JP6342785B2 - Detoxification device and detoxification treatment method for chemical agents for chemical weapons - Google Patents
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Description
本発明は、雰囲気制御式加熱炉を用いた、化学兵器用化学剤の無害化装置および無害化処理方法に関する。 The present invention relates to a chemical agent detoxification apparatus and a detoxification treatment method using a controlled atmosphere heating furnace.
化学兵器等に用いられる軍事用の爆発物は、その構成として、鋼製の弾殻の内部に、炸薬と、人体に有害な物質とが充填されたものが知られている。その有害物質の例としては、人体に有害なマスタードやルイサイト等の化学剤が挙げられる。 A military explosive used for chemical weapons, etc., is known to have a structure in which a steel bullet shell is filled with glaze and a substance harmful to the human body. Examples of the harmful substances include chemical agents such as mustard and lewisite that are harmful to the human body.
このような爆発物を処理（例えば無害化処理）するための方法として、爆破による処理方法が知られている。このような爆破による軍事用弾薬の処理方法は、解体作業を要しないことから、保存状態が良好な弾薬のみならず、経年劣化・変形などにより解体が困難になった弾薬の処理にも適用可能であり、また、爆発に基づく超高温・超高圧によって有害物質のほとんど全てを分解できる利点がある。 As a method for treating such an explosive (for example, detoxification treatment), a treatment method by blasting is known. This type of military ammunition treatment method by blasting can be applied not only to ammunition that is well preserved but also to ammunition that has become difficult to dismantle due to aging and deformation, etc. In addition, there is an advantage that almost all harmful substances can be decomposed by ultra high temperature and high pressure based on explosion.
具体的には、例えば、耐圧容器で爆破処理を行い、それにより生成されたオフガスを燃焼炉で処理し、燃焼後のオフガスを貯留タンクに貯留して、処理不全の場合耐圧容器または燃焼炉に戻して再度処理するシステム及び処理方法が報告されている（特許文献１）。 Specifically, for example, a blast treatment is performed in a pressure vessel, the off gas generated thereby is treated in a combustion furnace, and the off gas after combustion is stored in a storage tank. A system and a processing method for returning and processing again have been reported (Patent Document 1).
しかし、上述したような爆破処理後に残った爆破残渣（弾ガラ及びダスト）にも、微量ながら化学剤が残留している、或いは、残留している可能性がある。そして、化学兵器等の残渣の最終処分は、化学剤を完全に分解あるいは除去した上で、ヒ素含有廃棄物として処分される必要がある。 However, there is a possibility that the chemical agent remains or remains in the blast residue (bullet and dust) remaining after the blast treatment as described above. The final disposal of residues such as chemical weapons must be disposed of as arsenic-containing waste after the chemical agent is completely decomposed or removed.
一方、汚染土壌中の化学剤由来の有害物質を除去する方法についてはこれまでも検討・報告されている（例えば、特許文献２）。 On the other hand, methods for removing harmful substances derived from chemical agents in contaminated soil have been studied and reported so far (for example, Patent Document 2).
上記特許文献２では、バーナーで加熱を行うロータリキルンを用い、酸素含有ガスを供給しないで加熱処理することで、汚染土壌中の化学剤由来のヒ素を除去する装置が報告されている。しかし、前記技術は、土壌における、ルイサイト、ジフェニルシアノアルシン（ＤＣ）、ジフェニルクロロアルミン（ＤＡ）由来のヒ素による汚染を無害化する方法であり、ヒ素については、排ガス中に移行させるプロセスが開示されている。 In the said patent document 2, the apparatus which removes the arsenic derived from the chemical agent in polluted soil is reported by using the rotary kiln heated with a burner, without supplying oxygen-containing gas. However, the technique described above is a method for detoxifying contamination of arsenic derived from leucite, diphenylcyanoarsine (DC), and diphenylchloroalumine (DA) in soil, and a process for transferring arsenic into exhaust gas is disclosed. Has been.
しかしながら、化学兵器における残渣は大量にヒ素を含有することも多いため、残渣中にヒ素を残したまま他にヒ素を移行させないように更なる処理を行い、残渣に残留する化学剤を確実に除去するための設備が所望されている。 However, since residues in chemical weapons often contain a large amount of arsenic, further processing is performed to ensure that the arsenic remains in the residue and no other arsenic is transferred, and the chemical agent remaining in the residue is reliably removed. Equipment for doing so is desired.
本発明は前記の点に鑑みてなされたものであり、雰囲気制御式加熱炉を用いて、化学兵器用化学剤を確実に無害化する装置および処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a processing method for reliably detoxifying chemical agents for chemical weapons using an atmosphere-controlled heating furnace.
前記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討を重ね、下記構成の方法によって上記課題が解決し得ることを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has intensively studied and found that the above problems can be solved by a method having the following configuration.
すなわち、本発明の一局面に係る化学兵器用化学剤の無害化装置は、不活性ガスによって酸素濃度５％以下に雰囲気制御され、かつ、加熱処理温度が５５０〜７００℃である加熱炉と、前記加熱炉からの排ガスを処理するガス処理装置とを備えることを特徴とする。 That is, the chemical weapon detoxification device according to one aspect of the present invention includes a heating furnace in which an atmosphere is controlled to an oxygen concentration of 5% or less by an inert gas, and a heat treatment temperature is 550 to 700 ° C. And a gas processing device for processing exhaust gas from the heating furnace.
さらに、前記無害化装置が、前記加熱炉から引き抜いた排ガスの一部を再び加熱炉へ戻すための装置を備えることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the detoxification device includes a device for returning a part of the exhaust gas extracted from the heating furnace to the heating furnace again.
また、前記無害化装置において、前記加熱炉が電気炉であることが好ましい。 In the detoxification apparatus, it is preferable that the heating furnace is an electric furnace.
さらに、前記無害化装置において、前記不活性ガスが窒素ガスであることが好ましい。 Furthermore, in the detoxification apparatus, the inert gas is preferably nitrogen gas.
また、前記ガス処理装置が、冷却装置、加熱装置及びフィルタからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said gas processing apparatus is at least one selected from the group which consists of a cooling device, a heating apparatus, and a filter.
さらに、前記無害化装置が、前記加熱炉から引き抜いた排ガスの一部を貯留する貯留タンクを備えることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the detoxification device includes a storage tank that stores a part of the exhaust gas extracted from the heating furnace.
また、本発明の他の局面に係る化学兵器用化学剤を無害化する方法は、加熱炉において、不活性ガスによって酸素濃度５％以下に雰囲気制御し、５５０〜７００℃の温度で加熱処理を行い、前記加熱炉からの排ガスを処理することを特徴とする。 Further, a method for detoxifying a chemical agent for chemical weapons according to another aspect of the present invention is a method in which an atmosphere is controlled to an oxygen concentration of 5% or less with an inert gas in a heating furnace, and heat treatment is performed at a temperature of 550 to 700 ° C. And treating exhaust gas from the heating furnace.
さらに、上記化学兵器用化学剤を無害化する方法において、系内を負圧に保ちながら処理を行うことが好ましい。 Further, in the method for detoxifying the chemical agent for chemical weapons, it is preferable to carry out the treatment while maintaining a negative pressure in the system.
さらに、上記化学兵器用化学剤を無害化する方法において、排ガスを処理する際に、当該処理におけるフィルタの逆洗浄に不活性ガスを用いることが好ましい。 Furthermore, in the method for detoxifying the chemical agent for chemical weapons, it is preferable to use an inert gas for back cleaning of the filter in the treatment when the exhaust gas is treated.
さらに、上記化学兵器用化学剤を無害化する方法において、循環流量の調整により炉内圧力を調整することが好ましい。 Furthermore, in the method of detoxifying the chemical agent for chemical weapons, it is preferable to adjust the furnace pressure by adjusting the circulation flow rate.
本発明の化学兵器用化学剤の無害化装置によれば、化学剤の付着した残渣（金属片など）から化学剤を確実に（高いレベルで）、かつ安全に分解・除去することができる。 According to the chemical weapon detoxification apparatus of the present invention, the chemical agent can be reliably (at a high level) and safely decomposed and removed from the residue (metal piece or the like) on which the chemical agent is adhered.
以下、本発明に係る化学兵器用化学剤を無害化する装置の実施形態について具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of an apparatus for detoxifying a chemical agent for chemical weapons according to the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to these.
本実施形態に係る化学兵器用化学剤の無害化装置は、不活性ガスによって酸素濃度５％以下に雰囲気制御され、かつ、加熱処理温度が５５０〜７００℃である加熱炉と、前記加熱炉からの排ガスを処理するガス処理装置とを備えることを特徴とする。 The chemical weapon detoxification device according to the present embodiment includes a heating furnace in which an atmosphere is controlled to an oxygen concentration of 5% or less by an inert gas and a heat treatment temperature is 550 to 700 ° C., and the heating furnace. And a gas processing device for processing the exhaust gas.
本実施形態において、処理対象である化学兵器用化学剤とは、化学兵器を爆破等で処理した後の残渣や、化学剤を保管していた容器や化学兵器を分解した後の分解物に残留している化学兵器用の化学剤をいう。 In this embodiment, the chemical agent for chemical weapons to be treated is the residue after processing chemical weapons by blasting, etc., and the residue after disassembling the containers and chemical weapons that stored chemical agents. A chemical agent for chemical weapons.
特に爆破残渣とは、化学兵器を爆破処理した後に残る残渣のことであり、図１に示すように主に弾ガラとダストに分類される。弾ガラとは、化学弾、有毒発煙筒の殻の破片であり、主に鉄からなる。また、ダストとは、制御爆破処理時に発生したダストであり、主に鉄粉、煤、塩などが混合した微細粒子からなる。 In particular, a blast residue is a residue that remains after a chemical weapon is blasted, and is mainly classified into bullets and dust as shown in FIG. Bullet shells are chemical bombs and pieces of shells of toxic smoke tubes, and are mainly made of iron. The dust is dust generated during the controlled blast treatment, and is mainly composed of fine particles mixed with iron powder, soot, salt, and the like.
化学兵器用の化学剤とは、主に「化学兵器禁止条約において規定されている物質」を指し、本実施形態において対象とする主な物質は以下の通りである。
−ＨＤ（マスタード）、Ｌ（ルイサイト）
−ＤＣ（ジフェニルシアノアルシン）、ＤＡ（ジフェニルクロロアルシン）
−ＣＮ（クロロアセトフェノン）
これらはいずれも人体に有毒であり、爆破残渣や分解残渣等の化学兵器の残渣や化学兵器用化学剤の保管容器などを廃棄するにあたり、これら化学剤を確実に分解・除去する必要がある。また、これら化学剤の漏洩がないように、無害化装置は安全かつ安定的に処理を行うものでなければならない。
Chemical agents for chemical weapons mainly refer to “substances defined in the Chemical Weapons Convention”, and the main substances targeted in this embodiment are as follows.
-HD (Mustard), L (Louisite)
-DC (diphenylcyanoarsine), DA (diphenylchloroarsine)
-CN (chloroacetophenone)
All of these are toxic to the human body, and it is necessary to reliably decompose and remove these chemical agents when disposing of chemical weapon residues such as blasting residues and decomposition residues, and storage containers for chemical weapons. Moreover, the detoxification apparatus must be a safe and stable treatment so that these chemical agents do not leak.
本実施形態の無害化装置は、上述したように、加熱炉と排ガス処理装置を必須の構成として備え、それ以外の設備は特に限定はされない。具体的には、例えば、基本構成として、（１）加熱炉および加熱炉内に加熱炉および加熱炉内に不活性ガスを供給するための一連の装置及び配管からなる構成、（２）加熱炉から引き抜いた排ガスを再び加熱炉に戻すための一連の装置及び配管からなる構成（ガスのパージ量と引き抜き量を制御するための構成を含む）、（３）加熱炉からの排ガスを急冷するとともに、化学剤、その他の物質及び水分を除去するための一連の装置及び配管からなる構成を含んでいてもよい。 As described above, the detoxification apparatus of the present embodiment includes a heating furnace and an exhaust gas treatment apparatus as essential components, and other facilities are not particularly limited. Specifically, for example, as a basic configuration, (1) a configuration comprising a heating furnace and a series of devices and piping for supplying an inert gas into the heating furnace, and (2) a heating furnace A configuration comprising a series of devices and piping for returning the exhaust gas extracted from the furnace again to the heating furnace (including a configuration for controlling the purge amount and the extraction amount of gas), (3) While rapidly cooling the exhaust gas from the heating furnace , Chemical agents, other substances, and a series of devices and pipes for removing moisture may be included.
より具体的な装置の例示としては、例えば、図２に概略説明図に示すように、上記（１）の構成として、加熱炉１；上記（２）の構成として循環ブロワ３、排ガスコンプレッサ４及びガス貯留タンク５；上記（３）の構成として、ガス冷却器２１、コールドトラップ２２、ラインヒータ２３及びバグフィルタ２４等を備えた装置が挙げられる。 As a more specific example of the apparatus, for example, as shown in the schematic explanatory diagram of FIG. 2, the heating furnace 1 as the configuration of the above (1); the circulation blower 3, the exhaust gas compressor 4 and the configuration of the above (2) Gas storage tank 5: As the configuration of the above (3), an apparatus including a gas cooler 21, a cold trap 22, a line heater 23, a bag filter 24, and the like can be given.
以下に、各構成について詳しく説明する。 Hereinafter, each configuration will be described in detail.
（１）加熱炉および加熱炉内に不活性ガスを供給するための一連の装置及び配管について
まず、有害な化学剤の処理においては、安全に、かつ安定的に処理することが求められるが、本実施形態では、加熱炉１を用いて加熱処理を行うことで、安全に、かつ安定的に処理することができる。
(1) About a heating furnace and a series of devices and piping for supplying an inert gas into the heating furnace First, in the treatment of harmful chemical agents, it is required to treat safely and stably, In the present embodiment, by performing the heat treatment using the heating furnace 1, the heat treatment can be performed safely and stably.
つまり、本実施形態の加熱炉であれば、系内を負圧に保つこと（圧力変動を抑えられることも期待できる）、温度や保持時間を確保すること、非常時にも安全に停止し、化学剤を系内に留めることができる。これらの特徴は、従来の燃焼処理で発揮するのは難しいと考えられる。例えば、温度・保持時間を確保するためには、キルンなど設備が非常に大きくなる可能性が高い。また、非常停止時にガスを系内に留める点においても燃焼処理では不利となる。そもそも、処理対象物が残渣（金属片など）であるため、直接燃焼処理は採用できない。 In other words, with the heating furnace of this embodiment, it is possible to maintain a negative pressure in the system (it can also be expected to suppress pressure fluctuations), ensure temperature and holding time, stop safely in an emergency, The agent can remain in the system. These features are considered difficult to achieve with conventional combustion processes. For example, in order to ensure temperature and holding time, there is a high possibility that facilities such as kilns will become very large. Further, the combustion process is disadvantageous in that the gas is kept in the system at the time of emergency stop. In the first place, since the object to be treated is a residue (metal piece or the like), direct combustion treatment cannot be adopted.
本実施形態の加熱炉においては、不活性ガスを使用して炉内雰囲気制御を行うことで、加熱炉内での燃焼を防ぎ、圧力変動をより抑える効果を期待できる。炉内の酸素濃度は５％以下であり、さらに３％以下程度にまで制御されていることがより望ましい。酸素濃度が５％を超えると、炉内で燃焼が起こる可能性がある。 In the heating furnace of the present embodiment, by controlling the atmosphere in the furnace using an inert gas, an effect of preventing combustion in the heating furnace and suppressing pressure fluctuations can be expected. The oxygen concentration in the furnace is preferably 5% or less, and more preferably controlled to about 3% or less. If the oxygen concentration exceeds 5%, combustion may occur in the furnace.
また、本実施形態の加熱炉における加熱処理は温度５５０〜７００℃で行う。より好ましくは、５８０〜６００℃で加熱処理を行う。この加熱温度の保持時間については、残留化学剤の処理量によって適宜調節することができるが、例えば、１バッチ４００ｋｇの爆破残渣を処理する場合、１時間以上保持することが好ましい。なお、この保持時間は加熱炉内の温度が所望する温度（例えば、５５０℃）に達してからの時間である。 Moreover, the heat processing in the heating furnace of this embodiment are performed at the temperature of 550-700 degreeC. More preferably, heat treatment is performed at 580 to 600 ° C. The heating temperature holding time can be appropriately adjusted depending on the amount of residual chemical agent to be treated. For example, when processing one batch of 400 kg of blast residue, it is preferable to hold it for 1 hour or more. This holding time is a time after the temperature in the heating furnace reaches a desired temperature (for example, 550 ° C.).
上記のように温度や処理（保持）時間を適宜調整することで、対象物を撹拌しなくても処理が可能となり、系内でのダスト飛散量を抑えることができる。 By appropriately adjusting the temperature and the treatment (holding) time as described above, the treatment can be performed without stirring the object, and the amount of dust scattering in the system can be suppressed.
上記加熱炉としては、例えば、炉内に設置されたヒーター等によって加熱を行う電気炉であることが好ましい。特に、バッチ式の電気炉であることが、雰囲気制御の点から好ましい。 The heating furnace is preferably, for example, an electric furnace that is heated by a heater or the like installed in the furnace. In particular, a batch type electric furnace is preferable from the viewpoint of atmosphere control.
本実施形態の加熱炉には、不活性ガスを供給するための配管が備えられている。炉内に供給される不活性ガスは特に限定されないが、例えば、窒素ガスを用いることができる。さらに、炉内に不活性ガスを緩やかに撹拌するファンなどが備えられていることが好ましい。それにより、炉内の温度を均一にし、対象物の置き場所によらず一様に目標温度にすることができる。 The heating furnace of this embodiment is provided with piping for supplying an inert gas. Although the inert gas supplied in a furnace is not specifically limited, For example, nitrogen gas can be used. Furthermore, it is preferable that a fan or the like for gently stirring the inert gas is provided in the furnace. Thereby, the temperature in the furnace can be made uniform, and the target temperature can be made uniform regardless of the place where the object is placed.
上述したような本実施形態の雰囲気制御式加熱炉の利点を以下にまとめる：
・処理対象物やその熱分解生成物が炉内で燃焼することを防止することができる。これによって、炉内の圧力変動を小さく抑えることができる。また、温度やガス成分を一定に保ち易くなり、安定した処理を実現できる。
・燃焼を防止することにより、設定した温度や時間で炉内を保持することが容易となり、目標とする条件どおりに処理可能である。また、対象物や含まれる化学剤の性状に応じて最適な処理条件に変更することも容易となる。
・化学兵器に充填される化学剤には、Ｌ（ルイサイト：化学式Ｃ２Ｈ２ＡｓＣｌ３）、ＣＮ（ジフェニルシアノアルシン：化学式Ｃ１３Ｈ１０ＡｓＮ）、ＣＡ（ジフェニルクロロアルシン：化学式Ｃ１２Ｈ１０ＡｓＣｌ）のようにヒ素を含むものがあり、制御爆破処理では還元性雰囲気で化学剤が分解されるため、爆破残渣にはそれらに由来する単体ヒ素（昇華点６１５℃）が存在する。これに対し、不活性ガスを使用して炉内雰囲気制御を行うことにより、三酸化二ヒ素（沸点４６５℃、単体ヒ素よりガス化しやすい）の生成を防止できる。これにより、装置後段設備へのヒ素移行、ひいてはヒ素汚染物の発生を低減することができる。
・万一の不具合発生時にも、不活性ガスによるパージを継続しつつ加熱を停止することにより、温度や圧力が制御不能に陥ることなく系内に処理ガスをとどめたまま容易に処理を一時中断することができる。
The advantages of the atmosphere-controlled heating furnace of the present embodiment as described above are summarized as follows:
-It can prevent that a processing target object and its thermal decomposition product burn in a furnace. As a result, pressure fluctuations in the furnace can be kept small. Moreover, it becomes easy to keep temperature and a gas component constant, and can implement | achieve the stable process.
-By preventing combustion, it becomes easier to maintain the furnace at the set temperature and time, and processing can be performed according to target conditions. Moreover, it becomes easy to change to the optimal processing conditions according to the properties of the object and the chemical agent contained.
Chemical agents filled in chemical weapons include L (Lewisite: chemical formula C 2 H 2 AsCl 3 ), CN (diphenylcyanoarsine: chemical formula C 13 H 10 AsN), CA (diphenylchloroarsine: chemical formula C 12 H Some of them contain arsenic, such as 10 AsCl). Since chemical agents are decomposed in a reducing atmosphere in the controlled blast treatment, simple arsenic (sublimation point 615 ° C.) derived from them exists in the blast residue. On the other hand, generation of diarsenic trioxide (boiling point: 465 ° C., easier to gasify than simple arsenic) can be prevented by controlling the atmosphere in the furnace using an inert gas. As a result, arsenic transfer to the subsequent equipment of the apparatus, and hence generation of arsenic contaminants can be reduced.
・ Even if a problem occurs, by stopping heating while continuing purging with an inert gas, the processing can be easily interrupted while the processing gas remains in the system without causing the temperature and pressure to become uncontrollable. can do.
このような加熱炉で加熱処理された残渣が残留化学剤濃度等において、各国で設けられている処理基準を満たせば処理後の残渣を廃棄することができるようになる。 If the residue heat-treated in such a heating furnace satisfies the treatment standards established in each country in the concentration of residual chemical agent, etc., the residue after treatment can be discarded.
（２）加熱炉から引き抜いた排ガスを再び加熱炉に戻すための一連の装置及び配管について
上述の加熱炉から引き抜かれた不活性ガスについては、そのまま系外に放出することはできないため、燃焼処理やフィルタ等により最終処理をする必要がある。そのため、排ガス処理量の削減及び排ガス処理時間を短縮することで、最終処理の負担を軽減できるメリットがある。
(2) About a series of apparatus and piping for returning the exhaust gas extracted from the heating furnace back to the heating furnace The inert gas extracted from the heating furnace cannot be discharged out of the system as it is, so that the combustion treatment It is necessary to perform final processing by using a filter or the like. Therefore, there is an advantage that the burden of the final treatment can be reduced by reducing the exhaust gas treatment amount and shortening the exhaust gas treatment time.
加熱炉においては、不活性ガスのパージ量及びガスの引き抜き量を多くすることで、化学剤成分の除去効果は上昇するが、同時に排ガス処理量が増加することになる。これについて、加熱炉から引抜いた不活性ガスから、化学剤その他の成分を除去し、再び加熱炉内に戻すことにより、化学剤除去の効果を保ちながら、排ガス処理量を減少させることができる。 In the heating furnace, increasing the purge amount of the inert gas and the gas extraction amount increases the chemical agent component removal effect, but at the same time increases the exhaust gas treatment amount. About this, by removing a chemical agent and other components from the inert gas withdrawn from the heating furnace and returning it to the heating furnace again, it is possible to reduce the exhaust gas treatment amount while maintaining the effect of removing the chemical agent.
よって、本実施形態の無害化装置は、加熱炉から引き抜いた排ガスを再び加熱炉に戻すための装置を備えていることが好ましい。不活性ガスの引き抜き量と循環量を調整し、炉内の圧力変動を抑える装置及び配管としては、具体的には、例えば、排ガスを循環するためのブロワ（循環ブロワ）や排ガスを圧縮するためのコンプレッサ（排ガスコンプレッサ）等が挙げられる。 Therefore, it is preferable that the detoxification device of the present embodiment includes a device for returning the exhaust gas extracted from the heating furnace to the heating furnace again. As a device and piping for adjusting the drawing amount and circulation amount of the inert gas and suppressing the pressure fluctuation in the furnace, specifically, for example, a blower for circulating the exhaust gas (circulation blower) or for compressing the exhaust gas Compressor (exhaust gas compressor).
加熱炉から引き抜かれたガスは、一部、加熱炉に戻され、一部、後段排ガス処理設備に送られる。加熱炉へ戻すガス量は、不活性ガスのパージ量や加熱炉内の圧力等の状況によって適宜調整することができる。通常、加熱炉内の空気滞留時間を３０分程度（１時間に２回、加熱炉内のガスを入れ替える量換気する）とする程度が好ましい。 A part of the gas extracted from the heating furnace is returned to the heating furnace and partly sent to the exhaust gas treatment facility. The amount of gas returned to the heating furnace can be adjusted as appropriate depending on the conditions such as the purge amount of the inert gas and the pressure in the heating furnace. Usually, it is preferable that the air residence time in the heating furnace is about 30 minutes (ventilation is performed twice an hour to replace the gas in the heating furnace).
ガスの循環流量については、増加させることで処理能力向上が期待できるが、後述の（３）におけるフィルタなどへの負荷増加や、炉を冷却してしまうなど望ましくない効果もある。なお、炉内の圧力が低下した場合には、不活性ガス供給量を増加し、炉内の過負圧を防止することができる。 By increasing the gas circulation flow rate, it is possible to expect an improvement in processing capacity, but there are also undesirable effects such as an increase in load on the filter and the like in (3) described later, and cooling the furnace. In addition, when the pressure in a furnace falls, the inert gas supply amount can be increased and the overnegative pressure in a furnace can be prevented.
引き抜かれたガスの一部を後段排ガス処理設備に送る前に、例えば、排ガスコンプレッサ４で圧縮した後、排ガスの一時貯留を行ってもよい。つまり、循環させない余剰の排ガスはガス貯留タンク５等に一時貯留した上で、後段の排ガス処理設備に送り処理を行うことができる。このように一時貯留することによって、後段の排ガス処理設備の処理能力を考慮して、処理能力の範囲内で徐々に排ガス処理を行う、または、一度にまとめて排ガス処理を行ったりと、最終処理における調整を容易に行えるようになる。これは、排ガス処理設備においてトラブルが発生した際に、安全に処理を中断できる点で有利である。 Before sending a part of the extracted gas to the exhaust gas treatment facility, the exhaust gas may be temporarily stored after being compressed by the exhaust gas compressor 4, for example. That is, surplus exhaust gas that is not circulated can be temporarily stored in the gas storage tank 5 or the like, and then sent to a subsequent exhaust gas treatment facility. By temporarily storing in this way, the exhaust gas treatment is gradually performed within the range of the treatment capacity in consideration of the treatment capacity of the exhaust gas treatment facility at the subsequent stage, or the exhaust gas treatment is collectively performed at one time, and the final treatment. Can be adjusted easily. This is advantageous in that the treatment can be safely interrupted when a trouble occurs in the exhaust gas treatment facility.
化学兵器処理においては、化学剤を含有する排ガスの高温での二次燃焼等の処理が求められる上に、化学兵器処理施設では周辺環境への化学剤排出がないことを厳しく監視、管理する必要がある。そのため、上述したように、排ガス発生量を抑えることや、二次燃焼等による処理の時間を限定することで、燃料費や汚染管理にかかる負担を低減できる。 In chemical weapons treatment, it is necessary to treat the exhaust gas containing chemical agents at a high temperature such as secondary combustion, and chemical weapon treatment facilities need to strictly monitor and manage the absence of chemical agents into the surrounding environment. There is. Therefore, as described above, it is possible to reduce the burden on fuel costs and pollution control by limiting the amount of exhaust gas generated and limiting the processing time by secondary combustion or the like.
（３）加熱炉からの排ガスを急冷するとともに、化学剤、その他の物質及び水分を除去するための一連の装置（排ガス処理装置）及び配管について
本実施形態の無害化装置は、排ガス処理装置として、前記加熱炉から引き抜いた不活性ガス中から、化学剤やその分解物、水分などを除去する装置が備えられている。蒸気圧などの関係を考慮すれば、引き抜いた排ガス（不活性ガス）からこれらの物質を取り除いた上で加熱炉に戻すことで、処理対象物から化学剤等を除去する効果をより高められる。
(3) A series of devices (exhaust gas treatment device) and piping for rapidly cooling the exhaust gas from the heating furnace and removing chemical agents, other substances and moisture The detoxification device of this embodiment is an exhaust gas treatment device. A device for removing a chemical agent, a decomposition product thereof, moisture and the like from an inert gas drawn out from the heating furnace is provided. Considering the relationship such as the vapor pressure, the effect of removing the chemical agent and the like from the object to be treated can be further enhanced by removing these substances from the extracted exhaust gas (inert gas) and returning to the heating furnace.
具体的な排ガス処理装置としては、例えば、冷却装置、加熱装置及びフィルタ等から選択される少なくとも１種が挙げられる。より具体的には、冷却装置としては例えばガス冷却器、コールドトラップ、加熱装置としては例えばラインヒータ、フィルタとしては例えばバグフィルタ、などが挙げられる。これらの排ガス処理装置は、１種または２種以上を組み合わせて、例えば、図２に示すような装置の加熱炉１と循環ブロワ３（不活性ガスの引き抜き量と循環量を調整し、炉内の圧力変動を抑える装置）との間に設けることができる。 Specific examples of the exhaust gas treatment device include at least one selected from a cooling device, a heating device, a filter, and the like. More specifically, examples of the cooling device include a gas cooler and a cold trap, examples of the heating device include a line heater, and examples of the filter include a bag filter. These exhaust gas treatment apparatuses can be used singly or in combination of two or more, for example, a heating furnace 1 and a circulation blower 3 (adjustment of the amount of inert gas drawn and circulation amount of the apparatus shown in FIG. The device for suppressing the pressure fluctuations of the
上述したような化学剤を不活性ガスから除去する装置（フィルタ）は、標的とする化学剤成分に基づいて適宜選択して使用することが好ましい。例えば、コールドトラップは塩素成分に対する除去効果が高く、また、粘着性の有機物成分が多い場合等はスポンジ状のラフフィルタなども使用すると有効である。バグフィルタを用いる場合は、逆洗浄のため、図２に示すように、不活性ガスをフィルタに供給する。これにより、系内の低い酸素濃度を維持することが可能となる。 An apparatus (filter) for removing the chemical agent from the inert gas as described above is preferably selected and used based on the target chemical agent component. For example, the cold trap has a high effect of removing chlorine components, and when there are many sticky organic components, it is effective to use a sponge-like rough filter. When a bag filter is used, an inert gas is supplied to the filter for back cleaning as shown in FIG. This makes it possible to maintain a low oxygen concentration in the system.
排ガス処理を行った後、排ガス（不活性ガス）は、循環ブロワ３によって、一部は加熱炉に戻されるが、残りは後段の排ガス処理設備に送られ、さらに処理された後に廃棄される。ここでいう後段の排ガス処理設備とは、例えば、二次燃焼炉、オキシダイザー等が挙げられる。 After the exhaust gas treatment is performed, the exhaust gas (inert gas) is partly returned to the heating furnace by the circulation blower 3, but the rest is sent to the exhaust gas treatment facility in the subsequent stage and is discarded after further processing. Examples of the latter-stage exhaust gas treatment facility include a secondary combustion furnace and an oxidizer.
なお、さらに本発明には、上記無害化装置を用いて、加熱炉において、不活性ガスによって酸素濃度５％以下に雰囲気制御し、５５０〜７００℃の温度で加熱処理を行い、前記加熱炉からの排ガスを処理することを特徴とする、化学兵器用化学剤を無害化する方法も包含される。 In the present invention, the detoxification device is used to control the atmosphere to 5% or less with an inert gas in a heating furnace, and heat treatment is performed at a temperature of 550 to 700 ° C. A method for detoxifying chemical agents for chemical weapons, characterized in that the exhaust gas is treated.
本実施形態における化学兵器用化学剤を無害化する方法は、上述した本発明の無害化装置における特性を全て備えており、同様の効果を発揮する。 The method for detoxifying a chemical agent for chemical weapons in this embodiment has all the characteristics of the above-described detoxification device of the present invention, and exhibits the same effect.
以上説明したように、本発明の一局面に係る、化学兵器用化学剤の無害化装置は、不活性ガスによって酸素濃度５％以下に雰囲気制御され、かつ、加熱処理温度が５５０〜７００℃である加熱炉と、前記加熱炉からの排ガスを処理するガス処理装置とを備えることを特徴とする。 As described above, the chemical weapon detoxification apparatus according to one aspect of the present invention is controlled to an atmosphere with an oxygen concentration of 5% or less by an inert gas, and the heat treatment temperature is 550 to 700 ° C. A heating furnace and a gas processing apparatus for processing exhaust gas from the heating furnace are provided.
このような構成により、化学剤の付着した残渣から化学剤を確実に（高いレベルで）、かつ安全に分解・除去することができる。 With such a configuration, the chemical agent can be reliably decomposed and removed (at a high level) safely from the residue to which the chemical agent is adhered.
さらに、前記無害化装置が、前記加熱炉から引き抜いた排ガスの一部を再び加熱炉へ戻すための装置を備えることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the detoxification device includes a device for returning a part of the exhaust gas extracted from the heating furnace to the heating furnace again.
このような構成により、排ガス処理量の削減及び排ガス処理時間を短縮し、最終処理の負担を軽減できるメリットがある。 With such a configuration, there is an advantage that the exhaust gas treatment amount can be reduced, the exhaust gas treatment time can be shortened, and the burden of the final treatment can be reduced.
また、前記無害化装置において、前記加熱炉が電気炉であることが好ましい。それにより、設定温度や設定時間で処理温度と保持時間を制御できるため、目標とする条件どおりに処理可能である。また、万一の不具合発生時にも、不活性ガスによるパージを継続しつつ加熱を停止することにより、温度や圧力が制御不能に陥ることなく系内に処理ガスをとどめたまま容易に処理を一時中断することができる。 In the detoxification apparatus, it is preferable that the heating furnace is an electric furnace. As a result, the processing temperature and the holding time can be controlled by the set temperature and the set time, so that the processing can be performed according to the target condition. Also, in the unlikely event of a failure, by stopping heating while continuing purging with an inert gas, it is easy to temporarily perform processing while keeping the processing gas in the system without causing the temperature and pressure to become uncontrollable. Can be interrupted.
さらに、前記無害化装置において、前記不活性ガスが窒素ガスであることが好ましい。それにより、コストが安くなる、調達し易いという利点がある。 Furthermore, in the detoxification apparatus, the inert gas is preferably nitrogen gas. Thereby, there is an advantage that costs are reduced and procurement is easy.
また、前記ガス処理装置が、冷却装置、加熱装置及びフィルタからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。それにより、上記効果をより確実に得ることができる。 Moreover, it is preferable that the said gas processing apparatus is at least one selected from the group which consists of a cooling device, a heating apparatus, and a filter. Thereby, the above effect can be obtained more reliably.
さらに、前記無害化装置が、前記加熱炉から引き抜いた排ガスの一部を貯留する貯留タンクを備えることが好ましい。このような構成によって、最終処理におけるガス量の調整を容易に行えるようになる。 Furthermore, it is preferable that the detoxification device includes a storage tank that stores a part of the exhaust gas extracted from the heating furnace. With such a configuration, the amount of gas in the final process can be easily adjusted.
また、本発明の他の局面に係る化学兵器用化学剤を無害化する方法は、加熱炉において、不活性ガスによって酸素濃度５％以下に雰囲気制御し、５５０〜７００℃の温度で加熱処理を行い、前記加熱炉からの排ガスを処理することを特徴とする。 Further, a method for detoxifying a chemical agent for chemical weapons according to another aspect of the present invention is a method in which an atmosphere is controlled to an oxygen concentration of 5% or less with an inert gas in a heating furnace, and heat treatment is performed at a temperature of 550 to 700 ° C. And treating exhaust gas from the heating furnace.
さらに、上記化学兵器用化学剤を無害化する方法において、系内を負圧に保ちながら処理を行うことが好ましい。それにより、万一、機器の密封を保てなくなった場合にも、系外から系内への大気侵入に留めることができる。という利点がある。 Further, in the method for detoxifying the chemical agent for chemical weapons, it is preferable to carry out the treatment while maintaining a negative pressure in the system. As a result, even if the device cannot be sealed, it is possible to keep the air from entering the system from outside the system. There is an advantage.
さらに、上記化学兵器用化学剤を無害化する方法において、排ガスを処理する際に、当該処理におけるフィルタの逆洗浄に不活性ガスを用いることが好ましい。それにより、雰囲気制御の効果をより高めることができる。 Furthermore, in the method for detoxifying the chemical agent for chemical weapons, it is preferable to use an inert gas for back cleaning of the filter in the treatment when the exhaust gas is treated. Thereby, the effect of atmosphere control can be further enhanced.
さらに、上記化学兵器用化学剤を無害化する方法において、循環流量の調整により炉内圧力を調整することが好ましい。それにより、排ガスの発生量を抑えるという利点がある。 Furthermore, in the method of detoxifying the chemical agent for chemical weapons, it is preferable to adjust the furnace pressure by adjusting the circulation flow rate. Thereby, there exists an advantage of suppressing the generation amount of exhaust gas.
以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.
本発明の効果を以下の実験によって確認した。本実施例では、図２に示すような、加熱炉１、循環ブロワ３、排ガスコンプレッサ４及びガス貯留タンク５、ガス冷却器２１、コールドトラップ２２、ラインヒータ２３及びバグフィルタ２４を備えた無害化装置を用いた。 The effect of the present invention was confirmed by the following experiment. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the detoxification provided with the heating furnace 1, the circulation blower 3, the exhaust gas compressor 4 and the gas storage tank 5, the gas cooler 21, the cold trap 22, the line heater 23 and the bag filter 24 is provided. A device was used.
まず、処理対象である、化学兵器の爆破残渣（弾ガラ及びダスト）４００ｋｇを電気加熱炉に入れ、窒素（不活性ガス）を炉内に供給して酸素濃度を３％程度とした上で、６００℃まで加熱しその温度で１時間保持した。 First, 400 kg of chemical weapon bomb residue (bullet and dust), which is the object of treatment, is put into an electric heating furnace, and nitrogen (inert gas) is supplied into the furnace to make the oxygen concentration about 3%. Heat to 600 ° C. and hold at that temperature for 1 hour.
次に、その加熱処理後、循環流量３Ｎｍ３／ｈ、および引き抜き量（後段排ガス処理設備へ送られる量）１．５〜２Ｎｍ３／ｈとして窒素ガスを循環させ、排ガス処理を行った。 Next, after the heat treatment, nitrogen gas was circulated at a circulation flow rate of 3 Nm 3 / h and an extraction amount (amount sent to the subsequent exhaust gas treatment facility) of 1.5 to 2 Nm 3 / h to perform exhaust gas treatment.
そして、処理後の爆破残渣を電気炉から取り出して、そこに含まれる各化学剤成分の濃度を、ダストのサンプリング及び分析（抽出―（誘導体化）―ＧＣ/ＭＳ）することによって測定した。その結果を下記表１に示す。 And the blast residue after a process was taken out from the electric furnace, and the density | concentration of each chemical agent component contained there was measured by sampling and analyzing dust (extraction- (derivatization) -GC / MS). The results are shown in Table 1 below.
１ 加熱炉
２１ ガス冷却器
２２ コールドトラップ
２３ ラインヒータ
２４ バグフィルタ
３ 循環ブロワ
４ 排ガスコンプレッサ
５ ガス貯留タンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating furnace 21 Gas cooler 22 Cold trap 23 Line heater 24 Bag filter 3 Circulating blower 4 Exhaust gas compressor 5 Gas storage tank
Claims (10)
前記加熱炉からの排ガスを処理するガス処理装置とを備える、化学兵器を爆破で処理した後の残渣に残留している化学兵器用化学剤の無害化装置。 A heating furnace in which the atmosphere is controlled to an oxygen concentration of 5% or less by an inert gas and the heat treatment temperature is 550 to 600 ° C .;
An apparatus for detoxifying a chemical agent for chemical weapons remaining in a residue after treating a chemical weapon by blasting, comprising a gas treatment device for treating exhaust gas from the heating furnace.
前記加熱炉からの排ガスを処理することを特徴とする、化学兵器を爆破で処理した後の残渣に残留している化学兵器用化学剤を無害化する方法。 In the heating furnace, the atmosphere is controlled to 5% or less with an inert gas, and heat treatment is performed at a temperature of 550 to 600 ° C.
A method for detoxifying a chemical agent for chemical weapons remaining in a residue after treating a chemical weapon by blasting , characterized by treating exhaust gas from the heating furnace.
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