(57)【要約】      （修正有）【課題】一般ゴミなどの廃棄物を焼却する焼却炉から派出される焼却炉排ガスに含まれるＮＯｘと塩化物とを高効率で除去すると共に、塩化アンモニウムを除去して白煙の発生を防止する方法を提供する。【解決手段】還元剤として用いた尿素あるいはアンモニアと焼却炉３排ガス中の塩化水素とが反応して生ずる塩化アンモニウムが昇華する温度以上で、前記焼却炉排ガスにナトリウム系脱塩剤を添加する。【選択図】図１
2009240983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を焼却する焼却炉より排出される焼却炉排ガスに、この焼却炉排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去するための尿素あるいはアンモニアからなる脱硝剤を添加し、更に、前記焼却炉排ガス中に含まれる塩化物を除去するための脱塩剤を添加して焼却炉排ガスを処理する方法において、
塩化アンモニウムが昇華する温度以上の前記焼却炉排ガスにナトリウム系脱塩剤を添加することを特徴とする焼却炉排ガスの処理方法。
【請求項２】
前記ナトリウム系脱塩剤が添加される焼却炉排ガスの温度が３３７．８℃〜４００℃であることを特徴とする請求項１記載の焼却炉排ガスの処理方法。
【請求項３】
前記ナトリウム系脱塩剤は、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の焼却炉排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を焼却処理した際に発生する焼却炉排ガスの処理方法に関し、詳しくは、焼却炉排ガスに含まれる塩化アンモニウムを除去し、白煙の発生を防止する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ、産業廃棄物等を焼却する焼却炉より排出される焼却炉排ガスには、窒素酸化物（ＮＯｘ）や塩化水素（ＨＣｌ）などの酸性成分が含まれており、これが大気中に放出されて大気汚染や酸性雨等の要因となっていた。かかることから、焼却炉から排出される排ガス中の酸性成分を除去し、排ガスを浄化する方法が望まれている。
【０００３】
排ガスの浄化方法としては、廃棄物の焼却炉から排出される排ガス中に尿素水やアンモニア水を導入し、ＮＯｘを還元した後、消石灰や生石灰により塩化物を中和し、排ガスを浄化する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
前記排ガスの処理方法は、例えば、図３に示すように、都市ごみなどの廃棄物は、二軸粉砕機１０１で所定の大きさに粉砕され、流動床式焼却炉１０３に供給される。粉砕された廃棄物は、焼却炉１０３の底部に流入して流動床を形成する１次空気と混合して燃焼し、更に、焼却炉１０３の中間部より供給される２次空気あるいは３次空気と混合して完全燃焼し、焼却炉排ガスが発生する。
【０００５】
また、焼却炉１０３には、この焼却炉１０３の上部に設けられた尿素水噴霧ノズルから、尿素水が、前記焼却炉排ガス中の全ＮＯｘ量に対する尿素の当量比が、１．５倍となるように噴霧されている。この噴霧された尿素は、分解してアンモニア（ＮＨ３）となり、このアンモニアと焼却炉排ガス中のＮＯｘとが反応して、窒素ガス（Ｎ２）などに還元されている。
【０００６】
ＮＯｘが還元された焼却炉排ガスは９００〜１０００℃程度の高温となっているが、焼却炉１０３より後流の冷却装置１０５（例えば、水スプレー式の冷却塔、熱交換器など）へ導入されて１００℃〜２５０℃にまで冷却される。この冷却された焼却炉排ガスに、塩化水素などの塩化物を除去するためのカルシウム系脱塩剤が添加される。
【０００７】
排ガス中の塩化物は、カルシウム系脱塩剤と反応して塩化カルシウムとなり、濾過装置１０８（例えば、バグフィルタ、電気集塵機など）で捕捉され、その濾過装置１０８を通過した排ガスが煙突１０９を介して大気中へ放出される。
【特許文献１】特開平０８−２１５５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、焼却炉排ガスに含まれるＮＯｘの１当量に対してアンモニアが１当量の場合、ＮＯｘの除去に消費されるアンモニア（ＮＨ３）は、添加量の３５％程度であること、つまりＮＯｘの除去率は３５％程度であることが知られており、効率がよくないのである。ＮＯｘの除去に消費されないアンモニアは、一部は分解して、Ｎ２，Ｈ２Ｏなどとして、一部は未分解のアンモニアとして、排出される。そこで、ＮＯｘの除去率を改善するために、アンモニアの当量数を増加させることが考えられるが、アンモニアの当量数を増加すると、未分解で排出されるアンモニアが増加し、排ガス中の塩化物とこの未分解のアンモニアとが反応して塩化アンモニウムが生成されてしまうという問題があった。
【０００９】
また、前記塩化アンモニウムは、ヒューム状となっているので、バグフィルタや電気集塵機などの濾過装置を通過してしまい、煙突を介して大気中に放出され、これが白煙となるという問題もあった。
【００１０】
前記白煙は、排ガス中の塩化アンモニウム濃度が１０ｐｐｍを越えると発生することから、この濃度を超えないように添加されるアンモニアの当量数は１．２以下とする必要があった。また、運転条件の変動によるＮＯｘの発生量の変動も考慮して、アンモニアの当量数は１以下に下げて運用されていた。
【００１１】
このように、白煙が発生しないように運用しなければならなかったので、ＮＯｘを除去するためのアンモニアの添加量には制限があり、脱硝率が約３５％程度という低いものとなっているという問題があった。
【００１２】
更にまた、カルシウム系脱塩剤は、温度が２００℃を越えると脱塩効率が極端に低下することから、焼却炉排ガスを２００℃程度にまで十分に冷却しており、高温状態の焼却炉排ガス中では塩化水素とアンモニアとに解離した状態であったのが、２００℃程度にまで冷却されることで、その塩化水素とアンモニアとが反応して塩化アンモニウムが生成してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、前記従来技術の課題に鑑み、一般ゴミなどの廃棄物を焼却する焼却炉から派出される焼却炉排ガスに含まれるＮＯｘと塩化物とを高効率で除去すると共に、塩化アンモニウムを除去して白煙の発生を防止する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る焼却炉排ガスの処理方法は、次のように構成されている。
【００１５】
１）廃棄物を焼却する焼却炉より排出される焼却炉排ガスに、この焼却炉排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去するための尿素あるいはアンモニアからなる脱硝剤を添加し、更に、前記焼却炉排ガス中に含まれる塩化物を除去するための脱塩剤を添加して焼却炉排ガスを処理する方法において、塩化アンモニウムが昇華する温度以上の前記焼却炉排ガスにナトリウム系脱塩剤を添加することを特徴としている。
【００１６】
２）前記ナトリウム系脱塩剤が添加される焼却炉排ガスの温度が３３７．８℃〜４００℃であることを特徴としている。
【００１７】
３）前記ナトリウム系脱塩剤は、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムの少なくとも１種を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
１）焼却炉排ガスに導入したアンモニアの内、ＮＯｘの除去に用いられなかった未反応のアンモニアが、焼却炉排ガス中の塩化水素と反応して塩化アンモニウムが生成される可能性があるが、塩化アンモニウムの性質として、３３７．８℃で昇華し、塩化水素とアンモニアとに解離する性質があるため、その塩化アンモニウムが昇華する温度、具体的には３３７．８℃以上の焼却炉排ガス中では、塩化アンモニウムは生成しておらず、塩化水素とアンモニアとに解離した状態で存在しており、そこにナトリウム系脱塩剤を添加するので、その塩化水素とナトリウム系脱塩剤とが反応して塩化ナトリウムが生成すると共に塩化水素が除去される。結果、焼却炉排ガスを塩化アンモニウムが昇華する温度よりも冷却しても、この塩化アンモニウムの原料となる塩化水素が除去されているので、排ガス中のアンモニアが塩化アンモニウムとなって白煙が発生することが防止される。
【００１９】
また、ＮＯｘに対するアンモニアの当量を増加させても、塩化アンモニウムの昇華温度、つまり、塩化アンモニウムの生成温度以上で、ナトリウム系脱塩剤が供給されて排ガス中より塩化水素が除去されているので、未反応のアンモニアが塩化アンモニウムとなることがない。従って、添加するアンモニアの当量を増加させてＮＯｘの除去効率を向上させることができる上に、白煙を防止することができる。
【００２０】
結果、焼却炉排ガス中の塩化アンモニウム濃度を従来の約１／３にまで低減することができ、また、アンモニアの当量比を上げることによって５０％を越える脱硝率を達成することができる。
【００２１】
２）ナトリウム系脱塩剤として、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムの少なくとも１種を用いたので、排ガス中の塩化水素を、比較的処理の容易な塩化ナトリウムとして除去することができる。
【００２２】
また、ナトリウム系脱塩剤は塩化アンモニウムが昇華して塩化水素とアンモニアとに解離する高温であっても、塩化水素との反応性が高いので、効率よく脱塩することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る焼却炉排ガスの処理方法について図示して説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る焼却炉排ガスの処理方法を適用した廃棄物処理装置の概略図である。都市ごみ、産業廃棄物などの廃棄物は、二軸などの粉砕機１により所定の大きさに粉砕されてごみ焼却炉３に供給される。このごみ焼却炉３は、本実施例においては、流動床式焼却炉が使用されているが、ストーカ式焼却炉などを使用することもできる。
【００２５】
焼却炉３に供給された廃棄物は、その焼却炉３の底部に流入して流動床を形成する１次空気と混合して燃焼し、更に、焼却炉３の中間部より供給される２次空気あるいは３次空気と混合して完全燃焼し、焼却炉排ガスが発生する。
【００２６】
この燃焼炉排ガスは、９００〜１１００℃程度の高温となっており、この高温状態の燃焼炉排ガス中に、尿素水タンク４に貯留された尿素水が噴霧されるようになっている。この尿素水は、下記式（１）のように、１モルの尿素から２モルのアンモニアが生成すると考えられる。
ＣＯ（ＮＨ２）２＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２・・・（１）
【００２７】
燃焼排ガス中のＮＯｘは、噴霧された尿素により下記式（２）のような還元反応をする。
４ＮＯ＋２ＣＯ（ＮＨ２）２＋Ｏ２→４Ｎ２＋２ＣＯ２＋４Ｈ２Ｏ・・・（２）
【００２８】
また、尿素から生成したアンモニアとＮＯｘとが反応するので、次式（３）のように示すこともできる。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・（３）
【００２９】
前記焼却炉排ガスに噴霧される尿素は、例えば上記式（２）より、一酸化窒素（ＮＯ）１モルに対して尿素０．５モルが還元剤として作用していることが分かるので、一酸化窒素（ＮＯ）１モルに対して尿素０．５モルが１当量となる。また、上記式（３）より、一酸化窒素（ＮＯ）１モルに対してアンモニア１モルが１当量となる。
【００３０】
本実施例においては、図２に示すように、焼却炉排ガスに噴霧される尿素のアンモニアとしての当量が１．０〜１．８となっている。
【００３１】
このようにしてアンモニアの還元作用を受けて、ＮＯｘが還元された焼却炉排ガスは、９００〜１０００℃程度の高温であり、この焼却炉排ガスは熱交換器や水スプレー式の冷却塔などの冷却装置５に導入されて３４０〜４００℃にまで冷却される。この冷却された焼却炉排ガスには、その排ガス中の塩化水素と脱硝剤として添加されたアンモニアの未反応分とが存在しており、これらが反応して塩化アンモニウムが生成されるが（式４）、この塩化アンモニウムは前記冷却温度では塩化水素とアンモニアとして存在しており、塩化アンモニウムは形成されていない（式５）。
ＮＨ３＋ＨＣｌ→ＮＨ４Ｃｌ・・・（４）
ＮＨ４Ｃｌ→ＮＨ３＋ＨＣｌ・・・（５）
【００３２】
冷却装置５で冷却された焼却炉排ガスは、塩化アンモニウムが昇華して解離する温度である約３４０℃よりも高温に保持され、この高温の焼却炉排ガス中にナトリウム系脱塩剤が供給される。この脱塩剤としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムが使用される。本実施例においては、炭酸水素ナトリウムを主成分とする脱塩剤が使用されており、炭酸水素ナトリウムと親水性シリカとの混合物からなる。なお、このナトリウム系脱塩剤の反応性を考慮し、焼却炉排ガスは３４０〜４００℃程度までの範囲となるように調整されている。
【００３３】
炭酸水素ナトリウムが添加された焼却炉排ガス中の塩化水素は、その炭酸水素ナトリウムと反応して塩化ナトリウムを生ずる（式６）。
ＮａＨＣＯ３＋ＨＣｌ→ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２・・・（６）
【００３４】
このようにして脱塩された焼却炉排ガスは、熱交換器や水スプレー式の冷却塔５により１５０〜２３０℃程度に冷却され、濾過装置８（例えば、バグフィルタ）により塵埃が除去され、清浄化されて煙突より大気中へ放出される。
【００３５】
従来の技術によれば、焼却炉排ガスに導入したアンモニアの内、ＮＯｘの除去に用いられなかった未反応のアンモニアが、焼却炉排ガス中の塩化水素と反応して塩化アンモニウムが生成されるという問題があったが、本発明においては、塩化アンモニウムが昇華する温度以上の焼却炉排ガス中にナトリウム系脱塩剤を添加するので、前記塩化アンモニウムは塩化水素とアンモニアとに解離した状態で存在しており、その塩化水素とナトリウム系脱塩剤とが反応して塩化ナトリウムが生成すると共に塩化水素が除去される。結果、焼却炉排ガスを塩化アンモニウムが昇華する温度よりも冷却しても、この塩化アンモニウムの原料となる塩化水素が除去されているので、排ガス中のアンモニアが塩化アンモニウムとなって白煙が発生することが防止される。
【００３６】
また、ＮＯｘに対するアンモニアの当量を増加させても、排ガス中より塩化水素が除去されるので、未反応のアンモニアが塩化アンモニウムとなることがない。従って、添加するアンモニアの当量を増加させてＮＯｘの除去効率を向上させることができる上に、白煙を防止することができる。
【００３７】
即ち、塩化アンモニウムが生成されない３３７．８℃以上で脱塩することにより、塩化アンモニウムの発生を抑制し、白煙を防止することができるのである。
【００３８】
図２のＣは、アンモニア当量比に対する脱硝率を示す曲線、Ｂは従来技術におけるアンモニア当量比に対する排ガス中の塩化アンモニウム濃度を示す曲線であるが、脱硝率５０％を達成するためには、アンモニア当量比を１．５にしなければならないが、従来Ｂに示すように、排ガス中の塩化アンモニウム濃度は１０ｐｐｍより大きくなり、白煙が発生する。
【００３９】
Ａは本発明におけるアンモニア当量比に対する排ガス中の塩化アンモニウム濃度を示す曲線であるが、従来Ｂに比べて、排ガス中の塩化アンモニウム濃度を低く抑えることが可能となり、当量比を１．５程度として脱硝率を５０％以上とすることができ、脱硝率を著しく向上することができる。また、その際の塩化アンモニウム濃度を５ｐｐｍよりも低く抑えることができ、白煙が確実に防止される。
【００４０】
また、アンモニアの添加量の増加による塩化アンモニウムの生成量の増加は、この塩化アンモニウムが昇華して解離する温度でナトリウム系脱塩剤を添加することで抑制することができるので、５０％を大幅に越える脱硝率とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る焼却炉排ガスの処理方法を示す概略図である。
【図２】本発明に係る焼却炉排ガスの処理方法による脱硝率と塩化アンモニウム生成量（濃度）を示す図である。
【図３】従来の焼却炉排ガスの処理方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  粉砕機
３  焼却炉
４  尿素水タンク
５  冷却装置
６  脱塩剤タンク
７  ガス洗浄装置
８  濾過装置
９  煙突
【図１】
2009240983.tif 000003
【図２】
2009240983.tif 000004
【図３】
2009240983.tif 000005