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発明の名称 火葬炉排ガス処理装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−304511(P2001−304511A)
公開日 平成13年10月31日(2001.10.31)
出願番号 特願2000−114324(P2000−114324)
出願日 平成12年4月14日(2000.4.14)
代理人 【識別番号】100073461
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 武彦
【テーマコード(参考)】
3K070
【Fターム(参考)】
3K070 DA05 DA25 DA32 
発明者 萩 光晴 / 杉島 昇 / 小林 基伸
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】燃焼炉の後流側に集塵機を備えた火葬炉排ガス処理装置において、前記集塵機は、少なくとも1つの集塵用フィルター板によって、内部が複数の空間に仕切られており、前記仕切られた空間の少なくとも1つの中にダイオキシン類分解触媒層が設置されてなることを特徴とする、火葬炉排ガス処理装置。
【請求項2】前記集塵機の有する集塵用フィルター板が耐熱性スクリーン板であり、前記耐熱性スクリーン板が排ガス流通方向に垂直に板面を向けた状態に配置してなる、請求項1に記載の火葬炉排ガス処理装置。
【請求項3】前記耐熱性スクリーン板で仕切られた空間の中の最上流側および/または最下流側の部分にダイオキシン類分解触媒層が設置されてなる、請求項2に記載の火葬炉排ガス処理装置。
【請求項4】前記触媒層の形状が、ハニカム状の触媒断面を有する、請求項1から3までのいずれかに記載の火葬炉排ガス処理装置。
【請求項5】前記触媒層が、チタン酸化物に加えて、バナジウム、タングステン、モリブデンからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物を含む触媒からなる、請求項1から4までのいずれかに記載の火葬炉排ガス処理装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、火葬炉排ガス処理装置に関する。さらに詳しくは、ダイオキシン類を効率よく分解除去できる火葬炉排ガス処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】火葬炉すなわち火葬場の焼却炉から排出されるガスは、大量のNOx を含有するほか、特有の臭気成分をも含む。そこで、これらNOx や臭気成分の効率的な分解除去を目指し、火葬炉排ガス処理における装置や方法の改良が種々行われてきている。例えば、火葬炉排ガス中のNOx を除去する脱硝技術として、無触媒下でNOx をアンモニアで還元処理して水と窒素に転化する方法(特公昭50−23664号公報)や、火葬炉排ガス中の臭気成分を除去する技術として、主燃焼室の後流側に再燃焼室を設けて、臭気成分を熱酸化する方法(特開昭53−59270号公報)が挙げられる。
【0003】一方、火葬炉排ガス中には前記NOx 等の有害物質以外に、人体にとって有害な有機塩素化合物、特にダイオキシン類(ポリ塩素化ジベンゾダイオキシンやポリ塩素化ジベンゾフラン等)が含まれることが調査され報告されている。そして、近年、火葬焼却処理施設は生活地域に隣接して建設されることが多くなってきており、火葬炉排ガス中のダイオキシン類を分解除去する技術が社会的にも早急に求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状の火葬炉の排ガス処理においては排ガス中のダイオキシン類の除去に関しては実効的な考慮がなされていない。例えば、一般の焼却炉排ガス中のダイオキシン類除去方法である活性炭吸着法では、低温度域ではダイオキシン類が吸着されるが、高温度域では吸着されたダイオキシン類がそのまま放出されることとなり、高温度域に達する火葬炉排ガス中のダイオキシン類を活性炭吸着法で処理するには問題がある。また、ダイオキシン類を分解除去できる触媒を用いる場合においては、新規にダイオキシン類分解除去触媒を用いた反応塔を設置することは、既設炉の設備における空きスペースの問題上、困難である。さらに、新たな設置スペースを確保しようとすると、広大な設置面積を必要とし、建設コストの増大につながる。
【0005】以上の事情に鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、新たに触媒反応塔を設置することなく、既存の設備を利用して、ダイオキシン類の効率的な分解除去が可能な火葬炉排ガス処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を解決するべく、鋭意検討を行った。その結果、特定の集塵機の内部構造に着目し、その内部構造の一部を改良すると、ダイオキシン類分解除去用触媒の設置スペースが容易に得られ、しかも、集塵機としての除塵能力を損なうことなくダイオキシン類が効率的に分解除去できることに想到した。より具体的には、少なくとも1つの集塵用フィルター板によって内部が複数の空間に仕切られている集塵機に着目し、当該集塵用フィルター板を必要に応じ移動させる等により触媒設置スペースが容易に得られ、しかも、集塵用フィルター板と触媒は、共に排ガスを流通させる点でその使用形態が一致していることから、集塵機としての除塵能力を損なうことなくダイオキシン類が効率的に分解除去できることを見いだした。
【0007】本発明は以上のようにして完成された。すなわち、本発明に係る火葬炉排ガス処理装置は、燃焼炉の後流側に集塵機を備えた火葬炉排ガス処理装置において、前記集塵機は、少なくとも1つの集塵用フィルター板によって、内部が複数の空間に仕切られており、前記仕切られた空間の少なくとも1つの中にダイオキシン類分解触媒層が設置されてなることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に係る火葬炉排ガス処理装置は、従来からの既存の装置である、燃焼炉の後流側に集塵機を備えた装置において、特定の集塵機の内部構造にダイオキシン類分解除去に関する技術的特徴を付与したものである。なお、上記ダイオキシン類とは、ポリ塩素化ジベンゾ−パラ−ダイオキシン(いわゆるダイオキシン)の他、ポリ塩素化ジベンゾフラン等の毒性有機塩素化合物を含む意である。前記燃焼炉は単独でもよいし、主燃焼炉と再燃焼炉からなるものでもよい。本発明の効果を十分に発揮させる点で、主燃焼炉と再燃焼炉からなる形態が好ましい。この燃焼炉における最適温度域は通常好ましくは800℃以上であるが、特に限定されず、処理条件や環境によって最適温度域は変動し得る。
【0009】本発明における前記特定の集塵機とは、少なくとも1つの集塵用フィルター板によって、内部が複数の空間に仕切られている集塵機をいう。すなわち、集塵の手段として集塵用フィルター板によるフィルター効果を利用する集塵機である。ここでいう集塵用フィルター板とは、粉塵等をそのフィルター効果により補集することができるフィルター板をいい、アルミ製やステンレス製など材料は問わないが、板状であることが必要である。本発明における集塵機の設置位置は、既存設備での燃焼炉(主燃焼炉と再燃焼炉からなるものでもよい)の後流側近くであるため、例えば、燃焼炉と集塵機の間で一旦空気冷却を行っても、なお集塵機には高温の排ガスが導入されることになる。このため、耐熱性の低い、例えば、布状フィルターを用いるバッグフィルター等は好ましくない。
【0010】前記集塵用フィルター板の好ましい形態としては、耐熱性スクリーン板が挙げられ、例えば、アルミ製やステンレス製の耐熱性スクリーン板が具体的なものである。耐熱性の目安としては、200℃以上の耐熱性を有するものが好ましく、より好ましくは300℃以上、さらに好ましくは400℃以上、特に好ましくは500℃以上である。そして、この耐熱性スクリーン板が、集塵機内において、排ガス流通方向に垂直に板面を向けた状態に配置していることがより好ましい形態である。本発明に係る火葬炉排ガス処理装置は、上述の燃焼炉およびその後流側に位置する集塵機を備えた従来からの既存の装置をベースに、集塵機に技術的特徴を与えたものであるが、かかる従来からの既存の装置の一般的かつ好ましい形態を図1に示す。
【0011】図1は、本発明に係る火葬炉排ガス処理装置のベースとなる装置の典型例であり、燃焼炉として主燃焼炉1と再燃焼炉2を備え、その後流側に排ガス温度を下げるための冷却空気導入部3が位置し、さらにその後流側に集塵機4が配置され、最後にブロワー5を経由して、排ガスが煙突8から排出される形態を示している。また、集塵機4内には、前述のように、少なくとも1つの集塵用フィルター板(図1においては6)によって、内部が複数の空間(図1においては2か所)に仕切られている様子を例示している。本発明に係る火葬炉排ガス処理装置に適用することができる集塵機のさらに詳細な具体例としては、図2に示すような高温用集塵装置が挙げられ、特に、パイロ・スクリーン集塵装置(パイロ・スクリーンは登録商標、発売元:(株)モトズ・エンタープライズ)がこれに該当する。このような高温用集塵装置を用いれば、本発明の効果を十分に発揮することができるので好ましい。特に、ダイオキシン類分解触媒層の設置が容易であり、また、火葬炉という高温の排ガスを用いる用途にも好適である点で好ましい。ただし、この具体例は好ましい集塵機の一例に過ぎず、本発明で用いることができる集塵機がこれに限定されるわけではない。
【0012】次に、本発明の技術的特徴の中心である、ダイオキシン類分解触媒層の設置について説明する。本発明にかかる火葬炉排ガス処理装置は、少なくとも1つの集塵用フィルター板によって内部が複数の空間に仕切られた集塵機における前記仕切られた空間の少なくとも1つの中に、ダイオキシン類分解触媒層が設置されることを特徴とする。すなわち、もともと少なくとも1つの集塵用フィルター板によって内部が複数の空間に仕切られた集塵機を用い、かかる集塵用フィルター板の少なくとも一部を移動させたり、取り外したりした後、あるいは、そのままの状態で、集塵用フィルター板によって仕切られた空間の少なくとも1つの中にダイオキシン類分解触媒層が設置される。図3は、図1の集塵機における集塵用フィルター板6を移動させて得られた広い空間にダイオキシン類分解触媒層7を設置した様子を表したものである。
【0013】さらに、ダイオキシン類分解触媒層が設置される詳細な具体例として、先に述べた図2に示す高温用集塵装置に設置される場合の設置後の様子を図4に示す。ただし、この具体例は好ましい設置態様の一例に過ぎず、本発明におけるダイオキシン類分解触媒層の設置態様がこれに限定されるわけではない。本発明におけるダイオキシン類分解触媒層の設置場所は、前述のように、少なくとも1つの集塵用フィルター板によって内部が複数の空間に仕切られた集塵機における前記仕切られた空間の少なくとも1つの中であるが、好ましくは、前記仕切られた空間の中の最上流側および/または最下流側の部分である。そして、より好ましくは、前記集塵機の有する集塵用フィルター板が耐熱性スクリーン板であり、前記耐熱性スクリーン板が排ガス流通方向に垂直に板面を向けた状態に配置してなる形態をとる場合であって、前記耐熱性スクリーン板で仕切られた空間の中の最上流側および/または最下流側の部分である。これらの好ましい部分に設置すれば、触媒層の交換等、メンテナンスが容易であるという利点がある。また、設置自体も簡易に行うことができる。
【0014】次に、本発明に係る火葬炉排ガス処理装置に用いることができるダイオキシン類分解触媒層について説明する。本発明において使用できるダイオキシン類分解触媒層の形状としては、ハニカム状が一般的であるが、ほかに、円柱状、円筒状、板状、リボン状、波板状、パイプ状等が適宜選ばれるが、集塵機内に設置して排ガスを流通させるという本発明の特色上、特に、ハニカム状等の触媒断面形状が触媒入口から出口まで同じ形状で形成されており、ダストが触媒中をす通りする形状である、いわゆるダストフリータイプの形状を有する触媒層が好ましく、中でも、その形状が、ハニカム状の触媒断面を有することが好ましい。この好ましい形状であれば、圧力損失の増大や性能の低下も招かず円滑な操業が可能となる。
【0015】上記のダイオキシン類分解触媒層としてハニカム状の触媒断面を有するものを用いる場合は、目開きが1mmより小さくなると当該触媒層での圧力損失が高くなりやすく、また、塵埃による目詰まりも問題となりやすく、一方、6mmよりも大きくなると有害成分の除去効率が低下するおそれがあるので、目開きは1〜6mmの範囲にあることが好ましい。また、ハニカムの開口率が低い場合には触媒強度が低下するので、開口率は60〜85%の範囲にあることが好ましい。さらに、ダイオキシン類分解触媒層としてハニカム状の触媒断面を有するものを用いる場合、かかる触媒の単位面積あたりの幾何学的表面積が低いと必要触媒量が増え、触媒のコンパクト化が達成されず、また、ダイオキシン類の除去効率も低下するので、幾何学的表面積は700m2 /m3 以上であることが好ましい。また、ハニカムの嵩密度は高すぎると触媒重量が増加し、本発明において集塵機内に設置する際のバランスが不安定になり、一方、嵩密度が低すぎると触媒強度が弱くなるので、嵩密度は0.8t/m3 以下であることが好ましく、0.3〜0.6t/m3 であることがより好ましい。
【0016】さらに、本発明で用いることのできるダイオキシン類分解触媒層は、BET表面積が30m2 以上のものが、高活性かつ耐久性も高いので好ましい。また、水銀圧入法による細孔容積が小さすぎるとダイオキシン類分解除去のための触媒活性および耐久性が低くなり、大きすぎると触媒の強度が低下するので、細孔容積は0.3〜0.55cc/gであることが好ましい。本発明において使用できるダイオキシン類分解触媒層は、ダイオキシン類の分解性能を有する触媒であれば特に限定されないが、好ましくは、チタン酸化物に加えて、バナジウム、タングステン、モリブデンからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物を含む触媒からなる触媒層である。火葬炉排ガスは一般に触媒毒を多く含むため、触媒の耐久性等の点で、この触媒形態が好ましい。
【0017】前記触媒層を構成する触媒の組成割合は、チタン酸化物が70〜99.5重量%、バナジウム、タングステン、モリブデンからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物が0.5〜30重量%であることが好ましい。また、排ガス量に対する触媒量、すなわち、排ガス空間速度(SV)は、目的とする除去効率に応じて選択され、SVが低いほど高効率でダイオキシン類を除去できる。例えば、一般に、SVが1000〜2000h-1においてダイオキシン類除去率が90〜99%可能となるが、既存の火葬炉の排ガス処理装置を利用する場合には、集塵機の大きさに限界があり、本発明においては好ましくはSVが10000以上が好ましく、さらに好ましくは15000h-1以上である。また、触媒除去効率としては、高いほど好ましいことはもちろんではあるが、本発明のような火葬炉排ガス用途で、しかも、既存の火葬炉排ガス処理装置を利用する場合には、装置コストと除去効果とのバランスにより、90%〜99%程度の高除去効率は必ずしも必要ではなく、例えば、50%程度であってもよい。また、非常に安価にダイオキシン除去効果を既存の火葬炉排ガス処理装置に付与できる点では、それ以下の除去効率であっても十分な意味がある。
【0018】本発明において触媒層に流通させる火葬炉排ガスの温度は、150〜550℃の範囲にあることが好ましく、より好ましくは200〜400℃の範囲である。触媒層に流通させる火葬炉排ガスの温度が150℃よりも低い場合は、触媒活性が低くなり、十分なダイオキシン類分解除去効果が得られない場合があり、また、排ガス中に含まれるSOxによる被毒により触媒寿命も短くなる問題が起こりうる。また、550℃よりも高い場合は、熱により触媒寿命が短くなる問題が起こりうる。本発明において触媒層に流通させる火葬炉排ガスの流速は、0.5〜4m/s(normal)の範囲にあることが好ましく、より好ましくは1〜3m/s(normal)の範囲である。触媒層に流通させる火葬炉排ガスの流速が0.5m/s(normal)よりも低い場合は、層流状態となるため、排ガス中に含まれるダイオキシン類が触媒の孔を通過する際に触媒との接触機会が少なくなり(いわゆる素通り状態)、活性が低下し、十分なダイオキシン類分解除去効果が得られないという問題があり、4m/s(normal)よりも高い場合は、触媒の圧力損失が高くなりすぎる場合があるという問題がある。
【0019】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)本実施例のプロセスは、図3で例示したように、主燃焼炉1、再燃焼炉2、冷却空気導入部3、集塵機4、ブロワー5、集塵用フィルター板6、ダイオキシン類分解触媒層7、煙突8で構成されている。本実施例では、集塵機として箱型の高温用集塵装置を用いた。詳しくは、装置の側面方向から見て中央部に1枚のステンレス製のスクリーン板を取り付けた構造(当該スクリーンの前後に2箇所の空間部)を有する高温用集塵装置において、中央部に取り付けたスクリーン板を箱型の側面方向から見て長手方向に4等分したときの上流から4分の1の位置に移動させ、移動の結果、スクリーン板の後流側の広くなった空間部に、新たにダイオキシン類分解除去触媒を設置した。
【0020】高温集塵装置内に設置したダイオキシン類分解除去触媒は、目開きが3.2mm、開口率が72%、幾何学的表面積が910m2 /m3 、嵩密度0.45t/m3 のハニカム形状で、TiO2 −SiO2 2元系複合酸化物88重量%、W酸化物5重量%、V酸化物7重量%の組成を有する触媒を用いた。触媒使用条件は、SVは約16500h-1、触媒入口部排ガス温度は150〜400℃の範囲になるように、集塵機上流部の空気冷却装置でコントロールし、以下の組成の排ガスを触媒中に流通させた。
流通させた排ガス組成: ダイオキシン類濃度 0.2ng−TEQ/m3 (normal)
(O2 =12%、VD)
酸素濃度 14〜19% H2 O濃度 10〜15% SOx濃度 約30ppm HCl濃度 約30ppm ダスト濃度 約50mg/m3 (normal)
結果を表1に示した。
【0021】触媒入口部のダイオキシン類濃度は、0.2ng−TEQ/m3 (normal)(O2 =12%、dry換算値)であり、触媒出口部のダイオキシン類濃度は、0.09ng−TEQ/m3 (normal)(O2 =12%、dry換算値)であった。
【0022】
【表1】

【0023】
【発明の効果】本発明によれば、新たに触媒反応塔を設置することなく、既存の設備を利用して、ダイオキシン類の効率的な分解除去が可能な火葬炉排ガス処理装置を提供できる。




 

 


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