JPH10235150A - 排ガス処理方法と排ガス処理反応塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼却炉で塩素成分を含んだ廃棄物や汚泥を焼
却処理すると、塩素ガスや塩化水素ガス等の塩素系ガス
が発生する。この排ガスを消石灰等のアルカリ土類金属
水酸物スラリーと反応させて処理されているが、塩素系
ガスの効果的な処理はできず、そのまま、大気中に放出
すると環境汚染の問題が発生する。 【解決手段】 反応塔１に粉体噴霧装置４を設け、この
粉体噴霧装置から炭酸系のアルカリ物質を主成分とした
脱塩素剤を噴霧して排ガスと反応させ、無害な塩化物を
生成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭焼成炉、廃棄
物（ゴミ等）焼却炉、脱水汚泥焼却炉、その他の焼却炉
等から排出される塩素ガス、塩化水素ガス等の塩素系ガ
スを含んだ排気ガスを処理する排ガス処理方法およびこ
れに使用される排ガス処理反応塔に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ゴミ等の廃棄物は年々その量が増大
し、その処理が問題となっている。都市ゴミは一般に、
一般家庭とかオフィス等から廃棄物として排出され、可
燃性のものが主となっている。この可燃性の廃棄物の中
には、近年多様な化学物質、例えば塩化ビニル樹脂を多
く含んだプラスチックやオフィスで使用される紙の塩素
系漂白剤のように多量の塩化物，塩素化合物等の塩素成
分を含んだ物質が混入している。これらの廃棄物を焼却
処理し、かつ有効な利用を図ろうとする技術は、各産業
分野で進められている。しかし、廃棄物等を焼却すると
塩素ガス、塩化水素ガス等の有害な塩素系ガスが発生
し、環境汚染や塩素系ガスによる焼却施設の劣化等の問
題が発生する。

【０００３】これを処理するためには排ガスを消石灰等
のアルカリ土類金属酸化物と反応させて、塩化水素を塩
化カルシウムとして回収することが行われている（例え
ば、特開平８−２５７３４５号公報）。

【０００４】図２はこの従来の処理方法を説明するため
の排ガス処理フローシートで、焼却炉１０で発生した酸
性ガスを含んだ高温（７００℃〜８００℃）の排ガスを
乾式の反応塔２０に導入し、スラリー噴霧装置３０から
消石灰等のアルカリ土類金属化合物の微粒子を水に分散
させたスラリーを反応塔２０内で噴霧し、導入した排ガ
スと反応させてガス中の塩化水素を塩化カルシウムとし
て回収する。４０は集塵装置で反応により生成した反応
物を回収する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来のガス処理
方法では、反応塔の排ガス導入口から導入される排ガス
は、７００〜８００℃と高温であり、噴霧装置から噴霧
される消石灰のスラリー中の水分は瞬時に蒸発してしま
い、粉体の表面はすぐ乾燥してしまう。

【０００６】このため、消石灰と排ガス中の塩素系ガス
を含んだ酸性ガスとの反応が固体と気体との反応とな
り、反応が低下して、酸性ガスを効果的に処理しないま
ま、大気中に放出してしまうという問題があった。

【０００７】この問題を解決するために、スラリー中の
水分を増加することが考えられるが、粒子の分布が不均
一となってあまり効果が期待できなかった。

【０００８】また、消石灰を噴霧した後の反応物は、水
溶解しにくいので、後処理が大変である。また、焼却処
理時に発生したガスを、例えばフィルタ等で吸着処理す
る脱塩素処理も行われているが、完全に塩素ガスを除去
することは難しい状況である。

【０００９】しかも、近年一層の環境対策の強化が求め
られており、特にダイオキシンの発生原因となる有害な
塩素系ガスの除去又は塩素系ガスの発生防止の技術の早
急な確立が望まれている。

【００１０】以上の点に鑑み、本発明は有害な塩素系ガ
スを生成しない排ガス処理方法および排ガス処理反応塔
を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の発明者らは、種
々実験調査の結果、塩化物および塩素化合物等の塩素成
分を多量に含む被処理物を熱的処理して発生した有害な
塩素系ガスを脱塩素処理する場合、塩素系ガス（塩化水
素ガス，塩素ガス）と反応する炭酸系のアルカリ物質を
脱塩素剤として加えて処理することにより、互いに反応
し、有害な塩素系ガスが無害な塩化物に置換生成される
ことを見い出した。

【００１２】本発明はこの知見に基づいてなされたもの
で、廃棄物等の被処理物を加熱処理する際に発生するガ
スを反応塔に導入し、この反応塔内に炭酸系のアルカリ
物質を主成分とした粉体状の脱塩素剤を噴霧してガス中
の塩素系ガスと反応させ、有害な塩素系ガスを無害な塩
化物に置換生成するようにする。

【００１３】加熱処理する被処理物は、塩化物，塩素化
合物等の塩素成分を含有する廃棄物（固形物）、汚泥、
その他の被処理物、排ガス等のいずれでもよい。

【００１４】また、反応塔内に噴霧する脱塩素剤として
は、 （１）炭酸系のアルカリ物質の単体、２種類以上の単
体、２種類以上の単体の混合物から選択して使用するこ
とで、塩素系ガスと反応して無害な塩化物に置換生成さ
れる。

【００１５】（２）炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリ
ウム、天然ソーダ、から選択した単体、２種類以上の単
体、２種類以上の単体の混合物が該当し、何れの物質に
おいても同様な効果が得られ、価格などを参照して適宜
選択して使用する。

【００１６】また、脱塩素剤は、粉末，顆粒のいずれか
でもよく、使用に際しては、これらのいずれか、又はこ
れらを組み合わせて使用する。

【００１７】反応塔内で脱塩素剤を噴霧させる手段は、
反応塔の上部から排ガスを導入するようにし、その下側
に１段又は複数段の粉体噴霧装置を設ける。また、情況
によって粉体噴霧装置の上段に水噴霧装置を併設する。

【００１８】以上のように加熱処理して発生した高温の
排ガスに脱塩素剤を噴霧すると、例えば、炭酸水素ナト
リウム（ＮａＨＣＯ₃）を添加した場合には、塩化水素
（ＨＣｌ）と反応して次のようになる。

【００１９】（ＮａＨＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＮａＣ
ｌ）＋（Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） このことから、ＮａとＣＯ成分があれば、塩素水素は、
ＮａＣｌと、水分（Ｈ₂Ｏ）と気体のＣＯ₂となり、ダイ
オキシンの原因の一因である塩化水素は生成されること
なく、排ガスの無害化が実現できる。

【００２０】従って、この反応塔で処理された排ガスは
無害化されているので、そのまま燃料として使用して
も、またそのまま大気中に放出しても大気汚染を引き起
こすことはない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の排ガス処理を説明するため
のフローシートで、１は加熱処理手段、２はこの加熱処
理手段１で加熱処理される被処理物を示す。この被処理
物２は塩素成分を含んだ廃棄物２ａ、脱水汚泥２ｂまた
はその他の被処理物２ｃのいずれでもよい。また、加熱
処理手段１は、燃焼加熱、ガス加熱、電気加熱、誘導加
熱、マイクロ波加熱等のいずれの加熱処理手段でもよ
い。

【００２２】３は乾式の反応塔で、加熱処理手段１から
排出された排ガスを反応塔の上部（頭部）から導入し
て、脱塩素剤と反応させ排ガス処理を行う。４は粉体噴
霧装置で、粉体状の脱塩素剤を噴霧する。この粉体噴霧
装置４は１段でも、または反応効果を高めるために上下
方向に数段設けてもよい。また排ガス温度を下げる必要
がある場合は、水を噴霧する水噴霧装置を粉体噴霧装置
の上段に併設する。

【００２３】５は排ガス貯蔵タンクで、例えば、排ガス
処理設備の無い焼却炉等で排出した排ガスを貯蔵し、反
応塔３に導入して脱塩素処理をする。６は反応物回収装
置で、反応炉３内で反応により生成された生成物を回収
する。

【００２４】噴霧する脱塩素剤としては、炭酸系のアル
カリ物質を主成分とした粉体状（粉末状，顆粒状又はこ
れらの混合物）のものを使用する。

【００２５】この炭酸系のアルカリ物質を主成分とした
脱塩素剤を塩素系ガスを含んだ高温の排ガスに噴霧して
排ガスと反応させると、炭酸系のアルカリ物質が排ガス
中の有害な塩素系ガスを無害な塩化物に置換生成され、
排ガス中には有害な塩素系ガス成分がなくなる。このこ
とは、次の実験調査により明らかになった。

【００２６】実験は、まず、塩素成分を多量に含有する
ポリ塩化ビニリデンを使用し、表１に示す試料を作り、
ポリ塩化ビニリデン４ｇに炭酸水素ナトリウム２０ｇを
添加した場合（実施例１）と、脱塩素剤を全く加えなか
った場合（比較例１）、脱塩素剤として消石灰２０ｇを
使用した場合（比較例２）について比較実験を行った。

【００２７】

【表１】

【００２８】実験の結果、表３で詳述するように、炭酸
水素ナトリウムを添加した場合は良好な結果が得られた
（実施例１）。

【００２９】そこで、次のような標準的な都市ゴミを模
擬した模擬ゴミを作成し、更に厳しい状況を作るために
ポリ塩化ビニリデンを加え、表２に示すようにその量を
変え、且つ、脱塩素剤の量も変えて実施例２，実施例
３，実施例４，実施例５の実用に向けた実験（追試）を
行った。また、併せて水分の影響も調べた。

【００３０】なお、脱塩素剤は、平均粒径１００μｍの
粉体を使用した。

【００３１】 ・模擬ゴミ ２０重量％・プラスチック（ＰＥ，ＰＰ，ＰＳ，ＰＶＤＣ） ５０重量％・紙（ティシュ、新聞、包装紙、箱、飲料パック） ２０重量％・布（ウエスなど） １０重量％・厨芥 を破砕したもの

【００３２】

【表２】

【００３３】実験は、排気管付きの密閉容器に試料を入
れ、電気炉にて加熱し、２５０℃から６００℃まで５０
℃間隔で各温度にて５分間保持し、昇温時，キープ時で
塩化水素ガス（ＨＣｌ）濃度（ｐｐｍ）を測定した。

【００３４】ガス濃度の測定は、ＪＩＳ−Ｋ０８０４に
規定されている検知管によって測定した。

【００３５】表３にこの測定結果を示す。塩化水素ガス
濃度は実験１０回における測定値で、実施例１〜実施例
５は最高値、比較例１〜比較例２は最低値を示す。

【００３６】なお“ＮＤ”は“検出されず”を表し、１
０回の実験でいずれも検出されなかったことを示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】実験は、まず、塩化物を多量に含んでいる
ポリ塩化ビニリデンのみを用いて予備実験を行った。そ
の結果を表３の比較例１に示す。

【００３９】次に、従来より知られている消石灰を脱塩
素剤として添加して実験した。その結果を比較例２に示
す。

【００４０】そこで、種々検討し熟考の結果、炭酸系の
アルカリ物質に着目し、炭酸水素ナトリウムを選定して
実験を行った。その結果を実施例１に示す。

【００４１】続いて、上記の標準的な都市ゴミを模擬し
た模擬ゴミを用い、且つポリ塩化ビニリデン，炭酸水素
ナトリウムの量を変化させて実験を行った。その結果を
実施例２，実施例３，実施例４に示す。

【００４２】更に、模擬ゴミに水分を加えて、水分の影
響を調べた。その結果を実施例５に示す。

【００４３】表３に示した結果から以下のように考察さ
れる。先ず塩素成分を多量に含有するポリ塩化ビニリデ
ンを被処理物とした場合、脱塩素剤を添加しない比較例
１では熱処理する各温度に渡って塩化水素ガスが多量に
発生している。この被処理物に従来の脱塩素剤である消
石灰を添加した比較例２では、比較例１と較べて塩化水
素ガスの発生がかなり抑制されているものの、まだ十分
であるとはいえない。

【００４４】これに対して上記被処理物に脱塩素剤とし
て炭酸水素ナトリウムを添加した実施例１は全温度範囲
に渡って塩化水素ガスが検出されず、きわめて良好な結
果が得られた。更に模擬ゴミにポリ塩化ビニリデンを加
えた被処理物に対して、脱塩素剤としての炭酸水素ナト
リウムの添加量を変化させた実施例２，３，４の何れの
場合も、全温度範囲に渡って塩化水素ガスが検出されな
かった。

【００４５】また、模擬ゴミに水分を加えた被処理物に
炭酸水素ナトリウムを添加した実施例５の場合には、温
度が４５０℃の昇温時とキープ時、及び温度が５００℃
の昇温時に僅かな塩化水素ガスの発生が見られたが、全
般的には水分が存在してもほとんど影響を受けず、脱塩
素剤として消石灰を用いた比較例１に較べても非常に良
好な結果が得られた。

【００４６】以上の実験調査によって、塩素系ガスと炭
酸系のアルカリ物質（特にナトリウム系）を反応させる
ことで有害な塩化水素（ＨＣｌ）が無害な塩化物（Ｎａ
Ｃｌ）に置換生成され、無害化処理ができることを見い
だした。

【００４７】このことによって、塩素系ガスを含んだ排
ガス中に塩素系ガスと反応する、炭酸系のアルカリ物質
を脱塩素剤として噴霧して処理すれば、排ガス中の塩化
水素と反応して無害な塩化物を生成して排ガスの無害化
が実現できることが判った。

【００４８】なお、６００℃以上の温度においても実験
を行い同様の効果が得られたが、高温になると設備が大
形となる等を考慮して最高温度は１０００℃が好まし
い。

【００４９】炭酸系のアルカリ物質、特に、ナトリウム
系が塩素系ガスと反応すると、ガスおよび残渣の無害化
が実現できる理由は、次のように有害な塩素系ガスを無
害な塩化物に置換生成されることによる。

【００５０】（１）炭酸水素ナトリウムの場合 炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）を添加した場合に
は、塩化水（ＨＣｌ）と反応して次のようになる。

【００５１】（ＮａＨＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＮａＣ
ｌ）＋（Ｈ₂０）＋（ＣＯ₂） 水分が存在した場合 （ＮａＨＣＯ₃）＋（Ｈ₂Ｏ）→（ＮａＯＨ）＋（Ｈ₂Ｃ
Ｏ₃） （ＮａＯＨ）＋（Ｈ₂ＣＯ₃）＋（ＨＣｌ）→（ＮａＣ
ｌ）＋（Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） となる。

【００５２】（２）炭酸ナトリウムの場合 炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）を添加した場合には、塩
化水素（ＨＣｌ）と反応して次のようになる。

【００５３】（Ｎａ₂ＣＯ₃）＋（２ＨＣｌ）→（２Ｎａ
Ｃｌ）＋（Ｈ₂Ｏ）＋（ＣＯ₂） （３）セキス炭酸ナトリウムの場合 化学式 Ｎａ₂ＣＯ₃・ＮａＨＣＯ₃・２Ｈ₂Ｏ で表さ
れ、前記（１），（２）と同様な反応をして、有害な塩
化水素（ＨＣｌ）を無害な塩化物（ＮａＣｌ）に置換生
成する。

【００５４】得られた残渣を分析したときろ、有害な塩
素系ガス成分は検出されず、無害な塩化物である塩化ナ
トリウム（ＮａＣｌ）が検出された。更に該残渣を１０
分間撹拌しながら水洗浄することにより、塩化ナトリウ
ムは水に溶解し、炭化物が残存するが、この炭化物中に
も塩素系ガス成分は検出されなかった。

【００５５】従って、塩素系ガスは、残渣の一部となる
ＮａＣｌと、水分（Ｈ₂Ｏ）と気体のＣＯ₂となり、ダイ
オキシンの原因の一因となる塩素系ガスを生成すること
はなく、排ガスおよび残渣の無害化が実現できる。

【００５６】このことから、脱塩素剤としては、上記と
同様の反応を示す次の物質が使用できる。

【００５７】（１）炭酸系のアルカリ物質の単体、２種
類以上の単体、２種類以上の単体の混合物から選択した
もの。

【００５８】（２）炭酸系のナトリウム物質 （３）炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セキス炭
酸ナトリウム、天然ソーダ、から選択した単体、２種類
以上の単体、２種類以上の単体の混合物から選択したも
の。

【００５９】なお、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣ
Ｏ₃）は、別称として、 （ａ）酸性炭酸ナトリウム （ｂ）重炭酸ナトリウム （ｃ）重炭酸ソーダ と称され、更には俗称として、重曹とも称されている。

【００６０】炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）は、別称と
して、炭酸ソーダ、単にソーダ、と称され、更には無水
塩は、ソーダ灰、十水塩は、洗濯ソーダ、結晶ソーダと
も称されている。

【００６１】セキス炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃・Ｎａ
ＨＣＯ₃・２Ｈ₂Ｏ）は、別称として、 （ａ）二炭酸一水ナトリウム （ｂ）三二炭酸水素ナトリウム （ｃ）ナトリウムセスキカーボネート と称され、天然にはトロナ（天然ソーダ）として産出す
る。

【００６２】一方、反応によりＮａＣｌが生成される
が、生成したＮａＣｌは無害な塩化物であり、このＮａ
Ｃｌは水などの溶液による洗浄処理により効果的に除去
でき、洗浄後には、再利用可能な炭化物質が残る。

【００６３】脱塩素剤の添加により新たな生成物ができ
るが、この生成物中には有害な塩素系ガス成分は存在せ
ず、無害な塩化物（ＮａＣｌ）が生成されるのみであ
る。この無害な塩化物は容易に水等の液体にて洗浄除去
できる。しかも、洗浄後の処理液は、有害な塩化物を含
有していないので、そのまま河川、海洋に放出できる。

【００６４】もちろん、他の有害物質を除去するための
手段をとることは任意である。

【００６５】

【発明の効果】以上のように本発明の排ガス処理方法お
よび反応塔によれば、排ガス中の有害な塩素系ガスは高
温において脱塩素剤と効果的に反応して無害な塩化物に
置換生成されるので、有害な塩素系ガス成分を含まない
無害化された排気ガスを得ることができる。

【００６６】また、現状の消石灰使用に比べて反応効率
が良く、しかも脱塩素剤を少量の使用で実現できる。

【００６７】従って、反応処理されたガスはそのまま大
気中に放出しても大気汚染防止法にも適合し、ダイオキ
シンの発生の恐れはない。

【００６８】脱塩素剤の添加により新たな生成物ができ
るが、この生成物中には有害な塩素系ガス成分は存在せ
ず、無害な塩化物（ＮａＣｌ）が生成れるのみである。
この無害な塩化物は容易に水等の溶液にて洗浄除去でき
る。しかも、洗浄後の処理液も無害化されているので、
そのまま河川、海洋に放出できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の処理フローシート。

【図２】従来の処理フローシート。

【符号の説明】

１…加熱処理手段 ２…被処理物 ３…反応塔 ４…粉体噴霧装置 ５…排ガス貯蔵タンク ６…反応物回収装置。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩素系ガスを含む高温の排ガスに炭酸系
   のアルカリ物質を主成分とした粉体状の脱塩素剤を噴霧
   して前記塩素系ガスと反応させ、排ガス中の有害な塩素
   系ガスを無害な塩化物に置換生成することにより排ガス
   を無害化するようにしたことを特徴とする排ガス処理方
   法。
2. 【請求項２】 脱塩素剤は、炭酸系のアルカリ物質の単
   体、２種類以上の単体、２種類以上の単体の混合物から
   選択することを特徴とする請求項１記載の排ガス処理方
   法。
3. 【請求項３】 脱塩素剤は、炭酸水素ナトリウム、炭酸
   ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、天然ソーダから選
   択した単体、２種類以上の単体、２種類以上の単体の混
   合物から選択することを特徴とする請求項１記載の排ガ
   ス処理方法。
4. 【請求項４】 脱塩素剤は、粉末、顆粒のいずれか、又
   はこれを混合したものであることを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれか１項に記載の排ガス処理方法。
5. 【請求項５】 塩素系ガスを含んだ排ガスを導入する反
   応塔内に、炭酸系のアルカリ物質を主成分とした粉体状
   の脱塩素剤を噴霧する粉体噴霧装置を１段又は複数段設
   けたことを特徴とする排ガス処理反応塔。
6. 【請求項６】 粉体噴霧装置と水を噴霧する水噴霧装置
   とを併設したことを特徴とする請求項５記載の排ガス処
   理反応塔。