JP2003275543A - 廃棄物焼却炉の排気ガス処理方法 - Google Patents

廃棄物焼却炉の排気ガス処理方法

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JP2003275543A
JP2003275543A JP2002080355A JP2002080355A JP2003275543A JP 2003275543 A JP2003275543 A JP 2003275543A JP 2002080355 A JP2002080355 A JP 2002080355A JP 2002080355 A JP2002080355 A JP 2002080355A JP 2003275543 A JP2003275543 A JP 2003275543A
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gas
oxygen
concentration
waste
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Shuichi Matsunaga
秀一 松永
Akio Ogoshi
昭夫 大越
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Japan Steel Works Ltd
Society for Techno Innovation of Agriculture Forestry and Fisheries
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Society for Techno Innovation of Agriculture Forestry and Fisheries
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有害な一酸化炭素や窒素酸化物を、簡単な設
備で低減できるようにした廃棄物焼却炉の排気ガス処理
方法を提供すること。 【解決手段】 廃棄物の一次燃焼工程10を燃料過濃燃
焼で行い、無酸素状態の排気ガスを得る。この無酸素状
態の排気ガスに含まれるCOガスおよびNOガスを、
酸化触媒の作用のもとに酸化還元反応30をさせて、C
OガスおよびNOガスの濃度を低下させる。 【効果】 COガスの除去のための二次燃焼工程や、N
ガスの除去のための排ガス処理工程を省略でき、簡
単な設備で有害なガスの効率の良い除去ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、有機性廃棄物の
焼却炉(炭化炉を含む)から排出される排気ガスの処理
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】有機性廃棄物の焼却炉からは有害な一酸
化炭素(CO)および窒素酸化物(NO)が排出され
ることが知られている。このような有害ガスを大気中に
放出しないようにするために、従来、図7のブロック図
で示されるような処理方法が採られている。
【0003】図7において、100は一次燃焼工程、2
00は二次燃焼工程、300は除塵工程、400は排ガ
ス処理工程である。一次燃焼工程100は、通常の燃焼
炉で行われる。二次燃焼工程200は、焼却炉に連続し
て設けられた二次燃焼炉で行われる。この二次燃焼工程
によって、焼却炉からの排気ガス中に含まれた一酸化炭
素を二次燃焼させて、一酸化炭素の含有量を低減させ
る。除塵工程300は、サイクロン等が使用され、二次
燃焼炉から排出された排気ガス中に含まれた塵埃を遠心
分離して除去する。そして、排ガス処理工程400は、
除塵された排気ガスが導かれるようにした排ガス処理装
置で行われ、ここで排気ガス中に含まれている窒素酸化
物を処理して含有量を低減させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の排気
ガスの処理方法では、二次燃焼炉の設置や排ガス処理装
置の設置を伴うので、焼却のための装置が大掛かりとな
り、また設置費用やランニングコストが増大するなどの
問題点があった。
【0005】この発明は、上記の諸事情を背景としてな
されたものであり、有害な一酸化炭素や窒素酸化物を、
簡単な設備で低減できるようにした廃棄物焼却炉の排気
ガス処理方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
の発明の廃棄物焼却炉の排気ガス処理方法のうち請求項
1記載の発明は、廃棄物焼却炉の排気ガスに含まれるC
OガスおよびNOガスの処理方法において、前記排気
ガスを無酸素雰囲気下で、酸化触媒の作用のもとに酸化
還元反応させて、排気ガスに含まれるCOガスおよびN
ガスの濃度を低下させることを特徴とする。
【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、廃棄物焼却炉から無酸素状態で排出される
排気ガスを、排気路に設置した酸化触媒に接触させるも
のであることを特徴とする。
【0008】請求項3記載の発明は、請求項1または2
に記載の発明において、前記無酸素状態の排気ガスは、
廃棄物を焼却炉で燃料過濃燃焼させて得ることを特徴と
する。
【0009】請求項4記載の発明は、請求項1または2
に記載の発明において、前記無酸素状態の排気ガスは、
廃棄物を炭化炉で炭化させて得ることを特徴とする。
【0010】請求項5記載の発明は、請求項1〜4のい
ずれかに記載の発明において、前記酸化還元反応での排
気ガスの温度を250℃以上とすることを特徴とする。
【0011】請求項6記載の発明は、請求項1〜5のい
ずれかに記載の発明において、前記酸化還元反応前の排
気ガスに含まれるCOガスおよびNOガスは、COガ
スの濃度がNOガスの濃度に対して100〜1000
ppmv高いことを特徴とする。
【0012】この発明のように、無酸素雰囲気下で、酸
化触媒の作用のもとに、排気ガス中に含まれるCOガス
およびNOガスを酸化還元反応させることによって、
例えば2CO+2NO→2CO+Nなどの反応が進
行し、有害なCOガスおよびNOガスを一度に処理し
て、排気ガス中の含有量をそれぞれ低減させることがで
きる。この結果、従来行われていた二次燃焼の工程や排
ガス処理の工程を省くことを可能とする。
【0013】ここで、前記無酸素雰囲気としては、排気
ガスに実質的に酸素が含まれず(無酸素状態の排気ガ
ス)、外部からも酸素が供給されない状態にあればよ
い。無酸素状態の排気ガスは、請求項3のように、廃棄
物を焼却炉で燃料過濃燃焼させて得ることができ、ま
た、請求項4のように、廃棄物を炭化炉で炭化させて得
ることもできる。排気ガス中に酸素が含まれると、酸化
還元反応においてこの雰囲気中の酸素がCOガスの酸化
に優先的に使用されるようになり、NOガスの還元が
十分に進行しないようになる。
【0014】酸化触媒には、白金を用いることができる
が、高温で酸化還元反応を促進できるものであれば他の
触媒を用いることもできる。この酸化触媒は、請求項2
に記載するように排気路に設けることにより装置コスト
を抑えることができる。
【0015】この酸化還元反応では、請求項5のよう
に、排気ガスの温度を250℃以上、望ましくは300
℃以上とするのが望ましい。排気ガスの温度が低いと酸
化還元反応の進行が十分に進まなくなり、COガスおよ
びNOガスの低減が十分にできなくなる。上記排気ガ
ス温度は、触媒への入口温度として測定するものとする
ことができる。
【0016】また、酸化還元反応前の排気ガスは、含ま
れるCOガスおよびNOガスの濃度が、請求項6のよ
うに、COガスの濃度がNOガスの濃度に対して10
0〜1000ppmv高いのが望ましい。該濃度の調整
は、燃焼炉に供給する空気量を調整することにより行う
ことができる。上記濃度の関係は、COガスが不足する
とNOガスの還元を十分に進行させることが難しくな
り、また、COガスが多過ぎると酸化されないCOガス
が残留するようになり、十分な低減を妨げるようになる
ためである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付
の図に基づいて説明する。
【0018】図1は、実施形態の処理方法の工程を示す
ブロック図である。図において、10は、一次燃焼工
程、20は、除塵工程、30は、酸化還元反応工程であ
る。一次燃焼工程10は、通常の焼却炉を用い、燃料過
濃燃焼させて、無酸素状態の排気ガスが排出されるよう
にした。除塵工程20は、焼却炉から排出されるガス中
の飛灰や未燃焼分などの塵埃を除く工程で、従来技術と
同様にサイクロンを使用し、塵埃を遠心分離して除去し
た。酸化還元反応工程30は、サイクロンで除塵された
排気ガスに含まれるCOガスとNOガスに酸化還元反
応を起こさせる工程で、触媒反応塔を使用して行った。
触媒層を形成する触媒には白金を用いた。
【0019】前記酸化還元反応工程30の最適条件を調
べるために、COガスおよびNOガスの濃度をそれぞれ
変えて触媒反応塔の触媒層に流し、排気ガスの温度を変
化させたときのCO、NO、およびCOの濃度変化
を測定した。この測定の結果が図2〜図5である。
【0020】図2は、COガスの触媒入口濃度を平均3
20ppmv、NOガスの触媒入口濃度を平均309p
pmvとした時の結果である。COガスは排気ガスの触
媒入口温度が200℃以上の範囲で完全に酸化されてC
ガスになっている。これに反して、NOガスは完全
に還元されていない。COガスが不足しているためと考
えられる。
【0021】図3は、COガスの触媒入口濃度を平均6
57ppmv、NOガスの触媒入口濃度を平均303p
pmvとした時の結果である。COガスの濃度がNOガ
スの濃度に比べて354ppmv高い場合である。排気
ガスの触媒入口温度が200℃以上の範囲でCOガスが
完全に酸化されていると共に、NOガスも完全に還元さ
れている。
【0022】図4は、COガスの触媒入口濃度を平均1
472ppmv、NOガスの触媒入口濃度を平均334
ppmvとした時の結果である。COガスの濃度がNO
ガスの濃度に比べて1138ppmv高い場合である。
COガスは、排気ガスの触媒入口温度が300℃以上の
範囲で完全に酸化されている。また、NOガスは、触媒
層の温度が240℃以上の範囲で完全に還元されてい
る。
【0023】図5は、COガスの触媒入口濃度を平均2
935ppmv、NOガスの触媒入口濃度を平均101
ppmvとした時の結果である。COガスの濃度がNO
ガスの濃度に比べて2834ppmv高い場合である。
COガスは、濃度が高いために完全な酸化除去ができず
に残留している。NOガスは、排気ガスの触媒入口温度
が200℃以上の範囲で完全に還元されている。
【0024】以上の結果から、排気ガスの温度は、25
0℃以上が望ましく、さらには300℃以上がCOガス
の酸化とNOガスの還元に適していると判断された。
また、この時、COガスおよびNOガスの濃度は、C
Oガスの濃度がNOガスの濃度に比べて100〜10
00ppmv高くなるように調整することが、過不足な
く酸化還元反応を進行させるのに適していると判断され
た。
【0025】更に、一次燃焼工程で排出される排気ガス
中に酸素が含まれる場合の影響を、前記と同様に触媒層
の温度を変化させて測定した。触媒反応塔の触媒層に流
入してくる排気ガス中のO濃度が0.48%の場合に
ついて測定した。COガスの濃度は平均1002ppm
v、NOガスの濃度は平均303ppmvで、COガス
の濃度はNOガスの濃度に比べて699ppmv高い条
件であった。図6がその結果である。この場合、排気ガ
スの触媒への入口温度が250℃以上の範囲でもNOガ
スが還元されないまま排出された。COガスの酸化に雰
囲気中のOが優先的に使用されるためと考えられる。
この結果から、触媒反応塔に流して酸化還元反応をさせ
る排気ガスは、前記のように一次燃焼工程を燃料過濃燃
焼によって行い、無酸素状態で流すことが必須であるこ
とが確認された。
【0026】以上の如くの結果から、廃棄物を焼却炉で
燃料過濃燃焼させて無酸素状態の排気ガスを得、若しく
は、廃棄物を炭化炉で炭化させて無酸素状態の排気ガス
を得て、これを酸化触媒の作用のもとで酸化還元反応さ
せることで、排気ガス中に含まれるCOガスおよびNO
ガスの濃度を低下できることが確かめられた。また、
COガスおよびNOガスの濃度が略ゼロとなるように
酸化還元反応を進行させるためには、排気ガスの温度を
250℃以上、好ましくは300℃以上とし、またCO
ガスの濃度がNOガスの濃度に対して100〜100
0ppmv高くなるように調整するのが望ましいことが
確認された。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の廃棄物
焼却炉の排気ガス処理方法によれば、COガスおよびN
ガスを酸化還元反応させて同時に低減するようにし
たので、COガスの除去のための二次燃焼工程や、NO
ガスの除去のための排ガス処理工程を省略でき、簡単
な設備で有害なガスの効率の良い除去ができる効果があ
る。また、廃棄物の焼却設備を簡略にして、設置費用や
ランニングコストを安価にできる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施形態の排気ガスの処理工程を
示したブロック図である。
【図2】 窒素雰囲気下における白金触媒通過後のCO
およびNOの挙動を示すグラフである。
【図3】 同じく、窒素雰囲気下における白金触媒通過
後のCOおよびNOの挙動を示すグラフである。
【図4】 同じく、窒素雰囲気下における白金触媒通過
後のCOおよびNOの挙動を示すグラフである。
【図5】 同じく、窒素雰囲気下における白金触媒通過
後のCOおよびNOの挙動を示すグラフである。
【図6】 雰囲気中の酸素濃度の影響を示すグラフであ
る。
【図7】 従来の排気ガスの処理工程を示したブロック
図である。
【符号の説明】
10 一次燃焼工程 20 除塵工程 30 酸化還元反応工程
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大越 昭夫 北海道室蘭市茶津町4番地 株式会社日本 製鋼所内 Fターム(参考) 3K070 DA02 DA06 DA26 DA83 4D048 AA06 AA13 AB01 AB02 AB05 AB07 BA30X CC38 CD03 DA01 DA03 DA06 DA08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物焼却炉の排気ガスに含まれるCO
    ガスおよびNOガスの処理方法において、 前記排気ガスを無酸素雰囲気下で、酸化触媒の作用のも
    とに酸化還元反応させて、排気ガスに含まれるCOガス
    およびNOガスの濃度を低下させることを特徴とする
    廃棄物焼却炉の排気ガス処理方法。
  2. 【請求項2】 廃棄物焼却炉から無酸素状態で排出され
    る排気ガスを、排気路に設置した酸化触媒に接触させる
    ものであることを特徴とする請求項1記載の廃棄物焼却
    炉の排気ガス処理方法。
  3. 【請求項3】 前記無酸素状態の排気ガスは、廃棄物を
    焼却炉で燃料過濃燃焼させて得ることを特徴とする請求
    項1または2に記載の廃棄物焼却炉の排気ガス処理方
    法。
  4. 【請求項4】 前記無酸素状態の排気ガスは、廃棄物を
    炭化炉で炭化させて得ることを特徴とする請求項1また
    は2に記載の廃棄物焼却炉の排気ガス処理方法。
  5. 【請求項5】 前記酸化還元反応での排気ガスの温度を
    250℃以上とすることを特徴とする請求項1〜4のい
    ずれかに記載の廃棄物焼却炉の排気ガス処理方法。
  6. 【請求項6】 前記酸化還元反応前の排気ガスに含まれ
    るCOガスおよびNO ガスは、COガスの濃度がNO
    ガスの濃度に対して100〜1000ppmv高いこ
    とを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の廃棄物
    焼却炉の排気ガス処理方法。
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