JP2001108216A

JP2001108216A - 排ガス処理方法

Info

Publication number: JP2001108216A
Application number: JP28845399A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamaguchi; 新一山口; Yasuhiro Tanaka; 泰宏田中; Ryoji Samejima; 良二鮫島; Tomonobu Aso; 知宣麻生
Original assignee: Kyocera Corp; Takuma Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp; Takuma Co Ltd
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物の燃焼等により発生する窒素酸化物を抑
制し高温排ガス中に含まれている未燃分、ダイオキシン
類を完全燃焼して低減し、大気や土壌への汚染物質の排
出を抑制する。【解決手段】焼却炉出口の排ガス煙道内にセラミックス
フィルタを設け、７００℃以上のフィルタに０．３秒以
上排ガスを通過させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却炉、焼
却残さの溶融炉もしくは焼却残さ溶融炉の二次燃焼室に
て窒素酸化物を発生させず燃焼すると共に発生する排ガ
スに含まれる未燃ガスを処理する排ガス処理方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、都市ゴミの処理方法としては、衛
生処理および減量・減容化のために焼却方式によるもの
が主流を占めている。しかし、この焼却方式において
は、焼却に伴って発生する排ガスが新たな二次公害とな
ることから、その対策技術がいろいろと提案され、また
実用化されてきている。

【０００３】排ガスに含まれる有害物には、ダスト、塩
化水素・硫黄酸化物等の酸性ガス、窒素酸化物のほか、
最近大きな社会問題となっている微量有害物質のダイオ
キシン類等がある。このうち、ダストの処理には電気集
塵機やバグフィルタが用いられ、また酸性ガスの処理に
は乾式、半乾式の消石灰吹き込みもしくは湿式のスクラ
バが用いられる。さらに、窒素酸化物に対しては、炉内
での焼却抑制、無触媒脱硝装置もしくは触媒脱硝装置の
使用が挙げられ、ダイオキシン類に対しては、炉内での
積極的な酸化燃焼、バグフィルタによる捕集もしくは活
性炭による吸着等が挙げられる。

【０００４】このように有害物の種別に応じてそれぞれ
異なった装置や方法が用いられている。なお、ダイオキ
シン類低減のためには、焼却炉内で完全燃焼するための
燃焼温度を上げたり、酸素濃度を上げる方法があるが、
これらの方法は窒素酸化物が増加傾向となるものであ
り、窒素酸化物の抑制とダイオキシン類の分解とは相反
する燃焼技術とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば廃棄
物焼却炉においては、処理される廃棄物の組成が一定で
ないために燃焼を安定して行わせるのが困難であり、そ
の排ガス中に一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、
更にはダイオキシン類等の微量有害物質等、不完全燃焼
物が含まれることとなる。また、焼却炉内の燃焼温度は
１０００℃程度に管理されるが、炉内に温度分布が存在
し、水冷壁近傍を通過した排ガスは低温となり、ＣＯ、
ＨＣなどの未燃ガスが十分に燃焼せず、壁面付着ダスト
と接触しダイオキシン類も再合成する。

【０００６】焼却炉内で完全燃焼し、未燃ガスやダイオ
キシン類を低減するためには、高温中で排ガスを充分に
攪拌・混合する必要があるが、上記の理由で完全には実
現できていない。さらに、排ガスがボイラを通過する過
程の３００〜４００℃の温度域で、その排ガス中の未燃
分を核としてダイオキシン類の合成が大きいと言われて
いる。

【０００７】以上の様に、従来方法ではダイオキシン類
発生は不可避であるという問題があった。

【０００８】また、排ガス温度を１５０℃程度まで冷却
して活性炭を吹き込みダイオキシン類を吸着させればバ
グフィルタで高精度に除去でき、煙突から排出するガス
中のダイオキシン類濃度は低レベルに抑止できるが、バ
グフィルタで集塵したダスト中には高濃度のダイオキシ
ン類が含まれることになる。このためバグフィルタ集塵
ダストを重金属類の安定化処理するだけで焼却炉外へ排
出し埋立処分する場合には、埋立地やその周辺土壌が汚
染されることになる。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、廃棄物の燃焼等により発生する窒素酸化物を
抑制すると共に高温排ガス中に含まれているダストをボ
イラ通過前に効率良く除去することができ、しかもダス
ト中に付着している未燃分や排ガス中の未燃分を完全に
燃焼分解して大気や土壌への汚染物質の排出を抑制する
ことのできる排ガス処理方法を提供することを目的とす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、廃棄物焼却炉もしくは焼却残さの溶融炉
で残存酸素濃度が４％以下となるよう燃焼し、炉出口の
排ガス煙道内にセラミックスフィルタを設置し、該セラ
ミックスフィルタを７００℃以上に保持するとともに、
排ガスを０．３秒以上通過させることを特徴とする。

【００１１】また、上記セラミックスフィルタに排ガス
を通過させて集塵を行うと同時に、有機化合物、有機塩
素化合物および一酸化炭素未燃ガス分の燃焼分解を行う
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、廃棄物焼却炉もしくは焼却残
さの溶融炉で残存酸素濃度を４％以下とすることで窒素
酸化物の発生を抑制でき、さらに排ガス煙道内に配され
たセラミックスフィルタにより、高温排ガス中に含まれ
るダストが７００℃以上の高温状態のまま除去されると
ともに、０．３秒以上の保持時間を確保して７００℃の
温度域を確実に通過させることにより、ダスト中の未燃
分や排ガスに随伴してくる未燃分が高温で充分に攪拌・
混合され完全燃焼される。こうして、セラミックスフィ
ルタを通過後の排ガスおよび捕集されたダスト中のダイ
オキシン類等の未燃分は完全分解され、大気および土壌
に対する汚染物質の排出を抑制することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明による排ガス処理方法の実
施形態を以下に説明する。

【００１４】図１に、本発明の一実施例に係わる処理装
置の全体構成図を示す。本実施例は都市ゴミを焼却する
廃棄物焼却炉１に適用されるものである。

【００１５】この都市ゴミの中には種々の形で塩素化合
物が含まれている。この塩素化合物の代表的なものとし
て、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のプラスチック類に含
まれる有機塩素化合物と、厨芥等に含まれている（Ｎａ
Ｃｌ）に代表される無機塩素化合物とがある。

【００１６】このような都市ゴミを廃棄物焼却炉１で焼
却すると、窒素酸化物（ＮＯ_X）が発生すると共に有機
塩素化合物のほぼ全量と、無機塩素化合物の一部とが、
塩化水素ガス（ＨＣｌ）の形で燃焼ガス中に放散する。
この塩化水素ガスの濃度は、ゴミ発生源によって異なる
が、ほぼ３００〜１５００ｐｐｍであることが知られて
いる。このＨＣｌガスの塩素（Ｃｌ）と、不完全燃焼の
炭化水素とが焼却炉内で反応し、前駆物質のクロロベン
ゼン（ＣＢｓ）、クロロフェノール（ＣＰｓ）およびダ
イオキシン類が発生する。こうして、ダストとそれら未
燃ガスを含んだ排ガスは煙道２に入る。この煙道２の最
上部にはセラミックスフィルタ３が設置されており、上
記ダストと未燃ガスはこのセラミックスフィルタ３を通
過する際に捕集あるいは分解することで取り除かれる。

【００１７】このようにしてセラミックスフィルタ３を
通過して清浄になった排ガスは、炭化水素等のダイオキ
シン類前駆物質となる未燃分が完全燃焼されているの
で、後段のガス処理、ダスト処理にてダイオキシン類の
処理を最小限に抑えることができる。また、この排ガス
は高温を保持し、ダスト量が５０ｍｇ／ｍ³ Ｎ以下とな
っているので、もはやＨＣｌガスとＣｌ化合物を含むダ
ストとの複合腐食も激しいものではない。したがって、
このセラミックスフィルタ３の後流側にボイラ５の過熱
器（スーパーヒータ）４、節炭器（エコノマイザー）７
を配置することにより５００℃レベルの高温高圧の過熱
蒸気を発生させることができる。

【００１８】こうして、タービンおよび発電機よりなる
発電設備１０による高効率発電（発電効率２０〜４０％
レベル）を実現することができる。なお、セラミックス
フィルタ３の後流側に送られた排ガスには（５０ｐｐｍ
以下のＮＯ_X）が含まれているが、規制値がこれ以下の
場合、脱硝装置６、排ガス処理装置８にて取り除かれ、
煙突９から排出される排ガス９は完全に無害化されてい
る。

【００１９】次に、セラミックスフィルタについて図
２、３で具体的に説明する。

【００２０】図２はセラミックスフィルタ３のアッセン
ブリの模式図である。このセラミックスフィルタ３は、
耐熱材で内面を覆った円筒形もしくは角柱型容器で構成
されるシェル３１内の上部に、隔壁３２が設置され、多
数本のフィルタ管３３が吊持されている。また、下部に
ガス入口３４、上部にガス出口３５がそれぞれ設置され
る。なお、ガス入口３４、ガス出口３５付近にはガス整
流のために邪魔板が設けられている。また、前記フィル
タ管３３の配置は縦型、横型のどちらでも良く、ガス出
口３５はフィルタ管３３の両側に設置し、どちらかを開
放すれば良い。更に、フィルタ管３３の断面形状は、
円、角、多角形形状のいずれでも良い。

【００２１】また、図３（ａ）はフィルタ管３３の部分
拡大図、（ｂ）は（ａ）の断面部分拡大図であるが、前
記フィルタ管３３は、通常円筒形状とされるとともに、
多孔性のセラミックスで構成される。なお、このフィル
タ管３３には触媒を担持することもできる。

【００２２】また、上記フィルタ管３３の一例として
は、寸法が外径１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのものが挙げ
られる。また、高温排ガス温度が通常７００〜１０００
℃であることから、上記フィルタ管３３に用いられるセ
ラミックスの耐熱性としては１０００℃以上あれば良
い。更に、気孔径はダストの粒径からみて２０μｍ程度
であれば良く、通常濾過速度０．５〜２．０ｍ／分とす
ることによって、集塵前ダストを３〜６ｇ／Ｎｍ³から
集塵後１０ｍｇ〜５０ｍｇ／Ｎｍ³以下に低減すること
ができる。なお、本発明では、高温排ガスはフィルタ管
３３の外面から内面に通過させるものであるが、必ずし
もこの限りではない。

【００２３】更にフィルタ管３３の形状は、製作と強度
の許す範囲において、外径や肉厚を増減させても良い
が、排ガス中のダイオキシン類を燃焼分解させる為に
は、少なくとも７００℃以上の温度で、０．３秒以上の
排ガス通過時間が必要であるため、それらを確保できる
ようにろ過速度の選定と肉厚設計を行う必要がある。

【００２４】具体的には、焼却炉内の排ガス流速が２ｍ
／分の場合、フィルタ管３３の肉厚を１０ｍｍ以上に、
排ガス流速が３ｍ／分の場合、フィルタ管３３の肉厚は
１５ｍｍ以上にすれば良く、最短でも０．３秒以上を確
保できる様に流速から逆算して決めれば良い。つまり、
０．３秒を確保するための肉厚は次式で求めれば良いの
である。

【００２５】０．３秒を確保するための肉厚（ｍｍ）＝
５×排ガス流速（ｍ／分）排ガス流速（ｍ／分）は、フィルタ管３３通過直後のガ
ス流速を示しており、市販のガス流量計で流量（ｍ³／
ｍｉｎ）を測定し、フィルタ集塵面積（ｍ²）で除すれ
ば計算できる。

【００２６】また、フィルタ管３３をなすセラミックス
の気孔率は２５％以上で、平均細孔径は１μｍ以上あれ
ば良く、初期圧力損失は５０ｍｍＨ₂Ｏ以上３００ｍｍ
Ｈ₂Ｏ以下にすることが好ましい。

【００２７】更に、前記フィルタ管３３は使用中にダス
トが外壁に滞留して目詰まりを起こすことがあるので、
清浄な排ガスもしくは空気で逆洗することが必要であ
る。また、この逆洗作業の為に、フィルタアッセンブリ
は２個もしくはそれ以上を並列設置し、１個の逆洗中に
他を運転するようにするのが良い。

【００２８】このように構成されるセラミックスフィル
タ３において、未燃分、ダイオキシン類及びダストを含
む高温燃焼排ガスは、ガス入口３４よりシェル３１内に
入り、高温排ガス中の気体成分（Ｎ₂、Ｏ₂、ＣＯ₂、Ｈ₂
Ｏ及びその他少量・微量成分ガス体）はフィルタ管３３
を経て、ガス出口３５から出る。この時ダストはフィル
タ管３３を通過することができず、このフィルタ管３３
の外部に付着するか、あるいは下方に落下する。また、
未燃分（ＣＯ、ＨＣ、炭素、ダイオキシン類等）はフィ
ルタ管３３の外面から内面へと通過する際に燃焼分解さ
れＣＯ₂、Ｈ₂Ｏとなる。

【００２９】但し、高温集塵後の排ガスは温度が高く腐
食性の高いＨＣｌガスも残存している為、この排ガスと
接触する煙道内面は、腐食が起こらないように工夫する
必要がある。例えば鋼製煙道の場合、腐食によりＦｅＣ
ｌが生成し、このＦｅＣｌはダイオキシン類再合成時の
触媒物質となる可能性がある為、金属露出部は耐熱上の
問題からもキャスタブル等での被覆を施さねばならな
い。

【００３０】また、高温集塵後の排ガスにはＣｌ、Ｚ
ｎ、Ｐｂ成分が多く含まれているが、これらの成分はシ
ステム後段（後流側）の低温バグフィルタやスクラバ等
で確実に除去可能であり問題はない。

【００３１】更に、通常焼却炉内排ガス温度は９００〜
１０００℃程度あり、セラミックスフィルタ３は温度７
００℃を確保できる領域に設置すれば良く、７００℃を
確保できない場合は、セラミックスフィルタ３を設置す
る近辺にヒータ等の加熱装置を設けて、排ガスを加熱す
れば良い。

【００３２】また、本発明において、廃棄物焼却炉１
は、ストーカ式、流動床式、ロータリーキルン式、ある
いは焼却残さ溶融炉のいずれでも良い。また、廃棄物は
都市ゴミに限らず、塩素化合物、特に有機塩素化合物を
含有する各種産業廃棄物（固体、液体）であっても良
い。

【００３３】

【実施例】実施例１本発明実施例として、図２に示すセラミックスフィルタ
３の温度を変化させ、排ガスの通過時間は０．３秒に固
定して、排ガス中のダイオキシン類濃度を測定した。セ
ラミックスフィルタ３をなすフィルタ管３３は図３に示
す形状とし、材質はコージェライトで、気孔率は３２
％、平均細孔径は２５μｍとした。

【００３４】表１は、セラミックスフィルタ３で集塵を
行う直前を入口濃度として表示し、セラミックスフィル
タ３集塵後を出口として示した。なお、表示方法は、ダ
イオキシンの低減効果を明確にする為、入口濃度を１０
０％とした時の百分率表示として示した。さらに、ダイ
オキシン類の分析方法は、「廃棄物処理におけるダイオ
キシン類標準測定分析マニュアル（厚生省生活衛生局
水道環境部環境整備課；平成９年２月）」を参考にし
た。

【００３５】これにより、温度７００℃以上で高温集塵
する事によって、ダイオキシン類は１／１０以下に低減
可能であることが確認された。

【００３６】

【表１】

【００３７】実施例２本発明実施例として、図２に示すセラミックスフィルタ
３の温度を７９０℃とし、排ガスのフィルタ通過時間を
変化させ、排ガス中のダイオキシン類濃度を測定した。
フィルタ管３３は、実施例１と同様に図３に示す形状と
し、材質はコージェラトで、気孔率は３２％、平均細孔
径は２５μｍとした。

【００３８】表２は、セラミックスフィルタ３で集塵を
行う直前を入口濃度として表示し、セラミックスフィル
タ３集塵後を出口として示した。なお、表示方法は、低
減効果を明確にする為入口濃度を１００％とした時の百
分率表示として示した。さらに、ダイオキシン類の分析
方法は、「廃棄物処理におけるダイオキシン類標準測定
分析マニュアル（厚生省生活衛生局水道環境部環境整備
課；平成９年２月）」を参考にした。

【００３９】これにより、保持時間を０．３秒以上とす
ることで排ガス中ダイオキシン類濃度が大幅に低減する
ことが確認された。

【００４０】

【表２】

【００４１】実施例３図２に示すセラミックスフィルタ３の温度を７９０℃又
は９３０℃とし、排ガスのフィルタ通過時間を０．３秒
に固定し、セラミックスフィルタ３の入口と出口の排ガ
ス中のＣＯ濃度を測定した。フィルタ管３３は、実施例
１と同様に図３に示す形状とし、材質はコージェラト
で、気孔率は３２％、平均細孔径は２５μｍとした。

【００４２】表３は、セラミックフィルタ３で集塵を行
う直前を入口濃度として表示し、セラミックスフィルタ
３集塵後を出口として示した。なお、表示方法は低減効
果を明確にする為、入口濃度を１００％とした時の百分
率として示した。

【００４３】これにより、温度７００℃以上、保持時間
０．３秒以上で高温集塵すれば、未燃ガス成分は完全燃
焼する為、排ガス中ＣＯ濃度は０となることが確認され
た。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、廃棄物焼却炉もしくは
焼却残さの溶融炉で残存酸素濃度４％以下となるよう燃
焼することで、ＮＯ_Xの発生を抑制し、さらに排ガス煙
道内にセラミックスフィルタを設置し、該セラミックス
フィルタを７００℃以上に保持するとともにに、排ガス
を０．３秒以上通過させることによって、焼却炉内で発
生する微量有害物質のダイオキシン類等の生成を抑制で
きる。

【００４６】また、高温集塵でダスト集塵した後の排ガ
スをボイラに導き熱回収するので、熱回収効率が向上
し、ボイラをコンパクト化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排ガス処理方法を用いる排ガス処理装
置を示す概略図である。

【図２】図１の排ガス処理装置に用いるセラミックスフ
ィルタのアッセンブリの模式図である。

【図３】（ａ）は図２に示すフィルタ管の拡大図、
（ｂ）はフィルタ管の拡大断面図である。

【符号の説明】

１：焼却炉２：煙道３：セラミックスフィルタ４：過熱器（ス−パ−ヒ−タ）５：ボイラ６：脱硝装置７：節炭器（エコノマイザ−）８：排ガス処理装置９：煙突１０：発電設備３１：シェル３２：隔壁３３：フィルタ管３４：ガス入口３５：ガス出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鮫島良二兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号株式会社タクマ内 (72)発明者麻生知宣兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号株式会社タクマ内Ｆターム(参考） 3K065 AA07 AB01 AC19 BA05 BA07 HA03 3K070 DA03 DA05 DA06 DA07 DA09 DA32 3K078 AA05 AA08 BA03 CA02 CA08 CA09 CA24 4D058 JA02 JB06 MA41 NA10 TA02 TA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物焼却炉出口もしくは焼却残さの溶融
炉出口の排ガス煙道内にセラミックスフィルタを設置し
た炉を用い、燃焼排ガス中の酸素濃度が４％以下となる
ように燃焼し、上記セラミックスフィルタを７００℃以
上に保持して排ガスを０．３秒以上通過させることを特
徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】上記セラミックスフィルタに、排ガスを通
過させて集塵を行うと同時に、窒素酸化物を増加させる
ことなく、有機化合物、有機塩素化合物および一酸化炭
素等未燃ガス分の燃焼分解を行うことを特徴とする請求
項１記載の排ガス処理方法。