JPH0521609B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ごみ燃焼排ガス中の有害ガス除去方
法に関するものである。

［従来の技術］ ごみ燃焼排ガス中には、ごみ中の窒素、硫黄及
び塩素に起因する窒素酸化物、硫黄酸化物、塩化
水素及びダイオキシン類等の有機塩素化合物など
の有害ガスが含まれている。これらの内、現在我
が国で規制されている前３者の含有濃度は、窒素
酸化物80〜200ppm、硫黄酸化物30〜120ppm、塩
化水素300〜1200ppm程度であるが、二次公害の
発生防止、国民の健康保護及び生活環境保全等の
観点から、これら有害ガスに対して除去対策が施
されている。そして、処理基準値が厳しくなるに
従つて、具体的な対応プロセスが複雑になり、運
転管理の繁雑化及び維持管理費の増大化につなが
つている。

また、ダイオキシン類等の有機塩素化合物につ
いては、現在我が国では規制されていないもの
の、その有害性が問題となつている。しかし、現
状では、何等処理対策が施されていないのが実状
である。

上記有害ガス中のダイオキシン等の有機塩素化
合物を除く、窒素化合物、硫黄化合物及び塩化水
素の除去方式として、現在一般的に行なわれてい
るものに、湿式と半乾式がある。

湿式のプロセスを第３図に示す。

１ ごみ焼却炉１から出た750〜950℃の高温排ガ
スをボイラ２で250〜350℃程度までに冷却す
る。

２ 排ガス中のばいじんを集塵器３で除去する。

３ NH₃ガスを吹き込み、窒素酸化物還元触媒
塔４に導入し、次式に代表される反応式に従つ
て、窒素酸化物を還元除去する。

4NO＋4NH₃＋O₂→4N₂＋6H₂Ｏ ４ 塩化水素・硫黄酸化物除去塔５において、大
量の水を用い排ガスを洗浄（洗煙）する。この
時、洗浄水を中性に保つため、水酸化ナトリウ
ムに代表されるアルカリ剤を投入する。この時
の反応は、次の通りである。

HC＋NaOH→NaC＋H₂Ｏ SO₂＋2NaOH＋１／2O₂ →Na₂SO₄＋H₂Ｏ 上式により生成した塩類は、洗浄液の一部と
共に抜き出し、清水希釈後、凝集沈澱、過及
び生物処理等のプロセスを経て処理される。

５ 有害成分が除去された洗浄後のガスは、100
℃以下の状態であるため、ａ）ダクト、煙突の
露点腐蝕防止、ｂ）煙突頂部からの水滴落下防
止、ｃ）拡散効果の向上、ｄ）煙突からの水蒸
気白煙発生の防止等の目的で、再加熱器６によ
り120〜180℃程度まで昇温した後、煙突７より
大気拡散させる。

次に、半乾式のプロセスを第４図に示す。

１ ごみ焼却炉１から出た750〜950℃の高温排ガ
スをボイラ２で250〜350℃程度まで冷却する。

２ 塩化水素・硫黄酸化物除去塔８の塔頂部より
アルカリ剤としてCa（OH）₂スラリーを吹き込
み、微細状態に噴霧し、塔内に拡散させ、次式
に代表される反応式に従つて、塩化水素及び硫
黄酸化物を中和除去する。

2HC＋2Ca（OH）₂ →CaC₂・Ca（OH）₂・H₂Ｏ＋H₂Ｏ SO₂＋Ca（OH）₂＋１／2O₂ →CaSO₄＋2H₂Ｏ ３ 集塵器３により、上式に従つて生成した固体
状生成物の塩を除去、回収する。

４ NH₃ガスを吹き込み、窒素酸化物還元触媒
塔４に導入し、次式に代表される反応式に従つ
て、窒素酸化物を還元除去する。

4NO＋4NH₃＋O₂→4N₂＋6H₂Ｏ ５ 処理後のガスを煙突７より大気拡散させる。

また、ごみ焼却炉からの排ガスではないが、燃
料油、石炭等を燃料とする火力発電所の燃焼排ガ
ス中の亜硫酸ガス、窒素酸化物等の有害ガスを対
象とし、これら有害ガスに活性化線を照射するこ
とにより活性化し、解離又は無害化することが、
例えば特開昭48−17471号公報に開示されている。

［解決しようとする課題］ 上記の第３図に示す湿式の場合及び第４図に示
す半乾式の場合に共通する問題点として、次のよ
うなものがある。

１ 窒素酸化物還元触媒塔４における触媒層の目
詰り防止のため、ガス温度を250℃程度以上に
しなければならず、ボイラ回収熱量に制約を受
ける。目詰りの原因は、酸性硫安（NH₄
HSO₄）の生成によるもので、操業の不安定に
つながる。

２ 使用触媒が高価であり、且つ定期的な交換又
は再生が必要となり、維持管理が煩雑である。

３ 目詰り防止構造等にするため、触媒層の装置
容器が大きなものとなる。

４ ガス温度が250℃程度と高温であるため、集
塵器３の装置容積が大きくなる。

５ 余剰NH₃と塩化水素より生ずる塩化アンモ
ニウムは、白煙として目視される場合が多く、
周辺住民より苦情を受ける原因となる。

６ 「劇物」扱いとなるNH₃を取り扱う必要が
ある。

また、第３図に示す湿式特有の問題として、
次のような問題がある。

７ 塩化水素・硫黄酸化物除去塔５におけるガス
洗浄用の補給水として、ごみ1t当り0.7m³程度
の多量のものが必要となる。

８ 洗浄液は、海水の３〜５倍の塩濃度を有する
ため、直接排水処理ができず、ごみ1t当り0.6
m³程度の希釈水が必要となる。

９ 煩雑な排水処理設備が必要となる。

10 洗浄後のガス温度が低いことに起因する前記
の問題点を解消するための再加熱器６で、ごみ
1t当り25万Kca程度の膨大な熱量を必要とす
る。

次に、特開昭48−174721号に開示されている技
術は、燃料油及び石炭等の燃焼ガス中の有害ガス
成分、例えば亜硫酸ガス及び窒素酸化物の除去を
目的とするものであり、上記の有害ガスに対し
て、比率で10倍程度の多量の塩化水素を含むごみ
燃焼排ガスに対しては前例がなく、有効に機能す
るか否かについて問題があると考えられている。

本発明は上記のような実状に鑑みてなされたも
のであり、処理設備の省スペース、所要動力の低
減化、容易な運転管理及び二次公害の発生防止等
が達成できるごみ燃焼排ガス中の有害ガス除去方
法を提供することを課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のごみ燃焼排ガス中の有害ガス除去方法
は、塩化水素等の有害ガスを含むごみ燃焼排ガス
を反応器に導いた後に、この反応器内にアルカリ
性物質を噴霧すると同時に、電子線等の放射線を
照射して、反応により生じた塩を回収することを
特徴とするものである。

また、アルカリ性物質として消石灰スラリーを
用い、上記排ガス中の塩化水素を活性化するこ
と、上記排ガス中の窒素酸化物を硝酸まで酸化す
ること及び上記排ガス中の硫黄酸化物を硫酸まで
酸化すること等を促進させ、且つ上記の活性化し
た塩化水素、硝酸及び硫酸を上記アルカリ性スラ
リーで同時に中和し、更にこの中和により生じた
塩を回収することを特徴とするものである。

更に、有害ガスを含むごみ燃焼排ガスを反応器
に導いた後に、この反応器内に水分あるいはアル
カリ性スラリーを噴霧し、排ガス温度を下げると
同時に、電子線等の放射線を照射し、上記排ガス
中のダイオキシン類等の有機塩素化合物を分解、
無害化することを特徴とするものである。

［作用］ 本発明に係るごみ燃焼排ガス中の有害ガス除去
方法は、以下に述べる特徴的な手段で、単一プロ
セスにおいて同時的な作用により、有害ガス成分
を無害化するものである。

１ 作用１ 排ガス中の有害成分のうち酸性状態下で存在す
る塩化水素、硫黄酸化物等に対し、アルカリ性物
質として消石灰スラリー等を噴霧、接触させれ
ば、以下の中和反応が起こり、固体状生成物が生
じる。

主反応；2HC＋2Ca（OH）₂ →CaC₂・Ca（OH）₂・H₂Ｏ＋H₂Ｏ 副反応；SO₂＋Ca（OH）₂＋１／2O₂ →CaSO₄＋2H₂Ｏ 又、同時に次に説明する作用２に示したラジカ
ルにより、複雑な反応経路で、上記反応が助長さ
れ、結果的に放射線照射によりHC、SO₂の除
去率が増大するものと考えられる。

２ 作用２ 上記作用１が進行する近傍に電子線等の放射線
を照射すると、排ガス中の水と酸素の共存下にお
いて、Ｃラジカル、Ｏ原子、OHラジカル及び
HO₂ラジカルが発生し、以下の酸化反応が起こ
り、未反応塩化水素、硫黄酸化物及び窒素酸化物
は、それぞれ一酸化塩素、硫酸及び硝酸まで酸化
されるものと考えられる。

塩化水素の反応 HC →Ｈ＋Ｃ Ｃ＋O₃ →ＣＯ＋O₂ Ｃ＋Ｏ →ＣＯ 硫黄酸化物の反応 SO₂＋Ｏ→SO₃H₂O ―――――→ H₂SO₄ SO₂＋OHO₂，H₂O ―――――――→ H₂SO₄ SO₂＋HO₂→HSO₄H₂O ―――――→ H₂SO₄ 窒素酸化物の反応 NO＋Ｏ →NO₂ NO＋OH →HNO₂ NO＋HO₂ →NO₂＋OH 2HNO₂ →NO＋NO₂＋H₂Ｏ NO₂＋OH →HNO₃ ３ 作用３ 上記作用２の酸化反応が進行すると同時に、以
下の中和反応が起こり、固体状生成物がの塩が生
じる。

2CＯ＋2Ca（OH）₂ →CaC₂・Ca（OH）₂・H₂Ｏ＋３／2O₂ H₂SO₄＋Ca（OH）₂ →CaSO₄＋2H₂Ｏ 2HNO₃＋Ca（OH）₂ →Ca（NO₃）₂＋2H₂Ｏ 以上に代表される３種の作用が同時的に進行す
ることにより、有害ガス成分は無害化処理され、
固体状生成物が回収される。

次に、排ガス中のダイオキシン類等の有機塩素
化合物は、比較的高温部（300℃程度以上）で発
生すると言われているため、排ガスを反応器に導
き、水分あるいはアルカリ性スラリーを噴霧し、
水の蒸発潜熱等によりガス温度を下げ、潜在的な
ダイオキシン発生を抑制する。これと同時に、放
射線を照射することにより、OH，Ｈ等の化学的
に活性な成分が生成し、この成分が直接ダイオキ
シン類に作用して、単にベンゼン環から塩素原子
が離脱するのみならず、ベンゼン環を開環させ、
鎖状の無害な安定体等に処理されるものと考えら
れる。

［実施例］ 以下、本発明の１実施例を第１図を用いて説明
する。

NO濃度100ppm程度、SO₂濃度100ppm程度、
HC濃度1000ppm程度を含有する合成模擬ごみ
燃焼排ガスを、150〜250℃とした後、有害ガス除
去塔１１に導入した。

有害ガス除去塔１１は、容積80程度を有し、
外部よりアルカリ剤として、Ca（OH）₂が噴霧装
置１２により微細状態で噴霧可能な構造となつて
おり、側面部から電子線等の放射線が例えば電子
加速器１３により照射できる構造を兼ね備えてい
る。

そして、2.8Nm³／Hr程度のガス量、水分30％
程度の定常状態下に対して、コツククロフト、ウ
オルトン型電子線加速器１３を用い、10〜30kGy
の吸収線量を与えた。

この時、有害ガス除去塔１１の内部では、多量
の塩化水素が存在するにも拘らず、上記の作用１
〜３が速やかに進行しており、中和反応により生
じた固体状態の塩を回収する集塵器３の後段で計
測したガス中の有害成分（濃度）除去率は、第２
図に示す結果となり、次に述べる効果が充分期待
できることがわかつた。

また、同様な装置及び条件でダイオキシン類を
含有するごみ燃焼排ガスに対して処理試験を実施
した結果、塩素原子数の変化即ち異性体への変化
が生じず、且つ有害な２，３，７，８−TCDDs
が減少し、無害化できる結果が得られた。

なお、本発明に係る放射線とは、放射線発生装
置、粒子加速器及び放射性同位体等からのＸ線、
電子線、粒子線、α線、β線、γ線及び紫外線等
を指し、必要吸収線量、その他の条件についても
本実施例に限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ごみ燃焼排ガ
ス中の有害ガス除去に関し、以下の効果が発揮で
きる。

１ 塩化水素、硫黄酸化物除去率の向上及び吸収
線量の増加に伴い窒素酸化物除去率も向上する
傾向がみられ、将来の規制強化にも充分対応可
能である。

２ １基の有害ガス除去塔により、排ガス中に含
有される塩化水素、硫黄酸化物、及び窒素酸化
物が同時に除去可能となり、また有機塩素化合
物の無害化が可能となるので、イ）省スペー
ス、ロ）排風機所要動力の低減及びハ）容易な
運転管理が達成できる。

３ 脱硝用還元触媒が不要となる。

４ ボイラ出口のガス温度を200℃前後にするこ
ともできるため、ボイラ回収熱量を増加させる
ことも可能となる。

５ 使用薬剤として極めて安価なCa（OH）₂のみ
で、有害ガス成分が全て除去可能である。

６ 集塵器入口ガス温度が低いため、集塵器が小
型、小容量のものとなる。

７ 「劇物」扱いとなるNH₃が不要となるため、
イ）酸性硫安による目詰り、及び腐食が進行し
ない、ロ）塩化アンモニウムが発生しないため
煙突からの白煙として目視される恐れがなくな
る。

８ 消石灰スラリー調整用のみに水を使用するた
め、その量が大幅に削減できる。

９ 反応生成物が常に乾燥状態の固体の塩で排出
されるため、ガス洗浄装置、希釈水及び繁雑な
排水処理が設備が一切不要となる。

10 集塵器からのガス温度は120℃程度であり、
洗浄後のガス温度が低いことに起因する問題点
を解消するための再加熱器６が不要となり、エ
ネルギーを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置を含
むフローチヤート、第２図は本発明での吸収線量
と有害ガスの除去率との関係を示す説明図、第３
図及び第４図は従来のそれぞれ異なるごみ燃焼排
ガス中の有害ガス除去方法の説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩化水素等の有害ガスを含むごみ燃焼排ガス
   を反応器に導いた後に、この反応器内にアルカリ
   性物質を噴霧すると同時に、電子線等の放射線を
   照射して、反応により生じた塩を回収することを
   特徴とするごみ燃焼排ガス中の有害ガス除去方
   法。 ２ アルカリ性物質として消石灰スラリーを用
   い、上記排ガス中の塩化水素を活性化すること、
   上記排ガス中の窒素酸化物を硝酸まで酸化するこ
   と及び上記排ガス中の硫黄酸化物を硫酸まで酸化
   すること等を促進させ、且つ上記の活性化した塩
   化水素、硝酸及び硫酸を上記アルカリ性スラリー
   で同時に中和し、更にこの中和により生じた塩を
   回収することを特徴とする請求項１記載の有害ガ
   ス除去方法。