JPS63169419A - 可燃性物質の焼却法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は有害なガス、とくに窒素酸化物（ＮＯＸ）の生
成を減少させ、またジオキシン類およびフラン類前駆体
含有固体または液体廃棄物の焼却の際に発生するジオキ
シン類およびフラン類生成を減少させるための、改善さ
れた燃料の焼却法およびプラントに関する。

本発明によれば、可燃性物質の焼却に過剰の酸素を含有
する空気が使用される。富化空気に含まれる酸素含量は
、通常の酸素含１１２３．１９％に対し、好ましくは約
３０〜３５％である。

本発明のプラントは必須要件としてすくなくとも１つの
燃焼室および該燃焼室に酸素富化空気を供給するための
手段を備えている。

（従来の技術） 固形廃棄物および崩壊固形廃棄物の形ゴミ由来燃料（レ
フーズ・ディライブト・フューエル、ＲＤＦ）、並びに
該固形廃棄物の乾燥部分からなるより精製された形のＲ
ＤＦを含め、石炭、亜炭等“　　のような固形燃料を焼
却することが知られている。

この焼却は任意のタイプの火格子上、回転炉または流動
床中で行うことができ、全て、単一または複式の装置で
、あるいはそれらの組み合イつせで実施することができ
る。

また、その温度は焼却室中の場所によって非常に変化し
、種々の燃料は該焼却室での満足した焼却を得るために
異なる量の供給空気が必要であることが知られている。

また、有害ガスの大部分は焼却室に供給される空気中に
含まれる窒素から発生すること、および存在するジオキ
シン類異性体の種類に応じて該焼却室の温度が約１８０
℃から約１０００〜１２００℃にまで変化するとジオキ
シン類およびフラン類がその前駆体から発生することが
知られている。

さらに、焼却炉の燃焼域の温度を低下すれば有害ガス（
ＮＯｘ）の発生が減少すること、言い替えれば燃焼室の
温度を低下することかできれば大気中に排出される有害
ガスをより少なくできることが知られている。

他方、その前駆体から発生したジオキシン類およびフラ
ン類の全量を煙道ガスから除去するために、燃焼室中を
かなり高い温度（約１２００℃）に維持する必要がある
ことが示されている。この除去には多量の新鮮な空気を
焼却炉の燃焼室に供給しなければならない。

標準的火格子を用いる焼却プラントは、多くの場合燃焼
室の必要な温度を得る際の問題を有し、その結果第２バ
ーナーにより温度を維持できるような第２焼却室が必要
である。

通常の温度約６００℃からジオキシン類が減少する温度
（約１２００℃）に温度を上昇さ仕ると、その結果、有
害ガスの著しい生成増加がなされ、この生成有害ガスは
通常の温度で生成される量に減少させねばならない。

火格子、ついでロータリーキルンによって燃焼がなされ
る焼却は前記したとまさに同一の問題を示す。

（発明の目的および概要） 本発明の目的は有害ガス（窒素酸化物、Ｎ０ｘ）量の減
少を確実にすると同時に焼却に必要な新鮮な空気量の減
少を確実にし、さらに全ての炭化水素並びにジオキシン
類およびフラン類をそのより無害な前駆体に変換させて
減少させるのに十分な量の空気の存在を確実にするよう
な、燃焼性物質の焼却法を提供することである。

本発明に従えば、焼却プラントによる燃料の該焼却法は
供給空気流からその窒素含量の一部を分離するか、また
は通常の空気と酸素によって高度に富化された空気の混
合物を焼却室に供給するかのいずれかにより酸素単位含
量（すなわち、単位容量当たりの酸素金遣）を増加させ
るような方法で、燃焼室に供給される空気が富化される
点で特徴付けられる。

（発明の詳説） 燃焼室または焼却室に供給される富化空気に含まれる酸
素量は、通常の空気酸素含ｆｆ１２３．１９重憤％に対
し、好ましくは約３０〜約３５％である。富化空気の製
造には、プレッシャー・スイングのアブソープション（
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　　Ｓｗｉｎｇ　　Ａｂｓｏｒｐｔｉ
ｏｎ（Ｐ　Ｓ　Ａ））、バキューム・スイング・アブソ
ープション（Ｖａｃｕｕｍ　　Ｓｗｉｎｇ　　Ａｂｓｏ
ｒｐｔｉｏｎ（ＶＳＡ））、低温プラント、他の適当な
処理のような公知のタイプの処理のいずれか１つを使用
することができる。

処理の全期間にわたり、空気富化用に酸素ガスを用いる
ことは、面倒な酸素の液化が回避され、経済的利点が得
られる。

もちろん、やや経済的に劣るが、パイプラインからの工
業用酸素供給物またはタンクによる外部からの液体酸素
供給物のいずれかを使用することもできろ。

本発明の好ましい具体例に従い、熱分解によりガス化を
行う第１工程および生成したガスを焼却する第２工程か
らなる２つの工程によって焼却行う場合酸素富化空気を
第２工程に用いることにより有害ガスの生成を少量に維
持できると同時に、高温および酸素豊富雰囲気によるジ
オキシン類の減少を促進することができる。

この方法は以下のプラントによって行えば非常に確実な
ものとなる。すなわち、高速流の再循環煙道ガス（酸素
欠乏雰囲気）を用い、富化空気が添加される標準的焼却
室を有するか、または流動床ピロライザー中で生成した
ガスを酸素富化雰囲気下に点火、焼成するための第２チ
ャンバー若しくは後バーナー室に連結されたサイクロン
でガスを分離する循環床を有するベッド・ピロライザー
を備えるプラントで行えば非常に確実なものとなる。

ピロライザーと後バーナーの該組み合わせの利点は、熱
分解温度を天分溶融の問題を大幅に解消しうるような低
い温度（約６００〜８００℃）に維持できること、およ
び流動床をピロライザーに用いれば該流動床から放出さ
れる前に燃焼性物質を、全て燃焼できるという事実に基
づく非常に高い熱回収率が得られることである。

実験によれば、かかる流動床ピロライザーは約４０％充
填中から完全な充填量まで規制できることが示されてい
る。

サイクロン後段の第２ヂヤンバーまたは燃焼域において
、該燃焼室に導入される酸素富化空気のｍは約１２００
℃の連続操作に適するように過剰の酸素量に調整され、
かかる第２チヤンバーは本発明の目的を達成するのに十
分な大きさである。

前記測定の結果として、焼却炉から放出される煙道ガス
は通常得られるものと等しいか、またはそれ以下の有害
ガス含量とすることができると同時に、焼却中に生成し
たジオキシン類およびフラン類を高温、酸素豊富雰囲気
、乱流および保持時間に基づき減少させてほぼ完全に除
去することができる。

燃焼システムは粒子除去システムによって続けられ、該
除去システムは、例えばサイクロン、マルチサイクロン
、静電集塵器（フィルター）または他のタイプの粒子除
去装置を備え、固体粒子および重金属（ただし水銀を除
く、これはこの方法ではその蒸気形として除去すること
ができない）を除去する。

粒子フィルターは過剰な熱を煙道ガスから回収するため
の熱交換器によって続けられ、最後に、煙道ガスは硫黄
酸化物（ＳＯＸ）、塩化物（ＣＩ）、フッ素化合物（例
えば、ＨＦ）および水銀を除去するためのスクラバーを
通過する。

デミスタ−の後段で、清浄化煙道ガスは該ガスを再加熱
するか、またはしないで誘導ドラフトファンによりスタ
ックに送られる。

この粒子除去装置、熱交換器および煙道ガススクラビン
グ装置は、全て本発明の一部を構成するものではないが
、自然界に許容可能で汚染物含量がごく少量である煙道
ガスを得るためには必要である。

（具体例の説明） 添付の図面は本発明の方法およびプラントのいくつかの
具体例を示す。

これらの図面において、第１〜４図は本発明の方法を実
施することができるプラントのブロック・ダイアダラム
図である。これらの図面において、同一または同様な装
置を示すのに同じ数字を用いた。

第１図において、参照番号ｌは燃焼室または焼却炉を示
し、この中に廃棄物または任意の種類の燃料のような固
体燃焼性物質を導入する。

燃焼室１で生成されたスラグはそこから除去される。燃
焼室１に、装置６から酸素富化空気を供給する。該装置
６は必要量のガス形の工業用酸素を供給するための空気
分離器およびこの工業用酸素を一定品質の新鮮な空気と
混合するための混合機を有することができ、得られた空
気と工業用酸素の混合物は焼却炉ｌに送られる。

燃焼性物質のカロリー値が特定の温度を得ることができ
ないほど低い場合、石炭のような良好な燃料を燃焼室へ
の供給物に添加することができるか（手段は図示せず）
、または該温度維持のために自動点火されるオイルまた
はガススクラバーを備えることができる。

酸素で富化した空気を燃焼室ｌに供給することにより、
有害な窒素含有ガスの形成が減少し、かつジオキシン類
、フラン類および他の有毒生成物がそれらの前駆体に変
換するような温度に該温度を高めることができる。

焼却炉ｌは火格子炉、ロータリー・キルンまたは流動床
を備える炉のような任意のタイプの焼却炉とすることが
できる。

焼却炉ｌの排出ガス中に含まれる固体粒子はそこから粒
子分離器３で分離される。該分離器はサイクロン、マル
チサイクロン、静電集塵器およびバッグハウス等とする
ことができる。

ついで、清浄化ガスを冷却器４で冷却する。該冷却器４
はセントラルヒーティング装置等の熱消費システム（Ｅ
）に熱を移動させるような公知のタイプの熱交換器とす
ることができる。

ついで排出されるガスは、所望によりいわゆる「仕上げ
」装置５中の化学薬剤（Ｃ）で処理され、硫黄酸化物、
塩化物、フッ素、水銀等の重金属のような汚染物質（Ｐ
）をそこから分離する。ついで、煙道ガスはスタック（
ＣＨ）に送ることができる。

第２図に示されるプラントは第１図と同じものである。

ただし、該焼却は２つの装置で行なわれる。すなわちガ
ス化装置１において、燃焼性物質を炭化水素含有ガスに
熱分解し、ついでこれを装置６から酸素富化空気が供給
された燃焼室２で燃焼する。

ガス化室ｌの熱分解は、Ｘで示されるように燃焼室ｌか
ら得られた燃焼ガスの一部を再循環することによって改
善することができる。

第３図に示されるプラントは第２図と同じものであるが
、ただし、粒子分離器３がガス化室ｌと燃焼室２の間に
挿入されている。この場合、ガス化室ｌ中の燃焼性物質
の熱分解により形成したガスの一部を該燃焼室ｌ内に再
循環することができる。

最後に、第４図に示されるプラントは第３図に示される
ものと同じであるが、ただし、ガス化装置ｌで生成され
ダスト分離器３で洗浄され燃焼装置２中の酸素富化空気
で燃焼されたガスの所定の部分は、Ｘで示されるように
該ガス化装ＨＩ内に再循環される。

本発明のプラントによれば、ジオキシン類、フラン類お
よび他の有毒物質を含有する物質を燃焼することが可能
になり、該有害物質の分解に必要な高い温度を得ること
が可能となると同時に、酸素富化空気を燃焼室に使用す
ることにより有毒物質の分解に必要な高温を確実にする
のに通常使用される付加的な燃料が全く必要ないという
事実に基づく高温を得ることが可能となった。

これは該富化空気がより多量の酸素、したがってより少
量の窒素を含むという事実に基づき得ることができ、そ
の結果燃焼の間に加熱される不活性ガスがより少量で存
在し、かつ外部から燃料を加えることなく高い温度を達
成することができる。

酸素富化空気を使用することによってさらに別の利点を
得ることができる。なぜなら、焼却中に生成した有害ガ
ス量は通常温度の増加により増大するが、空気供給の窒
素含量が該富化空気の高酸素含量に基づき減少している
本発明の場合には、該供給物中の窒素の存在による有害
ガスの生成は減少されるからであり、これにより、有毒
ガス形成が増加することなく必要な高温を使用すること
ができる。′ 本発明の方法は、主として、有害ガス生成が増加するこ
となく通常の温度よりも数百度高い温度で有害物質を分
解することができる、ジオキシン類、フラン類等の有毒
物質を含む廃棄物を焼却することを目的とする。

もちろん、本発明の方法は他の固体または液体燃料の焼
却に使用でき、酸素富化空気の使用により存在する窒素
量を減少させることができ、かつ低温の煙道ガスをプラ
ントに再循環してその温度を下げることにより温度の増
加を回避することができる。

焼却の３つのシステムを比較すると、以下に示す具体的
数値によって本発明の利点が判明した。

パート■は従来からの焼却法を示す。パート■は１２０
０℃の最終温度を得るための後−燃焼室を使用する焼却
法に関する。パート■は酸素富化空気を用い、共通して
使用した１００％過剰空気に基づき評価した本発明の方
法に関する。

燃料Ｉｋｇ当たりに使用した必要な空気層が約４゜１０
に９または後バーナーを用いた場合の量のわずか４９％
に減少したこと、および窒素含量が約４３％に減少した
ことに注目すべきである。

パート■は酸素富化空気を使用し、わずか１５％過剰の
空気が必要であることを示す全規模テスト結果によって
評価した本発明の方法に関するこれらの結果によれば、
１５％過剰空気が該燃焼に十分である場合でも、ジオキ
シン類およびフラン類分解のための煙道ガス中６％の酸
素必要量には酸素３２％を有する２３％過剰空気を使用
しなければならず、煙道ガスの当初の値を僅か３０％に
、窒素含量を約２７％に減少できることに注目すべきで
あり、これは著しい利点である。

結果を以下の表に示す。

テスト方法：　　　　　　　　　　　　Ｉｎ１ｌ［ＩＶ
廃棄物データ： カロリー値　　　　Ｋ　Ｃａｌ／　ｋ８　　１８０８　
１８０８　１８０８　１８０８炭素　　　　　　　ｋｇ
／ｋｇ　　　　　Ｏ，２１０００，２１０００，２１０
００，２１００水素　　　　　　　ｋｇ／ｋｇ　　　　
　Ｏ，０３５００，０３５０Ｑ、Ｑ３５００．０３５０
窒素　　　　　　　ｋｇ／ｋｇ　　　　　Ｏ，００５０
０，００５００，１１０５００，００５０硫黄　　　　
　　　ｋｇ／ｋｇ　　　　　Ｏ，０００９０，０００９
０，０００９０，０００９酸素　　　　　　　ｋｇ／ｋ
ｇ　　　　　Ｏ，＋９０００．１９０００．１９０００
．１９００水　　　　　　　　　　　ｋｇ／ｋｇ　　　
　　　　Ｏ，３５０００，３５０００，３５０００，３
５００焼却データ： 過剰な空気　　　　％　　　　　　１００　　１０Ｇ　
　　ｔｏｏ　　　２３空気中の酸素　　　Ｗ％　　　　
　０．２３１９０．２３１９０．３２０００．３２００
空気の化学量論量　ｋｇ／ｋｇ　　　　　２．８１　２
．８１　２，０５　２．０５窒素ｆｆｉ　　　　　　　
　　　　ｋｇ／ｋｇ　　　　　　　　　５．６３　　５
．６３　　４．１０　　２．５０全空気圧　　　　　バ
ール　　　　１．０１３　１．０１３　１．０１３　１
．０１３減少した空気ｍ　　％　　　　　　ｔｏｏ　　
　１８０　　７２．８　４４．０窒素ｍ　　　　　　　
ｋｇ／ｋｇ　　　　　４．２４９　４．２４９　２．７
３９４１．６９８断熱温度　　　　　”Ｃ９５０１２０
０１２０１１後バ一ナ一温度　　℃１２００　　　　　
１２００　１２００テスト方法：、ｌ１ｌＩ［［Ｗ 後燃焼および富化空気のデータ： 付加的な空気量　　ｋｇ／ｋｇ　　　　　２．８１　　
　　　　Ｇ　　　　Ｏ全空気ｆｆｌ　　　　　　ｋｇ／
ｋｇ　　　　　８．４３　　　　　４，１０　２．５０
油の量　　　　　　ｋｇ／ｋｇ　　　　　０ＪＯ７００
油の価格　　　　　ｕ／ｋｇ　　　　　１．３０付加的
な酸素　　　ｋｇ／ｋｇ　　　　　　　　　　　　Ｏ！
５９４０．２２１８酸素の価格　　　　ｕ／ｋｇ　　　
　　　　　　　　　４．００　１．００付加的な価格　
　　ｕ／ｋｇ　　　　　Ｏ，４００，３６０，２２煙道
ガス： 煙道ガス、全量　　ｋｇ／ｋｇ　　　　　９．５４　　
　　　４，８９　２．５０窒素、全量　　　　ｋｇ／ｋ
ｇ　　　　　６．３７４７　　　　２．７４４４１．６
９８４（結果の考察） 一般的に、固形のゴミからなる燃焼性組成物は数箇国の
多数のプラントにおいてなされた分析に基づくものであ
る。

テスト方法Ｉは現在のレベルの７５０〜９５０℃から１
２００℃の温度に特定の条件下に、少なくとも２秒間で
上昇さける後燃焼室の使用に関するものでる。

全ての条件下で１２００°Ｃの温度に維持すために、付
加的な熱を供給しなければならない。オイルまたはガス
バーナーはこの目的に備える。

結果は９５０℃以上の温度レベルおよび約６〜８％の煙
道ガス中酸素含量に基づくもので、後燃焼にはオイルま
たはガスバーナーの良好な機能を確実にするために付加
的な竜の空気が必要である。

テスト方法■および■（すなわち本発明）は酸素富化空
気を使用しており、１２００℃の温度を達成するために
付加的な燃焼は全く必要がない。単に、焼却炉に供給さ
れた空気中の酸素含量を増加させれば、その温度を増加
させることができる。

なぜなら、ごく少量の空気（その酸素含量が高いので）
を加熱するのに燃焼中に生成した熱を使用することがで
き、該温度が、通常の空気を用いる通常の焼却の場合の
温度よりも高い温度だからである。

１２００℃の温度を保証するには、空気中の必要酸素含
量は通常の２３．１９％含量の代わりに、３２％である
。

これらの付加的な酸素８．８１％または廃棄物１ｋｇ当
たり０．３５９４ｋｇの酸素は液体酸素として運ばれる
か、または前記した方法の１つにより局部的に生成する
ことができる。価格は最もやっかいな解決法の場合、す
なわち酸素を外部から供給する場合として計算したもの
である。酸素の局部的な生成は、はとんどの場合より安
価であり、例えば前記した価格の３０〜４５％である。

９９．９％の液体酸素の価格はいくつかの異なる価格の
比較を可能とするために仮の貨幣単位に定めたものであ
る。

全ての計算の結果は厳密な化学量論量であり、したがっ
て実際の操作で観察される損失は全くなかったが、空気
を大量に使用した場合多量の損失が観察された。

ボイラーを備える装置、熱交換器、スクラバー、ファン
、スタック等からなる装置は、富化空気を使用すれば著
しく安価にすることができる。なぜなら、使用した空気
量が該方法■では僅か４．　１０　ｋｇ／に９だけなの
に対し、該方法Ｉでは８．４３に９／に９であり、°該
方法■では２．５に９／に９だからである。煙道ガスの
減少量は各々５０％および７０％である。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は、各々本発明の方法を実施するためのプラ
ントやブロック・ダイアダラム図である。 図面中、主な符号はつぎのちのを意味する。 ｌ：ガス化室、２：焼却室、３：粒子分離器、４：冷却
器、５：仕上げ装置、６：装置、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼性物質の焼却中に発生する有害な窒素含有ガス
   量並びに有毒なジオキシン類およびフラン類ガス量を減
   少すべく該燃焼性物質を焼却するにあたり、 該燃焼性物質の焼却のために、過剰の酸素を含む空気を
   使用することを特徴とする燃焼性物質の焼却法。 ２、燃焼室または焼却室に供給される富化空気中に含ま
   れる酸素量が、通常の空気中の酸素量２３、１９％に対
   し約３０〜３５％である特許請求の範囲第１項記載の焼
   却法。 ３、燃焼室物質の焼却に使用される空気中に含まれる酸
   素量が該焼却中に少なくとも１２００℃の温度に達する
   のに十分な量である特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の焼却法。 ４、（１）燃焼性物質を比較的低温で熱分解させる工程
   と、（２）該工程（１）で生成したガスを酸素富化空気
   によって高温で焼却する工程の２つの工程からなる特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の焼却法。 ５、燃焼性物質を、まず約６００〜８５０℃の温度で熱
   分解し、ついで工程（１）で生成したガスを約１２００
   ℃の高温で酸素富化空気によって焼却する特許請求の範
   囲第４項記載の焼却法。 ６、熱気煙道ガス部分を焼却前に工程（１）に再循環さ
   せる特許請求の範囲第３項記載の焼却法。 ７、煙道ガス部分を酸素富化空気により焼却した後に工
   程（１）に再循環させる特許請求の範囲第３項記載の焼
   却法。 ８、熱気煙道ガス部分を該ガス中に含まれる固体粒子を
   除去した後に工程（１）に再循環させる特許請求の範囲
   第６項または第７項記載の焼却法。 ９、燃焼性物質が石炭、亜炭、泥炭、木片、固体廃棄物
   、ゴミ由来燃料およびこれらの混合物からなる群から選
   ばれる固体燃料である特許請求の範囲第１項記載の焼却
   法。 １０、少なくとも１つの燃焼室および該燃焼室に酸素富
   化空気を供給するための装置を備えることを特徴とする
   燃焼性物質焼却用のプラント。 １１、２つの燃焼室、すなわち燃焼性物質の熱分解用の
   第１燃焼室および該第１燃焼室中で生成したガスを上記
   装置によって供給された酸素富化空気により焼却するた
   めの第２燃焼室を備える特許請求の範囲第１０項記載の
   プラント。 １２、熱分解室の温度を約６００〜８５０℃に維持する
   ための手段および焼却室中の温度を少なくとも１２００
   ℃の温度に維持させるための手段を備える特許請求の範
   囲第１１項記載のプラント。 １３、焼却室中で生成したガス部分を熱分解室内に再循
   環させるための手段を備える特許請求の範囲第１０項ま
   たは第１２項記載のプラント。 １４、燃焼性物質を燃焼室においてバブリングまたは循
   環流動床のような流動床中で燃焼させる特許請求の範囲
   第１０項記載のプラント。 １５、酸素富化空気が供給される該室の後段に、固体粒
   子の分離器を備える特許請求の範囲第１０項記載のプラ
   ント。 １６、固体粒子の分離器が熱分解室と酸素富化空気が供
   給された燃焼室の間に挿入される特許請求の範囲第１１
   項記載のプラント。 １７、熱分解および／または焼却の間に発生した熱量を
   復熱するための熱交換器を備える特許請求の範囲第１０
   項記載のプラント。 １８、煙道ガスを大気中に排出させる前に該煙道ガスを
   処理するための手段を備える特許請求の範囲第１０項記
   載のプラント。 １９、煙道ガスを大気中に排出させる前に該煙道ガスを
   再加熱するための手段を備える特許請求の範囲第１０項
   記載のプラント。