JPH11123317A - 燃焼排ガス中のダイオキシン除去装置 - Google Patents

燃焼排ガス中のダイオキシン除去装置

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JPH11123317A
JPH11123317A JP9290086A JP29008697A JPH11123317A JP H11123317 A JPH11123317 A JP H11123317A JP 9290086 A JP9290086 A JP 9290086A JP 29008697 A JP29008697 A JP 29008697A JP H11123317 A JPH11123317 A JP H11123317A
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JP
Japan
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dioxin
combustion gas
chimney
gas
combustion
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JP9290086A
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English (en)
Inventor
Makoto Minamidate
誠 南舘
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TANAKA KAGAKU KK
Original Assignee
TANAKA KAGAKU KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼排ガス中に含まれている猛毒のダイオキ
シン等の有機塩素化合物を効果的に分解除去することが
できる新規なダイオキシン除去装置の提供。 【解決手段】 ダイオキシン等の有機塩素化合物を含む
燃焼ガス及び焼却灰を発生する焼却炉1に、その燃焼ガ
ス及び焼却灰を少なくとも2秒以上にかけて流す煙突2
を接続すると共に、その煙突2の内壁面に、アルミナ,
酸化チタニウムN型(アナターゼ),酸化ストロンチウ
ム,白金,パラジウム,ロジウムの混合物からなる光触
媒層3を形成し、その煙突2の燃焼ガス入口付近に、そ
の煙突2内にマイクロ波を照射するマイクロ波発生器4
を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼排ガス中に含
まれている猛毒の有機塩素化合物であるダイオキシンを
無害な成分に分解除去するためのダイオキシン除去装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、産業廃棄物や一般家庭のゴミを300〜600℃の
低い温度で燃焼させると、猛毒の有機塩素化合物である
ダイオキシン類が発生することが知られている。特に、
このダイオキシン類のうち最も毒性が高いと言われてい
る2,3,7,8−TCDD−テトラクロロジベンゾパ
ラオキシンは、燃焼の際に発生するベンゼン形ガスと活
性化された塩素ガスとを約500℃の炉の中を通すこと
によって最も多く生成されると言われている。
【0003】そのため、従来では燃焼方法を工夫、例え
ば、焼却炉の燃焼温度をダイオキシンを破壊することが
できる高温(1000℃以上)で運転する等によってダ
イオキシン類の発生を抑制しているが、これらの方法に
よってもダイオキシン類の発生を100%完全に抑え込
むことは困難である。
【0004】また、このダイオキシン類は排ガス中だけ
ではなく、焼却によって発生する焼却灰や飛灰中にも多
く含まれているが、これらに含まれているダイオキシン
類も効果的に除去する方法がないのが現状である。
【0005】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、燃
焼排ガス並びに焼却灰中に含まれている猛毒のダイオキ
シン等の有機塩素化合物を効果的に分解除去することが
できる新規なダイオキシン除去装置を提供するものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】従来、このダイオキシン
等の有機塩素化合物は原料として、炭素系、特にベンゼ
ン系、芳香族系と共に塩素塩酸系が存在し、かつ酸素が
ある程度(約3%程度)存在することを条件として、焼
却温度が300℃〜600℃の中温で生成することが知
られている。例えば、ダイオキシン類中、最も毒性が強
いとされる2,3,7,8TCDDは図3(A)に示す
ような化学構造をしているが、この2,3,7,8TC
DDは、ベンゼン系ガスと活性化された塩素ガスと活性
化された酸素(空気中に存在)ガスとを500℃程度の
温度にある炉の中を通すと、一部生成されることが知ら
れている。尚、図3(B)はこれよりも毒性の低いダイ
オキシン、1,3,6,8TCDDテトラクロロジベン
ゾパラジオキシンの化学構造である。
【0007】しかしながら、このような猛毒のダイオキ
シンであっても有機物質の一種であるため、特別高温
(1000℃以上)の焼却温度であれば、無害な炭酸ガ
ス(CO2 )と水蒸気(H2 O)及び塩化水素ガス(H
Cl)と亜硫酸ガス(SO2 )等に完全破壊される。特
に、焼却温度が900〜1200℃では、300℃〜6
00℃の中温度の場合の1000倍以上の破壊速度を発
揮することができるといった報告もなされている。
【0008】さらに、このような高温焼却条件の他に、
炉内の滞留時間として、少なくとも2秒以上、好ましく
は3秒以上あることが要求される。例えば、炉容積1m
3 当たり10万kcal/H以下の熱負荷の炉であるこ
とが要求される。
【0009】一方、従来のゴミ焼却炉の場合では、様々
な成分のものが混じり合って燃焼しているため、ダイオ
キシンの原料となるものは勿論全て含まれている上に、
炉の構造及び窒素酸化物(NOX )の発生抑制等のため
に焼却温度を1000℃以上の高温にすることは、極め
て困難であり、また、焼却温度を1000℃以上にして
も局部的に低温部分が発生する場合もあることから、燃
焼条件のみによってダイオキシンの発生を抑制すること
はほぼ不可能なのが現状である。
【0010】そのため、例えば、超高温溶融ガス等とい
った従来の焼却炉とは全く異なる構造のものを設置した
り、極めて高価な材料からなる分解触媒装置を備える等
してこれら有機塩素化合物の発生を抑制することも提案
されているが、この方法によると、コストが掛かりすぎ
て地方公共団体のみならず、一般の処理業者には負担が
大きすぎるといった問題がある。
【0011】そこで、本発明者はこのような現状に鑑み
て長年に亘って鋭意研究した結果、既設の焼却炉をその
まま利用することで、経済的に、かつ効果的にダイオキ
シン等の有機塩素化合物を分解除去することができる新
規なダイオキシン除去装置を提案したものである。
【0012】すなわち、本発明は燃焼条件によってダイ
オキシンの発生を抑制するのではなく、従来の燃焼方法
によって発生した燃焼排ガス中の有機塩素化合物は勿
論、焼却灰中に含まれているものも効果的に分解除去す
ることを可能としたものである。
【0013】具体的には、上記目的を達成するために第
一の発明は、ダイオキシン等の有機塩素化合物を含む燃
焼ガス及び焼却灰を発生する焼却炉に、その燃焼ガス及
び焼却灰を少なくとも2秒以上にかけて流す煙突を接続
すると共に、その煙突の内壁面に、アルミナ,酸化チタ
ニウムN型(アナターゼ),酸化ストロンチウム,白
金,パラジウム,ロジウムの混合物からなる光触媒層を
形成し、その煙突の燃焼ガス入口付近に、その煙突内に
マイクロ波を照射するマイクロ波発生器を接続したもの
である。
【0014】マイクロ波発生器から煙突内にマイクロ波
を照射すると、このマイクロ波によって煙突内壁に形成
された光触媒層の表面が、約7万〜10万℃に熱せられ
たときと同じ強力な酸化力を発生する。そして、このよ
うな状態となった煙突内に、ダイオキシン等の有機塩素
化合物を含む燃焼ガスを少なくとも2秒以上に亘って流
すことにより、燃焼排ガス中のダイオキシンは勿論燃焼
排ガスと共に飛散する焼却灰中のダイオキシン及び毒性
を有する全ての有機塩素化合物、例えば、シアン化合物
等が瞬時に分解され、無害な炭酸ガス(CO2 )と水蒸
気(H2 O)及び塩化水素ガス(HCl)と亜硫酸ガス
(SO2 )等に完全破壊される。
【0015】これは、以下に示すような現象によるもの
と推定される。
【0016】先ず、波長が1m以下の極超短波であるマ
イクロ波を上述したアルミナ,酸化チタニウムN型(ア
ナターゼ),酸化ストロンチウム,白金,パラジウム,
ロジウムの混合物からなる光触媒層に照射すると、この
光触媒層の表面に電子の正孔対が生成し、電子は内部に
正孔は表面に移動する。このとき、正孔は表面の微粒子
及び微粒の水分と光反応し、強い起酸化力を持った水酸
基(ヒドロキシルラジカル)となり、これがありとあら
ゆる毒性有機物質の化学結合を分断して破壊するからで
ある。
【0017】尚、さらに、このマイクロ波の破壊で生じ
た塩化水素ガス(HCl)と亜硫酸ガス(SO2 )はそ
のままでは、大気汚染を招くため、必要に応じて従来の
脱硫装置等によって中和分解すれば良い。
【0018】また、第二の発明は、ダイオキシン等の有
機塩素化合物を含む燃焼ガス及び焼却灰を流す煙突に、
その燃焼ガス及び焼却灰を少なくとも2秒以上滞留させ
て流す滞留ゾーンを形成すると共に、その滞留ゾーンの
内壁面に、アルミナ,酸化チタニウムN型(アナター
ゼ),酸化ストロンチウム,白金,パラジウム,ロジウ
ムの混合物からなる光触媒層を形成し、その滞留ゾーン
に、その滞留ゾーン内にマイクロ波を照射するマイクロ
波発生器を備えたものである。
【0019】すなわち、本発明は、燃焼排ガスを流す煙
突の途中に、上記光触媒層及びマイクロ波発生器を備え
た滞留ゾーンを設たものであり、煙突を流れてきた燃焼
排ガス及び焼却灰をこの滞留ゾーン内に導き、ここで燃
焼排ガス及び焼却灰中に含まれている有機塩素化合物を
一気に破壊するようにしたものである。特に、このよう
な滞留ゾーンを形成することにより、焼却灰が溜められ
ることとなるため、焼却灰に対する充分な破壊効果を得
ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を添付図面を参照しながら説明する。
【0021】図1は第一の発明に係る燃焼排ガス中のダ
イオキシン除去装置の実施の一形態を示すものである。
【0022】図示するように、このダイオキシン除去装
置は、ダイオキシンを含む燃焼ガスを発生する焼却炉1
に、その燃焼排ガスを流す煙突2を接続し、その煙突2
の内壁面全体に亘って光触媒層3を形成すると共に、そ
の煙突2の燃焼ガス入口付近にマイクロ波発生器4を接
続してなるものである。
【0023】煙突2は、焼却炉1から排気される燃焼排
ガスを少なくとも2秒以上かけて流す程度の長さに設定
されている。この長さについて具体的には、焼却炉1か
ら排気される燃焼排ガスの排出量及び流速によって決定
されることになるが、図示するように、水平方向に延ば
すことにより、排ガス圧力損失を大きくさせれば垂直に
延ばした場合よりも滞留時間を長くすることができる。
【0024】マイクロ波発生器4は、マイクロ波電源、
アイソレータ、パワーモニター、走換器等からなるマイ
クロ波発生手段を収容したケーシング5を煙突2上流側
に取り付けると共に、マイクロ波を放射するマイクロ波
放射管6を煙突2のほぼ軸芯部に同軸上に取り付けたも
のであり、煙突2内の下流側の光触媒層3側に向けて波
長が1m以下の極超短波であるマイクロ波を照射するよ
うになっている。
【0025】この光触媒層3は図2に示すようにアルミ
ナ粉末(Al2 3 )と、酸化チタニウム(Ti
2 3 )N型(アナターゼ)粉末と、酸化ストロンチウ
ム(Sr23 )粉末及び白金(Pt),パラジウム
(Pd),ロジウム(Rd)等の貴金属原料の混合物を
有機バインダーでスラリー状に混ぜ合わせたものをコー
ティングしてなるものであり、煙突2内を流れる燃焼排
ガス及び燃焼排ガスと共に流れる焼却灰に対して、高い
起酸化力を発揮するようになっている。
【0026】以上において、本発明の作用を説明する。
【0027】図1に示すようにマイクロ波発生器4を起
動して煙突2内にマイクロ波を照射し続ける。すると、
このマイクロ波の照射を受けた煙突2内の光触媒層3は
上述したように、その表面が、約7万〜10万℃に熱せ
られたときと同じ強力な酸化力を発生する。
【0028】そして、このような状態となった煙突2内
に、焼却炉1から排出される燃焼排ガスを流すと、燃焼
排ガス中のダイオキシンはもちろん燃焼排ガスと共に飛
散する焼却灰中のダイオキシン及び毒性を有する全ての
有機塩素化合物を構成する化学結合が一気に寸断され、
図4に示すような無害な炭酸ガス(CO2 )と水蒸気
(H2 O)及び塩化水素ガス(HCl)と亜硫酸ガス
(SO2 )等に完全破壊されることになる。尚、このよ
うな作用による有機塩素化合物の破壊は通常2秒以下で
あればほぼ完了することになるが、上述したようにこの
煙突2の長さは滞留時間が少なくとも2秒以上になるよ
うに設定されているため、充分その目的を達成すること
ができる。
【0029】次に、図5は第二の発明であるダイオキシ
ン除去装置に係る実施の一形態を示したものである。
【0030】図示するように、このダイオキシン除去装
置は、ダイオキシン等の有機塩素化合物を含む燃焼ガス
及び焼却灰を流す煙突2に、その燃焼ガス及び焼却灰を
少なくとも2秒以上滞留させて流す滞留ゾーン7を形成
し、その滞留ゾーン7の内壁面に、上述したような原料
からなる光触媒層3を形成し、その滞留ゾーン7に同じ
くマイクロ波を照射するマイクロ波発生器4を備えたも
のである。
【0031】すなわち、第一の発明の場合は、煙突2の
内面全体に亘って光触媒層3を形成すると共に、その煙
突2の上流側にマイクロ波発生器4を設けたが、本発明
は燃焼排ガスを流す煙突2の途中に、上記光触媒層3及
びマイクロ波発生器4を備えた滞留ゾーン7を設け、煙
突2を流れてきた燃焼排ガス及び焼却灰をこの滞留ゾー
ン7内に導き、ここで燃焼排ガス及び焼却灰中に含まれ
ている有機塩素化合物を一気に破壊するようにしたもの
である。
【0032】従って、本発明では、第一の発明と同様
に、燃焼排ガス中の有機塩素化合物は勿論、燃焼灰中の
有機塩素化合物も効果的に分解除去することができる。
しかも、燃焼排ガスが一旦、この滞留ゾーン7に流れ込
むことにより、滞留時間を稼ぐことができるため、煙突
の全体長を短くコンパクトにすることも可能となる。さ
らに、一旦滞留ゾーン7に流し込むことにより、サイク
ロンの如く燃焼排ガス中の焼却灰の分離が促進されて、
焼却灰の分離効果も同時に得ることが可能となる。
【0033】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下に示
すような優れた効果を発揮することができる。
【0034】燃焼排ガス中及び燃焼灰中に含まれてい
る猛毒のダイオキシンを含む全ての有機塩素化合物を炭
酸ガスや水蒸気などといった無害な成分にほぼ完全に分
解することが可能となる。
【0035】従って、ダイオキシン等の猛毒な有機塩
素化合物による地域環境の悪化を未然に防止することが
できる。
【0036】また、本発明装置は、既設の焼却炉に付
設して用いることができるため、新たな焼却設備を建設
することなく、既設設備をそのまま有効利用可能であ
り、有機塩素化合物除去に要する設備費用の大幅なコス
トダウンを達成することができる。
【0037】しかも、本発明装置は、一旦建設する
と、その後はマイクロ波を生成するためだけの僅かな電
力でほぼ永久的にその効果を発揮することができるた
め、運転コストが極めて安価となり、優れた経済性を発
揮することができる。
【0038】マイクロ波と特殊な成分からなる光触媒
層からなるものであるため、広い設置場所が不要となる
上に、運転に際して周囲環境に対して全く悪影響を及ぼ
すことがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一発明の実施の一形態を示す一部破断全体図
である。
【図2】図1中X−X断面図である。
【図3】(A)は、燃焼排ガス中に猛毒のダイオキシン
である2,3,7,8TCDDの化学構造を示す図であ
る。(B)は、1,3,6,8TCDDテトラクロロジ
ベンゾパラジオキシンの化学構造を示す図である。
【図4】マイクロ波によるダイオキシンの破壊状態を示
す概念図である。
【図5】第二発明の実施の一形態を示す一部破断全体図
である。
【符号の説明】
1 焼却炉 2 煙突 3 光触媒層 4 マイクロ波発生器 5 ケーシング 6 マイクロ波放射管 7 滞留ゾーン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイオキシン等の有機塩素化合物を含む
    燃焼ガス及び焼却灰を発生する焼却炉に、その燃焼ガス
    及び焼却灰を少なくとも2秒以上にかけて流す煙突を接
    続すると共に、その煙突の内壁面に、アルミナ,酸化チ
    タニウムN型(アナターゼ),酸化ストロンチウム,白
    金,パラジウム,ロジウムの混合物からなる光触媒層を
    形成し、その煙突の燃焼ガス入口付近に、その煙突内に
    マイクロ波を照射するマイクロ波発生器を接続したこと
    を特徴とする燃焼排ガス中のダイオキシン除去装置。
  2. 【請求項2】 ダイオキシン等の有機塩素化合物を含む
    燃焼ガスを流す煙突に、その燃焼ガス及び焼却灰を少な
    くとも2秒以上滞留させて流す滞留ゾーンを形成すると
    共に、その滞留ゾーンの内壁面に、アルミナ,酸化チタ
    ニウムN型(アナターゼ),酸化ストロンチウム,白
    金,パラジウム,ロジウムの混合物からなる光触媒層を
    形成し、その滞留ゾーンに、その滞留ゾーン内にマイク
    ロ波を照射するマイクロ波発生器を備えたことを特徴と
    する燃焼排ガス中のダイオキシン除去装置。
JP9290086A 1997-10-22 1997-10-22 燃焼排ガス中のダイオキシン除去装置 Pending JPH11123317A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020023576A (ko) * 2000-09-23 2002-03-29 황재구 고주파를 이용한 악취의 제거방법
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