JPH04250817A - 燃焼装置内での高縮合芳香族炭化水素及びダイオキシンの生成を回避する方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼装置内好ましくはゴ
ミ焼却装置内での高度縮合炭化水素及びダイオキシンの
生成を回避する方法であって、燃焼ガスのダスト除去を
燃焼手段の後方で３００〜１，０００℃好ましくは４０
０〜９００℃で行うようにした方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】公知の通り、燃焼工程、特に廃物燃焼の
際に高縮合芳香族炭化水素及びダイオキシンが発生し、
これらはフィルターダスト及び排ガスと共に燃焼装置か
ら排出される。一般的用語「高縮合芳香族炭化水素」と
は多核芳香族化合物のことを意味し、これはまた１個又
は２個以上のＯＨ基を有する。一般的用語「ダイオキシ
ン」とは多塩素化ジベンゾ−ｐ−ジオキシン及び多塩素
化ジベンゾフランを意味する。ダイオキシンには合計２
１０種の異性体があり、そのうちのいくつかは極めて有
毒である。高縮合芳香族炭化水素は発がん性物質とみな
されているのでやはり健康に有害である。高縮合芳香族
炭化水素とダイオキシンの有毒性のためにこれらの化合
物をフィルターダスト及び排ガスから除去すること又は
燃焼装置内でのこれらの化合物の生成を回避することが
必要である。

【０００３】公知の通り、３００〜４００℃の燃焼装置
内−即ち排ガス及び灰の冷却の間−では酸素存在下での
有機ラジカルの再結合により、ＯＨ基も含有し得るさま
ざまな量の高縮合芳香族炭化水素が生成する。さらに公
知の通り、３００〜４００℃で排ガス及び灰を冷却する
間にダイオキシンが生成するか、これはより高い燃焼温
度において存在する塩素化合物から酸素存在下に塩素が
生成し、次いでこの塩素が排ガス及び灰の冷却過程にお
いて有機ラジカル、有機化合物及び／又は炭化水素の存
在下でダイオキシンを生成するためであろう。この反応
は煙道ダスト中に存在する重金属化合物（酸化物）によ
って触媒される。このため、３００℃を超える燃焼装置
の排ガス流から煙道灰を分離することが既に提案されて
いる。というのは、高縮合芳香族炭化水素とダイオキシ
ンは６００℃を超える温度では熱に対して不安定である
からである。

【０００４】ＤＥ−ＯＳ３６４４３８１号により、燃焼
装置からの有害物質放出を最小にする方法が公知であり
、それによれば煙道ガスのダスト除去は燃焼手段の後、
熱交換器の前で直接又はその第一部分において約３００
℃又はそれ以上の温度で行われる。このダスト除去はセ
ラミック製分離ノズル（遠心ダスト除去器）又は充填床
フィルターで行われる。ＤＥ−ＯＳ３６４４３８１号に
提案された方法を用いると、冷却段階の煙道ガス中の煙
道ダスト粒子によるダイオキシンの接触生成が阻止され
る。燃焼装置から出る煙道ガスは充填床フィルター及び
／又は遠心ダスト除去器でダスト除去されていてもダス
ト含量が５ｍｇ／Ｎｍ３　より高いこと及びこの少ない
ダスト含量でも高縮合芳香族炭化水素及び特にダイオキ
シンの生成を触媒するのに十分であることが判明したの
で、ドイツ特許出願第Ｐ３９１９７９０．５号には燃焼
装置内での高縮合芳香族炭化水素及びダイオキシンの生
成を回避するための方法であって、完全に安全運転で操
作され、前記物質がフィルターダストと排ガス中にもは
や認められないように排ガスと灰の冷却段階の間に前記
物質の生成の阻止が信頼できる方法が提案されている。 ドイツ特許出願第Ｐ３９１９７９０．５号に提案された
方法の特徴は、燃焼排ガスのダスト除去のためにＳｉＯ
２　、Ａｌ２　Ｏ３　及び／又はＺｒＯ２　並びに無機
結合剤からなる、空孔容積５０〜９０％を有するセラミ
ックフィルター要素を用いることである。このようなフ
ィルター要素を設けることにより浄化ガス中の残留ダス
ト量を少なくとも２ｍｇ／Ｎｍ３　より確実に少なくす
ることができる。このダスト量は、浄化ガスの冷却の際
に高縮合芳香族炭化水素とダイオキシンの生成を触媒す
るには確実に不十分である。ドイツ特許出願第Ｐ３９１
９７９０．５号にはさらに、フィルター要素から除去さ
れたダストを空気の遮断された密閉容器内で冷却するこ
とによって後洗浄及びダスト排出の間に高縮合芳香族炭
化水素とダイオキシンが全く生成しないことを確実にす
ることが提案されている。

【０００５】意外なことに、燃焼排ガスにＮＨ３　、ア
ンモニウム塩、脂肪族第一、第二又は第三アミン、これ
らのアミンの塩、尿素、蛋白質、蛋白質分解生成物又は
これらの物質の少なくとも一種を含有する廃物を添加す
ると、除去されたダストの冷却を空気遮断下で行わなく
てもよいことが判明した。前記のすべての化合物に含有
されているアンモニウム窒素が酸素及び重金属化合物の
存在下で有機ラジカルと遊離ハロゲンとから高縮合芳香
族炭化水素及びジオキサンが生成するのを明らかに抑制
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は燃焼装置内好ましくはゴミ焼却装置内での高縮合芳香
族炭化水素及びダイオキシンの生成を回避するドイツ特
許出願第Ｐ３９１９７９０．５号に提案された方法であ
って、燃焼ガスのダスト除去が燃焼手段の後方で３００
〜１，０００℃好ましくは４００〜９００℃で行われる
方法の操作の信頼性を高めるように改善することである
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は燃焼手段
の後方で燃焼排ガスに４００〜１，０００℃好ましくは
６００〜９００℃でＮＨ３　、アンモニウム塩、脂肪族
第一、第二又は第三アミン、これらのアミンの塩、尿素
、蛋白質、蛋白質分解生成物又はアンモニウム窒素を含
有する有機廃物を燃焼排ガス１Ｎｍ３　中に０．１〜２
ｇのアンモニウム窒素が存在するような量で添加するこ
と及びダスト分離のためにＳｉＯ２　、Ａｌ２　Ｏ３　
及び／又はＺｒＯ２　並びに無機結合剤からなる、空孔
容積５０〜９０％を有するセラミックフィルター要素を
用いることによって達成される。これにより、たとえ灰
が空気の存在下で冷却されても、灰中のダイオキシン及
び高縮合芳香族炭化水素の含量は許容限界より確実に十
分低くなるという好ましい結果が得られる。本発明の方
法により浄化された燃焼排ガスはまたダイオキシン及び
高縮合芳香族炭化水素の含量に関して全く満足できる。 本発明の方法は前記有害物質の生成及びダストへの吸着
を阻止するだけでなく、排ガス中になお存在する微量の
有害物質を除去する。大型プラントではフィルター内に
本発明のフィルター要素を複数個設けられる。

【０００８】本発明の好適態様によれば有機廃物として
水肥が用いられる。というのは、水肥は間違いなくアン
モニウムの窒素の含量が高くかつ水肥に含まれた無機化
合物はダスト除去に用いるフィルター要素に確実に補集
されるからである。その上水肥は無料で入手することが
でき将来は廃物処理装置でますます多量に消滅されねば
ならない。

【０００９】本発明の別の好適態様によればセラミック
フィルター要素の前に遠心ダスト分離器好ましくはサイ
クロンが設けられる。これにより大きなダスト粒子がフ
ィルター要素の前でまず分離され、このことはフィルタ
ー要素の負荷を軽減させることになる。排ガスから多量
のダストを分離しようとする場合でも遠心ダスト分離器
はフィルター要素の負荷を軽減させる。

【００１０】本発明の最後の好適態様によれば、ＮＨ３
　、アンモニウム塩、脂肪族第一、第二又は第三アミン
、これらのアミンの塩、尿素、蛋白質、蛋白質分解生成
物又はアンモニウム窒素を含有する有機廃物が排ガスの
ダスト除去の役をなす工程装置内の燃焼排ガスに添加さ
れる。ダスト除去領域内でガスの滞留時間が比較的長く
、温度がほとんど一定に、好ましくは６００〜９００℃
に維持されるのでこの態様は特に好ましい。

【００１１】アンモニウム窒素含有化合物を用いて排ガ
スから窒素酸化物を除去することはそれ自体公知であり
、本発明の方法によれば高縮合芳香族炭化水素とダイオ
キシンの生成が回避される意外に燃焼排ガスの窒素酸化
物含量が著しく減少される。ＤＥ−ＡＳ２４１１６７２
には選択的還元により酸素含有燃焼排ガスから一酸化窒
素を除去する方法が開示され、その方法によればパラフ
ィン系、オレフィン系又は芳香族炭化水素、これらの混
合物、酸化又はスルホン化炭化水素、還元剤としての一
酸化炭素又は水素の存在下又は不存在下で一酸化窒素含
有燃焼排ガス流を均一気相反応により一酸化窒素１モル
当り０．４〜１０モルのアンモニア又はアンモニア前駆
物質即ちアンモニウム窒素含有物質と、還元剤の存在下
では７０５〜１０９５℃、還元剤の不存在下では８７０
〜１０９５℃で接触させる。しかし、当業者には意外な
ことに、酸素の存在下でダスト含有燃焼排ガスを冷却す
る際に高縮合芳香族炭化水素及びダイオキシンが重金属
化合物の触媒作用により生成するのがアンモニウム窒素
含有化合物により回避される。というのはアンモニウム
窒素含有化合物の多くは４００〜１，０００℃の温度範
囲で有機ラジカルを当然生成し得る有機基を有し、従っ
て高縮合芳香族炭化水素とダイオキシンの生成を少なく
とも促進するからである。

【００１２】本発明の方法を実施するために用いられる
アンモニウム窒素含有化合物はダスト含有燃焼排ガス流
にこのガス流が燃焼室を出た後に好ましくはダスト分離
領域で混合される。というのはその領域ではガスの滞留
時間が比較的長くガス温度が好ましくは６００〜９００
℃で実質的に一定となるからである。本発明の方法で用
いられるフィルター要素及びフィルター操作に対するア
ンモニウム窒素含有化合物の不都合な作用は認められな
かった。むしろ、浄化排ガスはアンモニウム窒素含有化
合物に由来する残留物を含んでいないことが判明した。 これは排ガスがフィルターケーキ中及びフィルター要素
中に排ガスがかなり長時間滞留するためと思われる。分
離された灰も特に吸着状態のＮＨ３　を含有していなか
った。

【００１３】本発明の一層の詳細を、本発明の方法の流
れ図を示す図１により説明する。

【００１４】燃焼室１では供給装置２から供給されたご
みが管路３から導入された空気により８５０〜１，００
０℃で燃焼される。高温のダスト含有燃焼排ガスは耐熱
性セラミック材料で内張された遠心ダスト除去器として
働くサイクロン５に煙道ガス路４から入る。サイクロン
５で分離されたダストは管路６を経てダストビン７に送
られ、そこでダストの冷却が行われる。予備ダスト除去
された排ガスはサイクロン５を出て挿入管８と排ガス管
路９を経てダスト除去フィルター１０に入る。

【００１５】ダスト除去フィルター１０は断熱ハウジン
グ１１からなり、このハウジング内にはセラミック材料
又は鋼でつくられた、粗ガス側を清浄ガス側から分離す
るプレート１２が設けられている。プレート１２には複
数のフィルタープラグ１３ａ、１３ｂがガス密に固定さ
れている。フィルタープラグは自立性で、無機結合剤に
よりフェルト状に緻密化されたセラミック繊維からなる
。フィルタープラグは６００〜１，０００℃の温度での
長時間運転により劣化されない。セラミック繊維のフェ
ルトの代わりに焼成セラミック材料からなるフィルター
プラグも使用できる。

【００１６】予備ダスト除去された燃焼排ガスは７５０
〜８５０℃でフィルタープラグを外側から内側へ通過し
、それによりダストはフィルタープラグ１３ａ、１３ｂ
の外側に捕獲される。一定の時間間隔で毎回少なくとも
１個のフィルタープラグ又はフィルタープラグ群は逆洗
又はパルスにより浄化され、その際浄化に用いるガスは
管路１４ａ、１４ｂからフィルタープラグの内部に供給
され、フィルタープラグの外側に存在するダストケーキ
は落下され、このケーキはハウジング１１の漏斗状底部
から管路１５ａ、１５ｂを経てダストビン７に入り、そ
こで冷却される。フィルタープラグの浄化には、清浄ガ
ス流から取り出してコンプレッサー１６により所要運転
圧力にまで昇圧されたダスト除去排ガスを用いるのが好
ましい。ダスト除去された燃焼排ガスはダスト含量が１
ｍｇ／Ｎｍ３　未満であり、この含量は常に維持され、
短時間でもこれ以上とはならない。ダスト除去された高
温の燃焼排ガスは洗浄ガス路１７から熱交換器（水蒸気
発生器）（図示せず）に達する。

【００１７】供給タンク１９に流入する前に沈降によっ
て固形物が除去された水肥が供給タンク１９から管路１
８ａ、１９ａを経て煙道路４とサイクロン５中のダスト
含有排ガス流に計量供給される。供給タンク１９の内容
物はアンモニウム窒素について分析され、水肥の量は排
ガス流１ｍ３　当り約０．２５ｇのアンモニウム窒素が
含有されるように排ガス流に添加される。

【００１８】ダスト除去温度が例えば６００〜８００℃
となるように、燃焼排ガスに含まれた熱量をダスト除去
フィルター１０の前で奪うことができる。例えばサイク
ロン５に熱交換器が設けられる。

【００１９】ダストビン７に入ったダスト中にも大気中
に放出された清浄ガス中にも１ケ月の期間中に高縮合芳
香族炭化水素とダイオキシンが認められなかった。フィ
ルター要素１３ａ、１３ｂはこの期間中に性能は変化し
なかった。

【００２０】

【実施例】下記の表は本発明の方法の意外な結果を証明
している。

【００２１】 　　　　〔表１〕 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　水肥の添加無し　　　　水肥の添加有り排ガス組
成 　　　　　　％ＣＯ２　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　９．８　　　　　　　　　　　　　　　　９．
８　　　　　　％Ｏ２　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１０．４　　　　　　　　　　　　　　１０．
４排ガス温度（℃）　　　　　　　　　　　　　　　　
７４３　　　　　　　　　　　　　　　　７４３水肥量
（ｌ／Ｎｍ３　排ガス）　　　　　　−　　　　　　　
　　　　　　　　　　　０．０８水肥のＮ含量（ｋｇ／
ｍ３　）　　　　　　−　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２．９清浄ガスのＮＯｘ含量　　　　　　　　
　　　　６４０　　　　　　　　　　　　　　　　３２
５清浄ガスのダイオキシン含量 （ＴＣＤＤ当量として測定） 　　（ｍｇ／Ｎｍ３　）　　　　　　　　　　　　　　
０．３１２　　　　　　　　検出せず

【００２２】

【発明の効果】燃焼ガスのダスト除去が燃焼手段の後方
で３００〜１，０００℃好ましくは４００〜９００℃で
行われる方法の操作の信頼性を高める。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を示す流れ図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　燃焼室 ２　　　　　　　　供給装置 ４　　　　　　　　煙道ガス路 ７　　　　　　　　サイクロン ９　　　　　　　　排ガス管路 １０　　　　　　　　ダスト除去フィルター１１　　　
　　　　　ハウジング １３ａ　　　　　　フィルタープラグ １３ｂ　　　　　　フィルタープラグ １７　　　　　　　　清浄ガス路 １９　　　　　　　　供給タンク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼装置内好ましくはゴミ焼却装置内での
   高縮合芳香族炭化水素及びダイオキシンの生成を回避す
   る方法であって、燃焼排ガスのダスト排除が燃焼手段の
   後方で３００〜１，０００℃好ましくは４００〜９００
   ℃で行われる方法において、燃焼手段の後方で燃焼排ガ
   スに４００〜１，０００℃好ましくは６００〜９００℃
   でＮＨ３　、アンモニウム塩、脂肪族第一、第二又は第
   三アミン、これらのアミンの塩、尿素、蛋白質、蛋白質
   分解生成物又はアンモニウム窒素を含有する有機廃物を
   燃焼排ガス１Ｎｍ３　中に０．１〜２ｇのアンモニウム
   窒素が存在するような量で添加すること及びダスト分離
   のためにＳｉＯ２　、Ａｌ２　Ｏ３　及び／又はＺｒＯ
   ２　並びに無機結合剤からなる、空孔容積５０〜９０％
   を有するセラミックフィルター要素を用いることを特徴
   とする方法。
2. 【請求項２】有機廃物として水肥を用いることを特徴と
   する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】セラミックフィルター要素の前に遠心ダス
   ト分離器好ましくはサイクロンを設けることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】ＮＨ３　、アンモニウム塩、脂肪族第一、
   第二又は第三アミン、これらのアミンの塩、尿素、蛋白
   質、蛋白質分解生成物又はアンモニウム窒素を含有する
   有機廃物を、排ガスのダスト除去の役をなす工程装置内
   の燃焼排ガスに添加することを特徴とする請求項１〜３
   のいずれか一項に記載の方法。