JP2001038149A - 排ガス処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 DXN類を容易かつ確実に除去可能な排ガス処
理装置及び方法を提供する。 【解決手段】 ダイオキシン及びその前駆物質を含む有
害物質を有する排ガスを移動層吸着反応器４に導いて排
ガス中の有害物質を充填されている炭素質吸着剤に吸着
して除去する吸着工程と、この炭素質吸着剤を再生器７
内で加熱して再生する再生工程と、再生した該炭素質吸
着剤をＬ１１、再生器８、Ｌ１２を介して返送する返送
工程と、吸着反応器４通過後のラインＬ４内の排ガスに
ラインＬ３２を介してアルカリ剤を添加する添加工程
と、この排ガスから第一の集塵機５により固形分を回収
して除去する回収工程と、を備えている

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイオキシン及び
その前駆物質を含む有害物質を炭素質吸着剤によって吸
着除去する排ガス処理方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス中に含まれる硫黄酸化物(SOx)、
窒素酸化物(NOx)、ハロゲン化合物、重金属、ダイオキ
シン（DXN）類の処理方法として、炭素質吸着剤に吸着
させて除去する処理方法が知られている。そして、こう
した吸着処理の前処理として排ガスに消石灰等を注入し
てハロゲン化合物、特に塩化水素(HCl)とSOxをカルシウ
ム塩として固形化し、固形分を集塵機で除去する技術が
ある。

【０００３】さらに、DXN類の除去効率を向上させると
ともにNOxを除去するために、炭素質吸着剤による処理
前の排ガスにアンモニアを注入して処理する方法が知ら
れている。炭素質吸着剤の触媒作用により、NOxを分解
処理するとともに、DXN類の吸着効率を高めることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術によれば、集塵機で除去された固形分である
カルシウム塩やフライングダストにはDXN類が吸着され
ているため、これらの固形分からのDXN類の除去が必要
となる。また、DXN類を吸着した炭素質吸着剤の一部が
排ガス中に飛散して処理済排ガスとともに排出されてし
まうおそれがある。

【０００５】本発明は、以上の問題点に鑑みて、DXN類
を容易かつ確実に除去可能な排ガス処理装置及び方法を
提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る排ガス処理装置は、排ガス中に含まれ
るダイオキシン及びその前駆物質を含む有害物質を炭素
質吸着剤に吸着して除去する排ガス処理装置であって、
炭素質吸着剤を内部に充填して移動させ、排ガスと接触
させることで排ガス中に含まれる有害物質を吸着除去す
る移動層吸着反応器と、この移動層吸着反応器から排出
された炭素質吸着剤を加熱再生する再生器と、この再生
器で加熱再生された炭素質吸着剤を移動層吸着反応器へ
返送する吸着剤返送手段と、移動層吸着反応器で処理さ
れた排ガスにアルカリ剤を添加するアルカリ剤添加手段
と、このアルカリ剤が添加された排ガスが導かれ、該排
ガス中の固形分を回収して除去する集塵機と、を備えて
いることを特徴とする。

【０００７】あるいは、本発明に係る排ガス処理方法
は、排ガス中に含まれるダイオキシン及びその前駆物質
を含む有害物質を炭素質吸着剤に吸着して除去する排ガ
ス処理方法であって、この排ガスを炭素質吸着剤と接触
させることにより、排ガス中の有害物質を炭素質吸着剤
に吸着して除去する吸着工程と、有害物質吸着済みの炭
素質吸着剤を加熱して吸着物を脱離・分解するとともに
炭素質吸着剤を再生する再生工程と、再生した該炭素質
吸着剤を吸着工程で使用するため返送する返送工程と、
吸着工程で処理された排ガスにアルカリ剤を添加する添
加工程と、添加工程後の排ガスから固形分を回収して除
去する回収工程と、を備えていることを特徴とする。

【０００８】本発明に係る排ガス処理装置、処理方法に
よれば、排ガス中に含まれるダイオキシン及びその前駆
物質は、炭素質吸着剤に吸着されて除去される。このと
き、DXN類を吸着しているフライングダストも同時に吸
着除去される。そして、炭素質吸着剤で吸着されたDXN
類、SOx等は、炭素質吸着剤の再生時に加熱分解され
る。そしてこれらDXN類を除去されたガスに添加された
アルカリ剤は、排ガス中に残存するHCl、SOx等と反応し
てこれらを固形化する。ガス中の固形分は集塵機で回収
されるが、これと同時に吸着塔から飛散したDXN類を吸
着している粉化した炭素質吸着剤も回収される。したが
って、DXN類の系外への流出を効果的に防止できる。

【０００９】この排ガス処理装置は、集塵機で回収した
固形分と再生器内で炭素質吸着剤から発生した脱離ガス
とを混合する固形分混合手段と、固形分・ガス混合物か
ら固形分を回収して除去する第二の集塵機と、この第二
の集塵機通過後のガスを移動層吸着反応器の上流側へ導
くガス返送手段と、をさらに備えていてもよい。また、
この排ガス処理方法は、回収工程で回収した固形分と再
生工程で発生した脱離ガスとを混合する固形分混合工程
と、混合工程後のガス中から固形分を除去する第二の回
収工程と、第二の回収工程で分離されたガスを吸着工程
前の排ガスに導入するガス導入工程と、をさらに備えて
いてもよい。

【００１０】このようにすれば、再生器で発生した脱離
ガス中のSOxやHClが固形分に吸着して除去されるので、
脱離ガスの処理が容易になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。

【００１２】図１は、本発明に係る排ガス処理装置を適
用したごみ焼却システムの全体構成を示すフロー図であ
る。この焼却システムは、焼却炉１と、その高温排ガス
を利用して温水を作るボイラ２と、排ガスを冷却するガ
ス冷却装置３と、内部に充填された活性炭によって排ガ
ス中の有害物質を吸着除去する移動層吸着反応器４と、
排ガス中のダスト分を回収除去する第一の集塵機５（例
えば、バグフィルタ）と、処理後の排ガスを大気中に放
出する煙突６とが、ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ
５により直列に接続されて構成されている。

【００１３】移動層吸着反応器４は、有害物質を吸着し
た活性炭を加熱再生処理する再生器７と、加熱再生済み
の活性炭から不要分を除去する分離器８と、ラインＬ１
０、Ｌ１１、Ｌ１２により接続されて活性炭の循環経路
を形成している。

【００１４】NH₃供給装置９からアンモニアを供給する
ラインＬ３１は、吸着反応器４の手前のラインＬ３に接
続されている。そして、アルカリ薬剤供給装置１０から
アルカリ薬剤を供給するラインＬ３２は、ラインＬ４へ
と接続されている。

【００１５】さらに、このごみ焼却システムは、第二の
集塵機１１と回収ダスト処理設備１３とを備えている。
第二の集塵機１１は、再生器７とガスラインＬ２２によ
り接続され、処理後のガスを導くラインＬ２３は、ライ
ンＬ３へと接続されている。第一の集塵機５で回収され
た固形分を導くラインＬ２１は、このラインＬ２２に接
続されており、その下流側には、アルカリ薬剤供給装置
１２からアルカリ薬剤を供給するラインＬ３３が接続さ
れている。

【００１６】そして、分離器８と第二の集塵機１１で回
収されたダストを回収ダスト処理設備１３へと導くライ
ンＬ４０、Ｌ４１がそれぞれ設けられている。

【００１７】図２は、吸着反応器４の構成を示す概略図
である。これは、直交流型といわれるタイプの吸着反応
器４である。吸着反応器４の頂部には活性炭の供給量を
調整する供給バルブ４１が、底部には、引き抜き量を調
整する排出バルブ４２がそれぞれ設けられている。排ガ
スを水平方向に通過させるため、排ガス入口４３と排ガ
ス出口４４とが対向して設けられている。そして、吸着
反応器４内には、入口側、出口側にそれぞれ活性炭の流
出を抑制する入口ルーバ４５と、多孔板４８とが設けら
れ、その間には、内部を複数の区画に仕切る多孔板等の
スクリーン４６ａ、４６ｂが配置されており、移動層４
９ａ〜４９ｃが形成されている。各移動層４９ａ〜４９
ｃの出口側（底部）には、それぞれの移動層４９ａ〜４
９ｃの移動速度を調整するための排出バルブ４９ａ〜４
９ｃが備えられている。

【００１８】次に、このシステムの動作、すなわち、本
発明に係る排ガス処理方法について図１、図２を参照し
て説明する。

【００１９】焼却炉１から排出された排ガスは、ライン
Ｌ１を介してボイラー２に送られ、排熱によって給水さ
れた水を温水または蒸気に変えて熱回収を行う。この熱
回収により温度が低下した排ガスは、ラインＬ２によっ
てガス冷却装置１０へ送られ、約１００〜２５０℃まで
冷却される。こうして冷却された排ガスはラインＬ３を
流れる間に、NH₃供給装置９からラインＬ３１を介してN
H₃を注入し、吸着反応器４へと送られる。

【００２０】吸着反応器４内では、形成されている移動
層４９ａ〜４９ｃの活性炭により、排ガス中に含まれる
SOx、DXN類の大部分とHClの一部が吸着除去される。ま
た、排ガス中のフライングダストも活性炭のろ過作用に
より排ガス中から取り除かれる。さらに、活性炭の触媒
作用により、排ガス中に含まれるNOxと添加されたNH₃と
の反応が促進されて窒素と水に分解される。

【００２１】吸着反応器４内をスクリーン４６ａ、４６
ｂで仕切り、それぞれの排出バルブ４７ａ〜４７ｃを調
整することで前段側の移動層４９ａの移動速度を中段、
後段の移動層４９ｂ、４９ｃの移動速度より速くするこ
とで、フライングダストの量が多い場合でもフライング
ダスト捕集によって起こる移動層４９ａの閉塞を防ぐこ
とができる。

【００２２】こうしてHClの一部を除く有害物質が除去
された排ガスは、吸着反応器４からラインＬ４により排
出され、アルカリ薬剤供給装置１０からラインＬ３２を
介して供給されるアルカリ剤（例えば、消石灰）が添加
される。添加した消石灰は排ガス中のHClと反応して塩
化カルシウムを生成し、固形化する。これを第一の集塵
機５で分離回収することで、排ガス中からHClを除去す
る。処理後の排ガスはラインＬ５を介して煙突６へと送
られ、大気中へと放出される。

【００２３】吸着反応器４の後段に集塵機５を配置する
ことで、万一、DXN類を吸着している粉化した活性炭が
排ガスと一緒に吸着反応器４から排出された場合でもこ
れを回収することができ、系外への流出を防止できる。
そして、大気中へ放出される排ガスが黒煙化するのも防
止できる。

【００２４】吸着反応器４内で、SOx、DXN類を吸着する
ことで不活化した活性炭と捕集されたフライングダスト
は、排出バルブ４９ａ〜４９ｃ及び４２を介して引き抜
かれ、ラインＬ１０を介して再生器７へと送られる。再
生器７内では、不活性ガス雰囲気下でフライングダスト
を含む不活化活性炭を３００〜６００℃に加熱すること
で、活性炭及びフライングダストに吸着あるいは付着し
たDXN類を分解するとともに、同時に吸着されている物
質を脱離させて活性炭の再生を行う。この不活性ガス雰
囲気は、外部から供給する窒素等の不活性ガスでも、発
生した脱離ガスであってもよい。

【００２５】排ガス中のフライングダストにもDXN類が
吸着あるいは付着しているが、本発明では、このフライ
ングダストも吸着反応器４で回収したうえで、吸着ある
いは付着しているDXN類を再生器７で分解するので、DXN
類の系外への排出を抑制することが可能である。

【００２６】再生された活性炭とフライングダストはラ
インＬ１１を介して分離器８へと送られ、フライングダ
ストと粉化した活性炭が再使用可能な活性炭から分離さ
れる。分離されたフライングダストと粉化した活性炭は
ラインＬ４０を介して回収ダスト処理設備１３へと送ら
れ、処理される。一方、再使用可能な活性炭は、ライン
Ｌ１２を介して供給バルブ４１から吸着反応器４内部へ
と投入される。

【００２７】一方、再生器７内で発生した脱離ガスは、
ラインＬ２２へと送られる。そして、第一の集塵機５で
回収された消石灰を含むダストがラインＬ２１を介して
混合された後、さらに、アルカリ薬剤供給装置１２から
ラインＬ３３を介して追加の消石灰が混入される。添加
された消石灰により、脱離ガス中のSOxとHClの一部がそ
れぞれ亜硫酸カルシウム、塩化カルシウムとして固形化
され、第二の集塵機１１で回収除去される。回収された
固形分は、ラインＬ４１を介して回収ダスト処理設備１
３へと送られる。一方、固形分が除去された脱離ガス
は、ラインＬ２３を介してガス冷却装置３出口近くのラ
インＬ３へと導かれ、排ガスと混合されて処理される。

【００２８】第二の集塵機１１からのラインＬ２３は、
焼却炉１とボイラ２の間のラインＬ１やボイラ２とガス
冷却装置３の間のラインＬ２に接続されていてもよく、
これらの複数の箇所に接続されていてもよい。

【００２９】第一及び第二の集塵機５、１１には、バグ
フィルタ式のほか、電気集塵機等の各種の集塵機を用い
ることができる。

【００３０】また、アルカリ薬剤としては消石灰を用い
る例を説明したが、カルシウム、マグネシウムの酸化
物、水酸化物、炭酸塩を用いてもよく、これらを含む石
灰石、ドロマイト等の鉱物あるいはダストを用いてもよ
い。

【００３１】吸着反応器４では石炭等の炭素含有物質に
バインダーを添加して成形後、熱処理又は水蒸気、空気
などで賦活して得られた活性炭、活性コークス、活性チ
ャーのほか、これらにバナジウム、鉄、銅等の化合物を
担持させたような各種の炭素質吸着剤を使用することが
できる。

【００３２】

【実施例】本発明者らは、本発明に係る排ガス処理装置
及び処理方法により、排ガス及び回収ダストのダイオキ
シン濃度を低減する効果を確認する比較実験を行った。
以下、その実験結果について説明する。

【００３３】実施例 図１に示される装置を想定し、フライングダストを３g/
cm³N、HClを７００ppm、SO₂を２５ppm、DXN類を２ng-TE
Q/m³N含有する都市ごみ焼却炉からの排ガス１００m³N/h
を１５０℃に温度調整した後、吸着反応器４に導いて処
理を行った。

【００３４】吸着反応器４には、直径９mm、長さ１０mm
の円柱状の活性炭２００リットルが充填されており、底
部から２．７ｋｇ／ｈの速度で引き抜いて、再生器７で
４５０℃で１時間再生処理を行った。ラインＬ３２を介
して投入するアルカリ薬剤は消石灰とし、その量は、排
ガス中の酸性ガスの当量の１．５倍とした。ここでは、
ラインＬ３１を介してのＮＨ３の供給とラインＬ３３を
介してのアルカリ薬剤の供給は行わなかった。集塵機
５、１１にはバグフィルタを用いた。

【００３５】表１に第一の集塵機５通過後の処理排ガス
中のフライングダスト、DXN類、HCl、SOxのそれぞれの
濃度を、表２に分離器８、第二の集塵機１１で回収され
たダストの量とダスト中のDXN類の濃度をそれぞれまと
めて示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】比較例 図３に示されるように、図１の装置の吸着反応器４と第
一の集塵機５の位置を入れ換えた装置を利用して、実施
例と同一の条件下で処理を行った。

【００３９】表３に吸着反応器４通過後の処理排ガス中
のフライングダスト、DXN類、HCl、SOxのそれぞれの濃
度を、表４に分離器８、第一の集塵機５で回収されたダ
ストの量とダスト中のDXN類の濃度をそれぞれまとめて
示す。

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】実施例では、比較例に比べて処理排ガス中
のフライングダストを低減することができ、比較例のよ
うな処理済排ガスの黒煙化は起こらなかった。さらに、
バグフィルタからの回収ダスト中に含まれるDXN類を大
幅に低減する効果が確認された。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、DX
N類を付着あるいは吸着しているフライングダストを吸
着反応器内の炭素質吸着剤でガス中のDXN類とともに捕
集し、炭素質吸着剤の再生処理の際にこれらを分解処理
するので、この再生処理後のフライングダストにはDXN
類が含まれておらず、固形分の処理が容易になる。さら
に、吸着反応器通過後の排ガスにアルカリ薬剤を添加し
て固形分を回収することで、炭素質吸着剤やダストの飛
散も防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排ガス処理装置を適用したごみ焼
却システムの全体フロー図である。

【図２】図１のシステムにおける移動層吸着反応器の構
造を示す概略断面図である。

【図３】従来の排ガス処理装置を適用したごみ焼却シス
テムの全体フロー図である。

【符号の説明】

１…焼却炉、２…ボイラ、３…ガス冷却装置、４…移動
層吸着反応器、５、１１…集塵機、６…煙突、７…再生
器、８…分離器、９…NH₃供給装置、１０、１２…アル
カリ薬剤供給装置、１３…回収ダスト処理設備、４１…
供給バルブ、４２…排出バルブ、４３…排ガス入口、４
４…排ガス出口、４５…入口ルーバ、４６…スクリー
ン、４８…多孔板、４９…移動層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 浩平 神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社平塚事業所内 Ｆターム(参考） 4D002 AA02 AA19 AA21 AC04 BA04 BA13 BA14 CA01 CA08 CA11 DA05 DA07 DA12 DA41 EA08 GA01 GA02 GB02 GB03 GB11 HA08 4D012 CA12 CA16 CC07 CD01 CE02 CE03 CF04 CF05 CF08 CG01 CH01 CJ05 CK01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス中に含まれるダイオキシン及びそ
   の前駆物質を含む有害物質を炭素質吸着剤に吸着して除
   去する排ガス処理装置であって、 炭素質吸着剤を内部に充填して移動させ、前記排ガスと
   接触させることで前記排ガス中に含まれる有害物質を吸
   着除去する移動層吸着反応器と、 前記移動層吸着反応器から排出された炭素質吸着剤を加
   熱再生する再生器と、 前記再生器で加熱再生された炭素質吸着剤を前記移動層
   吸着反応器へ返送する吸着剤返送手段と、 前記移動層吸着反応器で処理された排ガスにアルカリ剤
   を添加するアルカリ剤添加手段と、 前記アルカリ剤が添加された排ガスが導かれ、該排ガス
   中の固形分を回収して除去する集塵機と、 を備えていることを特徴とする排ガス処理装置。
2. 【請求項２】 前記集塵機で回収した固形分と前記再生
   器内で炭素質吸着剤から発生した脱離ガスとを混合する
   固形分混合手段と、固形分・ガス混合物から固形分を回
   収して除去する第二の集塵機と、前記第二の集塵機通過
   後のガスを前記移動層吸着反応器の上流側へ導くガス返
   送手段と、をさらに備えていることを特徴とする請求項
   １記載の排ガス処理装置。
3. 【請求項３】 排ガス中に含まれるダイオキシン及びそ
   の前駆物質を含む有害物質を炭素質吸着剤に吸着して除
   去する排ガス処理方法であって、 前記排ガスを炭素質吸着剤と接触させることにより、排
   ガス中の有害物質を炭素質吸着剤に吸着して除去する吸
   着工程と、 有害物質吸着済みの炭素質吸着剤を加熱して吸着物を脱
   離・分解するとともに前記炭素質吸着剤を再生する再生
   工程と、 再生した該炭素質吸着剤を前記吸着工程で使用するため
   返送する返送工程と、 前記吸着工程で処理された排ガスにアルカリ剤を添加す
   る添加工程と、 前記添加工程後の排ガスから固形分を回収して除去する
   回収工程と、 を備えていることを特徴とする排ガス処理方法。
4. 【請求項４】 前記回収工程で回収した固形分と前記再
   生工程で発生した脱離ガスとを混合する固形分混合工程
   と、前記混合工程後のガス中から固形分を除去する第二
   の回収工程と、前記第二の回収工程で分離されたガスを
   前記吸着工程前の排ガスに導入するガス導入工程と、を
   さらに備えていることを特徴とする請求項３記載の排ガ
   ス処理方法。