JP2002136821A

JP2002136821A - 排ガスの処理方法及び装置

Info

Publication number: JP2002136821A
Application number: JP2000333121A
Authority: JP
Inventors: Chikanori Kumagai; 親徳熊谷; Takahito Tanigawa; 貴仁谷川; Seiichi Sugawa; 誠一洲河; Hironori Ozaki; 弘憲尾崎; Yoshitaka Kajihata; 賀敬梶畠
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】排ガス中のダイオキシン類などの有害有機塩
素化合物の濃度を低減する。集塵と同時に熱交換を行
う。【解決手段】焼却炉等からの高温排ガスを熱媒体粒子
を充填した移動層式集塵装置１０に導入し、排ガスの熱
回収を行うと同時に、５００℃以上の高温域で排ガス中
の飛灰を集塵することにより、ダイオキシン類等の有害
有機塩素化合物の生成を抑制する。集塵装置１０は集塵
部１２（上段）と熱回収部１４（下段）の２段に分かれ
ており、集塵部１２で排ガス中の飛灰が捕集され、高温
排ガスによって加熱された熱媒体粒子が熱回収部１４に
移動して、熱回収部１４に導入された空気と熱交換が行
われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却炉など
から排出される排ガス中でダイオキシン類等の有害有機
塩素化合物が生成するのを抑制したり、排ガス中の有害
有機塩素化合物を分解する処理方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物焼却施設において、排ガスに含ま
れる焼却飛灰はダイオキシン類などの有害有機塩素化合
物の生成触媒として働くといわれている。このため、例
えば、特開平１１−２３９７０６号公報記載の技術で
は、セラミックフィルタを用いてダイオキシン類などが
生成しない高温域で排ガス中の焼却飛灰を集塵してい
る。また、特開平５−２３５３９号公報では、耐熱性の
濾過器やサイクロンなどで高温集塵することによりダイ
オキシン類の生成を抑制する方法について記載されてい
る。特開平１１−２８３８７号公報などでは、電気集塵
器の集塵用電極を熱交換用パイプとして、高温の排ガス
の熱交換と集塵を同時に行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】廃棄物焼却炉におい
て、ダイオキシン類などの有害有機塩素化合物は３００
〜５００℃の温度域で、排ガス中の焼却飛灰が触媒とな
って合成されるといわれている。そこで、ダイオキシン
類等が合成されにくい５００℃以上の温度域で、触媒で
ある焼却飛灰を除去することによってダイオキシン類等
の生成を抑制する方法が考えられる。しかし、５００℃
以上の温度域でセラミックフィルタなどの濾過器を用い
ると、目詰まりなどの問題が生じる上、逆洗などによる
フィルタ劣化の問題が生じる。一方、特開平５−２３５
３９号公報に例として記述されているようなサイクロン
で高温集塵した場合、集塵効率が低く、ダイオキシン類
の生成を抑制する効果が小さい。

【０００４】また、大型の廃棄物焼却施設などでは、ボ
イラで熱回収される場合が多く、一般的にボイラ出口の
温度は２００℃程度であるため、ダイオキシン類等の生
成を抑制しようとすると、ボイラの上流側にこれらの集
塵器を設置する必要があるが、この場合、ボイラの熱回
収効率が下がってしまうという問題がある。特開平１１
−２８３８７号公報の技術などは、電気集塵器の集塵電
極を熱交換用のパイプとして、熱回収と集塵を同時に行
うことも可能ではあるが、高温においては、集塵効率が
下がってしまう。また、飛灰中にダイオキシン類などの
生成原因となりやすい未燃炭素が多い場合は、電気抵抗
が低下するため、集塵が難しく、ダイオキシン類などの
有害有機塩素化合物の生成を抑制する効果が小さいとい
う欠点がある。

【０００５】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、廃棄物焼却炉などにおいて、排ガ
ス中の焼却飛灰を移動層式の集塵装置を用いて５００℃
以上の高温域で集塵することにより、ダイオキシン類等
の有害有機塩素化合物の生成を抑制することができる排
ガスの処理方法及び装置を提供することにある。また、
本発明の目的は、集塵器と熱交換器の両方の機能を併せ
持つ移動層式の集塵装置を用いることにより、高温域で
の集塵と同時に熱回収を行うことができる排ガスの処理
方法及び装置を提供することにある。また、本発明の目
的は、移動層式の集塵装置の移動層粒子（熱媒体）にゼ
オライトなどを触媒として添加することにより、集塵・
熱交換を行うだけでなく、ガス状のダイオキシン類等の
有害有機塩素化合物を分解することができる排ガスの処
理方法及び装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の排ガスの処理方法は、焼却炉からの高温
の排ガスを移動層式の集塵装置に導入し、５００℃以上
の高温域で排ガス中の飛灰を集塵することにより、有害
有機塩素化合物の生成を抑制するように構成されている
（図１〜図９参照）。また、本発明の方法は、焼却炉か
らの高温の排ガスを熱媒体粒子を充填した移動層式の集
塵装置に導入し、排ガスの熱回収を行うと同時に、５０
０℃以上の高温域で排ガス中の飛灰を集塵することによ
り、有害有機塩素化合物の生成を抑制することを特徴と
している（図１〜図９参照）。上記の本発明の方法にお
いて、移動層式の集塵装置を上段の集塵部と下段の熱回
収部の２段に分けて、集塵部で排ガス中の飛灰を捕捉す
るとともに高温の排ガスによって加熱された熱媒体粒子
を熱回収部に移動させ、熱回収部に空気を導入して加熱
された熱媒体粒子と熱交換を行うことが好ましい（図
１、図２、図４、図５、図６、図７参照）。この場合、
熱交換により加熱された高温空気をボイラに導入し発電
を行うことができる（図６、図７参照）。

【０００７】また、本発明の方法は、焼却炉からの高温
の排ガスを熱媒体粒子を充填した移動層式の集塵装置に
導入し、５００℃以上の高温域で排ガス中の飛灰を集塵
することにより有害有機塩素化合物の生成を抑制し、高
温の排ガスによって加熱された熱媒体粒子を集塵装置下
部から抜き出して流動層クーラに投入し、流動層クーラ
に流動化空気を供給して加熱された熱媒体粒子と熱交換
を行うことを特徴としている（図８、図９参照）。この
場合も、熱交換により加熱された高温空気をボイラに導
入し発電を行うことが可能である。

【０００８】また、これらの本発明の方法においては、
移動層式の集塵装置を用いて、５００℃以上の高温域で
排ガス中の飛灰を集塵すると同時に、高温の排ガスの熱
によって飛灰中の未燃炭素を燃焼させることができる。
また、これらの本発明の方法において、移動層式の集塵
装置の移動層を形成する粒子に有害有機塩素化合物の分
解能を有する触媒を添加することが好ましい。ダイオキ
シン類等の有害有機塩素化合物を分解する能力がある触
媒としては、一例として、ゼオライト（天然ゼオライ
ト、合成ゼオライト、石炭灰や焼却灰等から作られるゼ
オライト）、シリカアルミナ、ジルコニア、酸性白土、
パーライト、珪藻土、活性白土、カオリン、ムライト、
ベントナイト、ドロマイト、酸化鉄、ＴｉＯ₂、その他
Ｃａ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｃｒなどを含む無機物質等を用いることができ
る。特に、ゼオライトなどのシリカ・アルミナを主成分
とした無機系の多孔質触媒を用いることが好ましい。

【０００９】本発明の排ガスの処理装置は、焼却炉出口
に、充填された粒子が移動層を形成する移動層式集塵装
置を設置し、集塵装置の下部に排ガス入口を設け、集塵
装置の上部に排ガス出口を設けて、集塵装置内を上部か
ら下部に移動する粒子に焼却炉からの高温排ガスを下か
ら上に流して接触させ、５００℃以上の高温域で排ガス
中の飛灰を集塵して有害有機塩素化合物の生成を抑制す
るようにしたことを特徴としている（図８、図９参
照）。また、本発明の装置は、焼却炉出口に、充填され
た熱媒体粒子が移動層を形成する移動層式集塵装置を設
置し、集塵装置の下部に排ガス入口を設け、集塵装置の
上部に排ガス出口を設けて、集塵装置内を上部から下部
に移動する熱媒体粒子に焼却炉からの高温排ガスを下か
ら上に流して接触させ、排ガスの熱回収を行うと同時
に、５００℃以上の高温域で排ガス中の飛灰を集塵して
有害有機塩素化合物の生成を抑制するようにしたことを
特徴としている（図８、図９参照）。

【００１０】また、本発明の装置は、焼却炉出口に、充
填された熱媒体粒子が移動層を形成する移動層式集塵装
置を設置し、集塵装置を上段に集塵部を有し下段に熱回
収部を有する２段構造とし、集塵部の下部に排ガス入口
を設け、集塵部の上部に排ガス出口を設けて、集塵装置
内を上部から下部に移動する熱媒体粒子に焼却炉からの
高温排ガスを集塵部の下部から上部に流して接触させ、
５００℃以上の高温域で排ガス中の飛灰を集塵して有害
有機塩素化合物の生成を抑制するようにし、熱回収部の
下部に空気入口を設け、熱回収部の上部に空気出口を設
けて、上段の集塵部で高温排ガスによって加熱され下段
の熱回収部に移動した熱媒体粒子に、熱回収部の下部か
ら空気を導入して熱交換を行い、加熱された高温空気が
熱回収部の上部から回収されるようにしたことを特徴と
している（図１、図２、図４、図５、図６、図７参
照）。

【００１１】上記の本発明の装置において、移動層式集
塵装置の熱回収部上部の空気出口をボイラに接続して、
熱交換により加熱された高温空気がボイラに導入される
ようにし、ボイラに連結された蒸気タービン発電機で発
電が行えるようにすることが好ましい（図６、図７参
照）。この場合、ボイラの排ガス導管を焼却炉の１次空
気導管及び／又は２次空気導管に接続して、ボイラの排
ガスを燃焼用の１次空気及び／又は２次空気として吹き
込むようにしても良い（図７参照）。また、これらの本
発明の装置において、移動層式集塵装置の下側に分級装
置（例えば、ふるい等）を設けて、集塵装置下部から抜
き出した飛灰及び充填粒子から飛灰を分離除去して充填
粒子を回収し、回収した充填粒子を集塵装置上部に循環
させることが好ましい。

【００１２】また、本発明の装置は、焼却炉出口に、充
填された熱媒体粒子が移動層を形成する移動層式集塵装
置を設置し、集塵装置の下部に排ガス入口を設け、集塵
装置の上部に排ガス出口を設けて、集塵装置内を上部か
ら下部に移動する熱媒体粒子に焼却炉からの高温排ガス
を下から上に流して接触させ、５００℃以上の高温域で
排ガス中の飛灰を集塵して有害有機塩素化合物の生成を
抑制するようにし、集塵装置の下側に流動層クーラを設
けて、集塵装置で高温排ガスによって加熱され流動層ク
ーラに投入された熱媒体粒子に、流動層クーラの下部か
ら流動化空気を導入して熱交換を行い、加熱された高温
空気が流動層クーラの上部から回収されるようにしたこ
とを特徴としている（図８、図９参照）。上記の本発明
の装置において、流動層クーラ上部の空気出口をボイラ
に接続して、熱交換により加熱された高温空気がボイラ
に導入されるようにし、ボイラに連結された蒸気タービ
ン発電機で発電が行えるようにすることができる。ま
た、これらの本発明の装置において、流動層クーラの粒
子排出手段に分級装置（例えば、ふるい等）を接続し
て、流動層クーラから抜き出した飛灰及び熱媒体粒子か
ら飛灰を分離除去して熱媒体粒子を回収し、回収した熱
媒体粒子を集塵装置上部に循環させることが好ましい。

【００１３】また、これらの本発明の装置において、移
動層式集塵装置内で、５００℃以上の高温域で排ガス中
の飛灰を集塵すると同時に、高温の排ガスの熱によって
飛灰中の未燃炭素を燃焼させることができる。また、こ
れらの本発明の装置においては、移動層式集塵装置に、
熱媒体粒子に有害有機塩素化合物を分解する能力を有す
る触媒を添加したものを充填することが好ましい。ダイ
オキシン類等の有害有機塩素化合物を分解する能力があ
る触媒としては、上述したような物質が挙げられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。図１は、本発明の実施の第１形態による排
ガスの処理方法を実施する装置の主要部、すなわち、移
動層式の集塵装置の概略構成を示している。ごみ焼却炉
などにおいて、炉出口に移動層式集塵装置が設けられ
る。図１に示すように、移動層式集塵装置１０は、上段
の集塵部１２と下段の熱回収部１４の２段に分かれてお
り、集塵器と熱交換器の両方の機能を併せ持つものであ
る。集塵装置１０内には、一例として、粒径１〜３０mm
程度のセラミックボール、珪砂、鉄球、石灰石などの熱
媒体粒子が充填されており、この熱媒体粒子が集塵装置
１０の上部から下部にかけて移動するようになってい
る。焼却炉等からの高温の排ガスは集塵部１２下部の排
ガス入口１６から導入され、排ガス中の飛灰が集塵部１
２で充填粒子によって捕集される。飛灰は、集塵部１２
で捕集される際に、高温の排ガスの熱によって燃焼し、
未燃炭素などのダイオキシン類等の生成源となる物質は
熱分解される。また、高温排ガスは熱媒体である充填粒
子と接触することによって冷却される。焼却炉等からの
高温排ガスが導入された集塵部１２では、ダイオキシン
類等の有害有機塩素化合物が合成されにくい５００℃以
上の高温域で触媒として作用する飛灰が捕集されるの
で、排ガスの冷却過程でダイオキシン類等の有害有機塩
素化合物はほとんど生成しなくなる。飛灰が除去された
低温排ガスは集塵部１２上部の排ガス出口１８から排出
され、後段の処理工程に送られる。

【００１５】また、熱媒体粒子にゼオライトなどの多孔
質触媒を添加する場合には、高温の排ガスに含まれるガ
ス状のダイオキシン類等の有害有機塩素化合物を分解す
ることができる。ゼオライトが触媒として有害有機塩素
化合物を分解する能力を有することについては後述す
る。なお、ゼオライトとしては、天然ゼオライト、合成
ゼオライト、石炭灰や焼却灰等から作られるゼオライト
などが用いられる。また、ゼオライト以外に触媒となる
物質としては、一例として、シリカアルミナ、ジルコニ
ア、酸性白土、パーライト、珪藻土、活性白土、カオリ
ン、ムライト、ベントナイト、ドロマイト、酸化鉄、Ｔ
ｉＯ₂、その他Ｃａ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｐ
ｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む無機物質等が挙
げられる。集塵温度域がダイオキシン類等の有害有機塩
素化合物が生成しにくい温度域であることに加え、これ
らの触媒によってダイオキシン類等の有害有機塩素化合
物が分解されるため、排ガス中及び飛灰中の有害有機塩
素化合物濃度を大幅に低減することが可能となる。

【００１６】一方、充填粒子は、集塵装置１０内におけ
る上段の集塵部１２を下部へ移動する際に、高温の排ガ
スによって加熱され、捕集飛灰とともに、下段の熱回収
部１４に移動する。熱回収部１４下部の空気入口２０か
らは空気が導入され、熱回収部１４を上部に向かって流
れながら充填粒子と熱交換される。加熱された空気は熱
回収部１４上部の空気出口２２から回収される。この場
合、熱回収部１４に移動した飛灰と接触するガスは排ガ
スではなく、塩化水素などを含まないクリーンな空気で
あるため、熱回収部１４でダイオキシン類などは生成し
にくく、わずかにダイオキシン類などが生成したとして
も、熱媒体粒子に添加した触媒によって分解される。飛
灰と充填粒子は、熱回収部１４の底部から抜き出された
後、ふるい２４により、ふるい下に落下した飛灰が分離
除去されて、ふるい上に残った充填粒子が回収される。
回収した充填粒子は、供給ホッパ２６から再び集塵部１
２上部に供給される。なお、飛灰と充填粒子を分離する
手段はふるいに限定されるものではなく、他の分級装置
等を用いることも可能である。

【００１７】図２は、本発明の実施の第２形態による排
ガスの処理方法を実施する装置の主要部（移動層式集塵
装置）を示している。図２に示すように、移動層式集塵
装置１０ａは、上段の集塵部２８と下段の熱回収部３０
の２段に分かれている。集塵装置１０ａ内には、一例と
して、粒径１〜３０mm程度のセラミックボール、珪砂、
鉄球、石灰石などの熱媒体粒子が充填されており、この
熱媒体粒子が集塵装置１０ａの上部から下部にかけて移
動するようになっている。また、集塵部２８の上部、熱
回収部３０の上部では、移動層を形成する充填粒子が、
例えば、安息角をなして堆積している。焼却炉等からの
高温の排ガスは集塵部２８下部の排ガス入口管３２から
集塵部２８に導入され、排ガス中の飛灰が充填粒子によ
って捕集される。飛灰は、集塵部２８で捕集される際
に、高温の排ガスの熱によって燃焼し、未燃炭素などの
ダイオキシン類等の生成源となる物質は熱分解される。
また、高温排ガスは熱媒体である充填粒子と接触するこ
とによって冷却される。例えば、焼却炉等から１０００
〜１１００℃程度の高温排ガスが導入される集塵部２８
では、ダイオキシン類等の有害有機塩素化合物が合成さ
れにくい５００℃以上の高温域で触媒として作用する飛
灰が捕集されるので、排ガスの冷却過程でダイオキシン
類等の有害有機塩素化合物はほとんど生成しなくなる。
集塵部２８の粒子充填層を通過した排ガスは、例えば、
２００〜３００℃程度に冷却されており、この飛灰が除
去された低温排ガスが集塵部２８上部の排ガス出口３４
から排出され、後段の処理工程に送られる。

【００１８】また、熱媒体粒子にゼオライトなどの多孔
質触媒を添加する場合には、高温の排ガスに含まれるガ
ス状のダイオキシン類等の有害有機塩素化合物を分解す
ることができる。一方、充填粒子は、集塵装置１０ａ内
における上段の集塵部２８を下部へ移動する際に、高温
の排ガスによって加熱され、捕集飛灰とともに、下段の
熱回収部３０に移動する。熱回収部３０下部の空気入口
管３６からは空気が導入され、熱回収部３０を上部に向
かって流れながら充填粒子と熱交換される。加熱された
空気は熱回収部３０上部の空気出口３８から回収され
る。例えば、集塵部２８において、上述した１０００〜
１１００℃程度の高温排ガスで熱媒体粒子が加熱される
と、熱回収部３０下部から導入した５０℃程度の空気
は、熱回収部３０に移動した高温の充填粒子によって、
粒子充填層を通過する間に７００〜８００℃程度まで加
熱される。また、熱回収部３０に移動した飛灰と接触す
るガスは排ガスではなく、塩化水素などを含まないクリ
ーンな空気であるため、熱回収部３０でダイオキシン類
などは生成しにくく、わずかにダイオキシン類などが生
成したとしても、熱媒体粒子に添加した触媒によって分
解される。なお、集塵部２８と熱回収部３０との間は充
填粒子によるマテリアルシールが形成されており、集塵
部２８の排ガスと熱回収部３０の空気とが混合すること
は殆どない。

【００１９】図３は、図２における空気入口管３６の詳
細を示す断面図である。図３に示すように、空気導入口
４０から空気導入管４２に導入された空気は、連絡管４
４を介して熱回収部３０の下部に供給される。連絡管４
４には空気量を調節するためのダンパ４６が設けられて
おり、回収される高温空気の流量や温度を調整すること
ができる。なお、図３に示す空気入口管の構成は一例で
あり、他の構成を採用することも勿論可能である。ま
た、図２における排ガス入口管３２として、図３と同様
の構成のものを用いることができる。図２において、飛
灰と充填粒子は、ロータリーバルブ等の気密機能付排出
装置４８により熱回収部３０の底部から抜き出された
後、ふるい２４により、ふるい下に落下した飛灰が分離
除去されて、ふるい上に残った充填粒子が回収される。
回収した充填粒子は、供給ホッパ２６から再び集塵部２
８上部に供給される。他の構成及び作用は実施の第１形
態の場合と同様である。

【００２０】図４は、本発明の実施の第３形態による排
ガスの処理方法を実施する装置の主要部（移動層式集塵
装置）を示している。本実施の形態は、移動層式集塵装
置内を上部から下部に移動する熱媒体粒子が集塵装置内
で所定の高さの粒子層となるように制御するものであ
る。図４に示すように、移動層式集塵装置１０ｂの集塵
部２８上部や供給ホッパ２６などには層高検出装置５０
が設けられており、粒子層の高さがＬ1〜Ｌ2の間となる
ように熱媒体粒子の排出量が調整される。具体的に、層
高検出装置５０で粒子層がＬ1の位置を超えたことを検
出した場合は、制御装置５２からの指令でロータリーバ
ルブ等の気密機能付排出装置４８による熱媒体粒子の排
出量を多くし、層高検出装置５０で粒子層がＬ2の位置
より下がったことを検出した場合は、制御装置５２によ
り気密機能付排出装置４８を閉として熱媒体粒子の排出
を停止する。他の構成及び作用は実施の第２形態の場合
と同様である。

【００２１】図５は、本発明の実施の第４形態による排
ガスの処理方法を実施する装置の主要部（移動層式集塵
装置）を示している。本実施の形態は、移動層式集塵装
置の熱回収部から回収される高温空気の温度を測定し、
この温度によって熱回収部に導入する空気流量を制御す
るものである。図５に示すように、移動層式集塵装置１
０ｃの熱回収部３０上部の空気出口３８には温度検出器
５３が設けられており、温度検出器５３により高温空気
の温度が測定されて、この温度が所定の温度（例えば、
ボイラに導入して発電に利用できる温度）となるよう
に、制御装置５５からの指令で熱回収部３０下部に導入
する空気流量が制御される。空気流量を調節する手段と
しては、一例として、図３で説明したようなダンパ４６
を用いることができる。具体的に、例えば、温度検出器
５３で回収空気の温度が所定値より低いことを検出した
場合は、制御装置５５からの指令でダンパ４６の開度を
小さくして空気流量を減少させ、温度検出器５３で回収
空気の温度が所定値より高いことを検出した場合は、制
御装置５５からの指令でダンパ４６の開度を大きくして
空気流量を増加させる。他の構成及び作用は実施の第２
形態の場合と同様である。また、実施の第３形態の制御
と実施の第４形態の制御とを組み合わせて実施すること
も可能である。

【００２２】図６は、本発明の実施の第５形態による排
ガスの処理方法を実施する装置の概略構成を示してい
る。図６に示すように、焼却炉５４から排出された高温
排ガスは移動層式集塵装置１０に導入され、集塵装置１
０内で排ガス中の焼却飛灰が捕集される。飛灰が除去さ
れた低温排ガスは、一例として、洗煙塔５６で酸性ガス
が除去され、ついで、触媒脱硝塔５８で脱硝処理された
後、煙突６０から大気放出される。なお、排ガスの性状
等により集塵後の処理工程は異なり、特に限定されるも
のではない。また、移動層式集塵装置１０に導入された
空気は、加熱された熱媒体粒子との熱交換で高温空気と
なり、得られた高温空気はボイラ６２に導入されて蒸気
タービン発電機６４による発電に利用される。ボイラに
導入される高温空気は、排ガスではなく塩化水素、その
他の塩化物などを含まないクリーンな空気であるため、
ボイラの腐食の問題は生じない。このため、ボイラ入口
温度の高温化が可能である。移動層式集塵装置１０の構
成及び作用は実施の第１形態の場合と同様である。な
お、本実施形態の移動層式集塵装置として、実施の第
２、第３、第４形態で説明した移動層式集塵装置１０
ａ、１０ｂ、１０ｃを用いることも勿論可能である。

【００２３】図７は、本発明の実施の第６形態による排
ガスの処理方法を実施する装置の概略構成を示してい
る。本実施の形態は、実施の第５形態の構成において、
ボイラ６２の排ガス導管６６を焼却炉５４の１次空気導
管６８、２次空気導管７０に接続し、ボイラ６２の排ガ
スを焼却炉５４の１次空気、２次空気として吹き込むよ
うにしたものである。ボイラの排ガスは、燃焼用の１次
空気・２次空気として利用することにより、廃熱を有効
に利用できる。また、ボイラの排ガス中に含まれるわず
かなダイオキシン類も燃焼により分解される。他の構成
及び作用は実施の第５形態の場合と同様である。

【００２４】図８は、本発明の実施の第７形態による排
ガスの処理方法を実施する装置の主要部（移動層式集塵
装置）を示している。図８に示すように、移動層式集塵
装置７２内には熱媒体粒子が充填されており、この熱媒
体粒子が集塵装置７２の上部から下部にかけて移動する
ようになっている。また、集塵装置７２の上部では、移
動層を形成する充填粒子が、例えば、安息角をなして堆
積している。焼却炉等からの高温排ガスは集塵装置７２
下部の排ガス入口管７４から集塵装置７２内に導入さ
れ、排ガス中の飛灰が充填粒子によって捕集される。例
えば、焼却炉等からは１０００〜１１００℃程度の高温
排ガスが導入され、集塵装置７２では、ダイオキシン類
等の有害有機塩素化合物が合成されにくい５００℃以上
の高温域で触媒として作用する飛灰が捕集されるので、
排ガスの冷却過程でダイオキシン類等の有害有機塩素化
合物はほとんど生成しなくなる。集塵装置７２の粒子充
填層を通過した排ガスは、例えば、２００〜３００℃程
度に冷却されており、この飛灰が除去された低温排ガス
が集塵装置７２上部の排ガス出口７６から排出され、後
段の処理工程に送られる。また、熱媒体粒子にゼオライ
トなどの多孔質触媒を添加する場合には、高温の排ガス
に含まれるガス状のダイオキシン類等の有害有機塩素化
合物を分解することができる。

【００２５】熱媒体粒子は、集塵装置７２内を下部へ移
動する際に、高温の排ガスによって加熱され、捕集飛灰
とともに、集塵装置７２の底部から抜き出される。熱媒
体粒子と飛灰は、気密排出装置、例えば、Ｌバルブ７８
を経由して、流動層クーラ８０に導入される。Ｌバルブ
７８では、熱媒体粒子と飛灰が安息角をなして堆積して
おり、圧縮空気供給管８２から間欠的に圧縮空気を吹き
込むことにより、堆積した熱媒体粒子と飛灰が落下・排
出される。流動層クーラ８０に投入された熱媒体粒子と
飛灰は、風箱８４に供給され分散板８６から噴出する空
気によって、流動層を形成するとともに冷却される。流
動層クーラでは、粒子混合が良好であるため、伝熱が速
く、熱交換の効率がよい。また、層内に熱交換器を挿入
すれば、蒸気をつくることが可能である。なお、冷却手
段は本実施形態の流動層クーラに限定されるものではな
く、他の型式の流動層クーラ、充填層クーラ等を用いる
ことも可能である。冷却された熱媒体粒子と飛灰は、排
出シュート８８から排出され、ロータリーバルブ等の気
密機能付排出装置９０により抜き出された後、ふるい２
４により、ふるい下に落下した飛灰が分離除去されて、
ふるい上に残った熱媒体粒子が回収される。回収した熱
媒体粒子は、供給ホッパ２６から再び集塵装置７２上部
に供給される。なお、流動層クーラ８０において熱媒体
粒子との熱交換で加熱された高温空気を回収し、実施の
第５、第６形態のようにボイラに導入して発電を行うこ
とも可能である。この場合、層内の温度が均一であるた
め、熱回収した高温空気の温度調節が容易である。他の
構成及び作用は実施の第１、第２形態の場合と同様であ
る。

【００２６】図９は、本発明の実施の第８形態による排
ガスの処理方法を実施する装置の主要部（移動層式集塵
装置）を示している。本実施の形態は、移動層式集塵装
置内を上部から下部に移動する熱媒体粒子が集塵装置内
で所定の高さの粒子層となるように制御するものであ
る。図９に示すように、移動層式集塵装置７２ａの上部
や供給ホッパ２６などには層高検出装置５０が設けられ
ており、粒子層の高さがＬ1〜Ｌ2の間となるように熱媒
体粒子の排出量が調整される。具体的に、層高検出装置
５０で粒子層がＬ1の位置を超えたことを検出した場合
は、制御装置９２からの指令で圧縮空気供給管８２より
Ｌバルブ７８に圧縮空気を吹き込んで、充填粒子を排出
し、層高検出装置５０で粒子層がＬ2の位置より下がっ
たことを検出した場合は、制御装置９２によりＬバルブ
７８への圧縮空気の吹込みを停止する。そして、後段の
流動層クーラ８０では、圧力検出装置（差圧計）９４に
より流動層圧損が計測されており、流動層圧損が一定と
なるように制御装置９６で気密機能付排出装置９０によ
る排出量を調整すれば、Ｌバルブ７８からの排出量と気
密機能付排出装置９０からの排出量が等しいことにな
り、集塵装置７２ａからの熱媒体粒子の排出量が気密機
能付排出装置９０によって調整されることになる。他
の構成及び作用は実施の第１、第２、第３形態の場合と
同様である。

【００２７】本発明では、移動層式集塵装置に充填する
熱媒体粒子にゼオライトなどを触媒として添加すること
によって、排ガスに含まれるガス状のダイオキシン類等
の有害有機塩素化合物を分解することが可能であると説
明している。ここで、ゼオライトが触媒としてダイオキ
シン類等の有害有機塩素化合物を分解する能力があるこ
とを明らかにする。図１０に示すような試験装置を用い
て天然ゼオライトによるダイオキシン類分解試験を行っ
たので、試験内容及び試験結果について説明する。ごみ
焼却飛灰充填層の後流側に天然ゼオライトを充填した固
定層型反応器９８を管状電気炉１００によって所定温度
に加熱し、ごみ焼却排ガスを模擬したガスを供給した。
昇温時は反応器に窒素ガスのみを供給し、反応器内が所
定温度に達してから模擬ガスを供給した。図１０のよう
に、模擬ガスが飛灰と接触して生成したガスは、天然ゼ
オライト層を通り、排ガスサンプリング装置１０２で回
収されるようになっている。

【００２８】下記のような条件で試験を行い、反応器出
口ガスを吸収させたトルエン中のクロロベンゼン（ＣＢ
ｚと略記）量を分析し、天然ゼオライトを充填しないと
きのＣＢｚ量と比較した。充填飛灰種：ストーカー炉におけるバグフィルタ捕集灰模擬ガス組成：Ｏ₂，ＣＯ₂ １０％，ＨＣｌ５００ppm，Ｈ₂Ｏ２０％（乾式基準），Ｎ₂（バランス）反応温度：４００℃ 昇温時間：１０min 試験時間（保持時間）：３０min 試験においては、クロロベンゼン生成量はダイオキシン
類（ＤＸＮｓと略記）生成量と相関性が高く、反応器に
充填する飛灰の種類が同一であれば、ＣＢｚ生成量より
ＤＸＮｓの生成量を計算により推測できることを確認し
ている。図１１は、ラボ試験でのＣＢｚ生成量（２塩素
化物以上）とＤＸＮｓ生成量の相関性を示している。し
たがって、クロロベンゼンの分解効果を調べることでダ
イオキシン類分解の可能性を把握することができると考
えられる。図１２にＣＢｚ（２塩素化物以上）の分解試
験結果を示す。図１２に示すように、飛灰充填層の後流
側に天然ゼオライトを充填しない場合（ブランク１、
２）と比較して、天然ゼオライトを充填した場合にはク
ロロベンゼンの生成量が大きく減少していることがわか
る。また、試験後の天然ゼオライト中のクロロベンゼン
量は非常に少ないことから、クロロベンゼンは天然ゼオ
ライトが触媒となって分解されたことがわかる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。（１）移動層式の集塵装置を用いて５００℃以上の高
温域で飛灰を集塵することにより、ダイオキシン類など
の有害有機塩素化合物の生成を抑制することができる。（２）集塵器と熱交換器の両方の機能を併せ持つ移動
層式の集塵装置を用いることにより、高温域での集塵と
同時に熱回収を行うことができる。（３）移動層式の集塵装置の移動層粒子（熱媒体）に
ゼオライトなどを触媒として添加することにより、集塵
・熱交換を行うだけでなく、排ガス中のダイオキシン類
等の有害有機塩素化合物を分解することができる。（４）セラミックバグフィルタは逆洗時のサーマルア
クションによるフィルタ素材の劣化・破損などが問題と
なるが、本発明で用いる熱媒体粒子は、そのような急激
なサーマルアクションを受けない。また、たとえ粒子が
破損しても、交換は容易である。（５）熱交換部に流動層を用いる場合は、粒子混合が
良好であるため、伝熱が速く、熱交換の効率がよい。ま
た、層内の温度が均一であるため、熱回収した高温空気
の温度調節が容易である。さらに、熱交換器を層内に挿
入して、蒸気をつくることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態による排ガスの処理方
法を実施する装置の主要部（移動層式集塵装置）を示す
概略構成説明図である。

【図２】本発明の実施の第２形態による排ガスの処理方
法を実施する装置の主要部（移動層式集塵装置）の構成
を示す断面説明図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面の拡大説明図であ
る。

【図４】本発明の実施の第３形態による排ガスの処理方
法を実施する装置の主要部（移動層式集塵装置）の構成
を示す断面説明図である。

【図５】本発明の実施の第４形態による排ガスの処理方
法を実施する装置の主要部（移動層式集塵装置）の構成
を示す断面説明図である。

【図６】本発明の実施の第５形態による排ガスの処理方
法を実施する装置を示す系統的概略構成説明図である。

【図７】本発明の実施の第６形態による排ガスの処理方
法を実施する装置を示す系統的概略構成説明図である。

【図８】本発明の実施の第７形態による排ガスの処理方
法を実施する装置の主要部（移動層式集塵装置）の構成
を示す断面説明図である。

【図９】本発明の実施の第８形態による排ガスの処理方
法を実施する装置の主要部（移動層式集塵装置）の構成
を示す断面説明図である。

【図１０】天然ゼオライトによるダイオキシン類分解試
験に使用した試験装置を示す概略構成説明図である。

【図１１】ラボ試験でのＣＢｚ生成量（２塩素化物以
上）とＤＸＮｓ生成量の相関性を示すグラフである。

【図１２】天然ゼオライトのＣＢｚ（２塩素化物以上）
分解試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、７２、７２ａ移動層
式集塵装置１２、２８集塵部１４、３０熱回収部１６排ガス入口１８、３４、７６排ガス出口２０空気入口２２、３８空気出口２４ふるい２６供給ホッパ３２、７４排ガス入口管３６空気入口管４０空気導入口４２空気導入管４４連絡管４６ダンパ４８、９０気密機能付排出装置５０層高検出装置５２、５５、９２、９６制御装置５３温度検出器５４焼却炉５６洗煙塔５８触媒脱硝塔６０煙突６２ボイラ６４蒸気タービン発電機６６排ガス導管６８１次空気導管７０２次空気導管７８Ｌバルブ８０流動層クーラ８２圧縮空気供給管８４風箱８６分散板８８排出シュート９４圧力検出装置（差圧計）９８固定層型反応器１００管状電気炉１０２排ガスサンプリング装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者洲河誠一兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者尾崎弘憲神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者梶畠賀敬兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内Ｆターム(参考） 3K065 AB01 AC19 BA05 HA02 HA03 3K070 DA05 DA25 DA27 DA48 DA50 4D048 AA11 AB03 BA02X BA03X BA06X BA07X BA08X BA09X BA11X BA23X BA25X BA27X BA28X BA30X BA34X BA36X BA37X BA38X BA41X BA48X BB01 CA07 CB01 CC39 CC41 CD04 4D058 JA52 JB02 JB06 MA41 SA20 TA06 UA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却炉からの高温の排ガスを移動層式の
集塵装置に導入し、５００℃以上の高温域で排ガス中の
飛灰を集塵することにより、有害有機塩素化合物の生成
を抑制することを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項２】焼却炉からの高温の排ガスを熱媒体粒子
を充填した移動層式の集塵装置に導入し、排ガスの熱回
収を行うと同時に、５００℃以上の高温域で排ガス中の
飛灰を集塵することにより、有害有機塩素化合物の生成
を抑制することを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項３】移動層式の集塵装置を上段の集塵部と下
段の熱回収部の２段に分けて、集塵部で排ガス中の飛灰
を捕捉するとともに高温の排ガスによって加熱された熱
媒体粒子を熱回収部に移動させ、熱回収部に空気を導入
して加熱された熱媒体粒子と熱交換を行う請求項２記載
の排ガスの処理方法。
【請求項４】焼却炉からの高温の排ガスを熱媒体粒子
を充填した移動層式の集塵装置に導入し、５００℃以上
の高温域で排ガス中の飛灰を集塵することにより有害有
機塩素化合物の生成を抑制し、高温の排ガスによって加
熱された熱媒体粒子を集塵装置下部から抜き出して流動
層クーラに投入し、流動層クーラに流動化空気を供給し
て加熱された熱媒体粒子と熱交換を行うことを特徴とす
る排ガスの処理方法。
【請求項５】熱交換により加熱された高温空気をボイ
ラに導入し発電を行う請求項３又は４記載の排ガスの処
理方法。
【請求項６】移動層式の集塵装置を用いて、５００℃
以上の高温域で排ガス中の飛灰を集塵すると同時に、高
温の排ガスの熱によって飛灰中の未燃炭素を燃焼させる
請求項１〜５のいずれかに記載の排ガスの処理方法。
【請求項７】移動層式の集塵装置の移動層を形成する
粒子に有害有機塩素化合物の分解能を有する触媒を添加
する請求項１〜６のいずれかに記載の排ガスの処理方
法。
【請求項８】添加する触媒が、天然ゼオライト、合成
ゼオライト、石炭灰又は／及び焼却灰から作られるゼオ
ライト、シリカアルミナ、ジルコニア、酸性白土、パー
ライト、珪藻土、活性白土、カオリン、ムライト、ベン
トナイト、ドロマイト、酸化鉄、ＴｉＯ₂並びにその他
のＣａ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ又は／及びＣｒを含む物質の少なくともいずれ
かからなる耐熱無機物質である請求項７記載の排ガスの
処理方法。
【請求項９】添加する触媒が、ゼオライトに代表され
るシリカ・アルミナを主成分とした無機系の多孔質触媒
である請求項７記載の排ガスの処理方法。
【請求項１０】焼却炉出口に、充填された粒子が移動
層を形成する移動層式集塵装置を設置し、集塵装置の下
部に排ガス入口を設け、集塵装置の上部に排ガス出口を
設けて、集塵装置内を上部から下部に移動する粒子に焼
却炉からの高温排ガスを下から上に流して接触させ、５
００℃以上の高温域で排ガス中の飛灰を集塵して有害有
機塩素化合物の生成を抑制するようにしたことを特徴と
する排ガスの処理装置。
【請求項１１】焼却炉出口に、充填された熱媒体粒子
が移動層を形成する移動層式集塵装置を設置し、集塵装
置の下部に排ガス入口を設け、集塵装置の上部に排ガス
出口を設けて、集塵装置内を上部から下部に移動する熱
媒体粒子に焼却炉からの高温排ガスを下から上に流して
接触させ、排ガスの熱回収を行うと同時に、５００℃以
上の高温域で排ガス中の飛灰を集塵して有害有機塩素化
合物の生成を抑制するようにしたことを特徴とする排ガ
スの処理装置。
【請求項１２】焼却炉出口に、充填された熱媒体粒子
が移動層を形成する移動層式集塵装置を設置し、集塵装
置を上段に集塵部を有し下段に熱回収部を有する２段構
造とし、集塵部の下部に排ガス入口を設け、集塵部の上
部に排ガス出口を設けて、集塵装置内を上部から下部に
移動する熱媒体粒子に焼却炉からの高温排ガスを集塵部
の下部から上部に流して接触させ、５００℃以上の高温
域で排ガス中の飛灰を集塵して有害有機塩素化合物の生
成を抑制するようにし、熱回収部の下部に空気入口を設
け、熱回収部の上部に空気出口を設けて、上段の集塵部
で高温排ガスによって加熱され下段の熱回収部に移動し
た熱媒体粒子に、熱回収部の下部から空気を導入して熱
交換を行い、加熱された高温空気が熱回収部の上部から
回収されるようにしたことを特徴とする排ガスの処理装
置。
【請求項１３】焼却炉出口に、充填された熱媒体粒子
が移動層を形成する移動層式集塵装置を設置し、集塵装
置の下部に排ガス入口を設け、集塵装置の上部に排ガス
出口を設けて、集塵装置内を上部から下部に移動する熱
媒体粒子に焼却炉からの高温排ガスを下から上に流して
接触させ、５００℃以上の高温域で排ガス中の飛灰を集
塵して有害有機塩素化合物の生成を抑制するようにし、
集塵装置の下側に流動層クーラを設けて、集塵装置で高
温排ガスによって加熱され流動層クーラに投入された熱
媒体粒子に、流動層クーラの下部から流動化空気を導入
して熱交換を行い、加熱された高温空気が流動層クーラ
の上部から回収されるようにしたことを特徴とする排ガ
スの処理装置。
【請求項１４】移動層式集塵装置の熱回収部上部の空
気出口又は流動層クーラ上部の空気出口をボイラに接続
して、熱交換により加熱された高温空気がボイラに導入
されるようにし、ボイラに連結された蒸気タービン発電
機で発電が行えるようにした請求項１２又は１３記載の
排ガスの処理装置。
【請求項１５】ボイラの排ガス導管を焼却炉の１次空
気導管及び／又は２次空気導管に接続して、ボイラの排
ガスが燃焼用の１次空気及び／又は２次空気として吹き
込まれるようにした請求項１４記載の排ガスの処理装
置。
【請求項１６】移動層式集塵装置の下側に分級装置を
設けて、集塵装置下部から抜き出した飛灰及び充填粒子
から飛灰を分離除去して充填粒子を回収し、回収した充
填粒子を集塵装置上部に循環させるようにした請求項１
０〜１５のいずれかに記載の排ガスの処理装置。
【請求項１７】流動層クーラの粒子排出手段に分級装
置を接続して、流動層クーラから抜き出した飛灰及び熱
媒体粒子から飛灰を分離除去して熱媒体粒子を回収し、
回収した熱媒体粒子を集塵装置上部に循環させるように
した請求項１３記載の排ガスの処理装置。
【請求項１８】移動層式集塵装置内で、５００℃以上
の高温域で排ガス中の飛灰を集塵すると同時に、高温の
排ガスの熱によって飛灰中の未燃炭素を燃焼させるよう
にした請求項１０〜１７のいずれかに記載の排ガスの処
理装置。
【請求項１９】移動層式集塵装置に、熱媒体粒子に有
害有機塩素化合物を分解する能力を有する触媒を添加し
たものを充填した請求項１０〜１８のいずれかに記載の
排ガスの処理装置。
【請求項２０】熱媒体粒子に添加する触媒として、天
然ゼオライト、合成ゼオライト、石炭灰又は／及び焼却
灰から作られるゼオライト、シリカアルミナ、ジルコニ
ア、酸性白土、パーライト、珪藻土、活性白土、カオリ
ン、ムライト、ベントナイト、ドロマイト、酸化鉄、Ｔ
ｉＯ₂並びにその他のＣａ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、
Ｗ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ又は／及びＣｒを含む物質
の少なくともいずれかからなる耐熱無機物質を用いた請
求項１９記載の排ガスの処理装置。
【請求項２１】熱媒体粒子に添加する触媒として、ゼ
オライトに代表されるシリカ・アルミナを主成分とした
無機系の多孔質触媒を用いた請求項１９記載の排ガスの
処理装置。