(57)【要約】【課題】低温活性型の汚染媒体処理剤を用いて、焼却炉の排ガスに含まれるダイオキシン類を効率的に分解処理する装置を提供する。【解決手段】本発明は、燃焼炉から排出される飛灰及び焼却灰を含む排ガスを処理する装置であって、燃焼炉からの排ガスから熱を回収する廃熱ボイラー；廃熱ボイラーからの排出ガスを所定温度に冷却するガス冷却装置；前記ガス冷却装置からの排出ガスを処理してその中に含まれる飛灰及び焼却灰を分離するための集塵装置；燃焼炉から廃熱ボイラーへの排出ガス及び／又は廃熱ボイラーからガス冷却装置への排出ガス及び／又はガス冷却装置からの排出ガスに汚染媒体処理剤を供給するための汚染媒体処理剤供給装置；を具備することを特徴とする燃焼排ガスの処理装置に関する。【選択図】　　　　図１
2004016897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉から排出される飛灰及び焼却灰を含む排ガスを処理する装置であって、燃焼炉からの排ガスから熱を回収する廃熱ボイラー；廃熱ボイラーからの排出ガスを所定温度に冷却するガス冷却装置；前記ガス冷却装置からの排出ガスを処理してその中に含まれる飛灰及び焼却灰を分離するための集塵装置；燃焼炉から廃熱ボイラーへの排出ガス及び／又は廃熱ボイラーからガス冷却装置への排出ガス及び／又はガス冷却装置からの排出ガスに汚染媒体処理剤を供給するための汚染媒体処理剤供給装置；を具備することを特徴とする燃焼排ガスの処理装置。
【請求項２】
前記集塵装置から排出される飛灰及び焼却灰に水及び／又は重金属溶出防止剤を加えて混練りするための混練り装置を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の燃焼排ガスの処理装置。
【請求項３】
集塵装置から排出される飛灰及び焼却灰を３００℃以下の温度で保持するための装置を更に具備する請求項１又は２に記載の燃焼排ガスの処理装置。
【請求項４】
汚染媒体処理剤が、
次式Ｉ：
【化１】
2004016897.tif 000027
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基、アリールアルキル基、アルケニル基又はアリールアルケニル基を表す）
で示される化合物；
次式ＩＩ：
【化２】
2004016897.tif 000028
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩又はアミン塩；
次式ＩＩＩ：
【化３】
2004016897.tif 000029
（式中、Ｒ３及びＲ４は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ３とＲ４とで環を形成していてもよい）
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、亜鉛酸塩又はニッケル塩；
次式ＩＶ：
【化４】
2004016897.tif 000030
（式中、Ｒ５及びＲ６は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ５とＲ６とで環を形成していてもよい）
で示される化合物；
次式Ｖ：
【化５】
2004016897.tif 000031
で示される化合物；又は
次式ＶＩ：
【化６】
2004016897.tif 000032
（式中、Ｒ７は、それぞれ独立して、水素、メチル基を表し；Ｒ８は、それぞれ独立して、Ｒ７が水素の場合には、水素、フェニル基を表し、Ｒ７がメチル基の場合には、水素、メチル基を表す）
で示される化合物を含むものである請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼排ガスの処理装置。
【請求項５】
汚染媒体処理剤が、ポリチオン酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムを有するポリ硫化物塩、ハロゲン化硫黄化合物、ペルオキソ硫酸塩、ペルオキソ二硫酸塩、硫化炭素類、硫化水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムを有する硫化物塩、チオシアン化合物、硫化窒素類、硫化ホウ素類、或いはこれら二種以上の組み合わせからなる群から選択される硫黄化合物を含むものである請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼排ガスの処理装置。
【請求項６】
汚染媒体処理剤が、シリカ、アルミナ、ゼオライト、珪藻土又は活性炭から選択される担体に担持されている請求項３又は４に記載の燃焼排ガスの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼排ガスの処理装置に関し、詳しくは、本発明は、ごみ焼却炉、ボイラ等の各種燃焼炉から排出される飛灰及び焼却灰（以下、これらを併せて「焼却飛灰」と称する）中に含まれるポリ−塩化−ｐ−ジベンゾダイオキシン類（ＰＣＤＤ）やポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣＤＦ）、コプラナーＰＣＢ（ｃｏ−ＰＣＢ）等の有機塩素化合物（以下、これらを併せて「ダイオキシン類」と称する）を効率的に分解処理したり、鉛、カドミウム、クロム、水銀等の有害な重金属類を高濃度に含有する焼却飛灰からの重金属類の溶出を防止するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼炉から発生する排ガスには有害物質が含まれることが多い。特にごみ焼却炉等の焼却炉では、燃焼中にフェノール、ベンゼン、アセチレン等の有機化合物、クロロフェノール、クロロベンゼン等の塩素化芳香族化合物等のダイオキシン類前駆体が発生する。これらのダイオキシン類前駆体は、焼却飛灰が存在すると、その触媒作用によってダイオキシン類となって焼却飛灰中に存在する。
【０００３】
従来、このようなダイオキシン類を含有する焼却飛灰の処理方法としては、次のような方法が提案されていた。
（１）　ダイオキシン類含有焼却飛灰を、窒素ガス等の還元性雰囲気下で、３２０℃では２時間、３４０℃では１〜１．５時間保持することによりダイオキシン類を分解する方法（ハーゲンマイヤープロセス，　Ｏｒｇａｎｏｈａｌｏｇｅｎ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，　２７，　１４７−１５２　（１９９６）、特開昭６４−５００３２０）。
【０００４】
（２）　ダイオキシン類含有焼却飛灰を、ダイオキシン類生成抑制剤（ピリジン）の存在下で、３００〜５００℃で熱処理する方法（特開平４−２４１８８０号公報）。
【０００５】
ダイオキシン類は、従来より、３００℃未満では熱分解しないとされており、上記の方法は、この定説通りに、３００℃以上に加熱することによってダイオキシン類を分解するものであり、加熱処理中に、ダイオキシン前駆体からのダイオキシン類の生成を抑制するために、ダイオキシン類分解温度域でダイオキシン類生成抑制剤を焼却飛灰に添加している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の方法には、以下のような問題点があった。
（ａ）　処理温度が高く、処理時間も長いため、必要とするエネルギーが多く、処理コストも高くなる。
【０００７】
（ｂ）　冷却時にダイオキシン類が再合成する可能性がある。
（ｃ）　窒素ガス等の還元性雰囲気下で処理する必要があるが、酸素を完全には遮断できないために、ダイオキシン類の分解率が低くなる。
【０００８】
（ｄ）　部分的に脱塩素反応が進行するため、より毒性の高いダイオキシン類が生成する。
本発明者は、これらの従来法の問題点を解決し、従来法ではダイオキシン類を分解できないと考えられていた低温度域でも、短時間でダイオキシン類を分解除去処理することができ、更には酸素の存在下においても、ダイオキシン類を効率よく処理することのできる汚染媒体処理剤を考案し、特許出願を行った。
【０００９】
これらの提案された汚染媒体処理剤は、次の化合物を含むものである。
次式Ｉ：
【００１０】
【化７】
2004016897.tif 000003
【００１１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基、アリールアルキル基、アルケニル基又はアリールアルケニル基を表す）
で示される化合物（特開２００１−２４７８３７号）；
次式ＩＩ：
【００１２】
【化８】
2004016897.tif 000004
【００１３】
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩又はアミン塩（特開２００１−２４７８３８号）；
次式ＩＩＩ：
【００１４】
【化９】
2004016897.tif 000005
【００１５】
（式中、Ｒ３及びＲ４は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ３とＲ４とで環を形成していてもよい）
で示される化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、亜鉛酸塩又はニッケル塩（特開２００１−２４７８４０号）；
次式ＩＶ：
【００１６】
【化１０】
2004016897.tif 000006
【００１７】
（式中、Ｒ５及びＲ６は、同一でも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリールアルキル基を表し、又はＲ５とＲ６とで環を形成していてもよい）
で示される化合物（特開２００１−２４７８４１号）；
次式Ｖ：
【００１８】
【化１１】
2004016897.tif 000007
【００１９】
で示される化合物（特開２００１−２９４８４６号）；
次式ＶＩ：
【００２０】
【化１２】
2004016897.tif 000008
【００２１】
（式中、Ｒ７は、それぞれ独立して、水素、メチル基を表し；Ｒ８は、それぞれ独立して、Ｒ７が水素の場合には、水素、フェニル基を表し、Ｒ７がメチル基の場合には、水素、メチル基を表す）
で示される化合物（特開２００１−２９３４６５号）。
【００２２】
これらの汚染媒体処理剤を用いてダイオキシン類と接触させることにより、ダイオキシン類を３００℃以下、好ましくは２５０℃以下、更に好ましくは２３０℃以下、最も好ましくは２００℃以下の温度でも分解することができる。したがって、燃焼排ガスを３００℃以下の温度に冷却した後に、これらの汚染媒体処理剤を排ガスに加えることによってダイオキシン類を処理することができる。
【００２３】
また、上記の汚染媒体処理剤は、例えば９００℃程度の高温下でもダイオキシン類を分解処理できることが分かった。したがって、上記の汚染媒体処理剤を、例えば焼却炉からの高温の排ガスに直接加えることによって、排ガス中のダイオキシン類を分解処理することができる。特に、３００〜５００℃のダイオキシン類が生成されやすいと言われている温度域において薬剤を添加することにより、後段でダイオキシン類を分解処理するだけでなく、より積極的にその生成を抑制することができる。
【００２４】
これらの場合、処理後の排ガス中には汚染媒体処理剤が残留しており、その後に排ガスを冷却する際にダイオキシン類が再合成されても、残留している汚染媒体処理剤によって、再合成されたダイオキシン類を３００℃以下の温度で分解することができる。
【００２５】
更には、本発明者は、ポリチオン酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムを有するポリ硫化物塩、ハロゲン化硫黄化合物、ペルオキソ硫酸塩、ペルオキソ二硫酸塩、硫化炭素類、硫化水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムを有する硫化物塩、チオシアン化合物、硫化窒素類、硫化ホウ素類、或いはこれら二種以上の組み合わせからなる群から選択される硫黄化合物を含むことを特徴とする、燃焼排ガス処理剤を提案した（特願２００１ー２５０２１０号）。かかる燃焼排ガス処理剤によれば、煙道において硫黄化合物の酸化によって生成する硫黄酸化物が、ダイオキシン類生成の源となる塩素ガスの生成を抑制し、更に銅などの重金属類の触媒能を不活性化することによって、ダイオキシン類の生成が抑制される。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記に示す本発明者が提案した各種処理剤を用いて焼却飛灰を含む燃焼炉排ガスに含まれるダイオキシン類や重金属類などを効率よく処理するための装置を提供するものである。
【００２７】
即ち、本発明の一態様は、燃焼炉から排出される飛灰及び焼却灰を含む排ガスを処理する装置であって、燃焼炉からの排ガスから熱を回収する廃熱ボイラー；廃熱ボイラーからの排出ガスを所定温度に冷却するガス冷却装置；前記ガス冷却装置からの排出ガスを処理してその中に含まれる飛灰及び焼却灰を分離するための集塵装置；燃焼炉から廃熱ボイラーへの排出ガス及び／又は廃熱ボイラーからガス冷却装置への排出ガス及び／又はガス冷却装置からの排出ガスに汚染媒体処理剤を供給するための汚染媒体処理剤供給装置；を具備することを特徴とする燃焼排ガスの処理装置に関する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る燃焼排ガスの処理装置の具体的な一態様を説明する。図１は、本発明の一態様に係る燃焼排ガス処理装置の構成を示す概念図である。以下の説明は、図１に示す本発明の一態様に係る燃焼排ガス処理装置に関するもので、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
図１中、１は焼却炉、２は廃熱ボイラー、３はガス冷却塔、４は集塵装置、５は灰貯留槽、６は汚染媒体処理剤容器、７は送風機、８は煙突、９は焼却炉から廃熱ボイラーへの煙道、１０は廃熱ボイラーからガス冷却塔への煙道、１１はガス冷却塔から集塵装置への煙道、１２，１３，１４は汚染媒体処理剤供給配管、１５は集塵装置からの飛灰配管、１６は飛灰排出配管である。
【００３０】
焼却炉１から排出される排ガスは、９００℃〜９５０℃の高温であるが、廃熱ボイラー２によって６００℃〜３００℃、更にガス冷却塔３により３００℃〜２００℃の適当な温度に冷却される。ここでいう適当な温度とは、配管１２を通して排ガス中に供給される汚染媒体処理剤によって、ダイオキシン類の再合成温度以下の温度でダイオキシン類を分解処理する反応の反応温度であり、ガス中のダイオキシン類の濃度や用いられる汚染媒体処理剤の種類、ガスの流量などによって変動するが、一般に、１５０℃以上、好ましくは１８０℃以上であって、３００℃以下、好ましくは２５０℃以下、更に好ましくは２３０℃以下、最も好ましくは２００℃以下の温度である。廃熱ボイラー２やガス冷却塔３の運転条件を適宜制御することにより、所望の温度に排ガスを冷却することができる。なお、ガス冷却塔３に代えて、排ガスを所望の温度に制御しながら冷却することのできる当該技術において公知の任意の冷却装置を用いることができる。廃熱ボイラー２及び冷却塔３で冷却された排ガスは、所望により設けられる煙道１１を通って集塵装置４に送られ、そこで集塵処理されて、焼却飛灰が排ガスから分離される。
【００３１】
図１に示す装置においては、焼却炉１から廃熱ボイラー２への煙道９、廃熱ボイラー２からガス冷却塔３への煙道１０、ガス冷却塔３から集塵装置４への煙道１１のいずれか一つ以上に、汚染媒体処理剤容器６がそれぞれ配管１２，１３，１４を介して接続されており、所定量の汚染媒体処理剤が煙道９及び／又は１０及び／又は１１に供給される。燃焼排ガス処理剤としては、上述した式Ｉ〜ＶＩの化合物を含む汚染媒体処理剤処理剤のいずれか、又はこれらを混合したものを用いることができる。これにより、煙道９及び／又は１０及び／又は１１を流れる焼却飛灰を含む排ガス中に含まれるダイオキシン類が、汚染媒体処理剤と反応して分解処理される。なお、汚染媒体処理剤は、図１に示すように焼却炉１から廃熱ボイラー２への煙道９に供給しても、又は廃熱ボイラー２からガス冷却塔３への煙道１０に供給しても、或いはガス冷却塔３から集塵装置４への煙道１１に供給してもよく、これらの複数若しくは全部に供給することもできる。更には、汚染媒体処理剤は、集塵装置４に直接供給することもできる。いずれの態様においても、汚染媒体処理剤とダイオキシン類との反応が十分に進行してダイオキシン類が処理される。なお、本発明において、ダイオキシン類の処理としては、ダイオキシン類の分解のほかに、その生成の抑制も含まれる。これは、▲１▼塩化水素ガスからの塩素ガスの生成抑制；▲２▼銅等の金属触媒の不活性化；の二つの作用による。特に、汚染媒体処理剤を、焼却炉１から廃熱ボイラー２への煙道や、廃熱ボイラー２からガス冷却塔３への煙道に供給して、高温の状態の排ガスに加えると、ダイオキシン類が生成されやすいと言われている温度域に薬剤を供給することにより、後段でダイオキシン類を分解するだけでなく、より積極的にその生成を抑制でき、排出される焼却飛灰のダイオキシン類濃度をより低くすることができる。即ち、ダイオキシン類の生成が著しく増加する３００℃〜５００℃の温度域で薬剤を添加することによってより積極的にダイオキシン類の生成を抑制することができるが、この３００℃〜５００℃という温度域は、ちょうど、焼却炉−廃熱ボイラー−ガス冷却塔というシステムにおいては、廃熱ボイラーでの温度に該当する。このことから、本発明者は、薬剤を廃熱ボイラー設備内に適用することにより、より優れたダイオキシン類抑制を達成できることを見出した。
【００３２】
本発明に係る装置においては、ダイオキシン類と、上記に示す式Ｉ〜ＶＩの化合物を含む汚染媒体処理剤とを接触させることによって、ダイオキシン類中の塩素原子と汚染媒体処理剤の化合物とが反応し、ダイオキシン類の脱塩素反応又は六員環（ベンゼン環）の開裂反応が迅速に進行して、ダイオキシン類が分解される。
【００３３】
本発明に係る汚染媒体処理剤は、上記に示す式Ｉ〜ＶＩの化合物の１種だけ用いてもよく、或いは２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、本発明に係る汚染媒体処理剤は、担体に担持された形態であってもよい。用いることのできる担体としては、例えば、シリカ、アルミナ、ゼオライト、珪藻土、活性炭などを挙げることができる。このような担体上に本発明に係る汚染媒体処理剤を担持させることにより、かかる担体によるダイオキシン類分解の触媒効果も期待され、より効率よくダイオキシン類を分解処理することが可能になる。
【００３４】
本発明によれば、ダイオキシン類中の塩素と汚染媒体処理剤とが反応することにより、従来法ではダイオキシン類は分解しないとされていた３００℃よりも低い温度で、ダイオキシン類の脱塩素反応或いは六員環（ベンゼン環）の開裂反応が迅速に進行して、ダイオキシン類が分解処理される。
【００３５】
本発明において、汚染媒体処理剤の排ガスへの好適な添加量は、処理される燃焼炉排ガス中に含まれるダイオキシン類や重金属類或いは塩化水素ガスなどの有害物質の濃度によって変動し、当業者が経験的に決定することができるが、一般に、汚染媒体処理剤を、排ガス量に対して１０〜２００ｐｐｍ、好ましくは１０〜１００ｐｐｍの割合で接触させることが好ましい。また、本発明によって処理される燃焼排ガスがごみ焼却炉からの燃焼排ガスである場合には、焼却されるごみの量に対して０．１〜１０重量％の量で、汚染媒体処理剤を燃焼排ガスに加えることが好ましい。
【００３６】
なお、焼却飛灰は、燃焼炉排ガス中のダイオキシン類の吸着除去剤として燃焼炉の煙道に吹き込まれた粉末活性炭を含むものであってもよい。
本発明の上記態様においては、汚染媒体処理剤を、焼却飛灰を含む燃焼炉排ガスと接触させる際の形態は、粉体状又はガス状のいずれであってもよい。しかし、焼却飛灰を含む燃焼炉排ガスを、上記式Ｉ〜ＶＩの化合物を含むガス状の汚染媒体処理剤と接触させた場合に最も効率よくダイオキシン類が分解処理されるので、汚染媒体処理剤として３００℃よりも低い温度で十分に高い蒸気圧を有するものを用いることが好ましい。
【００３７】
本発明の上記態様において、焼却飛灰を含む燃焼炉排ガスと汚染媒体処理剤とを接触させる方法としては、以下のような方法を採用することができる。
Ａ．汚染媒体処理剤を煙道９及び／又は１０及び／又は１１及び／又は集塵装置４において排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と汚染媒体処理剤とを接触させる。
【００３８】
Ｂ．汚染媒体処理剤を、処理対象の排ガスの温度程度に加熱してガス化し、このガスを含む気流を煙道９及び／又は１０及び／又は１１及び／又は集塵装置４において排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させる。
【００３９】
Ｃ．汚染媒体処理剤の気化物又は該気化物を含むガスを煙道９及び／又は１０及び／又は１１及び／又は集塵装置４において排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させる。
【００４０】
Ｄ．汚染媒体処理剤を、粉末活性炭、シリカ、アルミナ、珪藻土又はゼオライト等の担体に担持させたものを、煙道９及び／又は１０及び／又は１１及び／又は集塵装置４において排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させる。
【００４１】
上記のようにダイオキシン類が分解処理された焼却飛灰を含む燃焼炉排ガスは、集塵装置４において集塵処理され、焼却飛灰が分離される。集塵装置４に入る排ガスは、廃熱ボイラー２及びガス冷却塔３において３００℃以下に冷却されたものであるので、バグフィルタや電気集塵器等、この温度範囲で当該技術において用いられている任意の集塵装置を用いることができる。
【００４２】
次に、集塵装置４において分離された焼却飛灰は、配管１５を通って灰貯留槽５に送られ、排出管１６を通して外部に廃棄されるか、或いは更なる後段の処理（例えば重金属処理工程）に送られる。所望により、灰貯留槽５に、焼却飛灰を３００℃以下のダイオキシン類分解反応温度に保持するための加熱・保温装置を設けることができる。このような加熱・保温装置を灰貯留槽５に設けて、焼却飛灰を一定時間、例えば３０分〜１時間、３００℃以下の所定のダイオキシン類反応温度に保持することにより、ダイオキシン類の分解反応を更に十分に進行させることができる。また、更に灰貯留槽５の後段に、一定時間、例えば１時間程度、焼却飛灰を３００℃以下の所定の温度に保持するための装置を設置してもよい。
【００４３】
一方、集塵装置４において焼却飛灰が分離除去された排ガスは、ＩＤＦ（Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｄｒａｆｔ　Ｆａｎ：誘引送風機）７及び煙突８を通して系外に放出される。上記に示す汚染媒体処理剤は、ダイオキシン類と、還元性雰囲気下で接触させても、或いは酸素存在下、即ち大気中若しくは排ガス中で接触させても、ダイオキシン類を効率よく分解処理することができる。したがって、本発明に係る燃焼排ガス処理装置においては、汚染媒体処理剤とダイオキシン類とを接触させる雰囲気を調整するのための設備や作業は不要である。
【００４４】
また、本発明の第２の態様においては、汚染媒体処理剤として、本発明者が特願平２００１−２５０２１０号で提案した、ポリチオン酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムを有するポリ硫化物塩、ハロゲン化硫黄化合物、ペルオキソ硫酸塩、ペルオキソ二硫酸塩、硫化炭素類、硫化水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムを有する硫化物塩、チオシアン化合物、硫化窒素類、硫化ホウ素類、或いはこれら二種以上の組み合わせからなる群から選択される硫黄化合物を用いることもできる。
【００４５】
本発明の第２の態様によれば、ダイオキシン類を含む燃焼排ガスと上記硫黄化合物を含む汚染媒体処理剤とを接触させることによって、ダイオキシン類中の脱塩素反応又は六員環（ベンゼン環）の開裂反応が迅速に進行して、ダイオキシン類が分解される。また、排ガス煙道中において、硫黄化合物は、５００℃以下、好ましくは４００℃以下、更に好ましくは３００℃以下、最も好ましくは２００℃以下の温度で酸化されて硫黄酸化物となる。ダイオキシン類は、燃焼ごみに由来する塩素ガスと、ダイオキシン類前駆物質とが結合して生成され、その反応は、飛灰に含有される銅等の重金属類が触媒となって速やかに進行することが知られている。本発明の第２の態様によれば、煙道において、汚染媒体処理剤が熱分解されることによって生成された活性の高い硫黄化合物が、ダイオキシン類生成の源となる塩素ガスの生成を抑制し、更に銅等の重金属類の触媒能を不活性化することによって、ダイオキシン類の生成を抑制する。
【００４６】
本発明の第２の態様において硫黄化合物として用いることのできるポリチオン酸塩の具体例としては、硫黄原子数が３〜６のポリチオン酸カリウム（例えば、三チオン酸カリウム〜六チオン酸カリウム）、ポリチオン酸ナトリウム（例えば、三チオン酸ナトリウム〜六チオン酸ナトリウム）、ポリチオン酸アンモニウム（例えば、三チオン酸アンモニウム〜六チオン酸アンモニウム）などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムを有するポリ硫化物塩の具体例としては、二硫化マグネシウム、三硫化四マグネシウム、四硫化カルシウム、五硫化カルシウムなどを挙げることができる。ハロゲン化硫黄化合物の具体例としては、一塩化硫黄、一臭化硫黄などを挙げることができる。ペルオキソ硫酸塩の具体例としては、ペルオキソ硫酸アンモニウム、ペルオキソ硫酸カリウムなどを挙げることができる。ペルオキソ二硫酸塩の具体例としては、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウムなどを挙げることができる。硫化炭素類の具体例としては、二硫化炭素、三硫化二炭素などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウムを有する硫化物塩の具体例としては、硫化カルシウムなどを挙げることができる。チオシアン化合物の具体例としては、チオシアン：（ＳＣＮ）２、チオシアン酸：ＨＳＣＮ、チオシアン酸カルシウム、チオシアン酸マグネシウム、チオシアン酸アンモニウムなどを挙げることができる。硫化窒素類の具体例としては、四硫化二窒素などを挙げることができる。硫化ホウ素類の具体例としては、三硫化二ホウ素などを挙げることができる。特に好ましい硫黄化合物としては、三チオン酸カリウム、二硫化マグネシウム、一塩化硫黄、ペルオキソ二硫酸カリウム、二硫化炭素、硫化カルシウム、チオシアン酸カルシウム、四硫化二窒素などが挙げられる。
【００４７】
かかる態様の汚染媒体処理剤は、上記の硫黄化合物を１種だけ含んでいてもよく、或いは２種以上を組み合わせて含んでいてもよい。また、かかる態様の汚染媒体処理剤においては、上記の硫黄化合物を担体に担持させてもよい。用いることのできる担体としては、例えば、シリカ、アルミナ、ゼオライト、珪藻土、活性炭などを挙げることができる。
【００４８】
かかる態様においては、硫黄化合物の添加により燃焼排ガス中のＳＯｘ濃度が増加するが、ＳＯｘはダイオキシン類の生成抑制に寄与した後、塩化水素ガスの中和のために添加される消石灰によって処理されるため、別途特別な脱硫装置等を設ける必要はない。
【００４９】
また、本発明の第３の態様においては、本発明者が特願２００１−２１０７５６号又は上述の特願２００１−２５０２１０号で提案しているように、上記に示した各種化合物に加えて消石灰粉末を更に含む汚染媒体処理剤を用いることもできる。
【００５０】
各種燃焼炉からの排ガスには、ダイオキシン類に加えて、塩化水素、重金属類などが含まれているが、上記式Ｉ〜ＶＩの化合物に加えて消石灰粉末を更に含む汚染媒体処理剤を用いると、式Ｉ〜ＶＩの化合物によってダイオキシン類の分解処理が行われると共に、消石灰粉末によって塩化水素ガスが中和されるので、塩素ガス中和用の薬剤の噴霧装置などを別に設けることなしに、単一の混合薬剤を排ガスに添加するだけで、排ガス中のダイオキシン類及び塩化水素ガスを効率的に分解処理することができる。
【００５１】
更に、本発明の第４の態様においては、汚染媒体処理剤として、上記に説明した各種化合物、並びに場合によっては消石灰粉末に更に加えて吸着剤粉末を加えることができる。本発明の第４の態様において用いることのできる吸着剤粉末としては、活性炭又は活性コークスの粉末を挙げることができる。このような吸着剤粉末を更に一成分として加えると、この吸着剤粉末によって燃焼炉排ガス中に含まれるダイオキシン類や重金属類などの有害物質を吸着・除去することができるので、上記の各種化合物の機能と合わせて排ガス中の有害物質を更に効率的に除去することが可能になる。更には、ダイオキシン類が吸着剤に吸着・保持されるので、ダイオキシン類と汚染媒体処理剤との接触時間（即ちダイオキシン類の分解処理反応時間）を大きくすることができ、ダイオキシン類の処理効率がより一層向上する。
【００５２】
なお、上記の本発明の第４の態様に係る汚染媒体処理剤は、粉末の形態で排ガス中に加えることが好ましい。粉末の形態の本発明に係る汚染媒体処理剤を排ガスに加えて有害物質と除去剤との反応を行わせた後、後述の集塵装置によって粒子を除去することにより、排ガス中から有害物質を分離除去することができる。また、集塵装置によって捕集される集塵飛灰中のダイオキシン類も汚染媒体処理剤によって分解処理されているので、集塵飛灰のその後の処理が容易である。本発明に係る汚染媒体処理剤を粉末の形態にするには、本発明において用いられる汚染媒体処理剤が常温で固体の場合には、汚染媒体処理剤や、消石灰及び／又は吸着剤を全て粉末の形態で混合することにより、本発明に係る汚染媒体処理剤を粉末の形態で形成することができる。また、用いられる汚染媒体処理剤が常温で液体の場合には、消石灰粉末及び／又は吸着剤粉末と液体の汚染媒体処理剤とを混合して、これらの粉末に汚染媒体処理剤を担持させることによって、本発明に係る汚染媒体処理剤を粉末の形態で形成することができる。例えば、上記式ＩＩ、Ｖ及びＶＩで示される化合物は常温で固体であり、上記式Ｉ、ＩＩＩ及びＩＶで示される化合物は常温で液体である。
【００５３】
また、上記の本発明の第３及び第４の態様においては、特に集塵装置としてバグフィルタなどの濾過装置を用いる場合には、汚染媒体処理剤に、更に、シリカ、アルミナ等の不活性無機粉末を加えると更に好ましい。本発明に係る汚染媒体処理剤を加えた排ガスをバグフィルタで集塵する際には、排ガスの流れによりバグフィルタの濾布表面に堆積層が形成されるが、上記のような不活性無機粉末を汚染媒体処理剤に加えると、形成される堆積層は、汚染媒体処理剤や、消石灰粉末及び／又は吸着剤粉末、並びに不活性無機粉末が排ガス中のダストと共に均一に分散した層となるので、不活性無機粉末が濾過助剤として機能してフィルタの通気抵抗を低減して目詰まりを防止することができる。また、このような不活性無機粉末を加えると、フィルタの逆洗の際に剥離剤として機能するので、装置の操作上好ましい。更には、これらの不活性無機粉末は、汚染媒体処理剤の担体としても機能させることができるので、汚染媒体処理剤が常温で液体の場合に好ましく用いることができる。この目的で用いることのできる不活性無機粉末としては、シリカ、アルミナ、ゼオライト及び珪藻土の粉末を挙げることができる。
【００５４】
なお、本発明の上記第３及び第４の態様に係る汚染媒体処理剤において、消石灰粉末の混合割合は、上記式Ｉ〜ＶＩの化合物若しくは上記の本発明の第２の態様において説明したポリチオン酸等の硫黄化合物の重量（吸着剤粉末及び／又は不活性無機粉末を更に含む場合にはこれらの混合粉末の合計重量）に対して消石灰粉末を１０〜１０，０００重量％の割合で用いることが好ましく、５０〜５，０００重量％の割合が更に好ましい。また、吸着剤粉末を加える場合には、その添加量は、上記の各種化合物の重量に対して１０〜１０，０００重量％の割合が好ましく、５０〜５，０００重量％が更に好ましい。更に、シリカ等の不活性無機粉末を加える場合には、上記の各種化合物（及び用いる場合には吸着剤粉末）の量が、不活性無機粉末に対してそれぞれ１〜１００重量％、より好ましくは５〜５０重量％となるような割合で用いることが好ましい。
【００５５】
なお、本発明の第３及び第４の態様において、「粉末」とは、当該技術において通常的に使用されている任意の粒径を有することができるが、一般に、消石灰粉末、吸着剤粉末、不活性無機粉末及びダイオキシン処理剤粉末（常温で固体の場合）は、いずれも１００μｍ以下の粒径を有するものを好ましく用いることができる。
【００５６】
更に、本発明の第５の態様においては、本発明者が特願２００１−２１０５０７号において提案しているように、上記に説明した燃焼排ガス処理装置によって処理されて集塵器より排出される集塵灰に対して、更に重金属溶出防止処理を施すことができる。即ち、本発明の第５の態様は、燃焼炉から排出される飛灰及び焼却灰を含む排ガスを処理する装置であって、燃焼炉からの排ガスから熱を回収する廃熱ボイラー；廃熱ボイラーからの排出ガスを所定温度に冷却するガス冷却装置；前記ガス冷却装置からの排出ガスを処理してその中に含まれる飛灰及び焼却灰を分離するための集塵装置；燃焼炉から廃熱ボイラーへの排出ガス及び／又は廃熱ボイラーからガス冷却装置への排出ガス及び／又はガス冷却装置からの排出ガスに汚染媒体処理剤を供給するための汚染媒体処理剤供給装置；及び集塵装置から排出される飛灰及び焼却灰に水及び／又は重金属溶出防止剤を加えて混練りするための混練り装置；を具備することを特徴とする燃焼排ガスの処理装置に関する。
【００５７】
本発明の第５の態様の燃焼排ガス処理装置について図２を参照して説明する。図２において、図１と同じ参照番号は同じ構成要素を意味し、以下においては説明を省略する。図２に示す燃焼排ガス処理装置においては、図１に関して上記に説明したように焼却炉からの排ガスが処理され、集塵器４から排出される飛灰及び焼却灰は、配管１５を通って灰貯留槽５に送られる。所望により、灰貯留槽５に、焼却飛灰を３００℃以下のダイオキシン類分解反応温度に保持するための加熱・保温装置を設けることができる。このような加熱・保温装置を灰貯留槽５に設けて、焼却飛灰を一定時間、例えば３０分〜１時間、３００℃以下の所定のダイオキシン類反応温度に保持することにより、ダイオキシン類の分解反応を更に十分に進行させることができる。
【００５８】
焼却飛灰は、次に、配管１６を通して混練り機２１に誘導され、ここで水及び／又は重金属溶出防止剤が配管２２を通して加えられ、混練りされる。
上述した各種汚染媒体処理剤化合物のうち、式ＩＩＩ及び／又は式ＩＶ及び／又は式ＶＩの化合物を用いる場合には、混練り工程において水を加えることにより、ダイオキシン類分解反応によって生成した式ＩＶ及び／又は式ＶＩの汚染媒体処理剤化合物に由来する化合物が重金属類捕捉成分として機能し、これと焼却飛灰中の重金属類とが反応して、水に不溶性の化合物が生成する。これによって、焼却飛灰からの重金属類の溶出が防止される。なおこの場合には、燃焼排ガスに加える式ＩＩＩ及び／又は式ＩＶ及び／又は式ＶＩの化合物の量は、燃焼排ガス中の処理すべきダイオキシン類の量と溶出防止すべき重金属類の量の合計によって適宜定める。また、燃焼排ガスに加えた式ＩＶ及び／又は式ＶＩの汚染媒体処理剤化合物が、混練り工程において重金属溶出防止を行うのに十分な量でない場合や、或いは、汚染媒体処理剤化合物として上記式ＩＩＩ及び／又は式ＩＶ及び／又は式ＶＩの化合物以外のものを用いる場合には、配管２２を通して、水に代えて又は水に加えて、キレート薬剤のような重金属捕捉性能を有することが当該技術において公知の薬剤を必要量添加することができる。この目的で用いることのできる当該技術において公知の重金属捕捉性薬剤としては、ジチオカルバミン酸基を有する液体薬剤、含硫黄粉体系薬剤、セメントなどを挙げることができる。また、その使用量は、一般に、焼却飛灰の重量に対して、ジチオカルバミン酸基を有する液体薬剤にあっては１〜２％、含硫黄粉体系薬剤にあっては１〜５％、セメントにあっては５〜１０％程度であってよい。
【００５９】
かかる目的で用いることのできる混練り機としては、当該技術において周知の混練機、例えば、押出造粒機、転動造粒機などを用いることができる。混練りは、常温〜８０℃程度の温度で、混合物が均一な状態に混合されるまで行うことが好ましい。なお、混練りにより、重金属捕捉成分と重金属類との発熱反応が起こるので、混練機に加熱手段を用いる必要性はない。
【００６０】
混練り機２１において混練りされて重金属類が水に不溶性の化合物に転化された焼却飛灰は、排出管２３を介して外部に廃棄されるか、或いは、一定時間養生させた後、場外に排出される。
【００６１】
なお、上記の本発明の第５の態様において、汚染媒体処理剤の好ましい使用量は、排ガス中に含まれるダイオキシン類の量、及び飛灰中の重金属類の量によって変動するが、一般に、排ガス量に対して１０〜５００ｐｐｍ、特に５０〜２００ｐｐｍの割合で供給することが好ましい。また、本発明の第５の態様によって処理される燃焼排ガスがごみ焼却炉からの燃焼排ガスである場合には、焼却されるごみの量に対して１〜２０重量％の量で、汚染媒体処理剤を燃焼排ガスに加えることが好ましい。
【００６２】
本発明に係る汚染媒体処理剤とダイオキシン類とは、還元性雰囲気下で接触させても、或いは酸素存在下、即ち大気中若しくは排ガス中で接触させても、ダイオキシン類を効率よく分解処理することができる。したがって、本発明を実施する場合、雰囲気調整のための設備や作業は不要である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明に係る燃焼排ガス処理装置によれば、本発明者が先に提案した低温活性の汚染媒体処理剤を用いて、焼却炉から排出されるダイオキシン類を含む排ガスを極めて効率的に分解処理することができる。本発明に係る燃焼排ガス処理装置は、ダイオキシン類の処理雰囲気を還元性雰囲気とすることなしに、大気中又は排ガス中でダイオキシン類の分解除去を実施することができるので、処理設備が簡単で、容易に実施することができる。
【００６４】
【実施例】
以下の参考例及び実施例により、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００６５】
なお、以下の参考例及び実施例において、ダイオキシン類の濃度（ｎｇ／ｇ）は、ガスクロマトグラフィー−質量分析法によってダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ・ＰＣＤＦｓの合計）の濃度として測定し、また、ダイオキシン類毒性等量値（ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ）は、国際毒性等価係数（Ｉ−ＴＥＦ）を用いて算出した。
【００６６】
実施例１
図１に示す燃焼排ガス処理装置を用いて実験を行った。焼却炉１からの排ガスを、廃熱ボイラー２及びガス冷却塔３によって冷却し、煙道１１を通して集塵装置４に送った。テトラブチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、集塵装置４の前段の煙道１１において、燃焼排ガス１ｍ３（ＮＴＰ）当たり１００ｍｇの割合で排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と汚染媒体処理剤とを接触させた。なお、集塵装置４内の排ガスの温度は、１８０℃であった。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。また、煙道１１における汚染媒体処理剤の吹き込み口の直前と、集塵装置４の直後（図１のＩＤＦ７の直前）の位置において排ガスを採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表１に示す。
【００６７】
また、灰貯留槽５から採取した焼却飛灰を更に加熱装置に移し入れ、２００℃で３０分間保温して、ダイオキシン類の分解反応を促進させた。この際、雰囲気の制御は行わなかった。その後、焼却飛灰中のダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表１に示す。
【００６８】
実施例２
実施例１と同様に図１に示す燃焼排ガス処理装置を用い、テトラブチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、加熱気化装置によってガス化して、集塵装置４の前段の煙道１１において、濃度１００ｐｐｍで排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させた。集塵装置４内の排ガスは、廃熱ボイラー２及び冷却塔３により１８０℃に冷却されていた。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。また、煙道１１における汚染媒体処理剤の吹き込み口の直前と集塵装置直後の位置（ＩＤＦ７の手前）において排ガスを採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表１に示す。
【００６９】
また、灰貯留槽５から採取した焼却飛灰を更に加熱装置に移し入れ、２００℃で３０分間保温して、ダイオキシン類の分解反応を促進させた。この際、雰囲気の制御は行わなかった。その後、焼却飛灰中のダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表１に示す。
【００７０】
実施例３
実施例１と同様に図１に示す燃焼排ガス処理装置を用い、粉末活性炭に担持させたテトラブチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、集塵装置４の前段の煙道１１において、燃焼排ガス１ｍ３（ＮＴＰ）当たり１００ｍｇの割合で排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させた。集塵装置４内の排ガスは、廃熱ボイラー２及び冷却塔３により１８０℃に冷却されていた。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。また、煙道１１における汚染媒体処理剤の吹き込み口の直前と集塵装置直後の位置（ＩＤＦ７の手前）において排ガスを採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表１に示す。
【００７１】
また、灰貯留槽５から採取した焼却飛灰を更に加熱装置に移し入れ、２００℃で３０分間保温して、ダイオキシン類の分解反応を促進させた。この際、雰囲気の制御は行わなかった。その後、焼却飛灰中のダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表１に示す。
【００７２】
比較例１
実施例１〜３と同じ燃焼排ガス処理装置において、集塵装置又は煙道において汚染媒体処理剤を供給せずに運転を行なった。その他の条件は実施例１〜３と同様であった。集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。また、集塵装置の前後の位置において排ガスを採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
2004016897.tif 000009
【００７４】
表１のデータから、本発明の実施例において集塵装置直後の排ガス中及び灰貯留槽の焼却飛灰中のダイオキシン類濃度が汚染媒体処理剤吹込み前の濃度と比較して著しく小さく、ダイオキシン類が極めて効率的に分解されたことが分かる。また、焼却飛灰を更に保温保持することにより、焼却飛灰中のダイオキシン類が更に分解されたことが分かる。これに対して、汚染媒体処理剤を供給しなかった比較例１ではダイオキシン類は分解されず、焼却飛灰中にも排ガス中にもダイオキシン類が残留していることが分かる。
【００７５】
実施例４
実施例１〜３と同様に、図１に示す燃焼排ガス処理装置を用いて実験を行った。焼却炉１からの排ガスを、廃熱ボイラー２及びガス冷却塔３によって冷却し、煙道１１を通して集塵装置４に送った。テトラブチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、ガス冷却塔３の前段の煙道１０において、燃焼排ガス１ｍ３（ＮＴＰ）当たり１００ｍｇの割合で排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と汚染媒体処理剤とを接触させた。なお、集塵装置４内の排ガスの温度は、１８０℃であった。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。また、煙道１０における汚染媒体処理剤の吹き込み口の直前と、集塵装置４の直後（図１のＩＤＦ７の手前）の位置において排ガスを採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表２に示す。
【００７６】
また、灰貯留槽５から採取した焼却飛灰を更に加熱装置に移し入れ、１７０℃で３０分間保温して、ダイオキシン類の分解反応を促進させた。この際、雰囲気の制御は行わなかった。その後、焼却飛灰中のダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表２に示す。
【００７７】
実施例５
図１に示す燃焼排ガス処理装置を用い、テトラブチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、加熱気化装置によってガス化して、ガス冷却塔３の前段の煙道１０において、濃度１００ｐｐｍで排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させた。集塵装置４内の排ガスは、廃熱ボイラー２及び冷却塔３により１８０℃に冷却されていた。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。また、煙道１０における汚染媒体処理剤の吹き込み口の直前と集塵装置直後の位置（ＩＤＦ７の手前）において排ガスを採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表２に示す。
【００７８】
また、灰貯留槽５から採取した焼却飛灰を更に加熱装置に移し入れ、１７０℃で３０分間保温して、ダイオキシン類の分解反応を促進させた。この際、雰囲気の制御は行わなかった。その後、焼却飛灰中のダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表２に示す。
【００７９】
実施例６
図１に示す燃焼排ガスの処理装置を用い、テトラブチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、廃熱ボイラー２の前段の煙道９において、燃焼排ガス１ｍ３（ＮＴＰ）当たり１００ｍｇの割合で排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させた。集塵装置４内の排ガスは、廃熱ボイラー２及び冷却塔３により１７０℃に冷却されていた。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。また、煙道９における汚染媒体処理剤の吹き込み口の直前と集塵装置直後の位置（ＩＤＦ７の手前）において排ガスを採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表２に示す。
【００８０】
また、灰貯留槽５から採取した焼却飛灰を更に加熱装置に移し入れ、２００℃で３０分間保温して、ダイオキシン類の分解反応を促進させた。この際、雰囲気の制御は行わなかった。その後、焼却飛灰中のダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表２に示す。
【００８１】
実施例７
図１に示す燃焼排ガス処理装置を用い、テトラブチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、加熱気化装置によってガス化して、廃熱ボイラー２の前段の煙道９において、濃度１００ｐｐｍで排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させた。集塵装置４内の排ガスは、廃熱ボイラー２及び冷却塔３により１８０℃に冷却されていた。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。また、煙道９における汚染媒体処理剤の吹き込み口の直前と集塵装置直後の位置（ＩＤＦ７の手前）において排ガスを採取し、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表２に示す。
【００８２】
また、灰貯留槽５から採取した焼却飛灰を更に加熱装置に移し入れ、１７０℃で３０分間保温して、ダイオキシン類の分解反応を促進させた。この際、雰囲気の制御は行わなかった。その後、焼却飛灰中のダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表２に示す。
【００８３】
【表２】
2004016897.tif 000010
【００８４】
表２に示す結果から、本発明に係る燃焼排ガスの処理装置において、汚染媒体処理剤を焼却炉１から廃熱ボイラー２への煙道中や廃熱ボイラー２からガス冷却塔３の煙道中に加えても、実施例１〜３（汚染媒体処理剤をガス冷却塔３から集塵装置４への煙道へ添加）と同様にダイオキシン類が極めて効率的に分解されたことが分かる。
【００８５】
参考例１
テトラメチルチウラムジスルフィド５ｇと、飛灰１００ｇ（ダイオキシン類濃度９５０ｎｇ／ｇ、重金属類濃度は表３に示す）とをよく混合し、容量５００ｍＬの蓋付き角型こう鉢へ移し入れた後、室温（２０℃）、５０℃、１００℃、１５０℃の各温度で３０分間加熱した。その後、処理物のダイオキシン濃度及び重金属類の溶出濃度を測定した。結果を表４に示す。
【００８６】
参考例２
テトラオクチルチウラムジスルフィド５ｇと、飛灰１００ｇ（ダイオキシン類濃度９５０ｎｇ／ｇ、重金属類濃度は表３に示す）とをよく混合し、容量５００ｍＬの蓋付き角型こう鉢へ移し入れた後、室温（２０℃）、５０℃、１００℃、１５０℃の各温度で３０分間加熱した。その後、処理物のダイオキシン濃度及び重金属類の溶出濃度を測定した。結果を表４に示す。
【００８７】
参考例３
テトラベンジルチウラムジスルフィド５ｇと、飛灰１００ｇ（ダイオキシン類濃度９５０ｎｇ／ｇ、重金属類濃度は表３に示す）とをよく混合し、容量５００ｍＬの蓋付き角型こう鉢へ移し入れた後、室温（２０℃）、５０℃、１００℃、１５０℃の各温度で３０分間加熱した。その後、処理物のダイオキシン濃度及び重金属類の溶出濃度を測定した。結果を表４に示す。
【００８８】
参考例４
テトラシクロヘキシルチウラムジスルフィド５ｇと、飛灰１００ｇ（ダイオキシン類濃度９５０ｎｇ／ｇ、重金属類濃度は表３に示す）とをよく混合し、容量５００ｍＬの蓋付き角型こう鉢へ移し入れた後、室温（２０℃）、５０℃、１００℃、１５０℃の各温度で３０分間加熱した。その後、処理物のダイオキシン濃度及び重金属類の溶出濃度を測定した。結果を表４に示す。
【００８９】
参考例５
ジペンタメチレンチウラムジスルフィド５ｇと、飛灰１００ｇ（ダイオキシン類濃度９５０ｎｇ／ｇ、重金属類濃度は表３に示す）とをよく混合し、容量５００ｍＬの蓋付き角型こう鉢へ移し入れた後、室温（２０℃）、５０℃、１００℃、１５０℃の各温度で３０分間加熱した。その後、処理物のダイオキシン濃度及び重金属類の溶出濃度を測定した。結果を表４に示す。
【００９０】
比較例２
シリカ粒子５ｇと、飛灰１００ｇとをよく混合し、参考例１〜５と同様に試験を実施した。処理物のダイオキシン類濃度及び重金属類の溶出濃度を表４に示す。
【００９１】
【表３】
2004016897.tif 000011
【００９２】
【表４】
2004016897.tif 000012
【００９３】
表４より、比較例２では、飛灰を加熱するとダイオキシン類は増加し、室温〜２００℃の温度域においては、ダイオキシン類は分解されずに、逆に生成していることが分かる。重金属類の溶出濃度も、鉛の溶出濃度はほとんど減少しておらず、溶出防止がなされていないことが分かる。一方、参考例１〜３においては、１５０℃以下の温度でダイオキシン類が効果的に分解されると同時に、鉛をはじめとする重金属類の溶出が防止されていることが分かる。
【００９４】
実施例８
図２の燃焼排ガス処理装置を用いて実験を行った。焼却炉１からの排ガスを廃熱ボイラー２及びガス冷却塔３によって冷却し、煙道１１を通して集塵装置４に送った。テトラメチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、集塵装置４の前段の煙道１１において、燃焼排ガス１ｍ３（ＮＴＰ）当たり１００ｍｇの割合で排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させた。なお、集塵装置４内の排ガスの温度は、１８０℃であった。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を押出造粒機２１に送り、配管２２より水を３０重量％添加して混練り処理を行った。混練り処理後の処理物の重金属類の溶出濃度とｐＨ値、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表５に示す。
【００９５】
実施例９
図２の燃焼排ガス処理装置を用いて実験を行った。焼却炉１からの排ガスを廃熱ボイラー２及びガス冷却塔３によって冷却し、煙道１１を通して集塵装置４に送った。テトラメチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、ガス冷却塔３の前段の煙道１０において、燃焼排ガス１ｍ３（ＮＴＰ）当たり１００ｍｇの割合で排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させた。なお、集塵装置４内の排ガスの温度は、１８０℃であった。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を押出造粒機２１に送り、配管２２より水を３０重量％添加して混練り処理を行った。混練り処理後の処理物の重金属類の溶出濃度とｐＨ値、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表５に示す。
【００９６】
実施例１０
図２の燃焼排ガス処理装置を用いて実験を行った。焼却炉１からの排ガスを廃熱ボイラー２及びガス冷却塔３によって冷却し、煙道１１を通して集塵装置４に送った。テトラメチルチウラムジスルフィドからなる汚染媒体処理剤を、廃熱ボイラー２の前段の煙道９において、燃焼排ガス１ｍ３（ＮＴＰ）当たり１００ｍｇの割合で排ガス中に吹き込み、排ガス中のダイオキシン類と接触させた。なお、集塵装置４内の排ガスの温度は、１８０℃であった。集塵装置４としては、バグフィルタを用いた。その後、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を押出造粒機２１に送り、配管２２より水を３０重量％添加して混練り処理を行った。混練り処理後の処理物の重金属類の溶出濃度とｐＨ値、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表５に示す。
【００９７】
比較例３
実施例８〜１０と同一の燃焼排ガス処理装置において、煙道９，１０，１１又は集塵装置４において汚染媒体処理剤を供給しないで運転を行い、集塵装置４から灰貯留槽５に払い落とされた焼却飛灰を押出造粒機２１に送り、配管２２より水を３０重量％添加して混練り処理を行った。混練り処理後の処理物の重金属類の溶出濃度とｐＨ値、ダイオキシン類の濃度測定を行った。結果を表５に示す。
【００９８】
【表５】
2004016897.tif 000013
【００９９】
上記の結果から、本発明に係る燃焼排ガス処理装置によれば、ダイオキシン類が極めて効率的に分解処理され、且つ飛灰中の重金属類の溶出が効果的に防止されたことが分かる。特にダイオキシン類が生成されやすいと言われている温度域に薬剤を噴霧することにより、後段でダイオキシン類を分解するだけでなく、より積極的にその生成を抑制でき、排出される焼却飛灰のダイオキシン類濃度をより低くすることができる。
【０１００】
実施例１１〜１８
図１に示す実験装置を用いて燃焼排ガスの処理実験を行った。燃焼炉１からの排ガスを廃熱ボイラー２及びガス冷却塔３によって冷却し、煙道１１において、表６及び７に示す各種汚染媒体処理剤を、汚染媒体処理剤容器６から配管１２を通して排ガス中に吹き込んだ後、集塵装置４において集塵処理を行った。集塵装置としてはバグフィルタを用いた。煙道１１における薬剤添加位置の手前の排ガス中及び集塵処理後（ＩＤＦ７の手前）の排ガス中のダスト濃度、塩化水素ガス濃度、水銀濃度、ダイオキシン類濃度、及び集塵装置４から排出される集塵灰１５中のダイオキシン類の濃度を測定した。また、集塵装置４の圧力損失を測定した。燃焼排ガス処理剤としては、下表６及び７に示す硫黄化合物を活性炭粉末及び消石灰粉末と混合した混合粉末を用いた。実験装置Ａにおいては、焼却炉として流動床炉（４．２ｔ／ｈｒ×３炉）を用いた。流動床炉の排ガス量は３０，０００ｍ３（ＮＴＰ）／ｈｒであり、バグフィルタの入口温度は１７０℃であった。また、実験装置Ｂにおいては、焼却炉としてストーカ炉（６．３ｔ／ｈｒ×２炉）を用いた。流動床炉の排ガス量は３２，０００ｍ３（ＮＴＰ）／ｈｒであり、バグフィルタの入口温度は１８０℃であった。
【０１０１】
結果を表６及び表７に示す。
【０１０２】
【表６】
2004016897.tif 000014
【０１０３】
【表７】
2004016897.tif 000015
【０１０４】
比較例４〜７
硫黄化合物を用いずに、担体として珪藻土又はゼオライトを用いて実施例１１〜１８と同様の実験を行った。結果を下表８に示す。
【０１０５】
【表８】
2004016897.tif 000016
【０１０６】
上記表６〜７の結果と表８の結果とを比較すると、本発明に係る燃焼排ガス処理剤を用いれば、ダイオキシン類が効果的に分解並びに生成抑制されていることが分かる。
【０１０７】
実施例１９〜３０及び比較例８〜１１
図１に示す実験装置を用いて燃焼排ガスの処理実験を行った。燃焼炉１からの排ガスを廃熱ボイラー２及びガス冷却塔３によって冷却し、煙道１１において、汚染媒体処理剤を、汚染媒体処理剤容器６から配管１２を通して排ガス中に吹き込んだ後、集塵装置４において集塵処理を行った。煙道１１における薬剤添加位置の手前の排ガス中及び集塵処理後（ＩＤＦ７の手前）の排ガス中のダスト濃度、塩化水素ガス濃度、水銀濃度、ダイオキシン類濃度、及び集塵装置４から排出される集塵灰１５中のダイオキシン類の濃度を測定した。また、集塵装置４の圧力損失を測定した。
【０１０８】
汚染媒体処理剤としては、下表９〜１２に示す各成分を配合したものを用いた。珪藻土粉末、ゼオライト粉末、活性炭粉末、活性コークス粉末は、いずれも粒径１００μｍ以下のものを用いた。汚染媒体処理剤がテトラメチルチウラムジスルフィド又はジメチルジチオカルバミン酸のナトリウム塩の場合には、液状の汚染媒体処理剤を、消石灰、吸着剤及び不活性無機物質の混合粉末と混合することによって、これらの粉末粒子上に汚染媒体処理剤を担持させて用いた。また、汚染媒体処理剤がジチオカルバジン酸ヒドラジン塩の場合には、粒径１００μｍ以下の粉末として用いた。実験装置としては次の２種類の実験装置を用いた。実験装置Ｃにおいては、燃焼炉１として、流動床焼却炉（処理量４．２ｔ／ｈｒ×３基）を用い、排ガス量は３０，０００（ｍ３（ＮＴＰ）／ｈｒ）であった。また、集塵装置４の入口の排ガス温度は１７０℃であった。実験装置Ｄにおいては、燃焼炉１として、ストーカ炉（６．３ｔ／ｈｒ×２基）を用い、排ガス量は３２，０００（ｍ３（ＮＴＰ）／ｈｒ）であった。集塵装置４の入口の排ガス温度は１８０℃であった。いずれの実験装置においても、集塵装置４としてはバグフィルタを用いた。
【０１０９】
結果を表９〜１２に示す。
【０１１０】
【表９】
2004016897.tif 000017
【０１１１】
【表１０】
2004016897.tif 000018
【０１１２】
【表１１】
2004016897.tif 000019
【０１１３】
【表１２】
2004016897.tif 000020
【０１１４】
上記表に示す結果から、本発明に係る汚染媒体処理剤を用いると、燃焼排ガス中の塩化水素ガス、水銀及びダイオキシンなどの有害物質を有効に除去することができ、更に、集塵灰中のダイオキシン濃度が従来のものと比較して極めて低いことが分かる。
【０１１５】
実施例３１〜４２
実施例１９〜３０と同様に、図１に示す実験装置を用いて燃焼排ガスの処理実験を行った。燃焼炉１からの排ガスを廃熱ボイラー２に通した後、煙道１０において、汚染媒体処理剤を汚染媒体処理剤容器６から配管１３を通して吹き込んだ後、排ガスをガス冷却塔３によって冷却し、次に集塵装置４において集塵処理を行った。煙道１０における薬剤添加位置の手前の排ガス中及び集塵処理後（ＩＤＦ７の手前）の排ガス中のダスト濃度、塩化水素ガス濃度、水銀濃度、ダイオキシン類濃度、及び集塵装置４から排出される集塵灰１５中のダイオキシン類の濃度を測定した。また、集塵装置４の圧力損失を測定した。
【０１１６】
汚染媒体処理剤としては、下表１３〜１５に示す各成分を配合したものを用いた。珪藻土粉末、ゼオライト粉末、活性炭粉末、活性コークス粉末は、いずれも粒径１００μｍ以下のものを用いた。汚染媒体処理剤がテトラメチルチウラムジスルフィド又はジメチルジチオカルバミン酸のナトリウム塩の場合には、液状の汚染媒体処理剤を、消石灰、吸着剤及び不活性無機物質の混合粉末と混合することによって、これらの粉末粒子上に汚染媒体処理剤を担持させて用いた。また、汚染媒体処理剤がジチオカルバジン酸ヒドラジン塩の場合には、粒径１００μｍ以下の粉末として用いた。実験装置としては次の２種類の実験装置を用いた。実験装置Ｃにおいては、燃焼炉１として、流動床焼却炉（処理量４．２ｔ／ｈｒ×３基）を用い、排ガス量は３０，０００（ｍ３（ＮＴＰ）／ｈｒ）であった。また、集塵装置４の入口の排ガス温度は１７０℃であった。実験装置Ｄにおいては、燃焼炉１として、ストーカ炉（６．３ｔ／ｈｒ×２基）を用い、排ガス量は３２，０００（ｍ３（ＮＴＰ）／ｈｒ）であった。集塵装置４の入口の排ガス温度は１８０℃であった。いずれの実験装置においても、集塵装置４としてはバグフィルタを用いた。
【０１１７】
結果を表１３〜１５に示す。
【０１１８】
【表１３】
2004016897.tif 000021
【０１１９】
【表１４】
2004016897.tif 000022
【０１２０】
【表１５】
2004016897.tif 000023
【０１２１】
上記表に示す結果から、本発明に係る汚染媒体処理剤を用いると、燃焼排ガス中の塩化水素ガス、水銀及びダイオキシンなどの有害物質を有効に除去することができ、更に、集塵灰中のダイオキシン濃度が従来のものと比較して極めて低いことが分かる。
【０１２２】
実施例４３〜５４
実施例１９〜３０と同様に、図１に示す実験装置を用いて燃焼排ガスの処理実験を行った。燃焼炉１からの排ガスに、煙道９において、汚染媒体処理剤を汚染媒体処理剤容器６から配管１４を通して吹き込んだ後、排ガスを廃熱ボイラー２及びガス冷却塔３によって冷却し、次に集塵装置４において集塵処理を行った。煙道９における薬剤添加位置の手前の排ガス中及び集塵処理後（ＩＤＦ７の手前）の排ガス中のダスト濃度、塩化水素ガス濃度、水銀濃度、ダイオキシン類濃度、及び集塵装置４から排出される集塵灰１５中のダイオキシン類の濃度を測定した。また、集塵装置４の圧力損失を測定した。
【０１２３】
汚染媒体処理剤としては、下表１６〜１８に示す各成分を配合したものを用いた。珪藻土粉末、ゼオライト粉末、活性炭粉末、活性コークス粉末は、いずれも粒径１００μｍ以下のものを用いた。汚染媒体処理剤がテトラメチルチウラムジスルフィド又はジメチルジチオカルバミン酸のナトリウム塩の場合には、液状の汚染媒体処理剤を、消石灰、吸着剤及び不活性無機物質の混合粉末と混合することによって、これらの粉末粒子上に汚染媒体処理剤を担持させて用いた。また、汚染媒体処理剤がジチオカルバジン酸ヒドラジン塩の場合には、粒径１００μｍ以下の粉末として用いた。実験装置としては次の２種類の実験装置を用いた。実験装置Ｃにおいては、燃焼炉１として、流動床焼却炉（処理量４．２ｔ／ｈｒ×３基）を用い、排ガス量は３０，０００（ｍ３（ＮＴＰ）／ｈｒ）であった。また、集塵装置４の入口の排ガス温度は１７０℃であった。実験装置Ｄにおいては、燃焼炉１として、ストーカ炉（６．３ｔ／ｈｒ×２基）を用い、排ガス量は３２，０００（ｍ３（ＮＴＰ）／ｈｒ）であった。集塵装置４の入口の排ガス温度は１８０℃であった。いずれの実験装置においても、集塵装置４としてはバグフィルタを用いた。
【０１２４】
結果を表１６〜１８に示す。
【０１２５】
【表１６】
2004016897.tif 000024
【０１２６】
【表１７】
2004016897.tif 000025
【０１２７】
【表１８】
2004016897.tif 000026
【０１２８】
表１６〜１８に示す結果から、本発明に係る汚染媒体処理剤を、焼却炉から廃熱ボイラーへの煙道中に加えても（実施例４３〜５４）、実施例１９〜４２（汚染媒体処理剤を廃熱ボイラーからガス冷却塔への煙道又はガス冷却塔から集塵装置への煙道へ添加）と同様に、燃焼排ガス中の塩化水素ガス、水銀及びダイオキシンなどの有害物質を有効に除去することができ、更に集塵灰中のダイオキシン濃度が極めて低かったことが分かる。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明によれば、本発明者が先に提案した各種汚染媒体処理剤を用いて焼却飛灰を含む燃焼炉排ガスに含まれるダイオキシン類や重金属類などや、更には塩化水素ガスなどの有害物質をも効率よく処理するための装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様に係る燃焼排ガス処理装置の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の他の態様に係る燃焼排ガス処理装置の構成を示す概念図である。
【図１】
2004016897.tif 000033
【図２】
2004016897.tif 000034