔８を設けて、
燃料５を排ガス１３中に噴射させ均一に混合させつつ燃
焼させ、還元性ガス雰囲気にして、ＮＯｘを還元する。
また排気孔１６からの排ガス１３に残る還元性ガスを、
煙道１１に設けられた燃焼用空気の吹き込みノズルまた
はバーナ１０で完全燃焼させ、排ガス１４となり煙道１
１の上側から図示されない集じん機を経て大気放散され
る。
【００１５】プラズマトーチ２には様々なタイプの物が
あり、プラズマガスもＡｒ、Ｎ2 、空気など様々なガス
が使われる。コスト的にはプラズマガスとして空気を使
用する場合が最も安いので広く使われている。この場合
には、空気中のＮ2 とＯ2 が高温のプラズマ炎（アーク
炎）の中で反応して高濃度のＮＯｘを発生する。このＮ
Ｏｘは、光化学スモッグや酸性雨などの公害の原因物質
であり、排出ガス１３に含まれたまま排出される。そこ
で噴射孔８から気体又は液体の燃料好ましくは気体燃料
５を排ガス１３中に噴射させ均一に混合し、還元性ガス
の燃焼状態とし、ＮＯｘを還元して低減する。プラズマ
ガスの空気量は、出力３００ｋｗクラスで１０〜３０Ｎ
ｍ3 ／Ｈ，１．５ＭＷで８０〜１２０Ｎｍ3 ／Ｈ程度で
あり、排ガス１３中のＯ2 は廃棄物中に可燃分が無い場
合は約２１％である。従って燃料はＮＯｘ低減効果を高
めるために、排ガス量とＯ2 濃度を勘案して還元性ガス
が発生するように気体燃料又は液体燃料を吹込めば良
い。上記の条件例で気体燃料として１３Ａ都市ガスを吹
込む場合の吹込み量は、３００ｋｗクラスでわずか１〜
３Ｎｍ3 ／Ｈ，１．５ＭＷで８〜１２Ｎｍ3 ／Ｈ程度と
なる。勿論、廃棄物中に可燃分が含まれる場合には、プ
ラズマ空気中のＯ2 が消費されるので、吹込み都市ガス
量が少なくて済むことになる。またこの都市ガスが炉内
に逆流しないので、炉とトーチ２の隙間から漏れる排ガ
スにＣＯ等の有害物質が紛れ込む恐れがない。
あり、プラズマガスもＡｒ、Ｎ2 、空気など様々なガス
が使われる。コスト的にはプラズマガスとして空気を使
用する場合が最も安いので広く使われている。この場合
には、空気中のＮ2 とＯ2 が高温のプラズマ炎（アーク
炎）の中で反応して高濃度のＮＯｘを発生する。このＮ
Ｏｘは、光化学スモッグや酸性雨などの公害の原因物質
であり、排出ガス１３に含まれたまま排出される。そこ
で噴射孔８から気体又は液体の燃料好ましくは気体燃料
５を排ガス１３中に噴射させ均一に混合し、還元性ガス
の燃焼状態とし、ＮＯｘを還元して低減する。プラズマ
ガスの空気量は、出力３００ｋｗクラスで１０〜３０Ｎ
ｍ3 ／Ｈ，１．５ＭＷで８０〜１２０Ｎｍ3 ／Ｈ程度で
あり、排ガス１３中のＯ2 は廃棄物中に可燃分が無い場
合は約２１％である。従って燃料はＮＯｘ低減効果を高
めるために、排ガス量とＯ2 濃度を勘案して還元性ガス
が発生するように気体燃料又は液体燃料を吹込めば良
い。上記の条件例で気体燃料として１３Ａ都市ガスを吹
込む場合の吹込み量は、３００ｋｗクラスでわずか１〜
３Ｎｍ3 ／Ｈ，１．５ＭＷで８〜１２Ｎｍ3 ／Ｈ程度と
なる。勿論、廃棄物中に可燃分が含まれる場合には、プ
ラズマ空気中のＯ2 が消費されるので、吹込み都市ガス
量が少なくて済むことになる。またこの都市ガスが炉内
に逆流しないので、炉とトーチ２の隙間から漏れる排ガ
スにＣＯ等の有害物質が紛れ込む恐れがない。
【００１６】ここで、燃料噴射孔８の位置は、図１のよ
うに排ガス１３との良好な混合を保ち、高温燃焼できる
ように排気孔１６の炉内側（入口部）に設けることが好
ましいが、煙道１１に設けても良い。この場合の気体ま
たは液体燃料の吹込み位置温度は少なくとも各燃料の着
火温度以上ならば良く、５００℃以上が良い。また、Ｎ
Ｏｘの低減効果を高めるためには、吹込み燃料を残存酸
素量を消費するよりも多量に吹込み、ＣＯ，Ｈ2 などの
還元性ガスを発生させるので、煙道１１では空気ノズル
１０から燃焼用空気を吹込み完全燃焼させる必要があ
る。この燃焼用空気の吹込み位置温度は、大気放散され
るＣＯ濃度を１００ｐｐｍ以下に抑制するために８００
℃以上とする必要がある。
うに排ガス１３との良好な混合を保ち、高温燃焼できる
ように排気孔１６の炉内側（入口部）に設けることが好
ましいが、煙道１１に設けても良い。この場合の気体ま
たは液体燃料の吹込み位置温度は少なくとも各燃料の着
火温度以上ならば良く、５００℃以上が良い。また、Ｎ
Ｏｘの低減効果を高めるためには、吹込み燃料を残存酸
素量を消費するよりも多量に吹込み、ＣＯ，Ｈ2 などの
還元性ガスを発生させるので、煙道１１では空気ノズル
１０から燃焼用空気を吹込み完全燃焼させる必要があ
る。この燃焼用空気の吹込み位置温度は、大気放散され
るＣＯ濃度を１００ｐｐｍ以下に抑制するために８００
℃以上とする必要がある。
【００１７】また、超高温空気はプラズマトーチ２の銅
電極等を酸化させやすい。そこでトーチ２の寿命を長く
保つために、プラズマガス空気量を周期的に変動させて
いる。即ち、プラズマガス量を周期的に変動させると、
超高温のプラズマの発生点が電極内で移動するので電極
の消耗量が一様になり電極寿命が長くなる。従来の如く
プラズマ炉内に不定型固体の炭素源または炭水化物源を
別途投入添加する場合には、これら不定型固体がガス
化、溶融して還元ガスを発生するまでに時間がかかり、
かつ固体の種類または大きさによって大幅に還元性ガス
発生速度が異なるためＮＯｘ低減効果を高めるための多
量の固体の炭素源または炭水化物源を加える必要があ
り、応答性が低くなる。一方本発明では都市ガスなど還
元性ガスを有した気体のような燃料５を使用し、吹込み
と同時に還元性ガスとなりＮＯｘを還元できるので、少
量でＮＯｘ低減効果が非常に大きく取扱いも容易であ
る。そこでプラズマガス量の周期的変動と連動させた燃
料５の吹き込みも簡単にでき、還元性ガス量を適切に保
つことによってＮＯｘをより低いレベルまで低減でき
る。
電極等を酸化させやすい。そこでトーチ２の寿命を長く
保つために、プラズマガス空気量を周期的に変動させて
いる。即ち、プラズマガス量を周期的に変動させると、
超高温のプラズマの発生点が電極内で移動するので電極
の消耗量が一様になり電極寿命が長くなる。従来の如く
プラズマ炉内に不定型固体の炭素源または炭水化物源を
別途投入添加する場合には、これら不定型固体がガス
化、溶融して還元ガスを発生するまでに時間がかかり、
かつ固体の種類または大きさによって大幅に還元性ガス
発生速度が異なるためＮＯｘ低減効果を高めるための多
量の固体の炭素源または炭水化物源を加える必要があ
り、応答性が低くなる。一方本発明では都市ガスなど還
元性ガスを有した気体のような燃料５を使用し、吹込み
と同時に還元性ガスとなりＮＯｘを還元できるので、少
量でＮＯｘ低減効果が非常に大きく取扱いも容易であ
る。そこでプラズマガス量の周期的変動と連動させた燃
料５の吹き込みも簡単にでき、還元性ガス量を適切に保
つことによってＮＯｘをより低いレベルまで低減でき
る。
【００１８】つぎに、具体的な実施例について説明す
る。図１に示すプラズマ炉を使用して都市ごみ焼却灰２
５０ｋｇ／Ｈをノントランスファータイププラズマトー
チ３００ｋｗの出力で溶融した。プラズマガスとして空
気を使用し、そのガス量は平均値２１Ｎｍ3 ／Ｈとし±
２０％で空気量を周期的に変動させている。
る。図１に示すプラズマ炉を使用して都市ごみ焼却灰２
５０ｋｇ／Ｈをノントランスファータイププラズマトー
チ３００ｋｗの出力で溶融した。プラズマガスとして空
気を使用し、そのガス量は平均値２１Ｎｍ3 ／Ｈとし±
２０％で空気量を周期的に変動させている。
【００１９】燃料の吹き込み量によって、ＣＯ濃度及び
ＮＯｘ低減率がどのように変化するか調べた結果を図２
に示す。なお燃料５として都市ガス１３Ａ（メタン８８
％，エタン６％，プロパン４％，ブタン２％）を噴射孔
８から排ガス１３中に噴射した。都市ガス吹込み量が１
Ｎｍ3 ／Ｈの条件ではＣＯ濃度は１００ｐｐｍ以下でＮ
Ｏｘ低減率は４６％程度となる。更に都市ガス吹込み量
を２Ｎｍ3 ／Ｈから４Ｎｍ3 ／Ｈまで増加させると、
（Ａ）曲線の○印データのように、ＣＯ濃度が上昇し、
ＮＯｘ低減率が約９０％程度まで大きくなる。また煙道
において大気を吸い込んでＣＯ濃度を減少させている
が、それでも相当高くなる。そこで、煙道に更に燃焼用
空気を吹き込みノズル１０から空気を２０〜３０Ｎｍ3
／Ｈ強制的に吹込み排ガスと混合させ、ＣＯの発生を抑
制した結果が（Ｂ）曲線の×印データであり、ＮＯｘ低
減率は９０〜９２％と変わらないが、ＣＯを１００ｐｐ
ｍ以下に低減できた。
ＮＯｘ低減率がどのように変化するか調べた結果を図２
に示す。なお燃料５として都市ガス１３Ａ（メタン８８
％，エタン６％，プロパン４％，ブタン２％）を噴射孔
８から排ガス１３中に噴射した。都市ガス吹込み量が１
Ｎｍ3 ／Ｈの条件ではＣＯ濃度は１００ｐｐｍ以下でＮ
Ｏｘ低減率は４６％程度となる。更に都市ガス吹込み量
を２Ｎｍ3 ／Ｈから４Ｎｍ3 ／Ｈまで増加させると、
（Ａ）曲線の○印データのように、ＣＯ濃度が上昇し、
ＮＯｘ低減率が約９０％程度まで大きくなる。また煙道
において大気を吸い込んでＣＯ濃度を減少させている
が、それでも相当高くなる。そこで、煙道に更に燃焼用
空気を吹き込みノズル１０から空気を２０〜３０Ｎｍ3
／Ｈ強制的に吹込み排ガスと混合させ、ＣＯの発生を抑
制した結果が（Ｂ）曲線の×印データであり、ＮＯｘ低
減率は９０〜９２％と変わらないが、ＣＯを１００ｐｐ
ｍ以下に低減できた。
【００２０】図３は他のプラズマ炉の断面図である。図
１のものと異なる点は、スラグ排出孔７が排ガス１３の
排出孔兼用となっている点である。この場合もスラグ排
出孔７の入口に燃料５の噴射孔８が設けられている。図
１のものと同様に排ガス１３を還元性雰囲気にしてＮＯ
ｘを低減させると共に、スラグ排出孔の加熱も同時にで
き、スラグ６の安定出滓を達成することができる。
１のものと異なる点は、スラグ排出孔７が排ガス１３の
排出孔兼用となっている点である。この場合もスラグ排
出孔７の入口に燃料５の噴射孔８が設けられている。図
１のものと同様に排ガス１３を還元性雰囲気にしてＮＯ
ｘを低減させると共に、スラグ排出孔の加熱も同時にで
き、スラグ６の安定出滓を達成することができる。
【００２１】通常プラズマ溶融炉は燃焼溶融炉に比較す
ると排ガス量が約３０分の１以下と少量である。そのた
めプラズマ溶融炉のスラグ排出孔７の出口付近を高温に
保つことが難しく、スラグ排出孔７の出口にスラグ６が
固まり出滓不能になったり、炉内の炉圧制御ができず浮
遊したいるばいじんが大気に放出されて環境を悪くす
る。しかし噴射孔８から吹き込まれた燃料は、スラグ排
出孔７の中で排ガス１３と良く混合して狭い空間で燃焼
し、高熱を発生する。この結果スラグ排出孔７の全域が
高温に保たれ、スラグ排出孔７の出口付近も高温にな
り、スラグ排出孔７の閉塞を防止するという効果を奏す
る。したがってスラグ排出孔７の全域を高温に保つため
に、燃料噴射孔をスラグ排出孔７の入口に設ける。
ると排ガス量が約３０分の１以下と少量である。そのた
めプラズマ溶融炉のスラグ排出孔７の出口付近を高温に
保つことが難しく、スラグ排出孔７の出口にスラグ６が
固まり出滓不能になったり、炉内の炉圧制御ができず浮
遊したいるばいじんが大気に放出されて環境を悪くす
る。しかし噴射孔８から吹き込まれた燃料は、スラグ排
出孔７の中で排ガス１３と良く混合して狭い空間で燃焼
し、高熱を発生する。この結果スラグ排出孔７の全域が
高温に保たれ、スラグ排出孔７の出口付近も高温にな
り、スラグ排出孔７の閉塞を防止するという効果を奏す
る。したがってスラグ排出孔７の全域を高温に保つため
に、燃料噴射孔をスラグ排出孔７の入口に設ける。
【００２２】つぎに、図３のタイプのプラズマ炉による
具体的な実施例を以下に説明する。図３に示すプラズマ
炉を使用して都市ごみ焼却灰３００ｋｇ／Ｈをノントラ
ンスファータイププラズマトーチ３００ｋｗの出力で溶
融した。プラズマガス量は１５〜２５Ｎｍ3 ／Ｈの範囲
で３分周期で流量変動させた。また煙道１１で未燃ガス
を燃焼させるために、吹き込みノズル１０から燃焼用空
気を２０Ｎｍ3 ／Ｈ吹き込みＣＯの排出を抑制した。上
述した都市ガス１３Ａの３．０Ｎｍ3 ／Ｈを噴射孔８か
ら吹き込んだところ、ＮＯｘ低減率は時間平均で９３．
７％が得られた。この場合、プラズマガス量が変動する
のに対して、吹き込む都市ガスの流量を一定にしていた
ため、還元度がプラズマガス量が多い場合に低く、ＮＯ
ｘ低減率が小さくなり、一方プラズマガス量が少ない合
に低く、ＮＯｘ低減率が大きくなり、時間的変動が大き
かった。そこで、プラズマガス量の変動と同期させて時
間平均３．０Ｎｍ3 ／Ｈを噴射孔８から吹き込んだとこ
ろ、ＮＯｘ低減率は時間平均で９６．４％が得られた。
また、スラグ排出孔７に都市ガスを吹き込まない場合に
は、スラグ排出孔７の出口にスラグ６が固まり、約５時
間に一回程度のメインテナンスが必要であった。しかし
スラグ排出孔７に都市ガスを吹き込むと、スラグ６が固
まるトラブルは完全に解消されメインテナンスが不要と
なった。さらにスラグ６が高温で出滓できるので、スラ
グ６の品質が非常に良く、骨材等に広く利用できるよう
になった。
具体的な実施例を以下に説明する。図３に示すプラズマ
炉を使用して都市ごみ焼却灰３００ｋｇ／Ｈをノントラ
ンスファータイププラズマトーチ３００ｋｗの出力で溶
融した。プラズマガス量は１５〜２５Ｎｍ3 ／Ｈの範囲
で３分周期で流量変動させた。また煙道１１で未燃ガス
を燃焼させるために、吹き込みノズル１０から燃焼用空
気を２０Ｎｍ3 ／Ｈ吹き込みＣＯの排出を抑制した。上
述した都市ガス１３Ａの３．０Ｎｍ3 ／Ｈを噴射孔８か
ら吹き込んだところ、ＮＯｘ低減率は時間平均で９３．
７％が得られた。この場合、プラズマガス量が変動する
のに対して、吹き込む都市ガスの流量を一定にしていた
ため、還元度がプラズマガス量が多い場合に低く、ＮＯ
ｘ低減率が小さくなり、一方プラズマガス量が少ない合
に低く、ＮＯｘ低減率が大きくなり、時間的変動が大き
かった。そこで、プラズマガス量の変動と同期させて時
間平均３．０Ｎｍ3 ／Ｈを噴射孔８から吹き込んだとこ
ろ、ＮＯｘ低減率は時間平均で９６．４％が得られた。
また、スラグ排出孔７に都市ガスを吹き込まない場合に
は、スラグ排出孔７の出口にスラグ６が固まり、約５時
間に一回程度のメインテナンスが必要であった。しかし
スラグ排出孔７に都市ガスを吹き込むと、スラグ６が固
まるトラブルは完全に解消されメインテナンスが不要と
なった。さらにスラグ６が高温で出滓できるので、スラ
グ６の品質が非常に良く、骨材等に広く利用できるよう
になった。
【００２３】
【発明の効果】本発明のプラズマ炉の運転方法は、排ガ
ス中に燃料を吹き込んで還元性ガス雰囲気にするので、
排ガスに含まれるＮＯｘは還元され、燃料は有効に還元
に活用されるので、少量の燃料吹込みで容易にＮＯｘを
低減できる。すなわち、吹き込み可能な気体又は液体の
如き燃料であるので、固体燃料に比較して扱い易く、プ
ラズマガスの流動変動周期に同調した吹き込みも可能で
あり、還元性ガスの過不足を最適に保持できる。また炉
内を還元性ガスの雰囲気にするものではないので、炉か
ら漏れる排ガスに有害物質が含まれる恐れは少なくな
る。また排ガスの排出孔兼用のスラグ排出孔に燃料を吹
き込んで燃焼させると、スラグ排出孔の加熱もでき、ス
ラグの安定出滓に寄与する。
ス中に燃料を吹き込んで還元性ガス雰囲気にするので、
排ガスに含まれるＮＯｘは還元され、燃料は有効に還元
に活用されるので、少量の燃料吹込みで容易にＮＯｘを
低減できる。すなわち、吹き込み可能な気体又は液体の
如き燃料であるので、固体燃料に比較して扱い易く、プ
ラズマガスの流動変動周期に同調した吹き込みも可能で
あり、還元性ガスの過不足を最適に保持できる。また炉
内を還元性ガスの雰囲気にするものではないので、炉か
ら漏れる排ガスに有害物質が含まれる恐れは少なくな
る。また排ガスの排出孔兼用のスラグ排出孔に燃料を吹
き込んで燃焼させると、スラグ排出孔の加熱もでき、ス
ラグの安定出滓に寄与する。
【図１】本発明方法が適用されるプラズマ炉の断面図で
ある。
ある。
【図２】燃料の吹き込み量によるＣＯ濃度及びＮＯｘ低
減率の変化を示すグラフ図である。
減率の変化を示すグラフ図である。
【図３】本発明方法が適用される他のプラズマ炉の断面
図である。
図である。
１ 炉本体 ２ プラズマトーチ ３ プラズマガス ４ 廃棄物 ５ 吹き込み可能な燃料 ６ スラグ ７ スラグ排出孔 ８ 噴射孔 １０ 吹き込みノズル １１ 煙道 １３ 排ガス １５ スラグ浴 １６ 排気孔
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 7/06 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 7/06 ＺＡＢ Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｂ (72)発明者 東 康夫 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合研究所 内 (72)発明者 田頭 成能 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合研究所 内 (72)発明者 山田 基夫 兵庫県尼崎市若王寺３丁目11番20号 関 西電力株式会社 総合技術研究所内 (56)参考文献 特開 平２−122109（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−217710（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23G 5/50 ZAB F23G 5/00 115 F23G 7/06 105 F23J 1/00
Claims (5)
- 【請求項１】 プラズマアークで廃棄物を溶融するプラ
ズマ炉の排ガス中に燃料を吹き込むプラズマ炉における
ＮＯｘ低減方法であって、 前記燃料の吹き込み位置がプ
ラズマ炉の排気孔兼用のスラグ排出孔であるプラズマ炉
におけるＮＯｘ低減方法。 - 【請求項２】 前記燃料の吹き込み位置の温度を５００
°Ｃ以上とする請求項１記載のプラズマ炉におけるＮＯ
ｘ低減方法。 - 【請求項３】 前記プラズマアークによるプラズマガス
量の変動に前記燃料の量を連動させる請求項１記載のプ
ラズマ炉におけるＮＯｘ低減方法。 - 【請求項４】 プラズマアークで廃棄物を溶融するプラ
ズマ炉の排気孔兼用のスラグ排出孔に燃料を吹き込み、
更にその下流で燃焼用空気を吹き込むプラズマ炉におけ
るＮＯｘ低減方法。 - 【請求項５】 前記燃焼用空気の吹き込み位置の温度を
８００°Ｃ以上とする請求項４記載のプラズマ炉におけ
るＮＯｘ低減方法。
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5109919A JP3032400B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-04-12 | プラズマ炉におけるＮＯｘ低減方法 |
| EP19960116254 EP0757972B1 (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Plasma furnace |
| AT94908506T ATE168762T1 (de) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Verfahren zum betrieb eines plasmaschmelzofens |
| PCT/JP1994/000362 WO1994020791A1 (fr) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Four a fusion de plasma et mode de fonctionnement de ce four |
| DE69427412T DE69427412T2 (de) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Plasmaofen |
| AT96116254T ATE201863T1 (de) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Plasmaofen |
| EP19940908506 EP0645584B1 (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Method of operating a plasma furnace |
| DE69411835T DE69411835T2 (de) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Verfahren zum Betrieb eines Plasmaschmelzofens |
| DK94908506T DK0645584T3 (da) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Fremgangsmåde ved drift af en plasmaovn |
| CA 2205529 CA2205529C (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Plasma furnace and a method of operating the same |
| CA 2135204 CA2135204C (en) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | Plasma furnace and a method of operating the same |
| US08/556,022 US5579705A (en) | 1993-03-08 | 1995-11-13 | Plasma furnace and a method of operating the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7519993 | 1993-03-08 | ||
| JP5-75199 | 1993-03-08 | ||
| JP5109919A JP3032400B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-04-12 | プラズマ炉におけるＮＯｘ低減方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317311A JPH06317311A (ja) | 1994-11-15 |
| JP3032400B2 true JP3032400B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=26416356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5109919A Expired - Lifetime JP3032400B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-04-12 | プラズマ炉におけるＮＯｘ低減方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3032400B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4806991B2 (ja) * | 2005-07-29 | 2011-11-02 | 日立造船株式会社 | プラズマ式灰溶融炉排ガスのＮＯｘ低減方法 |
| JP4760702B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2011-08-31 | 日立造船株式会社 | ノントランスファ式灰溶融炉排ガスの無触媒脱硝におけるリークアンモニア低減方法 |
-
1993
- 1993-04-12 JP JP5109919A patent/JP3032400B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06317311A (ja) | 1994-11-15 |
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