JP2001276572A - 有害ポリハロゲン化化合物の分解方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 輻射体から微粒子や粉体への輻射伝熱効率を
向上させることにより、輻射体を小型化した有害ポリハ
ロゲン化化合物の分解方法及び装置を提供する。 【解決手段】 高温輻射体３からの輻射光（輻射熱）に
より、微粒子の表面が急速加熱され、表面に付着してい
る有害なポリハロゲン化化合物が熱分解される。加熱源
が輻射光（輻射熱）であるので、排ガス１１中の気体は
ほどんど加熱されることなく、排ガス１１中の微粒子の
みが選択的に加熱される。高温輻射体３の熱輻射面に、
処理される微粒子又は粉体と同じ物質がコーティングさ
れている。可能な場合は、処理される微粒子又は粉体と
同じ物質で高温輻射体３を構成してもよい。これによ
り、高温輻射体３から放出される輻射光の波長は、微粒
子又は粉体が吸収しやすい波長となり、高温輻射体３か
ら微粒子又は粉体への輻射伝熱効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉、電気
炉、燒結炉、発電用ボイラ等の排ガスに含まれるダイオ
キシン等の有害ポリハロゲン化化合物、又はこれらの設
備から排出される飛灰、若しくは各種工場の環境集塵装
置で捕集される粉体に含まれるダイオキシン等の有害ポ
リハロゲン化化合物を分解する分解装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ダイオキシンに代表されるポリハロゲン
化化合物は、ごみ焼却炉、電気炉、焼結炉、発電用ボイ
ラ等、多くの燃焼設備、又は塩素を扱う工場等から、排
ガス中に含まれる形、又は飛灰やダストに含まれる形で
発生し、その中には人体に有害なものが多く含まれてい
る。これらのポリハロゲン化化合物の大部分は、これら
の設備に設けられた集塵器によりダストとして回収さ
れ、ダスト処理施設等において、バーナー等の燃焼熱を
利用して分解処理される。しかしながら、加熱の過程で
ダストが固化する場合があり、ダストの安定排出の障害
となっている。また、腐食性の物質を含むダストの場
合、装置の内壁を傷めるため、補修費が高くなる。さら
に、加熱分解処理後のダイオキシン類の再合成を阻止す
るため、ダスト及びガスを急冷するための比較的大型の
冷却設備が必要となる。

【０００３】さらに、ポリハロゲン化化合物の中には、
この集塵器を通過するような微小なダスト微粒子に付着
しているものがあり、これらのものは処理されることな
く煙突等の排ガス放散設備から大気中に放出され、環境
汚染の原因となる恐れがある。

【０００４】そこで、このような微小な微粒子や粉体に
付着して大気中に放散されるポリハロゲン化化合物を、
燃焼以外の方法で分解して無害な物質とすることが必要
となり、既にいくつかの方法が提案されている。

【０００５】たとえば、特開平８−６６６２０号公報に
は、コロナ放電を利用してガス温度を高め、ポリハロゲ
ン化化合物を分解する方法が開示されている（先行技術
１）。

【０００６】特開平７−２６５６５２号公報、特開平７
−２６５６５３号公報には、ハニカム状の対向電極の中
心にワイヤ型放電電極を配置し、プラズマを発生させて
ガス温度を高め、ポリハロゲン化化合物を分解する方法
が開示されている（先行技術２）。

【０００７】特開平６−３１２１１５号公報には、ガス
中に短パルス電荷を印加してコールドプラズマ状態を発
生させ、ガス状のポリハロゲン化化合物を分解する方法
が開示されている（先行技術３）。

【０００８】実開平４−７０１２６号公報には、ガスに
紫外線を照射してポリハロゲン化化合物を分解する方法
が開示されている（先行技術４）。

【０００９】しかしながら、これらの先行技術を実際の
設備に適用した場合には、以下のような問題点があっ
た。 (1) 電極等にダストが付着するので、長期的に安定して
作動させることが困難である。（先行技術１〜３） (2) エネルギー効率が悪く、コスト高になる。（先行技
術１〜４） (3) 処理後のガス温度が高くなる（1300℃前後）ため、
その後の処理工程中でポリハロゲン化化合物が再合成す
る。（先行技術１、２） (4) 設備コストが高価である。（先行技術１〜４） (5) 光の照射用窓にダストが付着するため、頻繁に窓の
清掃が必要となり、実用的でない。（先行技術４） (6) 電極等をガスダクト中に挿入するため、通風抵抗が
大きくなり、排気装置の所要電力が増大する。（先行技
術１〜３） これらの問題があるため、これらの設備を実用化するの
は困難であり、従って、飛灰等に付着したポリハロゲン
化化合物を、トラブル無しで分解する実用的な方法は開
発されていないのが実状であった。

【００１０】このような実情に鑑み、本発明者は、比較
的簡単で安価であって、長期的に安定して稼動し、気体
中の微小な微粒子に付着したポリハロゲン化化合物をト
ラブル無しで分解して無害化できる、有害ポリハロゲン
化化合物の分解方法及び分解装置を発明し、この発明は
特開２０００−２４４５８号公報として公開されてい
る。さらに、発明者は、同じ原理に基づいて、粉体に付
着したポリハロゲン化化合物をトラブル無しで分解して
無害化できる、粉体中の有害ポリハロゲン化化合物の分
解方法及び分解装置を発明し、特願２０００−５６５８
６号として特許出願を行っている。

【００１１】このうち、特開２０００−２４４５８号公
報に開示されている実施の形態の例を図３に示す。ごみ
焼却炉と廃熱ボイラを通過した燃焼排ガスは、減温装置
１９により、有害なポリハロゲン化化合物の融点以下
で、望ましくは排ガスの露点以上の温度に減温される。
排ガスは、バグフィルタ２０でダストを除去された後、
排ガスブロワ２１を通って、煙突２２より大気に放散さ
れる。排ガス温度を露点以上とするのが好ましい理由
は、露点より低くなると、ＨCl等の腐食性物質が凝結し
て下流側の配管に有害となり、又、白煙が発生する可能
性があるからである。

【００１２】排ガスブロワ２１と煙突２２の間に、この
発明の実施の形態の１例である有害ポリハロゲン化化合
物分解装置が設けられている。すなわち、処理ガスであ
る排ガスは、上部排ガス配管１から有害ポリハロゲン化
化合物分解装置に導入される。有害ポリハロゲン化化合
物分解装置の主要部は、配管の拡大部Ａに設けられてお
り、拡大部Ａに高温輻射体３が設けられている。この高
温輻射体３は、SiＣ等の耐火物からなり、排ガス通路壁
の一部を構成している。そして、高温輻射体３は、その
外側に設けられたヒータ６により加熱されている。高温
輻射体３の下側の配管は下部縮小部４となっており、下
部排ガス配管５につながっている。

【００１３】高温輻射体３からの輻射光（輻射熱）は、
排ガス１１中に含まれる微粒子を急速に加熱する。これ
ら微粒子は、バグフィルタ２０で捕捉できなかったほど
細かなものであり、大きくても直径数μｍ、通常は直径
３μｍ以下のものである。これら微粒子の表面には、有
害なポリハロゲン化化合物が付着している。

【００１４】高温輻射体３からの輻射光（輻射熱）によ
り、微粒子の表面が急速加熱され、表面に付着している
有害なポリハロゲン化化合物が熱分解される。加熱源が
輻射光（輻射熱）であるので、排ガス１１中の気体はほ
どんど加熱されることなく、排ガス１１中の微粒子のみ
が選択的に加熱される。

【００１５】この際、有害ポリハロゲン化化合物の熱分
解速度は、これら化合物の蒸発速度より大きいので、急
速加熱を行うことにより、これら化合物が蒸発して気体
となる前に熱分解を行うことができる。しかも、たとえ
蒸発したとしても、加熱期間が短いので、この間での蒸
気の移動距離が微粒子のごく近傍に限定されるため、こ
の蒸気の温度は微粒子表面の温度に近い温度に保たれ熱
分解が行われる。よって、有害ポリハロゲン化化合物の
蒸気のまま存在する確率は極めて小さくなる。

【００１６】さらに、微粒子は外表面から加熱されるた
め、その内部で発生した蒸気は、必ず高温の外表面を通
過し、その際、有害ポリハロゲン化化合物が熱分解され
る。よって、有害ポリハロゲン化化合物の蒸気がそのま
ま外表面に到達することがない。

【００１７】微粒子が高温輻射体３からの熱輻射を受け
る部分を通りすぎると、微粒子表面は、低温のままの排
ガス１１により急速に冷却される。よって、一旦分解さ
れた有害ポリハロゲン化化合物が再合成されることがな
い。この実施の形態においては、さらに、下部排ガス配
管５に急冷用空気吹き込み口１４が設けられ、ここから
急冷用の空気が吹き込まれている。すなわち、急冷用空
気吹き込み口１４の下流側に熱電対１５が設けられ、こ
の部分の排ガスの温度が検出される。そして、検出され
た排ガスの温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点以下
で、望ましくは排ガスの露点以上の温度となるように、
温度調節装置１６によって流量調節弁１７の開度が調節
され、それにより急冷用空気の流量が制御されている。

【００１８】急冷用空気と排ガスの混合性を増すため
に、急冷用空気を、下部排ガス配管５の内部で旋回流が
形成されるような方向に吹き込むことが望ましい。これ
により、排ガスと気体との拡散混合が起こり、微粒子の
温度を急激に下げることができる。

【００１９】この実施の形態において、排ガス配管に拡
大部Ａを設けて、その部分に高温輻射体３を設けている
のは、なるべく排ガス流１１と高温輻射体３を直接接触
させないためである。排ガス流１１と高温輻射体３が直
接接触すると、伝導伝熱や対流伝熱により排ガスそのも
のが加熱されるので、これを防ぐ趣旨である。

【００２０】この実施の形態においては、排ガス１１の
流れが拡大部Ａで広がって高温輻射体３に接したり、拡
大部Ａで必然的に生成される循環流１３が高温輻射体に
接して加熱されて排ガス中に流れ込んで排ガスが加熱さ
れるのを防ぐため、排ガス１１をエアカーテン１２によ
り高温輻射体３から遮断している。すなわち、エアカー
テン空気吹き込み口９より、上部排ガス配管１とエアカ
ーテン用配管８の間に形成されたエアカーテン用空気通
路１０に空気を吹き込み、排ガス１１の流れのまわりを
エアカーテン１２で取り囲むようにしている。これによ
り、排ガス１１の流れの広がりを防止できる。又、必然
的に発生する循環流１３はエアカーテン１２に遮られて
排ガス１１に達することがないので、たとえ循環流１３
が高温となっても、排ガス１１が加熱されることがなく
なる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな輻射体からの輻射光（輻射熱）により微粒子や粉体
を急速加熱する場合、輻射体から発生する輻射光の波長
特性と、加熱される微粒子や粉体の赤外光の波長吸収特
性とが異なると、輻射体から微粒子や粉体への輻射伝熱
効率が低下する。それを補うため、輻射体の能力を大き
くせざるを得ず、装置が大型化し、必要とするエネルギ
ーも多くなるという問題点がある。

【００２２】また、微粒子や粉体から放出される輻射光
の波長と水冷ジャケット７のような冷却壁のの赤外光の
波長吸収特性とが異なると、微粒子や粉体からの輻射伝
熱効率が低下して、冷却効率が変化する。

【００２３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、特開２０００−２４４５８号公報に記載される
発明、特願２０００−５６５８６号として出願された発
明を改良し、輻射体から微粒子や粉体への、又は微粒子
や粉体から冷却壁への輻射伝熱効率を向上させることに
より、輻射体や冷却壁を小型化した有害ポリハロゲン化
化合物の分解方法及び装置を提供することを課題とす
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、輻射体より発生する輻射熱によって、
気流中に含有されるか気流中に添加された微粒子又は粉
体を急速加熱することにより、前記微粒子又は粉体に付
着又は含有されるポリハロゲン化化合物を分解する方法
であって、前記輻射体から放出される輻射光の波長を、
急速加熱する微粒子又は粉体が吸収しやすい波長に近い
ものとすることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物
の分解方法（請求項１）である。

【００２５】本手段においては、輻射体から放出される
輻射光の波長を、急速加熱する微粒子又は粉体が吸収し
やすい波長に近いものとされているので、輻射体から処
理対象である微粒子又は粉体への輻射伝熱効率が良くな
り、その分輻射体を小さくでき、設備を小型化すること
ができる。「吸収しやすい波長に近い」とは、輻射加熱
方式のポリハロゲン化化合物分解装置において、本件特
許出願時に公知であった輻射体から放出される輻射光の
波長に比して、吸収しやすい波長であることを意味す
る。

【００２６】前記課題を解決するための第２の手段は、
輻射体より発生する輻射熱によって、気流中に含有され
るか気流中に添加された微粒子又は粉体を急速加熱する
ことにより、前記微粒子又は粉体に付着又は含有される
ポリハロゲン化化合物を分解する方法であって、急速加
熱後の微粒子又は粉体を冷却壁により冷却するものにお
いて、前記冷却壁表面の材質を、前記微粒子又は粉体が
放出する波長の放射光を吸収しやすいものとすることを
特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解方法（請求
項２）である。

【００２７】本手段においては、冷却壁表面の材質を、
前記微粒子又は粉体が放出する波長の放射光を吸収しや
すいものとしているので、微粒子又は粉体から冷却壁へ
の伝熱効率が良くなり、ポリハロゲン化化合物の再合成
を抑制することができると共に、冷却壁を小型化するこ
とができる。なお、「吸収しやすい」とは、輻射加熱方
式のポリハロゲン化化合物分解装置において、本件特許
出願時に公知であった冷却壁の材質より吸収しやすいも
のであることを意味する。

【００２８】前記課題を解決するための第３の手段は、
温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点以下の温度とさ
れた気体中の、微粒子又は粉体に含まれる有害ポリハロ
ゲン化化合物を分解する装置であって、当該気体の通路
に輻射体が設けられ、当該輻射体の輻射面に、処理すべ
き微粒子又は粉体と同じ物質、又はこれらと赤外光の吸
収波長が近い物質がコーティングされているか、当該輻
射体が処理すべき微粒子又は粉体と同じ物質、又はこれ
らと赤外光の吸収波長が近い物質で形成されていること
を特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置（請
求項３）である。

【００２９】本手段においては、当該気体の通路に輻射
体が設けられ、当該輻射体の輻射面に、処理すべき微粒
子又は粉体と同じ物質、又はこれらと赤外光の吸収波長
が近い物質がコーティングされているか、当該輻射体が
処理すべき微粒子又は粉体と同じ物質、又はこれらと赤
外光の吸収波長が近い物質で形成されているので、輻射
体から放出される輻射光の波長は、処理すべき微粒子又
は粉体の吸収波長に近いものとなる。よって、第１の手
段の説明で述べた理由により、輻射体から処理対象であ
る微粒子又は粉体への輻射伝熱効率が良くなり、その分
輻射体を小さくでき、設備を小型化することができる。
「赤外光の吸収波長が近い」とは、輻射加熱方式のポリ
ハロゲン化化合物分解装置において、本件特許出願時に
公知であった輻射体から放出される輻射光の波長に比し
て、吸収波長が近いことを意味する。

【００３０】前記課題を解決するための第４の手段は、
温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点以下の温度とさ
れた気体中の、微粒子又は粉体に含まれる有害ポリハロ
ゲン化化合物を分解する装置であって、当該気体の通路
に輻射体が設けられると共に、その下流に冷却壁が設け
られ、当該冷却壁には、処理すべき微粒子又は粉体と同
じ物質、又はこれらと赤外光の吸収波長が近い物質がコ
ーティングされているか、当該冷却壁が処理すべき微粒
子又は粉体と同じ物質、又はこれらと赤外光の吸収波長
が近い物質で形成されていることを特徴とする有害ポリ
ハロゲン化化合物の分解装置（請求項４）である。

【００３１】本手段においては、冷却壁が設けられ、当
該冷却壁には、処理すべき微粒子又は粉体と同じ物質、
又はこれらと赤外光の吸収波長が近い物質がコーティン
グされているか、当該冷却壁が処理すべき微粒子又は粉
体と同じ物質、又はこれらと赤外光の吸収波長が近い物
質で形成されているので、微粒子又は粉体から放出され
る輻射光の波長は、冷却壁の吸収波長に近いものとな
る。よって、第２の手段の説明で述べた理由により、微
粒子又は粉体から冷却壁への輻射伝熱効率が良くなり、
ポリハロゲン化化合物の再合成を抑制することができる
と共に、輻射体を小さくでき、設備を小型化することが
できる。「赤外光の吸収波長が近い」とは、前記第３の
手段で述べた事項と同じ意味である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて説明する。この実施の形態の機械的な構成は、図
１に示すものと同じであるので、機械的な構造の説明を
省略する。本実施の形態においては、高温輻射体３の熱
輻射面に、処理される微粒子又は粉体と同じ物質がコー
ティングされている。可能な場合は、処理される微粒子
又は粉体と同じ物質で高温輻射体３を構成してもよい。
これにより、高温輻射体３から放出される輻射光の波長
は、微粒子又は粉体が吸収しやすい波長となり、高温輻
射体３から微粒子又は粉体への輻射伝熱効率が向上す
る。

【００３３】高温輻射体３にコーティングされり、高温
輻射体３を形成する物質は、処理される微粒子又は粉体
と同じ物質と同じ物質でなく、これらと赤外光の波長吸
収特性が近い物質であっても同様の効果が得られる。

【００３４】また、下部縮小部４には水冷ジャケット７
が設けられ、冷却壁となっているが、この冷却壁４表面
に処理すべき微粒子又は粉体と同じ物質、又はこれらと
赤外光の吸収波長が近い物質がコーティングするか、冷
却壁４を処理すべき微粒子又は粉体と同じ物質、又はこ
れらと赤外光の吸収波長が近い物質で形成することによ
り、微粒子又は粉体の加熱後の冷却速度を速めることが
でき、ポリハロゲン化化合物の再合成を抑制できると共
に、水冷ジャケット７等を小型化することができる。

【００３５】図２は、高温輻射体３に処理される微粒子
や粉体を、簡単にコーティングする方法の例を示す模式
図である。図２において図１に示された構成要素には同
じ符号を付して説明を省略する。２３は円錐棒、２４は
対流である。

【００３６】本装置の慣らし運転の段階で、装置内に図
のように円錐棒２３を差し込み、図のように対流２４を
発生させると共に、気流の流れを高温輻射体３に近づけ
るようにする。それにより、高温輻射体３に気体中の微
粒子や粉体が付着し、自然にコーティングが行われる。
もちろん、このような方法によらなくても、これらの微
粒子や粉体を高温輻射体３に吹き付けたり塗ったりした
上で、焼き付けたりしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び請求
項３に係る発明においては、輻射体から処理対象である
微粒子又は粉体への輻射伝熱効率が良くなり、その分輻
射体を小さくでき、設備を小型化することができると共
に、省エネルギーとなり、設備運転費も少なくすること
ができる。

【００３８】請求項２及び請求項４に係る発明において
は、微粒子又は粉体から冷却壁への輻射伝熱効率が良く
なり、ポリハロゲン化化合物の再合成を抑制することが
できると共に、輻射体を小さくでき、設備を小型化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】先願発明及び本発明の実施の形態の１例である
有害ポリハロゲン化化合物の分解装置の概要を示す図で
ある。

【図２】高温輻射体に処理される微粒子や粉体を、簡単
にコーティングする方法の例を示す模式図である。

【符号の説明】

１…上部排ガス配管、１’…その縮流部、２…上部拡大
部、３…高温輻射体、４…下部縮小部、５…下部排ガス
配管、６…ヒータ、７…水冷ジャケット、８…エアカー
テン用配管、９…エアカーテン空気吹き込み口、１０…
エアカーテン用空気通路、１１…排ガス又は排ガス流、
１２…エアカーテン、１３…循環流、１４…急冷用空気
吹き込み口、１５…熱電対、１６…温度調節装置、１７
…流量調節弁、１８…ごみ焼却炉と廃熱ボイラ、１９…
減温装置、２０…バグフィルタ、２１…排ガスブロワ、
２２…煙突、２３…円錐棒、２４…対流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０７Ｂ 37/06 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ｅ 61/00 ＺＡＢ Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BA15 BB00 BD17 4D002 AA21 BA05 BA09 BA12 BA13 BA14 CA11 GA02 GA03 GB01 GB03 HA03 4G075 AA03 AA37 AA62 AA63 BA05 CA02 CA03 CA32 CA34 FB04 FC20 4H006 AA02 AC13 AC26 BA91 BE30

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輻射体より発生する輻射熱によって、気
   流中に含有されるか気流中に添加された微粒子又は粉体
   を急速加熱することにより、前記微粒子又は粉体に付着
   又は含有されるポリハロゲン化化合物を分解する方法で
   あって、前記輻射体から放出される輻射光の波長を、急
   速加熱する微粒子又は粉体が吸収しやすい波長に近いも
   のとすることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の
   分解方法。
2. 【請求項２】 輻射体より発生する輻射熱によって、気
   流中に含有されるか気流中に添加された微粒子又は粉体
   を急速加熱することにより、前記微粒子又は粉体に付着
   又は含有されるポリハロゲン化化合物を分解する方法で
   あって、急速加熱後の微粒子又は粉体を冷却壁により冷
   却するものにおいて、前記冷却壁表面の材質を、前記微
   粒子又は粉体が放出する波長の放射光を吸収しやすいも
   のとすることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物の
   分解方法。
3. 【請求項３】 温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点
   以下の温度とされた気体中の、微粒子又は粉体に含まれ
   る有害ポリハロゲン化化合物を分解する装置であって、
   当該気体の通路に輻射体が設けられ、当該輻射体の輻射
   面に、処理すべき微粒子又は粉体と同じ物質、又はこれ
   らと赤外光の吸収波長が近い物質がコーティングされて
   いるか、当該輻射体が処理すべき微粒子又は粉体と同じ
   物質、又はこれらと赤外光の吸収波長が近い物質で形成
   されていることを特徴とする有害ポリハロゲン化化合物
   の分解装置。
4. 【請求項４】 温度が有害ポリハロゲン化化合物の融点
   以下の温度とされた気体中の、微粒子又は粉体に含まれ
   る有害ポリハロゲン化化合物を分解する装置であって、
   当該気体の通路に輻射体が設けられると共に、その下流
   に冷却壁が設けられ、当該冷却壁には、処理すべき微粒
   子又は粉体と同じ物質、又はこれらと赤外光の吸収波長
   が近い物質がコーティングされているか、当該冷却壁が
   処理すべき微粒子又は粉体と同じ物質、又はこれらと赤
   外光の吸収波長が近い物質で形成されていることを特徴
   とする有害ポリハロゲン化化合物の分解装置。