JP4158069B2 - Incineration method of garbage - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械化バッチ炉又は准連続炉等の間欠運転型焼却炉におけるごみの燃焼方法に関するものであり、詳しくは、燃焼温度が低い条件下においてもごみを完全燃焼させることができると共にダイオキシン前駆体の分解をさせることができ、焼却炉の立ち上げ時及び立ち下げ時における低温燃焼時のメモリーエフェクトによるダイオキシンの発生を大規模な工事や設備投資を行うことなく抑制することができるごみの焼却方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ごみの処分においてはごみの分別及び再利用ができる有効資源の回収がなされた後、可燃ごみは通常、焼却処分が行われている。日本は世界的にみてもごみの焼却依存率が極めて高い国である。そのために用いられる焼却炉は一日の運転時間により４種類（機械化バッチ炉、固定バッチ炉、准連続炉、全連続炉）に分けられている。日本の焼却炉の約２４％は大規模な連続運転型で行われているが、多くの自治体や企業においては機械化バッチ炉又は准連続炉等の間欠運転型焼却炉によってごみの焼却処分が行われている。
【０００３】
現在、ごみ焼却炉から排出される排ガス中に含まれるダイオキシンが社会的に問題となっている。ダイオキシンは塩素化合物を含有するごみを焼却する場合に、不完全燃焼又は焼却炉の立ち上げ時及び立ち下げ時の低温燃焼等により発生するものと推定されている。ダイオキシンは猛毒で発癌性を有しており、また自然界で分解されにくく、水や食物を通じて人体に入り蓄積されていくため、極力発生を抑制する必要がある。
【０００４】
連続運転型の焼却炉においては、高温での焼却を継続して行うことができるため、ごみを完全燃焼させることが容易であるから塩素化合物を加熱分解させることができ、塩素ガスや塩化水素ガスにはなるものの、ダイオキシンの発生は比較的少ない。
【０００５】
しかし、間欠運転型焼却炉による焼却処分においては、一定時間ごとに焼却炉の運転を行わざるを得ない場合がほとんどであって、このような場合には、焼却炉の立ち上げ時から安定な運転時までに数時間かかり、ダイオキシンの発生しやすい低温燃焼が立ち上げ時ごとに生じる。
【０００６】
また、焼却炉の立ち下げ時においてもごみの一部は不完全燃焼を起こしてくすぶり続けるため、再立ち上げ時には、前日立ち下げ時と当日立ち上げ時の不完全燃焼による未燃焼物質が、炉の煙道や集塵機内部に残留しており、排ガス温度が２００℃以下でもダイオキシンが再合成され排ガス中に放出される、所謂メモリーエフェクトが立ち上げ後、数時間にわたって起こっていることが指摘されている（河上，松沢，田中，第５回廃棄物学会研究会講演論文集，２６４（１９９４））。
【０００７】
一方では、ごみ焼却炉においてダイオキシンの発生量をより厳しく規制することが法令化されている。厚生省においては今後、連続運転式施設に移行させる方針が出されている。さらに、’９７年（平成９年）１２月から施行された「大気汚染防止法」（’９７年１２月１日施行）により焼却炉からのダイオキシン発生規制値が制定され、今後５年間で規制値（焼却施設の規模に応じて、新設炉で０．１〜５ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３、既設炉で１〜１０ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３）以下に達しない場合には廃棄処分とされることになっている。
【０００８】
しかし、各自治体等も財政上の問題から既存の間欠運転型焼却炉を廃止し、新たに連続運転型焼却炉を建設することは困難であり、既存の焼却炉を生かして規制に対応するための方法が模索されている。
【０００９】
このため、機械化バッチ炉又は准連続炉等の間欠運転型焼却炉において、出来るだけ大がかりな炉の改造工事や設備投資をしないで、ごみの完全燃焼とダイオキシン前駆体の分解をすることができ、立ち上げ時及び立ち下げ時の低温燃焼時におけるメモリーエフェクトによるダイオキシンの発生を抑制することができるごみの焼却方法が強く要求されている。
【００１０】
従来、ごみの焼却に伴い発生するダイオキシンの吸収、分解についての技術としては、様々な報告がされているが、例えば、ごみ焼却炉から発生する排ガスを冷却後、ダイオキシン等の有害成分をセメントを含む吸着剤で吸着させ、集塵によりダストを吸着剤とともに分離回収、混練固化して処理する方法（特開平４−３７１７１４号公報）、酸化鉄等の触媒の存在下２００〜５５０℃で加熱することにより少なくとも炭素原子５個以上を有するポリハロゲン化芳香族化合物を分解する方法（特公平６−３８８６３号公報）、酸化鉄を含む触媒の存在下で３００〜７００℃の温度で熱処理して排ガスからハロゲン化芳香族化合物等を除去又は減少させる方法（特開平２−２８０８１６号公報）が知られている。
【００１１】
また、あらかじめ廃棄物に酸化鉄等を混合しておき、焼却する方法としては、可燃廃棄物をカルシウム化合物と酸化鉄粒子等との共存下で８５０℃以上の温度で燃焼させる可燃廃棄物の燃焼方法（特開平８−２７０９２４号公報）、硫黄及びナトリウム含有量が所定量以下である含水酸化第二鉄粒子又は酸化鉄粒子と被焼却物とを燃焼炉内で共存させて燃焼させることを特徴とする焼却方法（特開平９−８９２２８号公報）が知られている。
【００１２】
また、本発明者らは、平均粒径０．０１〜２．０μｍの酸化鉄粉末又は含水酸化鉄粉末からなる鉄化合物触媒であって、該鉄化合物触媒を空気中にて、８００℃で１５分間熱処理して得られた酸化鉄粉末２．８×１０−４ｍｏｌをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中にて６．１×１０−７ｍｏｌの一酸化炭素と２５０℃の温度においてＳＶ＝４２４００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に該一酸化炭素の１５％以上を二酸化炭素に転化できる活性を有することを特徴とするダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を、燃焼室に気流搬送式により噴霧添加することにより、燃焼時には該燃焼室におけるダイオキシンの発生を抑制できるとともに、立ち上げ時及び立ち下げ時の低温燃焼時には煙道及び集塵機に残存する未燃焼物質（燃焼時に飛灰に伴って滞留したもの）に含まれるダイオキシン前駆体を分解して、メモリーエフェクトによるダイオキシン発生を抑制できるごみの焼却方法を完成し出願（特願平１０−９６８１１号公報）している。
【００１３】
一方、ごみを完全燃焼するためには、従来から、高い燃焼ガス温度（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、高温域での十分に長い燃焼ガスの滞留時間（Ｔｉｍｅ）及び燃焼ガス中の未燃焼ガスと空気との良好な混合（Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）の、いわゆる”高３Ｔ”が重要であると言われており、特に最近では、燃焼ガス中の未燃焼ガスと空気との良好な混合を行うための２次空気の位置や流量決定などの技術が盛んに研究されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
機械化バッチ炉又は准連続炉等の間欠運転型焼却炉において、ごみの完全燃焼及びダイオキシン前駆体の分解をさせることができ、立ち上げ時及び立ち下げ時の低温燃焼時におけるメモリーエフェクトによるダイオキシンの発生を抑制することができるごみの焼却方法が要求されているが、前出各公報記載の方法は未だ十分なものとは言い難いものである。
【００１５】
即ち、前出特開平４−３７１７１４号公報記載の方法は、バグフィルター部分で多孔質であるセメントの表面に発生したダイオキシン等を吸着させる方法であって、ダイオキシンが排ガス中からセメントに移っただけで、根本的な抑制ではなく、さらにダイオキシンを吸着したセメントの無害化処理が必要となる。
【００１６】
前出特公平６−３８８６３号公報記載の方法は、焼却炉で発生したフライアッシュを固定床中の酸化鉄、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム等の触媒によりポリハロゲン化シクロアルキル化合物、ポリハロゲン化芳香族化合物を分解するものであって、ダイオキシンを十分に除去することは困難であり、また、間欠運転型焼却炉の後段にこのようなフライアッシュの無害化設備を建設することは莫大な設備投資が必要となり実際上不可能に近い。
【００１７】
前出特開平８−２７０９２４号及び特開平９−８９２２８号公報記載の方法は焼却物中に、あらかじめ酸化鉄を廃棄物に十分に混合しておくことが必要であるから簡易には行い難く、また、立ち上げ時、立ち下げ時に煙道や集塵機等で生じる低温燃焼時のメモリーエフェクトによるダイオキシンの発生を抑制することはその構成上、困難である。
【００１８】
なお、硫黄及びナトリウムの含有量が所定量以下である含水酸化鉄粒子又は酸化鉄粒子を用いた焼却方法（特開平９−８９２２８号公報）においては、焼却炉の定常運転がされる高温下では十分な触媒活性を示すが２５０℃における一酸化炭素の二酸化炭素への転化率が低いため、焼却炉の立ち上げ時の低温燃焼時には、これを用いたごみの焼却試験の結果は低温燃焼時のメモリーエフェクトによるダイオキシン発生を抑制するには不十分なものであった。
【００１９】
また、本発明者らが完成し出願している前出特願平１０−９６８１１号の方法では、ごみ焼却炉の大きさや形状によっては、前記ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒のもつ触媒活性を有効に活かせず、燃焼室におけるダイオキシンの発生を十分に抑制できない場合があった。
【００２０】
そこで、本発明は、機械化バッチ炉又は准連続炉等の間欠運転型焼却炉において、ごみの完全燃焼及びダイオキシン前駆体の分解をさせることができ、立ち上げ時及び立ち下げ時の低温燃焼時におけるメモリーエフェクトによるダイオキシンの発生を抑制することができるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を用いたごみの焼却方法を提供することを技術的課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題は以下の通りの本発明により達成できる。
【００２２】
本発明は、即ち、平均粒径が０．０１〜２．０μｍ、リン含有量が０．０２重量％以下、硫黄含有量が０．６重量％以下、ナトリウム含有量が０．５重量％以下の酸化鉄又は含水酸化鉄粉末からなる鉄化合物触媒であって、該鉄化合物触媒を空気中にて８００℃で、１５分間熱処理して得られた酸化鉄粉末２．８×１０−４ｍｏｌをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中にて６．１×１０−７ｍｏｌの一酸化炭素と２５０℃の温度においてＳＶ＝４２４００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に該一酸化炭素の１５％以上を二酸化炭素に転化できる活性を有するダイオキシン抑制用鉄化合物触媒と間欠運転型焼却炉とを用いるごみの焼却方法において、単位時間当りに燃焼させる乾燥ごみに対して、前記ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒０．０１〜５．０重量％を気流搬送式で前記間欠運転型焼却炉の燃焼室に噴霧添加して燃焼ガスと接触させ、且つ、燃焼炎の先端に向けて燃焼空気量に対して１〜４０容量％の２次気流を供給することを特徴とするごみの焼却方法である。
【００２３】
本発明の構成を詳しく説明すれば、次の通りである。
【００２４】
まず、本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒について述べる。
【００２５】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒は、ゲータイト、アカゲナイト、レピドクロサイト等の含水酸化鉄粒子、ヘマタイト、マグヘマイト、マグネタイト等の酸化鉄粒子の１種又は２種以上からなる。
【００２６】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の粒子形状は、粒状、球状、紡錘状、針状等のいずれであってもよい。
【００２７】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒は、該触媒を空気にて８００℃で１５分間熱処理して得られた酸化鉄粉末２．８×１０−４ｍｏｌをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中にて６．１×１０−７ｍｏｌの一酸化炭素と２５０℃の温度においてＳＶ＝４２４００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に該一酸化炭素の１５％以上を二酸化炭素に転化させる活性を有する。好ましくは１８％以上、より好ましくは２０％以上の一酸化炭素を二酸化炭素に転化する活性を有する。
【００２８】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒は、平均粒径が０．０１〜２．０μｍ、好ましくは、０．０２〜１．０μｍである。０．０１μｍ未満の場合には、焼却炉への噴霧添加によって急激に焼結等が生じてかえって粒径が大きくなるため燃焼ガスとともに煙道へ移動せず、焼却炉の後段におけるダイオキシン発生の抑制が困難となる。２．０μｍを越える場合には、十分に焼却炉後段への移動が行われないためダイオキシン発生の抑制が困難となる。
【００２９】
本発明におけるダイオキシン抑制用ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒は、リン含有量が０．０２重量％以下、好ましくは０．０１重量％以下、より好ましくは０．００５重量％以下である。０．０２重量％を越える場合には、このリンが触媒毒として働くため、一酸化炭素を二酸化炭素に転化する酸化活性が低下し、十分にダイオキシン発生を抑制することが困難となる。
【００３０】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒は、硫黄含有量が０．６重量％以下、好ましくは０．３重量％以下、より好ましくは０．１重量％以下である。０．６重量％を越える場合には、この硫黄が触媒毒として働くため、一酸化炭素を二酸化炭素に転化する酸化活性が低下し、十分にダイオキシン発生を抑制することが困難となる。
【００３１】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒は、ナトリウム含有量が０．５重量％以下、好ましくは０．３重量％以下、より好ましくは０．２重量％以下である。０．５重量％を越える場合には、このナトリウムが触媒毒として働くため、一酸化炭素を二酸化炭素に転化する酸化活性が低下し、十分にダイオキシン発生を抑制することが困難となる。
【００３２】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒は、ＢＥＴ比表面積が０．２〜２００ｍ２／ｇ、好ましくは０．５〜２００ｍ２／ｇ、より好ましくは０．５〜１００ｍ２／ｇである。
【００３３】
次に、本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の製造法について述べる。
【００３４】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒のうち、ゲータイト粒子の製造法としては、例えば、第一鉄塩と、水酸化アルカリ、炭酸アルカリ又はアンモニアから選ばれる１種又は２種以上とを用いて反応して得られる鉄の水酸化物や炭酸鉄等の第一鉄含有沈澱物を含む懸濁液中に空気等の酸素含有ガスを通気してゲータイト粒子を生成させて得ることができる。
【００３５】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒のうち、ヘマタイト粒子は、例えば、前記ゲータイト粒子を空気中２００〜８００℃の温度範囲で加熱脱水、加熱処理を行って得ることができ、マグネタイト粒子は、例えば、前記ヘマタイト粒子を還元性雰囲気下、３００〜６００℃で加熱還元して得られる。マグヘマイト粒子は、例えば、前記マグネイト粒子を空気中２００〜６００℃で加熱酸化して得ることができる。
【００３６】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の製造にあたっては、触媒毒となるリン、硫黄及びナトリウムの含有量が所定量以下となるようにすることが必要であり、具体的には、通常、加熱焼成時の焼結防止処理にもちいられるヘキサメタリン酸ナトリウムを使用せず、第一鉄原料に由来する硫酸イオンやアルカリに由来するナトリウムイオンについては十分な水洗等の精製処理を行うことによりリン、硫黄及びナトリウムの含有量を低減する。
【００３７】
次に、本発明に係るダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を用いたごみの焼却方法について述べる。
【００３８】
本発明における焼却炉の対象は、機械化バッチ炉、准連続炉等の間欠運転型焼却炉である。
【００３９】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の添加は、気流搬送式で燃焼室に噴霧添加することにより行い、必要により二箇所以上から添加してもよい。該鉄化合物触媒をごみに直接混合しておく場合には、十分に燃焼ガスや飛灰中への鉄化合物触媒の均一接触がされず、また、焼却炉後段の煙道への付着及び集塵機中への鉄化合物触媒の滞留がされないため、ダイオキシン発生を十分に抑制することができない。
【００４０】
前記気流搬送方法としては空気輸送、窒素輸送等をすることができる。噴霧添加する一箇所あたりの気流量としては、焼却炉に供給される燃焼空気量に対して、１〜２０容量％、好ましくは１〜１５容量％、より好ましくは４〜１５容量％である。１容量％未満場合には、ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を該燃焼室に安定に供給できない。２０容量％を超える場合には、気流温度の影響により焼却炉の温度が下がり、ごみの完全燃焼が達成しにくくなる。
【００４１】
前記気流搬送における本発明に係るダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の形態は、粒子粉末、スラリーのいずれであってもよい。好ましくは粒子粉末である。
【００４２】
本発明におけるダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の添加量は、単位時間当たりに燃焼させる乾燥ごみに対して０．０１〜５．０重量％、好ましくは０．０５〜３．０重量％、より好ましくは０．１〜１．０重量％である。
【００４３】
０．０１重量％未満の場合には、十分な効果が得られない。５．０重量％を越える場合には鉄化合物触媒が多量となって後段の集塵機に過負荷を与えたり、また、一時的に燃焼温度が低下する場合があるため好ましくない。
【００４４】
本発明における２次気流の気体種類は、空気、窒素及び燃焼排ガスから選ぶことができる。
【００４５】
２次気流の供給は燃焼室において燃焼炎の先端に向かって供給する。必要により２箇所以上から供給しても良い。通常、燃焼炎の先端付近が未燃焼ガスと酸素リッチガスの混合が最も悪い部分であるため、この方向に向かって２次気流を供給することによって、良好な混合を効率的に達成できる。また、２次気流の供給は鉄化合物触媒を焼却炉内に均一に混合・分散し、効率的に未燃焼ガスとの接触を可能とする。
【００４６】
２次気流を燃焼炎の先端方向以外に向かって供給した場合には、未燃焼ガスと酸素リッチガスとの混合が不十分であり、また、鉄化合物触媒を十分に分散することが困難となる。
【００４７】
供給する２次気流の供給量は、焼却炉に供給される燃焼空気量に対して、１〜４０容量％、好ましくは１〜２０容量％、より好ましくは４〜２０容量％である。１容量％未満の場合には、ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を焼却炉内に均一分散させることができない。４０容量％を超える場合には、気流温度の影響により焼却炉の温度が下がり、ごみの完全燃焼が達成しにくくなる。
【００４８】
本発明に係るごみの焼却方法における焼却温度は定常運転においては８００〜１２００℃、好ましくは９００〜１０００℃の範囲である。
【００４９】
なお、立ち上げ時、立ち下げ時においては室温から定常運転時の焼却温度との間の温度範囲において運転される。この温度範囲において不完全燃焼が生じやすく、最もダイオキシンが発生しやすいので、運転開始時から運転終了時までの全運転時間中、本発明に係るダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の噴霧添加を行うことが望ましい。
【００５０】
本発明においてダイオキシン抑制用鉄化合物触媒は、燃焼室に噴霧添加され、焼却炉内でのダイオキシン発生を抑制し、更に、燃焼ガスや飛灰とともに後段の煙道への付着及び集塵機への滞留することにより、焼却炉の立ち上げ時及び立ち下げ時の低温燃焼時におけるメモリーエフェクトによるダイオキシンの発生を抑制する。
【００５１】
本発明における２次気流の供給は、燃焼室に噴霧添加されたダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を焼却炉内に均一分散させて、該燃焼室でのダイオキシン発生を抑制するために必要である。
【００５２】
本発明に係るごみの焼却方法により、燃焼排ガス中のダイオキシンを、立ち上げ時においては３．５ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３以下、好ましくは３．０ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３以下にすることができ、定常運転時においては３．０ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３以下、好ましくは２．５ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３以下にすることができる。
【００５３】
本発明に係るごみの焼却方法により、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を、立ち上げ時においては５０ｐｐｍ以下、好ましくは２５ｐｐｍ以下にすることができ、定常運転時においては３０ｐｐｍ以下、好ましくは１５ｐｐｍ以下にすることができる。
【００５４】
なお、本発明に係るごみの焼却方法により、燃焼排ガス中の塩化水素を、立ち上げ時においては６０ｐｐｍ以下、好ましくは３０ｐｐｍ以下とすることができ、定常運転時においては４０ｐｐｍ以下、好ましくは２０ｐｐｍ以下にすることができる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
本発明の代表的な実施の形態は以下の通りである。
【００５６】
鉄化合物粒子の平均粒径は電子顕微鏡写真から測定した数値の平均値で示した。
【００５７】
鉄化合物粒子粉末を構成する粒子に含有するリン、ナトリウムの含有量は、「誘導結合プラズマ原子発光分光光度計 ＳＰＳ−４０００型（セイコー電子工業（株）製）」で測定した値で示した。
【００５８】
鉄化合物粒子粉末を構成する粒子に含有する硫黄の含有量は、「炭素−硫黄分析計ＥＭＩＡ−２２００型（（株）堀場製作所製）」によって測定した値で示した。
【００５９】
ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の触媒特性は下記の方法で測定した。
【００６０】
ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を空気中にて、８００℃で１５分間熱処理して得られる酸化鉄粉末（α−Ｆｅ２Ｏ３）２．８×１０−４ｍｏｌをパルス式触媒反応装置を用いて不活性ガス雰囲気中にて６．１×１０−７ｍｏｌの一酸化炭素と２５０℃の温度においてＳＶ＝４２４００ｈ−１の条件で瞬時に接触させた場合に生成する二酸化炭素濃度を測定し、該一酸化炭素が二酸化炭素に転化した比率をもって鉄化合物触媒の触媒特性を示した。ここで、ＳＶとは、ＳｐａｃｅＶｅｌｏｃｉｔｙをいい、反応ガスの流量を触媒の体積で割った量であり、時間の逆数の単位（ｈ−１）で表される。
【００６１】
前記パルス式触媒反応装置としては、リアクター部とガスクロマトグラフィー部からなり、ガスクロマトグラフィー部は、「ガスクロマトグラフィー ＧＣ−１６Ａ（（株）島津製作所製）」である。なお、本評価方法は、Ｋｏｂｅｓらの文献（Ｒ．Ｊ．Ｋｏｂｅｓ，ｅｔ ａｌ Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７７，５８６０（１９５５））や日本化学会編「実験化学講座１１ 反応と速度」（丸善、東京（１９９３））を参考にして行った。
【００６２】
また、ＢＥＴ比表面積値はＢＥＴ法により測定した値で示した。
【００６３】
燃焼排ガス中のダイオキシン濃度は、(財)廃棄物研究財団（東京都新宿区神楽坂１−１５）が承認した方法により測定した値で示した。
【００６４】
燃焼排ガス中の塩化水素濃度は、燃焼排ガスをガス流量計に通して水を含有する洗浄ビンに吸引し、その洗浄ビン中で水溶液となった塩酸をクロマトグラフィー分析により測定した値で示した。
【００６５】
燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度は燃焼排ガスを「非分散型赤外線分光測定装置ＡＰＭＡ−３５００型（（株）堀場製作所製）」に通じて定量した値で示した。
【００６６】
ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒としては、平均粒径０．２４μｍ、リン含有量０．０１重量％、硫黄含有量０．０５重量％、ナトリウム含有量０．０９重量％であり、前記測定法による２５０℃における一酸化炭素の二酸化炭素への転化率が２０％であるゲータイト粒子粉末を用いた。
【００６７】
本発明における間欠運伝型焼却炉の模式図を図１に示す。同図において、１はごみホッパ、２は焼却炉、３は燃焼室、４は助燃バーナ口、５は鉄化合物触媒供給用ブロワ、６は鉄化合物触媒供給タンク、７−１〜７−３は２次気流供給口、８は２次気流供給用ブロワ、９はガス冷却室、１０は空気予熱器、１１は塩化水素ガス除去設備、１２は集塵機（バグフィルタ）、１３は誘引送風機、１４は煙突、１５は押込送風機、１６は煙道である。
【００６８】
燃焼室３には焼却炉の炉床等から、ごみの完全燃焼に必要な理論空気量の１．５〜３．５倍の燃焼空気を供給する。該燃焼空気は、押込送風機１５によって空気を吸入し、空気予熱器１０によって加温された空気を用いる。また燃焼室３には助燃バーナ口４及び２次気流供給口７が設けられている。ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒は燃焼室３の底部にある助燃バーナ口４又は２次気流供給口７等から気流搬送で供給する。２次気流は２次気流供給口７から供給する。
【００６９】
尚、焼却炉によっては燃焼室３の上部が長く、ガス冷却室９に至るまでに広い空間を有する燃焼室をもつ焼却炉もあり、該部分を燃焼室と区別して再燃焼室又は２次燃焼室と呼ばれることがある。本発明では、再燃焼室及び２次燃焼室を含めて燃焼室としている。
【００７０】
＜ごみの焼却試験＞
ストーカー式機械化バッチ炉２（１日８時間運転でごみ焼却能力が１日６トン）において、燃焼室３の炉床下部から燃焼空気を４５ｍ３／ｍｉｎ供給し、該燃焼室３の助燃バーナ口４から、乾燥ごみに対して０．５重量％の前記ゲータイト粒子粉末を空気量３ｍ３／ｍｉｎ（燃焼空気量の６．７％）の空気輸送により燃焼室内に、炉の立ち上げ時から定常運転時及び立ち下げ時までの８時間噴霧添加し、且つ、燃焼室３の２次気流供給口７−３から、燃焼炎の先端に向かって空気量３ｍ３／ｍｉｎ（燃焼空気量の６．７％）の２次気流の供給を行った。
【００７１】
ダイオキシン等の排ガス計測は、集塵機１２の出口において、炉の立ち上げ時及び定常運転時の２回、４時間測定して得られた平均値で示した。立ち上げ時のダイオキシン発生量は２．０ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３、一酸化炭素濃度は１７ｐｐｍ、塩化水素の発生量は２０ｐｐｍであった。定常運転時の燃焼排ガス中のダイオキシン濃度は１．５ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３、一酸化炭素濃度は８ｐｐｍ、塩化水素濃度は１６ｐｐｍであった。
【００７２】
なお、ブランク試験として、ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の噴霧添加及び２次気流の供給をしない場合の焼却炉の運転を同様にして行い、その排ガス計測を行った。立ち上げ時のダイオキシン濃度は３５ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３、一酸化炭素濃度は２８２ｐｐｍ、塩化水素濃度は２４０ｐｐｍであった。定常運転時の燃焼排ガス中のダイオキシン濃度は１９ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ３、一酸化炭素濃度は１２１ｐｐｍ、塩化水素濃度は２０９ｐｐｍであった。
【００７３】
【作用】
本発明において重要な点は、間欠運転型焼却炉の燃焼室に低温燃焼時においても特定の触媒特性を有するダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を気流搬送式で噴霧添加し、且つ、燃焼炎の先端に向けて２次気流を供給することで、ダイオキシンの発生を抑制できるという点である。
【００７４】
ダイオキシンの発生を抑制できる理由として本発明者は、燃焼炎の先端に向けて２次気流を供給することにより未燃焼ガス及び酸素リッチガスを十分に混合させ、且つ、特定の触媒活性を有するダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を気流搬送することにより、該触媒を焼却炉内に均一に混合・分散させ、２次気流によって十分に混合された未燃焼ガスと酸素リッチガスに効率的に接触・反応させて完全燃焼を促進し、ダイオキシン前駆体の分解を行うことができるためと考えている。
【００７５】
また、該燃焼室におけるダイオキシンの発生を抑制するとともに、ダイオキシン抑制用鉄化合物が飛灰とともに煙道及び集塵機に滞留することによって、立ち上げ時及び立ち下げ時の低温燃焼時においても煙道及び集塵機に残存する未燃焼物質に含まれるダイオキシン前駆体を分解し、メモリーエフェクトによるダイオキシン発生を抑制することができるためと考えている。
【００７６】
【実施例】
次に、本発明の実施例及び比較例を挙げる。
【００７７】
＜鉄化合物１〜５＞
ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒として鉄化合物１〜５を用意した。鉄化合物の諸特性を表１に示す。
【００７８】
【表１】
＜ごみの焼却試験＞
実施例１〜３、比較例１〜７
ダイオキシン抑制用鉄化合物触媒の種類及び添加量、添加方法、添加場所、２次気流の供給場所及び供給方向を種々変化させた以外は前記発明の実施の形態と同様にしてごみの焼却試験を行った。
【００８０】
その諸条件を表２、焼却試験の結果を表３に示す。
【００８１】
【表２】
【表３】
この結果から、本発明に係るダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を用いたごみの焼却方法により、間欠運転型焼却炉において、ごみの完全燃焼及びダイオキシン前駆体の分解をさせることができ、メモリーエフェクトによるダイオキシン発生を効果的に抑制できることが認められた。
【００８４】
【発明の効果】
本発明は、機械化バッチ炉又は准連続炉等の間欠運転型焼却炉でのごみの焼却において、燃焼室に触媒活性の高いダイオキシン抑制用鉄化合物触媒を気流搬送式で噴霧添加し、且つ、２次気流を供給することで、ごみの完全燃焼及びダイオキシン前駆体を分解させることができ、立ち上げ時及び立ち下げ時の低温燃焼時におけるメモリーエフェクトによるダイオキシンの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における間欠運転型焼却炉の模式図である。
【符号の説明】
１：ごみホッパ
２：焼却炉
３：燃焼室
４：助燃バーナ口
５：鉄化合物触媒供給用ブロワ
６：鉄化合物触媒供給タンク
７−１〜７−３：２次気流供給口
８：２次気流供給用ブロワ
９：ガス冷却室
１０：空気予熱器
１１：塩化水素ガス除去設備
１２：集塵機
１３：誘引送風機
１４：煙突
１５：押込送風機
１６：煙道[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for burning garbage in an intermittently operated incinerator such as a mechanized batch furnace or a quasi-continuous furnace, and more specifically, it is possible to completely burn garbage even under a low combustion temperature and to form a dioxin precursor. Incineration of waste that can decompose the body and suppress the generation of dioxins due to the memory effect during low temperature combustion at startup and shutdown of the incinerator without large-scale construction and capital investment A method is provided.
[0002]
[Prior art]
In the disposal of garbage, combustible waste is usually incinerated after effective resources that can be separated and reused are collected. Japan is a country with a very high dependency on incineration of waste in the world. The incinerators used for this purpose are divided into four types (mechanized batch furnace, fixed batch furnace, quasi-continuous furnace, and all-continuous furnace) according to the operating time of the day. About 24% of Japanese incinerators are large-scale continuous operation type, but in many municipalities and companies, waste incineration is performed by intermittent operation type incinerators such as mechanized batch furnaces or quasi-continuous furnaces. It has been broken.
[0003]
Currently, dioxins contained in exhaust gas discharged from waste incinerators are a social problem. Dioxins are presumed to be generated by incomplete combustion or low-temperature combustion at startup and shutdown of incinerators when incineration of waste containing chlorine compounds. Dioxins are extremely toxic and carcinogenic, are not easily degraded in nature, and accumulate in the human body through water and food, so it is necessary to suppress the generation as much as possible.
[0004]
In a continuous operation type incinerator, since incineration can be continuously performed at high temperatures, it is easy to completely burn the waste, so chlorine compounds can be thermally decomposed, and chlorine gas or hydrogen chloride gas However, the generation of dioxins is relatively small.
[0005]
However, in incineration with an intermittent operation type incinerator, in most cases, the incinerator must be operated at regular intervals. In such a case, the incinerator must be stable from the start of the incinerator. It takes several hours to operate, and low temperature combustion that is likely to generate dioxins occurs at each startup.
[0006]
Also, even when the incinerator is shut down, some of the waste will continue to smolder due to incomplete combustion. It has been pointed out that the so-called memory effect, which occurs in the flue and dust collectors of dioxin and dioxin is re-synthesized and released into the exhaust gas even when the exhaust gas temperature is 200 ° C or less, has occurred for several hours. (Kawakami, Matsuzawa, Tanaka, Proceedings of the 5th Annual Meeting of the Waste Society, 264 (1994)).
[0007]
On the other hand, it is legislated to more strictly regulate the amount of dioxins generated in waste incinerators. In the future, the Ministry of Health and Welfare has a policy to shift to a continuous operation facility. In addition, the “Air Pollution Prevention Law” enacted in December 1997 (enforced on December 1, 1997) established a regulation value for dioxin generation from incinerators, which will be regulated in the next five years. Value (0.1-5 ngTEQ / Nm in the new furnace, depending on the size of the incineration facility 3 1-10 ngTEQ / Nm in the existing furnace 3 ) If the following is not reached, it will be disposed of.
[0008]
However, it is difficult for local governments to abolish the existing intermittent operation incinerator and build a new continuous operation incinerator due to financial problems. The method is being sought.
[0009]
For this reason, in intermittent operation type incinerators such as mechanized batch furnaces or quasi-continuous furnaces, it is possible to completely burn waste and decompose dioxin precursors without making large-scale furnace remodeling work and capital investment. There is a strong demand for a method for incineration of garbage that can suppress the generation of dioxins due to the memory effect during low temperature combustion during startup and shutdown.
[0010]
Conventionally, various technologies have been reported for the absorption and decomposition of dioxins generated by incineration of garbage.For example, after cooling exhaust gas generated from a waste incinerator, cement is used to remove harmful components such as dioxin. A method of treating by adsorbing with an adsorbent containing, separating and collecting dust together with the adsorbent by dust collection, kneading and solidifying (JP-A-4-371714), heating at 200 to 550 ° C in the presence of a catalyst such as iron oxide To decompose a polyhalogenated aromatic compound having at least 5 carbon atoms (Japanese Patent Publication No. 6-38863), heat treatment at a temperature of 300 to 700 ° C. in the presence of a catalyst containing iron oxide, and exhaust gas There is known a method for removing or reducing halogenated aromatic compounds and the like from JP-A-2-280816.
[0011]
In addition, as a method of incinerating and incinerating iron oxide or the like in advance, combustible waste is burned at a temperature of 850 ° C. or higher in the presence of a calcium compound and iron oxide particles. Method (JP-A-8-270924), characterized in that hydrous ferric oxide particles or iron oxide particles whose sulfur and sodium contents are not more than predetermined amounts coexist in an incinerator and burned An incineration method (JP-A-9-89228) is known.
[0012]
The present inventors also provide an iron compound catalyst comprising an iron oxide powder or a hydrous iron oxide powder having an average particle diameter of 0.01 to 2.0 μm, and the iron compound catalyst is 15 at 800 ° C. in the air. Iron oxide powder 2.8 × 10 obtained by heat treatment for minutes -4 mol in an inert gas atmosphere using a pulsed catalytic reactor 6.1 × 10 -7 SV = 42400 h at a temperature of 250 ° C. with mol of carbon monoxide -1 A dioxin-suppressing iron compound catalyst characterized by having an activity capable of converting 15% or more of the carbon monoxide into carbon dioxide when contacted instantaneously under the conditions of This makes it possible to suppress the generation of dioxins in the combustion chamber during combustion, and unburned substances remaining in the flue and dust collector during low-temperature combustion during start-up and shut-down (stagnant with fly ash during combustion) Has been filed (Japanese Patent Application No. Hei 10-96811) for a method for incineration of waste by decomposing dioxin precursors contained in
[0013]
On the other hand, in order to completely combust garbage, conventionally, a high combustion gas temperature (Temperature), a sufficiently long combustion gas residence time (Time) in a high temperature range, and good unburned gas and air in the combustion gas are good. The so-called “high 3T” of the turbulence is said to be important. Especially recently, the position of the secondary air for good mixing of the unburned gas and the air in the combustion gas Technologies such as flow rate determination are actively studied.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In intermittent operation incinerators such as mechanized batch furnaces or quasi-continuous furnaces, it is possible to cause complete combustion of waste and decomposition of dioxin precursors, and generation of dioxins due to memory effects during low temperature combustion at startup and shutdown There is a demand for a method of incineration of waste that can suppress the above, but the methods described in the above publications are still not sufficient.
[0015]
That is, the method described in the above-mentioned JP-A-4-371714 is a method for adsorbing dioxins and the like generated on the surface of the cement that is porous in the bag filter portion, and the dioxin is transferred from the exhaust gas to the cement. Therefore, it is not fundamental suppression, and further, detoxification treatment of the cement adsorbing dioxin is necessary.
[0016]
The method described in Japanese Patent Publication No. 6-38863 discloses that a fly ash generated in an incinerator is a polyhalogenated cycloalkyl compound or polyhalogenated aromatic by a catalyst such as iron oxide, calcium carbonate or sodium carbonate in a fixed bed. It is difficult to remove dioxins sufficiently because it decomposes compounds, and the construction of such fly ash detoxification equipment after the intermittent operation incinerator requires enormous capital investment. Necessary and practically impossible.
[0017]
The methods described in the above-mentioned JP-A-8-270924 and JP-A-9-89228 are difficult to carry out easily because it is necessary to mix iron oxide with waste in advance in the incinerated product. In addition, it is difficult to suppress the generation of dioxins due to the memory effect at the time of low-temperature combustion that occurs in a flue, a dust collector, or the like during startup or shutdown.
[0018]
In addition, in an incineration method using hydrous iron oxide particles or iron oxide particles having a sulfur and sodium content equal to or less than a predetermined amount (Japanese Patent Laid-Open No. 9-89228), at a high temperature at which the incinerator is normally operated. Although it shows sufficient catalytic activity, the conversion rate of carbon monoxide to carbon dioxide at 250 ° C is low, so at the low temperature combustion at the start of the incinerator, the result of the incineration test of the waste was the result of low temperature combustion It was insufficient to suppress the dioxin generation by the memory effect.
[0019]
Moreover, in the method of the above-mentioned Japanese Patent Application No. 10-96811 completed and filed by the present inventors, the catalytic activity of the iron compound catalyst for dioxin suppression is effectively increased depending on the size and shape of the waste incinerator. In some cases, the generation of dioxins in the combustion chamber could not be sufficiently suppressed.
[0020]
Therefore, the present invention is capable of causing the complete combustion of the waste and the decomposition of the dioxin precursor in the intermittent operation type incinerator such as a mechanized batch furnace or a quasi-continuous furnace, and at the time of start-up and low-temperature combustion at the time of start-up. It is a technical object to provide a method for incinerating garbage using a dioxin-suppressing iron compound catalyst capable of suppressing the generation of dioxins due to the memory effect.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The technical problem can be achieved by the present invention as follows.
[0022]
That is, the present invention has an average particle size of 0.01 to 2.0 μm, a phosphorus content of 0.02% by weight or less, a sulfur content of 0.6% by weight or less, and a sodium content of 0.5% by weight or less. An iron compound catalyst comprising iron oxide powder or hydrated iron oxide powder of 2.8 × 10 6 obtained by heat-treating the iron compound catalyst at 800 ° C. for 15 minutes in air. -4 mol in an inert gas atmosphere using a pulsed catalytic reactor 6.1 × 10 -7 SV = 42400 h at a temperature of 250 ° C. with mol of carbon monoxide -1 In a method for incineration of garbage using an iron compound catalyst for suppressing dioxin having an activity capable of converting 15% or more of the carbon monoxide to carbon dioxide when contacted instantaneously under the conditions of the above and an intermittent operation incinerator, unit time 0.01 to 5.0 wt% of the dioxin-suppressing iron compound catalyst is sprayed and added to the combustion chamber of the intermittent operation incinerator in contact with the combustion gas with respect to the dry waste combusted per hit. And it is the incineration method of the garbage characterized by supplying 1-40 volume% secondary airflow with respect to the amount of combustion air toward the front-end | tip of a combustion flame.
[0023]
The configuration of the present invention will be described in detail as follows.
[0024]
First, the iron compound catalyst for dioxin suppression in the present invention will be described.
[0025]
The dioxin-suppressing iron compound catalyst in the present invention comprises one or more of iron oxide particles such as hydrous iron oxide particles such as goethite, akagenite and lepidocrotite, and hematite, maghemite and magnetite.
[0026]
The particle shape of the dioxin-suppressing iron compound catalyst in the present invention may be any of a granular shape, a spherical shape, a spindle shape, a needle shape, and the like.
[0027]
The iron compound catalyst for dioxin suppression in the present invention is 2.8 × 10 6 of iron oxide powder obtained by heat-treating the catalyst in air at 800 ° C. for 15 minutes. -4 mol in an inert gas atmosphere using a pulsed catalytic reactor 6.1 × 10 -7 SV = 42400 h at a temperature of 250 ° C. with mol of carbon monoxide -1 It has an activity to convert 15% or more of the carbon monoxide to carbon dioxide when contacted instantaneously under the above conditions. Preferably, it has an activity of converting carbon monoxide to carbon dioxide at 18% or more, more preferably 20% or more.
[0028]
The iron compound catalyst for dioxin suppression in the present invention has an average particle size of 0.01 to 2.0 μm, preferably 0.02 to 1.0 μm. In the case of less than 0.01 μm, sintering and the like are abruptly caused by spray addition to the incinerator, and the particle size becomes larger, so it does not move to the flue with the combustion gas and suppresses the generation of dioxins in the latter stage of the incinerator. It becomes difficult. When it exceeds 2.0 μm, it is difficult to suppress the generation of dioxins because the movement to the latter stage of the incinerator is not performed sufficiently.
[0029]
The iron compound catalyst for dioxin suppression in the present invention has a phosphorus content of 0.02% by weight or less, preferably 0.01% by weight or less, more preferably 0.005% by weight or less. If it exceeds 0.02% by weight, since this phosphorus acts as a catalyst poison, the oxidation activity for converting carbon monoxide to carbon dioxide is lowered, and it becomes difficult to sufficiently suppress the generation of dioxins.
[0030]
The iron compound catalyst for suppressing dioxins in the present invention has a sulfur content of 0.6% by weight or less, preferably 0.3% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less. If it exceeds 0.6% by weight, this sulfur acts as a catalyst poison, so that the oxidation activity for converting carbon monoxide to carbon dioxide decreases, making it difficult to sufficiently suppress the generation of dioxins.
[0031]
The dioxin-suppressing iron compound catalyst in the present invention has a sodium content of 0.5% by weight or less, preferably 0.3% by weight or less, more preferably 0.2% by weight or less. If it exceeds 0.5% by weight, this sodium acts as a catalyst poison, so that the oxidation activity for converting carbon monoxide to carbon dioxide decreases, and it becomes difficult to sufficiently suppress the generation of dioxins.
[0032]
The iron compound catalyst for dioxin suppression in the present invention has a BET specific surface area of 0.2 to 200 m. 2 / G, preferably 0.5 to 200 m 2 / G, more preferably 0.5 to 100 m 2 / G.
[0033]
Next, the manufacturing method of the iron compound catalyst for dioxin suppression in this invention is described.
[0034]
Among the dioxin-suppressing iron compound catalysts in the present invention, as a method for producing goethite particles, for example, reaction using ferrous salt and one or more selected from alkali hydroxide, alkali carbonate or ammonia It is possible to obtain goethite particles by aeration of an oxygen-containing gas such as air into a suspension containing ferrous-containing precipitates such as iron hydroxide and iron carbonate.
[0035]
Among the dioxin-suppressing iron compound catalysts in the present invention, hematite particles can be obtained, for example, by subjecting the goethite particles to heat dehydration and heat treatment in the temperature range of 200 to 800 ° C. in the air. The hematite particles are obtained by heat reduction at 300 to 600 ° C. in a reducing atmosphere. The maghemite particles can be obtained, for example, by heating and oxidizing the magnate particles in air at 200 to 600 ° C.
[0036]
In the production of the dioxin-suppressing iron compound catalyst in the present invention, it is necessary that the contents of phosphorus, sulfur and sodium, which are catalyst poisons, be not more than a predetermined amount. Without using sodium hexametaphosphate, which is used for anti-sintering treatment at the time, sulfate ions derived from ferrous raw materials and sodium ions derived from alkalis are subjected to sufficient purification treatment such as washing with phosphorus, sulfur and Reduce the sodium content.
[0037]
Next, a method for incinerating waste using the iron compound catalyst for dioxin suppression according to the present invention will be described.
[0038]
The target of the incinerator in the present invention is an intermittent operation type incinerator such as a mechanized batch furnace or a quasi-continuous furnace.
[0039]
In the present invention, the dioxin-suppressing iron compound catalyst is added by spraying into the combustion chamber by an air flow conveyance method, and may be added from two or more places as necessary. When the iron compound catalyst is directly mixed with the waste, the iron compound catalyst is not sufficiently in contact with the combustion gas and fly ash, and is attached to the flue after the incinerator and in the dust collector. Since the iron compound catalyst is not retained in the dioxins, the generation of dioxins cannot be sufficiently suppressed.
[0040]
As the air flow conveying method, pneumatic transportation, nitrogen transportation, or the like can be performed. The air flow rate per spot to be added by spraying is 1 to 20% by volume, preferably 1 to 15% by volume, more preferably 4 to 15% by volume with respect to the amount of combustion air supplied to the incinerator. If it is less than 1% by volume, the dioxin-suppressing iron compound catalyst cannot be stably supplied to the combustion chamber. When it exceeds 20% by volume, the temperature of the incinerator is lowered due to the influence of the airflow temperature, and it becomes difficult to achieve complete combustion of the waste.
[0041]
The form of the iron compound catalyst for dioxin suppression according to the present invention in the air flow conveyance may be either particle powder or slurry. A particle powder is preferred.
[0042]
The addition amount of the dioxin-suppressing iron compound catalyst in the present invention is 0.01 to 5.0% by weight, preferably 0.05 to 3.0% by weight, more preferably based on the dry waste burned per unit time. 0.1 to 1.0% by weight.
[0043]
When it is less than 0.01% by weight, a sufficient effect cannot be obtained. When the amount exceeds 5.0% by weight, the amount of the iron compound catalyst becomes too large, which may overload the subsequent dust collector, and the combustion temperature may be temporarily lowered.
[0044]
The gas type of the secondary airflow in the present invention can be selected from air, nitrogen and combustion exhaust gas.
[0045]
The secondary air flow is supplied toward the front end of the combustion flame in the combustion chamber. You may supply from two or more places if needed. Usually, the vicinity of the front end of the combustion flame is the worst part where the unburned gas and the oxygen-rich gas are mixed. Therefore, by supplying the secondary air flow in this direction, good mixing can be achieved efficiently. In addition, the supply of the secondary airflow uniformly mixes and disperses the iron compound catalyst in the incinerator, and enables efficient contact with the unburned gas.
[0046]
When the secondary airflow is supplied in a direction other than the tip direction of the combustion flame, mixing of the unburned gas and the oxygen-rich gas is insufficient, and it is difficult to sufficiently disperse the iron compound catalyst.
[0047]
The supply amount of the secondary air flow to be supplied is 1 to 40% by volume, preferably 1 to 20% by volume, more preferably 4 to 20% by volume with respect to the amount of combustion air supplied to the incinerator. When the amount is less than 1% by volume, the dioxin-suppressing iron compound catalyst cannot be uniformly dispersed in the incinerator. When the volume exceeds 40% by volume, the temperature of the incinerator decreases due to the influence of the airflow temperature, and it becomes difficult to achieve complete combustion of the waste.
[0048]
The incineration temperature in the method for incinerating waste according to the present invention is in the range of 800 to 1200 ° C, preferably 900 to 1000 ° C in steady operation.
[0049]
It should be noted that the operation is performed in a temperature range between room temperature and the incineration temperature during steady operation during startup and shutdown. Since incomplete combustion is likely to occur in this temperature range and dioxin is most likely to be generated, the dioxin-suppressing iron compound catalyst according to the present invention may be sprayed during the entire operation time from the start of operation to the end of operation. desirable.
[0050]
In the present invention, the dioxin-suppressing iron compound catalyst is sprayed and added to the combustion chamber, suppresses the generation of dioxin in the incinerator, and further adheres to the flue along with the combustion gas and fly ash and stays in the dust collector. As a result, the generation of dioxins due to the memory effect during low temperature combustion at startup and shutdown of the incinerator is suppressed.
[0051]
The supply of the secondary airflow in the present invention is necessary to uniformly disperse the dioxin-suppressing iron compound catalyst sprayed and added to the combustion chamber in the incinerator and to suppress the generation of dioxins in the combustion chamber.
[0052]
By the method for incinerating waste according to the present invention, dioxin in combustion exhaust gas is reduced to 3.5 ngTEQ / Nm at the time of start-up. 3 Or less, preferably 3.0 ngTEQ / Nm 3 The following can be set, and 3.0 ngTEQ / Nm during steady operation 3 Or less, preferably 2.5 ngTEQ / Nm 3 It can be:
[0053]
By the method for incinerating waste according to the present invention, the concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas can be 50 ppm or less, preferably 25 ppm or less at startup, and 30 ppm or less, preferably 15 ppm or less during steady operation. Can be.
[0054]
In addition, by the method for incinerating waste according to the present invention, hydrogen chloride in the combustion exhaust gas can be reduced to 60 ppm or less, preferably 30 ppm or less at startup, and 40 ppm or less, preferably 20 ppm or less during steady operation. Can be.
[0055]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A typical embodiment of the present invention is as follows.
[0056]
The average particle diameter of the iron compound particles was shown as an average value measured from an electron micrograph.
[0057]
The contents of phosphorus and sodium contained in the particles constituting the iron compound particle powder were shown by values measured with an “inductively coupled plasma atomic emission spectrophotometer SPS-4000 type (manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.)”.
[0058]
The content of sulfur contained in the particles constituting the iron compound particle powder was indicated by a value measured by a “carbon-sulfur analyzer EMIA-2200 type (manufactured by Horiba, Ltd.)”.
[0059]
The catalytic properties of the dioxin-suppressing iron compound catalyst were measured by the following method.
[0060]
Iron oxide powder (α-Fe obtained by heat-treating dioxin-suppressing iron compound catalyst in air at 800 ° C. for 15 minutes 2 O 3 2.8 × 10 -4 mol in an inert gas atmosphere using a pulsed catalytic reactor 6.1 × 10 -7 SV = 42400 h at a temperature of 250 ° C. with mol of carbon monoxide -1 The concentration of carbon dioxide produced when contacted instantaneously under the above conditions was measured, and the catalytic properties of the iron compound catalyst were shown with the ratio of the carbon monoxide converted to carbon dioxide. Here, SV means SpaceVelocity, which is an amount obtained by dividing the flow rate of the reaction gas by the volume of the catalyst, and is a unit of reciprocal time (h -1 ).
[0061]
The pulse-type catalytic reactor comprises a reactor part and a gas chromatography part, and the gas chromatography part is “Gas chromatography GC-16A (manufactured by Shimadzu Corporation)”. In addition, this evaluation method is described in Kobes et al. (RJ Kobes, et al J. Am. Chem. Soc., 77, 5860 (1955)) and edited by the Chemical Society of Japan “Experimental Chemistry Course 11 Reaction and Rate”. (Maruzen, Tokyo (1993)).
[0062]
Moreover, the BET specific surface area value was shown by the value measured by BET method.
[0063]
The dioxin concentration in the combustion exhaust gas was shown as a value measured by a method approved by the Waste Research Foundation (1-15 Kagurazaka, Shinjuku-ku, Tokyo).
[0064]
The concentration of hydrogen chloride in the combustion exhaust gas was indicated by a value measured by chromatographic analysis of the hydrochloric acid that became an aqueous solution in the cleaning bottle by sucking the combustion exhaust gas through a gas flowmeter into a cleaning bottle containing water.
[0065]
The concentration of carbon monoxide in the combustion exhaust gas was indicated by a value obtained by quantifying the combustion exhaust gas through a “non-dispersive infrared spectrometer APMA-3500 type (manufactured by Horiba, Ltd.)”.
[0066]
The iron compound catalyst for dioxin suppression has an average particle size of 0.24 μm, a phosphorus content of 0.01% by weight, a sulfur content of 0.05% by weight, and a sodium content of 0.09% by weight. A goethite particle powder having a conversion rate of carbon monoxide to carbon dioxide at 20 ° C. of 20% was used.
[0067]
The schematic diagram of the intermittent transfer type incinerator in the present invention is shown in FIG. In the figure, 1 is a waste hopper, 2 is an incinerator, 3 is a combustion chamber, 4 is an auxiliary burner port, 5 is an iron compound catalyst supply blower, 6 is an iron compound catalyst supply tank, and 7-1 to 7-3 are Secondary air flow supply port, 8 is a blower for supplying secondary air flow, 9 is a gas cooling chamber, 10 is an air preheater, 11 is a hydrogen chloride gas removal facility, 12 is a dust collector (bag filter), 13 is an induction blower, and 14 is A chimney, 15 is a forced air blower, and 16 is a flue.
[0068]
Combustion air is supplied to the combustion chamber 3 from the hearth of an incinerator or the like 1.5 to 3.5 times the theoretical air amount necessary for complete combustion of garbage. As the combustion air, air that is sucked in by the forced air blower 15 and heated by the air preheater 10 is used. The combustion chamber 3 is provided with an auxiliary burner port 4 and a secondary air flow supply port 7. The dioxin-suppressing iron compound catalyst is supplied by airflow conveyance from the auxiliary combustion burner port 4 or the secondary airflow supply port 7 at the bottom of the combustion chamber 3. The secondary airflow is supplied from the secondary airflow supply port 7.
[0069]
In some incinerators, there is an incinerator having a combustion chamber having a long upper part and a wide space up to the gas cooling chamber 9, which is distinguished from the combustion chamber, or a recombustion chamber or secondary combustion. Sometimes called a chamber. In the present invention, the combustion chamber includes the recombustion chamber and the secondary combustion chamber.
[0070]
<Incineration test of garbage>
In the stalker-type mechanized batch furnace 2 (operating for 8 hours per day and having a waste incineration capacity of 6 tons per day), 45 m of combustion air is delivered from the bottom of the hearth of the combustion chamber 3 3 / Min is supplied, and 0.5% by weight of the goethite particle powder with respect to the dry waste is supplied from the auxiliary burner port 4 of the combustion chamber 3 to an air amount of 3 m. 3 / Min (6.7% of the combustion air amount) by air transportation, sprayed into the combustion chamber for 8 hours from the time of startup of the furnace to the time of steady operation and shutdown, and the secondary airflow in the combustion chamber 3 From the supply port 7-3, the amount of air is 3 m toward the tip of the combustion flame. 3 / Min (6.7% of the combustion air amount) was supplied as a secondary air flow.
[0071]
The measurement of exhaust gas such as dioxin was shown by the average value obtained by measuring twice at the outlet of the dust collector 12 for 4 hours at startup of the furnace and during steady operation. Dioxin generation at startup is 2.0 ngTEQ / Nm 3 The carbon monoxide concentration was 17 ppm, and the amount of hydrogen chloride generated was 20 ppm. The dioxin concentration in the combustion exhaust gas during steady operation is 1.5 ngTEQ / Nm 3 The carbon monoxide concentration was 8 ppm, and the hydrogen chloride concentration was 16 ppm.
[0072]
In addition, as a blank test, the operation of the incinerator in the case where the spray addition of the dioxin-suppressing iron compound catalyst and the supply of the secondary airflow were not performed was performed in the same manner, and the exhaust gas was measured. Dioxin concentration at startup is 35 ngTEQ / Nm 3 The carbon monoxide concentration was 282 ppm, and the hydrogen chloride concentration was 240 ppm. Dioxin concentration in combustion exhaust gas during steady operation is 19 ngTEQ / Nm 3 The carbon monoxide concentration was 121 ppm, and the hydrogen chloride concentration was 209 ppm.
[0073]
[Action]
In the present invention, the important point is that the dioxin-suppressing iron compound catalyst having specific catalytic characteristics is sprayed and added to the combustion chamber of the intermittent operation incinerator by airflow conveyance at the low temperature combustion, and at the tip of the combustion flame. It is a point that generation of dioxin can be controlled by supplying a secondary airflow.
[0074]
As a reason that the generation of dioxins can be suppressed, the present inventor is able to sufficiently mix unburned gas and oxygen-rich gas by supplying a secondary air flow toward the tip of the combustion flame and suppress dioxins having a specific catalytic activity. By transporting the iron compound catalyst for air flow, the catalyst is uniformly mixed and dispersed in the incinerator, and it is completely contacted and reacted with the unburned gas and oxygen-rich gas sufficiently mixed by the secondary air flow. It is considered that the combustion can be promoted and the dioxin precursor can be decomposed.
[0075]
Further, the generation of dioxins in the combustion chamber is suppressed, and the dioxin-suppressing iron compound stays in the flue and the dust collector together with the fly ash, so that the flue and the dust collector can be used even at low temperature combustion at the time of start-up and shutdown. This is because the dioxin precursor contained in the unburned substance remaining in the gas can be decomposed to suppress the generation of dioxins due to the memory effect.
[0076]
【Example】
Next, examples and comparative examples of the present invention will be given.
[0077]
<Iron compounds 1-5>
Iron compounds 1 to 5 were prepared as dioxin-suppressing iron compound catalysts. Various properties of the iron compound are shown in Table 1.
[0078]
[Table 1]
<Incineration test of garbage>
Examples 1-3, Comparative Examples 1-7
The incineration test of waste was conducted in the same manner as in the above embodiment except that the type and amount of dioxin-suppressing iron compound catalyst, addition method, addition location, secondary air flow supply location and supply direction were varied. It was.
[0080]
The conditions are shown in Table 2, and the results of the incineration test are shown in Table 3.
[0081]
[Table 2]
[Table 3]
From this result, the incineration method using the iron compound catalyst for dioxin suppression according to the present invention enables complete combustion of the waste and decomposition of the dioxin precursor in the intermittent operation incinerator, and the dioxin by the memory effect is achieved. It was found that generation can be effectively suppressed.
[0084]
【The invention's effect】
In the incineration of garbage in an intermittent operation incinerator such as a mechanized batch furnace or a quasi-continuous furnace, the present invention sprays a dioxin-suppressing iron compound catalyst having a high catalytic activity into the combustion chamber by an air-flow conveying method, and 2 By supplying the secondary airflow, complete combustion of the waste and the dioxin precursor can be decomposed, and the generation of dioxins due to the memory effect during start-up and low-temperature combustion during start-up can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an intermittent operation incinerator according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Garbage hopper
2: Incinerator
3: Combustion chamber
4: Auxiliary burner outlet
5: Blower for supplying iron compound catalyst
6: Iron compound catalyst supply tank
7-1 to 7-3: Secondary air flow supply port
8: Blower for supplying secondary airflow
9: Gas cooling chamber
10: Air preheater
11: Hydrogen chloride gas removal equipment
12: Dust collector
13: Induction fan
14: Chimney
15: Pushing blower
16: Flue
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