JP4536898B2 - 複層構造ハニカムフィルタ及びこれを用いたダイオキシン除去・集塵装置並びにダイオキシン除去・集塵方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複層構造ハニカムフィルタと、これを用いたダイオキシン除去・集塵装置、並びにダイオキシン除去・集塵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物等の焼却に際して、公害防止等の環境対策の観点から、焼却排ガスからの集塵及びダイオキシンの除去方法と、それを用いた処理システムの重要性が高まっている。
【０００３】
このような状況下、従来の排ガス処理システムは紙や繊維、高分子樹脂を使用したバグフィルタが主流であり、図５に示すような、バグフィルタを集塵用フィルタとして組み込んでなる排ガス処理システム、すなわち、焼却炉１６において発生した高温排ガスを冷却塔２０において、バグフィルタが使用可能となる温度域まで冷却した後、バグフィルタ１８を組み込んでなる集塵装置１９を通じてダストを除去し、次いで、ダイオキシン分解触媒塔２１においてダイオキシンを分解処理して大気中に放出する方法が一般的である。
【０００４】
一方、バグフィルタと同様の目的に使用される集塵用フィルタとして、セラミックスハニカムフィルタがある。その原材料であるセラミックスは、耐熱性、耐食性に優れ、高温、腐食性ガス雰囲気でのフィルタ材料として好ましい特性を有している。このセラミックスからなる集塵用フィルタとしては、例えば管状のもの、或いは、一方が閉じた管状であるキャンドルタイプと呼ばれる形状のもの等を挙げることができる。現在、集塵用ハニカムフィルタは、高温ガスからの製品の回収、環境対策を狙いとした排ガスからのダストの除去等を目的として、化学、電力、鉄鋼、産業廃棄物処理産業等多岐に渡る分野において用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のバグフィルタを集塵装置として組み込んでなる排ガス処理システムにおいては、バグフィルタを構成する高分子材料が２５０℃以上の温度域においては使用不可能であるために、高温排ガスをそのままの温度で処理することができない。したがって、集塵装置以前に冷却システムを組み込むことが必要であった。また、ダイオキシンを分解処理するためのダイオキシン処理塔を集塵装置とは別に設けていたために、排ガス処理システム全体が大型化・複雑化してしまうといった問題点を有している。
【０００６】
また、ダストホッパー６内部に集められたダストには、依然としてダイオキシンが含有されている場合が多い。したがって、これを処理するためには、ダストホッパーから一度ダストを取り出し、別の処理装置において分解処理しなければならず、多大な労力と時間を必要としていた。
【０００７】
一方、バグフィルタに代えてセラミックスハニカムフィルタを集塵装置として組み込んでなる排ガス処理システムにおいては、高温排ガスを冷却せずにそのまま処理することが可能であるが、それ以外の上記問題点は依然として解決されずにいるのが現状である。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複雑なシステムを用いることなく、効率的に廃棄物焼却炉から発生する排ガスの集塵処理とダイオキシン除去を行うことができる複層構造ハニカムフィルタ、及び、当該複層構造ハニカムフィルタが構成要素として組み込まれたダイオキシン除去・集塵装置、並びに、ダイオキシン除去・集塵方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、ハニカム構造を有する多孔質基材の隔壁部のダストサイドの表面に、１層又は２層以上の前記多孔質基材と同材質の材料からなるフィルタ層と、クリーンサイドの表面に１層又は２層以上の、平均気孔径が１〜１００μｍのダイオキシン分解触媒層を設けてなることを特徴とする複層構造ハニカムフィルタが提供される。
【００１０】
本発明においては、多孔質基材の平均気孔径が１０〜１００μｍであるとともに、フィルタ層の平均気孔径が０．１〜１０μｍであることが好ましく、また、ダイオキシン分解触媒層の平均気孔径が１〜１００μｍであり、さらには、複層構造ハニカムフィルタを構成する多孔質基材とフィルタ層が同材質である。
【００１１】
一方、本発明によれば、上述した複層構造ハニカムフィルタの下方に、加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置されていることを特徴とするダイオキシン除去・集塵装置が提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、排ガスをハニカム構造を有する多孔質基材の隔壁部の一方の表面に１層または２層以上のフィルタ層と、他方の表面に１層または２層以上のダイオキシン分解触媒層を設けてなる複層構造ハニカムフィルタの下方に、加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置されているダイオキシン除去・集塵装置内へと導入する第一工程と、該排ガスを、前記複層構造ハニカムフィルタの該フィルタ層側から該ダイオキシン分解触媒層側へと透過する第二工程と、加圧空気を該ダイオキシン触媒層側から該フィルタ層側へと透過して、前記複層構造ハニカムフィルタを逆洗する第三工程と、該ダストホッパー内を加熱して、該ダストホッパー内のダストに含有するダイオキシンを分解及び／又は気化する第四工程と、前記工程により気化されたダイオキシンを含有する排ガスを、前記複層構造ハニカムフィルタの該フィルタ層側から該ダイオキシン分解触媒層側へと透過する第五工程とを備えることを特徴とするダイオキシン除去・集塵方法が提供される。
【００１３】
さらに、本発明においては、ダストホッパー内を６００〜８００℃に加熱することが好ましく、また、複層構造ハニカムフィルタのフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと透過する排ガスの温度が２００〜５００℃であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１５】
本発明の複層構造ハニカムフィルタは、ハニカム構造を有する多孔質基材の隔壁部のダストサイドの表面に、１層又は２層以上の前記多孔質基材と同材質の材料からなるフィルタ層と、クリーンサイドの表面に１層又は２層以上の、平均気孔径が１〜１００μｍのダイオキシン分解触媒層を設けてなるものである。図１は本発明に係る複層構造ハニカムフィルタの一実施態様を説明する図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ部拡大模式図である。排ガスの集塵等に用いられる一般的な複層構造ハニカムフィルタは、図１（ａ）に示すように、ハニカムの多数の貫通孔２５の端部を上流側Ｂと下流側Ｃとを逆に１マスごとに封じた目封じ部２を有する構造であり、上流側Ｂから入った高温ガスは、多孔質の隔壁部２６を通って下流側Ｃの穴より抜けていくが、その際に、高温ガス中のダストは隔壁部２６中の気孔内に捕捉されるといった仕組みを備えている。
また、図１（ｂ）に示すように、多孔質である基材３の表面であって上流側Ｂ、すなわちダストサイドにフィルタ層４を、同じく基材３の表面であって下流側Ｃ、すなわちクリーンサイドにはダイオキシン分解触媒層５を設けている。
【００１６】
このように、本発明の複層構造ハニカムフィルタは、複数の層を巨視的に一体化したモノリスタイプフィルタであるために、処理対象である排ガスを一回だけ一方向へ透過することにより、集塵とダイオキシンの分解・除去を同時に実施することが可能である。また、当該フィルタを排ガス処理用の装置等に組み込んだ場合においては、このフィルタ透過後のガスについて、さらにダイオキシン除去等の操作を要することはなく、排ガス処理の簡便化とともに、処理装置の単純化・省スペース化等の優れた効果を奏する。
【００１７】
なお、ここでいうダイオキシン分解触媒としては、特定の物質や組成に限定されるものではないが、例えば酸化チタンを主成分とし、これにバナジウム、モリブデン、タングステン等の酸化物を一種以上添加したものが好適に採用される。また、本発明の複層構造ハニカムフィルタの多孔質基材とフィルタ層を構成する材質に関しても特定のものに限定されないが、高温排ガスを処理することが可能な耐熱性を有する材質であって、適当な強度と成形し易さを備えた材質であればよい。例えばコーディライト、ムライト、アルミナ等をはじめとするセラミックスが好適に採用される。
【００１８】
本発明の複層構造ハニカムフィルタを構成する基材は多孔質であり、その平均気孔径は１０〜１００μｍであることが好ましく、２０〜８０μｍであることがさらに好ましく、３０〜６０μｍであることが特に好ましい。また、多孔質基材の平均気孔径が当該数値範囲内であるとともに、フィルタ層に関しては、その平均気孔径は０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜８μｍであることがさらに好ましく、１〜６μｍであることが特に好ましい。
【００１９】
多孔質基材の平均気孔径を１０μｍ未満とすると、圧力損失が増大してしまい、１００μｍ超とすると、十分な捕集効率を達成することができなくなるために、当該数値範囲内に規定することが好ましいとともに、その表面上に平均気孔径０．１〜１０μｍのフィルタ層を形成するために適した平均気孔径である。
【００２０】
さらに、フィルタ層に関しても同様に多孔質であって、その平均気孔径を０．１μｍ未満とすると、圧力損失が増大してしまい、１０μｍ超とすると、十分な捕集効率を達成することができなくなるために、当該数値範囲内に規定することが好ましく、前述した平均気孔径を有する多孔質基材と組み合わせて複層構造ハニカムフィルタにするために適した数値範囲である。
【００２１】
さらに、ダイオキシン分解触媒層も多孔質であって、その平均気孔径は１〜１００μｍであり、２〜８０μｍであることが好ましく、３〜６０μｍであることが更に好ましい。ダイオキシン分解触媒層の平均気孔径を１μｍ未満とすると圧力損失が増大してしまうために好ましくない。また、排ガス中に含有するダイオキシンを効果的に分解するための触媒効果を発揮するには、触媒自体が十分な表面積を保持していることが必要であり、このため、ダイオキシン分解触媒層の平均気孔径を１００μｍ超とすると、十分な触媒効果が発揮されなくなる。したがって、当該数値範囲は複層構造ハニカムフィルタとしての圧力損失とダイオキシン分解触媒能を両立するために好適な平均気孔径である。
なお、多孔質体の平均気孔径を測定する方法は多数存在するが、本発明でいう平均気孔径は水銀圧入法により測定・算出したものをいう。
【００２２】
また、本発明の複層構造ハニカムフィルタにおいては、それを構成する多孔質基材とフィルタ層が同材質である。同材質とすることによって、高温条件下においても熱膨張差が発生することがない。したがって、本発明に係る複層構造ハニカムフィルタは、例えば、２００〜５００℃、或いはそれ以上の高温条件下においても、層間の熱膨張差に起因するフィルタ層の剥離や脱落等が発生することがないといった優れた特性を有している。
【００２３】
これまでに述べてきた本発明に係る複層構造ハニカムフィルタは、ハニカム構造を有する多孔質基材の各セルに、多孔質基材と同材質であるセラミックス粒子のスラリーを供給し、スラリー中の成分を、多孔質基材の気孔を透過させることにより除去して、セラミックス粒子を多孔質基材の表面に付着させ、次いで焼成することによりフィルタ層を形成して製造される。
【００２４】
なお、フィルタ層を形成するに際して使用するスラリー中のセラミックス粒子の濃度（ｗ／ｗ）は、０．５％以上、２．０％未満であることがスラリーの沈殿性と多孔質基材への粒子の付着性とのバランスという観点より好ましいが、０．８％以上、１．５％未満であることがより好ましい。
【００２５】
また、スラリーの体積は、被コートセル層容積の３倍以上、６倍以下であることが好ましい。３倍未満の場合はセルの上方と下方で膜厚差が生じ、６倍を超える場合は、フィルタ層の厚さと濃度との兼ね合い、及びフィルタ層の形成に必要なスラリーが多量になるため、作業がし難くなるという不都合があるからである。
なお、第２層目以降のフィルタ層の形成は、１層目のフィルタ層を焼成した後、上記と同様の方法にて行う。
【００２６】
次に、本発明に係る複層構造ハニカムフィルタの製造方法を例に挙げ、さらなる詳細を説明する。
多孔質基材に関しては、原材料として、例えばコーディライトを使用し、一般的な押出し成形法により所定のセルピッチを有するハニカム構造体を製造することができる。次いで、図１に示すように、ハニカムの多数の貫通孔２５の端部を上流側Ｂと下流側Ｃとを逆に１マスごとに同材質の原料を用いて封じる。乾燥後、１４００℃にて焼成を行い、多孔質の基材を製造することができる。
【００２７】
フィルタ層に関しては、図６に示す処理装置３０により製造することができる。処理装置３０は、マグネットスターラー３１上にスラリータンク３２を備え、スラリータンク３２内のスラリーをエアＡの圧力により多孔質基材３に供給するものである。
スラリータンク３２は、所定濃度のセラミックス粒子のスラリーを調製するためのもので、マグネットスターラー３１の攪拌作用により、均一濃度のスラリーが調製され、調製されたスラリーは、スラリー注入具３３に取付金具３４を介して接続された多孔質基材３の一端側に供給され、一方のセルの開口部からその内部へ導入される。スラリーの供給量は、スラリータンク３２に設けた液面計３５により監視され、供給量が所定の値に達した時点でスラリーの供給は停止される。その後、多孔質基材３を反転させて、多孔質基材内の濾過水を排出する。
【００２８】
導入されたスラリー中の水分は、各セルの隔壁部を漸次透過して、外部へ流出し、この間にスラリー中の粒子が隔壁部の一側面に漸次付着して、粒子からなる層を形成する。なお、スラリーの調製は、予め有機バインダーを添加し、ポリ容器内でホモミキサーにて攪拌・混合して行う。
【００２９】
このようにしてセラミックス粒子よりなる層を形成した後、これを乾燥し、１３５０℃にて２時間焼成を行えば、フィルタ層を製造することができる。
【００３０】
ダイオキシン分解触媒層に関しては、多孔質基材の一表面上に、焼成することによりフィルタ層を設けた後で、多孔質基材の他表面上に製造する。すなわち、既に述べた適当な種類のダイオキシン分解触媒を、その触媒濃度（ｗ／ｗ）が０．５％以上、２．０％未満となるように、所定の粒度を有する触媒粒子を用いてスラリーを調製し、前述のフィルタ層と同様の直濾過方式によって多孔質基材の他表面上に担持する。乾燥後、４００℃にて２時間焼成を行えば、ダイオキシン分解触媒層を製造することができる。
【００３１】
一方、本発明に係るダイオキシン除去・集塵装置は、上述してきた複層構造ハニカムフィルタの下方に、加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置され、構成されているものである。図２は本発明のダイオキシン除去・集塵装置を示す模式図であり、図３は加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーの模式図である。このように、本発明のダイオキシン除去・集塵装置８には既述の複層構造ハニカムフィルタ１の下方に、加熱装置７が組み込まれてなるダストホッパー６が配置され、ダストホッパー６内にはダスト収納容器１１が配置され、その側面にはダスト取り出し口１４が設置されている。また、ダストホッパー６は高温に加熱・保持されるため、断熱材１２によって周囲から断熱されている。
ダストホッパー６内、特にダスト収納容器１１内には、逆洗により複層構造ハニカムフィルタ１のフィルタ層から落下してきたダストや、逆洗によらずとも重力により自然落下してきたダストが集塵されるように構成されている。なお、ダイオキシン除去集塵装置８には排ガスの導入と排出を行う配管１０が配置されているが、これらの配管１０以外には外部に排ガスが出入する箇所はなく、全体として気密に構成されていることはいうまでもない。
【００３２】
一方、複層構造ハニカムフィルタ１の下流側、すなわちクリーンサイド側には、逆洗用加圧空気導入口９が設けられていることが好ましいが、本発明のダイオキシン除去・集塵装置はこのような導入口９を設けてなることに限定されるものではなく、複層構造ハニカムフィルタ１の逆洗が可能であるシステムが備わっていればよい。
【００３３】
図４に示すように、排ガス源となる焼却炉１６から送られてきた排ガスは、複層構造ハニカムフィルタ１を透過する際に、フィルタ層において微細なダストが捕捉されるとともに、ダイオキシン分解触媒層においてダイオキシンが分解・除去される。ただし、捕捉されたダストにはまだダイオキシンが含有しており、逆洗時に下方に配置されたダストホッパー６内に集塵される。
従来の排ガス処理装置においては、集塵されたダストを装置外部へ取り出した後、焼却処分等に付されていたが、本発明のダイオキシン除去・集塵装置においては、ダストホッパー６に加熱装置７が組み込まれているために、有害なダストを外部に出す必要がなく、ダストに含有するダイオキシンを加熱分解することができるといった利点を有している。また、分解されずに気化した一部のダイオキシンを含有するガスは、再び上方に設置された複層構造ハニカムフィルタ１を透過する際に、ダイオキシン分解触媒層において分解・除去される。
【００３４】
加熱装置７は、ダストホッパー６内のダスト中に含有するダイオキシンを分解及び／又は気化するために十分な温度域まで加熱することができるものであればよく、例えば電熱線を有するヒーター、ガス燃焼装置、誘電加熱等を挙げることができる。
【００３５】
なお、ダストホッパー６の加熱により生じたダイオキシンを含有するガスは高温であるが、既述の通り本発明に係る複層構造ハニカムフィルタ１は耐熱性を有する材質により構成されているために、そのまま透過させることが可能である。
【００３６】
さらに、本発明のダイオキシン除去・集塵方法は、既述の本発明に係るダイオキシン除去・集塵装置内へ排ガスを導入する第一工程と、その排ガスを、複層構造ハニカムフィルタのフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと透過する第二工程と、加圧空気をダイオキシン触媒層側からフィルタ層側へと透過して、複層構造ハニカムフィルタを逆洗する第三工程と、ダストホッパー内を加熱して、ダストホッパー内のダストに含有するダイオキシンを分解及び／又は気化する第四工程と、その工程により気化されたダイオキシンを含有する排ガスを、再び複層構造ハニカムフィルタのフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと透過する第五工程を備えている。図４は、本発明に係るダイオキシン除去・集塵方法を採用した排ガス処理システムを示す模式図であり、焼却炉１６において発生した排ガスを配管１０を通じてダイオキシン除去・集塵装置８へ導入・処理して無害化・除塵した後、別の配管１０を通じて煙突１７から排出する工程を示している。以降、各工程に分け、さらにその詳細について説明する。
【００３７】
第一工程においては、図４に示すように、廃棄物等を焼却炉１６において焼却する際に発生した排ガスをダイオキシン除去・集塵装置８へ導入するが、後述するように、複層構造ハニカムフィルタ１は適当な耐熱性を有しているために冷却装置等を設けて排ガスを冷却する必要はない。なお、ここでいう排ガスは図４に示すような焼却炉から発生するものに限定されるものではなく、処理されるべき微細なダストや有害なダイオキシンが含有しているものをいう。
【００３８】
第二工程においては、ダイオキシン除去・集塵装置８へ導入された排ガスを、同装置内に設置された複層構造ハニカムフィルタ１のフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと透過する。このことにより、まずフィルタ層において微細なダストが捕捉され、次いでダイオキシン分解触媒層においてダイオキシンが分解・除去される。なお、透過するに際しては、排ガスにフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側方向へと適当な圧力をかけてもよい。
【００３９】
さらに、本発明においては、複層構造ハニカムフィルタのフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと排ガスを透過するに際して、当該排ガスの温度を２００〜５００℃とすることが好ましく、２５０〜４８０℃とすることがさらに好ましく、３００〜４５０℃とすることが特に好ましい。２００℃未満では、ダイオキシン分解触媒の効果が十分ではなく、５００℃超でも、ダイオキシン分解触媒の効果が十分に発揮されない場合があるとともに、集塵装置自体の耐熱性も強化する必要性が発生するために、コストの面からも好ましくない。したがって、当該数値の温度は効果的にダイオキシン分解触媒が機能するための最適な設定温度である。
【００４０】
また、バグフィルタが集塵用フィルタとして組み込まれていた従来の排ガス処理システムの場合においては、バグフィルタを構成する高分子材料の耐熱温度が２５０℃未満に制限されていたため、それ以上の温度の排ガスをそのままの温度で処理することは不可能であった。しかし、本発明においては集塵用フィルタである複層構造ハニカムフィルタが、主としてコーディライト、ムライト、アルミナ等をはじめとするセラミックスによって構成されており、前記温度範囲の排ガスを透過するのに十分な耐熱性を有している。
なお、図５に示すようなバグフィルタ等の集塵用フィルタを組み込んでなる従来の排ガス処理システムにおいて必要であった、集塵用フィルタの前に冷却塔２０等の排ガス冷却システム、及び、集塵用フィルタの後にダイオキシン分解触媒塔２１等のダイオキシン分解処理システムを、本発明においては設ける必要性がない。したがって、システムの簡便化とともに、処理装置の単純化・省スペース化等の優れた効果を奏する。
【００４１】
第三工程においては、加圧空気をダイオキシン触媒層側からフィルタ層側へと透過して複層構造ハニカムフィルタ１を逆洗する。このとき、複層構造ハニカムフィルタ１の下方に設置されたダストホッパー６内、特にダスト収納容器１１内に、逆洗によりフィルタ層から落下してきたダストや、また、逆洗によらずとも重力により自然落下してきたダストが集塵されるように構成されている。また、複層構造ハニカムフィルタ１の下流側、すなわちクリーンサイド側には、逆洗用加圧空気導入口９が設けられていることが好ましいが、本発明のダイオキシン除去・集塵装置はこのような導入口９を設けてなることに限定されるものではなく、複層構造ハニカムフィルタ１の逆洗が可能であるシステムが備わっていればよい。
【００４２】
第四工程においては、ダストホッパー内を加熱することにより、その内部に集塵されたダストに含有されているダイオキシンを分解及び／又は気化する。加熱により分解されて無毒化されたダイオキシンは、図３中に示すダスト取り出し口１４からダストとともに取り出して廃棄すればよい。また、加熱により気化したダイオキシンについては、前述の通り、再びダストホッパーの上方に設置された複層構造ハニカムフィルタを透過させて、ダイオキシン分解触媒によって分解・除去後に排出すればよい。
【００４３】
さらに、本発明においては、ダストホッパー内を６００〜８００℃に加熱することが好ましく、６５０〜８００℃に加熱することがさらに好ましく、７００〜８００℃に加熱することが特に好ましい。６００℃未満では、ダイオキシンの再合成によるダイオキシン量の増加が起こり、８００℃超ではダストホッパーを特殊な耐熱材によって構成する必要性が生ずるとともに、エネルギーコストの面から勘案しても好ましくない。したがって、当該数値の温度は効果的にダイオキシンの分解及び／又は気化するために最適な設定温度である。
【００４４】
第五工程においては、分解されずに気化した一部のダイオキシンを含有する排ガスを、再び上方に設置された複層構造ハニカムフィルタ１を透過させ、ダイオキシン分解触媒層において分解・除去する。なお、ダストホッパー６の加熱により生じたダイオキシンを含有するガスは高温であるが、既述の通り本発明に係る複層構造ハニカムフィルタ１は耐熱性を有する材質により構成されているために、そのまま透過させることが可能である。透過された排ガスには、もはや微細なダストやダイオキシン等は含有されてはおらず、例えば煙突１７等の除外設備から外部へと放出すればよい。
以上の各工程により、排ガス中に含有する微細なダストの集塵とダイオキシンの分解除去を効果的に行うことができるとともに、集塵されたダストに関しても安全に無害化・廃棄処分することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複層構造ハニカムフィルタは所定の複層構造を有しているために、排ガスに含有するダストの集塵とダイオキシンの分解・除去を効果的、且つ、簡便に行うことができる。
また、本発明のダイオキシン除去・集塵装置は、前記複層構造ハニカムフィルタとともに、その下方には加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置されているために、ダストの集塵と当該ダストに含有するダイオキシンの処理を効果的に実施することが可能である。
さらに、本発明のダイオキシン除去・集塵方法によれば、前記複層構造ハニカムフィルタと、それを組み込んでなるダイオキシン除去・集塵装置を構成要素としているために、ダストの集塵とダイオキシンの処理を効率的に実施することが可能であるとともに、排ガス処理システムの簡便化とともに、処理装置の単純化・省スペース化等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る複層構造ハニカムフィルタの一実施態様を説明する図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ部拡大模式図である。
【図２】 本発明のダイオキシン除去・集塵装置を示す模式図である。
【図３】 加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーの模式図である。
【図４】 本発明に係るダイオキシン除去・集塵方法を採用した排ガス処理システムを示す模式図である。
【図５】 従来の排ガス処理システムを示す模式図である。
【図６】 本発明の複層構造ハニカムフィルタの製造方法の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…複層構造ハニカムフィルタ、２…目封じ部、３…多孔質基材、４…フィルタ層、５…ダイオキシン分解触媒層、６…ダストホッパー、７…加熱装置、８…ダイオキシン除去・集塵装置、９…逆洗用加圧空気導入口、１０…配管、１１…ダスト収納容器、１２…断熱材、１３…ダスト、１４…ダスト取り出し口、１５…ボイラー、１６…焼却炉、１７…煙突、１８…バグフィルタ、１９…集塵装置、２０…冷却塔、２１…ダイオキシン分解触媒塔、２５…貫通孔、２６…隔壁部、３０…処理装置、３１…マグネットスターラー、３２…スラリータンク、３３…スラリー注入具、３４…取付金具、３５…液面計。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複層構造ハニカムフィルタと、これを用いたダイオキシン除去・集塵装置、並びにダイオキシン除去・集塵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物等の焼却に際して、公害防止等の環境対策の観点から、焼却排ガスからの集塵及びダイオキシンの除去方法と、それを用いた処理システムの重要性が高まっている。
【０００３】
このような状況下、従来の排ガス処理システムは紙や繊維、高分子樹脂を使用したバグフィルタが主流であり、図５に示すような、バグフィルタを集塵用フィルタとして組み込んでなる排ガス処理システム、すなわち、焼却炉１６において発生した高温排ガスを冷却塔２０において、バグフィルタが使用可能となる温度域まで冷却した後、バグフィルタ１８を組み込んでなる集塵装置１９を通じてダストを除去し、次いで、ダイオキシン分解触媒塔２１においてダイオキシンを分解処理して大気中に放出する方法が一般的である。
【０００４】
一方、バグフィルタと同様の目的に使用される集塵用フィルタとして、セラミックスハニカムフィルタがある。その原材料であるセラミックスは、耐熱性、耐食性に優れ、高温、腐食性ガス雰囲気でのフィルタ材料として好ましい特性を有している。このセラミックスからなる集塵用フィルタとしては、例えば管状のもの、或いは、一方が閉じた管状であるキャンドルタイプと呼ばれる形状のもの等を挙げることができる。現在、集塵用ハニカムフィルタは、高温ガスからの製品の回収、環境対策を狙いとした排ガスからのダストの除去等を目的として、化学、電力、鉄鋼、産業廃棄物処理産業等多岐に渡る分野において用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のバグフィルタを集塵装置として組み込んでなる排ガス処理システムにおいては、バグフィルタを構成する高分子材料が２５０℃以上の温度域においては使用不可能であるために、高温排ガスをそのままの温度で処理することができない。したがって、集塵装置以前に冷却システムを組み込むことが必要であった。また、ダイオキシンを分解処理するためのダイオキシン処理塔を集塵装置とは別に設けていたために、排ガス処理システム全体が大型化・複雑化してしまうといった問題点を有している。
【０００６】
また、ダストホッパー６内部に集められたダストには、依然としてダイオキシンが含有されている場合が多い。したがって、これを処理するためには、ダストホッパーから一度ダストを取り出し、別の処理装置において分解処理しなければならず、多大な労力と時間を必要としていた。
【０００７】
一方、バグフィルタに代えてセラミックスハニカムフィルタを集塵装置として組み込んでなる排ガス処理システムにおいては、高温排ガスを冷却せずにそのまま処理することが可能であるが、それ以外の上記問題点は依然として解決されずにいるのが現状である。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複雑なシステムを用いることなく、効率的に廃棄物焼却炉から発生する排ガスの集塵処理とダイオキシン除去を行うことができる複層構造ハニカムフィルタ、及び、当該複層構造ハニカムフィルタが構成要素として組み込まれたダイオキシン除去・集塵装置、並びに、ダイオキシン除去・集塵方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、ハニカム構造を有する多孔質基材の隔壁部のダストサイドの表面に、１層又は２層以上の前記多孔質基材と同材質の材料からなるフィルタ層と、クリーンサイドの表面に１層又は２層以上の、平均気孔径が１〜１００μｍのダイオキシン分解触媒層を設けてなることを特徴とする複層構造ハニカムフィルタが提供される。
【００１０】
本発明においては、多孔質基材の平均気孔径が１０〜１００μｍであるとともに、フィルタ層の平均気孔径が０．１〜１０μｍであることが好ましく、また、ダイオキシン分解触媒層の平均気孔径が１〜１００μｍであり、さらには、複層構造ハニカムフィルタを構成する多孔質基材とフィルタ層が同材質である。
【００１１】
一方、本発明によれば、上述した複層構造ハニカムフィルタの下方に、加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置されていることを特徴とするダイオキシン除去・集塵装置が提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、排ガスをハニカム構造を有する多孔質基材の隔壁部の一方の表面に１層または２層以上のフィルタ層と、他方の表面に１層または２層以上のダイオキシン分解触媒層を設けてなる複層構造ハニカムフィルタの下方に、加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置されているダイオキシン除去・集塵装置内へと導入する第一工程と、該排ガスを、前記複層構造ハニカムフィルタの該フィルタ層側から該ダイオキシン分解触媒層側へと透過する第二工程と、加圧空気を該ダイオキシン触媒層側から該フィルタ層側へと透過して、前記複層構造ハニカムフィルタを逆洗する第三工程と、該ダストホッパー内を加熱して、該ダストホッパー内のダストに含有するダイオキシンを分解及び／又は気化する第四工程と、前記工程により気化されたダイオキシンを含有する排ガスを、前記複層構造ハニカムフィルタの該フィルタ層側から該ダイオキシン分解触媒層側へと透過する第五工程とを備えることを特徴とするダイオキシン除去・集塵方法が提供される。
【００１３】
さらに、本発明においては、ダストホッパー内を６００〜８００℃に加熱することが好ましく、また、複層構造ハニカムフィルタのフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと透過する排ガスの温度が２００〜５００℃であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１５】
本発明の複層構造ハニカムフィルタは、ハニカム構造を有する多孔質基材の隔壁部のダストサイドの表面に、１層又は２層以上の前記多孔質基材と同材質の材料からなるフィルタ層と、クリーンサイドの表面に１層又は２層以上の、平均気孔径が１〜１００μｍのダイオキシン分解触媒層を設けてなるものである。図１は本発明に係る複層構造ハニカムフィルタの一実施態様を説明する図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ部拡大模式図である。排ガスの集塵等に用いられる一般的な複層構造ハニカムフィルタは、図１（ａ）に示すように、ハニカムの多数の貫通孔２５の端部を上流側Ｂと下流側Ｃとを逆に１マスごとに封じた目封じ部２を有する構造であり、上流側Ｂから入った高温ガスは、多孔質の隔壁部２６を通って下流側Ｃの穴より抜けていくが、その際に、高温ガス中のダストは隔壁部２６中の気孔内に捕捉されるといった仕組みを備えている。
また、図１（ｂ）に示すように、多孔質である基材３の表面であって上流側Ｂ、すなわちダストサイドにフィルタ層４を、同じく基材３の表面であって下流側Ｃ、すなわちクリーンサイドにはダイオキシン分解触媒層５を設けている。
【００１６】
このように、本発明の複層構造ハニカムフィルタは、複数の層を巨視的に一体化したモノリスタイプフィルタであるために、処理対象である排ガスを一回だけ一方向へ透過することにより、集塵とダイオキシンの分解・除去を同時に実施することが可能である。また、当該フィルタを排ガス処理用の装置等に組み込んだ場合においては、このフィルタ透過後のガスについて、さらにダイオキシン除去等の操作を要することはなく、排ガス処理の簡便化とともに、処理装置の単純化・省スペース化等の優れた効果を奏する。
【００１７】
なお、ここでいうダイオキシン分解触媒としては、特定の物質や組成に限定されるものではないが、例えば酸化チタンを主成分とし、これにバナジウム、モリブデン、タングステン等の酸化物を一種以上添加したものが好適に採用される。また、本発明の複層構造ハニカムフィルタの多孔質基材とフィルタ層を構成する材質に関しても特定のものに限定されないが、高温排ガスを処理することが可能な耐熱性を有する材質であって、適当な強度と成形し易さを備えた材質であればよい。例えばコーディライト、ムライト、アルミナ等をはじめとするセラミックスが好適に採用される。
【００１８】
本発明の複層構造ハニカムフィルタを構成する基材は多孔質であり、その平均気孔径は１０〜１００μｍであることが好ましく、２０〜８０μｍであることがさらに好ましく、３０〜６０μｍであることが特に好ましい。また、多孔質基材の平均気孔径が当該数値範囲内であるとともに、フィルタ層に関しては、その平均気孔径は０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜８μｍであることがさらに好ましく、１〜６μｍであることが特に好ましい。
【００１９】
多孔質基材の平均気孔径を１０μｍ未満とすると、圧力損失が増大してしまい、１００μｍ超とすると、十分な捕集効率を達成することができなくなるために、当該数値範囲内に規定することが好ましいとともに、その表面上に平均気孔径０．１〜１０μｍのフィルタ層を形成するために適した平均気孔径である。
【００２０】
さらに、フィルタ層に関しても同様に多孔質であって、その平均気孔径を０．１μｍ未満とすると、圧力損失が増大してしまい、１０μｍ超とすると、十分な捕集効率を達成することができなくなるために、当該数値範囲内に規定することが好ましく、前述した平均気孔径を有する多孔質基材と組み合わせて複層構造ハニカムフィルタにするために適した数値範囲である。
【００２１】
さらに、ダイオキシン分解触媒層も多孔質であって、その平均気孔径は１〜１００μｍであり、２〜８０μｍであることが好ましく、３〜６０μｍであることが更に好ましい。ダイオキシン分解触媒層の平均気孔径を１μｍ未満とすると圧力損失が増大してしまうために好ましくない。また、排ガス中に含有するダイオキシンを効果的に分解するための触媒効果を発揮するには、触媒自体が十分な表面積を保持していることが必要であり、このため、ダイオキシン分解触媒層の平均気孔径を１００μｍ超とすると、十分な触媒効果が発揮されなくなる。したがって、当該数値範囲は複層構造ハニカムフィルタとしての圧力損失とダイオキシン分解触媒能を両立するために好適な平均気孔径である。
なお、多孔質体の平均気孔径を測定する方法は多数存在するが、本発明でいう平均気孔径は水銀圧入法により測定・算出したものをいう。
【００２２】
また、本発明の複層構造ハニカムフィルタにおいては、それを構成する多孔質基材とフィルタ層が同材質である。同材質とすることによって、高温条件下においても熱膨張差が発生することがない。したがって、本発明に係る複層構造ハニカムフィルタは、例えば、２００〜５００℃、或いはそれ以上の高温条件下においても、層間の熱膨張差に起因するフィルタ層の剥離や脱落等が発生することがないといった優れた特性を有している。
【００２３】
これまでに述べてきた本発明に係る複層構造ハニカムフィルタは、ハニカム構造を有する多孔質基材の各セルに、多孔質基材と同材質であるセラミックス粒子のスラリーを供給し、スラリー中の成分を、多孔質基材の気孔を透過させることにより除去して、セラミックス粒子を多孔質基材の表面に付着させ、次いで焼成することによりフィルタ層を形成して製造される。
【００２４】
なお、フィルタ層を形成するに際して使用するスラリー中のセラミックス粒子の濃度（ｗ／ｗ）は、０．５％以上、２．０％未満であることがスラリーの沈殿性と多孔質基材への粒子の付着性とのバランスという観点より好ましいが、０．８％以上、１．５％未満であることがより好ましい。
【００２５】
また、スラリーの体積は、被コートセル層容積の３倍以上、６倍以下であることが好ましい。３倍未満の場合はセルの上方と下方で膜厚差が生じ、６倍を超える場合は、フィルタ層の厚さと濃度との兼ね合い、及びフィルタ層の形成に必要なスラリーが多量になるため、作業がし難くなるという不都合があるからである。
なお、第２層目以降のフィルタ層の形成は、１層目のフィルタ層を焼成した後、上記と同様の方法にて行う。
【００２６】
次に、本発明に係る複層構造ハニカムフィルタの製造方法を例に挙げ、さらなる詳細を説明する。
多孔質基材に関しては、原材料として、例えばコーディライトを使用し、一般的な押出し成形法により所定のセルピッチを有するハニカム構造体を製造することができる。次いで、図１に示すように、ハニカムの多数の貫通孔２５の端部を上流側Ｂと下流側Ｃとを逆に１マスごとに同材質の原料を用いて封じる。乾燥後、１４００℃にて焼成を行い、多孔質の基材を製造することができる。
【００２７】
フィルタ層に関しては、図６に示す処理装置３０により製造することができる。処理装置３０は、マグネットスターラー３１上にスラリータンク３２を備え、スラリータンク３２内のスラリーをエアＡの圧力により多孔質基材３に供給するものである。
スラリータンク３２は、所定濃度のセラミックス粒子のスラリーを調製するためのもので、マグネットスターラー３１の攪拌作用により、均一濃度のスラリーが調製され、調製されたスラリーは、スラリー注入具３３に取付金具３４を介して接続された多孔質基材３の一端側に供給され、一方のセルの開口部からその内部へ導入される。スラリーの供給量は、スラリータンク３２に設けた液面計３５により監視され、供給量が所定の値に達した時点でスラリーの供給は停止される。その後、多孔質基材３を反転させて、多孔質基材内の濾過水を排出する。
【００２８】
導入されたスラリー中の水分は、各セルの隔壁部を漸次透過して、外部へ流出し、この間にスラリー中の粒子が隔壁部の一側面に漸次付着して、粒子からなる層を形成する。なお、スラリーの調製は、予め有機バインダーを添加し、ポリ容器内でホモミキサーにて攪拌・混合して行う。
【００２９】
このようにしてセラミックス粒子よりなる層を形成した後、これを乾燥し、１３５０℃にて２時間焼成を行えば、フィルタ層を製造することができる。
【００３０】
ダイオキシン分解触媒層に関しては、多孔質基材の一表面上に、焼成することによりフィルタ層を設けた後で、多孔質基材の他表面上に製造する。すなわち、既に述べた適当な種類のダイオキシン分解触媒を、その触媒濃度（ｗ／ｗ）が０．５％以上、２．０％未満となるように、所定の粒度を有する触媒粒子を用いてスラリーを調製し、前述のフィルタ層と同様の直濾過方式によって多孔質基材の他表面上に担持する。乾燥後、４００℃にて２時間焼成を行えば、ダイオキシン分解触媒層を製造することができる。
【００３１】
一方、本発明に係るダイオキシン除去・集塵装置は、上述してきた複層構造ハニカムフィルタの下方に、加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置され、構成されているものである。図２は本発明のダイオキシン除去・集塵装置を示す模式図であり、図３は加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーの模式図である。このように、本発明のダイオキシン除去・集塵装置８には既述の複層構造ハニカムフィルタ１の下方に、加熱装置７が組み込まれてなるダストホッパー６が配置され、ダストホッパー６内にはダスト収納容器１１が配置され、その側面にはダスト取り出し口１４が設置されている。また、ダストホッパー６は高温に加熱・保持されるため、断熱材１２によって周囲から断熱されている。
ダストホッパー６内、特にダスト収納容器１１内には、逆洗により複層構造ハニカムフィルタ１のフィルタ層から落下してきたダストや、逆洗によらずとも重力により自然落下してきたダストが集塵されるように構成されている。なお、ダイオキシン除去集塵装置８には排ガスの導入と排出を行う配管１０が配置されているが、これらの配管１０以外には外部に排ガスが出入する箇所はなく、全体として気密に構成されていることはいうまでもない。
【００３２】
一方、複層構造ハニカムフィルタ１の下流側、すなわちクリーンサイド側には、逆洗用加圧空気導入口９が設けられていることが好ましいが、本発明のダイオキシン除去・集塵装置はこのような導入口９を設けてなることに限定されるものではなく、複層構造ハニカムフィルタ１の逆洗が可能であるシステムが備わっていればよい。
【００３３】
図４に示すように、排ガス源となる焼却炉１６から送られてきた排ガスは、複層構造ハニカムフィルタ１を透過する際に、フィルタ層において微細なダストが捕捉されるとともに、ダイオキシン分解触媒層においてダイオキシンが分解・除去される。ただし、捕捉されたダストにはまだダイオキシンが含有しており、逆洗時に下方に配置されたダストホッパー６内に集塵される。
従来の排ガス処理装置においては、集塵されたダストを装置外部へ取り出した後、焼却処分等に付されていたが、本発明のダイオキシン除去・集塵装置においては、ダストホッパー６に加熱装置７が組み込まれているために、有害なダストを外部に出す必要がなく、ダストに含有するダイオキシンを加熱分解することができるといった利点を有している。また、分解されずに気化した一部のダイオキシンを含有するガスは、再び上方に設置された複層構造ハニカムフィルタ１を透過する際に、ダイオキシン分解触媒層において分解・除去される。
【００３４】
加熱装置７は、ダストホッパー６内のダスト中に含有するダイオキシンを分解及び／又は気化するために十分な温度域まで加熱することができるものであればよく、例えば電熱線を有するヒーター、ガス燃焼装置、誘電加熱等を挙げることができる。
【００３５】
なお、ダストホッパー６の加熱により生じたダイオキシンを含有するガスは高温であるが、既述の通り本発明に係る複層構造ハニカムフィルタ１は耐熱性を有する材質により構成されているために、そのまま透過させることが可能である。
【００３６】
さらに、本発明のダイオキシン除去・集塵方法は、既述の本発明に係るダイオキシン除去・集塵装置内へ排ガスを導入する第一工程と、その排ガスを、複層構造ハニカムフィルタのフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと透過する第二工程と、加圧空気をダイオキシン触媒層側からフィルタ層側へと透過して、複層構造ハニカムフィルタを逆洗する第三工程と、ダストホッパー内を加熱して、ダストホッパー内のダストに含有するダイオキシンを分解及び／又は気化する第四工程と、その工程により気化されたダイオキシンを含有する排ガスを、再び複層構造ハニカムフィルタのフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと透過する第五工程を備えている。図４は、本発明に係るダイオキシン除去・集塵方法を採用した排ガス処理システムを示す模式図であり、焼却炉１６において発生した排ガスを配管１０を通じてダイオキシン除去・集塵装置８へ導入・処理して無害化・除塵した後、別の配管１０を通じて煙突１７から排出する工程を示している。以降、各工程に分け、さらにその詳細について説明する。
【００３７】
第一工程においては、図４に示すように、廃棄物等を焼却炉１６において焼却する際に発生した排ガスをダイオキシン除去・集塵装置８へ導入するが、後述するように、複層構造ハニカムフィルタ１は適当な耐熱性を有しているために冷却装置等を設けて排ガスを冷却する必要はない。なお、ここでいう排ガスは図４に示すような焼却炉から発生するものに限定されるものではなく、処理されるべき微細なダストや有害なダイオキシンが含有しているものをいう。
【００３８】
第二工程においては、ダイオキシン除去・集塵装置８へ導入された排ガスを、同装置内に設置された複層構造ハニカムフィルタ１のフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと透過する。このことにより、まずフィルタ層において微細なダストが捕捉され、次いでダイオキシン分解触媒層においてダイオキシンが分解・除去される。なお、透過するに際しては、排ガスにフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側方向へと適当な圧力をかけてもよい。
【００３９】
さらに、本発明においては、複層構造ハニカムフィルタのフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと排ガスを透過するに際して、当該排ガスの温度を２００〜５００℃とすることが好ましく、２５０〜４８０℃とすることがさらに好ましく、３００〜４５０℃とすることが特に好ましい。２００℃未満では、ダイオキシン分解触媒の効果が十分ではなく、５００℃超でも、ダイオキシン分解触媒の効果が十分に発揮されない場合があるとともに、集塵装置自体の耐熱性も強化する必要性が発生するために、コストの面からも好ましくない。したがって、当該数値の温度は効果的にダイオキシン分解触媒が機能するための最適な設定温度である。
【００４０】
また、バグフィルタが集塵用フィルタとして組み込まれていた従来の排ガス処理システムの場合においては、バグフィルタを構成する高分子材料の耐熱温度が２５０℃未満に制限されていたため、それ以上の温度の排ガスをそのままの温度で処理することは不可能であった。しかし、本発明においては集塵用フィルタである複層構造ハニカムフィルタが、主としてコーディライト、ムライト、アルミナ等をはじめとするセラミックスによって構成されており、前記温度範囲の排ガスを透過するのに十分な耐熱性を有している。
なお、図５に示すようなバグフィルタ等の集塵用フィルタを組み込んでなる従来の排ガス処理システムにおいて必要であった、集塵用フィルタの前に冷却塔２０等の排ガス冷却システム、及び、集塵用フィルタの後にダイオキシン分解触媒塔２１等のダイオキシン分解処理システムを、本発明においては設ける必要性がない。したがって、システムの簡便化とともに、処理装置の単純化・省スペース化等の優れた効果を奏する。
【００４１】
第三工程においては、加圧空気をダイオキシン触媒層側からフィルタ層側へと透過して複層構造ハニカムフィルタ１を逆洗する。このとき、複層構造ハニカムフィルタ１の下方に設置されたダストホッパー６内、特にダスト収納容器１１内に、逆洗によりフィルタ層から落下してきたダストや、また、逆洗によらずとも重力により自然落下してきたダストが集塵されるように構成されている。また、複層構造ハニカムフィルタ１の下流側、すなわちクリーンサイド側には、逆洗用加圧空気導入口９が設けられていることが好ましいが、本発明のダイオキシン除去・集塵装置はこのような導入口９を設けてなることに限定されるものではなく、複層構造ハニカムフィルタ１の逆洗が可能であるシステムが備わっていればよい。
【００４２】
第四工程においては、ダストホッパー内を加熱することにより、その内部に集塵されたダストに含有されているダイオキシンを分解及び／又は気化する。加熱により分解されて無毒化されたダイオキシンは、図３中に示すダスト取り出し口１４からダストとともに取り出して廃棄すればよい。また、加熱により気化したダイオキシンについては、前述の通り、再びダストホッパーの上方に設置された複層構造ハニカムフィルタを透過させて、ダイオキシン分解触媒によって分解・除去後に排出すればよい。
【００４３】
さらに、本発明においては、ダストホッパー内を６００〜８００℃に加熱することが好ましく、６５０〜８００℃に加熱することがさらに好ましく、７００〜８００℃に加熱することが特に好ましい。６００℃未満では、ダイオキシンの再合成によるダイオキシン量の増加が起こり、８００℃超ではダストホッパーを特殊な耐熱材によって構成する必要性が生ずるとともに、エネルギーコストの面から勘案しても好ましくない。したがって、当該数値の温度は効果的にダイオキシンの分解及び／又は気化するために最適な設定温度である。
【００４４】
第五工程においては、分解されずに気化した一部のダイオキシンを含有する排ガスを、再び上方に設置された複層構造ハニカムフィルタ１を透過させ、ダイオキシン分解触媒層において分解・除去する。なお、ダストホッパー６の加熱により生じたダイオキシンを含有するガスは高温であるが、既述の通り本発明に係る複層構造ハニカムフィルタ１は耐熱性を有する材質により構成されているために、そのまま透過させることが可能である。透過された排ガスには、もはや微細なダストやダイオキシン等は含有されてはおらず、例えば煙突１７等の除外設備から外部へと放出すればよい。
以上の各工程により、排ガス中に含有する微細なダストの集塵とダイオキシンの分解除去を効果的に行うことができるとともに、集塵されたダストに関しても安全に無害化・廃棄処分することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の複層構造ハニカムフィルタは所定の複層構造を有しているために、排ガスに含有するダストの集塵とダイオキシンの分解・除去を効果的、且つ、簡便に行うことができる。
また、本発明のダイオキシン除去・集塵装置は、前記複層構造ハニカムフィルタとともに、その下方には加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置されているために、ダストの集塵と当該ダストに含有するダイオキシンの処理を効果的に実施することが可能である。
さらに、本発明のダイオキシン除去・集塵方法によれば、前記複層構造ハニカムフィルタと、それを組み込んでなるダイオキシン除去・集塵装置を構成要素としているために、ダストの集塵とダイオキシンの処理を効率的に実施することが可能であるとともに、排ガス処理システムの簡便化とともに、処理装置の単純化・省スペース化等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る複層構造ハニカムフィルタの一実施態様を説明する図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ部拡大模式図である。
【図２】 本発明のダイオキシン除去・集塵装置を示す模式図である。
【図３】 加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーの模式図である。
【図４】 本発明に係るダイオキシン除去・集塵方法を採用した排ガス処理システムを示す模式図である。
【図５】 従来の排ガス処理システムを示す模式図である。
【図６】 本発明の複層構造ハニカムフィルタの製造方法の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…複層構造ハニカムフィルタ、２…目封じ部、３…多孔質基材、４…フィルタ層、５…ダイオキシン分解触媒層、６…ダストホッパー、７…加熱装置、８…ダイオキシン除去・集塵装置、９…逆洗用加圧空気導入口、１０…配管、１１…ダスト収納容器、１２…断熱材、１３…ダスト、１４…ダスト取り出し口、１５…ボイラー、１６…焼却炉、１７…煙突、１８…バグフィルタ、１９…集塵装置、２０…冷却塔、２１…ダイオキシン分解触媒塔、２５…貫通孔、２６…隔壁部、３０…処理装置、３１…マグネットスターラー、３２…スラリータンク、３３…スラリー注入具、３４…取付金具、３５…液面計。
Claims (6)
- ハニカム構造を有する多孔質基材の隔壁部のダストサイドの表面に、１層又は２層以上の前記多孔質基材と同材質の材料からなるフィルタ層と、クリーンサイドの表面に１層又は２層以上の、平均気孔径が１〜１００μｍのダイオキシン分解触媒層を設けてなることを特徴とする複層構造ハニカムフィルタ。
- 多孔質基材の平均気孔径が１０〜１００μｍであるとともに、フィルタ層の平均気孔径が０．１〜１０μｍである請求項１に記載の複層構造ハニカムフィルタ。
- 請求項１又は２に記載の複層構造ハニカムフィルタの下方に、加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置されていることを特徴とするダイオキシン除去・集塵装置。
- 排ガスを、ハニカム構造を有する多孔質基材の隔壁部の一方の表面に１層又は２層以上のフィルタ層と、他方の表面に１層又は２層以上のダイオキシン分解触媒層を設けてなる複層構造ハニカムフィルタの下方に、加熱装置が組み込まれてなるダストホッパーが設置されているダイオキシン除去・集塵装置内へと導入する第一工程と、
該排ガスを、前記複層構造ハニカムフィルタの該フィルタ層側から該ダイオキシン分解触媒層側へと透過する第二工程と、
加圧空気を該ダイオキシン分解触媒層側から該フィルタ層側へと透過して、前記複層構造ハニカムフィルタを逆洗する第三工程と、
該ダストホッパー内を加熱して、該ダストホッパー内のダストに含有するダイオキシンを分解及び／又は気化する第四工程と、
前記工程により気化されたダイオキシンを含有する排ガスを、前記複層構造ハニカムフィルタの該フィルタ層側から該ダイオキシン分解触媒層側へと透過する第五工程
とを備えることを特徴とするダイオキシン除去・集塵方法。 - ダストホッパー内を６００〜８００℃に加熱する請求項４に記載のダイオキシン除去・集塵方法。
- 複層構造ハニカムフィルタのフィルタ層側からダイオキシン分解触媒層側へと透過する排ガスの温度が２００〜５００℃である請求項４又は５に記載のダイオキシン除去・集塵方法。
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