JP2000354735A - ダイオキシン類の生成防止剤及び生成防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイオキシン類の生成防止効果及び生成した
ダイオキシン類の除去効果に優れ、しかも貯留時の安全
性も高いダイオキシン類の生成防止剤と、この生成防止
剤を用いたダイオキシン類の生成防止方法を提供する。 【解決手段】 炭酸水素ナトリウムなどの炭酸アルカリ
と活性炭とを混合してなるダイオキシン類の生成防止
剤。この生成防止剤を焼却炉の排ガスに添加するダイオ
キシン類の生成防止方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却炉等の
ダイオキシン類発生施設におけるダイオキシン類の生成
防止効果及び生成したダイオキシン類の除去効果に優
れ、しかも貯留時の安全性も高いダイオキシン類の生成
防止剤と、この生成防止剤を用いたダイオキシン類の生
成防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ごみ焼却炉等の焼却炉においては、燃焼
中に、クロロフェノール、クロロベンゼン等の塩素化芳
香族化合物や塩素化アルキル化合物等のダイオキシン前
駆体が発生する。これらのダイオキシン前駆体は、飛灰
が共存するとその触媒作用でダイオキシン（ポリ塩化ジ
ベンゾダイオキシン及びポリ塩化ジベンゾフラン）とな
り、煤塵や排ガス中に存在するようになる（本発明では
ダイオキシンとダイオキシン前駆体とをあわせて「ダイ
オキシン類」と称す。）。

【０００３】このようなダイオキシン類の発生が問題と
なっている施設では、ガス処理設備をダイオキシン類の
発生しにくい構造、即ち排ガスがダイオキシン生成温度
域にある時間をできるだけ短くするような構造へ改造す
ることや、後段に触媒分解塔や、吸着塔などのダイオキ
シン類除去設備を増設することが主として提案されてい
るが、いずれも多大な改造費が必要であるため、実用化
は困難である。そこで、簡便にコストをかけずにダイオ
キシン類を処理する方法として、次のような薬剤処理法
が提案されている。

【０００４】 焼却炉の排ガス排出路における９００
〜３００℃の温度域で炭酸水素ナトリウム等のアルカリ
性化合物を供給してダイオキシンの発生を抑制する方法
（特開平３−２２４６１８号公報） 焼却炉からの煙道ガス流を１３５〜４００℃の温度
で噴霧吸収室を通過させ、炭酸ナトリウム等の塩基性吸
収剤を含む水性液体を噴霧して煙道ガスを１８０〜９０
℃に冷却し、更に粉末活性炭を煙道ガス流に注入する方
法（特公平８−２９２１９号公報） 排ガス中に、消石灰等のアルカリ吸収剤と活性炭等
の粉末吸着剤を含有する粉末反応剤を、調湿した空気で
搬送して排ガスに噴霧する方法（特開平１０−２１６４
７０号公報） 排ガス中に炭酸水素ナトリウム等の脱塩素剤を加え
て反応させるダイオキシン除去方法（特開平１０−２４
４１２８号公報） 排ガスが冷却される前の４００℃以上の排ガスに、
炭酸ナトリウム等の中和剤を存在させてダイオキシンの
発生を抑制する方法（特開平１０−２４９１５４号公
報） 焼却炉排ガスにアミン化合物等のダイオキシン生成
反応抑制剤をガス温度３００〜７５０℃で添加し、ガス
温度２００〜５００℃で活性炭を添加するダイオキシン
生成防止方法（特開平１１−５０１９号公報）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ダイオキシン類の処理
においては、ダイオキシン類を発生させないことと、発
生したダイオキシン類を除去することの両方が求められ
ており、従来のように、アルカリ化合物又は活性炭のみ
を用いる方法では、十分な効果が得られない場合があっ
た。また、ダイオキシン類の発生する前の工程、即ち、
ダイオキシン類が生成する温度（３００℃前後）よりも
高温で処理する必要があるものの、高温で活性炭を添加
すると発火する恐れがあるため、処理条件が制限される
という問題もあった。一方、カルシウム系化合物やナト
リウム系化合物等を３２０℃以上の高温域で煙道に添加
すると、流路構成材料等の腐食が促進されるという問題
もあった。

【０００６】また、特公平８−２９２１９号公報記載の
方法のように、塩基性吸収剤と活性炭とを別々に添加す
る場合はもとより、特開平１１−５０１９号公報記載の
方法でも、ダイオキシン生成反応抑制剤と活性炭とを別
々に貯蔵し、使用時にそれぞれ添加する手法が採られて
いるが、大量の活性炭を貯蔵する場合、蓄熱潜熱が増加
して発火温度が低下する、即ち、低温で発火する恐れが
あり、安全性の面で問題があった。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決し、ダイ
オキシン類の生成防止効果及び生成したダイオキシン類
の除去効果に優れ、しかも貯留時の安全性も高いダイオ
キシン類の生成防止剤と、この生成防止剤を用いたダイ
オキシン類の生成防止方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のダイオキシン類
の生成防止剤は、ナトリウム、カリウム、カルシウム及
びマグネシウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以
上の炭酸塩及び／又は炭酸水素塩（以下、これらを「炭
酸アルカリ」と称す場合がある。）と、活性炭とを混合
してなることを特徴とする。

【０００９】本発明では、アルカリ化合物の中でも、ダ
イオキシン類の発生抑制効果の高い炭酸水素ナトリウム
（重炭酸ソーダ，重曹（ＮａＨＣＯ₃））、天然ソーダ
（セスキ炭酸ナトリウム、ナトリウムセスキカーボネー
ト、トロナ灰（Ｎａ₂ＣＯ₃・ＮａＨＣＯ₃・２Ｈ
₂Ｏ））、炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ（Ｎａ₂Ｃ
Ｏ₃））、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ₃）、炭酸カリウ
ム（Ｋ₂ＣＯ₃）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、炭酸
マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）を用いるため、著しく良好
なダイオキシン類発生抑制効果を得ることができる。し
かも、炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリを予め活性
炭と混合しておくことにより、貯留時の活性炭の発火温
度を上昇させる、即ち、低温での発火を防止することが
でき、安全性が高い。即ち、前述の如く、活性炭は蓄熱
性が高く、その量が多くなるほど蓄熱性が増して、発火
温度が低下する。このため、添加設備等で大量に貯留す
る場合においては、その危険性が危惧されている。しか
し、炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリのように蓄熱
性の低い物質と混合することによって、その発火温度を
上げることができ、貯留時の安全性を高めることができ
る。

【００１０】また、このように予め炭酸水素ナトリウム
等の炭酸アルカリと活性炭とを混合して一剤化した生成
防止剤であれば、排ガスへの添加も容易に行うことがで
き、また、最適添加量等の制御も容易である。

【００１１】なお、活性炭はダイオキシン類の吸着能力
が高いものであるが、それ自身ダイオキシン類生成の触
媒として作用する恐れがあるため、これを防止するため
に、活性炭にアルカリを添着して用いるのが好ましい。
ただし、活性炭にアルカリを添着すると貯留時の発火温
度を低下させることとなるため、アルカリを添着する場
合、その添着量を十分に制御する必要がある。

【００１２】本発明のダイオキシン類の生成防止方法
は、このような本発明の生成防止剤を焼却炉の排ガスに
添加することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１４】本発明のダイオキシン類の生成防止剤は、
炭酸アルカリ、即ち、ナトリウム、カリウム、カルシウ
ム及びマグネシウムよりなる群から選ばれる１種又は２
種以上の炭酸塩及び／又は炭酸水素塩と、活性炭とを混
合してなるものである。

【００１５】この活性炭としては粉末活性炭、粒状活性
炭のいずれでもよいが、平均粒径が５０μｍ以下、例え
ば平均粒径が１０〜３０μｍ程度の粉末活性炭が好まし
い。炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリは無水物、含
水塩のいずれでもよい。炭酸アルカリとしては前述の炭
酸水素ナトリウム等の１種を単独で用いても良く、２種
以上を併用しても良い。

【００１６】炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリと活
性炭との割合は、過度に炭酸アルカリが多くて活性炭が
少なくても、また、過度に活性炭が多くて炭酸アルカリ
が少なくても両者を併用することによる効果が得られ
ず、また、特に、炭酸アルカリが少ないと、炭酸アルカ
リを混合することによる発火温度の上昇効果が十分に得
られないことから、炭酸アルカリと活性炭との合計に対
して活性炭が４０重量%以下、炭酸アルカリが無水物に
換算して６０重量％以上、特に、活性炭が２０〜４０重
量％で炭酸アルカリが６０〜８０重量％となるようにす
るのが好ましい。

【００１７】炭酸アルカリと活性炭とは十分に均一に混
合することが望ましい。この均一分散混合性及び排ガス
との接触効率並びに取り扱い性の面から、炭酸アルカリ
は平均粒径５〜１５μ程度であることが好ましい。

【００１８】なお、活性炭は、前述の如く、ダイオキシ
ン類生成の触媒作用を抑制するために、アルカリを添着
して用いても良い。

【００１９】この場合、アルカリとしては、アミン化合
物、アンモニア、アンモニウム塩、アルカリ金属化合物
等の１種又は２種以上を用いることができる。このう
ち、アミン化合物としては、トリメチルアミン等のアル
キルアミン、トリエタノールアミン、モノエタノールア
ミン等のアルカノールアミンなどのほか、これらのアミ
ン化合物の塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩等のアミン塩が挙げ
られる。アンモニウム塩としては、重炭酸アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等が
挙げられる。アルカリ金属化合物としては、ケイ酸ナト
リウム、ケイ酸カリウム等のアルカリ金属のケイ酸塩、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水
酸化物、炭酸塩等が挙げられる。

【００２０】アルカリを添着するには、例えば活性炭を
アルカリ水溶液に浸し攪拌しながら水を蒸発乾燥する方
法、活性炭を攪拌しながら濃アルカリ水溶液を噴霧、混
合する方法などを採用することができる。

【００２１】なお、アルカリの添着はダイオキシン類の
生成抑制作用の面からは好ましいが、貯留時の発火温度
を低下させる点からは、好ましくない。従って、アルカ
リの添着量は、生成防止剤に要求される特性に応じて適
宜決定され、混合により発火温度を上昇できるので、ア
ルカリの添着量を増やすことが可能であるが、好ましく
は活性炭に対して３０重量％以下、特に好ましくは０．
５〜１０重量％程度である。

【００２２】本発明の生成防止剤を用いて焼却炉の排ガ
スの処理を行う場合、その添加箇所は排ガスの冷却工程
の何れの箇所でも良いが、好ましくは、集塵機手前の１
５０〜４００℃の温度領域の部分に添加するのが望まし
い。

【００２３】即ち、排ガスの冷却工程におけるダイオキ
シン類の合成は、温度約２００〜４００℃の領域で行わ
れるとされているが、実際の施設においては、集塵機内
部での合成が主であり、焼却炉から排出された高温度の
状態から冷却されて集塵機に流入するまでの間は滞留時
間が短いため、合成量は非常に少ないことが判明した。
従って、冷却された４００℃以下の条件で本発明の生成
防止剤を注入すれば、生成防止剤中の炭酸水素ナトリウ
ム等の炭酸アルカリにより大部分のダイオキシン類の合
成を防止することができる。また、同時にダイオキシン
類中の活性炭により、既に焼却炉で生成した少量のダイ
オキシン類を吸着し、これを集塵機で分離することによ
り、効率的にダイオキシン類の除去を行える。

【００２４】また、排ガスに対する本発明の生成防止剤
の好適な添加率は、生成防止剤として１００〜６００ｍ
ｇ／Ｎｍ³、特に炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリ
が１００ｍｇ／Ｎｍ³以上、活性炭が５０〜３００ｍｇ
／Ｎｍ³となるような量である。炭酸水素ナトリウム等
の炭酸アルカリは排ガス中の酸性ガス濃度に応じて適宜
増加させても良い。

【００２５】本発明では、更に、従来排ガス中の塩化水
素除去のために用いられている消石灰を炭酸水素ナトリ
ウムなどの炭酸アルカリから選ばれた化合物の１種以上
及び活性炭と混合して用いても良く、この場合には、既
存の消石灰注入設備を利用して本発明の生成防止剤を注
入することもでき、また、炭酸水素ナトリウム等の炭酸
アルカリがダイオキシン類の発生防止のみならず、塩化
水素と反応してこれを除去する役割を果たす。しかも、
例えば、炭酸水素ナトリウムと塩化水素との反応生成物
は水溶性であるから、消石灰のみを塩化水素と反応させ
る場合に比べて、集塵灰の処分量を減らすことができ
る。また、炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリは弱ア
ルカリ性であるから、多量の消石灰を使用した集塵灰に
比べてアルカリ度を下げることができ、ｐＨに左右され
やすい重金属固定処理を容易に行うことも可能となる。

【００２６】本発明方法は、各種都市ごみ焼却炉の他、
産業廃棄物焼却炉、医療廃棄物焼却炉、焼却灰溶融炉、
ＲＤＦ炉からの各種排ガス等に適用することができる。
また、ストーカ炉、ロータリーキルン、流動床炉等の炉
の種類や連続炉、準連続炉、バッチ炉など炉の型式にも
係わりなく各種の炉からの排ガスの処理に適用可能であ
る。

【００２７】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明の効
果を示す。

【００２８】実施例１ 図１に示す如く、ストーカ炉１、廃熱ボイラ２、ガス冷
却室３、電気集塵機４及び煙突５からなる都市ごみ用焼
却設備の排ガス炉において、２００℃で運転する電機集
塵機４の入口の煙道（温度約２００℃）に、炭酸水素ナ
トリウムと粉末活性炭とを２：１の重量比率で混合した
ものを排ガスに対して３００ｍｇ／Ｎｍ³の割合で添加
した。この添加量は排ガスに対して、炭酸水素ナトリウ
ムとして２００ｍｇ／Ｎｍ³、粉末活性炭として１００
ｍｇ／Ｎｍ³の添加率となる。２日間連続して注入し、
集塵機入り口（薬剤添加前）及び出口の排ガス中のダイ
オキシン類濃度を測定し、結果を表１に示した。また、
この生成防止剤の発火点はオーブン内で加熱しながら温
度変化を検出することにより測定し、結果を表１に併記
した。

【００２９】なお、炭酸水素ナトリウムは平均粒径は１
０μ程度のものを用い、粉末活性炭としては平均粒径２
０μ程度のものを用いた。

【００３０】実施例２ 活性炭として、水酸化ナトリウムを活性炭に対して水溶
液を噴霧、混合することにより１重量％添着したものを
用いたこと以外は実施例１と同様にして排ガス処理を行
うと共に、この生成防止剤の発火点を測定し、結果を表
１に示した。

【００３１】比較例１ 薬剤として活性炭のみを用いたこと以外は実施例１と同
様にして排ガス処理を行うと共に、この活性炭の発火点
を測定し、結果を表１に示した。

【００３２】比較例２ 薬剤として炭酸水素ナトリウムのみを用いたこと以外は
実施例１と同様にして排ガス処理を行い結果を表１に示
した。

【００３３】比較例３ 薬剤として、炭酸水素ナトリウムと活性炭とを別々に添
加したこと以外は実施例１と同様にして排ガス処理を行
った。即ち、炭酸水素ナトリウムを煙道の４５０〜５０
０℃の箇所に添加し、その後流側の煙道の約２００℃の
箇所に活性炭を添加した。このときの結果を表１に示し
た。

【００３４】比較例４ 薬剤を添加しなかった場合の集塵機入口と出口の排ガス
中のダイオキシン類濃度を測定し、結果を表１に示し
た。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１より、次のことが明らかである。

【００３７】即ち、薬剤を添加していない比較例４で
は、集塵機入口の排ガス中のダイオキシン類濃度（以下
「入口ガス濃度」という。）も高く、また、集塵機内で
ダイオキシン類が合成されているために集塵機出口の排
ガス中のダイオキシン類濃度（以下「出口ガス濃度」と
いう。）は更に高い。

【００３８】活性炭を添加した比較例１では、活性炭に
より入口ガス中のダイオキシン類が吸着され、集塵機で
除去されているにもかかわらず、集塵機内でダイオキシ
ン類が合成されているため出口ガス濃度が高くなってい
る。

【００３９】また、この活性炭は発火温度が低く、貯留
時の安全性に問題があることがわかる。

【００４０】炭酸水素ナトリウムを添加した比較例２で
は、集塵機内でのダイオキシン類の合成が防止されてい
るため出口ガス濃度は入口ガス濃度に比べて高くはない
が、既に合成されているダイオキシン類の除去効果がな
いため入口ガス濃度が高い。

【００４１】また、炭酸水素ナトリウムと活性炭とを併
用しても、これらを別々に添加した比較例３では、他の
比較例に比べると性能改善されるものの本発明の効果に
は及ばず、しかも活性炭の貯留時の安全性の問題があ
る。

【００４２】これに対して、炭酸水素ナトリウムと活性
炭とを予め混合して用いた実施例１，２では、既に合成
されたダイオキシン類の吸着除去も、集塵機内でのダイ
オキシン類の合成の防止も効果的に行われるため、入口
ガス濃度も出口ガス濃度も低く、特に入口ガス濃度に比
べて出口ガス濃度が著しく低く、低減率８２〜９２％と
なっている。特に、活性炭にアルカリを添着した実施例
１では、このダイオキシン類低減効果が高い。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、ダ
イオキシン類の生成防止効果と生成したダイオキシン類
の除去効果に優れ、しかも貯留時の安全性も高い生成防
止剤が提供され、この生成防止剤により、良好な作業性
のもとに排ガス中のダイオキシン類を効率的に処理する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び比較例で用いた都市ごみ焼却設備の
構成を示す系統図である。

【符号の説明】

１ ストーカ炉 ２ ボイラ ３ ガス冷却室 ４ 電気集塵機 ５ 煙突

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K070 DA05 DA12 DA24 DA30 4D002 AA21 AC04 BA03 BA04 DA02 DA03 DA05 DA06 DA16 DA41 GA01 GA03 GB03 GB06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ナトリウム、カリウム、カルシウム及び
   マグネシウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上
   の炭酸塩及び／又は炭酸水素塩と、活性炭とを混合して
   なることを特徴とするダイオキシン類の生成防止剤。
2. 【請求項２】 請求項１において、該活性炭はアルカリ
   を添着したものであることを特徴とするダイオキシン類
   の生成防止剤。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のダイオキシン類
   の生成防止剤を焼却炉の排ガスに添加することを特徴と
   するダイオキシン類の生成防止方法。