JP2000356331A - 廃棄物の触媒流動層低温燃焼方法及び廃棄物の触媒流動層低温燃焼装置 - Google Patents

廃棄物の触媒流動層低温燃焼方法及び廃棄物の触媒流動層低温燃焼装置

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JP2000356331A
JP2000356331A JP11171254A JP17125499A JP2000356331A JP 2000356331 A JP2000356331 A JP 2000356331A JP 11171254 A JP11171254 A JP 11171254A JP 17125499 A JP17125499 A JP 17125499A JP 2000356331 A JP2000356331 A JP 2000356331A
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combustion
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Satoshi Nakamura
諭 中村
Yoshiyuki Aso
良之 阿曽
Shuichi Matsunaga
秀一 松永
Kenichi Ito
献一 伊藤
Osamu Fujita
修 藤田
Kiyotaka Yamane
清隆 山根
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2次燃焼装置や補助燃焼装置を必要とせず、
有害ガスの再合成が生じない廃棄物の触媒流動層低温燃
焼方法及び廃棄物の触媒流動層低温燃焼装置を提供す
る。 【解決手段】 加熱手段(4)により初期加熱される燃
焼炉(6)と、燃焼炉(6)内で、空気輸送機(5)に
より送り込まれた空気を分散させる空気分散装置(3)
と、空気分散装置(3)により分散された空気により流
動層(2)を形成する媒体(7)と、を備えてなり廃棄
物を投入して燃焼を行う廃棄物の触媒流動層低温燃焼装
置において、媒体(7)を、酸化作用のある金属、セラ
ミックの単体、これらの成分を含む化合物、またはこれ
らを担持体に担持させた酸化性触媒としたを特徴とす
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、触媒を使用した流
動層燃焼炉において下水スラッジ、汚泥スラッジ等の高
含水性廃棄物、廃棄物燃料または家庭用ゴミ等の廃棄物
を焼却処理する廃棄物の触媒流動層低温燃焼方法及び廃
棄物の触媒流動層低温燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、下水スラッジ、汚泥スラッジ等
の高含水性廃棄物、廃棄物燃料または家庭用ゴミ等の廃
棄物を焼却処理する場合、例えば、図2に示す流動層燃
焼炉が使用されている。流動層低温燃焼装置では、図示
しない空気輸送機から送られた流動用空気11が燃焼炉
17内に導入されて、空気分散装置12の多数のノズル
孔を通り抜けて、空気分散装置12上の流動層13を流
動化させる。流動層13は、あらかじめ加熱手段である
スタートアップバーナ14により燃料油を燃焼させて廃
棄物をガス分解・酸化できる温度、例えば約600〜8
00゜Cまで加熱される。なお、加熱温度を維持するた
めに、助燃材投入装置から助燃材18が燃焼炉17内に
投入される。この状態で、図示しない廃棄物供給口から
廃棄物が投入される。流動層13内の媒体としては珪砂
等である。
【0003】かかる構成において、流動層13内の媒体
と共に廃棄物が流動化されて脱水乾燥されて加熱分解温
度を超えるとガス化して燃焼し、未燃物の多くは上部の
フリーボード部15で2次燃焼装置により完全燃焼され
る。焼却灰は排ガス19と共に順次上部から排出され、
不燃物は珪砂と共に下部から取り出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
流動層燃焼炉では、媒体を珪砂としているため流動層1
3内では単に廃棄物を均一に攪拌流動化するだけである
ので流動層13内において完全燃焼させることは困難で
あり、未燃物をフリーボード部15でさらに完全燃焼す
るようにしているので、2次燃焼装置が必要であるとい
う問題がある。これは、流動層13内の燃焼速度が遅い
ため、層内で燃焼反応が完結する前に未燃ガスがフリー
ボード部へ抜けることによるものである。また、高含水
固体廃棄物の含水率は約80%もあり、この水分を蒸発
させるだけでも容量の大きいバーナ等の助燃装置も必要
となる。
【0005】また、廃棄物を完全に分子レベルまで分解
且つ酸化するためには大きな熱エネルギが必要となる
が、実際には完全な分解及び酸化は困難であり、このた
め、有機塩素系有害物質の前駆体の一部がそのまま残存
することとなる。有機塩素系有害物質としてダイオキシ
ンを例にとると、前駆体はベンゼン環等である。燃焼炉
17内において800〜1000°Cの高温で加熱され
ても、分解及び酸化が不完全なため、ガス中には有機塩
素系有害物質の前駆体が残存してしまい、燃焼後の冷却
過程において有機塩素系有害物質の再合成温度領域であ
る300〜500°Cを通過しなければならないため、
フリーボード部15に連通した煙道ではダイオキシン等
の有機塩素系有害物質が再合成されてしまう。このた
め、有害ガス除去装置等も必要となり、このため装置が
大型化し多大なコストがかかるという問題がある。
【0006】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、2次燃焼装置や補助燃焼装置を必要とせ
ず、有害ガスの再合成が生じない廃棄物の触媒流動層低
温燃焼方法及び廃棄物の触媒流動層低温燃焼装置を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、初期加熱された燃焼炉
(6)内に、空気を送り込んで媒体(7)を流動化させ
た流動層(2)を形成し、廃棄物を投入して燃焼を行う
廃棄物の触媒流動層低温燃焼方法であって、媒体(7)
を酸化性触媒とすることにより、廃棄物が低温で燃焼さ
れることを特徴とする。
【0008】これにより、流動層(2)に酸化性触媒を
使用することにより、流動層(2)内の廃棄物から発生
した揮発性ガスを酸化性触媒の触媒作用により効率良く
酸化させることができる。また、ダイオキシン等の有機
塩素系有害物質の前駆体も媒体(7)による酸化作用で
効率良く酸化されるため、有機塩素系有害物質の生成が
抑制できる。ここで、廃棄物としては、下水スラッジ、
パルプスラッジ,汚泥スラッジ等の高含水性廃棄物、R
DF,RPF等の廃棄物燃料または家庭用ゴミ等の一般
廃棄物をいう。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の廃
棄物の触媒流動層低温燃焼方法において、前記酸化性触
媒を、酸化作用のある金属、セラミックの単体、これら
の成分を含む化合物、またはこれらを担持体に担持させ
た酸化性触媒とすることを特徴とする。
【0010】酸化作用のある金属、セラミックの単体及
びその化合物としては、例えば、Pt,MoO3,V2
5,Bi23−MoO3,Sb25,TiO2等である。
また、これらを担持する担持体としては例えばAl23
等である。
【0011】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の廃棄物の触媒流動層低温燃焼方法において、流動
層(2)を一旦、約300〜600゜Cとなるように初
期加熱することにより廃棄物の燃焼が継続的に行われる
ようにしたことを特徴とする。
【0012】これにより、媒体(7)による酸化作用は
低温で反応が進むため、流動層(2)内の廃棄物から発
生した揮発性ガスを酸化性触媒の触媒作用により効率良
く酸化させることができ、流動層(2)を一旦、約30
0〜600゜Cとなるように初期加熱するだけで廃棄物
の燃焼が継続的に行われるため、廃棄物を効率的に燃焼
させることができる。また、流動層(2)の酸化性触媒
を約300〜600゜Cとすることにより、有機塩素系
有害物質の前駆体も効率良く酸化させることができ、有
機塩素系有害物質の生成が抑制できる。
【0013】請求項4記載の発明は、加熱手段(4)に
より初期加熱される燃焼炉(6)と、燃焼炉(6)内
で、空気輸送機(5)により送り込まれた空気を分散さ
せる空気分散装置(3)と、空気分散装置(3)により
分散された空気により流動層(2)を形成する媒体
(7)と、を備えており、廃棄物を投入して燃焼を行う
廃棄物の触媒流動層低温燃焼装置において、媒体(7)
を、酸化作用のある金属、セラミックの単体、これらの
成分を含む化合物、またはこれらを担持体に担持させた
酸化性触媒としたことを特徴とする。
【0014】これにより、加熱手段(4)により初期加
熱される燃焼炉(6)内において、空気分散装置(3)
により分散された空気により流動層(2)を形成する媒
体(7)に酸化性触媒を使用することにより、流動層
(2)内の廃棄物から発生した揮発性ガスを酸化性触媒
の触媒作用により効率良く酸化させることができる。
【0015】請求項5の発明は、請求項4記載の廃棄物
の触媒流動層低温燃焼装置において、加熱手段(4)
は、流動層(2)を一旦、約300〜600゜Cとなる
ように初期加熱して廃棄物の燃焼が継続的に行われるよ
うにしたことを特徴とする。なお、加熱手段(4)とし
ては、バーナ等の助燃装置である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に基づ
いて説明する。図1は本発明の実施の形態を示す概要図
である。
【0017】本発明の実施の形態の廃棄物の触媒流動層
低温燃焼装置では、空気輸送機5から送られた流動用の
空気が燃焼炉6内に導入されて、空気分散装置である多
数のノズル孔を有する分散板3を通り抜けて、分散板3
の上の流動層2を流動化させる。流動層2は、あらかじ
め加熱手段であるスタートアップバーナ4により燃料油
を燃焼させて廃棄物をガス分解・酸化できる温度、例え
ば約300〜600゜Cまで初期加熱される。この状態
で、廃棄物供給口1から廃棄物が投入される。
【0018】本発明では、媒体7を酸化作用のある金
属、セラミックの単体、これらの成分を含む化合物、ま
たはこれらを担持体に担持させた酸化性触媒としたこと
を特徴とするものである。酸化作用のある金属、セラミ
ックの単体としては、例えば、Pt,MoO3,V
25,Bi23−MoO3,Sb25,TiO2等であ
る。また、これらを担持する担持体としては例えばAl
23等である。
【0019】流動層2に酸化性触媒を使用することによ
り、流動層2内の廃棄物から発生した揮発性ガスを触媒
作用により効率良く酸化させることができる。以下に、
酸化性触媒を流動層2に入れることによる触媒流動体燃
焼について具体的に説明する。
【0020】燃焼反応は酸化反応であり、その過程はま
ず燃焼対象分子が解離され、その後酸化反応が進行す
る。この場合、例えば水素は単体での解離エネルギQは
436kJ/molと大きいため、解離に必要なエネル
ギを供給する必要があるため、Q=mct(mはモル
数、cは熱容量、tは温度)であることより、触媒を使
用しない通常の燃焼では流動層2の温度を上げることに
より解離エネルギQを供給する必要がある。
【0021】本発明では、媒体7としてPt,Mo
3,V25,Bi23−MoO3,Sb 25,TiO2
等の酸化性触媒を使用しているので、水素原子に対して
化学親和力が作用し、解離エネルギQを小さくすること
ができる。これは、酸化性触媒金属をMとすると、以下
のように酸化反応が進行することによる。 H−H+M→H−M−H(中間生成体) H−M−H+0→H2O+M(酸化) このように、酸化性触媒金属Mを使用することにより上
述した解離及び酸化に必要なエネルギ及び反応時間が金
属表面上に中間生成体を形成することにより引き下げら
れることとなる。
【0022】このため、解離エネルギQ=mctの温度
tを小さくすることができる。触媒を使用しない通常の
燃焼では、800〜1000°C程度で燃焼が行われ、
発熱量が少ないと燃焼継続ができないが、媒体7に酸化
性触媒を使用すると、300〜600゜C程度という低
温で一旦初期加熱を行うだけで、燃焼反応を継続させる
ことができる。
【0023】本発明のように、300〜600°Cで低
温触媒燃焼させた場合には、素早く完全に触媒中で分子
分解及び酸化が進行するため、有機塩素系有害物質の前
駆体が触媒上でCO2及びH2Oに酸化して、また、仮に
微量の前駆体が残存したとしても、その後の煙道内の温
度は有機塩素系有害物質の再合成温度領域よりも低くな
るため、ダイオキシン等の有機塩素系有害物質の合成反
応が生じることはない。
【0024】また、本発明では、流動層2に媒体7とし
て酸化性触媒を使用することにより、効率よく流動層2
において完全燃焼することができるので、従来のような
フリーボード部における2次燃焼が不要となりフリーボ
ード部は単なる煙道となる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、流動
層(2)に酸化性触媒を使用することにより、流動層
(2)内の廃棄物から発生した揮発性ガスを酸化性触媒
の触媒作用により効率良く酸化させることができるの
で、低温で一旦初期加熱を行うだけで、燃焼反応を継続
させることができるため、多様な廃棄物を流動層(2)
において効率良く完全燃焼させることができる。
【0026】また、媒体(7)による酸化作用によりダ
イオキシン等の有機塩素系有害物質の前駆体も効率良く
酸化するため、ダイオキシン等の有機塩素系有害物質の
生成を抑制でき、有機塩素系有害物質除去装置等を設置
する必要もなく装置コストを安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す概要図である。
【図2】従来の流動層燃焼炉を示す概要図である。
【符号の説明】
1 廃棄物供給口 2 流動層 3 分散板(空気分散装置) 4 スタートアップバーナ(加熱手段) 5 空気輸送機 6 燃焼炉 7 媒体
フロントページの続き (72)発明者 松永 秀一 北海道室蘭市茶津町4 株式会社日本製鋼 所内 (72)発明者 伊藤 献一 北海道札幌市北13条西8丁目 北海道大学 工学研究科内 (72)発明者 藤田 修 北海道札幌市北13条西8丁目 北海道大学 工学研究科内 (72)発明者 山根 清隆 北海道札幌市北13条西8丁目 北海道大学 工学研究科内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 初期加熱された燃焼炉(6)内に、空気
    を送り込んで媒体(7)を流動化させた流動層(2)を
    形成し、廃棄物を投入して燃焼を行う廃棄物の触媒流動
    層低温燃焼方法であって、 媒体(7)を酸化性触媒とすることにより、廃棄物が低
    温で燃焼されることを特徴とする廃棄物の触媒流動層低
    温燃焼方法。
  2. 【請求項2】 前記酸化性触媒は、酸化作用のある金
    属、セラミックの単体、これらの成分を含む化合物、ま
    たはこれらを担持体に担持させた酸化性触媒であること
    を特徴とする請求項1記載の廃棄物の触媒流動層低温燃
    焼方法。
  3. 【請求項3】 流動層(2)を一旦、約300〜600
    ゜Cとなるように初期加熱することにより廃棄物の燃焼
    が継続的に行われるようにしたことを特徴とする請求項
    1または2記載の廃棄物の触媒流動層低温燃焼方法。
  4. 【請求項4】 加熱手段(4)により初期加熱される燃
    焼炉(6)と、 燃焼炉(6)内で、空気輸送機(5)により送り込まれ
    た空気を分散させる空気分散装置(3)と、 空気分散装置(3)により分散された空気により流動層
    (2)を形成する媒体(7)と、を備えており、廃棄物
    を投入して燃焼を行う廃棄物の触媒流動層低温燃焼装置
    において、 媒体(7)を、酸化作用のある金属、セラミックの単
    体、これらの成分を含む化合物、またはこれらを担持体
    に担持させた酸化性触媒としたことを特徴とする廃棄物
    の触媒流動層低温燃焼装置。
  5. 【請求項5】 加熱手段(4)は、流動層(2)を一
    旦、約300〜600゜Cとなるように初期加熱して廃
    棄物の燃焼が継続的に行われるようにしたことを特徴と
    する請求項4記載の廃棄物の触媒流動層低温燃焼装置。
JP11171254A 1999-06-17 1999-06-17 廃棄物の触媒流動層低温燃焼方法及び廃棄物の触媒流動層低温燃焼装置 Withdrawn JP2000356331A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106215691A (zh) * 2016-07-28 2016-12-14 山东天景工程设计有限公司 化工废料处理装置及处理工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106215691A (zh) * 2016-07-28 2016-12-14 山东天景工程设计有限公司 化工废料处理装置及处理工艺

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