JPH0674888B2 - ハロゲン化合物を含有するプロセスガスの処理 - Google Patents

ハロゲン化合物を含有するプロセスガスの処理

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JPH0674888B2
JPH0674888B2 JP2507176A JP50717690A JPH0674888B2 JP H0674888 B2 JPH0674888 B2 JP H0674888B2 JP 2507176 A JP2507176 A JP 2507176A JP 50717690 A JP50717690 A JP 50717690A JP H0674888 B2 JPH0674888 B2 JP H0674888B2
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は廃棄物、生物汚泥のような、及び金属濃縮物或
いは金属廃棄物のようなものも含む種々の物質（それら
の物質はハロゲン化炭化水素化合物を含有する）を高温
で処理する方法並びに燃焼過程の排気ガス中の、ダイオ
キシン及びフランのような環境に有害なポリハロゲン化
合物の量を最小限にするために前記処理の結果生じるプ
ロセスガスを冷却する方法に関する。
都市廃棄物の燃焼、生物汚泥の燃焼及び製錬過程によっ
て生じる、塩素含有の環境有害物質は、問題になってい
る。共平面性PCB、ポリ塩素化ダイオキシン及びポリ塩
素化フランのような猛毒性物質として類別されているポ
リ塩素化芳香族化合物は、都市廃棄物焼却施設において
も、生物汚泥用産業燃焼施設においても大量に生成され
ることが分かってきた。ダイオキシンは金属製錬所の煙
道ガスの中でも見つかっている。これらの塩素含有化合
物は人及び動物には猛毒である。例えば、これらの塩素
含有化合物は遺伝的損傷を引き起し、また明らかに癌を
も引き起こす。毒性化合物は、たいてい煙塵と結合して
環境に広がる。
燃焼温度が低ければ低い程かつ滞留時間が短ければ短い
程、それだけ大量の猛毒性物質が生じることが分かった
てた。500〜700℃での燃焼は、ポリ塩素化ダイオキシン
及びポリ塩素化フランの生成により特に好適であること
が立証された。このことにより、猛毒性物質を分解する
ためには、一層高い温度でかつ滞留時間を一層長くし
て、燃焼を行うべきであるという結論に達した。一方、
例えば、ダイオキシン及びフランが分解するような高温
で、煙道ガスを後燃焼すれば、比較的低い温度で廃棄物
を焼却することにより廃棄物は確実に破壊されることも
提案されている。
燃焼によるダイオキシンの生成に、重金属が非常に重要
であることが、最近分かってきた。重金属は触媒作用に
より、例えばダイオキシンを生成する。ダイオキシン
は、石炭、水及び酸素の存在下、適温で、例えば煙道ガ
ス中で、塩素化合物から合成され生成する。フライアッ
シュのダイオキシンの大部分は、熱交換器及び煙突の中
で、いわゆる「デノボ合成」により燃焼後においてのみ
生成されるが、それは、ダイオキシンの「デノボ合成」
は大部分が温度に依存しており、250〜400℃の温度がこ
の合成に特に適しているからであるということが立証さ
れた。できるだけ完全な燃焼で、高い燃焼温度で、かつ
長い滞留時間で、できるだけ少量の炭素を含有するフラ
イアッシュを生成する努力が拡われてきた。その努力に
よって、前記合成は防げるであろう。廃棄物から金属を
分離することによって、煙道ガス中のポリ塩素化芳香族
の量を減少させる試みも行われている。
米国特許第4,762,074号明細書には、ダイオキシンとフ
ランの毒素を破壊するために、少なくとも1200℃の高温
で酸素飽和空気を用いる方法による、毒性のダイオキシ
ン及びフランの前段階を含んだ、廃棄物の燃焼が提案さ
れている。非常に過剰の酸素を使用することにより、こ
れらの窒素酸化物の量を維持する試みも行われている。
これらの窒素酸化物の量は、高温で許容レベルにおいて
増加する。
スウェーデン特許第453 777号明細書には、900℃以下
の温度の気泡流動層反応器で、固形廃棄物を燃焼させる
方法が開示されている。その反応器では、二次空気を加
えてその反応器の壁を断熱することによって、煙道ガス
の温度は実流動層の上で、少なくとも950℃まで上昇す
る。煙道ガスの温度は、炭化水素とダイオキシンを分解
するのに必要な時間は、非冷却ダクトを通して煙道ガス
を導くことによって、950℃より高いレベルに維持され
る。そのガスに空気又は煙道ガスを送り込むことによっ
て、熱交換器により前にそのガスを冷却する。
米国特許第4,794,871号明細書には、２又は３の段階か
ら成る方法が開示されている。その方法では、先ず、少
なくとも500℃の温度の回転ドラム内で廃棄物を処理す
る。ついで、毒性物質を破壊するため、そのようにして
生成した固形廃棄物を少なくとも500℃、好ましくは500
〜1000℃の温度で処理する。両段階からの煙道ガスは一
緒に合わせて、そのガスの毒性物質を完全に破壊するよ
うな高い温度で燃焼させる。
スウェーデン特許出願第8406090−４号明細書には、環
境に有害で塩素化炭化水素を含有する廃棄物を、少なく
とも1200℃の温度で、化学量論以下の比で焼却する方法
が開示されている。その燃焼はプラズマ焼却と同じよう
に行う。その特許出願明細書によると、煙道ガスから塩
素を分離させるために、350〜700℃の温度に冷却した煙
道ガスを石灰と接触させることによって、毒性化合物の
新たな生成を防ぐ。塩素の分離は、好ましくは、石灰を
充填した垂直反応器を通して煙道ガスを導くことにって
行う。しかし低温では、塩素が石灰と結合するまでに、
ポリ塩素化芳香族（aromats）が速やかに生成する。従
って、この方法では望ましい結果は得られない。
米国特許第4,215,095号明細書は廃棄物、生物汚泥ある
いは金属酸化物濃縮物（これらはハロゲン化炭化水素化
合物を含んでいる）を高温で処理し、燃焼処理排出物中
のダイオキシン及びフランのような環境にとって有害な
生成プロセスガスの量を最少限にするために冷却する方
法を開示している。排ガスは急冷域に導入され、塩素水
溶液を噴霧して冷却される。これは排出ガスの非常に変
わった方法である。
本発明の目的は、廃棄物及び他の固形物質を処理又は燃
焼させる場合に、ポリハロゲン化炭化水素化合物の排出
を最小限にする簡易方法を提供することにある。
本発明の最も重要な目的は、燃焼過程からのプロセスガ
スの中で、ポリハロゲン化誘導体が新たに生成するのを
防止する方法を提供することにある。この方法は、ダイ
オキシン及びフランの排出を最小限にするのに寄与す
る。
本発明の更なる目的は、別々に後燃焼を行わないで、ダ
イオキシン及びフランの排出を最小限にする方法を提供
することにある。
本発明の１つの方法においては、 −処理すべき物を最初に、その物を燃焼し、その物に含
まれるポリハロゲン化化合物を分解するために830〜100
0℃の循環流動床ボイラーにおいて酸素含有ガスの存在
下で加熱あるいは燃焼し、 −そのようにし生じたプロセスガスを少なくとも300℃
／秒の冷却速度で250〜400℃の温度範囲に循環流動床反
応器中で冷却する。
本発明のもう１つの方法においては、 −処理すべきものを最初に、その物を燃焼し、その物に
存在するポリハロゲン化化合物を分解するために1000℃
を超える温度で通常の燃焼室において酸素含有ガスの存
在下で加熱あるいは燃焼し、 −そのようにして生じたプロセスガスを少なくとも300
℃／秒の冷却速度で250〜400℃の温度に範囲に循環流動
床反応器中で冷却する。
処理すべき物を最初に、その物に含まれることのあるし
かも環境に有害なハロゲン化炭化水素化合物が分解する
ように加熱する。生じたプロセスガスを250〜400℃の温
度範囲に急冷し（その温度範囲はハロゲン化炭化水素を
新しく生成するのに適している、すなわちガスを250℃
より低い温度に冷却する）、それにより環境に有害な、
ポリ塩素化ビフェノール、ダイオキシン及びフランのよ
うな化合物が塩素含有化合物から合成されるのを避け
る。冷却速度は1000℃／秒を超えるのが好ましい。
本発明の１つの構成によると、830〜1000℃の循環流動
層反応器で、都市廃棄物又は産業生物汚泥をうまく燃焼
させ、そうすることにより、その廃棄物又は汚泥に含有
される前記猛毒性物質の大部分を分解させる。煙道ガス
を250℃より低い、好ましくは200℃より低い温度まで急
冷する。その冷却は循環流動層反応器で行う。その反応
器で、300℃／秒より速い、2000℃／秒よりもはるかに
速い冷却を行う。このようにして、実際には煙道ガス
を、250℃より低い温度まで一気に冷却する。冷えばダ
イオキシンが合成するのに好ましい250〜600℃の温度レ
ベルより低い温度まで急冷することにより、ポリハロゲ
ン化芳香族化合物の生成量は最小になる。煙道ガスから
前記化合物を除去するために、煙道ガスに含有される塩
素、フッ素（fluor）あるいはイオウの化合物と反応す
るか、又はこれらの化合物を吸収するような物質を循環
流動層の塊の中に添加することは可能である。それと同
時に、Hg,As,Zn,Cd,Pb,Sn及びそれらの化合物のよう
な、低温で溶解し蒸着して煙道ガスに含有される重金属
のかなりの部分は、冷却反応器内で前記循環塊に該重金
属を濃縮させることによって、分離することができる。
有害又は回収可能な物質を排出するために、冷却反応器
の循環から連続的又は間欠的に、粒子を除去することが
できる。それに対応して、粒子の循環塊を維持するため
に、新たな粒子を添加する。
本発明の第２構成によると、例えば、環境に有害な無分
別廃棄物を火格子炉で燃焼させ、さして、その結果生じ
るプロセスガスを、有害な塩素化炭化水素を分解するた
めに、先ず1000℃より高い温度で少なくとも１〜２秒間
加熱する燃焼過程においては、その後、250〜400℃を臨
界温度範囲における冷却速度が300℃／秒より速い、好
ましくは1000℃／秒より速くなるように、プロセスガス
を冷却することができる。煙道ガスを、炉の温度から25
0℃より低い温度まで急冷するか、或いは先ず臨界温度
付近まで該ガスを冷却させるように徐冷し、その後臨界
温度範囲に急冷することができる。
煙道ガスの急冷を循環流動層反応器で行う。その流動層
反応器内に煙道ガスを入れる前に、通常の熱回収用廃熱
ボイラーで、煙道ガスを400〜600℃まで冷却することが
できる。煙道ガスの不純物を結合させるために、急冷が
行なれる流動層反応器に石灰又は他の試薬を添加するこ
とができる。
そのガスの予備冷却は、前記炉の次に配置する別の循環
流動層反応器で行うこともできる。この第１流動層反応
器では、最終冷却反応器内より高い温度で、ガスに含有
されるイオウを減少させることができる。
第１流動層反応器内の適切な温度で重金属を分離するた
めに、重金属を含有するガスの冷却を調整することがで
きる。この場合、第２冷却反応器でイオウを分離する。
このようにして、重金属もイオウも別々に回収する。
本発明によると、煙道ガスは200℃以下の温度、例えば1
80℃までうまく冷却されるので、最終清浄のため、その
ガスをバッグフィルターに通すことができる。
更に、概略図を参照しながら、例によって本発明を以下
に説明する。
第１図は、本発明の方法を実施するための装置の説明図
であり、 第２図は、本発明の方法を実施するための第２装置の説
明図である。
第１図は、廃棄物を燃焼させるための第１循環流動層反
応器１及びその後に煙道ガスを急冷するために配置した
第２循環流動層反応器２から成る装置を説明する。第１
流動層反応器は、その反応器内に冷却空気を入れるため
にその底部に配置した、底板４を有する燃焼室３から成
る。燃焼室の壁の中に配置した部材５によって、廃棄物
を燃焼室内に送り込む。燃焼室から熱を回収するため
に、燃焼室上部の壁は板状溶接壁とすことができる。熱
回収のために、燃焼室に伝熱手段６を取り付けることが
できる。
開口部７を通してサイクロンセパレータ８内に、煙道ガ
スを導く。サイクロンセパレータ８において、固形部を
煙道ガスから分離する。ダクト９を通して燃焼室下部内
に粒子を戻す。流動空気によって、上向きの激しいガス
流が燃焼室内に維持され、層の物質部分、すなわち循環
流動層塊は、流動層から燃焼室上部まで、更には開口部
７を通って粒子セパレータ内までの流れに乗る。固形物
質の大部分は、粒子セパレータから燃焼室下部内に戻
る。循環塊によって、温度は均等化し循環系全体はほと
んど変化しない。
循環塊よって稼働する反応器で、反応器内に送り込んだ
廃棄物を、層の大量物質と直ちに混合すると、たちまち
反応器内の平均温度に到達し、実質的にその温度を低下
させない。循環流動層反応器において、燃焼過程は循環
系全体にわたって続く。それによって、燃焼のための長
期滞留時間が与えられる。従って、高温によって完全燃
焼を確保しなければならない、例えば火格子炉の中よ
り、低い温度の反応器で、廃棄物を焼却しても差しつか
えないのである。
サイクロンセパレータから、混合室10及び粒子セパレー
タ11から成る第２循環流動層反応器まで、熱煙道ガスを
導く。混合室下部にガス入口12を備える。熱ガスはその
ガス入口を通り、反応器内のガスを流動させるのにも役
立ちながら、混合室内に流れ込む。混合室には戻りダク
ト13をも備える。その戻りダクトを通して、冷却固形粒
子を混合室内に導く。煙道ガスが、冷粒子によって、そ
の冷粒子の量の多さのために含塩素化合物の臨界合成温
度以下の温度まで急冷される過程まで、冷粒子を混合室
内に導く。
混合室上部の拡張部は、冷却部14として役立つ。冷却部
14で、ガスから固形粒子を分離する前に、ガス及び固形
粒子を一緒に冷却する。粒子セパレータの次に配置した
分離粒子冷却器15で、その粒子をうまく冷却することも
できる。反応器からダクト16を通して、煙道ガスを排出
する。
混合室は冷却構造とすることができる。そうすることに
より、熱は混合室内で既に回収される。ガスを混合室内
で既に十分冷却するならば、伝熱表面の広さを減少させ
得るか、或いは多分、完全に省略することができる。こ
の場合、冷却部14の目的は、ガスの流速を増大させこと
及びガスを粒子セパレータへ導くことだけである。
第２図は、廃棄物焼却炉17の次に配置した、煙道ガス冷
却用循環流動層反応器２を説明する。入口19を通して炉
の燃焼室18内に廃棄物を入れる。廃棄物は、火格子20に
沿って燃焼室下部へ流れ、その中で燃焼する。火格子を
通して燃焼室内に空気を供給する。煙道ガスは、上向き
に煙路シャフト21に上がる。完全燃焼を確保し、環境に
有害な物質を分解するために、煙路シャフトの中に補助
バーナーを配置することができる。
本発明は前記の例に限定されないが、添付の請求の範囲
に記載の発明の範囲の範囲内で、本発明の種々の変形が
可能である。煙路シャフト上部に、冷却用流動層反応器
２を取り付ける。反応器２によって、250〜400℃の臨界
温度レベルを超えて煙道ガスを、そのレベル以下の温度
まで急冷することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェステルルンド，クルト フィンランド国エスエフ ― 00150 ヘ ルシンキ，テターンカツ 34 ディー デ ィー ３ (56)参考文献 特開 昭55−140024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−236513（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ハロゲン化炭化水素化合物を含む、廃棄
    物、生物汚泥又は金属酸化物濃縮物のような種々の物質
    を高温で処理し、生じたプロセスガスを燃焼プロセスの
    排出物に存在する環境に有害な、ダイオキシン及びフラ
    ンのようなポリハロゲン化化合物の量を最小限にするた
    めに冷却する方法において、‐処理すべき物質を最初
    に、830〜1000℃の温度の循環流動床ボイラーにて、酸
    素含有ガスの存在下で加熱又は燃焼し、 ‐このようにして生じたプロセスガスを、循環流動床反
    応器において少なくとも毎秒300℃で250〜400℃の温度
    範囲に冷却する 上記方法。
  2. 【請求項２】ハロゲン化炭化水素化合物を含む、廃棄
    物、生物汚泥又は金属酸化物濃縮物のような種々の物質
    を高温で処理し、生じたプロセスガスを燃焼プロセスの
    排出物に存在する環境に有害な、ダイオキシン及びフラ
    ンのようなポリハロゲン化化合物の量を最小限にするた
    めに冷却する方法において、‐処理すべき物質を最初
    に、その物質を燃焼してその物質に存在するポリハロゲ
    ン化化合物を分解するために、通常の燃焼室にて、酸素
    含有ガスの存在下に、1000℃を越える温度で加熱又は燃
    焼し、 ‐このようにして生じたプロセスガスを、循環流動床反
    応器において少なくとも毎秒300℃で250〜400℃の温度
    範囲に冷却する 上記方法。
  3. 【請求項３】熱移動手段で冷却した大量の循環流動床粒
    子を、循環流動床反応器中のプロセスガスと混合し、そ
    の後、冷却したプロセスガスから該循環流動床粒子を分
    離し、次いで該循環流動床反応器に戻す、請求項１又は
    ２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記循環流動床粒子を、前記熱移動手段で
    冷却し、次いで前記プロセスガスから該循環流動床粒子
    を分離する、請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記プロセスガスから前記循環流動床粒子
    を分離した後、熱交換器で該循環流動床粒子を冷却す
    る、請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記プロセスガスを先ず廃熱ボイラーで冷
    却して該ガス温度を400℃より高く保持し、次いで前記
    循環流動床反応器で該プロセスガスを250〜400℃の臨界
    温度範囲に急冷する、請求項１又は２に記載の方法。
JP2507176A 1989-05-18 1990-05-16 ハロゲン化合物を含有するプロセスガスの処理 Expired - Lifetime JPH0674888B2 (ja)

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FI892381A FI83290C (fi) 1989-05-18 1989-05-18 Behandling av klorhaltiga material.
FI892381 1989-05-18
FI893225 1989-07-03
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PCT/FI1990/000134 WO1990014559A1 (en) 1989-05-18 1990-05-16 Treatment of process gases containing halogenous compounds

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EP (1) EP0472567B1 (ja)
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