(57)【要約】【課題】  経時変化や不安定な運転によるダイオキシン排出濃度の上昇を一定範囲内に抑えること。【解決手段】  燃焼排ガスを処理するバグフィルタ１の濾布６の下流側の排ガス流路壁面に、或いは、燃焼排ガスの熱を回収する廃熱回収装置の入口側よりも下流側の排ガス流路壁面に、モノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布して排ガス流路壁面のダイオキシンメモリーを除去することにより、ダイオキシン排出濃度を低減する。【選択図】    図１ 
2004290954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を処理して生成される燃焼排ガス中のダイオキシンを低減する方法において、前記燃焼排ガスの熱を回収する廃熱回収装置の入口から下流側の排ガス流路壁面に、モノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布することを特徴とするダイオキシン低減方法。
【請求項２】
前記排ガス流路壁面は、前記燃焼排ガスを処理するバグフィルタの濾布の下流側であることを特徴とする請求項１に記載のダイオキシン低減方法。
【請求項３】
前記バグフィルタの下流にダイオキシン分解触媒塔が設けられ、少なくとも前記ダイオキシン分解触媒塔の触媒ブロックの下流側の排ガス流路壁面に、前記モノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布することを特徴とする請求項２に記載のダイオキシン低減方法。
【請求項４】
前記モノエタノールアミン水溶液の噴霧又は塗布は定期的に行われ、前記水溶液を噴霧又は塗布する時期は、前記廃棄物を処理する燃焼装置の停止中又は立ち上げ立ち下げ中を含む期間内であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のダイオキシン低減方法。
【請求項５】
廃棄物を処理して生成される燃焼排ガスの熱を回収する廃熱回収装置を備えた廃棄物処理装置において、前記廃熱回収装置の入口から下流側の煙道に、前記燃焼排ガスの流れ方向に沿ってモノエタノールアミン水溶液を噴霧するノズル挿入用の孔を複数設けてなることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項６】
前記廃棄物処理装置は、廃棄物を処理して生成される燃焼排ガス中の飛灰を捕集するバグフィルタを備え、前記煙道は、前記バグフィルタの濾布の下流側であることを特徴とする請求項５に記載の廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の燃焼装置等から排出される排ガスのダイオキシン濃度を低減する方法及び廃棄物処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物の処理方法としては、廃棄物を焼却炉で直接処理したり、廃棄物を熱分解して熱分解生成ガスと可燃性の熱分解残渣とを焼却炉で焼却することが知られている。焼却炉から排出される排ガスには飛灰や有害物質が含まれていることから、焼却炉の下流側にバグフィルタなどの集塵装置、脱硫・脱塩処理装置などの排ガス浄化装置が設けられている。
【０００３】
このような廃棄物の焼却炉から排出される排ガスには、有害なダイオキシンが含まれていることが知られている。特に、ダイオキシンは、排ガス温度が特定の温度領域に低下すると発生することから、排ガス温度を高温に保持して連続的に運転することが行なわれている。さらに、排ガスに有害なダイオキシンが含まれている場合には、バグフィルタの上流側又はバグフィルタ内の排ガスに低沸点アミン化合物などの薬剤を添加して、ダイオキシンを分解除去することにより、規制値以下に維持することが行なわれている。（例えば、特許文献１参照）
ところが、最近、廃棄物処理装置から排出されるダイオキシン濃度の規制値が厳しくなる傾向にあり、例えば、従来の規制値に比べて１桁以上の改善が要求されるようになってきている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０７３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のダイオキシン低減方法によれば、厳しい要求基準に十分対応できるが、経時変化によって、排ガス流路壁面のダイオキシンメモリーが増加し、煙突から排出されるダイオキシン濃度が、次第に上昇することが知見された。また、停電に伴う緊急停止等の不安定な運転によっても、排ガス流路壁面のダイオキシンメモリーの増加が予想される。このため、廃棄物の処理をそのまま継続すると、ダイオキシンの要求基準を上回るおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、経時変化や不安定な運転によるダイオキシン排出濃度の上昇を一定範囲内に抑えることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
先ず、上記課題を解決する本発明の原理について説明する。経時変化によるダイオキシンの排出濃度上昇の原因を究明するため、廃棄物処理装置の集塵装置であるバグフィルタの下流側の排ガス流路（以下、適宜、排ガス流路と略す。）に沿って複数箇所でダイオキシン濃度の経時変化を実測したところ、排ガス流れ方向に沿ってダイオキシン濃度が順次上昇していることを知見した。この現象を検討した結果、バグフィルタを通過したダイオキシン前駆体が、排ガス流路壁面に飛灰とともに付着してダイオキシンメモリーとして蓄積され、その蓄積されたダイオキシンメモリーが、飛灰中の銅化合物等の触媒作用によりダイオキシンに転換されることが推測される。
【０００８】
そこで、本発明の発明者は、廃棄物処理装置の運転停止時に、燃焼排ガスを処理するバグフィルタの濾布の下流側の排ガス流路壁面に、モノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布し、その後、運転を再開したところ、経時変化によって増大していたダイオキシンの排出濃度を大幅に低減できることが判明した。即ち、排ガス流路壁面に噴霧又は塗布されたモノエタノールアミンが排ガス流路壁面に蓄積しているダイオキシンメモリーと接触し、そのダイオキシンメモリーを分解することによって、ダイオキシンの発生を抑えることができるのである。従来、バグフィルタの下流側における低温（例えば、１７０〜２００℃以下）排ガス流路において、ダイオキシンメモリー発生の報告はない。
【０００９】
この場合において、モノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布する領域は、バグフィルタの下流側の排ガス流路壁面に限定する必要はなく、バグフィルタの上流側の排ガス流路壁面においても、同様にダイオキシンメモリーの分解効果が得られることから、例えば、燃焼排ガスの熱を回収する廃熱回収装置の入口から下流側の排ガス流路壁面に噴霧又は塗布することが好ましい。
【００１０】
また、ダイオキシンメモリーから発生するダイオキシンの濃度は、ダイオキシンメモリーの蓄積量に相関するから、一定の蓄積量に達するまではダイオキシンの排出濃度は低いことが判った。そこで、モノエタノールアミン水溶液の噴霧又は塗布は、ダイオキシンメモリーが一定量以上蓄積する期間よりも短い時間間隔をおいて行なえばよい。この場合、例えば、装置の定期的な保守のために停止する期間にあわせて行うようにする。これにより、流路壁面に蓄積されたダイオキシンメモリーは除去され、ダイオキシン排出濃度は一定以下に維持される。
【００１１】
また、モノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布する時期は、装置の停止期間に限らず、廃棄物を処理する燃焼装置の立ち上げ又は立ち下げ中の期間を含む期間内とすることができる。また、燃焼装置の停止中は、排ガス流路内が無風状態のため、例えば、排ガス流路内に入ってモノエタノールアミンを直接噴霧又は塗布することができる。一方、立ち上げ又は立ち下げ中の排ガス流路内は、定常運転時と比べて低温、かつ流速の遅い排ガスが流れている。このため、例えば、外部から排ガス流路の内部にモノエタノールアミンを噴霧することにより、排ガスに同伴させて排ガス流路壁に付着させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、経時変化や不安定な運転によるダイオキシン排出濃度の上昇を一定範囲内に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明の実施の形態におけるダイオキシンとは、ポリ塩化ジベンゾダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ）及びポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣＤＦｓ）の総称であり、ダイオキシン前駆体とは、有機塩素化合物、塩素化アルキル化合物等に代表されるダイオキシンの前駆体となる物質をいう。
【００１４】
図１は、本発明のダイオキシン処理方法を実施する廃棄物処理装置の一実施形態を示す。図１は、本発明の実施形態に係る廃棄物処理装置の構成図である。図１に示すように、横型回転ドラム１に供給された廃棄物は、低酸素雰囲気で熱分解され、熱分解ガスと熱分解残渣とを生成する。熱分解ガスは燃焼溶融炉２に供給される一方、熱分解残渣は不燃性成分が分離、除去され、可燃性成分が燃焼溶融炉２に供給される。燃焼溶融炉２に供給された熱分解ガス及び可燃性成分は、高温域（例えば、約１３００℃）で燃焼されて、飛灰を含む燃焼排ガスが生成されるとともに、燃焼灰は溶融されて下部から溶融スラグとして排出される。燃焼溶融炉２から排出された燃焼排ガスは、熱交換器３、廃熱ボイラ４を順次通過して熱回収された後、必要に応じて図示しない減温塔で冷却され、低温（例えば、約１７０℃）の排ガス１２となり、除塵用バグフィルタ５に送られる。なお、本実施形態の焼却炉は、横型回転ドラムと燃焼溶融炉とから構成されるが、これに限られるものではない。
【００１５】
廃熱ボイラ４から排出された低温の排ガス１２は、減温塔を通過した後、飛灰等を捕集する除塵用バグフィルタ５、排ガス中の塩化水素等を乾式脱塩処理する脱塩用バグフィルタ９を通って浄化され、誘引送風機１０を介して煙突１１から排出されるようになっている。除塵用バグフィルタ５は、容器内にろ過室６とクリーンルーム８とが形成され、ろ過室６には例えば複数の円筒形の濾布７が開口部を上にして吊るして配置され、クリーンルーム８が濾布７の開口部に接続されている。脱塩用バグフィルタ９は、除塵用バグフィルタ５と同様に構成され、入側に供給される脱塩剤によって排ガス中の塩化物を除去するようになっている。誘引送風機１０は、脱塩用バグフィルタ９の下流に接続され、脱塩処理された排ガスを吸い込んで煙突１１に吐出するようになっている。
【００１６】
このような廃棄物処理装置によれば、燃焼溶融炉２の燃焼温度管理（例えば、１３００℃）及び除塵用バグフィルタ５における排ガスの温度を低温（例えば１７０℃）に保持し、ダイオキシンの発生を抑制することによって、ダイオキシン排出基準に十分に対応することができる。しかしながら、上述したように、廃棄物処理装置を長期にわたって運転したところ、除塵用バグフィルタ５の出口における排ガス中のダイオキシン濃度が十分に低かったにもかかわらず、煙突１１の出口のダイオキシン濃度が上昇していた。このダイオキシン濃度上昇の原因は、排ガス流路壁面にダイオキシンメモリーが蓄積された結果によるものと推定し、廃棄物処理装置の運転停止時に排ガス流路壁面にモノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布し、次いで運転を再開したところ、煙突１１の出口のダイオキシン濃度が除塵用バグフィルタ５の出口と同レベルに低下した。
【００１７】
即ち、除塵用バグフィルタ５の濾布７を通過したダイオキシン前駆体及びダイオキシン（以下、適宜、ダイオキシンメモリーという）が、排ガス流路壁面に付着して次第に蓄積され、この蓄積されたダイオキシンメモリーが飛灰中の銅化合物等の触媒作用により、ダイオキシンに転換していたのである。したがって、この排ガス流路壁面にモノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布すると、排ガス流路壁面に付着するダイオキシンメモリーと接触して、これを分解除去する。また、モノエタノールアミンが飛灰に吸着されると、飛灰の触媒能を低減させる。
【００１８】
一方、ダイオキシンメモリーから発生するダイオキシンの量は、ダイオキシンメモリーの蓄積量に相関するから、一旦、モノエタノールアミンの処理を行なえば、ダイオキシンメモリーが一定量蓄積されるまでダイオキシンの排出濃度は低く維持される。したがって、例えば、ダイオキシン排出濃度の許容値に応じて所定の間隔でモノエタノールアミンを噴霧又は塗布するのがよい。
【００１９】
次に、モノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布（以下、適宜、噴霧と略す）する方法について説明する。先ず、モノエタノールアミン水溶液の噴霧は、焼却炉の停止中に行なうのがよい。即ち、焼却炉の停止中は、排ガス流路内が低温（例えば、２０℃）かつ無風状態のため、例えば、排ガス流路内に入ってモノエタノールアミン水溶液を排ガス流路壁面に向けて直接スプレー等で噴霧することにより、排ガス流路壁面に効率的にモノエタノールアミンを付着させることができる。本実施形態では、モノエタノールアミン水溶液を噴霧した後、例えば、１〜３日かけて焼却炉を徐々に昇温して定常運転（例えば、排ガス流路内の温度は１８０℃）に立ち上げるようにしている。これにより、モノエタノールアミンは、立ち上げ中に排ガス流路壁面からガス化され、ダイオキシンメモリーを分解することができる。
【００２０】
一方、排ガス流路内に入って噴霧できない箇所等に対しては、焼却炉の立ち上げ又は立ち下げ中に排ガス流路の外側から排ガス中に噴霧するのがよい。即ち、燃焼排ガスの流れ方向に沿って、モノエタノールアミン水溶液を排ガス流路内に噴霧するノズル挿入用の孔を複数設け、この孔に噴射角度、噴射圧力等の設定可能なノズルを挿入し、モノエタノールアミン水溶液を吹込むようにする。これにより、モノエタノールアミン水溶液を、排ガスに同伴させて下流の排ガス流路壁に付着させることができる。この場合において、モノエタノールアミン吹込み部の排ガス温度が１５０〜１８０℃、好ましくは１７０℃になったところで、その焼却炉の運転条件で４〜１２時間、好ましくは１２時間維持し、モノエタノールアミン水溶液を噴霧するのがよい。ここで、モノエタノールアミン水溶液の噴霧量は、例えば、排ガス１００００ｍ３に対して、５〜２０リットルとするのがよい。
【００２１】
図２は、図１に基づいてモノエタノールアミン水溶液の噴霧態様を示した図である。図２に示すように、Ａ部は、焼却炉が停止中に、例えば、排ガス流路内から人が直接スプレー等でモノエタノールアミン水溶液を噴霧する箇所を示しており、具体的には、各バグフィルタのクリーンルーム、水平方向の煙道等がある。一方、Ｂ部は、例えば、焼却炉の灯油立ち上げ中に、排ガス流路のノズル挿入用の孔等から、スプレー等で排ガス中に噴霧する箇所を示しており、垂直方向の煙道及び煙突等のように狭い排ガス流路や人が入れない箇所が適している。
【００２２】
図３は、廃棄物処理装置の配管の一部を示した図である。図３に示すように、２台の焼却炉３０、３１には、それぞれ水平方向に配設された配管３２、３３が接続されている。配管３２、３３は、水平方向に直角に曲げられた配管３４、３５にそれぞれ接続され、配管３４、３５は垂直方向に立ち上がった配管３６、３７にそれぞれ接続されている。ここで、水平方向の配管３２、３３、３４、３５は、運転停止中に噴霧する箇所であり、図２のＡ部に対応する。また、垂直方向の配管３６、３７は、運転立ち上げ立ち下げ中に噴霧する箇所であり、図２のＢ部に対応する。
【００２３】
本実施形態に係るモノエタノールアミン水溶液の濃度は、取り扱い性等を考慮して５〜３０重量％が好ましく、さらに好ましくは２０重量％がよい。また、排ガス流路壁面におけるモノエタノールアミンの塗膜厚さは、０．１〜０．５ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．２ｍｍがよい。モノエタノールアミン自体は、粘性が強く、原液の状態では噴霧に適しないが、水で適度に希釈することにより、排ガス流路壁面にモノエタノールアミンが十分に含侵し、ダイオキシンメモリーとの接触を良くすることができる。
【００２４】
上述した廃棄物処理装置によれば、ダイオキシン排出基準に十分に対応できるが、さらにダイオキシン排出濃度を低下させるために、図４に示すような構成にしてもよい。図４は、図１の廃棄物処理装置に係る他の実施形態を示した構成図である。なお、図１の横型回転ドラム１、燃焼溶融炉２、熱交換器３、廃熱ボイラ４は図から省略し、同一符号の説明を省略する。
【００２５】
図４に示すように、本実施形態の廃棄物処理装置は、図１の誘引送風機５と煙突１１との間に、排ガス再加熱機２１及びダイオキシン分解触媒塔２３を配設して構成される。誘引送風機１０から排ガス再加熱機２１に導入された排ガスは、容器内の熱交換用配管２２により熱交換されて加熱（例えば、約２００℃）される。加熱された排ガスは、ダイオキシン分解触媒塔２３の縦型容器内に導入され、上部空間２４を通って触媒エレメント２６に導かれ、排ガス中のダイオキシン等が分解、除去される。ダイオキシン等が除去された排ガスは、下部空間２５を通って、ダイオキシン分解触媒塔２３から排出され、煙突１１を介して大気に排出される。本実施形態のダイオキシン分解触媒塔２３の触媒エレメント２６は、触媒が充填された複数のエレメントブロックから構成され、排ガス流れ方向及び排ガス流れ方向と垂直方向にエレメントブロックが複数重ねて配設されている。この場合の触媒には、例えば、ハニカム状の３元触媒（チタン、バナジウム、タングステンの各酸化物からなる触媒）等が使われている。
【００２６】
ここで、ダイオキシン分解触媒塔２３から排出されるダイオキシン先駆体が、排ガス流路内にダイオキシンメモリーとして蓄積される場合を鑑み、少なくとも触媒エレメント２６の下流側の排ガス流路内壁にモノエタノールアミン水溶液を噴霧するのが好ましい。
【００２７】
本実施形態におけるモノエタノールアミン水溶液の噴霧方法は、焼却炉の停止中に排ガス流路の内部から直接噴霧する箇所として、排ガス再加熱機２１、ダイオキシン分解触媒塔２３の上部空間２４及び下部空間２５、水平方向の煙道等がある。また、焼却炉の灯油立ち上げ中にノズル孔等からスプレー噴霧する箇所としては、垂直方向の煙道及び煙突１１等がある。
【００２８】
以上説明したように、モノエタノールアミン水溶液をバグフィルタ５の濾布の下流側の排ガス流路壁面に噴霧または塗布することにより、ダイオキシンメモリーを除去してダイオキシン排出量を低減することができるが、バグフィルタ５の上流側の排ガス流路壁面においても、同様の効果を得ることができる。そのため、モノエタノールアミン水溶液は、例えば、廃熱ボイラ４の入口から下流側の排ガス流路壁面に、上記と同様の方法により噴霧又は塗布することが好ましい。
【００２９】
次に、図１に示した廃棄物処理装置においてモノエタノールアミン水溶液を噴霧した場合の効果について、実施例１及び比較例１、２を用いて説明する。
【００３０】
【表１】
2004290954.tif 000003
【００３１】
実施例１：後述する比較例１、比較例２を実施後、除塵用バグフィルタ５のクリーンルーム８及び水平方向の煙道は、焼却炉停止中に、排ガス流路内からモノエタノールアミン水溶液をスプレーにより直接噴霧した。また、垂直方向の煙道及び煙突１１は、焼却炉の灯油立ち上げ中に外部からモノエタノールアミン水溶液を排ガス中に噴霧した。このとき噴霧部の燃焼排ガス温度が１５０℃〜１８０℃に対し、１２時間噴霧した。この後、廃棄物処理装置を約２ヶ月間、間欠的に定常運転させた後のダイオキシン排出濃度（煙突出口部）を２回繰り返し測定した結果、０．０００５〜０．００１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３Ｎが得られ、ダイオキシンの排出規制値０．１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３Ｎおよび排出目標値０．０１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３Ｎを十分に保証できることが判明した。
【００３２】
比較例１：廃棄物処理装置を約５ヶ月間、間欠的に定常運転させた後、ダイオキシン排出濃度（煙突出口部）を２回繰り返し測定した結果、０．００２〜０．００３ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３Ｎが得られた。
【００３３】
比較例２：比較例１のダイオキシン排出濃度を測定した後、排ガス流路内壁に水洗処理を行ない、廃棄物処理装置を定常運転させたときのダイオキシン排出濃度（煙突出口部）を２回繰り返し測定した結果、０．００２〜０．００３ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３Ｎが得られた。
【００３４】
表１の結果から明らかなように、モノエタノールアミン水溶液を排ガス流路内壁に噴霧することにより、ダイオキシン生成の原因物質、つまりダイオキシンメモリーを除去し、ダイオキシン濃度を低減できることが証明された。なお、排ガス流路内壁を水洗してもダイオキシン濃度が低減されないことを確認している。このことからも、モノエタノールアミンを噴霧又は塗布する効果が確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る廃棄物処理装置の構成図である。
【図２】図１に基づいてモノエタノールアミン水溶液を噴霧又は塗布する態様を示す構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る廃棄物処理装置の配管の一部を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る廃棄物処理装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  除塵用バグフィルタ
４  煙突
６  濾布
７  クリーンルーム
１３  触媒エレメント
Ａ  焼却炉停止中にスプレー等でモノエタノールアミン水溶液を噴霧する箇所
Ｂ  灯油立ち上げ中にノズル孔等から排ガス中に噴霧する箇所
【図１】
2004290954.tif 000004
【図２】
2004290954.tif 000005
【図３】
2004290954.tif 000006
【図４】
2004290954.tif 000007