(57)【要約】【課題】簡素な設備でありながら、排ガスのもっている顕熱を有効利用し、ダイオキシン等の有機塩素化合物の分解を確実に達成する。【解決手段】焼却炉１出口もしくは溶融炉出口の排ガス煙道内に、触媒を保持したセラミックフィルター２を設けて、４００℃以上の温度域で前記排ガスの除塵および前記触媒による排ガス中の有機塩素化合物の分解を図り、前記セラミックフィルター２で捕集した飛灰を外熱キルン型飛灰処理装置５に供給し３００℃以上の温度で加熱してダイオキシン類を熱分解するとともに、その熱源として前記セラミックフィルター２出口排ガスの顕熱を利用し、前記セラミックフィルター２出口排ガス、前記飛灰処理装置５内部からの内部排ガス及び熱源として利用した外熱用排ガスは大気への放散を図る。【選択図】図１
2004108657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉出口もしくは溶融炉出口の排ガス煙道内に、触媒を保持したセラミックフィルターを設けて、前記排ガスの除塵および前記触媒による排ガス中の有機塩素化合物の分解を図り、
前記セラミックフィルターで捕集した飛灰を外熱キルン型飛灰処理装置に供給し加熱してダイオキシン類を熱分解するとともに、その熱源として前記セラミックフィルター出口排ガスの顕熱を利用し、
前記セラミックフィルター出口排ガス、前記飛灰処理装置内部からの内部排ガス及び熱源として利用した外熱用排ガスは大気への放散を図ることを特徴とする高温排ガスの処理方法。
【請求項２】
焼却炉出口もしくは溶融炉出口の排ガス煙道内に、触媒を保持したセラミックフィルターを設けて、そのセラミックフィルターの出口温度が４００℃以上の温度域で前記排ガスの除塵および前記触媒による排ガス中の有機塩素化合物の分解を図り、
前記セラミックフィルターで捕集した飛灰を外熱キルン型飛灰処理装置に供給し３００℃以上の加熱温度で加熱してダイオキシン類を熱分解するとともに、その熱源として前記セラミックフィルター出口排ガスの顕熱を利用し、
前記セラミックフィルター出口排ガス、前記飛灰処理装置内部からの内部排ガス及び熱源として利用した外熱用排ガスは大気への放散を図ることを特徴とする高温排ガスの処理方法。
【請求項３】
セラミックフィルターと飛灰処理装置との間に、前記セラミックフィルターにて捕集した飛灰の前記飛灰処理装置内への供給量を調節する飛灰供給量調節手段を設ける請求項１記載の高温排ガスの処理方法。
【請求項４】
セラミックフィルター出口排ガスの大気への放散経路に対して、飛灰処理装置内からの内部排ガス及び熱源として利用した外熱用排ガスが合流するように構成し、
前記飛灰処理装置の後段でかつ合流点へ至る部位に内部排ガスの誘引ブロワ及びこの誘引ブロワによる誘引排ガス量の調節により前記飛灰処理装置内の圧力を調節する圧力調節弁と、
前記飛灰処理装置の後段でかつ合流点へ至る部位に外熱用ガスの誘引ブロワ及びこの誘引ブロワによる誘引ガス量の調節により外熱用排ガスの流通量を調節する流量調節弁と、
を設ける請求項１記載の高温排ガスの処理方法。
【請求項５】
焼却炉出口もしくは溶融炉出口の排ガス煙道内に、触媒を保持し、前記排ガスの除塵および前記触媒による排ガス中の有機塩素化合物の分解を図るセラミックフィルターと、
前記セラミックフィルターで捕集した飛灰中のダイオキシン類を熱分解する外熱キルン型飛灰処理装置と、
前記セラミックフィルター出口排ガスの顕熱を前記飛灰処理装置の熱源として利用するために、前記セラミックフィルター出口排ガスを前記飛灰処理装置に導く外熱用ガス導入路と、
前記セラミックフィルター出口排ガスの大気への放散経路と、
前記飛灰処理装置内部からの内部排ガスを前記放散経路に対して合流するように構成した内部排ガス導出経路と、
前記内部排ガス導出経路に設けた、内部排ガスの誘引ブロワ及びこの誘引ブロワによる誘引ガス量の調節により前記飛灰処理装置内の圧力を調節する圧力調節弁と、
前記飛灰処理装置からの外熱用ガスを前記放散経路に対して合流するように構成した外熱用ガス導出経路と、
前記外熱用ガス導出経路に設けた、外熱用ガスの誘引ブロワ及びこの誘引ブロワによる誘引ガス量の調節により外熱用排ガスの流通量を調節する流量調節弁と、
を備えたことを特徴とする高温排ガスの処理装置。
【請求項６】
セラミックフィルターと飛灰処理装置との間に、前記セラミックフィルターにて捕集した飛灰の前記飛灰処理装置内への供給量を調節する飛灰供給量調節手段を設けた請求項５記載の高温排ガスの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ、下水汚泥、産業廃棄物等を対象とする焼却炉もしくは溶融炉から排出される、ダイオキシン等の有機塩素化合物を含む高温排ガスおよび飛灰を無害化するための処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみや産業廃棄物等の焼却炉もしくは溶融炉から排出される排ガス中および飛灰には、人体にとって有害なダイオキシン類をはじめとする有機塩素化合物が含まれており、それらの排出を抑制する技術が年々改良されている。
【０００３】
廃棄物の燃焼等による高温排ガス中に含まれている有機塩素化合物を除去する方法として、特開２０００−１５７８４０公報においては、廃棄物の焼却炉または溶融炉出口の煙道内に触媒を担持したセラミックフィルターを設け、ダイオキシン類の再合成温度よりも高い温度域で集塵を行うとともに、有機化合物および有機塩素化合物を分解するようにしている。また、前記セラミックフィルターの後段にボイラおよび節炭器を設けて排ガスの余熱を回収し、蒸気タービンで発電している。
【０００４】
また、集塵灰の処理方法として、特開平７−１１２１７２公報においては、キルン型加熱装置を用いて、廃棄物焼却炉の排ガス処理工程における集塵灰を加熱処理し、集塵灰中の有機塩素化合物を分解、除去している。
【０００５】
さらに、特開平９−５７２２９公報においては、予め排ガスのもっている顕熱をボイラで回収し、その後流における焼却炉の排ガス処理工程における集塵装置で捕集した飛灰を造粒し、この造粒した飛灰を、ボイラで回収した顕熱を利用するとともにその顕熱では熱量不足のために電気ヒーターを補助熱源とする加熱装置により、ダイオキシン類を分解するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−１５７８４０公報に開示される排ガス処理方法では、飛灰のすべてがセラミックフィルターの触媒と十分に接触することを前提とするが、実際には接触は十分でなく、セラミックフィルターで捕集された飛灰をそのまま冷却した場合に、ダイオキシン等の有機塩素化合物が再合成される危険性がある。
【０００７】
また、特開平７−１１２１７２公報に開示される集塵灰の処理方法では、集塵灰を加熱処理する場合に別個に熱源が必要となり、運転コストの上昇と廃棄物処理施設全体におけるエネルギー効率が低い問題がある。
【０００８】
特開平９−５７２２９公報に開示される飛灰処理方法では、飛灰を造粒することで嵩密度を高めて熱伝導率を大きくし加熱効率を高めるものであるが、電気集塵機などで捕集した飛灰を造粒するものであり、低温の造粒飛灰を加熱するために、一部ボイラで回収した顕熱を利用するとしてもその顕熱では熱量不足のために電気ヒーターを補助熱源とし、処理プロセスとして熱効率は低く、かつ造粒設備を必須とし、設備費の点でも望ましいものではない。
【０００９】
他方、廃棄物焼却施設において、必ずしも発電を必要としない場合があり、排ガスのもっている顕熱を蒸気ボイラ以外での利用手段が求められている。
【００１０】
したがって、本発明の主たる課題は、簡素な設備でありながら、排ガスのもっている顕熱を有効利用し、ダイオキシン等の有機塩素化合物の分解を確実に達成できる高温排ガス処理方法と装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１項記載の発明＞
焼却炉出口もしくは溶融炉出口の排ガス煙道内に、触媒を保持したセラミックフィルターを設けて、前記排ガスの除塵および前記触媒による排ガス中の有機塩素化合物の分解を図り、
前記セラミックフィルターで捕集した飛灰を外熱キルン型飛灰処理装置に供給し加熱してダイオキシン類を熱分解するとともに、その熱源として前記セラミックフィルター出口排ガスの顕熱を利用し、
前記セラミックフィルター出口排ガス、前記飛灰処理装置内部からの内部排ガス及び熱源として利用した外熱用排ガスは大気への放散を図ることを特徴とする高温排ガスの処理方法。
【００１２】
（作用効果）
本発明では、触媒を保持したセラミックフィルターにて除塵を図る。焼却炉出口もしくは溶融炉出口の未燃分、ダイオキシン類およびばいじんを含む高温燃焼排ガスが、セラミックフィルターを通る過程で、高温排ガス中の気体成分（Ｎ２，Ｏ２，ＣＯ２，Ｈ２Ｏおよびその他少量・微量成分ガス体）は、フィルター管を経てガス出口から出る。このとき、ばいじんはフィルター管を通過することができず、このフィルター管の外部に付着するか、あるいは下方に落下する。また、未燃分（ＣＯ，ＨＣ，炭素，ダイオキシン類等）はフィルター管を通過する際に触媒と接触することによって燃焼分解し、ＣＯ２とＨ２Ｏとになる。したがって、大気への放散経路には実質的に無害の排ガスが移行する。
他方で、セラミックフィルターで捕集した飛灰は、外熱キルン型飛灰処理装置に供給し加熱してダイオキシン類を熱分解する。よって、飛灰処理装置からの内部排ガスは実質的に無害の排ガスとなり、大気への放散が可能である。その際に、その熱源として前記セラミックフィルター出口排ガスの顕熱を利用する。セラミックフィルターでは排ガスの温度低下は殆どないから、そのセラミックフィルター出口排ガスの顕熱を十分に利用することができ、熱の有効利用が可能である。
【００１３】
さらに、飛灰処理装置は外熱キルン型のものとすることで、熱利用効率が高いものとなり、しかも熱源として利用した外熱用排ガスは実質的に無害であるので、大気への放散を図ることができる。
【００１４】
かくして、エネルギーの利用効率が高く、設備費、運転費が低い、処理プロセスとなる。
【００１５】
＜請求項２項記載の発明＞
焼却炉出口もしくは溶融炉出口の排ガス煙道内に、触媒を保持したセラミックフィルターを設けて、そのセラミックフィルターの出口温度が４００℃以上の温度域で前記排ガスの除塵および前記触媒による排ガス中の有機塩素化合物の分解を図り、
前記セラミックフィルターで捕集した飛灰を外熱キルン型飛灰処理装置に供給し３００℃以上の加熱温度で加熱してダイオキシン類を熱分解するとともに、その熱源として前記セラミックフィルター出口排ガスの顕熱を利用し、
前記セラミックフィルター出口排ガス、前記飛灰処理装置内部からの内部排ガス及び熱源として利用した外熱用排ガスは大気への放散を図ることを特徴とする高温排ガスの処理方法。
【００１６】
＜請求項３項記載の発明＞
セラミックフィルターと飛灰処理装置との間に、前記セラミックフィルターにて捕集した飛灰の前記飛灰処理装置内への供給量を調節する飛灰供給量調節手段を設ける請求項１記載の高温排ガスの処理方法。
【００１７】
（作用効果）
焼却もしくは溶融対象物の量及び性状の変動に対応して、捕集した飛灰の飛灰処理装置内への供給量を調節する飛灰供給量調節手段を設けることで、円滑な運転が可能となる。
【００１８】
＜請求項４項記載の発明＞
セラミックフィルター出口排ガスの大気への放散経路に対して、飛灰処理装置内からの内部排ガス及び熱源として利用した外熱用排ガスが合流するように構成し、
前記飛灰処理装置の後段でかつ合流点へ至る部位に内部排ガスの誘引ブロワ及びこの誘引ブロワによる誘引排ガス量の調節により前記飛灰処理装置内の圧力を調節する圧力調節弁と、
前記飛灰処理装置の後段でかつ合流点へ至る部位に外熱用ガスの誘引ブロワ及びこの誘引ブロワによる誘引ガス量の調節により外熱用排ガスの流通量を調節する流量調節弁と、
を設ける請求項１記載の高温排ガスの処理方法。
【００１９】
（作用効果）
飛灰処理装置内の圧力を調節する圧力調節弁を設けることにより、飛灰処理装置内の圧力を適切な負圧状態に調整でき、ダイオキシン類の熱分解を適格なものとすることができ、未分解のダイオキシン類の大気への放散経路への移行を防止できる。また、外熱用排ガスの流通量を調節する流量調節弁とを設けることで、飛灰処理装置での加熱温度調節が可能である。
【００２０】
＜請求項５項記載の発明＞
焼却炉出口もしくは溶融炉出口の排ガス煙道内に、触媒を保持し、前記排ガスの除塵および前記触媒による排ガス中の有機塩素化合物の分解を図るセラミックフィルターと、
前記セラミックフィルターで捕集した飛灰中のダイオキシン類を熱分解する外熱キルン型飛灰処理装置と、
前記セラミックフィルター出口排ガスの顕熱を前記飛灰処理装置の熱源として利用するために、前記セラミックフィルター出口排ガスを前記飛灰処理装置に導く外熱用ガス導入路と、
前記セラミックフィルター出口排ガスの大気への放散経路と、
前記飛灰処理装置内部からの内部排ガスを前記放散経路に対して合流するように構成した内部排ガス導出経路と、
前記内部排ガス導出経路に設けた、内部排ガスの誘引ブロワ及びこの誘引ブロワによる誘引ガス量の調節により前記飛灰処理装置内の圧力を調節する圧力調節弁と、
前記飛灰処理装置からの外熱用ガスを前記放散経路に対して合流するように構成した外熱用ガス導出経路と、
前記外熱用ガス導出経路に設けた、外熱用ガスの誘引ブロワ及びこの誘引ブロワによる誘引ガス量の調節により外熱用排ガスの流通量を調節する流量調節弁と、
を備えたことを特徴とする高温排ガスの処理装置。
【００２１】
（作用効果）
上記請求項１及び３の作用効果と同様の作用効果を奏する。
【００２２】
＜請求項６項記載の発明＞
セラミックフィルターと飛灰処理装置との間に、前記セラミックフィルターにて捕集した飛灰の前記飛灰処理装置内への供給量を調節する飛灰供給量調節手段を設けた請求項５記載の高温排ガスの処理装置。
【００２３】
＜作用効果＞
上記請求項３の作用効果と同様の作用効果を奏する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しながらさらに詳説する。
図１に、本発明の一実施例に係る高温排ガス処理装置の全体構成図が示されている。本実施例は、都市ごみなどの廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉１または溶融炉に適用されるものである。
【００２５】
焼却炉１における焼却に伴う排ガスには、ダイオキシン類をはじめとする有機塩素化合物が含まれている。その排ガスの煙道内には、図２及び図３に例示の触媒Ｃを保持（担持）したセラミックフィルター２が設けられ、４００℃以上の温度域で排ガスの除塵および触媒による排ガス中の有機塩素化合物の分解が図られる。
【００２６】
これに対して、外熱キルン型飛灰処理装置５が付設される。この飛灰処理装置５は、たとえばロータリキルン型のもので、回転駆動ドラム５Ａ，５Ａを介して内筒部分が軸心周りに回転される。また、セラミックフィルター２の出口から煙突１５を介しての大気への放散経路１３を通る排ガスの一部が、分岐する外熱用ガス導入路６を介して飛灰処理装置５の外筒部分に導入され、セラミックフィルター２出口排ガスの持っている顕熱を、飛灰処理装置５の加熱熱源として利用するようにしてある。
【００２７】
飛灰処理装置５の加熱熱源として利用した後の外熱用ガスは、外熱用ガス導出経路７を介して放散経路１３に対して合流するように構成してある。
【００２８】
外熱用ガス導出経路７には、外熱用ガスの誘引ブロワ９と、この誘引ブロワ９による誘引ガス量の調節により飛灰処理装置５の外筒部分を通る外熱用排ガスの流通量を調節する流量調節弁８とが設けられている。
【００２９】
セラミックフィルター２では、飛灰ダストが下部に捕集・落下される。この飛灰は、切り出し弁類３により連続的又は間欠的に切り出され、スクリュウコンベアなどからなる飛灰供給量調節手段４により、飛灰処理装置５内に供給される。飛灰供給量調節手段４は、その回転数や切り出し弁類３の開閉タイミングとの連係により、飛灰処理装置５内への飛灰供給量を調節する機能を有する。
【００３０】
一方で、飛灰処理装置５内部は、内部排ガスを放散経路１３に対して合流するように構成した内部排ガス導出経路１２と連通しており、この内部排ガス導出経路１２には、内部排ガスの誘引ブロワ１１と、この誘引ブロワ１１による誘引ガス量の調節により飛灰処理装置５内の圧力を調節する圧力調節弁１０とが設けられている。
【００３１】
かくして、セラミックフィルター２で捕集した飛灰は、切り出し弁類３及び飛灰供給量調節手段４により、外熱キルン型飛灰処理装置５に供給され、３００℃以上の温度、好適には３５０〜４００℃で加熱処理され、そのダイオキシン類が熱分解される。飛灰処理装置５からの内部排ガスは実質的に無害の排ガスとなり、内部排ガス導出経路１２を介して大気への放散が可能である。熱源として利用した外熱用排ガスは実質的に無害であるので、外熱用ガス導出経路７を介して大気への放散を図ることができる。
【００３２】
ここで、圧力調節弁１０の操作により、誘引ブロワ１１による誘引ガス量を調節して飛灰処理装置５内の圧力を調節する場合、−９．８Ｐａ〜−２９４Ｐａ程度にするのが望ましい。
【００３３】
セラミックフィルター２では、そのセラミックフィルターの出口温度が４００℃以上の温度域で、より望ましくは５００〜７００℃の温度で、排ガスの除塵および触媒による排ガス中の有機塩素化合物の分解を図るのが望ましい。
【００３４】
他方で、必要ならば、排ガスの温度が過度に高い場合には、セラミックフィルター２の前段に廃熱回収設備１４を設けて廃熱回収を行うことができる。
【００３５】
また、外熱用ガス導出経路７や内部排ガス導出経路１２と放散経路１３との合流点より後流位置に、バグフィルタなどの他の除塵設備を設けることが可能であるが、通常は不要であり、そのまま大気放散を図ることができる。
【００３６】
セラミックフィルター２においては、耐熱材で内面を覆われた円筒型もしくは角柱型容器で構成されるシェル内の上部に隔壁２Ｂが設けられ、この隔壁２Ｂに多排ガス入口が、上部に排ガス出口がそれぞれ形成されている。必要に応じ排ガスの整流板が設けられる。また、前記フィルター管２Ａの配置は縦型であっても、横型であっても良い。フィルター管２Ａは、たとえば図２に示すように、円筒形状とされるとともに、多孔性のセラミックで構成される。また、このフィルター管２Ａには触媒Ｃが担持されている。また、セラミックフィルター２の後流側にも、ハニカム形状の担体にその触媒Ｃを担持してなる触媒装置（図示せず）を必要により設けることが可能である。ここで、この触媒としては、酸化活性を有する材料が好ましく、Ｃｕ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ等の遷移金属酸化物およびＰｔ，Ｐｄ，Ａｇ等の貴金属あるいは貴金属酸化物が挙げられる。なお、これらは単独に用いても良いし、あるいは複合化して用いても良い。また、排ガス中の未燃のＣＯ，炭化水素を還元剤として用いて、窒素酸化物を同時に分解除去できるという点から、金属イオン交換ゼオライト，金属担持アルミナ，Ｎｉ−Ｇａスピネル系複合酸化物等の窒素酸化物還元触媒を用い、また未燃ガス等の炭化水素系燃料を添加すると、窒素酸化物の還元により効果的である。
【００３７】
フィルター管２Ａの寸法の一例として、外径を１００ｍｍ，厚さを１０ｍｍとすることができる。また、高温排ガス温度が通常５００℃〜１０００℃であることから、セラミックの耐熱性としては１０００℃程度であれば良い。さらに、気孔径はばいじんの粒度からみて３μ程度であれば良く、濾過速度を０．５〜２．０ｍ／ｍｉｎとすることによって、ばいじんを３〜６ｇ／Ｎｍ３から１０〜５０ｍｇ／Ｎｍ３以下に落とすことができる。なお、高温排ガスはフィルター管２Ａの管外面より内面に通過させる。フィルター管２Ａは使用中にばいじんが外壁に滞留して目詰まりを起こすことがあるので、清浄な排ガスもしくは空気で逆洗することが必要である。また、この逆洗作業のために、フィルターアセンブリーは２個もしくはそれ以上を並列設置し、１個の逆洗中に他を運転するようにするのが望ましい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、簡素な設備でありながら、排ガスのもっている顕熱を有効利用し、ダイオキシン等の有機塩素化合物の分解を確実に達成できるなどの利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る高温排ガス処理プロセス全体フロー図である。
【図２】フィルター管の斜視図である。
【図３】その要部断面図である。
【符号の説明】
１…焼却炉、２…セラミックフィルター、３…切り出し弁類、４…飛灰供給量調節手段、５…外熱キルン型飛灰処理装置、６…外熱用ガス導入路、７…外熱用ガス導出経路、８…流量調節弁、９…誘引ブロワ、１０…圧力調節弁、１１…誘引ブロワ、１２…内部排ガス導出経路、１３…放散経路、１４…廃熱回収設備、１５…煙突。
【図１】
2004108657.tif 000003
【図２】
2004108657.tif 000004
【図３】
2004108657.tif 000005