JPH10329A - 廃棄物焼却排ガスの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸性ガスの除去率を上げようとすれば、多量
の消石灰粉を吹き込まなければならない。また、排ガス
が排出されるまでの間に、有害な有機塩素化合物が漸減
する度合いが不十分である。 【解決手段】 廃棄物焼却炉１から排出される排ガスを
減温塔２で１２０℃〜２００℃に冷却し、この排ガスを
第一の集塵機３へ導入して媒塵を除去する処理を行い、
次いで、煙道７内で、排ガス中に消石灰粉を吹き込み、
この消石灰粉が吹き込まれた排ガスを第二の集塵機４へ
導入して集塵処理を行う。第二の集塵機４で捕集された
粉塵の一部を消石灰粉と共に煙道７内の排ガス中に吹き
込み、消石灰分の循環吹き込みを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみなどの廃
棄物を焼却した際に発生する排ガスの浄化処理方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみなどの廃棄物はその多くが焼却
処理されているが、焼却炉から排出される排ガス中に
は、ＨＣｌやＳＯ_X などの酸性ガスや媒塵が含まれてい
るので、排ガスの浄化処理が行われている。この排ガス
の浄化処理法の一つとして、排ガス中に消石灰粉を吹き
込んで酸性ガスを吸収させて除去する方法がある。

【０００３】都市ごみ焼却設備において、上記乾式法に
よる排ガスの浄化処理は、従来、図５に示されている方
法によって行われている。この排ガス処理方法において
は、焼却炉１で発生する排ガスが、まず、減温塔などの
ガス冷却装置２０へ導入されて冷却される。次いで、こ
の排ガス中に消石灰粉が吹き込まれ、排ガス中の塩化水
素などが消石灰と反応して吸収される。この消石灰粉が
吹き込まれた排ガスは集塵機２１へ導入され、消石灰粉
の吹き込みによって生成した塩化カルシウムなどの反応
生成物や未反応消石灰が廃棄物焼却炉から飛散してきた
媒塵と共に捕集され除去される。このようにして浄化さ
れた排ガスは大気放出される。

【０００４】一方、集塵機２１で捕集された排出物は有
害な重金属類を含んでおり、特別管理一般廃棄物に指定
されているものであるので、厚生大臣が指定する４方
法、すなわち、溶融固化処理、セメント固化処理、薬剤
による安定化処理、または酸抽出による安定化処理のう
ちの何れかの方法によって安定化処理された後、廃棄処
分される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法によって、排ガスの浄化処理を行った場合、酸性ガス
の除去が必ずしも十分ではなく、高い除去率を得ようと
すれば、多量の消石灰粉を吹き込まなければならない。
このため、消石灰の消費量が増加すると共に集塵機から
の排出物が増加する。このため、排出物の廃棄処分に際
し、排出物を安定化・無害化させるための処理費が嵩
み、排ガスの浄化処理コストが高くなる。

【０００６】また、都市ごみなどの廃棄物を焼却した排
ガス中には、ダイオキシン類などの有害な有機塩素化合
物が含まれており、この排ガス中の有機塩素化合物は排
ガスが浄化処理される過程で媒塵などに吸着され、排ガ
スが排出されるまでの間に漸減するものであるが、上記
従来の方法による場合、上記有機塩素化合物の漸減度合
いが小さく、ある程度の量が排ガス中に残留すると言う
ことも問題になる。

【０００７】本発明は、少ない消石灰粉の吹き込み量で
効率よく酸性ガスを除去することができ、排ガス中の有
害な有機塩素化合物の残留量を極めて少なくすることが
できる廃棄物焼却排ガスの処理方法を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、廃棄物焼却炉から排出される
排ガスを１２０℃〜２００℃に冷却し、この冷却された
排ガスを第一の集塵機へ導入して廃棄物焼却炉から飛散
してきた媒塵を除去する処理を行い、次いで、この媒塵
の除去処理がなされた排ガス中に消石灰粉を吹き込み、
この消石灰粉が吹き込まれた排ガスを第二の集塵機へ導
入して集塵処理を行い、この第二の集塵機で捕集された
粉塵の一部を消石灰粉と共に媒塵の除去処理がなされた
排ガス中に吹き込む。

【０００９】上記排ガス処理方法においては、排ガス中
に吹き込む消石灰粉の当量比が１．０〜１．５倍である
のがよい。

【００１０】なお、本発明において、酸性ガスとは、Ｈ
ＣｌおよびＳＯ_X （ＳＯ₂ ＋ＳＯ₃）を指すものとす
る。

【００１１】また、消石灰粉の当量比とは、次の（１）
式〜（３）式に示す反応式に従って、排ガス中に存在す
る酸性ガスとの反応を完結させるのに要する消石灰粉の
理論必要量に対する比であって、上記酸性ガスに対する
Ｃａ（ＯＨ）₂ の当量と消石灰のＣａＯ含有率に基づい
て算定される値である。

【００１２】

【化１】

【００１３】

【化２】

【００１４】

【化３】

【００１５】本発明による排ガスの浄化処理において
は、排ガスの集塵処理を２段階で行い、第一段階の集塵
処理を行った後に消石灰粉を吹き込み、酸性ガスを吸収
させる。このため、第一の集塵機では、焼却炉から飛散
してきた媒塵（飛灰）が捕集され、第二の集塵機では、
吹き込まれた消石灰粉と酸性ガスの反応生成物が捕集さ
れる。このように、有害物を含んでいるため無害化処理
をしなければ廃棄することができない飛灰と、有害物を
含まない石灰系の反応生成物が別々に捕集される。

【００１６】ところで、排ガス中のＨＣｌ、ＳＯ_X と消
石灰の反応は（１）式および（２），（３）式に従って
進行し、ＨＣｌ、ＳＯ_X が除去されるが、この反応は適
度の温度範囲で行うのがよい。本発明においては、次の
二つの理由に基づき、上記反応を行わせる温度を１２０
〜２００℃の範囲に限定している。

【００１７】上記排ガス温度の範囲は、第一に、酸性ガ
スと消石灰の反応を効率よく進行させるために限定され
たものである。後述のように、本発明者が行った試験の
結果によれば、反応温度が高くなるに従って酸性ガスの
除去率が低下する傾向にあることが明らかになってい
る。しかし、排ガスの温度が１２０℃付近より低くなる
と、酸性ガスの酸露点に達し、装置の腐食が起こるの
で、排ガスの温度を１２０℃より低くすることは好まし
くない。このため、排ガス温度の下限を１２０℃とし
た。

【００１８】第二には、ダイオキシン類などの有害有機
塩素化合物の再合成を防止するために限定されたもので
ある。焼却炉で発生した上記有機塩素化合物は浄化処理
工程を通過する間に漸次減少するものであるが、排ガス
の温度を２００〜３００℃にしておくと、上記有機塩素
化合物が再合成される反応が起こり、その漸減傾向が鈍
くなる。そこで、上記有機塩素化合物が再合成される反
応を回避するために、排ガス温度の上限を２００℃とし
た。

【００１９】次に、本発明においては、酸性ガスと消石
灰粉の反応を効率よく進行させるために、第二の集塵機
で捕集された粉塵の一部を上流側へ戻して吹き込む操作
を行う。排ガス中の酸性ガスと消石灰粉の反応は、湿潤
状態で行われるものではない上に、消石灰粒子と酸性ガ
スとが接触することによって起こるものであるので、そ
の反応は速やかには行われない。このため、吹き込まれ
た消石灰粉の反応率は非常に低く、第二の集塵機で捕集
された粉塵中には未反応の消石灰が多量に含まれてい
る。そこで、この未反応の消石灰が含まれている粉塵を
上流側へ戻して循環吹き込みを行い、消石灰粒子と酸性
ガスとの接触回数および接触時間を増やすことによっ
て、消石灰粉の反応率を向上させることを図っている。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る実施の形態の
一例を示す図である。図１において、１はごみ焼却炉、
２は減温塔、３は第一の集塵機、４は第二の集塵機を示
す。また、５、６、７は上記機器類を連結する煙道を示
す。

【００２１】ごみ焼却炉１から排出された排ガスは減温
塔２へ導入されて、水が噴霧され、１２０〜２００℃の
間の設定された温度まで冷却される。この冷却された排
ガスは第一の集塵機３へ導入され、集塵処理される。焼
却炉１から飛散してきた飛灰は、第一の集塵機３を通過
することによって、９９％以上が捕集される。捕集され
た飛灰は抜き出され、別途処理される。

【００２２】飛灰の除去処理がなされた排ガスは煙道７
を通って第二の集塵機４へ送られる。そして、煙道７を
通過中の排ガスに対して消石灰粉が吹き込まれ、排ガス
と消石灰粉の混合が行われる。消石灰粉の吹き込みに際
しては、排ガス中に含まれる酸性ガスの分析値（ＨＣ
ｌ，ＳＯ₂ ，ＳＯ₃ ）に基づく所定値が消石灰貯槽１０
から定量的に抜き出された後、空気によって気流輸送さ
れ、煙道７内へ吹き込まれる。吹き込まれた消石灰粉は
排ガス中の酸性ガスと反応しながら気流輸送され、その
反応生成物や未反応の消石灰粉は排ガスと共に第二の集
塵機４へ入る。粉塵となって排ガスと共に送られてきた
反応生成物および未反応消石灰粉は第二の集塵機４で捕
集される。清浄化された排ガスは煙突へ送られる。捕集
された粉塵は抜き出され、反応生成物貯槽１１に貯留さ
れる。

【００２３】反応生成物貯槽１１に貯留されている粉塵
には未だ未反応の消石灰粉残っているので、その一部が
定量的に抜き出され、空気によって気流輸送されて、煙
道７内へ吹き込まれる。吹き込まれた粉塵は、同時に吹
き込まれている消石灰粉と一緒に排ガスと混合され、第
二の集塵機４で捕集される。このように、消石灰粉は煙
道７と第二の集塵機４の間を循環した後、第二の集塵機
４で捕集されたもののうち、消石灰粉の吹き込み量に相
当する分が抜き出され、別途処理される。

【００２４】第二の集塵機４で捕集された粉塵を循環さ
せる量は、消石灰粉吹き込み量に対する比（循環比）が
０．５〜３．０程度になる量であるのがよい。循環比が
０．５未満であると、酸性ガスの除去が十分に行われな
いと言う問題が生ずると共に、粉塵中に残留する消石灰
粉が未だ多く、粉塵を有効利用しようとする際の支障に
なる。しかし、循環比を大きくし過ぎると、粉塵中の消
石灰分が少なくなり、消石灰分と排ガス中の酸性ガスと
が接触する機会がそれ程増加しないので、酸性ガス除去
率の向上があまり期待できない上に、第二の集塵機４の
負荷が大きくなるので好ましくない。このようなことか
らすると、循環比は、３．０程度を限度とするのが適当
である。

【００２５】なお、本発明を実施する際に使用すること
ができる集塵機は、その型式が限定されるものではな
く、バグフィルター、電気集塵機、あるいはサイクロン
などであってもよい。しかし、上記のうち、特に、濾過
式集塵機であるバグフィルターが望ましい。バグフィル
ターを第一の集塵機として使用した場合には、高い集塵
効率が安定的に得られると共に、捕捉された飛灰によっ
て濾布表面に捕集層が形成され、排ガスが上記捕集層を
通過する間に上記有機塩素化合物の吸着が促進されるこ
とが期待できる。また、バグフィルターを第二の集塵機
として使用した場合には、高い集塵効率が安定的に得ら
れると共に、濾布表面に反応生成物および未反応消石灰
粉よりなる粉塵の捕集層が形成され、排ガスはこの捕集
層を通過して排出するので、未反応消石灰粉と酸性ガス
との接触が効率よく行われ、酸性ガスが吸収される。

【００２６】また、前述のように、本発明においては、
排ガスの集塵処理が２段階で行われるので、有害物が含
まれている飛灰は、その殆どが第一の集塵機３で捕集さ
れ、次の第二の集塵機４で捕集されるものは極めて少量
である。このため、排出物の処理・処分に際して、溶融
処理などの無害化処理をしなければならないものは第一
の集塵機３で捕集される飛灰だけである。また、第一の
集塵機３から排出される飛灰は消石灰粉が吹き込まれる
前に捕集されたものであり、塩化カルシウム（ＣａＣｌ
₂ ）などの塩類よりなる反応生成物が含まれていないの
で、塩類の含有量は増加していない。このため、従来に
おいては、飛灰中含まれる塩類によって、その操業が阻
害されていた溶融法による飛灰の無害化処理が容易に実
施できる。特に、電気抵抗加熱式溶融炉による溶融処理
を行っても、溶融塩の存在による通電上の障害が起こら
ないので、順調な操業を実施することができる。

【００２７】また、第二の集塵機４で捕集される粉塵
は、有害物が含まれていない上に、未反応消石灰の含有
量が非常に少なく、塩化カルシウムの純度が高いので、
この粉塵を有効利用することが可能である。

【００２８】

【実施例】

（試験１）図１に示す構成による装置を使用して排ガス
の浄化処理を行い、排ガス温度と酸性ガスの除去率との
関係を調べた。

【００２９】ごみ焼却炉から排出された排ガスを減温塔
２へ導入し、その出口部における温度を種々の温度に設
定して水を噴霧し、冷却した。そして、この設定温度毎
に酸性ガスの除去率を求めた。この試験中の排ガスの分
析値（減温塔出口）は、ＨＣｌが６００ｐｐｍ〜８００
ｐｐｍ、ＳＯ₂ が３０ｐｐｍ〜５０ｐｐｍであった。実
施条件は次の通りにした。なお、消石灰粉吹き込み量の
算定に際し、排ガス中のＳＯ₃ は僅かであったので、Ｓ
Ｏ₃ の反応分は加算しなかった。

【００３０】 冷却後の排ガス温度 ２４０〜１２０℃ 消石灰粉の当量比 ２．０ 循環吹き込み比 ０ 上記条件で実施した結果は図２に示す通りであった。な
お、図２において、排ガス中の酸性ガスの大部分はＨＣ
ｌであり、その除去率の傾向で酸性ガス全体の除去率の
傾向を把握することができるので、酸性ガスの除去率を
ＨＣｌの除去率で代用した。

【００３１】図２によれば、ＨＣｌの除去率は排ガスの
温度が高くなるに従って低下し、特に、排ガス温度が２
００℃付近より高くなると、ＨＣｌの除去率は急激に低
下する傾向にある。

【００３２】（試験２）次に、消石灰粉の循環吹き込み
による効果を調べた。ごみ焼却炉から排出された排ガス
を減温塔２へ導入し、その出口部における温度を１８０
℃に設定して水を噴霧し、冷却した。そして、消石灰粉
の当量比を種々変えた操業を行い、それぞれの場合のＨ
Ｃｌ除去率を求めた。この試験中の排ガスの分析値（減
温塔出口）は、ＨＣｌ、ＳＯ₂ とも試験１の場合とほぼ
同じであった。実施条件は次の通りにした。なお、比較
のために、消石灰の循環吹き込みを行わない操業も実施
した。

【００３３】 冷却後の排ガス温度 １８０℃ 消石灰粉の当量比 ０．５〜３ 循環比 １．０ これらの結果は図３に示す。図３において、曲線Ａは本
発明の方法による結果、曲線Ｂは粉塵の循環吹き込みを
行わない場合の結果を示す。図３によれば明らかなよう
に、消石灰の循環吹き込みを行った曲線Ａの場合には、
消石灰粉の当量比が１．０付近でも、ＨＣｌの除去率が
約９５％にも及ぶ高率になっており、極めて良好な結果
が得られている。そして、消石灰粉の当量比を１．５以
上にしても、ＨＣｌの除去率の向上はごく僅かであり、
それ以上の吹き込みを要しない状態になっている。これ
に対し、消石灰の循環吹き込みをしなかった曲線Ｂにお
けるＨＣｌ除去率は、曲線Ａと比べて著しく低く、９５
％以上のＨＣｌ除去率を得ようとすれば、消石灰粉の当
量比を２．０以上にしなければならない。

【００３４】（試験３）ごみ焼却炉から排出された排ガ
スを減温塔２へ導入し、その出口部における温度が１８
０℃になるように冷却した場合と、２４０℃になるよう
に冷却した場合について、排ガス流路の各所におけるダ
イオキシン濃度を測定した。

【００３５】この測定結果は図４に示す。この図におい
て、●は排ガス温度を１８０℃にした場合の値、○は排
ガス温度を２４０℃にした場合の値である。このよう
に、排ガス温度を低くすれば、排ガス中のダイオキシン
類は第一の集塵機を通過するまでの間に殆どが消失して
いる。そして、排ガス温度が１８０℃の場合と２４０℃
の場合について、第二の集塵機で捕集された反応生成物
中のダイオキシンの濃度を比べてみると、１８０℃の場
合の値は２４０℃の場合の値の１／１０程度であった。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、排ガスを１２０℃〜２
００℃に冷却した後、集塵および消石灰粉の吹き込みを
行うと共に、消石灰の循環吹き込みを行うので、多量の
消石灰粉を吹き込まなくても、高い酸性ガスの除去率が
得られる。

【００３７】また、排ガスの温度を上記の範囲にするの
で、有害な有機塩素化合物の再合成が起こらなくなり、
排ガス中に残留する有害な有機塩素化合物の量を極度に
減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施の形態の一例を示す図であ
る。

【図２】排ガス温度とＨＣｌの除去率との関係を示す図
である。

【図３】消石灰の循環吹き込みによる効果を示す図であ
る。

【図４】排ガス冷却温度と排ガス中のダイオキシン残留
濃度の関係を示す図である。

【図５】従来から行われている廃棄物焼却排ガスの処理
方法を示す図である。

【符号の説明】

１ ごみ焼却炉 ２ 減温塔 ３ 第一の集塵機 ４ 第二の集塵機 ５，６，７ 煙道 １０ 消石灰貯槽 １１ 反応生成物貯槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤沢 能成 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物焼却炉から排出される排ガス中に
   消石灰粉を吹き込んで酸性ガスを除去する排ガスの処理
   方法において、廃棄物焼却炉から排出される排ガスを１
   ２０℃〜２００℃に冷却し、この冷却された排ガスを第
   一の集塵機へ導入して廃棄物焼却炉から飛散してきた媒
   塵を除去する処理を行い、次いで、この媒塵の除去処理
   がなされた排ガス中に消石灰粉を吹き込み、この消石灰
   粉が吹き込まれた排ガスを第二の集塵機へ導入して集塵
   処理を行い、この第二の集塵機で捕集された粉塵の一部
   を前記消石灰粉と共に前記媒塵の除去処理がなされた排
   ガス中に吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却排ガスの
   処理方法。
2. 【請求項２】 排ガス中に吹き込む消石灰粉の当量比が
   １．０〜１．５倍でことを特徴とする請求項１に記載の
   廃棄物焼却排ガスの処理方法。