JPH01200110A

JPH01200110A - 低ｎｏｘ焼却方法

Info

Publication number: JPH01200110A
Application number: JP63291056A
Authority: JP
Inventors: Ronald D Bell; ロナルド　ディー　ベル
Original assignee: Radian Corp
Current assignee: Radian Corp
Priority date: 1987-11-18
Filing date: 1988-11-17
Publication date: 1989-08-11
Also published as: ES2038308T3; EP0317111B1; EP0317111A2; DE3878840T2; DE3878840D1; EP0317111A3

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、低ＮＯＸ含有量の燃焼生成物を確保する方法
、より詳細には発生ガスの低ＮＯＸ含有量を確保する有
害廃棄物の焼却方法に関する。

（発明の背景）多くの燃焼プロセスは受け入れることができないＮＯＸ
含有量を有する流出ガスを発生する。従って窒素酸化物
は燃焼プロセスにより発生する主要な汚染物の一つであ
る。各燃焼プロセスにおいて、バーナにおける高温度は
窒素酸化物のいくつかの固定化を生ずる。これらの化合
物は排煙ガス中で、より少量の二酸化窒素（Ｎｏ□）及
び痕跡量の他の酸化物を含む一酸化窒素（ＮＯ）として
主として見出される。−酸化窒素（ＮＯ）は空気中、常
温で引き続き二酸化窒素（ＮＯＸ　）に酸化されるため
、所定時間後の排出ガス中のそれぞれの量を別々の正確
度をもって予測する方法はない。従って、サンプル中の
一酸化窒素（Ｎ　Ｏ）と二酸化窒素（Ｎｏ□）の総量が
「窒素酸化物（ＮＯＸ）Ｊとして決定され参照される。

大気中での反応を通しての排煙ガスからの窒素排出酸化
物は、目を刺激し酸性雨を生じる「スモッグ」を生成す
る。これらの理由のため、大気へ放出されるガス中に存
在する窒素酸化物の量は、種々の州及び連邦の機関によ
り厳しく制限されている。ＮＯＸ放出の法規に従うため
に、いくつかのＮＯＸコントロールの方法が使用されて
いる。

これらは、機器による改良と、噴射法のいずれかに分類
することができる。噴射法は、形成されるＮＯＸの量が
一般に温度の上昇とともに増加するため該温度を低下さ
せるた・めに水又はスチームのいずれかを噴射すること
と、ＮＯＸを選択的に還元するためのアンモニアの噴射
を含む。しかし水又はスチームの噴射は前記プロセスの
全燃料効率に対して不利な影響を及ぼす。燃焼生成物中
へのアンモニアの噴射を含むプロセスが例えばウェルテ
ィの米国特許第４．１６４．５４６号中に示されている
。

アンモニア噴射と還元触媒を利用するプロセスの例が、
サカリらの米国特許第４．１０６．２８６号及びヘフリ
ッヒの米国特許第４．５７２．１１０号中に開示されて
いる。アンモニア噴射を使用する選択的還元法は高価で
あり、かつコントロールが幾分か困難である。従って、
これらの方法は、多過ぎる量を噴射しないようにそして
過剰レベルのアンモニアを放出することにより起こり得
る放出の問題を作り出さないために、アンモニア噴射を
注意深くコントロールすることを必要とするという固有
の問題点を有している。更に前記窒素酸化物の還元のた
めに必要な温度を注意深（コントロールして必要な反応
速度を得なければならない。

機器改良法は、ＮＯＸの生成を減少させるためのバーナ
又は火室の改良を含む。これらの方法はＮＯＸのレベル
を減少させるがそれぞれの欠点を有している。選択的接
触還元システムは、現在のところＮＯＸを還元するため
の最良の利用可能なコントロール技術であると一部の専
門家により考えられている。ＮＯＸを還元するために現
在使用可能な選択的接触還元システムは、触媒の存在下
前記ＮＯＸと反応させるために使用済のガスストリーム
中にアンモニア噴射を行って窒素と水蒸気を生成する。

該ガスストリームが約６００〜７００°Ｆの温度領域内
の温度である場合、このようなシステムは典型的には８
０〜９０％の効率を有する。該システムのＮＯＸ還元効
率は、前記温度が前述の温度領域外にあり前記触媒がよ
り高い温度で損傷した場合は、かなり低くなる。共有特
許権者であるマックギルらの米国特許第４．４０５．５
８７号中で出願人ベルが開示しているように、窒素酸化
物は該特許で開示されているような２０００°Ｆを越え
る温度での還元雰囲気中の反応により還元されることが
できる。

主要なＮＯＸ放出源は有害廃棄物の焼却である。

このような焼却は、前記廃棄物が第１の燃焼ゾーンで、
次いで第２の燃焼ゾーンで燃焼される焼却器中で行うこ
とができる。このような燃焼からの過剰のＮＯＸ放出は
重大な環境上の問題であり、かつ上記したようなこれら
を抑制するための種々の努力が試みられ、種々の結果が
得られている。

（発明の目的）従って本発明の目的は、焼却放出物中のＮＯＸの効果的
な減少を実現するための焼却方法を含む改良された方法
を提供することである。

本発明の他の目的は、放出物がかなり減少したＮＯＸレ
ベルを有するものである有害廃棄物焼却のためのシステ
ムを提供することである。

（発明の概要）゛本発明によると、通常受け入れることのできないＮＯＸ
放出物を生成する燃焼を含むプロセスにおいて、より詳
細には有害廃棄物焼却プロセスにおいて、酸素に富んだ
第１の燃焼物と、続いて還元ガス条件を含みかつ酸素が
不足したガス流出物を提供する燃料に冨んだ第２の燃焼
物が提供される。該第２の燃焼流出物はスチームを発生
するために使用され、かつ該流出物はそれから除去され
るＳＯ２、ＨＣＩ及び灰を有している。次いで空気が前
記ガス状流出物に加えられて薄い燃料−空気混合物が形
成され、該混合物は酸化用触媒上を通され、次いで該生
成ガスストリームはその残留熱量を実質的に回収するた
めにエコノマイザつまり低圧廃棄物熱ボイラに通され、
その後筬にＮ。

Ｘ放出標準に合致している前記ガスが大気中に排出され
る。上述したプロセスである低ＮＯＸ有害廃棄物焼却を
実施するために特に好適な本発明の装置システムは、第
１燃焼ゾーンと第２燃焼ゾーンに区画された２段焼却器
、その中に還元雰囲気を形成するために前記第２燃焼ゾ
ーンに燃料を加える手段、前記第２燃焼ゾーンからの流
出物中の熱の少なくとも一部をスチームに変換する手段
、前記流出物にアルカリ性吸収剤を添加するための手段
、該アルカリ性吸収剤添加手段の下流側のバッグハウス
、該バッグハウスからの流出物に空気を加える手段、前
記空気に富んだ流出物を受け入れるための酸化用触媒含
有反応室、該反応室からの流出物から熱を回収するため
の熱回収手段、及び最終流出物の除去のための出口を含
んで成る。

（図面の簡単な説明）図面は、本発明の特質を具現化した有害廃棄物燃焼シス
テムの概略フローシートである。

（好ましい態様の詳細な説明）図面を参照すると、該図面には有害廃棄物焼却器を含む
本発明を例示する態様が示されている。

図中、参照番号２００は、第１燃焼室２０２と第２燃焼
室２０４を含んで成る有害廃棄物焼却器を示す。

焼却されるべき廃棄物は導入口２０６を通して供給され
、一方燃料例えば天然ガス等のガスはライン２０８を通
して供給され、燃焼用空気はライン２１０を通して供給
される。該第１の燃焼室は固体の有害廃棄物を収容する
ために好適なロータリキルンの形状を有するが、液体又
はガス状廃棄物を取り扱うこともできる。液体廃棄物が
加えられた場合、それは好適には効率的な燃焼を確保す
るため霧状とされる。前記廃棄物の第１の燃焼は、前記
第１の燃焼室つまりゾーン２０２で起こる。燃焼は通常
１５００から２０００　”　Ｆの温度で起こる。前記第
１の燃焼ゾーン２０２で焼却される廃棄物中に一般に「
スラグ」として特定される灰及び／又は非燃焼性物質が
あると、それは底部出口２１２を通して重力により取り
出される。前記第１の燃焼室中では、燃焼は、酸素に冨
んだ雰囲気中つまり供給される空気中の酸素の量が前記
燃料及び焼却されるべき廃棄物により供給される燃焼可
能物質に対して化学量論的に過剰である雰囲気中で起こ
る。その結果、第２の燃焼室つまりゾーン２０４に入ろ
うとする前記第１の燃焼室つまりゾーン２０２からの流
出ガスもその中の任意の燃焼可能物質に対して過剰の酸
素を有している。しかし第２ゾーン中では、添加される
燃料及び添加されてもよい液体又はガス状廃棄物が、前
記第１のゾーンからの流出ガスに、廃棄物及び／又は燃
料の形態の燃焼可能物質が使用できる酸素に対して化学
量論的に過剰な例えば１０から２５％過剰となるような
量が加えられ、燃焼が還元条件下約２２００から２６０
０°Ｆの第２燃焼ゾーン２０４中で起こる。０．５秒の
滞留時間が必要とされる。より長い滞留時間例えば１秒
又はそれ以上を使用してもよいが、より以上の有用な目
的には寄与しない。

前記焼却器の第２燃焼ゾーン２０４からの熱流出物は、
その中で該流出物中の熱がスチームの発生に使用され、
かつ該熱流出物の温度が約４００から５５０＠Ｆ、典型
的には約４５０＠Ｆに低下されるボイラ２１６に供給さ
れる。後述する下流側の触媒床を汚染又は起こり得る不
活性化から保護するために、前記ガスが前記触媒に到達
する前に該ガスからＳｏｗ、ＭＣＩ等の酸性物質を除去
しておくことが重要である。該ガスからのＳＯ□、ＨＣ
Ｉ等の除去は、入口２１８を通して導入される乾燥形態
又は水溶液あるいは懸濁物のいずれかの形態にあるアル
カリ性吸収剤例えば炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウ
ム、水酸化ナトリウム、炭酸カルシウム等又は他の手段
により達成される。これらの腐食性物質の除去は、前記
触媒の保護だけでなく損傷に対して下流側の機器それ自
身を保護するためにも重要である。前記焼却器からの流
出ガスは灰及び他の固体物質も伴っていることがある。

これらの固体物質は任意の従来法により例えば該ガスを
バッグハウス２２０を通し、これにより分離された灰等
を排出ライン２２２を通して除去することにより前記ガ
スから好適に分離される。この時点で該流出ガスストリ
ームは、その酸素含有量及び燃焼可能物質例えば燃料間
の化学量論的関係に関して依然として酸素が不足してい
る。その後、それは導管２２４中を通される。

しかし該ガスはＮＯＸ量が小さく、前記システムを通っ
て流れるガスの処理は、従来技術で広く使用されている
アンモニア等による処理を使用することなく、生成した
ＮＯＸの減少、又はＮＯＸ生成の抑制をもたらす。しか
し、前記ガスの熱ポテンシヤル及び該ガスが含むことの
ある燃料を最大限に利用するために、空気を前記導管２
２４中のストリームに加え、生成するガス状ストリーム
を、その中で該ガスストリームが酸化触媒上を通過する
ガス処理ユニット２２６へ通す。導管２２４中のストリ
ームに対応する量の空気を加え、生成するストリームが
該ストリーム中に存在することのある燃料又は他の燃焼
可能な物質を燃焼するために必要な量より化学量論的に
過剰な例えば１０％から５０％過剰な酸素を含むように
する。その結果、はぼボイラ排出温度例えば４５０°Ｆ
の生成物が空気と混合されかつ酸化触媒上を通される。

白金やパラジウムのような貴金属酸化触媒、又は酸化銅
、酸化クロム、酸化マンガン等のような卑金属酸化物が
この目的のために使用される。例えば白金又はパラジウ
ム触媒のような前記貴金属酸化触媒は、アルミナ、シリ
カ、ケイソウ土又は金属合金等の担体上に零価の状態で
付着した貴金属であることが最適である。前記金属酸化
物触媒もこの特性を有する担体上に担持された金属酸化
物であることが最適である。このような触媒の製造は当
業者に周知である。触媒量は使用される特定の触媒に依
存して変化する。通常は触媒量と流速は、空間速度が典
型的には３００００から５００００／時間の範囲となる
よう設定する。

百万分の−の範囲のＮＯＸレベルが、本発明の還元と酸
化を組み合わせた操作により実現化できることをデータ
が示している。前記ユニット２２６からの酸化されたガ
ス状流出物は導管２２７を通り、２２８で示されるエコ
ノマイザつまり低圧廃棄物熱ボイラに誘導され、前記酸
化されたガス状流出物の熱量は経済的に操業可能な最大
量が取り出される。図面中で分かるように、エコノマイ
ザ２２８を通る間接的な熱交換関係を第１に通過するボ
イラ供給水は、ガスとの熱交換により加熱され、ライン
２２９を通ってボイラ２１６へ供給される。約３００か
ら４００゜Ｆの温度の冷却されたガスは次いで導出管２
３０を通って煙突２３２に排出され、放出される流出物
がＮＯＸ放出標準に合致しているという確信の下に大気
中に放出される。それは５Ｑｐｐｍ未溝のＮＯＸ含有量
を有している。

図面の前記説明において、もちろん、焼却器、ボイラ、
廃棄物熱ボイラ、エコノマイザ、ガス処理ユニット等へ
の言及は当業者に周知な標準機器の使用を意図するもの
と理解されるべきである。

例えば前記ガス処理ユニットはガス通過に適用され酸化
用触媒を含有する任意のコンテナとすることができる。

本発明に従って燃焼中の窒素酸化物の生成を最小限にす
ることは、現在の技術レベルに対していくつかの利点を
提供する。このプロセスは、アンモニアのような潜在的
な有害ガスをシステム中に噴射することを必要とせず、
窒素酸化物の還元を起こすために狭い範囲に維持された
温度が必要といった反応条件が必要とされず、操作条件
が従来の焼却条件と置換可能であり、更により大きなＮ
ＯＸ還元効率が達成される。

次の実施例は、本発明の特徴をより詳細に例示するため
の役割を果たす。

典型的な操作では、焼却器の第１の燃焼ゾーンに、固体
又は液体の有害廃棄物、補助燃焼及び空気が供給され、
１５００〜２０００°Ｆの温度で燃焼して燃焼生成物の
ストリームを生成する燃焼可能混合物を生成する。該第
１の燃焼ゾーンからの約１５００〜２０００°Ｆの温度
の流出物ストリームは約４％の酸素を含有している。補
助燃料又は他の液体廃棄物を室温でこのストリーム中に
噴射し、生成するストリームに、燃焼可能物の含有量が
存在する酸素に対して１０％化学量論的に過剰となるよ
うな燃料含有量を与える。次いで生成するストリームを
約２０００〜２４００　”　Ｆの温度で第２の焼却ゾー
ンで焼却し、そして燃焼可能な物質が過剰であるため、
燃焼は還元雰囲気で起こる。該燃焼生成物中に存在する
熱は、例えばボイラ管中の水との熱交換により少なくと
も部分的にスチームに変換され、勿論酸素が不足した生
成するガス状ストリームは約４５０　°Ｆの温度を有し
ている。次いでこの酸素が不足したストリームに、Ｓ０
２又はＨＣＩとして表された前記ストリーム中の酸性成
分と十分に反応する炭酸ナトリウム又は類似するアルカ
リ性試薬の水溶液を加え、該ストリームをバッグハウス
を通し、固体成分を分離する。次いで室温の空気を、生
成するストリームが該空気が加えられる酸素が不足した
ストリーム中に存在する任意の燃焼可能物質に対して化
学量論的に１０〜５０％過剰である酸素含有量を有する
ことになるような量を前記ストリームに加える。次いで
生成する酸素に冨んだストリームをアルミナに担持され
た例えば白金又はパラジウムのような貴金属を含む床を
通して３００００〜５００００　／時間の空間速度で供
給する。この時点で処理されているガス状ストリームは
約４５０°Ｆの温度を有している。この温度は触媒床を
通ると約８００゜Ｆに上昇する。次いで熱を好適な熱交
換器で抽出して約４００　°Ｆの温度と５０ｐｐｍ未満
のＮＯＸ含有量を有する放出されるべき最終的なストリ
ームを与える。

特許請求の範囲で定義された本発明を離れることなく種
々の変化及び修正が行うことができ、従って前述の説明
及び前述の図面中に含有される全ての事項は例示として
のみ解釈され限定するものと解釈されるべきでないこと
は理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明を実施する要領を例示するフローチャー
トである。２００・・・焼却器　２０２・・・第一燃焼室２０４・
・・第二燃焼室２０６・・・ガス処理ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の焼却ゾーンで空気及び燃料の存在下有害廃
棄物を焼却して第１のガスストリームを生成し、該第１
のガスストリームからその中に酸素より過剰な燃焼可能
物質を有する燃焼可能なガスストリームを生成し、還元
雰囲気の第２の焼却ゾーンで前記燃焼可能なガスストリ
ームを焼却して加熱され酸素が不足したガス状ストリー
ムを生成し、該酸素が不足したストリーム中の熱の少な
くとも一部をスチームに変換し、該酸素が不足したスト
リームに空気を加えて生成ストリーム中に該生成ストリ
ーム中に存在する燃焼可能物質に対して化学量論的に過
剰な酸素を生成させ、該生成ストリームを酸化触媒上を
通して酸化されたガス状ストリームを生成し、該酸化さ
れたストリームから熱を除去し、かつ生成する冷却され
たストリームを放出することを含んで成る低ＮＯＸ有害
廃棄物焼却方法。
（２）有害廃棄物の焼却が第１の焼却ゾーン中で１５０
０〜２０００゜Ｆの温度で行われる請求項１に記載の方
法。
（３）燃焼可能なガスストリームの焼却が第２の焼却ゾ
ーン中で２０００〜２４００°Ｆの温度で行われる請求
項１に記載の方法。
（４）酸素が不足したストリームが、熱のスチームへの
変換の間に約４５０°Ｆの温度に冷却される請求項１に
記載の方法。
（５）酸化用触媒の上を通る生成するストリームの空間
速度が約３００００から５００００／時間である請求項
１に記載の方法。
（６）空気を、酸素が不足したストリームに、生成する
ストリーム中に１０から５０％化学量論的に過剰な酸素
が存在する量になるように加える請求項１に記載の方法
。
（７）大気中に放出される冷却されたガスが約３００か
ら４００゜Ｆの温度である請求項１に記載の方法。
（８）大気中に放出される冷却されたガスが５０ｐｐｍ
未満のＮＯＸ含有量を有している請求項１に記載の方法
。
（９）酸素が不足したガス状ストリームを処理してそこ
から酸性成分を除去するようにした請求項１に記載の方
法。
（１０）酸素が不足したガス状ストリームを処理してそ
こから固体成分を除去するようにした請求項１に記載の
方法。
（１１）酸素が不足したガス状ストリームを処理してそ
れから酸性成分を除去し、かつ該酸素が不足したガス状
ストリームを処理してそこから固体成分を除去するよう
にした請求項１に記載の方法。
（１２）第１の燃焼ゾーンと第２の燃焼ゾーンとに区画
した２段焼却器、該第２の燃焼ゾーンに燃料を加えてそ
こに還元雰囲気を形成するための手段、該第２の燃焼ゾ
ーンからの流出物中の熱の少なくとも一部をスチームに
変換する手段、前記流出物にアルカリ性吸収剤を添加す
る手段、該添加手段の下流側のバッグハウス、該バッグ
ハウスからの流出物に空気を加える手段、該空気に富ん
だ流出物を受け入れるための酸化用触媒含有反応室、該
反応室からの排出物から熱を除去するための熱回収手段
、及び該流出物除去のための出口を含んで成る低ＮＯＸ
有害廃棄物焼却用システム。
（１３）熱除去手段がエコノマイザである請求項１２に
記載のシステム。
（１４）出口が煙突である請求項１２に記載のシステム
。
（１５）第１の燃焼ゾーンが、有害廃棄物、空気及び燃
料をそこへ供給するための手段を含んでいる請求項１２
に記載のシステム。