(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰溶融炉から排出される排ガスを導入して排ガス中のダストや塩化水素を水に吸収させて除去する湿式洗煙装置と、湿式洗煙装置から排出される排ガスを導入して加熱・燃焼し、排ガス中のダイオキシンを分解する燃焼器と、燃焼器から排出される排ガスを導入して冷却する排ガス冷却器とを有してなる灰溶融炉排ガスのダイオキシン除去装置。
【請求項２】
灰溶融炉から排出される排ガスを導入して排ガス中のダストや塩化水素を水に吸収させて除去する第１の工程と、第１の工程で処理された排ガスを導入してバーナにより８００〜９００℃に加熱して２秒間以上保持し、排ガス中のダイオキシンを分解する第２の工程と、第２の工程で処理された排ガスを導入し、１５０〜２００℃に急冷する第３の工程とを有してなる灰溶融炉排ガスのダイオキシン除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみや産業廃棄物を焼却したときに発生する飛灰や焼却灰を溶融固化する灰溶融炉の排ガスを処理する装置および方法に係り、特に排ガス中のダイオキシンを効果的に除去する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ、下水汚泥等の各種廃棄物は焼却施設で焼却処理され、生じた焼却灰やばいじんは、従来埋め立て処分されていた。しかし、埋め立て処分地枯渇の問題や有害重金属類の溶出による地下水汚染の問題があるため溶融による減量・減容化と無害化の必要性が高まってきている。
【０００３】
このような背景で灰中の残留灰素、コークス、灯油、または電力を熱源とした溶融処理方法が提案され、一部で実処理が行われている。このうち電力を熱源とした灰溶融炉としてプラズマアーク加熱方式と抵抗加熱方式がある。これらは共に、黒鉛電極を使用しており、排ガス中に一酸化炭素ガスが含まれるので、それを燃焼してから大気に放出している。図２はかかる排ガス処理装置のフローシートである。図において１は灰溶融炉である。２は燃焼器であり、灯油やガスバーナを使用して加熱し、燃焼空気を導入して一酸化炭素を燃焼させる。３は冷却器であり、下流側で使用されるバックフィルタなどの集塵機４が耐えられる温度まで排ガスを冷却する。排ガスは集塵機４でダストが補集され煙突５を通して大気中に放出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
灰溶融炉１から排出される排ガス中には塩類、酸化物、水酸化物を含む多量のダストの他、塩化水素、微量のダイオキシンが含まれている。ダイオキシンはジオキシン系のテトラクロロジベンゾジオキシンやフラン系のペンタクロロジベンゾフランなどの化学物質の総称であり、これらの化学物質は、２個のベンゼン環が酸素を介して結合し、ベンゼン環のまわりに４ないし５個の塩素が結びついたものである。ダイオキシンは８００〜９００°Ｃに加熱すると分解するので、上記燃焼器２内で分解する。燃焼器２内で完全燃焼し、炭酸ガスにまでなれば問題ないが、１部のダイオキシンの分解が不完全であり、ベンゼン環を含む化合物として残る。
【０００５】
そして冷却器３や集塵機４の内部温度が２５０°〜６００°Ｃになっており、多量のダストと共に塩化水素などの塩素が共存すると再びダイオキシンとして再合成されてしまう。
【０００６】
排ガス中に含まれるダイオキシンの許容値は、厚生省のだした指針として０．５ｎｇ／Ｎｍ3 （ｎｇ＝１０-9ｇ）であり、近い将来０．１ｎｇ／Ｎｍ3 まで引下げられる予定である。しかし以上述べた従来の排ガス処理装置では、良い状態で操業していても２．０ｎｇ／Ｎｍ3 程度までしか低下させることはできない。また、集塵機４では多量のダストと共に酸化物や水酸化物と塩化水素が反応した生成物が集塵機のフィルタを詰らせるという問題もある。
【０００７】
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、排ガス処理中にダイオキシンが再合成されないようにして、灰溶融炉から大気中に放出される排ガス中のダイオキシンのレベルを十分低くすることのできる灰溶融炉排ガスのダイオキシン除去装置および方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本願第１発明の灰溶融炉排ガスのダイオキシン除去装置は、灰溶融炉から排出される排ガスを導入して排ガス中のダストや塩化水素を水に吸収させて除去する湿式洗煙装置と、湿式洗煙装置から排出される排ガスを導入して加熱・燃焼し、排ガス中のダイオキシンを分解する燃焼器と、燃焼器から排出される排ガスを導入して冷却する排ガス冷却器とを有してなる。
【０００９】
また、本願第２発明の灰溶融炉排ガスのダイオキシン除去方法は、灰溶融炉から排出される排ガスを導入して排ガス中のダストや塩化水素を水に吸収させて除去する第１の工程と、第１の工程で処理された排ガスを導入してバーナにより８００〜９００℃に加熱して２秒間以上保持し、排ガス中のダイオキシンを分解する第２の工程と、第２の工程で処理された排ガスを導入し、冷却水を散水して１５０〜２００℃に急冷する第３の工程とを有してなる。
【００１０】
次に本発明の作用を説明する。灰溶融炉から排出される排ガスは湿式洗煙装置内で水と接触し、塩類、酸化物、水酸化物を含むダストや塩化水素などが水に吸収されて除去される。ダイオキシンや一酸化炭素は水に不溶性なので、排ガス中に含まれたまま湿式洗煙装置から排出される。燃焼器内で排ガスは灯油やガスのバーナにより８００〜９００℃に加熱されると共に略２秒間その温度で保持される。バーナには過剰の燃焼空気が導入されているので一酸化炭素とダイオキシンの１部は燃焼して炭酸ガスになる。ダイオキシンの残部は塩化ベンゼンなどのベンゼン環を有する化学物質に分解される。その後排ガスは排ガス冷却器内で散水により１５０〜２００°Ｃに急冷される。ダイオキシンの分解物質がダイオキシンに再合成されるのに適した温度は２５０〜６００°Ｃと考えられており、排ガスはその領域を急速に通過して急冷される。また、排ガス冷却器中の排ガスにはダイオキシンの再合成に必要な塩素や、再合成の触媒作用をするダストが含まれていない。従ってダイオキシンの分解物質がダイオキシンに再合成されることはないので、排ガス冷却器から排出される排ガス中のダイオキシンのレベルは十分低く、０．０５ｎｇ／Ｎｍ3 程度になり、厚生省が予定している目標値０．１ｎｇ／Ｎｍ3 を十分クリヤできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の灰溶融炉排ガスのダイオキシン除去装置のフローシートである。図において１は灰溶融炉である。灰溶融炉の形式は電気炉形式でもよいが、灰中の残留炭素を利用したもの、コークスや灯油などを燃料としたものなど、どのような形式のものでもよい。
【００１２】
６は灰溶融炉１からの排ガスを導入する湿式洗煙装置である。湿式洗煙装置６は散水吸収塔式でもよいし、吸収液中に排ガスを潜らせるバブル式でもよい。散水吸収塔式の湿式洗煙装置６は、吸収塔の下方から排ガスを導入して上方から排出し、上方に設けた散水ノズルから水を噴出させるもので、吸収液は細かい水滴となって塔内を下降するのに対し、排ガスは塔内を上昇し、水とガスが互に接触して、排ガス中の塩類、酸化物、水酸化物を含むダストや塩化水素などを水に吸収させて除去する。
【００１３】
吸収液中に排ガスを潜らせるバブル式の湿式洗煙装置は、例えば、本願出願人が先に出願した特願平８−１４６１２４号「灰溶融炉の排ガス吸収装置」（未公開）の図１に開示されている。すなわち、吸収液を収容すると共に排ガスを吸収液内部に潜らせて発泡を起こさせるバブリングタンクと、円筒又は逆円錐状の胴部を有すると共に下方に縮径部を有しており、頂部から灰溶融炉の排ガスが流入すると共に胴部上端にバブリングタンクからポンプを介して接線方向に流入する循環吸収液により胴部内壁が洗浄されており、かつ下端がバブリングタンク内の吸収液に没入しているバッファタンクとを有してなるものである。
【００１４】
２は湿式洗煙装置６から排ガスを導入する燃焼器である。燃焼器２には灯油または天然ガスを燃料とする図示しないバーナを備えている。バーナは過剰空気の下で燃料を燃焼させて燃焼器２内で排ガスの加熱を行うことによって、排ガス中に含まれる一酸化炭素などの可燃物を燃焼させるとともにダイオキシンを分解する。
【００１５】
７は排ガス冷却器である。筒状の胴体を有し、上方に散水ノズルが設けられている。燃焼器２からの排ガスは胴体の下方から導入され上方から排出される。散水ノズルからの細かい水滴は下降するのに対し、排ガスは上昇し、互に接触して排ガスを急冷させる。排ガス冷却器７から排出された排ガスは煙突５を通って外部に排出される。
【００１６】
次に本実施形態の作用を説明する。灰溶融炉１から排出された排ガスは湿式洗煙装置６内で吸収液（水）と接触し、塩類、酸化物、水酸化物を含むダストや塩化水素などが吸収液に吸収されて除去される。吸収液は図示しない吸収液処理装置に送られる。ダイオキシンや一酸化炭素は水に不溶性なので、排ガス中に含まれたまま湿式洗煙装置６から排出される。湿式洗煙装置６から排出された排ガスは、燃焼器２に導入され、燃焼器２内で灯油や天然ガスのバーナにより８００〜９００°Ｃに加熱されると共に２秒間以上その温度で保持される。バーナでは過剰空気の下で燃料を燃焼させているので、排ガス中の一炭化炭素とダイオキシンの一部は燃焼して炭酸ガスになる。ダイオキシンの残部はベンゼン環を有する化合物などに分解される。ダイオキシンの分解物質がダイオキシンに再合成されるのに適した温度領域は２５０〜６００°Ｃと考えられている。ダイオキシン分解物質を含む排ガスは燃焼器２から排ガス冷却器７に導入され、その内部で散水により１５０〜２００°Ｃに急冷される。排ガス冷却器７内では、排ガスがダイオキシンの再合成に適した温度領域を急速に通過してしまうこと、排ガス中にダイオキシンの再合成に必要な塩化水素や塩素が残つていないこと、ダイオキシンの再合成の際に触媒作用をするダストが残っていないこと、などの理由でダイオキシンの再合成が起こらない。従って排ガス冷却器７から排出されるダイオキシンのレベルは十分低く、０．０５ｎｇ／Ｎｍ3 程度になり、厚生省が予定している目標値０．１ｎｇ／Ｎｍ3 を十分クリヤできる。
【００１７】
排ガス冷却器７からの排ガスは煙突５を通って大気中に放出される。なお、ダイオキシン分解物質の毒性はダイオキシンに比べて極端に低いので、排ガス中に微量に含まれていても問題ない。
【００１８】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、排ガス冷却器７は散水方式に替えて空冷または水冷の間接熱交換器であってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の灰溶融炉排ガスのダイオキシン除去装置および方法は、灰溶融炉からの排ガスを洗煙して塩化水素やダストを除去した後、燃焼器でダイオキシン分解物質を含む排ガスを散水により急冷却しているので次のような優れた効果を有する。
（１）燃焼器でダイオキシンが分解された後再合成されることがないので排ガス中のダイオキシンのレベルを十分低くすることができる。
（２）灰溶融炉からの排ガスを直ちに洗煙し、ダストを吸収除去するので、バグフィルタなどの集塵機が不要となり、従って集塵機の目詰まりの問題も発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の灰溶融炉排ガスのダイオキシン除去装置のフローシートである。
【図２】従来の灰溶融炉の排ガス処理装置のフローシートである。
【符号の説明】
１  灰溶融炉
２  燃焼器
６  湿式洗煙装置
７  排ガス冷却器
【図１】
0003640111.tif 000002
【図２】
0003640111.tif 000003