JPH11104455A - ダイオキシン類の燃焼除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理ガス中のダイオキシン類を加熱分解し
たのち再合成されることを防止するダイオキシン類の燃
焼除去方法を提供する。 【解決手段】 加熱手段１９を有する燃焼室１８に、蓄
熱体１７を有する複数の蓄熱室１６を連設し、ダイオキ
シン類を含む２００℃以下の被処理ガスを前記蓄熱室の
うち、すでに蓄熱されている蓄熱室に供給して該蓄熱室
の蓄熱体と熱交換して予熱した後、燃焼室において８０
０℃以上で２秒以上滞留させてダイオキシン類を加熱分
解して処理ガスとし、該処理ガスを前記蓄熱室のうち、
前記被処理ガスとの熱交換で降温した蓄熱室を通過させ
て該蓄熱室の蓄熱体と熱交換することにより０．２秒以
内で２００℃以下に冷却してダイオキシン類の再合成を
防止して排出するとともに、前記蓄熱室において前記被
処理ガスと処理ガスとを所定時間ごとに切換えて通過さ
せるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイオキシン類の
再合成を防止するダイオキシン類の燃焼除去方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】焼却炉で
ごみを焼却する場合、ごみの不完全燃焼によりダイオキ
シン類が発生し、近年環境保護の点から大きな社会問題
となっている。ところで、ダイオキシン類は８００℃以
上の温度で２秒以上、好ましくは８５０℃以上の温度で
１秒以上保持すれば加熱分解されて無害化されることが
判明している。

【０００３】しかしながら、間欠運転を行なうバッチ式
焼却炉では、炉の立上げ、停止が多いので不完全燃焼が
起き易いうえ、ごみを投入するごとに炉温が下がるので
安定して炉温を８００℃以上に保持することができずダ
イオキシン類の発生を防ぐことができない。

【０００４】そこで、焼却炉の排ガスダクトに昇温バー
ナを設けて２次燃焼室を形成し、排ガスをこの２次燃焼
室で加熱処理して８００℃以上の温度で２秒以上、好ま
しくは８５０℃以上の温度で１秒以上保持することによ
りダイオキシン類を加熱分解したのち炉外に排出するよ
うにしていた。

【０００５】しかし、前記のように、昇温バーナを排ガ
スダクトに設置するだけでは、ダイオキシン類の加熱分
解に必要な滞留時間が確保できないことがある。そのた
め、排ガスダクトの断面積を前記２次燃焼室で大きくし
て排ガスの滞留時間を確保するようにしているが、２次
燃焼室での断面積を増加させると、前記昇温バーナから
の燃焼ガスと焼却炉からの排ガスとが充分に混合されな
いので排ガスの一部が必要な温度（８００℃以上）まで
昇温せず、つまり、ダイオキシン類の一部が処理されな
いことが生じる。

【０００６】また、ダイオキシン類は前述のようにして
加熱分解しても、排ガスが２００〜６００℃の温度域に
降温して排ガス中のダストに触れると、このダストが触
媒となってダスト表面でダイオキシン類が再合成され、
特に、３００℃前後で最も再合成が盛んになることが知
られている。

【０００７】しかも、従来の焼却炉では、熱効率の悪い
間接式熱交換器により前述のように高温となった排ガス
とバーナ等へ供給する燃焼用空気とを熱交換しているの
で、前記８００℃以上に昇温された排ガスは、前記熱交
換器で徐々に降温して３００℃前後の温度域で長時間保
持されることとなり、多量のダイオキシン類が再合成さ
れるという問題を有する。

【０００８】そこで、排ガスを前述のように、８００℃
以上に加熱してダイオキシン類を加熱分解したのち排ガ
スダクト内に水を噴霧して排ガスを急冷するようにして
いるが、この方式でも排ガスを１〜２秒の短時間で急冷
することは困難で、ダイオキシン類の再合成を完全に防
止することができない。

【０００９】一方、連続式焼却炉においては、バッチ式
焼却炉と同様、炉の立ち上げ時でのダイオキシン類の発
生は避けられないが、焼却炉の運転が定常状態に入って
燃焼が安定すると炉温の変動が小さく、常に８００℃以
上、好ましくは８５０℃以上を保持できるため、ダイオ
キシン類の発生は少なく抑えられる。しかし、排ガスの
降温にともなうダイオキシン類の再合成に関しては前記
バッチ式焼却炉と同様の問題を有する。

【００１０】このように、焼却炉でのダイオキシン類の
発生（再合成を含む）を完全に抑制することは非常に困
難なため、最近では、図５に示すように、前述のような
ダイオキシン類の発生防止手段に加えて排ガスを大気放
散する直前に集塵機９および活性炭吸着塔１１を設置
し、ダイオキシン類を捕集するようにしている。

【００１１】すなわち、図５において、１は燃焼バーナ
２を有する焼却炉（バッチ式あるいは連続式いずれでも
よい）で、その排ガスダクト３に該排ガスダクト３より
断面積を大きくした２次燃焼室４を設け、この２次燃焼
室４に設けた昇温バーナ５で排ガスを８００℃以上で２
秒以上、好ましくは８５０℃以上で１秒以上保持して排
ガス中のダイオキシン類を加熱分解したのち、冷却室６
にて散水ノズル７からの冷却水により排ガスを急冷して
ダイオキシン類の再合成を防止する。そして、前記処理
で再合成を防止できなかった若干のダイオキシン類を含
む排ガスは空気予熱器８からバグフィルタよりなる集塵
機９に至って排ガス中のダストを除去されるが、その間
に、消石灰ホッパ１０より消石灰が供給されて排ガス中
の酸化腐蝕成分（ＨＣｌ等）が中和され、その後、消石
灰を集塵機９で回収する。このとき、該集塵機９のフィ
ルタに付着した消石灰層でダイオキシン類の一部（粒子
径の大きなもの、例えば固体のダイオキシン）を捕捉し
て消石灰とともに回収し、残りのダイオキシン類の大部
分をつぎの活性炭吸着塔１１で吸着除去し、排ガス中の
ダイオキシン類の９０％程度を捕集したのち排気ファン
１２を介して煙突１３から排出していた。

【００１２】しかしながら、近年ダイオキシン類の排出
に対する規制が厳しくなり、排ガス中のダイオキシン類
は、連続炉を例にとると、現行で８０ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ
³Ｎ、平成１０年には既設炉で０．５ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ³
Ｎ、新設炉では０．１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ³Ｎ以下に排出
量を抑制しなければならない。

【００１３】ところが、集塵機９と活性炭吸着塔１１と
を利用した前記除去方法は、ダイオキシン類そのものを
分解除去するものではないので、例えば、集塵機９のバ
グフィルタ表面に付着した消石灰を払い落とした直後に
は粒子径の大きなダイオキシン類が該フィルタを通過し
て活性炭吸着塔１１に到達してしまう。しかし、活性炭
は粒子径の大きなものは吸着できないため、粒子径の大
きなダイオキシン類はそのまま大気に放出され、ダイオ
キシン類の排出を規制値以下に抑制できないという問題
があった。また、粒子径の小さいものであっても、それ
を規制値以下まで除去するには、活性炭量を増やす以外
に方法はなく、装置が大型化するという問題があった。

【００１４】そこで、本発明者は種々検討した結果、従
来提案されている蓄熱式脱臭装置が、 ダイオキシン類を有する排ガスを８００℃以上で、滞
留時間を２秒以上確保することができる。 ダイオキシン類を加熱分解した処理ガスを、蓄熱体を
利用して短時間（０．２秒以内）で２００℃以下に冷却
できる。 処理ガスの冷却は、前記排ガスで蓄熱体を冷却して実
施するので、処理ガスを急冷するのに、冷却水等の冷却
媒体を別途供給する必要がない。 活性炭等の吸着剤が不要である。 という点に着目して本発明を完成したものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるダイオキ
シン類の燃焼除去方法は、前記目的を達成するために、
加熱手段を有する燃焼室に、蓄熱体を有する複数の蓄熱
室を連設し、ダイオキシン類を含む２００℃以下の被処
理ガスを前記蓄熱室のうち、すでに蓄熱されている蓄熱
室に供給して該蓄熱室の蓄熱体と熱交換して予熱した
後、燃焼室において８００℃以上で２秒以上滞留させて
ダイオキシン類を加熱分解して処理ガスとし、該処理ガ
スを前記蓄熱室のうち、前記被処理ガスとの熱交換で降
温した蓄熱室を通過させて該蓄熱室の蓄熱体と熱交換す
ることにより０．２秒以内で２００℃以下に冷却してダ
イオキシン類の再合成を防止して排出するとともに、前
記蓄熱室において前記被処理ガスと処理ガスとを所定時
間ごとに切換えて通過させるようにしたものである。ま
た、前記被処理ガスが通過した蓄熱体にパージガスを所
定時間供給したのち、該蓄熱体から処理ガスを排出する
ようにしてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて、図１〜４にしたがって説明する。図１，図２は本
発明の第１の実施形態を示し、図１と図５とを比較すれ
ば明らかなように、本発明においては、図５のものにお
ける消石灰ホッパ１０がなく、また、活性炭吸着塔１１
に代えて蓄熱式燃焼除去装置１５を設置している点であ
る。すなわち、前記蓄熱式燃焼除去装置１５は、図２に
示すように、くら型セラミック片等からなる蓄熱体１７
を収容した３つの蓄熱室１６（１６Ａ，１６Ｂ，１６
Ｃ）と、これら蓄熱室１６に連通した燃焼室１８とを備
え、各蓄熱室１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの底部には被処理
ガス供給管２０、処理ガス排出管２１およびパージガス
供給管２２の各分岐管をそれぞれ接続してあり、前記燃
焼室１８にはバーナ１９などの燃焼手段が設けてある。

【００１７】前記被処理ガス供給管２０、処理ガス排出
管２１およびパージガス供給管２２の一端は、前記蓄熱
室１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの下部にそれぞれ分岐して接
続してあり、前記被処理ガス供給管２０の分岐管にそれ
ぞれ切換弁Ｖ_A1，Ｖ_B1，Ｖ_C1を、処理ガス排出管２１の
分岐管にそれぞれ切換弁Ｖ_A3，Ｖ_B3，Ｖ_C3を、パージガ
ス供給管２２の分岐管にそれぞれ切換弁Ｖ_A2，Ｖ_B2，Ｖ
_C2を設けてある。そして、前記被処理ガス供給管２０の
他端は前記集塵機９の排気口に接続してある。また、前
記処理ガス排出管２１の他端は排気ファン１２を介して
煙突１３に直接接続してある。さらに、前記パージガス
供給管２２の他端は排気ファン１２の下流に接続してあ
り、処理ガスの一部をパージガスとして前記蓄熱室１６
に供給するようにしている。

【００１８】前記構成の蓄熱式燃焼除去装置１５でダイ
オキシン類を含む排ガス（被処理ガス）を加熱分解処理
するには、たとえば前記各切換弁Ｖ_A1，Ｖ_A2，Ｖ_A3，Ｖ
_B1，Ｖ_B2，Ｖ_B3およびＶ_C1，Ｖ_C2，Ｖ_C3を図中の開状態
□、閉状態■のように切り換える。そして、被処理ガス
供給管２０からの被処理ガスを切換弁Ｖ_A1を介して蓄熱
室１６Ａに供給、パージガス供給管２２からのパージガ
スを切換弁Ｖ_B2を介して蓄熱室１６Ｂに供給、そして処
理ガスを蓄熱室１６Ｃから切換弁Ｖ_C3を介して処理ガス
排出管２１に排出するようにする。

【００１９】前記状態において、蓄熱室１６Ａ内に供給
された被処理ガスは蓄熱体１７内を通過して前の処理ガ
ス排気工程で蓄熱された蓄熱体１７の熱で被処理ガスを
予熱し、燃焼室１８に供給する。

【００２０】そして、前記燃焼室１８内でダイオキシン
類を含む被処理ガスはバーナ１９により加熱されて８０
０℃以上で２秒以上、好ましくは８５０℃で１秒以上保
持され、その間にダイオキシン類は加熱分解されて処理
ガスとなり、前記蓄熱室１６Ｃ内の蓄熱体１７内を通過
して該蓄熱体１７と熱交換することにより、前記処理ガ
ス自体は０．２秒以内に２００℃以下に降温し、処理ガ
ス排出管２１から排気ファン１２を介して煙突１３より
排気される。

【００２１】一方、前記蓄熱室１６Ｂには、前記煙突１
３より排気される処理ガスの一部がパージガスとしてパ
ージガス供給管２２より供給され、該蓄熱室１６Ｂに被
処理ガスを供給した工程で蓄熱体１７に残留しているダ
イオキシン類を含む被処理ガスを燃焼室１８に追いやっ
て、該蓄熱体１７を浄化するとともにパージされた前記
被処理ガスを加熱分解処理する。

【００２２】前記工程を所定時間行った後、各切換弁Ｖ
_A1，Ｖ_A2，Ｖ_A3，Ｖ_B1，Ｖ_B2，Ｖ_B3およびＶ_C1，Ｖ_C2，
Ｖ_C3を作動させ、被処理ガスを切換弁Ｖ_C1を介して蓄熱
室１６Ｃに供給、パージガスを切換弁Ｖ_A2を介して蓄熱
室１６Ａに供給、そして処理ガスを蓄熱室１６Ｂより切
換弁Ｖ_B3を介して排出することにより所定時間加熱分解
処理を行う。

【００２３】つぎに、再び各切換弁Ｖ_A1，Ｖ_A2，Ｖ_A3，
Ｖ_B1，Ｖ_B2，Ｖ_B3およびＶ_C1，Ｖ_C2，Ｖ_C3を作動させ、
被処理ガスを切換弁Ｖ_B1を介して蓄熱室１６Ｂに供給、
パージガスを切換弁Ｖ_C2を介して蓄熱室１６Ｃに供給、
そして処理ガスを蓄熱室１６Ａより切換弁Ｖ_A3を介して
排出することにより所定時間加熱分解処理を行う。この
ようにして、前記３つの工程を順次繰り返して、連続的
に被処理ガス中のダイオキシン類の加熱分解処理を行な
う。

【００２４】なお、前記蓄熱式燃焼除去装置１５へ供給
される被処理ガス温度は２００℃以下に調整しておく必
要がある。これは、処理ガスの降温を蓄熱体１７との熱
交換により行なうため、被処理ガス温度が２００℃以上
であれば、蓄熱体１７の温度も２００℃以下にならず、
ダイオキシン類を加熱分解した処理ガスが蓄熱体１７か
ら排出される際蓄熱体１７との熱交換率等により３００
℃以上となり、ダイオキシン類が再合成されるからであ
る。

【００２５】前記蓄熱式燃焼除去装置は前記形態に限定
されるものではない。図３は第２の実施形態を示し、各
蓄熱室３４に対する被処理ガスの供給、パージガスの供
給、そして処理ガスの排出を回転式の切換弁３１により
順次切り換える構成としたものである。

【００２６】具体的には、図３（Ａ）に示すように、前
記蓄熱式燃焼除去装置３０は、外装体３６の内部に前記
第１実施形態と同様の蓄熱体３５を備えた複数の蓄熱室
３４を外装するハウジング３７を備え、該ハウジング３
７の下端開口部に各蓄熱室３４に図示しないダクトで連
通する開口３２ａを有する固定弁３２と、該固定弁３２
と対向配置され、図４（Ａ）に示すように、それぞれ被
処理ガス供給用開口３３ｄ、パージガス供給用開口３３
ｂ、および処理ガス排出用開口３３ｃを周方向に所定間
隔をあけて設けた回転分配弁３３からなる前記切換弁３
１を取り付けている。また、該切換弁３１を取り付ける
外装体３６の下部３６ａには被処理ガス供給管２０を接
続する一方、前記回転分配弁３３を回転可能に支持する
支持体３３ａには外装体３６を貫通させて処理ガス排出
管２１およびパージガス供給管２２を接続している。そ
して、各蓄熱室３４上部と外装体３６との間に燃焼室３
８が形成され、燃焼室３８にはバーナ３９が設けてあ
る。

【００２７】ところで、前記固定弁３２の各開口３２ａ
と各蓄熱室３４とは、図３（Ｂ）に示すように、各蓄熱
室３４の下部にダクト４０を設け、固定弁３２の各開口
３２ａを塞ぐように設けたフランジ４１と前記ダクト４
０とを配管４２で連通し、開口３２ａと蓄熱室３４とが
１対１で対応するように接続してある。図においては他
の４つの蓄熱室については省略している。

【００２８】また、前記回転分配弁３３の被処理ガス供
給用開口３３ｄ、パージガス供給用開口３３ｂおよび処
理ガス排出用開口３３ｃは、図４（Ｂ）に示すように、
それぞれ前記各開口に連通する室を仕切板により形成し
ているので、被処理ガスは被処理ガス供給管２０から、
外装体３６の下部３６ａおよび室５７を介して被処理ガ
ス供給用開口３３ｄに至り、また、パージガスはパージ
ガス供給管２２から前記回転分配弁３３の中空軸５１お
よび室５４を介してパージガス供給用開口３３ｂに至
る。そして、処理ガスは所定の蓄熱室３４を通って固定
弁３２の所定の開口３２ａを通り、該開口３２ａに対向
する処理ガス排出用開口３３ｃから室５３を介して支持
体３３ａに至り、処理ガス排出管２１から排出されるの
で、前記それぞれのガスが回転分配弁３３で混合するこ
とはない。

【００２９】前述のように固定弁３２と回転分配弁３３
とを構成することにより、集塵機９からの被処理ガスは
回転分配弁３３の被処理ガス供給用開口３３ｄから該開
口に対向する固定弁３２の開口３２ａを通り、前記蓄熱
体３５内を通過して前の処理ガス排出工程で蓄熱された
蓄熱体３５と熱交換して予熱され、燃焼室３８に供給さ
れる。

【００３０】そして、前記燃焼室３８内でダイオキシン
類を含む被処理ガスはバーナ３９により加熱されて８０
０℃以上で２秒以上、好ましくは８５０℃以上で１秒以
上保持され、その間にダイオキシン類は加熱分解されて
処理ガスとなり、他の蓄熱体３５を通過して該蓄熱体３
５と熱交換することにより、前記処理ガス自体は０．２
秒以内に２００℃以下に降温し、処理ガス排出管２１か
ら排気ファン１２を介して煙突１３より排出される。

【００３１】ここで、図３（Ａ）に示す８つの蓄熱室３
４において、前記被処理ガスの供給と処理ガスの排出と
は、図中の黒塗矢印と白抜矢印で示すようにそれぞれ所
定の３つの蓄熱室で実施され、残り２つの蓄熱室のうち
１つにはパージガスが供給され（細矢印）、残り１つは
休止状態となっている。この休止状態の蓄熱室は、図４
（Ａ）に示す回転分配弁３３の被処理ガス供給用開口３
３ｄと処理ガス排出用開口３３ｃとの間に固定弁３２の
開口３２ａ１つ分に相当する閉鎖部３３ｅがあるため
で、前記両開口３３ｃ，３３ｄ間に該閉鎖部３３ｅを設
けることにより、被処理ガスと処理ガスとが、固定弁３
２内で混合するのを防止している。

【００３２】そして、前記加熱分解処理を所定時間実施
したのち、回転分配弁３３を固定弁３２の開口３２ａの
１区画分回転することにより、被処理ガスが供給される
前記３つの蓄熱室のうち１つにパージガスが供給され、
前の処理工程でパージガスが供給されていた蓄熱室に処
理ガスが供給される。また、前の処理工程で処理ガスが
供給されていた蓄熱室の１つが休止状態となり、休止状
態の蓄熱室には被処理ガスが供給される。このように、
回転分配弁３３の回転により、各蓄熱室３４が被処理ガ
スの供給、パージガスの供給、処理ガスの排出、休止状
態を繰り返して連続的に被処理ガス中のダイオキシン類
の加熱分解処理を行なう。

【００３３】なお、前述の切換弁３１は、本出願人が既
に出願（特願平８−２２１２２２号）しているものと同
一である。また、前記回転分配弁３３は所定速度で連続
的に回転しても良いし、所定時間毎に固定弁３２の開口
３２ａを形成する１区画ずつ回転する非連続（バッチ）
回転としても良い。さらに、前記蓄熱室３４の数は８室
に限定されるものではない。

【００３４】ところで、蓄熱式燃焼除去装置３０は、回
転分配弁３３を回転しつつバーナ３９により被処理ガス
の加熱分解処理を連続的に行なう。この場合、被処理ガ
スは１５０℃以下としたものを燃焼除去装置３０に供給
する。これは前記固定弁３２と回転分配弁３３との間に
備えたシール部材の熱による損傷を防止するためであ
り、また、この温度であれば処理ガスを２００℃以下に
急冷することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ダイオキシン類を含む２００℃以下の被処理ガ
スで蓄熱体を冷却したのち燃焼室で加熱され８００℃以
上で２秒以上もしくは８５０℃以上で１秒以上滞留して
その間にダイオキシン類は完全に加熱分解される。そし
て、その後、先の被処理ガスにより冷却された蓄熱体を
通りその間に０．２秒以内で２００℃以下に急冷される
ため、ダイオキシン類の再合成は生じない。このよう
に、処理ガスの通過により昇温した蓄熱体の冷却は、特
別の冷却用空気、液体等を用いず、被処理ガス自身で行
なうため設備は安価である。また、蓄熱式燃焼除去装置
では、蓄熱体内の残留排ガス（被処理ガス）をパージし
てから処理ガスの排出を行なうので、被処理ガスが処理
ガスに混入して排出されることがなく、このためダイオ
キシン類の排出を確実に低減できる。さらに、従来の設
備において、蓄熱式燃焼除去装置を設置するだけで、簡
単にダイオキシン類を規制値以下とすることができ、適
用範囲は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明をごみ焼却炉に実施した場合の説明
図。

【図２】 図１の蓄熱式燃焼除去装置の断面図。

【図３】 蓄熱式燃焼除去装置の他の実施態様を示し、
（Ａ）は全体の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の要部斜視図。

【図４】 回転分配弁の詳細図で、（Ａ）は斜視図、
（Ｂ）は（Ａ）の天板部を除く平面断面図。

【図５】 従来のごみ焼却炉におけるダイオキシン類除
去方法を示す図。

【符号の説明】

１５，３０…蓄熱式燃焼除去装置、１６，３４…蓄熱
室、１７，３５…蓄熱体、１８，３８…燃焼室、１９，
３９…バーナ、２０…被処理ガス供給管、２１…処理ガ
ス排出管、２２…パージガス供給管、Ｖ_A1〜Ｖ_A3，Ｖ_B1
〜Ｖ_B3，Ｖ_C1〜Ｖ_C3…切換弁、３１…切換弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段を有する燃焼室に、蓄熱体を有
   する複数の蓄熱室を連設し、ダイオキシン類を含む２０
   ０℃以下の被処理ガスを前記蓄熱室のうち、すでに蓄熱
   されている蓄熱室に供給して該蓄熱室の蓄熱体と熱交換
   して予熱した後、燃焼室において８００℃以上で２秒以
   上滞留させてダイオキシン類を加熱分解して処理ガスと
   し、該処理ガスを前記蓄熱室のうち、前記被処理ガスと
   の熱交換で降温した蓄熱室を通過させて該蓄熱室の蓄熱
   体と熱交換することにより０．２秒以内で２００℃以下
   に冷却してダイオキシン類の再合成を防止して排出する
   とともに、前記蓄熱室において前記被処理ガスと処理ガ
   スとを所定時間ごとに切換えて通過させることを特徴と
   するダイオキシン類の燃焼除去方法。
2. 【請求項２】 前記被処理ガスが通過した蓄熱体にパー
   ジガスを所定時間供給したのち、該蓄熱体から処理ガス
   を排出するようにすることを特徴とする請求項１に記載
   のダイオキシン類の燃焼除去方法。