JPH10296050A - ダイオキシン類の生成防止方法及び生成防止材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガス中におけるダイオキシンの生成を確実
に防止する。 【解決手段】 排ガス中に、ダイオキシン前駆体を吸着
する吸着材と、飛灰によるダイオキシン生成反応を抑制
する抑制剤とを添加する。 【効果】 吸着材でダイオキシン前駆体を吸着除去する
と共に、抑制剤が飛灰に付着して、吸着材で除去し得な
かったダイオキシン前駆体が飛灰の活性部位に到達する
のを防止する。この結果、飛灰によるダイオキシンの生
成が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば焼却炉にお
けるポリ塩化−ｐ−ジベンゾダイオキシン類（ＰＣＤ
Ｄ）及びポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣＤＦ）（以
下、これらを併せて「ダイオキシン」と称す。）等の有
機塩素化合物の発生を防止する方法及びそのための薬材
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び先行技術】ごみ焼却炉等の焼却炉にお
いては、燃焼中に、フェノール、ベンゼン、アセチレン
等の有機化合物、クロロフェノール、クロロベンゼン等
の塩素化芳香族化合物や塩素化アルキル化合物等のダイ
オキシン前駆体が発生する。これらのダイオキシン前駆
体は、飛灰が共存するとその触媒作用で例えば次式に示
すような反応によりダイオキシンとなり、排ガス中に存
在するようになる。

【０００３】

【化１】

【０００４】なお、このダイオキシン生成反応は、４０
０℃以上の高温下では起こり難く、２００〜４００℃付
近に温度が低下したところで起こる。

【０００５】即ち、Karasek (Science 237:754,1987)、
Stieglitz (Chemosphere 18: 1219,1989)、 Hutzinger
(Chemosphere 14:581、 1985)らの研究によれば、焼却炉
におけるダイオキシンの生成は、主に排ガス中に含まれ
るダイオキシン前駆体が飛灰の触媒作用によってダイオ
キシンに変換されることによるものであり、この反応の
最適温度は３００℃付近である。従って、クロロフェノ
ールやクロロベンゼン等のダイオキシン前駆体が、飛灰
粒子のダイオキシ生成触媒活性部位に吸着され、かつ、
２００〜４００℃の温度条件下に晒されると、飛灰の触
媒作用でダイオキシン前駆体が反応してダイオキシンが
生成すると考えられる。

【０００６】従来、排ガス中に含まれるこれらのダイオ
キシンを除去する方法として、集塵器手前の温度１２０
〜２００℃の燃焼排ガスラインに粉末状活性炭を吹き込
み、一旦排ガス処理系内で生成したダイオキシンを吸着
除去する方法が知られている。しかし、この方法では、
排ガス中のダイオキシン量は低減されるものの、ダイオ
キシンで汚染された飛灰が発生する上に、ダイオキシン
を吸着した廃活性炭の処理の問題があった。

【０００７】この問題を解決するものとして、本出願人
は、ダイオキシン前駆体を吸着する吸着材を焼却炉に注
入することによって、ダイオキシン前駆体を除去し、こ
れにより排ガスだけでなく飛灰中のダイオキシン濃度を
も低減する方法を先に特許出願した（特願平８−２８８
７７号。以下「先願」という。）。

【０００８】上記先願の方法によれば、吸着材の注入と
いう簡便な方法で、ダイオキシンに変化する前のダイオ
キシン前駆体を吸着することによってダイオキシンの生
成を防止することができ、しかも排ガス中のみならず飛
灰中のダイオキシン濃度をも低減することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、先願の方法で
は、ダイオキシン前駆体が吸着材に充分に吸着されずに
残留する場合があり、このダイオキシン前駆体が飛灰表
面でダイオキシンとなって排ガス及び飛灰中のダイオキ
シン濃度が充分に下がらない可能性があった。

【００１０】本発明は上記先願の不具合を解決し、排ガ
ス及び飛灰中のダイオキシン濃度をより一層確実に低減
することができる、ダイオキシン類の生成防止方法及び
生成防止材を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のダイオキシン類
の生成防止方法は、排ガス中のダイオキシン前駆体を吸
着する吸着材と、ダイオキシン生成反応を抑制する抑制
剤とを排ガス中に添加することを特徴とする。

【００１２】本発明のダイオキシン類の生成防止材は、
ダイオキシン前駆体を吸着する吸着材と、ダイオキシン
生成反応を抑制する抑制剤とを含むことを特徴とする。

【００１３】前述の如く、ダイオキシンは飛灰粒子のダ
イオキシンを生成する活性部位に吸着されたダイオキシ
ン前駆体から生成する。

【００１４】本発明では、吸着材でダイオキシン前駆体
を吸着除去すると共に、ダイオキシン生成反応抑制剤が
飛灰粒子に付着して、吸着材で除去し得なかったダイオ
キシン前駆体が飛灰粒子の活性部位に到達するのを防止
する。この結果、飛灰によるダイオキシンの生成が防止
される。

【００１５】なお、前述の如く、ダイオキシン前駆体か
らのダイオキシン生成反応は、４００℃以上の高温では
起こり難く、２００〜４００℃に温度が低下した場合に
起こり易くなる。従って、本発明において、吸着材は、
例えば、焼却炉から排出される排ガスの温度が、排ガス
処理工程中で４００℃未満となる前に添加し、ダイオキ
シン生成反応条件に晒される以前にダイオキシン前駆体
を予め吸着除去するようにするのが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１７】本発明において、ダイオキシン前駆体を吸
着する吸着材としては、多孔性吸着材が好ましく、例え
ば、コール炭、やしがら炭、樹脂炭、木質炭、又はピー
ト炭等の活性炭、火山灰、シリカゲル、シラス、クロモ
ソルブ（Ｃｈｒｏｍｏｓｏｒｂ、スペルコ社製）等のシ
リカ系物質、ゼオライト等の粘土鉱物、アパタイト、骨
炭、リン酸アンモニウムマグネシウム造粒物（ＭＡＰ）
等のリン酸化合物、サンゴ化石、炭酸カルシウム等の炭
酸系化合物等が挙げられる。これらの吸着材は１種を単
独で用いても２種以上を併用してもよい。これらの吸着
材のうち、特に、活性炭、シリカゲル、ＭＡＰ、サンゴ
化石、ゼオライト、アパタイト及び火山灰が好適であ
り、吸着材の平均粒子径はその取り扱い性及び吸着効率
等の面から数ｍｍ〜１０μｍ程度であることが好まし
い。

【００１８】これらの吸着材には、ダイオキシンの生成
抑制効果を一層高めるために、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｃａ
（ＯＨ）₂ 、ＮＨ₃ 等のアルカリ性物質の１種又は２種
以上を含浸させても良い。これらのアルカリ性物質は酸
性ガスやクロロフェノールの吸収をも促進する。

【００１９】本発明において、吸着材の注入量は、飛灰
に対して１〜２０重量％、特に２〜８重量％とするのが
好ましい。また、吸着材にアルカリ性物質を含浸させる
場合、その含浸量は吸着材に対して０．１〜１０重量
％、特に１〜６重量％とするのが好ましい。

【００２０】一方、飛灰表面におけるダイオキシン生成
反応を抑制する抑制剤としては、ケイ酸ナトリウム、ケ
イ酸カリウム等のケイ酸化合物、リン酸、ヘキサメタリ
ン酸等のリン酸，ポリリン酸化合物、シリコンポリマ
ー、クエン酸、マレイン酸、ＥＤＴＡ（エチレンジアミ
ン四酢酸）等のキレート剤、ローズベンガル、マラカイ
トグリーン等の水溶性色素、尿素、重炭酸アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等の
アンモニウム化合物、アミン化合物、アルカリ金属水酸
化物等が挙げられ、これらは１種を単独で使用しても２
種以上を併用しても良い。これらの抑制剤はそれ自身お
よび／あるいはその分解生成物が飛灰粒子に吸着した
り、飛灰表面に皮膜を形成したりして、飛灰によるダイ
オキシン生成を阻止するものと考えられる。

【００２１】これらのうち特に好ましい抑制剤は、ケイ
酸カリウム、ケイ酸ナトリウム等のケイ酸化合物、トリ
エタノールアミン等のアミン化合物、ＮａＯＨ、ＫＯＨ
等の金属水酸化物、尿素等であり、このような抑制剤は
飛灰表面に対してムラなく均一に効率的に付着させるた
めに０．５〜５重量％程度の濃度の水溶液として噴霧す
るのが好ましい。

【００２２】本発明において、このような抑制剤の注入
量は飛灰に対する抑制剤の付着量が０．１〜１０重量
％、特に０．５〜３重量％となるような量とするのが好
ましい。

【００２３】本発明において、吸着材及び抑制剤は、予
め混合して用いても良く、別々に注入しても良い。予め
混合する場合は、吸着材と抑制剤溶液のスラリーとして
も良いが、ノズルの閉塞を防ぐため、抑制剤を吸着材に
含浸させてもよい。但し、アルカリ含浸吸着材の場合に
は、抑制剤としてのアルカリは別々に注入する。この場
合、吸着材上から揮発した抑制剤が、飛灰粒子に吸着す
ると考えられる。また、別々に注入する場合、同一の注
入点に注入しても良く、異なる注入点に注入しても良
い。

【００２４】好ましくは、抑制剤が先に作用するよう
に、排ガスが発生する焼却炉の炉本体から集塵装置に到
る煙道の上流側に注入し、吸着材をそれよりも下流側に
注入するのが好ましい。

【００２５】ところで、前述の如く、ダイオキシン前駆
体からのダイオキシン生成反応は、２００〜４００℃の
温度で起こり易く、４００℃以上の高温では起こり難
い。従って、吸着材は、排ガスの温度がこのダイオキシ
ン生成温度領域に下がる地点よりも上流側の煙道に注入
するのが好ましい。特に好ましい注入点は排ガス温度が
２００〜８００℃、とりわけ４００〜６００℃の地点で
ある。

【００２６】なお、吸着材の効果を高めるために、吸着
材の注入地点は複数箇所とするのが好ましい。注入した
吸着材は除塵器で排ガスから分離される。

【００２７】一方、抑制剤はこのような吸着材の注入地
点よりも上流側の、排ガス温度が５００〜８００℃の地
点で注入するのが好ましい。このように上流側で抑制剤
を注入することにより、吸着材の注入に先立ち、抑制剤
により、飛灰を、ダイオキシン前駆体の吸着に対して不
活性な飛灰に十分に改質することが可能となる。

【００２８】なお抑制剤を効率的に付着させるため、抑
制剤の注入地点は複数箇所とするのが好ましい。

【００２９】次に、一般的な排ガス処理工程を示す図１
を参照して本発明における吸着材及び抑制剤の好適な注
入点についてより具体的に説明する。

【００３０】図１に示す処理装置は、焼却炉本体１、電
気集塵機２及びスクラバー３で主に構成され、焼却炉本
体１で投入物４が燃焼し、排ガス５が煙道７を経て後の
処理工程に送られ、ボトムアッシュ６が排出される。

【００３１】電気集塵機２では飛灰８が除去される。排
ガスは更にスクラバー３を経て排出される。

【００３２】焼却炉本体１の上方の地点Ｄにおいては、
排ガス温度は通常約８００〜１０００℃程度である。ま
た、電気集塵機２の入口地点Ｅと出口地点Ｆでは、排ガ
ス温度はそれぞれ約３２０℃及び約２８０℃程度とな
る。

【００３３】約３００℃付近に保たれる電気集塵機２の
内部では、従来、飛灰の活性部位に吸着したダイオキシ
ン前駆体が反応してダイオキシンが生成している。本発
明では、焼却炉本体１と電気集塵機２との間の煙道７の
地点、例えば、地点Ａ，Ｂ，Ｃ等の地点において抑制剤
及び吸着材を注入し、飛灰へのダイオキシン前駆体の吸
着を防止すると共に、ダイオキシン前駆体を吸着除去す
ることにより、ダイオキシンの発生を防止する。例え
ば、Ｃ点で抑制剤を注入し、Ａ点及び／又はＢ点で吸着
材を注入するか、或いは、Ｃ点で抑制剤及び吸着材を注
入し、Ａ点及び／又はＢ点で吸着材を注入するのが好ま
しい。

【００３４】本発明は、電気集塵機に限らずバグフィル
タを有する処理系においても適用することができる。

【００３５】本発明の排ガスとしては、各種都市ごみ焼
却炉の他、産業廃棄物焼却炉、医療廃棄物焼却炉、焼却
灰溶融炉、ＲＤＦ炉からの各種排ガス等に適用すること
ができ、焼却炉についても既設炉、新設炉の区別もな
く、また、ストーカ炉、ロータリーキルン、流動床炉等
の炉の種類や連続炉、準連続炉、バッチ炉といった炉の
連続型式にも係わりなく適用可能である。

【００３６】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明の
効果を示す。

【００３７】実施例１ ガラスカラムに、ダイオキシン前駆体である¹³Ｃ₆ −ペ
ンタクロロフェノール１００μｇを付着させたガラスビ
ーズ１ｇと、吸着材１ｇと、抑制剤を付着させた飛灰１
ｇをこの順に充填し、両端をグラスウールで仕切った実
験カラムに、¹³Ｃ₆ −ペンタクロロフェノール充填側か
ら５ｍＬ／ｍｉｎの流量で空気を供給しながら３００℃
で２０分加熱した。

【００３８】カラム内の充填物中に生成したダイオキシ
ンは、トルエンによるソクスレー抽出によって回収し、
また、ガス中のダイオキシンはカラムの排気を氷冷した
インピンジャー内のトルエン中に導入することによって
回収し、ＧＣ−ＭＳにて生成したダイオキシンの定量を
行い、結果を表１に示した。

【００３９】なお、吸着材としては粒径０．１〜０．５
ｍｍのゼオライトを用いた。

【００４０】また、抑制剤としてはケイ酸カルシウムを
用い、１重量％水溶液として飛灰に噴霧することによ
り、飛灰に対して３重量％付着させた。

【００４１】実施例２ 吸着材としてゼオライトの代りに０．１〜０．５ｍｍの
アパタイトを用いたこと以外は実施例１と同様に実験を
行い、結果を表１に示した。

【００４２】比較例１ 無処理の場合のダイオキシン生成量を測定するために、
吸着材を用いず、また、飛灰として抑制剤を付着させて
いない無処理の飛灰を用いたこと以外は実施例１と同様
に実験を行い、結果を表１に示した。

【００４３】比較例２ 飛灰として抑制剤を付着させてない無処理の飛灰を用い
たこと以外は、実施例１と同様に実験を行い、結果を表
１に示した。

【００４４】比較例３ 飛灰として抑制剤を付着させてない無処理の飛灰を用い
たこと以外は、実施例２と同様に実験を行い、結果を表
１に示した。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１より明らかなように、吸着材のみの使
用（比較例２，３）ではダイオキシン生成防止率は８
５．８％，５３．４％程度であるのに対し、抑制剤を併
用することにより（実施例１，２）、ダイオキシン生成
防止率は９９．８％又は１００％となり、ダイオキシン
の生成をほぼ完全に防止できる。これは、ガラスビーズ
の表面から空気により流動したダイオキシン前駆体が吸
着材で吸着されるが、比較例２，３では、吸着材で吸着
されずに飛灰側に流れたダイオキシン前駆体が飛灰に吸
着して飛灰表面で反応してダイオキシンを生成している
のに対し、実施例１，２では、吸着材で吸着されずに飛
灰側に流れたダイオキシン前駆体が抑制剤により阻止さ
れて飛灰の活性部位に吸着し得なかったことにより、ダ
イオキシンの生成が防止されたためである。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、排
ガス中におけるダイオキシンの生成を薬材注入という簡
便な操作で確実かつ低コストに防止することができる。
本発明は、生成したダイオキシンを分解又は除去するも
のではなく、ダイオキシンの生成自体を防止するもので
あるため、排ガス中のダイオキシンのみならず、飛灰中
のダイオキシンをも低減することができ、また、吸着材
等についてもダイオキシン処理を行うことなく、埋立等
の処分に付することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を説明する排ガス処理工程
の模式的断面図である。

【符号の説明】

１ 焼却炉本体 ２ 電気集塵機 ３ スクラバー ４ 投入物 ５ 排ガス ６ ボトムアッシュ ７ 煙道 ８ 飛灰

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤吉 直明 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 林 史郎 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス中のダイオキシン前駆体を吸着す
   る吸着材と、ダイオキシン生成反応を抑制する抑制剤と
   を排ガス中に添加することを特徴とするダイオキシン類
   の生成防止方法。
2. 【請求項２】 請求項１の方法において、排ガスの温度
   が、排ガス処理工程中で４００℃未満となる前に、前記
   吸着材を添加することを特徴とするダイオキシン類の生
   成防止方法。
3. 【請求項３】 ダイオキシン前駆体を吸着する吸着材
   と、ダイオキシン生成反応を抑制する抑制剤とを含むこ
   とを特徴とするダイオキシン類の生成防止材。