(57)【要約】【課題】経時変化によるダイオキシン排出濃度の上昇を抑制すること。【解決手段】廃棄物を処理して生成される燃焼排ガス１２中の飛灰を捕集するバグフィルタ５の下流側の排ガス流路を形成する材料の壁面に、ダイオキシンを分解する能力を有するダイオキシン分解触媒、例えば、酸化チタンを担体として五酸化バナジウムと三酸化タングステンを担持させた触媒や、酸化チタンを担体として五酸化バナジウムを担持させた触媒を保持させることにより、排ガス流路壁面にダイオキシンメモリが蓄積するのを防止する。【選択図】        図１
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【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の排ガス流路を形成する材料の壁面にダイオキシン分解触媒を保持させ、前記壁面にダイオキシンメモリが蓄積するのを防止するダイオキシンメモリ蓄積防止方法。
【請求項２】
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た廃棄物処理装置において、前記バグフィルタの下流側の排ガス流路を形成する材料の壁面にダイオキシン分解触媒が保持されてなることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項３】
前記触媒は、該触媒とバインダとを含むスラリ溶液を前記壁面に塗布し乾燥されてなることを特徴とする請求項２に記載の廃棄物処理装置。
【請求項４】
前記バインダは、錆び止め塗料であることを特徴とする請求項３に記載の廃棄物処理装置。
【請求項５】
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の下流側に設けられる煙道部材であって、該煙道部材の内壁面にダイオキシン分解触媒が保持されてなることを特徴とする煙道部材。
【請求項６】
請求項５に記載の煙道部材をパネル化し、該パネルを燃焼排ガスの煙道内壁に溶接またはボルトにより取り付け、ダイオキシン分解触媒の触媒性能劣化に応じて前記パネルを交換することを特徴とする煙道部材の交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の燃焼装置等から排出される排ガスの排ガス流路を形成する材料の壁面にダイオキシンメモリが蓄積するのを防止するダイオキシンメモリ蓄積防止方法、廃棄物処理装置及び煙道部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物を処理する方法としては、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、脱塩、脱硫または脱硝装置などの排ガス処理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、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に粉末活性炭を噴霧したり、集塵装置の下流側にダイオキシン分解触媒を設け、ダイオキシンを吸着または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、非特許文献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】
【非特許文献１】
「公害防止の技術と法規（ダイオキシン類編）」，第３版，社団法人産業環境管理協会，平成１３年６月１日，ｐ．９０−９９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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、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。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、経時変化によるダイオキシン排出濃度の上昇を抑制することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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測定したところ、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。そこで、本発明の発明者は、このダイオキシン濃度上昇の原因は、バグフィルタを通過したダイオキシン前駆体が、排ガス流路を形成する材料の壁面に飛灰とともに付着してダイオキシンメモリとして蓄積され、その蓄積されたダイオキシンメモリが、飛灰中の銅化合物などの触媒作用により、ダイオキシンに転換された結果によるもの、あるいはダイオキシン自体がメモリとして壁面に蓄積されたものと推測し、ダイオキシンやダイオキシン前駆体を分解する低沸点アミン化合物を排ガス流路の壁面に塗布したところ、経時変化によって増加していたダイオキシンの排出濃度が低減されることが確認された。なお、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発生の報告はこれまでなされていないため、このような低温領域でのメモリ発生は初めての知見である。
【０００８】
しかしながら、排ガス流路の壁面にダイオキシンメモリが一定量蓄積された段階でアミン化合物を塗布する方法では、ダイオキシンメモリの蓄積状態を、排ガス中のダイオキシン分析を行ない、約１ヶ月後に得られる分析結果により確認し、必要な場合は運転を停止し、アミン化合物を塗布することになる。この場合、分析期間中の約１ヶ月は、ダイオキシンメモリが蓄積した状態で運転を継続するという不都合が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、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の下流側の排ガス流路を形成する材料の壁面に、ダイオキシンを分解する能力を有するダイオキシン分解触媒、例えば、酸化チタンを担体として五酸化バナジウムと三酸化タングステンを担持させた触媒や、酸化チタンを担体として五酸化バナジウムを担持させた触媒などを保持することを特徴とする。
【００１０】
即ち、排ガス流路を形成する材料の壁面に予め触媒を保持させておき、ダイオキシンメモリとなるダイオキシン及びダイオキシン前駆体が壁面に吸着されたとき、その触媒と接触して分解される。これにより、ダイオキシンメモリの蓄積が防止されるから、ダイオキシンの排出濃度の上昇を抑えることができる。
【００１１】
ここで、排ガス流路の壁面に触媒を保持する方法として、触媒とバインダとを含むスラリ溶液を壁面に塗布し、乾燥させて付着させる方法がある。これにより、触媒の塗布が困難な場所においても、例えば、ローラなどで触媒を塗布することができる。また、塗布以外の方法として、例えばコーティングや散布等により触媒を付着させてもよい。
【００１２】
また、本発明において、バインダは、排ガス流路の壁面の錆び止め塗料であってもよい。この場合の錆び止め塗料は、例えば、錆び止め材として周知の無機化合物などが添加される溶剤等を用いるのがよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ），ポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣＤＦｓ）およびコプラナーＰＣＢｓ（Ｃｏ−ＰＣＢｓ）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】
本発明のダイオキシンメモリ蓄積防止方法を実施する廃棄物処理装置の一実施形態を図１に示す。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で熱回収され、次いで廃熱ボイラ４で熱回収されることにより、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、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水素や硫黄酸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、排ガス流路を形成する材料の壁面にダイオキシンメモリ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の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やダイオキシン前駆体及び飛灰（以下、適宜、ダイオキシンメモリという。）が、排ガス流路の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たり、蓄積したダイオキシンが離脱していたのである。
【００１８】
この結果より、本実施形態では、ダイオキシン分解触媒（例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）を主成分とする担体に、触媒活性成分として五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）と三酸化タングステン（ＷＯ３）を担持させた触媒）を除塵用バグフィルタ５の濾布７の下流側の排ガス流路、具体的には、各バグフィルタのクリーンルーム（８）、水平垂直方向の煙道及び煙突１１等の壁面に保持させている。なお、触媒の構成成分比としては、酸化チタンを担体として、例えば、五酸化バナジウム４重量％、三酸化タングステン１４重量％であることが好ましい。
【００１９】
ここで、本実施形態におけるダイオキシン分解触媒（以下、適宜、触媒という。）とは、ダイオキシンを分解する能力を有する触媒を示し、上述した触媒に限られるものではなく、例えば、酸化チタンを担体として五酸化バナジウムを担持させた触媒も適用される。また、これらの触媒は、酸化チタンに代えて、三酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、水酸化亜鉛であってもよい。また、五酸化バナジウムと三酸化タングステンに代えて、五酸化リン、三酸化モリブデン、酸化カリウム、酸化セシウム、酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化鉄、白金、パラジウム、白金とパラジウムの混合物であってもよい。
【００２０】
次に、上記の触媒を排ガス流路の壁面に保持させる方法について説明する。先ず、粉末状（例えば、平均粒径１０ミクロン）の酸化チタン、五酸化バナジウム及び三酸化タングステンと、周知のバインダとを水等の溶媒に添加し、ニーダ等で混練し、スラリ状の溶液とする。このスラリ溶液を、例えばローラ等で排ガス流路の壁面に直接塗り付けるか、あるいは、コーティング、スプレー噴霧等の手段により付着させる。また、排ガス流路を分解して得られた煙道部材をスラリ溶液に浸漬させるようにしてもよい。さらに、煙道部材をパネル化し、パネルを上記方法でスラリ溶液に浸漬させてもよい。以上の方法は、場所、時期等によって、作業性等を考慮して適宜選択することができる。
【００２１】
このようにして、排ガス流路の壁面に付着されたスラリ溶液は、触媒の変質温度（例えば、３５０℃乃至５００℃）以下に加熱され、乾燥（必要な場合は焼成まで）されることにより、排ガス流路の壁面に例えば膜状に保持される。この場合の触媒の厚みは、少なくとも０．１ｍｍ以上であることが好ましい。また、バインダは、例えば、錆び止め塗料を用いてもよい。これにより、排ガス流路内壁の防錆効果が得られる。この場合の錆び止め塗料としては、例えば、鉄材等の防錆材として周知の無機化合物等を含む溶剤等を用いることができる。
【００２２】
次に、触媒がダイオキシンメモリの蓄積を防止する作用について説明する。除塵用バグフィルタ５を通過するダイオキシン前駆体及び飛灰は、排ガス流路の壁面に吸着されるが、本実施形態では、排ガス流路の壁面に予めダイオキシン前駆体等の芳香族系塩素化合物を分解する触媒が保持されているため、ダイオキシン及びダイオキシン前駆体が触媒に接触すると、酸化分解されて無害となる。これにより、ダイオキシンメモリの蓄積が防止され、いわゆるメモリエフェクトによるダイオキシンの生成を抑制することができる。
【００２３】
本実施形態において、例えば、廃棄物処理装置の施工時に、予め触媒を煙道部材（断面円形又は矩形）の内壁面に保持させてもよいが、施工後の焼却炉の運転停止時に触媒を保持させるようにしてもよい。また、排ガス流路内壁に保持される触媒膜は、次第に風化又は劣化され、触媒性能が低下する場合があるが、この場合、スラリ状の触媒を触媒膜に重ねて塗布するようにしてもよい。また、煙道部材が触媒パネルの場合は、煙道内壁面にパネルを溶接またはボルト等により貼り付け、触媒性能劣化時にパネルごと交換することが望ましい。
【００２４】
以上、本実施形態によれば、除塵用バグフィルタ５の濾布７の下流側の排ガス流路の壁面において、ダイオキシンメモリの原因物質となるダイオキシン及びダイオキシン前駆体の蓄積を未然に防止することができるため、焼却炉の運転状態等によらず、煙突から排出されるダイオキシン排出濃度の上昇を抑制することができる。
【００２５】
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２に示すような構成にしてもよい。図２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。
【００２６】
図２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。この場合の触媒としては、上述と同様の触媒（酸化チタン、五酸化バナジウム、三酸化タングステン）が用いられ、例えばハニカム状に形成されている。
【００２７】
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前駆対及び飛灰が、排ガス流路内にダイオキシンメモリ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、具体的には、下部空間２５、煙突１１及びこれらを接続する煙道に、上述した触媒を保持させることが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、経時変化によるダイオキシン排出濃度の上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる廃棄物処理装置の一実施形態の構成図である。
【図２】本発明を適用してなる他の廃棄物処理装置の一実施形態の構成図である。
【符号の説明】
５  除塵用バグフィルタ
１１  煙突
２３  ダイオキシン分解触媒塔
２６  触媒エレメント
【図１】
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【図２】
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