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JP2003251146A - 高温プラズマを用いたダイオキシンと粉塵除去方法及びその装置 - Google Patents

高温プラズマを用いたダイオキシンと粉塵除去方法及びその装置

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Publication number
JP2003251146A
JP2003251146A JP2002302237A JP2002302237A JP2003251146A JP 2003251146 A JP2003251146 A JP 2003251146A JP 2002302237 A JP2002302237 A JP 2002302237A JP 2002302237 A JP2002302237 A JP 2002302237A JP 2003251146 A JP2003251146 A JP 2003251146A
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JP
Japan
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cooling
high temperature
exhaust gas
temperature plasma
dioxin
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002302237A
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English (en)
Inventor
Sin Do Kim
信 道 金
Jong Ho Kim
鍾 浩 金
Ae Kwon Yoo
愛 權 劉
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TBI CO Ltd
Original Assignee
TBI CO Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガスから各種汚染物質を除去することがで
きる高温プラズマを用いたダイオキシンと粉塵除去方法
及びその装置を提供する。 【解決手段】 廃棄物等焼却施設において、前記焼却施
設の焼却炉で生成され、ダイオキシン、煤、粉塵及び不
完全燃焼物質が含まれた排ガスを高温プラズマを用いて
熱化学的に破壊させる分解段階と、前記分解段階から発
生した高温の排ガスを急速冷却させると同時に、排ガス
に含まれている汚染物質を洗浄する冷却及び洗浄段階
と、前記冷却及び洗浄段階で冷却された排ガスに含まれ
ている水分を取る水分除去段階と、前記冷却及び洗浄段
階に使用された冷却水と前記水分除去段階で凝縮された
冷却廃水を排出させる冷却廃水排水段階とを備えて構成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はダイオキシン除去装
置に関し、さらに詳しくは廃棄物焼却施設から発生され
る排ガスを高温プラズマを用いて完全燃焼させた後、冷
却及び洗浄水を噴霧して排ガスを迅速に冷却させること
により、後工程でダイオキシンが再合成されたり硝酸化
物が生成されることを防止し、排ガスに含まれた各種環
境物質を洗浄できる高温プラズマを用いたダイオキシン
と粉塵除去装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】急速な産業化と都市化に伴って産業廃棄
物と都市生活ごみの発生量が増加しつつある。これによ
り、廃棄物を一層親環境的に処理するための多様な技術
が開発されており、そのうち焼却はごみ埋立量を大幅に
減らし、かつエネルギーを回収することができるという
点において望ましいごみ処理方法として認められてい
る。しかし、廃棄物を焼却する際、発生する排ガスには
ダイオキシン、硝酸化物、硫酸化物及び粉塵など各種の
汚染物質が含まれており、特に発癌誘発物質であり環境
ホルモンであるダイオキシンの生成は廃棄物焼却施設の
設置と運営において多大な障害となっているのが現状で
ある。
【０００３】一般に、ダイオキシン（Ｄｉｏｘｉｎ）は
ＰＣＤＤｓ（ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｄｉｂ
ｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｉｎｓ）とＰＣＤＦｓ（ｐｏｌ
ｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｄｉｂｅｎｚｏｆｕｒａｎ
ｓ）のような有機化合物を指すもので、分子構造が極め
て安定的なので自然状態で分解し難く、一旦、体内に流
入されれば排泄できず蓄積され癌誘発の原因になった
り、ホルモン調節機能障害、生殖系及び免疫系に損傷を
与える極めて有害な物質である。
【０００４】このようなダイオキシンは色々の経路を通
して生成されるが、都市生活ごみを焼却する焼却施設で
は、主に廃棄物に含まれていたりあるいは不完全燃焼過
程で発生する塩化フェノール類、塩化ベンゼン類、ポリ
塩化ビフェニール（ＰＶＣ）など塩素系前駆物質が焼却
炉で反応してダイオキシンを生成したり、有機物質と塩
素を適切に提供できる塩化物から置換反応により生成さ
れることと知られている。しかし、廃棄物焼却炉の燃焼
温度が９００℃を越える場合は、ダイオキシンが焼却炉
の高温により破壊されるため、実質的に高温に運転され
る焼却炉の出口で観察されるダイオキシンの量は割合多
くない方である。
【０００５】一方、廃棄物焼却炉から完全に酸化できな
かった炭化水素化合物が燃焼ガスと共に焼却炉から排出
された後、２５０〜３５０℃の温度で燃焼ガス中に含有
された飛散灰（ｆｌｙ ａｓｈ）表面で塩素供与体と反
応して生成するダイオキシンの量が相対的に多いことが
判明した。すなわち、焼却炉内に存するダイオキシンは
燃焼過程において破壊されるため、焼却施設の煙突でも
ダイオキシンが検出されてはいけないが、実質的に相当
量のダイオキシンが検出されるという事実からダイオキ
シンは燃焼ガスが焼却炉を離れた後に事実上合成される
ことが分かる。また、このような点は燃焼ガスが２５０
〜３５０℃で運転されるエコノマイザー（ｅｃｏｎｏｍ
ｉｚｅｒ）や電気集塵機を経ながらダイオキシンが大量
に生成されるという事実から既に確認されている。
【０００６】このように、ダイオキシンが温度範囲２５
０〜３００℃で活発に生成されることは、この温度範囲
で銅などの触媒作用により塩化物から塩素が活発に生成
されるからである。従って、廃棄物焼却施設から発生さ
れるダイオキシンの量を減らすためには、第１に焼却炉
の運転を完全燃焼の方に誘導して有機物の破壊を最大化
してダイオキシンの各種前駆物質生成を最小化すべきで
あり、第２には後工程でダイオキシンが生成されうる温
度区間を避けたり、その温度区間で運転すべき時は滞留
時間を最小化すべきである。
【０００７】一方、今まで廃棄物焼却施設に主に使用さ
れて来ているダイオキシン除去装置は、ＳＤＡ（Ｓｐｒ
ａｙ Ｄｒｙｅｒ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）、ＳＣＲ、
ＳＮＣＲなどと集塵装置を組み合わせる方式と活性炭を
用いる吸着方法が使用されている。（例えば、特許文献
１参照。）
【０００８】特に排ガス内の酸性ガスと重金属成分を除
去できるＳＤＡ（Ｓｐｒａｙ Ｄｒｙｅｒ Ａｂｓｏｒ
ｐｔｉｏｎ）に集塵装置を付加設置する方式がダイオキ
シンの除去にも優れていることが知られており、焼却炉
からＮＯｘを制御するための手段としてアンモニアを注
入する技術であるＳＮＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｎｏ
ｎ−Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）に集塵
装置を組み合わせる方式もダイオキシンの生成を抑える
効果があることが知られている。また、ＳＣＲ（Ｓｅｌ
ｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｒｅａｃｔｏｒ）に
集塵装置を組み合わせる場合は、適正温度範囲で運転さ
れる時９０％以上のダイオキシン除去効果がある。しか
し、このような方法は全て集塵装置を組み合わせたもの
なので、捕集された汚染物を産業廃棄物として処理すべ
きであり、触媒を利用する場合、触媒活動度（ｃａｔａ
ｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ）が重金属により急激に
落ちる恐れがあるので、重金属と極めて微細な粒子まで
も除去させうる後処理設備の次に設置すべきであるなど
設置費用と運転費用が高くつくという問題点があった。
【０００９】そして、活性炭、コークスまたは小石灰を
混合した物質を使用してダイオキシンを吸着する方式と
しては殆んど二種が使用されているが、そのうち一つは
固相の活性炭吸着層にガスを通過させダイオキシンを吸
着させるものであり、もう一つはバッグフィルタのフィ
ルタ層を通過させ吸着する方法でバッグフィルタの前に
小石灰と活性炭粉末をガスに噴射させダイオキシンを吸
収させた後バッグフィルタに捕集するようにしたもので
ある。
【００１０】
【特許文献１】特開平０５−２２０３３８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような活
性炭を用いた吸着法は、投入される活性炭によって集塵
装置に過負荷がかかり、ろ過バッグの交替周期の短縮、
低減装置の性能改善の限界及び改善装置の増設による空
間不足など諸般の問題が発生している。
【００１２】そこで、本発明は従来のダイオキシンと粉
塵除去方法及びその装置における問題点に鑑みてなされ
たものであって、本発明は、廃棄物焼却施設におけるダ
イオキシン形成過程と廃棄物焼却炉の実際的な運営実態
を考慮して、廃棄物焼却炉から排出される排ガスを高温
プラズマを用いて完全燃焼させた後、排ガスに含まれて
いるダイオキシン前駆物質が再合成されたり硝酸化物な
どの酸性物質が生成されることを防止できるように迅速
に冷却すると同時に洗浄することにより、排ガスから各
種汚染物質を除去することができる高温プラズマを用い
たダイオキシンと粉塵除去方法及びその装置を提供する
ことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明による高温プラズマを用いたダイオキ
シン及び粉塵除去方法は、廃棄物等焼却施設において、
前記焼却施設の焼却炉で生成され、ダイオキシン、煤、
粉塵及び不完全燃焼物質が含まれた排ガスを高温プラズ
マを用いて熱化学的に破壊させる分解段階と、前記分解
段階から発生した高温の排ガスを急速冷却させると同時
に、排ガスに含まれている汚染物質を洗浄する冷却及び
洗浄段階と、前記冷却及び洗浄段階で冷却された排ガス
に含まれている水分を取る水分除去段階と、前記冷却及
び洗浄段階に使用された冷却水と前記水分除去段階で凝
縮された冷却廃水を排出させる冷却廃水排水段階とを備
えて構成されることを特徴とする。
【００１４】前記分解段階は、高温プラズマを用いて９
００℃以上に維持されることを特徴とする。前記冷却及
び洗浄段階は、噴霧された冷却水を用いて２００℃以下
に迅速に下げることを特徴とする。
【００１５】また、上記目的を達成するためになされた
本発明による高温プラズマを用いたダイオキシン及び粉
塵除去装置は、廃棄物等焼却施設において、前記焼却施
設の焼却炉から発生したダイオキシンとダイオキシン前
駆物質、飛散灰及び不完全燃焼物質の含まれた排ガスが
流入される反応室と、該反応室内に流入された排ガスを
高温プラズマを用いて完全燃焼させるために前記反応室
の一側に設けられる高温プラズマトーチと、前記反応室
から排出された排ガスを迅速に冷却させてダイオキシン
が再合成されたり、窒素酸化物が形成されることを防止
すると同時に、排ガス中に含まれた硫化水素、硫酸化物
及び粉塵を洗浄できるように多数の冷却水ノズルが形成
された冷却及び洗浄室と、前記冷却及び洗浄室から排出
された排ガスに含まれている水分を取るためのデミスタ
ーと、前記冷却及び洗浄室と前記デミスターから発生し
た冷却廃水を排出させるための冷却廃水排水手段とを備
えて構成されることを特徴とする。
【００１６】前記高温プラズマトーチは、直流アーク放
電や高周波誘導結合放電を用いて窒素ガス（Ｎ２）を電
離させ９００℃以上の高温プラズマ炎を作ることを特徴
とする。前記高温プラズマトーチは、中空管よりなるト
ーチ本体と、該トーチ本体の内部に設けられた陰極棒
と、前記トーチ本体の内部に窒素ガスを注入できるよう
形成された窒素ガス注入口と、前記本体の中空管の内部
で循環される冷却水及び前記トーチ本体と陰極棒に電源
を供給するための電源供給手段とを備えて構成されるこ
とを特徴とする。
【００１７】また、上記目的を達成するためになされた
本発明による高温プラズマを用いたダイオキシン及び粉
塵除去装置は、廃棄物等焼却施設において、前記焼却施
設の焼却炉から発生したダイオキシンとダイオキシン前
駆物質、飛散灰及び不完全燃焼物質が含まれた排ガスが
流入することができるように廃棄物等焼却施設のダクト
にイン−ライン（Ｉｎ−ｌｉｎｅ）で設けられ、流入し
た排ガスを完全燃焼させることができるように多数の高
温プラズマトーチが設けられた反応室と、前記反応室と
隣接設置され、前記反応室から排出された排ガスを迅速
に冷却させると同時に、排ガスに含まれた汚染物質を洗
浄するための多数の冷却水ノズルが形成された冷却及び
洗浄室と、前記冷却及び洗浄室から排出された排ガスに
含まれている水分を取るためのデミスターと、前記冷却
及び洗浄室と前記デミスターから発生した冷却廃水を排
出させるための冷却廃水排水手段とを備えて構成される
ことを特徴とする。
【００１８】前記反応室は、少なくとも９００℃以上に
維持することを特徴とする。前記反応室に設けられる多
数のプラズマトーチを交叉設置して反応室内部の温度が
均等になるようにし、さらに前記多数のプラズマトーチ
を傾斜設置することにより流入した排ガスを撹拌させる
ことを特徴とする。前記反応室は、高温に耐えられる耐
熱材料より作られ、その外部には反応室の内壁を保護す
るための冷却装置が設けられることを特徴とする。前記
冷却及び洗浄室に設けられた多数の冷却水ノズルからの
冷却水の微細噴射によって、排ガスを２００℃以下に迅
速に下げることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る高温プラズマ
を用いたダイオキシンと粉塵除去方法及びその装置の実
施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００２０】図１は本発明に係る高温プラズマを用いた
ダイオキシン及び粉塵除去方法を示す概略的な工程図で
ある。図１に示すように、本発明はダイオキシン、粉塵
及び不完全燃焼物質が含まれた排ガスを高温プラズマを
用いて熱化学的に破壊させる分解段階１００と、該分解
段階１００で発生された高温の排ガスを急速冷却させる
と同時に排ガスに含まれている汚染物を洗浄する冷却及
び洗浄段階２００と、該冷却及び洗浄段階２００で冷却
された排ガスに含まれている水分を取る水分除去段階３
００、冷却及び洗浄段階２００に使用された冷却水と水
分除去段階３００で発生した冷却廃水を排出させる冷却
廃水排水段階４００とを備えて構成される。
【００２１】本発明に係る分解段階１００は、廃棄物焼
却施設の焼却炉から発生したダイオキシン及びダイオキ
シン前駆物質、飛散灰（ｆｌｙ ａｓｈ）及び不完全燃
焼物質が含まれた排ガスを所定サイズの反応室に流入さ
せると同時に、反応室に設けられた少なくとも一つ以上
の高温プラズマトーチから放射される高温プラズマを用
いてダイオキシン及びダイオキシン前駆物質と飛散灰、
それから不完全燃焼物質を完全燃焼させ分解する。すな
わち、ダイオキシンは８００℃以上で分解し始めて１２
００℃になれば完全分解され、飛散灰は高温で再燃焼さ
れ吸着されているダイオキシン前駆物質が分解されるだ
けではなく、飛散灰の構造が破壊され吸着力を喪失する
ようになる。従って、高温プラズマは９００℃以上の高
温を維持し、さらに望ましくは１５００℃以上に維持さ
れることが良い。
【００２２】このように本発明に係るダイオキシン及び
粉塵除去方法の第１段階は、排ガスを高温に再燃焼させ
不完全燃焼によりやむをえず生成されるダイオキシン及
びダイオキシン前駆物質と後処理工程におけるダイオキ
シン再合成に関わる飛散灰を除去することにより有害物
質が除去された排ガスを作る工程である。
【００２３】分解段階１００の反応室から排出された高
温の排ガスは、冷却及び洗浄段階２００に流入される。
すなわち分解段階１００から排出される排ガスは１００
０℃以上の高温であるが、このような高温状態が一定時
間以上持続する場合、ＮＯが酸素と反応して窒素酸化物
（ＮＯｘ）を作るので、排ガスを反応温度以下に冷却さ
せるべきである。また、分解段階１００で分解されたダ
イオキシンまたはダイオキシン前駆物質であっても適当
な温度範囲、例えば２５０〜３００℃で一定時間以上滞
留すれば再合成されダイオキシンを生成する。従って、
排ガスの温度を２００℃以下に下げることが必要であ
る。そして、分解段階１００の高温から２００℃以下に
冷却される際、窒素酸化物とダイオキシンが生成される
温度範囲を通過するので、できる限り反応温度における
滞留時間を短縮させるために急速に冷却させることが肝
要である。
【００２４】このように、本発明に係るダイオキシン及
び粉塵除去方法の第２段階は高温の排ガスを２００℃以
下、さらに望ましくは７０℃以下まで急速冷却させる。
冷却及び洗浄段階２００は所定サイズの冷却及び洗浄室
に多数の冷却水ノズルを設けて冷却するものなので、冷
却水の潜熱を用いて迅速に冷却させるだけではなく、排
ガスに含まれている硫酸化物（ＳＯｘ）、塩化水素ガス
（ＨＣｌ）など酸性汚染物と粉塵を洗浄する効果があ
る。
【００２５】そして、冷却及び洗浄段階２００では高温
の排ガスを迅速に冷却させるために高温の排ガスに冷却
水を直接に噴霧するので多量の水分が発生する。従っ
て、冷却及び洗浄段階２００の下流には水分を取るため
の水分除去段階３００が備えられ、水分除去段階３００
と冷却及び洗浄段階２００と水分除去段階３００で発生
した冷却廃水は別の排水段階４００を経て外部に排出さ
れ、望ましくは廃水処理装置に移送され浄化処理され、
放出されたり、冷却水としてリサイクルされる。
【００２６】前述したように、本発明に係る高温プラズ
マを用いたダイオキシン及び粉塵除去工程は、従来の活
性炭吸着方法やＳＤＡまたはＳＮＣＲに集塵装置を組み
合わせた場合より処理工程が単純であり、冷却廃水を処
理すること以外は別の後処理の必要が無くメンテナンス
が容易である。また。従来の低温プラズマを用いた排ガ
ス除去装置は大規模かつ複雑であり、別の後処理工程が
必ず必要であったが、本発明では小さく比較的に単純な
構造を有することができる。
【００２７】次いで、図２は、本発明に係る高温プラズ
マを用いたダイオキシン及び粉塵除去装置に使用される
高温プラズマトーチの一実施例を示す概略的な断面図で
ある。このような高温プラズマトーチ２０は、直流アー
ク放電や高周波誘導結合放電を用いてＡｒ、Ｈｅのよう
な不活性気体やＮ２、Ｈ２、空気またはＯ２、水蒸気、
炭化水素気体などの使用気体に強い電場を発生させ、加
速された電子の連続した衝突により電荷粒子を生成して
高温のプラズマを作る。このような高温プラズマ（また
は熱プラズマ）は電離された粒子が全て同じ温度を維持
する局部熱平衡をなしているため、重たいイオンと中性
粒子が室温ほどの温度に非平衡された状態の少ない熱容
量を有する低温プラズマ（または冷プラズマ）に比べて
その温度が極めて高い。
【００２８】図２に示すように、高温プラズマトーチ２
０は、円筒形の中空管よりなるトーチ本体２３と、該ト
ーチ本体２３の内部に設けられた陰極棒２５と、該陰極
棒２５とトーチ本体２３との間に所定の電圧を印加する
電源供給手段とから構成されている。従って、陰極棒２
５が設けられたトーチ本体２３の内部にＮ２など使用気
体を注入すれば、陰極棒２５の端部でアーク放電が起っ
て高温のプラズマ炎２７が放射される。一方、トーチ本
体２３の中空管には冷却水注入口２８と排出口３１を設
けて冷却水を循環させることにより、トーチ本体２３を
高温から保護する。
【００２９】そして、図３は、高温プラズマトーチ２０
を焼却施設の排気口に設けたところを示す概略的な断面
図であって、トーチ本体２３の下部に反応室２４を形成
して焼却炉から発生された排ガスが高温プラズマ炎２７
により再燃焼されるようにしたものである。従って、反
応室２４に流入された排ガスに含まれている汚染物は高
温プラズマにより分解され、排気口３７を通して排出さ
れる。
【００３０】次に、図４及び図５は、本発明に係る高温
プラズマを用いたダイオキシン及び粉塵除去装置の一実
施例を示す概略的な断面図である。すなわち、図４に示
すように、プラズマトーチ本体２３と陰極棒２５との間
に直流または高周波電源を連結し、窒素ガス注入口２９
を通して窒素を供給すれば、窒素分子が電子と陽イオン
に分解され高温プラズマを作る。そして、トーチ本体２
３の下部に形成された反応室２４にダイオキシンとダイ
オキシン前駆物質など汚染物質の含まれた排ガスが排ガ
ス流入口２６を通して流入すれば、前述した高温プラズ
マ炎２７がこれら有機化合物を分解させる。そして、反
応室２４から排出された高温の排ガスはプラズマトーチ
２０に隣接設置された冷却水ノズル３３から噴射される
冷却水により冷却される。従って、プラズマトーチ２０
から放出された排ガスは迅速に２００℃以下、さらに望
ましくは１００℃以下に冷却される。従って、本発明は
排ガスが高温の特定温度範囲で所定時間以上滞留するこ
とにより、生成される恐れのあるダイオキシンと窒素酸
化物の発生を防止するようになる。
【００３１】一方、図５は、汚染物質の含まれた排ガス
がプラズマガスにより分解される反応室２４と高温の排
ガスが冷却水により冷却及び洗浄される冷却及び洗浄室
３０を別途設けた区画板により区画した場合を示す。図
５に示す本発明に係る高温プラズマを用いたダイオキシ
ン及び粉塵除去装置１０は、高温プラズマを生成する高
温プラズマトーチ２０と、該高温プラズマトーチ２０の
下部に設けられた反応室２４で熱化学的に分解された後
高温に排出される排ガスを迅速に冷却されると同時に汚
染物質を洗浄できるよう冷却水ノズル３３が設けられた
冷却及び洗浄室３０と、該冷却及び洗浄室３０から発生
された水分を取るためのデミスター（ｄｅｍｉｓｔｅ
ｒ）４０、及び冷却及び洗浄室３０とデミスター４０か
ら発生された冷却廃水を一次貯留する貯留槽５０を備え
て構成される。すなわち、反応室２４で熱分解された高
温の排ガスは冷却及び洗浄室３０に迅速に流入され冷却
水により冷却される。この際、排ガスは送風機（図示せ
ず）により強制に移送されるため、冷却及び洗浄室３０
で発生された水分が反応室２４に流入されないようにな
る。
【００３２】次いで、図６と図７は本発明に係る高温プ
ラズマを用いたダイオキシン及び粉塵除去装置の他の実
施例を示した断面図である。図６、図７、に示すよう
に、本実施例は高温プラズマを用いて汚染物質を分解さ
せる反応室６０と、冷却水を用いて排ガスを冷却及び洗
浄する冷却及び洗浄室９０が廃棄物焼却施設のダクトに
イン−ライン（Ｉｎ−ｌｉｎｅ）で設けられている場合
を示す。
【００３３】すなわち、反応室６０は焼却炉から発生し
た排ガスが流入できるるように設けられ、少なくとも一
つ以上の高温プラズマトーチ２０が設けられる。従っ
て、反応室６０は少なくとも９００℃以上、さらに望ま
しくは１５００℃以上に維持される。特に、本実施例の
反応室６０は、高温プラズマトーチ２０の外部に設けら
れるものなので、反応室６０を通過する排ガスが高温プ
ラズマ炎と十分接触することができるように多数のプラ
ズマトーチ２０を適切に配する。例えば、図６では多数
のプラズマトーチ２０を交叉設置して反応室６０の内部
の温度が均等になるようにしたものであり、図７は多数
のプラズマトーチ２０を傾斜設置することにより、流入
された排ガスを撹拌させサイクロン現象を引き起こすこ
とにより熱分解反応を促進させたものである。
【００３４】反応室６０は、１５００℃以上の高温に耐
えられる耐熱材料より作られ、図７ではその外部には反
応室６０の内壁を保護するための別の冷却装置６３が設
けられる。そして、反応室６０の大きさ及び形態は、処
理しようとする焼却炉排ガスの排出量に応じて該当分野
の専門家によって適切に選択できる。次いで、冷却及び
洗浄室９０は、高温の排ガスが迅速に移動され冷却でき
るよう反応室６０に隣接設置される。そして、排ガスの
移送は図示していない送風機と吸込ファンによりなされ
る。冷却及び洗浄室９０は液体が気体に蒸発される時の
潜熱（ｌａｔｅｎｔ ｈｅａｔ）を用いて高温の排ガス
を冷却させるもので、冷却水を微細な水滴として噴射す
るための多数の冷却水ノズル３３が設けられている。従
って、９００℃以上に排出された排ガスが冷却及び洗浄
室９０を通過する間に２００℃以下、さらに望ましくは
１００℃以下に急速に冷却される。
【００３５】一方、排ガスに含まれている硫酸化物、粉
塵のような汚染物質は、冷却及び洗浄室９０を通過する
間、冷却水ノズル３３から噴射される冷却水により洗浄
される。すなわち、硫酸化物のような無機汚染物質は反
応室６０で分解されないため、これを洗浄して除去する
ことにより排ガスに含まれている全ての汚染物質を除去
することができる。そして、冷却及び洗浄室９０から排
出される排ガスには多量の水分が含まれているため、冷
却及び洗浄室９０の後端にはデミスター４０を設けて水
分を分離する。そして、冷却及び洗浄室９０とデミスタ
ー４０から発生した冷却廃水は下部に設けられている冷
却廃水回収部５３及び排出管５５を通して排出される。
【００３６】以下、本発明に係る高温プラズマを用いた
ダイオキシン及び粉塵除去装置の実験例を説明する。 （１）実験装置の構成 本実験例では、図５に示した本発明に係る高温プラズマ
を用いたダイオキシン及び粉塵除去装置を使用し、プラ
ズマ発光領域を１８ｌ／ｍｉｎで通過しつつ発生したプ
ラズマガスとダイオキシンが含まれた排ガスが混ざるよ
うにした。使用気体としては窒素（Ｎ２）を使用し、プ
ラズマ発光領域部分の電極を水冷するため冷却水を使用
し、プラズマ発光領域を通過した排ガスが高温により窒
素酸化物を生成したりダイオキシンが再合成されること
を防止するため、冷却水をノズルを通して噴霧した。
【００３７】（２）実験方法 高温プラズマ反応器のダイオキシン効率を測定するた
め、焼却施設でダイオキシンが含まれた排ガスを流量２
００ｌ／ｍｉｎで採取して高温プラズマ反応室に流入さ
せ、反応室の後端でプラズマを稼働させる際（ｏｎ）と
稼働させない時（ｏｆｆ）のダイオキシン濃度をそれぞ
れ２回ずつ測定した。プラズマを稼働するときの使用電
力は７．１ｋｗであった。そして、ダイオキシン濃度の
測定方法は“大気汚染工程試験法第２９項”に基づき実
施した。
【００３８】（３）実験結果 次の表にダイオキシン測定結果を示した。測定効率は９
７．２％に現れた。
【表１】
【００３９】一般に、高温プラズマ発光領域の温度は１
０、０００Ｋ以上になるため、約９００℃以上で分解さ
れるダイオキシンを本高温プラズマ処理装置は完全に破
壊することができる。かつ排ガス中に含まれている未燃
分の粉塵も高温で完全燃焼されるため、副産物の発生量
も少ない。
【００４０】上述した通り、本発明に係る高温プラズマ
を用いたダイオキシン及び粉塵除去装置は、不完全燃焼
過程で発生されるダイオキシン、粉塵及び各種環境汚染
物質を９２％以上除去できるため、都市生活ごみを焼却
する焼却施設だけではなく、各種産業施設、例えば産業
廃棄物焼却場、廃プラスチック熱分解施設、製鉄工場、
精油施設などから排出される排ガスを処理するのにも適
用できる。
【００４１】
【発明の効果】上述したように、本発明に係る高温プラ
ズマを用いたダイオキシンと粉塵除去方法及びその装置
は、廃棄物焼却炉の排ガスに含まれているダイオキシン
など汚染物質を高温プラズマを用いて完全燃焼させるだ
けではなく、排ガスに含まれているダイオキシン前駆物
質が再合成されたり窒素酸化物が生成されることを防止
できるように排ガスを迅速に冷却し洗浄することによ
り、排ガスに含まれている硫酸化物と粉塵など各種汚染
物質を除去することができる効果を有する。
【００４２】また、本発明は従来の技術とは違って、石
灰石、活性炭などを使用しないだけではなく、排ガス中
に含まれた粉塵を高温プラズマを用いて完全燃焼させ副
産物の発生量が極めて少ないため集塵装置など後処理工
程を省略できるので、設置費が節減され運営及びメンテ
ナンスが容易になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高温プラズマを用いたダイオキシ
ン及び粉塵除去方法を示す概略的な工程図である。
【図２】本発明に係る高温プラズマトーチの一実施例を
示す概略的な断面図である。
【図３】本発明に係る高温プラズマトーチを焼却施設の
排気口に設けたところを示す概略的な断面図である。
【図４】本発明に係る高温プラズマを用いたダイオキシ
ン及び粉塵除去装置の一実施例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る高温プラズマを用いたダイオキシ
ン及び粉塵除去装置の一実施例において反応室と冷却及
び洗浄室を区画した場合を示す断面図である。
【図６】本発明に係る高温プラズマを用いたダイオキシ
ン及び粉塵除去装置の他の実施例で多数のプラズマトー
チを交叉設置する場合を示す概略的な断面図である。
【図７】本発明に係る高温プラズマを用いたダイオキシ
ン及び粉塵除去装置の他の実施例で多数のプラズマトー
チを傾斜設置する場合を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
１０ 高温プラズマを用いたダイオキシン及び粉
塵除去装置 ２０ 高温プラズマトーチ ２３ トーチ本体 ２４ 反応室 ２５ 陰極棒 ２６ 排ガス流入口 ２７ プラズマ炎 ２８ 冷却水注入口 ２９ 窒素ガス注入口 ３０ 冷却及び洗浄室 ３３ 冷却水ノズル ３７ 排気口 ４０ デミスター ５０ 貯留槽 ５３ 冷却廃水回収部 ５５ 排出管 ６０ 反応室 ６３ 冷却装置 ９０ 冷却及び洗浄室 １００ 分解段階 ２００ 洗浄段階 ３００ 水分除去段階 ４００ 冷却廃水排水段階
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ０１Ｄ 53/68 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ｅ 53/77 １３４Ｂ Ｂ０１Ｊ 19/08 ＺＡＢ １２５Ｋ Ｈ０５Ｈ 1/30 １２７Ａ 1/32 (72)発明者 劉 愛 權 大韓民国 京畿道 龍仁市 水枝邑 星福 洞 155番地 エルジービレッジ １次 115棟 1802号 Ｆターム(参考） 4D002 AA02 AA03 AA19 AA21 AC04 BA02 BA05 BA07 BA13 BA14 BA16 CA01 CA13 DA35 GA01 GB03 4D032 AC01 BA06 4D058 JA12 KC04 QA05 RA11 SA15 SA20 TA02 UA03 4G075 AA03 AA37 BA05 CA03 CA48 DA01 EA02 EB21 EC21 FC06

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 廃棄物等焼却施設において、 前記焼却施設の焼却炉で生成され、ダイオキシン、煤、
    粉塵及び不完全燃焼物質が含まれた排ガスを高温プラズ
    マを用いて熱化学的に破壊させる分解段階と、 前記分解段階から発生した高温の排ガスを急速冷却させ
    ると同時に、排ガスに含まれている汚染物質を洗浄する
    冷却及び洗浄段階と、 前記冷却及び洗浄段階で冷却された排ガスに含まれてい
    る水分を取る水分除去段階と、 前記冷却及び洗浄段階に使用された冷却水と前記水分除
    去段階で凝縮された冷却廃水を排出させる冷却廃水排水
    段階とを備えて構成されることを特徴とする高温プラズ
    マを用いたダイオキシン及び粉塵除去方法。
  2. 【請求項２】 前記分解段階は、高温プラズマを用いて
    ９００℃以上に維持されることを特徴とする請求項１に
    記載の高温プラズマを用いたダイオキシン及び粉塵除去
    方法。
  3. 【請求項３】 前記冷却及び洗浄段階は、噴霧された冷
    却水を用いて２００℃以下に迅速に下げることを特徴と
    する請求項１に記載の高温プラズマを用いたダイオキシ
    ン及び粉塵除去方法。
  4. 【請求項４】 廃棄物等焼却施設において、 前記焼却施設の焼却炉から発生したダイオキシンとダイ
    オキシン前駆物質、飛散灰及び不完全燃焼物質の含まれ
    た排ガスが流入される反応室と、 該反応室内に流入された排ガスを高温プラズマを用いて
    完全燃焼させるために前記反応室の一側に設けられる高
    温プラズマトーチと、 前記反応室から排出された排ガスを迅速に冷却させてダ
    イオキシンが再合成されたり、窒素酸化物が形成される
    ことを防止すると同時に、排ガス中に含まれた硫化水
    素、硫酸化物及び粉塵を洗浄できるように多数の冷却水
    ノズルが形成された冷却及び洗浄室と、 前記冷却及び洗浄室から排出された排ガスに含まれてい
    る水分を取るためのデミスターと、 前記冷却及び洗浄室と前記デミスターから発生した冷却
    廃水を排出させるための冷却廃水排水手段とを備えて構
    成されることを特徴とする高温プラズマを用いたダイオ
    キシン及び粉塵除去装置。
  5. 【請求項５】 前記高温プラズマトーチは、直流アーク
    放電や高周波誘導結合放電を用いて窒素ガス（Ｎ２）を
    電離させ９００℃以上の高温プラズマ炎を作ることを特
    徴とする請求項４に記載の高温プラズマを用いたダイオ
    キシン及び粉塵除去装置。
  6. 【請求項６】 前記高温プラズマトーチは、中空管より
    なるトーチ本体と、 該トーチ本体の内部に設けられた陰極棒と、 前記トーチ本体の内部に窒素ガスを注入できるよう形成
    された窒素ガス注入口と、 前記本体の中空管の内部で循環される冷却水及び前記ト
    ーチ本体と陰極棒に電源を供給するための電源供給手段
    とを備えて構成されることを特徴とする請求項４に記載
    の高温プラズマを用いたダイオキシン及び粉塵除去装
    置。
  7. 【請求項７】 廃棄物等焼却施設において、 前記焼却施設の焼却炉から発生したダイオキシンとダイ
    オキシン前駆物質、飛散灰及び不完全燃焼物質が含まれ
    た排ガスが流入することができるように廃棄物等焼却施
    設のダクトにイン−ライン（Ｉｎ−ｌｉｎｅ）で設けら
    れ、流入した排ガスを完全燃焼させることができるよう
    に多数の高温プラズマトーチが設けられた反応室と、 前記反応室と隣接設置され、前記反応室から排出された
    排ガスを迅速に冷却させると同時に、排ガスに含まれた
    汚染物質を洗浄するための多数の冷却水ノズルが形成さ
    れた冷却及び洗浄室と、 前記冷却及び洗浄室から排出された排ガスに含まれてい
    る水分を取るためのデミスターと、 前記冷却及び洗浄室と前記デミスターから発生した冷却
    廃水を排出させるための冷却廃水排水手段とを備えて構
    成されることを特徴とする高温プラズマを用いたダイオ
    キシン及び粉塵除去装置。
  8. 【請求項８】 前記反応室は、少なくとも９００℃以上
    に維持することを特徴とする請求項７に記載の高温プラ
    ズマを用いたダイオキシン及び粉塵除去装置。
  9. 【請求項９】 前記反応室に設けられる多数のプラズマ
    トーチを交叉設置して反応室内部の温度が均等になるよ
    うにし、さらに前記多数のプラズマトーチを傾斜設置す
    ることにより流入した排ガスを撹拌させることを特徴と
    する請求項７に記載の高温プラズマを用いたダイオキシ
    ン及び粉塵除去装置。
  10. 【請求項１０】 前記反応室は、高温に耐えられる耐熱
    材料より作られ、その外部には反応室の内壁を保護する
    ための冷却装置が設けられることを特徴とする請求項７
    に記載の高温プラズマを用いたダイオキシン及び粉塵除
    去装置。
  11. 【請求項１１】 前記冷却及び洗浄室に設けられた多数
    の冷却水ノズルからの冷却水の微細噴射によって、排ガ
    スを２００℃以下に迅速に下げることを特徴とする請求
    項７に記載の高温プラズマを用いたダイオキシン及び粉
    塵除去装置。
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