(57)【要約】【課題】ダイオキシン類等を分解・無害化する触媒サイクル機能を消失することなく長期耐久性を保持したガス集塵フィルタ及び排ガス処理方法を提供すること。【解決手段】（１）Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーを触媒担体しその表面にＴｉＯ２を主成分としＶ２Ｏ５及びＷＯ３を副成分とする触媒を担持せしめることにより、排ガス中の除塵処理機能とダイオキシン類等を酸化分解する第１の触媒サイクル機能、及びアンモニア又は尿素の存在下で排ガス中の窒素酸化物を還元し無害化する第２の触媒サイクル機能の３種類の機能を併せ持つガス集塵フイルタ。（２）　廃棄物焼却炉等からの排ガスを１５０〜５００℃に冷却後に、ダスト払い落とし機構とダスト排出機構を備え且つ上記のガス集塵フィルタが複数組み込まれたガス集塵装置ヘ通過させることによって排ガス中の除塵処理とダイオキシン等の有機化合物類の酸化分解処理を同時に行わせる排ガス処理方法。【選択図】　　　図４
2004033855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状または中空筒状もしくは一端が閉塞して袋状となしたフィルタ要素を構成するＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバー表面にアナターゼ型ＴｉＯ２を主成分とし、Ｖ２Ｏ５を副成分とするかもしくはＶ２Ｏ５及びＷＯ３を副成分とする触媒を担持せしめることにより該セラミックファイバーを触媒担体となし、排ガス中の除塵処理機能とダイオキシン類等の有機化合物を酸化分解する第１の触媒サイクル機能、及びアンモニア又は尿素の存在下で排ガス中の窒素酸化物を還元し無害化する第２の触媒サイクル機能の３種類の機能を併せ持つことを特徴とするガス集塵フイルタ。
【請求項２】
板状または中空筒状もしくは一端が閉塞して袋状となしたフィルタ要素の製造方法であって、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーと無機バインダーを水中分散し、高分子凝集剤を加えて凝集体を形成した後吸引成形してフィルタ成形体とし、次いで乾燥または乾燥・焼成することを特徴とするフィルタ要素の製造方法。
【請求項３】
請求項２で得られたフィルタ要素全体に、Ｔｉを主成分とし、Ｖを副成分とするかもしくはＶ及びＷを副成分とする金属イオンを含有する硫酸塩、アンモニウム塩、金属錯体等の水溶液、またはＴｉを主成分とし、Ｖを副成分とするかもしくはＶ及びＷを副成分とする水酸化物ゾル溶液等から選ばれた少なくとも一種の混合溶液を含浸し、乾燥のうえ酸素過剰状態下で焼成することを特徴とする請求項１記載のガス集塵フィルタの製造方法。
【請求項４】
Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーと、
（１）ＴｉＯ２を主成分としＶ２Ｏ５を副成分とするかもしくはＶ２Ｏ５及びＷＯ３を副成分とした触媒粉末
（２）ＴｉＯ２を主成分としＶ２Ｏ５を副成分とするかもしくはＶ２Ｏ５及びＷＯ３を副成分とする硫酸塩、アンモニウム塩等の水溶液を中和して得られる水和物
（３）ＴｉＯ２ゾルを主成分としＶ２Ｏ５ゾルを副成分とするかもしくはＶ２Ｏ５及びＷＯ３ゾルを副成分とするゾル成分
の内から選ばれる少なくとも一種の形態の触媒成分及び無機バインダーを水中に分散し高分子凝集剤を加えて凝集体を形成した後、吸引成形してフィルタ成形体とし、次いで乾燥又は乾燥・焼成することを特徴とする請求項１記載のガス集塵フィルタの製造方法。
【請求項５】
廃棄物焼却炉等からの高温排ガスをガス冷却装置にて１５０〜５００℃に冷却後に、ダスト払い落とし機構とダスト排出機構を備え且つ請求項１記載のガス集塵フィルタが複数組み込まれたガス集塵装置ヘ通過させることによってガス集塵装置での排ガス中の除塵処理とダイオキシン等の有機化合物類の酸化分解処理を同時に行わせることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項６】
ガス集塵装置への排ガス流入ラインにアンモニア又は尿素を噴霧することによってガス集塵装置で排ガス中の除塵処理とダイオキシン等の有機化合物類の酸化分解、及び排ガス中の窒素酸化物の還元無害化処理を同時に行わせることを特徴とする請求項５記載の排ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として廃棄物焼却炉等から排出される燃焼排ガス中に含まれるばい塵を除去すると同時にダイオキシン類を分解無害化するためのガス集塵フィルタとその製造法及び該ガス集塵フィルタを用いた排ガス処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物焼却施設、火葬用焼却施設、製鉄・冶金及びセメント製造設備等から排出される燃焼排ガス中には、ばい塵及び微量の有機化合物が存在する。有機化合物の中でも特に、ポリ塩化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン及びコプラナＰＣＢに代表されるダイオキシン類は、人体に有害な物質として注目され、法による規制（ダイオキシン類対策特別措置法ほか）が整いつつある。
これらの法規制による構造基準に従った燃焼状態の改善にもかかわらず、主として２００℃から３５０℃の温度範囲で、ダイオキシン類が再合成（デノボ合成）し、ダイオキシン濃度が増加するなどの不具合が発生することが多数報告されている。
【０００３】
このような不具合を低減するため、バグフィルタ前段に消石灰粉末及び／又は活性炭粉末を噴霧し、ダイオキシン類及びダイオキシン類の前駆体及び塩化水素を吸着もしくは反応除去する方法が採られている。しかしながら、この方法では、排ガス気流中に消石灰粉末及び／又は活性炭粉末を均一に分散浮遊させる技術的な困難さに加え、噴霧した消石灰粉末及び／又は活性炭粉末のごく僅かの部分のみが吸着もしくは反応に寄与し、大部分の粉末は未吸着もしくは未反応のままバグフィルタに捕捉されバグフィルタ灰として排出される。このように、バグフィルタ前段に消石灰粉末及び／又は活性炭粉末を噴霧し、ダイオキシン類及びダイオキシン類の前駆体及び塩化水素を吸着もしくは反応除去する方法は、消石灰粉末及び／又は活性炭粉末を多量に継続して消費することによる運転費の増大を招くのみならず、フィルタ捕集灰の増大による灰廃棄費用の増加をもたらす。また、不純物としての反応及び未反応消石灰と、吸着及び未吸着活性炭粉末を大量に含むフィルタ捕集灰はそれを有効活用しリサイクルを図る上での障害となる。
【０００４】
燃焼排ガス中のばい塵を除去し、有機物を分解除去する他の方法として、ポリカーボネート樹脂繊維もしくはテフロン（Ｒ）繊維等の樹脂製織布から成る濾筒に、五酸化バナジウム系触媒をコーティングし、ばい塵除去とダイオキシン類の分解を同時に行うバグフィルタがある。しかしながらこの方法では、樹脂繊維の耐熱性の制約から、連続使用最高温度が２２０℃以下に限定されること、温度制御の不調などの突発的な温度上昇が生じた場合に劣化が急速に進行すること、及び飛来する火の粉等によりしばしば焼損事故を起すなどの欠点があった。
また、織布表面に触媒をコーティングする方法では廃ガス中に含まれる極く微量の有機塩素化合物を分解するに足る十分な反応表面積を確保することが難しく、活性炭噴霧および／又は消石灰噴霧を併用しなければ厳しい排出規制値を満足できない欠点があった。このような欠点は特に中小型焼却炉にダイオキシン対策を施す上で大きな障害となっていた。
【０００５】
一方、燃焼排ガス中のばい塵を除去し、有機物を分解除去する更なる方法として、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックス繊維と無機質バインダーから成るフェルト状物質に、活性触媒物質として原子番号２３〜３０の元素並びにタングステン及びモリブデンの最小限一種の酸化物又は最小限一種の塩をセラミックス支持体重量当り０．２〜２５重量％使用することを特徴とする廃ガスからばい塵および有機化合物類を除去する方法が特開平５−１５４３４５号などにより公知である。しかしながらこの方法は、廃ガス中に含まれる硫黄酸化物の含有量がゼロもしくは限りなくゼロに近い状態の場合にのみ有効な方法である。
【０００６】
一般廃棄物焼却炉から排出される燃焼排ガス中の硫黄酸化物濃度は通常２〜１０ｐｐｍ程度であるが、廃棄物の種類によっては２０ｐｐｍを越える場合もあり、特開平５−１５４３４５号で請求した元素群の組合せによる方法では、硫黄酸化物に対して硫酸塩化しない耐久性のある触媒とすることができない欠点があった。
また、触媒としてのサイクルを確保するためには、異なるエネルギーレベルを持つ３種類の活性な金属酸化物粒子もしくは粒子群が相互に連結した構成とすることが不可欠であるが、特開平５−１５４３４５号による方法では、請求項記載の元素群の金属元素酸化物もしくは塩の組み合わせによって、それら混合物がたまたま触媒機能を発揮する幸運に頼る方法でしかなかった。
【０００７】
本発明者等の研究によると触媒としてのサイクルを確立するには、排ガス中に含まれる有機化合物に活性酸素を放出して有機化合物を分解し自身は５価から４価に変化する機能を有するＶ２Ｏ５成分と、４価のＶ２Ｏ４に活性酸素を供給して５価のＶ２Ｏ５に復元する一方で自身は電子価の低い状態に変化するＴｉＯ２と、ＴｉＯ２に活性酸素を供給するとともに、廃ガス中に含まれる酸素を取り込んで元の電子価に戻るＷＯ３の触媒成分の存在が有効であることを見出した。
【０００８】
このような触媒サイクルを発現させる構成物質の主成分として例えば、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ３）、ＴｉＯ２などがあるが、ＴｉＯ２以外の物質は何れも廃ガス中に含まれるＳＯＸにより容易に硫化物に変化し、短期間に触媒主成分としての機能を消失する。一方、ＴｉＯ２は、ＳＯＸの存在下にあっても容易には硫化物にならず、長期間触媒主成分としての機能を維持し続ける。このＴｉＯ２は、特開平５−１５４３４５号の請求項のリストにない物質である。更に、特開平５−１５４３４５号の請求項記載の元素群の１種類の金属酸化物もしくは塩の構成による方法では、それら酸化物及び塩は、単に排ガス中の有機化合物に酸素を供給し、自身は例えばＶ２Ｏ５から安定な４価の酸化物Ｖ２Ｏ４に変化する、言わば酸素供給源としての役割を果たすのみで、触媒とは言いがたいものであった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の欠点を克服するためになされたもので、廃棄物焼却炉等からの排ガス中に含まれるばい塵を除去すると同時に、ダイオキシン類等の有機化合物を分解・無害化するためのガス集塵フィルタとその製造法及び該ガス集塵フィルタを用いた排ガス処理方法提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために種々検討の結果、触媒成分としてＴｉＯ２とＶ２Ｏ５、又は、ＴｉＯ２とＶ２Ｏ５及びＷＯ３の組合わせが理想的な触媒サイクル機能を発揮することを見出して本発明を完成した。
即ち本発明の請求項１に記載のガス集塵フィルタは、板状または中空筒状もしくは一端が閉塞して袋状となしたフィルタ要素を構成するＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバー表面にアナターゼ型ＴｉＯ２を主成分とし、Ｖ２Ｏ５を副成分とするかもしくはＶ２Ｏ５及びＷＯ３を副成分とする触媒を担持せしめることにより該セラミックファイバーを触媒担体となし、排ガス中の除塵処理機能とダイオキシン類等の有機化合物を酸化分解する第１の触媒サイクル機能、及びアンモニア又は尿素の存在下で排ガス中の窒素酸化物を還元し無害化する第２の触媒サイクル機能の３種類の機能を併せ持つことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の本発明のガス集塵フィルタに使用される板状または中空筒状もしくは一端が閉塞して袋状となしたフィルタ要素の製造方法としては、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーと無機バインダーを水中分散し、有機バインダーを加えて凝集体を形成した後、吸引成形してフィルタ成形体とし、次いで乾燥または乾燥・焼成することを特徴とする。
【００１２】
また請求項３に記載の本発明のガス集塵フィルタの第１の製造方法は、上記請求項２で得られたフィルタ要素全体に、Ｔｉを主成分とし、Ｖを副成分とするかもしくはＶ及びＷを副成分とする金属イオンを含有する硫酸塩、アンモニウム塩、金属錯体等の水溶液、またはＴｉを主成分とし、Ｖを副成分とするかもしくはＶ及びＷを副成分とする水酸化物ゾル溶液等から選ばれた少なくとも一種の混合溶液を含浸し、乾燥のうえ酸素過剰状態下で焼成することを特徴とする。
【００１３】
更に請求項４に記載の本発明のガス集塵フィルタの第２の製造方法は、フィルタ成形体の成形と同時に触媒を担持させる直接担持法に属するものであって、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーと、
（１）ＴｉＯ２を主成分としＶ２Ｏ５を副成分とするかもしくはＶ２Ｏ５及びＷＯ３を副成分とした触媒粉末
（２）ＴｉＯ２を主成分としＶ２Ｏ５を副成分とするかもしくはＶ２Ｏ５及びＷＯ３を副成分とする硫酸塩、アンモニウム塩等の水溶液を中和して得られる水和物
（３）ＴｉＯ２ゾルを主成分としＶ２Ｏ５ゾルを副成分とするかもしくはＶ２Ｏ５及びＷＯ３ゾルを副成分とするゾル成分
の内から選ばれる少なくとも一種の形態の触媒成分、及び無機バインダーを水中に分散し高分子凝集剤を加えて凝集体を形成した後、吸引成形してフィルタ成形体とし、次いで乾燥または乾燥・焼成することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の本発明の排ガス処理方法は、廃棄物焼却炉等からの高温排ガスをガス冷却装置にて１５０〜５００℃に冷却後に、ダスト払い落とし機構とダスト排出機構を備え且つ請求項１記載のガス集塵フィルタが複数組み込まれたガス集塵装置ヘ通過させることによってガス集塵装置での排ガス中の除塵処理とダイオキシン等の有機化合物類の酸化分解処理を同時に行わせることを特徴とする。
【００１５】
更に請求項６に記載の排ガス処理方法においては、上記の特にガス集塵装置への排ガス流入ラインにアンモニア又は尿素を噴霧することによってガス集塵装置で排ガス中の除塵処理とダイオキシン等の有機化合物類の酸化分解、及び排ガス中の窒素酸化物の還元無害化処理を同時に行わせることを特徴とする。
【００１６】
かかる本発明の特定の触媒を担持したガス集塵フィルタは、ダイオキシン類等の有機化合物の酸化分解性能の触媒サイクル機能を消失することなく長期耐久性を保持している。さらに触媒をコーティングした従来の方法による樹脂繊維製バグフィルタに比べ、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーから成るフェルト状フィルタ要素の肉厚を厚くすることができるので触媒の反応表面積が飛躍的に増加し、ＳＶ値（＝排ガス量／触媒量）を大幅に低減させることができる。これはダイオキシン類等の有機化合物の酸化分解性能が飛躍的に増加することを意味する。
【００１７】
事実、後述の実施例１に示す通り、ダイオキシン類の排出規制の最も厳しい新設の大型廃棄物焼却炉に対するダイオキシン類の排出規制値０．１ｎｇ／Ｎｍ３をも１桁以上下回り、なおかつ消石灰噴霧や活性炭噴霧などの設備を必要としない、極めてシンプルで安全性、耐久性に優れたものである。
また本発明によるガス集塵フィルタが複数組み込まれたガス集塵装置に流入する排ガス流入ラインにアンモニアもしくは尿素を噴霧することにより、ダイオキシン類等の有機化合物の酸化分解と同時に、ガス中の窒素酸化物を還元し無害化する機能にも優れた効果を発揮することも確認されている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２はＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーのフィルタ要素の１つである中空筒体を湿式法により成形する製造方法の一例を示す概念図で、容器１、金網製円筒冶具２、吸引ポンプ３、吸引配管４、戻り配管５及び攪拌機７で構成される。容器１内に充填された水に、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーと無機質バインダーを加えた水溶液６を攪拌機７にて攪拌し、分散浮遊させた後、高分子凝集剤を添加して凝集させ、ポンプ３で吸引する。
【００１９】
この際、水溶液中に浮遊しているＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーは、無機質バインダーと共に金網製円筒冶具２の外表面に堆積し円筒状のフィルタ素材８を形成する。フィルタ素材８の厚みが所定の厚さに達した時点で吸引を止め、冶具と共にフィルタ素材８を容器から取り出し乾燥し、冶具２を取外し、乾燥または乾燥・焼成してフィルタ要素８Ａが得られる。なお焼成は触媒担体であるＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２ファイバー成形体に含浸もしくは吸着させた触媒成分化合物をそれぞれＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３の酸化物にするために行なうものであり、その焼成温度としては、限定しないが４５０〜７００℃の範囲が好ましい。
【００２０】
ここでＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーとしては限定しないが、アルミナが３０〜７０ｗｔ％及びシリカが７０〜３０ｗｔ％の組成を有し、繊維径が１〜３０μｍ、繊維長さが５μｍ〜５ｃｍの範囲内のものが好ましい。また無機質バインダーとしてはＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーと親和性を有するシリカゾル、アルミナゾル、チタンゾルなどが好ましい。更に高分子凝集剤としては、澱粉、ポリアミン系、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系など各種の高分子凝集剤を用いることができる。
【００２１】
以上説明したフィルタ要素８Ａの製造方法は、１例として中空筒状体を湿式吸引法により成形する方法を述べているが、一端が閉塞して袋状となしたフィルタ要素を成形する場合は、図２に示す冶具２の低部を円筒部と同一の金網製の底部とすることにより得られることは言うまでもない。またＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバー構造体を所定の板状（フェルト状）に形成する方法は、湿式法に限らず乾式法、スラリーによる押し出し成形法など他の方法によっても可能である。
【００２２】
次に、上記の工程で得たフィルタ要素８Ａに触媒を担持する工程について説明する。図３はフィルタ要素８Ａ全体に触媒を担持させる含浸担持法によるガス集塵フィルタを得るための第１の製造方法の一例を示す概念図で、触媒溶液貯蔵容器９、弁１０、触媒溶液供給管１１、触媒含浸容器１２により構成される。
前記した図２で説明した工程で得たフィルタ要素の乾燥品もしくは乾燥・焼成品８Ａを冶具１３で固定し、含浸容器１２内に収め、触媒溶液貯蔵容器９内にある触媒溶液１４を弁１０及び触媒溶液供給管１１を介して触媒含浸容器１２に供給し、フィルタ要素８Ａに触媒溶液１４を含浸させる。触媒溶液１４を含浸後、フィルタ要素８Ａを含浸容器１２から取り出し、乾燥焼成して触媒を担持した本発明のガス集塵フイルタ８Ｂを得る。
【００２３】
なお、触媒溶液１４は、ＴｉとＶの２成分、もしくはＴｉとＶ及びＷの３成分の金属イオンを含有する塩及び錯体等の溶液であって、各成分のイオンの何れもが凝集・沈殿せずにイオン化している状態であればよい。この場合Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーを侵食しない溶液であればどのような溶液であっても良く、例えば、硫酸塩溶液、アンモニウム塩溶液、金属錯体溶液、及び水酸化物ゾル混合溶液等から選ばれた少なくとも一種の３成分混合溶液などが挙げられる。また、１回の含浸・乾燥・焼成工程で必要とされる触媒担持量を得るため、望ましくは、含浸後の乾燥・焼成後にて、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーの重量当り、ＴｉＯ２とＶ２Ｏ５及びＷＯ３の重量比が各２５％±５％、２±０．５％、３±０．５％となるように触媒溶液中のＴｉ、Ｖ及びＷの３成分の金属イオン濃度を調整することが望ましいが、より濃度の低い触媒溶液を用いて含浸・乾燥・焼成工程を複数回行っても良い。
【００２４】
一方、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーの中空筒体８の成形と同時に触媒を担持させる直接担持法による本発明のガス集塵フイルタ８Ｂを得る第２の製造方法について前記した図２を使用して説明する。
本方法では、図２に示すＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーと無機質バインダーを加えた水溶液６の中に、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーと、
（１）ＴｉＯ２を主成分とし、Ｖ２Ｏ５もしくはＶ２Ｏ５及びＷＯ３を副成分とした触媒粉末
（２））Ｔｉを主成分とし、ＶもしくはＶ及びＷを副成分とする硫酸塩、アンモニウム塩等の水溶液を中和して得られる水和物
（３）ＴｉＯ２ゾルを主成分とし、Ｖ２Ｏ５ゾルもしくはＶ２Ｏ５ゾル及びＷＯ３ゾルを副成分とした何れかの方式の触媒成分、もしくは上記（２）（３）の組合わせによる方式の触媒成分を含む溶液１５を加えて攪拌機７にて攪拌する。
【００２５】
次いで、高分子凝集剤を添加して、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーと触媒成分および無機バインダーを互いに凝集させ、その後ポンプ３にて吸引することにより、前記触媒粉末または触媒水和物もしくは触媒ゾルがＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバー表面に吸着した状態で冶具２の外周部に円筒状のフィルタ素材８を形成する。ここで得られたフィルタ素材８には既に触媒機能を発現する為の粒子または水和物が担持されているので、これを乾燥・焼成することにより、含浸工程を経ずに触媒を担持した本発明のガス集塵フイルタ８Ｂを得ることができる。なお、この場合の図２では触媒成分を含む溶液１５は代表的に１個の容器で示されているが、添加する触媒溶液は各々成分毎に異なる容器にて、それぞれ単独に順次添加しても良い。
【００２６】
以上説明した中空筒体のフィルタ要素を構成するＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバー表面にＴｉＯ２を主成分とし、Ｖ２Ｏ５もしくはＶ２Ｏ５およびＷＯ３を副成分とする酸化活性触媒を担持させる含浸担持法及び直接担持法は、それぞれ大量生産向き、小量生産向き、低コスト（触媒原料節約型）などの特徴があり、更にこれらの方法の最適な組合せによって最も経済的なフィルタ要素の製造方法とすることが可能である。なお、直接担持法で得たガス集塵フイルタに、更に含浸担持法を利用して酸化活性触媒量の担持量をより多めに調整することも可能である。
【００２７】
以上の工程を経て製作された本発明のガス集塵フイルタ８Ｂを複数組み込んだダスト払い落とし機構とダスト排出機構を備えたガス集塵装置の１例を図１に示す。なお図１には一端が閉塞して袋状となしたガス集塵フイルタ８Ｂを複数組み込んで用いた例で図示している。図１において、ガス集塵装置１６は、ガス集塵フイルタ８Ｂを複数支持する支持板１７、フィルタ容器１８、含塵ガス入口１９、清浄ガス出口２０及び灰出口２１から成り、且つ該ガス集塵装置１６には、ガス集塵フィルタ８Ｂからのダスト払い落とし機構を形成する逆洗ノズル２１、逆洗空気タンク２２、空気圧縮機２３及び図示しないダスト排出機構で構成される。なおダスト払い落とし機構としては、図示した圧縮空気による逆洗パルスジェット形の他に清浄ガスの逆洗方式や、ガス集塵フイルタ８Ｂの上部又は中央部に振動を与える振動方式等であってもよい。
【００２８】
燃焼ガス２５は含塵ガス入口１９からガス集塵装置１６に流入し、燃焼ガス中に含まれる灰はガス集塵フイルタ８Ｂの外表面で捕捉され堆積する。一方、ガス集塵フイルタ８Ｂの外周面で灰を除去された燃焼ガス２６は、ガス集塵フイルタ８Ｂの壁を貫通して清浄ガス空間２７を通り、清浄ガス出口２０から排出される。燃焼排ガス中に含まれるダイオキシン類等の有機化合物はガス集塵フイルタ８Ｂの壁を貫通する際に、壁の構成材であるＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーに担持した触媒の作用により分解・無害化される。ガス集塵フイルタ８Ｂの外表面で捕捉され堆積した灰は、定期的に逆洗ノズル２１から圧縮空気を噴射して清浄ガス空間２７に逆圧を生じせしめ、払い落とされる。このようにして払い落とされた灰は、図示しない灰排出装置により灰出口２１から排出される。
【００２９】
図４は本発明によるガス集塵フィルタを複数組み込んだガス集塵装置２８により廃棄ガス中の除塵処理とダイオキシン等の有機化合物類の酸化分解処理を同時に行う排ガス処理方法を示す。図４において燃焼室ａ及び副燃焼室ｂを有する廃棄物焼却炉等からの高温排ガス２９は、冷却装置３０にて１５０〜４００℃の範囲、好ましくは１５０〜３５０℃の範囲に減温され、本発明によるガス集塵装置２８にて灰を除去すると同時にダイオキシン類等の有機化合物を酸化分解して無害化し、吸引ファン３１により煙突３２から大気放出される。なお、図４では燃焼室ａ及び副燃焼室ｂを有する廃棄物焼却炉の１例で図示しているが、これに限定されるものではなくダイオキシン類等の有害物質の発生源から排出される全ての排ガスに対して適用されることは言うまでもない。
【００３０】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な実施例を挙げて説明する。
【００３１】
実施例１
本発明のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバー表面にＴｉＯ２を主成分としＶ２Ｏ５およびＷＯ３を副成分とする酸化活性触媒を担持したフィルタ要素を用いて廃棄物固形化燃料（ＲＤＦ：Ｒｅｆｕｓｅ　Ｄｅｒｉｖｅｒｄ　ｆｕｅｌ）の燃焼ガスを長期間通ガスしその性能確認を行った実施例を挙げて説明する。
（フィルタ要素の製造）
Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバーを水１００ｋｇあたり２ｋｇ水中分散し、無機質バインダーであるＳｉＯ２ゾルを該ファイバー重量当り０．４ｋｇ加え、硫酸アルミニウム水溶液を加えてｐＨ　５とし、高分子凝集剤０．１％水溶液２ｋｇを添加して凝集させ、図２で説明した湿式吸引法にて外形φ１７０×内径φ１４０×長さ２０００ｍｍ、嵩密度３００ｋｇ／ｍ３からなる一端が閉塞して袋状となした中空筒体を形成し、乾燥してフィルタ要素を製作した。
【００３２】
（ガス集塵フィルターフィルタの製造）
上記で得られた乾燥フィルタ要素に、Ｔｉ、Ｖ、Ｗの硫酸塩溶液を所定量含む溶液を含浸し、乾燥後６００℃で、５時間焼成して触媒を担持したガス集塵フィルターを得た。焼成後の触媒担持量はフィルタ要素の全重量当り、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３各々が２３．１重量％、２．１重量％、２．９重量％であった。
【００３３】
上記で得た本発明のＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミックファイバー表面にＴｉＯ２を主成分としＶ２Ｏ５およびＷＯ３を副成分とする酸化活性触媒を担持したフィルタ要素を用いて廃棄物固形化燃料（ＲＤＦ：Ｒｅｆｕｓｅ　Ｄｅｒｉｖｅｒｄ　ｆｕｅｌ）の燃焼ガスを長期間通ガスし、そのＲＤＦ燃焼ガスによる除塵及びダイオキシン類の分解性能確認試験を行った結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2004033855.tif 000003
【００３５】
上記表１に示す試験結果から、本発明による有機化合物分解機能を有するガス集塵フィルターが驚異的なダイオキシン類除去性能と除塵性能を有すること、及びその性能が長期間安定して維持されていることが認められる。
また、フィルタ上流にアンモニアをモル当量比０．９％注入した結果、ＮＯＸ除去率が８５％となり、ダイオキシン類の除去と窒素酸化物の除去を同時に行えることを確認した。
【００３６】
実施例２
本実施例では、それぞれ触媒担持方法の異なる含浸担持法と直接担持法でフィルタ要素を製作し、擬似ダイオキシンであるモノクロロベンゼン（ＭＣＢ）を含む擬似燃焼廃ガスを通ガスし、同一の条件でＭＣＢの分解性能の比較を行った。なお、ＭＣＢの分解性能とダイオキシン類の分解性能との相関については既に文献「脱硝触媒による芳香族有機化合物の分解技術」（第５回廃棄物学会研究発表会講演論文集１９９４　９−１０）等により公知である。
また、実施例１で示したように本発明の含浸担持法で得られたフィルタ要素を用い、実ガスであるＲＤＦ燃焼廃ガスを通ガスして長期間にわたる除塵及びダイオキシン類の除去性能が得られたので、含浸担持法と直接担持法に示す触媒担持方法の差異によるダイオキシン類の分解性能を擬似ダイオキシンを用いて相対比較することにより、得られるフィルタ要素の実ガスでのダイオキシン類の分解性能を予測する目的で本試験を実施したものである。
【００３７】
比較確認の試験サンプルの要目を表２に示す。また含浸担持法と直接担持法に示す触媒担持方法の差異によるサンプルＡとサンプルＢのダイオキシン類の分解性能を擬似ダイオキシンを用いて相対比較した結果を表３に示す。
【表２】
2004033855.tif 000004
【００３８】
【表３】
2004033855.tif 000005
【００３９】
以上の比較試験の結果、サンプルＡ、Ｂの何れの製造方法によってもＭＣＢ分解率が３０％〜４５％の範囲にあり、ダイオキシン分解性能に換算して９０％以上の除去率か期待できることが判明した。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べた通り本発明によれば、廃棄物焼却炉等からの廃ガス中に含まれるばい塵を除去すると同時に、ガス中に含まれる硫黄酸化物に対しても触媒サイクル機能を消失することなく長期耐久性を保持しダイオキシン類の排出規制の最も厳しい新設の大型廃棄物焼却炉に対するダイオキシン類の排出規制値０．１ｎｇ／Ｎｍ３をも１桁以上下回り、なおかつ消石灰噴霧や活性炭噴霧などの設備を必要としない、極めてシンプルで安全性、耐久性に優れた排ガス処理装置を提供することができる。又２００℃以上の高温廃ガスに長期間曝されても劣化及び焼損することがない。さらに、本発明によるフィルタ上流のガス中にアンモニアもしくは尿素を噴霧することにより、廃ガス中の窒素酸化物を還元し無害化することもできるので、廃棄物焼却施設等の廃ガス処理系統の簡素化と、イニシアルコスト及びランニングコストの大幅な低減に寄与し、併せて社会の環境浄化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガス集塵フィルタを組み込んだガス集塵装置の断面図である。
【図２】本発明によるフィルタ要素の製造方法を示す簡略化した断面図である。
【図３】本発明による触媒含浸担持方法を示す簡略化した断面図である。
【図４】本発明による排ガス処理方法の１例を示す簡略化した系統図である。
【符号の説明】
１　容器
２　金網製円筒冶具
３　吸引ポンプ
４　吸引配管
５　戻り配管
６　水溶液
７　攪拌機
８　円筒状フィルタ素材
８Ａフィルタ要素
８Ｂ触媒を担持したフィルタ要素
９　触媒溶液貯蔵容器
１０　弁
１１　触媒溶液供給管
１２　触媒含浸容器
１３　冶具
１４　触媒溶液
１５　触媒成分を含む溶液
１６　ガス集塵フィルタ
１７　支持板
１８　フィルタ容器
１９　含塵ガス入口
２０　清浄ガス出口
２１　灰出口
２２　逆洗空気タンク
２３　空気圧縮機
２４　図示しない灰排出装置
２５　燃焼ガス
２６　灰を除去された燃焼ガス
２７　清浄ガス空間
２８　ガス集塵装置
２９　排ガス
３０　冷却装置
３１　吸引ファン
３２　煙突
ａ　燃焼室
ｂ　副燃焼室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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