JPH0788329A - 有機ハロゲン化合物を含有する排ガスの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種廃棄物の焼却処理から発生するダイオキ
シン等の毒性有機ハロゲン化合物の再合成を抑制しつつ
分解除去することのできる排ガス処理方法を提供する。 【構成】 燃焼装置１から排出する有機ハロゲン化合物
を含有する排ガスを触媒層を通して分解除去する排ガス
の処理方法において、前記触媒層が蓄熱式熱交換器３の
蓄熱体として設置されていることとしたものであり、前
記触媒層の触媒は窒素酸化物除去触媒がよく、前記蓄熱
式熱交換器は、冷却側媒体として空気を用い、該加熱さ
れた空気を燃焼装置１の燃焼用空気として用いるのがよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機ハロゲン化合物を
含有する排ガス処理方法に係り、特に、焼却炉排ガス等
に含まれるポリ塩化ジベンゾダイオキシンやポリ塩化ジ
ベンゾフラン等の毒性有機ハロゲン化合物を触媒を用い
て分解除去する排ガスの処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業廃棄物や都市廃棄物を処理する焼却
施設等から発生する排ガス中に含有されているダイオキ
シン、ＰＣＢ、クロロフェノール等の極微量の毒性有機
塩素化合物については、除去技術の研究の歴史が浅く、
個々の技術としては実用化されつつあるが経済性を含め
たトータルシステムとしての確立には至っていない。

【０００３】このうちダイオキシンと呼ばれている物質
はポリ塩化ジベンゾダイオキシンという化合物であり、
塩素の数によって二塩化物、四塩化物、五塩化物、六塩
化物などがあり、異性体は７０種以上に及び、特に四塩
化ジベンゾダイオキシン（Ｔ₄ ＣＤＤ）は最強の毒性物
質として知られている。またダイオキシンは非常に安定
な物質で水に溶けず、半永久的に毒性が消失しないこと
からその強い毒性と相まって環境汚染の重要化学物質と
考えられている。一般に、ダイオキシン類を含む毒性有
機塩素化合物の分解除去技術としては、高温燃焼を行な
う所謂直燃式処理法、活性炭等による吸着法、薬剤によ
る洗浄法、触媒による分解法等が知られている。

【０００４】このうち直燃式処理法は、前記毒性有機塩
素化合物の完全酸化分解を燃焼プロセスで行なうもので
あり、実施に際しては１０００℃以上の高温維持が必要
とされている。ところが焼却炉内の燃焼温度は８００〜
９５０℃であるから、有機塩素化合物を酸化分解するに
は炉内温度を更に高めるか、或は再燃焼部を設ける必要
がある。しかるに炉内温度を上昇させる場合は炉の全面
的な改造を必要とする上に、９５０℃以上では焼却物の
灰分が溶融して炉壁を損傷あるいは炉壁に付着するとい
う問題がある。

【０００５】また、再燃焼部を設ける方法の場合には排
ガス総量の増加や再燃焼用燃料によるランニングコスト
の上昇が極めて大きくなるという欠点が発生する。しか
も、排ガス中の被処理物質濃度が希薄であるので処理効
率はどうしても低くならざるを得ない。一方吸着法では
廃活性炭の再生処理が、また洗浄法では廃液の２次処理
が夫々必要となり、しかもこれらの２次処理手段が非常
に厄介であるので実用的な分解除去技術とは言えない。

【０００６】最も実用的と期待されている触媒による分
解法は、ある温度領域（２００〜５００℃）でダイオキ
シン等を分解することが発見されている。しかるに、現
状の方法は次のような使用上の制約がある。 触媒の洗浄機能がないので、触媒の貫通孔（排ガス
通路）の開口寸法を大きくしなければならないため、触
媒単位容積当りの表面積が小さくなり、触媒が大容量に
なる。

【０００７】 触媒の貫通孔の開口寸法を小さくし
て、触媒単位容積当りの表面積を大きくすると触媒の容
量を小さくすることができるが、洗滌機能がないので、
この場合にはバグフィルタ等で除じんをした後に設置し
なければならない。一方、触媒の活性温度領域（２５０
℃〜４５０℃）は、バグフィルタの耐熱温度（２００℃
〜２５０℃）よりも高いため、バグフィルタ通過後の排
ガスを再加熱しなければならないという実用上の制約が
ある。

【０００８】 現状の触媒には、排ガスを減温する機
能がないため、例えば３００℃の排ガス中に設置したと
すると、この部分でダイオキシン等を分解できても、そ
の後のバグフィルター等の集じん器の耐熱温度まで排ガ
ス温度を下げる過程、即ち通常ボイラ効率等の熱利用効
率を高めるために節炭器や空気予熱器が設置されるが、
この部分で、飛灰や冷却伝熱面である金属等が関与し
て、ダイオキシン類が再合成されることが明らかになっ
た。この再合成を抑制する手段として現在提案されてい
るのは、水噴霧急速減温だけであるが、この方法はエネ
ルギー回収効率の点で問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、各種廃棄物の焼却処理から発生す
るダイオキシン等の毒性有機塩素化合物の再合成を抑制
しつつ分解除去し、ダイオキシン等の再合成温度領域以
下に触媒内で減温することのできる排ガス処理方法を提
供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、燃焼装置から排出する有機ハロゲン化
合物を含有する排ガスを触媒層を通して分解除去する排
ガスの処理方法において、前記触媒層が蓄熱式熱交換器
の蓄熱体として設置されていることとしたものである。

【００１１】上記のように、本発明においては、焼却炉
排ガス等に含まれるポリ塩化ジベンゾダイオキシンやポ
リ塩化ジベンゾフラン等の毒性有機ハロゲン化合物を、
触媒を用いて除去する方法において、該触媒を担持した
触媒層を、蓄熱式熱交換器の蓄熱体として、排ガスを減
温する過程で毒性有機塩素化合物の再合成を抑制すると
同時に分解除去する。上記において、触媒層の触媒とし
ては、窒素酸化物除去（ Denox )触媒あるいは改造Ｄｅ
ｎｏｘ触媒を用いることにより、有機塩素化合物の再合
成を抑制すると同時に分解除去する他に、脱硝機能をも
合せて有させることができる。

【００１２】また、上記において、蓄熱式熱交換器は、
冷却側媒体として空気を用い、該加熱された空気を燃焼
装置の燃焼用空気、特に二次燃焼用空気として利用する
ことができ、該熱交換器を通る排ガスと前記空気の流れ
を向流として、１サイクル当り確実に空気による逆洗を
することにより、触媒への灰の付着や灰による閉塞を防
止することができる。前記触媒層である蓄熱体は、貫通
孔の相当直径が２ｍｍ以上で、かつ開口率が５０％以上
のハニカム構造体であるのがよい。そして、上記の蓄熱
式熱交換器では、排ガス温度を入口で３００〜４５０℃
のものを、出口で１５０〜２５０℃にまで減温すること
ができる。

【００１３】

【作用】本発明は、産業廃棄物や都市廃棄物を処理する
焼却炉排ガス中に含まれるポリ塩化ジベンゾダイオキシ
ンやポリ塩化ジベンゾフラン等の毒性有機塩素化合物
を、触媒を用いて除くものであるが、該触媒を用いた触
媒層を蓄熱式熱交換器の蓄熱体として、排ガスを減温す
る過程で毒性有機塩素化合物の再合成を抑制しつつ分解
除去するものである。

【００１４】ダイオキシン等の再合成及び分解するため
の反応温度は極めて重要な因子であるが、この温度領域
は、再合成も分解もほぼ同じであることが大きな特徴で
ある。両者共２５０℃〜４５０℃好ましくは２５０〜４
００℃の温度領域である。２００℃未満では、除去効率
が低いことに加え、排ガス中のＨＣｌやＳＯｘによる触
媒被毒が大きくなり、劣化促進が著しくなる。一方反応
温度が高過ぎると、触媒の変質を招く恐れがあり、長時
間の使用が困難となるので５００℃以下に抑えることが
望まれる。

【００１５】なお、本発明に適用される触媒については
特に制限を設けるものではないが、処理ガス中に含まれ
る硫黄化合物やハロゲン化合物等の影響を受けにくい耐
酸性のものが好ましい。Ｄｅｎｏｘ触媒あるいは改良Ｄ
ｅｎｏｘ触媒を、酸化条件下（６〜１２％のＯ₂ 含有量
ないしはそれ以上）で、排ガス温度２００〜５００℃、
好ましくは、２５０〜４００℃の温度領域に設置するこ
とにより、ダイオキシン等の有機塩素化合物や窒素酸化
物を分解することは、ＰＣＴ／ＥＰ９０／０１６８５、
特開平３−８４１５号、特開平３−１２２２１号各公報
等に記載され公知であり、本発明においてもこれらの触
媒を用いることができる。

【００１６】一方、２５０〜４５０℃の排ガス冷却部で
ダイオキシン等が再合成されることも、例えば、ＶＧＢ
クラフトワークテクニック（ VGB Kraft werk tecknik
) ６９巻、１９８９年８月８日、Ｓ７９５〜８０２又
はＶＤＩベリヒテ（ VDI Berichte ) ＮＲ、８９５、１
９９１、Ｓ１９３〜２１０に記載のように公知である。
図２は、公知の触媒を用いた排ガスの処理方法の工程図
を示すものであるが、この方式では、後段の節炭器ある
いは空気予熱器でダイオキシン等が再合成されること。
そして触媒の洗滌機能がないため長時間運転すると、触
媒の開口部が飛灰により閉塞していくため、開口寸法に
制約がある等の問題点がある。

【００１７】実際に実用機で使用するとなると、図３に
示すように、バグフィルター等の集じん器で飛灰を除じ
んした後に設置されることになるが、集じん器通過後の
排ガスを、触媒の分解能がある温度領域まで再加熱しな
ければならないため、エネルギーの無駄使いとなってし
まう。図１は、本発明による触媒機能付蓄熱式熱交換
器、例えばユングストローム式空気予熱器等の連続的に
排ガスと接触熱交換する蓄熱体が変化循環するものを実
装置に設置した一例を示す工程図である。

【００１８】排ガス中のダイオキシン等再合成温度領域
に、Ｄｅｎｏｘ触媒あるいは改造Ｄｅｎｏｘ触媒と、例
えばユングストローム式空気予熱器の蓄熱体として設置
することにより、該触媒がダイオキシン等の再合成を抑
制すると同時に分解しながら排ガス温度を後段のバグフ
ィルター等の集じん器へ通せる温度まで急激に減温する
ことができるものである。また、触媒はＤｅｎｏｘ触媒
でもあるので、窒素酸化物自体も分解する。

【００１９】以上のように４つの機能を同時に行い得る
複合機能を持った蓄熱式熱交換器である。なお、図１〜
３に示した排ガス温度は、一般的な温度を示したもので
あり、この温度を限定されるものではない。また、上記
においては、ダイオキシン等の毒性有機塩素化合物で説
明したが、本発明はダイオキシン等に限定されるもので
はなく、臭素、ヨウ素、フッ素等のハロゲンを含む有機
ハロゲン化合物も同様に処理することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 図４にこの実施例で用いた装置の工程図を示す。図４で
は、本発明の触媒機能付蓄熱式熱交換器を設置した工程
図と、同一条件で実験を行えるように、ダイオキシン等
の再合成温度領域に空気予熱器と水噴霧ガス冷却塔を設
置した場合の工程図で、各々ダクトを取換えて３種類の
実験を行い、効果の差を調べた。

【００２１】燃焼対象物はプラスチック系廃棄物で、条
件は廃熱ボイラ出口排ガス温度を３５０℃、バグフィル
ター入口排ガス温度を２００℃まで減温するものとし
た。蓄熱式熱交換器の蓄熱体としての触媒層は、市販の
酸化チタン系の触媒を目開き４．０ｍｍのハニカム成型
体で用いた。この触媒層の空間速度（ＳＶ値）は約１０
０００ｈｒ^-1とした。ダイオキシン等の分析数値は、
２、３、７、８−ＴＣＤＤの毒性等価換算濃度（ＥＰＡ
方式・・・ＴＥＱで表示）とした。実験の結果を表１に
示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】実験の結果、空気予熱ではダイオキシン等
の毒性等価換算濃度（ＴＥＱ）は４．６倍に増加してお
り、明らかにダイオキシン等の再合成が認められた。ガ
ス冷却塔では、ダイオキシン等の再合成が抑制されると
ともに、わずかであるが低減効果が認められた。触媒を
用いた蓄熱式熱交換器では、９５％という高い分解能を
示し、再合成を起こす空気予熱器との比較では実に約１
００分の１のオーダーの差が見い出された。

【００２４】また、窒素酸化物の低減効果は、当然なが
ら触媒を用いた蓄熱式熱交換器のみにみられ、脱硝率約
６５％を得た。なお、この実施例では、ユングストロー
ム式の蓄熱式熱交換器を用いたが、その他に蓄熱式熱交
換器としては、軸流形又は半径流形の回転蓄熱式のも
の、あるいは蓄熱室式のもの等が同様に用いることがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
焼却炉排ガスに含まれる毒性有機ハロゲン化合物を、そ
の再合成温度領域で触媒を用いて減温（熱回収）しなが
ら効果的に除去することに成功したものである。すなわ
ち、毒性有機ハロゲン化合物を分解するとともに、その
再合成温度領域を触媒を通過する間に減温（熱回収）
し、再合成を抑制するものであり、更に、窒素酸化物の
分解も行い得るものである。

【００２６】以上四つの機能を同時に行い得る複合機能
を持った蓄熱式熱交換器である。本発明により、最も経
済的でかつ効果も大きく、しかもエネルギー損失もない
革新的な技術を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の触媒機能付蓄熱式熱交換器を用いた排
ガス処理装置の工程図。

【図２】公知の触媒を用いた排ガス処理装置の一例を示
す工程図。

【図３】公知の触媒を用いた排ガス処理装置の他の例を
示す工程図。

【図４】実施例１に用いた実験装置を示す工程図。

【符号の説明】

１：焼却炉、２：廃熱ボイラ、３：触媒機能付蓄熱式熱
交換器、４：集塵器、５：煙突、６：触媒、７：節炭器
又は空気予熱器、８：水噴霧ガス冷却塔、９：空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 充良 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼装置から排出する有機ハロゲン化合
   物を含有する排ガスを触媒層を通して分解除去する排ガ
   スの処理方法において、前記触媒層が蓄熱式熱交換器の
   蓄熱体として設置されていることを特徴とする排ガス処
   理方法。
2. 【請求項２】 前記触媒層の触媒が、窒素酸化物除去触
   媒であることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理方
   法。
3. 【請求項３】 前記蓄熱式熱交換器は、冷却側媒体とし
   て空気を用い、該加熱された空気を燃焼装置の燃焼用空
   気として用いることを特徴とする請求項１又は２記載の
   排ガス処理方法。
4. 【請求項４】 前記触媒層である蓄熱体が、貫通孔の相
   当直径が２ｍｍ以上で、かつ開口率が５０％以上のハニ
   カム構造体であることを特徴とする請求項１、２又は３
   記載の排ガス処理方法。
5. 【請求項５】 前記蓄熱式熱交換器は、蓄熱体を通る排
   ガスと冷却媒体の空気が向流で流れることを特徴とする
   請求項３記載の排ガス処理方法。
6. 【請求項６】 前記蓄熱式熱交換器では、排ガス温度を
   ３００℃〜４５０℃から、１５０℃〜２５０℃まで減温
   することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載
   の排ガス処理方法。