JP3379677B2 - 焼却炉におけるダイオキシン類の生成防止材及びその方法 - Google Patents
焼却炉におけるダイオキシン類の生成防止材及びその方法Info
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リ塩化−p−ジベンゾダイオキシン類(PCDD)及び
ポリ塩化ジベンゾフラン類(PCDF)(あわせて以下
においてダイオキシンと呼ぶ)等の有機塩素化合物の発
生を防止する防止材及び防止方法に関するもので、大型
のダイオキシン除去装置を必要とすることなく、簡便な
薬材注入のみで安価かつ確実に、排ガス並びに飛灰(フ
ライアッシュ)中のダイオキシン濃度を低減できるよう
にしたものに関する。
素(Cn Hm )が発生し、空気と接触して炭酸ガスと水
とに分解するが、この接触が悪いとダイオキシン前駆体
が発生する。ダイオキシン前駆体としては、フェノー
ル、ベンゼン等の芳香族化合物、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及び塩素化アルキ
ル化合物等を挙げることができる。これらのダイオキシ
ン前駆体は、飛灰が共存しても400℃以上の高温下で
はダイオキシンになりにくいが、温度が低下すると、2
00〜400℃付近のところで、例えば次式に示すよう
な反応が起こり、ダイオキシンとなる。
イオキシンを除去する方法として、集塵器手前の温度が
120〜200℃の燃焼排ガスラインに粉末状活性炭を
吹き込み、一旦排ガス処理系内で生成したダイオキシン
を吸着除去する方法(特開平5−31323号公報)が
知られている。しかし、排ガス中のダイオキシン量は低
減されるものの、ダイオキシンで汚染された飛灰が発生
するうえに、ダイオキシンを吸着した廃活性炭が発生
し、その処分に際して、さらにダイオキシンを処理する
必要があった。
を効率的に解決する新たな方法を提供することを目的と
している。すなわち防止材の注入という簡便な方法で、
焼却炉におけるダイオキシンの生成を防止する手段を提
供することを目的とするものである。
オキシン抑制方法の欠点を克服し、上記目的を達成する
ため鋭意検討を重ねた結果、ダイオキシンに変化する前
のダイオキシン前駆体が吸着材によって吸着されること
を見い出し、さらにこのようなダイオキシン前駆体吸着
材を焼却炉の排ガスに注入することによって、ダイオキ
シン前駆体を除去し、排ガスだけでなく飛灰中のダイオ
キシン濃度の低減が可能であることを見い出した。
成するため、請求項1の発明は、焼却炉におけるダイオ
キシン類の生成防止材であって、ダイオキシン前駆体を
吸着する吸着材を含み、さらに該吸着材にアルカリ性物
質を含浸させてあることを特徴とする。また、本発明
は、別の側面において、焼却炉におけるダイオキシン類
の生成防止方法であり、該生成防止方法は、焼却炉から
排出される排ガスが、排ガス処理工程中で400℃未満
となる前の地点に、アルカリ性物質を含浸させたダイオ
キシン前駆体吸着材を注入することを特徴とする。本発
明に係る焼却炉におけるダイオキシン類の生成防止方法
は、別の実施の形態で、焼却炉から排出される排ガス
が、排ガス処理工程中で400℃未満となる前の地点
に、アルカリ性物質を含浸させたダイオキシン前駆体吸
着材と、該焼却炉で発生する飛灰を被覆する被覆剤とを
注入することを特徴とする。
まれるダイオキシン前駆体を吸着する多孔性吸着材によ
りダイオキシンの生成を防止する。このような吸着材と
しては多孔性吸着材が好ましく、例えば、コール炭、や
しがら炭、樹脂炭、木質炭、又はピート炭等の活性炭、
火山灰、シリカゲル、シラス、クロモソルブ(Chro
mosorb、スペルコ社製)等のシリカ系物質、ゼオ
ライト等の粘土鉱物、アパタイト、骨炭、リン酸アンモ
ニウムマグネシウム造粒物(以下MAPともいう)等の
リン酸化合物、サンゴ化石、又は炭酸カルシウム等の炭
酸系化合物等であって、平均粒子径が数ミリメートル〜
500メッシュの物質を用いる。これらの1種又は2種
以上のものを組み合わせて用いることもできる。これら
のうち、活性炭、シリカゲル、MAP、サンゴ化石、ゼ
オライト及び火山灰が特に好適である。
駆体を除去するために使用される吸着材は、導入温度で
安定しており、200〜400℃の領域でダイオキシン
の生成を促進する触媒活性を持たないことが重要であ
る。前述の物質のうち3つの物質を、これらの性質に関
してテストした。これに関するデータが、ウオータール
ー大学(Waterloo,Ontario,Cana
da)において本発明者によって下記のように得られて
いる。 (1) 活性炭及びクロモソルブ(Chromosor
b)の触媒活性テスト(1994年11月15日)。 (2) 13C6 −ペンタクロロフェノールを使用する火
山灰の触媒活性テスト(1995年4月3日)。 これらのデータは、以下の表1に示す通りである。。
オキシン生成防止材として適することが明白である。
高めるために、NaOH、KOH、Ca(OH)2 、N
H3 等のアルカリ性物質の少なくとも1種以上を吸着材
に含浸させることが望ましい。吸着材の注入量は飛灰に
対して0.5〜20重量%、好ましくは2〜15重量%
であり、アルカリの含浸量は吸着材に対して0.1〜1
0重量%、好ましくは1〜6重量%である。
程にダイオキシン前駆体吸着材を注入し、ダイオキシン
前駆体を吸着除去することによって、ダイオキシンの生
成を防止する。吸着材を注入する地点としては、焼却炉
から排出される排ガスが、排ガス処理工程中で400℃
未満となる前の地点である。すなわち、好ましくは40
0〜1000℃、さらに好ましくは400〜600℃の
地点である。静電気式電気集塵器もしくはバグフィル
タ、又はその他の飛灰除去装置に至ると、排ガスの温度
が300℃前後となり、飛灰の触媒部位において、ダイ
オキシン前駆体がダイオキシンに変換されてしまうから
である。吸着材の効果を高めるために、吸着材の注入地
点は複数が好ましい。注入した吸着材は除塵器で排ガス
から分離される。
く、産業廃棄物焼却炉、医療廃棄物焼却炉、焼却灰溶融
炉等の焼却炉にも適用できる。既設炉、新設炉の区別な
く、また、連続炉、準連続炉、バッチ炉といった炉のタ
イプにも係わりなく適用可能である。本発明は、排ガス
のみならず飛灰中のダイオキシン濃度を大きく低減でき
る。
を概念的に示したものである。この処理装置は、焼却炉
1、電気集塵機2及びガス浄化機3を少なくとも含む。
焼却炉1で投入物4が燃焼し、排ガス5が後の処理工程
に送られ、ボトムアッシュ6が排出される。焼却炉上方
の地点Dにおいては、温度は通常約800〜1000℃
程度である。電気集塵機2の入口Eと出口Fで温度はそ
れぞれ約350℃及び約300℃程度となる。電気集塵
機2では飛灰7が除去される。さらに、排ガスはガス浄
化機3を経て排出8される。約300℃付近に保たれる
電気集塵機2の内部では、従来飛灰の活性部位に吸着し
たダイオキシン前駆体が反応してダイオキシンを生成し
た。本発明では、電気集塵機2に先立つ地点、すなわ
ち、地点A,B,C等を含む少なくとも一以上の地点に
おいて吸着材を投入し、ダイオキシン前駆体を吸着する
ことにより、ダイオキシンの発生を防止する。なお、各
点において、複数の投入手段を設置しても良い。
併用することにより、さらに確実にダイオキシンの発生
を防止することができる。このような被覆剤としては、
例えば、ケイ酸カリウム又はケイ酸ナトリウム等の水溶
性ケイ酸塩、シリコーン系ポリマー、アミン化合物、ア
ンモニウム化合物、アンモニア、リン酸化合物、有機化
合物又は無機化合物の錯体、水溶性色素等の化合物の水
溶液や懸濁体を挙げることができる。被覆剤の添加は、
図1の注入点A,B又はCでこのような物質の水溶液又
は懸濁液を噴霧することにより行われる。とりわけ、こ
れは500〜800℃の温度領域内で行われ、かつ、吸
着材の導入より充分前に行われることが好ましい。これ
により、飛灰が被覆されて、ダイオキシン前駆体の吸着
に対して不活性になるための充分な時間が得られるから
である。
すなわち、Karasek(Science 237:754,1987)、Stieglit
z(Chemosphere 18: 1219,1989) 、Hutzinger(Chemosph
ere 14:581、1985)らの研究によれば、焼却炉における
ダイオキシンの生成は、主に排ガス中に含まれるダイオ
キシン前駆体が飛灰の触媒作用によってダイオキシンに
変換されることによる。この反応の最適温度は、300
℃付近であり、飛灰に含まれる鉄や銅等の金属が関与す
ると考えられている。代表的なダイオキシン前駆体に
は、クロロフェノール、クロロベンゼンをはじめとする
塩素化炭化水素化合物であり、これらの化合物は、C2
H2 、CH4 、Cl2 、HCl等から生成するとされて
いる。図2は、この様子を概念的に示したものである。
すなわち、飛灰粒子21の活性部位(斜線)22に吸着
されたダイオキシン前駆体23によってダイオキシンが
生成する。本発明において使用する吸着材はこれらの前
駆体を吸着除去するため、前駆体は飛灰表面の活性部位
に到達することができず、結果としてダイオキシン生成
が防止される。吸着材に含浸させるアルカリ性物質は酸
性ガスやクロロフェノールの吸収をも促進する。
μgを付着させたガラスビーズ1gを詰め、さらにグラ
スウールを挟んで酸洗浄およびソクスレー抽出処理した
ストーカフライアッシュ1gを詰めた。流量5ml/min
で空気を通気しながら本カラムを300℃で20分加熱
した。充填物上で生成したダイオキシンはソクスレー抽
出によって、排気中に含まれるダイオキシンは排気を氷
冷したインピンジャー中のトルエンに通すことによって
それぞれ回収し、合わせて濃縮後、生成した13C―ダイ
オキシンをGC−MSにて定量した。その結果、表−2
に示すように251ngの13C―ダイオキシンが生成した
ことが明らかになった。
μgを付着させたガラスビーズ1g、吸着材1g、酸洗
浄およびソクスレー抽出処理したストーカフライアッシ
ュ1gをガラスウールを挟んで順番に詰めた。流量5ml
/min で空気を通気しながら本カラムを300℃で20
分加熱した。生成したダイオキシンは1)と同様に回収
し、GC−MSにて定量した。吸着材としては活性炭、
火山灰、ゼオライト、シリカゲル、アパタイト、サンゴ
化石、リン酸マグネシウムアンモニウム造粒物、骨炭を
用いた。その結果、表−2に示すように生成した13C―
ダイオキシン量は、吸着材なしの場合に比べて12%〜
49%に減少した。
μgを付着させたガラスビーズ1g、50mgのNaOH
を含浸させた吸着材1g、酸洗浄およびソクスレー抽出
処理したストーカフライアッシュ1gをガラスウールを
挟んで順番に詰めた。流量5ml/min で空気を通気しな
がら本カラムを300℃で20分加熱した。生成したダ
イオキシンは1)と同様に回収し、GC−MSにて定量
した。吸着材としては活性炭、火山灰、ゼオライト、シ
リカゲル、アパタイト、サンゴ化石、リン酸マグネシウ
ムアンモニウム造粒物、骨灰を用いた。その結果、表−
3に示すように生成した13C―ダイオキシン量は、吸着
材なしの場合に比べて0%〜29%に減少した。
μgを付着させたガラスビーズ1g、50mgのNaOH
もしくはKOH、Ca(OH)2 、NH3 (アンモニア
水)を含浸透させた吸着材1g、酸洗浄およびソクスレ
ー抽出処理したストーカフライアッシュ1gをガラスウ
ールを挟んで順番に詰めた。流量5ml/min で空気を通
気しながら本カラムを300℃で20分加熱した。生成
したダイオキシンは1)と同様に回収し、GC−MSに
て定量した。吸着材としては活性炭、シリカゲル、アパ
タイト、サンゴ化石、リン酸マグネシウムアンモニウム
造粒物を用いた。その結果、表−4に示すように生成し
た13C―ダイオキシン量は、吸着材なしの場合に比べ
て、NaOHでは0%〜26%に、KOHでは0%〜2
9%に、Ca(OH)2 では2%〜33%に、NH3 で
は2%〜32%にそれぞれ減少した。
実かつ低コストで防止する。従来技術のように、生成し
たダイオキシンを分解もしくは除去するのではなく、生
成メカニズムを断ちきることによりダイオキシンを発生
させないようにしている。このため排ガス中のダイオキ
シンばかりでなく、飛灰中のダイオキシンも低減でき
る。また、吸着後の粉末活性炭は、ダイオキシンを含有
しないから、従来のようにダイオキシンを処理する必要
はなく、埋立等の処分に付することができる。
したブロック図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 焼却炉におけるダイオキシン類の生成防
止材であって、ダイオキシン前駆体を吸着する吸着材を
含み、さらに該吸着材にアルカリ性物質を含浸させてあ
ることを特徴とする焼却炉におけるダイオキシン類の生
成防止材。 - 【請求項2】 焼却炉から排出される排ガスが、排ガス
処理工程中で400℃未満となる前の地点に、アルカリ
性物質を含浸させたダイオキシン前駆体吸着材を注入す
ることを特徴とする焼却炉におけるダイオキシン類の生
成防止方法。 - 【請求項3】 焼却炉から排出される排ガスが、排ガス
処理工程中で400℃未満となる前の地点に、アルカリ
性物質を含浸させたダイオキシン前駆体吸着材と、該焼
却炉で発生する飛灰を被覆する被覆剤とを注入すること
を特徴とする焼却炉におけるダイオキシン類の生成防止
方法。
Priority Applications (4)
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Applications Claiming Priority (1)
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Country Status (1)
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1996
- 1996-02-16 JP JP02887796A patent/JP3379677B2/ja not_active Expired - Lifetime
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