JPH115019A - ダイオキシン類の生成防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼却炉排ガス中のダイオキシン濃度を低減す
る。集塵手段におけるダイオキシンの生成を防止する。 【解決手段】 ダイオキシン前駆体及び飛灰を含む焼却
炉排ガスに、アミン化合物、アンモニア、アンモニウム
塩及びアルカリ金属化合物よりなる群から選ばれる１種
又は２種以上のダイオキシン生成反応抑制剤と活性炭を
添加してダイオキシン類の生成を防止する。排ガス温度
３００〜７５０℃の条件下にダイオキシン生成反応抑制
剤を添加し、排ガス温度２００〜５００℃の条件下に活
性炭を添加し、次いで集塵する。 【効果】 排ガスがダイオキシン生成温度に降温する前
に、飛灰をダイオキシン生成反応抑制剤でコーティング
して触媒能を低減させ、ダイオキシン生成温度にまで降
温したときに生じたダイオキシンは活性炭で吸着除去す
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、焼却炉の排ガス中
及び集塵器におけるポリ塩化−ｐ−ジベンゾダイオキシ
ン類（ＰＣＤＤ）及びポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣ
ＤＦ）（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に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】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。そして、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
粒子のダイオキシン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。

【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、ごみ焼却炉の排ガス処理
工程において、集塵器手前、スプレーアブソーバー手
前、スクラバー手前等で粉状活性炭を注入してダイオキ
シンを吸着する方法("Organohalogen Compounds" 27:17
7-182(1996))が提案されている。

【０００７】また、アンモニア又はアルカノールアミン
を排ガス又は飛灰と接触させることによりダイオキシン
の生成を抑制する方法も提案されている（ＵＳＰ５，１
１３，７７２）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】粉状活性炭でダイオキ
シンを吸着する方法では、ダイオキシンを吸着した廃活
性炭の処理が新たな問題となる。また、添加された活性
炭は、飛灰と共に電気集塵機やバグフィルタ等の集塵手
段で集塵されるが、この集塵手段においてダイオキシン
前躯体と飛灰とが接触してダイオキシンが生成するとい
う問題もある。

【０００９】アンモニア又はアルカノールアミンを用い
る方法では、飛灰中のダイオキシン濃度の低減には効果
的であるが、排ガス中のダイオキシン濃度の低減効果が
十分でないという欠点がある。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決し、焼却
炉の排ガス中のダイオキシン濃度を低減することがで
き、しかも、集塵手段におけるダイオキシン類の生成も
防止することができるダイオキシン類の生成防止方法を
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、ダイオキシン前駆体及び飛灰を含む
焼却炉排ガスに、アミン化合物、アンモニア、アンモニ
ウム塩及びアルカリ金属化合物よりなる群から選ばれる
１種又は２種以上のダイオキシン生成反応抑制剤と活性
炭を添加してダイオキシン類の生成を防止する方法であ
って、該排ガスの温度が３００〜７５０℃の条件下にて
該ダイオキシン生成反応抑制剤を添加し、該排ガスの温
度が２００〜５００℃の条件下にて活性炭を添加し、次
いで集塵することを特徴とする。

【００１２】前述の如く、ダイオキシン前駆体からダイ
オキシンへの変換反応は、飛灰の存在下において排ガス
温度が３００℃前後にまで低下して来たときに始まる。
３００〜７５０℃では大半がダイオキシン前駆体の形と
なっているので、本発明ではこの状態でダイオキシン生
成反応抑制剤を注入し、共存する飛灰をコーティングし
て触媒能を低減させる。そして、排ガスの温度が２００
〜５００℃の条件において活性炭を添加する。従って、
ダイオキシン前駆体からダイオキシンへの変換が始ま
り、ダイオキシンが存在するようになる温度条件となっ
たときにガス中に活性炭が存在するため、ダイオキシン
が活性炭に吸着して除去される。この場合、飛灰はダイ
オキシン生成反応抑制剤により触媒能が低減しており、
ダイオキシンの生成量も少ないため、活性炭の添加量は
少なくて足り、廃活性炭の処理量も低減される。

【００１３】排ガス中の飛灰や添加された活性炭は、電
気集塵機やバグフィルタ等の集塵手段で集塵される。従
来法では、この集塵手段において大量のダイオキシンが
生成していたが、本発明では、飛灰の触媒能がダイオキ
シン生成反応抑制剤により低減されているため、集塵手
段内におけるダイオキシンの生成も防止される。

【００１４】

【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。

【００１５】本発明において、ダイオキシン生成反応抑
制剤（以下、単に抑制剤ということがある。）として添
加するアミン化合物、アンモニア、アンモニウム塩及び
アルカリ金属化合物のうち、アミン化合物としては、ト
リメチルアミン等のアルキルアミン、トリエタノールア
ミン、モノエタノールアミン等のアルカノールアミンな
どのほか、これらのアミン化合物の塩酸塩、硫酸塩、炭
酸塩等のアミン塩が挙げられる。アンモニウム塩として
は、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が挙げられる。アルカリ金属塩とし
ては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等のアルカリ
金属のケイ酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等
のアルカリ金属水酸化物、炭酸塩等が挙げられる。

【００１６】これらのダイオキシン生成反応抑制剤は１
種のみを用いても良く、２種以上を併用しても良い。

【００１７】ダイオキシン生成反応抑制剤は、排ガスの
温度が３００〜７５０℃好ましくは３５０〜５００℃の
条件下において排ガスに添加される。排ガス温度が３０
０℃よりも低くなってから抑制剤を添加したのでは、排
ガス中で既にダイオキシン生成反応が始まっているた
め、抑制剤によるダイオキシン生成反応抑制効果が不十
分となる。なお、７５０℃を超える高温領域では、ダイ
オキシン生成反応抑制剤が排ガス中のＮＯ_x と反応し易
く、ダイオキシン生成抑制の目的以外の反応に消費され
てしまうため、好ましくない。

【００１８】ダイオキシン生成反応抑制剤の添加量は、
排ガス中の飛灰（煤塵）に対して、０．５〜１０重量
％、特に２〜５重量％とするのが好ましい。

【００１９】ダイオキシン生成反応抑制剤のうち、水酸
化ナトリウム等の常温で固体の抑制剤は１〜２０重量％
程度の水溶液として添加しても良い。この場合、抑制剤
の固形分重量が上記範囲となるように添加する。

【００２０】活性炭は、排ガスの温度が２００〜５００
℃好ましくは２００〜３００℃の条件下で添加する。こ
の活性炭の添加時の排ガス温度が５００℃よりも高いと
きには、活性炭の焼失量が多くなる。活性炭の添加時の
ガス温度が２００℃よりも低いときには、既にかなり多
量のダイオキシンが発生しており、活性炭がダイオキシ
ンを吸着し切らないうちに排ガスが集塵手段に流入する
ことがある。

【００２１】本発明において、活性炭の粒径は、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。活性炭の添加量は、排ガス量に
対して５０〜１５０ｍｇ−活性炭／Ｎｍ³ −排ガスとす
るのが好ましい。

【００２２】なお、ダイオキシン生成反応抑制剤及び活
性炭は、排ガス流路のうち前述のガス温度の箇所で添加
されれば良い。この添加箇所は１箇所に限られず、複数
箇所であっても良い。ダイオキシン生成反応抑制剤及び
活性炭は、いずれを先に排ガスに添加しても良いが、少
なくとも一部の抑制剤を活性炭よりも先に排ガスに添加
するのが好ましい。なお、抑制剤あるいは活性炭を排ガ
スに対し複数箇所で添加する場合においても、活性炭の
添加に先立ち少なくとも一部の抑制剤を排ガスに添加す
るのが好ましい。

【００２３】排ガスは、ダイオキシン生成反応抑制剤及
び活性炭が添加された後、電気集塵機やバグフィルタ等
の集塵手段で集塵される。

【００２４】次に、図１を参照して通常の排ガス処理工
程におけるダイオキシン生成反応抑制剤及び活性炭の注
入点の一例について説明する。

【００２５】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を経て集塵
工程に送られる。焼却炉本体１からはボトムアッシュ６
が排出される。電気集塵機２からは捕集された飛灰８が
排出される。排ガスは更にスクラバー３を経て煙突９か
ら大気へ排出される。

【００２６】焼却炉本体１内のガス出口近傍Ａ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Ｅと出口Ｆ付近では、排
ガス温度はそれぞれ約３２０℃及び約２８０℃程度とな
っている。

【００２７】ガス温度が約３００℃に保たれた電気集塵
機２の内部でのダイオキシン生成を抑制するために、煙
道７等に抑制剤を注入し、飛灰へのダイオキシン前駆体
の吸着を防止する。また、煙道７又は電気集塵機２の入
口において活性炭を供給し、ダイオキシンを吸着除去す
る。例えば、図のＢ点で抑制剤を注入し、Ｃ点及び／又
はＤ点で活性炭を注入する。或いは、Ｂ点で抑制剤及び
活性炭を注入し、Ｃ点及び／又はＤ点で活性炭を注入す
る。なお抑制剤は、煙道７のうちでも７５０℃以下のガ
ス温度の箇所において添加される。

【００２８】本発明は、集塵機に限らずバグフィルタな
どの各種の集塵手段が設置されている燃焼設備において
も適用することができる。

【００２９】本発明方法は、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る。
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、バッチ炉など炉の型式にも
係わりなく各種の炉からの排ガスの処理に適用可能であ
る。

【００３０】

【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。

【００３１】実施例１ ストーカ炉、廃熱ボイラ、ガス冷却塔及びバグフィルタ
からなる実験用焼却炉において都市ごみを焼却し、その
排ガスに抑制剤及び活性炭を下記薬注条件で添加し、下
記測定方法でダイオキシン濃度の測定を行った。廃棄物
焼却量は１５０ｔ／２４ｈｒ、排ガス流量は約４０，０
００Ｎｍ³ ／ｈｒ、バグフィルタに流入する排ガス中の
煤塵濃度は２．５ｇ／Ｎｍ³ であり、バグフィルタ内の
平均ガス温度は２２０℃であった。

【００３２】薬注条件 ダイオキシン生成反応抑制剤としてトリエタノールアミ
ンを、廃熱ボイラとガス冷却塔との間の排ガス温度が約
４００℃の地点に注入した。注入量は２００ｍｇ／Ｎｍ
³ −排ガス（煤塵に対し８重量％）とした。活性炭とし
ては平均粒径約２０μｍのピート炭を用い、排ガス１Ｎ
ｍ³ に対し１００ｍｇの割合で、ガス冷却塔とバグフィ
ルタの間の排ガス温度約２５０℃程度の地点に注入し
た。

【００３３】ダイオキシン濃度の測定方法 （財）廃棄物研究財団の「ダイオキシン類分析マニュア
ル」に準拠して試料採取及び分析を行った。なお、ダイ
オキシン分析用の試料は、バグフィルタ出口排ガス、集
塵灰の２点とした。

【００３４】結果を表１に示す。なお、表１にはトリエ
タノールアミン及び活性炭をいずれも添加しなかった場
合のダイオキシン濃度をブランクとして示す。

【００３５】比較例１ 活性炭を用いず、トリエタノールアミンのみを注入した
こと以外は実施例１と同様に行ってダイオキシン濃度を
測定し、結果を表１に示した。

【００３６】比較例２ トリエタノールアミンを用いず、活性炭のみを注入した
こと以外は実施例１と同様に行ってダイオキシン濃度を
測定し、結果を表１に示した。

【００３７】

【表１】

【００３８】実施例２ 実施例１と同一の焼却炉において、バグフィルタ内の平
均ガス温度が２００℃となっていること以外は同一の条
件にて焼却を行い、下記薬注条件で抑制剤及び活性炭を
添加し、実施例１と同様にしてダイオキシン濃度の測定
を行った。

【００３９】薬注条件 ダイオキシン生成反応抑制剤として重炭酸アンモニウム
を、廃熱ボイラ手前の排ガス温度が約７００℃の地点に
注入した。注入量は２５０ｍｇ／Ｎｍ³ −排ガス（煤塵
に対し１０重量％）であった。また、実施例１で用いた
ものと同一の活性炭を、排ガス１Ｎｍ³ に対し１００ｍ
ｇの実施例１と同じ添加量でガス冷却塔とバグフィルタ
の間の排ガス温度約２２０℃程度の地点に注入した。

【００４０】結果を表２に示す。なお、表２には重炭酸
アンモニウム及び活性炭を共に添加しなかった場合のダ
イオキシン濃度をブランクとして示す。

【００４１】比較例３ 活性炭を用いず、重炭酸アンモニウムのみを注入したこ
と以外は実施例２と同様に行ってダイオキシン濃度を測
定し、結果を表２に示した。

【００４２】比較例４ 重炭酸アンモニウムを用いず、活性炭のみを注入したこ
と以外は実施例２と同様に行ってダイオキシン濃度を測
定し、結果を表２に示した。

【００４３】比較例５ 実施例２において、重炭酸アンモニウムを廃熱ボイラ手
前ではなく、炉出口の排ガス濃度約８５０℃の地点で注
入したこと以外は同様に行ってダイオキシン濃度を測定
し、結果を表２に示した。

【００４４】

【表２】

【００４５】実施例３ 実施例１、２と同一の焼却炉において実施例２と全く同
一の条件にて焼却を行い、下記薬注条件で抑制剤及び活
性炭を添加し、実施例１と同様にしてダイオキシン濃度
の測定を行った。

【００４６】薬注条件 ダイオキシン生成反応抑制剤として水酸化ナトリウムの
５重量％水溶液を、飛灰に対してＮａＯＨが５重量％と
なるように排ガス温度３５０℃のガス冷却塔にて噴霧し
た。活性炭の添加条件は実施例２と同一とした。

【００４７】結果を表３に示す。なお、表３には水酸化
ナトリウム及び活性炭を共に添加しなかった場合のダイ
オキシン濃度をブランクとして示す。

【００４８】比較例６ 活性炭を用いず、水酸化ナトリウムのみを注入したこと
以外は実施例３と同様に行ってダイオキシン濃度を測定
し、結果を表３に示した。

【００４９】比較例７ 水酸化ナトリウムを用いず、活性炭のみを注入したこと
以外は実施例３と同様に行ってダイオキシン濃度を測定
し、結果を表３に示した。

【００５０】比較例８ 実施例３において、水酸化ナトリウムの代りに消石灰
（Ｃａ（ＯＨ）₂ ）を飛灰に対して５％の割合にてバグ
フィルタ手前の排ガス温度３５０℃の地点で注入したこ
と以外は同様に行ってダイオキシン濃度を測定し、結果
を表３に示した。

【００５１】

【表３】

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のダイオキシ
ン類の生成防止方法によれば、焼却炉排ガス中のダイオ
キシンを効率的に低減すると共に、集塵手段におけるダ
イオキシンの生成を防止することができる。また、廃活
性炭処理量の低減を図ることができ、工業的に極めて有
利である。

【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 ９ 煙突

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉川 裕文 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイオキシン前駆体及び飛灰を含む焼却
   炉排ガスに、アミン化合物、アンモニア、アンモニウム
   塩及びアルカリ金属化合物よりなる群から選ばれる１種
   又は２種以上のダイオキシン生成反応抑制剤と活性炭を
   添加してダイオキシン類の生成を防止する方法であっ
   て、 該排ガスの温度が３００〜７５０℃の条件下にて該ダイ
   オキシン生成反応抑制剤を添加し、該排ガスの温度が２
   ００〜５００℃の条件下にて活性炭を添加し、次いで集
   塵することを特徴とするダイオキシン類の生成防止方
   法。