JP3491142B2 - 排ガス処理方法 - Google Patents

排ガス処理方法

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敏彦 岩崎
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、排ガス処理方
法、特に、都市ごみ焼却炉、可燃性廃棄物処理炉、金属
精錬工場等から排出されるダイオキシン類等の有機ハロ
ゲン化合物を含む排ガスを無害化するための排ガス処理
方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】都市ごみや可燃性産業廃棄物を焼却処理
する過程や、金属精工場等で可燃性の付着物を含むスク
ラップを予熱および溶解する際に排出される排ガスに
は、煤塵やHCl等の酸性成分、水銀等の重金属、ダイ
オキシン類およびその前駆物質となるハロゲン有機化合
物等、様々な有害物質が含まれている。 【0003】これらの有害物質の内、HClやSOx
の酸性物質は、消石灰粉末を排ガス中に吹き込んで、乾
式反応塔内等で中和反応により除去する方法が採用され
ている。図3に、従来の排ガス処理方法の一例を示す。 【0004】近年、社会問題となっている毒性の強い微
量物質であるダイオキシン類等の有機ハロゲン化合物質
は、その低減方法として、例えば、焼却炉の燃焼管理に
よる発生抑制、排ガス温度管理による再合成防止、触媒
による分解、活性炭等の吸着剤による吸着除去等により
処理されている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の排ガス処理方法、例えば、触媒による分解法で
は、酸性硫安やNa、K等のアルカリ金属による被毒に
より処理性能が劣化することがあった。また、活性炭吹
込み法では、ダイオキシン類等の高効率の除去が期待で
きるが、高価な活性炭を吹き込まなければならず、コス
ト面での問題と、温度管理を厳密に行なわないと、発火
の危険性があるといった操業面での問題とがあった。 【0006】従って、この発明の目的は、上述した問題
点を発生させることなく、ダイオキシン類の濃度を低減
させることが可能な排ガス処理方法を提供することにあ
る。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、廃
乗物焼却炉等において、排ガス温度が800℃以下にな
る排ガスラインに、NH3水、NH3ガス、ピリジンおよ
び尿素水や下水汚泥等のアミノ基を有する化合物の内の
少なくとも1つからなる排ガス処理剤を吹き込めば、ダ
イオキシン類の生成抑制と排出抑制ができ、更に、煙突
入口のCO濃度を20ppm以下に維持し、且つ、煙突
入口NH3濃度を0.5〜20ppmの範囲に制御し
て、排ガス処理剤を吹き込めば、ダイオキシン類の更な
る生成抑制および排出抑制ができることを見出した。 【0008】なお、白煙防止送風機等、煙突よりも上流
において空気が吹き込まれる構造になっていることか
ら、煙突でのNH3濃度に影響を及ぼすような場合に
は、例えば、酸素12%換算により、その濃度を考慮す
れば良い。 【0009】ダイオキシン類の低減の原理は、以下のよ
うに説明される。 【0010】添加されたNH3またはアミノ基を有する
化合物は、ダイオキシン類生成の触媒となる銅やその類
似物質に対する被毒効果を持ち、炉内高温燃焼場から炉
出口以降の排ガスラインで効果的にダイオキシン類を抑
制させることができるものと考えられる。更に、NH3
またはアミノ基を有する化合物が塩素と反応してアンモ
ニウム塩等の塩を優先的に生成することによって、ダイ
オキシン類の再合成を抑制する効果もあると考えられ
る。 【0011】これについて、以下に詳細に説明する。 【0012】まず、排ガス処理剤が吹き込まれる排ガス
温度は、800℃以下とすることが必要である。これ
は、800℃を超える高温になると、吹き込まれたNH
3は、NOxとの還元反応に消費されて、ダイオキシン類
の生成抑制に働くNH3量が減少するためである。低温
側については、特に制限はないが、180℃以下ではダ
イオキシン類の再合成が実質的に起きないと考えられて
いるので、排ガス処理剤は、180℃以上の排ガス中に
吹き込めば良い。 【0013】他の重要な要因としては、煙突入口でのN
3濃度(吹込み量)とCO濃度が挙げられる。これら
については、適正条件を求めるために、都市ゴミを用い
て実験を行った。 【0014】図2に、800℃の排ガス中へのNH3
の吹込み試験結果を示す。 【0015】図2から明らかなように、CO濃度が5p
pmの時、煙突入口のNH3濃度が0.5ppm未満と
低い時ではダイオキシン類の低減効果は見られない。こ
れに対して、煙突入口のNH3濃度が0.5〜20pp
mの範囲では、NH3濃度の増加とともにNH3のダイオ
キシン類の再合成抑制効果によりダイオキシン類の濃度
は滅少して行く。しかし、20ppmを超えると低滅効
果に大きな差異はみられず、一定値に近づく。これは炉
出口までで生成したダイオキシン類は、そのまま低減さ
れずに残存し、再合成分が低滅されるためであると考え
られる。 【0016】従って、煙突入口のNH3濃度は、0.5
〜20ppmが効果的である。但し、10ppm以上に
なると、排ガスの悪臭や煙突での白煙の原因になり好ま
しくないので、NH3濃度は、0.5〜10ppmの範
囲内に制御して吹き込むことが好ましい。 【0017】一方、CO濃度は、炉での燃焼状況を表す
指標として用いられ、一般的にCO濃度と炉出口のダイ
オキシン類濃度には、正の相関があると言われている。
この点については、図2から明らかなように、CO濃度
が高くなると、排ガス処理剤の吹込みがないの時のダイ
オキシン類濃度が高くなるので、低いことが望ましい。
CO濃度が55ppmの場合では、NH3による低減効
果が顕著に現れない。これは、未燃カーボン類に起因す
ると考えられるダイオキシン類の再合成量が、他の低C
O濃度の場合に比べて多く、NH3による低減効果が相
殺されたためと考えられる。一方、CO濃度が20pp
m以下の場合では、NH 3 の低減効果が顕著に現れてい
る。従って、CO濃度が20ppm以下での吹込みが効
果的である。 【0018】このように、排ガス処理剤は、煙突入口の
CO濃度20ppm以下において、煙突入口のNH3
度を0.5〜20ppmの範囲に制御して吹き込むのが
最も効果的である。 【0019】上述の例では、排ガス処理剤としてNH3
水を吹き込んだが、NH3に限らずピリジン、尿素およ
び下水汚泥等のアミノ基を有する化合物であれば、NH
3と同様の効果を得ることができる。これは、アミノ基
を有する化合物は分解してNH 3を発生したり、アミノ
基自体がNH3と同様の反応性を示す。即ち、ダイオキ
シン類生成触媒への被毒効果や塩素と反応して塩を生成
するためと考えられる。 【0020】この発明は、上述した知見に基づいてなさ
れたものである。 【0021】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
炉内または炉出口以降の排ガス処理系における、800
℃以下の温度の排ガス中に、NH3水、NH3ガス、ピリ
ジンおよびアミノ基を有する化合物の内の少なくとも1
つからなる排ガス処理剤を吹き込んで、ダイオキシン類
を低減する排ガス処理方法において、前記排ガスの煙突
入口部におけるCO濃度を20ppm以下に維持し、且
つ、前記NH 3 濃度を0.5から20ppmの範囲内に
維持することに特徴を有するものである。 【0022】 【0023】 【発明の実施の形態】次に、この発明の排ガス処理方法
の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。 【0024】図1は、この発明の排ガス処理方法を示す
フロー図である。 【0025】図1に示すように、廃棄物は、投入機によ
って焼却炉1内に投入される。廃棄物は、焼却炉1内で
乾燥され、着火し、燃焼する。この際、生じた排ガス
は、集塵器等の排ガス処理装置2を経て煙突3から大気
に放散される。焼却炉1から排ガス処理装置2に至る排
ガスライン4に排ガス処理剤吹付け用のノズルが設置さ
れ、このノズルから800℃以下の温度域でCO濃度が
55ppm未満の排ガス中に、NH3水、NH3ガス、ピ
リジンおよび尿素水または下水汚泥等のアミノ基を有す
る化合物の内の少なくとも1つからなる排ガス処理剤が
吹き込まれる。 【0026】なお、排ガス処理剤の吹込み個所は、焼却
炉1から排ガス処理装置2に至る排ガスライン4以外
に、焼却炉1内あるいは排ガス処理装置2内であっても
良い。 【0027】排ガス処理剤の吹込み量は、煙突3の入口
部における排ガスのNH3濃度が0.5から20ppm
の範囲内に維持されるように制御する。これによって、
排ガス中のダイオキシン類濃度を更に効果的に低減する
ことができる。 【0028】排ガス中に吹き込まれたNH3水、NH3
ス、ピリジンおよびアミノ基を有する化合物の内の少な
くとも1つからなる排ガス処理剤は、ダイオキシン類の
生成の触媒となる銅やその類似物質に対する被毒効果を
有するので、炉内高温燃焼場から炉出口以降の排ガスラ
インで効果的にダイオキシン類の発生が抑制されるもの
と考えられる。更に、排ガス処理剤が塩素と反応して、
アンモニウム塩等を生成することによって、ダイオキシ
ン類の再合成が抑制されるものと考えられる。 【0029】また、上述したように、排ガスのCO濃度
20ppm以下に維持された状態で、排ガスの煙突入
口部における排ガスのNH3濃度が0.5から20pp
mの範囲内に維持されるように、排ガス処理剤の排ガス
中への吹込み量を制御することによって、ダイオキシン
類の濃度を更に低減することができる。 【0030】このように、炉内または炉出口以降の80
0℃の排ガスラインに、NH3水、NH3ガス、ピリジン
およびアミノ基を有する化合物の内の少なくとも1つか
らなる排ガス処理剤の吹込みノズルを設置するのみで良
く、特別な改造は必要ない。適用炉としては火格子式焼
却炉、流動床式燃焼炉、キルン式燃焼炉等、あらゆる焼
却炉に適用可能である。 【0031】 【実施例】次に、この発明の排ガス処理方法の実施例を
説明する。 【0032】都市ごみを火格子式焼却炉によって焼却
し、排ガス温度が800℃になる排ガスラインにノズル
を設け、このノズルから排ガス中に尿素水を噴霧した。
そして、煙突入口でのCO濃度が8ppmの時、煙突入
口のNH3濃度が5ppmとなるように尿素水量を制御
して、煙突出口部の排ガスのダイオキシン類濃度を測定
した。この時、尿素水を排ガス中に噴霧しなかった場合
のダイオキシン類濃度も合わせて測定した。 【0033】この結果、尿素水を噴霧した時のダイオキ
シン類濃度は、尿素水を噴霧しない場合の約7割減であ
った。 【0034】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、炉内または炉出口以降の排ガス処理系における、8
00℃以下の温度の排ガス中に、NH3水、NH3ガス、
ピリジンおよびアミノ基を有する化合物の内の少なくと
も1つからなる排ガス処理剤を吹き込んで、ダイオキシ
ン類を低減する排ガス処理方法において、前記排ガスの
煙突入口部におけるCO濃度を20ppm以下に維持
し、且つ、前記NH 3 濃度を0.5から20ppmの範
囲内に維持することによって、ダイオキシン類の更なる
低減効果が得られるといった有用な効果がもたらされ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の排ガス処理方法を示すフロー図であ
る。 【図2】排ガスのCO濃度をパラメーターとしたとき
の、廃棄物処理炉の煙突入口におけるNH3濃度と,前
記煙突入口におけるダイオキシン類濃度との関係を示す
グラフである。 【図3】従来の排ガス処理方法の一例を示すフロー図で
ある。 【符号の説明】 1:焼却炉 2:排ガス処理炉 3:煙突 4:排ガスライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能登 隆 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 岩崎 敏彦 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 浜口 啓三 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−5019(JP,A) 特開 平4−250817(JP,A) 特開 平5−161822(JP,A) 特開2000−430(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/34 - 53/90

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 炉内または炉出口以降の排ガス処理系に
    おける、800℃以下の温度の排ガス中に、NH3水、
    NH3ガス、ピリジンおよびアミノ基を有する化合物の
    内の少なくとも1つからなる排ガス処理剤を吹き込ん
    で、ダイオキシン類を低減する排ガス処理方法におい
    て、 前記排ガスの煙突入口部におけるCO濃度を20ppm
    以下に維持し、且つ、前記NH 3 濃度を0.5から20
    ppmの範囲内に維持する ことを特徴とする排ガス処理
    方法。
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