(57)【要約】【課題】焼却設備の煙道に噴霧するという簡便かつ低コストな方法で、飛灰のみならず排ガス中のダイオキシン類を効果的に分解する。【解決手段】焼却設備の煙道に噴霧して飛灰中のダイオキシン類を分解するための薬剤であって、炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩を含むダイオキシン類分解剤。このダイオキシン類分解剤を、焼却設備における二次燃焼室出口から集塵機入口までの間の煙道に噴霧するダイオキシン類分解方法。好ましくは、煙道排ガスの温度が１５０〜８００℃、より好ましくは２５０〜６００℃である位置でダイオキシン類分解剤を噴霧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却設備の煙道に噴霧して飛灰中のダイオキシン類を分解するための薬剤であって、炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩を含むことを特徴とするダイオキシン類分解剤。
【請求項２】
請求項１において、炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩が、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、酢酸ナトリウムおよび酢酸カリウムよりなる群から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とするダイオキシン類分解剤。
【請求項３】
請求項１または２において、脱酸剤を含むことを特徴とするダイオキシン類分解剤。
【請求項４】
請求項３において、脱酸剤が重曹および／または消石灰であることを特徴とするダイオキシン類分解剤。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩の含有量が１〜９０重量％であることを特徴とするダイオキシン類分解剤。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、流動性向上剤および／または吸湿防止剤を含むことを特徴とするダイオキシン類分解剤。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のダイオキシン類分解剤を、焼却設備における二次燃焼室出口から集塵機入口までの間の煙道に噴霧することを特徴とするダイオキシン類分解方法。
【請求項８】
請求項７において、煙道のうち、煙道排ガスの温度が１５０〜８００℃である位置でダイオキシン類分解剤を噴霧することを特徴とするダイオキシン類分解方法。
【請求項９】
請求項８において、煙道のうち、煙道排ガスの温度が２５０〜６００℃である位置でダイオキシン類分解剤を噴霧することを特徴とするダイオキシン類分解方法。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のダイオキシン分解剤を、焼却設備のガス冷却室の排ガス冷却水に添加し、該排ガス冷却水を排ガス中に噴霧することを特徴とするダイオキシン類分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイオキシン類分解剤および分解方法に係り、焼却設備の煙道に噴霧するという簡便かつ低コストな方法で、飛灰のみならず排ガス中のダイオキシン類を効果的に分解するダイオキシン類分解剤と、このダイオキシン類分解剤を用いたダイオキシン類分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般ごみや産業廃棄物などの廃棄物焼却炉から発生する飛灰、焼却灰（主灰、炉灰ともいう）や、これらの灰を溶融処理して得られる溶融飛灰には、極めて毒性の高いダイオキシン類（ポリ塩素化ジベンゾ−ｐ−ジオキシン類、ポリ塩素化ジベンゾフラン類、コプラナーＰＣＢ類の総称）が含まれているため、これらの灰中のダイオキシン類を処理する必要がある。
【０００３】
従来、飛灰や土壌等に含まれるダイオキシン類の分解剤としてギ酸ナトリウムが知られている（特開平８−５２４５４号公報、特開２００１−２５９６０７号公報）。ギ酸ナトリウムをダイオキシン類分解剤として飛灰に適用する場合、バグフィルタ（集塵機）で捕集された飛灰にギ酸ナトリウムを所定の割合で混合して加熱する必要がある。従って、この場合には、薬剤混合機と加熱装置や移送手段を増設することが必要となり、このうち特に加熱装置は高価であるため、多大な設備費を必要とし、またそのための設置スペースも必要となる。
【０００４】
一方、既存の焼却設備において、排ガス中の塩化水素（塩酸）等の酸を中和して除去するために消石灰等の脱酸剤を煙道に噴霧することが行われている。脱酸剤は、通常バグフィルタ直前の低温領域で噴霧することが効果的であるとされている。現在主流のバグフィルタは一般に１７０〜１８０℃付近で運転されている。脱酸剤は、通常このようなバグフィルタの直前の１５０〜１７０℃という比較的温度の低い領域で噴霧されている。
【０００５】
また、排ガス中のダイオキシン類の吸着除去のために活性炭を焼却設備の煙道に噴霧することも行われているが、活性炭は高温では燃えてしまい、低音域しか噴霧できないため、多くの場合バグフィルタ直前の比較的低温の領域で噴霧されている。
【特許文献１】特開平８−５２４５４号公報
【特許文献２】特開２００１−２５９６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の方法においては、バグフィルタ（集塵機）で捕集された飛灰とダイオキシン類の分解剤とを混合して加熱するため、高価な加熱装置等、飛灰の処理のための設備が必要となり、コストがかかるという問題があった。
【０００７】
従って、本発明は、焼却設備の煙道に噴霧するという簡便かつ低コストな方法で、飛灰のみならず排ガス中のダイオキシン類を効果的に分解することができるダイオキシン類分解剤と、このダイオキシン類分解剤を用いたダイオキシン類分解方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明（請求項１）のダイオキシン類分解剤は、焼却設備の煙道に噴霧して飛灰中のダイオキシン類を分解するための薬剤であって、炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項２のダイオキシン類分解剤は、請求項１において、炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩が、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、酢酸ナトリウムおよび酢酸カリウムよりなる群から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３のダイオキシン類分解剤は、請求項１または２において、脱酸剤を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項４のダイオキシン類分解剤は、請求項３において、脱酸剤が重曹および／または消石灰であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５のダイオキシン類分解剤は、請求項１ないし４のいずれか１項において、炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩の含有量が１〜９０重量％であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６のダイオキシン類分解剤は、請求項１ないし５のいずれか１項において、流動性向上剤および／または吸湿防止剤を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明（請求項７）のダイオキシン類分解方法は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のダイオキシン類分解剤を、焼却設備における二次燃焼室出口から集塵機入口までの間の煙道に噴霧することを特徴とする。
【００１５】
請求項８のダイオキシン類分解方法は、請求項７において、煙道のうち、煙道排ガスの温度が１５０〜８００℃である位置でダイオキシン類分解剤を噴霧することを特徴とする。
【００１６】
請求項９のダイオキシン類分解方法は、請求項８において、煙道のうち、煙道排ガスの温度が２５０〜６００℃である位置でダイオキシン類分解剤を噴霧することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０のダイオキシン類分解方法は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のダイオキシン分解剤を、焼却設備のガス冷却室の排ガス冷却水に添加し、該排ガス冷却水を排ガス中に噴霧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のダイオキシン類分解剤によれば、焼却設備の煙道に噴霧するという簡便かつ低コストな方法で、飛灰のみならず排ガス中のダイオキシン類を効果的に分解することができる。
【００１９】
即ち、本発明者らは、ギ酸ナトリウム等のダイオキシン類分解剤を、煙道に噴霧すること、しかも、より高温の温度域に噴霧することにより、ダイオキシン類分解剤によるダイオキシン類分解能が有効に発揮されることを見出した。
【００２０】
さらには、本発明者らは検討を重ね、ダイオキシン類分解の妨害物質である酸を、脱酸剤を併用して安定な形態に固定、除去しつつ、ギ酸ナトリウムによる分解を行うと、極めて効果的にダイオキシン類を分解でき、簡便、低コストの処理が可能となることを見出した。これは排ガスに含まれる酸成分（塩酸）がギ酸ナトリウムと反応し、ギ酸ナトリウムを失活させると共に、塩酸自体がダイオキシン類合成原料になるからであると考えられる。
【００２１】
本発明において、炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩としては、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、酢酸ナトリウムおよび酢酸カリウムよりなる群から選ばれる１種または２種以上が好ましい（請求項２）。また、脱酸剤を含むことが好ましく（請求項３）、脱酸剤としては重曹および／または消石灰が好ましい（請求項４）。また、ダイオキシン類分解剤中の炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩の含有量は１〜９０重量％であることが好ましい（請求項５）。このダイオキシン類分解剤は更に流動性向上剤および／または吸湿防止剤を含んでいても良い（請求項６）。
【００２２】
本発明のダイオキシン類分解方法は、このような本発明のダイオキシン類分解剤を、焼却設備における二次燃焼室出口から集塵機入口までの間の煙道に噴霧するものである（請求項７）が、煙道排ガスの温度が１５０〜８００℃である位置（請求項８）、特に煙道排ガスの温度が２５０〜６００℃である位置（請求項９）でダイオキシン類分解剤を噴霧することが好ましい。また、本発明のダイオキシン類分解剤をガス冷却室の排ガス冷却水に添加して、それを排ガス中に噴霧するようにしてもよい（請求項１０）。
【００２３】
本発明によれば、ダイオキシン類分解剤を直接焼却設備の煙道に噴霧して、飛灰だけでなく排ガス中のダイオキシン類を効果的に分解することができるため、
（１）  飛灰処理のための高価な加熱装置等が不要となり、設備費の低減、設置スペースの削減が図れる。
（２）  排ガス中のダイオキシン類の除去も可能となり、従来の活性炭の噴霧が不要となる。
（３）  飛灰発生工程よりも上流側でのダイオキシン類分解処理が可能となり、ダイオキシン類が生成した後処理（飛灰）でなく、排ガス中のダイオキシン類の生成過程におけるダイオキシン類の分解も期待でき、焼却設備全体から発生するダイオキシン類総量の削減が図れる。
（４）  脱酸剤を含む場合には、脱酸剤を別途噴霧することも不要となる。
（５）  既存の消石灰または活性炭の噴霧設備を流用することもでき、この場合には、ダイオキシン類分解剤のための噴霧設備、薬剤の貯留設備等が不要となる。
等の優れた効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明のダイオキシン類分解剤および分解方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
本発明のダイオキシン類分解剤は、炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩と、好ましくは更に脱酸剤とを含むものである。
【００２６】
炭素数１〜３のカルボン酸のアルカリ金属塩（以下「低級カルボン酸アルカリ金属塩」と称す。）としては、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウム、プロピオン酸カリウム、シュウ酸ナトリウム、シュウ酸カリウム等が挙げられ、これらのうちギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムが好ましく、特にギ酸ナトリウムが好ましい。これらの低級カルボン酸アルカリ金属塩は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００２７】
一方、脱酸剤としては特に制限はなく、通常、焼却設備に用いられている脱酸剤をいずれも有効に用いることができるが、ギ酸ナトリウム等の低級カルボン酸アルカリ金属塩との混合性を考慮した場合、重曹および／または消石灰が取り扱い性に優れることから、好ましい。
【００２８】
本発明のダイオキシン類分解剤において、脱酸剤を含む場合においては、低級カルボン酸アルカリ金属塩と脱酸剤との配合割合には特に制限はなく、脱酸剤は排ガス中の酸（塩酸）濃度に応じて添加することが好ましいため、その必要量に応じて低級カルボン酸アルカリ金属塩と脱酸剤の配合割合が決定される。通常の場合、ダイオキシン類分解剤中の低級カルボン酸アルカリ金属塩の含有割合は１〜９０重量％、特に１０〜５０重量％で、脱酸剤の含有割合は１０〜９９重量％、特に５０〜９０重量％であることが、低級カルボン酸アルカリ金属塩によるダイオキシン類の分解効果を損なうことなく、ギ酸ナトリウム等の低級カルボン酸アルカリ金属塩の吸湿性も緩和され、取り扱い性も良好となるため好適である。
【００２９】
本発明のダイオキシン類分解剤は、低級カルボン酸アルカリ金属塩と脱酸剤とが別々に提供されるものであっても良く、これらが予め混合されているものであっても良いが、煙道に均一に噴霧しやすくすること、および脱酸剤による低級カルボン酸アルカリ金属塩の失活防止効果を有効に発揮させるために、これらは予め十分に均一に混合されていることが好ましい。
【００３０】
このような本発明のダイオキシン類分解剤は粉状または水溶液状で用いることができ、煙道への薬剤噴霧は消石灰等の噴霧と同様に煙道にノズルを挿入して噴霧することが好ましい。粉状で用いる場合には、低級カルボン酸アルカリ金属塩の粒径が２０μｍ〜５ｍｍの粒子を９０重量％以上含有していると、薬剤が固結しにくいため、好ましく、低級カルボン酸アルカリ金属塩と脱酸剤との混合物においては、粒径が１μｍ〜５ｍｍの粒子を９０重量％以上含有していると、固結しにくく好ましい。また、水溶液状で用いる場合、その低級カルボン酸アルカリ金属塩濃度として０．１〜９０重量％程度とすることが好ましい。
【００３１】
なお、本発明のダイオキシン類分解剤は、吸湿によりサイロや搬送設備内で固化したり、サイロ内でブリッジングやラットホール等の供給障害を起こす恐れがあるので、これを防止するために、流動性向上剤および／または吸湿防止剤を混合することもできる。これらの薬剤としては、ゼオライト、シリカゲル、フュームドシリカ、アルミナ等の１種または２種以上を挙げることができるが、これに限定されない。
【００３２】
このような本発明のダイオキシン類分解剤は、焼却設備における二次燃焼室出口から集塵機入口までの間の煙道に噴霧して用いられるが、本発明のダイオキシン類分解剤を噴霧する温度領域があまり高温であると薬注部素材で腐食が進行したり、その素材が限定される可能性があり、低温ではダイオキシン類分解効果が劣るものとなるので、煙道排ガスの温度が１５０〜８００℃、特に２５０〜６００℃の温度領域で噴霧することが好ましい。
【００３３】
ダイオキシン類分解剤の噴霧量は、処理対象排ガスの性状や噴霧箇所の温度、用いた低級カルボン酸アルカリ金属塩の種類や薬剤中の含有量等によっても異なるが、通常の場合排ガスに対して薬剤全体として５０〜３０００ｍｇ／Ｎｍ３、特に１００〜１０００ｍｇ／Ｎｍ３、低級カルボン酸アルカリ金属塩量として３０〜２０００ｍｇ／Ｎｍ３、特に１００〜１０００ｍｇ／Ｎｍ３となるようにすることが好ましい。
【００３４】
このようにして焼却設備の煙道に本発明のダイオキシン類分解剤を噴霧することにより、活性炭を噴霧する必要はなくなり、また、脱酸剤を含む場合には脱酸剤を別途噴霧することも不要とすることができる。ただし、本発明の脱酸剤を含むダイオキシン類分解剤を、焼却設備の煙道のうち、上流側の高温領域で噴霧し、更にバグフィルタの直前で脱酸剤の必要量を噴霧しても良い。また、活性炭を併用することも可能である。
【００３５】
ところで、焼却設備のガス冷却室では高温の排ガスに水を噴霧してガスを冷やしており、この冷却水に本発明のダイオキシン類分解剤を溶解させておくと、既存設備をそのまま使えるので好適である。この場合、冷却水貯留槽に本発明のダイオキシン類分解剤を入れれば速やかに溶解するため、取扱いも容易となる。この形態においては、冷却水に対するダイオキシン類分解剤の濃度は０．１〜５０重量％であることが好ましい。多くの場合、冷却水は不純分を含むのでダイオキシン類分解剤を析出させる可能性があるので、より好ましくは０．１〜３０重量％とするのがよい。
【実施例】
【００３６】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、何ら以下の実施例に限定されるものではない。
【００３７】
なお、以下の実施例および比較例においては、図１に示す構成のストーカ式都市ゴミ焼却施設（処理量：２０ｔ／８ｈｒ）において、温度帯の異なる所定の箇所に薬剤を噴霧してダイオキシン類の分解効果を検討した。図中、１は焼却炉室、２は二次燃焼室、３はガス冷却室、４は空気予熱機、５はバグフィルタ、６は煙突である。薬剤の噴霧箇所としては、ガス冷却室前（排ガス温度：８００℃）Ａと、空気予熱機前（排ガス温度：４５０℃）Ｂと、バグフィルタ前（排ガス温度：１７０℃）Ｃの３箇所のいずれかとした。排ガス量は１７０００Ｎｍ３／ｈｒであった。
【００３８】
煙道への薬剤噴霧方法は、消石灰などの噴霧装置に準拠し、配管にフランジからガス流れに鉛直方向にノズルを挿入し、地上に設置した薬剤ホッパーからコンプレッサーエアーによる空気搬送で煙道内に注入した。
【００３９】
実施例１〜４
ギ酸ナトリウム（以下「ギ酸Ｎａ」と略記する。）（三菱ガス化学社製、白色粉末、純度＞９０％、平均粒径１００μｍ）またはギ酸Ｎａの２０重量％水溶液を図１のストーカ式都市ゴミ焼却施設において、表１に示す箇所に表１に示す噴霧量で噴霧した。
【００４０】
バグフィルタで捕集された飛灰中のダイオキシン類濃度を測定すると共に、薬剤を全く噴霧していない後述の比較例１の場合の飛灰のダイオキシン類濃度を基準としてダイオキシン類分解率を調べ、結果を表１に示した。
【００４１】
実施例５〜８
ギ酸Ｎａの代わりに、ギ酸Ｎａと、重曹（旭硝子社製、白色粉末、純度＞９５％、平均粒径１０μｍ）または消石灰（奥多摩工業社製、白色粉末、特号、平均粒径５μｍ）とを表１に示す配合比で十分混合したものを、表１に示す箇所に表１に示す噴霧量で噴霧したこと以外は実施例１と同様に処理を行い、同様に飛灰のダイオキシン類濃度とダイオキシン類分解率を調べ、結果を表１に示した。
【００４２】
比較例１
薬剤を全く噴霧せずにバグフィルタで捕集された飛灰中のダイオキシン類濃度を測定し、結果を表１に示した。
【００４３】
比較例２
薬剤として実施例５で用いた重曹と同じ重曹を単独で空気予熱機前Ｂに排ガスに対して８００ｍｇ／Ｎｍ３の割合で噴霧したこと以外は実施例１と同様に処理を行い、同様に飛灰のダイオキシン類濃度とダイオキシン類分解率を調べ、結果を表１に示した。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
比較例１に示すように、薬剤を全く噴霧していない通常運転時は飛灰のダイオキシン類濃度は１．９ｎｇ−ＴＥＱ／ｇであった。
【００４６】
これに対し、ギ酸Ｎａ粉末を排ガスに対して２００ｍｇ／Ｎｍ３の割合で８００℃（実施例１）、４５０℃（実施例２）、１７０℃（実施例３）の地点に噴霧した場合、それぞれ５８％、７９％、２１％の分解が起きており、ダイオキシン類の分解効果を示している。また、ギ酸Ｎａの２０重量％水溶液を排ガスに対して１０００ｍｇ／Ｎｍ３（ギ酸Ｎａとして２００ｍｇ／Ｎｍ３）の割合で噴霧した場合（実施例４）も実施例１〜３と同じく６８％と高い分解率を示しており、水溶液での効果も良好であることがわかる。
【００４７】
ギ酸Ｎａ＋重曹（１：４）配合品を排ガスに対して１０００ｍｇ／Ｎｍ３の割合で８００℃（実施例５）、４５０℃（実施例６）、１７０℃（実施例７）の地点に噴霧した場合においては、それぞれ７９％、８９％、４７％の分解が起きており、ギ酸Ｎａと重曹の併用効果によりダイオキシン類の分解が効率よく起きていることが分かる。
【００４８】
重曹の代わりに消石灰を用いた実施例８も６３％の分解率を示し、効果的であることが分かる。
【００４９】
一方、重曹だけを添加した比較例２は分解率が低く、重曹だけではダイオキシン類を効率的に分解することはできない。
【００５０】
このことから、低級カルボン酸アルカリ金属塩を煙道に噴霧する方法により、極めて効果的にダイオキシン類を分解することができ、簡便、低コストの処理が可能になることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例および比較例において、薬剤のダイオキシン類分解効果の試験に用いたストーカ式都市ゴミ焼却施設の構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  焼却炉室
２  二次燃焼室
３  ガス冷却室
４  空気予熱機
５  バグフィルタ
６  煙突
【図１】
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