JP3825410B2 - 飛灰中の有機汚染物質の除去方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼炉において生成された飛灰のうちの少なくとも一部を燃焼プロセスに戻すようになっている燃焼プラント、特に廃棄物焼却炉ユニットの飛灰中の有害な有機汚染物質の濃度を最少にするための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飛灰中の有害な有機汚染物質には、特に、ポリ塩素化ジベンゾダイオキシン（ＰＣＤＤ）、ポリ塩素化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）を挙げることができ、さらにこれらのＰＣＤＤ又はＰＣＤＦの前駆体物質、すなわち、モノクロロベンゼンを挙げることができ、さらにポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、及び同様の構造又は作用を有するその他の化合物を挙げることができる。これらの有機汚染物質は、ｎｇ／ｋｇ飛灰で表される国際的に採用された毒性等価量（ｎｇ Ｉ−ＴＥＱ／ｋｇ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓ）により、文献や排出物質法規に、頻繁に言及され定量化されている。Ｉ−ＴＥＱは、セベソ（Ｓｅｖｅｓｏ）ダイオキシン（２，３，７，８−テトラクロロジベンゾダイオキシン）に対する多数の有機汚染物質の総計の等価毒性（国際毒性等価量）である。
【０００３】
燃焼プラントから生ずる飛灰のうちの少なくとも一部を燃焼プラントの高温領域に循環して、飛灰のガラス化及び焼結を促すことは、ＥＰ ０ ８６２ ０１９ Ａ１で既知であり、この方法で得られた生成物は、火格子のアッシュに再び添加してもよいし、又は別々に利用してもよい。その結果、飛灰の残留量を減少させることができる。飛灰は、ボイラを洗浄するか、又はフィルタユニットから剥がすことによって除去され、その後、火格子をベースにする燃焼システムが用いられている時に、燃料床上方の炉に再び供給される。この方法は、ダイオキシンやその前駆体物質のような有害化合物の存在を考慮に入れていない。
飛灰を戻して燃焼プラントの燃焼室に入れることもＤＥ ３３ ２０４６６ Ｃ３から既知である。飛灰は、戻される前に燃焼室の外で化学的に処理されるが、その狙いは汚染物質を減少させることである。こうして、飛灰の低汚染物質部分が高温プロセスにおいて戻され底部のアッシュに組み入れられる。
【０００４】
【特許文献１】
ＥＰ ０ ８６２ ０１９ Ａ１
【特許文献２】
ＤＥ ３３ ２０ ４６６ Ｃ３
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前駆体物質又はその他の有機汚染物質の可能な大部分が破壊され、これによって、飛灰と共に燃焼プラントを出る有害な有機化合物の量が最少になるように、燃焼プロセスへの飛灰の循環を調節することができるようにした飛灰中の有機汚染物質の除去方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、ＰＣＤＤもしくはＰＣＤＦ又は前駆体物質（ＰＣＤＤもしくはＰＣＤＦの前駆体物質）等の有機汚染物質が高レベルで生成される特定の燃焼条件の関数として、飛灰の循環を行うことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る飛灰中の有機汚染物質の除去方法によれば、特定の燃焼条件に起因して、可能な限り最少にすべき前駆体物質又はその他の有害な有機汚染物質の量が増加して存在している場合に、飛灰が除去される。これは、本発明の重要な特徴である。これは、蒸気発生ユニット（ボイラ）の下流側にあって例えば、２００〜４００℃という一定の温度にある接触表面上の前駆体物質は、そこに付着したままとなり、特に銅、すす及び塩素の存在下で、ダイオキシン及び／又はフランに変換するからである。この変換反応は、数分〜数時間以内で起こりうるが、その正確な時間は、全般的な温度条件や、触媒や反応相手として作用する銅、塩素、すすのような諸物質の濃度に左右される。
【０００８】
飛灰の循環は、燃焼プロセスの影響を受けた測定量の関数として行われることが有利である。このような測定量は、燃焼プラントの排ガスにおいて検知される。
【０００９】
最も単純に、排ガスにおける一酸化炭素もしくは酸素の濃度、燃焼操作での過剰空気又は燃焼室における温度を測定量とすることができる。
【００１０】
最近の廃棄物焼却炉ユニットにおいて、通常の燃焼運転中における一酸化炭素の濃度は約５〜２０ｍｇ／ｍ³であるのに対し、一酸化炭素の濃度が１００ｍｇ／ｍ³以上であれば、特定の燃焼条件と考えられ、本発明の意味での介入を開始させることとなる。
【００１１】
さらに、測定量の１つとして排ガス中の酸素含有量を使用することが有利であり、特に、廃棄物燃焼炉ユニットにおいて、酸素含有量がＯ₂容量で５％以下に入る場合、又は過剰空気を測定したときに過剰空気率が１．４未満になる場合に有利である。同様に、燃焼プラントにおける燃焼室の温度は、主燃焼領域の上方約６〜１０メートルの高さで測定して８００℃以下に入るときに、測定量の１つとして使用することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の形態として、飛灰の循環は、燃焼プラントの排ガスにおいて検知される有機汚染物質、特にＰＣＤＤ及び／もしくはＰＣＤＦ、又はそれらの前駆体物質の関数として開始されることが有利である。
【００１３】
好適には、測定量は排ガスのオンライン分析を通じて求めることである。
【００１４】
特に、飛灰の循環は、所定のＩ−ＴＥＱ閾値の関数として行われる。特定の燃焼条件を規定する閾値は、排ガス中で、０．１〜５ｎｇ Ｉ−ＴＥＱ／ｍ³の間に設定することができる。
【００１５】
この測定は、ガス状の有機汚染物質及び粒子拘束の有機汚染物質の双方を優先的にカバーしており、ボイラの頂部で、又は排ガス処理設備浄の上流の未処理ガス中で行われる。このための適当な分析方法は、共鳴増感多光子イオン化法及び飛行時間型質量分析計（ＲＥＭＰＩ−ＴＯＦＭＳ＝Ｒｅｓｏｎａｎｃａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｉｏｎｉｓａｔｉｏｎ ａｎｄＴｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）のような文献に記載されており、これにより例えばモノクロロベンゼンを直接オンライン分析することが可能になる。経験的に、モノクロロベンゼンが排ガスのＩ−ＴＥＱと非常に良く相関していることが了解されている。したがって、このようなオンライン測定装置はＴＥＱセンサと呼ぶこともできる。しかし、本発明にでは、その他の分子又は分子の種についてのセンサでも、そのようなセンサからの信号が、排ガス中の有害な有機汚染物質の含有量と独特に相関していれば、使用することができる。
【００１６】
本発明のさらに好適な実施の形態では、飛灰の循環は、上記特定の燃焼条件が確認された後の、特定可能な期間中に行われる。経験から得られた値はここで特別の役割を果たしている。例えば、飛灰の循環は、特定の燃焼条件が確認された後の１０分〜６時間の期間中に行われる。飛灰の循環期間は、測定された測定量のレベルの関数として決定することができる。ここで、測定量とは、燃焼プロセスの影響を受ける測定量であって、排ガス中の一酸化炭素もしくは酸素の濃度、燃焼操作での過剰空気の量、燃焼室における温度、排ガス中の有機汚染物質、特にＰＣＤＤ及び／もしくはＰＣＤＦ又はこれらの前駆体物質の濃度である。
【００１７】
特定の燃焼条件を決める目的のため、測定値の迅速な定量を容易にする分析機器が使用されていれば（前述の測定技術及び測定量についての場合のように）、本発明のさらに好適な実施の形態では、飛灰循環の期間を測定値のレベルの関数として規定することが好ましい。したがって、予め定められた閾値がかなり超えられているならば、循環の期間は、閾値が僅かだけ超えられている場合よりも長くなろう。
【００１８】
有毒な有機化合物又は前駆体物質を、確実に廃棄又は分解するために、本発明のさらに好適な実施の形態では、飛灰を燃焼プラントの主温度領域に循環する。
【００１９】
火格子をベースとするシステムが燃焼プラントで使用されている場合には、飛灰は、主燃焼領域の燃料床に対して循環されるのが有利である。
【００２０】
本発明のさらに好適な実施の形態において、飛灰の循環が特定の燃焼条件の確認後に、ボイラ洗浄中に、又はボイラ洗浄後に行われると、前述した不利な結果、すなわち、この運転期間中に飛灰がボイラ管に付着したままとなったり、飛灰に含まれる前駆体物質がそれと反応してダイオキシンを形成するということが避けられる。したがって、飛灰だけでなく、得られたアッシュ集成物も循環工程に供される。
【００２１】
ボイラは、槌打、ブラッシングすること、又はスートブローにより洗浄される。
【００２２】
蒸気発生ユニットの下流側にある排ガス処理設備に溜まった飛灰は、上記したところにより循環される飛灰と共に循環されることが推奨される。この方法は、特定の燃焼条件が確認された場合に実行される。
【００２３】
蒸気発生ユニット（ボイラ）の下流側にあるフィルタから回収した飛灰の循環も、特定の燃焼条件が確認されれば、本発明により行うことができる。
【００２４】
勿論、燃焼プラントのオペレータは、適当な方法により特定の燃焼条件をできるだけ速く再び排除するために常に特別に努力しているが、その方法では、排除は、例えば燃焼制御により自動的には行われない。
【００２５】
燃焼シーケンスの混乱が起きず、したがって、特定の燃焼条件もまた確認されない場合には、ボイラ洗浄は通常の頻度で行われる。この点に関し、２つの洗浄段階間の間隔は、多くの場合約４時間に設定される。それにより発生した飛灰は通常の廃棄ルートにより廃棄される。
【００２６】
次いで、図１のフロー図を参照して、本発明に係る方法の一実施の形態を簡明かつ例示的に説明する。
この実施の形態では、燃焼操作を行い（ステップ１００）、例えば、有害な有機汚染物質又は一酸化炭素について、オンライン・ガス測定を行う（ステップ１０２）。または、排ガスの代表的な温度の測定を行う（同ステップ１０２）。そして、飛灰を循環すべき特定条件に適合するかどうか判断する（ステップ１０４）。このプロセス中に、有機汚染物質又は一酸化炭素の濃度上昇により、又は設定点からの温度の目立った偏差により特定の燃焼条件を検知すると、ボイラは、予め特定した上昇又は温度偏差を検知した時点で、槌打、ブラッシングすること、又はスートブローにより洗浄される（ステップ１０６）。そして、この洗浄で得られた飛灰が燃焼プラント（燃焼炉、燃焼室）に循環される（ステップ１０８）。機能不全が報告されなければ、すなわち、特定の燃焼条件に適合しなければ、通常のボイラ洗浄が通常の間隔で行われる（ステップ１１０）。得られた飛灰は、廃棄のためにプロセス外に運ばれ、廃棄される（ステップ１１２、１１４）。
【００２７】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、前駆体物質又はその他の有機汚染物質の可能な大部分が破壊され、これによって、飛灰と共に燃焼プラントを出る有害な有機化合物の量が最少になるように、燃焼プロセスへの飛灰の循環を調節することができるようにした飛灰中の有機汚染物質の除去方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る飛灰中の有機汚染物質の除去方法を簡潔かつ例示的に説明するためのフロー図である。

Claims (16)

1. 燃焼炉で生成した飛灰中の少なくとも一部が燃焼プロセスに間を置いて循環される燃焼プラントでの、上記飛灰中の有機汚染物質の除去方法において、上記有機汚染物質を特定の燃焼条件の関数として監視し、上記飛灰の循環を行うことを特徴とする飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
2. 上記飛灰の循環は、上記燃焼プラントの排ガスで検知される上記燃焼プロセスの影響を受けた測定量の関数として行われることを特徴とする請求項１に記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
3. 上記排ガスにおける一酸化炭素、酸素の濃度、又は燃焼に由来する過剰空気が測定量となっていることを特徴とする請求項２に記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
4. 上記飛灰の循環は、上記燃焼プラントの廃棄物焼却炉ユニットの燃焼室における温度を測定量とし、該測定量の関数として行われることを特徴とする請求項１に記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
5. 上記飛灰の循環は、上記燃焼プラントの排ガスにおいて検知される有機汚染物質、特にＰＣＤＤ及び／もしくはＰＣＤＦ、又はそれらの前駆体物質の関数として行われることを特徴とする請求項１に記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
6. 上記測定量は排ガスのオンライン分析を通じて検知されることを特徴とする請求項１〜３及び５のいずれかに記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
7. 上記飛灰の循環は、所定のＩ−ＴＥＱ閾値の関数として行われることを特徴とする請求項５に記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
8. 上記Ｉ−ＴＥＱ閾値は、排ガス中の０．１〜５ｎｇ Ｉ−ＴＥＱ／ｍ³の範囲から選択されることを特徴とする請求項７に記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
9. 上記飛灰の循環は、上記特定の燃焼条件が確認された後の１０分〜６時間の期間中に行われることを特徴とする請求項６に記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
10. 上記飛灰の循環期間は、請求項２又は５により測定された測定量のレベルの関数として特定されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
11. 飛灰が上記燃焼プラントの主温度領域に循環されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
12. 上記飛灰の循環は、火格子をベースとするシステムが上記燃焼プラントで使用される場合に、主燃焼領域の燃料床に対して行われることを特徴とする請求項１１に記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
13. 上記飛灰の循環は、上記特定の燃焼条件が確認された後に行われることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
14. 上記飛灰の循環は、ボイラ洗浄中に又はボイラ洗浄後に行われることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
15. 上記ボイラ洗浄が、槌打、ブラッシングすること、又はスートブローすることにより行われることを特徴とする請求項１４に記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。
16. 請求項１３〜１５により得られた飛灰と共に、上記蒸気発生ユニットの下流側にある排ガス処理設備に溜まった飛灰が燃焼炉内に循環されることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の飛灰中の有機汚染物質の除去方法。

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