(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼設備内部の少なくとも１部分に有機塩素化合物の酸化分解を触媒する触媒物質を付着させる触媒付着工程と、前記触媒物質を付着させた部分を１００℃〜２００℃に加熱する加熱処理工程とを含み、前記加熱処理工程は、前記燃焼設備内部にＮＯ２を含有するガスを封入した状態で行うことを特徴とする燃焼設備の浄化方法。
【請求項２】
前記触媒物質は、酸化チタンを主とし、バナジウムとモリブデンの各々の酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃焼設備の浄化方法。
【請求項３】
前記触媒物質は、酸化チタンを主とし、バナジウムとタングステンの各々の酸化物を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃焼設備の浄化方法。
【請求項４】
前記触媒物質は、スラリー状に調製されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃焼設備の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼設備の浄化方法に係り、特に、燃焼過程で燃焼設備内部に付着した有機塩素化合物を分解する燃焼設備の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉やボイラなどの燃焼設備では、燃焼過程で有機塩素化合物、例えばダイオキシン類が発生する場合がある。有機塩素化合物は、燃焼設備の運転により、燃焼設備内部、つまり燃焼室内、そして燃焼により生じた燃焼ガスが通流する流路となる煙道や煙突内などで析出して付着したり、堆積した灰やダストなどに含まれた状態で付着している。したがって、燃焼設備の定期点検や廃棄のために燃焼設備の内部で作業を行ったり、燃焼設備の分解や解体作業を行う場合、作業者は有機塩素化合物が存在する環境で作業を行わなければならない。また、燃焼設備の解体に際してバーナーなどを使用する場合、バーナーの熱により燃焼設備の内部に付着している有機塩素化合物が蒸気化されてしまう場合もある。
【０００３】
このため、燃焼設備の内部での作業や燃焼設備の分解や解体などを行う場合、従来では、作業前に燃焼設備の内部を水によって洗浄することにより、燃焼設備の浄化を行っている。また、作業者が防塵や防毒用のマスクの着用すること、作業中の燃焼設備内部の換気を行うことなどで作業者の安全を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、有機塩素化合物のうち、例えばダイオキシン類などは、水に溶け難い。したがって、従来の水洗による浄化方法では、燃焼設備の内部に付着している有機塩素化合物を除去できない場合がある。また、水により洗浄ができる物質であっても、洗浄後の有機塩素化合物を含んだ廃水の処理の問題が生じる。一方、防塵や防毒用のマスクを着用したり、燃焼設備内部の換気を行っても、有機塩素化合物が存在している限り、有機塩素化合物による汚染の可能性を無くすことは難しい。このため、燃焼設備で作業を行う作業者に対する安全性を向上することが望まれている。
【０００５】
本発明の課題は、燃焼設備で作業を行う作業者に対する安全性を向上することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明燃焼設備の浄化方法は、燃焼設備内部の少なくとも１部分に有機塩素化合物の酸化分解を触媒する触媒物質を付着させる触媒付着工程と、前記触媒物質を付着させた部分を加熱する加熱処理工程とを含む方法とすることにより上記課題を解決する。
【０００７】
このような浄化方法とすれば、加熱と触媒の作用で有機塩素化合物を酸化分解して無害化できるので、燃焼設備で作業を行う作業者に対する安全性を向上できる。
【０００８】
さらに、燃焼設備内部にＮＯ２を含有するガスを封入した状態で行なえば、燃焼設備内部の触媒物質を付着させた部分にＮＯ２が接触する状態で酸化分解反応が起こるため、有機塩素化合物の酸化分解効率を向上し、かつ蒸気化した有機塩素化合物が燃焼設備外に流出するのを防ぐことができるので好ましい。
【０００９】
また、触媒物質は、酸化チタンを主とし、バナジウムとモリブデンの各々の酸化物を含むものか、または、酸化チタンを主とし、バナジウムとタングステンの各々の酸化物を含むものとする。これらの触媒物質は、有機塩素化合物の酸化分解に有効である。特に、酸化チタンを主とし、バナジウムとモリブデンの各々の酸化物を含む触媒物質を用い、ＮＯ２を含有する雰囲気で加熱処理工程行えば、有機塩素化合物の分解効率を向上できるので好ましい。
【００１０】
また、触媒物質は、スラリー状に調製されていれば、スプレーによる散布、含浸や塗装などにより燃焼設備内部に触媒物質を容易に付着させることができるので好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本願の発明者らは、燃焼設備の燃焼室内、そして燃焼ガスが通流する流路となる煙道や煙突内などに付着している有機塩素化合物を分解して無害化することにより、燃焼設備の燃焼室や燃焼ガスが通流する流路を浄化する方法について検討を行った。その結果、以下に説明するように、有機塩素化合物の分解を触媒する触媒物質を用いた燃焼設備の浄化方法を見いだした。
【００１２】
本発明を適用してなる本実施形態の燃焼設備の浄化方法では、触媒として、酸化チタンを主成分とし、メタバナジン酸アンモニウム及びモリブデン酸アンモニウムを含むもの、または、酸化チタンを主成分とし、メタバナジン酸アンモニウム及びタングステン酸アンモニウムを含むものを用いる。このような触媒の粉粒体と水とを混ぜてスラリー状にする。触媒付着工程において、燃焼設備内部、すなわち燃焼室内、そして燃焼ガスの流路となる煙道や煙突内などの浄化処理すべき部分、つまり有害物質である有機塩素化合物が付着している部分、または燃焼設備内部全体にスラリー状に調製された触媒物質をスプレー装置などで塗布し付着させる。
【００１３】
この後、燃焼設備の燃焼室や燃焼ガスの流路内にＮＯ２を含有するガスを通流させた状態で燃焼設備に設けられている扉、バルブ、ダンパなどを閉じ、ＮＯ２を含有するガスを燃焼設備の燃焼室や燃焼ガスの流路内に封入した状態にする。また、必要に応じて燃焼設備を壁やテントなどで覆って密閉状態にする。この状態で、燃焼設備の燃焼室や燃焼ガスの流路内を所定温度、例えば１００℃〜２００℃に昇温することにより、ＮＯ２が燃焼設備内の触媒物質が付着した部分に接触する状態で、燃焼設備内の触媒物質が付着された部分の加熱処理工程を行う。
【００１４】
なお、加熱処理工程は、例えば燃焼設備のバーナーを駆動させること、燃焼設備内に電気ヒータを設置し、この電気ヒータを駆動すること、燃焼設備の燃焼室や燃焼ガスの流路内に所定の温度範囲に加熱したＮＯ２を含有するガスを通流させ、この加熱されたＮＯ２を含有するガスを燃焼設備の燃焼室や燃焼ガスの流路内に封入することなど様々な昇温方法を用いることができる。
【００１５】
ここで、一般に、触媒による有機塩素化合物は、熱分解や酸化分解などにより分解が可能である。この中で、以下の反応式（１）に示すＮＯ２存在下での酸化分解は、熱分解やＮＯ２存在しない条件での酸化分解に比べて低い温度で反応が進行する。
【式１】
0004453099.tif 000002
この反応式（１）の反応には、酸化チタンを主成分とし、バナジウム、モリブデン、タングステンなどの金属酸化物を含む触媒が有効である。特に、酸化チタンを主成分とし、バナジウム、モリブデンの酸化物を含む触媒は、他の触媒物質に比べて低温での活性に優れている。
【００１６】
したがって、本実施形態の燃焼設備の浄化方法を用いれば、燃焼設備の燃焼室や燃焼ガスの流路に燃焼過程で付着した有機塩素化合物を加熱処理による触媒の酸化分解作用により分解することができる。すなわち、有機塩素化合物を分解して無害化できるため、燃焼設備で作業を行う作業者に対する安全性を向上できる。
【００１７】
さらに、本実施形態では、加熱処理工程は、ＮＯ２を含有する雰囲気で行っているため、触媒による有機塩素化合物の酸化分解をより低い温度で処理することができる。例えば、触媒の組成にもよるが、ＮＯ２が存在しない雰囲気での２００℃〜２５０℃での反応速度と同様の反応速度を、ＮＯ２存在下では１００℃〜２００℃で得ることができる。このため、燃焼設備の浄化処理に要するエネルギー消費を低減することができる。加えて、ＮＯ２を含有するガスを燃焼設備内に封入した状態で加熱処理工程を行うため、蒸気化した有機塩素化合物が燃焼設備外に流出するのを防ぐことができる。
【００１８】
さらに、本実施形態では、触媒物質をスラリー状に調製しているため、スプレーによる散布や塗布、また塗装や含浸などにより燃焼設備内に触媒物質を容易に付着させることができる。加えて、触媒物質をスラリー状に調製しているため、燃焼設備内に付着した有機塩素化合物を含むダストの層の内部にまで触媒物質を浸透させることができるため、有機塩素化合物の分解効率を向上できる。ただし、粉流体状の触媒物質をそのまま燃焼設備内に散布することもできる。
【００１９】
また、本実施形態及び以下に説明する実施例では、酸化チタンを主成分とし、メタバナジン酸アンモニウム及びモリブデン酸アンモニウムを含むもの、または、酸化チタンを主成分とし、メタバナジン酸アンモニウム及びタングステン酸アンモニウムを含むものを挙げているが、触媒としては、これらの例示した触媒に酸化鉄を加えた触媒や、酸化鉄を活性成分とする触媒を用いることもできる。
【００２０】
【実施例】
本発明を適用した燃焼設備の浄化方法の効果を示す一実施例について以下に説明する。
【００２１】
以下の実施例及び比較例では、触媒物質として、原子比でＴｉ／Ｍｏ／Ｖ＝８８／５／７となるように酸化チタン粉末、メタバナジン酸アンモニウム及びモリブデン酸アンモニウムを調整し水を加えてニーダで混錬し、５００℃で焼成後に粉砕したものを触媒Ａ、原子比でＴｉ／Ｗ／Ｖ＝８８／５／７となるように酸化チタン粉末、メタバナジン酸アンモニウム及びタングステン酸アンモニウムを調整し水を加えたものを触媒Ａと同様に処理したものを触媒Ｂとして用いている。
【００２２】
（実施例１）
ダイオキシン摸擬物質としてｏ-クロロフェノール（以下ＣＰと略称する）を用い、これをメタノールで希釈したものをコージェライトの粉末に含浸し、８０℃で１２時間乾燥したものを摸擬材とした。触媒Ａと水から調製した４０％触媒スラリーを摸擬材にスポイトを用いて散布した後、この模擬材を石英反応管に入れる。模擬材を入れた石英反応管は、内部を１％のＮＯ２（Ｎ２ベース）でパージした後、密封した。この石英反応管を３℃／ｍｉｎで反応温度１５０℃まで昇温し、１５０℃で１時間保持した後、空冷により室温まで冷却した。反応後の模擬材を石英反応管から取り出して所定量の水で２時間撹拌しながら洗浄する。この洗浄に使用した水を濾過し、得られた濾液に含まれるＣＰの濃度を分光光度計により測定した。また、８０℃で１２時間乾燥しただけの摸擬材を上記と同様に洗浄してえられた濾液の測定値をベースすなわち１００とし、減少した値を分解率とした。
【００２３】
（実施例２）
実施例1において、ＮＯ２に代えて空気でパージを行いった。
【００２４】
（実施例３）
軟鋼（ＳＳ４００）を３５０℃で２時間脱脂後、高湿度条件下に１週間暴露し、錆びた金属板を得た。この錆びた金属板にＣＰをメタノールで希釈したものを含浸して８０℃で１２時間乾燥して摸擬材を得た。実施例１において、コージェライトの粉末からなる模擬材に代えてこのようにして得た錆びた金属板からなる摸擬材を用いた。
【００２５】
（実施例４）
溶接時のダイオキシン飛散防止効果を確認する目的で、実施例３での空冷の後、雰囲気ガスを空気により置換する。この置換によって排出される雰囲気ガスを所定量の水でバブリングし、雰囲気に蒸気化したＣＰをこの水に吸収した。このＣＰを吸収した水を分光光度計で測定し、ベースに対する測定値を飛散率とした。
【００２６】
（実施例５）
実施例１において、触媒Ａに代えて触媒Ｂを用いて分解率を求めた。
【００２７】
（実施例６）
実施例２において、触媒Ａに代えて触媒Ｂを用いて分解率を求めた。
【００２８】
（実施例７）
実施例１において、コージェライト粉末に代えてフライアッシュつまり石炭焚きボイラの燃焼灰を用いて分解率を求めた。
【００２９】
（実施例８）
実施例１において、スラリー状の触媒に代えて粉粒体状の触媒を用いて分解率を求めた。
【００３０】
（比較例１）
実施例１において、触媒を付着させた摸擬材に代えて触媒を付着させていない模擬材を用いて分解率を求めた。
【００３１】
（比較例２）
実施例３において、触媒を付着させた摸擬材に代えて触媒を付着させていない模擬材を用いて分解率を求めた。
【００３２】
（比較例３）
実施例４において、触媒を付着させた摸擬材に代えて触媒を付着させていない模擬材を用いて飛散率を求めた。
【００３３】
（比較例４）
実施例４において、ＮＯ２ガスを石英反応管内に密封せず、石英反応管内にＮＯ２ガスを通流させた状態にし、石英反応管から排出されたＮＯ２ガス中に飛散したＣＰを水で吸収して飛散率を求めた。
【００３４】
（比較例５）
比較例１において、コージェライト粉末に代えてフライアッシュを用いて分解率を求めた。
【００３５】
実施例１〜７及び比較例１〜６の結果を表1、２に示す。
【００３６】
【表１】
0004453099.tif 000003
【００３７】
【表２】
0004453099.tif 000004
本発明を適用した実施例１〜８と比較例１〜５との比較から、本発明を適用した実施例１〜８では、ダイオキシン類の摸擬物質であるＣＰが十分に分解されていることが明らかである。
【００３８】
さらに、実施例1と実施例２との比較から、酸素を含有するガスの雰囲気での加熱処理でも有機塩素化合物を十分に分解できるが、ＮＯ２を含有するガス雰囲気で加熱処理を行った方が、同じ温度であればより効率よく有機塩素化合物を分解できることがわかる。
【００３９】
また、加熱による有機塩素化合物の飛散について検討すると、各比較例においては、比較例２と比較例３との比較から、ＣＰはほとんど分解されておらず、雰囲気に蒸気化していることが考えられる。実施例３と比較例４との比較から、ＮＯ２を含有するガスを燃焼設備内部に通流させた状態で浄化を行った場合、ＣＰの大部分は分解されるが、分解されなかった一部のＣＰは、蒸気化されてＮＯ２を含有するガスに同伴されて燃焼設備外に排出される可能性があることが示された。これに対し、実施例３と実施例４とを合わせて考慮すると、本願発明の浄化方法では、ＮＯ２を含有するガスを燃焼設備内部に密封した状態で加熱処理工程を行えば、ＣＰのほとんどが分解されるため、その後燃焼設備を開放状態にしても蒸気化したＣＰが燃焼設備外に流出しないことがわかる。
【００４０】
さらに、触媒物質の違いによる分解率の差は、実施例２と実施例５、６との比較から、空気雰囲気で加熱処理工程を行った場合にはあまり見られない。しかし、実施例１は、実施例２、５、６に比べ高効率で分解されていることから、触媒付着工程で酸化チタン、バナジウム及びモリブデンの酸化物からなる触媒を用い、ＮＯ２含有ガス雰囲気下で加熱処理工程を行う方法が最も分解効率が高いことがわかった。
【００４１】
また、摸擬材として実際の条件に近いフライアッシュを用いて行った実施例７と比較例５において、模擬材としてコージェライトの粉末を用いた実施例１と比較例１と同様の結果が得られた。
【００４２】
さらに、実施例７と実施例８との比較から、触媒は粉粒状のものを散布した場合でも十分な分解率を得られるが、触媒をスラリー状に調製して付着させた方が分解効率を向上できることがわかった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、燃焼設備で作業を行う作業者に対する安全性を向上できる。